JP2000319784A - 摺動部品及びその製造方法 - Google Patents
摺動部品及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2000319784A JP2000319784A JP11127144A JP12714499A JP2000319784A JP 2000319784 A JP2000319784 A JP 2000319784A JP 11127144 A JP11127144 A JP 11127144A JP 12714499 A JP12714499 A JP 12714499A JP 2000319784 A JP2000319784 A JP 2000319784A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- gas containing
- base material
- film
- diamond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤモンドライクカーボン膜の基板との密
着性を高める。 【解決手段】 金属母材1表面に、炭素を含むガスをイ
オン化させ、カーボンイオン注入層2を形成させ、その
後炭素及び珪素を含むプラズマガスを用いてダイヤモン
ドライクカーボン膜3を形成する。
着性を高める。 【解決手段】 金属母材1表面に、炭素を含むガスをイ
オン化させ、カーボンイオン注入層2を形成させ、その
後炭素及び珪素を含むプラズマガスを用いてダイヤモン
ドライクカーボン膜3を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイヤモンドラ
イクカーボン膜を形成した摺動部品及びその製造方法に
関する。より詳しく述べるならば、本発明は、ピストン
リグ、シム、バルブリフター、ピストン、クランクシャ
フト、コンロッドあるいはディーゼルエンジン用噴射ポ
ンププランジャーなどの摺動部品及びその製造方法に関
するものである。
イクカーボン膜を形成した摺動部品及びその製造方法に
関する。より詳しく述べるならば、本発明は、ピストン
リグ、シム、バルブリフター、ピストン、クランクシャ
フト、コンロッドあるいはディーゼルエンジン用噴射ポ
ンププランジャーなどの摺動部品及びその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素を含むガスのプラズマを利用したダ
イヤモンドライクカーボン膜の形成はWeissmantelらに
よる"Structure and Properties of Qusasi-Amorphous
Films Prepared by Ion Beam Techniques", Thin Solid
Films, 72, p19-31(1980)で公知である。
イヤモンドライクカーボン膜の形成はWeissmantelらに
よる"Structure and Properties of Qusasi-Amorphous
Films Prepared by Ion Beam Techniques", Thin Solid
Films, 72, p19-31(1980)で公知である。
【０００３】このようなダイヤモンドライクカーボン膜
は各種のPVD,CVDの方式により形成することができ、各
種材料に対して摩擦係数が低いと言う特徴があるが、母
材との密着性が悪いと言う問題がある。
は各種のPVD,CVDの方式により形成することができ、各
種材料に対して摩擦係数が低いと言う特徴があるが、母
材との密着性が悪いと言う問題がある。
【０００４】特開平7−90553号では硬質カーボン膜形成
後あるいは硬質カーボン膜を形成中にイオン注入により
母材との界面に混合層を形成し剥離を防止する方法が示
されている。この方法では、硬質カーボン膜形成後ある
いは形成と同時にイオン注入を行って母材と硬質カーボ
ン膜との界面部分に炭素原子と注入原子との混合層が形
成されるので、製造された部品は、窒素などの注入原子
と炭素原子の混合層を有する母材上に硬質カーボン膜が
形成されたものである。また、イオン注入の際の加速電
圧として内部までの十分なイオン注入を考慮して50ｋe
Ｖ以上が良いとしている。しかしながら、このような高
い加速電圧でイオン注入を行うためには特殊で高価なイ
オン注入装置が必要であること、また、イオンビームの
投射面積が小さいため大量処理が困難であるといった問
題がある。
後あるいは硬質カーボン膜を形成中にイオン注入により
母材との界面に混合層を形成し剥離を防止する方法が示
されている。この方法では、硬質カーボン膜形成後ある
いは形成と同時にイオン注入を行って母材と硬質カーボ
ン膜との界面部分に炭素原子と注入原子との混合層が形
成されるので、製造された部品は、窒素などの注入原子
と炭素原子の混合層を有する母材上に硬質カーボン膜が
形成されたものである。また、イオン注入の際の加速電
圧として内部までの十分なイオン注入を考慮して50ｋe
