JPS63183793A - 摺動部材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐摩耗性、耐蝕性を有する摺動文品又は鉄、非
鉄或いは合成樹脂等の通常の素材で造った摺動文品の摺
動面に耐摩耗性、耐蝕性を有する被覆材を点状、帯状或
いは円形状の模様を有するように被覆する摺動文品の摺
動面に関する。

〔従来の技術〕

従来の工作機械や測定機器等の精密機器に於けるベット
とテーブル等の摺動面は切削加工をし、焼入れ研摩加工
をしたベット面を摺動するテーブルの摺動面をキサグ加
工して摺動面の精度出しをし、更にその仕上面に油溝加
■をしたものである。

一方、放電により種々の金属を被覆することは種々提示
されている。例えば特開昭５５−２８，３１４号公報、
同５８−１９，７２７号公報に記載した如く、被覆材か
ら電極を接触間離移＃Ｊする方向と直角に移動せしめつ
つ放電被覆するか、又は円形状回転電極を用いて放電被
覆する方法装置により１０〜２０μｍＲＩＩｌａｘ程瓜
、又はそれ以下の表面粗さで平坦度高く均一な厚さの被
覆層を得るようにするとか、例えば特開昭５８−１９７
，２７４号公報、同５９−５５，３６２号公報や同５９
−５５，３６３号公報等に記載の如く棒状電極に、中心
軸に平行な軸の廻りの回転を支えつつ放電被覆すること
により表面粗さ約１０μ１ＩＩＲ１１ａｘ以下で平坦度
の高く均一な厚さの被覆層を得るようにするとか、或い
は更に特開昭５８−１４，８７７号公報等に記載の放電
被覆法を採用し得る外、例えば細棒状電極又は好ましく
は細い１１金状電極材の複数本を結束して棒状にした電
極を摺動文品の摺動面と１０μｍ程度、又はそれ以下好
ましくは０．５〜５μＩ稈度の微細間隙を形成保たせた
状態で、好ましくは電極中心軸又は該軸に平行な軸の廻
りに回転させつつ、電極と摺動面とを相対方向と直角方
向に所定の速度で相対的に走査移動させながら間歇的な
電圧パルス又は間歇的な電圧パルスを所定複数個ずつ間
歇的に印加して放電を行なわせることにより、電極先端
が順次消耗するのを摺動面に溶着被覆させる非振動型放
電被覆方法により表面粗さの少ない被覆を得るようにす
ることが望ましい。被覆材には、例えば特願昭６１−８
０，７９４号、同６１−８６，８０８号、及び同６１−
８６，８０９号等に記載した、軸方向と直角方向の断面
が同軸状に多層状、又は一方向に平行多層状、或いは中
心を通る交叉した一本以上の線によって分割された結束
又は結金円の字状や放射状の分割結束又は結合した放電
被覆電極を用いるものも有効であり、更に一本又は上記
複数本等の結合又は結束電極の一部又は夫々を合金組成
と所定の関係を有する合金材に予め造っておいて用いる
ようにすることができる。又放電電源としてもコンデン
サ利用のものの外、電圧パルスのパルス幅、パルス間休
止幅、及び放電電流振幅、或いは更に電圧パルス列の数
等の選択設定等が自在な電子スイッチオン・オフ方式の
電圧パルス電源、例えば特公昭４６−２８，１６３号公
報、同４６−２８，６１２号公報とか、特公昭５８−１
３，６２３号公報、同５９−４３，９８９Ｓ公報等々に
記載のものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 切削加工をした後に研摩加工やキサゲ加工で摺動面を仕
上げることは熟練と多くの加工時間を要する作業であっ
た。そこで本発明はこの作業を省略し、従来の放電によ
る被覆を利用し、これを改良することによって、特に摺
動文品の摺動面の摩擦係数を減少させたり逆に増大して
摩擦伝導装置に利用するために耐摩耗性、耐蝕性の被覆
材で所定の模様を絵画いて被覆することをＮＣ１１Ｊ御
（数値制御）、ＣＮＣ制御（コンピュータ制御）で自動
的に行なわせて完成することを目的にしてなされたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の摺動文品には非鉄、或いは合成樹脂等の通常の
素材が利用できるものであるが、特にＡノ又はｌ−ｉの
各々を主体とした合金若しくはこれらを混合し、それに
希土類を混合して焼結した摺動部を用い、且つその摺動
文品の摺動面を放電加工をしたものを用いると一層効果
が増すものであって、このようにあらゆる素材で造った
［腎動部品の摺動面にＷＣ系、ＴｉＣ系、ＴｉＮ系、Ｚ
ｒ８系、或いはＷ２　Ｓ、ＭＯ８２等々の混合した耐摩
耗性、耐蝕性の被覆材や、固体潤滑性を有するＷ、Ｍｏ
　、Ａ）又は３ｎ等の金属、或いはこれらの金属と鉄等
を混合した素材を電極としてＮＣ制御、ＣＮＣ制御によ
り所定の厚さで、点状、帯状又は円形簀の任意の模様を
有するように被覆するものであり、その被覆作業は空気
中でなされる外に、不活＋ｔガス若しくは反応ガス中で
なされるようにしたものである。その装置としては、Ｎ
Ｃ制御、ＣＮＣ制御される放電やレーザ？１しくは電子
ビームによるマイクロ溶接（微小溶接〉を利用して被覆
をし、その被覆面をレーザで測定しながら、被１覆材の
電極を回転させ、そして被覆する１８勅面に対向して振
動さｕｌその撮動毎に加工電圧を印加して溶接をし、溶
接毎に被覆材の電極と摺動文品とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に
相対的に移動させる。そして、更には、被覆面に向かっ
て振動する被覆材と摺動文品との間に印加する電源につ
いては、電源のデジタルパルスを組合せてパルスの波形
を変化さ、更にその変化させた異なる波形を組合せたり
、その組合せを被覆の進行にしたがって変化させるよう
にしたものである。しかして被覆材を単に溶接して盛る
だけではなく、溶接した部分の被覆材が固化する前に被
覆材をもって一部を除去するように開離するときに引き
上げることを繰返して、被覆面にできた凸部を平均化す
るようにしたものである。

