JP2000239829A - 固体潤滑膜付き部材 - Google Patents
固体潤滑膜付き部材Info
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- lubricating film
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な固体潤滑膜を用いても、固体潤滑膜と
部材との密着力が低下せず、長期間にわたって低摩擦係
数が得られ、しかも高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑
膜付き部材を提供する。 【解決手段】 膜面が結晶面（２００）に配向したＣｒ
Ｎ膜を第１層に、固体潤滑膜を第２層に備えた固体潤滑
膜付き部材。第１層のＣｒＮ膜は、窒素ガス圧を２０〜
５０ｍＴｏｒｒ、バイアス電圧を０Ｖとするカソードア
ークイオンプレーティング法によって形成される。第２
層の固体潤滑膜は、イオンプレーティング法、スパッタ
リング法か、ショットピーニング法によって形成され
た、ＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、ＮｂＳ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ
3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、ＭｏＳｅ2膜、Ａｕ膜、また
は、Ａｇ膜である。
部材との密着力が低下せず、長期間にわたって低摩擦係
数が得られ、しかも高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑
膜付き部材を提供する。 【解決手段】 膜面が結晶面（２００）に配向したＣｒ
Ｎ膜を第１層に、固体潤滑膜を第２層に備えた固体潤滑
膜付き部材。第１層のＣｒＮ膜は、窒素ガス圧を２０〜
５０ｍＴｏｒｒ、バイアス電圧を０Ｖとするカソードア
ークイオンプレーティング法によって形成される。第２
層の固体潤滑膜は、イオンプレーティング法、スパッタ
リング法か、ショットピーニング法によって形成され
た、ＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、ＮｂＳ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ
3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、ＭｏＳｅ2膜、Ａｕ膜、また
は、Ａｇ膜である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動摩耗部品や工
具などに用いるのに適した、低摩擦係数でかつ高耐摩耗
性を有する固体潤滑膜付き部材に関する。
具などに用いるのに適した、低摩擦係数でかつ高耐摩耗
性を有する固体潤滑膜付き部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】工具や機械部品の摩擦係数を低減して耐
摩耗特性を向上させる手段に、部材表面に固体潤滑膜を
形成する方法が知られている。例えば、機械部品表面に
油を塗布したり、潤滑微粒子を分散させたフィルムやオ
イルで覆ったり、スパッタリング法でＭｏＳ2膜などを
形成したりする方法などである。
摩耗特性を向上させる手段に、部材表面に固体潤滑膜を
形成する方法が知られている。例えば、機械部品表面に
油を塗布したり、潤滑微粒子を分散させたフィルムやオ
イルで覆ったり、スパッタリング法でＭｏＳ2膜などを
形成したりする方法などである。
【０００３】しかしこれら従来の方法では、固体潤滑膜
と部材とが拡散層を形成せず、部材と固体潤滑膜との密
着力が弱かった。また膜自体は耐摩耗性を有しないの
で、長期間使用していると膜が摩耗し、部材表面から膜
が剥離してしまうという欠点があった。
と部材とが拡散層を形成せず、部材と固体潤滑膜との密
着力が弱かった。また膜自体は耐摩耗性を有しないの
で、長期間使用していると膜が摩耗し、部材表面から膜
が剥離してしまうという欠点があった。
【０００４】また、ＭｏＳ2などの固体潤滑膜は一般に
密着力が弱くて吸湿性が高く、膜自身が水分を吸着して
