KR20160007402A

KR20160007402A - 슬라이딩 기계

Info

Publication number: KR20160007402A
Application number: KR1020150097122A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 모리; 마모루 도야마; 마사루 오쿠야마; 게이지 하야시; 나오야 이케다
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2016-01-20
Also published as: JP2016017174A; JP5941503B2; EP2966152A1; CN105255543B; BR102015016496A2; KR101704910B1; CN105255543A; US10030207B2; US20160010021A1

Abstract

본 발명의 슬라이딩 기계는, 상대 이동할 수 있는 대향된 슬라이딩면을 갖는 한 쌍의 슬라이딩 부재와, 대향되는 슬라이딩면간에 개재될 수 있는 윤활유를 구비한다. 그 슬라이딩면 중 적어도 일방은 크롬 (Cr) 을 함유하는 비정질 탄소막 (크롬 함유 DLC 막) 으로 피복되어 있고, 윤활유는 몰리브덴 (Mo) 의 3 핵체로 이루어지는 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유한다. 구체적으로 말하면, 크롬 함유 DLC 막은, 막 전체를 100 원자％ 로 했을 때, 합계로 1 ∼ 49 ％ 가 되는 Cr 과, 0 ∼ 30 ％ 의 H 와, 잔부가 C 및 불순물로 이루어진다. 윤활유는, 유용성 몰리브덴 화합물을 윤활유 전체에 대한 Mo 함유 질량으로 5 ∼ 800 ppm 함유한다.

Description

슬라이딩 기계{SLIDING MACHINE}

본 발명은 특정 원소 (크롬 함유 DLC 막) 인 크롬 (Cr) 을 함유하는 비정질 탄소막 (Cr-DLC 막) 과 특정한 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유한 윤활유의 조합에 의해, 슬라이딩면간에 작용하는 마찰 계수나 슬라이딩 저항 등을 현저하게 저감시킬 수 있는 슬라이딩 기계에 관한 것이다.

많은 기계는 슬라이딩 접촉하면서 상대 이동하는 슬라이딩 부재를 구비한다. 이와 같은 슬라이딩 부재를 갖는 기계 (본 명세서에서는「슬라이딩 기계」라고 한다) 에서는, 그 슬라이딩 부분에 작용하는 저항력 (슬라이딩 저항) 을 작게 함으로써, 성능이 향상됨과 함께 가동에 필요한 에너지가 저감된다. 이와 같은 슬라이딩 저항의 저감은, 통상적으로 슬라이딩면간에 작용하는 마찰 계수의 저감에 의해 달성된다.

슬라이딩면간에 작용하는 마찰 계수는, 슬라이딩면의 표면 상태와 슬라이딩면간의 윤활 상태에 따라 상이하다. 이 때문에 마찰 계수의 저감을 도모하는 경우, 슬라이딩면의 표면 개질과 슬라이딩면간에 공급하는 윤활제 (윤활유) 의 개량이 검토된다. 슬라이딩면의 표면 개질에는 여러 가지 있지만, 저마찰화를 도모할 수 있고 내마모성도 우수한 비정질 탄소막 (이른바 다이아몬드 라이크 카본 (DLC) 막) 이 슬라이딩면에 형성되는 경우가 많다. 또, 윤활제도 슬라이딩 기계의 종류, 사용 환경 등에 따라 여러 가지 개량되지만, 통상적으로는 마찰 저감 효과가 있는 첨가제의 배합에 의해 대응되는 경우가 많다.

그런데, 마찰 저감 효과가 있다고 여겨지는 DLC 막도 건식하와 습식하에서는 특성이 상이하다. 게다가 습식하에 있어서의 DLC 막의 슬라이딩 특성은, 개재되는 윤활유의 종류에 따라 상이하다. 그래서, 특정한 DLC 막과 특정한 윤활유를 최적으로 조합하는 것이, 마찰 계수의 저감을 도모하는 데에 있어서 중요해진다. 이에 관련된 제안이, 예를 들어 하기 특허문헌에서 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-316686호는, Mo 또는 Ti 를 함유하는 DLC 막과, 몰리브덴디티오카바메이트 (MoDTC) 를 500 ppm 함유하는 윤활유를 조합하는 것을 제안하고 있다. 또 WO2005/14763 은, 금속 원소 등을 함유하지 않는 일반적인 DLC 막과, MoDTC (황 함유 몰리브덴 착물) 를 Mo 함유 비율로 9.9 질량％ 함유하는 윤활유를 조합하는 것을 제안하고 있다. 이들 특허문헌에서 사용되고 있는 MoDTC 는, 주지인 엔진 오일의 첨가제이며, Mo 의 2 핵체로 이루어진다. 일본 공개특허공보 2011-252073호는, 그 MoDTC 대신에, 질소와 몰리브덴의 질량비 (N/Mo) 가 소정 범위 내가 되는 유기 몰리브덴 화합물을 함유하는 윤활제와, H (20 ％) 함유 DLC 막과 조합하는 것을 제안하고 있다.

일본 공개특허공보 2004-339486호 (유럽 특허 EP1462508B1) 는, 금속 원소 등을 함유하지 않는 일반적인 DLC 막과 베이스 오일에 3 핵 몰리브덴디티오카바메이트를 Mo 량으로 550 ppm 첨가한 윤활유를 조합하는 것을 제안하고 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 2004-339486호 (유럽 특허 EP1462508B1) 는, 그 조합에 의해 마찰 계수가 저감되는 취지를 기재하고 있는 데에 그쳐, 그 메커니즘 등에 대하여 전혀 명백히 하고 있지 않다. 또, 그 조합에 의해 얻어지는 마찰 계수는 기껏해야 0.1 정도로, 여전히 마찰 계수의 저감이 불충분하다.

