JPH05263952A - 水栓用バルブ部材 - Google Patents

水栓用バルブ部材

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JPH05263952A
JPH05263952A JP8808192A JP8808192A JPH05263952A JP H05263952 A JPH05263952 A JP H05263952A JP 8808192 A JP8808192 A JP 8808192A JP 8808192 A JP8808192 A JP 8808192A JP H05263952 A JPH05263952 A JP H05263952A
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JP
Japan
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diamond
carbon
various directions
faucet
valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP8808192A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruki Takai
治樹 高井
Ichiro Tomatsu
一郎 戸松
Shigeo Tochikubo
滋夫 栃窪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TYK Corp
Original Assignee
TYK Corp
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Publication date
Application filed by TYK Corp filed Critical TYK Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 潤滑剤を使用することなく長期間に亘り、良
好な摺動性を維持できる水栓用バルブ部材の提供。 【構成】 2枚あるいは3枚のセラミックス製ディスク
で構成するバルブ1,2の摺動面のうちの少なくとも1
枚の面に、微小な凹凸面を持つダイヤモンド状炭素の薄
膜を形成する。ダイヤモンド状炭素薄膜の凹凸面は、稜
線を互いが共有するような五角形あるいはそれ以上の多
角形形状もしくは円形あるいは楕円形のディンプルが三
次元的に多様な方向に連結されていることにより形成さ
れているか、または稜線を互いが共有するような五角形
あるいはそれ以上の多角形形状もしくは円形或は楕円形
のダイヤモンド状炭素の単位面を三次元的に多様な方向
に連結させて粒状の集積を形成させ、その集積をさらに
三次元的に多様な方向に連結させた結果、全体の集合が
螺髪様になっている。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は潤滑剤を使用することな
く、長期間に亘り良好な摺動性を維持する水栓用バルブ
部材に関するものである。 【0002】 【従来の技術】アルミナに代表されるファインセラミッ
クスの水栓用バルブ部材への応用は、近年急速に普及し
てきている。水栓用バルブには、湯または水の供給量の
調節や止水、吐水を単独で行う単水栓や、一つのバルブ
を湯水の吐出量および温度の調節に供する混合水栓など
があり、これらのバルブの摺動面には、シリコンを主成
分としたグリスが塗布されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが塗布されたグ
リスは、水または湯の吐出時に同時に流出しやすいた
め、早期にバルブの固着、操作時のキシミ音、操作トル
クの著しい上昇等の現象を惹起する。現在はこれらの問
題に対して、流出後にグリスを再塗布して改善を図るこ
とが対処策として一般的に行われているが、実際には有
効な対策とは言えない。 【0004】最近、上記の問題を解決する手段として、
ダイヤモンド状炭素(別名 Diamond Like
Carbon(DLC)、アモルファス水素化炭素
(a−C:H)、またはiカーボン(i−Carbo
n,i−C)等、以下ではダイヤモンド状炭素と称す
る。)の薄膜を、その高硬度性に由来する耐摩耗性、非
常な低摩擦係数に依る良好な摺動性および優れた化学的
耐蝕性に着目して、セラミック製摺動部材の摺動面に形
成するという考えが開示されている(米国特許4991
822,特開平3−172683,特開平3−2231
90)。 【0005】しかしながらダイヤモンド状炭素膜は、製
法,製膜条件,膜を載せる基材等により、出現する膜特
性に大きな分布幅が生じることが知られており、ダイヤ
モンド状炭素膜ならば何れであっても要求性能を満たす
とは限らないことは明白である。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、従来の水栓用
バルブが共通に呈する固着現象の問題を根本的に解決
し、且つ摺動助剤あるいは固着現象に対する防御または
対処策として使われてきたグリスを不要にするために、
水栓用バルブに以下の如きダイヤモンド状炭素膜、即
ち、稜線を互いが共有するような五角形あるいはそれ以
上の多角形形状もしくは円形あるいは楕円形のディンプ
ルが、三次元的に多様な方向に連結されているか、また
は、稜線を互いが共有するような五角形あるいはそれ以
上の多角形形状もしくは円形あるいは楕円形のダイヤモ
ンド状炭素の単位面を、三次元的に多様な方向に連結さ
せて粒状の集積を形成させ、その集積をさらに三次元的
