WO2012073717A1 - 摺動構造部材 - Google Patents

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WO2012073717A1
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film
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lubricant
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健太郎 小森
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本田技研工業株式会社
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    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/08—Crystalline

Definitions

  • the present invention relates to a sliding structure member used in a prime mover, a power transmission device, and the like, and an amorphous hard carbon film containing hydrogen is provided on one of the members that slide with each other, and a lubricant is interposed therebetween.
  • the present invention relates to a sliding structure member formed by combining an amorphous hard carbon film provided on the one member so as to slide with a counterpart member.
  • MoS 2 is a substance having a layered crystal structure and is known as a substance capable of obtaining an excellent lubricating effect because it slips in a certain direction when subjected to a high load.
  • Patent Document 1 discloses an amorphous hard carbon film (described as an amorphous carbon film in Patent Document 1) in which a ratio (strength ratio) between an amorphous structure and a graphite structure is limited to a predetermined range, and a predetermined amount.
  • a ratio stress ratio
  • Patent Document 2 describes that a sulfur, magnesium, titanium, or calcium component is added to an amorphous hard carbon film (described as an amorphous carbon film in Patent Document 2).
  • Patent Document 3 describes that copper dithiophosphate (Cu-DTP) is added to the lubricant
  • Patent Document 4 describes that the ceramic film provided on the counterpart member is limited.
  • Patent Document 5 describes that a special cooling mechanism is added.
  • Patent Document 6 discloses that the hydrogen content is 25% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably an amorphous material containing no hydrogen.
  • a hard carbon film (described as a hard carbon thin film in Patent Document 6) is described.
  • Patent Document 1 there are many points where the details of the abundance ratio and the mechanism of the reaction product due to the chemical reaction are not known, and there is room for further improvement with respect to obtaining low friction characteristics, and in addition, it can be generated. There is a problem that molybdenum oxide promotes the chemical wear of the amorphous hard carbon film and does not take into account the possibility that the friction characteristics are deteriorated.
  • Patent Documents 2 to 5 the addition of a predetermined component to the amorphous hard carbon film or the lubricant, the limitation of the material of the mating member, or the addition of a special mechanism increases the manufacturing process, Since the manufacturing method and application range are limited, there is a problem that costs increase.
  • Patent Document 6 when an amorphous hard carbon film having a low hydrogen content is used as in Patent Document 6, the amorphous hard carbon film has excellent wear resistance, but the manufacturing method is limited, so that it is coated. There is a problem that the material and shape of the member are limited. Also, such amorphous hard carbon films have potentially very high hardness and tend to be excessively rough. In Patent Document 6, since these are not controlled at all, there is a problem that even when used together with a lubricant, the other party's aggressiveness is high and it is not preferable as a sliding structure member. Moreover, in order to solve this, there is a problem that a polishing process or the like is required after the film formation, which increases costs.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a main object is to provide a sliding structure member capable of obtaining good low friction characteristics.
  • the amorphous hard carbon film is amorphous (amorphous) material, so it is very smooth macroscopically, but there are microscopic microscopic unevenness.
  • MoS 2 molybdenum sulfide
  • the present invention that has solved the above-described problem is that an amorphous hard carbon film containing hydrogen is provided on one of the members that slide on each other, and an organic molybdenum compound and a compound containing zinc and sulfur as additives.
  • the amorphous hard carbon film provided on the one member is combined with the counterpart member through the lubricant to which is added, the amorphous hard
  • the root mean square roughness of the surface of the carbon film is 5 nm or more and 25 nm or less
  • the hydrogen content in the amorphous hard carbon film is 4.5 at% or more and 30 at% or less.
  • the root mean square roughness of the surface of the amorphous hard carbon film provided on one member is controlled to a specific range, and the hydrogen content in the amorphous hard carbon film is controlled to a specific range.
  • the frictional heat and pressure generated when the amorphous hard carbon film provided on one member and the mating member slide through the lubricant can be made appropriate. Therefore, it is possible to form a lubrication form that maintains a low friction and low wear state, and to obtain good low friction characteristics.
  • Such a lubricating form is obtained by chemically reacting an organomolybdenum compound contained in a lubricant with a compound containing zinc and sulfur by frictional heat or pressure to generate molybdenum ions (for example, Mo 4+ ) in the lubricant.
  • molybdenum ions for example, Mo 4+
  • the tribo film is a nano-level surface film formed on the sliding surface by the physicochemical action of an amorphous hard carbon film or a lubricant.
  • the organic molybdenum compound contained in the lubricant is controlled by controlling the root mean square roughness of the surface of the amorphous hard carbon film and the hydrogen content in the amorphous hard carbon film to a specific range. And a compound containing zinc and sulfur, while actively generating MoS 2 , the formation of molybdenum oxide is suppressed, and a tribo film is formed on the surface of the mating member, thereby obtaining a low friction characteristic.
  • a moving structural member can be provided.
  • (A) is principal part sectional drawing of the engine for motor vehicles shown as an example of the sliding structure member which concerns on one Embodiment of this invention
  • (b) and (c) are principal part expanded sectional views of (a). It is.
  • (A) is explanatory drawing explaining the mode of a friction test
  • (b) is explanatory drawing explaining the wear surface of a ball
  • (A) is a graph plotted from the contents shown in Table 3 so as to show the relationship between the root mean square roughness of the DLC film and the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio.
  • FIG. 5 is a graph plotting the relationship between the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio and the friction coefficient from the contents shown in Table 3.
  • FIG. (A) is a graph plotting the relationship between the hydrogen content of the DLC film and the detected amount of Mo 0 from the contents shown in Table 3, and (b) is a graph showing the hydrogen content of the DLC film of 4.5 at%. It is the photograph which image
  • FIG. It is the graph plotted so that the hydrogen content of a DLC film and the root mean square roughness of a DLC film might be shown.
  • the gist of the present invention is that the amorphous hard carbon film provided on one member and the frictional force and pressure generated by sliding with the mating member cause the additive added to the lubricant from MoO 2 and MoO 3. This is because the surface roughness of the amorphous hard carbon film and the hydrogen content are controlled within a specific range so as to generate MoS 2 having excellent friction characteristics.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a main part of an automobile engine shown as an example of a sliding structure member according to an embodiment of the present invention.
  • the sliding structure member 1 which concerns on one Embodiment of this invention is the amorphous
  • DLC film 2 (Hereinafter referred to as “DLC film”) 2 is provided on one member 11 via a lubricant 3 to which an organic molybdenum compound and a compound containing zinc and sulfur are added as additives.
  • the DLC film 2 is combined so as to slide with the mating member 12.
  • the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 provided on the sliding structure member 1 is 5 nm or more and 25 nm or less, and the hydrogen content in the DLC film 2 is 4.5 at% (atomic%). Above 30 at%.
  • Examples of the object to which the sliding structure member 1 according to the present invention can be used include a prime mover or a power transmission device in which one member 11 and a counterpart member 12 slide through a lubricant (lubricating oil) 3. it can.
  • Examples of the prime mover include heat engines including internal combustion engines such as automobile engines and gas turbines and external combustion engines such as steam engines and steam turbines, fluid machines including electric motors (electric motors), hydraulic cylinders, windmills, water turbines, and the like. Is mentioned.
  • Examples of the power transmission device include a transmission connected to the above-described prime mover.
  • the above-described member 11 corresponds to the piston ring 11a.
  • 12 corresponds to the cylinder 12a.
  • the member 11 corresponds to the connecting rod bearing 11b used between the crankshaft 12b and the connecting rod 13, and the mating member 12 corresponds to the crankshaft 12b.
  • the member 11 provided with the DLC film 2 may be a cylinder and the mating member 12 may be a piston ring.
  • the member 11 provided with the DLC film 2 is a crankshaft.
  • 12 may be a connecting rod bearing.
  • the sliding structure member 1 includes any member as long as it is a combination of members such as a shaft member, a bearing, and a gear that slide with each other.
  • the member 11 on which the DLC film 2 is provided may include a piston pin, a groove of the piston, a skirt portion, and the like.
  • the sliding structural member 1 is one of the members 11 that slide relative to each other, and it is sufficient that the DLC film 2 is provided on the portion that slides with the mating member 12.
  • the DLC film 2 can also be provided on the entire member 11. In this way, in addition to improving low wear characteristics, it is possible to increase hardness, improve chemical stability, improve surface smoothness, improve releasability, and improve seizure resistance. . Therefore, when the piston ring is the member 11, the DLC film 2 can be provided on the outer peripheral surface of the piston ring as shown in FIG. 1B, but the DLC film 2 may be provided over the entire surface of the piston ring. it can.
  • the member 11 and the counterpart member 12 are steel members including so-called ordinary steel and special steel because the additive added to the lubricant 3 is easily adsorbed on the surface and good lubricity can be obtained. However, it may be a nonferrous metal member or a ceramic member. The lubricant 3 and the additive will be described later.
