JP3451672B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
- Publication number
- JP3451672B2 JP3451672B2 JP26545793A JP26545793A JP3451672B2 JP 3451672 B2 JP3451672 B2 JP 3451672B2 JP 26545793 A JP26545793 A JP 26545793A JP 26545793 A JP26545793 A JP 26545793A JP 3451672 B2 JP3451672 B2 JP 3451672B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- coating
- sliding member
- sliding
- coated
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,基体表面に皮膜
を有する摺動部材に関する。
を有する摺動部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,窒化ケイ素Si3 N4 中に窒化硼
素BN等の固体潤滑材を分散させて摩擦係数を低減する
ものは,例えば,特開昭59−30769号公報に開示
されている。また,焼結助剤として,Fe3 O4 等の鉄
Feの酸化物を添加した窒化ケイ素Si3 N4 は,例え
ば,特開昭58−64268号公報,特開昭59−88
374号公報,特開昭61−72685号公報等に開示
されている。
素BN等の固体潤滑材を分散させて摩擦係数を低減する
ものは,例えば,特開昭59−30769号公報に開示
されている。また,焼結助剤として,Fe3 O4 等の鉄
Feの酸化物を添加した窒化ケイ素Si3 N4 は,例え
ば,特開昭58−64268号公報,特開昭59−88
374号公報,特開昭61−72685号公報等に開示
されている。
【0003】また,摺動部材として,母材の表面にTi
N,TiC,Si3 N4 等のセラミックコーティングを
行い,耐摩耗性を向上させるものは知られている。ま
た,複合摺動部材として,Al等の合金にセラミックス
を種々の方法で複合化し,例えば,セラミックプリフォ
ームを作製した後,含浸等により金属とセラミックスを
複合化させたものが知られている。そして,金属基体に
セラミックスを被覆する場合に,溶射等が一般的に実用
化されている。
N,TiC,Si3 N4 等のセラミックコーティングを
行い,耐摩耗性を向上させるものは知られている。ま
た,複合摺動部材として,Al等の合金にセラミックス
を種々の方法で複合化し,例えば,セラミックプリフォ
ームを作製した後,含浸等により金属とセラミックスを
複合化させたものが知られている。そして,金属基体に
セラミックスを被覆する場合に,溶射等が一般的に実用
化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,母材の
表面にセラミックコーティングを施した摺動部材は,セ
ラミックスが金属に比較して一般に潤滑油の吸着性が劣
っており,そのため耐摩耗性が優れるが,摩擦係数が大
きくなるという性質を有している。また,上記複合摺動
部材は,セラミックスを主に耐摩耗性材料として機能さ
せており,摩擦係数μの低下を意図するものではなく,
あるいは摩擦係数μを大幅に低下させることを意図した
ものではない。また,上記のように,Al合金等の金属
にセラミックス粒子,ウィスカーを配した摺動部材で
は,摺動部材自体の耐摩耗性は金属基体に比較して向上
しているものの,オイル吸着性が優れているというもの
ではなく,一概に摩擦係数μは低いというものではな
い。更に,摺動条件の厳しい場所では,摺動部材の表面
の油膜が切れ,スティック等のトラブルが生じることに
なる。
表面にセラミックコーティングを施した摺動部材は,セ
ラミックスが金属に比較して一般に潤滑油の吸着性が劣
っており,そのため耐摩耗性が優れるが,摩擦係数が大
きくなるという性質を有している。また,上記複合摺動
部材は,セラミックスを主に耐摩耗性材料として機能さ
せており,摩擦係数μの低下を意図するものではなく,
あるいは摩擦係数μを大幅に低下させることを意図した
ものではない。また,上記のように,Al合金等の金属
にセラミックス粒子,ウィスカーを配した摺動部材で
は,摺動部材自体の耐摩耗性は金属基体に比較して向上
しているものの,オイル吸着性が優れているというもの
ではなく,一概に摩擦係数μは低いというものではな
い。更に,摺動条件の厳しい場所では,摺動部材の表面
の油膜が切れ,スティック等のトラブルが生じることに
なる。
【0005】そこで,本出願人は,上記の課題を解決す
るため,低摩擦セラミックスを開発して先に出願した
〔特願平5−95048号(特開平6−234564号
公報)〕。該低摩擦セラミックスは,Si3 N4 又はS
iCのSiを主成分とする母相中にFeO,Fe
2 O3 ,Fe3 O4 等のFeの酸化物を分散させ,大気
中において表面からやや内部にかけて酸化させ,化合物
として存在していたFe−Si系の化合物をオイルとの
吸着性に優れたFe−O系の酸化物に変化させることに
よって低摩擦化したものである。
