JP2011173244A - 積層皮膜被覆部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材1上に複数のクロム皮膜2と複数の窒素含有クロム皮膜3をこの順に交互に連続して形成した後、最表面の窒素含有クロム皮膜3上に固体潤滑剤からなる皮膜4を形成する。
【選択図】図1
Description
まず、処理装置10のターゲット22としてクロムターゲットを使用し、真空ポンプ14を作動させて真空処理室12内を真空排気した後、ガス導入パイプ28を介して真空処理室12内にアルゴンガスを導入して真空処理室12内をアルゴンガス雰囲気にして、イオンボンバード処理を行って、基材20の表面を活性化する。
次に、アルゴンガスの導入を一旦停止し、真空処理室12内を真空排気した後、ガス導入パイプ28を介して真空処理室12内にアルゴンガスを導入して真空処理室12内をアルゴンガス雰囲気にする。その後、ターゲット22にスパッタ電源24の所定の電圧を印加して、ターゲット22の近傍にグロー放電(低温プラズマ)を生じさせる。これにより、放電領域内のアルゴンガスがイオン化してターゲット22に高速で衝突し、この衝突によってターゲット22からクロム原子が叩き出され、このクロム原子が基材20の表面に叩き付けられて、基材20の表面に応力緩和層としてのクロム皮膜が形成される。
次に、真空処理室12内を真空排気した後、ガス導入パイプ28を介して真空処理室12内にアルゴンガスと窒素ガスを導入して真空処理室12内をアルゴンガスと窒素ガスの雰囲気にする。その後、ターゲット22にスパッタ電源24の所定の電圧を印加して、ターゲット22の近傍にグロー放電(低温プラズマ)を生じさせる。これにより、放電領域内のアルゴンガスがイオン化してターゲット22に高速で衝突し、この衝突によってターゲット22からクロム原子が叩き出され、このクロム原子が真空処理室12内の雰囲気中の窒素原子とともに基材20上のクロム皮膜の表面に叩き付けられて、基材20上のクロム皮膜の表面に窒素を含有するクロム皮膜(硬質層)が形成される。
次に、クロム皮膜と窒素含有クロム皮膜が交互に形成された基材20を処理装置10から取り出し、最表面の窒素含有クロム皮膜上にポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂などからなる固体潤滑剤をスプレーガンで噴射して所定の厚さにした後、260〜340℃の温度で0.1〜3時間程度加熱して焼成する。これにより、窒素含有クロム皮膜上に固体潤滑剤からなる皮膜が形成される。この固体潤滑剤からなる皮膜の厚さは、1〜10μmであるのが好ましく、1〜6μmであるのがさらに好ましい。
まず、基材として、鋼種SCM415に浸炭焼入れ焼き戻しを施した後に鏡面研磨した円柱形の直径6.5mmのファビリピンを用意した。この基材をクロムターゲットを使用する処理装置(DCマグネトロンスパッタリング装置)の真空処理室に入れて、到達真空度5×10−4Pa以下に真空排気した後、真空処理室内が圧力5×10−1Paのアルゴンガス雰囲気になるように制御してアルゴンガスを真空処理室内に導入し、1000V×2Aでイオンボンバード処理を約180分間施して、基材の表面を活性化した。
クロム皮膜形成工程のスパッタリングを45秒間行って基材上に厚さ約60nmのクロム皮膜を形成し、窒素含有クロム皮膜形成工程のスパッタリングを90秒間行って基材上に厚さ約120nmの窒素含有クロム皮膜を形成し、このクロム皮膜形成工程と窒素含有クロム皮膜形成工程を交互に繰り返して、それぞれ厚さ約60nmのクロム皮膜40層と、厚さ約120nmの窒素含有クロム皮膜39層(合計79層、全膜厚約7.08μm)を交互に形成し、最表面のクロム皮膜の表面にポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を塗布した以外は、実施例1と同様の方法により、積層皮膜被覆部材を作製した。
窒素含有クロム皮膜上に固体潤滑剤からなる皮膜を形成しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、積層皮膜被覆部材(円柱形の積層皮膜被覆ファビリピン)を作製して、耐荷重性能および摺動特性を評価した。この試験では、試験終了時の最大荷重は5519N、試験終了時の摩擦係数μは0.282であった。また、試験終了後の外観の観察では、窒素含有クロム皮膜が破壊され、ファビリピン(基材)には塑性流動による変形が認められ、かじりや凝着も観察された。
実施例1と同様のファビリピン(鋼種SCM415に浸炭焼入れ焼き戻しを施した後に鏡面研磨した円柱形の直径6.5mmのファビリピン)の耐荷重性能および摺動特性を実施例1と同様の方法により評価したところ、試験終了時の最大荷重は4837Nであり、試験終了時の摩擦係数μは0.336であった。また、試験終了後のファビリピンの外観の観察では、塑性流動による変形が認められ、焼き付きが観察された。
2 クロム皮膜
3 窒素含有クロム皮膜
4 固体潤滑剤からなる皮膜
10 処理装置
12 真空処理室
14 真空ポンプ
16 回転テーブル
18 治具
20 基材
22 ターゲット
24 スパッタ電源
26 イオンボンバードおよびバイアス電源
28 ガス導入パイプ
110 積層皮膜被覆ファビリピン
111 Vブロック
112 回転駆動機
113 ピン
Claims (10)
- 基材上にクロム皮膜を介して窒素含有クロム皮膜が形成され、この窒素含有クロム皮膜上に固体潤滑剤からなる皮膜が形成されていること特徴とする、積層皮膜被覆部材。
- 基材上に複数のクロム皮膜と複数の窒素含有クロム皮膜が形成され、最表面に固体潤滑剤からなる皮膜が形成されていることを特徴とする、積層皮膜被覆部材。
- 前記固定潤滑剤がフッ素系樹脂からなることを特徴とする、請求項1または2に記載の積層皮膜被覆部材。
- 前記固定潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンからなることを特徴とする、請求項1または2に記載の積層皮膜被覆部材。
- 基材上にクロム皮膜を介して窒素含有クロム皮膜を形成した後、この窒素含有クロム皮膜上に固体潤滑剤を塗布して焼成することにより、窒素含有クロム皮膜上に固体潤滑剤からなる皮膜を形成することを特徴とする、積層皮膜被覆部材の製造方法。
- 基材上に複数のクロム皮膜と複数の窒素含有クロム皮膜をこの順に交互に形成した後、最表面に固体潤滑剤を塗布して焼成することにより、最表面に固体潤滑剤からなる皮膜を形成することを特徴とする、積層皮膜被覆部材の製造方法。
- 前記窒素含有クロム皮膜が、クロムターゲットを使用してアルゴンガスと窒素ガスを含む雰囲気中でスパッタリングすることによって形成されることを特徴とする、請求項5または6に記載の積層皮膜被覆部材の製造方法。
- 前記クロム皮膜が、クロムターゲットを使用してアルゴンガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成されることを特徴とする、請求項5乃至7のいずれかに記載の積層皮膜被覆部材の製造方法。
- 前記固定潤滑剤がフッ素系樹脂からなることを特徴とする、請求項5乃至8のいずれかに記載の積層皮膜被覆部材の製造方法。
- 前記固定潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンからなることを特徴とする、請求項5乃至8のいずれかに記載の積層皮膜被覆部材の製造方法。
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