  • Common steel includes rolled steel for general structure (SS material), rolled steel for welded structure (SM material), boiler and pressure vessel steel (SB material), and high-pressure gas container.
  • SS material rolled steel for general structure
  • SM material rolled steel for welded structure
  • SB material boiler and pressure vessel steel
  • high-pressure gas container steel plate and steel strip
  • SG material hot rolled steel material and steel strip
  • SPHT material hot rolled carbon steel strip for steel pipes
  • SAPH material automotive structural hot rolled steel plate and steel strip
  • SPC materials cold rolled steel sheets and steel strips
  • high carbon chromium bearing steel (SUJ2 material) and chromium molybdenum steel steel (SCM material) are preferable, but carbon steel for machine structure (SC material), carbon tool steel (SK material), Alloy tool steel for cutting tools (SKS material), Alloy tool steel for cold dies (SKD material), Alloy tool steel for hot die (SKT material), High speed tool steel (SKH material), Carbon Chrome bearing steel (SUJ), spring steel (SUP), stainless steel (SUS), heat-resistant steel (SUH), carbon steel for constant temperature pressure vessels (SLA), magnetic core steel and magnet steel Forged steel products (SF materials), cast steel products (SC materials), cast iron products (FC materials), and the like.
  • non-ferrous metal examples include aluminum, magnesium, titanium, or an alloy mainly composed of any one selected from these.
  • Al—Si—Cu—Mg—Ni Al—Si alloy 4000 series
  • Al—Mg alloy 5000 series
  • Al—Mg—Si alloy 6000 series
  • Al—Zn—Mg— Cu Al—Zn—Mg alloy
  • Al—Cu alloy AC1A
  • Al—Cu—Mg alloy AC1B
  • Al—Cu—Mg—Ni alloy AC5A
  • Al—Si alloy AC3A
  • ADC1 Al—Cu—Si alloys (AC2A, AC2B), Al—Si—Cu alloys (AC4B, ADC10, ADC12), Al—Si—Mg alloys (AC4C, AC4C) , ADC3)
  • Al-Si-Cu-Mg-Ni alloy AC8A, AC8B
  • magnesium or magnesium alloy examples include 1 to 7 types specified by JIS.
  • examples of titanium or titanium alloy examples include 1 to 4 types specified by JIS.
  • the member 11 and the mating member 12 may be formed by appropriately selecting from the above materials according to the application. That is, the member 11 and the counterpart member 12 may be formed of the same material selected from the above, or may be formed of different materials.
  • the surface roughness of the portion of the mating member 12 that slides with the member 11 may be in a range that is used as a general sliding structure member.
  • the arithmetic average roughness (Ra) may be finished to about 1.6 ⁇ m or less
  • the ten-point average roughness (Rz JIS ) may be finished to about 6.3 ⁇ m or less.
  • a good frictional force can be obtained if the surface roughness of the mating member 12 is less than or equal to the numerical value described above.
  • the arithmetic average roughness (Ra) and the ten-point average roughness (Rz JIS ) can be measured in accordance with JIS B0601: 2001, but can be easily measured by using a measuring device in accordance with this. be able to.
  • the root mean square roughness (Rq) of the surface of the DLC film 2 provided on the member 11 is 5 nm or more and 25 nm or less. If the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 is in this range, it is preferable because a good frictional force can be obtained and the opponent attack property does not become excessively high. If the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 is less than 5 nm, the surface is too smooth and a sufficient frictional force cannot be obtained. Therefore, MoS 2 is not easily generated, and good low friction characteristics cannot be obtained.
  • the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 is preferably 5.2 nm or more and 24 nm or less, and more preferably 7.3 nm or more and 19 nm or less.
  • the root mean square roughness [nm] is measured using an atomic force microscope (AFM), and can be calculated from the obtained result in accordance with JIS B0601: 2001.
  • the hydrogen content in the DLC film 2 provided on the member 11 is 4.5 at% or more and 30 at% or less. If the hydrogen content in the DLC film 2 is within this range, the DLC film 2 is neither too hard nor too soft, and the hardness is just right for the present invention. When it does, it becomes easy to produce moderate frictional heat and pressure. Therefore, the organic molybdenum compound contained in the lubricant 3 and the compound containing zinc and sulfur are liable to cause a chemical reaction, and MoS 2 can be positively generated. Therefore, it is easy to obtain a lubrication form that maintains a low friction and low wear state, and it is possible to obtain good low friction characteristics.
  • the upper limit of the hydrogen content in the DLC film 2 is preferably 28.8 at% or less, more preferably 26.1 at% or less, and further preferably 18.4 at% or less. More preferably, it is made 7 at% or less.
  • the hydrogen content in the DLC film 2 can be measured, for example, by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS).
  • RBS Rutherford Backscattering Spectrometry
  • the hardness and Young's modulus of the DLC film 2 can be measured by a nanoindentation method (nanoindenter) based on ISO 14577, and can be calculated with high accuracy.
  • Such a DLC film 2 is a plasma using a hydrocarbon gas such as methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), benzene (C 6 H 6 ), toluene (C 7 H 8 ) as a raw material, for example.
  • a film with a high hydrogen content can be formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), and a film with a low hydrogen content can be formed by PVD (Physical Vapor Deposition) using solid carbon as a raw material, for example.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • Which of the DLC films 2 is provided can be selected as appropriate according to the desired hydrogen content.
  • the hydrogen content in the DLC film 2 is arbitrarily adjusted in the range of 4.5 at% or more and 30 at% or less by variously changing the film forming conditions such as the raw material, pressure, film forming time, bias voltage, and plasma intensity. be able to.
  • the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 can be controlled by a combination of the apparatus conditions such as the type of source gas used, the bias voltage to be applied, and the film formation time.
  • the apparatus conditions such as the type of source gas used, the bias voltage to be applied, and the film formation time.
  • the pressure is about 0.1 to 5 Pa and the bias voltage of the member 11 is 400 to 2000 V.
  • the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 can be arbitrarily adjusted in the range of 5 nm to 25 nm by setting the plasma output to 20 to 200 W and the film formation time to 20 to 260 min.
  • the bias voltage of the member 11 is about 100 V
  • the arc voltage is about 80 V
  • the film formation time is about 100 min
  • the DLC film 2 The root mean square roughness of the surface can be in the range of 5 nm to 25 nm.
  • Lubricant 3 uses an additive containing an organic molybdenum compound and a compound containing zinc and sulfur as additives. In the present invention, since these additives are added to the lubricant 3, the friction force and pressure when the DLC film 2 provided on the member 11 and the mating member 12 slide are reduced in friction and wear. A lubrication form that maintains the state can be formed.
  • the organomolybdenum compound is usually dissolved in the lubricant 3 and causes a chemical reaction due to the frictional force and pressure when the DLC film 2 and the mating member 12 slide to generate MoS 2 , thereby reducing the friction and the low. It functions as a so-called friction modifier (friction modifier) that maintains the wear state. It also has the functions of improving wear resistance, extreme pressure, and oxidation resistance.
  • the organic molybdenum compound for example, molybdenum dialkyldithiocarbamate, molybdenum dithiophosphate, or the like can be used. These organomolybdenum compounds can be added to the lubricant 3 in any amount added alone or in combination.
  • a compound containing zinc and sulfur has a function of improving low friction characteristics (extreme pressure agent), and also functions as an antioxidant, a corrosion inhibitor, and the like.
  • the compound containing zinc and sulfur for example, zinc dialkyldithiophosphate or zinc dialkyldithiocarbamate composed of an alkyl group such as isopropyl, butyl, 2-ethylhexyl, isotridecyl or stearyl, or a mixture thereof is preferably used.
  • the compound containing zinc and sulfur can be added to the lubricant 3 in any amount.
  • detergents such as Ca sulfonates and Mg sulfonates are added as additives.
  • a detergent By adding a detergent, it is possible to prevent sludge formation of insoluble components such as an oxidation product and a polymer.
  • Lubricant 3 includes antioxidants such as phenols, amines and sulfides, polymethacrylate, and ethylene-propylene polymerization as long as the desired effects of the present invention are not impaired, depending on the purpose, in addition to the detergents described above.
  • Styrene-butadiene polymer Styrene-butadiene polymer, polyolefin-based viscosity index improver, fatty acid, fatty acid ester, phosphate ester, molybdenum disulfide friction modifier, succinimide, succinate ester, amine dispersants, Pour point depressants such as polymethacrylates, alkylnaphthalenes, phenols, extreme pressure agents such as phosphate esters and sulfur compounds, antifoaming agents such as alcohol and silicon (dimethylsiloxane), alkaline earth metal salts, sulfonic acids ( Alkali), rust preventives such as alcohol and amines, zinc dithiophosphate, zinc, SP compound What corrosion inhibitors, esters, alcohols, oils, oil-based agents such as organic acids, may be added as additives, coloring agents using an aromatic compound.