〔作用〕

本発明によると、摺動文品の摺動面に油溝やキリゲ面と
同様に作用し、更に耐摩耗性、耐蝕性を右する任意の模
様をしたＳ擦係数を小さくし、又は逆に大きくする被覆
層をＮＣ，ＣＮＣ制御により自動的に行なうことによっ
て均一でしかも綺麗な被覆を得ることができ、イの被覆
層の厚さを制御２１１することにより、摺動部分や接合
部分の精度出しもできるようにしたものである。例えば
、鋼材８４５Ｃを素材として造った摺動文品の摺動部に
超硬の被覆材を電極として、電流値１ｐ６０Δ、τｏｎ
２０μｓ１τｏｆｆ４０μｓのパルス電圧を印加し、被
覆材を８００〜１００ＯＲＰ　Ｍで回転しながら１５０
　ｍ＋ａ／１ｎの速度で移動し、その間にボッボッと点
状に２０〜３０μｍの厚さで被覆した。その摺動文品に
６００９／ｃｍ２の荷重を加えて、バクトラ油中８０ｃ
ｍ／ｗｉｎの移動速度で＃擦テストを行なった結果、摩
耗テスト前の摺動面の粗さは１２〜１２．５μＲｗａｘ
であったが、その表面粗さは１０．３に＋ＪＪ動後は１
０〜１１μＲ１１ａ×、１５ｋＩｌｌ摺動後はやはり１
０〜１１μＲ１１１ａｘ１２２に＋ａ摺動優は９μＲｔ
ａａｘであった。しかして、バクトラ油中の摩擦係数μ
は０．０７２と小さいものであった。又、その反対に圧
電素子により駆動する素子振動体と駆動体とが接する部
分や、変速機の１１Ｊ擦伝導面に被覆して伝動効果をあ
げたものである。

〔実施例〕

本発明を例示した図に基づいて説明する。第１図は本発
明を実施する振動型のマイクＯＷｇ接装置を例示したも
でのである。放電Ｍ８ｉと同じ作用をする被覆材１の材
質は通常の放電加工に使用する電極と異なり、ＷＣ系、
ＴｉＣ系、ＴｉＮ系、ＷＣＢ系、Ｚｒ８系、或いはＷ２
　Ｓ、ＭＯ８２等々の゛混合したものや、固体潤滑性を
有するＷ、Ｍ（＋、ＡＩ又は３ｎ等の金属、或いはこれ
等の金属に鉄等を混合したものを利用する。この被覆材
１はスピンドル２に着脱可能に取付けられ、スピンドル
２は振動片３に連結されるが、その間、図示していない
回転装置によって回転するように連結することもある。

振動片３の一端部分をねじ等で取付。

けだヘッド４には振動片３を振動させる電磁石５を取付
け、励磁コイル６で励磁をする。ヘッド４に取付けたガ
イド軸１には水平なアーム８にスライドボールベアリン
グ９によって虐動可能に支持し、同じヘッド４に取付け
たスクリュ１０はアーム８に軸受け１１で支持したナツ
ト１２に螺合し、このナツト１２の回動はナツト１２に
固着したウオームホイール１３に噛合う図示していない
ウオームをアーム８に取付けたサーボモータ１４で回転
することによってなされ、ヘッド４をＺ軸方向に移動す
る。

被覆材１に対向する位置にある摺動文品１５は支持台１
６に支持し、この支持台１６は手動、若しくはサーボモ
ータ１１でサドル１８の上をＸ軸方向に移動し、サドル
１８は手動、若しくはモータ１９でテーブル２０上をＹ
軸方向に移動するようにし、本発明では、イのＸ、Ｙ軸
方向の移動が、摺動部分１５に被覆材１を溶接するとき
一つ一つの溶接に応じて、被覆材１と摺動文品１５とを
相対的に移動することもできるようにＩｌｌ　ｍするよ
うにしたものである。しかして、テーブル２０を固定し
たベット２１には水平アーム８を取付けたコラム２２を
固定するが、図示していないが、このコラム２２はベッ
ト２１の上を移動するようにして被覆材１を移動するよ
うにしてもよい。更に被覆材１と摺動文品１５とをカバ
ー２３で覆い、その中にボンベ２４よりアルゴンガスの
ような不活性ガス、又は炭化用ガス、窒化用ガス等の反
応ガスをホース２５により供給する。これは被覆材１を
Ｗｌ勤若しくは振ωＪ回転させて、接触開離してＤｅｐ
ｏする方法を用いて炭化物、窒化物を造る時に利用する
ものであって、炭化ガス（有機吻合ガス）とか窒素ガス
（窒化用）更に周囲にアルゴン等の不活性ガスを供給す
るようにしたものである。ＮＣ＠置装６はサーボモータ
１４，１７．１９を制御駆動したり、励磁コイル６を励
磁する励磁電源２７を制御すると共に被覆材１と摺動文
品１５との間に放電電圧を印加する加工電源２７を制御
する。このＮＣ装置２Ｇにより摺動文品１５の摺動面に
第２図（ａ　）（ｂ）に示す外に、同図（ｃ　）　　（
ｅ　）　　（ｆ　）　　（ａ　）及び（ｈ）に示すよう
に点状、帯状、又は円形のものが任意に選ばれて被覆さ
れる。令弟２図（Ｃ）をＡ−Ａ断面矢視した同図（ｄ）
に示すように被覆層の厚ざεが６μｍになるように点状
にＷＣ材を被覆して消耗テストをした結果を第３図に示
した。この第３図中線図の工に示すように消耗型ω（Ｊ
？耗寸法）が外のローラベアリングによるテスト結果を
示す同図中線図■と、焼入れした面を互いに接触させて
駆動テストをしたときの結果を示す同図中線図■及び鋳
鉄を素材として仕上げた而をないに接触させて摺動テス
トをしたとぎの結果を示す同図中線図■とを比較するこ
とによってわかるように本発明の摺動面が最も良好な結
果を示している。この場合本発明の上記被覆面の油中に
於ける摩擦係数μは０．０６と少ないものであった。