Ｖ以上が良いとしている。しかしながら、このような高
い加速電圧でイオン注入を行うためには特殊で高価なイ
オン注入装置が必要であること、また、イオンビームの
投射面積が小さいため大量処理が困難であるといった問
題がある。
【０００５】高電圧パルスによるプラズマ・ソース・イ
オン注入法（ＰＳＩＩ法）については米国特許第4,764,
394号及び第5,458,927号がある。このＰＳＩＩ法によれ
ば２０ｋＶかそれ以上の負の高電圧パルスをターゲット
に印加することにより全方向からイオンが注入され、タ
ーゲット材料の表面硬度、耐摩耗性が改善されることが
開示されている。
オン注入法（ＰＳＩＩ法）については米国特許第4,764,
394号及び第5,458,927号がある。このＰＳＩＩ法によれ
ば２０ｋＶかそれ以上の負の高電圧パルスをターゲット
に印加することにより全方向からイオンが注入され、タ
ーゲット材料の表面硬度、耐摩耗性が改善されることが
開示されている。
【０００６】しかしながら、このＰＳＩＩ法ではイオン
注入層を安価な装置で比較的容易に形成することは可能
であるが、パルスのデューティ比が低いため、成膜速度
が遅く1ミクロン程度の膜厚を得るためには長時間を要
すると言う問題がある。
注入層を安価な装置で比較的容易に形成することは可能
であるが、パルスのデューティ比が低いため、成膜速度
が遅く1ミクロン程度の膜厚を得るためには長時間を要
すると言う問題がある。
【０００７】本出願人は、特願平11−57085号により珪
素を含むガスによるダイヤモンドライクカーボン膜で混
合成分層の組成を層厚さ方向で連続的に変化させて膜の
密着性を改善する方法を提案したが、さらに密着性を改
善する方法につき研究を行った。
素を含むガスによるダイヤモンドライクカーボン膜で混
合成分層の組成を層厚さ方向で連続的に変化させて膜の
密着性を改善する方法を提案したが、さらに密着性を改
善する方法につき研究を行った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来の
技術では困難であった高い密着性を有するダイヤモンド
ライクカーボン膜を形成した摺動部品及びその製造方法
を提供することにある。
技術では困難であった高い密着性を有するダイヤモンド
ライクカーボン膜を形成した摺動部品及びその製造方法
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すべくなされたものであって、表面にカーボンイオン
注入層を有する金属母材と、カーボンイオン注入層上に
炭素と珪素を含むプラズマガスより形成されたダイヤモ
ンドライクカーボン膜とからなることを特徴とする摺動
部品を提供するものである。
決すべくなされたものであって、表面にカーボンイオン
注入層を有する金属母材と、カーボンイオン注入層上に
炭素と珪素を含むプラズマガスより形成されたダイヤモ
ンドライクカーボン膜とからなることを特徴とする摺動
部品を提供するものである。
【００１０】本発明による摺動部品の製造方法は金属母
材表面に、炭素を含むガスをイオン化させ、カーボンイ
オン注入層を形成させた後、炭素及び珪素を含むガスに
よるプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカーボン
膜をカーボンイオン注入層上に形成することを特徴とす
る。
材表面に、炭素を含むガスをイオン化させ、カーボンイ
オン注入層を形成させた後、炭素及び珪素を含むガスに
よるプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカーボン
膜をカーボンイオン注入層上に形成することを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】母材の表面に炭素を含むガスをイオン化して、
注入したカーボンイオン注入層では炭素原子は、表面付
近では高濃度であり、深さ方向で次第に減少する濃度分
布となる。ダイヤモンドライクカーボン膜は化学的組成
的には炭素膜であるため、カーボンイオン注入層とは組
成的・構造的に似通っているため密着性が良い。
注入したカーボンイオン注入層では炭素原子は、表面付
近では高濃度であり、深さ方向で次第に減少する濃度分
布となる。ダイヤモンドライクカーボン膜は化学的組成
的には炭素膜であるため、カーボンイオン注入層とは組
成的・構造的に似通っているため密着性が良い。
【００１２】また、珪素及び炭素を含んだプラズマガス
から生成されるダイヤモンドライクカーボン膜は膜中に
Ｓｉ−Ｃ結合を形成しやすい。このようなＳｉ−Ｃはそ
の化学的結合力により母材表面で密着性を上げる作用が
ある。
から生成されるダイヤモンドライクカーボン膜は膜中に
Ｓｉ−Ｃ結合を形成しやすい。このようなＳｉ−Ｃはそ
の化学的結合力により母材表面で密着性を上げる作用が
ある。
【００１３】したがって、あらかじめ金属母材表面にカ
ーボンイオン注入層を形成しておき、その上に炭素及び
珪素を含むプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカ
ーボン膜を形成すると、炭素リッチな注入層の上に界面
でＳｉ−Ｃ結合が多く形成されたダイヤモンドライクカ
ーボン膜が形成されるので密着性が向上する。
ーボンイオン注入層を形成しておき、その上に炭素及び
珪素を含むプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカ
ーボン膜を形成すると、炭素リッチな注入層の上に界面
でＳｉ−Ｃ結合が多く形成されたダイヤモンドライクカ
ーボン膜が形成されるので密着性が向上する。
【００１４】また、炭素を含んだガスを使用したＰＳＩ
Ｉ法により負の高電圧パルスを用いて母材表面にカーボ
ンイオン注入層を形成した後にＲＦプラズマＣＶＤ法に
より炭素、珪素を含むガスによるプラズマからダイヤモ
ンドライクカーボン膜を形成する方法により摩擦係数が
小さく、密着性の良い摺動部品を容易に製造することが
できる。
Ｉ法により負の高電圧パルスを用いて母材表面にカーボ
ンイオン注入層を形成した後にＲＦプラズマＣＶＤ法に
より炭素、珪素を含むガスによるプラズマからダイヤモ
ンドライクカーボン膜を形成する方法により摩擦係数が
小さく、密着性の良い摺動部品を容易に製造することが
できる。
【００１５】より好ましい方法としては、炭素を含むガ
スをイオン化させる方法が高電圧パルス法、特に負の高
電圧パルスによるものでピーク電圧１５kV以上３０kV以
下、デューティ比1％以下、立ち上がり時間５μsec以下
とする。従来のプラズマ・ソース・イオン注入法では２
０ｋＶかそれ以上の負の高電圧パルスにより表面が改善
されることが開示されているが、本発明法では１５ｋＶ
程度でも十分に効果が得られる。デューティ比1％以
下、立ち上がり時間５μsec以下の波形では高速で基板
周辺部にプラズマシースが生成され、この結果、高エネ
ルギーのカーボンイオンが設定された周波数で繰り返し
基板表面に注入されるため効率良く注入層を形成するこ
とができる。
スをイオン化させる方法が高電圧パルス法、特に負の高
電圧パルスによるものでピーク電圧１５kV以上３０kV以
下、デューティ比1％以下、立ち上がり時間５μsec以下
とする。従来のプラズマ・ソース・イオン注入法では２
０ｋＶかそれ以上の負の高電圧パルスにより表面が改善
されることが開示されているが、本発明法では１５ｋＶ
程度でも十分に効果が得られる。デューティ比1％以
下、立ち上がり時間５μsec以下の波形では高速で基板
周辺部にプラズマシースが生成され、この結果、高エネ
ルギーのカーボンイオンが設定された周波数で繰り返し
基板表面に注入されるため効率良く注入層を形成するこ
とができる。
【００１６】カーボンイオン注入処理とダイヤモンドラ
イクカーボン膜の形成を別々の装置で行うことができる
が、同一装置内で二つの処理を行えば、より生産性良く
摺動部品の製造を行うことが可能である。
イクカーボン膜の形成を別々の装置で行うことができる
が、同一装置内で二つの処理を行えば、より生産性良く
摺動部品の製造を行うことが可能である。
【００１７】また、炭素、珪素を含むガスとしてテトラ
メチルシランを使用することが出来るが、類似の構造を
持つテトラエチルシランなども使用することができる。
さらに珪素以外でもＴｉ，Ｃｒ，Ｗなどカーバイドを形
成しやすい元素と炭素の両方を含む原料ガスを使用して
も、Ｔｉなどとカーボンイオン注入層のＣとの強固な結
合が期待できる。
メチルシランを使用することが出来るが、類似の構造を
持つテトラエチルシランなども使用することができる。
さらに珪素以外でもＴｉ，Ｃｒ，Ｗなどカーバイドを形
成しやすい元素と炭素の両方を含む原料ガスを使用して
も、Ｔｉなどとカーボンイオン注入層のＣとの強固な結
合が期待できる。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照として本発明をより具体的
に説明する。
に説明する。
【００１９】図1は本発明による摺動部品の一部を拡大
したものであり、鉄系材料、アルミニウム系材料などの
金属母材1の表面にカーボンイオン注入層2が形成されて
いる。カーボンイオン注入層2は最高炭素濃度
（Ｃmax ）が1017個／cm-3程度であることが好まし
い.。また、カーボンイオン注入層2は最高炭素濃度（Ｃ
max ）を示す深さが250〜500Åであることが好ましい。
したものであり、鉄系材料、アルミニウム系材料などの
金属母材1の表面にカーボンイオン注入層2が形成されて
いる。カーボンイオン注入層2は最高炭素濃度
（Ｃmax ）が1017個／cm-3程度であることが好まし
い.。また、カーボンイオン注入層2は最高炭素濃度（Ｃ
max ）を示す深さが250〜500Åであることが好ましい。
【００２０】カーボンイオン注入層２上に炭素と珪素を
含むプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカーボン
膜3が形成される。この厚さは部品の用途により定めら
れ、特に制限はない。