이와 같이 DLC 막과 윤활유의 바람직한 조합에 의해 마찰 계수를 저감시키는 제안이 종래부터 이루어지고 있지만, 마찰 계수를 현저하게 저감시키기까지는 도달하지 못하였다. 또, DLC 막과 윤활유의 조합에 의해 마찰 계수가 변화하는 메커니즘 등에 대해서도 여전히 명확하게는 밝혀져 있지 않았다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, DLC 막과 윤활유의 새로운 조합에 의해, 적어도 슬라이딩면간에 있어서의 마찰 계수를 종래보다 현저하게 저감시킬 수 있는 슬라이딩 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 이 과제를 해결하기 위해 예의 연구하여, 시행 착오를 거듭한 결과, Cr 을 함유하는 비정질 탄소막과, 특정한 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유한 윤활유의 새로운 조합에 의해, 슬라이딩면간의 마찰 계수가 현저하게 저감되는 것을 발견하였다. 게다가, 이 우수한 저마찰 특성은 내마모성과 양립될 수 있는 것도 알 수 있었다. 이 성과를 발전시킴으로써, 이후에 서술하는 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

《슬라이딩 기계》

(1) 본 발명의 슬라이딩 기계는, 상대 이동할 수 있는 대향된 슬라이딩면을 갖는 한 쌍의 슬라이딩 부재와, 그 대향되는 슬라이딩면간에 개재될 수 있는 윤활유를 구비한 슬라이딩 기계로서, 상기 슬라이딩면 중 적어도 일방은, 크롬 (Cr) 을 함유하는 비정질 탄소막으로 피복된 피복면으로 이루어지고, 상기 윤활유는, 몰리브덴 (Mo) 의 3 핵체로 이루어지는 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

(2) Cr 을 함유하는 비정질 탄소막 (적절히「크롬 함유 DLC 막」또는 간단히「DLC 막」이라고 한다) 에 의해 피복된 슬라이딩면과, 특정한 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유하는 윤활유를 조합함으로써, 슬라이딩면간의 마찰 계수를 대폭 저감시킨 슬라이딩 기계가 얻어진다. 구체적으로 말하면, 그 마찰 계수가 0.05 이하, 0.04 이하 나아가서는 0.03 정도가 되는 초저마찰 특성이 발현될 수 있다. 이 결과, 본 발명의 슬라이딩 기계는, 슬라이딩 저항이나 마찰 손실의 대폭적인 저감이 가능해져, 운동 성능이나 에너지 절약화 등의 현저한 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 게다가 본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, 그 저마찰 특성과 함께 우수한 내마모성도 발휘할 수 있다. 따라서 본 발명의 슬라이딩 기계는, 경계 윤활 조건부터 혼합 윤활 조건에 이르는 엄격한 조건하에서 장기간 운전되는 구동계 기계 (예를 들어 엔진, 변속기) 등에 특히 바람직하다.

(3) 본 발명에 관련된 특정한 DLC 막과 윤활유의 조합이 매우 우수한 마찰 저감 효과를 발현하는 메커니즘은 반드시 분명하지는 않지만, 본 발명자가 예의 연구한 결과, 현 상황에서는 다음과 같이 생각된다.

본 발명에 관련된 DLC 막의 경우, Cr 이 존재하는 부분에 있어서, 윤활유 중에 함유되는 Mo 의 3 핵체로 이루어지는 유용성 몰리브덴 화합물 (적절히「Mo 3 핵체 화합물」또는 간단히「Mo 3 핵체」라고 한다) 의 흡착 반응이 촉진된다. 그 결과, Mo 3 핵체 화합물과 경쟁 흡착 관계에 있는 다른 첨가제 또는 그 구성 원소는, 슬라이딩면 (DLC 막) 상에 있어서의 흡착 반응이 억제된다.

예를 들어, Mo 3 핵체 화합물이 존재하지 않으면, 윤활유에 첨가되는 경우가 많은 과염기성 Ca 술포네이트 등의 첨가제는, 슬라이딩면에 흡착되어 두께 (높이) 가 5 ㎚ 를 초과하는 반응 화합물을 편재적으로 생성하고, 그 슬라이딩면 상에 미세한 볼록부 (돌기) 를 형성할 수 있다. 이와 같은 미세한 볼록부는 경계 윤활하 (또는 혼합 윤활하) 에 있어서 마찰 계수를 증대시키는 원인이 된다.

그러나, 본 발명의 슬라이딩 기계에서는, 상기 서술한 바와 같이, 크롬 함유 DLC 막과 Mo 3 핵체 화합물을 함유하는 윤활유가 상승적으로 작용하는 결과, 다른 첨가제가 슬라이딩면에 흡착 반응하는 것이 저해되어, 슬라이딩면의 표면 조도가 커지는 사태가 회피된다. 이와 같이 하여 본 발명에 관련된 슬라이딩면은, 적어도 슬라이딩 기계가 시운전 등이 되어, DLC 막과 윤활유가 충분히 접촉된 후라면, 다른 첨가제의 흡착 반응 등에 의한 미세 볼록부의 형성이 거의 없는 초평활면 (예를 들어 표면 조도 (최대 높이) 가 5 ㎚ 이하 나아가서는 2 ㎚ 이하) 이 될 수 있다. 이와 같은 평활한 슬라이딩면이 윤활유로 이루어지는 유막을 개재시키면서 상대 이동함으로써, 슬라이딩면끼리의 미세한 직접 접촉이 회피되고, 유체 윤활 상태가 유지되기 쉬워져, 슬라이딩면간의 마찰 계수가 현저하게 저하된 것으로 생각된다.

또한 본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, 통상적으로 슬라이딩 부재의 기재 (예를 들어 강재) 보다 단단하고, 또한 슬라이딩 상대측의 슬라이딩면으로도 이착되기 어려운 특성이 있다. 또 크롬 함유 DLC 막은, 다른 금속 원소 (W, V, Al 등) 를 함유하는 DLC 막과 달리, 경질인 CrC 가 매트릭스인 DLC 중에 미세 분산되어 고경도가 되기 쉽다. 이 결과, 본 발명의 슬라이딩 기계는, 상기 서술한 윤활유의 존재하에서, 저마찰 특성뿐만 아니라 고내마모성도 발휘하여, 우수한 슬라이딩 특성 (저마찰 특성) 을 장기적으로 안정적으로 발현할 수 있다.

