WO2007040161A1

WO2007040161A1 - 放電表面処理用電極及び放電表面処理方法並びに被膜

Info

Publication number: WO2007040161A1
Application number: PCT/JP2006/319404
Authority: WO
Inventors: Masao Akiyoshi; Akihiro Goto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-12
Also published as: CN101278070A; CN101278070B; WO2007043102A1; DE112006002588T5; US20090246463A1

Abstract

　金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極として、電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、Zn粉末またはSn粉末またはNi粉末を90wt%以上含有したことを特徴とする放電表面処理用電極を用いることで、剥離のしにくい、Zn、Sn、Ni被膜を形成することができ、それら被膜はリンや硫黄を含む潤滑油中でリン化物や硫黄化物からなる反応膜となりうる。

Description

明細書

放電表面処理用電極及び放電表面処理方法並びに被膜

技術分野

[0001] 本発明は、金属粉末あるいは金属の化合物の粉末を成形した成形体、もしくは、該粉末の成形体を加熱処理した粉末成形体を電極として、加工液中或いは気中において電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、被加工物表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理に関するものである。

背景技術

[0002] 二つの金属部材が摺動する面において、二つの部材を共に摩耗させないことは、耐久性や省エネルギーなどの観点力重要であり、この金属と金属の摺動部の境界潤滑領域における摩耗を抑制する方法として、従来、摺動部に反応膜を形成させるという方法が取られている。

この反応膜は、潤滑油中に添加されたリン、塩素などの活性元素が、摩擦発熱により化学反応し、硫化鉄、リン酸鉄、塩ィ匕鉄などせん断性の低い固体潤滑被膜であり、摩耗を抑制することができる。

これら、反応膜を形成できる物質としては、 Fe (鉄）、 Sn (錫）、 Zn (亜鉛)、 Cr (クロム）、 Ni (ニッケル）などが挙げられる。

[0003] また、剥離しにく、被膜を形成できる表面処理方法としては、放電表面処理が近年確立されてきた。

この放電表面処理により、 Zn被膜や Cr被膜の形成を目的にしていないが、 Znや Crを含んだ電極を使用してセラミックス力もなる高硬度被膜を形成させた例力 ^、くつか報告されている。

例えば特開平 7— 70761号公報には、炭化しやすい金属の単体粉末または二種以上の混合粉末に、結合金属として A1粉末を加えて所望の形状に圧縮成形した放電表面処理用電極を用い、石油や灯油などの放電によって分解され炭素を生成する加工液中で表面処理し、電極中の炭化しやすい金属と分解生成された炭素が反応してできた炭化物と電極材質とが混合した表面層を、母材である Aほたは A1合金表面に形成させる技術が開示されて！ヽる。

すなわち、特開平 7— 70761号公報においては、炭化しやすい金属を放電によって炭化させ、高硬度な炭化物からなる被膜の形成を目的とし、 A1粉末は柔らか、と、う特徴を生かし、炭化しやすい金属の粉末を成形する際のバインダーとして用いられる被膜にぉ、て A1などの軟らか、材質の占める割合が増加すると、被膜の強度は著しく低下することから、高硬度被膜の形成を目的とした特開平 7— 70761号公報では、電極に含まれる A1粉末の量を極力抑え、重量比で 64wt%以下として!/ヽる。

そして、この A1粉末と同じ作用を持つ物質として Zn粉末が挙げられている。

[0004] また、例えば国際公開 WO2004Z108990には、 Cr C (炭化クロム）に炭化物を

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形成しな、Co (コバルト）を 40体積 %以上混合した電極を用いることで、厚、金属被膜を形成させる技術が開示されている。

なお、この炭化物を形成しない材質として、 Coの他に、 Ni、 Fe、 Al、 Cu、 Znなどを挙げている。

[0005] 特許文献 1 :特開平 7— 70761号公報

特許文献 2：国際公開 WO2004Z108990

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 従来、反応膜を利用して摩擦係数や摩耗量を制御する使用環境下において、摺動部に Znや Crのリンィ匕物や硫黄ィ匕物からなる反応膜を形成することが非常に重要であることから、添加剤として Znや Znィ匕合物等を潤滑油中に添加して反応膜を形成していたが、潤滑油中に Znを多く添加すると潤滑油としての作用を失うため、その添カロ量に制限があり、微量の添加量では摺動面全面を反応膜で十分に覆うことができず、摩擦係数の制御や摩耗量を抑制する効果としては十分ではな力つた。

つまり、摺動部に Crや Znの被膜を形成できれば、潤滑油の Pや Sと反応し、摺動部のほぼ全面で反応膜となることから、部材の摩擦係数の制御と摩耗を抑制できるのだ力従来行われる Znや Crのメツキによる被膜は、小さな荷重で簡単に剥離してしまい、実用的ではなぐ摺動部に反応膜を形成するための Zn被膜や Cr被膜を適用することはできなかった。

[0007] なお、上述した特開平 7— 70761号公報に示される炭化しやすい金属が炭化した物質からなる高硬度被膜は、放電表面処理用電極中に Zn粉末を混入する例が開示されている力 Zn粉末はバインダーとして混入し、その電極中の成分割合が少ないため、主成分である物質の影響で、反応膜を形成できない。

また、国際公開 WO2004Z108990には、厚い被膜を形成させるため、 Cr Cに C

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◦粉末を 40体積％以上混入させる場合について説明され、 Coと同様の効果があるとして Znが挙げられている力 Cr Cに Znを混合する場合を示しているに過ぎず、 Zn量

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が少なく反応膜を形成することゃ部材表面の硬度を制御することはできない。

[0008] 本発明は、リンや硫黄を含む潤滑油中でリンィ匕物や硫黄ィ匕物からなる反応膜となりうる Zn、 Sn、 Cr、 Ni被膜を形成することを目的とするものである。

