CN101828044B - 减轻微动磨损的缝隙基材及使用缝隙基材的连接构造物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减轻微动磨损(微动磨耗)的缝隙基材及使用缝隙基材的连接构造物，本发明的特征是一种被夹入具有摩擦并且发生损耗的第一与第二接触材料(6、6’)的接触面(7)之间，并且具有发生滑动或振动的面(2、2)的缝隙基材(1)，其特征是通过上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6’)的接触面(7)的至少一个面具有更高的硬度、以及上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6’)的接触面(7)的至少一个面具有低摩擦系数以及高平滑度，使上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)难以磨损第一与第二的接触材料(6、6’)的接触面7。

Description

减轻微动磨损的缝隙基材及使用缝隙基材的连接构造物

技术领域

本发明涉及减轻微动磨损(微动磨耗)的缝隙基材及使用缝隙基材的连接构造物。进一步具体地说，本发明涉及可以减轻因构造物之间发生滑动及振动时产生摩擦，一方构造物或两者构造物之间磨损的缝隙基材。另外，本发明涉及在构造物之间发生滑动及振动的面上使用缝隙基材的连接构造部。 

背景技术

微动磨损(微动磨耗)是多种磨损中的一种。该微动磨损是指构造物之间的连接部的发生滑动或振动的表面在承受压力的同时连续承受微细振动的情况下，由于构造物的发生滑动或振动的表面之间产生微细的振动，构造物之间发生滑动或振动的表面产生摩擦而引起的磨损。因此，从该构造物之间的外观，是难以判断该微动磨损的进行状况的。另外，由于该构造物之间的连接部的设置环境的不同，微动磨损的耗减程度大多不同。通常，根据构造物的使用状况进行构造物连接部的加强，但是对微动损耗所起效果很小。构造物的微动磨损的进行情况，关系到构造物本身的损坏情况。 

容易引起构造物的微动磨损的部位，是构造物之间以强的压力相互按压的部位，即构造物的连接力很强的发生滑动或振动的表面。进一步可知，构造物之间的构件受到细微的振动时，该滑动或振动的方向与发生滑动或振动的表面的平行及垂直或其复合方向无关，连接力线(是指表示连接螺栓的头及其螺帽间的力所涉及的范围的线)内侧尤其容易产生磨损。 

举个容易引起微动磨损的例子，如汽车及车辆这种构造物，行驶中不断地接受来自地面的滑动或振动，该滑动或振动也可以称作微细振动。在 汽车及车辆中，来自地面的滑动或振动按照车胎、车轮、轮毂、车轮结构、吊挂、减震器、车身、客室及座位等的顺序传送给乘客。汽车及车辆的话车胎进行振动吸收，但是多数的振动从车轮传向轮毂及制动鼓。另外，汽车因为是利用动力机产生的力进行行驶，其具有动力机的振动等被驱动***传达，进一步地通过轮毂传向车轮、车胎、地面的构造。车轮与轮毂是由连接构件组合而成的构造，并且车轮与轮毂的连接构件，承担车胎的振动、车体的重量及闸工作时的负荷。另外，汽车及车辆等拐弯时旋转方向盘，通过方向盘构造使轮毂朝向行进的方向。 

该结果车轮也弯向制动装置侧，但是轮毂的垂直面也有弯曲向制动装置侧的力在作用。导致连接该车轮与轮毂的接触面被摩擦，并且，常常产生细微振动。 

近年，为了应对车辆的重量增加图谋轻量化，车轮是由铝制(A6061)的车辆正在增加。该铝制的车轮表面氧化形成氧化薄膜。该氧化薄膜的一部分被剥落露出坯体的话进一步在大气中与氧结合，导致形成新的氧化薄膜。该氧化后的铝是被称为“氧化铝”(Al2O3)的物质，其硬度为HV1000～3000。一方面，轮毂是以铸件(FCD600)做成的，以机械加工切削制成各部分的尺寸。与车轮相接的面实施车床加工，加工成基本平滑。但是，以微观地看的话形成细的槽(筋)状，其在车轴中心以同心圆状形成槽。该铝车轮与轮毂连接，引起微动磨损，该槽中夹着与研磨相同的氧化铝，形成一个接一个地从车轮供给氧化铝的状态，结果车轮变薄、导致疲劳损坏。 