또한, 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체 화합물은 슬라이딩면에 흡착 반응함으로써, Mo₃S₇, Mo₃S₈, Mo₂S₆ 등의 화학 구조를 갖는 황화몰리브덴 화합물을 그 슬라이딩면 상에 형성할 수 있다. 이들 황화몰리브덴 화합물은, 이황화몰리브덴 (MoS₂) 과 유사한 구조를 갖기 때문에, 이황화몰리브덴과 마찬가지로, 층상 구조에 기초하는 저전단 특성도 슬라이딩면간에서 발휘되는 것으로 추찰된다. 이 결과, 슬라이딩면끼리의 직접 접촉이 회피되어, 경계 마찰 계수도 저감될 수 있다. 이와 같은 점도 매크로적인 마찰 계수의 저감에 기여하고 있는 것으로 생각된다.

(4) 본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, 여러 가지 조성을 취할 수 있지만, 예를 들어, 막 전체를 100 원자％ (간단히「％」라고 한다) 로 했을 때, 1 ∼ 49 ％ 의 Cr 과, 0 ∼ 30 ％ 의 수소 (H) 와, 잔부가 탄소 (C) 및 불순물로 이루어지면 바람직하다. 또한, 본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, Cr 을 함유하는 한 H 를 반드시 함유할 필요는 없고, H 를 실질적으로 함유하지 않는 H 프리 (H 함유량 : 3 ％ 이하 나아가서는 2 ％ 이하) DLC 막이어도 되고, H 함유량이 3 ∼ 10 ％ 나아가서는 5 ∼ 8 ％ 저수소 DLC 막 (DLC-저 H 막) 이어도 된다. 물론 본 발명에 관련된 DLC 막은, 적량의 H (H 함유량 : 10 ∼ 30 ％ 나아가서는 15 ∼ 28 ％) 를 함유하는 것이어도 된다.

(5) 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체는, 예를 들어, Mo₃S₇ 또는 Mo₃S₈ 로 이루어지고, 특히 Mo₃S₇ 로 이루어지면 바람직하다. 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체 화합물은, 그와 같은 3 핵체로 이루어지는 골격 (분자 구조) 을 구비하는 한, 말단에 결합되어 있는 관능기나 분자량 등은 불문한다. 참고로, Mo₃S₇ 로 이루어지는 황화몰리브덴 화합물의 일례를 도 8 에 나타내었다. 도 8 중의 R 은 하이드로카르빌기이다.

《기타》

(1) 본 발명에서 말하는「슬라이딩 기계」는, 슬라이딩 부재와 윤활유를 구비하면 충분하고, 기계로서의 완성체에 한하지 않고, 그 일부를 구성하는 기계 요소의 조합 등이어도 된다. 이 때문에 본 발명의 슬라이딩 기계는, 슬라이딩 구조, 슬라이딩 시스템 등으로 환언할 수도 있다.

본 발명에 관련된 DLC 막에 의한 피복면은, 상대 이동하는 대향된 슬라이딩 부재 중 적어도 일방의 슬라이딩면에 형성되어 있으면 된다. 물론 대향되는 양슬라이딩면 모두 DLC 막에 의한 피복면으로 되어 있으면 보다 바람직하다.

(2) 특별히 언급하지 않는 한 본 명세서에서 말하는「x ∼ y」는 하한치 x 및 상한치 y 를 포함한다. 본 명세서에 기재한 여러 가지 수치 또는 수치 범위에 포함되는 임의의 수치를 새로운 하한치 또는 상한치로 하여「a ∼ b」와 같은 범위를 신설할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 Mo 3 핵체 화합물을 함유한 윤활유를 사용한 경우에 있어서의 각 공시재의 마찰 계수를 나타내는 막대 그래프이다.
도 2 는 Mo 3 핵체 화합물을 함유한 윤활유 또는 그것을 함유하지 않는 윤활유를 사용한 경우에 있어서의 각 공시재의 마찰 계수를 나타내는 막대 그래프이다.
도 3 은 Mo 3 핵체 화합물을 함유한 윤활유를 사용한 경우에 있어서의 DLC 막 중의 Cr 함유량과 마찰 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 Mo 3 핵체 화합물을 함유한 윤활유를 사용하여 마찰 시험을 실시한 후의 슬라이딩면을 TOF-SIMS 로 분석하여 얻어진 질량수 300 ∼ 600 부근의 음이온에 착목한 스펙트럼도이다.
도 5 는 그 스펙트럼도에 기초하여 얻어진 ⁴⁰Ca^＋ 와 ⁹⁸Mo₃S₇ ^- 의 카운트수비 (A/B) 와 마찰 계수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은 각 DLC 막의 표면 경도를 나타내는 막대 그래프이다.
도 7 은 Mo 3 핵체 화합물을 함유한 윤활유를 사용하여 마찰 시험을 실시한 후의 각 공시재의 슬라이딩면을 나타내는 입체도이다.
도 8 은 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체 화합물의 일례를 나타내는 분자 구조 도이다.

상기 서술한 본 발명의 구성 요소에, 본 명세서 중에서 임의로 선택한 1 또는 2 이상의 구성 요소를 부가할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 내용은, 본 발명의 슬라이딩 기계 전체로서 뿐만 아니라, 그것을 구성하는 슬라이딩 부재나 윤활유에도 적절히 해당되며, 또 방법적인 구성 요소도 될 수 있고 물 (物) 에 관한 구성 요소도 될 수 있다. 어느 실시형태가 최량인지의 여부는, 대상, 요구 성능 등에 따라 상이하다.

《윤활유》

본 발명에 관련된 윤활유는, Mo 3 핵체 화합물을 함유하는 것이면, 기유 (基油) 의 종류나 다른 첨가제의 유무 등을 불문한다. 통상적으로 엔진 오일 등의 윤활유에는, S, P, Zn, Ca, Mg, Na, Ba 또는 Cu 등을 함유하는 여러 가지의 첨가제가 함유된다. 이와 같은 윤활유 중에서도, 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체 화합물은, DLC 막으로 피복된 슬라이딩면 (피복면) 상에 우선적으로 작용하고, 다른 첨가 원소에 의해 피복면의 표면 조도를 열화시키는 화합물이 흡착 반응 등에 의해 생성되는 것을 억제한다. 또한, 본 발명에 관련된 윤활유는, Mo 3 핵체 화합물 이외의 Mo 계 화합물 (예를 들어 MoDTC, 이황화몰리브덴 등) 을 함유해도 되는데, Mo 는 레어 메탈의 일종이며, 함유되는 Mo 의 합계량은 적을수록 바람직하다.

