JPH06346074A - Sliding member having abrasion-resistant coating - Google Patents

Sliding member having abrasion-resistant coating

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JPH06346074A
JPH06346074A JP16644093A JP16644093A JPH06346074A JP H06346074 A JPH06346074 A JP H06346074A JP 16644093 A JP16644093 A JP 16644093A JP 16644093 A JP16644093 A JP 16644093A JP H06346074 A JPH06346074 A JP H06346074A
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JP
Japan
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sliding
carbon film
hard carbon
silicon
amorphous hard
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JP16644093A
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Inventor
Kentaro Sho
健太郎 庄
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Bosch Corp
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Zexel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sliding member made of an aluminum or iron alloy coated with a coating layer having excellent abrasion resistance and sliding characteristics and resistant to abrasion and peeling even if foreign matters are intruded between the sliding surfaces. CONSTITUTION:A sliding member made of an aluminum alloy (e.g. a high-silicon aluminum alloy) having a sliding face, wherein at least the sliding face of the sliding member is coated with an amorphous hard carbon film having a thickness of 2-20mum and containing silicon and nitrogen. A sliding member made of an iron alloy having a sliding face, wherein at least the sliding face of the sliding member is coated with an amorphous hard carbon film having a thickness of 2-20mum and containing silicon and nitrogen. A sliding member made of an aluminum alloy having a sliding face, wherein at least the sliding face of the sliding member is coated with a silicon-containing amorphous hard carbon film having a thickness of 4-15mum.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐磨耗性及び摺動特性
に優れたコーティングを有するアルミニウム系及び鉄系
合金製摺動部品に関する。特に、耐磨耗性及び摺動特性
に優れたコーティングを有するフロン代替冷媒中で使用
するコンプレッサ等に好適に使用できる摺動部品に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding part made of an aluminum-based or iron-based alloy having a coating excellent in abrasion resistance and sliding characteristics. In particular, the present invention relates to a sliding component that can be suitably used for a compressor or the like used in a CFC substitute refrigerant having a coating having excellent wear resistance and sliding characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、自動車等では燃費を低減するとい
う観点から、軽量化が進み、様々な部品にアルミニウム
系材料が用いられている。ところが、アルミニウム系材
料は、耐磨耗性が低く、耐磨耗性が必要な部品について
は、強度及び耐磨耗性に優れた、高濃度(8〜20%)
のシリコンを含む高シリコン含有アルミニウム合金が用
いられることが多い。
2. Description of the Related Art At present, in automobiles and the like, from the viewpoint of reducing fuel consumption, weight reduction is progressing and aluminum-based materials are used for various parts. However, aluminum-based materials have low wear resistance, and parts that require wear resistance have high strength (8-20%) and excellent strength and wear resistance.
Often, high silicon content aluminum alloys containing silicon are used.

【0003】例えば、自動車用エアコン等のコンプレッ
サ等にも上記高シリコン含有アルミニウム合金が用いら
れている。さらに、自動車用エアコン等のコンプレッサ
等の場合、耐磨耗性以外に摺動特性が良好なことも要求
される。そこで、高シリコン含有アルミニウム合金を自
己潤滑剤と複合化させた材料も提案されている(特開平
5−43692号、特開平5−43693号)。
For example, the high silicon-containing aluminum alloy is also used in compressors for automobile air conditioners and the like. Further, in the case of a compressor for an automobile air conditioner or the like, good sliding characteristics are required in addition to abrasion resistance. Therefore, a material in which a high silicon content aluminum alloy is compounded with a self-lubricating agent has also been proposed (JP-A-5-43692 and JP-A-5-43693).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、フロ
ンによるオゾン層の破壊が大きな社会問題となってい
る。そこで、自動車用エアコンの冷媒としても、フロン
に変わる代替冷媒が使用されることになった。そのよう
な代替冷媒としては、HFC−134a等の塩素を含ま
ない冷媒がある。しかるに、このような代替冷媒は、塩
素を含まないために極圧効果が期待できず、その結果、
エアコンのコンプレッサの摺動環境は非常に過酷なもの
となる。そのため、耐磨耗性に優れた高シリコン含有ア
ルミニウム合金であっても相当量の磨耗が起きるのが現
状である。そこで、一案として、代替冷媒に冷凍機油等
の添加剤を混入することによりコンプレッサの摺動部材
の磨耗を低減させることが行われている。しかし、更な
るフリクションロスの低減による燃費向上と磨耗量の減
少が求められている。
By the way, in recent years, the destruction of the ozone layer by CFC has become a big social problem. Therefore, as a refrigerant for an automobile air conditioner, an alternative refrigerant instead of CFC has been used. Such alternative refrigerants include chlorine-free refrigerants such as HFC-134a. However, such an alternative refrigerant cannot be expected to have an extreme pressure effect because it does not contain chlorine, and as a result,
The sliding environment of the air conditioner compressor becomes extremely harsh. Therefore, in the present situation, even a high-silicon-containing aluminum alloy having excellent wear resistance causes considerable wear. Therefore, as one proposal, it is performed to reduce the wear of the sliding member of the compressor by mixing an additive such as refrigerating machine oil into the alternative refrigerant. However, it is required to improve the fuel consumption and reduce the wear amount by further reducing the friction loss.