るため,低摩擦セラミックスを開発して先に出願した
〔特願平5−95048号(特開平6−234564号
公報)〕。該低摩擦セラミックスは,Si3 N4 又はS
iCのSiを主成分とする母相中にFeO,Fe
2 O3 ,Fe3 O4 等のFeの酸化物を分散させ,大気
中において表面からやや内部にかけて酸化させ,化合物
として存在していたFe−Si系の化合物をオイルとの
吸着性に優れたFe−O系の酸化物に変化させることに
よって低摩擦化したものである。
【0006】この発明の目的は,上記の課題を解決する
ことであり,硬質の基体表面にセラミックコーティング
等の硬質皮膜を形成し,更に硬質皮膜上に潤滑油の吸着
に優れる元素の酸化物層からなる表面皮膜を形成し,摩
擦係数及び摩耗量を低減した摺動部材を提供することで
ある。
ことであり,硬質の基体表面にセラミックコーティング
等の硬質皮膜を形成し,更に硬質皮膜上に潤滑油の吸着
に優れる元素の酸化物層からなる表面皮膜を形成し,摩
擦係数及び摩耗量を低減した摺動部材を提供することで
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は,基体表面
に,Hv800以上の硬度を有し且つTi,Zr,H
f,V,Nb,Ta,Cr,Mo又はWの元素及びS
i,Alの炭化物,窒化物,硼化物のいずれかを母相と
する皮膜が形成され,しかも前記皮膜上にCu,Cr,
Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,Agに属する1種
以上の元素を含む表面皮膜がコーティングされ,前記表
面皮膜は,Fe,前記Feの化合物である酸化物,珪化
物,窒化物,炭化物及びそれらの内2種以上の複合物を
含んでいることを特徴とする摺動部材に関する。
に,Hv800以上の硬度を有し且つTi,Zr,H
f,V,Nb,Ta,Cr,Mo又はWの元素及びS
i,Alの炭化物,窒化物,硼化物のいずれかを母相と
する皮膜が形成され,しかも前記皮膜上にCu,Cr,
Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,Agに属する1種
以上の元素を含む表面皮膜がコーティングされ,前記表
面皮膜は,Fe,前記Feの化合物である酸化物,珪化
物,窒化物,炭化物及びそれらの内2種以上の複合物を
含んでいることを特徴とする摺動部材に関する。
【0008】また,この発明は,基体表面に,Hv80
0以上の硬度を有し且つTi,Zr,Hf,V,Nb,
Ta,Cr,Mo又はWの元素及びSi,Alの炭化
物,窒化物,硼化物のいずれかを母相とする皮膜が形成
され,しかも前記皮膜上にCu,Cr,Ni,Mo,C
o,Mn,W,Pb,Agに属する1種以上の元素を含
む表面皮膜がコーティングされ,前記表面皮膜は,C
u,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,Agの
少なくとも1種以上の元素の酸化物を含んでいることを
特徴とする摺動部材に関する。
0以上の硬度を有し且つTi,Zr,Hf,V,Nb,
Ta,Cr,Mo又はWの元素及びSi,Alの炭化
物,窒化物,硼化物のいずれかを母相とする皮膜が形成
され,しかも前記皮膜上にCu,Cr,Ni,Mo,C
o,Mn,W,Pb,Agに属する1種以上の元素を含
む表面皮膜がコーティングされ,前記表面皮膜は,C
u,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,Agの
少なくとも1種以上の元素の酸化物を含んでいることを
特徴とする摺動部材に関する。
【0009】また,この摺動部材において,前記皮膜と
前記表面皮膜との境界層は,前記皮膜を構成する元素と
前記表面皮膜を構成する元素との混合層から形成されて
いるものである。
前記表面皮膜との境界層は,前記皮膜を構成する元素と
前記表面皮膜を構成する元素との混合層から形成されて
いるものである。
【0010】また,この摺動部材において,前記表面皮
膜及び前記混合層は前記皮膜に比較してO濃度が高いも
のである。
膜及び前記混合層は前記皮膜に比較してO濃度が高いも
のである。
【0011】この発明による摺動部材は,上記のように
構成されているので,前記皮膜は硬質であり耐摩耗性を
向上させることができ,また,前記表面皮膜は潤滑油の
吸着性に優れ,摩擦係数及び摩耗量を低減できる。即
ち,Cu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,
Agの元素は吸着性に優れているので,該元素の化合物
を前記皮膜上にイオンプレーティング等でコーティング
することによって,表面の油膜が切れ難くなり,その結
果,優れた耐摩耗性を発揮し,低い摩擦係数を示すこと
になる。
構成されているので,前記皮膜は硬質であり耐摩耗性を
向上させることができ,また,前記表面皮膜は潤滑油の
吸着性に優れ,摩擦係数及び摩耗量を低減できる。即
ち,Cu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,Pb,
Agの元素は吸着性に優れているので,該元素の化合物
を前記皮膜上にイオンプレーティング等でコーティング
することによって,表面の油膜が切れ難くなり,その結