发明内容

发明所要解决的课题 

本发明的目的是提供难以摩损发生微细振动的构造物的接触面的缝隙基材，减轻微动磨损(微动磨耗)。进一步，本发明具体的目的是提供使构造物之间发生滑动或振动的接触面难以产生磨损的缝隙基材，减轻一方构造物或两者构造物之间磨损。 

在本发明中发生滑动的表面是指相互连接的构造物的接触面以连接部分为中心向旋转方向移动的表面，以及相互连接的构造物的接触面以连接部分为中心向平行方向移动的表面。另外，在本发明中发生振动的表面是指相互连接的构造物的接触面以连接部分为中心在大致垂直方向离开及推向的表面。 

因而，本发明的缝隙基材的目的是减轻具有构造物向上述旋转方向移动的表面、构造物向平行方向移动的表面、以及构造物在垂直方向离开或推向的表面的构造物之间的摩擦。 

课题的解决方案 

本发明的一种被夹入具有摩擦并且发生损耗的接触材料6的接触面(7)之间，并且具有发生滑动或振动的面(2、2)的缝隙基材(1)， 

其特征是通过上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6’)的接触面(7)的至少一个面具有更高的硬度(＞HV400)、以及 

上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6)的接触面(7)的至少一个面具有低摩擦系数(＜μ＜0.3)以及高平滑度(表面粗糙度：Ra＜6.3)， 

使上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)难以磨损第一与第二的接触材料(6、6’)的接触面7。 

上述缝隙基材，最好在表1所示的材料的组合中进行选择，作为夹入A6061与FCD600间的物质，尤其以SUS304N2、SUS301-CSP及SUS304-CSP为好。 

另外、本发明的缝隙基材1的特征是上述缝隙基材1的发生滑动或振动的面2、2，被以金刚石状碳(DLC)薄膜3部分或全面覆盖。 

另外、本发明的缝隙基材1的特征是上述金刚石状碳(DLC)薄膜，在上述缝隙基材1的发生滑动及振动的面2、2上，设有规则或不规则地细分化的槽部4地进行覆盖。 

另外、本发明的缝隙基材1的特征是上述金刚石状碳(DLC)薄膜3，在上述槽部4与发生滑动及振动的面2、2上，具有固体润滑层5-1、流体润滑剂5-2及粉末润滑剂5-3、及上述固体润滑层以及上述流体与粉末的混合润滑剂5-4中的至少一种的润滑层5。 

另外、本发明的缝隙基材1的特征是上述金刚石状碳(DLC)薄膜3可以以化学气相蒸镀法(CVD)或物理气相蒸镀法(PVD)进行合成，并且上述薄膜3的厚度为300纳米～40微米。另外，上述金刚石状碳(DLC)的薄膜3，考虑到接触材料6的材质、压力、及微细振动数，可以做成1～8微米的厚度。 

另外、本发明的连接构造部的特征是将根据权利要求1～5所述的缝隙基材使用于构造物之间发生滑动或振动的面上。 

发明效果 

本发明通过提供使构造物之间发生滑动及振动的接触面难以产生磨损的缝隙基材，起到减轻一方构造物或两者构造物之间的摩擦的效果。具体地，本发明起到减轻汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓的连接部的接触面的磨损发生的效果。 

附图说明

图1是表示车轮、轮毂及制动鼓的构造的附图，图1(a)是ISO的形式，图1(b)是JIS形式。 

图2是表示在轮毂的根部连接制动鼓时的磨损初期的连接力线范围及连接力的作用方向的车轮、轮毂及制动鼓的构造，图2(a)是ISO的形式，图2(b)的(1)是JIS形式，图2(b)的(2)表示轮毂单体。 

图3是以斜线部分概念地表示容易引起所谓微动磨损的减耗的部位的图解，图3(a)是ISO的形式，图3(b)是JIS形式。 

图4是表示当车轮、轮毂及制动鼓的构造受到从车体的外侧向内侧的应力时的应力最大的部分(发生磨损部分)，图4(a)是ISO形式，图4(b)是JIS形式，图4(c)是表示当ISO形式的车轮、轮毂及制动鼓的 构造受到从车体的外侧向内侧的应力时，车轮、轮毂及制动鼓的弯曲方向，并且图4(d)是表示JIS形式的车轮、轮毂及制动鼓的构造受到从车体的外侧向内侧的应力时，车轮、轮毂及制动鼓的弯曲方向。 

