JPH07277898A

JPH07277898A - 無機質皮膜

Info

Publication number: JPH07277898A
Application number: JP8557094A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kawahito; 康川人; Takahiro Gunji; 貴浩郡司; Katsumune Tabata; 勝宗田畑; Kenji Dousaka; 健児堂坂
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】耐焼付き性の優れた摺動面構成体を提供す
る。【構成】摺動面構成体４はＦｅ結晶の集合体より構成
される。その集合体は、頂部ａ側が湾曲している多数の
六角錐状Ｆｅ結晶５₁を有する。このように構成する
と、六角錐状Ｆｅ結晶５₁の湾曲面ｂが相手部材と早期
に面接触し、また微細な六角錐状Ｆｅ結晶５₁によって
摺動荷重の分散が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無機質皮膜、特に、無機
質結晶の集合体より構成された無機質皮膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種無機質皮膜、例えば摺動面
構成体として、内燃機関用カムシャフトにおける鋳鉄製
母材のジャーナル部外周面に、耐摩耗性の向上を狙って
設けられるＦｅメッキ層が知られている。

【０００３】しかしながら、内燃機関が高速、且つ高出
力化の傾向にある現在の状況下では、従来のＦｅメッキ
層はその摺動面が比較的平滑であることに起因してオイ
ル保持性、つまり保油性が十分でなく、また初期なじみ
性も悪いため耐焼付き性が乏しいという問題があった。

【０００４】そこで、本出願人は、先に、Ｆｅメッキ層
としてその摺動面に多数の角錐状Ｆｅ結晶を有するもの
を開発した（例えば、特願平４−３５１３３３号明細書
および図面参照）。

【０００５】このように構成すると、相隣る両Ｆｅ結晶
は相互に食込んだ状態を呈し、したがって摺動面は、多
数の微細な山部と、それら山部の間に形成された多数の
微細な谷部と、山部相互の食込みに因る多数の微細な沢
部とからなる入組んだ様相を呈するので、Ｆｅメッキ層
の保油性が良好となり、またＦｅ結晶における先端部側
の優先的摩耗によってＦｅメッキ層の初期なじみ性も良
好となる。これによりＦｅメッキ層の耐焼付き性の向上
が図られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記摺動面
構成体について種々検討を加えたところ、より厳しい摺
動環境においては、Ｆｅ結晶が角錐状をなすことから局
部的に面圧が高くなるため動摩擦係数が比較的大きくな
り、その結果、摩耗量が増加傾向にある、ということが
判明した。

【０００７】本発明は前記に鑑み、無機質結晶の形態を
変えることによって、耐摩耗性、耐焼付き性等の耐久性
を改善し得るようにした前記無機質皮膜を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る無機質皮膜
は、無機質結晶の集合体より構成され、その集合体は、
頂部側が湾曲している多数の角錐状無機質結晶を有する
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】無機質皮膜を摺動面構成体として用いた場合、
無潤滑下においては各角錐状無機質結晶の頂部側に存す
る湾曲面が、相手部材と早期に面接触して動摩擦係数が
小さくなり、また角錐状無機質結晶が微細であることか
ら摺動荷重の分散が図られ、これにより摺動面構成体の
耐摩耗性および耐焼付き性を向上させることができる。

【００１０】潤滑下においては、摺動面が相隣る両角錐
状無機質結晶の食込みに起因して入組んだ様相を呈する
と共にオイルが各角錐状無機質結晶の頂部側に存する湾
曲空間にも保持されるので、摺動面構成体の保油性が極
めて良好となり、その結果、耐焼付き性の一層の向上が
図られる。

【００１１】さらに、無機質皮膜をコーティング用下地
層として用いた場合には、各角錐状無機質結晶の前記湾
曲空間にコーティング層の一部が入込むので、無機質皮
膜はコーティング層に対して強力なアンカ効果を発揮す
る。

【００１２】

【実施例】図１（Ａ）において、内燃機関用カムシャフ
ト１は鋳鉄製母材２を有し、その母材２のジャーナル部
３外周面に層状摺動面構成体（無機質皮膜）４が形成さ
れる。摺動面構成体４は金属結晶（無機質結晶）の集合
体より構成される。その集合体は、図１（Ｂ），２，３
に示すように頂部ａ側が湾曲している多数の角錐状、図
示例では六角錐状金属結晶（角錐状無機質結晶）５₁を
有する。