【0005】そこで、上記コンプレッサの高シリコン含
有アルミニウム合金製摺動部品には、表面にNi−Pメ
ッキ等のコーティングをすることが行われている。しか
し、高シリコンアルミニウム合金では、シリコン含有量
が12%以上(共晶点以上)になると、材料中に初晶シ
リコン(粒子径10〜50μm程度)が混在する。この
初晶シリコンは、部品の摺動にともなって、表面から突
出し、又は部品の表面から徐々に脱落する。脱落した初
晶シリコン粒子は、摺動面の間に異物として混入し、摺
動面に設けた上記Ni−Pメッキ等の保護膜の磨耗及び
剥離の原因となる。
Therefore, the sliding parts made of an aluminum alloy having a high silicon content of the compressor are coated with Ni-P plating or the like on their surfaces. However, in a high silicon aluminum alloy, when the silicon content is 12% or more (eutectic point or more), primary crystal silicon (particle diameter of about 10 to 50 μm) is mixed in the material. This primary crystal silicon projects from the surface or gradually falls off from the surface of the component as the component slides. The primary crystal silicon particles that have fallen off are mixed as foreign matter between the sliding surfaces and cause abrasion and peeling of the protective film such as Ni—P plating provided on the sliding surfaces.

【0006】また、前記脱落した初晶シリコン粒子以外
にも、摺動面の間には様々な異物が混入する場合があ
る。その結果、摺動面の保護膜の磨耗及び剥離の原因と
なることもある。このような、摺動面の間への異物の混
入の問題は、高シリコン含有アルミニウム合金製摺動部
品に限った問題ではなく、高シリコン含有アルミニウム
合金以外のアルミニウム合金製摺動部品及び鉄系合金製
摺動部品等の摺動部品においても共通して起こる問題で
ある。
In addition to the dropped primary crystal silicon particles, various foreign substances may be mixed between the sliding surfaces. As a result, the protective film on the sliding surface may be worn and peeled off. Such a problem of foreign matter mixing between the sliding surfaces is not limited to the high silicon content aluminum alloy sliding parts, but may be an aluminum alloy sliding part other than the high silicon content aluminum alloy or an iron-based sliding part. This is a common problem with sliding parts such as alloy sliding parts.

【0007】そこで、本発明の目的は、耐磨耗性及び摺
動特性に優れ、摺動面の間に異物が混入しても磨耗及び
剥離が起きにくいコーティングを被覆したアルミニウム
合金製摺動部品及び鉄系合金製摺動部品等の摺動部品を
提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a sliding part made of an aluminum alloy, which is excellent in wear resistance and sliding characteristics, and which is coated with a coating which is unlikely to be worn and peeled off even when foreign matter is mixed between sliding surfaces. And to provide sliding parts such as iron-based alloy sliding parts.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、摺動部を有す
るアルミニウム合金製摺動部品であって、少なくとも前
記摺動部を厚みが2〜20μmである窒素及びケイ素を
含有する非晶質硬質炭素膜で被覆したことを特徴とする
摺動部品に関する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a sliding part made of an aluminum alloy having a sliding part, wherein at least the sliding part is amorphous containing nitrogen and silicon having a thickness of 2 to 20 μm. The present invention relates to a sliding part coated with a hard carbon film.

【0009】さらに本発明は、摺動部を有する鉄系合金
製摺動部品であって、少なくとも前記摺動部を厚みが2
〜20μmである窒素及びケイ素を含有する非晶質硬質
炭素膜で被覆したことを特徴とする摺動部品に関する
Further, the present invention is a sliding component made of an iron-based alloy having a sliding portion, wherein at least the sliding portion has a thickness of 2
A sliding part coated with an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon having a thickness of 20 μm

【0010】また、本発明は、摺動部を有するアルミニ
ウム合金製摺動部品であって、少なくとも前記摺動部を
厚みが4〜15μmであるケイ素を含有する非晶質硬質
炭素膜で被覆したことを特徴とする摺動部品に関する。
The present invention is also an aluminum alloy sliding component having a sliding portion, wherein at least the sliding portion is coated with an amorphous hard carbon film containing silicon having a thickness of 4 to 15 μm. The present invention relates to a sliding component.

【0011】以下本発明に関し、まず非晶質硬質炭素膜
について説明する。プラズマやイオンビームを用いたC
VD等の蒸着法により形成される非晶質硬質炭素膜は、
高い硬度(ビッカース硬度が約2000〜5000)を
有することから、硬質被覆材として注目されている。非
晶質硬質炭素膜は、アモルファスカーボン膜、ダイヤモ
ンド様炭素膜、i−カーボン膜、a−C:H膜等とも呼
ばれ、アモルファス状のカーボンが主体である、高硬度
の炭素膜である。
The amorphous hard carbon film of the present invention will be described below. C using plasma or ion beam
The amorphous hard carbon film formed by the vapor deposition method such as VD is
Since it has a high hardness (Vickers hardness of about 2000 to 5000), it is attracting attention as a hard coating material. The amorphous hard carbon film is also called an amorphous carbon film, a diamond-like carbon film, an i-carbon film, an aC: H film, or the like, and is a high hardness carbon film mainly composed of amorphous carbon.

