JPS58181775A - 炭素を含む摺動層およびこの摺動層を有する工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互いに対向し又は互いに相接して移動するＩ
！！画間の炭素を含む摺動層、並びにそのような層を製
造する方法に関するものである。

固定された摺動つまり滑り表面の摩擦抵抗を減少させる
ため、材料の摩滅とエネルギー消費とを減少させる潤滑
剤が用いられる。

固定された摺動表面の摩擦においては、摩擦力すなわち
接線方向の力には、摺動表面の摩擦係数μと、摺動表面
が互いに相接し又は互いに対向して摩擦する負荷Ｐとに
依存する。すなわち、Ｋ＝＝　μ・Ｐ 僧動表面すなわち滑り面は、与えられた一定の圧力のも
とで、もう一方の機械加工部品の対向面上Ｋｉｌして摺
動する機械加工部品の表面を意味するものと理解される
べきである。

摩擦係数μは、摩擦する表面の表面粗さに依存する。し
かしながら、平滑な、すなわちなめらかな表面の場合に
は、材料の組合わせに依存し、それ故、周囲の雰囲気に
依存するほか、摺動表面の材料に依存する。

摩擦を減少させかつ摩擦する表面の摩滅を減らすため、
摺動する表面を異なった物質で被覆することによって乾
燥した摩擦の摩擦係数を変えることが知られている。

それらの材料の性質な基礎として、この目的のために用
いられる既知の同体潤滑剤は、種々の群を形成する。す
なわち、 Ｌ　層となった結晶構造を基礎として良好な滑り摩擦の
性質を有する物質、例えば、黒鉛、又はモリブデン、タ
ングステン及びニオブのような金属のカルコゲン化物。

１ｍ性のある金属、例えば、金、銀、鉛又は錫。

龜　硬度の大きい材料、例えば、硼化物、珪化物、窒化
物、炭化物。

前記の材料を、薄層工学技術、例えば、真空における蒸
気堆積すなわち蒸着、又は陰極スパッタリングに普通用
いられる方法によって、薄層の形の摺動表面間にゆるく
設けるか又は細動★Ｅ上に固く設けることができる。

これらの固体潤滑剤はすべてそれらの特別の利点と欠点
とを有する。

固体潤滑剤としての黒鉛の特別の欠点は、大気の状態で
は、値ましい低い滑り摩擦係数（μ；Ｏ１１〜０．３）
を有するけれども、乾燥した雰囲気では可成り増大した
滑り摩擦係数（μｚＯ０８）を示すということである。

これは、黒鉛が非常に柔かい材料であり、すなわち少し
しか耐摩耗性がなく、その上この摩擦力１黒鉛の増大し
た滑りＩｌｌ擦係数によって増大されるので、摩擦面の
摩滅が乾燥した雰囲気では大きいという結果になる。

余り高くない温度における摩擦の問題は、上述の種類の
カルコゲン化物によって容易に解くことができるが、こ
れらの材料の使用は高温では間組を提出する。ＭＯＳ、
は空気中で４００℃より高い温度で分解する。それ故そ
のような化学的非安定性は、原則として固体潤滑剤とし
て容易に好適になるという材料の使用を制限する。その
上、Ｍｏ８゜は、黒鉛と対比して、乾燥雰囲気では非常
に低い摺動単振係数（μ≧０．４）を有するが、しかし
正規の雰囲気状態では摺動摩擦係数−が約０．２に増え
る。

層となった構造−黒鉛及びＭ０８３両者に適用する−を
有する材料の一般的な欠点は、さらＫ、それらの低い硬
度のほか、それらの不十分な耐摩耗性である。

延性を有する金属、例えば、金、鍋、鉛及び錫は、比較
的低い摺動摩擦係数（μ；０６ｇ〜０．４）を有するの
で、良好な固体潤滑剤である。しかしながら、これらの
金属は非常に柔かい一他方においてはそれらの金属に良
好な滑りの性質を与える−ので、これらの金属は又はん
の小さな耐摩耗性しか持たない。