【００１３】摺動面構成体４を前記のように構成する
と、無潤滑下においては各六角錐状金属結晶５₁の頂部
ａ側に存する湾曲面ｂが、軸受ホルダと早期に面接触し
て動摩擦係数が小さくなり、また六角錐状金属結晶５₁
が微細であることから摺動荷重の分散が図られ、これに
より摺動面構成体４の耐摩耗性および耐焼付き性を向上
させることができる。

【００１４】潤滑下においては、摺動面（皮膜表面）４
ａが相隣る両六角錐状金属結晶５₁の食込みに起因して
入組んだ様相を呈すると共にオイルが各六角錐状金属結
晶５₁の頂部ａ側に存する湾曲空間ｃにも保持されるの
で、摺動面構成体４の保油性が極めて良好となり、その
結果、耐焼付き性の一層の向上が図られる。

【００１５】図４に示すように、六角錐状金属結晶５₁
は体心立方構造（ｂｃｃ構造）を持ち、且つミラー指数
で（ｈｈｈ）面を、摺動面４ａ側に向けた（ｈｈｈ）配
向性金属結晶である。集合体における（ｈｈｈ）配向性
金属結晶の存在率ＳはＳ≧４０％に設定される。（ｈｈ
ｈ）配向性金属結晶は母材２より柱状に成長し、したが
って六角錐状金属結晶５₁は柱状晶の先端部を構成す
る。

【００１６】湾曲面ｂを持つ多数の六角錐状金属結晶５
₁を備えた摺動面構成体４の製作に当っては、図５に示
すようにメッキ処理によって直立、またはそれに近い状
態の多数の六角錐状金属結晶５₁を有するメッキ層を形
成し、次いでそれら六角錐状金属結晶５₁の頂部ａ側を
ｄ方向へ押圧して曲げる、といった手段が採用される。

【００１７】六角錐状金属結晶５₁は、同様に（ｈｈ
ｈ）配向性金属結晶である三角錐状金属結晶に比べて平
均粒径が小さく、且つ粒径も略均一である。六角錐状金
属結晶５₁において、粒径と高さとの間には相関関係が
あり、したがって粒径が略均一である、ということは高
さも略等しいということである。

【００１８】図６に示すように、摺動面４ａに沿う仮想
面６に対する（ｈｈｈ）面の傾きは六角錐状金属結晶５
₁の傾きとなって現われるので、湾曲加工、摺動面構成
体４の保油性等に影響を与える。そこで、（ｈｈｈ）面
が仮想面６に対してなす傾き角θは０°≦θ≦１５°に
設定される。この場合、（ｈｈｈ）面の傾き方向につい
ては限定されない。傾き角θがθ＞１５°になると、湾
曲加工性等が低下する。

【００１９】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。

【００２０】摺動面構成体４用メッキ層を形成するため
のメッキ処理において、通電法として直流法を適用した
電気Ｆｅメッキ処理を行う場合の基本的条件は、表１，
表２の通りである。

【００２１】

【表１】有機系添加剤としては、尿素、サッカリン等が用いられ
る。

【００２２】

【表２】前記条件下で行われる電気Ｆｅメッキ処理において、メ
ッキ浴組成および処理条件を変えることによって（ｈｈ
ｈ）配向性Ｆｅ結晶の析出、その存在量等を制御する。

【００２３】通電法としてはパルス電流法も適用され、
そのパルス電流法において、メッキ用電源の電流Ｉは、
図７に示すようにその電流Ｉが最小電流Ｉmin から立上
って最大電流Ｉmax に至り、次いで最小電流Ｉmin へ下
降するごとく、時間Ｔの経過に伴いパルス波形を描くよ
うに制御される。

【００２４】そして、電流Ｉの立上り開始時から下降開
始時までの通電時間をＴ_ONとし、また先の立上り開始時
から次の立上り開始時までを１サイクルとして、そのサ
イクル時間をＴ_cとしたとき、通電時間Ｔ_ONとサイクル
時間Ｔ_cとの比、即ち、時間比Ｔ_ON／Ｔ_cはＴ_ON／Ｔ_c
≦０．４５に設定される。最大陰極電流密度ＣＤmaxは
ＣＤmax ≧４Ａ／dm²に、また平均陰極電流密度ＣＤｍ
はＣＤｍ≧２Ａ／dm²にそれぞれ設定される。