【0012】本発明では、非晶質硬質炭素膜として、ケ
イ素を含有するもの又は窒素及びケイ素を含有するもの
を用いる。ケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜は、基材
との密着性等を改良する目的で開発されたものである
(特開昭62−157602号)。また、窒素及びケイ
素を含有する非晶質硬質炭素膜はこれまでに知られてお
らず、本発明者が新たに開発したものである。
In the present invention, as the amorphous hard carbon film, a film containing silicon or a film containing nitrogen and silicon is used. The amorphous hard carbon film containing silicon was developed for the purpose of improving the adhesion to a substrate (JP-A-62-157602). Further, an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon has not been known so far and has been newly developed by the present inventor.

【0013】本発明においては、ケイ素を含有する非晶
質硬質炭素膜は、摺動面の間に異物が混入しても磨耗及
び剥離が起きにくいという観点から、厚みを4〜15μ
mの範囲にする。膜の厚みが4μm未満では十分な耐磨
耗性が得られず、15μmを超えると剥離が起き易くな
る。また、窒素及びケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜
は、同様に、摺動面の間に異物が混入しても磨耗及び剥
離が起きにくいという観点から、厚みを2〜20μmの
範囲にする。膜の厚みが2μm未満では十分な耐磨耗性
が得られず、20μmを超えると剥離が起き易くなる。
In the present invention, the amorphous hard carbon film containing silicon has a thickness of 4 to 15 μm from the viewpoint that abrasion and peeling hardly occur even if foreign matter is mixed in between the sliding surfaces.
m range. If the thickness of the film is less than 4 μm, sufficient abrasion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 15 μm, peeling easily occurs. Similarly, the amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon has a thickness in the range of 2 to 20 μm from the viewpoint that abrasion and peeling are unlikely to occur even if foreign matter is mixed in between the sliding surfaces. . If the thickness of the film is less than 2 μm, sufficient abrasion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 20 μm, peeling easily occurs.

【0014】ケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜につい
ては、既に特開昭62−157602号に開示されてい
る。但し、本発明に用いるケイ素を含有する非晶質硬質
炭素膜のケイ素含有量は、良好な密着性と耐磨耗性が得
られるという観点から、10〜35原子%の範囲とする
ことが適当である。また、成膜方法は、例えば、基材を
設置した蒸着室内に蒸着原料を導入して、基材上に蒸着
させる。蒸着方法には特に限定はなく、常法により行う
ことができる。例えば、プラズマ又はイオンビームを用
いた蒸着方法を適宜用いることができる。尚、非晶質硬
質炭素膜の膜厚は、蒸着条件を調整することにより適宜
変化させることができる。
The amorphous hard carbon film containing silicon has already been disclosed in JP-A-62-157602. However, the silicon content of the amorphous hard carbon film containing silicon used in the present invention is preferably in the range of 10 to 35 atom% from the viewpoint that good adhesion and abrasion resistance can be obtained. Is. In addition, as a film forming method, for example, a vapor deposition material is introduced into a vapor deposition chamber in which a substrate is installed, and vapor deposition is performed on the substrate. The vapor deposition method is not particularly limited and can be performed by a conventional method. For example, a vapor deposition method using plasma or an ion beam can be used as appropriate. The thickness of the amorphous hard carbon film can be appropriately changed by adjusting the vapor deposition conditions.

【0015】一方、窒素及びケイ素を含有する非晶質硬
質炭素膜は、これまで知られておらず、その組成及び成
膜方法について以下に説明する。
On the other hand, an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon has not been known so far, and its composition and film forming method will be described below.

【0016】非晶質硬質炭素膜は、一般に、炭素及び水
素を含む。それ故、非晶質硬質炭素膜は、a(アモルフ
ァス)−C(カーボン):H(水素)膜とも呼ばれる。
それに対して、本発明で用いるのは、炭素及び水素に加
えてケイ素及び窒素を含有する非晶質硬質炭素膜であ
る。炭素膜が、非晶質の炭素膜であることは、ラマン分
光光度計による測定又はX線回折試験等の結果から判定
できる。また、この非晶質硬質炭素膜は、ビッカース硬
度が約2000〜5000の高硬度を有するものであ
る。
Amorphous hard carbon films generally include carbon and hydrogen. Therefore, the amorphous hard carbon film is also called an a (amorphous) -C (carbon): H (hydrogen) film.
In contrast, what is used in the present invention is an amorphous hard carbon film containing silicon and nitrogen in addition to carbon and hydrogen. Whether the carbon film is an amorphous carbon film can be determined from the results of measurement with a Raman spectrophotometer or X-ray diffraction test. Further, this amorphous hard carbon film has a high Vickers hardness of about 2000 to 5000.

【0017】炭素膜中の水素の含有量は、製造原料の種
類や蒸着条件(高周波投入電力、反応圧力等)等によっ
て異なるが、例えば、約0.5〜5.0×1022原子/
cm3 である。この範囲であれば、基材との密着性も良
好である。炭素膜中のケイ素の含有量及び窒素の含有量
は、良好な密着性と耐磨耗性が得られるという観点か
ら、それぞれ約10〜35原子%及び0.1〜10原子
%とすることが適当である。
The hydrogen content in the carbon film varies depending on the type of raw material used, vapor deposition conditions (high-frequency input power, reaction pressure, etc.), and is, for example, about 0.5 to 5.0 × 10 22 atoms /
It is cm 3 . Within this range, the adhesion to the substrate is also good. The content of silicon and the content of nitrogen in the carbon film may be about 10 to 35 atom% and 0.1 to 10 atom%, respectively, from the viewpoint of obtaining good adhesion and abrasion resistance. Appropriate.