Mo 3 핵체 화합물이 과소이면, 상기와 같은 효과가 발휘되기 어려워지지만, Mo 3 핵체 화합물이 과다해도 문제는 없다. 단, 상기 서술한 바와 같이 Mo 의 사용량은 적을수록 바람직하다. 그래서 본 발명에 관련된 Mo 3 핵체 화합물은, 윤활유 전체에 대한 Mo 의 질량 비율로 5 ∼ 800 ppm, 10 ∼ 500 ppm, 40 ∼ 200 ppm 나아가서는 60 ∼ 100 ppm 이면 바람직하다. 또한, 윤활유 전체에 대한 Mo 의 질량 비율을 ppm 으로 나타낼 때에는 ppm Mo 라고 표기한다. 덧붙여서, Mo 3 핵체 화합물 이외의 Mo 계 화합물 등이 윤활유 중에 함유되는 경우에도, 윤활유 전체에 대한 Mo 총량의 상한치는 400 ppm Mo 나아가서는 300 ppm Mo 이면 바람직하다.

《슬라이딩 부재의 슬라이딩면》

본 발명에 관련된 슬라이딩 부재는, 윤활유를 개재시키면서 상대 이동하는 슬라이딩면을 갖는 것이면, 그 종류, 형태, 슬라이딩 형태 등을 불문한다. 본 발명의 경우, 상대 이동하는 대향된 한 쌍의 슬라이딩면 중, 적어도 일방에 크롬 함유 DLC 막이 피복되어 있으면, 상기 서술한 윤활유와의 조합에 의해, 슬라이딩면간의 마찰 계수가 현저하게 저하될 수 있다. 특히, DLC 막과 윤활유의 조성을 매칭시킴으로써, 본 발명의 슬라이딩 기계는, 슬라이딩면간의 마찰 계수가 0.04 이하 나아가서는 0.03 근방이 되는 초저마찰 특성을 발휘할 수 있다.

이와 같이 현저한 저마찰 특성이 발휘되는 이유로서, Mo 3 핵체 화합물을 함유하는 윤활유가 존재하는 상황에서, 크롬 함유 DLC 막으로 피복된 슬라이딩면 (피복면) 이 대향되는 슬라이딩면과 슬라이딩 접촉됨으로써, 그 피복면의 표면 형상 (표면 조도) 이 매우 평활한 상태가 되는 것을 들 수 있다. 이 피복면의 평활 정도는, DLC 막이나 윤활유의 종류, 슬라이딩 조건 등에 따라 변화될 수 있지만, 예를 들어, 1 ㎛ × 1 ㎛ 의 방형상의 측정 영역에 대하여 원자간력 현미경을 사용하여 슬라이딩 방향에 대해 수직 방향으로 주사하여 측정했을 때의 표면 조도가 최대 높이 (Rmax) 로, 8 ㎚ 이하, 5 ㎚ 이하 나아가서는 2 ㎚ 이하도 될 수 있다. 또한 본 발명에 관련된 피복면은, 그 측정 영역을 10 ㎛ × 10 ㎛ 로 확장해도, Rmax 가 상기 범위 내도 될 수 있다.

이와 같은 현저한 평활면이 형성되는 이유로서, 상기 서술한 바와 같이, 윤활유 중에 함유되는 Mo 3 핵체 화합물이, 피복면 상의 표면 조도를 열화시키는 화합물의 생성을 저해하는 것을 들 수 있다. 이와 같은 화합물을 생성하는 첨가 원소로서, 예를 들어, 엔진 오일의 청정제 등에 많이 함유되는 Ca 가 있다. 이 Ca 와 Mo 3 핵체를 구성하는 대표적인 화학 구조를 갖는 Mo₃S₇ 이 피복면 상에 존재하는 비율 (존재 비율) 을 조사한 결과, 슬라이딩면간의 마찰 계수와 상관이 있는 것도 명백해졌다. 구체적으로 말하면, 본 발명에 관련된 피복면이, Bi^＋ 를 1 차 이온으로 하는 비행 시간형 2 차 이온 질량분석법 (TOF-SIMS) 을 이용하여 최표면을 해석했을 때, 부이온 스펙트럼에 관하여 측정되는 질량수 517.4 부근에 나타나는 ⁹⁸Mo₃S₇ ^- 에 귀속되는 피크의 카운트수 (A) 와, 정이온 스펙트럼에 관하여 측정되는 질량수 40.0 부근에 나타나는 ⁴⁰Ca^＋ 에 귀속되는 피크의 카운트수 (B) 의 비인 카운트수비 (A/B) 가 0.006 이상 나아가서는 0.01 이상일 때, 우수한 저마찰 특성이 발휘될 수 있는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 관련된 슬라이딩면이 크롬 함유 DLC 막으로 피복되어 있는 것을 전제로, 본 발명에 관련된 윤활유는 Ca 의 함유량이 적고, Mo 3 핵체 화합물 (특히 Mo₃S₇ 로 이루어지는 Mo 화합물) 이 많을수록, 슬라이딩면간의 저마찰 계수화를 도모하기 쉽다고 할 수 있다. 단, 피복면의 표면 조도를 열화시킬 수 있는 첨가 원소의 함유량이 적다면, 그에 따라 Mo 3 핵체 화합물의 함유량을 소정 범위 내에서 저감시켜도 된다.

《DLC 막》

(1) 조성

본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, 상기 서술한 바와 같이, 막 전체를 100 원자％ 로 했을 때, 합계로 1 ∼ 49 ％ 나아가서는 3 ∼ 29 ％ 가 되는 Cr 을 함유하면 바람직하다. Cr 이 과소이면 Mo 3 핵체 화합물과의 상호 작용이 충분히 기능하지 않고, Cr 이 과다하면 양호한 DLC 막의 형성이 곤란해질 수 있다.