  • additives including detergents such as the aforementioned Ca sulfonates and Mg sulfonates, are generally
  • base oil serving as the base of the lubricant 3
  • examples of the base oil (base oil) serving as the base of the lubricant 3 include chemically synthesized oil, mineral oil, partially synthetic oil, and vegetable oil.
  • Lubricant 3 may be a grease whose viscosity is improved by adding a thickener in addition to a liquid one such as engine oil of an automobile engine.
  • the organic compound contained in the lubricant 3 is controlled by controlling the root mean square roughness of the surface of the DLC film 2 and the hydrogen content in the DLC film 2 to a specific range. It becomes possible to suppress the generation of molybdenum oxide while actively generating MoS 2 from the molybdenum compound and the compound containing zinc and sulfur. Therefore, the sliding structure member 1 has good low friction characteristics. Further, according to the sliding structure member 1, it is not necessary to add a predetermined component to the DLC film 2 or the lubricant 3, to limit the material of the mating member 12, and to add a special mechanism. Not necessary. Therefore, the sliding structure member 1 can obtain good low friction characteristics easily and inexpensively.
  • the friction test was conducted by a ball-on-disk friction and wear test shown in FIG.
  • Table 1 below shows the specifications of the test materials 1 to 4, the results of the friction coefficient after 10,000 cycles measured by the lubricant and the friction test.
  • SUJ2 material indicates a high carbon chromium bearing steel
  • DLC indicates that a DLC film is provided on the surface of the SUJ2 material.
  • the DLC shown in Table 1 was formed by a plasma CVD method. The conditions of the plasma CVD method were source gas: acetylene gas (C 2 H 2 ), pressure: 0.4 Pa, film formation time: 90 min, disc material bias voltage: 2000 V, and plasma output: 20 W.
  • the engine oils in Table 1 are commercially available, and as additives, molybdenum dithiocarbamate, which is an organic molybdenum compound, and zinc dialkyldithiophosphate, which is a compound containing zinc and sulfur, are added. ing. On the other hand, these additives are not added to the base oil.
  • Engine oil and base oil contain sulfur and sulfide components derived from mineral oil and Ca sulfonate as a detergent.
  • test material 1 since the test material 1 was provided with a DLC film on one member (disk material) and used engine oil to which an additive was added, it was found that the friction coefficient tends to be low. .
  • the test material 2 one member (disk material) and the other member (ball material) are both SUJ2 materials, and the test material 3 uses a lubricant to which no additive is added.
  • the material 4 was found to have a higher friction coefficient than the test material 1 because one of the members (disk material) and the counterpart member (ball material) was provided with the DLC film.
  • the test material 4 since the test material 4 has the DLC film in which the adsorbability of the additive is inferior to that of the SUJ2 material on both surfaces of the disk material and the ball material, there is a possibility that the amount of wear increases.
  • the DLC film is provided on one member (for example, the disk material 212), and the other member (for example, the ball material 211) is not provided, and the organic molybdenum compound and the compound containing zinc and sulfur are added. It was found that the idea of the present invention that these members slide in engine oil added as is effective. Next, along with this concept, the effectiveness of the effect of the present invention and the conditions for producing the effect were verified.
  • the DLC films of test materials 1 and 5 to 16 were measured for hardness, Young's modulus, hydrogen content, and root mean square roughness (Rq). Further, the friction test similar to [1] was performed to measure the friction coefficient, and the friction surface subjected to the friction test was analyzed. Here, a friction coefficient of 0.08 or less was accepted. Hardness [GPa] and Young's modulus [GPa] were measured using a nanoindenter according to ISO 14577. The hydrogen content [at%] was measured by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS). In RBS, the sample was irradiated with helium (He) ions, and particularly the hydrogen content was calculated from the results of detecting hydrogen recoiled and scattered forward. The root-mean-square roughness [nm] was calculated based on JIS B0601: 2001 from the results obtained by measuring a region having a side of 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less using an atomic force microscope (AFM).
  • AFM atomic force
  • the analysis of the friction surface was conducted by carefully washing and removing the lubricant adhering to the surface of the ball material after the ball-on-disk friction and wear test shown in FIG. With respect to the wear surface of the ball material shown in (b), the friction product was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • various elements derived from DLC films such as C, O, Mo, S, Zn, and P, lubricants, and additives were detected.
  • Mo which is considered to be derived from molybdenum dithiocarbamate as an additive, has been confirmed to exist in various forms such as Mo 4+ , Mo 5+ , Mo 6+ ionic species and Mo 0 .
  • Table 3 shows the Young's modulus, hydrogen content, root mean square roughness, coefficient of friction, and XPS analysis results of the DLC films of test materials 1 and 5 to 16.
  • Mo 4+ , Mo 0 and S 2 ⁇ are listed as XPS analysis results. This is because Mo 4+ is expected to combine with S 2 ⁇ to form MoS 2 .
  • Mo 4+ is a molybdenum ion
  • Mo 0 is a metal molybdenum (Mo) or molybdenum carbide (Mo 2 C)
  • S 2 ⁇ is a sulfur ion.
  • FIG. 3 is a graph plotted from the contents shown in Table 3 to show the relationship between the detected amount of Mo 4+ on the ball material and the friction coefficient.
  • the horizontal axis indicates the detected amount [at%] of Mo 4+ on the ball material, and the vertical axis indicates the friction coefficient.
  • FIG. 4A is a graph plotted from the contents shown in Table 3 so as to show the relationship between the root mean square roughness of the DLC film and the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio
  • FIG. 4B shows the test material.
  • 16 is a photograph of the wear surface of the ball material of No. 16
  • (c) is a photograph of the wear surface of the ball material of the test material 1.
  • FIG. 4A the horizontal axis represents the root mean square roughness [nm] of the DLC film, and the vertical axis represents the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio.
  • FIG. 4A the horizontal axis represents the root mean square roughness [nm] of the DLC film, and the vertical axis represents the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio.
  • the plot of “ ⁇ ” indicates that the hydrogen content of the DLC film is 30 at% or less, and the plot of “ ⁇ ” indicates that the hydrogen content of the DLC film is more than 30 at% and 40 at% or less.
  • the “ ⁇ ” plot indicates more than 40 at%.
  • the scale bar in FIG.4 (b) and (c) shows 200 micrometers, respectively.
  • the abundance ratio of these ions forming MoS 2 is more favorable as the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio approaches 2.0.
  • the hydrogen content of the DLC film is 40 at% or less (that is, “ ⁇ ” and “ ⁇ ”)
  • the root mean square roughness of the DLC film becomes coarse and the MoS 2 is good. It was found that it is easy to generate.
  • the hydrogen content of the DLC film exceeds 40 at%, there is no change that the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio approaches 2.0 even when the root mean square roughness of the DLC film is increased. From this, it was suggested that MoS 2 is not easily generated well.
  • the hydrogen content of the DLC film is 30 at% or less
  • the root mean square roughness of the DLC film is 28 nm
  • the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio is 2.94.
  • ⁇ specifically, the test material 16
  • the wear of the ball material as the mating member was more severe than that of the test material 1 (see FIGS. 4B and 4C). This is because the surface roughness of the DLC film was too rough, the hydrogen content of the DLC film was small, and the hardness was too high (hardness 61.4 GPa, Young's modulus 582 GPa as shown in Table 3). This is probably because the opponent's aggression has increased. This suggests that some control is required for the hydrogen content and root mean square roughness of the DLC film in order to achieve the effects of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph plotting the relationship between the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio and the friction coefficient from the contents shown in Table 3.
  • the horizontal axis represents the S 2 ⁇ / Mo 4+ ratio, and the vertical axis represents the friction coefficient.
  • the friction coefficient (0.082) of the test material 3 verified in [1] is shown in FIG. 5 as a reference.
  • FIG. 6A is a graph plotting the relationship between the hydrogen content of the DLC film and the detected amount of Mo 0 from the contents shown in Table 3, and FIG. 6B is a graph in which the hydrogen content of the DLC film is 4. It is the photograph which image
  • the horizontal axis represents the hydrogen content [at%] of the DLC film, and the vertical axis represents the detected amount [at%] of Mo 0 .
  • the scale bar in FIG.6 (b) shows 200 micrometers.
  • the detected amount of Mo 0 was small in the range where the hydrogen content of the DLC film was 30 at% or less (the range of “I” and “IV” in FIG. 6A) (specifically, Are test materials 1, 5 to 8, 16). As shown in Table 3, these test materials had a small coefficient of friction.