この外に鋳鉄ＦＣ材を用いて造った摺動文品１５の摺動
面に８５％、Ｎ　ｉ　ｈ＆％、残りがＷＣからなる被覆
材１を電極として１０μｍの加工間隙に加工電源２７よ
り電流値ＩＤ６０△、ｒＯｎ３０μＳ　、　７：０ｆｆ
３０μｓのパルス電流を印加し、更に被覆材１を３５０
ＲＰＭで回転させながら一方の摺動面にはすし状に他方
の摺動面には円形の模様に被覆したときｒ！ｌ擦係数は
０．０８で２０１ｖ摺動させたときの摩耗量は０．００
４ｍｍ　（４μｍ）と少ないものであった。ちなみに被
覆しないときの摺動面の摩擦係数は０．１４であった。

更に炭素鋼を用いて造った摺動文品１５の摺動面に低炭
素鋼とＭＯとを１：３の割合からなる被覆材１を電極と
して摺動文品１５の摺動面に１５ｎｕｎφで５ＩＩＩ１
１間隔で千鳥形をした模様を２５ｓｅｃ／ｃｗ２（１平
方ＣＩ２当り２５秒）当たりノマイクロ溶接を行ない、
その摺動面に＃３のマシン油を加えることができるよう
にして合わせ、１５腸／Ｃ１２の圧力下で３　ｍ　／ｓ
ｉｎの速度で移動させるテストを行なった結果は摩擦係
数は０．０８で、３０１ｖ移動したとぎの摩耗量は０．
００４ｍｍであった。これ等は従来のローラベアリング
牌動方式に比べて高精度で安定した摺動駆動を行なうこ
とができたものである。このマイクロ溶接は先に述べた
不活性ガス中とか特定の拡散ガス中で加工することがで
き被覆材１には粉体、流体を適応させることができるも
のである。

摺動文品１５は通常使用する鉄、非鉄、合成樹脂等の素
材を利用して造ることができるが、特に摺動材として選
定するならば、内燃機関のピストン、シリンダ、ポンプ
インジェクション等にはＡｌ、７ｉの各々、若しくはこ
れ等を混合し、それに希土類を混入して焼結したものを
用いるとよい。それには△Ｊ２ＴｉＶＳｍ％ＡｌＴｉ　
ＶＹ、ＡｆＣ。

Ｓｓ　、ＡｌｌＣｏ　Ｙ、ＡｌＣｕ　Ｃｏ　Ｓｓ　、　
ｌ−ｉ　　（ＣＵＣＯ８Ｉ！ｌ）　　４Ｎｉ、Ｔｉ　　
−Ａ、ｔ、ｙ−Ｃｏｓ　−１，５Ｃｒ　−３ｍ　、　Ｔ
ｉ　−４５Ａノー　５Ｍｏ　−１，５Ｃｒ−８＋ａ　、
　Ｔｉ　−６ＡＩ−４Ｖ−８ｓ、等の材料に於ては特に
耐摩耗性が高く、摩擦係数が小さく、しかもシール効果
が優れている。シール効果について言うならば、例えば
これ等を素材として放電加工をした面の場合に、その表
面粗さが１０μＲＩＩａＸの場合に従来品のシール効果
は１．６　ｍｍ　ｃｃ／ｃｃＸ１０４であったのに対し
て、上記本発明の素材では０．６　ａｌｌ　ＱＣ／ＣＣ
Ｘ　１０４のシール効果を示し、更に表面粗さが５μＲ
ｗａｘの場合に従来品のシール効果は１．１１１１１　
ＣＣ／ＣＣＸ　１０’であったのに対して、上記本発明
の素材では０．０８１１１１　ＣＣ／ＣＣＸ　１０”の
シール効果を示した。これは上記素材を焼結して造った
シリンダとピストンとの効率と耐久性を増す上で効果が
大きいことを示したものである。このような摺動文品１
５の摺動面に行なうマイクロ溶接（微小溶接）は上記し
た摺動面、油溜り、油溝を形成する外に、精度を出す必
要がある。場合にも利用でさるものである。摺動面或い
は接合面に少なくとも３μｍとか５μｍの厚さで被覆材
１を微小溶接するものであって、必要に応じてその層を
重ねて所定のシさにし、最高は３０μ僧程度の厚さにす
る。そのマイクロ溶接の溶接手段としては、［記放電に
よる装置の外に被覆材１の先端部分を図示していないレ
ーザビームとかイオンビーム、プラズマ等により溶融し
て行なう。このマイクロ溶接を行なう際には被覆面の凹
凸を第４図に示す如く、レーザ発振装置２９より発する
レーザビーム３０をＣＣＤ３１　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ　　［）ｅｖｉｃｅ　　）で受光する公知の
表面測定装置で測定して、その出力を入力したＣＮＣ装
置（図示せず）でサーボモータ１４を制御してＺ軸制御
を、サーボモータ　１７゜１９でｘ、Ｙ軸の制御をして
摺動文品１５又は被覆材１を相対的に移動させながら摺
動面に加わる荷重と速度によって決定される被覆模様に
マイクロ溶接をするものである。更に図示していない測
定装置で？！　！ＦＪＪ　Ｆｉ１品１５の寸法をマイク
ロ溶接をする前に予め測定覆ることによってマイクロ溶
接する量を決定する。その測定はレーザとか接触判別装
置でスキャニングをし、一定の面積で平均的な測定をし
て位置や方向を決定することにより精度を得るマイクロ
溶接をすることができる。このようにして溶接する面は
平面に限らず曲面にも所定の厚さで溶接することができ
ることから而とか曲面との方向精度を出すようにするこ
とができたもので、摺動面ばかりではなく、機械部品を
組立てる際にその組立で精度を出すように接触面、全面
をスキャニングするとか、°位置や方向を決定すること
により精度を得るマイクロ溶接することができる。実験
によると、摺動面のＸ方向３５０　Ｉｍ、　Ｙ方向２０
０ａｌｌとに於て加工始め０．０６　＋ｕの誤差を有し
ていた摺動面に対して２μ−の精度でマイクロ溶接をし
た結果、全体で３μｍの店勤面誤差の摺動面を得ること
ができた。