また、それら被膜を摺動部に形成でき、かつ表面硬さの異なる被膜を形成することを目的とし、特に境界潤滑領域にある摺動部でも剥離することのない高い耐摩耗性と様々な摩擦係数を発揮できる被膜とその形成方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0009] この発明に係る放電表面処理用電極は、金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極として、電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギ一により電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理にお、て使用される電極であって、 Zn粉末または Cr粉末または Ni粉末を 90wt% 以上含有したものである。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、剥離のしにく、、 Zn、 Sn、 Cr、 Ni被膜を形成することができ、それら被膜は、リンや硫黄を含む潤滑油中でリンィ匕物や硫黄ィ匕物からなる反応膜となりうる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本実施の形態における放電表面処理用電極製造のためのプロセスである。 [図 2]平均粒径 2 /z mの Zn粉末で電極を製造したときの成形圧力と JIS K 7194に規定された四探針法による電極の抵抗の関係図である。

[図 3]平均粒径 2 μ mの Ζη粉末を成形した圧粉体電極における抵抗をそれぞれ変え

、各抵抗の電極で放電表面処理を行った際の被膜表面の EDS (Energy-Dispersive

X— ray Spectroscopy;【こよる Zn量の関保。

[図 4]摺動試験後の被膜表面を TOF-SIMS分析した図である。

[図 5]0.02 Ωの電極を用いてピーク電流 5A、放電時間 0.5 μ sで SCM上に形成された Ζ n被膜の断面写真と線分析結果を示す図である。

[図 6]被力卩ェ物を硬さ 300HV程度の S45Cとし、抵抗 0.02 Ωの Zn電極を用いて被膜を形成したときの放電電流と放電時間の積と被膜表面硬さの関係を示す図である。

[図 7]粒径 2 μ mの Zn粉末に対し、 TiCの混合割合を変化させた電極で被膜を形成させた際の被膜硬度を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 実施の形態 1.

まず、放電表面処理の原理について説明する。

金属または金属の合金の粉末を成形したもの、もしくは、成形した後、加熱処理したものを電極として用い、石油系の加工液で満たされた加工漕に設置した母材 (被カロェ物）と所定間隙離間して配置し、電極を陰極、被加工物を陽極とし、両者が接触しないように主軸はサーボを取りつつ、電極と被加工物の間で放電を発生させる。ここで、石油系の加工液について説明した力気中または水中でも放電を発生させることができる。

放電の熱により被加工物及び電極は溶融'気化され、気化により発生する爆風ゃ静電気力によって、溶融した電極の一部 (溶融粒子)を被加工物表面に輸送する。そして、溶融した電極の一部が被加工物表面に到達すると、再凝固し被膜となる。被加工物表面を溶融させ、その上に被膜を堆積させるため、被加工物と被膜は拡散接合をし、被膜と被加工物が剥がれることがない。

[0013] 次に、本実施の形態における放電表面処理用電極製造のためのプロセスを図 1に示す。潤滑油中のリンや硫黄と反応して、反応膜を形成する物質は Zn、 Sn、 Cr、 Ni等があり、これら被膜を形成するための電極を製造する。

本実施の形態では、 Zn、 Snの場合は平均粒径 15 μ m以下、 Crや Niの場合は 4 μ m 下の粉末のみを用いる。

Crの場合、巿場に流通している平均粒径数十/ z mの粉末を、ボールミル装置などの粉砕機で平均粒径 4 m以下に粉砕する。

なお、液体中で粉砕された場合、液体を蒸発させ、粉末を乾燥させる必要があるが、乾燥後の電極粉末は、粉末と粉末が凝集し、大きな塊を形成している。

そこで、この大きな塊をバラバラにするために、 100 m力 300 m程度のメッシュサィズの篩にかけ、凝集してできていた塊を分解する。

Znや Sn、 Niの場合、巿場で流通している上記粒径の粉末を購入して、粉砕せずに成形することも可能であるが、その場合も、その粉末は凝集しているので、篩にかける。なお、篩のメッシュサイズは、後の工程でのプレスの成形性と、放電被膜処理中に電極と母材の間に脱落したときに放電の爆発力で粉砕できるサイズカゝら決定されている

[0014] なお、使用する Zn、 Sn粉末の平均粒径が他の金属よりも大きいのは、 Zn、 Snの融点は約 400°Cあり、他の金属は 1300°C程度であることから、 Znや Sn粉末は小さなェネルギ一で溶融させることができるためである。

つまり、 Znや Snとその他の金属を同じ放電条件で処理する場合、 Znや Sn粉末はより平均粒径の大きな粉末を使用して被膜を形成でき、粒径が大きいほうが電極の成形性が高!、と!/、う点で有利である。

ただし、 Znや Sn粉末の平均粒径を 15 mより大きくすると、極間が短絡するなど放電の状態が不安定になるため、 Znや Snの平均粒径は 15 μ m以下が適当である。

[0015] 篩を通過した粉末を金型にいれ、パンチにより所定のプレス圧で圧力を負荷しプレスすることで粉末は固まり、圧粉体となる。

Zn粉末や Sn粉末、 Ni粉末は酸化膜が薄ぐプレスの圧力により容易に酸化膜が破れ、粉末と粉末が金属結合できるが、 Crは容易に酸ィ匕膜を破ることができず、成形性があまりよくない。そこで、 Cr粉末にパラフィンなどのワックスを重量比で 1%から 10%程度混入すると、プレスの際に混合粉末内部へのプレス圧力の伝わりが良くなり、成形性を改善できる。

[0016] 圧縮成形された圧粉体は、圧縮により所定の硬さが得られていればそのまま放電表面処理用の電極として使用できる力強度不足の場合は、加熱し強度を増加させる。

また、ワックスを使用した場合、ワックスの融点より高い温度に加熱し、ワックスを除去する必要があり、このようにして放電表面処理用の電極を得る。

Zn粉末や Sn粉末、 Ni粉末で電極を製造する場合、プレスの圧力だけで粉末と粉末を金属結合できるために、加熱せずとも十分な強度を持つ電極となるが、 Cr粉末で電極を製造する場合、プレスのみでは強度が足りないため、プレス後に 300°Cから 500 °Cで加熱処理する必要がある。

実施例

[0017] 次に、本実施の形態における最適な実施例について説明する。

本例では、巿場に流通している平均粒径 2 mの Zn粉末を購入し、メッシュサイズ 300 μ mの篩にかけることで、 300 m以下の凝集後の塊を得た後、該粉末を圧縮することで電極を成形した。

