JPH0819950B2 - Non-lubricating sliding member - Google Patents

Non-lubricating sliding member

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JPH0819950B2
JPH0819950B2 JP21949787A JP21949787A JPH0819950B2 JP H0819950 B2 JPH0819950 B2 JP H0819950B2 JP 21949787 A JP21949787 A JP 21949787A JP 21949787 A JP21949787 A JP 21949787A JP H0819950 B2 JPH0819950 B2 JP H0819950B2
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JP
Japan
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sliding
thin film
sliding member
member according
ceramic base
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JP21949787A
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修己 上垣外
晴夫 土井
正治 野田
昌郎 神崎
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、潤滑油等の供給が困難又は不可能な状況下
で使用される無潤滑摺動部材に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-lubricated sliding member used in a situation where it is difficult or impossible to supply lubricating oil or the like.

[従来の技術] 摺動部材は、一般に、第1摺動部をもつ第1摺動体
と、第1摺動部と摺接する第2摺動部をもつ第2摺動体
とからなる。
[Prior Art] A sliding member generally includes a first sliding body having a first sliding portion and a second sliding body having a second sliding portion that is in sliding contact with the first sliding portion.

かかる摺動部材において、摩損防止等のために、第1
摺動部や第2摺動部をセラミックスで形成することが試
みられている。しかしながらセラミックスは靭性に乏し
いため、摺動の際にセラミックスで形成した第1摺動部
や第2摺動部が表面損傷を受け易い。この結果、アブレ
ジブな摩耗が進行し、摺動部材として使用に耐えなくな
りやすい。
In such a sliding member, in order to prevent wear and the like, the first
Attempts have been made to form the sliding portion and the second sliding portion with ceramics. However, since ceramics have poor toughness, the first sliding portion and the second sliding portion formed of ceramics are easily damaged by the surface during sliding. As a result, abrasive wear progresses, and it tends to become unusable as a sliding member.

ここで、セラミックス製の摺動部材に生じる表面損傷
は、摺動面近傍に生じるTensile spikeと呼ばれる引張
り応力に起因することが知られてる。
Here, it is known that the surface damage generated in the ceramic sliding member is caused by a tensile stress called Tensile spike generated near the sliding surface.

このTensile spikeと呼ばれる引張り応力は、摺動面
の摩擦係数に依存し、摩擦係数を低減すると小さくな
る。
The tensile stress called Tensile spike depends on the coefficient of friction of the sliding surface and decreases when the coefficient of friction is reduced.

この摩擦係数を低減させるにあたっては、摺動面に潤
滑油または固体潤滑剤を介在させればよい。しかしなが
ら潤滑油は劣化し易い問題があり、特に放射線を受ける
場所や高温下で使用すると劣化し易い問題がある。
To reduce the friction coefficient, lubricating oil or solid lubricant may be interposed on the sliding surface. However, there is a problem that the lubricating oil easily deteriorates, especially when it is used in a place where it receives radiation or at a high temperature.

又、固体潤滑剤を介在させたものとしては、多孔質セ
ラミックス焼結体に二硫化モリブデン、フッ素樹脂を含
浸させた特開昭57−118080号、セラミックス粉末と二硫
化モリブデンとの混合粉からなる成形体を焼結した特開
昭57−188474号、特開昭57−114028号がある。しかしな
がら、固体潤滑剤を介在させても摩擦係数は0.13程度で
あり、必ずしも充分に小さな値ではない。
In addition, as a solid lubricant intervening, it is composed of a mixed powder of ceramic powder and molybdenum disulfide, which is obtained by impregnating a porous ceramics sintered body with molybdenum disulfide and a fluororesin. There are JP-A-57-188474 and JP-A-57-114028 in which a molded body is sintered. However, even if a solid lubricant is interposed, the friction coefficient is about 0.13, which is not necessarily a sufficiently small value.

また、潤滑油や固体潤滑剤を用いない例として、ジル
コニアや窒化珪素基板上にTi、NiあるいはCoを蒸着し、
更にAr+イオンを照射した第1摺動部と、TiC−Ni−Moの
ピンからなる第2摺動部との摩擦係数について報告され
ている。J.Matter,Sei.22,2069−2087(1987)。上記の
例では部分安定化ジルコニアの表面にCoの薄膜を形成し
たもの、及び部分安定化ジルコニアの表面にTiとNiとの
薄膜を形成した第1摺動部と、炭化チタンとニッケル、
モリブデンの焼結体の第2摺動部との摩擦係数が示され
ており、それらの摩擦係数は、ディーゼルエンジンの排
気雰囲気の800℃という条件下では0.06〜0.09である
が、室温における摩擦係数は、0.2以上と大きい。
In addition, as an example of not using a lubricating oil or a solid lubricant, Ti, Ni or Co is vapor-deposited on a zirconia or silicon nitride substrate,
Further, it has been reported about the friction coefficient between the first sliding portion irradiated with Ar + ions and the second sliding portion formed of a TiC-Ni-Mo pin. J. Matter, Sei.22, 2069-2087 (1987). In the above example, a thin film of Co is formed on the surface of partially stabilized zirconia, and a first sliding portion where a thin film of Ti and Ni is formed on the surface of partially stabilized zirconia, titanium carbide and nickel,
The coefficient of friction of the molybdenum sintered body with the second sliding part is shown. The coefficient of friction is 0.06 to 0.09 under the condition of 800 ° C in the exhaust atmosphere of the diesel engine, but the coefficient of friction at room temperature is shown. Is as large as 0.2 or more.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、上記の実情に鑑みなされたもので、
潤滑油、固体潤滑剤を用いることなく、セラミックスが
介在する摺動面の摩擦係数をさらに一層低減することが
できる無潤滑摺動部材を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] The object of the present invention was made in view of the above circumstances.
An object of the present invention is to provide an unlubricated sliding member that can further reduce the friction coefficient of a sliding surface on which ceramics intervene, without using a lubricating oil or a solid lubricant.

また、本発明のもう1つの目的は、寿命を一層長くし
得る無潤滑摺動部材を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a non-lubricating sliding member which can have a longer life.

[問題点を解決するための手段] 本発明者は、セラミックスの摺動について鋭意研究し
た結果、セラミック表面にNb等の金属、あるいはその酸
化物を被覆すれば、ダイヤモンドとの間の摩擦係数が0.
01以下と著しく低減されることを発見した。更に、上記
金属あるいはその酸化物を被覆したセラミック表面を、
イオン照射することによりセラミックスの耐摩耗性が著
しく向上することを発見した。本発明に係る無潤滑摺動
部材は上記発見に基づき完成されたものである。
[Means for Solving Problems] As a result of earnest research on sliding of ceramics, the present inventor has found that when a ceramic surface is coated with a metal such as Nb or an oxide thereof, the coefficient of friction with diamond is increased. 0.
It was discovered that it was significantly reduced to less than 01. Furthermore, the ceramic surface coated with the above metal or its oxide,
It was discovered that the wear resistance of ceramics was significantly improved by ion irradiation. The unlubricated sliding member according to the present invention has been completed based on the above findings.