又、このマイクロ溶接をするときには先に述べたように
フレオンガスとか油等を用いて炭化物とするとか、窒素
ガスを用いて窒化する等々が行なわれ、被覆材１は先に
述べたＭＯ８２とかＷ２８等のような耐摩擦材を混入し
たＷＣ等とかＴｉＮ系とか一般には耐摩性のある材料を
利用した被覆材１で被覆する。例えばＦＣ材（鉄材）を
母材としだ暦動部品１５の表面に約１０＋ｕφの点を１
０ｍｍ間隔でＴｉＮ層とｗｃｌ！！とを薄い部分で８μ
ｍ、厚い部分で２８μ−のマイクロ溶接をしたとき、そ
の被ＷＪ層はアモルファス化して耐蝕性、耐ｒｌｌ擦性
の高い被１！層を得ることができ、測定の結果１１０に
−〜３１０　ｋｍ程度の摺動で２μ層〜６μｍ程度の摩
耗ωを示しただけであるから測定機、工作機械の摺動部
分の潤滑と精度出し、接合部分の精度出し等゛々に利用
するとその効果が大きい。

前述したように、不活性ガス、若しくは反応ガス中で被
覆材１を娠動若しくは振動と回転とを組合せ、且つ接触
、開離させて摺動文品１５の摺動面に必要な形状の被覆
層を得るマイクロ溶接を用いて炭化物、窒化物等の被Ｗ
ＩＦ４を作るときは炭化用ガス（有機吻合ガス）とか窒
素ガス（窒化用）をボンベ２４から供給し、更にアルゴ
ン等の不活性ガスを周囲より供給することもできるよう
にしたものであり、実験によれば鋼５ｓｓｃ材で作った
摺動文品１５の表面に電源２８より７０６０Ａ１ｒｏｎ
ａｏμｓ　１τｏｆｆ　８０μｓ、平均電流１０Ａのも
のを用い、Ｔｉを電極としてプロパンを用い被覆加工を
して厚さ５５μｍのＴｉ１ｌを４５秒／　ｃｍ　２の速
さで作ることができた。又窒素ガスを中より噴射させ、
周囲よりアルゴンガスを供給して、Ｔｉ電極を被覆材１
とし、これを３５ＯＲＰＭで回転させ、１８μ自の振幅
で３８０）−１２の振動させながら６０μｍの厚さの７
ｌ層をもって被覆した。このＴｉ層の場合は摩擦係数が
低く極めて摺動効果が大きかった。この外にＺｒ　Ｂ２
とかＴｉＣとか、不活性ガス若しくは反応ガスを用いて
任意の層を造ることができたものである。放電を利用し
たマイクロ溶接に於ては加工中に第５図（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）（Ｄ＞（Ｅ）等に示すようにパルス条件を変化させ
ると、更に均一な被ＷＩ層を得ることができた。これは
デジタルパルスを組合せて波形を変化させるもので、更
に加工進行するにしたがって波形を変化させることによ
って加工面荒さと、加工速度との関係を良好に保つこと
ができた。実験によれば鋼５５５Ｃを素材とした摺動文
品１５に、ＷＣにＣｏ　　５％を含む被覆材１を電極と
してこれを１５０ＯＲＰＭで回転させ、５μｍの間隙で
、電源２８より供給する電流値１ｐ４０Δ、ｒｏｎ４Ｇ
μｓ　、　ｒｏｆｆ　４０．ｃｚｓのスタンダード波形
のパルス電圧を印加して被覆したときと、波形を変化さ
せたときに於けるＣ１０当りに被覆する時間（ｓｉｎ　
）を横軸に被覆１ｍｑを縦軸にしたグラフを第６図に示
し、第７図には同じり０１２当りに被覆する時間（Ｗｉ
ｎ　）を横軸に、被覆層の厚さμ■を縦軸にして示した
。何れも（３）の縮図で示すものが従来のスタンダード
波形によるものであり、（１）線図で示すものは第５図
（Ａ）の波形を１０パルス、（Ｃ）の波形を３パルス繰
返し放電し、１０分後より（Ｃ）の波形を３パルスから
５パルスに増して被覆した場合を示し、（２）の線図で
示すものは、同じく（Ａ）の波形を５パルス、（Ｂ）の
波形を１０パルス、＜Ｃ＞の波形を１０パルスと組合せ
て用いた場合であり、何れも放電パルス状態を変させた
ときに異なる被覆状態を示している。従って、荒加工と
仕上加工とは別な波形を組合せて行なうと効果的な、優
れた被覆層を得ることができるものである。