含むプラズマガスを用いてダイヤモンドライクカーボン
膜3が形成される。この厚さは部品の用途により定めら
れ、特に制限はない。
【００２１】図2は本発明による摺動部品を製造するの
に用いられる装置であって、プラズマ・ソース・イオン
注入法によりカーボンイオン注入層を形成するためのも
のである。真空ポンプ８を備えた真空チャンバー４内に
はアンテナ５と金属母材からなる基板７を保持するため
の基板ホルダ−６が設けられている。クリーニング時に
はアンテナ５にＲＦ電源９から13.56ＭＨｚの高周波電
力が加えられる。基板ホルダー６には高圧パルス電源１
０から負の高電圧パルスが印加される。
に用いられる装置であって、プラズマ・ソース・イオン
注入法によりカーボンイオン注入層を形成するためのも
のである。真空ポンプ８を備えた真空チャンバー４内に
はアンテナ５と金属母材からなる基板７を保持するため
の基板ホルダ−６が設けられている。クリーニング時に
はアンテナ５にＲＦ電源９から13.56ＭＨｚの高周波電
力が加えられる。基板ホルダー６には高圧パルス電源１
０から負の高電圧パルスが印加される。
【００２２】炭化水素などの炭素を含むガスを真空チャ
ンバーに設けられたガス導入口１１から所定流量導入し
て真空チャンバー内を所定の圧力に調整した後、基板７
を保持した基板ホルダー６に負の高電圧パルスを印加す
ると、基板及び基板ホルダーの周囲にプラズマシースが
形成され、このシースに発生する静電的なポテンシャル
差によりプラズマ中のカーボンイオンが加速され、高エ
ネルギーで基板表面に衝突しカーボンイオンが注入され
る。このようにして母材表面にカーボンイオン注入層が
形成される。
ンバーに設けられたガス導入口１１から所定流量導入し
て真空チャンバー内を所定の圧力に調整した後、基板７
を保持した基板ホルダー６に負の高電圧パルスを印加す
ると、基板及び基板ホルダーの周囲にプラズマシースが
形成され、このシースに発生する静電的なポテンシャル
差によりプラズマ中のカーボンイオンが加速され、高エ
ネルギーで基板表面に衝突しカーボンイオンが注入され
る。このようにして母材表面にカーボンイオン注入層が
形成される。
【００２３】図３は本発明による摺動部品を製造するの
に用いられる装置であって、基本的には容量結合型ＲＦ
プラズマＣＶＤ装置であり、カーボンイオン注入層２上
にテトラメチルシランなどの炭素と珪素を含むガスによ
るプラズマを用いてダイヤモンドライクカーボン膜３を
形成する。真空ポンプ１２及びガス導入口１３を備えた
真空チャンバー１４内に上部電極１５、下部電極１６が
設けられ、下部電極１６にはＲＦ電源１７から13.56Ｍ
Ｈｚの高周波電力が連続的に印加される。真空チャンバ
ー１４内にガス導入口１３より所定流量導入された炭素
及び珪素を含むガスにより決まる所定の圧力下で、上部
電極１５を接地して、下部電極１６に高周波電力を加え
ると上部電極−下部電極間にプラズマが励起される。こ
のような装置を使用すると基板７上に約１時間程度で１
ミクロン程度の膜厚のダイヤモンドライクカーボン膜を
比較的高速に形成することができる。
に用いられる装置であって、基本的には容量結合型ＲＦ
プラズマＣＶＤ装置であり、カーボンイオン注入層２上
にテトラメチルシランなどの炭素と珪素を含むガスによ
るプラズマを用いてダイヤモンドライクカーボン膜３を
形成する。真空ポンプ１２及びガス導入口１３を備えた
真空チャンバー１４内に上部電極１５、下部電極１６が
設けられ、下部電極１６にはＲＦ電源１７から13.56Ｍ
Ｈｚの高周波電力が連続的に印加される。真空チャンバ
ー１４内にガス導入口１３より所定流量導入された炭素
及び珪素を含むガスにより決まる所定の圧力下で、上部
電極１５を接地して、下部電極１６に高周波電力を加え
ると上部電極−下部電極間にプラズマが励起される。こ
のような装置を使用すると基板７上に約１時間程度で１
ミクロン程度の膜厚のダイヤモンドライクカーボン膜を
比較的高速に形成することができる。
【００２４】したがって、以上述べたような方法によ
り、図２に示したＰＳＩＩ装置により母材表面にカーボ
ンイオン注入層を形成した後、図３に示したＲＦプラズ
マＣＶＤ装置によりダイヤモンドライクカーボン膜を形
成すると、各種摺動部品が製造可能となる。
り、図２に示したＰＳＩＩ装置により母材表面にカーボ
ンイオン注入層を形成した後、図３に示したＲＦプラズ
マＣＶＤ装置によりダイヤモンドライクカーボン膜を形
成すると、各種摺動部品が製造可能となる。
【００２５】以下この発明の具体的な実施例について比
較例とともに説明する。
較例とともに説明する。
【００２６】図２に示した装置を用いて母材（ＳＫＨ５
１）表面にカーボンイオン注入層を形成する。原料ガス
の炭素を含むガスはメタンガスを使用した。あらかじめ
洗浄されたＳＫＨ５１基板を真空チャンバー４内の基板
ホルダー６にセットし、真空ポンプ８により真空チャン
バー４を排気する。
１）表面にカーボンイオン注入層を形成する。原料ガス
の炭素を含むガスはメタンガスを使用した。あらかじめ