【００２５】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、例えば気相メッキ法であるＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタ法、イオンプレーティング等を挙げることができ
る。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行う場合の条件
は、例えばＡｒ圧力０．２〜１Ｐａ、平均Ａｒ加速電
力直流１〜１．５ｋＷ、母材温度１５０〜３００℃
である。ＣＶＤ法によりＷメッキを行う場合の条件は、
例えば原材料ＷＦ₆、ガス流量２〜１５cc／min 、
チャンバ内圧力５０〜３００Ｐａ、母材温度４００〜
６００℃、ＡｒＦエキシマレーザの平均出力５〜４０
Ｗである。

【００２６】一方、集合体が、図８，９に示すように頂
部ａ側が湾曲している多数の四角錐状金属結晶５₂を有
する場合、その四角錐状金属結晶５₂は、図１０に示す
ように面心立方構造（ｆｃｃ構造）を持ち、且つミラー
指数で（３ｈｈｈ）面を摺動面４ａ側に向けた（３ｈｈ
ｈ）配向性金属結晶である。集合体における（３ｈｈ
ｈ）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧４０％に設定され
る。（３ｈｈｈ）配向性金属結晶は母材２より柱状に成
長し、したがって四角錐状金属結晶５₂は柱状晶の先端
部を構成する。

【００２７】湾曲面ｂを持つ多数の四角錐状金属結晶５
₂を備えた摺動面構成体４の製作に当っては、前記同様
に図１１に示すようにメッキ処理によって直立、または
それに近い状態の多数の四角錐状金属結晶５₂を有する
メッキ層を形成し、次いでそれら四角錐状金属結晶５₂
の頂部ａ側をｄ方向へ押圧して曲げる、といった手段が
採用される。

【００２８】図１２に示すように、摺動面４ａに沿う仮
想面６に対する（３ｈｈｈ）面の傾きは四角錐状金属結
晶５₂の傾きとなって現われるので、湾曲加工等に影響
を与える。そこで、（３ｈｈｈ）面が仮想面６に対して
なす傾き角θは、前記同様に０°≦θ≦１５°に設定さ
れる。この場合、（３ｈｈｈ）面の傾き方向については
限定されない。傾き角θがθ＞１５°になると、湾曲加
工性等が低下する。

【００２９】ｆｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｐ
ｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体また
は合金の結晶を挙げることができる。

【００３０】摺動面構成体４用メッキ層を形成するため
のメッキ処理において、電気Ｎｉメッキ処理を行う場合
の基本的条件は、表３，４の通りである。通電法はＦｅ
メッキ処理の場合と同じであるが、この実施例では直流
法が適用される。

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】前記条件下で行われる電気Ｎｉメッキ処理において、メ
ッキ浴組成および処理条件を変えることによって（３ｈ
ｈｈ）配向性Ｎｉ結晶の析出、その存在量を制御する。

【００３３】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、前記同様の気相メッキ法を挙げることができる。例
えば、スパッタ法によりＰｔ、Ａｌメッキを行う場合の
条件は、Ａｒ圧力０．８〜１Ｐａ、Ａｒ加速電力直
流２００〜１０００Ｗ、母材温度８０〜３００℃であ
る。またＣＶＤ法によりＡｌメッキを行う場合の条件
は、原材料Ａｌ（ＣＨ₃）₃、Ａｌ（ＣＨ₃）₃ガス
流量１〜１０cc／min、チャンバ内圧力５０〜３０
０Ｐａ、母材温度３００〜６００℃である。〔実施例１〕複数の鋼板製チップの一面（面積１cm²）
に、直流法またはパルス電流法を適用した電気Ｆｅメッ
キ処理を施すことによりＦｅ結晶の集合体より構成され
たメッキ層を形成した。

【００３４】表５，６は、メッキ層の例１〜１０におけ
る電気Ｆｅメッキ処理条件を示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】表７は、メッキ層の例１〜１０における表面の結晶形態
および各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。