图5表示在作为接触材料的车轮与轮毂及制动鼓间的接触面上夹入的本发明的缝隙基材，图5(a)是ISO形式，图5(b)是JIS形式。 

图6是本发明的缝隙基材的各种形状，(a)是L字的旋转体形状，(b)是L字重合的旋转体形状，(c)是I字的旋转体形状。 

图7是本发明的缝隙基材上覆盖的细分化DLC薄膜，(a)表示电子显微镜照片，(b)表示截面形状。 

图8表示细分化覆盖的DLC薄膜的构造(细分化DLC-A及B)与连续薄膜(连续DLC)的两者的旋转及滑动次数与摩擦系数的关系，并且细分化DLC薄膜的摩擦系数与连续薄膜相比较低并稳定。 

图9表示本发明的连接构造物的弯曲疲劳试验法的概要。 

图10表示实施10⁶次弯曲疲劳试验后的垫片的外观，(a)表示连续薄膜DLC垫片的外观，并且(b)表示细分化(区分构造)薄膜DLC垫片的外观。 

图11表示DLC薄膜的剥离的X方向的测定方法和测定范围。 

图12是以从螺栓的孔端开始的距离表示连续及细分化(区分构造)的两种DLC薄膜的剥离率。 

图13是连续DLC薄膜(图13的a)的层剥离及细分化(区分构造)DLC薄膜(图13的b)的剥离的两者的激光显微镜照片，表示两者的最大剥离部。 

图14是用图解表示以激光显微镜拍摄的磨损粉末的情况的同时，用图解表示以能量分散型X线光电子分光分析(EDX)进行成分分析的结果。 

图15是以图解表示在由铝板(或铝合金板)与铁(或合金钢)构成的金属材料之间，具有连续DLC覆盖垫片的(A)(即，覆盖连续DLC覆盖层，在铝板(或铝合金板)上连接该DLC薄膜)、具有细分化(区分构 造)DLC薄膜垫片的(B)、只由上述两种接触材料构成的(C)、及具有无薄膜的垫片(D)的各自表面的粗糙度。 

图16示意性表示在只由两种接触材料构成的(D)、具有连续DLC薄膜垫片的(A)、及具有细分化(区分构造)DLC薄膜垫片的(B)上的磨损试验前后的状态。 

具体实施方式

以汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓的构造为例，对本发明的缝隙基材具体地进行以下说明。汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓的构造如图1～图5所示，本发明的缝隙基材1(如图5(a)及(b)的附图所示)被夹入车轮11与轮毂12、及轮毂12与制动鼓13的各自的接触材料6的接触面7之间，提供减轻产生各自的接触材料6的磨损的发生滑动或振动的面2，2(图5(a)及(b)的附图所示)。 

车轮、轮毂及制动鼓的构造如图1(a)及(b)所示，在轮毂的车体外侧即车轮安装侧设置有安装双头螺栓14用的防止转动的槽20(如图2(a)及图2(b)的(1)所示)。即使车体的外侧与车体的内侧受到相同的应力，由于在轮毂12上具有安装双头螺栓14用的防止转动的槽20，该车轮、轮毂及制动鼓的构造，结果都是向车体内侧(制动鼓侧)弯曲(图4(a)、(b)(c)及(d)所示)。图4(a)及(c)表示车轮、轮毂及制动鼓受到应力，车轮、轮毂及制动鼓向车体内侧弯曲前的状态。另外，图4(b)及(d)表示车轮、轮毂及制动鼓向车体内侧弯曲后的状态。在图4(a)及(c)以及图4(b)及(d)中，车轮被连接的方向以24表示。并且以25表示连接力。并且，以27表示产生氧化铝的部位，以斜线28表示磨损区域。另外，在图4(c)及(d)中，以29表示龟裂及损坏方向。 