＾い耐摩耗性の層を得るため、為い硬度の材料、例えば
、珪化物、硼化物、窒化物及び炭化物が滑り面すなわち
摺動面に用いられる。

島い硬度のこれらの材料を用いて良好な耐摩耗性を達成
することができるけれども、これらの摺動摩擦係数が、
それらの低い摺動摩擦係数により固体Ｓ滑剤として容易
に用いることができる材料、黒鉛（Ａ；０．１　Ｓ−０
，Ｓｌ　）又は二硫化モリブデンＭＯ８，（１４；　０
．０４　）の値を可成り上廻る＃；；０．８〜０．７の
値を有することが見出された。

鋼部品が、流体力学的な潤滑なしに、又は不十分な流体
力学的な潤滑によって互いに摺動する摩擦的に掛合する
組合わせが、特に工業技術的に非常に重要である。その
ような摩擦の組合わせについては、非常に畏い寿命、す
なわち、周間の条件に依存しない小さな摩擦のほか、少
ない摩滅が、原則として望ましい。

鋼に対する摩擦相手としてのダイヤモンドのような結晶
構造を有する炭素層が、ドイツ特許公開箒ｇｕｓｅｏａ
ｏ号から知られていて、それは真空中又は不活性ガス中
の状態では特に低い清り岸嶺係数μを有し、同時に為い
耐摩耗性と硬度とを有する。しかしながら、これらの炭
素層は、空気の相対湿度に略々依存しない低い摩擦係数
を持たない欠点がある。

それ故、本発明の目的は、炭素を含む摺動層が、空気の
相対湿度に依存しない低い摩擦係数を示すように固体潤
滑剤の機能を有し、さらに既知の炭素層の好都合な性質
を維持する、すなわち、特に鋼に容易に粘着し、耐摩耗
性で硬く、さらに−に対する低い摺動摩擦係数を有する
炭素を含む摺動層を改良することである。

本発明によればこの目的は、炭化物の化字蓋論的の比に
相当しない比の、５０．１〜９９．９原子％の炭素と、
０．１〜４９．９原子％の少なくとも１１１／ｉの金−
元素とから摺動層すなわち滑り層を構成することにおい
て達成される。

本発明の修正した有利な実施例によれば、摺動層は、６
０〜９７原子シ、ｌｆ！１Ｋ８０〜９６原子％の炭素と
、８〜４０原子％、特に５〜２０原子％の少なくとも１
種の金属元素とから成る。

本発明の修正した有利な実施例によれば、前記金属元素
は、元素の周期律表（ｐ’ｒｇ）のｉｌｂ。

１１ｂ　、　［１、ＩＶ　、　Ｖａ　、　Ｖｌａ　、■
ａ及び／又は暖簾の群のうちの元素である。

先ず第１に、元素鋼（Ｃｕ　）、１ｊｋｋ　（Ａｇ　）
、金（Ａｕ）、粗鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、硼
素（Ｂ）、アルミニウム（ＡＩ）、ガリウム（Ｇａ）、
インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、珪素（８１）
、チタン（Ｔ１）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、錫（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、鉛（ｐ
ｂ）、バナジウム（Ｖ”）、ニオブ（Ｎｌ））、タンタ
ル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（ＭＯ）、タ
ングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、レニウム（Ｒθ
）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（０
８）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウ
ム（Ｉｒ）　、ニッケル（Ｎｉ）　、パラジウム（Ｐｄ
）、及び／又は白金（ｐｉ）が含まれるべきである。