このように被覆加工が進行するのにしたがってパルス条
件を変化させて、波形を変化させ、その変化させた波形
を組合せ、更に変化させた波形の組合せを被覆加工の進
行と共に変化させるようにして一定のマイクロ溶接が進
んだとき、或いはスタンダード波形で一定のマイクロ溶
接が進んだとき、本発明は、その被覆面の凹凸をできる
だ（プなくづように凸部弁を除去しながら次々に被覆す
るようにして更に効果をあげることができた。これはマ
イクロ溶接が進ｌυだときに波形を変化させることによ
って熱特性を変化させ、マイクロ溶接部分の凹凸がなる
べく荒くならないように制御するものである。そのとき
に印加する電流は被覆する材料によって３５０００Ａ　
／　Ｃ１２〜４５０００Δ／ｃｍ２程度に変化するよう
にし、被覆面をならすときは４５００ＯＡ／ｃｍ２〜５
００００Ａ／ｃ＊２程度の電流値とするものである。し
かして、マイクロ溶接にあたってはその特性上あまり長
い時間のパルスではよくないことがわかった。電流値Ｉ
Ｄ５０Ａのときの溶接品と時間との関係を実験して測定
した結果を第８図に示した。第８図は横軸に時間（１ｎ
）、縦軸に被覆ｆｆｉ（ｍｇ）を示すものであって、こ
れによると６００μｓのパルスより２０μｓのパルスを
印加したときの方がはるかに優れた溶接量であることを
示している。このように単パルスを組合せて異なる波形
をコンピュータ（ＣＮＣ）によって出力して最良の而荒
さで、最大の加工Ｒを造ることができるものである。

このように本発明は被覆面を平均化しようとするとぎは
一方的に溶接を繰返すだけではなく凸部分を除去しなが
ら被覆するものである。具体的に横軸に時間μＳ、縦軸
にパルス電圧を示す図、第９図Ａ、Ｂで説明すると、先
ず第９図へに示すように溶接とｍｇ接した部分を同じ被
覆材１をもって一旦被覆した被覆層の一部を除去加工を
するように、溶接するためのパルスと除去するためのパ
ルスとを組合せて行なうか、次に第９図Ｂに示すように
１のパルスで１回の溶接中に溶接と除去とを同時に行な
うようにしたパルスとがある。今ＷＣにＮｉ５％を含む
被覆材１を電極として、これを１８０ＯＲＰ　Ｍで回転
させながら、加工間隙５μｌでｗｃｃｏ面、［に除去加
工を含むマイクロ溶接を行なったとき、第９図Ａの条件
で１ｐ６０Δ、τ０ｎ８０μｓ　、ｒｏＨ８０μｓで溶
接をし、１ｐ６０Ａ、τｏｎ２μＳ１τｏＨ２μｓで除
去加工するパルスを３：　２の割合で組合せたときに６
５μ−の厚さに被覆をすることができ、そのときの表面
粗さは４．５Ｒ■ａＸの凹凸となり、′除去加工を含ま
ない従来の方式で溶接のみに一方的に行なったときの表
面粗さは１８μＲｓａｘ、被覆層の厚さは４５μ−で、
中には全く溶着していない部分もあった。又、第９図Ｂ
の条件でマイクロ溶接したときは、第９図Ａの条件のと
きと、はぼ同様であったが、溶接速度はへの場合の約８
５％でＡの方が高かった。しかして除去加工はしない場
合に比べて３倍に能率が面上していることが解った。

本発明の耐摩耗性、耐蝕性を有する被覆材を通電するこ
により所定り溶融し、被覆する装置は前述の装置の外に
第１０図、第１１図、第１２図に示す装置が利用できる
。第１０図に示すものは線爆発を利用したもので被覆す
べき所定の模様を有するマスク４１で摺動文品１５の摺
動面を覆い、その上にフード４２を置いて、そのフード
４２の中にボンベ２４から不活性ガス、又は反応ガスを
供給し、被覆用の線材４３を一対のピンチローラ４３で
順次送り込みながら高電圧を印加して線爆発を行なわせ
ることによって溶融飛散する線材４３をマスク４１の模
様通りに被覆層４５を得るようにしたものである。

第１１図に示すのは一対の被覆材１を対向させて、その
間に前記したようなパルス電圧を印加して被覆層５１を
得るものであって、摺動文品１５がセラミックス、樹脂
等絶縁物である場合に利用される。

第１２図に示すものは第１１図に示した装置を利用して
、更に電界を加えて溶融した被覆材に方向性を与えて有
効に被覆しようとするものであって、摺１７］部品１５
がたとえ絶縁性のものであっても、導電性のインク、化
学メッキ等で導電化したＮＱ電性処理膜を設けて一方の
電極６１とし、他方の電極６２どの間に電源６３より直
流電圧を印加して電界を形成するようにしたものである
。この際に第１１図で示したマスク４１は使用してもよ
いし、又使用しなくてもインク、化学メッキを所定の模
様にして被覆することができる。

以上摺動文品の摺動面に放電（パルス放電）を利用して
被覆することを述べてきたが、レーザとか場合によって
は超音波を利用して微小溶接して希望の層を被覆するこ
ともできるものである。