洗浄されたＳＫＨ５１基板を真空チャンバー４内の基板
ホルダー６にセットし、真空ポンプ８により真空チャン
バー４を排気する。
【００２７】次にアルゴンガスを真空チャンバー４内に
導入し圧力を約２０mtorrに調節し、ＲＦ電源９からア
ンテナ５に高周波電力を印加する。こうすることにより
真空チャンバー４内にアルゴンプラズマが発生する。こ
の状態で基板ホルダー６に高圧パルス電源から高電圧パ
ルスを印加すると、アルゴンイオンが基板表面に高エネ
ルギーで衝突するため、基板表面のクリーニングを行う
ことができる。
導入し圧力を約２０mtorrに調節し、ＲＦ電源９からア
ンテナ５に高周波電力を印加する。こうすることにより
真空チャンバー４内にアルゴンプラズマが発生する。こ
の状態で基板ホルダー６に高圧パルス電源から高電圧パ
ルスを印加すると、アルゴンイオンが基板表面に高エネ
ルギーで衝突するため、基板表面のクリーニングを行う
ことができる。
【００２８】そして所定流量に設定したメタンガスをガ
ス導入口より真空チャンバー４内に導入してチャンバー
内の圧力を約２mtorrに設定し、この状態で基板ホルダ
ー６に高圧パルス電源から高電圧パルスを印加する。こ
のときの高電圧パルスの条件はピーク電圧は１５，２
０，３０ｋＶ、繰り返し周波数は１００，５００，１０
００Ｈｚとした。図４は繰り返し周波数１００Ｈｚ、ピ
ーク電圧２０ｋＶの時の高電圧パルス波形を示したもの
である。
ス導入口より真空チャンバー４内に導入してチャンバー
内の圧力を約２mtorrに設定し、この状態で基板ホルダ
ー６に高圧パルス電源から高電圧パルスを印加する。こ
のときの高電圧パルスの条件はピーク電圧は１５，２
０，３０ｋＶ、繰り返し周波数は１００，５００，１０
００Ｈｚとした。図４は繰り返し周波数１００Ｈｚ、ピ
ーク電圧２０ｋＶの時の高電圧パルス波形を示したもの
である。
【００２９】母材表面にカーボンイオン注入処理を行っ
た後、図３に示した装置を用いてカーボンイオン注入層
上にダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。炭素及
び珪素を含むガスとしてテトラメチルシランを用いた。
テトラメチルシランを用いると珪素を含んだダイヤンド
ライクカーボン膜が形成される。基板７を下部電極１６
上にセットし、真空ポンプ１２により真空チャンバー１
４内を排気する。所定の到達真空度まで一度真空引きし
た後、真空チャンバー１４内にガス導入口よりアルゴン
ガスを導入する。この状態でＲＦ電源より下部電極１６
にＲＦ電力を印加すると、上下電極間にアルゴンガスプ
ラズマが発生し、基板７表面をクリーニングする。
た後、図３に示した装置を用いてカーボンイオン注入層
上にダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。炭素及
び珪素を含むガスとしてテトラメチルシランを用いた。
テトラメチルシランを用いると珪素を含んだダイヤンド
ライクカーボン膜が形成される。基板７を下部電極１６
上にセットし、真空ポンプ１２により真空チャンバー１
４内を排気する。所定の到達真空度まで一度真空引きし
た後、真空チャンバー１４内にガス導入口よりアルゴン
ガスを導入する。この状態でＲＦ電源より下部電極１６
にＲＦ電力を印加すると、上下電極間にアルゴンガスプ
ラズマが発生し、基板７表面をクリーニングする。
【００３０】クリーニング処理後、所定流量に設定した
テトラメチルシランを導入してダイヤモンドライクカー
ボン膜を形成する。
テトラメチルシランを導入してダイヤモンドライクカー
ボン膜を形成する。
【００３１】このようにして形成されたダイヤモンドド
ライクカーボン膜についてスクラッチ試験による密着性
の評価、摩擦摩耗試験（ボール・オン・ディスク式、無
潤滑条件）による評価を行った。表１はこれらの試験に
よる評価結果をまとめたものである。比較のためカーボ
ンイオン注入処理を行わずに基板上に直接ダイヤモンド
ライクカーボン膜を形成したものを用意した。スクラッ
チ試験では皮膜剥離に対する臨界荷重値摩擦摩耗試験で
は摩擦係数を求めた。
ライクカーボン膜についてスクラッチ試験による密着性
の評価、摩擦摩耗試験（ボール・オン・ディスク式、無
潤滑条件）による評価を行った。表１はこれらの試験に
よる評価結果をまとめたものである。比較のためカーボ
ンイオン注入処理を行わずに基板上に直接ダイヤモンド
ライクカーボン膜を形成したものを用意した。スクラッ
チ試験では皮膜剥離に対する臨界荷重値摩擦摩耗試験で
は摩擦係数を求めた。
【００３２】
【表１】
【００３３】これらの結果からカーボンイオン注入処理
を行った供試材は注入処理を行わない場合に比べて、い
ずれも臨界荷重値は高く、良好な密着性を示している。
また繰り返し周波数による影響はピーク電圧１５ｋＶで
は周波数の高いほうが臨界荷重値が高くなる傾向がある
が、２０、３０ｋＶでは差が見られない。
を行った供試材は注入処理を行わない場合に比べて、い
ずれも臨界荷重値は高く、良好な密着性を示している。
また繰り返し周波数による影響はピーク電圧１５ｋＶで