  • the detected amount of Mo 0 increased in the range where the hydrogen content of the DLC film was more than 30 at% and 40 at% or less (specifically, test materials 9 to 13). This is considered to be due to the relationship with the root mean square roughness of the DLC film.
  • the hardness of the DLC film has a certain degree of hardness. It is considered that not only MoS 2 but also by-products such as molybdenum oxide (MoO 2 or MoO 3 ) were generated by a relatively large amount due to or pressure.
  • the generated molybdenum oxide is reduced by hydrogen derived from the DLC film to generate metallic molybdenum, and also reacts with the carbon derived from the DLC film to generate molybdenum carbide. Since the generation of metallic molybdenum and molybdenum carbide means chemical wear of the DLC film, the hydrogen content of the DLC film is more than 30 at% and less than 40 at% (the range of “II” in FIG. 6A). It was suggested that it is not preferable.
  • the DLC film turns to Mo 0 to the same extent as the range where the hydrogen content of the DLC film is 30 at% or less.
  • the friction coefficient did not become sufficiently low as shown in Table 3 (specifically, test materials 14 and 15). This is because the hydrogen content of the DLC film was high, that is, because the hardness (Young's modulus) of the DLC film was low and soft, frictional heat and pressure did not occur sufficiently, and MoS 2 was not generated sufficiently. It was thought that.
  • test material 16 in which the hydrogen content of the DLC film is less than 4.5 at% (the range of “IV” in FIG. 6A) has too little hydrogen content, That is, since the hardness of the DLC film was too high and the root mean square roughness of the DLC film was too rough, the opponent's aggression was high, and the ball member, which is the counterpart member, was severely worn (see FIG. 4B). .
  • the test material 16 did not have a particularly large coefficient of friction in this friction test, but it was suggested that there was an inconvenience when it was slid for a longer time and / or with a larger load than in this friction test.
  • the hydrogen content of the DLC film is set to 4.5 at% or more, and the DLC film
  • the hydrogen content of the DLC film should be 30 at% or less in order to suppress chemical wear and prevent deterioration of various properties of the lubricant.
  • FIG. 7 shows the above-mentioned (2) and (3) in an easy-to-understand manner.
  • FIG. 7 is a graph plotted to show the relationship between the hydrogen content of the DLC film and the root mean square roughness of the DLC film.
  • the horizontal axis represents the hydrogen content [at%] of the DLC film, and the vertical axis represents the root mean square roughness [nm] of the DLC film.
  • Black dots “ ⁇ ” within the range indicated by the broken line in FIG. 7 are the test materials 1 and 5 to 8 that satisfy the requirements (1) to (3), that is, the requirements of the present invention and have a low friction coefficient ( Example). Since the white dot “ ⁇ ” outside the range indicated by the broken line in FIG. 7 does not satisfy the requirements (2) and (3), that is, the requirements of the present invention, the friction coefficient becomes high, or the opponent attack is high.
  • the test materials 9 to 16 were judged to be unsuitable due to the increase in the amount of metal molybdenum or molybdenum carbide produced (comparative example).

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Abstract

良好な低摩擦特性を得ることのできる摺動構造部材を提供する。互いに摺動する部材のうちの一方の部材１１に水素を含有するＤＬＣ膜２が設けられ、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加された潤滑剤３を介して、一方の部材１１に設けられたＤＬＣ膜２が相手部材１２と摺動するように組み合わされてなり、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さを５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、かつＤＬＣ膜２中の水素含有量を４．５ａｔ％（原子％）以上３０ａｔ％以下とした。

Description

摺動構造部材
　本発明は、原動機や動力伝達装置などに用いられる摺動構造部材に係り、互いに摺動する部材のうちの一方の部材に水素を含有する非晶質硬質炭素膜が設けられ、潤滑剤を介して、前記一方の部材に設けられた非晶質硬質炭素膜が相手部材と摺動するように組み合わされてなる摺動構造部材に関する。
　原動機や動力伝達装置などに用いられる摺動構造部材については、互いに摺動する部材の保護や燃費向上を通じた地球環境保護を目的として、摩擦を減らすための研究が精力的に進められており、数多くの手法が提案されている。
　その中の一つの手法として、非晶質硬質炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）とも呼ばれる。）や黒鉛（グラファイト）と二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を共存させることが提案されている。なお、ＭｏＳ2は、層状結晶構造の物質であり、高い荷重を受けると一定方向に滑るため、優れた潤滑効果を得ることのできる物質として知られている。
　かかる手法の一例として特許文献１には、アモルファス構造とグラファイト構造の比率（強度比）を所定範囲に限定した非晶質硬質炭素膜（特許文献１では非晶質炭素被膜と記載）と所定量以上のＭｏＳ2を用いることが記載されている。
　また、他の手法として、酸化モリブデンにおける化学反応を抑制するため、非晶質硬質炭素膜や潤滑剤中への所定成分の添加や相手部材の材質の限定、特殊な機構の追加が提案されている。
　例えば、特許文献２には、硫黄、マグネシウム、チタンまたはカルシウム成分を非晶質硬質炭素膜（特許文献２では非晶質炭素被膜と記載）に添加することが記載されている。また例えば、特許文献３には、ジチオリン酸銅（Ｃｕ－ＤＴＰ）を潤滑剤に添加することが記載されており、特許文献４には、相手部材に設けるセラミックス皮膜を限定することが記載され、特許文献５には、特殊な冷却機構を追加することが記載されている。
　さらに、他の手法として、水素の含有量を低く規制した非晶質硬質炭素膜と潤滑剤を用いることが提案されている。