粘性をもち、部材から剥離しやすかった。
密着力が弱くて吸湿性が高く、膜自身が水分を吸着して
粘性をもち、部材から剥離しやすかった。
【０００５】更に、高速回転するポンプの軸や軸受けな
どでは、特に高摩耗特性と高潤滑性（低摩擦係数）とが
必要で、特に水中、熱水中、高温で使用される部材の固
体潤滑膜にあっては、より高い密着力を必要とする。上
記従来の固体潤滑膜はこのような用途に使えず、高価な
セラミックス材や溶射材などを使用せざるを得なかっ
た。
どでは、特に高摩耗特性と高潤滑性（低摩擦係数）とが
必要で、特に水中、熱水中、高温で使用される部材の固
体潤滑膜にあっては、より高い密着力を必要とする。上
記従来の固体潤滑膜はこのような用途に使えず、高価な
セラミックス材や溶射材などを使用せざるを得なかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、安価
な固体潤滑膜を用いても固体潤滑膜と部材との密着力が
低下せず、長期間にわたって低摩擦係数が得られ、しか
も高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜付き部材を提供
することを目的とする。
な固体潤滑膜を用いても固体潤滑膜と部材との密着力が
低下せず、長期間にわたって低摩擦係数が得られ、しか
も高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜付き部材を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の本発明の固体潤滑膜付き部材は、膜面が結晶面（２０
０）に配向したＣｒＮ膜を第１層に、固体潤滑膜を第２
層に備えたことを特徴とする。
の本発明の固体潤滑膜付き部材は、膜面が結晶面（２０
０）に配向したＣｒＮ膜を第１層に、固体潤滑膜を第２
層に備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明の固体潤滑膜付き部材の第１層のＣ
ｒＮ膜は、窒素ガス圧を２０〜５０ｍＴｏｒｒ、バイア
ス電圧を０Ｖとするカソードアークイオンプレーティン
グ法によって形成されることが望ましい。
ｒＮ膜は、窒素ガス圧を２０〜５０ｍＴｏｒｒ、バイア
ス電圧を０Ｖとするカソードアークイオンプレーティン
グ法によって形成されることが望ましい。
【０００９】また、第２層の固体潤滑膜は、イオンプレ
ーティング法、スパッタリング法、または、ショットピ
ーニング法によって形成された、ＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、
ＮｂＳ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、
ＭｏＳｅ2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜であることが望
ましい。
ーティング法、スパッタリング法、または、ショットピ
ーニング法によって形成された、ＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、
ＮｂＳ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、
ＭｏＳｅ2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜であることが望
ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】上記構成による本発明の固体潤滑
膜付き部材は、第１層のＣｒＮ膜の表面に形成された４
〜７μｍ程度の微細な凹凸の上に第２層が形成されてい
るので、第１層と第２層との接触面積は大きく、また、
アンカー効果も生じている。このため固体潤滑膜が長期
にわたって使用でき、また、固体潤滑膜が摩耗しても凹
部に堆積している固体潤滑膜が相手材と接触して掘り起
こされ、表面に固体潤滑膜の粒子が染み出てくるので、
更に長期間潤滑性が保たれる。
膜付き部材は、第１層のＣｒＮ膜の表面に形成された４
〜７μｍ程度の微細な凹凸の上に第２層が形成されてい
るので、第１層と第２層との接触面積は大きく、また、
アンカー効果も生じている。このため固体潤滑膜が長期
にわたって使用でき、また、固体潤滑膜が摩耗しても凹