に多様な方向に連結させた結果、全体の集合が螺髪様に
なっている、と特徴付けられる微小な凹凸面を持つダイ
ヤモンド状炭素膜を、2枚あるいは3枚のセラミックス
製ディスクで構成するバルブの摺動面のうちの少なくと
も1枚の面に形成させたことにより、摺動時の接触面積
を最小化し、摺動操作を容易にすることを実現した。 【0007】 【作用】2枚あるいは3枚のセラミックス製ディスクで
構成する水栓用のバルブの摺動面のうちの少なくとも1
枚の面に、プラズマCVD(Chemical Vap
or Deposition)法等により、ディンプル
または螺髪様の集積と特徴付けられる三次元的な微小な
凹凸面を持つ接触面積が最小化されたダイヤモンド状炭
素の薄膜を形成させたことで、摺動時の接触面積が最小
化し摺動操作の容易なバルブ部材が成立された。 【0008】 【実施例1】図1および図2に示した水栓のセラミック
バルブ(以後、図1の形状を「固定側バルブ1」、図2
の形状を「可動側バルブ2」と呼ぶ。図3に混合水栓の
構造を示す。3はレバー,4は化粧ふた,5はプラスチ
ックケース,6はゴムパッキン,7は蛇口8,給湯用パ
イプ9,及び給水用パイプ10を有する下ぶたであ
る。)をアルミナ含有量90〜96%、残分構成がSi
2,MgO,TiO2の材料で作製し、摺動面をダイヤ
モンド砥粒を用いてラップ盤にて研磨仕上げを行った
後、プラズマCVD(Chemical Vapor
Deposition)法によりダイヤモンド状炭素膜
を形成した。ダイヤモンド状炭素膜の製作条件は以下の
通りである。上記のアルミナ製バルブを真空チャンバー
にセットし、5×10-5mbarまで真空排気した後、
アルゴンガスを導入し、圧力を1×10-2mbarにほ
ぼ一定に保ち、接地された真空チャンバーに対し処理品
に13.56MHzの高周波を出力2000Wでかけ
て、生成されたアルゴンプラズマ中のアルゴンイオンに
よるクリーニングを実施した。次に、カソードに直流電
源を接続して直流放電をさせ、放電ガスとしてアルゴン
ガスを5×10-3mbarの圧力になるよう導入し、そ
こへ反応性ガスとして水素の量が炭素に対して1〜2%
になるように混合したメタンガスと水素ガスを全体の圧
力が7.5×10-3mbarになるように導入した。チ
ャンバーの温度は約200℃に保った。 【0009】図4イ,ロは、形成されたダイヤモンド状
炭素膜の表面の走査電子顕微鏡写真である。五角形ある
いはそれ以上の多角形形状のディンプルが稜線を互いに
共有し、それらの連結方向が三次元的に多様に連結され
て、凹凸面を形成している状態を示す。 【0010】図5は、長期間のバルブの使用を想定して
行った促進摺動試験の結果である。試験条件は、バルブ
には、固定側にダイヤモンド状炭素膜付きアルミナ製デ
ィスク、可動側にダイヤモンド状炭素膜のないアルミナ
製ディスクを組合せて、市販のシングルレバー混合水栓
に締め付けトルク230kg・cmで装着した。混合水
栓への給湯は、70〜75℃の湯を、0.7kgf/c
2の圧力で通じ、給水は、3.0kgf/cm2の圧力
で水道水を通じた。水栓のレバーに最高湯温位置で給
湯を止めた位置(原点)から最高温度の湯を最大量供給
する位置へと上下方向に上下の位置はそのままにして
左右方向に回転させ最低水温位置へ左右の位置はその
ままにして上下方向に動かし止水位置へ上下の位置は
そのままにして原点へと言う動きをさせ、〜を1サ
イクルと規定して、バルブを摺動させた。摺動トルクは
任意のサイクル数の時点で、の逆方向(以後これを
「湯側開閉」と言う。以下「 」を付けた表現の取扱い
も同様とする。),の方向「吐水回転」,の方向
「水側開閉」,の逆方向「止水回転」にレバーを操作
するトルクを測定した。 【0011】結果を見ると、初期から21万5千サイク
ルを超しても、軽快で安全な摺動性を示しており、水栓
用として良好なバルブが成立していることが分かる。 【0012】 【実施例2】実施例1と同様に、アルミナ製バルブにプ
ラズマCVD法によりダイヤモンド状炭素薄膜を形成し
た。成膜条件は、メタンガスと水素ガスの混合比を水素
の量が炭素に対して2〜4%になるように変えたことと
チャンバーの温度を約350℃に保ったこと以外は実施
例1と同様である。 【0013】図6は、形成されたダイヤモンド状炭素膜
の表面の走査電子顕微鏡写真である。五角形あるいはそ
れ以上の多角形形状のダイヤモンド状炭素の単位面が稜
線を互いに共有し、それらが三次元的に多様な方向に連
結して粒状の集積を形成し、その集積もさらに三次元的
に多様な方向に連結して、全体の集合が螺髪様になって
いる状態を示す。 【0014】図7に、実施例1と同様の試験条件で行わ
れたバルブの促進摺動試験の結果を示す。この結果も、
図5に示すような微小な凹凸面を持つダイヤモンド状炭
素膜が、初期から14万サイクルを超しても軽快で安定
な摺動トルクを実現し、水栓用として良好なバルブが成
立していることを示している。 【0015】 【比較例】実施例と同様に作製したアルミナ製バルブ
に、PVD(Physical Vapor Depo
sition)法の一種であるマグネトロンスパッタ法
により薄膜を形成した。薄膜の形成は、高周波により生
成されたアルゴンプラズマ中のアルゴンイオンでアルミ
ナ製バルブをクリーニングし、次に放電ガスとしてアル
ゴンガスを反応性ガスとして窒素とアセチレンを使用し
てマグネトロンカソード表面に取り付けたチタンターゲ
ットをスパッタさせながらTi〜TiN〜TiCN〜T
iC〜ダイヤモンド状炭素膜を堆積させた。 【0016】図8に、形成されたダイヤモンド状炭素膜
の表面の走査電子顕微鏡写真を示す。フラットな膜が生
成していることが分かる。 【0017】図9には、実施例と同様の試験条件で行わ