ここで、平均粒径 2 mの Zn粉末で電極を製造したときの成形圧力と電極に 4本の針状のプローブを直線上に置き、外側の二探針の間に一定電流を流し、内側の二探針の間に生じる電位差を測定し抵抗を求める JIS K 7194に規定された四探針法による電極の抵抗の関係を図 2に示す。

図より、成形圧力を高くすると電極の抵抗が低下していることがわかる。

粉末に対する成形圧力が低い場合は、電極中の粉末間の金属結合が少ないため、電極の抵抗が高いが、成形圧力が高くなるに従い、粉末間の金属結合が多くなるため、抵抗が指数関数的に低下する。

[0018] ここで、電極の抵抗の被膜形成するための条件について説明する。

電極の先端と被加工物の隙間を保持するため、電極と被加工物の間に電圧を印可し、検出される極間の電圧がほぼ一定となるようにサーボをとることで、電極と被加工物との間の極間を制御しているが、抵抗が大きすぎる（例えば、 4 Ω以上）と、電極が隙間同様に極間の電圧を大きく降下させるため、極間電圧に相当する距離まで主軸は下げようと電極先端を被加工物に近づける制御をし、電極と被加工物が衝突してしまう。

電極と被加工物が接触すると、その間に電圧を印可できないため、放電を発生できない。

すなわち、電極の抵抗力 Ωよりも大きい場合、電極とワークの間でサーボを取ることができず、放電を発生できない。

[0019] 平均粒径 2 μ mの Ζη粉末を成形した圧粉体電極における抵抗をそれぞれ変え（図 2に示されるように成形圧力を変えることで抵抗を変化させる）、各抵抗の電極で放電表面処理を行った際の被膜表面の EDS (Energy- Dispersive X- ray Spectroscopy)による Zn量の関係を図 3に示す。

被加工物は炭素鋼 (S45C)で、被膜の形成条件は、放電電流 8A、放電時間 8 /z s、処理面積 2 X 16、処理時間 2分である。

観察エリアを被膜表面の 200倍のエリアとし、加速電圧を 15kVとして Zn量を測定した。 EDSによる分析は、被膜の最表面だけでなぐある程度の深さ (数/ z m)も含んで検出される。そのため、表面の Zn被膜より下の被力卩ェ物 S45Cの成分である Feが多く検出される。

被膜である Znの量が増加すると、 Feの量が減少する。これは Zn膜の厚さが増加したことや Znが堆積した部分が増カロしたことを示す。

[0020] 図 3に示されるように抵抗が 0.002 Ωの電極による被膜の Zn量は、 0.1^%であり、抵抗が大きくなるほど、 Znの量が増加した。

なお、抵抗が 0.002 Ωより小さい電極では、電極の硬度が高いことと同義であり、被膜となる Znが電極力離脱しにくくなるため、電極力被カ卩ェ物に供給される Zn量が非常に少なくなり、 Znをわず力しか堆積できないもしくは除去加工となった。

つまり、 Zn被膜を形成するためには、電極の抵抗が 0.002 Ω以上必要である。

[0021] 反応膜は原子レベルの薄さでも効果を発揮するため、被加工物の極表層を Znが覆つている Zn量が 0.1wt%の被膜でも摩耗を抑制することが可能である。ただし、摺動面となる反応膜は摩耗されることがあるため、薄い Zn被膜では、長期間に渡る被膜の耐久性が低くなる。

また、国際公開 WO2004Z108990のセラミックスなどの混合電極で形成された被膜の Znの含有量は、 0.1 %程度となることがある力摺動面に Zn以外の物質が存在するため反応膜を形成できず、相手材を摩耗してしまう。

[0022] 以上の如ぐ Zn粉末の圧粉体電極を用いた放電表面処理の場合、該電極の抵抗は、 0.002 Ω以上 4 Ω以下とするように製造することにより、被加工物表面に反応膜となりうる Zn被膜を形成することができる。

この Znや Crや Ni被膜を形成させた摺動部を潤滑油中で摺動させると、その被膜と潤滑油中に含まれるリンや硫黄と反応し、リン化物や硫黄化物からなる反応膜を形成できる。

[0023] ビッカース硬度 1000HV程度の SCM420鋼上に 0.02 Ωの電極を用いてピーク電流 7A 、放電時間 0.5 μ sで形成された Zn被膜を、 Sを 0.06〜0.30wt%および Pを 100〜600ppm 含有する潤滑油を 5c_C/min滴下しながら摺動試験した。相手材は焼入れ焼き戻しを施された SKS-95鋼ピンで、先端は曲率半径 18mm、硬度は HRC60〜64である。このピン先端を 5kgfの荷重で被膜に押圧し、 200cpmのサイクルで 50mm往復摺動させた。その結果、反応膜を形成でき、 SCM420の研磨面と比較して摩擦係数 10%程度大きくすることができ、さらに摩耗量も未処理の試料と比較して抑制できた。

摺動試験後の被膜表面を TOF-SIMS分析した。その結果を図 4に示す。

TOF-SIMS分析は、試料表面に Ga+イオンを照射して試料表面の元素の二次イオンを飛散させ、二次イオンの質量に起因する飛散時間から元素を同定するとともに、ィオン数を計数する分析方法である。この分析方法では、試料面に対してマッピングされた画像にイオン数に応じた輝度の輝点が生じ、輝度の高さとイオン数の量で元素の量を特定する。

図に示すように、摺動面には Zn、 P、 Sおよび SOの分布が見られ、 ZnSや ZnSOの存

3 3 在が確認された。被膜、相手材ともにほとんど摩耗しておらず、リン酸亜鉛や ZnSや Z nSOの反応膜の持つ耐摩耗性向上などの特性が発揮されて、る。

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[0024] 0.02 Ωの電極を用いてピーク電流 5A、放電時間 0.5 μ sで SCM上に形成された Zn被膜の断面写真と線分析結果を図 5に示す。被カ卩ェ物の主成分である Feは被膜に向カゝつて減少し、被膜の Znは被カ卩ェ物に向かつて減少した混合層が形成されている。このような放電表面処理による被膜は、被カロェ物と剥離しな、ことがわかる。