部に堆積している固体潤滑膜が相手材と接触して掘り起
こされ、表面に固体潤滑膜の粒子が染み出てくるので、
更に長期間潤滑性が保たれる。
【００１１】本発明の部材の基材には、従来から機械の
摺動摩耗部品や切削工具などに用いられているものが使
用できる。例えば、金型用のＳＫＤ鋼、ＳＫＨ鋼、ＳＫ
Ｓ鋼、機械構造用のＳＣ鋼などである。
摺動摩耗部品や切削工具などに用いられているものが使
用できる。例えば、金型用のＳＫＤ鋼、ＳＫＨ鋼、ＳＫ
Ｓ鋼、機械構造用のＳＣ鋼などである。
【００１２】第１層のＣｒＮ膜は、それ自身例えば摩擦
係数：０．３、ビッカス硬さ：１８００ＨＶと摩擦特
性、耐食性に優れた膜である。この膜はカソードアーク
式イオンプレーティング法で形成できる。
係数：０．３、ビッカス硬さ：１８００ＨＶと摩擦特
性、耐食性に優れた膜である。この膜はカソードアーク
式イオンプレーティング法で形成できる。
【００１３】このカソードアーク式イオンプレーティン
グ法は、蒸発源である金属ターゲットを陰極、チャンバ
ーを陽極としてこれらの間にアーク放電を起こさせ、金
属蒸気をイオン化し、更に反応ガスもイオンとの衝突に
よりイオン化し、部材表面に積層させて膜を形成すると
いうものである。例えばＣｒＮ膜を形成する場合は、金
属ターゲットをＣｒ金属とし、チャンバー内に窒素原子
を含む反応ガスを導入すればよい。
グ法は、蒸発源である金属ターゲットを陰極、チャンバ
ーを陽極としてこれらの間にアーク放電を起こさせ、金
属蒸気をイオン化し、更に反応ガスもイオンとの衝突に
よりイオン化し、部材表面に積層させて膜を形成すると
いうものである。例えばＣｒＮ膜を形成する場合は、金
属ターゲットをＣｒ金属とし、チャンバー内に窒素原子
を含む反応ガスを導入すればよい。
【００１４】カソードアーク式イオンプレーティング法
は、金属のイオン化率が高く、また、複数の蒸発源をチ
ャンバー内の上下左右に設置できるので、複合膜や、大
型形状や複雑形状の部材に均一な厚さの膜が形成でき
る。
は、金属のイオン化率が高く、また、複数の蒸発源をチ
ャンバー内の上下左右に設置できるので、複合膜や、大
型形状や複雑形状の部材に均一な厚さの膜が形成でき
る。
【００１５】ＣｒＮ膜の形成条件で、窒素ガス圧２０〜
５０ｍＴｏｒｒ、バイアス電圧０Ｖにすると、ＣｒＮの
結晶配向面が（２００）になる。この条件では、膜の成
長が柱状晶になり、柱が独立して立つているようにな
る。上方から観察すると高低差が５〜７μｍの膜表面と
なり、ピンホール数も多くなる。
５０ｍＴｏｒｒ、バイアス電圧０Ｖにすると、ＣｒＮの
結晶配向面が（２００）になる。この条件では、膜の成
長が柱状晶になり、柱が独立して立つているようにな
る。上方から観察すると高低差が５〜７μｍの膜表面と
なり、ピンホール数も多くなる。
【００１６】柱状晶を十分形成するには、窒素ガス圧２
０〜５０ｍＴｏｒｒで、バイアス０Ｖとすればよい。バ
イアスを１００Ｖや３００Ｖなどで印加すると膜が緻密
に形成され、柱状晶が見られなくなり、膜表面も平滑に
なってピンホール数も減少してしまうのでよくない。
０〜５０ｍＴｏｒｒで、バイアス０Ｖとすればよい。バ
イアスを１００Ｖや３００Ｖなどで印加すると膜が緻密
に形成され、柱状晶が見られなくなり、膜表面も平滑に
なってピンホール数も減少してしまうのでよくない。
【００１７】本発明では、形成されたＣｒＮ膜表面に、
ＭｏＳ2、Ａｇ等から選ばれる固体潤滑膜を、イオンプ
レーティング、スパッタリング、またはショットピーニ
ング法で形成する。
ＭｏＳ2、Ａｇ等から選ばれる固体潤滑膜を、イオンプ
レーティング、スパッタリング、またはショットピーニ
ング法で形成する。
【００１８】スパッタリング法で固体潤滑膜を形成する
には、直流（ＤＣ）スパッタリングと、高周波（ＲＦ）
スパッタリング法が選択できる。放電ガスに、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ等の不活性ガスが利用されるが、取り扱いが容
易であるＡｒガスが最も一般的に適用される。放電ガス
圧を１〜４Ｐａに設定することで、緻密で密着力が高い
固体潤滑膜が形成される。
には、直流（ＤＣ）スパッタリングと、高周波（ＲＦ）