れたバルブの促進摺動試験の結果を示す。摺動トルク
は、2万5千サイクルの時点までは安定であるが、それ
以降増加を続け、6万サイクルでは安定時のほぼ2倍と
なった。実施例に比較して短寿命であり、操作力が良好
範囲の上限1kg(註:実験系のレバー長は9cm)に
近くなったため、試験を終了した。 【0018】 【作用原理】実施例に記載された長期間に亘る良好で安
定な摺動性は、本発明によるダイヤモンド状炭素膜が、
摺動面として作用する接触面積を最小化したことと、ダ
イヤモンド状炭素膜が元来持つ低摩擦性および高耐摩耗
性とが相乗されてもたらされたものである。 【0019】 【発明の効果】以上説明したように本発明に依れば、水
栓用バルブに於て、2枚あるいは3枚のセラミックス製
ディスクで構成するバルブの摺動面のうちの少なくとも
一方の面に、以下の如きダイヤモンド状炭素膜、即ち、
稜線を互いが共有するような五角形あるいはそれ以上の
多角形形状もしくは円形あるいは楕円形のディンプル
が、三次元的に多様な方向に連結されているか、また
は、稜線を互いが共有するような五角形あるいはそれ以
上の多角形形状もしくは円形あるいは楕円形のダイヤモ
ンド状炭素の単位面を、三次元的に多様な方向に連結さ
せて粒状の集積を形成させ、その集積をもさらに連結方
向が一様でないように三次元的に連結させた結果、全体
の集合が螺髪様になっている、と言う特徴を持つ微小な
凹凸面を持つダイヤモンド状炭素薄膜を形成させたこと
により、摺動時の接触面積を最小化して摺動操作を容易
にし、従来の水栓用バルブが共通に呈する固着現象の問
題を根本的に解決し、且つ摺動助剤あるいは固着現象に
対する防御または対処策として使われてきたグリスを不
要にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】 【図1】固定側セラミック製バルブの斜視図である。 【図2】可動側セラミック製バルブの斜視図である。 【図3】混合水栓の分解説明図である。 【図4】実施例1のダイヤモンド状炭素膜の表面写真で
ある。 【図5】実施例1の促進試験結果の図表である。 【図6】実施例2のダイヤモンド状炭素膜の表面写真で
ある。 【図7】実施例2の促進試験結果の図表である。 【図8】比較例のダイヤモンド状炭素膜の表面写真であ
る。 【図9】比較例の促進試験結果の図表である。 【符号の説明】 1 固定側バルブ 2 可動側バルブ 3 レバー 4 化粧ふた 5 プラスチックケース 6 ゴムパッキン 7 下ぶた 8 蛇口 9 給湯用パイプ 10 給水用パイプ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2枚あるいは3枚のセラミックス製ディスクで構成する
    バルブの摺動面のうちの少なくとも1枚の面に、微小な
    凹凸面を持つダイヤモンド状炭素(別名 Diamon
    d Like Carbon(DLC),アモルファス
    ダイヤモンド、 アモルファス水素化炭素(a−C:H)、またはiカー
    ボン(i−Carbon,i−C)等)の薄膜を形成さ
    せた水栓部材であって、該ダイヤモンド状炭素薄膜の凹
    凸面は、稜線を互いが共有するような五角形あるいはそ
    れ以上の多角形形状もしくは円形あるいは楕円形のディ
    ンプルが三次元的に多様な方向に連結されていることに
    より形成されているか、または、稜線を互いが共有する
    ような五角形あるいはそれ以上の多角形形状もしくは円
    形あるいは楕円形のダイヤモンド状炭素の単位面を三次
    元的に多様な方向に連結させて粒状の集積を形成させ、
    その集積をさらに三次元的に多様な方向に連結させた結
    果、全体の集合が螺髪様になっていることにより形成さ
    れて、摺動時の接触面積を最小化し、バルブ部材の摺動
    操作を容易にしたことを特徴とする水栓用バルブ部材。
JP8808192A 1992-03-12 1992-03-12 水栓用バルブ部材 Pending JPH05263952A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210521A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Kyocera Corp 摺動装置及びフォーセットバルブ
ES2190345A1 (es) * 2001-07-17 2003-07-16 Soler Ind Procedimiento para el recubrimiento de discos ceramicos y disco ceramico obtenido mediante dicho procedimiento.
JP2018194171A (ja) * 2017-05-12 2018-12-06 京セラ株式会社 摺動装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08210521A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Kyocera Corp 摺動装置及びフォーセットバルブ
ES2190345A1 (es) * 2001-07-17 2003-07-16 Soler Ind Procedimiento para el recubrimiento de discos ceramicos y disco ceramico obtenido mediante dicho procedimiento.
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