【0018】上記非晶質硬質炭素膜は、炭素原料、ケイ
素原料及び窒素原料を、基材を設置した蒸着室内に導入
して、前記基材上にケイ素及び窒素を含有する非晶質硬
質炭素膜を蒸着させることで作製することができる。
In the above amorphous hard carbon film, a carbon raw material, a silicon raw material, and a nitrogen raw material are introduced into a vapor deposition chamber in which a base material is installed, and the amorphous hard carbon containing silicon and nitrogen on the base material. It can be manufactured by depositing a film.

【0019】炭素原料としては、例えば炭化水素を挙げ
ることができ、炭化水素としてはメタン、アセチレン、
エチレン等を例示できる。特に好ましい炭素原料はメタ
ンである。ケイ素原料としては、例えば有機ケイ素化合
物を挙げることができ、有機ケイ素化合物としては、テ
トラメチルシラン(TMS)、SiH4 、Si2 6
SiCl4 、SiH2 F等を例示できる。特に好ましい
ケイ素原料は、毒性と腐食性が低く、かつ操作性が良好
であるという観点から、テトラメチルシランである。窒
素原料としては、例えば窒素(N2 )及び窒素含有化合
物を挙げることができ、窒素含有化合物としてはアンモ
ニア、アミン等を例示できる。
Examples of the carbon raw material include hydrocarbons, and the hydrocarbons include methane, acetylene,
Examples thereof include ethylene. A particularly preferred carbon source is methane. Examples of the silicon raw material include organic silicon compounds, and examples of the organic silicon compounds include tetramethylsilane (TMS), SiH 4 , Si 2 H 6 ,
SiCl 4 , SiH 2 F, etc. can be exemplified. A particularly preferable silicon raw material is tetramethylsilane from the viewpoints of low toxicity and corrosiveness and good operability. Examples of the nitrogen source include nitrogen (N 2 ) and nitrogen-containing compounds, and examples of the nitrogen-containing compound include ammonia and amine.

【0020】ケイ素原料、炭素原料及び及び窒素原料
は、一般にガス状のものを、蒸着室に導入する。従っ
て、常温で液体のものは、適当なキャリアーガスを用い
て蒸着室に導入する。例えば、ケイ素原料であるテトラ
メチルシラン(TMS)は、沸点が26℃である。その
ため、例えば、蒸気圧を一定に保ために、一定温度に維
持したテトラメチルシランに、キャリアーガスとして、
例えば窒素原料である窒素ガスを導入し、得られるテト
ラメチルシランと窒素の混合ガスを蒸着室に導入するこ
とができる。また、上記原料を蒸着室内に導入するに際
して、キャリアガスとしてヘリウムやアルゴン等の不活
性ガスを用いることもできる。また、原料化合物のガス
と不活性ガスとの混合物をキャリアガスとして用いこと
もできる。
The silicon raw material, carbon raw material, and nitrogen raw material are generally introduced into the vapor deposition chamber in gaseous form. Therefore, what is liquid at room temperature is introduced into the vapor deposition chamber using a suitable carrier gas. For example, tetramethylsilane (TMS), which is a silicon raw material, has a boiling point of 26 ° C. Therefore, for example, in order to keep the vapor pressure constant, in tetramethylsilane maintained at a constant temperature, as a carrier gas,
For example, nitrogen gas that is a nitrogen source can be introduced, and the resulting mixed gas of tetramethylsilane and nitrogen can be introduced into the vapor deposition chamber. Further, when introducing the above raw material into the vapor deposition chamber, an inert gas such as helium or argon can be used as a carrier gas. Further, a mixture of a raw material compound gas and an inert gas can also be used as a carrier gas.

【0021】ケイ素原料、炭素原料及び及び窒素原料の
比率は、C:Si:Nのモル(原子)比が5:0.05
〜1.0:0.4〜4.0の範囲になるようにすること
が、所望の組成の非晶質硬質炭素膜を得るという観点か
ら適当である。特に、炭素原料としてメタンを用い、ケ
イ素原料としてテトラメチルシランを用い、かつ窒素原
料として窒素を用いる場合、メタンとテトラメチルシラ
ンと窒素とのモル比は、5:0.1〜1.0:0.2〜
2.0の範囲になるようにすることが、所望の組成の非
晶質硬質炭素膜を得るという観点から適当である。
The ratio of silicon raw material, carbon raw material and nitrogen raw material is such that the molar ratio of C: Si: N is 5: 0.05.
It is suitable to set the ratio within the range of 1.0 to 0.4 to 4.0 from the viewpoint of obtaining an amorphous hard carbon film having a desired composition. In particular, when methane is used as a carbon raw material, tetramethylsilane is used as a silicon raw material, and nitrogen is used as a nitrogen raw material, the molar ratio of methane to tetramethylsilane and nitrogen is 5: 0.1 to 1.0 :. 0.2 ~
The range of 2.0 is suitable from the viewpoint of obtaining an amorphous hard carbon film having a desired composition.