　かかる手法の一例として特許文献６には、水素含有量を２５質量％以下、より好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下とし、さらにより好ましくは水素を含有しない非晶質硬質炭素膜（特許文献６では硬質炭素薄膜と記載）を用いることが記載されている。
特開２００７－９９９４７号公報 特開２００８－１９５９０３号公報 特開２００８－２５５１６０号公報 特開２００９－１１４３１１号公報 特開２００９－７９１３８号公報 特開２００５－２８８８号公報
　しかしながら、特許文献１には、化学反応による反応生成物の存在割合やそのメカニズムについて詳細が分かっていない点が多く、低摩擦特性を得ることについてさらなる改良の余地があることに加え、生成され得る酸化モリブデンによって非晶質硬質炭素膜の化学的摩耗が促進され、摩擦特性の悪化を招くおそれについて何ら考慮されていないという問題がある。
　また、特許文献２～５のように、非晶質硬質炭素膜や潤滑剤中への所定成分の添加や相手部材の材質の限定、または特殊な機構の追加は、製造工程が増加したり、製造手法や応用範囲が限定されたりするため、コストが嵩むという問題がある。
　そして、特許文献６のように水素の含有量の少ない非晶質硬質炭素膜を用いると、当該非晶質硬質炭素膜は優れた耐摩耗性を有する反面、製法が限定されるため、被覆する部材の材質や形状が限定されるという問題がある。また、このような非晶質硬質炭素膜は潜在的に非常に高い硬さをもち、表面が過度に粗くなる傾向にある。特許文献６は、これらを全く制御していないので、潤滑剤とともに用いても相手攻撃性が高く、摺動構造部材として好ましくないという問題があった。また、これを解決するためは、成膜後に研磨工程などが必要となるためコストが嵩むという問題があった。
　本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、良好な低摩擦特性を得ることのできる摺動構造部材を提供することを主たる課題とする。
　本発明者は鋭意研究を行った結果、非晶質硬質炭素膜はアモルファス（非晶質）材料であるため、巨視的には非常に滑らかであるが、微視的には微細な凹凸が存在し、形状や粗さは様々であること、また、良好な潤滑性を得ることのできる硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の生成には摩擦力や圧力などによってある程度のエネルギーを必要とすることに着目し、非晶質硬質炭素膜の硬さと表面粗さを特定の範囲に制御することで前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　前記課題を解決した本発明は、互いに摺動する部材のうちの一方の部材に水素を含有する非晶質硬質炭素膜が設けられ、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加された潤滑剤を介して、前記一方の部材に設けられた非晶質硬質炭素膜が相手部材と摺動するように組み合わされてなる摺動構造部材において、前記非晶質硬質炭素膜の表面の二乗平均平方根粗さが５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、かつ前記非晶質硬質炭素膜中の水素含有量が４．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であることを特徴としている。
　このように、一方の部材に設けられた非晶質硬質炭素膜の表面の二乗平均平方根粗さを特定の範囲に制御するとともに非晶質硬質炭素膜中の水素含有量を特定の範囲に制御することによって、一方の部材に設けられた非晶質硬質炭素膜と、相手部材とが潤滑剤を介して摺動する際に生じる摩擦熱や圧力を適切なものとすることができる。そのため、低摩擦、低摩耗状態を維持する潤滑形態を形成させることができ、良好な低摩擦特性を得ることができる。このような潤滑形態は、潤滑剤に含有される有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物とを摩擦熱や圧力によって化学反応させ、潤滑剤中に生成されるモリブデンイオン（例えば、Ｍｏ4+）と硫黄イオン（Ｓ2-）からＭｏＳ2を積極的に生成させ、もってＭｏＯ2やＭｏＯ3といった酸化モリブデンの生成を抑制し、結果的にＭｏＳ2を多く含有する状態とすること、および、一般的に知られているように非晶質硬質炭素膜と相手部材との摩擦により、非晶質硬質炭素膜の炭素成分を黒鉛（カーボングラファイト）質成分に構造変化させ、これが相手部材の表面に付着して良好なトライボフィルムを形成することによって成されると考えられる。なお、トライボフィルムは、非晶質硬質炭素膜や潤滑剤の物理化学的作用によって摺動面上に形成されたナノレベルの表面膜であるとされている。トライボフィルムが形成されると、互いに摺動する部材の摺動面の直接接触を防ぐことができるため、低摩擦、低摩耗状態を維持することが可能となる。つまり、トライボフィルムやＭｏＳ2は、良好な低摩擦特性を得るための摩擦生成物ということができる。
　本発明によれば、非晶質硬質炭素膜の表面の二乗平均平方根粗さと非晶質硬質炭素膜中の水素含有量を特定の範囲に制御することによって、潤滑剤に含有される有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物とから積極的にＭｏＳ2を生成させつつ酸化モリブデンの生成を抑制し、さらに相手部材の表面にトライボフィルムを形成させ、これにより良好な低摩擦特性を得た摺動構造部材を提供することができる。
（ａ）は、本発明の一実施形態に係る摺動構造部材の一例として示す自動車用エンジンの要部断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。 （ａ）は、摩擦試験の様子を説明する説明図であり、（ｂ）は、ボール材の摩耗面を説明する説明図である。 表３に示した内容から、ボール材上のＭｏ4+の検出量と摩擦係数の関係を示すようにプロットしたグラフである。 （ａ）は、表３に示した内容から、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さとＳ2-／Ｍｏ4+比の関係を示すようにプロットしたグラフであり、（ｂ）は、試験材１６のボール材の摩耗面を撮影した写真であり、（ｃ）は、試験材１のボール材の摩耗面を撮影した写真である。 表３に示した内容から、Ｓ2-／Ｍｏ4+比と摩擦係数の関係をプロットしたグラフである。 （ａ）は、表３に示した内容から、ＤＬＣ膜の水素含有量とＭｏ0の検出量の関係をプロットしたグラフであり、（ｂ）は、ＤＬＣ膜の水素含有量が４．５ａｔ％の試験材８のボール材の摩耗面を撮影した写真である。 ＤＬＣ膜の水素含有量とＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さの関係を示すようにプロットしたグラフである。
　本発明の主旨は、一方の部材に設けた非晶質硬質炭素膜と、相手部材との摺動により生じる摩擦力や圧力によって、潤滑剤に添加された添加剤からＭｏＯ2やＭｏＯ3よりも摩擦特性に優れるＭｏＳ2を生成させるように、非晶質硬質炭素膜の表面粗さと、水素含有量とを特定の範囲に制御したことにある。
　以下、適宜図面を参照して本発明に係る摺動構造部材を実施するための形態について詳細に説明する。
　図１の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る摺動構造部材の一例として示す自動車用エンジンの要部断面図である。
　図１の（ａ）に示すように、本発明の一実施形態に係る摺動構造部材１は、互いに摺動する部材のうちの一方の部材１１に水素を含有する非晶質硬質炭素膜（以下、「ＤＬＣ膜」という。）２が設けられ、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加された潤滑剤３を介して、一方の部材１１に設けられたＤＬＣ膜２が相手部材１２と摺動するように組み合わされてなる。
　そして、本発明においては、摺動構造部材１に設けられるＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さを５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、かつＤＬＣ膜２中の水素含有量を４．５ａｔ％（原子％）以上３０ａｔ％以下としている。
　本発明に係る摺動構造部材１が用いられ得る対象としては、潤滑剤（潤滑油）３を介して一方の部材１１と相手部材１２とが摺動する原動機や動力伝達装置などを挙げることができる。原動機としては、例えば、自動車用エンジンやガスタービンなどの内燃機関および蒸気機関や蒸気タービンなどの外燃機関を含む熱機関、電動機（電気モータ）、油圧シリンダや風車、水車などを含む流体機械などが挙げられる。また、動力伝達装置としては、前記した原動機と接続された変速機などが挙げられる。
　具体例を示して説明すると、例えば、図１（ａ）～（ｃ）に示すような摺動構造部材１（自動車用エンジン）であれば前記した部材１１がピストンリング１１ａに相当し、相手部材１２がシリンダ１２ａに相当する。また、部材１１がクランクシャフト１２ｂとコネクティングロッド１３の間に用いられるコンロッドベアリング１１ｂに相当し、相手部材１２がクランクシャフト１２ｂに相当する。もちろん、前記した例において、ＤＬＣ膜２が設けられる部材１１をシリンダとし、相手部材１２をピストンリングとしてもよいことはいうまでもなく、ＤＬＣ膜２が設けられる部材１１をクランクシャフトとし、相手部材１２をコンロッドベアリングとしてもよいことはいうまでもない。本発明に係る摺動構造部材１はこのように部材同士が互いに摺動する軸部材、ベアリング、歯車などの部材を組み合わせたものであればどのようなものも含まれる。また、ＤＬＣ膜２が設けられる部材１１としては、この他にピストンピンやピストンの溝およびスカート部などを挙げることができる。
　摺動構造部材１は、互いに摺動する部材のうちの一方の部材１１であって、相手部材１２と摺動する部分にＤＬＣ膜２が設けられていればよい。相手部材１２と摺動する部分にＤＬＣ膜２を設けることにより、摺動構造部材１の低摩耗特性を向上させることができる。なお、当該部材１１の全体にＤＬＣ膜２を設けることもできる。このようにすれば、低摩耗特性の向上のほかにも、高硬度化、化学的安定性の向上、表面平滑性の向上、離型性の向上、耐焼付き性の向上などを図ることができる。したがって、ピストンリングを部材１１とした場合、図１（ｂ）に示したようにピストンリングの外周面にＤＬＣ膜２を設けることができるが、ピストンリングの表面全体にわたってＤＬＣ膜２を設けることもできる。
　部材１１および相手部材１２は、潤滑剤３に添加されている添加剤が表面に吸着しやすく、良好な潤滑性を得ることができるため、いわゆる普通鋼および特殊鋼を含む鉄鋼製の部材であるのが好ましいが、非鉄金属製の部材またはセラミック製の部材などであってもよい。なお、潤滑剤３および添加剤については後述する。
