WO2017199503A1 - 水潤滑剤組成物および水潤滑システム - Google Patents

水潤滑剤組成物および水潤滑システム Download PDF

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WO2017199503A1
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water
lubricant composition
hydrogen
mass
nanodiamond
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PCT/JP2017/006331
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木本訓弘
伊藤久義
劉明
足立幸志
佐藤寛是
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株式会社ダイセル
国立大学法人東北大学
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    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/015—Dispersions of solid lubricants

Definitions

  • the present invention relates to a lubricant composition containing water as a lubricant base, and a lubrication system using the water lubricant composition.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 describes a water lubrication technique using a water lubricant in which a predetermined nanodiamond material is blended as an additive.
  • Non-Patent Document 1 when a water lubricant having a predetermined nanodiamond concentration of 1% by mass is used for lubrication between a hydrogel substrate and a sapphire member, a low friction with a friction coefficient of 0.02 can be achieved. There is a statement to that effect.
  • Non-Patent Document 2 discloses a low friction coefficient of 0.09 when a water lubricant having a predetermined nanodiamond concentration of 4.9% by mass is used for lubrication between an SiC substrate and an Al 2 O 3 member. There is a description that can be achieved.
  • Non-Patent Document 2 discloses that when a water lubricant having a predetermined nanodiamond concentration of 0.6 mass% is used for lubrication between the Si 3 N 4 substrate and the Al 2 O 3 member, the friction coefficient is 0. There is also a statement that a low friction of 0.05 can be achieved.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 require a relatively large amount of nanodiamond as an additive to the water lubricant.
  • the level of low friction that can be achieved by the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2 may not be sufficient depending on the application of water lubrication.
  • the present invention has been conceived under the circumstances as described above, and provides a water lubricant composition suitable for realizing low friction in water lubrication, and such a water lubricant. It is an object to provide a water lubrication system in which the composition is used.
  • a water lubricant composition contains at least water as a lubricant base and hydrogen-reduced nanodiamond particles.
  • Hydrogen-reduced nanodiamond particles refer to nanodiamond particles that are to be blended in a water lubricant composition at any stage prior to the blending, for example, by heat treatment in a hydrogen atmosphere. It shall mean nanodiamond particles that have been treated.
  • the oxygen content is preferably 10% by mass or less, more preferably 9.5% by mass or less, and the zeta potential is positive, for example.
  • the zeta potential of the nanodiamond particles is a value measured for nanodiamond particles in a nanodiamond aqueous dispersion having a nanodiamond concentration of 0.2% by mass and 25 ° C.
  • ultrapure water is used as the diluent.
  • the present water lubricant composition contains hydrogen-reduced nanodiamond particles as described above, and the water lubricant composition containing the hydrogen-reduced nanodiamond particles in addition to water as a lubricant base is predetermined.
  • the present inventors have found that low friction can be realized to such an extent that the friction coefficient is lower than 0.02, for example, in the lubrication between members.
  • the water lubricant composition containing the hydrogen-reduced nanodiamond particles has a low friction coefficient of, for example, about 0.02 or less in lubrication between predetermined members even if the nanodiamond particle concentration is relatively low.
  • the present inventors have also found that the above can be realized.
  • the water lubricant composition containing the hydrogen-reduced nanodiamond particles has a tendency to develop a low friction as the concentration decreases in a relatively low nanodiamond particle concentration range.
  • the inventors have found. These are for example shown in the following examples. And, the expression of these peculiar low frictions is a system in which water and a relatively low concentration of hydrogen reduced nanodiamond particles are present in a member such as a sliding member lubricated by the present water lubricant composition. This is thought to be due to the formation of a surface having both smoothness and wettability by the tribochemical reaction.
  • the water lubricant composition according to the first aspect of the present invention is suitable for realizing low friction in water lubrication.
  • This water lubricant composition is suitable for efficiently realizing low friction while suppressing the amount of hydrogen reduced nanodiamond particles blended with water as a lubricant base. Suppression of the blending amount of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is preferable from the viewpoint of reducing the production cost of the present water lubricant composition.
  • the content of hydrogen-reduced nanodiamond particles is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, more preferably 20%.
  • the mass ppm or less more preferably 15 mass ppm or less, more preferably 12 mass ppm or less, more preferably 11 mass ppm or less.
  • the content of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is preferably 0.5 ppm by mass or more, more preferably 0.8 ppm by mass or more, more preferably 1 ppm by mass or more, more preferably 1 It is 0.5 mass ppm or more.
  • the water content is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and more preferably 99% by mass or more.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond particles are dehydrogenation-treated products of detonation nanodiamond particles (nanodiamond particles produced by detonation).
  • detonation nanodiamond particles nanodiamond particles produced by detonation
  • the median diameter of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is preferably 9 nm or less, more preferably 8 nm or less, more preferably 7 nm or less, and more preferably 6 nm or less.
  • These configurations are suitable for the hydrogen-reduced nanodiamond particles in order to ensure a sufficient surface area per unit mass and to efficiently exhibit additive functions such as a function as a solid lubricant.
  • a water lubrication system is provided.
  • the water lubricant composition according to the first aspect of the present invention is used for lubrication of SiC members and / or SiO 2 members.
  • the SiC member is a member in which at least a part of a sliding surface to be lubricated is made of SiC.
  • the SiO 2 member is a member in which at least a part of the sliding surface to be lubricated is made of SiO 2 .
  • the water lubrication system having such a configuration is suitable for realizing low friction in water lubrication of the SiC member and / or the SiO 2 member.
  • the water lubrication system having such a configuration efficiently achieves low friction while suppressing the amount of hydrogen-reduced nanodiamond particles in the water lubricant composition in water lubrication of SiC members and / or SiO 2 members. Suitable for doing.
  • FIG. 1 It is an expansion schematic diagram of the water lubricant composition which concerns on one Embodiment of this invention. It is process drawing of an example of the manufacturing method of the water lubricant composition shown in FIG. 1 is a conceptual schematic diagram of a water lubrication system according to an embodiment of the present invention. It is the FT-IR spectrum obtained by measuring about the nano diamond particle before the hydrogen reduction process in the manufacture process of the water lubricant composition of an Example. It is the FT-IR spectrum obtained by measuring about the nano diamond particle after the hydrogen reduction process in the manufacture process of the water lubricant composition of an Example. It is a graph showing the result of the friction test performed about the water lubricant composition of the Example.
  • FIG. 1 is an enlarged schematic view of a water lubricant composition 10 according to one embodiment of the present invention.
  • the water lubricant composition 10 contains water 11 as a lubricant base, ND particles 12 that are hydrogen-reduced nanodiamond particles, and other components that are added as necessary.
  • the water 11 in the water lubricant composition 10 is a component that functions as a lubricant base, and the content of the water 11 in the water lubricant composition 10 is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more. More preferably, it is 99 mass% or more. Such a configuration is preferable from the viewpoint of reducing the environmental load due to the use of the water lubricant composition and from an economical viewpoint.
  • the ND particles 12 in the water lubricant composition 10 are hydrogen-reduced nanodiamond particles as described above.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond particles refer to nanodiamond particles to be blended in the water lubricant composition 10 at any stage prior to the blending, for example, by heat treatment in a hydrogen atmosphere. Nanodiamond particles that have undergone a reduction treatment are meant.
  • the content or concentration of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10 is, for example, 1% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less, and more preferably.
  • the content or concentration of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10 is preferably 0.5 mass ppm or more, more preferably 0.8 mass ppm or more, more preferably 1 mass ppm or more, more preferably 1.5. It is mass ppm or more.
  • the ND particles 12 contained in the water lubricant composition 10 are hydrogen reduced nanodiamond primary particles or hydrogen reduced nanodiamond secondary particles, respectively, and are separated from each other in the water lubricant composition 10. And dispersed as colloidal particles.
  • the primary particles of nanodiamond are nanodiamonds having a particle size of 10 nm or less.
  • the lower limit of the particle size of the primary particles of nanodiamond is, for example, 1 nm.
  • the particle size D50 (median diameter) of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10 is, for example, 9 nm or less, preferably 8 nm or less, more preferably 7 nm or less, and more preferably 6 nm or less.
  • Such a configuration relating to the particle size of the ND particle 12 is suitable for ensuring a sufficient surface area per unit mass for the ND particle 12 and efficiently exhibiting the additive function such as a function as a solid lubricant.
  • the particle size D50 of the ND particle 12 can be measured by, for example, a dynamic light scattering method.
  • the ND particles 12 contained in the resin composition 10 are preferably hydrogen-reduced products of detonation nanodiamond particles (nanodiamond particles generated by detonation). According to the detonation method, it is possible to appropriately generate nanodiamond having a primary particle size of 10 nm or less.
  • the so-called zeta potential of the ND particles 12 contained in the water lubricant composition 10 is, for example, positive and takes a positive value of, for example, 30 to 50 mV.
  • the zeta potential of the ND particles 12 that are colloidal particles affects the dispersion stability of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10, and this configuration is stable dispersion of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10. This is suitable for achieving a stable and stable dispersion state.
  • the zeta potential of nanodiamond particles is a value measured for nanodiamond particles in an aqueous nanodiamond dispersion at a nanodiamond concentration of 0.2 mass% and 25 ° C.
  • ultrapure water is used as the diluent.
  • the oxygen content of the ND particles 12 contained in the water lubricant composition 10 is preferably 10% by mass or less, more preferably 9.5% by mass or less.
  • the oxygen content of the ND particles 12 is known from the results of elemental analysis.
  • the nanodiamond particles themselves produced by the detonation method described above have a relatively large number of oxygen-containing functional groups such as carboxy groups as surface functional groups, and the above-mentioned zeta potential and oxygen content for nanodiamond particles are:
  • oxygen-containing functional group such as carboxy groups as surface functional groups
  • Such an oxygen-containing surface functional group can be used as an index of the degree of hydrogen reduction by hydrogen reduction treatment.