即ち、本発明に係る無潤滑摺動部材は、第1摺動部を
もつ第1摺動体と第1摺動部と摺接する第2摺動部をも
つ第2摺動体とからなる無潤滑摺動部材において、 上記第1摺動部はセラミックス製基部とセラミックス
製基部表面に一体的に形成されたニオブ(Nb)、クロム
(Cr)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウ
ム(Hf)、イットリウム(Y)、ケイ素(Si)または該
金属の酸化物の1種または2種以上よりなる薄膜とで構
成され、 上記第2摺動部はダイヤモンド含有表面部で構成され
ていることを特徴とするものである。
That is, the non-lubricating sliding member according to the present invention is a non-lubricating sliding member including a first sliding body having a first sliding portion and a second sliding body having a second sliding portion in sliding contact with the first sliding portion. In the moving member, the first sliding portion has a ceramic base portion and niobium (Nb), chromium (Cr), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf) integrally formed on the surface of the ceramic base portion. , Yttrium (Y), silicon (Si), or a thin film of one or more of oxides of the metal, and the second sliding portion is a diamond-containing surface portion. It is what

また、本発明に係るもう1つの無潤滑摺動部材は、上
記薄膜が摺動部材表面に一体的に形成されてなる第1摺
動部のセラミックス製基部にイオン照射されていること
を特徴とするものである。
Further, another non-lubricating sliding member according to the present invention is characterized in that the thin film is integrally formed on the surface of the sliding member, and the ceramic base of the first sliding portion is irradiated with ions. To do.

上記第1摺動部の薄膜を形成するものとしては、Nb、
Cr、Ti、Zr、Hf、Y、Siの金属、あるいは該金属の酸化
物の1種または2種以下を使用することができる。な
お、2種以下の金属を酸化物の形で用いる場合には、金
属酸化物の混合物でも、あるいは複合酸化物でもよい。
Nb, which forms the thin film of the first sliding portion,
Metals of Cr, Ti, Zr, Hf, Y and Si, or one or two or less of oxides of these metals can be used. When two or less kinds of metals are used in the form of oxide, a mixture of metal oxides or a composite oxide may be used.

上記薄膜は、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオ
ンプレーティング、クラスタイオンビーム蒸着によって
形成することができる。該薄膜の厚みは必要に応じて変
更できるが、一般に、100オングストローム〜1μm程
度が好ましい。薄膜の厚みが100オングストローム未満
であると、摩擦係数低減効果にバラツキが多くなり、又
1μmを超えるとダイヤモンドによる掘り起しにより摩
擦係数が増加するからである。
The thin film can be formed by electron beam evaporation, sputtering, ion plating, cluster ion beam evaporation. Although the thickness of the thin film can be changed as necessary, it is generally preferably about 100 angstrom to 1 μm. This is because if the thickness of the thin film is less than 100 angstroms, the effect of reducing the frictional coefficient will vary, and if it exceeds 1 μm, the coefficient of friction will increase due to excavation with diamond.

また、第1摺動部の上記薄膜が形成されてなるセラミ
ックス製基部表面にイオン照射するイオンとしては、水
素イオン(H+)、ヘリウムイオン(He+)、窒素イオン
(N+)、酸素イオン(O+)、アルゴンイオン(Ar+)、
クリプトイオン(Kr+)、キセノンイオン(Xe+)、シリ
コンイオン(Si+)が代表的なものであり、これ等以外
のイオンも使用することができる。
Further, as the ions for irradiating the surface of the ceramic base portion on which the thin film is formed in the first sliding portion, hydrogen ions (H + ), helium ions (He + ), nitrogen ions (N + ), oxygen ions (O + ), Argon ion (Ar + ),
Crypto ions (Kr + ), xenon ions (Xe + ), and silicon ions (Si + ) are typical ones, and other ions can also be used.

照射エネルギーは、照射イオンの飛程が上記薄膜の厚
さより深くなるようにすることが望ましい。これは、薄
膜とセラミックス製基部の接着強度が効果的に向上する
からである。また、イオン照射量は5×1014ions/cm2
5×1017ions/cm2が好ましい。イオン照射量が5×1014
ions/cm2未満であると、薄膜とのセラミックス製基部と
の接着強度が向上せず薄膜の剥離が起こる場合がある。
又、イオン照射量が5×1017ions/cm2を超えてもより顕
著な低摩擦・低摩耗化の効果が現われるわけでなく、イ
オン照射時間が極めて長いだけで効果的ではない。
The irradiation energy is preferably such that the range of irradiation ions is deeper than the thickness of the thin film. This is because the adhesive strength between the thin film and the ceramic base is effectively improved. The ion irradiation dose is 5 × 10 14 ions / cm 2 ~
5 × 10 17 ions / cm 2 is preferable. Ion irradiation dose is 5 × 10 14
If it is less than ions / cm 2 , the adhesion strength between the thin film and the ceramic base may not be improved and the thin film may peel off.
Further, even when the ion irradiation dose exceeds 5 × 10 17 ions / cm 2 , the effect of significantly lowering friction and wear does not appear, and the ion irradiation time is extremely long, which is not effective.

第1摺動部のセラミックス製基部を形成するセラミッ
クスとしては、通常使用される酸化物系、窒化物系、炭
化物系を使用することができ、アルミナ、ムライト、ジ
ルコニア、窒化珪素、炭化珪素が代表的なものである。
この場合、セラミックス製基部は、セラミックス焼結
体、セラミックス単結晶またはセラミックス被覆層とす
ることができる。
As the ceramic forming the ceramic base of the first sliding portion, commonly used oxide-based, nitride-based, and carbide-based ceramics can be used, and alumina, mullite, zirconia, silicon nitride, and silicon carbide are typical. It is a target.
In this case, the ceramic base can be a ceramic sintered body, a ceramic single crystal, or a ceramic coating layer.

また第1摺動部は、レールを形成するセラミックス製
基部と、該レールの外周部表面に形成された薄膜とから
構成でき、第2摺動部は、該レールにそって往復移動し
ダイヤモンド含有表面部をもつ摺動子とすることができ
る。さらに上記第1摺動部の薄膜が形成された基部の表
面にはイオン照射されていてもよい。
The first sliding portion can be composed of a ceramic base portion forming a rail and a thin film formed on the outer peripheral surface of the rail, and the second sliding portion reciprocates along the rail and contains diamond. It can be a slider having a surface portion. Furthermore, the surface of the base portion on which the thin film of the first sliding portion is formed may be irradiated with ions.

第2摺動部はダイヤモンド含有表面部をもつ。ダイヤ
モンド含有表面部中に含有されるダイヤモンドは、天然
に産出したもの、人工的に製造したものでもよい。
The second sliding portion has a diamond-containing surface portion. The diamond contained in the diamond-containing surface may be naturally produced or artificially produced.