果,優れた耐摩耗性を発揮し,低い摩擦係数を示すこと
になる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による摺動部材の実施例を説明する。この摺動部材は,
図1に示すように,金型用鋼材(例えば,SKD11)
等の基体1の表面6上に,Hv800以上の硬度を有し
且つTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo又
はWの元素及びSi,Alの炭化物,窒化物,硼化物の
いずれかを母相とする皮膜2が形成され,しかも皮膜2
の表面5にCu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,
Pb,Agに属する一種以上の元素を含む表面皮膜3が
コーティングされているものである。
による摺動部材の実施例を説明する。この摺動部材は,
図1に示すように,金型用鋼材(例えば,SKD11)
等の基体1の表面6上に,Hv800以上の硬度を有し
且つTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo又
はWの元素及びSi,Alの炭化物,窒化物,硼化物の
いずれかを母相とする皮膜2が形成され,しかも皮膜2
の表面5にCu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,
Pb,Agに属する一種以上の元素を含む表面皮膜3が
コーティングされているものである。
【0013】この摺動部材において,表面皮膜2は,F
e,Fe酸化物,Fe珪化物,Fe窒化物,Fe炭化物
及びそれらの内2種以上の複合物から構成されているも
のである。また,表面皮膜2は,Cu,Cr,Ni,M
o,Co,Mn,W,Pb,Agの少なくとも1種以上
の元素を含んでいるものである。特に,この摺動部材で
は,皮膜2と表面皮膜3との境界層は,皮膜2を構成す
る元素と表面皮膜3を構成する元素との混合層4から形
成されているものである。また,表面皮膜3及び混合層
4は,図2に示すように,皮膜2に比較してO濃度が高
いものである。図2はこの摺動部材についてのオージェ
(Auger)電子分光によるFe−O膜とTiN膜の
プロフィールを示すグラフである。図2には,この摺動
部材における表面皮膜3の表面7からのイオンの注入深
さ(μm)に対するTi,O,Feの組成比(%)が示
されている。
e,Fe酸化物,Fe珪化物,Fe窒化物,Fe炭化物
及びそれらの内2種以上の複合物から構成されているも
のである。また,表面皮膜2は,Cu,Cr,Ni,M
o,Co,Mn,W,Pb,Agの少なくとも1種以上
の元素を含んでいるものである。特に,この摺動部材で
は,皮膜2と表面皮膜3との境界層は,皮膜2を構成す
る元素と表面皮膜3を構成する元素との混合層4から形
成されているものである。また,表面皮膜3及び混合層
4は,図2に示すように,皮膜2に比較してO濃度が高
いものである。図2はこの摺動部材についてのオージェ
(Auger)電子分光によるFe−O膜とTiN膜の
プロフィールを示すグラフである。図2には,この摺動
部材における表面皮膜3の表面7からのイオンの注入深
さ(μm)に対するTi,O,Feの組成比(%)が示
されている。
【0014】この発明による摺動部材の一実施例を図1
を参照して実施例1として説明する。図1はこの発明に
よる摺動部材を誇張して示す説明図である。 〔実施例1〕 この摺動部材を作製するには,まず,硬質の基体1とし
て金型用鋼材(例えば,SKD11)を使用し,該金型
用鋼材を大きさ16×10×70mmの直方体形状の試
験片即ち基体1を作製した。この金型用鋼材の基体1の
表面6にイオンプレーティングあるいはCVD(化学蒸
着)によってHv800以上の硬度を有する硬質皮膜2
となるTiN,TiC,Si3 N4 ,WCをコーティン
グして各種の摺動試験片を作製した。更に,これらの摺
動試験片におけるコーティングした硬化膜即ち皮膜2の
表面5に,雰囲気ガス(O2 ,N2 ,CH4 )を用いた
スパッタリングによりFeの酸化物,窒化物,炭化物の
膜をコーティングした。更に,イオンプレーティングに
よってFe膜,Fe−Si膜のコーティングも行った。
即ち,これらのコーティング即ち皮膜2へのコーティン
グによって,皮膜2上に境界層4と表面皮膜3とが形成
される。
を参照して実施例1として説明する。図1はこの発明に
よる摺動部材を誇張して示す説明図である。 〔実施例1〕 この摺動部材を作製するには,まず,硬質の基体1とし
て金型用鋼材(例えば,SKD11)を使用し,該金型
用鋼材を大きさ16×10×70mmの直方体形状の試
験片即ち基体1を作製した。この金型用鋼材の基体1の
表面6にイオンプレーティングあるいはCVD(化学蒸
着)によってHv800以上の硬度を有する硬質皮膜2
となるTiN,TiC,Si3 N4 ,WCをコーティン
グして各種の摺動試験片を作製した。更に,これらの摺
動試験片におけるコーティングした硬化膜即ち皮膜2の
表面5に,雰囲気ガス(O2 ,N2 ,CH4 )を用いた
スパッタリングによりFeの酸化物,窒化物,炭化物の
膜をコーティングした。更に,イオンプレーティングに
よってFe膜,Fe−Si膜のコーティングも行った。
即ち,これらのコーティング即ち皮膜2へのコーティン