【0022】上記非晶質硬質炭素膜は、基材を設置した
蒸着室内に前記原料を導入して、前記基材上に蒸着させ
る。蒸着方法には特に限定はなく、常法により行うこと
ができる。例えば、プラズマ(例えば、高周波CVD
法、ECR−CVD法、スパッタリング法(PVD))
又はイオンビーム(例えば、イオンプレーティング法
(PVD))を用いた蒸着方法を適宜用いることができ
る。尚、非晶質硬質炭素膜の膜厚は、蒸着条件を調整す
ることにより適宜変化させることができる。
The amorphous hard carbon film is deposited on the base material by introducing the raw material into the vapor deposition chamber in which the base material is installed. The vapor deposition method is not particularly limited and can be performed by a conventional method. For example, plasma (eg, high frequency CVD
Method, ECR-CVD method, sputtering method (PVD))
Alternatively, a vapor deposition method using an ion beam (for example, an ion plating method (PVD)) can be used as appropriate. The thickness of the amorphous hard carbon film can be appropriately changed by adjusting the vapor deposition conditions.

【0023】次に、非晶質硬質炭素膜を設ける摺動部品
について説明する。本発明では、摺動部品として、特に
鉄合金又はアルミニウム系合金製のものを例示する。鉄
合金としては、例えば高速度工具鋼、軸受鋼等を挙げる
ことができる。また、アルミニウム系合金としては、例
えば、高濃度(8〜20%)のシリコンを含む高シリコ
ン含有アルミニウム合金、例えばADC10、ADC1
2、A390、ASCM等を挙げることができる。特
に、高シリコン含有アルミニウム合金製の摺動部品につ
いては、厚みが2〜20μmである窒素及びケイ素を含
有する非晶質硬質炭素膜又は厚みが4〜15μmである
ケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜を被覆することで、
初晶シリコン粒子の混入による保護膜の磨耗及び剥離が
有効に防止できる。
Next, the sliding component provided with the amorphous hard carbon film will be described. In the present invention, the sliding parts are made of iron alloy or aluminum alloy. Examples of iron alloys include high speed tool steel and bearing steel. As the aluminum alloy, for example, a high silicon content aluminum alloy containing high concentration (8 to 20%) of silicon, for example, ADC10, ADC1.
2, A390, ASCM and the like. In particular, for sliding parts made of a high silicon content aluminum alloy, an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon having a thickness of 2 to 20 μm or an amorphous hard carbon film containing silicon having a thickness of 4 to 15 μm is used. By coating the carbon film,
It is possible to effectively prevent abrasion and peeling of the protective film due to mixing of primary crystal silicon particles.

【0024】また、本発明において、摺動部品として
は、耐磨耗性と摺動特性が必要とされる摺動部品であれ
ば、特に制限はない。但し、本発明の摺動部品は、耐磨
耗性と摺動特性に優れることから、塩素を含まない代替
冷媒を用いるエアコン用のコンプレッサの摺動部品とし
て特に有用である。コンプレッサとしては斜板式コンプ
レッサ(例えば、実開昭57−42180号)やべーン
型ロータリーコンプレッサ(例えば、特開昭64−32
087号)等を例示できる。
In the present invention, the sliding part is not particularly limited as long as it is a sliding part that requires abrasion resistance and sliding characteristics. However, since the sliding component of the present invention is excellent in wear resistance and sliding characteristics, it is particularly useful as a sliding component of a compressor for an air conditioner that uses a chlorine-free alternative refrigerant. As a compressor, a swash plate type compressor (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-42180) or a vane type rotary compressor (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-32).
No. 087) and the like.

【0025】斜板式コンプレッサは、一般に、回転軸に
傾斜して固着された斜板と、前記回転軸に平行に複数設
けられたシリンダ内に嵌装されたピストンと、前記ピス
トンと斜板との間に介装され、球面部及び平面部を備え
て該球面部が前記ピストンに設けられた球状凹部に摺接
する一方、前記平面部が前記斜板と摺動するシューで構
成され、前記斜板の回転によりシューを介して前記ピス
トンを往復運動させ冷媒を圧縮するものである。そし
て、このような斜板式コンプレッサにおける摺動部とし
ては、例えば、斜板とシューとの接触面及びピストンと
シューとの接触面が挙げられる。斜板とシューとの接触
面に関しては、一般に、斜板には高シリコン含有アルミ
ニウム合金が用いられ、シューには軸受鋼等の鉄系合金
が用いられ、従って、斜板の接触面又はシューの接触面
のどちらか一方に前記非晶質硬質炭素膜を被覆する。ま
た、ピストンとシューとの接触面に関しては、一般に、
構造上ピストン側は成膜が不可能であることから、シュ
ー球面部に前記非晶質硬質炭素膜を被覆する。
The swash plate compressor generally includes a swash plate that is inclined and fixed to a rotating shaft, pistons fitted in a plurality of cylinders provided in parallel with the rotating shaft, and the piston and the swash plate. The swash plate is interposed between the swash plate and the swash plate, and the sphere plate is provided with a spherical portion and a flat surface portion, and the spherical surface portion is in sliding contact with a spherical concave portion provided on the piston. The rotation of the piston causes the piston to reciprocate through the shoe to compress the refrigerant. Then, examples of the sliding portion in such a swash plate compressor include a contact surface between the swash plate and the shoe and a contact surface between the piston and the shoe. Regarding the contact surface between the swash plate and the shoe, a high silicon content aluminum alloy is generally used for the swash plate, and an iron-based alloy such as bearing steel is used for the shoe. Either one of the contact surfaces is coated with the amorphous hard carbon film. Also, regarding the contact surface between the piston and the shoe, in general,
Since it is structurally impossible to form a film on the piston side, the spherical surface of the shoe is covered with the amorphous hard carbon film.