  • the ND particles 12 that are the hydrogen-reduced nanodiamond particles are in a state where the zeta potential is positive and the oxygen content is 10% by mass or less. It can be used as an indicator.
  • the water lubricant composition 10 may contain other components in addition to the water 11 and the ND particles 12 as described above.
  • Other components include, for example, surfactants, thickeners, coupling agents, rust preventives for rust prevention of metal members that are lubrication target members, and corrosion prevention for preventing corrosion of non-metal members that are lubrication target members.
  • FIG. 2 is a process diagram showing an example of a method for producing the above-described water lubricant composition 10.
  • the method includes a production step S1, a purification step S2, a drying step S3, a hydrogen reduction treatment step S4, a pre-crushing treatment step S5, a crushing step S6, and a classification step S7.
  • nanodiamonds are produced, for example, by detonation.
  • a molded explosive with an electric detonator inside a pressure-resistant container for detonation, and keep the container in a state where atmospheric pressure gas and atmospheric explosive coexist in the container.
  • the container is made of, for example, iron, and the volume of the container is, for example, 0.5 to 40 m 3 , preferably 2 to 30 m 3 .
  • the explosive a mixture of trinitrotoluene (TNT) and cyclotrimethylenetrinitroamine, ie hexogen (RDX), can be used.
  • TNT / RDX cyclotrimethylenetrinitroamine
  • the mass ratio of TNT to RDX (TNT / RDX) is, for example, in the range of 40/60 to 60/40.
  • the amount of explosive used is, for example, 0.05 to 2.0 kg.
  • the electric detonator is detonated, and the explosive is detonated in the container.
  • Detonation refers to an explosion associated with a chemical reaction in which the reaction flame surface moves at a speed exceeding the speed of sound.
  • the diamond used is generated by the action of the pressure and energy of the shock wave generated by the explosion, using the carbon that is liberated due to partial incomplete combustion of the explosive used.
  • Nanodiamond is a product obtained by the detonation method.
  • the adjacent primary particles or crystallites are very strong due to the coulomb interaction between crystal planes in addition to the action of van der Waals force. Gather and form a cohesive.
  • the purification step S2 includes an acid treatment in which a strong acid is allowed to act on a raw nanodiamond product as a raw material in, for example, an aqueous solvent.
  • the nano-diamond crude product obtained by the detonation method is likely to contain a metal oxide.
  • This metal oxide is an oxide such as Fe, Co, Ni, etc. derived from the container used for the detonation method. is there.
  • the metal oxide can be dissolved and removed from the nanodiamond crude product (acid treatment).
  • the strong acid used for this acid treatment is preferably a mineral acid, and examples thereof include hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, and aqua regia.
  • one type of strong acid may be used, or two or more types of strong acid may be used.
  • the concentration of the strong acid used in the acid treatment is, for example, 1 to 50% by mass.
  • the acid treatment temperature is, for example, 70 to 150 ° C.
  • the acid treatment time is, for example, 0.1 to 24 hours.
  • the acid treatment can be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure. After such an acid treatment, the solid content (including the nanodiamond adherend) is washed with water, for example, by decantation. It is preferable to repeat the washing of the solid content by decantation until the pH of the precipitation solution reaches, for example, 2 to 3.
  • the purification step S2 includes an oxidation treatment for removing graphite from the nanodiamond crude product (the nanodiamond aggregate before completion of purification) using an oxidizing agent.
  • the nano-diamond crude product obtained by the detonation method contains graphite (graphite). This graphite partially forms incomplete combustion of the explosive used to form nano-diamond crystals from the liberated carbon. Derived from carbon that did not.
  • graphite can be removed from the nanodiamond crude product (oxidation treatment) by applying a predetermined oxidizing agent in an aqueous solvent, for example.
  • Examples of the oxidizing agent used in this oxidation treatment include chromic acid, chromic anhydride, dichromic acid, permanganic acid, perchloric acid, and salts thereof.
  • one kind of oxidizing agent may be used, or two or more kinds of oxidizing agents may be used.
  • the concentration of the oxidizing agent used in the oxidation treatment is, for example, 3 to 50% by mass.
  • the amount of the oxidizing agent used in the oxidation treatment is, for example, 300 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the nanodiamond crude product subjected to the oxidation treatment.
  • the oxidation treatment temperature is, for example, 100 to 200 ° C.
  • the oxidation treatment time is, for example, 1 to 24 hours.
  • the oxidation treatment can be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure. Further, the oxidation treatment is preferably performed in the presence of a mineral acid from the viewpoint of improving the removal efficiency of graphite.
  • the mineral acid include hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, and aqua regia.
  • the concentration of the mineral acid is, for example, 5 to 80% by mass.
  • the purification step S2 may include a treatment (alkaline hydrogenation treatment) in which a predetermined alkali and hydrogen peroxide are allowed to act on the nanodiamond in an aqueous solvent.
  • a treatment alkaline hydrogenation treatment
  • metal oxides that could not be removed by the above-described acid treatment remain in nanodiamonds, the metal oxides etc. can be removed, and The separation of diamond primary particles is promoted.
  • the alkali used for this treatment examples include sodium hydroxide, ammonia, potassium hydroxide and the like.
  • the alkali concentration is, for example, 0.1 to 5% by mass
  • the hydrogen peroxide concentration is, for example, 1 to 6% by mass
  • the treatment temperature is, for example, 40 to 100 ° C.
  • the treatment time is, for example, 0 .5-5 hours.
  • this treatment can be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure.
  • the supernatant is removed, for example, by decantation.
  • the solid content (including the nanodiamond aggregate) in this precipitate is washed with water by centrifugal sedimentation.
  • an operation of performing solid-liquid separation on the precipitate or suspension using a centrifuge, an operation of separating the precipitate from the supernatant, and then ultrapure water in the precipitate A series of processes including the operation of adding and suspending is repeated until the electric conductivity of the suspension becomes 50 to 200 ⁇ S / cm when the solid content concentration (nanodiamond concentration) is adjusted to 6% by mass, for example. And do it.
  • the drying step S3 is then performed. Specifically, the supernatant is removed from the nanodiamond-containing solution after washing with water, for example, by decantation, and the residual fraction is subjected to a drying treatment to obtain a dry powder.
  • the drying treatment include spray drying performed using a spray drying apparatus and evaporation to dryness performed using an evaporator.
  • a hydrogen reduction treatment step S4 is performed.
  • the hydrogen reduction treatment step S4 is a treatment for causing hydrogen reduction on the nanodiamond surface, that is, hydrogen-terminated by reducing oxygen-containing functional groups such as carboxy groups that can be present on the nanodiamond surface obtained as described above.
  • a process for forming a structure In this step, the nanodiamond powder obtained through the drying step S3 is heated in a hydrogen atmosphere using a gas atmosphere furnace. Specifically, nanodiamond powder is arranged in a gas atmosphere furnace, and a hydrogen-containing gas (including inert gas in addition to hydrogen) is supplied to or passed through the furnace, and the heating temperature is set.
  • a hydrogen-containing gas including inert gas in addition to hydrogen
  • the inside of the furnace is heated up to a predetermined temperature condition, and hydrogen reduction treatment is performed.
  • the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas is, for example, 0.1 to 99.9% by volume
  • the heating temperature is, for example, 300 to 1000 ° C.
  • the heating time is, for example, 1 to 72 hours.
  • pre-crushing treatment step S5 is performed. Specifically, after preparing the hydrogen-reduced nanodiamond-containing slurry by dispersing the hydrogen-reduced nanodiamond powder obtained through the above-mentioned hydrogen reduction treatment step S4 in ultrapure water, the slurry is subjected to centrifugal sedimentation. Electrical conductivity and pH are adjusted by washing with water and / or adding a pH adjusting reagent. In this step, the electrical conductivity of the slurry is, for example, 30 to 100 ⁇ S / cm per solid content concentration of 1% by mass, and the pH of the slurry is, for example, 4 to 9.
  • crushing process S6 is performed.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond obtained through a series of processes as described above takes the form of an aggregate (secondary particle) in which primary particles are assembled by extremely strong interaction.
  • crushing process S6 is performed.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond-containing slurry whose electric conductivity and pH are adjusted as described above is subjected to a crushing treatment.
  • the crushing treatment can be performed using, for example, a high shear mixer, a high shear mixer, a homomixer, a ball mill, a bead mill, a high-pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, or a colloid mill.
  • a classification step S7 is then performed.
  • coarse particles can be removed from the hydrogen-reduced nanodiamond aqueous dispersion by classification using centrifugal separation.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond aqueous dispersion is subjected to concentration adjustment, pH adjustment, and addition of the other components as necessary.
  • the above-described water lubricant composition 10 containing at least the water 11 as the lubricant base and the ND particles 12 as the hydrogen-reduced nanodiamond particles can be produced.
  • the water lubricant composition 10 contains the ND particles 12 that are the hydrogen-reduced nanodiamond particles as described above.
  • the water lubricant composition 10 that contains the ND particles 12 in addition to the water 11 as the lubricant base is The inventors of the present invention have found that low friction can be realized to such an extent that the coefficient of friction is less than 0.02, for example, in lubrication between predetermined members.
  • the water lubricant composition 10 containing the ND particles 12 that are hydrogen-reduced nanodiamond particles has a friction coefficient of, for example, about 0.02 in lubrication between predetermined members even if the nanodiamond particle concentration is relatively low.
  • the present inventors have also found that the following low friction can be realized.
  • the water lubricant composition 10 containing the ND particles 12 that are the hydrogen-reduced nanodiamond particles tends to develop low friction as the concentration decreases in a relatively low nanodiamond particle concentration range.
  • the present inventors have also found out that this is the case. These are for example shown in the following examples.
  • the occurrence of these unique low frictions is a tribo in a system in which water 11 and a relatively low concentration of ND particles 12 are present in a member such as a sliding member lubricated by the water lubricant composition 10. This is considered due to the formation of a surface having both smoothness and wettability by a chemical reaction.