グによって,皮膜2上に境界層4と表面皮膜3とが形成
される。
【0015】一方,摺動試験の相手材として,鋳鉄から
作製された鋳鉄ピンと,相対密度99%以上のSi3 N
4 焼結体から作製されたSi3 N4 ピンを使用した。鋳
鉄ピンとSi3 N4 ピンの各端面は曲率半径9mmの球
面であり,それらのサイズはφ8×23mmにそれぞれ
形成されている。往復動摺動試験機において,試験片の
面(即ち直方体形状の基体1上に皮膜2,境界層4及び
表面皮膜3を有する面)に対して鋳鉄ピンとSi3 N4
ピンをほぼ垂直になるようにセットし,荷重1kgf,
温度150℃,摺動速度0.5m/sの条件で摺動試験
を行い,摩擦係数μ及び試験片,鋳鉄ピン及びSi3 N
4 ピンの摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を測定し
た。それらの結果を,表1及び表2に示す。
作製された鋳鉄ピンと,相対密度99%以上のSi3 N
4 焼結体から作製されたSi3 N4 ピンを使用した。鋳
鉄ピンとSi3 N4 ピンの各端面は曲率半径9mmの球
面であり,それらのサイズはφ8×23mmにそれぞれ
形成されている。往復動摺動試験機において,試験片の
面(即ち直方体形状の基体1上に皮膜2,境界層4及び
表面皮膜3を有する面)に対して鋳鉄ピンとSi3 N4
ピンをほぼ垂直になるようにセットし,荷重1kgf,
温度150℃,摺動速度0.5m/sの条件で摺動試験
を行い,摩擦係数μ及び試験片,鋳鉄ピン及びSi3 N
4 ピンの摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を測定し
た。それらの結果を,表1及び表2に示す。
【表1】
【表2】
【0016】表1は,皮膜2即ち硬化膜がTiN,Ti
C,Si3 N4 及びWCであり,且つSi3 N4 ピンを
使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比摩耗
量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,Si3
N4 ピンについての比摩耗量も示している。表2は,皮
膜2即ち硬化膜がTiN,TiC,Si3 N4 及びWC
であり,且つ鋳鉄ピンを使用した場合の摺動試験片につ
いての摩擦係数と比摩耗量(×10- 6 mm3 /N・
m)を示しており,Si3 N4 ピンについての比摩耗量
も示している。
C,Si3 N4 及びWCであり,且つSi3 N4 ピンを
使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比摩耗
量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,Si3
N4 ピンについての比摩耗量も示している。表2は,皮
膜2即ち硬化膜がTiN,TiC,Si3 N4 及びWC
であり,且つ鋳鉄ピンを使用した場合の摺動試験片につ
いての摩擦係数と比摩耗量(×10- 6 mm3 /N・
m)を示しており,Si3 N4 ピンについての比摩耗量
も示している。
【0017】各摺動試験片に対する摺動試験を行った結
果を示す表1及び表2を考慮すると,表1から分かるよ
うに,基体1に表面硬化膜をコーティングした皮膜2及
び皮膜2にFe及びその化合物をコーティングした境界
層4及び表面皮膜3を有する摺動試験片は,基体1に皮
膜2の表面硬化膜のみをコーティングしたものに比較し
て,摩擦係数及び比摩耗量は小さくなっていることが分
かる。特に,表2から分かるように,基体1に表面硬化
膜をコーティングした皮膜2及び皮膜2にFe及びその
化合物をコーティングした境界層4及び表面皮膜3を有
する摺動試験片は,基体1に皮膜2の表面硬化膜のみを
コーティングしたものに比較して,比摩耗量が大幅に小
さくなっていることが分かる。
果を示す表1及び表2を考慮すると,表1から分かるよ
うに,基体1に表面硬化膜をコーティングした皮膜2及
び皮膜2にFe及びその化合物をコーティングした境界
層4及び表面皮膜3を有する摺動試験片は,基体1に皮
膜2の表面硬化膜のみをコーティングしたものに比較し
て,摩擦係数及び比摩耗量は小さくなっていることが分
かる。特に,表2から分かるように,基体1に表面硬化
膜をコーティングした皮膜2及び皮膜2にFe及びその
化合物をコーティングした境界層4及び表面皮膜3を有
する摺動試験片は,基体1に皮膜2の表面硬化膜のみを
コーティングしたものに比較して,比摩耗量が大幅に小
さくなっていることが分かる。
【0018】次に,この発明による摺動部材の別の実施
例を実施例2として説明する。この実施例1の摺動部材
は,実施例1のものと構造上は同一のものであるので,
実施例1と同様に図1を参照して説明する。 〔実施例2〕 この摺動部材を作製するには,硬質の基体1として金型
用鋼材(例えば,SKD11)を使用し,該金型用鋼材
を大きさ16×10×70mmの直方体形状の試験片即
ち基体1を作製した。この金型用鋼材の基体1の表面6
にイオンプレーティング及びCVD(化学蒸着)によっ
てHv800以上の硬度を有する硬質皮膜2となるTi
N,TiC,Si3 N4 ,WCをコーティングして各種
の摺動試験片を作製した。更に,これらの摺動試験片に