【0026】また、べーン型ロータリーコンプレッサ
は、2つのサイドブロックに挟まれたアルミニウム合金
製のシリンダと、該シリンダ内に回転可能に設けられた
ロータと、該ロータのベーン溝に放射方向に出没自在に
嵌挿されたベーンにより構成され、前記ロータの回転と
それに伴う前記ベーンの出没によって冷媒の吸入圧縮を
行うものである。尚、前記ロータ、ベーン、シリンダ及
びサイドブロックはいずれも高シリコン含有アルミニウ
ム合金が用いられる。そして、このようなべーン型ロー
タリーコンプレッサにおける摺動部としては、例えば、
ロータのベーン溝とベーンとの摺動部、シリンダ内壁と
ベーンとの摺動部、サイドブロックとベーンとの摺動部
が挙げられる。この場合、前記非晶質硬質炭素膜は、例
えばベーンの摺動面(少なくとも摺動面又はベーン全
体)に被覆することができる。さらに、ロータの側面と
サイドブロックとの間にも摺動部があり、この場合、ロ
ータ側面もしくはサイドブロックのどちらか一方に前記
非晶質硬質炭素膜を被覆する。
Further, the vane type rotary compressor has a cylinder made of an aluminum alloy sandwiched between two side blocks, a rotor rotatably provided in the cylinder, and a vane groove of the rotor in a radial direction. The vane is inserted into and retracted from the vane, and the refrigerant is sucked and compressed by the rotation of the rotor and the vane accompanying the vane. The rotor, vane, cylinder, and side block are made of high silicon content aluminum alloy. And as a sliding part in such a vane type rotary compressor, for example,
Examples thereof include a sliding portion between the vane groove of the rotor and the vane, a sliding portion between the cylinder inner wall and the vane, and a sliding portion between the side block and the vane. In this case, the amorphous hard carbon film can cover the sliding surface of the vane (at least the sliding surface or the entire vane). Further, there is a sliding portion between the side surface of the rotor and the side block, and in this case, either the side surface of the rotor or the side block is covered with the amorphous hard carbon film.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、耐磨耗性及び摺動特性
に優れ、摺動面の間に異物が混入しても磨耗及び剥離が
起きにくいコーティングを被覆したアルミニウム合金製
摺動部品及び鉄系合金製摺動部品等の摺動部品を提供す
ることができる。このような本発明の摺動部品は、塩素
を含まない代替冷媒中でも摩擦係数が低く、相手材なら
びに非晶質炭素膜の磨耗量が少なく、また摺動による発
熱も低い。さらに、本発明の摺動部品を用いると、自動
車用エアコン等においては、燃費の低減を図ることもで
きる。
According to the present invention, a sliding component made of an aluminum alloy, which is excellent in wear resistance and sliding characteristics, and which is coated with a coating that is unlikely to wear or peel off even if foreign matter is mixed between sliding surfaces. Also, sliding parts such as iron-based alloy sliding parts can be provided. Such a sliding component of the present invention has a low friction coefficient even in the alternative refrigerant containing no chlorine, has a small amount of wear of the mating material and the amorphous carbon film, and has a low heat generation due to sliding. Furthermore, by using the sliding component of the present invention, it is possible to reduce fuel consumption in an automobile air conditioner or the like.

【0028】また、本発明で用いる非晶質硬質炭素膜
は、プラズマCVD法等により成膜されるため処理温度
が低く(例えば、200℃以下である)母材の性状を変
化させることなくコーティングすることが可能である。
また、コーティングに要する処理時間も短くて済むとい
う特徴もある(例えば、約1〜2時間程度)。
Since the amorphous hard carbon film used in the present invention is formed by the plasma CVD method or the like, the processing temperature is low (for example, 200 ° C. or lower) and the coating is performed without changing the properties of the base material. It is possible to
Another feature is that the processing time required for coating is short (for example, about 1 to 2 hours).

【0029】[0029]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0030】実施例1 図1に示す平行平板型高周波プラズマCVD法によっ
て、原料ガスとしてメタン、及び0℃に保ったTMSを
窒素ガスでバブリングすることにより得られるTMSと
窒素の混合ガスを、プラズマ中に導入した。基材として
は高速度工具鋼(SKH51)を用いた。メタン流量は
5sccm、窒素流量は1sccm、反応圧力は8P
a、投入電力は100Wとした。この条件で、非晶質硬
質炭素膜を高シリコン含有アルミニウム合金(ASC
M)上に成膜した。このとき膜厚は、5μmで成膜速度
は、6μm/hrであった。
EXAMPLE 1 Methane as a source gas and a mixed gas of TMS and nitrogen obtained by bubbling TMS kept at 0 ° C. with nitrogen gas by the parallel plate high frequency plasma CVD method shown in FIG. Introduced in. High speed tool steel (SKH51) was used as the substrate. Methane flow rate is 5 sccm, nitrogen flow rate is 1 sccm, reaction pressure is 8P
a, input power was 100W. Under this condition, the amorphous hard carbon film is formed into a high silicon content aluminum alloy (ASC
A film was formed on M). At this time, the film thickness was 5 μm and the film formation rate was 6 μm / hr.