ここで、第1摺動部は、軸孔をもつ軸受部となるセラ
ミックス製基部と、該軸受部の該軸孔を形成する内周部
表面に形成された薄膜とで構成できる。この場合は、第
2摺動部は、軸受部の軸孔に回転自在、又は直進往復移
動自在に挿入されたダイヤモンド含有表面部をもつ軸部
とすることができる。
Here, the first sliding portion can be composed of a ceramic base portion serving as a bearing portion having a shaft hole, and a thin film formed on the inner peripheral surface of the bearing portion forming the shaft hole. In this case, the second sliding part may be a shaft part having a diamond-containing surface part that is inserted into the shaft hole of the bearing part so as to be rotatable or linearly reciprocally movable.

又第2摺動部は、軸孔をもち該軸孔を形成する内周部
にダイヤモンド含有表面部をもつ軸受部とすることもで
きる。この場合には、第1摺動部は、軸孔に回転自在又
は直進往復移動自在に挿入される軸部となるセラミック
ス製基部と、該軸部の外周部に形成された薄膜とで構成
することができる。
The second sliding portion may be a bearing portion having a shaft hole and a diamond-containing surface portion on the inner peripheral portion forming the shaft hole. In this case, the first sliding portion is composed of a ceramic base portion that is a shaft portion that is rotatably or linearly reciprocally inserted into the shaft hole, and a thin film formed on the outer peripheral portion of the shaft portion. be able to.

また、第1摺動部は、レールを形成するセラミックス
製基部と、該レールの外周部表面に形成された薄膜とで
構成され、第2摺動部は、該レールにそって往復移動し
ダイヤモンド含有表面部をもつ摺動子としてもよい。
The first sliding portion is composed of a ceramic base portion forming a rail and a thin film formed on the outer peripheral surface of the rail, and the second sliding portion reciprocates along the rail to form a diamond. A slider having a containing surface portion may be used.

上記軸受、あるいはレールと摺動子との組合せの例に
おいて、第1摺動部の薄膜が形成されたセラミックス製
基部の表面にイオン照射されていてもよい。
In the above example of the bearing or the combination of the rail and the slider, the surface of the ceramic base portion on which the thin film of the first sliding portion is formed may be irradiated with ions.

[発明の効果] 本発明に係る無潤滑摺動部材によれば、潤滑油や固体
潤滑剤を使用することなく、第1摺動部と第2摺動部が
摺動する際の摩擦係数を低減することができる。従って
摺動部材の寿命を長く保つことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the non-lubricated sliding member of the present invention, the friction coefficient when the first sliding portion and the second sliding portion slide can be obtained without using a lubricating oil or a solid lubricant. It can be reduced. Therefore, the life of the sliding member can be kept long.

更に、第1摺動部の薄膜が一体的に形成されてなるセ
ラミックス製基部にイオン照射されてなる無潤滑摺動部
材では、摩耗量を著しく減少させることができる。
Further, in the non-lubricated sliding member in which the ceramic base portion integrally formed with the thin film of the first sliding portion is irradiated with ions, the amount of wear can be significantly reduced.

[試験例1] 本試験例に係る無潤滑摺動部材は、第1摺動部をもつ
第1摺動体と、第1摺動部と摺接する第2摺動部をもつ
第2摺動体とからなる。
[Test Example 1] A non-lubricated sliding member according to this test example includes a first sliding body having a first sliding portion and a second sliding body having a second sliding portion in sliding contact with the first sliding portion. Consists of.

第1摺動部は、鏡面研磨したアルミナ焼結体(サイズ
10×20×3mm)からなるセラミックス製基部と、セラミ
ックス製基部の所定の面(10×20mm)の約半分にNbを真
空蒸着して形成した金属薄膜とからなる。従って、セラ
ミックス製基部の所定の面では、半分に金属薄膜が形成
されており、残りの半分にはアルミナ焼結体の表面がそ
のまま露出している。金属薄膜の厚みは100オングスト
ロームである。
The first sliding part is a mirror-polished alumina sintered body (size
It is composed of a ceramic base made of 10 × 20 × 3 mm) and a metal thin film formed by vacuum-depositing Nb on about half of a predetermined surface (10 × 20 mm) of the ceramic base. Therefore, the metal thin film is formed on one half of the predetermined surface of the ceramic base, and the surface of the alumina sintered body is exposed as it is on the other half. The thickness of the metal thin film is 100 Å.

第2摺動部は、先端半径0.2mmのダイヤモンド針をも
つダイヤモンド含有表面部をもつ。
The second sliding portion has a diamond-containing surface portion having a diamond needle with a tip radius of 0.2 mm.

そして、ダイヤモンド含有表面部に、50gの荷重を加
え、金属薄膜上を摺動速度10mm/minで温度25℃で繰返し
摺動した。そして接線力(Ft)を測定し、摩擦係数μ=
Ft/FNとして摩擦係数を測定した。試験結果は、摩擦係
数μは0.01であり、かつ1000回以上摺動しても、チッピ
ングを生じなかった。
Then, a load of 50 g was applied to the diamond-containing surface portion and repeatedly slid on the metal thin film at a sliding speed of 10 mm / min at a temperature of 25 ° C. Then, the tangential force (Ft) is measured and the friction coefficient μ =
The friction coefficient was measured as Ft / FN. As a result of the test, the friction coefficient μ was 0.01, and chipping did not occur even after sliding 1000 times or more.

これに対してセラミックス製基部の薄膜を形成してい
ないアルミナ焼結体の表面を同一条件で摺動したときに
は、摩擦係数μは0.1±0.02であった。そして、摺動を
繰返せば、アルミナ表面部でチッピングを生じ、摩擦係
数μが0.15以上になることもあった。即ち、摩擦係数は
約1桁増加していた。
On the other hand, when the surface of the alumina sintered body on which the thin film of the ceramic base was not formed was slid under the same conditions, the friction coefficient μ was 0.1 ± 0.02. If the sliding is repeated, chipping may occur on the alumina surface portion, and the friction coefficient μ may become 0.15 or more. That is, the friction coefficient increased by about one digit.

なお蒸着金属を変更した場合の蒸着面である金属薄膜
表面とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係数を第1
表に示した。同様に、未蒸着面であるアルミナ焼結体表
面部とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係数も第1
表に示した。摩擦係数の測定条件は上記の場合と同一で
ある。
The coefficient of friction between the metal thin film surface which is the vapor deposition surface and the diamond-containing surface portion when the vapor deposition metal is changed is
Shown in the table. Similarly, the coefficient of friction between the surface portion of the alumina sintered body, which is the non-deposited surface, and the surface portion containing diamond is also the first
Shown in the table. The measurement conditions of the friction coefficient are the same as the above case.