　普通鋼としては、日本工業規格（ＪＩＳ）で規格されている一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ材）、ボイラーおよび圧力容器用鋼材（ＳＢ材）、高圧ガス容器用鋼板および鋼帯（ＳＧ材）、熱間圧延鋼材および鋼帯（ＳＰＨ材）、鋼管用熱間圧延炭素鋼鋼帯（ＳＰＨＴ材）、自動車構造用熱間圧延鋼板および鋼帯（ＳＡＰＨ材）、冷間圧延鋼板および鋼帯（ＳＰＣ材）などを挙げることができる。
　また、特殊鋼としては、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２材）、クロムモリブデン鋼鋼材（ＳＣＭ材）が好ましいが、機械構造用炭素鋼（Ｓ－Ｃ材）、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）、切削工具用合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ材）、冷間ダイス用合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ材）、熱間金型用合金工具鋼鋼材（ＳＫＴ材）、高速度工具鋼鋼材（ＳＫＨ材）、炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）、ばね鋼鋼材（ＳＵＰ材）、ステンレス鋼鋼材（ＳＵＳ材）、耐熱鋼鋼材（ＳＵＨ材）、定温圧力容器用炭素鋼鋼材（ＳＬＡ材）、磁心鋼や磁石鋼、鍛鋼品（ＳＦ材）、鋳鋼品（ＳＣ材）、鋳鉄品（ＦＣ材）などを挙げることができる。
　非鉄金属としては、アルミニウム、マグネシウム、チタンまたはこれらから選択されるいずれか一つを主成分とする合金を挙げることができる。
　アルミニウムまたはアルミニウム合金としては、ＪＩＳで規格されている純Ａｌ（１０００系）、Ａｌ－Ｃｕ，Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ系合金（２０００系）、Ａｌ－Ｍｎ，Ａｌ－Ｍｎ－Ｍｇ系合金（３０００系）、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｎｉ，Ａｌ－Ｓｉ系合金（４０００系）、Ａｌ－Ｍｇ系合金（５０００系）、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金（６０００系）、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ，Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金（７０００系）、Ａｌ－Ｃｕ合金（ＡＣ１Ａ）、Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ合金（ＡＣ１Ｂ）、Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｎｉ合金（ＡＣ５Ａ）、Ａｌ－Ｓｉ合金（ＡＣ３Ａ、ＡＤＣ１）、Ａｌ－Ｃｕ－Ｓｉ合金（ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ）、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ合金（ＡＣ４Ｂ、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２）、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ合金（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＤＣ３）Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｎｉ合金（ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ８Ｃ、ＡＣ９Ａ、ＡＣ９Ｂ、ＡＤＣ１４）、Ａｌ－Ｍｇ合金（ＡＣ７Ａ、ＡＤＣ５、ＡＤＣ６）などを挙げることができる。
　マグネシウムまたはマグネシウム合金としては、ＪＩＳで規格されている１～７種を挙げることができる。
　チタンまたはチタン合金としては、ＪＩＳで規格されている１～４種を挙げることができる。
　部材１１および相手部材１２は、前記した材料の中から用途に応じて適宜選択して形成されたものであればよい。つまり、部材１１および相手部材１２は、前記の中から選択される同じ材料で形成されていてもよく、また、異なる材料で形成されていてもよい。
　ここで、相手部材１２における、部材１１と摺動する部分の表面の粗さは、一般的な摺動構造部材として使用される範囲であればよい。例えば、算術平均粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ程度以下、十点平均粗さ（ＲｚJIS）が６．３μｍ程度以下に仕上げ加工されていればよい。相手部材１２の表面粗さが前記した数値以下であれば良好な摩擦力を得ることができる。
　なお、算術平均粗さ（Ｒａ）および十点平均粗さ（ＲｚJIS）は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１に準拠して測定することができるが、これに準拠した測定装置を用いることにより簡便に測定することができる。
　前記したように、本発明においては、部材１１に設けられるＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）を５ｎｍ以上２５ｎｍ以下としている。ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さがこの範囲にあれば良好な摩擦力が得られつつ、相手攻撃性も過度に高くならないので好ましい。
　ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さが５ｎｍ未満であると表面が滑らか過ぎるため十分な摩擦力を得ることができない。したがって、ＭｏＳ2が生成されにくく、良好な低摩擦特性を得ることができない。一方で、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さが２５ｎｍを超えると、表面が粗過ぎるため過度に相手攻撃性が高くなり、相手部材１２の摩耗が増大する。なお、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さは、５．２ｎｍ以上２４ｎｍ以下とするのが好ましく、７．３ｎｍ以上１９ｎｍ以下とするのがより好ましい。
　ここで、二乗平均平方根粗さ[ｎｍ]は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定し、得られた結果からＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１に準拠して算出することができる。
　また、本発明においては、部材１１に設けられるＤＬＣ膜２中の水素含有量を４．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としている。ＤＬＣ膜２中の水素含有量がこの範囲にあれば、ＤＬＣ膜２が硬過ぎもせず、また軟らか過ぎもせず、本発明にとって丁度よい硬さとなるため、ＤＬＣ膜２と相手部材１２が摺動する際に適度な摩擦熱と圧力を生じ易くなる。そのため、潤滑剤３に含有される有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物とが化学反応を起こし易くなり、積極的にＭｏＳ2を生成させることが可能となる。したがって、低摩擦、低摩耗状態を維持する潤滑形態を得やすくなり、良好な低摩擦特性を得ることが可能となる。
　ＤＬＣ膜２中の水素含有量が４．５ａｔ％未満であると、一般的にＤＬＣ膜２が硬くなる傾向があり、相手攻撃性が高くなるため、相手部材１２の摩耗が増大する。
　一方、ＤＬＣ膜２中の水素含有量が３０ａｔ％を超えると、ＤＬＣ膜２の硬さは比較的丁度よい範囲にあるものの、水素が多く含まれているため種々の化学反応が起きやすい。とりわけ、副生成物として生成したＭｏＯ2やＭｏＯ3が、豊富に存在する水素と化学反応を起こして金属モリブデン（Ｍｏ）を生成したり、ＤＬＣ膜２由来の炭素と反応して炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）を生成したりする。これらの生成は、水素や炭素が還元剤として作用して化学反応が進行することを意味しており、すなわち、ＤＬＣ膜２が化学的に摩耗されるため好ましくない。
　なお、ＤＬＣ膜２中の水素含有量が４０ａｔ％以上になると、本発明にとってはＤＬＣ膜２が軟らかくなり過ぎるため、ＤＬＣ膜２と相手部材１２が摺動しても適度な摩擦熱と圧力を生じさせることができない。そのため、潤滑剤３に含有される有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物とが化学反応を起こしにくくなる。その結果、良好な低摩擦特性を得ることができなくなる。なお、ＤＬＣ膜２中の水素含有量の上限は、２８．８ａｔ％以下とするのが好ましく、２６．１ａｔ％以下とするのがより好ましく、１８．４ａｔ％以下とするのがさらに好ましく、１７．７ａｔ％以下とするのがさらにより好ましい。
　ここで、ＤＬＣ膜２中の水素含有量は、例えば、ラザフォード後方散乱分光法（Rutherford Backscattering Spectrometry；ＲＢＳ）で測定することができる。
　ＤＬＣ膜２の硬さおよびヤング率は、ＩＳＯ　１４５７７に準拠したナノインデンテーション法（ナノインデンテンター）で測定することができ、精度よく算出することができる。
　このようなＤＬＣ膜２は、例えば、メタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）やトルエン（Ｃ7Ｈ8）などの炭化水素ガスを原料として用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により水素含有量を高く成膜することができ、また、例えば、固体炭素を原料として用いたＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）により水素含有量を低く成膜することができる。いずれによってＤＬＣ膜２を設けるかは、所望する水素含有量に応じて適宜に選択することができる。また、原料、圧力、成膜時間、バイアス電圧、プラズマ強度などの成膜条件を種々変更することでＤＬＣ膜２中の水素含有量を４．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下の範囲で任意に調整することができる。
　ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さは、用いる原料ガス種や印加するバイアス電圧などの装置条件や成膜時間の組み合わせにより制御することができる。例えば、原料ガスとしてＣＨ４、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6、Ｃ7Ｈ8などを用いたプラズマＣＶＤであれば、圧力を０．１～５Ｐａ程度、部材１１のバイアス電圧を４００～２０００Ｖ、プラズマ出力を２０～２００Ｗ、成膜時間を２０～２６０ｍｉｎなどとすることで、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さを５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲で任意に調整することができる。また、例えば、固体炭素を用いたＰＶＤであれば、圧力を１０-3Ｐａ以下、部材１１のバイアス電圧を１００Ｖ程度、アーク電圧を８０Ｖ程度、成膜時間を１００ｍｉｎ程度とすれば、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さを５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲にすることができる。
　潤滑剤３は、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加されたものを使用する。本発明においては、潤滑剤３にこれらの添加剤が添加されていることにより、部材１１に設けられたＤＬＣ膜２と相手部材１２が摺動する際の摩擦力や圧力によって低摩擦、低摩耗状態を維持する潤滑形態を形成させることができる。
　有機モリブデン化合物は、通常は潤滑剤３に溶け込んでおり、ＤＬＣ膜２と相手部材１２が摺動する際の摩擦力や圧力によって化学反応を起こしてＭｏＳ2を生成させ、これにより低摩擦、低摩耗状態を維持する、いわゆるフリクションモデファイアー（摩擦調整剤）として機能する。また、耐摩耗性を向上させ、極圧性を向上させ、耐酸化性を向上させる機能も有する。
　有機モリブデン化合物としては、例えば、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデンなどを用いることができる。有機モリブデン化合物は、これらを単独または混合して、任意の添加量で潤滑剤３に添加することができる。
　亜鉛および硫黄を含む化合物は、低摩擦特性を向上させる機能がある（極圧剤）とともに、酸化防止剤、腐食防止剤などとしても機能する。
　亜鉛および硫黄を含む化合物としては、例えば、イソプロピル、ブチル、２－エチルヘキシル、イソトリデシルまたはステアリルなどのアルキル基で構成されるジアルキルジチオリン酸亜鉛やジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、あるいはこれらの混合物などを好適に用いることができる。亜鉛および硫黄を含む化合物は、任意の添加量で潤滑剤３に添加することができる。
　また、添加剤としては、Ｃａスルホネート類、Ｍｇスルホネート類などの清浄剤が添加されているのが好ましい。清浄剤を添加することで、酸化生成物や高分子重合体などの不溶解分のスラッジ化を防止することができる。
　潤滑剤３には、前記した清浄剤以外にも目的に応じ、本発明の所望の効果を阻害しない範囲で、フェノール類、アミン類、硫化物などの酸化防止剤、ポリメタクリレート、エチレン－プロピレン重合物、スチレン－ブタジエン重合物、ポリオレフィン系などの粘度指数向上剤、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン酸エステル、二硫化モリブデンなどの摩擦調整剤、コハク酸イミド、コハク酸エステル、アミン類などの分散剤、ポリメタクリレート、アルキルナフタレン、フェノール類などの流動点降下剤、リン酸エステル、硫黄化合物などの極圧剤、アルコール、シリコン（ジメチルシロキサン）などの消泡剤、アルカリ土類金属の塩、スルホン酸類（アルカリ）、アルコール、アミン類などの防錆剤、ジチオリン酸亜鉛、亜鉛、Ｓ－Ｐ化合物などの腐食防止剤、エステル、アルコール、油脂、有機酸などの油性剤、芳香族化合物を用いた着色剤などを添加剤として添加し得る。前記したＣａスルホネート類、Ｍｇスルホネート類などの清浄剤を含め、これらの添加剤は、自動車用エンジンに用いられるエンジンオイルであれば一般的に添加されているものである。
　潤滑剤３のベースとなるベースオイル（基油）は化学合成油、鉱物油、部分合成油、植物油などを挙げることができる。
　潤滑剤３は、自動車用エンジンのエンジンオイルのように液体状のもののほか、増稠剤を添加して粘稠性を向上させたグリースであってもよい。
　以上に説明した摺動構造部材１によれば、ＤＬＣ膜２の表面の二乗平均平方根粗さとＤＬＣ膜２中の水素含有量を特定の範囲に制御することによって、潤滑剤３に含有される有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物とから積極的にＭｏＳ2を生成させつつ酸化モリブデンの生成を抑制することが可能となる。そのため、摺動構造部材１は、良好な低摩擦特性を有する。
　また、摺動構造部材１によれば、ＤＬＣ膜２や潤滑剤３中への所定成分の添加、相手部材１２の材質の限定、特殊な機構の追加などを行う必要がなく、研磨工程なども必要ではない。そのため、摺動構造部材１は、コストが嵩まずかつ簡便に、良好な低摩擦特性を得ることができる。
　次に、本発明に係る摺動構造部材の効果を確認した実施例について具体的に説明する。
［１］本発明の考え方の有効性の検証
　はじめに、本発明の考え方の有効性を検証するため、円形のディスク材およびボール材（直径６ｍｍ）の表面に、適宜、非晶質硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）を設けて試験材１～４を作製し、摩擦試験を行って摩擦係数を測定した。
　摩擦試験は、図２（ａ）に示すボールオンディスク摩擦摩耗試験により行った。試験条件は、表１に示す潤滑剤および添加剤を用いて、ボール材２１１への荷重：５Ｎ（＝１．１ＧＰａ）、摺動速度（ディスク材２１２の回転速度）：１００ｍｍ／秒、温度：室温（４０℃）、１００００サイクル（５０分）という条件で行った。なお、潤滑剤として使用したベースオイルおよびエンジンオイルの粘度は０Ｗ－２０であった。
　下記表１に試験材１～４の仕様、潤滑剤および摩擦試験で測定した１００００サイクル後の摩擦係数の結果を示す。
　なお、表１中の「ＳＵＪ２材」は、高炭素クロム軸受鋼を示し、「ＤＬＣ」は、ＳＵＪ２材の表面にＤＬＣ膜を設けていることを示す。
　表１に示すＤＬＣは、プラズマＣＶＤ法により成膜した。プラズマＣＶＤ法の条件は、原料ガス：アセチレンガス（Ｃ2Ｈ2）、圧力：０．４Ｐａ、成膜時間：９０ｍｉｎ、ディスク材のバイアス電圧：２０００Ｖ、プラズマ出力：２０Ｗであった。
　また、表１中のエンジンオイルは、市販されているものであって、添加剤として、有機モリブデン化合物であるジチオカルバミン酸モリブデンと、亜鉛および硫黄を含む化合物であるジアルキルジチオリン酸亜鉛と、が添加されている。これに対し、ベースオイルはこれらの添加剤は添加されていない。なお、エンジンオイルおよびベースオイルには、鉱油に由来する硫黄成分および硫化物成分と、清浄剤であるＣａスルホネートとが含まれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、試験材１は、一方の部材（ディスク材）にＤＬＣ膜を設け、添加剤が添加されたエンジンオイルを用いていたので摩擦係数が低くなる傾向にあることがわかった。
　これに対し、試験材２は、一方の部材（ディスク材）および相手部材（ボール材）がともにＳＵＪ２材であり、試験材３は、添加剤が添加されていない潤滑剤を用いており、試験材４は、一方の部材（ディスク材）および相手部材（ボール材）がともにＤＬＣ膜が設けられていたため、いずれも試験材１と比較して摩擦係数が高くなる傾向にあることがわかった。また、試験材４は、ＳＵＪ２材よりも添加剤の吸着性が劣るＤＬＣ膜がディスク材とボール材の両方の表面に形成されているため、摩耗量が大きくなるおそれがある。
　かかる検証により、一方の部材（例えば、ディスク材２１２）にＤＬＣ膜を設け、相手部材（例えば、ボール材２１１）にはこれを設けず、有機モリブデン化合物と亜鉛および硫黄を含む化合物とを添加剤として添加されたエンジンオイル中でこれらの部材を摺動させるという、本発明の考え方が有効であることがわかった。
　次に、この考え方に沿って、本発明の効果の有効性および効果を奏するための条件について検証した。
［２］効果の有効性および効果を奏するための条件の検証
　効果の有効性および効果を奏するための条件を検証するため、下記表２に示す条件でＳＵＪ２材製のディスク材にＤＬＣ膜を設け、ＤＬＣ膜を設けないＳＵＪ２材製のボール材と組み合わせて試験材１、５～１６とした。なお、表２には、［１］の検証で好成績を収めた試験材１を併せて記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　試験材１、５～１６のＤＬＣ膜について、硬さ、ヤング率、水素含有量および二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）を測定した。また、［１］と同様の摩擦試験を行って摩擦係数を測定し、さらに、摩擦試験を行った摩擦表面の分析を行った。なお、ここでは、摩擦係数が０．０８以下を合格とした。
　硬さ[ＧＰａ]およびヤング率[ＧＰａ]は、ＩＳＯ　１４５７７に準拠したナノインデンターを用いて測定した。
　水素含有量[ａｔ％]は、ラザフォード後方散乱分光法（Rutherford Backscattering Spectrometry；ＲＢＳ）により測定した。ＲＢＳでは、試料にヘリウム（Ｈe）イオンを照射して、特に水素含有量については、反跳して前方に散乱した水素を検出した結果より算出した。
　二乗平均平方根粗さ[ｎｍ]は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、一辺が２０μｍ以上５０μｍ以下の領域を測定し、得られた結果からＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１に準拠して算出した。
　摩擦表面の分析は、図２（ａ）に示すボールオンディスク摩擦摩耗試験を行った後のボール材に対し、表面に付着した潤滑剤を有機溶剤にて慎重に洗浄して除去し、図２（ｂ）に示したボール材の摩耗面について、Ｘ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy；ＸＰＳ）による摩擦生成物の分析を行った。その結果、ＸＰＳによる分析では、Ｃ，Ｏ，Ｍｏ，Ｓ，Ｚｎ，ＰなどのＤＬＣ膜や潤滑剤、添加剤に由来する様々な元素が検出された。なかでも、添加剤であるジチオカルバミン酸モリブデンに由来すると考えられるＭｏについては、Ｍｏ4+、Ｍｏ5+、Ｍｏ6+といったイオン種やＭｏ0など、様々な形態で存在が確認された。