  • Such a water lubricant composition 10 is suitable for realizing low friction in water lubrication.
  • the water lubricant composition 10 is suitable for efficiently realizing low friction while suppressing the amount of ND particles 12 blended with water 11 as a lubricant base.
  • the suppression of the blending amount of the ND particles 12 is preferable from the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the water lubricant composition 10.
  • the content of water 11 is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and more preferably 99% by mass or more.
  • the content of the ND particles 12 in the water lubricant composition 10 is preferably 0.1 mass% or less, more preferably 0.01 mass% or less, more preferably 50 massppm or less, more preferably 20 massppm or less, More preferably, it is 15 mass ppm or less, More preferably, it is 12 mass ppm or less, More preferably, it is 11 mass ppm or less, Preferably it is 0.5 mass ppm or more, More preferably, it is 0.8 mass ppm or more, More preferably 1 mass ppm or more, more preferably 1.5 mass ppm or more.
  • FIG. 3 is a conceptual schematic diagram of a water lubrication system 20 according to one embodiment of the present invention.
  • the water lubrication system 20 includes a configuration including a plurality of members 21 and the water lubricant composition 10.
  • the plurality of members 21 have surfaces (sliding surfaces) that interact and interact with each other.
  • the plurality of members 21 include, for example, SiC members and / or SiO 2 members.
  • the SiC member is a member in which at least a part of a sliding surface to be lubricated is made of SiC.
  • the SiO 2 member is a member in which at least a part of the sliding surface to be lubricated is made of SiO 2 .
  • the water lubricant composition 10 contains at least the water 11 and the ND particles 12 as described above, and is used for lubrication on the sliding surfaces of the plurality of members 21.
  • the water lubrication system 20 having such a configuration is suitable for realizing low friction between the members 21 using the water lubricant composition 10.
  • Such a water lubrication system 10 is useful, for example, for lubrication of medical equipment parts and semiconductor manufacturing equipment parts.
  • a water lubricant composition stock solution was prepared through the following purification step, drying step, hydrogen reduction treatment step, pre-crushing treatment step, crushing step, and classification step.
  • the purification step first, acid treatment was performed on the crude nanodiamond organism. Specifically, 200 g of air-cooled detonation nanodiamond cocoon (the nanodiamond primary particle size is 4 to 6 nm, manufactured by Daicel Corporation), which is a crude nanodiamond product, and 2 L of 10 mass% hydrochloric acid are mixed. The obtained slurry was heat-treated for 1 hour under reflux under normal pressure conditions. The heating temperature in this acid treatment is 85 to 100 ° C. Next, after cooling the slurry, the solid content (including the nanodiamond aggregate and the soot) was washed with water by decantation. The solid content was washed repeatedly with decantation until the pH of the precipitate reached 2 from the low pH side.
  • an oxidation treatment in the purification process was performed. Specifically, after adding 2 L of 60% by mass sulfuric acid aqueous solution and 2 L of 50% by mass chromic acid aqueous solution to the decantated precipitate, the slurry is subjected to reflux under normal pressure conditions. For 5 hours. The heating temperature in this oxidation treatment is 120 to 140 ° C. Next, after cooling the slurry, the solid content (including the nanodiamond adherend) was washed with water by decantation. The supernatant liquid at the beginning of washing with water was colored, and the washing of the solid content by decantation was repeated until the supernatant liquid became clear visually. The nanodiamond adherend contained in the precipitate after washing with water had a particle diameter D50 (median diameter) of 2 ⁇ m.
  • alkaline overwater treatment in the purification process was performed. Specifically, 1 L of a 10% by mass sodium hydroxide aqueous solution and 1 L of a 30% by mass hydrogen peroxide aqueous solution are added to the precipitate obtained by decantation after the oxidation treatment to form a slurry.
  • heat treatment was performed for 1 hour under reflux under normal pressure conditions. The heating temperature in this treatment is 50 to 105 ° C. About the slurry which passed through the alkali overwater treatment, after cooling, the supernatant was removed by decantation to obtain a precipitate.
  • the solid content (a nano diamond adhesion body is included) in the said precipitation liquid was washed with the water by the centrifugal sedimentation method. Specifically, an operation of performing solid-liquid separation on the precipitate or suspension using a centrifuge, an operation of separating the precipitate from the supernatant, and then ultrapure water in the precipitate A series of processes including the operation of adding and suspending was repeated until the electrical conductivity of the suspension reached 56 ⁇ S / cm when the solid content concentration (nanodiamond concentration) was adjusted to 6% by mass. . The pH of the solution after such washing with water was 4.3.
  • a drying process was performed. Specifically, 1000 mL of the nanodiamond-containing liquid obtained through the above-described alkaline overwater treatment is spray-dried using a spray-drying device (trade name “Spray Dryer B-290”, manufactured by Nihon Büch Co., Ltd.). It was attached. As a result, 50 g of nanodiamond powder was obtained.
  • a hydrogen reduction treatment process was performed using a gas atmosphere furnace (trade name “Gas Atmosphere Tube Furnace KTF045N1”, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.). Specifically, 50 g of nanodiamond powder obtained as described above is allowed to stand in a tubular furnace of a gas atmosphere furnace, the inside of the tubular furnace is decompressed and left for 10 minutes, and then tubular using argon gas. The furnace was purged. The process from the pressure reduction operation to the argon purge was repeated three times in total, and argon gas was continuously passed through the tubular furnace. In this way, the inside of the furnace was replaced with an argon atmosphere.
  • a gas atmosphere furnace trade name “Gas Atmosphere Tube Furnace KTF045N1”, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.
  • the flow gas was switched from argon to hydrogen (purity 99.99% by volume or more) so that the flow rate of the hydrogen gas was 4 L / min, and the hydrogen gas was allowed to flow through the tubular furnace for 30 minutes. And after raising the temperature in a furnace to 600 degreeC over 2 hours, it hold
  • Nanoelements that have undergone such a hydrogen reduction treatment process were subjected to elemental analysis using an elemental analyzer (trade name “JM10”, manufactured by J Science Co., Ltd.).
  • JM10 elemental analyzer
  • carbon element, hydrogen element, nitrogen element The carbon element was 86.7 mass%
  • the hydrogen element was 1.5 mass%
  • the nitrogen element was 2.3 mass%
  • the oxygen element was 9.5 mass%.
  • the FT-IR spectrum shown in FIG. 5 was obtained.
  • the horizontal axis represents the wave number (cm ⁇ 1 ) related to the measurement
  • the vertical axis represents the transmittance (%) related to the measurement.
  • a pre-cracking treatment process was performed. Specifically, first, ultrapure water was added to 5.6 g of the hydrogen-reduced nanodiamond powder obtained through the hydrogen reduction treatment step to obtain 280 g of the suspension, and the suspension was cooled to room temperature. A slurry was obtained by stirring for 1 hour with a stirrer. Next, the slurry was washed by a centrifugal sedimentation method. Specifically, after the slurry was subjected to solid-liquid separation by centrifugation at 20000 ⁇ g for 10 minutes, the supernatant was removed.
  • ultrapure water was added to the precipitate after removal of the supernatant to obtain 280 g of a suspension, and the suspension was stirred with a stirrer at room temperature for 1 hour to obtain a slurry.
  • the slurry was subjected to ultrasonic cleaning treatment for 2 hours using an ultrasonic irradiator (trade name “ultrasonic cleaner -3AS-3”, manufactured by AS ONE).
  • the slurry thus obtained had an electric conductivity of 35 ⁇ S / cm and a pH of 9.41.
  • a crushing step by bead milling was performed using a bead milling device (trade name “Bead Mill RMB”, manufactured by IMEX Co., Ltd.).
  • Bead Mill RMB zirconia beads having a diameter of 30 ⁇ m are used as the crushing media
  • the amount of zirconia beads introduced into 280 g of slurry in the mill vessel is 280 ml
  • the peripheral speed of the rotary blade driven to rotate in the mill vessel is 8 m / sec.
  • the milling time was 2 hours.
  • a classification process was performed. Specifically, coarse particles were removed from the slurry that had undergone the above-described crushing step by classification operation using centrifugal separation (20000 ⁇ g, 10 minutes).
  • a stock solution of a water lubricant composition in which hydrogen-reduced nanodiamond particles are dispersed in water as a lubricant base was prepared.
  • the hydrogen-reduced nanodiamond particles in this water lubricant composition have a concentration (solid content concentration of the water lubricant composition) of 1.4% by mass and a particle size D50 (median diameter) of 6.0 nm.
  • the electrical conductivity was 70 ⁇ S / cm, the pH was 7.8, and the zeta potential was +48 mV.
  • Example 1 The water lubricant composition stock solution prepared as described above was diluted with ultrapure water, and the water lubricant composition of Example 1 (solid content concentration 1% by mass) and the water lubricant composition of Example 2 ( Solid content concentration of 0.1% by mass), water lubricant composition of Example 3 (solid content concentration of 0.01% by mass), water lubricant composition of Example 4 (solid content concentration of 0.005% by mass, ie, 50 mass ppm), the water lubricant composition of Example 5 (solid content concentration 0.001 mass%, ie 10 mass ppm), and the water lubricant composition of Example 6 (solid content concentration 0.0001 mass%, That is, 1 mass ppm) was prepared.
  • the test temperature is room temperature
  • the ball load on the disk substrate surface is 10 N
  • the ball sliding speed on the disk substrate surface is 100 mm / second
  • the relative sliding total distance of the balls on the disk substrate surface is 100 m.
  • the friction coefficient ( ⁇ ) shown for each of the water lubricant compositions of Examples 1 to 6 are 0.19 (Example 1), 0.16 (Example 2), 0.094 (Example 3), 0 0.059 (Example 4), 0.011 (Example 5), and 0.021 (Example 6).
  • the horizontal axis represents the solid content concentration (mass%) of the water lubricant composition on a natural logarithmic scale
  • the vertical axis represents the friction coefficient ( ⁇ ) related to the measurement.