图2(a)及(b)的(1)表示轮毂连接于制动鼓的根部上连接了制动鼓时的磨损初期的连接力线范围及连接力的作用方向。如图2(a)及(b)的(1)所示，由于在轮毂12的根部16处有较强的推动制动鼓13的力17发生作用，并且受到来自汽车的动力机(发动机)或地面的微细振动，发生微动磨损导致该根部16变薄。该根部附近，也是车轮、轮毂及制动鼓 的各自的连接系中最重要的部分，但是由于周围被全部包围地连接，因此朝向根部16的应力容易集中。在图2(a)及(b)的(1)中，斜线部分表示连接力线范围19，并且圆圈部分表示铝制的车轮的氧化铝(Al₂O₃)的产生部位。 

但是，在车轮、轮毂及制动鼓各自的连接系中轮毂12的顶端两侧21、21也被摩擦发生磨损。刚制造后的汽车及车辆的轮毂的顶端两侧21、21相对于连接螺栓是垂直的，但是长时间被使用的轮毂的顶端两侧21、21及制动鼓13的根部16附近发生减耗的情况也是较多的。具体地，连接螺栓与螺帽的螺钉的连接力线范围的内侧是减耗的范围。该减耗是所谓的微动磨损现象。图解中概念地以斜线部分23表示图3(a)及(b)ISO形式和JIS形式的轮毂上的容易引起减耗所谓微动磨损的部位。 

引起该微动磨损的结果是磨损部分变薄，连接力下降对周围的构造产生过大的应力，导致容易引起疲劳损坏，最终断裂。作为该疲劳损坏的例子，有过卡车的前轮轮毂发生裂缝的事例报道。 

一般地作为对于上述卡车的车轮、轮毂及制动鼓等采取的措施，采取(1)提高材质硬度，(2)增加壁厚，(3)为了提高连接强度(为了振动时不动)增加螺钉强度，并且提高推力等措施。但是，上述措施不能减少微动磨损，上述(1)难以减少构成物的材料，上述(2)材料即使减少也延长了达到损坏的时间，以及(3)是同样争得时间。但是，像上述(3)一样施加较强的连接力，磨损的程度也增大了。 

为了增加上述连接力也考虑过增加连接螺栓的根数的方法，但是采用该方法的话，需要替换现有市场上的车辆的零件，由于现有的车轮不能使用，从市场角度考虑是难以采纳的方法。汽车及车辆的制造商，可以采纳对于新车使用提高强度的零件的方法或者增加连接螺栓及螺帽的根数进行连接的方法，但是对于已经在市场上出现的车辆，造成需要在破损前进行检修，替换减耗零件等的处置。 

新提供的技术，凭借简单的方法及构件，提供可以减少微动磨损的缝隙基材。通过在汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓等引起磨损的部位夹入 缝隙基材，达到减少车轮、轮毂及制动鼓等的磨损量。该新提供的技术不减少车轮、轮毂及制动鼓等的连接力，设置有可以在摩擦面上保持低摩擦系数、平滑度、高硬度、及保持润滑剂并且保持耐凝着性等能力的薄膜。另外，是将设有薄膜的缝隙基材夹进车轮、轮毂及制动鼓等的摩擦面的连接构件及其连接构件的夹入方法。通过该夹入方法，使应力在产生滑动及振动的面上滑动，由于摩擦面上垂直的连接力线不改变并且周围的振动部分变得容易滑动，当摩擦面变得弯曲时车轮、缝隙基材及轮毂一起弯曲，利用耐凝着性、低摩擦系数等性质减少减耗。尤其是，该缝隙基材1难以磨损作为接触材料6例如铝合金的接触面7，即对铝合金的攻击性与铁相比也有所减少，即使铝合金氧化出现作为氧化物18的少量的氧化铝(AL₂O₃)，由于在其缝隙基材1上覆盖的薄膜上设置的槽内进入微细的氧化铝，也变得难以引起所谓的微动磨损(以研磨的物质损伤自身的作用及状态)。 

另外，缝隙基材1的原料材质其自身难以生锈，相对于缝隙基材两侧的车轮、轮毂及制动鼓等的材质，可以期望其坚硬平滑，并且即使弯曲也可以保持恢复原状的性质。该缝隙基材材质的选定要考虑两侧或整体的***而进行。 

上述汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓等，选择SUS301-CSP，SUS304-CSP，以及SUS304N2等的奥氏体钢系不锈钢板。作为本发明的缝隙基材所选择的材料的机械性能如表1所示。 