第1表で示すように金属薄膜を形成する金属がCrであ
る場合には、金属薄膜での摩擦係数は0.03と小さく、未
蒸着面での摩擦係数は0.08とかなり大きい。又金属薄膜
を形成する金属がTiである場合には、未蒸着面では摩擦
係数は0.09と大きいのに対し、蒸着面である金属薄膜で
は0.06と小さくなる。又金属薄膜を形成する金属がZrで
ある場合には、未蒸着面では摩擦係数が0.09と大きいの
に対して、蒸着面では0.05と小さくなる。
As shown in Table 1, when the metal forming the metal thin film is Cr, the friction coefficient on the metal thin film is as small as 0.03, and the friction coefficient on the non-deposited surface is as large as 0.08. Further, when the metal forming the metal thin film is Ti, the friction coefficient is as large as 0.09 on the non-deposited surface, whereas it is as small as 0.06 on the metal thin film as the deposited surface. When the metal forming the metal thin film is Zr, the friction coefficient on the non-deposited surface is as large as 0.09, whereas it is as small as 0.05 on the deposited surface.

金属薄膜を形成する金属が白金(Pt)や鉄(Fe)であ
る場合には、第1表から明らかなように金属薄膜とダイ
ヤモンド含有表面部との間の摩擦係数は増大した。又金
属薄膜を形成する金属が金(Au)である場合はともに摩
擦係数が0.10程度で変化はなかった。
When the metal forming the metal thin film was platinum (Pt) or iron (Fe), the friction coefficient between the metal thin film and the diamond-containing surface portion increased, as is clear from Table 1. In addition, when the metal forming the metal thin film was gold (Au), the friction coefficient was about 0.10.

[試験例2] 試験例2に係る無潤滑摺動部材は試験例1の場合とほ
ぼ同様な構成である。ただし試験例2に係る無潤滑摺動
部材の金属薄膜は、Nbを真空蒸着して形成した後、その
蒸着表面に2MeVのヘリウムイオン(He+)を1×1017ion
s/cm2で照射して形成されている。
[Test Example 2] The unlubricated sliding member according to Test Example 2 has substantially the same configuration as in Test Example 1. However, the metal thin film of the unlubricated sliding member according to Test Example 2 was formed by vacuum-depositing Nb, and then 2 MeV helium ions (He + ) of 1 × 10 17 ion was formed on the deposition surface.
It is formed by irradiation with s / cm 2 .

試験例2に係る無潤滑摺動部材についても試験例1の
場合と同様な条件で摩擦係数を調べた。金属薄膜とダイ
ヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μは
0.01±0.005と小さかった。
The friction coefficient of the non-lubricated sliding member according to Test Example 2 was examined under the same conditions as in Test Example 1. The friction coefficient μ when sliding the metal thin film and the diamond-containing surface is
It was as small as 0.01 ± 0.005.

一方アルミナ焼結体からなるセラミックス製基部とダ
イヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μ
は0.09±0.02と大きかった。
On the other hand, the friction coefficient μ when the ceramic base made of alumina sintered body and the diamond-containing surface slide
Was as large as 0.09 ± 0.02.

さらに、Nbを真空蒸着して形成して金属薄膜に、1MeV
のアルゴンイオン(Ar+)を1×1017ions/cm2で照射し
ても、400KeVの窒素イオン(N+)を2×1017ions/cm2
照射した場合についても同様に摩擦係数を測定したが、
その金属薄膜とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係
数は0.01程度であった。
Furthermore, Nb is formed by vacuum vapor deposition to form a thin metal film at 1 MeV.
Even if the argon ion (Ar + ) is irradiated at 1 × 10 17 ions / cm 2 and the nitrogen ion (N + ) at 400 KeV is irradiated at 2 × 10 17 ions / cm 2 , the coefficient of friction is similarly determined. I measured
The friction coefficient between the metal thin film and the diamond-containing surface was about 0.01.

[試験例3] 試験例3に係る無潤滑摺動部材は、試験例1の場合と
ほぼ同様な構成である。ただし、試験例3に係る無潤滑
摺動部材のセラミックス製基部は窒化珪素焼結体、金属
薄膜はSiを用いた以外は試験例1と同様である。
Test Example 3 The non-lubricated sliding member according to Test Example 3 has substantially the same configuration as in Test Example 1. However, the non-lubricated sliding member according to Test Example 3 was the same as Test Example 1 except that the ceramic base was made of silicon nitride and the metal thin film was made of Si.

試験例3に係る無潤滑摺動部材についても荷重を300g
とした以外は試験例1の場合と同様な条件で摩擦係数を
調べた。試験結果は、摩擦係数μは0.01以下であり、か
つ1000回以上摺動しても、チッピングを生じなかった。
The unlubricated sliding member according to Test Example 3 also has a load of 300 g.
The friction coefficient was examined under the same conditions as in Test Example 1 except that As a result of the test, the friction coefficient μ was 0.01 or less, and chipping did not occur even after sliding 1000 times or more.

これに対してセラミックス製基部の薄膜を形成してい
ない窒化珪素焼結体の表面を同一条件で摺動したときに
は、摩擦係数μは0.07±0.005であった。そして、摺動
を繰返せば、窒化珪素表面部でチッピングが生じ、摩擦
係数μが0.15以上になることもあった。即ち、摩擦係数
は約1桁増加していた。
On the other hand, when the surface of the silicon nitride sintered body on which the thin film of the ceramic base was not formed was slid under the same conditions, the friction coefficient μ was 0.07 ± 0.005. If the sliding is repeated, chipping may occur on the silicon nitride surface portion, and the friction coefficient μ may become 0.15 or more. That is, the friction coefficient increased by about one digit.

なお、Siを蒸着するセラミックス基板を変更した場合
のSi薄膜表面部とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦
係数を第2表に示した。同様にSiを蒸着していないセラ
ミックス基板とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係
数も第2表に示した。摩擦係数の測定条件は上記した場
合と同じである。
Table 2 shows the friction coefficient between the Si thin film surface portion and the diamond-containing surface portion when the ceramic substrate on which Si is deposited is changed. Similarly, Table 2 also shows the friction coefficient between the ceramic substrate on which Si is not deposited and the diamond-containing surface portion. The measurement conditions of the friction coefficient are the same as those described above.

第2表に示すように基板のセラミックスが窒化珪素及
びジルコニアの場合は、Siを蒸着すると摩擦係数は0.01
まで減少する。また、基板が炭化珪素の場合でもSi蒸着
面の摩擦係数は0.03と未蒸着面の摩擦係数0.08に比べ大
きく減少している。
As shown in Table 2, when the substrate ceramics are silicon nitride and zirconia, when Si is deposited, the friction coefficient is 0.01.
Decrease to. Even when the substrate is silicon carbide, the coefficient of friction of the Si-deposited surface is 0.03, which is much smaller than the coefficient of friction of the undeposited surface of 0.08.

[試験例4] 試験例4に係る無潤滑摺動部材は実施例1の場合とほ
ぼ同様な構成である。ただし試験例4に係る無潤滑摺動
部材の金属薄膜は、Siを真空蒸着して形成した後、その
蒸着表面に2MeVのHe+を1×1017ions/cm2で照射して形
成されている。
Test Example 4 The non-lubricated sliding member according to Test Example 4 has substantially the same configuration as that of the first embodiment. However, the metal thin film of the unlubricated sliding member according to Test Example 4 was formed by vacuum-depositing Si and then irradiating the vapor-deposited surface with 2 MeV He + at 1 × 10 17 ions / cm 2. There is.