【００３７】

【表７】存在率Ｓは、例１〜１０のＸ線回折図（Ｘ線照射方向は
メッキ層表面に対して直角方向）に基づいて次のような
方法で求められたものである。一例として、例１につい
て説明すると、図１３は例１のＸ線回折図であり、各配
向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは次式から求められた。なお、
例えば｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を
メッキ層表面側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₁₁₀＝｛（Ｉ₁₁₀／ＩＡ
₁₁₀）／Ｔ｝×１００、｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₀₀＝｛（Ｉ₂₀₀／ＩＡ
₂₀₀）／Ｔ｝×１００、｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₁₁＝｛（Ｉ₂₁₁／ＩＡ
₂₁₁）／Ｔ｝×１００、｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₃₁₀＝｛（Ｉ₃₁₀／ＩＡ
₃₁₀）／Ｔ｝×１００、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₂₂＝｛（Ｉ₂₂₂／ＩＡ
₂₂₂）／Ｔ｝×１００ここで、Ｉ₁₁₀、Ｉ₂₀₀、Ｉ₂₁₁、Ｉ₃₁₀、Ｉ₂₂₂は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ₁₁₀、ＩＡ₂₀₀、ＩＡ₂₁₁、ＩＡ₃₁₀、ＩＡ₂₂₂は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ₁₁₀＝１００、ＩＡ₂₀₀＝２０、ＩＡ₂₁₁＝３０、
ＩＡ₃₁₀＝１２、ＩＡ₂₂₂＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ₁₁₀／ＩＡ₁₁₀）＋（Ｉ₂₀₀／ＩＡ₂₀₀）＋（Ｉ
₂₁₁／ＩＡ₂₁₁）＋（Ｉ₃₁₀／ＩＡ₃₁₀）＋（Ｉ₂₂₂／
ＩＡ₂₂₂）である。

【００３８】図１４は、例１におけるメッキ層表面の結
晶構造を示す顕微鏡写真である。図１４において、多数
の六角錐状Ｆｅ結晶が観察される。この六角錐状Ｆｅ結
晶は（ｈｈｈ）面、したがって｛２２２｝面をメッキ層
表面側に向けた｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶である。この
場合、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、表７，
図１３に示すように、Ｓ＝９７．３％である。

【００３９】次に、例１〜５，７のメッキ層に湾曲加工
として、各チップを回転研磨ディスクの布による研磨面
に押圧する加工を施して、摺動面構成体４の例１〜５，
７を製作した。これらの例１〜５，７はメッキ層の例１
〜５，７にそれぞれ対応する。

【００４０】図１５は摺動面構成体４の例１の結晶構造
を示す顕微鏡写真であり、図１５より、頂部側が湾曲し
ている多数の六角錐状Ｆｅ結晶が観察される。

【００４１】摺動面構成体４の例２においては、図１６
に示すように略全部の六角錐状Ｆｅ結晶５₁が、その頂
部ａ側を摺動方向ｅ前方に向けて湾曲している。

【００４２】メッキ層の例６，８〜１０は、湾曲加工せ
ずにそのメッキ層を摺動面構成体とした。また摺動面構
成体１〜５，７に対応する摺動面構成体として、湾曲加
工無しのメッキ層からなるものの例１ａ〜５ａ，７ａを
用意した。（ａ）耐摩耗性について摺動面構成体４の例１〜８、例１ａ〜５ａ、７ａを持つ
チップと、Ａｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ｂ）よりなるディ
スクとを用い、無潤滑下にて、ディスクの周速を０．５
ｍ／sec に設定し、またチップに対する押圧荷重を段階
的に増加させて５００Ｎに保持し、１km摺動後における
チップの重量減量を摩耗量として測定したところ、表８
の結果を得た。