또, H 를 실질적으로 함유하지 않는 H 프리 크롬 함유 DLC 막이나 H 의 함유량이 적은 저수소 크롬 함유 DLC 막도 저마찰성과 내마모성의 양 특정을 고차원으로 발휘할 수 있지만, 막 중의 H 량이 증가함에 따라 저마찰 특성이 더욱 향상될 수 있다. 그래서 본 발명에 관련된 Cr-DLC 막은, 막 전체를 100 원자％ 로 했을 때 0 ∼ 30 ％ (하한치는 0 ％ 초과, 0.1 ％ 나아가서는 1 ％), 6 ∼ 28 ％, 나아가서는 10 ∼ 26 ％ 의 H 를 함유하면 바람직하다. 단, H 가 과다해지면, DLC 막이 과도하게 연질이 되어, 그 내마모성이 저하될 수 있다.

발명에 관련된 DLC 막은, 상기 서술한 원소 이외에, 그 슬라이딩 특성 등을 개선하는 개질 원소나 불가피 불순물을 함유할 수 있다. 이와 같은 원소로서, B, O, Ti, V, Mo, Al, Mn, Si, Cr, W, Ni 등이 있다. 이들 원소의 함유량은 정해진 바 없지만, DLC 막 중에 있어서의 합계량이 8 원자％ 미만 나아가서는 4 원자％ 미만이면 바람직하다. 또한, DLC 막의 조성은, 두께 방향에 관하여, 균질적이어도 되고, 다소 변화되어 있어도 되며, 나아가서는 경사적이어도 된다.

(2) 구조·특성

본 발명에 관련된 크롬 함유 DLC 막은, 종래의 DLC 막과 마찬가지로 아모르퍼스 구조로 이루어지지만, 그뿐만 아니라, 무배향성 조직으로 이루어지면 보다 바람직하다.

DLC 막이 형성되는 기재 (또는 슬라이딩 부재의 기재) 는 정해진 바 없지만, DLC 막은 기재보다 경질이고, 기재보다 탄성률이 작으면 바람직하다. 이로써 본 발명에 관련된 피복면의 내마모성, 인성 또는 내충격성 등의 향상을 도모할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 관련된 DLC 막은, 경도가 15 ∼ 35 ㎬ 나아가서는 17 ∼ 30 ㎬ 이면 바람직하다. 경도가 과소이면 내마모성이 저하되고, 경도가 과대하면 DLC 막의 균열 등을 일으키기 쉬워진다. 또 DLC 막의 탄성률도 동일한 관점에서, 예를 들어 100 ∼ 200 ㎬ 나아가서는 130 ∼ 170 ㎬ 이면 바람직하다.

(3) 성막 방법

DLC 막의 성막 방법은 정해진 바 없지만, 예를 들어 스퍼터링법, 특히 언밸런스 마그네트론 스퍼터링 (UBMS) 법에 의하면, 치밀한 DLC 막이 효율적으로 형성되어 바람직하다.

DLC 막의 성막 전에, 챔버 내를 10^-5 ㎩ 이하까지 진공 배기 (예비 배기) 하거나, 챔버 내에 수소 가스를 도입하여, 성막 전의 챔버 내에 잔존하는 산소 및 수분을 제거하면 바람직하다. 수소 가스의 도입량은, DLC 막 중의 H 량에 따라 조정하면 된다.

스퍼터 가스는, 예를 들어, 아르곤 (Ar) 가스, 헬륨 (He) 가스, 질소 (N₂) 가스 등의 희가스의 1 종 이상을 사용할 수 있다. H 를 함유한 반응 가스로서, 메탄 (CH₄), 아세틸렌 (C₂H₂), 벤젠 (C₆H₆) 등의 탄화수소계 가스의 1 종 이상을 사용할 수 있다.

가스의 유량은, 예를 들어, 희가스 : 200 ∼ 500 sccm, 탄화수소 가스 : 10 ∼ 25 sccm 으로 하면 된다. 이에 더하여, H₂ 가스 : 1 ∼ 25 sccm 을 도입하여, 막 중의 O 나 불순물의 혼입을 저감시켜도 된다. 또한, 단위 : sccm 은 대기압 (1013 hPa) 의 실온에 있어서의 유량이다.

DLC 막의 성막 온도는 150 ∼ 300 ℃ 이면, 탄화물의 생성을 억제할 수 있어 바람직하다. 또한, 성막 온도는, 성막 중의 기재의 표면 온도이며, 열전쌍 또는 방열 온도계에 의해 측정될 수 있다.

그 밖에, 가스압은 0.5 ∼ 1.5 ㎩, 타깃 (C 타깃, Cr 타깃) 에 인가하는 전력은 1 ㎾ ∼ 3 ㎾, 기재 (슬라이딩면) 근방의 자장의 강도는 6 ∼ 10 mT 로 하여 스퍼터링을 실시하면 바람직하다. 나아가서는 기재에 50 ∼ 2000 V 의 부의 바이어스 전압을 인가해도 된다.

스퍼터링법 이외에, 아크 이온 플레이팅 (AIP) 법에 의해 DLC 막을 성막해도 된다. AIP 법은, 진공 중에서 아크 방전을 발생시키고, 각 타깃으로부터 증발시킨 C 및 Cr 등을, 반응 용기 내의 처리 가스와 반응시켜, 기재의 표면에 DLC 막을 형성하는 방법이다.

《용도》

본 발명의 슬라이딩 기계는, 그 구체적인 형태나 용도를 불문하고, 다종 다양한 기계나 장치 등에 폭 넓게 적용할 수 있다. 특히 본 발명의 슬라이딩 기계는, 슬라이딩면간의 마찰 계수가 매우 작아지는 초저마찰 특성을 발현하기 때문에, 슬라이딩 저항의 저감이나 슬라이딩에 의한 기계 손실의 저감이 엄격하게 요구되는 기계 등에 바람직하다. 예를 들어, 자동차 등에 탑재되는 엔진이나 변속기 등의 구동계 유닛, 그것들의 일부를 구성하는 슬라이딩체 등에 본 발명의 슬라이딩 기계는 바람직하다. 여기서 말하는 슬라이딩체는, 축과 베어링, 피스톤과 라이너, 서로 맞물리는 기어, 펌프 등이다. 또, 이와 같은 슬라이딩체를 구성하는 슬라이딩 부재는, 예를 들어, 동 (動) 밸브계를 구성하는 캠, 밸브 리프터, 폴로워, 심, 밸브, 밸브 가이드 등, 그 이외에, 피스톤, 피스톤 링, 피스톤 핀, 크랭크 샤프트, 기어, 로터, 로터 하우징 등이다.