は周波数の高いほうが臨界荷重値が高くなる傾向がある
が、２０、３０ｋＶでは差が見られない。
【００３４】またこのようにして成膜した膜の摩擦係数
はいずれの場合も０．２程度と小さく、摺動部品として
好適である。
はいずれの場合も０．２程度と小さく、摺動部品として
好適である。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、上述のように、イオン
注入層形成とＲＦプラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド
ライクカーボン膜を組み合わせることにより、従来のも
のに比べて母材との密着性に優れ、摩擦係数の低い摺動
部品を提供することができる。このような摺動部品を使
用することにより摺動部の摩擦によるエネルギー損失を
低減できるので、例えば自動車のエンジン部品などに適
用した場合には燃費低減やそれに伴う排出ガスの低減な
どの効果が期待できる。
注入層形成とＲＦプラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド
ライクカーボン膜を組み合わせることにより、従来のも
のに比べて母材との密着性に優れ、摩擦係数の低い摺動
部品を提供することができる。このような摺動部品を使
用することにより摺動部の摩擦によるエネルギー損失を
低減できるので、例えば自動車のエンジン部品などに適
用した場合には燃費低減やそれに伴う排出ガスの低減な
どの効果が期待できる。
【００３６】そして、本発明の方法によれば、イオン注
入装置では特別なイオン加速器を必要としないため、安
価に装置を構成することができ、注入面積も大きく取れ
るので大量処理が可能であり、さらには立体形状の側面
へのイオン注入も可能であるなどの利点があるために、
摺動部品の製造が容易になる。
入装置では特別なイオン加速器を必要としないため、安
価に装置を構成することができ、注入面積も大きく取れ
るので大量処理が可能であり、さらには立体形状の側面
へのイオン注入も可能であるなどの利点があるために、
摺動部品の製造が容易になる。
【００３７】また、ダイヤモンドライクカーボン膜の生
成はＲＦプラズマＣＶＤ法を適用するため、プラズマ・
ソース・イオン注入法よりも成膜速度が速いというメリ
ットがある。
成はＲＦプラズマＣＶＤ法を適用するため、プラズマ・
ソース・イオン注入法よりも成膜速度が速いというメリ
ットがある。
【００３８】本実施例ではカーボンイオン注入処理とダ
イヤモンドライクカーボン膜の形成を別々の装置で行っ
たが、同一装置内で２つの処理を行えば、より生産性良
く摺動部品の製造を行うことが可能である。
イヤモンドライクカーボン膜の形成を別々の装置で行っ
たが、同一装置内で２つの処理を行えば、より生産性良
く摺動部品の製造を行うことが可能である。
【図１】 本発明の実施例を示す摺動部品表面の断面拡
大図である
大図である
【図２】 本発明による摺動部品を製造するためのイオ
ン注入装置の概略構成を示す図である。
ン注入装置の概略構成を示す図である。
【図３】 本発明による摺動部品を製造するためのＲＦ
プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図４】 本発明による摺動部品を製造するためのイオ
ン注入装置で使われる高電圧パルス波形の一例を示す図
である。
ン注入装置で使われる高電圧パルス波形の一例を示す図
である。
１．金属母材 ２．カーボンイオン注入層 ３．ダイヤモンドライクカーボン膜 ４．真空チャンバー ５．アンテナ ６．基板ホルダー ７．基板 ８．真空ポンプ ９．ＲＦ電源 １０．高圧パルス電源 １１．ガス導入口 １２．真空ポンプ １３．ガス導入口 １４．真空チャンバー １５．上部電極 １６．下部電極 １７．ＲＦ電源
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｑ ４Ｋ０４４ Ｒ Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｃ (72)発明者 角屋 聡 埼玉県熊谷市末広４−14−１ 株式会社リ ケン熊谷事業所内 Ｆターム(参考） 3J044 AA18 BB27 BB35 BB40 CB02 CB40 DA09 DA10 DA14 DA16 4G077 AA03 BA03 DB09 DB16 EE08 TA04 TB05 TB07 TC01 TK02 4K028 BA03 BA21 4K029 AA02 BA34 BD04 CA10 EA09 4K030 AA06 BA28 CA02 FA01 JA11 JA17 LA23 4K044 AA01 BA18 BB03 BB17 CA12 CA14
Claims (5)
- 【請求項１】 表面にカーボンイオン注入層を有する金
属母材と、前記カーボンイオン注入層上に、炭素と珪素
を含むプラズマガスより形成されたダイヤモンドライク
カーボン膜とからなることを特徴とする摺動部品。 - 【請求項２】 金属母材表面に、炭素を含むガスをイオ