おけるコーティングした硬化膜即ち皮膜2の表面5に,
雰囲気ガス(O2 )を用いたイオンプレーティング及び
スパッタリングによりCu,Cr,Ni,Mo,Co,
Mn,W,Pb,Agの酸化物の膜をコーティングし
た。即ち,皮膜2へのコーティングによって,皮膜2上
に境界層4と表面皮膜3とが形成される。
例を実施例2として説明する。この実施例1の摺動部材
は,実施例1のものと構造上は同一のものであるので,
実施例1と同様に図1を参照して説明する。 〔実施例2〕 この摺動部材を作製するには,硬質の基体1として金型
用鋼材(例えば,SKD11)を使用し,該金型用鋼材
を大きさ16×10×70mmの直方体形状の試験片即
ち基体1を作製した。この金型用鋼材の基体1の表面6
にイオンプレーティング及びCVD(化学蒸着)によっ
てHv800以上の硬度を有する硬質皮膜2となるTi
N,TiC,Si3 N4 ,WCをコーティングして各種
の摺動試験片を作製した。更に,これらの摺動試験片に
おけるコーティングした硬化膜即ち皮膜2の表面5に,
雰囲気ガス(O2 )を用いたイオンプレーティング及び
スパッタリングによりCu,Cr,Ni,Mo,Co,
Mn,W,Pb,Agの酸化物の膜をコーティングし
た。即ち,皮膜2へのコーティングによって,皮膜2上
に境界層4と表面皮膜3とが形成される。
【0019】一方,摺動試験の相手材として,鋳鉄から
作製された鋳鉄ピンと,相対密度99%以上のSi3 N
4 焼結体から作製されたSi3 N4 ピンを使用した。鋳
鉄ピンとSi3 N4 ピンの各端面は曲率半径9mmの球
面であり,それらのサイズはφ8×23mmにそれぞれ
形成されている。往復動摺動試験機において,試験片の
面(即ち直方体形状の基体1上に皮膜2,境界層4及び
表面皮膜35を有する面)に対して鋳鉄ピンとSi3 N
4 ピンをほぼ垂直になるようにセットし,荷重1kg
f,温度150℃,摺動速度0.5m/sの条件で摺動
試験を行い,摩擦係数μ,及び試験片,鋳鉄ピン及びS
i3 N4 ピンの摩耗量(×10- 6 mm3/N・m)を
測定した。それらの結果を,表3,表4,表5及び表6
に示す。
作製された鋳鉄ピンと,相対密度99%以上のSi3 N
4 焼結体から作製されたSi3 N4 ピンを使用した。鋳
鉄ピンとSi3 N4 ピンの各端面は曲率半径9mmの球
面であり,それらのサイズはφ8×23mmにそれぞれ
形成されている。往復動摺動試験機において,試験片の
面(即ち直方体形状の基体1上に皮膜2,境界層4及び
表面皮膜35を有する面)に対して鋳鉄ピンとSi3 N
4 ピンをほぼ垂直になるようにセットし,荷重1kg
f,温度150℃,摺動速度0.5m/sの条件で摺動
試験を行い,摩擦係数μ,及び試験片,鋳鉄ピン及びS
i3 N4 ピンの摩耗量(×10- 6 mm3/N・m)を
測定した。それらの結果を,表3,表4,表5及び表6
に示す。
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【0020】表3は,皮膜2即ち硬化膜がTiN及びT
iCであり,且つSi3 N4 ピンを使用した場合の摺動
試験片についての摩擦係数と比摩耗量(×10- 6 mm
3 /N・m)を示しており,Si3 N4 ピンについての
比摩耗量も示している。表4は,皮膜2即ち硬化膜がS
i3 N4 及びWCであり,且つSi3 N4 ピンを使用し
た場合の摺動試験片についての摩擦係数と比摩耗量(×
10- 6 mm3 /N・m)を示しており,Si3 N4 ピ
ンについての比摩耗量も示している。また,表5は,皮
膜2即ち硬化膜がTiN及びTiCであり,且つ鋳鉄ピ
ンを使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比
摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,鋳
鉄ピンについての比摩耗量も示している。表6は,皮膜
2即ち硬化膜がSi3 N4 及びWCであり,且つ鋳鉄ピ
ンを使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比
摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,鋳
鉄ピンについての比摩耗量も示している。
iCであり,且つSi3 N4 ピンを使用した場合の摺動
試験片についての摩擦係数と比摩耗量(×10- 6 mm
3 /N・m)を示しており,Si3 N4 ピンについての
比摩耗量も示している。表4は,皮膜2即ち硬化膜がS
i3 N4 及びWCであり,且つSi3 N4 ピンを使用し
た場合の摺動試験片についての摩擦係数と比摩耗量(×
10- 6 mm3 /N・m)を示しており,Si3 N4 ピ
ンについての比摩耗量も示している。また,表5は,皮
膜2即ち硬化膜がTiN及びTiCであり,且つ鋳鉄ピ
ンを使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比
摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,鋳
鉄ピンについての比摩耗量も示している。表6は,皮膜
2即ち硬化膜がSi3 N4 及びWCであり,且つ鋳鉄ピ