スパッタリング法が選択できる。放電ガスに、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ等の不活性ガスが利用されるが、取り扱いが容
易であるＡｒガスが最も一般的に適用される。放電ガス
圧を１〜４Ｐａに設定することで、緻密で密着力が高い
固体潤滑膜が形成される。
【００１９】固体潤滑膜の膜厚は、材料によって異なる
が、例えばＭｏＳ2では０．１〜４μｍがよい。０．１
μｍ未満では十分な潤滑性は得られず、４μｍを超える
と膜のせん断が起こりやすくなり、膜中に多くのＡｒ分
子を含有するので潤滑特性も劣化してくるからである。
が、例えばＭｏＳ2では０．１〜４μｍがよい。０．１
μｍ未満では十分な潤滑性は得られず、４μｍを超える
と膜のせん断が起こりやすくなり、膜中に多くのＡｒ分
子を含有するので潤滑特性も劣化してくるからである。
【００２０】ショットピーニング法で固体潤滑膜を形成
するには、第１層を形成した部材に、固体潤滑剤粉末と
合成樹脂粒子とを一定割合で混合した混合体を、乾式ブ
ラスト装置により加工物表面に噴射すればよい。固体潤
滑剤粉末は部材表面に衝突して付着し、樹脂粒子は表面
に衝突すると同時に反発して気体流とともに飛び去る。
このとき、樹脂粒子は表面に付着した固体潤滑粉体を表
面に打ち込み、また擦り込み、密着性の良い固体潤滑膜
が形成される。例えばＭｏＳ2の膜では、厚膜が形成さ
れずらいが、膜厚１μｍ程度で十分である。
するには、第１層を形成した部材に、固体潤滑剤粉末と
合成樹脂粒子とを一定割合で混合した混合体を、乾式ブ
ラスト装置により加工物表面に噴射すればよい。固体潤
滑剤粉末は部材表面に衝突して付着し、樹脂粒子は表面
に衝突すると同時に反発して気体流とともに飛び去る。
このとき、樹脂粒子は表面に付着した固体潤滑粉体を表
面に打ち込み、また擦り込み、密着性の良い固体潤滑膜
が形成される。例えばＭｏＳ2の膜では、厚膜が形成さ
れずらいが、膜厚１μｍ程度で十分である。
【００２１】
【実施例】実施例１ ・・・ 厚さ２ｍｍ、２０ｍｍ角
の工具鋼（ＳＫＨ５１）を基材とし、第１層のＣｒＮ膜
形成にはマルチアーク社製カソードアーク式イオンプレ
ーティング装置を用いた。ターゲットとしてＣｒ金属を
チャンバーに取り付け、基板をエタノールで超音波洗浄
した後、真空チャンバー内にセットし、チャンバー内を
２×１０-5Ｔｏｒｒ以下まで排気した。
の工具鋼（ＳＫＨ５１）を基材とし、第１層のＣｒＮ膜
形成にはマルチアーク社製カソードアーク式イオンプレ
ーティング装置を用いた。ターゲットとしてＣｒ金属を
チャンバーに取り付け、基板をエタノールで超音波洗浄
した後、真空チャンバー内にセットし、チャンバー内を
２×１０-5Ｔｏｒｒ以下まで排気した。
【００２２】基材に−５００Ｖのバイアス電圧を印加
し、Ｃｒ金属のメタルボンバードで基板表面を洗浄し、
４５０℃まで加熱し、Ｃｒイオンの打ち込みを行った。
次に、チャンバー内に窒素ガスを２０ｍＴｏｒｒまで導
入し、バイアス電圧を０ＶとしてＣｒＮ膜を厚さ５．９
μｍ形成した。
し、Ｃｒ金属のメタルボンバードで基板表面を洗浄し、
４５０℃まで加熱し、Ｃｒイオンの打ち込みを行った。
次に、チャンバー内に窒素ガスを２０ｍＴｏｒｒまで導
入し、バイアス電圧を０ＶとしてＣｒＮ膜を厚さ５．９
μｍ形成した。
【００２３】形成したＣｒＮ膜には、面積の約０．１％
がピンホールであることが電気化学的手法によって測定
された。膜の表面を光学顕微鏡で観察すると、全面に凹
凸が見られた。また、表面粗さはＲｍａｘで６μｍ、Ｒ
ｚで３．５μｍの凸凹が形成されていた。硬さはビッカ
ス硬度で１８００ＨＶであった。
がピンホールであることが電気化学的手法によって測定
された。膜の表面を光学顕微鏡で観察すると、全面に凹
凸が見られた。また、表面粗さはＲｍａｘで６μｍ、Ｒ
ｚで３．５μｍの凸凹が形成されていた。硬さはビッカ
ス硬度で１８００ＨＶであった。
【００２４】続いて、ＲＦマグネトロンスパッタリング
装置（日電アネルバ（株）社製ＳＰＦ５３０Ｈ）を用い
て第２層を形成した。所定位置に直径５インチの円盤型
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）ターゲットをセットし、
真空を５×１０-4 Ｐａまで引き、Ａｒガスを０．４Ｐ
ａ導入した。放電電力として３００Ｗ（ターゲットに対