【0031】この炭素膜をラマン分光光度計によりスペ
クトルを測定した。結果を図2に示す。この結果から、
得られた炭素膜は非晶質炭素膜であることが判明した。
また、この炭素膜のビッカース硬度は2700であっ
た。よって、得られた炭素膜は、非晶質硬質炭素膜であ
ることが判明した。さらに、非晶質硬質炭素膜中の水素
含有量は、FT−IRによって定量した結果、1×10
22原子/cm3 であった。非晶質硬質炭素膜中のケイ素
含有量は、オージェ分光分析法によって定量した結果、
20原子%であった。また、得られた非晶質硬質炭素膜
中の窒素の存在は、EPMA及びFT−IRによって確
認した。
The spectrum of this carbon film was measured by a Raman spectrophotometer. The results are shown in Figure 2. from this result,
It was found that the obtained carbon film was an amorphous carbon film.
The Vickers hardness of this carbon film was 2700. Therefore, it was found that the obtained carbon film was an amorphous hard carbon film. Further, the hydrogen content in the amorphous hard carbon film was determined by FT-IR, and was found to be 1 × 10 5.
It was 22 atoms / cm 3 . The silicon content in the amorphous hard carbon film was quantified by Auger spectroscopy,
It was 20 atomic%. The presence of nitrogen in the obtained amorphous hard carbon film was confirmed by EPMA and FT-IR.

【0032】実施例2 実施例1においてTMSのプラズマ中への導入を窒素ガ
スの代わりにヘリウムガスを用いて行った他は、実施例
1と同様に操作して、膜厚8μmの炭素膜を得た。この
炭素膜をラマン分光により分析した結果、非晶質炭素膜
であった。また、この炭素膜のビッカース硬度は250
0であった。よって、得られた炭素膜は、非晶質硬質炭
素膜であることが判明した。さらに、非晶質硬質炭素膜
中の水素含有量は、FT−IRによって定量した結果、
1×1022原子/cm3 であった。さらに、FT−IR
による分析の結果、この非晶質硬質炭素膜中には、ケイ
素は含まれなかった。また、得られた非晶質硬質炭素膜
中には、EPMA及びFT−IRによって確認した結
果、窒素は存在しなかった。
Example 2 A carbon film having a thickness of 8 μm was prepared in the same manner as in Example 1 except that TMS was introduced into the plasma by using helium gas instead of nitrogen gas. Obtained. As a result of analyzing this carbon film by Raman spectroscopy, it was an amorphous carbon film. The Vickers hardness of this carbon film is 250.
It was 0. Therefore, it was found that the obtained carbon film was an amorphous hard carbon film. Further, the hydrogen content in the amorphous hard carbon film was quantified by FT-IR,
It was 1 × 10 22 atoms / cm 3 . Furthermore, FT-IR
As a result of analysis by, the amorphous hard carbon film did not contain silicon. In addition, as a result of confirmation by EPMA and FT-IR, nitrogen was not present in the obtained amorphous hard carbon film.

【0033】試験例1(摺動特性及び摩耗特性) 実施例1で得られた非晶質硬質炭素膜をコーティングし
たASCMと高シリコンアルミニウム合金であるA39
0(Si含有量16%、初晶Si粒径20μm)を代替
冷媒HFC134a+冷凍機油雰囲気において高圧雰囲
気磨耗試験機により摩擦磨耗試験を行った。その結果を
図2に示す。図2には、同様の条件で試験したNi−P
メッキを施したASCMについての結果も示す。図2か
ら明らかなように、実施例1は、Ni−Pメッキを施し
たASCMに比べ格段に摩擦係数が改善されていること
がわかる。
Test Example 1 (Sliding Property and Wear Property) ASCM coated with the amorphous hard carbon film obtained in Example 1 and A39 which is a high silicon aluminum alloy.
0 (Si content 16%, primary crystal Si grain size 20 μm) was subjected to a friction wear test by a high pressure atmosphere wear tester in an alternative refrigerant HFC134a + refrigerator oil atmosphere. The result is shown in FIG. FIG. 2 shows Ni-P tested under the same conditions.
The results for the plated ASCM are also shown. As is clear from FIG. 2, the friction coefficient of Example 1 is remarkably improved as compared with the Ni-P plated ASCM.

【0034】また、実施例1の非晶質硬質炭素膜をコー
ティングしたASCMについて、面圧15MPaで上記
雰囲気において10時間の磨耗試験を行った。その結
果、非晶質硬質炭素膜及びA390ともに磨耗量は、検
出限度外(0.0001g以下)であった。
Further, the ASCM coated with the amorphous hard carbon film of Example 1 was subjected to a wear test for 10 hours in the above atmosphere at a surface pressure of 15 MPa. As a result, the wear amounts of both the amorphous hard carbon film and A390 were out of the detection limit (0.0001 g or less).