ンを使用した場合の摺動試験片についての摩擦係数と比
摩耗量(×10- 6 mm3 /N・m)を示しており,鋳
鉄ピンについての比摩耗量も示している。
【0021】各摺動試験片に対する摺動試験を行った結
果を示す表3〜表6を考慮すると,表3及び表4から分
かるように,基体1に表面硬化膜をコーティングした皮
膜2及び皮膜2に上記酸化物をコーティングした境界層
4及び表面皮膜3を有する摺動試験片は,基体1に皮膜
2の表面硬化膜のみをコーティングしたものに比較し
て,摩擦係数及び比摩耗量は小さくなっていることが分
かる。特に,表5及び表6から分かるように,基体1に
表面硬化膜をコーティングした皮膜2及び皮膜2に上記
酸化物をコーティングした境界層4及び表面皮膜3を有
する摺動試験片は,基体1に皮膜2の表面硬化膜のみを
コーティングしたものに比較して,比摩耗量が大幅に小
さくなっていることが分かる。
果を示す表3〜表6を考慮すると,表3及び表4から分
かるように,基体1に表面硬化膜をコーティングした皮
膜2及び皮膜2に上記酸化物をコーティングした境界層
4及び表面皮膜3を有する摺動試験片は,基体1に皮膜
2の表面硬化膜のみをコーティングしたものに比較し
て,摩擦係数及び比摩耗量は小さくなっていることが分
かる。特に,表5及び表6から分かるように,基体1に
表面硬化膜をコーティングした皮膜2及び皮膜2に上記
酸化物をコーティングした境界層4及び表面皮膜3を有
する摺動試験片は,基体1に皮膜2の表面硬化膜のみを
コーティングしたものに比較して,比摩耗量が大幅に小
さくなっていることが分かる。
【0022】また,この摺動部材について,上記実施例
で得られた皮膜2の元素分析を行ったところ,図2に示
すように,皮膜2と表面皮膜3との間にはそれぞれの元
素から成る混合層即ち境界層4が形成されていることが
分かった。皮膜2のO濃度に比較して,境界層4及び表
面皮膜3のO濃度が高いことが分かる。
で得られた皮膜2の元素分析を行ったところ,図2に示
すように,皮膜2と表面皮膜3との間にはそれぞれの元
素から成る混合層即ち境界層4が形成されていることが
分かった。皮膜2のO濃度に比較して,境界層4及び表
面皮膜3のO濃度が高いことが分かる。
【0023】また,この発明による摺動部材の更に別の
実施例を説明する。この実施例は,上記実施例と同様に
基体として金型用鋼材(例えば,SKD11)を使用
し,該金型用鋼材を大きさ16×10×70mmの直方
体形状の試験片即ち基体を作製した。この金型用鋼材の
基体の表面に,上記実施例と同様のHv800以上の硬
度を有する皮膜としてAl2 O3 ,TiB2 をコーティ
ングし,該皮膜上に表面皮膜3をコーティングした摺動
部材を作製し,それらの摺動部材について,上記実施例
と同様に摺動試験を行った。その結果は,上記実施例と
同様な摩擦係数μの低減と比摩耗量の低減が認められ
た。
実施例を説明する。この実施例は,上記実施例と同様に
基体として金型用鋼材(例えば,SKD11)を使用
し,該金型用鋼材を大きさ16×10×70mmの直方
体形状の試験片即ち基体を作製した。この金型用鋼材の
基体の表面に,上記実施例と同様のHv800以上の硬
度を有する皮膜としてAl2 O3 ,TiB2 をコーティ
ングし,該皮膜上に表面皮膜3をコーティングした摺動
部材を作製し,それらの摺動部材について,上記実施例
と同様に摺動試験を行った。その結果は,上記実施例と
同様な摩擦係数μの低減と比摩耗量の低減が認められ
た。
【0024】この発明による摺動部材では,上記のこと
より,皮膜2はHv800以上の硬度を有するものであ
れば,その皮膜2に潤滑油を吸着する表面改質層5が存
在すれば,低摩擦係数μを示し,且つ摩耗量を低減でき
ることが分かる。即ち,この摺動部材については,硬質
の金属又はセラミックスから成る基体1の表面6に,耐
摩耗性を目的とするセラミックコーティング等の硬質皮
膜を形成し,その硬質皮膜の表面に潤滑油の吸着に優れ
るFe,Cu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,P
b,Agの少なくとも1種以上の元素から成る化合物を
コーティングして表面皮膜3を形成することにより,摩
擦係数μを低減し,摩耗量も低減することができるもの
である。
より,皮膜2はHv800以上の硬度を有するものであ
れば,その皮膜2に潤滑油を吸着する表面改質層5が存
在すれば,低摩擦係数μを示し,且つ摩耗量を低減でき
ることが分かる。即ち,この摺動部材については,硬質
の金属又はセラミックスから成る基体1の表面6に,耐
摩耗性を目的とするセラミックコーティング等の硬質皮
膜を形成し,その硬質皮膜の表面に潤滑油の吸着に優れ
るFe,Cu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,P
b,Agの少なくとも1種以上の元素から成る化合物を
コーティングして表面皮膜3を形成することにより,摩
擦係数μを低減し,摩耗量も低減することができるもの
である。
【0025】
【発明の効果】この発明による摺動部材は,上記のよう
に構成されているので,前記皮膜が硬質皮膜となって耐
摩耗性を向上させ,また,前記表面皮膜が潤滑油の吸着
性を発揮し,摩擦係数を低減すると共に,摩耗量を低減
させることができ,摺動部材として適用して極めて好ま