《개요》

도프하는 금속 원소 (도프 원소) 또는 그 함유량이 상이한 DLC 막으로 피복된 여러 가지 공시재 (슬라이딩 부재) 와, Mo 3 핵체 화합물 (유용성 몰리브덴 화합물) 을 함유한 윤활유 (「윤활유 A」라고 한다) 또는 그것을 함유하지 않는 윤활유 (「윤활유 B」라고 한다) 와 조합하여 블록 온 링 마찰 시험을 실시하였다. 이 시험 결과에 기초하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

《시료의 제조》

(1) 기재

퀀칭 처리한 강재 (JISSUS440C) 로 이루어지는 블록상 (6.3 ㎜ × 15.7 ㎜ × 10.1 ㎜) 의 기재를 복수 준비하였다. 각 기재의 표면 (DLC 막의 피복면) 은 경면 마무리 (표면 조도 Ra : 0.08 ㎛) 하였다.

DLC 막을 피막하지 않은 비교 시료 (표 1 의 시료 C1) 로서, 침탄 처리했을 뿐인 강재 (JISSCM420) 도 준비하였다. 그 침탄면 (경도 HV600) 도 동일한 표면 조도로 경면 마무리하였다.

(2) DLC 막의 성막

상기 각 기재 표면에, 표 1 에 나타내는 바와 같이 도프 원소 또는 H 함유량이 상이한 DLC 막을 성막한 공시재 (시료 10 ∼ 15) 와, 표 2 에 나타내는 바와 같이 Cr 함유량이 상이한 DLC 막을 성막한 공시재 (시료 20 ∼ 24) 를 준비하였다.

(ⅰ) 도프 원소를 함유한 DLC 막의 성막은, 언밸런스 마그네트론 스퍼터링 장치 (주식회사 코베 제강소 제조 UBMS504) 를 사용하여 실시하였다. 구체적으로는 다음과 같다. 먼저, DLC 막의 형성 전에, 그 밀착성을 확보하기 위해, 경면 마무리한 기재 표면에 Cr 계 중간층을 형성하였다. 이 중간층은, 상기 스퍼터링 장치 내를 1 × 10^-5 ㎩ 까지 배기한 후, 기재 표면에 대향 배치한 순크롬 타깃을 Ar 가스로 스퍼터하고, 이것에 이어 CH₄ 가스를 장치 내에 도입하여 형성하였다. 이 중간층의 두께는 약 0.5 ㎛ 이상이었다. 또한, 각 시료에 관련된 기재 표면과 타깃 표면의 거리는 100 ∼ 800 ㎜ 의 범위 내에서 조정하였다. 또한, 본 명세서에서 말하는 막 두께는, CSM 사 제조 Calotest 에 의해 얻어진 마모 흔적으로부터 특정하였다 (이하 동일).

다음으로, 그 기재 표면에 대향 배치한 각종 도프 타깃 (도프 원소 (Cr, Al, W 또는 V) 의 순금속) 및 그라파이트 타깃을 Ar 가스로 스퍼터링하였다. 이것에 이어 Ar 가스 및 CH₄ 가스 (탄화수소계 가스) 를 장치 내에 도입하였다. 이 때, 스퍼터 출력 또는 각 가스의 도입량을 적절히 변경하여, 원하는 조성의 DLC 막을 성막하였다. 이렇게 하여, 상기 서술한 중간층 상에, 각종 DLC 막 (막 두께 : 1 ∼ 1.5 ㎛) 이 성막된 공시재를 얻었다. 또한, CH₄/Ar 의 가스 유량비 (체적 비율) 를 5 ％ 정도로 했을 때, 경질인 크롬 함유 DLC 막이 형성되었다.

(ⅱ) 도프 원소를 함유하지 않고, H 함유량이 많은 DLC 막 (시료 11 또는 시료 20) 은, 도프 타깃을 C 로 변경하고, CH₄ 가스를 도입하여 성막하였다. 또 H프리 DLC 막 (시료 10) 은, 일본 공개특허공보 2004-115826호 등에 기재되어 있는 아크 이온 플레이팅법 (캐소드 아크법) 에 의해 형성하였다.

《시료의 측정》

(1) 막 조성

각 DLC 막의 막 조성은 다음과 같이 측정하였다. 막 중의 도프 원소는, 전자 프로브 미소부 분석법 (EPMA) 에 의해 정량하였다. H 는 탄성 반도 입자 검출법 (ERDA) 에 의해 정량하였다. ERDA 는 2 MeV 의 헬륨 이온 빔을 막 표면에 조사하여, 그 막으로부터 튀어나오는 수소를 반도체 검출기에 의해 검출하여 수소 농도를 측정하는 방법이다. 이와 같이 하여 얻어진 각 DLC 막의 조성을 표 1 및 표 2 에 함께 나타내었다.

(2) 막 구조

투과형 전자 현미경 (TEM) 을 사용하여, 각 DLC 막의 두께 방향의 단면 중앙부에 전자선을 조사하여 전자선 회절 이미지를 얻었다. 각 전자선 회절 이미지로부터, 달무리 패턴이 관찰되었고, 각 DLC 막은 아모르퍼스 구조인 것이 확인되었다.

(3) 표면 경도 및 표면 조도

각 DLC 막의 표면 경도는, 나노인덴터 시험기 (주식회사 토요 테크니카 제조 MTS) 에 의한 측정치로부터 구하였다. 또, 본 명세서에서 말하는 각 공시재의 표면 조도는, 특별히 언급하지 않는 한, 백색 간섭법 비접촉 표면 형상 측정기 (Zygo 사 제조 NewView5022) 에 의해 측정하였다. 이렇게 하여 얻어진 각 DLC 막의 막 특성을 표 1 및 표 2 에 함께 나타내었다.