試験例4に係る無潤滑摺動部材についても試験例1の
場合と同様な条件で摩擦係数を調べた。金属薄膜とダイ
ヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μは
0.01±0.005と小さかった。
The friction coefficient of the unlubricated sliding member according to Test Example 4 was examined under the same conditions as in Test Example 1. The friction coefficient μ when sliding the metal thin film and the diamond-containing surface is
It was as small as 0.01 ± 0.005.

一方窒化珪素焼結体からなるセラミックス製基部とダ
イヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μ
は0.09±0.02と大きかった。
On the other hand, the friction coefficient μ when the ceramic base made of a silicon nitride sintered body and the diamond-containing surface are slid
Was as large as 0.09 ± 0.02.

さらに、Siを真空蒸着して形成した金属薄膜に、1MeV
のAr+を1×1017ions/cm2で照射しても、400KeVのN+
2×1017ions/cm2で照射した場合についても同様に摩擦
係数を測定したが、その金属薄膜とダイヤモンド含有表
面部との間の摩擦係数は0.01程度であった。
Furthermore, 1MeV was applied to the metal thin film formed by vacuum evaporation of Si.
Of Ar + of 1 × 10 17 ions / cm 2 and 400 KeV of N + of 2 × 10 17 ions / cm 2 were also used to measure the friction coefficient. The friction coefficient with the diamond-containing surface was about 0.01.

[試験例5] 試験例5に係る無潤滑摺動部材は、試験例1の場合と
ほぼ同様な構成である。ただし、試験例5に係る無潤滑
摺動部材のセラミックス製基部は炭化珪素焼結体、金属
薄膜は、Nbを真空蒸着して形成した後、その蒸着表面に
280KeVのAr+を2×1016ions/cm2照射して形成されてお
り、第2摺動部のダイヤモンド針の先端半径が3mmとし
た以外は、試験例1と同様である。
Test Example 5 The non-lubricated sliding member according to Test Example 5 has substantially the same configuration as in Test Example 1. However, the ceramic base of the non-lubricating sliding member according to Test Example 5 was a silicon carbide sintered body, and the metal thin film was formed by vacuum vapor deposition of Nb, and then on the vapor deposition surface.
It was formed by irradiating 280 KeV Ar + at 2 × 10 16 ions / cm 2, and was the same as Test Example 1 except that the tip radius of the diamond needle of the second sliding portion was 3 mm.

そして、第2摺動部のダイヤモンド含有表面部に、50
0gの荷重を加え、金属薄膜上を摺動速度2m/minで回転し
た。そして接線力(FT)を測定し、摩擦係数μ=Ft/FN
として摩擦係数を測定した。試験結果は、摩擦係数μは
0.05であり、かつ2×10回以上回転摺動しても、チッピ
ングを生じなかった。
Then, on the diamond-containing surface of the second sliding portion, 50
A load of 0 g was applied and the sample was rotated on the metal thin film at a sliding speed of 2 m / min. Then, the tangential force (FT) is measured and the friction coefficient μ = Ft / FN
The coefficient of friction was measured as The test result shows that the friction coefficient μ is
It was 0.05, and chipping did not occur even when it was rotated and slid 2 × 10 times or more.

これに対してセラミックス製基部の炭化珪素焼結体の
表面を同一条件で摺動したときには、摩擦係数μは0.1
±0.02であった。そして、摺動を繰返せば、炭化珪素表
面部でチッピングが生じ、摩擦係数μが0.15以上になる
こともあった。即ち、摩擦係数は約3倍増加していた。
第5図に規格化摩耗量の垂直荷重依存性のグラフを示
す。横軸は垂直荷重を、縦軸は垂直荷重が200gfの場合
の炭化珪素にニオブの薄膜を形成した基部の摩耗量1と
した場合の相対摩耗量で示す。図中△印の曲線は炭化珪
素のみの場合、○印は炭化珪素にニオブの薄膜を形成し
た場合、□印は炭化珪素にニオブの薄膜を形成した後28
0KeVのAr+を2×1016ions/cm2で照射した場合である摺
動回数は2×105回である。
On the other hand, when sliding on the surface of the silicon carbide sintered body of the ceramic base under the same conditions, the friction coefficient μ is 0.1
It was ± 0.02. When the sliding was repeated, chipping occurred on the surface of the silicon carbide, and the coefficient of friction μ was sometimes 0.15 or more. That is, the friction coefficient increased by about 3 times.
FIG. 5 shows a graph of the vertical load dependency of the normalized wear amount. The horizontal axis shows the vertical load, and the vertical axis shows the relative amount of wear when the amount of wear of the base portion on which the thin film of niobium is formed on silicon carbide is 1 when the vertical load is 200 gf. In the figure, the curve marked with Δ is for silicon carbide only, the mark with ○ is for forming a thin film of niobium on silicon carbide, and the symbol for □ is after forming a thin film of niobium on silicon carbide.
The number of sliding times in the case of irradiation with Ar + of 0 KeV at 2 × 10 16 ions / cm 2 is 2 × 10 5 .

また、Ar+を照射した場合では耐摩耗性の向上は著し
く、ほとんど摩耗することはなかった。Ar+を照射した
い場合は荷重が増すにつれ小量の摩耗が認められた。
Further, when irradiated with Ar + , the wear resistance was remarkably improved, and almost no wear was observed. When it was desired to irradiate Ar + , a small amount of wear was observed as the load increased.

これに対してセラミックス製基部の炭化珪素焼結体表
面摩耗量は荷重が大きくなるにつれて増加した。
On the other hand, the surface wear amount of the silicon carbide sintered body of the ceramic base increased as the load increased.

[試験例6] 試験例6に係る無潤滑摺動部材は試験例1の場合とほ
ぼ同様な構成である。ただし、試験例6に係る無潤滑摺
動部材の薄膜をNbの酸化物で形成した以外は、試験例1
と同様である。
Test Example 6 The non-lubricated sliding member according to Test Example 6 has substantially the same configuration as in Test Example 1. However, except that the thin film of the non-lubricated sliding member according to Test Example 6 was formed of an oxide of Nb, Test Example 1
Is the same as

試験例6に係る無潤滑摺動部材についても試験例1の
場合と同様な条件で摩擦係数を調べた。
The friction coefficient of the unlubricated sliding member according to Test Example 6 was also examined under the same conditions as in Test Example 1.

試験結果は摩擦係数μが0.01であり、かつ1000回以上
摺動しても、チッピングを生じなかった。
The test results showed that the friction coefficient μ was 0.01 and that chipping did not occur even after sliding 1000 times or more.

これに対してセラミックス製基部のアルミナ焼結体の
表面を同一条件で摺動したときには、摩擦係数μが0.1
±0.02であっ。そして、摺動を繰返せば、アルミナ表面
でチッピングが生じ、摩擦係数μが0.15以上になること
もあった。即ち、摩擦係数は約1桁増加していた。
On the other hand, when sliding on the surface of the alumina sintered body of the ceramic base under the same conditions, the friction coefficient μ is 0.1
± 0.02. If the sliding is repeated, chipping may occur on the alumina surface, and the friction coefficient μ may become 0.15 or more. That is, the friction coefficient increased by about one digit.