本発明の特に有利な、さらに別の実施例によれば、金属
元素はタンタル、ルテニウム、タングステン、鉄又は珪
素である。

前記摺動層、つまり滑り層を製造する方法は、砿榎すべ
き基板上に化学的又は物理的蒸気堆積つまり蒸着によっ
て摺動層を堆積させ、該摺動層には特に炭素及び選ばれ
た金属元素を不活性ガス雰囲気で陰極スパッタリングす
ることによって堆積させることを特徴とする特 炭素及び選ばれた金属元素が、不活性ガス及び炭化水素
ガスの＃囲気にて選ばれた金属元素から作られたターゲ
ットのスパッタリングによって特に堆積される。

この方法の特に好都合な実施例によれば、不活性ガスだ
けを含む雰囲気にて先ず堆積工程を出発させ、次いで不
活性ガス−炭化水素ガスの雰囲気のもとでこの堆積工程
を継続させる。これでその利点は、接着性を刺激する層
であることが判った選ばれた金属元素だけから成る層を
先ず堆積させ、次いで、金属元素に加うるに炭素を含む
実際の摺動層を堆積させることに関連する。

本発明は、摩擦比及び特に鋼への接着に関して本質的に
良好である夕゛イヤモンドの様な構造を有する既知の炭
素層の性質を、層を形成する炭素が金属元素のマトリッ
クスに堆積する場合にはさらに改良できるという事実の
＆！鐵にその基礎なお（。

このマ１１ツクスは硬度を改善しかつ基板への炭素層の
接層を決定的に改良する。本発明の範囲内において、植
々の金属元素を金属マトリックスを構成するのに用いる
ことができる。その金属マトリックスには、化学的又は
物理的蒸気堆積すなわち蒸着によって基板に金属元素を
被着できるのを条件として、炭素が疑似混入、すなわち
準混入されている。この金属元素は、固体潤滑剤を目的
としてずでに上に述べた既知の展性を有する金属であら
ねばならないとい５必賛は全くない。この目的のためこ
のあと記載されるべきＦｅ　−０層の実施例が参雇され
る。

炭素単独では、局！Ｍ雰囲気の相対湿度に応じて、例え
ば鋼に対する滑り摩擦係数に比較釣具なった値を示す。

比ｇ１度−独立性（すなわち非依存性）摩擦の比は、炭
素に加えられる周期律表の前記の可能な群からの材料成
分の選択によって４Ｉに決定される。

さらに、これは、要求された基板への層の接着に決定的
であり、それは機械的に応力を加えられた層の使用にと
って非常に重要である。

この層における金属元素の割合は、いずれＫせよ、４９
．９　ｉ子％よりも多くしてはならないことを強調すべ
きである。これは、さもなければこの摺動層の所望の性
質が決定的に悪化するからである。

略々すべての金属元素は、との摺動層の炭素が混入して
いるマトリックスとし【用いるのに好適であることが見
出された。　　゛ 炭素と協働してこの金属マトリックスが低い滑り摩擦係
数を有するそのように優れた摺動層を製造できるのは驚
くべきことである。

前記の層組成物のうちの個々の成分の材料の性質に基ず
いては、前記の効果は各場合において全く予期できなか
っただろう。例えば、鉄を含む鋼相手の摩擦係数は、標
準の雰囲気においてμ２０゜６〜μｚｌの範囲にある。

それ故鉄は、−に対する潤滑層を組立てるのは完全に不
適当な材料であろう。

しかしながら、好ましくは炭素と協働して低摩擦係数が
標準雰囲気（空気の５０％相対湿度）においてμ；０．
１４を伴なって生れる。

本発明によって得られる利点は、本発明による摺動層が
、単に硬度が高く、耐摩耗性があり、しかも基板に容易
に接着するばかりでなく、又空気の相対湿度に対し略々
独立性がある（すなわち、依存性がない）鋼に対する低
い摺動摩擦係数を有することに％に存するものである。

考慮されるべきさらに別の利点は、本発明による摺動層
が、それらの対摩耗性により工具表面の摩滅を減少させ
ることができるため、特に−１具用の被積層とし【用い
ることができるということである。