被膜の膜厚は拡散層も含めると 2 μ m程度である。

[0025] 境界潤滑下にある摺動面の摩擦係数や摩耗量には、部材の表面硬さも影響する。

一般的に、表面硬さが低いほど摩擦係数は小さくなる。

また、被摩耗材と相手材の硬さの差が大きいと、摩耗により硬さの小さい側が摩耗する。

放電表面処理による被膜は、加工条件を変えることにより、様々な表面硬さを実現できるので、被膜形成に有利である。

[0026] 反応膜を形成できる Znや Niは、固体金属の硬さが 100HV以下であり、 Znや Niの厚さ 0. lmm以上の被膜を堆積させると、被膜表面の硬さは Znや Niの固体金属程度かそれより少し大き、程度にしかならな！、。

上述の如く摩耗を防止するためには、相手材として広く普及して、るスチールの硬度力^ 00HV以上であることから、摩耗を抑制するためには 200HV以上の部材の表面硬さが必要である。

[0027] 次に、摩耗を防止するために、被膜の表面硬さを高める技術について説明する。

例えば、被膜の表面硬さは、被膜厚さを厚くすると上述のように被膜材質である金属の硬さとなるが、その膜厚が 10 m以下なら被膜材質である金属の硬さにならず、被膜形成過程の加工条件で変化する。そこで、被膜形成過程の加工条件を変化させることで、被膜の表面硬さを調整したものが以下の例である。

[0028] 被力卩ェ物を硬さ 300HV程度の S45Cとし、抵抗 0.02 Ωの Zn電極を用いて被膜を形成したときの放電電流と放電時間 (電荷量)の積と試験荷重 10gfのときの被膜表面硬さの関係を図 6に示す。

被加工物表面が放電によって十分に温度上昇されるよう処理時間は長くしている。電荷量が大きくなるほど表面の硬さが高くなる。これは、加工液が放電のエネルギーにより分解され炭素ができ、その炭素が溶融した被加工物表面に溶け込み、表面の炭素量を増加させることにより硬度が増加すると考えられる。電荷量が多いほど、炭素の溶け込み量が多くなり、硬さが高くなると推察される。炭素は沸点が 4000K程度であり、最も始めに析出し始めるため、被加工物が凝固するときは表面が炭素リッチな状態である。

よって、放電電流と放電時間の制御により、被膜表面の硬さを調整することが可能となる。

[0029] 本実施の形態によれば、放電表面処理により従来被膜を形成することが困難であつた Znや Snや Niや Crの被膜を形成することができ、これら被膜は、硫黄やリンを含有する潤滑油環境下にお!/ヽて反応膜を形成し、耐摩耗性の高!ヽ機械摺動面を形成できる。

なお、それら被膜は剥離せず、様々な硬度を持つ Znや Snや Niや Crの被膜を形成することがでさる。

また、放電電流と放電時間の調整により、被膜の表面硬さを制御できる。そのため摺動する相手材の硬度と同程度にできるため、両部材が摩耗せず、部材の耐久性や信頼性を向上できる。

また、被膜の表面硬さを相手材より低くなるよう被膜を形成させることにより、被膜表面のせん断性が低下し、摩擦係数を小さくすることができる。

[0030] 以上、 Zn被膜の例にっ、て説明した力 Snや Niや Crの被膜でもほぼ同様の効果が得られた。その中で、 Sn被膜の例について簡単に追加の説明を加える。 Sn被膜を、 S を 0.06〜0.30wt%および Pを 100〜600ppm含有する潤滑油を 5cc/min滴下しながら摺動試験した。相手材は焼入れ焼き戻しを施された SKS-95鋼ピンで、先端は曲率半径 18mm、硬度は HRC60〜64である。

このピン先端を 5kgfの荷重で被膜に押圧し、 200cpmのサイクルで 50mm往復摺動させた。その結果、反応膜を形成でき、 SCM420の研磨面と比較して摩擦係数 10%程度大きくすることができ、さらに摩耗量も未処理の試料と比較して抑制できた。

[0031] 実施の形態 2.

実施の形態 1では、放電条件によって被膜の表面硬さを変更する方法を説明した。本実施の形態では、被加工物の硬度を変更させることで、被膜の表面硬さを変化させた場合について説明する。前述したように反応膜を形成できる Znや Sn、 Niは、固体金属の硬さが 100HV以下であり、 Znや Sn、 Niの厚さ 0.1mm以上の被膜を堆積させると、被膜表面の硬さは Znや Sn 、 Niの固体金属程度かそれより少し大き、程度にしかならな、。

しかしながら、被膜の厚さを 3 m以下とすることで、被膜の組成に左右されず、被カロェ物の硬度が被膜の表面硬さと密接に関係する。

そこで、浸炭処理、窒化処理、高周波焼き入れ、電子ビーム焼き入れなどにより表面の硬さの異なるスチールを被カ卩ェ物として使用し、その上に厚さ 3 μ m以下の Znや Sn 、 Ni、 Crの被膜を形成させる。

[0032] 灯油を主成分とする加工油中で、抵抗が 0.074 Ωの 60 X 16 X 2の Zn電極を使用し、浸炭処理と焼き戻しにより 1000HV程度まで高硬度化された SCM420鋼上に、ピーク電流 5A、放電時間 0.5 μ s、放電と放電の休止間隔 2 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔が長くなることはある）のパルス放電を使用し、 lmm X I mmの単位面積あたりの処理時間が 0.6sとなるように放電表面処理した。

ここで、処理時間を図 6の場合と比較してかなり短くしている。処理時間を長くすると、放電の熱によって被加工物の表面温度を上昇させ、実施の形態 1に示すような浸炭処理や被膜厚みの拡大などが生じ、被膜の表面硬さが低下するためである。

なお、単位面積あたりの処理時間が 0.6sより短くなると、 Zn被膜が十分に形成されず被加工物の表面が所々に露出する。被加工物表面の露出が増加すると、 Znの反応膜を形成して、な、領域の割合が大きくなるため、全面を Zn被膜が覆った場合と比較して、摩耗量が増えるなど反応膜の効果が低下する。