しかして、摺動面の被覆層は摩擦係数を減少させるため
にのみなされるのではなく、摩擦によって釣力を伝達す
るような場合にも利用される。例えば圧電素子により駆
動する素子振動体と駆動体とが接する部分に微小凹凸状
を持った耐摩耗性の材料を前述のマイクロ溶接を用いて
１０〜２５μ−程度に被覆するもので、第１３図（ａ　
）及び同図をＡ矢視した（ｂ　）図のように圧電セラミ
ックスの駆動体６５に点状や島状にＷＣ，Ｔ！　Ｃ，８
４Ｃ等々の耐摩耗性の高い材料を表面に接着した被覆層
６６の場合は従来の焼入鋼に比べて１０〜５０倍以、Ｆ
の耐１？！性があり、摩擦係数μｍ０．２以上となり極
めて有効に駆動することができた。尚この駆動体６５は
円板に限らずリニヤ駆動体に用いることができるもので
ある。この外に第１４図に例示したようにハーフトロイ
ダル方式、又は図示していないがフルトロダル方式の変
速機の回転数制御装置に於て摩擦伝導に於ける１１！擦
部分にＷ　Ｃ１Ｔ　ｉ　Ｃｓ　Ｔ　Ｉ　Ｖ、Ｂ　４Ｃ１
Ｓ　ｉ　Ｃ、Ａノ２０３等々の耐摩耗性の材料を甲独、
若しくは混合して造った被覆材１を用いて、１０〜３０
μ■程度の層、更に波形、点の分布型等々部分処理を摩
擦車である可動車６７と駆動車６８及び従動車６９の夫
々の接触面に対して施したことによって一般的には５〜
５０倍の耐摩性となり、スリップ率も従来の約１１５に
なり効果が大ぎい、回転比は一般に　１：１０程度から
１＝３０程度まで利用でき、スリップ率も約１０％１Ｉ
ｌａＸとなった。

〔発明の効果〕

本発明は放電（パルス放電）を利用し、若しくはレーザ
、イオンビーム、プラズマ笠を利用し、被覆材である電
極を回転とか移動させ、若しくはその両方の組合せによ
って被覆材（電極材）を溶接する。そのとき一つ一つの
溶接に応じて電極である被覆材と被覆すべき部品とをＸ
、Ｙ、Ｚ方向に相対移動させるようにして任意の模様に
マイクロ溶接をするものである。又、厚さ、表面粗さ、
被ｉｉ月の材質形状等の被覆条件や被覆形状によって、
同一個所の溶接頻度とＸ、Ｙ、Ｚ方向の送りは任意に選
択できるものである。本発明は拡散すべき媒体中とか２
種類以上の材料を組合せアロイングする等のマイクロ的
な微小部分の溶接がなされるものである。その溶接は薄
い溶接の繰返しとなるので極めて微細な合金の結晶とな
る。従って摺動文品の摺動面に従来に無い任意の模様に
油溝の形成を含めた、耐摩耗性、耐蝕性のある被覆層を
得ることができた。しかして、ぞ動部品の摺動面を得る
外にマイクロ溶接は機能材の合成、材料の表面の異種材
で包むような加工、磁石材の合成、ハード材、ソフト材
、或いはセミハード材等々の被覆、超導電材の合成、摺
動、ネジ部の加工、ポンプ類の加工等々に利用すること
ができる。磁石材に於て１　　ａｔｆｆｌＮ２ガス中で
Ｆｅ面にマイクロ溶接し、更にＮｄをマイクロ溶接した
結果、２５０００Ｑｅの磁界中で磁化した結果、６５Ｍ
　Ｇ　Ｏｅの磁石となった。

又、ＦｅにＣｕに２％のＴｉを含む被覆材を用いアルゴ
ンガス中出力５００ＷのＣＯ２レー１１でマイクロ溶接
をしだ後１０００℃の中で１時間かけて相分離したとき
、５５％の超塑性加工ができた。

更に又、Ａノ２０３とＹｌ！　０３を出力１５０ＷのＹ
ＡＧレーザを用いてマイクロ溶接を行なった結果、１１
００℃で、０．２＋ｕａ／ｗｉｎで、２５ＭＰａの圧力
で、塑性加工をすることができた。