表1铝制车轮、轮毂材及缝隙基材用材料的机械特性(参考) 

作为本发明的缝隙基材，使用如图1所示的SUS301CSP1/2H、SUS304-CCP1/2等的理由是坚硬、拉伸强度高、不容易生锈、并且像使用了弹簧一样即使是反复弯曲的应力也有保持不减弱的性质。另外，本发明的缝隙基材的表面上覆盖的薄膜是以化学的气相蒸镀法(CVD)或物理的气相蒸镀法(PVD)而合成的金刚石状碳膜(DLC＝Diamond-Like Carbon)、含硼氮化膜、氧化钛膜、及氧化铝膜、氮化钛膜、碳化钛膜、氮化铬膜等，覆盖该薄膜时将薄膜表面预先形成规则或不规则地细分化的槽部(缝隙)，以便可以向该细分化的槽部(缝隙)注入润滑剂。按照需要，该薄膜也可以是没有细分化的槽部的一个平的表面。通过设有规则的或不规则的槽部即使受到弯曲应力以槽(缝隙)的部分也能分散应力，因此可以减轻薄膜被损坏的情况。并且，其特征是由于预先被细分化形成槽部(缝隙)，例如即使多个部位的薄膜被损坏(金刚石状碳膜、氧化钛膜、及氧化铝膜等)，也能减少薄膜整体被损坏这样的损坏传播。 

本发明的缝隙基材上覆盖的金刚石状碳膜(DLC)，与日本特开 2003-147525号及日本特开2007-83726号中所记载的薄膜形态相似，但是本发明的缝隙基材上由呈网眼状规则或不规则地被细分化的DLC薄膜和槽部构成。另外，如WO/2006/095907A中记载的，通过在本发明的缝隙基材的槽部导入与基材及DLC薄膜都不同的第三物质，可以使DLC薄膜的功能与第三物质的功能复合。在上述历来技术中，是在构造物上直接覆盖DLC薄膜，但是本发明的缝隙基材是在预先形成的可以***构造物的缝隙基材上覆盖DLC薄膜后，安装***发生滑动及振动的构造物间。 

本发明的缝隙基材的带规则或不规则地细分化的槽部(缝隙)的DLC薄膜的第一效果是DLC薄膜追踪构造物的变形。这是为了以规则或不规则地细分化的槽部选择性地吸收附加在缝隙基材上的变形，通过减少附加在DLC薄膜上的变形而产生的效果，例如相对于在1050规格的材料上堆积1微米的连续膜DLC薄膜的球的推进试验，43微米的推入深度产生裂缝，而在本发明的缝隙基材的规则或不规则地细分化的槽部(缝隙)的构造中，进行上述推入试验的话DLC薄膜达到74微米也不产生裂缝。第二效果是通过微动磨损的抑制提高耐磨损性。因为本发明的规则或不规则地细分化的DLC薄膜具有槽部，磨损粉末被堆积到槽部。因而，难以产生微动磨损，其结果是以同质的DLC薄膜比较的话，SUJ2球滑动九万次后的规则地或不规则地细分化的构造的DLC薄膜的实际磨损量，整体与连续膜相比，具有35％以下被抑制这样大的提高耐磨损性的效果。 

实施例1 

汽车的发动机开始工作时在发动机上产生旋转力，大的转矩由发动机施加给驱动部分，向连接驱动零件(例如车轮、轮毂及制动鼓)传送旋转力。车轮、轮毂及制动鼓，以螺栓及螺帽可以旋转及滑动地连接。因而，车轮、轮毂及制动鼓的该螺栓及螺帽的连接部周围发生摩擦(图3(a)的ISO形式及图3(b)JIS形式的轮毂的斜线部分23)。通过该周围的摩擦，在初期造成连接面发生磨损、连接轴力下降、其后螺栓逐渐破断的结果。 

即，考虑历来技术通过经验上的螺栓强度进行传送动力的设计，但是发生微动磨损的面(图3(a)的ISO形式及图3(b)JIS形式的轮毂的选 线部分23)存在波动，连接力下降(螺栓及螺帽的螺钉松弛)。在连接部产生缝隙的连接部的连接力消失，作为其结果，导致因为螺栓及螺帽的螺钉松弛螺栓通过的孔与螺栓碰撞，贯穿螺栓的孔变形等或者螺栓断裂，甚至基材断裂的连接松弛。 

