JPS63186032A - 無潤滑摺動部材 - 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、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。

［従来の技術］ 摺動部材は、一般に、第１摺動部をもつ第１１ｉ！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。

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、１習勤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は易い。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
りいすい。

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Ｔｅｎ５ｉｌｅｓｐ　ｉ　ｋｅと
呼ばれる引張り応力に起因することが知られてる。

このＴｅｎ５ｉｌｅ　　５ｐｉｋｅと呼ばれる引張り応
力は、摺動面のｇ擦係数に依存し、摩擦係数を低減する
と小さくなる。

この摩擦係数を低減させるにあたっては、摺動面に潤滑
油または固体用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。

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￥１間昭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５７−１１４
０２８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。

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７ｉ、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のビンからなる第２摺肋部との摩擦係数に
ついて報告されている。

Ｊ、Ｍａｔｔｅｒ、Ｓｅ　ｉ、２２．２０６９−２０８
７　（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
層初品と、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。

［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１１動面の＊擦係数をさらに一層低減することが
できる無潤滑ＩＩ！ｊＪ部材を提供することにある。

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。

［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。

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摺肋体とからなる無潤滑摺動部材において、 上記第１１習ｅ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（Ｔ　ｉ　）　、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イツトリウム（Ｙ）、ケイ
素（Ｓ　ｉ　）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２１ｒ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。

また、本発明に係るもう１つの無ｆｉｌ滑摺動部材は、
上記ＩＮ！Ｊ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￥１ｉｌＷ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。　　　′上記第
１摺動部の薄膜を形成するものとしては、Ｎｂ、Ｃｒ５
Ｔｉ１Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｓ　ｉ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。

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にり
摩擦係数が増加するからである。

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［Ａ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（Ｈｅｍ）、窒素イオ
ン（Ｎ＋）、酸素イオン（０”）、アルゴンイオン（Ａ
ｒ”）、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。

照射エネル）！−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づることが望ましい。

これは、薄膜とセラミックス［１３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５Ｘ１
０１４ｉｏｎｓ／ａｍ２〜５ｘ１０１７１ｏｎｓ／ｃｍ
２が好ましい。イオン照射量が５×１０曾４１ｏｎｓ／
ｃｍ２未満テアルト、薄膜とのセラミックス製基部との
接着強度が向上せずｗｊ膜の剥離が起こる場合がある。

又、イオン照射量が５ｘｌＯ’？　１ｏｎｓ／ｃｍｆ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Ｇプで効果
的ではない。

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ｙ！Ｊ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Ｎ層とす
ることができる。

また第１１２部動部は、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切子とすることがで
きる。さらに士、２第１１習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。

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
。

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。

又第２摺動部は、軸孔をもち該軸孔を形成する内周部に
ダイヤセ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
ＴＩＪ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。

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暦動部は、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６つ摺切子としてもよい。

上記軸受、あるいはレールと摺切子との組合せの例にお
いて、第１宿動部のＮ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。

［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（保つことができる。

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。

［試験例１〕 本試験例に係る無潤滑摺動部材は、第１１Ｆ７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。

第１摺動部は、鏡面研磨したアルミナ焼結体（サイズ１
０Ｘ１０Ｘ２０ｘ３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而（１０Ｘ２０ｍｍ）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１
゜Ｏオンゲス１−ロームである。

第２１ト動部は、先端半径Ｑ、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。

そして、ダイＡ７　ｔンド含有表面部に、５０ｑの荷重
を１１口え、金属薄膜上を１と勤速度ｉＱｍｍ／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−Ｆ　ｔ／ＦＮとして摩擦係数を
測定した。試験結果は、ＰＪ擦係数μは０．０１であり
、かつｉ　ｏｏｏ回以上摺肋しても、チッピングを生じ
なかった。

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
、ｌ！Ｊｍ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。

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。

第　　　１　　　　表 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００Ｏ９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゜０
５と小さくなる。

金属薄膜を形成する金属が白金（Ｐｔ）や鉄（Ｆｌ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（ＡＩＪ）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。

［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を真空蒸行して形成した後、その
蒸着表面に２ＭｅＶのヘリウムイオン（ｌ−１ｅ　＋　
）をｌＸ１０’？　１ｏｎｓ／Ｃｍ２で照射して形成さ
れている。

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ＦＪ擦係数μは
０．０１±０．００５と小さかった。

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＊擦係数μは
０．０９±０．０２と大きかった。

さらに、Ｎｂを真空蒸着して形成して金属薄膜に、１Ｍ
ｅＶのアルゴンイオン（Ａｒ＋’）を１×１０’７　ｔ
ｏｎｓ／ｃｍ２で照射しても、４００ＫｅＶの窒素イオ
ン（Ｎ＋）を２ｘｌＯ’？ｉ。

ｎｓ／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。

［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３ｔを用いた以外は試験例１と同様である。

試験例３に係る無潤滑摺動部材についても荷重を３００
ｇ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。

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！ｌ返Ｖ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。

なお、３ｉ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ｍ
ｅ係数を第２表に示した。同様に３ｉを蒸着していない
ヒ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。

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、３ｉ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Ｓ
ｉ蒸着面の摩擦係数は０゜０３と未蒸肴面の摩擦係数０
．０８に比べ大きく減少している。