[0033] 上記条件で形成された被膜の表面粗さは Ra=0.2 μ m、 10gfの試験荷重による被膜の表面硬さは 940HV、加速電圧 15kVの EDSによる Zn量は 10.0 ％であった。

また、被膜厚みは 2 m程度であり、被膜硬さをほとんど低下させていない。

被膜の相手材は焼入れ焼き戻しを施され硬度は HRC60〜64の先端は曲率半径 18 mmの SKS-95鋼ピンを用い、 Sを 0.06〜0.30wt%および Pを 100〜600ppm含有する潤滑油を 5c_C/min滴下しながら摺動試験した。このピン先端を 5kgfの荷重で被膜に押圧し、 200cpmのサイクルで 50mm往復摺動させた。その結果、反応膜を形成でき、 SCM42 0の研磨面と比較して摩擦係数 10%程度大きくすることができ、さらに摩耗量も未処理の試料と比較して抑制できた。

[0034] また、抵抗が 0.074 Ωの 60 X 16 X 2の Zn電極を使用し、浸炭処理と焼き戻しにより、 1 000HV程度まで高硬度化された SCM420鋼上に、ピーク電流 7A、放電時間 0.5 μ s、放電と放電の休止間隔 2 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔が長くなることはある）のパルス放電を使用し、単位面積あたりの処理時間が 0.6sとなるように放電表面処理した。

上記条件で形成された被膜の表面粗さは 1½=0.3 m、試験荷重 10gfによる被膜の表面硬さは 920HV、加速電圧 15kVでの EDSによる Zn量は 12.0 ％であった。

また、抵抗が 0.074 Ωの 60 X 16 X 2の Zn電極を使用し、浸炭処理と焼き戻しにより、 1 000HV程度まで高硬度化された SCM420鋼上に、ピーク電流 10A、放電時間 1 s、放電と放電の休止間隔 2 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔力 S長くなることはある）のパルス放電を使用し、単位面積あたりの処理時間が 0.6sとなるように放電表面処理した。

上記条件で形成された被膜の表面粗さは 1½=0.8 m、試験荷重 lOgfCの被膜の表面硬さは 900HV、加速電圧 15kVでの EDSによる Zn量は 12.0 ％であった。

ピーク電流を 12A、放電時間を 2 sとすると、処理時間を短くしても被膜表面の硬さは 800HVまで低下した。

よって被カ卩ェ物の硬度を利用して被膜の表面硬さを大きくするためには、ピーク電流を 10A以下、放電時間を 1 μ s以下にすることが重要である。また、ピーク電流を 0.1 Αより小さくし、放電時間を 0.1 μ sより短くすると、被加工物や電極から離脱した粒子を溶融するにはエネルギー不足となり、放電表面処理で被膜を形成できな!、ため、それらより放電条件を大きくすることが重要である。

[0035] また、 400HV程度に高硬度化された S45Cに上記ピーク電流 10A以下、放電時間 1 μ s以下、放電と放電の間 2 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔が長くなることはある）、単位面積あたりの処理時間 0.6sの放電条件で Zn被膜を形成させた。

試験荷重 lOgfCのその表面硬さは約 400HVであった。さらに、 600HV程度に高硬度化された S45Cに上記放電条件で Zn被膜を形成させた。試験荷重 lOgfCのその表面硬さは 580HV程度であった。さらに、水焼き入れにより 800HV程度に高硬度化された S45Cに上記放電条件で Zn被膜を形成させた。試験荷重 lOgfCのその表面硬さは 77 HV程度であった。

[0036] また、浸炭処理、窒化処理、焼き入れなどの処理は表面から内部に向力うほど硬度が低下する。よって所望の硬さまで浸炭/窒化/焼入れ等により高硬度被膜を形成し

、その後表面を研磨した面に放電表面処理により Zn被膜を形成させると、所望の硬さを持った Zn被膜を形成できる。

本実施の形態では、スチールについて説明した力固体金属でアルミ合金やモリブデン合金に放電表面処理で Zn被膜を形成させても、固体金属と同程度の硬さを持つた Zn被膜を実現できる。

[0037] すなわち、本実施の形態によれば、硫黄やリンを含有する潤滑油環境下において反応膜を形成でき、剥離せず、様々な硬さを持つ Znや Snや Niや Crの被膜を形成することがでさる。

また、被加工物の硬さを利用して固体金属の硬さの低!ヽ Znや Niの高硬度な被膜を形成できる。

そのため、被摩耗材と相手材が同じ材質の場合、硬さ低下を懸念することなく被膜を形成でき、両部材が摩耗せず、部材の耐久性や信頼性を向上できる。

また、被処理材表面を相手材よりわずかに硬さを低下させると、表面のせん断性が低下し、摩擦係数を小さくすることができる。

[0038] 実施の形態 3.

境界潤滑領域において、摩擦係数を小さくする、摩耗を抑制する等の反応膜の特性を利用する場合、被膜の表面粗さも重要である。

表面粗さが大きいと、局所面圧が高くなり、潤滑油がその部分に進入できず、反応膜が形成されなくなってしまう場合がある。

そこで本実施の形態では、反応膜を形成する際の摺動部材の表面粗さについて検討する。

[0039] 灯油を主成分とする加工油中で、抵抗が 0.074 Ωの 60 X 16 X 2の電極を使用し、被カロェ物である焼き入れされた SCM420鋼上に、ピーク電流 8A、放電時間 8 s、放電と放電の間隔 128 μ sのパルス放電を使用し、 1mm X 1mmの単位面積あたりの処理時間が 5sとなるように放電表面処理した。

得られた被膜の表面粗さは Ra=2.0 /z mであった。表面粗さは小さいほど反応膜は形成されやすくなるため、実際の使用状況を考慮すると Ra=1.0 m以下にしたほうがよい。

[0040] また、 Zn被膜の膜厚や堆積量を増力！]させるため、上記放電電流や放電時間より大きな値を使用して被膜を形成させることがあるが、その場合、表面粗さが大きくなる。表面粗さが大きくなる要因である放電表面処理によって形成された突起部を除去するための放電カ卩ェによる除去方法について説明する。