本発明による摺動層を製造する方法の特別の利点は、特
に簡単な方法で、かつ工程を中断されずに、先ず、摺動
層の接着に好都合の層を、マトリックスを形成する金属
元素から堆積することができるということに考慮すべき
である。丁度鋼基板をねらって、鋼基板と、炭素及び少
なくとも１楕の金属元素から成る実際の摺動層との関に
、極めて容易に接着する金属元素の最適中間層が、この
方法で得られる。

本発明の範囲内では、金属元素は、固体状態においての
み光を通さず、高度の光反射能力の結果光沢を示し、電
気及び熱の良導体であり、ロール圧延、引抜き、プレス
加圧、切断等により塑性変形でき、さらに原子格子を有
する化学元素であると狭−に理解すべきである。しかし
ながら、広義には、これらの金属元素は、非金属ではな
く、明白な金属特性を有する化学元素、例えば、あると
きは半金属として又あるときは金属として引用される元
素、例えば珪素をも含むものと理解すべきである（例え
ば、リューグル、「技術事実」ドイツ出版社シュツット
ガルト、第４輯１９６１年第２巻第６８６真対照せよ）
。

特許請求の範囲で請求される層が、熱力学的に安定な炭
化物、例えばＴｉＣ又はＷＣに関するものではなく、す
なわち、ここで記載される層が原則としてＸＮで無定形
でありかついかなる所望の組成でも製造することができ
ることを指適するのが重要である。低摩擦値に対して′
要求される炭素の割合は、化合物に対し必要とする化学
Ｉｌ論的に正確な組成を可成り上廻って存在する。−非
常に低いＭ！１！係数は８０〜９５原子％を用い・ての
みしばしば達成される。さらに、特許請求の範囲で請求
される層組成物の多くは安定な炭化物（例えば、Ｒｕ−
ｃ）として知られている。安定な炭化物（例えば、Ｔｉ
ｃ　、　ＷＣ’　）は、摩擦相手としての鋼に対し、μ
；　Ｏ，Ｓ〜０．４の摩擦係数を示し、それは特許請求
の範囲にて端末する層が示す値を可成り上廻っている。

本発明の範囲内で製造されかつ９１原子％のＲ素と９原
子シのタングステンとを有するｔ−ＣＭに対し【は、摩
擦相手としての鋼により空気の相対湿度６０％において
、摩擦係数μ２０．１４が測定されζ又摩擦相手と同じ
組成の第２のｗ−ｃｗｔ用いて＊＊係数μｚＯ００６が
測定された。

それと共に、本発明による層は、例えば、摺動軸承及び
振動摩擦組合わせ（例えば、電気ひげそり器のシェイピ
ングヘッド）用又はナイフ用、例えば、金属板の切断用
の潤滑及び保繰層として非常に１費である。

以下本発明の実施例を図面につき説明しかつそれらの作
動を記載する。

図面は、基板ｌと、この基板ｌへの接着を促進する中間
層８と、その上に設けた摺動層すとの連続層の断面図で
ある。

Ｊ鉄−炭素層の製造 図面は、例えば、純鉄から成る接着を促進する中間層８
と、鉄及び炭素から成る摺動層５とを有する、クロム／
ニッケルー鋼の基板ｌの断面図である。これらの層を、
例えば、次の如（得ることができる。すなわち、２０ミ
リバールの圧力の不活性ガス、例えばアルゴンと、０．
２ミリバールの圧力の炭化水素、例えばアセチレンとか
ら成る雰囲気での純鉄ターゲットの陰極スパッタリング
によって、厚さ０．９趨及びマイクロ硬［１５ＸＩＯ’
Ｎ／ｍｍ　”を有する層を製造した。１００Ｃｒ６鋼の
平らなリングを基板として用いた。約２０原子％の鉄と
、７８原子％の炭素と、さらＫＩＯＩ）原子％までの残
りの未知の不純物（それは陰極スパッタリング工程の雰
囲気からのガスの分は前に関するものと推測される。）
とから成る層は、それらの基板に対し優れた接着性を示
す、。しかしてこの優れた接着性は、液種工程の最初の
少しの間は陰極スパッタリング工程が純粋な不活性ガス
雰囲気に【行なわれたため最初純鉄層が堆積したという
事実にとりわけ基ずくものである。次いでさらに別の被
覆が上述の雰囲気にて行なわれた。か（して製造された
層は、乾燥雰囲気（＜０゜１％相対湿度）にてμ；　Ｏ
，Ｏａの滑り摩擦係数を示し、湿＋１８Ｉｔ囲気（ｚ８
０％相対湿Ｉｉｌ：）にてμ；　０．１６の滑′り摩擦
係数を示す。