その他、Ｔｂ　ＦＣＯ光磁気材とか、Ｎｂ　、　Ｔｉ　
。

Ｓｎのマイクロ溶接で（ＮｂＴｉ）３Ｓｎの超伝導材と
か、ＴｉＡノ５ＳＩ１１２５の極低温材、Ｓｎを気中溶
接で３ｎ　０２やＬｉ　Ｔａ　Ｏ３、Ｂａ　ＴｉＯ３等
々の機能材を容易に合成できる効果をも有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する＠置を例示した図、第２図（
ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）　（ハ）は
本発明のマイクロ溶接による摺動面等の模様を例示した
図、第３図は本発明の摺動面と外のＦＩＪ＃Ｊ面との効
果を比較した線図、第４図は本発明の被覆面を測定しな
がらマイクロ溶接することを例示した図、第５図（Ａ）
（Ａ’　）（Ｂ）（Ｂ’　）（Ｃ）（Ｃ’　）（Ｄ）（
Ｄ’　”）（Ｅ）（Ｅ′）は本発明のマイクロ溶接に用
いる放電パルスの波形を示した図、第６図、第７図は本
発明の放電パルスの波形と従来の放電パルスとによるマ
イクロ溶接の効果を示した図、第８図は放電パルスの放
電Ｒ間による効果を示した図、第９図△。 Ｂは本発明の溶着と除去とを行なう波形を例示した図、
第１０図、第１１図、第１２図は本発明の層を得る外の
装置を例示した図、第１３図（ａ　）　　（ｂ　）は本
発明を利用した駆動体の図、第１４図は本発明を利用し
た変速機の図である。 １・・・・・・・・・被覆材 ２・・・・・・・・・スピンドル ３・・・・・・・・・振動片 ５・・・・・・・・・電磁石 １４．１７．１９・・・・・・・・・サーボモータ２３
・・・・・・・・・カバー ２４・・・・・・・・・ボンベ ２６・・・・・・・・・ＮＣ装置 ２７・・・・・・・・・励磁電源 ２８・・・・・・・・・加工電源 特　　許　　出　　願　　人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者　井　上　　　潔 第１図 第２図 （ａ）（ｂ） 第３図 第４図 ′２％−２ 第８図 Ｉｎ 第９図 第１０図 Ｊ１３図 ６テ １、＠件の表示 昭和６２年　特　許　願　第　１６，４６６号２、発明
の名称 摺動文品の摺動面 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番
地４、補正命令の日付 昭和６２年３月３１日 ５、補正の対象　　明ＩＩＩの図面の簡単な説明及び図
面の欄６、補正の内容　　別紙の通り （１）明細書第３０頁第１３〜１５行の［第５図・・・
・・・・・・波形を示した図、」を［第５図（Ａ）（Ａ
ａ　）（Ｂ）（Ｂｂ　）（Ｃ）（Ｃｃ　）（Ｄ）（Ｄｄ
　）（Ｅ）（Ｅｅ）は本発明のマイクロ溶接に用いる放
電パルスの波形を示した図、」と補正する。 （２）第５図を別紙の通り補正する。 手続補正書く自発） １．事件の表示 昭和６２年　　　特許願第　１６．４６６号２、発明の
名称 摺動文品の摺動面 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番
地名　称　（０４８）株式会社井上ジャパックス研究所
　・−・４、補正により増加する発明の数　　　ｒＯＪ
５、補正の対象　　明細書の特許請求の範囲及び発明の
詳細な説明の欄６、補正の内容　　別紙の通り （１）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）同第８頁第１２行の「って、」の次に［切削加工
をした突出部品がある摺動面に対しては、始めに凸出品
分を放電させてに平滑する。このようにあらゆる素材で
造った摺動文品Ｊを挿入する。 （３）同第１２頁第３行の「ガイド軸７には」を１ガイ
ド軸１はＪと補正する。 （４）同第１７頁第３〜１４行の「このような・・・・
・・・・・溶融して行なう。」を「切削加工等をして凸
出部分がある摺動面に対して始めに凸出部分を放電させ
て平滑にした後に必要な部分にマイクロ溶接をする。例
えばＦＣ材を一般の工作機械で加工した場合、その表面
はほぼ±１５μｍに仕上げられる。 その面に対しては比較的高いピーク電流を放電させる。 ＦＣ材の場合３６．０００〜４０．０ＯＯＡ　／　ｃｍ
　２Ｐｉ！度以上の電流密度で放電させるとよい。一般
的には５０．０００〜１００，０ＯＯＡ　／　ｃｍ　２
程度の電流密度で始めに放電させる。レーザ、プラズマ
を利用する場合は１０＠Ｗ／ｃｍ２程度のパワー密度で
始めに加工する等して凸出部分を除去する加工をする。 このような摺動文品１５のＷｉｖＪ面に行なうマイクロ
溶接（微小溶接）は上記した摺動面、油溜り、油溝を形
成する外に、精度を出す必要がある場合にも利用できる
ものである。摺動面或いは接合面に一回で０．５〜５μ
ｍ程度の厚さで、はぼ０．１〜１■φ程度に被覆材１を
微小溶接するものであって、必要に応じてその層を重ね
て所定の厚さにし、最高は３μｍＩ＆度の厚さにする。 そのマイクロ溶接の溶接手段としては、上記放電による
装置の外に被覆材１の先端部分を図示していないレーザ
ビームとかイオンビーム、プラズマ等により溶融して行
なう。実験によれば、研摩した石材の支持台１６の上に
装着したＦＣ材の摺動文品１５に対して、ＮＣ装置２６
で制御して、部分的にほぼ５〜１０１０１φ程度のスポ
ット状に約１０〜２０ｕ＋のビッヂで千鳥状に、ＷＣＢ
の被覆材１でマイクロ溶接を行なった結果、摩擦係数μ
０．０６で極めて高精度な２〜５μ鴎程度の摺動制御を
滑らかに行なうことが可能となった。」と補正する。 別　　紙 ｒ（１）耐摩耗性、耐蝕性を有する被覆材を放電又はレ
ーザ等で溶融し、その溶融した被覆材を所定の模様を画
いて被覆することを特徴とする摺動文品の摺動面。 （２）被覆材を所定の模様を画いて被覆するのがＮＣ制
御によりなされる特許請求の範囲第１項に記載の摺動文
品の摺動面。 （３）所定の模様が点状、帯状、又は円形である特許請
求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動面。 （４）摺動文品がＡノ又はＴｉの各々若しくは混合し、
これに希土類を混入したものである特許請求の範囲第１
項に記載の摺動文品の摺動面。 （５）摺動文品の摺動面が放電加工されている特許請求
の範囲Ｍ１項に記載の摺＃ＪｒＡ品の摺動面。 （６）摺動文品の摺動面が凸出部分を放電させて平滑に
されている特Ｆｔｆ請求の範囲第１項に記載の摺動文品
の摺動面。 （７）被覆が不活性ガス若しくは反応ガスの中でなされ
る特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動面。 （８）被覆するのがＣＮＣＩ（Ｉｔｌｌされるマイクロ
溶接による特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺
動面。 （９）被覆するのがレーザで被覆面を測定しながらなさ
れる特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動面。 〈１０）被覆するのが被覆材の回転と被覆する面に向か