なお、蒸着酸化物を変更した場合の蒸着面である炭化
物薄膜表面部とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係
数を第3表に示した。同様に、未蒸着面であるアルミナ
焼結体表面部とダイヤモンド含有表面部との間の摩擦係
数も第3表に示した。摩擦係数の測定条件は上記した場
合と同一である。
Table 3 shows the friction coefficient between the surface portion of the carbide thin film and the surface portion containing diamond, which is the vapor deposition surface when the vapor deposition oxide is changed. Similarly, Table 3 also shows the coefficient of friction between the surface of the alumina sintered body and the surface of the diamond-containing surface, which are undeposited surfaces. The conditions for measuring the friction coefficient are the same as those described above.

第3表に示すように酸化物薄膜を形成する酸化物がCr
酸化物である場合には、酸化物薄膜での摩擦係数は0.03
と小さく、未蒸着面での摩擦係数は0.08とかなり大き
い。又酸化物薄膜を形成する酸化物がTiである場合に
は、未蒸着面では摩擦係数は0.09と大きいのに対し、蒸
着面である酸化物薄膜では0.06と小さくなる。又酸化物
薄膜を形成する酸化物がZrである場合には、未蒸着面で
は摩擦係数が0.09と大きいのに対し、蒸着面では0.05と
小さくなる。
As shown in Table 3, the oxide forming the oxide thin film is Cr
If it is an oxide, the coefficient of friction of the oxide thin film is 0.03.
And the coefficient of friction on the undeposited surface is 0.08, which is quite large. When the oxide forming the oxide thin film is Ti, the friction coefficient on the non-deposited surface is as large as 0.09, whereas it is as small as 0.06 on the oxide thin film on the deposited surface. When the oxide forming the oxide thin film is Zr, the friction coefficient on the non-deposited surface is as large as 0.09, whereas it is as small as 0.05 on the deposited surface.

酸化物薄膜を形成する酸化物が鉄(Fe)酸化物である
場合には、第3表から明らかなように金属とダイヤモン
ド含有表面部との間の摩擦係数は増大した。
When the oxide forming the oxide thin film was an iron (Fe) oxide, the friction coefficient between the metal and the diamond-containing surface portion increased as is clear from Table 3.

[試験例7] 試験例7に係る無潤滑摺動部材は試験例6の場合とほ
ぼ同様な構成である。ただし試験例7に係る無潤滑摺動
部材の金属薄膜は、Nbを酸化物として真空蒸着して形成
した後、その蒸着表面に2MeVのHe+を1×1017ions/cm2
で照射して形成されている。
Test Example 7 The non-lubricated sliding member according to Test Example 7 has substantially the same configuration as that of Test Example 6. However, the metal thin film of the unlubricated sliding member according to Test Example 7 was formed by vacuum vapor deposition using Nb as an oxide, and then 2 MeV He + was added to the vapor deposition surface at 1 × 10 17 ions / cm 2.
It is formed by irradiation.

試験例7に係る無潤滑摺動部材についても試験例1の
場合と同様な条件で摩擦係数を調べた。酸化物薄膜とダ
イヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μ
は0.01±0.005と小さかった。
The friction coefficient of the unlubricated sliding member according to Test Example 7 was examined under the same conditions as in Test Example 1. Friction coefficient when sliding oxide thin film and diamond-containing surface
Was as small as 0.01 ± 0.005.

一方アルミナ焼結体からなるセラミックス製基部とダ
イヤモンド含有表面部とを摺動させた場合の摩擦係数μ
は0.09±0.02と大きかった。
On the other hand, the friction coefficient μ when the ceramic base made of alumina sintered body and the diamond-containing surface slide
Was as large as 0.09 ± 0.02.

さらに、Nb酸化物を真空蒸着して形成した酸化物薄膜
に、1MeVのAr+を1×1017ions/cm2で照射しても、400Ke
VのN+を2×1017ions/cm2で照射した場合についても同
様に摩擦係数を測定したが、その酸化物薄膜とダイヤモ
ンド含有表面部との間の摩擦係数は0.01程度であった。
Furthermore, even when an oxide thin film formed by vacuum deposition of Nb oxide is irradiated with 1 MeV Ar + at 1 × 10 17 ions / cm 2 , it is 400 Ke
The friction coefficient was similarly measured in the case of irradiating V + N + at 2 × 10 17 ions / cm 2 , and the friction coefficient between the oxide thin film and the diamond-containing surface was about 0.01.

[試験例8] 第1図に示す厚さ1mmのサファイア板1に半径0.3mmの
円錐状の窪み2、3を形成して鏡面に仕上げた。その
後、1500℃で5時間程度大気圧中で熱処理して加工歪を
除去した。その後、1つの窪み3にNbを100オングスト
ロームの厚みで真空蒸着し、これにより金属薄膜4を形
成した。他の1つの窪み2はサファイアのままである。
[Test Example 8] A sapphire plate 1 having a thickness of 1 mm shown in FIG. 1 was formed with conical recesses 2 and 3 having a radius of 0.3 mm to obtain a mirror finish. Then, heat treatment was carried out at 1500 ° C. for about 5 hours in atmospheric pressure to remove work strain. Then, Nb was vacuum-deposited in one depression 3 to a thickness of 100 Å to form a metal thin film 4. The other one depression 2 remains sapphire.

そして先端半径0.10mmのダイヤモンド製のピボット軸
5を窪み2、3にそれぞれあてがった状態で、垂直に20
gfの荷重を加え、100rpmで1時間回転摺動させた。この
ようなテストの結果、窪み2、3の底部を光学顕微鏡で
観察したところ、未蒸着部である窪み2の底部にはクラ
ック(主としてラテラルクラック)が発生していた。
Then, with the diamond pivot shaft 5 having a tip radius of 0.10 mm applied to the depressions 2 and 3, respectively, vertically 20
A load of gf was applied, and the product was rotated and slid at 100 rpm for 1 hour. As a result of such a test, when the bottoms of the depressions 2 and 3 were observed with an optical microscope, cracks (mainly lateral cracks) were found at the bottoms of the depressions 2 which were undeposited portions.

他方、Nbの蒸着部である窪み3の金属薄膜4では、金
属薄膜4の剥離もなく、窪み3の背面側からの観察によ
っても窪み3にはクラックの発生は認められなかった。
On the other hand, in the metal thin film 4 of the depression 3 which is the deposition portion of Nb, the metal thin film 4 was not peeled off, and no crack was found in the depression 3 by observation from the back side of the depression 3.

なお上記のNbに代えて、Si、Nbの酸化物及びNbの金属
薄膜で形成した後、280KeVのAr+を2×1016ions/cm2
射したものにした場合にも上記と同様な試験を行った。
これらの場合においても上記と同様に全くクラックの発
生は認められなかった。
It should be noted that the same test as above was performed when the film was formed by using Si, Nb oxide and a metal thin film of Nb instead of Nb, and then irradiating 2 × 10 16 ions / cm 2 of Ar + of 280 KeV. I went.
In these cases as well, no cracks were found, as in the above case.