【００４３】

【表８】図１７は、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓとチッ
プの摩耗量との関係ををグラフ化したもので、図中、点
（１）〜（８）は例１〜８に、また点（１ａ）〜（５
ａ）、（７ａ）は例１ａ〜５ａ、７ａにそれぞれ対応す
る。表８、図１７から明らかなように、湾曲加工を施さ
れた例１〜５，７と湾曲加工を施されていない例１ａ〜
５ａ、７ａとを比較すると、湾曲面ｂを持つ例１〜５，
７の方が例１ａ〜５ａ，７ａに比べて耐摩耗性が優れて
いる。特に、例２の場合、頂部側が摺動方向前方に向っ
て湾曲していることから耐摩耗性は最高となる。湾曲面
ｂを持たない例６，８は耐摩耗性が低い。（ｂ）耐焼付き性について摺動面構成体４の例１〜１０、例１ａ〜５ａ、７ａを持
つチップと、Ａｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ｂ）よりなるデ
ィスクとを用い、オイル供給量を０．３ml／min に、ま
たディスクの周速を１５ｍ／sec にそれぞれ設定し、さ
らにチップに対する押圧荷重を段階的に増加させて動摩
擦係数の急激な上昇時を焼付き発生時として焼付き発生
荷重を測定したところ、表９の結果を得た。

【００４４】

【表９】図１８は、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓと焼付
き発生荷重との関係をグラフ化したもので、図中、点
（１）〜（１０）は例１〜１０に、また点（１ａ）〜
（５ａ）、（７ａ）は例１ａ〜５ａ，７ａにそれぞれ対
応する。表９、図１８から明らかなように、湾曲加工を
施された例１〜５，７と、湾曲加工を施されていない例
１ａ〜５ａ，７ａとを比較すると、湾曲面ｂを持つ例１
〜５，７の方が例１ａ〜５ａ，７ａに比べて耐焼付き性
が優れている。特に、例２の場合、頂部側が摺動方向前
方に向って湾曲していることから、耐焼付き性は最高と
なる。湾曲面ｂを持たない例６，８〜１０は耐焼付き性
が低い。（ｃ）摩擦係数について摺動面構成体４の例１〜８、例１ａ〜５ａ、７ａを持つ
チップと、Ａｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ｂ）よりなるディ
スクとを用い、オイル供給量を０．３ml／minに、また
ディスクの周速を１５ｍ／sec にそれぞれ設定し、さら
にチップに対する押圧荷重を段階的に増加させて２５０
Ｎにおける平均動摩擦係数μを測定したところ、表１０
の結果を得た。

【００４５】

【表１０】図１９は、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓと平均
動摩擦係数μとの関係をグラフ化したもので、図中、点
（１）〜（８）は例１〜８に、また点（１ａ）〜（５
ａ），（７ａ）は例１ａ〜５ａ，７ａにそれぞれ対応す
る。表１０、図１９から明らかなように、湾曲加工を施
された例１〜５，７と、湾曲加工を施されていない例１
ａ〜５ａ，７ａとを比較すると、湾曲面ｂを持つ例１〜
５，７の方が例１ａ〜５ａ，７ａに比べて平均動摩擦係
数μが小さい。特に、例２の場合、頂部が摺動方向前方
に向って湾曲していることから、平均動摩擦係数μは最
小となる。湾曲面ｂを持たない例６，８は平均動摩擦係
数μが比較的高い。

【００４６】〔実施例II〕複数の鋼板製チップの一面
（面積１cm²）に、直流法を適用した電気Ｎｉメッキ処
理を施すことによりＮｉ結晶の集合体より構成されたメ
ッキ層を形成した。

【００４７】表１１，１２は、メッキ層の例１〜６にお
ける電気Ｎｉメッキ処理条件を示す。

【００４８】

【表１１】

【００４９】

【表１２】表１３は、メッキ層の例１〜６における表面の結晶形態
および各配向性Ｎｉ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。