不活性ガス−炭化水素ガス雰囲気にて、それぞれ、鉄タ
ーゲツトと、鉄炭素ターゲットとのスパンタリン？ｙよ
って灸造した層は、１５ＸｌＯ〜８０Ｘ１０８Ｎ／ｌｎ
−の範Ｈの硬度（クヌープ硬度）を示す。摩擦相手とし
ての鋼に対する摺動つまり滑り摩擦係整は、一般に被覆
条件に依存するμ２０．０６〜０．８の範囲にある。例
えば、：＞５ｏ、ｉ原子大の炭素、すなわち５０．１よ
り大きい原子％の炭素のほか、（４Ｌ９原子％の鉄、す
なおち４９．９より小さい原子％の鉄を含む層に対し、
空気の相対湿度に依存するのが純戻嵩層の場合よりもは
るかに少ない摩擦係数を達成させることができる。純炭
素に対し、０．１％より小さい空気の相対湿［において
鋼に対する摩擦係数塵の値は、μ；　Ｏ，ＯＳであり、
９５％の空気の相対湿度においてはμの値は、μｚ０．
２である。

別の組成、すなわち８４原子％の炭素と１６Ｉｌｌ。

子％の鉄との鉄−炭素層を、同じ製造条件のもとで製造
し、空気の５０％相対湿度において、＊＊相手として鉄
に対しても又同じ組成の層に対しても両方共μ；　０．
１４の摩擦係数を示した（表４と比較せよ）。

原則として、災素量及びその構成の一部をなす金属元素
の童についての層の組成を、ターゲット組成にわたり、
かつスパッタリング雰囲気の、それぞれ、炭化水素カス
の割り前にわたって制御することができ、例えば、層の
炭素濃度を高くしなければならない場合には、従って、
スパッタリング雰囲気の炭化水素の割合を増加させると
いう意味において、制御することができる。その正１な
比を簡単な実験によって決定することができる。

摩擦相手としての鋼によるほか同じ組成の層の形の摩擦
相手を用いた、ｉ３．７ＪＱ子％の鉄と９５．５原子％
の炭素とさらＫ　Ｏ，８原子％の残留ガスとを有する組
成の鉄−炭素層に対する摩擦係数μが、空気の異なった
相対湿度によって、どんな風に影響されるかを以下ｆｉ
ｌに示す。

炊　１ ８．７原子％　）ｉ’ｅ　　　　　　　１；１０　　　
　　（１，１６０，１８＋　　　　　　　　　　　　　
　　５０　　　　　　０．１４　　　０．１２９５．５
原子％　Ｃ１００゜１８　　０．１１＋　　　　　　　
　　　　　　　　　　ｌ　　　　　　　Ｏ，０７ｔ）、
０７０．８原子％　残留ガス　　（０，４０，０４０，
０１５μ、−滑り層と同じ組成の層の形の摩擦相手によ
る摩擦係数。

μ、−摩擦相手としての鋼に対する傘擦係１鉄−炭木層
の製造に対するさらに別の実施例として、陰極スパッタ
リング法で得られた層に混入されたガスから成る全体で
１００原子％までの残りを含む６５．２〜９５．５原子
％の範囲の炭素と８２．９原子％の鉄とのさらに別の組
成が、それらの摩擦挙動に対し試験された（表３と比較
せよ）。