しいものである。しかも,Cu,Cr,Ni,Mo,C
o,Mn,W,Pb,Agの元素を含む前記表面皮膜
は,Fe化合物及びCu,Cr,Ni,Mo,Co,M
n,W,Pb,Agの少なくとも1種以上の元素を含む
酸化物層を形成し,その表面皮膜が前記皮膜にコーティ
ングされて吸着性に優れた膜として機能し,油膜の途切
れ難い低摩擦化を確保でき,耐摩耗性に富んだ安定した
ものとなり,摺動部に使用してもスティック等のトラブ
ルが発生することがない。
に構成されているので,前記皮膜が硬質皮膜となって耐
摩耗性を向上させ,また,前記表面皮膜が潤滑油の吸着
性を発揮し,摩擦係数を低減すると共に,摩耗量を低減
させることができ,摺動部材として適用して極めて好ま
しいものである。しかも,Cu,Cr,Ni,Mo,C
o,Mn,W,Pb,Agの元素を含む前記表面皮膜
は,Fe化合物及びCu,Cr,Ni,Mo,Co,M
n,W,Pb,Agの少なくとも1種以上の元素を含む
酸化物層を形成し,その表面皮膜が前記皮膜にコーティ
ングされて吸着性に優れた膜として機能し,油膜の途切
れ難い低摩擦化を確保でき,耐摩耗性に富んだ安定した
ものとなり,摺動部に使用してもスティック等のトラブ
ルが発生することがない。
【図1】この発明によるセラミックス摺動部材の一実施
例を誇張して示す構造図である。
例を誇張して示す構造図である。
【図2】この摺動部材についてのオージェ(Auge
r)電子分光によるFe−O膜とTiN膜のプロフィー
ルを示すグラフである。
r)電子分光によるFe−O膜とTiN膜のプロフィー
ルを示すグラフである。
1 基体
2 皮膜
3 表面皮膜
4 境界層
5 皮膜の表面
6 基体の表面
7 表面皮膜の表面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
C10N 10:02 C10N 10:02
10:06 10:06
10:08 10:08
10:10 10:10
10:12 10:12
10:14 10:14
10:16 10:16
20:00 20:00 Z
30:06 30:06
40:02 40:02
50:08 50:08
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C10M 103/00 - 103/06
C10N 10:00 - 10:16
C10N 20:00
C10N 30:06
C10N 40:02
C10N 50:08
C23C 14/06 - 14/20
C23C 16/30 - 16/42
Claims (4)
- 【請求項1】 基体表面に,Hv800以上の硬度を有
し且つTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo
又はWの元素及びSi,Alの炭化物,窒化物,硼化物
のいずれかを母相とする皮膜が形成され,しかも前記皮
膜上にCu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,P
b,Agに属する1種以上の元素を含む表面皮膜がコー
ティングされ,前記表面皮膜は,Fe,前記Feの化合
物である酸化物,珪化物,窒化物,炭化物及びそれらの
内2種以上の複合物を含んでいることを特徴とする摺動
部材。 - 【請求項2】 基体表面に,Hv800以上の硬度を有
し且つTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo
又はWの元素及びSi,Alの炭化物,窒化物,硼化物
のいずれかを母相とする皮膜が形成され,しかも前記皮
膜上にCu,Cr,Ni,Mo,Co,Mn,W,P
b,Agに属する1種以上の元素を含む表面皮膜がコー
ティングされ,前記表面皮膜は,Cu,Cr,Ni,M
o,Co,Mn,W,Pb,Agの少なくとも1種以上
の元素の酸化物を含んでいることを特徴とする摺動部
材。 - 【請求項3】 前記皮膜と前記表面皮膜との境界層は,
前記皮膜を構成する元素と前記表面皮膜を構成する元素
との混合層から形成されていることを特徴とする請求項
1又は2に記載の摺動部材。 - 【請求項4】 前記表面皮膜及び前記混合層は前記皮膜
に比較してO濃度が高いことを特徴とする請求項1又は
2に記載の摺動部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26545793A JP3451672B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26545793A JP3451672B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 摺動部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07102270A JPH07102270A (ja) | 1995-04-18 |