实施例2 

作为其他的实施例，压入轴承轴贯穿轴承中心的轴承部等，在轴承部的轴上施加旋转及滑动方向以外的微细振动时，轴承内部的圆珠刮削轴承外套(外筒)的内面，或者***部与孔的表面摩擦，扩大了孔而脱落，或形成细小的筋状的微细的磨损面而脱落。除此之外也发生各种磨损。此时通过***以减轻摩擦为目的的本发明的缝隙基材，可以降低对构件的影响。 

实施例3 

铝零件(模铸件、机械加工品、焊接构造物等)与不同种金属(铁、铜、不锈钢、铸铁等)组成以螺栓、螺帽等进行连接的构造较多。最近，出现了轿车的车体(车身)等也全是铝制的，底盘是铁的，上部或围罩、发动机罩等做成铝的。此时，在铁与铝之间可以在铝保护中夹入本发明的缝隙基材。期待可以不降低连接力地在加在车体上的微细振动中减少铝的减耗的效果，继承安全改良。另外，由于DLC薄膜导电度低，也可以期待降低所谓的电腐蚀的效果。 

实施例4 

本发明的缝隙基材的形态以图1～图5所示安装在汽车及车辆的车轮、轮毂及制动鼓组装的发生滑动或振动的部分作为实施例，其他的使用形态，可以是图6的(a)所示的L字状的旋转形态，图6(b)所示的L字相互组合的旋转的形态，图6(c)所示的I字状的旋转形态等各种形态。 

本发明的缝隙基材上规则或不规则地细分化覆盖的DLC薄膜，以及没有DLC薄膜覆盖的槽部(缝隙)，考虑缝隙基材的变形及摩擦特性两方面而进行选择。即，考虑覆盖DLC薄膜的缝隙基材的变形时，考虑以下几点。 

1)槽部宽度t与细分化的DLC薄膜尺寸1之间的比t/1，最好是较高的。 

2)DLC薄膜的覆盖率较高时，细分化的DLC薄膜的尺寸及槽部的间隔，最好是较小的。 

3)缝隙基材上局部地产生变形时，细分化DLC薄膜尺寸最好是较小的。 

另外，考虑覆盖DLC薄膜的缝隙基材的摩擦特性时，考虑以下几点。 

1)研磨磨损较少时，DLC薄膜的覆盖率最好是高的。 

2)将捕集作为研磨磨损原因的磨损粉末的DLC薄膜的覆盖率作为上限，与缝隙基材的发生滑动或振动的部分的接触宽度相比细分化DLC薄膜尺寸最好较小，但是DLC薄膜的覆盖率以60～80％为上限。 

3)DLC薄膜的槽部以与相对构造物的旋转件或滑动件不引起接触的程度决定槽部宽度。 

4)考虑到在DLC薄膜的槽部的接触时，可以考虑在槽部使用润滑剂的涂膜。 

另外，考虑缝隙基材上覆盖的DLC薄膜的合成技术时，考虑以下几点。 

1)在具有通过掩蔽细分化的槽部的构造的DLC薄膜的合成中，以实际使用时细分化DLC薄膜的尺寸20μm、槽部宽度20μm左右为最小。 

2)细分化的DLC薄膜尺寸较大的容易合成。 

总括上述考虑点的话，可以认为使铝基材的构造物上设置的缝隙基材上覆盖的DLC薄膜的膜厚为1μm时，细分化的DLC薄膜尺寸最小为80μm，槽部宽度最小为20μm，并且DLC薄膜的覆盖率约64％是最适宜的。但是，在本发明中，按照缝隙基材的使用状况，DLC薄膜的尺寸、槽部宽度、及覆盖率比上述各值增加20％左右也可以。 

另一方面，钢铁材料的缝隙基材与DLC薄膜具有相等程度(180GPa)及以上的杨氏模量时，DLC薄膜的槽部宽度最好为20μm左右，并且DLC薄膜的覆盖率最好为70～80％左右。 