第　　　　２　　　　表 ［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に係る無潤滑層動部
材の金属薄膜は、３ｉを真空蒸着して形成した後、その
蒸着表面に２ＭｅＶのＨｅ“を１Ｘ１０”　ｔｏｎｓ／
ｃｍ２で照射して形成されている。

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ＩｉＩ薄膜とダ
イヤモンド含有表面部とをｌｉ！！ｌ動させた場合の摩
擦係数μは０．０１±０．００５と小さかった。

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＊Ｃ係数μは
０．０９±ｏ、０２と大きかった。

さらに、Ｓｉを真空蒸着して形成した金１ｍ　ｆｌ　Ｍ
！１に、１ＭｅＶのＡｒ＋をｌＸ１０’７１ｏｎｓ／Ｃ
ｍ２で照射しても、４００ＫｅＶのＮ＋を２×１０　’
　７　ｉ　ｏｎｓ／ｃｍ’で照射しＩｃ場合についても
同様に摩擦係数を測定したが、その金属１ａｌｌ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。

［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２ｘ１０　”　ｉ　ｏｎｓ／ｃ
ｍ２照射して形成されており、第２ｔＦｌａ部のダイヤ
モンド針の先端半径が３１ｍ１８とした以外は、試験例
１と同様である。

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１ｇ膜上を摺動速度２ｍ／ｍ　
ｔ　ｎ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２ｘ１０回
以上回転ＩＳ肋しても、チッピングを生じなかった。

これに対してセラミック２１１１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２ｏ
○９ｆの場合の炭化珪素にニオブの薄膜を形成した基部
の摩耗間１とした場合の相対摩耗量で示す。

図中Δ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、０印は炭化珪素にニオ
ブの５ｌＩａを形成した後２８０ＫｅＶの△ｒ＋を２ｘ
ｌ　Ｏ’　６　ｉ　ｏｎｓ／ｃｍｔで照射した場合であ
る摺動回数は２Ｘ１０Ｓ回である。

また、Ａｒ＋を照射した場合では耐摩耗性の向上は著し
く、は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。

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　ｌこ　。

［試験例６１ 試験例６に係る無潤滑１晋動部材は試験例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）
Ｓ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。

試験例６に係る無閃滑１晋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。

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。

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ＷＩ勤したときには、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。

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Ｖモンド含有表面部との間のＳ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Ｖ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。

第３表に示ず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１よ０．０５と小さくなる。

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Ｆｆ、ｒｆｌ！係数は増大した。

第　　　　３　　　　表 ［試験例７］ 試験例７に係る無潤滑１晋肋部拐は試験例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１ｘ１０
”　ｔｏｎｓ／ｃｍ２で照射して形成されている。

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ＦｆＩＩ！
ｌ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。

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と大きがった。

さらに、Ｎｂ１ｌ！化物を真空蒸着して形成した酸化物
薄膜に、ＩＭｅＶのＡｒ＋をｌＸ１０”１０ｎｓ／ｃｍ
２で照射しても、４００ＫｅＶのＮ１を２ｘ−１０’　
７　ｉ　ｏｎｓ／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
。

［試験例８〕 第１図に示す厚さｉｍｍのサファイア板１に半径０．３
１１１ｍ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。

そして先端半径０．１０ｍｍのダイせモンド製のピボッ
ト軸５を窪み２．３にそれぞれあてがった状態で、垂直
に２０Ｑｆの荷重を加え、１１００ｒｐ’ｔ’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１Ａ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。

他方、Ｎｂの蒸着部である窪み３の金属薄膜４では、金
属簿膜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。

なお上記のＮｂに代えて、３ｉ、Ｎｂの酸化物及びＮｂ
の金属薄膜で形成した後、２８０ＫｅＶの△ｒ＋を２Ｘ
１０　’　６　ｉ　０ｎＳ／Ｃｍ’照射したものにした
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。

［試験例９］ 直径１Ｑｍｍ、長さ１００ｍ１ｌｌ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Ｎ
ｂ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。

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１１０ｌｌ１／
ｓｅｃの速度で試験材を繰返し１習動した。

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１４．１５との間の距１ｉ１１ｔＬを
２Ｑｎｎ＋とし、蒸着部である金属［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
３Ｑｍｍ試験材を摺動した。

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Ｎｂｌの
剥離もなく、条痕もほとんどなかった。これにより、Ｎ
ｂからなる金属薄膜によりアルミナ焼結体からなるレラ
ミックス基部の摩耗が防止されたことがわかる。

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、２８０ＫｃＶの△ｒ＋を２×１Ｑ　’　８　
ｉ　ｏｎｓ／ａｍ２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３ｉ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
。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験例８に係る要部を示ず概略構成図であり、
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。 特許出願人　　株式会社豊田中央研究所代理人　　　　
弁理士　　　　大川　宏第５図

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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、該レールにそつ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。
6. （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。
7. （７）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１項記載の無潤滑摺動部材。
8. （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、Ｚ
   ｒ、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。
9. （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。
10. （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。
11. （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。
12. （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。
13. （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。
14. （１４）薄膜は、厚みが１００オングストローム〜１μ
    ｍである特許請求の範囲第８項記載の無潤滑摺動部材。
15. （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。
16. （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。
17. （１７）イオン照射は、５×１０＾１＾４〜５×１０＾
    １＾７ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２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。