JP3451672B2 true JP3451672B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=17417438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26545793A Expired - Lifetime JP3451672B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 摺動部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3451672B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6364072B1 (en) * | 1997-04-28 | 2002-04-02 | Alliedsignal Bremsbelag Gmbh | Sintered material for a magnetic track brake |
JPH11320184A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-24 | Smc Corp | リニアアクチュエータ |
EP1074698B1 (en) * | 1999-08-03 | 2012-02-29 | General Electric Company | A gas turbine comprising coated coolant supply tubes |
EP3085812B1 (en) * | 2013-12-16 | 2018-08-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Sliding member |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26545793A patent/JP3451672B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07102270A (ja) | 1995-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4891421B2 (ja) | 粉末冶金用混合物及びこれを用いた粉末冶金部品の製造方法 | |
US6485678B1 (en) | Wear-resistant iron base alloys | |
EP0681039B1 (en) | A titanium alloy engine valve shaft structure | |
US5637816A (en) | Metal matrix composite of an iron aluminide and ceramic particles and method thereof | |
GB2093065A (en) | Sintered iron-based alloy | |
JPH0351777B2 (ja) | ||
CN113396233A (zh) | 具有改进的可压缩性和生坯强度的硬质粉末颗粒 | |
US5905937A (en) | Method of making sintered ductile intermetallic-bonded ceramic composites | |
US6712871B2 (en) | Sintered alloy for valve seat having excellent wear resistance and method for producing the same | |
JP3451672B2 (ja) | 摺動部材 | |
JP3451671B2 (ja) | 摺動部材 | |
US4696696A (en) | Sintered alloy having improved wear resistance property | |
JP3340908B2 (ja) | 焼結摺動部材及びその製造方法 | |
JPS6136173A (ja) | 高温固体潤滑性セラミツクス | |
JPS6117895B2 (ja) | ||
JPH06192784A (ja) | 耐摩耗性焼結摺動部材 | |
JPS6164855A (ja) | バルブシ−ト用鉄系焼結合金 | |
JP2643741B2 (ja) | 内燃機関用鉛含浸鉄系焼結合金製2層バルブシート | |
JP3257196B2 (ja) | 強度および耐摩耗性に優れた摺動部材用鉄基焼結合金 | |
JPH07145436A (ja) | 摺動部材 | |
Kostornov et al. | Composite ceramic materials and coatings for tribological use | |
JPS5937735B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金 | |
JP3068127B2 (ja) | 耐摩耗性鉄基焼結合金およびその製造方法 | |
JP2643739B2 (ja) | 内燃機関用鉄系焼結合金製2層バルブシート | |
JPH1088299A (ja) | 耐摩耗性のすぐれたFe基焼結合金製2層バルブシート |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080718 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100718 Year of fee payment: 7 |