ン化させ、カーボンイオン注入層を形成させ、その後炭
素及び珪素を含むプラズマガスを用いてダイヤモンドラ
イクカーボン膜を形成することを特徴とする摺動部品の
製造方法。 - 【請求項３】 前記炭素を含むガスがメタンであること
を特徴とする請求項2記載の摺動部品の製造方法。 - 【請求項４】 前記炭素及び珪素を含むガスがテトラメ
チルシランであることを特徴とする請求項２又は３記載
の摺動部品の製造方法。 - 【請求項５】 前記炭素を含むガスをイオン化させる方
法が負の高電圧パルスによるものでピーク電圧１５kV以
上３０kV以下、デューティ比1％以下、立ち上がり時間
５μsec以下であることを特徴とする請求項２から４ま
での何れか１項記載の摺動部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127144A JP2000319784A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 摺動部品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127144A JP2000319784A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 摺動部品及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000319784A true JP2000319784A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=14952714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127144A Pending JP2000319784A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 摺動部品及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000319784A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004323973A (ja) * | 2003-04-08 | 2004-11-18 | Kurita Seisakusho:Kk | Ｄｌｃ膜の成膜方法およびｄｌｃ成膜物 |
| JP2007002268A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Plasma Ion Assist Co Ltd | 研磨用部材の表面処理方法及びその物品 |
| JP2007270275A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Shimano Inc | 屋外用部品 |
| WO2010035516A1 (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | 日本碍子株式会社 | 成膜装置 |
| JP2010132937A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Nippon Parkerizing Co Ltd | ステンレス材料の表面改質方法 |
| CN102127761A (zh) * | 2010-12-25 | 2011-07-20 | 福建东亚机械有限公司 | 一种内燃机活塞环表面的硅烷处理工艺 |
| JP2011206645A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Yamaho Kogyo Kk | 噴板 |
| JP2014228026A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 株式会社ジェイテクト | 軸受用ころ、ころ軸受、および軸受用ころの製造方法 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127144A patent/JP2000319784A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004323973A (ja) * | 2003-04-08 | 2004-11-18 | Kurita Seisakusho:Kk | Ｄｌｃ膜の成膜方法およびｄｌｃ成膜物 |
| JP4653964B2 (ja) * | 2003-04-08 | 2011-03-16 | 株式会社栗田製作所 | Ｄｌｃ膜の成膜方法およびｄｌｃ成膜物 |
| JP2007002268A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Plasma Ion Assist Co Ltd | 研磨用部材の表面処理方法及びその物品 |