  • nanodiamond content in the nanodiamond dispersion is determined by the precision balance of the weighed value of 3 to 5 g of the weighed dispersion and the dried product (powder) remaining after evaporation of water from the weighed dispersion by heating. Based on the weighed value, calculation was performed.
  • the particle diameter D50 (median diameter) of the nanodiamond contained in the nanodiamond dispersion is determined using a dynamic light scattering method (non-contact backscattering method) using an apparatus manufactured by Spectris (trade name “Zetasizer Nano ZS”). ).
  • the nanodiamond dispersion subjected to the measurement was diluted with ultrapure water so that the solid content concentration or the nanodiamond concentration was 0.5 to 2.0 mass%, and then subjected to ultrasonic irradiation with an ultrasonic cleaner. Is.
  • the zeta potential of the nanodiamond contained in the nanodiamond dispersion was measured by laser Doppler electrophoresis using an apparatus (trade name “Zetasizer Nano ZS”) manufactured by Spectris.
  • the nanodiamond dispersion subjected to the measurement is diluted with ultrapure water so that the solid content concentration or nanodiamond concentration becomes 0.2 mass%, and then subjected to ultrasonic irradiation by an ultrasonic cleaner.
  • the zeta potential measurement temperature is 25 ° C.
  • the pH of the nanodiamond dispersion subjected to the measurement was confirmed using a pH test paper (trade name “Three Band pH Test Paper”, manufactured by ASONE Co., Ltd.).
  • FT-IR analysis> For each of the nanodiamond sample before the hydrogen reduction treatment step and the nanodiamond sample after the hydrogen reduction treatment step, an FT-IR device (trade name “Spectrum 400 type FT-IR”, manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd.) Used to perform Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). In this measurement, an infrared absorption spectrum was measured while heating the sample to be measured at 150 ° C. in a vacuum atmosphere. Heating in a vacuum atmosphere was realized by using Model Japan HC900 model HeatChamber and TC-100WA model Thermo Controller together.
  • the water lubricant composition of Example 5 has an ultra-low friction coefficient of 0.011 as described above at a hydrogen-reduced nanodiamond concentration of 0.001 mass%, that is, an ultra-low concentration of 10 mass ppm. Realized friction.
  • the water lubricant composition of Example 6 achieved ultra-low friction with a friction coefficient of 0.021 as described above at a hydrogen-reduced nanodiamond concentration of 0.0001% by mass, that is, 1 ppm by mass.
  • the water lubricant compositions of Examples 1 to 5 tend to develop low friction as the concentration of nanodiamond particles is relatively low in the range of 0.001 to 1% by mass as the concentration decreases. was there.
  • [Appendix 12] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 8, wherein the content of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is 1.5 mass ppm or more.
  • [Appendix 13] The water lubricant composition according to any one of Appendixes 1 to 12, wherein the water content is 90% by mass or more.
  • [Appendix 14] The water lubricant composition according to any one of Appendixes 1 to 12, wherein the water content is 95% by mass or more.
  • [Appendix 15] The water lubricant composition according to any one of Appendixes 1 to 12, wherein the water content is 99% by mass or more.
  • [Appendix 16] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 15, wherein the hydrogen-reduced nanodiamond particles are a hydrogen reduction-treated product of detonation nanodiamond particles.
  • [Appendix 17] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 16, wherein the median diameter of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is 9 nm or less.
  • [Appendix 18] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 16, wherein the median diameter of the hydrogen-reduced nanodiamond particles is 8 nm or less.
  • [Appendix 22] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 21, wherein the hydrogen-reduced nanodiamond particles have an oxygen content of 10% by mass or less.
  • [Appendix 23] The water lubricant composition according to any one of appendices 1 to 21, wherein the hydrogen-reduced nanodiamond particles have an oxygen content of 9.5% by mass or less.
  • [Supplementary Note 24] A water lubrication system in which the water lubricant composition according to any one of Supplementary Notes 1 to 23 is used for lubrication of a SiC member and / or a SiO 2 member.

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Abstract

本発明の水潤滑剤組成物（１０）は、潤滑基剤としての水（１１）と、水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子（１２）とを含む。水潤滑剤組成物（１０）における水（１１）の含有率は例えば９０質量％以上である。水潤滑剤組成物（１０）におけるＮＤ粒子（１２）の含有率は例えば０.１質量％以下である。このような水潤滑剤組成物（１０）は、水潤滑において低摩擦を実現するのに適する。本発明の水潤滑システムは、このような水潤滑剤組成物（１０）がＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の潤滑に用いられるものである。

Description

水潤滑剤組成物および水潤滑システム
　本発明は、潤滑基剤として水を含有する潤滑剤組成物、および、水潤滑剤組成物が用いられた潤滑システムに関する。また、本願は、２０１６年５月１６日付の日本出願 特願２０１６－０９７８４９号に基づく優先権を主張し、当該出願に記載されている全ての内容を援用するものである。
　近年、潤滑技術の分野では、環境への負荷が低いことや経済的観点などから、水潤滑が注目されている。水潤滑の技術においては、潤滑基剤としての水に対する添加剤の配合によって水潤滑機能の向上が試みられることが多い。例えば下記の非特許文献１,２のそれぞれには、添加剤として所定のナノダイヤモンド材料が配合された水潤滑剤を用いる水潤滑技術が記載されている。
"親水性ナノダイヤモンドによる水潤滑"，刊行物名：機能材料，シーエムシー出版，2009年6月号，Vol.29，No.6，p.30-34 "一桁ナノダイヤモンドによるセラミックスの潤滑"，刊行物名：機能材料，シーエムシー出版，2009年6月号，Vol.29，No.6，p.35-42
