JPH01165761A - 雰囲気中における低摩擦性、耐焼付性並びに低摩耗性部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、雰囲気中における低摩擦性、耐焼付性並びに
低摩耗性部材に係り、特に潤滑下ないしドライ条件下の
いずれにおいても摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れた
部材に関する。

［従来の技術］ 各種機器の軸受や、シール部材、その他、部材間で摺動
が行なわれるものには、摩擦係数が小さく耐焼付性に優
れると共に、耐摩耗性に優れ摺動による摩耗も少ないこ
とが要求される。

このような要求に対応するため、摺動部表面に摩擦摩耗
性能改善のための皮膜を形成する方法がある、低摩擦性
、耐焼付性を重視する場合には、金、銀、鉛、すす、イ
ンジウム、ガリウム等の金属やＭＯ５２、ＷＳ２、弗素
樹脂等の軟質皮膜を用いる。耐摩耗性を重視する場合は
、硬質クロムメツキやセラミックス等の硬い皮膜を用い
る。

［発明が解決しようとする問題点コ このように、低摩擦及び耐焼付性能改善のための皮膜と
、耐摩耗性能改善のための皮膜はその機能が異なってお
り、双方の性能を満たす材料は少ないのが現状である。

低摩擦性、耐焼付性、耐摩耗性を兼ね備えた材料は、優
れた摺動用の皮膜として実用範囲が広い。このため、雰
囲気中において摩擦係数が小さく、焼損荷重が大きく、
また摩擦による摩耗量の少ない部材であって、しかも低
コストで提供される低摩擦性、耐焼付性並びに低摩耗性
部材の開発が望まれていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の雰囲気中における低摩擦性、耐焼付性並びに低
摩耗性部材は、Ｗ（タングステン）合金のアモルファス
コーティングを施してなることを特徴とする。

通常、合金は固体状態では結晶化しているが合金組成を
限定して溶融状態から超急冷凝固させるなど、固体形成
の過程で原子配列に長周期的規則性を形成させない方法
を適用すると、結晶構造を持たず、液体に類似したアモ
ルファス構造が得られ、このような合金をアモルファス
合金という。

アモルファス合金は、多くは過飽和固溶体の均一な単相
合金であって、従来の実用金属に比べて高い強度を保有
し、かつ組成に応じて非常に高い耐食性をはじめ種々の
特性を示す。本発明者らは、このようなアモルファス合
金の特性を活用する研究を行なった結果、Ｗ系アモルフ
ァス合金は雰囲気中での摩擦係数が低く、またそれ故に
摩耗も少ないという特異な性質を具有することを見出し
、本発明を完成した。

［作用］ Ｗ系アモルファス合金は、雰囲気中における摩擦係数が
小さく、焼損荷重は大きい。

また、高硬度で、耐摩耗性が著しく高く摩擦による摩耗
量は極めて少ない。

このため、Ｗ合金のアモルファスコーティングを施した
部材は、極めて低摩擦性、耐焼付性で低摩耗性のものと
なる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例について説明する。

本発明の部材はＷ合金のアモルファスコーティングを施
してなるものである。

Ｗ系アモルファス合金としては、Ｗを１１〜７５原子％
含有するものが好ましい６Ｗ含有量が１１原子％未満で
あっても、７５原子％を超えても、アモルファスとなり
難く、低摩擦性、耐焼付性、低摩耗性を実現することが
難しい。

特に好ましいＷ系アモルファス合金は、原子％で、 Ｗ：１０以上７５以下 Ｆｅ：３０以上５０以下 Ｎｉ：　　３以上１０以下 Ｃｒ：　　７以上２０以下 を含む低摩擦アモルファス合金である。

上記の組成は、スパッタデポジション法により、ターゲ
ットに５ＵＳ３０４の円板とその円板の上にＷの薄くて
小さい円板を置いた複合ターゲットにより容易に得るこ
とができる。この様な複合ターゲットのＷの円板の数や
大きさを変えて、アモルファス組成の範囲を調べた結果
、Ｗの含有量が約１０原子パーセントから約７５原子パ
ーセントの間で、アモルファス構造をとることがわかっ
た。

この他に、本発明の目的に用いることのできるＷ系アモ
ルファス合金として、本出願人より特願昭６０−５１０
３６号で提案された下記の、■のものでＷを１０〜７５
原子％含むものも挙げられる。

■　Ｔａと、Ｔｉ％　Ｚｒ、Ｎｂ％Ｗよりなる群から選
ばれる１種または２種以上の元素とを含み、残部は実質
的にＮｉよりなり、含有率はＴａが１０原子％以上、前
記群から選ばれる１種または２種以上の元素がＴａとの
含量で１５〜８０原子％であるアモルファス合金。

■　Ｔａと、Ｔｉ、Ｚｒ％　Ｎｂ、Ｗよりなる群から選
ばれる１種または２種以上の元素とＦｅおよび／又はＣ
Ｏとを含み、残部は実質的にＮｉよりなり、含有率はＴ
ａとＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＷよりなる群から選ばれる１
種または２種以上とが、含量で１５〜８０原子％であり
、かつＴａが１０原子％以上であり、Ｆｅおよび／又は
ＣＯが７５原子％以下でありＮｉが７原子％以上である
アモルファス合金。