　試験材１、５～１６のＤＬＣ膜のヤング率、水素含有量、二乗平均平方根粗さ、摩擦係数、ＸＰＳによる分析結果を併せて下記表３に示す。なお、表３には、ＸＰＳによる分析結果として、Ｍｏ4+、Ｍｏ0およびＳ2-を掲載した。Ｍｏ4+はＳ2-と結びついてＭｏＳ2を形成することが期待されるからである。表３中、Ｍｏ4+はモリブデンイオンであり、Ｍｏ0は金属モリブデン（Ｍｏ）または炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）であり、Ｓ2-は硫黄イオンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　効果の有効性および効果を奏するための条件を検証するため、表３に示した内容に基づいて種々検討した。
　図３は、表３に示した内容から、ボール材上のＭｏ4+の検出量と摩擦係数の関係を示すようにプロットしたグラフである。なお、横軸はボール材上のＭｏ4+の検出量[ａｔ％]を示し、縦軸は摩擦係数を示す。
　図３に示されるように、Ｍｏ4+量の増加に伴って摩擦係数が低下することがわかった。なお、［１］で検証した、添加剤を添加していないベースオイルを用いた試験材３の摩擦係数が０．０８２であったので、参考として図３中に示した。
　図４（ａ）は、表３に示した内容から、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さとＳ2-／Ｍｏ4+比の関係を示すようにプロットしたグラフであり、（ｂ）は、試験材１６のボール材の摩耗面を撮影した写真であり、（ｃ）は、試験材１のボール材の摩耗面を撮影した写真である。なお、図４（ａ）の横軸はＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さ[ｎｍ]を示し、縦軸はＳ2-／Ｍｏ4+比を示す。また、図４中、「◇」のプロットは、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％以下を示し、「□」のプロットは、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％超４０ａｔ％以下を示し、「△」のプロットは、４０ａｔ％超を示す。また、図４（ｂ）および（ｃ）中のスケールバーはそれぞれ２００μｍを示す。
　Ｓ2-／Ｍｏ4+比が２．０に近づくほどＭｏＳ2を形成するこれらのイオンの存在比率が好ましい状況にあるといえる。
　図４（ａ）から、ＤＬＣ膜の水素含有量が４０ａｔ％以下（すなわち、「◇」および「□」）の場合、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さが粗くなるのにともなってＭｏＳ2が良好に生成されやすいことがわかった。一方で、ＤＬＣ膜の水素含有量が４０ａｔ％超になると、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さが粗くなってもＳ2-／Ｍｏ4+比が２．０に近づくような変化はみられないことから、ＭｏＳ2が良好に生成されにくいことが示唆された。
　ここで、図４（ａ）中における、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％以下であって、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さが２８ｎｍであり、Ｓ2-／Ｍｏ4+比が２．９４であるプロット◇（具体的には試験材１６）は、試験材１と比較して相手部材となるボール材の摩耗が激しかった（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。これは、ＤＬＣ膜の表面粗さが粗過ぎたこと、かつＤＬＣ膜の水素含有量が少なく、硬さが高過ぎた（表３に示すように硬さ６１．４ＧＰａ、ヤング率５８２ＧＰａ）ことから相手攻撃性が高くなったためと考えられる。このことから、本発明の効果を奏するためには、ＤＬＣ膜の水素含有量と二乗平均平方根粗さについて何らかの制御を行う必要があることが示唆された。
　図５は、表３に示した内容から、Ｓ2-／Ｍｏ4+比と摩擦係数の関係をプロットしたグラフである。なお、横軸はＳ2-／Ｍｏ4+比を示し、縦軸は摩擦係数を示す。なお、［１］で検証した試験材３の摩擦係数（０．０８２）を参考として図５中に示した。
　図５から、Ｓ2-／Ｍｏ4+比が２．０に近づき、小さくなるほど摩擦係数も小さくなり、良い相関性があることがわかった。ただし、図５に示すように、Ｓ2-／Ｍｏ4+比が２．０近傍であっても、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％超４０ａｔ％以下（プロット□）の場合にこの相関性から外れ、摩擦係数が高くなるものがあった（具体的には試験材１１、１２）。これは、ＭｏＳ2以外の、例えば、酸化モリブデン、金属モリブデンや炭化モリブデン（Ｍｏ0）といったＭｏＳ2の摩擦効果を阻害する副生成物やＤＬＣ膜の浸食が関与しているためと考えられた。よって、次のような検討を行った。
　図６（ａ）は、表３に示した内容から、ＤＬＣ膜の水素含有量とＭｏ0の検出量の関係をプロットしたグラフであり、（ｂ）は、ＤＬＣ膜の水素含有量が４．５ａｔ％の試験材８のボール材の摩耗面を撮影した写真である。なお、図６（ａ）の横軸はＤＬＣ膜の水素含有量[ａｔ％]であり、縦軸はＭｏ0の検出量[ａｔ％]である。図６（ｂ）中のスケールバーは２００μｍを示す。
　図６に示すように、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％以下の範囲（図６（ａ）中の「Ｉ」および「IV」の範囲）ではＭｏ0の検出量が少なかった（具体的には試験材１、５～８、１６）。表３に示されているように、これらの試験材は摩擦係数が小さいものであった。
　これに対し、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％超４０ａｔ％以下の範囲ではＭｏ0の検出量が多くなった（具体的には試験材９～１３）。これは、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さとの関係にもよると考えられるが、ＤＬＣ膜の水素含有量がこの範囲である場合、ＤＬＣ膜の硬さがある程度の硬さを有するため、摩擦熱や圧力によってＭｏＳ2のみならず酸化モリブデン（ＭｏＯ2やＭｏＯ3）などの副生成物が比較的多く生成されたものと考えられる。そして、生成された酸化モリブデンは、ＤＬＣ膜由来の水素によって還元され金属モリブデンを生成し、また、ＤＬＣ膜由来の炭素と反応して炭化モリブデンを生成したと考えられる。金属モリブデン、炭化モリブデンの生成はＤＬＣ膜の化学的摩耗を意味することから、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％超４０ａｔ％以下の範囲（図６（ａ）中の「II」の範囲）は好ましくないことが示唆された。
　ＤＬＣ膜の水素含有量が４０ａｔ％超の範囲（図６（ａ）中の「III」の範囲）では一転して、ＤＬＣ膜の水素含有量が３０ａｔ％以下の範囲と同程度までＭｏ0の検出量が少なくなったものの、表３に示されるように摩擦係数は十分に低くならなかった（具体的には試験材１４、１５）。これは、ＤＬＣ膜の水素含有量が高かったため、つまり、ＤＬＣ膜の硬さ（ヤング率）が低く軟らかかったため、摩擦熱や圧力が十分に生じず、ＭｏＳ2が十分に生成されなかったことによると考えられた。
　なお、ＤＬＣ膜の水素含有量が４．５ａｔ％未満（図６（ａ）中の「IV」の範囲）である試験材（具体的には試験材１６）は、水素含有量が少な過ぎ、つまり、ＤＬＣ膜の硬さが高過ぎ、かつ、ＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さが粗過ぎたため相手攻撃性が高く、相手部材であるボール材の摩耗が激しかった（図４（ｂ）参照）。試験材１６は、今回の摩擦試験では、摩擦係数は特別大きくならなかったが、今回の摩擦試験よりも長時間および／または大きい荷重で摺動させた場合に不都合があることが示唆された。
　表３および図３～６を参照して検討した結果から、効果の有効性および効果を奏するための条件は次のようなものであることがわかった。
（１）互いに摺動する部材のうちの一方の部材に水素を含有するＤＬＣ膜が設けられ、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加された潤滑剤を介して、一方の部材に設けられたＤＬＣ膜が相手部材と摺動するように組み合わされていること。
（２）表３および図４、図５で明らかになったように、ＭｏＳ2を生成させるため、かつ相手攻撃性が過度に高くならないようにするため、ＤＬＣ膜の表面の二乗平均平方根粗さを５ｎｍ以上２５ｎｍ以下とすること。
（３）表３および図６で明らかになったように、ＤＬＣ膜の相手攻撃性が過度に高くならないようにするため、ＤＬＣ膜の水素含有量を４．５ａｔ％以上とし、かつＤＬＣ膜の化学的摩耗の抑制と潤滑剤の諸特性悪化防止のためＤＬＣ膜の水素含有量を３０ａｔ％以下とすること。
　前記した（２）および（３）をわかりやすく図示したのが図７である。図７は、ＤＬＣ膜の水素含有量とＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さの関係を示すようにプロットしたグラフである。なお、横軸はＤＬＣ膜の水素含有量[ａｔ％]を示し、縦軸はＤＬＣ膜の二乗平均平方根粗さ[ｎｍ]を示す。
　図７中の破線で示した範囲内の黒点「●」が前記（１）～（３）の要件、すなわち本発明の要件を満たし、摩擦係数の低かった試験材１、５～８である（実施例）。図７中の破線で示した範囲外の白点「○」が前記（２）および（３）の要件、すなわち本発明の要件を満たさないために摩擦係数が高くなったり、相手攻撃性が高くなったり、または金属モリブデンや炭化モリブデンの生成量が増加したりしたため、不適当であると判断された試験材９～１６である（比較例）。
　１　　　摺動構造部材
　１１　　部材
　１２　　相手部材
　２　　　非晶質硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）
　３　　　潤滑剤

Claims (1)

  1. 　互いに摺動する部材のうちの一方の部材に水素を含有する非晶質硬質炭素膜が設けられ、添加剤として、有機モリブデン化合物と、亜鉛および硫黄を含む化合物と、が添加された潤滑剤を介して、前記一方の部材に設けられた非晶質硬質炭素膜が相手部材と摺動するように組み合わされてなる摺動構造部材において、
    　前記非晶質硬質炭素膜の表面の二乗平均平方根粗さが５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、かつ
    　前記非晶質硬質炭素膜中の水素含有量が４．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下
    　であることを特徴とする摺動構造部材。
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