し、２．３７Ｗ／ｃｍ2）投入し、ＭｏＳ2をＡｒガス雰
囲気で厚さ１．２μｍ形成した。
装置（日電アネルバ（株）社製ＳＰＦ５３０Ｈ）を用い
て第２層を形成した。所定位置に直径５インチの円盤型
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）ターゲットをセットし、
真空を５×１０-4 Ｐａまで引き、Ａｒガスを０．４Ｐ
ａ導入した。放電電力として３００Ｗ（ターゲットに対
し、２．３７Ｗ／ｃｍ2）投入し、ＭｏＳ2をＡｒガス雰
囲気で厚さ１．２μｍ形成した。
【００２５】得られた固体潤滑膜付き部材を、直径６ｍ
ｍ、ＳＵＳ４４０Ｃ製の玉を用いて、荷重１０Ｎ、周速
度０．５ｍ／ｓｅｃ、直径１２ｍｍでボールオンディス
ク試験によって評価した。耐久摩擦回数は、ＭｏＳ2が
無くなる回数とした。また、密着力は、膜にカッターナ
イフを用いて間隔約２ｍｍの碁盤の目状に切り込みを入
れ、粘着テープを貼り、これを一気にひき剥がすことで
評価した。密着力が弱いと粘着テープによって膜が剥離
する。
ｍ、ＳＵＳ４４０Ｃ製の玉を用いて、荷重１０Ｎ、周速
度０．５ｍ／ｓｅｃ、直径１２ｍｍでボールオンディス
ク試験によって評価した。耐久摩擦回数は、ＭｏＳ2が
無くなる回数とした。また、密着力は、膜にカッターナ
イフを用いて間隔約２ｍｍの碁盤の目状に切り込みを入
れ、粘着テープを貼り、これを一気にひき剥がすことで
評価した。密着力が弱いと粘着テープによって膜が剥離
する。
【００２６】比較試料として、ピンホール、凹みをでき
るだけ形成しない電子ビーム式イオンプレーティング装
置を用いて作製した、ビッカス硬度９００ＨＶのＣｒＮ
膜上に、ＭｏＳ2膜をスパッタリングしたものについて
も同様の評価をした。
るだけ形成しない電子ビーム式イオンプレーティング装
置を用いて作製した、ビッカス硬度９００ＨＶのＣｒＮ
膜上に、ＭｏＳ2膜をスパッタリングしたものについて
も同様の評価をした。
【００２７】本実施例で得られた試料のボールオンデイ
スク試験での耐久摩擦回数は９００×１０2回で、摩擦
係数は０．１であった。密着力試験では、剥離はみられ
なかった。
スク試験での耐久摩擦回数は９００×１０2回で、摩擦
係数は０．１であった。密着力試験では、剥離はみられ
なかった。
【００２８】一方、比較試料では、ボールオンデイスク
試験による耐久摩擦回数は２７０×１０2回、摩擦係数
は０．１５で、密着力試験では、約５０％が剥離した。
試験による耐久摩擦回数は２７０×１０2回、摩擦係数
は０．１５で、密着力試験では、約５０％が剥離した。
【００２９】実施例２ ・・・ 厚さ２ｍｍ、２０ｍｍ
角のＳＵＳ３０４を基材とし、マルチアーク社製カソー
ドアーク式イオンプレーティング装置を用いて第１層の
ＣｒＮ膜を形成した。Ｃｒターゲットをチャンバーに取
り付け、基板をエタノールで超音波洗浄した後、真空チ
ャンバー内にセットして２×１０-5Ｔｏｒｒ以下まで排
気した。基板に−５００Ｖのバイアス電圧を印加し、Ｃ
ｒイオンのメタルボンバードで基板表面を洗浄し、４５
０℃に加熱し、Ｃｒイオンの打ち込みを行った。次に、
Ｎ2ガスを５０ｍＴｏｒｒまで導入し、バイアス電圧０
ＶでＣｒＮ膜を２３μｍ形成した。
角のＳＵＳ３０４を基材とし、マルチアーク社製カソー
ドアーク式イオンプレーティング装置を用いて第１層の
ＣｒＮ膜を形成した。Ｃｒターゲットをチャンバーに取
り付け、基板をエタノールで超音波洗浄した後、真空チ
ャンバー内にセットして２×１０-5Ｔｏｒｒ以下まで排
気した。基板に−５００Ｖのバイアス電圧を印加し、Ｃ
ｒイオンのメタルボンバードで基板表面を洗浄し、４５
０℃に加熱し、Ｃｒイオンの打ち込みを行った。次に、
Ｎ2ガスを５０ｍＴｏｒｒまで導入し、バイアス電圧０
ＶでＣｒＮ膜を２３μｍ形成した。
【００３０】膜の表面を観察すると全面に５〜７μｍの
凸凹が形成されていた。この形成したＣｒＮ膜の表面を
観察すると全面に凹凸が見られ、表面粗さはＲｍａｘで
６μｍ、Ｒｚで３．５μｍの凸凹が形成されていた。こ
の膜は、電気化学的手法により、面積の約０．１％がピ
ンホールとして測定された。
凸凹が形成されていた。この形成したＣｒＮ膜の表面を
観察すると全面に凹凸が見られ、表面粗さはＲｍａｘで
６μｍ、Ｒｚで３．５μｍの凸凹が形成されていた。こ