除去工程では、被膜と同じ材質の固体金属の電極を用い、被膜と平行に電極の処理面を対畤させる。

被膜と同じ材質の固体金属の電極を用いなければ、放電の熱により電極がわずかに蒸発し、被膜に不純物として混入してしまう可能性があるためである。

例えば、形彫り放電加工で一般的に使用されている Cu-W電極を用いて加工すると、 Wが被膜表面に付着してしまう。

具体的には、電極に Znの固体金属の電極を用い、ピーク電流 8A、放電時間 1 μ s、放電と放電の間隔 8 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔が長くなることはある）の加工条件で、 60 X 16の Zn被膜に対して、処理面 16 X 2の Znの固体金属電極を用い、電極と被膜の間をサーボにより一定の間隔に保ち、被膜の 60 mm方向に電極を移動させつつ放電カ卩ェにより膜厚が 5 μ m以下となるように突起を除去した。

以上の方法で仕上げられた Zn被膜の表面粗さは 1½=0.4 mであり、リンや硫黄を含有する潤滑油雰囲気において反応膜を形成することができる。

[0041] なお、除去工程において被膜と同じサイズ (60 X 16)の電極を用いた場合、電極と被膜を数 mの精度で平行に対畤させることが難しいため、被膜と電極の距離が近 V、部分でのみ放電が発生し、表面の仕上がりにばらつきが生じてしまう。

また、加工開始直後は、被膜の突起部を除去できるが、加工を更に続けると、突起部の除去のために発生した放電で Znの固体金属電極の処理面も除去されるため、 Zn 被膜の薄ヽ部分と固体金属電極部とが近接し、その位置でも放電が発生してしまヽ

、適度な膜厚 (薄い)であった Zn被膜を除去してしまう。

そこで被膜よりも小さな電極、つまり本実施の形態のごとく 60 X 16の被膜に対して、 2 X 16の電極を用い、サーボを取りつつ移動させながら加工すると、常に被膜の最高部 (突起部)で放電が発生するため、 Zn被膜の突起部のみを除去でき、被膜表面の仕上がりも均一にできる。

なお、電極の移動速度は 2mm/min以上であればよ!、。

[0042] また、突起部を除去する他の手法としては、上記条件で形成された Zn被膜を、 A1 0

2 や SiOの研磨材を用い、回転数を 180rpm、処理時間を lhrでバレル研磨した。

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バレル研磨後の仕上げ後の表面粗さは Ra=0.8 mであり、反応膜を形成するのに十分な粗さである。

[0043] 本実施の形態では、主に Znについて説明したが、リンや硫黄と反応膜を形成できる物質として Znの他に Snや Ni、 Crなどがある。

これら電極を製造する方法は、上述しており、 Znと同様の方法で表面粗さ Raが 1.0 m以下の被膜を形成でき、上記方法で表面粗さを低下させることができる。

本実施の形態によれば、表面粗さ Raを 1.0 m以下でき、硫黄やリンを含有する潤滑油環境下において反応膜を形成でき、剥離せず、様々な硬度を持つ Znや Snや Ni や Crの被膜を形成することができる。

[0044] 実施の形態 4.

本実施の形態では、放電条件ではなぐ電極の材質を変更しても反応膜を形成でき、し力も表面硬さを 200HV以上にできる別の被膜処理方法を説明する。

実施の形態 1では、 Zn粉末、 Sn粉末、 Ni粉末、 Cr粉末のみの圧粉体電極から被膜を形成する場合について説明したが、本実施の形態では、それら Zn粉末、 Ni粉末、 Cr 粉末に対して TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末を混合した電極について説明す

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る。

本実施の形態において、 TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末を混合する理由として

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は、被膜の硬さを変更させるために用いるものである。

[0045] 本実施の形態では、粒径 2 μ mの Zn粉末に対し、粒径 1 μ mの TiC粉末の混合割合を 2wt力 20wt%まで変化させて混合し、メッシュサイズ 300 μ mの篩にかけた後、圧縮成形で 60 X 16 X 2の電極を複数製造し、それら製造した電極を用いて、ピーク電流 8 A、放電時間 1 μ s、放電と放電の休止間隔 2 μ s (ジャンプ動作やサーボ制御の影響で処理中に休止間隔が長くなることはある）のパルス放電で、十分な処理時間をかけて被膜を形成させた際の被膜硬度を図 7に示す。

上記条件による被膜の表面粗さ Raは、 0.4 /z m程度である。また、被加工物としては、焼きゃ窒化処理されて、な、S45C鋼の生材 (300HV程度）を使用した。

例えば、 TiCが 5wt%混合された電極による被膜の硬さは、試験荷重 10gfC850HV程度となり、 S45Cの生材と比較して、高硬度な TiCの影響で被膜の表面硬さを 550HVも大きくできた。

また、 TiCが 10 ％混合された電極による被膜の試験荷重 lOgfCの硬さは、 300HV程度の S45Cの生材の表面を 1100HV程度まで大きくできた。

TiC等のセラミックスと反応膜を形成できる Znや Niを混合した被膜を形成すると様々な硬さを持った被膜を形成できる。

ただし、 TiCを 20wt%以上にすると、被膜表面に存在する TiCが増え、反応膜が形成できなくなってしまう。また、その被膜表面硬さは 1500HVを越え、スチールなど一般に使用されている材質よりも硬さが大きくなりすぎ、スチール等の一般の部材を摩耗してしまうことがある。

例えば、相手材は焼入れ焼き戻しを施され硬度は HRC60〜64の先端は曲率半径 18 mmの SKS-95鋼ピンを用い、 Sを 0.06〜0.30wt%および Pを 100〜600ppm含有する潤滑油を 5c_C/min滴下しながら摺動試験した。このピン先端を 5kgfの荷重で被膜に押圧し、 200cpmのサイクルで 50mm往復移動させた。摩擦係数と摩耗量を測定すると、 TiC 力 Sl0wt%を境界とし、急激にピンの摩耗量が増加し、そのときの試験荷重 lOgfCの被膜硬さは 1200HVを超えていた。