　非特許文献１には、所定のナノダイヤモンドの濃度が１質量％である水潤滑剤をハイドロゲル基板とサファイア部材との間の潤滑に用いる場合に摩擦係数０.０２の低摩擦が達成され得る旨の記載がある。非特許文献２には、所定のナノダイヤモンドの濃度が４.９質量％である水潤滑剤をＳｉＣ基板とＡｌ2Ｏ3部材との間の潤滑に用いる場合に摩擦係数０.０９の低摩擦が達成され得る旨の記載がある。また、非特許文献２には、所定のナノダイヤモンドの濃度が０.６質量％である水潤滑剤をＳｉ3Ｎ4基板とＡｌ2Ｏ3部材との間の潤滑に用いる場合に摩擦係数０.０５の低摩擦が達成され得る旨の記載もある。
　しかしながら、非特許文献１,２に記載の技術においては、水潤滑剤への添加剤として比較的に多量のナノダイヤモンドを要する。また、非特許文献１,２に記載の技術によって達成可能とされる低摩擦の程度では、水潤滑の用途によっては充分でない場合がある。
　本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであり、水潤滑において低摩擦を実現するのに適した水潤滑剤組成物を提供すること、および、そのような水潤滑剤組成物が用いられている水潤滑システムを提供することを、目的とする。
　本発明の第１の側面によると、水潤滑剤組成物が提供される。この水潤滑剤組成物は、潤滑基剤としての水と、水素還元化ナノダイヤモンド粒子とを、少なくとも含有する。水素還元化ナノダイヤモンド粒子とは、水潤滑剤組成物中に配合されることとなるナノダイヤモンド粒子について、その配合より前のいずれかの段階で、例えば水素雰囲気下での加熱処理によって、水素還元処理を受けたナノダイヤモンドの粒子をいうものとする。この水素還元化ナノダイヤモンド粒子について、酸素含有率は好ましくは１０質量％以下、より好ましくは９.５質量％以下であり、且つ、ゼータ電位は例えばポジティブである。ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位とは、ナノダイヤモンド濃度が０.２質量％で２５℃のナノダイヤモンド水分散液におけるナノダイヤモンド粒子について測定される値とする。ナノダイヤモンド濃度０.２質量％のナノダイヤモンド分散液の調製のためにナノダイヤモンド水分散液の原液を希釈する必要がある場合には、希釈液として超純水を用いる。
　本水潤滑剤組成物は、上述のような水素還元化ナノダイヤモンド粒子を含有するところ、潤滑基剤としての水に加えて当該水素還元化ナノダイヤモンド粒子を含有する水潤滑剤組成物は、所定部材間の潤滑において摩擦係数が例えば０.０２を下回る程度に、低摩擦を実現可能であることを、本発明者らは見出した。加えて、当該水素還元化ナノダイヤモンド粒子を含有する水潤滑剤組成物は、そのナノダイヤモンド粒子濃度が比較的に低くとも、所定部材間の潤滑において摩擦係数が例えば０.０２程度以下の低摩擦を実現可能であることも、本発明者らは見出した。更に加えて、当該水素還元化ナノダイヤモンド粒子を含有する水潤滑剤組成物は、比較的に低いナノダイヤモンド粒子濃度範囲においてその濃度が低下するほど低摩擦の発現が強くなる傾向があることも、本発明者らは見出した。これらは、例えば後記の実施例の示すところである。そして、これら特異な低摩擦の発現は、本水潤滑剤組成物により潤滑がなされる摺動部材等の部材において、水と比較的に低濃度の水素還元化ナノダイヤモンド粒子とが存在する系でのトライボ化学反応によって、平滑性と濡れ性とを兼ね備えた表面が形成されることに、起因するものと考えられる。
　以上のように、本発明の第１の側面に係る水潤滑剤組成物は、水潤滑において低摩擦を実現するのに適するのである。本水潤滑剤組成物は、潤滑基剤としての水と配合される水素還元化ナノダイヤモンド粒子についてその配合量を抑制しつつ効率よく低摩擦を実現するのに適するのである。水素還元化ナノダイヤモンド粒子の配合量の抑制は、本水潤滑剤組成物の製造コスト抑制の観点から好ましい。
　本水潤滑剤組成物において、水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は、好ましくは０.１質量％以下、より好ましくは０.０１質量％以下、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１２質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１１質量ｐｐｍ以下である。本水潤滑剤組成物において、水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は、好ましくは０.５質量ｐｐｍ以上、より好ましくは０.８質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１.５質量ｐｐｍ以上である。本水潤滑剤組成物において、水の含有率は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、より好ましくは９９質量％以上である。これらの構成は、水潤滑において効率よく低摩擦を実現するのに資する。
　好ましくは、水素還元化ナノダイヤモンド粒子は、爆轟法ナノダイヤモンド粒子（爆轟法によって生成したナノダイヤモンド粒子）の水素還元処理物である。爆轟法によると、一次粒子の粒径が１０ｎｍ以下のナノダイヤモンドを適切に生じさせることが可能である。水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は、好ましくは９ｎｍ以下、より好ましくは８ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以下、より好ましくは６ｎｍ以下である。これらの構成は、水素還元化ナノダイヤモンド粒子について、単位質量あたりの表面積を充分に確保して固体潤滑剤としての機能など添加剤機能を効率よく発揮させるうえで、好適である。
　本発明の第２の側面によると水潤滑システムが提供される。この水潤滑システムは、本発明の第１の側面に係る水潤滑剤組成物がＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の潤滑に用いられている。ＳｉＣ部材とは、潤滑対象の摺動表面の少なくとも一部がＳｉＣよりなる部材をいうものとする。ＳｉＯ2部材とは、潤滑対象の摺動表面の少なくとも一部がＳｉＯ2よりなる部材をいうものとする。このような構成の水潤滑システムは、ＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の水潤滑において低摩擦を実現するのに適する。このような構成の水潤滑システムは、ＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の水潤滑において、水潤滑剤組成物中の水素還元化ナノダイヤモンド粒子についてその配合量を抑制しつつ効率よく低摩擦を実現するのに適する。
本発明の一の実施形態に係る水潤滑剤組成物の拡大模式図である。 図１に示す水潤滑剤組成物の製造方法の一例の工程図である。 本発明の一の実施形態に係る水潤滑システムの概念模式図である。 実施例の水潤滑剤組成物の製造過程における水素還元処理前のナノダイヤモンド粒子について測定されて得られたＦＴ-ＩＲスペクトルである。 実施例の水潤滑剤組成物の製造過程における水素還元処理後のナノダイヤモンド粒子について測定されて得られたＦＴ-ＩＲスペクトルである。 実施例の水潤滑剤組成物について行われた摩擦試験の結果を表すグラフである。
　図１は、本発明の一の実施形態に係る水潤滑剤組成物１０の拡大模式図である。水潤滑剤組成物１０は、潤滑基剤としての水１１と、水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２と、必要に応じて加えられる他の成分とを含有する。
　水潤滑剤組成物１０における水１１は、潤滑基剤として機能する成分であるところ、水潤滑剤組成物１０における水１１の含有率は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、より好ましくは９９質量％以上である。このような構成は、水潤滑剤組成物の使用に因る環境への負荷の低減や、経済的な観点から、好ましい。
　水潤滑剤組成物１０におけるＮＤ粒子１２は、上述のように水素還元化ナノダイヤモンド粒子である。水素還元化ナノダイヤモンド粒子とは、水潤滑剤組成物１０中に配合されることとなるナノダイヤモンド粒子について、その配合より前のいずれかの段階で、例えば水素雰囲気下での加熱処理によって、水素還元処理を受けたナノダイヤモンドの粒子をいうものとする。水潤滑剤組成物１０におけるＮＤ粒子１２の含有率ないし濃度は、本実施形態では例えば１質量％以下であり、好ましくは０.１質量％以下、より好ましくは０.０１質量％以下、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１２質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１１質量ｐｐｍ以下である。水潤滑剤組成物１０におけるＮＤ粒子１２の含有率ないし濃度は、好ましくは０.５質量ｐｐｍ以上、より好ましくは０.８質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１.５質量ｐｐｍ以上である。これらの構成は、水潤滑において効率よく低摩擦を実現するのに資する。
　水潤滑剤組成物１０に含有されるＮＤ粒子１２は、それぞれ、水素還元化ナノダイヤモンド一次粒子または水素還元化ナノダイヤモンド二次粒子であり、且つ、水潤滑剤組成物１０中にて互いに離隔してコロイド粒子として分散している。ナノダイヤモンドの一次粒子とは、粒径１０ｎｍ以下のナノダイヤモンドをいうものとする。ナノダイヤモンドの一次粒子の粒径の下限は例えば１ｎｍである。また、水潤滑剤組成物１０中のＮＤ粒子１２の粒径Ｄ５０（メディアン径）は、例えば９ｎｍ以下であり、好ましくは８ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以下、より好ましくは６ｎｍ以下である。ＮＤ粒子１２の粒径に関するこのような構成は、ＮＤ粒子１２について単位質量あたりの表面積を充分に確保して固体潤滑剤としての機能など添加剤機能を効率よく発揮させるうえで、好適である。ＮＤ粒子１２の粒径Ｄ５０は、例えば動的光散乱法によって測定することが可能である。
　樹脂組成物１０に含有されるＮＤ粒子１２は、好ましくは、爆轟法ナノダイヤモンド粒子（爆轟法によって生成したナノダイヤモンド粒子）の水素還元処理物である。爆轟法によると、一次粒子の粒径が１０ｎｍ以下のナノダイヤモンドを適切に生じさせることが可能である。
　水潤滑剤組成物１０に含有されるＮＤ粒子１２のいわゆるゼータ電位は、例えばポジティブであり、例えば３０～５０ｍＶの正の値をとる。コロイド粒子たるＮＤ粒子１２のゼータ電位は、水潤滑剤組成物１０中でのＮＤ粒子１２の分散安定性に影響を与えるところ、当該構成は、水潤滑剤組成物１０におけるＮＤ粒子１２について安定分散化や安定分散状態の維持を図るうえで、好適である。本発明において、ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位とは、ナノダイヤモンド濃度が０.２質量％で２５℃のナノダイヤモンド水分散液におけるナノダイヤモンド粒子について測定される値とする。ナノダイヤモンド濃度０.２質量％のナノダイヤモンド水分散液の調製のためにナノダイヤモンド水分散液の原液を希釈する必要がある場合には、希釈液として超純水を用いる。
　水潤滑剤組成物１０に含有されるＮＤ粒子１２の酸素含有率は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは９.５質量％以下である。ＮＤ粒子１２の酸素含有率については元素分析の結果から知得される。
　例えば上述の爆轟法によって生成するナノダイヤモンド粒子そのものは、カルボキシ基等の含酸素官能基を表面官能基として比較的に多く有するところ、ナノダイヤモンド粒子についての上述のゼータ電位や酸素含有率は、そのような含酸素表面官能基についての水素還元処理による水素還元の程度の指標として利用することができる。本実施形態では、水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２について、ゼータ電位がポジティブであり且つ酸素含有率が１０質量％以下である状態を、本発明にとって充分な水素還元処理のなされたことの指標として利用することができる。
　水潤滑剤組成物１０は、上述のような水１１およびＮＤ粒子１２に加えて他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、界面活性剤、増粘剤、カップリング剤、潤滑対象部材たる金属部材の錆止めのための防錆剤、潤滑対象部材たる非金属部材の腐食抑制のための腐食防止剤、凝固点降下剤、耐摩耗添加剤、防腐剤、着色料、および、ＮＤ粒子１２以外の固体潤滑剤が挙げられる。