[試験例9] 直径10mm、長さ100mmのアルミナ焼結体からなる丸棒
状の第1摺動部のセラミックス製基部11の表面を鏡面仕
上げし、その長さ方向の半分の表面部にNbを100オング
ストロームの厚みで電子ビーム蒸着して金属薄膜12を形
成した。第1摺動体10の残りの半分の表面部は、アルミ
ナ焼結体が露出したままである。そしてこれを試験材と
した。
[Test Example 9] The surface of the ceramic base 11 of the round rod-shaped first sliding portion made of an alumina sintered body having a diameter of 10 mm and a length of 100 mm was mirror-finished, and Nb was applied to the half surface portion in the length direction. A metal thin film 12 was formed by electron beam evaporation with a thickness of 100 angstrom. The alumina sintered body remains exposed on the surface of the other half of the first sliding body 10. This was used as a test material.

そして予め軸を出した第2図ないし第4図に示す試験
機13に試験材をセットして、上下方向に10mm/secの速度
で試験材を繰返し摺動した。
Then, the test material was set in the testing machine 13 shown in FIGS. 2 to 4 in which the shaft was taken out beforehand, and the test material was repeatedly slid in the vertical direction at a speed of 10 mm / sec.

ここで軸受を形成する第2摺動体14及び15は、先端部
1mmのダイヤモンド16、17をもつ。そして第2摺動部1
4、15との間の距離Lを20mmとし、蒸着部である金属薄
膜12、未蒸着部であるアルミナ焼結体のいずれもが2つ
の第2摺動体14及び15を通過できるように設定し、その
うちから上下30mm試験材を摺動した。
Here, the second sliding bodies 14 and 15 forming the bearing are the tip portions.
It has diamonds 16 and 17 of 1 mm. And the second sliding part 1
The distance L between 4 and 15 is set to 20 mm so that both the metal thin film 12 which is the vapor deposition part and the alumina sintered body which is the non-vapor deposition part can pass through the two second sliding bodies 14 and 15. Then, the test material was slid up and down by 30 mm.

試験は大気中において無潤滑状態で行った。20時間の
連続摺動テストの結果、摺動条痕の有無を光学顕微鏡及
び走査電子顕微鏡により観察した。未蒸着部であるアル
ミナ焼結体では、条痕が何箇所か認められた。Nb蒸着部
である金属薄膜12ではNb膜の剥離もなく、条痕もほとん
どなかった。これにより、Nbからなる金属薄膜によりア
ルミナ焼結体からなるセラミックス基部の摩耗が防止さ
れたことがわかる。
The test was performed in the air without lubrication. As a result of a continuous sliding test for 20 hours, the presence or absence of sliding streaks was observed with an optical microscope and a scanning electron microscope. In the alumina sintered body which is the non-deposited portion, some streaks were observed. In the metal thin film 12 which is the Nb vapor deposition part, the Nb film was not peeled off and there were almost no scratches. This shows that the metal thin film made of Nb prevented wear of the ceramic base made of the alumina sintered body.

上記Nbの代わりに、Nbの酸化物、及び金属薄膜を形成
した後、280KeVのAr+を2×1016ions/cm2照射したもの
にした場合、及びアルミナ焼結体の代わりに窒化珪素焼
結体とし、Nbの代わりにSiを用いた場合にも上記と同様
な試験を行った。これらの場合においても上記と全く同
様な結果であった。
When Nb oxide and a metal thin film were formed instead of Nb, and then Ar + of 280 KeV was irradiated at 2 × 10 16 ions / cm 2 , and silicon nitride firing was performed instead of the alumina sintered body. A test similar to the above was performed when a Si was used instead of Nb as a unit. Also in these cases, the results were exactly the same as above.

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

第1図は試験例8に係る要部を示す概略構成図であり、
第2図は試験例9に係る試験装置の概略側面図であり、
第3図はその平面図であり、第4図はその主要部の断面
図である。第5図は、試験例5における摩耗量を示す線
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part according to Test Example 8,
FIG. 2 is a schematic side view of a test apparatus according to Test Example 9,
FIG. 3 is a plan view thereof, and FIG. 4 is a sectional view of a main part thereof. FIG. 5 is a diagram showing the amount of wear in Test Example 5.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神崎 昌郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地1 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−6920(JP,A) 特開 昭60−71597(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaro Kanzaki 41, Yokomichi, Nagakute-cho, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (56) Reference JP-A-56-6920 (JP, A) JP-A-60-71597 (JP, A)