さらに、 TiCは反応膜を形成しないため、ピンと被膜が固体接触し、高硬度な TiCが S KSピンを摩耗したと推察できる。

TiCの混合量を 10wt%より更に大きくすると被膜に含まれる TiC量が多くなり、被膜硬さが大きくなると同時に TiCが多くなつて反応膜を形成できなくなってしまう。このような被膜では、相手材を摩耗してしまう。

[0047] なお、 Zn粉末に替えて Sn粉末、 Ni粉末、 Cr粉末に TiCを混入した場合も同様であり、また、 TiCに替えて Cr C、 WC等のセラミックス粉末でも同様の試験結果が得られた。

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よって、境界潤滑領域で反応膜の特性を使用することを目的とする場合、 Zn粉末、 Sn 粉末、 Ni粉末、 Cr粉末に対して、混合する TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末の割

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合は、 10^%以下で十分である。

上記した Zn粉末や TiC粉末の粒径は、放電痕よりも非常に小さいため、電極の粒径が異なっても均一にセラミックスが分布した被膜を形成できる。

よって、電極の粒径が異なっても被膜硬さは、混合比の割合の影響を受けない。

[0048] 次に、本実施の形態における放電表面処理用電極製造のためのプロセスについて説明する。

Znや Snの場合は平均粒径 15 μ m以下、 Crや Niの場合は 4 μ m以下の粉末を 90wt% 以上とし、平均粒径が 1 μ m程度の TiCや Cr Cや WCなどのセラミックス粉末を重量

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比で 10wt%以下を、円筒容器に入れ、更にその中に体積で粉末の 2倍以上になるよう揮発性の高!ヽ有機溶媒を!ヽれて密閉し、その円筒容器を数時間から数十時間回転させ、 Znや Snや Crや Ni何れかの粉末と、セラミックス粉末を均一に混合する。

ここで、混合時間が短すぎる場合、セラミックス粉末に Zn粉末が均一に混合されず、被膜上に存在する TiCの濃度が均一にならないという問題があるため、 10時間以上混合し続ける必要がある。

混合を終了すると、しばらく放置することで、混合粉末を容器底部に沈降させる。そして、その沈降した粉末が舞い上がらないように、上澄み液を別の容器に静かに取り除き、わずかに有機溶媒を含んだ混合粉末のみを取り出す。

その後、その混合粉末を真空炉または常温雰囲気で乾燥させ、有機溶媒を揮発させる。

[0049] 乾燥後の混合粉末をメッシュサイズ 100 μ mから 300 μ mの篩にかけ、凝集してできていた塊を分解する。

このメッシュサイズは、後の工程でのプレスの成形性と、処理中に電極と被加工物の間に脱落したときに放電の爆発力で粉砕できるサイズから決定されている。 [0050] 次に、篩を通過した粉末を金型にいれ、パンチにより圧力を負荷しプレスすることで、粉末は固まり、圧粉体となる。

Zn粉末や Ni粉末は酸化膜が薄ぐプレスの圧力により容易に酸化膜が破れ、粉末と粉末が金属結合できるが、 Crは容易に酸ィ匕膜を破ることができず、成形性があまりよくない。

そこで、粉末にパラフィンなどのワックスを重量比で 1%から 10%程度混入すると、プレスの際に混合粉末内部へのプレス圧力の伝わりが良くなり、成形性を改善できる。

[0051] 圧縮成形された圧粉体は、圧縮により所定の硬さが得られていればそのまま放電表面処理用の電極として使用できる力強度不足の場合は、放電を生成させることができな、ため、加熱し強度を増カロさせる必要がある。

また、ワックスを使用した場合、圧粉体中よりワックスを除去する必要があり、ワックスの融点より高い温度に加熱し、ワックスを除去する。

このようにして放電表面処理用の電極を得る。

なお、 Zn粉末や Sn粉末、 Ni粉末で電極を製造する場合、プレスの圧力だけで粉末と粉末を金属結合できるために、加熱せずとも十分な強度を持つ電極となる。

しかしながら、 Cr粉末で電極を製造する場合、プレスのみでは強度が足りないため、プレス後に 300°C500°C加熱処理する必要がある。

[0052] 本実施の形態によれば、 Zn、 Sn、 Ni、 Cr等のリンや硫黄と反応膜を形成できる物質にセラミックスを混合することで、被加工物の硬さを大きくせずとも、試験荷重 10gl@ 度で被膜表面の硬さを 200HV以上にできる。

本実施の形態により、 0.002 Ω以上の抵抗を有する放電表面処理用電極を製造し、 Zn被膜を形成することができた。その電極を用い、表面粗さ Raが 1 m以下と表面硬度が 200HV以上を有する Zn被膜を形成できた。その特性を有する被膜をリンや硫黄を含んだ潤滑油中で使用すると、反応膜を形成でき、相手材をほとんど摩耗することがない。

産業上の利用可能性

[0053] 以上のように、本発明に基づく被膜は、剥離することのない高い耐摩耗性をもち、リンゃ硫黄を含む潤滑油中でリン化物や硫黄化物からなる反応膜となりうる被膜を形成することができ、それら被膜は表面硬度の異なる被膜を形成することができることから、特に境界潤滑領域にある摺動部に適用するのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極として、電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、

Zn粉末または Sn粉末 Ni粉末を 90wt%以上含有したことを特徴とする放電表面処理用電極。

[2] JIS K7194に規定された四探針法による電極表面の抵抗が、 0.002 Ω以上、 4 Ω以下となることを特徴とする請求項 1に記載の放電表面処理用電極。

[3] Znの粉末または Sn粉末力なる電極において、平均粒径が 15 μ m以下の粉末からなることを特徴とする請求項 1または 2に記載の放電表面処理用電極。

[4] Ni粉末力もなる電極にぉ、て、平均粒径が 4 μ m以下の粉末からなることを特徴とする請求項 1または 2に記載の放電表面処理用電極。

[5] Znまたは Snまたは Niの粉末に、電極材料として TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉

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末を 10wt%以下混合することを特徴とする請求項 1乃至 4何れかに記載の放電表面処理用電極。

[6] 電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される放電表面処理用電極であって、

平均粒径 15 m以下の Zn粉末または Sn粉末の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体であって、 JIS K7194に規定された四探針法による電極表面の抵抗が 0.002 Ω以上、 4 Ω以下となることを特徴とする放電表面処理用電極