　図２は、上述の水潤滑剤組成物１０を製造するための方法の一例を表す工程図である。本方法は、生成工程Ｓ１と、精製工程Ｓ２と、乾燥工程Ｓ３と、水素還元処理工程Ｓ４と、解砕前処理工程Ｓ５と、解砕工程Ｓ６と、分級工程Ｓ７とを含む。
　生成工程Ｓ１では、例えば爆轟法によって、ナノダイヤモンドを生成させる。まず、成形された爆薬に電気雷管が装着されたものを爆轟用の耐圧性容器の内部に設置し、容器内において大気組成の常圧の気体と使用爆薬とが共存する状態で、容器を密閉する。容器は例えば鉄製で、容器の容積は、例えば０.５～４０ｍ3であり、好ましくは２～３０ｍ3である。爆薬としては、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）とシクロトリメチレントリニトロアミンすなわちヘキソーゲン（ＲＤＸ）との混合物を使用することができる。ＴＮＴとＲＤＸの質量比（ＴＮＴ／ＲＤＸ）は、例えば４０／６０～６０／４０の範囲とされる。爆薬の使用量は、例えば０.０５～２.０ｋｇである。
　生成工程Ｓ１では、次に、電気雷管を起爆させ、容器内で爆薬を爆轟させる。爆轟とは、化学反応に伴う爆発のうち反応の生じる火炎面が音速を超えた高速で移動するものをいう。爆轟の際、使用爆薬が部分的に不完全燃焼を起こして遊離した炭素を原料として、爆発で生じた衝撃波の圧力とエネルギーの作用によってナノダイヤモンドが生成する。ナノダイヤモンドは、爆轟法により得られる生成物にて先ずは、隣接する一次粒子ないし結晶子の間がファンデルワールス力の作用に加えて結晶面間クーロン相互作用が寄与して非常に強固に集成し、凝着体をなす。
　精製工程Ｓ２は、本実施形態では、原料たるナノダイヤモンド粗生成物に例えば水溶媒中で強酸を作用させる酸処理を含む。爆轟法で得られるナノダイヤモンド粗生成物には金属酸化物が含まれやすいところ、この金属酸化物は、爆轟法に使用される容器等に由来するＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の酸化物である。例えば水溶媒中で所定の強酸を作用させることにより、ナノダイヤモンド粗生成物から金属酸化物を溶解・除去することができる（酸処理）。この酸処理に用いられる強酸としては、鉱酸が好ましく、例えば、塩酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、および王水が挙げられる。酸処理では、一種類の強酸を用いてもよいし、二種類以上の強酸を用いてもよい。酸処理で使用される強酸の濃度は例えば１～５０質量％である。酸処理温度は例えば７０～１５０℃である。酸処理時間は例えば０．１～２４時間である。また、酸処理は、減圧下、常圧下、または加圧下で行うことが可能である。このような酸処理の後、例えばデカンテーションにより、固形分（ナノダイヤモンド凝着体を含む）の水洗を行う。沈殿液のｐＨが例えば２～３に至るまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行うのが好ましい。
　精製工程Ｓ２は、本実施形態では、酸化剤を用いてナノダイヤモンド粗生成物（精製終了前のナノダイヤモンド凝着体）からグラファイトを除去するための酸化処理を含む。爆轟法で得られるナノダイヤモンド粗生成物にはグラファイト（黒鉛）が含まれているところ、このグラファイトは、使用爆薬が部分的に不完全燃焼を起こして遊離した炭素のうちナノダイヤモンド結晶を形成しなかった炭素に由来する。例えば上記の酸処理を経た後に、例えば水溶媒中で所定の酸化剤を作用させることにより、ナノダイヤモンド粗生成物からグラファイトを除去することができる（酸化処理）。この酸化処理に用いられる酸化剤としては、例えば、クロム酸、無水クロム酸、二クロム酸、過マンガン酸、過塩素酸、及びこれらの塩が挙げられる。酸化処理では、一種類の酸化剤を用いてもよいし、二種類以上の酸化剤を用いてもよい。酸化処理で使用される酸化剤の濃度は例えば３～５０質量％である。酸化処理における酸化剤の使用量は、酸化処理に付されるナノダイヤモンド粗生成物１００重量部に対して例えば３００～５００重量部である。酸化処理温度は例えば１００～２００℃である。酸化処理時間は例えば１～２４時間である。酸化処理は、減圧下、常圧下、または加圧下で行うことが可能である。また、酸化処理は、グラファイトの除去効率向上の観点から、鉱酸の共存下で行うのが好ましい。鉱酸としては、例えば、塩酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、および王水が挙げられる。酸化処理に鉱酸を用いる場合、鉱酸の濃度は例えば５～８０質量％である。このような酸化処理の後、例えばデカンテーションにより、固形分（ナノダイヤモンド凝着体を含む）の水洗を行う。水洗当初の上清液は着色しているところ、上清液が目視で透明になるまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行うのが好ましい。
　以上のような酸処理および溶液酸化処理を経た後であっても、爆轟法ナノダイヤモンドは、一次粒子間が非常に強く相互作用して集成している凝着体（二次粒子）の形態をとる。この凝着体からの一次粒子の分離を促すために、精製工程Ｓ２は、ナノダイヤモンドに対して水溶媒中で所定のアルカリおよび過酸化水素を作用させる処理（アルカリ過水処理）を含んでもよい。これにより、例えば、上述の酸処理によっても除去しきれなかった金属酸化物等がナノダイヤモンドに残存する場合に当該金属酸化物等を除去することができ、そして、ナノダイヤモンド凝着体からのナノダイヤモンド一次粒子の分離が促される。この処理に用いられるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウム等が挙げられる。本処理において、アルカリの濃度は例えば０.１～５質量％であり、過酸化水素の濃度は例えば１～６質量％であり、処理温度は例えば４０～１００℃であり、処理時間は例えば０.５～５時間である。また、本処理は、減圧下、常圧下、または加圧下で行うことが可能である。本処理を経たナノダイヤモンド含有溶液については、例えばデカンテーションによって上清を除く。そして、このデカンテーションによって得られた沈殿液のｐＨを例えば２～３に調整した後、この沈殿液中の固形分（ナノダイヤモンド凝着体を含む）について遠心沈降法による水洗を行う。具体的には、遠心分離装置を使用して当該沈殿液ないし懸濁液について固液分離を行う操作、その後に沈殿物と上清液とを分ける操作、および、その後に沈殿物に超純水を加えて懸濁する操作を含む一連の過程を、固形分濃度（ナノダイヤモンド濃度）を６質量％に調整したときの懸濁液の電気伝導度が例えば５０～２００μＳ／ｃｍとなるまで、反復して行う。
　本製造方法では、次に、乾燥工程Ｓ３が行われる。具体的には、上述の水洗後のナノダイヤモンド含有溶液から例えばデカンテーションによって上清が除かれた後、残留画分について乾燥処理に付して乾燥粉体を得る。乾燥処理の手法としては、例えば、噴霧乾燥装置を使用して行う噴霧乾燥や、エバポレーターを使用して行う蒸発乾固が挙げられる。
　本製造方法においては、次に、水素還元処理工程Ｓ４が行われる。水素還元処理工程Ｓ４は、ナノダイヤモンド表面に水素還元を生じさせるための処理、即ち、上述のようにして得られるナノダイヤモンド表面に存在し得るカルボキシ基等の含酸素官能基を還元して水素終端構造を形成するための処理である。本工程では、乾燥工程Ｓ３を経て得られるナノダイヤモンドの粉体について、ガス雰囲気炉を使用して、水素雰囲気下にて加熱する。具体的には、ガス雰囲気炉内にナノダイヤモンド粉体が配され、当該炉に対して水素含有ガス（水素の他には不活性ガスを含む）が供給ないし通流され、加熱温度として設定された温度条件まで当該炉内が昇温されて水素還元処理が実施される。この水素還元処理において、水素含有ガスの水素濃度は例えば０.１～９９.９体積％であり、加熱温度は例えば３００～１０００℃であり、加熱時間は例えば１～７２時間である。本工程により、水素還元化ナノダイヤモンドが得られる。そして、ナノダイヤモンドにおける水素還元化の有無および程度についは、当該ナノダイヤモンドに関する、ゼータ電位測定、元素分析によって知得される酸素含有率の値、およびＦＴ－ＩＲ分析によって、確認することが可能である。
　本製造方法においては、次に、解砕前処理工程Ｓ５が行われる。具体的には、上述の水素還元処理工程Ｓ４を経て得られる水素還元化ナノダイヤモンド粉体を超純水に分散させて水素還元化ナノダイヤモンド含有のスラリーを調製した後、当該スラリーについて、遠心沈降法による水洗および／またはｐＨ調整試薬の添加によって、電気伝導度やｐＨを調整する。本工程にて、当該スラリーの電気伝導度は、固形分濃度１質量％あたりで例えば３０～１００μＳ/ｃｍとされ、当該スラリーのｐＨは例えば４～９とされる。
　本製造方法においては、次に、解砕工程Ｓ６が行われる。以上のような一連の過程を経て得られる水素還元化ナノダイヤモンドは、一次粒子間が非常に強く相互作用して集成している凝着体（二次粒子）の形態をとる。この凝着体から多くの一次粒子を分離させるため、解砕工程Ｓ６が行われる。具体的には、上述のようにして電気伝導度およびｐＨの調整された水素還元化ナノダイヤモンド含有スラリーが解砕処理に付される。解砕処理は、例えば、高剪断ミキサー、ハイシアーミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、またはコロイドミルを使用して行うことができる。これらを組み合わせて解砕処理を実施してもよい。効率性の観点からはビーズミルを使用するのが好ましい。このような解砕工程Ｓ６を経ることによって、コロイド粒子として分散する水素還元化ナノダイヤモンドの一次粒子を含有する水分散液を得ることができる。
　本製造方法においては、次に、分級工程Ｓ７が行われる。例えば分級装置を使用して、遠心分離を利用した分級操作によって水素還元化ナノダイヤモンド水分散液から粗大粒子を除去することができる。本工程の後、水素還元化ナノダイヤモンド水分散液について、必要に応じて、濃度の調整や、ｐＨの調製、上述の他の成分の添加を行う。
　以上のようにして、潤滑基剤としての水１１および水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２を少なくとも含有する上述の水潤滑剤組成物１０を製造することができる。
　水潤滑剤組成物１０は、上述のような水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２を含有するところ、潤滑基剤としての水１１に加えてＮＤ粒子１２を含有する水潤滑剤組成物１０は、所定部材間の潤滑において摩擦係数が例えば０.０２を下回る程度に、低摩擦を実現可能であることを、本発明者らは見出した。加えて、水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２を含有する水潤滑剤組成物１０は、そのナノダイヤモンド粒子濃度が比較的に低くとも、所定部材間の潤滑において摩擦係数が例えば０.０２程度以下の低摩擦を実現可能であることも、本発明者らは見出した。更に加えて、水素還元化ナノダイヤモンド粒子たるＮＤ粒子１２を含有する水潤滑剤組成物１０は、比較的に低いナノダイヤモンド粒子濃度範囲においてその濃度が低下するほど低摩擦の発現が強くなる傾向があることも、本発明者らは見出した。これらは、例えば後記の実施例の示すところである。そして、これら特異な低摩擦の発現は、水潤滑剤組成物１０により潤滑がなされる摺動部材等の部材において、水１１と比較的に低濃度のＮＤ粒子１２とが存在する系でのトライボ化学反応によって、平滑性と濡れ性とを兼ね備えた表面が形成されることに、起因するものと考えられる。
　このような水潤滑剤組成物１０は、水潤滑において低摩擦を実現するのに適する。水潤滑剤組成物１０は、潤滑基剤としての水１１と配合されるＮＤ粒子１２についてその配合量を抑制しつつ効率よく低摩擦を実現するのに適する。ＮＤ粒子１２の配合量の抑制は、水潤滑剤組成物１０の製造コスト抑制の観点から好ましい。