の膜は、電気化学的手法により、面積の約０．１％がピ
ンホールとして測定された。
【００３１】この試料にＭｏＳ2の第２層を形成した。
ＭｏＳ2粉末と７４０ｇ、５０μｍの樹脂ビーズを３２
０ｇを混合し、噴射エアーガンと試料との距離を１００
ｍｍ、噴射エアー圧を３ｋｇｆ／ｃｍ2として混合粉を
ＣｒＮ膜上に吹き付け、膜厚１μｍのＭｏＳ2膜を形成
した。
ＭｏＳ2粉末と７４０ｇ、５０μｍの樹脂ビーズを３２
０ｇを混合し、噴射エアーガンと試料との距離を１００
ｍｍ、噴射エアー圧を３ｋｇｆ／ｃｍ2として混合粉を
ＣｒＮ膜上に吹き付け、膜厚１μｍのＭｏＳ2膜を形成
した。
【００３２】実施例１と同様の密着力試験では、剥離は
みられなかった。また、フアレックス試験では、開始か
ら２０００秒経過しても殆ど同じ値で、固体潤滑膜の剥
離もみられなかった。
みられなかった。また、フアレックス試験では、開始か
ら２０００秒経過しても殆ど同じ値で、固体潤滑膜の剥
離もみられなかった。
【００３３】比較として、同じ基材にＣｒＮ膜を形成せ
ずに同じ方法で膜厚１μｍのＭｏＳ 2膜を形成した試料
についてフアレックス試験を行ったところ、ＭｏＳ2が
粉状に飛び散り、すぐに基材が露出し、８００秒から徐
々にトルクが上昇してしまった。
ずに同じ方法で膜厚１μｍのＭｏＳ 2膜を形成した試料
についてフアレックス試験を行ったところ、ＭｏＳ2が
粉状に飛び散り、すぐに基材が露出し、８００秒から徐
々にトルクが上昇してしまった。
【００３４】実施例３ ・・・ 実施例１と同様にＣｒ
Ｎ膜を２３μｍ形成し、その上に、神港精器製ピアス式
イオンプレーティング装置を用いて、第２層のＡｇ膜を
形成した。装置に銅−モリブデン製ルツボに台形型のＡ
ｇを入れ、電子ビーム出力を１０ｋＷ、４０ｍＶ、イオ
ン化電流を５０ｍＶ、２０Ａ、バイアス電圧を−２００
Ｖとして３０秒成膜し、Ａｇ膜厚を０．５μｍとした。
Ｎ膜を２３μｍ形成し、その上に、神港精器製ピアス式
イオンプレーティング装置を用いて、第２層のＡｇ膜を
形成した。装置に銅−モリブデン製ルツボに台形型のＡ
ｇを入れ、電子ビーム出力を１０ｋＷ、４０ｍＶ、イオ
ン化電流を５０ｍＶ、２０Ａ、バイアス電圧を−２００
Ｖとして３０秒成膜し、Ａｇ膜厚を０．５μｍとした。
【００３５】耐久摩耗回数を、ボールオンデイスク試験
（荷重２Ｎ）でＡｇ膜が無くなる回数で評価したとこ
ろ、４５０×１０2回、摩擦係数は０．４５であった。
また、実施例１と同様の密着力試験による剥離はみられ
なかった。
（荷重２Ｎ）でＡｇ膜が無くなる回数で評価したとこ
ろ、４５０×１０2回、摩擦係数は０．４５であった。
また、実施例１と同様の密着力試験による剥離はみられ
なかった。
【００３６】比較として電子ビーム式イオンプレーティ
ング装置のＣｒＮ膜に、同様の方法で０．５μｍのＡｇ
膜を形成した試料では、耐久摩耗回数は１７０×１０2
回、摩擦係数は０．５であった。実施例１と同様の密着
力試験では、３０％が剥離した。
ング装置のＣｒＮ膜に、同様の方法で０．５μｍのＡｇ
膜を形成した試料では、耐久摩耗回数は１７０×１０2
回、摩擦係数は０．５であった。実施例１と同様の密着
力試験では、３０％が剥離した。
【００３７】実施例４ ・・・ ガスタービンに使用さ
れているグローブ弁は、弁箱にＳＵＳ３１６、グローブ
弁体の摺動部分には、ステライトが盛金されている。使
用温度は３５０℃で、流体の流れの変化が大きく、摩耗
が激しい。その弁箱内部に、（２００）配向したＣｒＮ
膜を実施例１と同様にして１０μｍ形成し、実施例２に
あるショットピーニング法でＭｏＳ2を１μｍ形成し
た。この部品をポンプに組み上げ、加速試験として、３
５０℃で軸速度７ｍ／ｓｅｃで上下運動させた。その結
果、８時間の加速試験後でも膜の損傷はほとんど観察さ
れなかった。
れているグローブ弁は、弁箱にＳＵＳ３１６、グローブ
弁体の摺動部分には、ステライトが盛金されている。使
用温度は３５０℃で、流体の流れの変化が大きく、摩耗
が激しい。その弁箱内部に、（２００）配向したＣｒＮ
膜を実施例１と同様にして１０μｍ形成し、実施例２に
あるショットピーニング法でＭｏＳ2を１μｍ形成し
た。この部品をポンプに組み上げ、加速試験として、３
５０℃で軸速度７ｍ／ｓｅｃで上下運動させた。その結
果、８時間の加速試験後でも膜の損傷はほとんど観察さ
れなかった。