[7] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極として、電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、 Cr粉末を 90wt%以上含有し、 JIS K7194に規定された四探針法による電極表面の抵抗カ 0.002 Ω以上、 4 Ω以下となることを特徴とする放電表面処理用電極。

[8] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極として、電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、 Cr粉末を 90wt%以上含有し、電極材料として TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末を 1

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0wt%以下混合することを特徴とする請求項 7に記載の放電表面処理用電極。

[9] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理方法にお!、て、

Znまたは Sn粉末または Crまたは Niの粉末を 90wt%以上含有した放電表面処理用電極と上記被加工物との間に、ピーク電流 1A以上 10A以下、放電時間 0.1 μ s以上 1 μ s以下のパルス放電を使用し、放電表面処理することを特徴とする放電表面処理方法。

[10] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理方法にお!、て、

金属粉末は平均粒径 15 m以下の Zn粉末力なり、 JIS K7194に規定された四探針法による電極表面の抵抗が 0.002 Ω以上、 4 Ω以下となる Zn電極と被カ卩ェ物との間に、ピーク電流 1A以上 10A以下、放電時間 0.1 μ s以上 1 μ s以下のパルス放電を使用し、リンや硫黄を含有する潤滑油中で相手材と摺動させて潤滑油中のリンや硫黄と反応してリンィ匕物や硫黄ィ匕物を形成することで反応膜となる Zn被膜または Sn粉末を上記被加工物上に放電表面処理することを特徴とする放電表面処理方法。

[11] リンや硫黄を含有する潤滑油で相手材と摺動させることで潤滑油中のリンや硫黄と反応してリン化物や硫黄化物を形成することで反応膜となる被膜を形成する被膜形成方法において、

90wt%以上の Znまたは Snまたは Niの金属粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより被力卩ェ物材料に電極成分である Znまたは Snまたは Ni成分が溶融した混合層を形成することを特徴とする放電表面処理方法。

[12] Zn金属粉末または Sn金属粉末または Cr金属粉末または Ni金属粉末に、電極材料として TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末を 10wt%以下混合した放電表面処理用電

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極を用いて放電表面処理することを特徴とする請求項 7乃至 9何れかに記載の放電表面処理方法。

[13] リンや硫黄を含有する潤滑油で相手材と摺動させることで潤滑油中のリンや硫黄と反応してリン化物や硫黄化物を形成することで反応膜となる被膜を形成する被膜形成方法において、

90wt%以上の Crの金属粉末に、電極材料として TiC、 Cr C、 WC等のセラミックス粉末

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を 10wt%以下混合して成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被カ卩ェ物の間にノルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより被加工物材料に電極成分である Cr成分が溶融した混合層を形成することを特徴とする放電表面処理方法。

[14] 該放電表面処理を行った電極の材質からなる金属固体電極を用い、放電表面処理面に対し放電を行い、該放電表面処理の突起を除去することを特徴とする請求項

9乃至 13何れかに記載の放電表面処理方法。

[15] 放電表面処理面に対し研磨やショットブラストを行い、該放電表面処理面の突起を除去することを特徴とする請求項 9乃至 13何れかに記載の放電表面処理方法。

[16] 金属の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を被加工物表面に形成する放電表面処理方法にお!、て、

Znまたは Snまたは Crまたは Niの粉末を 90wt%以上含有した放電表面処理用電極と上記被加工物との間に、ピーク電流 4A以上 12A以下、放電時間 2 s以上 8 s以下のパルス放電を使用し、放電表面処理する工程と、

該放電表面処理を行った電極の材質からなる金属固体電極を用い、放電表面処理面に対し放電を行う、あるいは、放電表面処理面に対し研磨やショットブラストを行う、該放電表面処理面の突起を除去する工程と、

を備えることを特徴とする放電表面処理方法。

[17] 90wt%以上の Znまたは Snまたは Crまたは Niの粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、被力卩ェ物材料に電極成分である Znまたは Snまたは N i成分が溶融した混合層が形成された放電表面処理による被膜。

[18] リンや硫黄を含有する潤滑油中で相手材と摺動することにより、潤滑油中のリンや硫黄と反応してリン化物や硫黄化物の反応膜を形成する被膜であって、

90wt%以上の Znまたは Snまたは Niの粉末を成形した成形体、またはこの成形体をカロ熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、被力卩ェ物材料に電極成分である Znまたは Snまたは Ni成分が溶融した混合層が形成された放電表面処理による被膜。

[19] Znまたは Snまたは Crまたは Niと上記被カ卩ェ物が溶融した混合層を有し、リンや硫黄を含有する潤滑油中で相手材と被膜が摺動する環境にぉヽて、該混合層に存在する Znまたは Crまたは Niと、上記潤滑油中のリンや硫黄との反応物である反応膜を有することを特徴とする被膜。

[20] 表面硬さが 200HV以上であることを特徴とする請求項 17又は 19に記載の放電表面処理による被膜。

[21] 表面粗さ Ra力 1 μ m以下であることを特徴とする請求項 17乃至 20何れかに記載の放電表面処理による被膜。

[22] 混合層の厚さは、 10 m以下であることを特徴とする請求項 17乃至 21何れかに記載の放電表面処理による被膜。

[23] 90wt%以上の Crの粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した成形体を電極とし、被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、被加工物材料に電極成分である Cr成分が溶融した混合層が、表面硬さが 20 OHV以上または表面粗さ Raが 1 μ m以下または混合層の厚さが 10 μ m以下の、混合層が形成された放電表面処理による被膜。

Znまたは Snまたは Crまたは Niの粉末を 90wt%以上含有した放電表面処理用電極と上記被加工物との間に、パルス放電を使用し、 Znまたは Crまたは Niと上記被力卩ェ物が溶融した混合層を形成する工程と、

この混合層が形成された上記被加工物を、リンや硫黄を含有する潤滑油中で相手材と摺動させることで、該混合層に存在する Znまたは Crまたは Niと、上記潤滑油中のリンゃ硫黄との反応物である反応膜を形成させる工程と、

を有することを特徴とする被膜形成方法。