【００５０】

【表１３】存在率Ｓは、例１〜６のＸ線回折図（Ｘ線照射方向はメ
ッキ層表面に対して直角方向）に基づいて次のような方
法で求められたものである。一例として、例１について
説明すると、図２０は例１のＸ線回折図であり、各配向
性Ｎｉ結晶の存在率Ｓは次式から求められた。なお、例
えば｛１１１｝配向性Ｎｉ結晶とは、｛１１１｝面をメ
ッキ層表面側に向けた配向性Ｎｉ結晶を意味する。｛１１１｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₁₁₁＝｛（Ｉ₁₁₁／ＩＡ
₁₁₁）／Ｔ｝×１００、｛２００｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₂₀₀＝｛（Ｉ₂₀₀／ＩＡ
₂₀₀）／Ｔ｝×１００、｛２２０｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₂₂₀＝｛（Ｉ₂₂₀／ＩＡ
₂₂₀）／Ｔ｝×１００、｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₃₁₁＝｛（Ｉ₃₁₁／ＩＡ
₃₁₁）／Ｔ｝×１００ここで、Ｉ₁₁₁、Ｉ₂₀₀、Ｉ₂₂₀、Ｉ₃₁₁は各結晶面の
Ｘ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、またＩ
Ａ₁₁₁、ＩＡ₂₀₀、ＩＡ₂₂₀、ＩＡ₃₁₁はＡＳＴＭカー
ドにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、ＩＡ₁₁₁＝１
００、ＩＡ₂₀₀＝４２、ＩＡ₂₂₀＝２１、ＩＡ₃₁₁＝２
０である。さらにＴは、Ｔ＝（Ｉ₁₁₁／ＩＡ₁₁₁）＋
（Ｉ₂₀₀／ＩＡ₂₀₀）＋（Ｉ₂₂₀／ＩＡ₂₂₀）＋（Ｉ
₃₁₁／ＩＡ₃₁₁）である。

【００５１】図２１は、例１におけるメッキ層表面の結
晶構造を示す顕微鏡写真である。図２１において、多数
の四角錐状Ｎｉ結晶が観察される。この四角錐状Ｎｉ結
晶は（３ｈｈｈ）面、したがって｛３１１｝面をメッキ
層表面側に向けた｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶である。こ
の場合、｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶の存在率Ｓは、表１
３、図２０に示すように、Ｓ＝７５％である。

【００５２】次に、例１〜６のメッキ層に湾曲加工とし
て、前記同様に、各チップを回転研磨ディスクの布によ
る研磨面に押圧する加工を施して、摺動面構成体４の例
１〜６を製作した。これらの例１〜６はメッキ層の例１
〜６に対応する。

【００５３】またメッキ層の例１を用いて、頂部ａ側が
摺動方向ｅ前方に向って湾曲する多数の四角錐状Ｎｉ結
晶を有する摺動面構成体の例７を製作した。さらに、摺
動面構成体の例１〜６に対応する摺動面構成体として、
湾曲加工無しのメッキ層からなるものの例１ａ〜６ａを
用意した。

【００５４】摺動面構成体４の例１，７，１ａを持つチ
ップと、Ａｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ｂ）よりなるディス
クとを用い、無潤滑下にて、ディスクの周速を０．５ｍ
／sec に設定し、またチップに対する押圧荷重を段階的
に増加させて５００Ｎに保持し、１km摺動後におけるチ
ップの重量減量を摩耗量として測定したところ、表１４
の結果を得た。

【００５５】

【表１４】表１４から明らかなように、湾曲加工を施された例１
と、湾曲加工を施されていない例１ａとを比較すると、
湾曲面ｂを持つ例１の方が例１ａに比べて耐摩耗性が優
れている。例７の場合、頂部側が摺動方向前方に向って
湾曲していることから耐摩耗性は例１よりも良好とな
る。

【００５６】次に、相手部材であるディスクの摩耗状況
を調べるため、摺動面構成体４の例１〜７、例１ａ〜６
ａを持つチップと、Ａｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ｂ）より
なるディスクとを用い、オイル供給量を０．３ml／min
に、またディスクの周速を５ｍ／sec にそれぞれ設定
し、またチップに対する押圧荷重を段階的に増加させて
５００Ｎに保持し、１０km摺動後におけるディスクの１
cm²当りの重量減量を摩耗量として測定したところ、表
１５の結果を得た。

【００５７】

【表１５】図２２は、｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶の存在率Ｓとディ
スクの摩耗量との関係をグラフ化したもので、図中、点
（１）〜（７）は例１〜７に、また点（１ａ）〜（６
ａ）は例１ａ〜６ａにそれぞれ対応する。表１５，図２
２から明らかなように、湾曲加工を施された例１〜６を
用いると、湾曲加工を施されていない例１ａ〜６ａを用
いた場合に比べてディスクの摩耗量を抑制することがで
きる。特に、例７の場合、頂部が摺動方向前方に向って
湾曲していることからディスクの摩耗量抑制効果は最高
となる。