これらの鳩を、上記の鉄−炭素層に対し示された同じ製
造パラメーターのもとに製造した。摩擦相手として鋼を
用い空気の６０％相対ｌＪｉ度を有する雰囲気における
；　０．１０〜；　０．１７の摩擦係数μと、摩擦相手
と同じ組成の層に対する；　０．１８〜８：′０．２２
０μの値とが測定された。関連する摩擦係数としてこれ
らの層組成に対する特別の指示が表２に記録される。

表２ ２．８　９８　　４．？　　０．１６　　Ｌｌ、１６）
３．７　　Ｇ５．５　０．８　０．１４　０．１ｇ１４
．８　７Ｌ１　７．１　０．１４　０．１？２０．８　
７８゜７　１．０　０．１８　０．１５８２．９　６５
．２　１．Ｇ１　０．２２　０．１０μｍ−５０％の空
気の相対ｆｉ＆と、滑り層と同じ組成の層の形の摩擦相
手とを用いた摩擦係数。

μ、−６０％の空気の相対湿度と、摩擦相手としての鋼
とを用いた摩擦係数。

２、タンタル−炭素層の製造 鉄−炭素層の例におけるように、２０ミリバールの圧力
の不活性ガス、例えば、アルゴンと、０゜Ｓ〜０．１ミ
リバールの圧力の炭化水素ガス、例えば、アセチレンと
から成る雰囲気にて純タンタルターゲットの陰極スパッ
タリングによって、０．９μｍの厚さの層を製造した。

基板として又、−リング又はシリコン単結晶円板を用い
た。

９５原子％の炭素と５原子％のタンタルとを有する層は
、空気の相対湿度５０％の雰囲気において、μ；　Ｏ，
ＯＳの鋼に対する摩擦係数と、μ２０．０８の摩擦相手
と同じ組成の層に対するＪｌｖｓ係数とを示した（六４
と比較せよ）。

８ルテニウム−炭素層の製造 ｇｏミリバールの圧力の不活性ガス、例えば、アルゴン
と、０．２〜１．０ミリバールの圧力の炭化水素、例え
ば、アセチレンとの雰囲気で、純ルテニウムターゲット
の陰極スパッタリングによって、帆９μｍの厚さを有す
る層を製造した。基板として、鋼リング又はシリコン単
結晶円板な文相いた。

１８原子％のルテニウムと８２原子弊の炭素とから成る
層は、空気の相対湿度６０％を有する雰囲気にて、摩擦
相手としての鋼を用いてμ；　０．０５の滑り摩擦係数
を示し、かつ摩擦相手と同じ組成の層とのμ；　０．０
８の滑り摩擦係数を示す（表４と比較せよ）。

表タングステンー炭素層の製造 ２０ミリバールの圧力の不活性ガス、例えば、アルゴン
と０．２〜１．０ミリバールの圧力の炭化水素ガス、例
えば、アセチレンとから成る雰囲気における純タングス
テンターゲットの隙極スノ（ツタリングによって、０．
９趨の厚さと２１　Ｘ　ｌ　Ｏ”Ｎ／ｍｍ　”のマイク
ロｆ＆度とを有する層を製造した。

他の実施例に対して記載されたように、基板として、鋼
リング又はシリコン単結晶円板が用いられた。

９原子％のタングステンと９１原子％の炭素とを含む層
は、空気の６０％相対湿度をもった雰囲気におい【、ｊ
ｌ１ｍ相手として鋼を用いμ；０．１４の滑り摩擦係数
を示し、かつ摩擦相手と同じ組成の層とのμｚＯ６０６
の滑り摩擦係数を示す（表４と比較せよ）。