本发明的缝隙基材上覆盖的DLC薄膜，可以全部通过现在用于DLC薄膜合成的PVD法及CVD法进行制作。将网作为掩模使用进行合成时，通过向网状掩模均一地施加电压能够维持DLC薄膜的均一性，因此以使用直流单脉冲波的CVD法进行合成是适宜的。施加电压的钨线的直径为30μm，并且使用230μm角的网状掩模进行细分化DLC薄膜合成的方式的合成条件如下所示。以乙炔作为原料气体进行使用以14cc/min使其通入，压力控制在3Pa时施加电源频率为2kHz的-5Kv的电压合成时间控制在一小时。通过上述成膜方法，可以合成约1μm厚的DLC薄膜。图7表示本发明的缝隙基材上覆盖的DLC薄膜是使用上述网状掩模制作的薄膜，图7的(a)表示电子显微镜照片，图7的(b)表示截面形态。 

另外，当DLC薄膜需要有较高的粘着力时，以氮喷射洗涤缝隙基材表面，作为其后中间层以14cc/min导入四甲基硅(Si(CH₃)₄)在压力3Pa下施加频率为2KHz的-5KV电压进行合成时间为5分钟的合成，期望使其形成20nm左右的中间层。 

本发明的缝隙基材上规则或不规则地细分化覆盖的DLC薄膜及没有DLC薄膜覆盖的槽部(缝隙)，是如图7(a)及(b)所示的形态。被细分化的DLC薄膜为230μm角的四边形排列，在四边形的DLC薄膜间存在相当于薄膜厚的深度约1μm的槽部。因为各个不规则地细分化覆盖的DLC薄膜的角部呈圆形，因此，各个DLC薄膜为难以产生应力集中的构造。 

实施例5 

关于本发明的缝隙基材上的由上述合成方法形成覆盖的DLC薄膜的机械性质及物理性质(硬度、摩擦系数等)，记载如下。 

本发明的缝隙基材上的规则或不规则地细分化覆盖的DLC薄膜的DLC本身的机械特性，与连续地覆盖的DLC薄膜构造的DLC相同。以DLC薄膜的纳米压痕法测定的硬度为14～20GPa，并且杨氏模量为150～200GPa。另外，DLC薄膜的氢含量为20～30原子％。从DLC薄膜的拉曼光谱中可以识别DLC特有的D波段及G波段。并且，DLC薄膜的球盘 试验的结果如图8所示。这是将连续DLC薄膜的构造及规则或不规则地细分化覆盖的DLC薄膜的构造附着在以本发明的合成方法合成的铝制基板上测定的结果。试验条件为在直径6mm的SUJ2球上施加3.5N的荷重，以0.1m/s的速度进行试验。如图8所示，可以看到细分化覆盖DLC薄膜的构造(细分化DLC-A及B)与连续薄膜相比(连续DLC)具有较低的稳定的摩擦系数。并且，测定90000次滑动后的比磨损量的结果是，相对于连续薄膜(连续DLC)的1.5×10^-8mm³/N·m，细分化覆盖的DLC薄膜(细分化DLC-A及B)为1.2×10^-8mm³/N·m变得更小。并且，以被削减的DLC的量进行比较的话相对于连续薄膜(连续DLC)的0.027mm³，细分化覆盖的DLC薄膜(细分化DLC-A及B)实际上为0.009mm³降低其1/3的磨损量。通过该细分化覆盖DLC薄膜的构造(细分化DLC-A及B)达到抑制微动磨损的结果。因而，相对球的磨损半径也从连续薄膜(连续DLC)的240μm减少到细分化覆盖DLC薄膜构造(细分化DLC-A及B)的20微米，通过制作成细分化覆盖的DLC薄膜的构造(细分化DLC-A及B)向对方的攻击性也有很大改善。 

将本发明的连接构造物的弯曲疲劳试验的结果以表2进行表示。另外，将本发明的连接构造物的疲劳试验方法的概要以图9进行表示。该连接构造物的A1(A6063)侧上连接有DLC薄膜(连续或细分化薄膜)，铸件侧(FCD600、ASTM-A395)上连接有SUS301材料的板表面。 

10⁶次弯曲疲劳试验后的垫片的外观如图10(a)和(b)所示。图10(a)表示连续薄膜DLC垫片的外观，并且表示孔附近的DLC薄膜剥离的情况。图10的(b)表示细分化(区分构造)DLC垫片的外观，并且可以看见距孔端约5mm左右的位置上有白色粉末状物质，表示细分化DLC薄膜(区分构造)。 