　水潤滑剤組成物１０において、水１１の含有率は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、より好ましくは９９質量％以上である。水潤滑剤組成物１０におけるＮＤ粒子１２の含有率は、好ましくは０.１質量％以下、より好ましくは０.０１質量％以下、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１２質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１１質量ｐｐｍ以下であり、且つ、好ましくは０.５質量ｐｐｍ以上、より好ましくは０.８質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１質量ｐｐｍ以上、より好ましくは１.５質量ｐｐｍ以上である。これらの構成は、水潤滑剤組成物１０による水潤滑において効率よく低摩擦を実現するのに資する。
　図３は、本発明の一の実施形態に係る水潤滑システム２０の概念模式図である。水潤滑システム２０は、複数の部材２１および水潤滑剤組成物１０を含む構成を備える。複数の部材２１は、相対運動をして相互作用しあう表面（摺動表面）を有する。複数の部材２１は、例えばＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材を含む。ＳｉＣ部材とは、潤滑対象の摺動表面の少なくとも一部がＳｉＣよりなる部材をいうものとする。ＳｉＯ2部材とは、潤滑対象の摺動表面の少なくとも一部がＳｉＯ2よりなる部材をいうものとする。水潤滑剤組成物１０は、上述のように水１１およびＮＤ粒子１２を少なくとも含有し、複数の部材２１の摺動表面における潤滑に用いられている。このような構成の水潤滑システム２０は、水潤滑剤組成物１０を用いて部材２１間の低摩擦を実現するのに適する。このような水潤滑システム１０は、例えば、医療機器部品の潤滑や半導体製造装置部品の潤滑に有用である。
　以下のような精製工程、乾燥工程、水素還元処理工程、解砕前処理工程、解砕工程、および分級工程を経て、水潤滑剤組成物の原液を作製した。
　精製工程では、まず、ナノダイヤモンド粗成生物に対して酸処理を行った。具体的には、ナノダイヤモンド粗生成物たる空冷式爆轟法ナノダイヤモンド煤（ナノダイヤモンド一次粒子の粒径は４～６ｎｍ，株式会社ダイセル製）２００ｇと２Ｌの１０質量％塩酸とを混合して得られたスラリーに対し、常圧条件での還流下で１時間の加熱処理を行った。この酸処理における加熱温度は８５～１００℃である。次に、当該スラリーについて、冷却後、デカンテーションによって固形分（ナノダイヤモンド凝着体と煤を含む）の水洗を行った。沈殿液のｐＨが低ｐＨ側から２に至るまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行った。
　次に、精製工程の酸化処理を行った。具体的には、デカンテーション後の沈殿液に、２Ｌの６０質量％硫酸水溶液と２Ｌの５０質量％クロム酸水溶液とを加えてスラリーとした後、このスラリーに対し、常圧条件での還流下で５時間の加熱処理を行った。この酸化処理における加熱温度は１２０～１４０℃である。次に、当該スラリーについて、冷却後、デカンテーションによって固形分（ナノダイヤモンド凝着体を含む）の水洗を行った。水洗当初の上清液は着色しているところ、上清液が目視で透明になるまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行った。この水洗後の沈殿液に含まれているナノダイヤモンド凝着体について、粒径Ｄ５０（メディアン径）は２μｍであった。
　次に、精製工程のアルカリ過水処理を行った。具体的には、酸化処理後のデカンテーションによって得られた沈殿液に、１Ｌの１０質量％水酸化ナトリウム水溶液と１Ｌの３０質量％過酸化水素水溶液とを加えてスラリーとした後、このスラリーに対し、常圧条件での還流下で１時間の加熱処理を行った。この処理における加熱温度は５０～１０５℃である。アルカリ過水処理を経たスラリーについては、冷却後、デカンテーションによって上清を除いて沈殿液を得た。そして、当該沈殿液について塩酸を加えてｐＨを２.５に調整した後、当該沈殿液中の固形分（ナノダイヤモンド凝着体を含む）について遠心沈降法による水洗を行った。具体的には、遠心分離装置を使用して当該沈殿液ないし懸濁液について固液分離を行う操作、その後に沈殿物と上清液とを分ける操作、および、その後に沈殿物に超純水を加えて懸濁する操作を含む一連の過程を、固形分濃度（ナノダイヤモンド濃度）６質量％に調整したときの懸濁液の電気伝導度が５６μＳ／ｃｍとなるまで、反復して行った。このような水洗後の溶液のｐＨは４.３であった。
　次に、乾燥工程を行った。具体的には、上述のアルカリ過水処理を経て得られたナノダイヤモンド含有液１０００ｍＬを、噴霧乾燥装置（商品名「スプレードライヤー Ｂ-２９０」，日本ビュッヒ株式会社製）を使用して噴霧乾燥に付した。これにより、５０ｇのナノダイヤモンド粉体を得た。
　このような乾燥工程までを経たナノダイヤモンドについて、元素分析装置（商品名「ＪＭ１０」，株式会社ジェイ・サイエンス製）を使用して元素分析を行ったところ、炭素元素、水素元素、窒素元素、および酸素元素の総量に占める割合について、炭素元素は８０.５質量％、水素元素は１.４質量％、窒素元素は２.３質量％、酸素元素は１５.８質量％であった。乾燥工程までを経たナノダイヤモンドについて、後記のようにしてゼータ電位を測定したところ、－４７ｍＶ（ｐＨ７）であった。また、乾燥工程までを経たナノダイヤモンドについて、後記のようにしてＦＴ-ＩＲ測定を行ったところ、図４に示すＦＴ-ＩＲスペクトルが得られた。図４のＦＴ-ＩＲスペクトルにおいて、横軸は測定に係る波数（ｃｍ-1）を表し、縦軸は測定に係る透過率（％）を表す。
　次に、ガス雰囲気炉（商品名「ガス雰囲気チューブ炉 ＫＴＦ０４５Ｎ１」，光洋サーモシステム株式会社製）を使用して水素還元処理工程を行った。具体的には、上述のようにして得られたナノダイヤモンド粉体５０ｇをガス雰囲気炉の管状炉内に静置し、管状炉内を減圧し、１０分間放置した後、アルゴンガスを用いて管状炉内をパージした。前記の減圧操作からアルゴンパージまでの過程を繰り返して合計３回行い、アルゴンガスを管状炉内に通流させ続けた。このようにして、炉内をアルゴン雰囲気に置換した。この後、通流ガスをアルゴンから水素（純度９９.９９体積％以上）へと切り替えて当該水素ガスの流量を４Ｌ/分とし、３０分間、水素ガスを管状炉内に通流させ続けた。そして、炉内を、２時間かけて６００℃まで昇温した後、５時間にわたり６００℃に保持した。加熱を停止した後は、自然冷却した。炉内温度が室温に至った後、通流ガスを水素からアルゴンに切り替え、アルゴンガスを管状炉内に１０時間通流させた。アルゴンガスの通流を停止し、３０分間静置した後、炉内からナノダイヤモンド粉体を回収した。回収されたナノダイヤモンド粉体は４４ｇであった。
　このような水素還元処理工程までを経たナノダイヤモンドについて、元素分析装置（商品名「ＪＭ１０」，株式会社ジェイ・サイエンス製）を使用して元素分析を行ったところ、炭素元素、水素元素、窒素元素、および酸素元素の総量に占める割合について、炭素元素は８６.７質量％、水素元素は１.５質量％、窒素元素は２.３質量％、酸素元素は９.５質量％であった。また、水素還元処理工程までを経たナノダイヤモンドについて、後記のようにしてＦＴ-ＩＲ測定を行ったところ、図５に示すＦＴ-ＩＲスペクトルが得られた。図５のＦＴ-ＩＲスペクトルにおいて、横軸は測定に係る波数（ｃｍ-1）を表し、縦軸は測定に係る透過率（％）を表す。
　次に、解砕前処理工程を行った。具体的には、まず、水素還元処理工程を経て得られた水素還元化ナノダイヤモンド粉体５.６ｇに超純水を加えて２８０ｇの懸濁液を得て、当該懸濁液を室温にてスターラーによって１時間撹拌することによってスラリーを得た。次に、当該スラリーについて遠心沈降法による洗浄を行った。具体的には、当該スラリーについて、２００００×ｇで１０分間の遠心分離によって固液分離を図った後、上清を除去した。次に、上清除去後の沈殿物に超純水を加えて２８０ｇの懸濁液を得て、当該懸濁液を室温にてスターラーによって１時間撹拌することによってスラリーを得た。次に、超音波照射器（商品名「超音波洗浄機 ＡＳ－３」，アズワン（ＡＳ ＯＮＥ）社製）を使用して、当該スラリーに対して２時間の超音波洗浄処理を行った。これによって得られたスラリーについて、電気伝導度は３５μＳ/ｃｍであり、ｐＨは９.４１であった。
　次に、上述の解砕前処理工程にて得られたスラリー２８０ｇについて、ビーズミリング装置（商品名「ビーズミルＲＭＢ」，アイメックス株式会社製）を使用して、ビーズミリングによる解砕工程を行った。本工程においては、解砕メディアとして直径３０μｍのジルコニアビーズを用い、ミル容器内のスラリー２８０ｇへのジルコニアビーズ投入量は２８０ｍｌとし、ミル容器内で回転駆動される回転翼の周速は８ｍ/秒であり、ミリング時間は２時間とした。
　次に、分級工程を行った。具体的には、上述の解砕工程を経たスラリーから、遠心分離を利用した分級操作（２００００×ｇ，１０分間）によって粗大粒子を除去した。以上のようにして、潤滑基剤としての水に水素還元化ナノダイヤモンド粒子が分散する水潤滑剤組成物の原液を作製した。この水潤滑剤組成物における水素還元化ナノダイヤモンド粒子について、その濃度（水潤滑剤組成物の固形分濃度）は１.４質量％であり、粒径Ｄ５０（メディアン径）は６.０ｎｍであり、電気伝導度は７０μＳ/ｃｍであり、ｐＨは７.８であり、ゼータ電位は＋４８ｍＶであった。
〔実施例１～６〕
　以上のようにして作製した水潤滑剤組成物原液を超純水で希釈して、実施例１の水潤滑剤組成物（固形分濃度１質量％）、実施例２の水潤滑剤組成物（固形分濃度０.１質量％）、実施例３の水潤滑剤組成物（固形分濃度０.０１質量％）、実施例４の水潤滑剤組成物（固形分濃度０.００５質量％、即ち５０質量ｐｐｍ）、実施例５の水潤滑剤組成物（固形分濃度０.００１質量％、即ち１０質量ｐｐｍ）、および実施例６の水潤滑剤組成物（固形分濃度０.０００１質量％、即ち１質量ｐｐｍ）を調製した。
〈摩擦試験〉
　実施例１～６の水潤滑剤組成物ごとに、炭化ケイ素製のディスク基板（直径３０ｍｍ，厚さ４ｍｍ）と炭化ケイ素製のボール（直径８ｍｍ）との間の潤滑に用いられた場合の摩擦係数を調べるための摩擦試験を行った。この摩擦試験は、ボールオンディスク型の滑り摩擦試験機を使用して行った。具体的には、試験開始時にディスク基板表面に４００μｌの水潤滑剤組成物を滴下し、当該ディスク基板表面にボールを当接させつつディスク基板を回転させた。これにより、ボールは、相対的に、ディスク基板表面を滑動することとなる。この摩擦試験において、試験温度は室温とし、ディスク基板表面に対するボールの荷重は１０Ｎとし、ディスク基板表面におけるボールの滑り速度は１００ｍｍ/秒とし、ディスク基板表面におけるボールの相対的な滑り総距離は１００ｍとし、滑り距離９０～１００ｍにおける摩擦係数の平均値を各水潤滑剤組成物の摩擦係数（μ）として得た。実施例１～６の各水潤滑剤組成物の示した摩擦係数（μ）は、０.１９（実施例１）、０.１６（実施例２）、０.０９４（実施例３）、０.０５９（実施例４）、０.０１１（実施例５）、および０.０２１（実施例６）であった。これらの結果を図６のグラフにまとめる。図６のグラフにおいて、横軸は、自然対数目盛で水潤滑剤組成物の固形分濃度（質量％）を表し、縦軸は、測定に係る摩擦係数（μ）を表す。また、実施例１～６の代わりに純水を用いたこと以外は同様の手法および条件で摩擦試験を行ったところ、摩擦係数（μ）は０.２１を示した。
〈ナノダイヤモンド濃度〉
　ナノダイヤモンド分散液中のナノダイヤモンド含有量は、秤量した分散液３～５ｇの当該秤量値と、当該秤量分散液から加熱によって水分を蒸発させた後に残留する乾燥物（粉体）について精密天秤によって秤量した値とに基づき、算出した。
〈メディアン径〉
　ナノダイヤモンド分散液に含まれるナノダイヤモンドの粒径Ｄ５０（メディアン径）は、スペクトリス社製の装置（商品名「ゼータサイザー ナノＺＳ」）を使用して、動的光散乱法（非接触後方散乱法）によって測定した。測定に付されたナノダイヤモンド分散液は、固形分濃度ないしナノダイヤモンド濃度が０.５～２.０質量％となるように超純水で希釈した後に、超音波洗浄機による超音波照射を経たものである。
〈ゼータ電位〉
　ナノダイヤモンド分散液に含まれるナノダイヤモンドのゼータ電位は、スペクトリス社製の装置（商品名「ゼータサイザー ナノＺＳ」）を使用して、レーザードップラー式電気泳動法によって測定した。測定に付されたナノダイヤモンド分散液は、固形分濃度ないしナノダイヤモンド濃度が０.２質量％となるように超純水で希釈した後に、超音波洗浄機による超音波照射を経たものである。ゼータ電位測定温度は２５℃である。また、測定に付されたナノダイヤモンド分散液のｐＨは、ｐＨ試験紙（商品名「スリーバンドｐＨ試験紙」，アズワン株式会社製）を使用して確認した。
〈ＦＴ-ＩＲ分析〉