りｙグステ／−炭素層の製造に対するさらに別の実施例
として、陰極スパッタリングエ根中に得られた層に混入
されたガスから成る全体で１００原子％までの残りを含
む６６゜２〜９６゜５原子％の範囲の炭素及び８０．６
〜１．６　ｍ子％の範囲のタングステンのさらに別の組
成が、それらの摩擦挙動に対し試験された（表３を比較
せよ）。鉄−炭素層、タンタル−炭素層及びルテニクム
ー炭素層に対し上に述べたように、同じ製造パラメータ
ーのもとにこれらの層を製造した。摩擦相手として鋼を
用い空気の６０％相対密度をもった雰囲気において；　
０．１０〜；　０．１７の摩擦係数μが測定された。層
組成及び関連する摩擦係数に対する特別の指示が表８に
示されろう 表８において、５９．８原子％のタングステン、８６．
７原子％の炭素、及び４．０原子％の陰極スパッタリン
グ雰囲気からの残留ガス割り当によって層の組成が又記
録される。すなわち、前記の層組成は、特許請求の範囲
の組成範囲を越える。それは、基板への貧弱な接着力、
摩擦試験における高い摩滅損耗、及び空気の相対湿度５
０％の雰囲気において摩擦相手として鋼を用いた摩擦係
数μ２０．４を示した。

表８によるタングステン−炭素層において、これらの層
が、炭素の割り前が増加すると共に減少する滑り層の摩
擦係数を示すのが見られる。

表８ １．６　９４．５　　Ｂ、Ｑ　　Ｏ０ｌ？Ｂ、８　９６
．５　０．７　０．１０ ４、Ｑ　　９５　　０．１　０．１８ ５、Ｂ　　９２．９　１．８　０．１６８、Ｇｌ　　９
０゜８０゜８　０．１４摩滅 岸、−空気の５０％の相対湿度において、摩擦相手とし
て鋼を用いた摩擦係数。

５シリコン−炭素層の製造 ＳＯミリバールの圧力における不活性ガス、例えば、ア
ルゴンと、０．２〜ｌ。θミリバールの圧力における炭
化水素、例えばアセチレンとの雰囲気にお゛ける純シリ
コンターゲットの陰極スパッタリングによって、０．９
μｍの厚さを有する層を製造した。、鋼リング又はシリ
コン単結晶円板が又基板として役立った。

ｚＯ〜５原子％のシリコンと８０〜９６原子％の炭素と
から成る層は、μ０．０７の空気の相対湿度６０％を有
する雰囲気における鋼に対する滑り摩擦係数を示す（表
番と比較せよ）。

表４ Ｓｉ−０８０−９５２０−６０，０？ Ｔａ−０９５６０，０Ｂ　０．０８ Ｗ−Ｃ９１９０，０６０，１４ Ｒｕ−ＣＤ　　　１８　０．０ｇ　０．０６Ｆｅ−Ｃ８
４１６０，１４０，１４ μ、−空気の５０％相対ｆｆｌ＆と、摺動層と同じ組成
の層の形の摩擦相手とにおける摩擦係数。

μ、＝空気の５０％相対湿度と、摩擦相手としての鋼と
における摩擦係数。

摩擦相手として鋼を用いるほか、同一組成の層の形のＩ
Ｉ＃擦相手を用いた、１．６１１１ｉｊ子％のタングス
テン、９４．６原子％の炭素及び８．９原子％の残留ガ
スの割り前を有する組成のタングステン−巌素層に対す
る摩擦係数μが、空気の異なった相対湿度によって、ど
んな風に影響されるかを次の表５に示す。

表　１ １．６原子％　Ｗ　　　　　　ＧＯＯ，１００，１６＋
　　　　　　　　　　　　　　　５０　　　　　　　　
　　　０．０８　　０．１２９４．５原子％　Ｃ１００
，０６０，０？＋　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｌ　　　　　　　　　　　　　Ｏ，０２０，０６８，９
原子％　残留ガス　　＜０．４　　　　　　０，０１　
０゜０２声、＝摺動層と同じ組成の層の形の摩擦相手と
の摩擦係数。