このようなＷ系アモルファス合金であれば、低摩擦性、
耐焼付性、低摩耗性に加えて、例えば塩酸や硝酸あるい
は更に酸化剤を含むような過酷な腐食性環境においても
著しく高い耐食性を示す。

本発明において、Ｗ系アモルファスコーティング膜の膜
厚が薄いと、十分な特性の改善効果が得られす、また、
膜厚が厚くても特性の向上は望めずコスト高となる上に
、膜の剥離の問題が生じる。

従って、Ｗ系アモルファスコーティング膜の厚さは、部
材の規模や使用目的に応じて、十分な特性が得られる範
囲で適宜決定する。

Ｗ系アモルファスコーティング膜の形成方法は・特にス
パッタデポジション法に限定されず、他の種々の方法で
も良い。

なお、Ｗ系アモルファスコーティングを施す部材の基材
としては、特に制限はなく、金属、セラミックス、樹脂
等のいずれでも良い。

以下、実験例について説明する。

実験例ｌ ５ＵＳ３０４ステンレス鋼のビン及びディスクに、スパ
ッタリングにより、下記組成のＷ系アモルファスコーテ
ィングを施しく膜厚：１０μｍ）、それぞれの試料及び
コーティングを施していないものについて下記方法で摩
擦試験（潤滑条件下）を行なった。

比較例として、Ｔａ系アモルファスコーティングを施し
たこと以外は同様のビン及びディスクを用意し、同じ方
法で摩擦試験を行なった。さらに、コーティングを施さ
ない５ＵＳ３０４のビン及びディスクについても同じ試
験を行なった。

Ｗ系アモルファス組成（原子％） Ｗ：５０％ Ｆｅ：３８．２％ Ｎｉ：４．２％ Ｃｒ：９．６％ Ｔａ系アモルファス組成（原子％） Ｔａ　：　５０％ Ｆｅ：３６．２％ Ｎｉ：４．２％ Ｃｒ：９．６％ 実験装置：ＴＴ６００Ａ型摩擦試験機（３ビン・オン・
ディスク型） 試験片：３ビン、及びディスク型 実験条件：　ＳＡＥ＃２０エンジン油中にて摩擦温度＝
６０℃ 摩擦面積：０．５９ｃｍ’ 荷重と速度：第１図に示すダイヤグラ ムに従って変化させた。ひとつの条件 について５分ずつの実験を行った。

測定項目：焼損荷重（摩擦係数が急上昇した点を焼損点
とした）、摩擦係数測定 供試材料及び組み合せは第１表に示す通りとした。

結果を第１表及び第２図に示す。

第１表 なお、試験後の表面の状態を光学顕微鏡にて観察したと
ころ、Ｗ系アモルファスを施したものは一部にランニン
グトレースが見られる場合もあるが、他は損傷もなく、
良好な状態であった。　　　。

実験例２ ＳＵＳ３０４ステンレス鋼部材に、下記組成のＷ系アモ
ルファスコーティング又はＴｉ系アモルファスコーティ
ングを２０μｍ厚さに施した部材あるいは施していない
部材に対して、下記条件で対５ＵＳ３０４製ステンレス
鋼Ｆｒｅｔｔｉｎｇ試験（ドライ条件）を行ない、平均
摩擦係数及び摩耗量を測定した。結果を第２表に示す。

Ｗ系アモルファス組成（原子％） Ｗ：２２％ Ｆｅ：６１％ Ｎｉ：　　３％ Ｃｒ：１４％ Ｔｉ系アモルファス組成（原子％） Ｔｉ：３７　　％ Ｆｅ　　：　　４６　　％ Ｎｉ：　　　　５　％ Ｃｒ：１４　％ Ｆｒｅｔｔｉｎｇ試験条件は次の通りである。

荷重：１４Ｎ 速度：１１０００ｒｐ 振幅：約５０μｍ ゛第２表 以上の結果から、本発明の如く、Ｗ系アモルファスコー
ティングを施した部材は、潤滑条件、ドライ条件のいず
れにおいても、雰囲気中での摩擦係数が低く、耐焼付性
、耐摩耗性にも優れることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明によれば、雰囲気中での摩擦
係数が小さく、従って、摩耗も少ない上に、耐焼付性に
優れた部材が提供される。また、本発明の部材はＷ合金
のアモルファス合金でコーティングされているものであ
るから、耐腐食性能にも優れている。従って、各種機器
用軸受、電子顕微鏡の載物台、その他、シール材などと
して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験例１における摩擦試験の荷重ダイヤグラム
、第２図は実験例１における試験結果を示すグラフであ
る。 代　理　人　　弁理士　重　野　　剛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステン合金のアモルファスコーティングを
   施してなることを特徴とする雰囲気中における低摩擦性
   、耐焼付性並びに低摩耗性部材。