《윤활유》

마찰 시험에 사용하는 윤활유로서 표 3 에 나타내는 2 종류의 엔진 오일을 준비하였다. 윤활유 A 는, 점도 그레이드 0W-20 으로 ILSACGF-5 규격에 상당하는 엔진 오일 (토요타 자동차 주식회사 제조 모터 오일 SN0W-20) 을 베이스로, Infineum 사의 공개 자료「Molybdenum Additive Technology for Engine Oil Applications」에서“Trinuclear”로 기재된 Mo 3 핵체 화합물 (적절히 간단히「Mo 3 핵체」라고 한다) 을, 오일 전체에 대한 Mo 함유량이 80 ppm Mo 상당이 되도록 추가 배합한 것이다. 한편, 윤활유 B 는, 그와 같은 오일 첨가제를 추가 배합하고 있지 않은 베이스의 엔진 오일이다. 또한, 어느 윤활유도 몰리브덴디티오카바메이트 (MoDTC) 를 함유하고 있지 않다.

《블록 온 링 마찰 시험》

(1) 마찰 계수

각 공시재와 각 윤활유를 조합하여 블록 온 링 마찰 시험 (간단히「마찰 시험」이라고 한다) 을 실시하여, 각 슬라이딩면의 마찰 계수 (μ) 를 측정하였다. Mo 3 핵체를 함유한 윤활유 A 를 사용했을 때의 각 공시재의 마찰 계수를 표 1 및 표 2 에 함께 나타내었다.

마찰 시험은, 각 공시재를 슬라이딩면 폭 6.3 ㎜ 의 블록 시험편으로 하고, 침탄 강재 (AISI4620) 로 이루어지는 FALEX 사 제조 S-10 표준 시험편 (경도 HV800, 표면 조도 1.7 ∼ 2.0 ㎛ Rzjis) 을 링 시험편 (외경 φ 35 ㎜, 폭 8.8 ㎜ 의) 으로 하여 실시하였다. 이 때, 시험 하중 : 133 N (헤르츠 면압 : 210 ㎫), 슬라이딩 속도 : 0.3 m/s, 유온 : 80 ℃ (일정) 로 하여, 30 분간의 마찰 시험을 실시하고, 시험 종료 직전의 1 분간에 있어서의 μ 평균치를 본 시험에 있어서의 마찰 계수로 하였다.

(2) 슬라이딩면 상의 생성물

마찰 시험 후의 각 공시재의 슬라이딩면을, 비행 시간형 2 차 이온 질량 분석법 (TOF-SIMS) 에 의해 측정하였다. ION-TOF 사 제조 TOF-SIMS5 장치를 사용하여, 30 keV 의 Bi⁺ 빔을 1 차 이온으로 하여, 슬라이딩면의 100 ㎛ × 100 ㎛ 의 측정 영역에 대해 고분해능 스펙트럼 측정을 실시하였다. 이 측정에 의해 얻어진 대표적인 2 차 이온 질량 스펙트럼을 도 4 에 나타내었다. 동 도면 중에는 마찰 시험에 의해 얻어진 μ 값도 부기하였다. 또한, 도 4 에 나타낸 어느 스펙트럼도 윤활유 A 를 사용한 마찰 시험 후의 슬라이딩면을 측정한 것이다.

(3) 슬라이딩면의 마모

윤활유 A 를 사용한 마찰 시험 후의 각 공시재의 슬라이딩면을, 전술한 비접촉 표면 형상 측정기에 의해 측정하였다. 이와 같이 하여 얻어진 각 슬라이딩면의 입체 형상 (마모 깊이) 을 도 7 에 정리하여 나타내었다.

《평가》

(1) 마찰 특성

먼저, 도프 원소가 상이한 각 DLC 막과 윤활유 A (Mo 3 핵체 함유) 를 조합했을 때의 마찰 계수를 도 1 에 나타내었다. 크롬 함유 DLC 막의 마찰 계수가, 다른 DLC 막의 마찰 계수나 DLC 막을 갖지 않는 침탄강의 마찰 계수보다 현저하게 저하되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 크롬 함유 DLC 막 또는 침탄강과, 윤활유 A 또는 윤활유 B (Mo 3 핵체 비함유) 를 조합했을 때의 마찰 계수를 도 2 에 나타내었다. 침탄강의 경우, 어느 윤활유를 사용해도 마찰 계수는 거의 변화되지 않았다. 이에 반해 크롬 함유 DLC 막 (Cr : 13 at％) 의 경우, 윤활유 A 를 사용했을 때의 마찰 계수가 윤활유 B 를 사용했을 때의 마찰 계수보다 대폭 저하되었다. 이로부터 크롬 함유 DLC 막과 Mo 3 핵체를 함유한 윤활유의 조합에 의해 특이한 초저마찰 특성이 발현되는 것이 명백해졌다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 결과를 받아, 크롬 함유 DLC 막 중의 Cr 함유량과 윤활유 A 를 사용했을 때의 마찰 계수의 관계를 도 3 에 나타내었다. 도 3 으로부터 분명한 바와 같이, Cr 이 DLC 막 중에 불과 1 at％ 이상 (나아가서는 3 at％ 이상) 함유되는 것만으로도, 마찰 계수가 충분히 저감되는 것을 알 수 있었다. 그리고, Cr 함유량이 22 at％ 이상이 되어도, 초저마찰 특성이 발휘되는 것도 알 수 있었다. 이로부터, Mo 3 핵체를 함유한 윤활유와 크롬 함유 DLC 막을 조합했을 때의 초저마찰 특성은, DLC 막 중의 Cr 함유량에 그다지 영향을 받지 않고, 안정적으로 발현될 수 있는 것을 알 수 있었다.

(2) 슬라이딩면 상의 생성물

도 4 에 나타내는 TOF-SIMS 의 분석 결과로부터 분명한 바와 같이, 크롬 함유 DLC 막 (Cr : 13 at％) 과 H 프리 DLC 막의 경우, 윤활유 A 를 사용한 마찰 시험 후의 슬라이딩 표면에는, -Mo₃S₇, -Mo₃S₈ 등의 MoxSy 의 프래그먼트가 검출되었고, Mo 3 핵체의 흡착이 확인되었다. 한편, 침탄재의 경우에는, 그와 같은 Mo 3 핵체의 흡착은 확인되지 않았다.