【0035】実施例3(膜厚の影響) 実施例1において、成膜時間を変化させて、表1に示す
種々の膜厚の非晶質硬質炭素膜をコーティングしたAS
CMを得た。得られたASCMについて、面圧15MP
aで代替冷媒HFC134a+冷凍機油雰囲気において
10時間の磨耗試験を行った。膜厚と磨耗試験中の剥離
の有無の関係を表1に示す。膜厚2μm未満では、明ら
かに相手材(A390)からの初晶Siの脱落による筋
状の剥離が見られ、又20μmを超えると硬質炭素膜内
での降伏による亀裂が確認された。膜厚が2〜20μm
の間では剥離も亀裂も観察されず良好な摺動特性を示し
た。また、より好ましくは、膜厚が4〜8μmの間であ
った。
Example 3 (Influence of film thickness) In Example 1, the AS was coated with amorphous hard carbon films of various thicknesses shown in Table 1 by changing the film formation time.
I got a CM. The surface pressure of the obtained ASCM is 15MP
The abrasion test was performed for 10 hours in the atmosphere of the alternative refrigerant HFC134a + refrigerating machine oil in a. Table 1 shows the relationship between the film thickness and the presence or absence of peeling during the abrasion test. When the film thickness was less than 2 μm, streak-like peeling due to the drop of the primary crystal Si from the mating material (A390) was apparent, and when it exceeded 20 μm, cracks due to yielding were confirmed in the hard carbon film. Film thickness is 2 to 20 μm
No peeling or cracking was observed between the two, and good sliding characteristics were exhibited. Further, more preferably, the film thickness was between 4 and 8 μm.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】実施例4(膜厚の影響) 実施例2において、成膜時間を変化させて、表2に示す
種々の膜厚の非晶質硬質炭素膜をコーティングしたAS
CMを得た。得られたASCMについて、実施例3と同
様に磨耗試験を行った。膜厚と磨耗試験中の剥離の有無
の関係を表2に示す。膜厚4μm未満では、明らかに相
手材(A390)からの初晶Siの脱落による筋状の剥
離が見られ、又15μmを超えると硬質炭素膜内での降
伏による亀裂が確認された。膜厚が4〜15μmの間で
は剥離も亀裂も観察されず良好な摺動特性を示した。ま
た、より好ましくは、膜厚が5〜8μmの間であった。
Example 4 (Influence of film thickness) In Example 2, the AS was coated with amorphous hard carbon films of various thicknesses shown in Table 2 by changing the film formation time.
I got a CM. A wear test was performed on the obtained ASCM in the same manner as in Example 3. Table 2 shows the relationship between the film thickness and the presence or absence of peeling during the abrasion test. When the film thickness is less than 4 μm, streak-like peeling due to the drop of the primary crystal Si from the mating material (A390) is apparent, and when it exceeds 15 μm, cracks due to yielding in the hard carbon film were confirmed. When the film thickness was 4 to 15 μm, neither peeling nor cracking was observed, and good sliding characteristics were exhibited. Further, more preferably, the film thickness was between 5 and 8 μm.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例で用いた平行平板型RFプラズマCVD
法の装置の概略説明図である。
FIG. 1 is a parallel plate type RF plasma CVD used in Examples.
It is a schematic explanatory drawing of the apparatus of the method.

【図2】試験例1で行った高圧雰囲気磨耗試験機による
摩擦磨耗試験結果を示す。
FIG. 2 shows a friction wear test result by a high pressure atmosphere wear tester performed in Test Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 10:06 30:06 40:02 40:30 50:08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location C10N 10:06 30:06 40:02 40:30 50:08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 摺動部を有するアルミニウム合金製摺動
部品であって、少なくとも前記摺動部を厚みが2〜20
μmである窒素及びケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜
で被覆したことを特徴とする摺動部品。
1. An aluminum alloy sliding component having a sliding portion, wherein at least the sliding portion has a thickness of 2 to 20.
A sliding part coated with an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon having a thickness of μm.
【請求項2】 アルミニウム合金が高シリコン含有アル
ミニウム合金である請求項1記載の摺動部品。
2. The sliding component according to claim 1, wherein the aluminum alloy is a high silicon content aluminum alloy.
【請求項3】 摺動部を有する鉄系合金製摺動部品であ
って、少なくとも前記摺動部を厚みが2〜20μmであ
る窒素及びケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜で被覆し
たことを特徴とする摺動部品。
3. An iron-based alloy sliding part having a sliding part, wherein at least the sliding part is coated with an amorphous hard carbon film containing nitrogen and silicon having a thickness of 2 to 20 μm. Sliding parts characterized by
【請求項4】 摺動部を有するアルミニウム合金製摺動
部品であって、少なくとも前記摺動部を厚みが4〜15
μmであるケイ素を含有する非晶質硬質炭素膜で被覆し
たことを特徴とする摺動部品。
4. An aluminum alloy sliding component having a sliding portion, wherein at least the sliding portion has a thickness of 4 to 15.
A sliding part coated with an amorphous hard carbon film containing silicon having a thickness of μm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1953384A2 (en) 2007-01-30 2008-08-06 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sliding member
JP2010169071A (en) * 2008-12-24 2010-08-05 Toyota Industries Corp Sliding member for compressor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1953384A2 (en) 2007-01-30 2008-08-06 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sliding member
US7721642B2 (en) 2007-01-30 2010-05-25 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sliding member
JP2010169071A (en) * 2008-12-24 2010-08-05 Toyota Industries Corp Sliding member for compressor
EP2206920A3 (en) * 2008-12-24 2010-12-29 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sliding member for compressor
US8277952B2 (en) 2008-12-24 2012-10-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sliding member for compressor

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