μ、＝摩擦相手としての鋼に対する摩擦係数。

本発明の実施に当っては以下の緬項を実施上の条件とす
ることができる。

（１）　　畿動する摩擦組合わせの被覆用に特許請求の
範囲第１項ないし第１１項に記載の薄層を用いること。

（ｉｌ）　　工具、例えばドリル工具、パンチェ具、切
断工具及び変形工具の被覆用に特許請求の範囲第１項な
いし第１１項に記載の薄層な用いること。

以上要するに本発明は、炭化物の化学量論的の比に相当
しない比の０．１〜４９．９原子％の蓋の、炭素のほか
、少なくとも１株の金属元素を含む、互いに対向し又は
互いに相接して移動する摺動表面間の炭素を含む摺動層
である。

【図面の簡単な説明】 図面は、基板と、この基板への接着を促進する中間層と
、その上に設けた摺動層との連続層の断面図である。 ｌ・・・基板、　　　　　　　８・・・中間層、５・・
・摺動層。 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペン７アプリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　互いに対向し又は互いに相接して移動する摺動面間
   の縦木を含む摺動層において、該摺動層が、炭化物の化
   学量論的の比に相当しない比の、５０゜１〜１．９　原
   子％の炭素と、０゜１−４９．９原子％の少な（ともｌ
   権の金属元素とから成ることを特徴とする縦索を含む摺
   動層。 ２　前記摺動層が６０〜９７原子％の炭素と、４０−８
   原子％の少なくとも１種の金属元素とから成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の摺動層。 ＆　前記摺動１−が８０〜９５原子％の炭素と、２０〜
   ５原子％の少なくとも１％の金属元素とから成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の摺動層。 娠　前記金属元素が、元素の周期律衆（ＰＴＥ）の第１
   ｂ　、　Ｉｌｂ　、　ｍ　、　ＩＶ　、　Ｖａ　、　Ｖ
   ｌａ　、■ａ及び／又は■族の鮮からの元素であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項いずれ
   かの記載の摺動層。 狐　前記金属元素が珪素（Ｓｌ）、タンタル（Ｔａ）、
   タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及び／又は
   鉄（Ｆｅ）であることを特徴とする特許請求の範囲ＩＫ
   ４項記載の摺動層。 亀　互いに対向し又は互いに相接して移動する摺動面間
   の炭素を含む摺動層を製造する方法において、 液種すべき基板上に化学的又は物理的蒸着によって摺動
   層を堆積させ、該摺動層には特に炭素及び選ばれた金属
   元素を不活性ガス雰囲気で陰極スパッタリングすること
   によって堆積させ、前記摺動層を、炭化物の化学量−−
   的の比に相当しない比の、５０．１〜９９．９　ｙ子％
   の炭素と、ｕ、　ｌ−４９，９原子％の少な（ともｌ穐
   の金属元素とから構成することを特徴とする炭素を含む
   摺動層を製造する方法。 Ｌ　炭素と選ばれた金属元素とを、炭素と選ばれた金属
   元素とから作られたターゲットの陰極スパッタリングに
   よって堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ＆　炭素と、選ばれた金属元素とを、不活性ガス及び炭
   化水素ガスの雰囲気にて選ばれた金属元素から作られた
   ターゲットの陰極スパッタリングによって堆積させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 １　不活性ガスだけを含む雰囲気にて先ず堆積工程を出
   発させ、次いで不活性ガス−炭化水素ガス雰囲気のもと
   に堆積工程を継続することを特徴とする特許請求の範囲
   第８項記載の方法。 １１Ｌ　　不活性ガスとしてアルゴンを用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項いずれかの記
   載の方法。 ＩＬ　　炭化水素ガスとしてアセチレンを用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項いずれかの
   記載の方法。