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1摺動部をもつ第1摺動体と該第1摺動
部と摺接する第2摺動部をもつ第2摺動体とからなる無
潤滑摺動部材において、 上記第1摺動部はセラミック製基部と該セラミック製基
部表面に一体的に形成されたNb、Cr、Ti、Zr、Hf、Y、
Siの金属または該金属の酸化物のうちの少なくとも1種
よりなる薄膜とで構成され、 上記第2摺動部はダイヤモンド含有表面部で構成されて
いることを特徴とする無潤滑摺動部材。
1. A non-lubricating sliding member comprising a first sliding body having a first sliding portion and a second sliding body having a second sliding portion that is in sliding contact with the first sliding portion. The sliding portion is a ceramic base and Nb, Cr, Ti, Zr, Hf, Y, which are integrally formed on the surface of the ceramic base,
A non-lubricating sliding member comprising a thin film of at least one of Si metal and an oxide of the metal, wherein the second sliding portion is a diamond-containing surface portion.
【請求項2】セラミック製基部は、セラミックス焼結
体、セラミックス単結晶またはセラミックス被覆層であ
る特許請求の範囲第1項記載の無潤滑摺動部材。
2. The non-lubricating sliding member according to claim 1, wherein the ceramic base is a ceramic sintered body, a ceramic single crystal, or a ceramic coating layer.
【請求項3】第1摺動部は、軸孔をもつ軸受部となるセ
ラミック製基部と、該軸受部の該軸孔を形成する内周部
表面に形成された薄膜とで構成され、 第2摺動部は、該軸受部の該軸孔に回転自在又は直進往
復移動自在に挿入されたダイヤモンド含有表面部をもつ
軸部である特許請求の範囲第1項記載の無潤滑摺動部
材。
3. The first sliding portion is composed of a ceramic base portion serving as a bearing portion having a shaft hole, and a thin film formed on an inner peripheral surface of the bearing portion forming the shaft hole. The unlubricated sliding member according to claim 1, wherein the two sliding portions are shaft portions having a diamond-containing surface portion that is rotatably or linearly reciprocally inserted into the shaft hole of the bearing portion.
【請求項4】第2摺動部は、軸孔をもち該軸孔を形成す
る内周部にダイヤモンド含有表面部をもつ軸受部であ
り、 第1摺動部は、該軸孔に回転自在又は直進往復移動自在
に挿入される軸部となるセラミック製基部と、該軸部外
周部に形成された薄膜とで構成されている特許請求の範
囲第1項記載の無潤滑摺動部材。
4. The second sliding portion is a bearing portion having a shaft hole and having a diamond-containing surface portion on an inner peripheral portion forming the shaft hole, and the first sliding portion is rotatable in the shaft hole. Alternatively, the non-lubricated sliding member according to claim 1, which is composed of a ceramic base portion that is a shaft portion that is inserted so as to be capable of linearly reciprocating movement, and a thin film that is formed on an outer peripheral portion of the shaft portion.
【請求項5】第1摺動部は、レールを形成するセラミッ
クス製基部と、該レールの外周部表面に形成された薄膜
とで構成され、 第2摺動部は、該レールにそって往復移動しダイヤモン
ド含有表面部をもつ摺動子である特許請求の範囲第1項
記載の無潤滑摺動部材。
5. The first sliding portion comprises a ceramic base portion forming a rail and a thin film formed on the outer peripheral surface of the rail, and the second sliding portion reciprocates along the rail. The unlubricated sliding member according to claim 1, which is a slider that moves and has a diamond-containing surface portion.
【請求項6】薄膜は、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ッタリング、イオンプレーティング、クラスタイオンビ
ーム蒸着によって形成されている特許請求の範囲第1項
記載の無潤滑摺動部材。
6. The non-lubricating sliding member according to claim 1, wherein the thin film is formed by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, ion plating, or cluster ion beam vapor deposition.
【請求項7】薄膜は、厚みが100オングストローム〜1
μmである特許請求の範囲第1項記載の無潤滑摺動部
材。
7. The thin film has a thickness of 100 Å to 1
The unlubricated sliding member according to claim 1, which has a thickness of μm.
【請求項8】第1摺動部をもつ第1摺動体と該第1摺動
部と摺接する第2摺動部をもつ第2摺動体とからなる無
潤滑摺動部材において、 上記第1摺動部はセラミックス製基部と、該セラミック
製基部表面に一体的に形成されたNb、Cr、Ti、Zr、Hf、
Y、Siの金属または該金属の酸化物のうちの少なくとも
1種よりなる薄膜とで構成され、かつ該薄膜で被覆され
たセラミックス製基部はイオン照射されてなり、 上記第2摺動部はダイヤモンド含有表面部で構成されて
いることを特徴とする無潤滑摺動部材。
8. A non-lubricating sliding member comprising a first sliding body having a first sliding portion and a second sliding body having a second sliding portion in sliding contact with the first sliding portion, wherein The sliding portion is a ceramic base and Nb, Cr, Ti, Zr, Hf formed integrally on the surface of the ceramic base,
The ceramic base, which is composed of a thin film of a metal of Y or Si or at least one of oxides of the metal, and is coated with the thin film is made to be ion-irradiated, and the second sliding portion is diamond. A non-lubricated sliding member comprising a containing surface portion.
【請求項9】セラミック製基部は、セラミックス焼結
体、セラミックス単結晶またはセラミックス被覆層であ
る特許請求の範囲第8項記載の無潤滑摺動部材。
9. The non-lubricating sliding member according to claim 8, wherein the ceramic base is a ceramic sintered body, a ceramic single crystal, or a ceramic coating layer.
【請求項10】第1摺動部は、軸孔をもつ軸受部となる
セラミックス製基部と、該軸受部の軸孔を形成する内周
部表面に形成された薄膜とで構成され、 第2摺動部は、該軸受部の該軸孔に回転自在又は直進往
復移動自在に挿入されダイヤモンド含有表面部をもつ軸
部である特許請求の範囲第8項記載の無潤滑摺動部材。
10. The first sliding portion is composed of a ceramic base portion serving as a bearing portion having a shaft hole, and a thin film formed on a surface of an inner peripheral portion forming the shaft hole of the bearing portion. The unlubricated sliding member according to claim 8, wherein the sliding portion is a shaft portion having a diamond-containing surface portion that is rotatably or linearly reciprocally inserted into the shaft hole of the bearing portion.
【請求項11】第2摺動部は、軸孔をもち該軸孔を形成
する内周部にダイヤモンド含有表面部をもつ軸受部であ
り、 第1摺動部は該軸孔に回転自在又は直進往復移動自在に
挿入される軸部となるセラミックス製基部と、該軸部の
外周部に形成された薄膜とで構成されている特許請求の
範囲第8項記載の無潤滑摺動部材。
11. The second sliding portion is a bearing portion having a shaft hole and having a diamond-containing surface portion on an inner peripheral portion forming the shaft hole, and the first sliding portion is rotatable in the shaft hole or 9. The non-lubricating sliding member according to claim 8, which is composed of a ceramic base portion that is a shaft portion that is inserted so as to be linearly reciprocally movable, and a thin film that is formed on the outer peripheral portion of the shaft portion.
【請求項12】第1摺動部は、レールを形成するセラミ
ックス製基部と、該レールの外周部表面に形成された薄
膜とで構成され、 第2摺動部は該レールにそって往復移動しダイヤモンド
含有表面部をもつ摺動子である特許請求の範囲第8項記
載の無潤滑摺動部材。
12. The first sliding portion comprises a ceramic base portion forming a rail and a thin film formed on the outer peripheral surface of the rail, and the second sliding portion reciprocates along the rail. 9. The non-lubricated sliding member according to claim 8, which is a slider having a diamond-containing surface portion.
【請求項13】薄膜は、真空蒸着、電子ビーム蒸着、ス
パッタリング、イオンプレーティング、クラスタイオン
ビーム蒸着によって形成されている特許請求の範囲第8
項記載の無潤滑摺動部材。
13. The thin film is formed by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, ion plating, or cluster ion beam vapor deposition.
An unlubricated sliding member according to the item.
【請求項14】薄膜は、厚みが100オングストローム〜
1μmである特許請求の範囲第8項記載の無潤滑摺動部
材。
14. The thin film has a thickness of 100 angstroms or more.
The unlubricated sliding member according to claim 8, which has a thickness of 1 μm.
【請求項15】イオン照射は、H+、He+、N+、O+、Ar+
Kr+、Xe+、Si+のうちの少なくとも1種を照射する特許
請求の範囲第8項記載の無潤滑摺動部材。
15. Ion irradiation comprises H + , He + , N + , O + , Ar + ,
The unlubricated sliding member according to claim 8, which is irradiated with at least one of Kr + , Xe + , and Si + .
【請求項16】イオン照射は、被覆された薄膜の厚さよ
りも深く照射された特許請求の範囲第8項記載の無潤滑
摺動部材。
16. The unlubricated sliding member according to claim 8, wherein the ion irradiation is performed deeper than the thickness of the coated thin film.
【請求項17】イオン照射は、5×1014〜5×1017ions
/cm2の量照射する特許請求の範囲第8項記載の無潤滑摺
動部材。
17. Ion irradiation comprises 5 × 10 14 to 5 × 10 17 ions
The unlubricated sliding member according to claim 8, which is irradiated with an amount of / cm 2 .
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