【００３８】同様に、ＭｏＳ2を形成していないＣｒＮ
膜のみの部品について同様の評価をしたところ、試験後
４時間で膜に摺動傷が発生した。
膜のみの部品について同様の評価をしたところ、試験後
４時間で膜に摺動傷が発生した。
【００３９】
【発明の効果】本発明により、安価な固体潤滑膜を用い
ても、固体潤滑膜と部材との密着力が低下せず、長期間
にわたって低摩擦係数が得られ、しかも高い耐摩耗性が
保持できる固体潤滑膜付き部材を提供できた。
ても、固体潤滑膜と部材との密着力が低下せず、長期間
にわたって低摩擦係数が得られ、しかも高い耐摩耗性が
保持できる固体潤滑膜付き部材を提供できた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｚ 33/66 33/66 Ａ Ｆターム(参考） 3J011 JA02 LA04 MA02 PA10 QA04 RA10 SE04 SE06 SE07 3J101 DA05 EA02 EA53 EA55 EA78 FA32 4K029 AA02 BA04 BA05 BA21 BA43 BA51 BA58 BA59 BB02 BB07 BC02 BD04 BD05 CA03 CA05 CA13 DC05 DC12 DC39 DD06 FA04 4K044 AA02 BA18 BA19 BB03 BC01 CA13 CA23
Claims (4)
- 【請求項１】 膜面が結晶面（２００）に配向したＣｒ
Ｎ膜を第１層に、固体潤滑膜を第２層に備えた固体潤滑
膜付き部材。 - 【請求項２】 第１層のＣｒＮ膜は、窒素ガス圧を２０
〜５０ｍＴｏｒｒ、バイアス電圧を０Ｖとするカソード
アークイオンプレーティング法によって形成された請求
項１に記載の固体潤滑膜付き部材。 - 【請求項３】 第２層の固体潤滑膜は、イオンプレーテ
ィング法、スパッタリング法、または、ショットピーニ
ング法によって形成された請求項１または請求項２に記
載の固体潤滑膜付き部材。 - 【請求項４】 第２層の固体潤滑膜は、ＭｏＳ2膜、Ｗ
Ｓ2膜、ＮｂＳ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳ
ｅ膜、ＭｏＳｅ2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜である請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の固体潤滑膜付き部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038007A JP2000239829A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 固体潤滑膜付き部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038007A JP2000239829A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 固体潤滑膜付き部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239829A true JP2000239829A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12513529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11038007A Pending JP2000239829A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 固体潤滑膜付き部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239829A (ja) |
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-
1999
- 1999-02-17 JP JP11038007A patent/JP2000239829A/ja active Pending
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