| JP2007270275A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Shimano Inc | 屋外用部品 |
| WO2010035516A1 (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | 日本碍子株式会社 | 成膜装置 |
| AU2009292608B2 (en) * | 2008-09-26 | 2010-10-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Film forming apparatus |
| JP2010132937A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Nippon Parkerizing Co Ltd | ステンレス材料の表面改質方法 |
| JP2011206645A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Yamaho Kogyo Kk | 噴板 |
| CN102127761A (zh) * | 2010-12-25 | 2011-07-20 | 福建东亚机械有限公司 | 一种内燃机活塞环表面的硅烷处理工艺 |
| JP2014228026A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 株式会社ジェイテクト | 軸受用ころ、ころ軸受、および軸受用ころの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0731190B1 (en) | Process for the formation of carbon coatings | |
| CN102994967B (zh) | 超厚类金刚石涂层的超高速制备方法 | |
| JP4653964B2 (ja) | Ｄｌｃ膜の成膜方法およびｄｌｃ成膜物 | |
| JP4793531B2 (ja) | 非晶質炭素被膜と非晶質炭素被膜の製造方法および非晶質炭素被膜の被覆部材 | |
| CN109402612B (zh) | 利用自源自偏压空心阴极放电法沉积dlc薄膜的装置及基于该装置沉积dlc薄膜的方法 | |
| JP4300762B2 (ja) | 炭素膜被覆物品及びその製造方法 | |
| JP3453033B2 (ja) | 被覆部材およびその製造方法 | |
| JP2003026414A (ja) | 非晶質炭素被膜と非晶質炭素被膜の製造方法および非晶質炭素被膜の被覆部材 | |
| JP2000319784A (ja) | 摺動部品及びその製造方法 | |
| CN107641788A (zh) | 一种抗结焦的类金刚石膜的制备方法 | |
| US20100078314A1 (en) | Method for coating fuel system components | |
| JP4720052B2 (ja) | 非晶質炭素被膜の形成装置及び形成方法 | |
| EP1040210B1 (en) | Plasma polymerization on surface of material | |
| JP2001107220A (ja) | 硬質炭素膜を被覆した機械部品及びその製造方法 | |
| JP3693316B2 (ja) | 被覆部材の製造方法 | |
| JP2001072986A (ja) | カーボン薄膜被覆を有する摺動部材およびその製造方法 | |
| RU2686397C1 (ru) | Способ формирования износостойкого покрытия на поверхности изделий из стали | |
| RU2671026C1 (ru) | Способ комбинированного плазменного упрочнения поверхности изделий из титановых сплавов | |
| RU2131480C1 (ru) | Способ формирования износостойкого покрытия на поверхности изделий из конструкционной стали | |
| JP2992134B2 (ja) | エンジン用弁バネおよびその製造方法 | |
| KR102090808B1 (ko) | 고밀착 그라파이트 코팅방법 및 그 방법으로 코팅된 dlc코팅층을 포함하는 dlc코팅제품 | |
| JPH04221059A (ja) | 立方晶窒化ほう素膜の形成方法 | |
| JP2005281727A (ja) | Ｄｌｃ成膜物の製造方法およびｄｌｃ成膜物 | |
| JPH0681137A (ja) | 表面硬化処理法 | |
| KR20200028371A (ko) | 고밀착 그라파이트 코팅방법으로 코팅된 dlc코팅층을 포함하는 dlc코팅제품 |