이 TOF-SIMS 의 분석 결과를 받아 더욱 조사한 결과, ⁴⁰Ca^＋ 에 관련된 2 차 이온 질량스펙트럼량이 크롬 함유 DLC 막과 H 프리 DLC 막에서 상이한 것을 알 수 있었다. 구체적으로 말하면, 크롬 함유 DLC 막이 H 프리 DLC 막보다 ⁴⁰Ca^＋ 의 스펙트럼 강도가 상당히 작은 것이 명백해졌다. 이것은 크롬 함유 DLC 막이 H 프리 DLC 막보다 마찰 시험 후의 슬라이딩면에 부착 또는 생성되는 Ca 화합물이 적은 것을 의미하고 있다. 또한, Ca 는 엔진 오일에 산의 중화 작용이나 디포짓 등의 청정 작용을 부여하기 위해 자주 배합되는 과염기성 Ca-술포네이트에서 유래하는 성분이라고 생각된다.

이 결과로부터, 윤활유 A 를 사용했을 때 크롬 함유 DLC 막이 다른 DLC 막과 달리 초저마찰 특성을 발현한 이유는, 슬라이딩면에 Mo 3 핵체가 흡착됨과 함께 Ca 화합물의 흡착·생성이 억제되었기 때문이라고 생각된다. 이와 같은 Mo 3 핵체와 Ca 화합물이 마찰 계수에 미치는 영향을 정량화하기 위해, Mo₃S₇ ^- 및 ⁴⁰Ca^＋ 의 카운트수비 (Mo₃S₇ ^-／⁴⁰Ca^＋) 와 마찰 계수의 관계를 도 5 에 나타내었다. 도 5 로부터 분명한 바와 같이, 카운트수비가 0.006 이상, 0.01 이상 나아가서는 0.015 이상이 될 때 마찰 계수가 대폭 저하된다고 할 수 있다.

이상을 정리하면, Mo 3 핵체를 함유한 윤활유의 존재하에서, 슬라이딩면이 크롬 함유 DLC 막으로 피복된 슬라이딩 부재를 사용하면, 그 슬라이딩면에 황화몰리브덴 화합물 (Mo₃S₇, Mo₃S₈ 등의 Mo 3 핵체) 이 흡착된다. 이 황화몰리브덴 화합물은, MoS₂ 와 유사한 층상 구조를 가지고 있어, 그 저전단 특성이 상기 서술한 마찰 계수의 저감에 기여한 것으로 생각된다.

또한, 윤활유 중에 Ca 계 첨가제 (과염기성 Ca-술포네이트 등) 가 배합되어 있는 경우, 그 황화몰리브덴 화합물은, 마찰 계수의 증대를 초래하는 Ca 화합물이 슬라이딩면에 흡착·생성되는 것을 억제한다. 이 점도 상기 서술한 마찰 계수의 저감에 기여한 것으로 생각된다.

또한, 본 실시예에 관련된 크롬 함유 DLC 막의 표면 조도는 모두 Ra 0.01 ∼ 0.02 ㎛ 로, 매우 평활한 상태였다. 이로써, 상기 서술한 마찰 계수의 저감 효과가 슬라이딩 개시 직후부터 안정적으로 발현된 것으로 생각된다.

(3) 내마모성

도프 원소가 상이한 각 DLC 막의 경도를 도 6 에 대비하여 나타내었다. 도 6 으로부터 분명한 바와 같이, 크롬 함유 DLC 막은, 다른 도프 원소를 함유하는 DLC 막보다 충분히 단단하고, H-DLC 막과 동일한 정도의 경도를 갖고 있다. 또한, 각 DLC 막 중의 H 함유량은 동일한 정도이기 때문에, 각 DLC 막의 경도는 도프 원소의 종류에 따른 것으로 생각된다.

또 마찰 시험 후의 각 슬라이딩면을 나타내는 도 7 로부터, 크롬 함유 DLC 막은 Cr 함유량에 상관없이, 거의 마모되어 있지 않아, 우수한 내마모성을 발휘하는 것도 알 수 있었다.

이와 같이 크롬 함유 DLC 막이 고경도이며 내마모성이 우수한 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 경질이며 미세한 강화 입자인 크롬 탄화물 (CrC) 이 매트릭스인 DLC 중에 균일적으로 분산되어 있고, 그 CrC 가 매트릭스 (DLC) 와 정합적이라는 것이 한 요인으로 생각된다. 또한, DLC 막 중에 있어서의 CrC 의 분산 상태는 TEM 등에 의해 확인할 수 있다.

Claims

상대 이동할 수 있는 대향된 슬라이딩면을 갖는 한 쌍의 슬라이딩 부재와, 그 대향되는 슬라이딩면간에 개재될 수 있는 윤활유를 구비한 슬라이딩 기계로서, 상기 슬라이딩면 중 적어도 일방은, 크롬 (Cr) 을 함유하는 비정질 탄소막으로 피복된 피복면으로 이루어지고, 상기 윤활유는, 몰리브덴 (Mo) 의 3 핵체로 이루어지는 화학 구조를 갖는 유용성 몰리브덴 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 탄소막은, 막 전체를 100 원자％ (간단히「％」라고 한다) 로 했을 때, 1 ∼ 49 ％ 의 Cr 과, 0 ∼ 30 ％ 의 수소 (H) 와, 잔부가 탄소 (C) 및 불순물로 이루어지는 슬라이딩 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 비정질 탄소막은, H 를 3 ∼ 28 ％ 함유하는 슬라이딩 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 3 핵체는, Mo₃S₇ 또는 Mo₃S₈ 중 적어도 일방으로 이루어지는 슬라이딩 기계.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 윤활유는, 상기 유용성 몰리브덴 화합물을, 그 윤활유 전체에 대한 Mo 의 질량 비율로 5 ∼ 800 ppm 함유하는 슬라이딩 기계.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복면은, Bi^＋ 를 1 차 이온으로 하는 비행 시간형 2 차 이온 질량 분석법 (TOF-SIMS) 을 이용하여 최표면을 해석했을 때, 부이온 스펙트럼에 관하여 측정되는 질량수 517.4 부근에 나타나는 ⁹⁸Mo₃S₇ ^- 에 귀속되는 피크의 카운트수 (A) 와, 정이온 스펙트럼에 관하여 측정되는 질량수 40.0 부근에 나타나는 ⁴⁰Ca^＋ 에 귀속되는 피크의 카운트수 (B) 의 비인 카운트수비 (A/B) 가 0.006 이상인 슬라이딩 기계.