对于DLC薄膜剥离的X方向的测定方法和测定范围如图11所示。如图11所示根据激光显微镜观察通过图像处理后的二次相决定测定领域。该DLC薄膜的测定领域如图所示，测定距孔表面约9.8mm的范围。 

在图12中以从螺栓的孔端开始的距离表示连续及细分化(区分构造)的两者的DLC薄膜的剥离率。如图12所示，连续DLC薄膜从螺栓的孔端的0至1.4mm处70％的薄膜被剥离。 

图13是连续DLC薄膜(图13的a)的层间剥离及细分化(区分构造)DLC薄膜(图13的b)的层间剥离的两者的激光显微镜照片。表示两者的最大剥离部。图13的a表示连续DLC薄膜的螺栓的孔端的从0到1.4mm的部分。图13的b表示细分化(区分构造)DLC的螺栓的孔端从2.8到4.2mm的部分。 

图14表示以激光显微镜拍摄磨损粉末的照片，同时用图表示上述成分的分析结果。如图14的上述成分分析的峰值所示，在磨损粉末中，存在着氧、铝及铁。 

在铝板(或铝合金)与铁(或合金钢)构成的接触材料中间的具备连续DLC覆盖垫片的(A)、具备细分化(区分构造)DLC薄膜和垫片的(B)、不具备薄膜的垫片的(C)及只有上述两种接触材料构成的(D)的各自的表面的粗糙度如图15所示为。 

各自表面的粗糙度，具备细分化(区分构造)DLC薄膜和垫片的(B)最细，按照具备连续DLC覆盖垫片的(A)、只有上述两种接触材料构成的(D)、不具备薄膜的垫片的(C)的顺序***糙。 

图1示意性地表示施加在不具备薄膜的垫片的(C)、具备连续DLC覆盖垫片的(A)、具备细分化(区分构造)DLC薄膜和垫片的(B)上的 磨损试验前后的状态。图16所示的只由两种接触材料构成的(D)，在因为磨损产生碎片的程序2中，图中显示在Al合金板与铸铁板(FCD)的各自的板间积存有磨损粉末。图16所示的具有连续DLC薄膜与垫片的(A)，在程序2中，以被损坏的连续DLC薄膜的部分产生磨损粉末并且增加。图16所示的具备细分化(区分构造)DLC薄膜和垫片的(B)，在程序2中，由于产生的微量粉末积存在细分化DLC薄膜间的槽部内，磨损的进行是轻微的。 

Claims (4)

1.一种被夹入具有摩擦并且发生损耗的第一与第二接触材料(6、6’)的接触面(7)之间，并且具有发生滑动或振动的面(2、2)的缝隙基材(1)，

其特征是通过上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6’)的接触面(7)的至少一个面具有更高的硬度、以及上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)比上述第一接触材料(6)与上述第二接触材料(6’)的接触面(7)的至少一个面具有低摩擦系数以及高平滑度，

使上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)难以磨损第一与第二的接触材料(6、6’)的接触面(7)，

上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)，被以金刚石状碳(DLC)薄膜(3)部分或全面的覆盖，

上述金刚石状碳(DLC)薄膜，在上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)上，设有规则或不规则地细分化的槽部(4)地进行覆盖。

2.根据权利要求1所述的缝隙基材，其特征是上述金刚石状碳(DLC)薄膜，在上述缝隙基材(1)的发生滑动或振动的面(2、2)上，具有在固体润滑层(5-1)、流体润滑剂(5-2)及粉末润滑剂(5-3)、及上述固体润滑层以及上述流体与粉末润滑剂的混合润滑剂(5-4)中的至少一种的润滑层(5)。

3.根据权利要求1或2所述的缝隙基材，其特征是上述金刚石状碳(DLC)薄膜(3)可以以化学气相蒸镀法(CVD)或物理气相蒸镀法(PVD)进行合成，并且上述薄膜(3)的厚度为300纳米～40微米。

4.一种连接构造部，其特征是将根据权利要求1～3所述的缝隙基材使用于构造物之间发生滑动或振动的面上。 

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