【００５８】摺動面構成体は、例えば次のような内燃機
関用部品等の摺動部に適用される。ピストン（リング
溝）、ピストンリング、ピストンピン、コンロッド、ク
ランクシャフト、軸受メタル、オイルポンプロータ、オ
イルポンプロータハウジング、スプリング（端面）、ス
プリングシート、スプリングリテーナ、コッタ、ロッカ
アーム、ローラベアリングアウタケース、ローラベアリ
ングインナケース、バルブステム、バルブフェイス、油
圧タペット、ウォータポンプロータシャフト、プーリ、
ギア、トランスミッションシャフト部、クラッチプレー
ト、ワッシャ、ボルト（座面、ねじ部）。

【００５９】また無機質皮膜を、前記金属に限らず、立
方晶構造を持つ炭化物、酸化物、窒化物等のセラミック
スより構成することも可能である。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、結晶構造を前記のよう
に特定することによって、耐摩耗性、耐焼付き性等の耐
久性を改善されると共にコーティング用下地層として用
いた場合には強力なアンカ効果を発揮する無機質皮膜を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はカムシャフトの斜視図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図２】頂部側が湾曲している六角錐状金属結晶の斜視
図である。

【図３】図２の３−３線断面図である。

【図４】体心立方構造およびその（ｈｈｈ）面を示す斜
視図である。

【図５】六角錐状金属結晶の斜視図である。

【図６】体心立方構造における（ｈｈｈ）面の傾きを示
す説明図である。

【図７】メッキ用電源の出力波形図である。

【図８】頂部側が湾曲している四角錐状金属結晶の斜視
図である。

【図９】図８の９−９線断面図である。

【図１０】面心立方構造およびその（３ｈｈｈ）面を示
す斜視図である。

【図１１】四角錐状金属結晶の斜視図である。

【図１２】面心立方構造における（３ｈｈｈ）面の傾き
を示す説明図である。

【図１３】メッキ層の一例におけるＸ線回折図である。

【図１４】メッキ層の一例における表面の結晶構造を示
す顕微鏡写真である。

【図１５】摺動面構成体の一例における摺動面の結晶構
造を示す顕微鏡写真である。

【図１６】摺動面構成体の他例における概略断面図であ
る。

【図１７】｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率とチップ
の摩耗量との関係を示すグラフである。

【図１８】｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率と焼付き
発生荷重との関係を示すグラフである。

【図１９】｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率と平均動
摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図２０】メッキ層の他例におけるＸ線回折図である。

【図２１】メッキ層の他例における表面の結晶構造を示
す顕微鏡写真である。

【図２２】｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶の存在率とディス
クの摩耗量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

４摺動面構成体（無機質皮膜）４ａ摺動面（皮膜表面）５₁ 六角錐状金属結晶（無機質結晶）５₂ 四角錐状金属結晶（無機質結晶）ａ頂部ｅ摺動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堂坂健児埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質結晶の集合体より構成され、その
集合体は、頂部（ａ）側が湾曲している多数の角錐状無
機質結晶（５₁，５₂）を有することを特徴とする無機
質皮膜。
【請求項２】前記角錐状無機質結晶は体心立方構造を
有し、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を皮膜表面側に向
けた（ｈｈｈ）配向性無機質結晶であり、前記集合体に
おける（ｈｈｈ）配向性無機質結晶の存在率ＳがＳ≧４
０％である、請求項１記載の無機質皮膜。
【請求項３】前記角錐状無機質結晶は面心立方構造を
有し、且つミラー指数で（３ｈｈｈ）面を皮膜表面側に
向けた（３ｈｈｈ）配向性無機質結晶であり、前記集合
体における（３ｈｈｈ）配向性無機質結晶の存在率Ｓが
Ｓ≧４０％である、請求項１記載の無機質皮膜。
【請求項４】無機質皮膜は摺動面構成体（４）であっ
て、頂部（ａ）側が摺動方向（ｅ）前方に向って湾曲し
ている多数の角錐状無機質結晶（５₁，５₂）を有す
る、請求項１，２または３記載の無機質皮膜。