JP4244329B2 - 境界潤滑膜の塑性変形硬度測定方法 - Google Patents
境界潤滑膜の塑性変形硬度測定方法 Download PDFInfo
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Description
Proc.R.Soc.Lond.A(1999)455,4181-4203
(実施例)
(1)校正曲線の作成
In、Sn、Zn、Agについて、ビッカース硬度計を用いてビッカース硬度を測定した。このときの押し込み荷重は25gとした。
分割数:500回
ステップインターバル:20msec
このようにして測定した荷重変位曲線を図1に示す。荷重変位曲線は、初め、荷重0から一定速さで荷重を増やしていったときの変位量を測定していき、荷重が150mgに達すると今度は逆に一定速さで荷重0まで除荷していくため、荷重変位曲線は、荷重を増やしていく負荷曲線と荷重を減らしていく除荷曲線の2つの曲線からなる。本発明では、荷重変位曲線として負荷曲線の低い変位量のところを用いるため、InとSnについては負荷曲線の一部のみを記載している。
(2)境界潤滑膜のナノインデンターによる荷重変位曲線の測定と塑性変形硬度の測定
境界潤滑膜は、潤滑油として用いた市販のCVT油(日産製NS-1)中で下記の条件で、ベーンオンディスク試験装置(図5参照)により作製し、ベーン上に形成した境界潤滑膜についてナノインデンターで測定した。測定は1本のベーンの摺動面の任意の2箇所で行った。これら測定箇所において形成されている境界潤滑膜を潤滑膜1、潤滑膜2とする。なお、この試験装置は図5(A)のように、取り付け冶具1の下部に取り付けられた2本のベーン2の下端を、環状容器3の底部を形成する回転ディスク4の上面に任意の荷重Wで押圧できるように構成されている。5は環状容器3に満たされた潤滑油、6は潤滑油を加熱するためのヒータ、また、7はシールリングをそれぞれ示している。図5(B)はベーン2の拡大斜視図である。
摺動速度:0.5m/s
油温:100℃
摺動距離:1.3km
ベーン材:SK5(Hv750)、形状:先端曲率半径4mm、接触長5mm×2本
ディスク材:SCR420H(Hv700)
結果を図4に示す。比較のため、基板のSK5の荷重変位曲線も示す。基板上に軟らかい境界潤滑膜が形成されているため、基板の荷重変位曲線よりも曲線が左側にずれており、最初は少しの荷重で大きく変位する部分とその後のダイヤモンド圧子が基板と接触し始めることにより基板の特性が表れて急激に荷重が立ち上がる部分に明瞭にわかれており、基板の表面に基板よりも軟らかい境界潤滑膜が形成されていることがわかる。なお、荷重変位曲線の初めの緩やかな勾配を持つ曲線部分が、潤滑膜1では約25nmまで、潤滑膜2では約170nmまで続いているが、この緩やかな曲線が続いている部分が境界潤滑膜の膜厚を示していると考えられるため、境界潤滑膜の厚さは15nmよりも十分厚いことがわかる。これらの荷重変位曲線について、変位量が12nmの点から接線を引いた。これは、特に、荷重変位曲線の初期の緩やかな勾配を持つ境界潤滑膜の存在を示す荷重変位曲線は変位が0〜5nm程度までと10nm以降で勾配が異なっており、0〜5nm程度のところでダイヤモンド圧子の形状や弾性変形の影響が大きく出ていると考えられるため、接線はこれらの影響が少ないと考えられる変位量12nmの点で引いた。なお、図4にはこの接線も一緒に示している。
Claims (1)
- ナノインデンターにより、種々のビッカース硬度を有する金属について、ナノインデンターで荷重変位曲線を測定し、変位量が15nmから80nmの間のある一定変位量における荷重を読みとり、この荷重とビッカース硬度の点を横軸が荷重で縦軸がビッカース硬度のグラフにプロットし、これらの点を原点を通る滑らかな曲線で結んだ校正曲線を予め作成しておく工程と、境界潤滑膜が形成された摺動部材表面からナノインデンターでダイヤモンド圧子を押し込んで得られる荷重変位曲線において変位量が15nm近傍において接線を引き、前記校正曲線を描くときに選定した変位量における接線上の荷重を読みとる工程と、この荷重値に相当するビッカース硬度を前記校正曲線から読みとる工程からなることを特徴とする境界潤滑膜の塑性変形硬度測定方法。
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