って振動する振動毎に溶接しながら被覆材と摺動・部品
とをＸ、Ｙ、Ｚ方向に相対移動する特許請求の範囲第１
項に記載の摺動文品の摺動面。 （１１）被覆するのが被覆面に向かって振動する被覆材
と摺動文品との間に印加する電源のパルス条件を変化さ
せ被覆面の荒さと被覆速度とを制御する特許請求の範囲
第１項に記載の摺動文品の摺動面。 （１２）被覆するのが被覆面に向かって振動する被覆材
と摺動文品との間に印加する電源のパルスを変化させ、
その変化させたパルスによる波形の組合せを被覆の進行
にしたがって変化させる特許請求の範囲第１項に記載の
摺動文品の摺動面。 （１３）被覆するのが被覆面に自かつて撮動する被覆材
と摺動文品との間に印加する電源のデジタルパルスの組
合せによる特許請求の範囲第１項に記載の摺＃Ｊ部品の
摺動面。 （１４）被覆するのが被覆材を溶接することと、その溶
接した部分の被覆材を開離しながら除去することを繰返
しながら行なう特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品
の摺動面。 （１５）被覆するのが模様を有するマスクの上で線状の
被覆材を線爆発させてなす特許請求の範囲第１項に記載
の摺動文品の摺動面。 （１６）被覆するのが模様を有するマスクの上で一対の
被覆材を対向させ、この被覆材間で放電せしめてなす特
許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動面。 （１１）被覆するのが１ｍ性のインク、化学メッキ等で
導電化した模様を有する摺動面上の導電性処理膜を一方
の電極とし、他方の電極との間に電圧を印加して電界を
形成し、該電界の中に設けた一対の被覆材間で放電せし
めてなす特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動
面。 （１８）被覆材が固体潤滑性を有するＷ、Ｍｏ　。 Ａノ又はＳｎ′ｓの金属である特許請求の範囲第１項に
記載の摺動文品の摺動面。 （１９）被覆するのが摺動文品の溶接前の寸法を測定し
、その測定値に基づいて溶接ωを測定しながら溶接して
なす特許請求の範囲第１項に記載の摺動文品の摺動面。 （２０）摺動文品の摺動面が圧電素子により駆動する素
子振動体と駆妨体とが接する部品である特許請求の範囲
第１項に記載の摺動文品の摺動面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）耐摩耗性、耐蝕性を有する被覆材を放電又はレー
   ザ等で溶融し、その溶融した被覆材を所定の模様を画い
   て被覆することを特徴とする摺動部品の摺動面。 （２）被覆材を所定の模様を画いて被覆するのがＮＣ制
   御によりなされる特許請求の範囲第１項に記載の摺動部
   品の摺動面。 （３）所定の模様が点状、帯状、又は円形である特許請
   求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （４）摺動部品がＡｌ又はＴｉの各々若しくは混合し、
   これに希土類を混入したものである特許請求の範囲第１
   項に記載の摺動部品の摺動面。 （５）摺動部品の摺動面が放電加工されている特許請求
   の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （６）被覆が不活性ガス若しくは反応ガスの中でなされ
   る特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （７）被覆するのがＣＮＣ制御されるマイクロ溶接によ
   る特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （８）被覆するのがレーザで被覆面を測定しながらなさ
   れる特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （９）被覆するのが被覆材の回転と被覆する面に向かつ
   て振動する振動毎に溶接しながら被覆材と摺動部品とを
   Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に相対移動する特許請求の範囲第１項に
   記載の摺動部品の摺動面。 （１０）被覆するのが被覆面に向かつて振動する被覆材
   と摺動部品との間に印加する電源のパルス条件を変化さ
   せ被覆面の荒さと被覆速度とを制御する特許請求の範囲
   第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （１１）被覆するのが被覆面に向かつて振動する被覆材
   と摺動部品との間に印加する電源のパルスを変化させ、
   その変化させたパルスによる波形の組合せを被覆の進行
   にしたがつて変化させる特許請求の範囲第１項に記載の
   摺動部品の摺動面。 （１２）被覆するのが被覆面に向かって振動する被覆材
   と摺動部品との間に印加する電源のデジタルパルスの組
   合せによる特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺
   動面。 （１３）被覆するのが被覆材を溶接することと、その溶
   接した部分の被覆材を開離しながら除去することを繰返
   しながら行なう特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品
   の摺動面。（１４）被覆するのが模様を有するマスクの
   上で線状の被覆材を線爆発させてなす特許請求の範囲第
   １項に記載の摺動部品の摺動面。 （１５）被覆するのが模様を有するマスクの上で一対の
   被覆材を対向させ、この被覆材間で放電せしめてなす特
   許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （１６）被覆するのが導電性のインク、化学メッキ等で
   導電化した模様を有する摺動面上の導電性処理膜を一方
   の電極とし、他方の電極との間に電圧を印加して電界を
   形成し、該電界の中に設けた一対の被覆材間で放電せし
   めてなす特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動
   面。 （１７）被覆材が固体潤滑性を有するＷ、Ｍｏ、Ａｌ又
   はＳｎ等の金属である特許請求の範囲第１項に記載の摺
   動部品の摺動面。 （１８）被覆するのが摺動部品の溶接前の寸法を測定し
   、その測定値に基づいて溶接量を測定しながら溶接して
   なす特許請求の範囲第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （１９）摺動部品の摺動面が圧電素子により駆動する素
   子振動体と駆動体とが接する部品である特許請求の範囲
   第１項に記載の摺動部品の摺動面。 （２０）摺動部品の摺動面が変速機の回転数制御装置に
   於ける摩擦伝動面である特許請求の範囲第１項に記載の
   摺動文品の摺動面。