　上述の水素還元処理工程前のナノダイヤモンド試料および水素還元処理工程を経た後のナノダイヤモンド試料のそれぞれについて、ＦＴ-ＩＲ装置（商品名「Spectrum400型FT-IR」，株式会社パーキンエルマージャパン製）を使用して、フーリエ変換赤外分光分析（ＦＴ-ＩＲ）を行った。本測定においては、測定対象たる試料を真空雰囲気下で１５０℃に加熱しつつ赤外吸収スペクトルを測定した。真空雰囲気下の加熱は、エス・ティ・ジャパン社製のModel-HC900型HeatChamberとTC-100WA型Thermo Controllerとを併用して実現した。
［評価］
　上述の元素分析の結果によると、ナノダイヤモンド粒子における酸素元素の割合については、水素還元処理工程前には１５.８質量％であったものが、水素還元処理工程後には１０質量％を下回る９.５質量％となった。また、ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位については、水素還元処理工程前には－４７ｍＶでネガティブであったものが、水素還元処理工程後には＋４８ｍＶとポジティブとなった。加えて、図４および図５に示す両ＦＴ-ＩＲスペクトルの比較から、Ｃ＝Ｏ伸縮振動に帰属される１７８０ｃｍ-1付近の吸収Ｐ1（図４）は、ナノダイヤモンド粒子が水素還元処理を経ることによって消失していることが判る。吸収Ｐ1のこのような消失により、図５のＦＴ-ＩＲスペクトルでは、Ｃ＝Ｃ伸縮振動に帰属される１７３０ｃｍ-1付近の吸収Ｐ2が明確に確認可能となっている。更に加えて、両ＦＴ-ＩＲスペクトルの比較から、メチレン基のＣＨ伸縮振動に帰属される２８７０ｃｍ-1付近の吸収Ｐ3（図５）および２９４０ｃｍ-1付近の吸収Ｐ4（図５）は、ナノダイヤモンド粒子が水素還元処理を経ることによって特徴的な吸収として現れることとなったことが判る。これらより、上述の水素還元処理工程においては、ナノダイヤモンド表面において充分に水素還元が進行したこと、即ち、ナノダイヤモンド表面に存在し得るカルボキシ基等の含酸素官能基が還元されて水素終端構造の形成が充分に進行したことが判る。そして、このような水素還元化ナノダイヤモンド粒子を含有する実施例１～６の水潤滑剤組成物は、上述の摩擦試験において、図６のグラフにまとめる摩擦係数（μ）を示した。具体的には、実施例５の水潤滑剤組成物は、水素還元化ナノダイヤモンド濃度が０.００１質量％すなわち１０質量ｐｐｍという超低濃度において、上述のように摩擦係数０.０１１という超低摩擦を実現した。実施例６の水潤滑剤組成物は、水素還元化ナノダイヤモンド濃度が０.０００１質量％すなわち１質量ｐｐｍという超低濃度において、上述のように摩擦係数０.０２１という超低摩擦を実現した。そして、実施例１～５の水潤滑剤組成物は、ナノダイヤモンド粒子濃度について比較的に低い０.００１質量％～１質量％の範囲においてその濃度が低下するほど低摩擦の発現が強くなる傾向があった。
　以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列記する。
〔付記１〕潤滑基剤としての水と、
　水素還元化ナノダイヤモンド粒子とを含む、水潤滑剤組成物。
〔付記２〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.１質量％以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記３〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.０１質量％以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記４〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は５０質量ｐｐｍ以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記５〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は２０質量ｐｐｍ以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記６〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は１５質量ｐｐｍ以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記７〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は１２質量ｐｐｍ以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記８〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は１１質量ｐｐｍ以下である、付記１に記載の水潤滑剤組成物。
〔付記９〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.５質量ｐｐｍ以上である、付記１から８のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１０〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.８質量ｐｐｍ以上である、付記１から８のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１１〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は１質量ｐｐｍ以上である、付記１から８のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１２〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は１.５質量ｐｐｍ以上である、付記１から８のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１３〕前記水の含有率は９０質量％以上である、付記１から１２のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１４〕前記水の含有率は９５質量％以上である、付記１から１２のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１５〕前記水の含有率は９９質量％以上である、付記１から１２のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１６〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子は、爆轟法ナノダイヤモンド粒子の水素還元処理物である、付記１から１５のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１７〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は９ｎｍ以下である、付記１から１６のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１８〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は８ｎｍ以下である、付記１から１６のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記１９〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は７ｎｍ以下である、付記１から１６のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記２０〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は６ｎｍ以下である、付記１から１６のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記２１〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位はポジティブである、付記１から２０のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記２２〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の酸素含有率は１０質量％以下である、付記１から２１のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記２３〕前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の酸素含有率は９.５質量％以下である、付記１から２１のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
〔付記２４〕付記１から２３のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物がＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の潤滑に用いられている、水潤滑システム。
１０　水潤滑剤組成物
１１　水
１２　ＮＤ粒子（水素還元化ナノダイヤモンド粒子）
２０　水潤滑システム
２１　部材
Ｓ１　生成工程
Ｓ２　精製工程
Ｓ３　乾燥工程
Ｓ４　水素還元処理工程
Ｓ５　解砕前処理工程
Ｓ６　解砕工程
Ｓ７　分級工程

Claims (12)

  1. 　潤滑基剤としての水と、
    　水素還元化ナノダイヤモンド粒子とを含む、水潤滑剤組成物。
  2. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.１質量％以下である、請求項１に記載の水潤滑剤組成物。
  3. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.０１質量％以下である、請求項１に記載の水潤滑剤組成物。
  4. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は５０質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の水潤滑剤組成物。
  5. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は２０質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の水潤滑剤組成物。
  6. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の含有率は０.５質量ｐｐｍ以上である、請求項１から５のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  7. 　前記水の含有率は９０質量％以上である、請求項１から６のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  8. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子は、爆轟法ナノダイヤモンド粒子の水素還元処理物である、請求項１から７のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  9. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のメディアン径は９ｎｍ以下である、請求項１から８のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  10. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位はポジティブである、請求項１から９のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  11. 　前記水素還元化ナノダイヤモンド粒子の酸素含有率は１０質量％以下である、請求項１から１０のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物。
  12. 　請求項１から１１のいずれか一つに記載の水潤滑剤組成物がＳｉＣ部材および／またはＳｉＯ2部材の潤滑に用いられている、水潤滑システム。
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