JPH01290785A - 耐摩耗性・高潤滑性複合部材 - Google Patents
耐摩耗性・高潤滑性複合部材Info
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- JPH01290785A JPH01290785A JP12001288A JP12001288A JPH01290785A JP H01290785 A JPH01290785 A JP H01290785A JP 12001288 A JP12001288 A JP 12001288A JP 12001288 A JP12001288 A JP 12001288A JP H01290785 A JPH01290785 A JP H01290785A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は機械の摺動部等に使用される耐摩耗性・高潤滑
性複合部材に関し、基体部材表面にＣｒ−Ｎ系の高硬度
膜を被覆してなる耐摩耗性・高潤滑性複合部材に関する
ものである。
性複合部材に関し、基体部材表面にＣｒ−Ｎ系の高硬度
膜を被覆してなる耐摩耗性・高潤滑性複合部材に関する
ものである。
［従来の技術］
自動車や工作機械の軸受部材等は、過酷な摺動条件下で
使用されることからその表面に耐摩耗性並びに潤滑性を
高める為の表面処理が施される。
使用されることからその表面に耐摩耗性並びに潤滑性を
高める為の表面処理が施される。
こうした表面処理技術としては従来電気めっきや無電解
めっきが一般的であり、殊に硬質Ｃｒめっき膜や硬質ア
ルマイト処理の技術が採用されることが多い。
めっきが一般的であり、殊に硬質Ｃｒめっき膜や硬質ア
ルマイト処理の技術が採用されることが多い。
しかるに上記従来技術の表面処理膜は、膜強度が不足す
ると共に基材と膜との密着性が低く耐摩耗性に欠ける面
があり、軸受部材等の表面処理技術としては満足１ノ得
るものではなかった。特に前記工作機械等の高性能化に
伴なって軸受部材等の使用条件は益々過酷化する傾向に
あることから、耐摩耗性並びに潤滑性の一層優れた軸受
部材等の必要性が高まっている。
ると共に基材と膜との密着性が低く耐摩耗性に欠ける面
があり、軸受部材等の表面処理技術としては満足１ノ得
るものではなかった。特に前記工作機械等の高性能化に
伴なって軸受部材等の使用条件は益々過酷化する傾向に
あることから、耐摩耗性並びに潤滑性の一層優れた軸受
部材等の必要性が高まっている。
一方耐摩耗性膜被覆技術として、最近Ｐ、ＶＤ法やＣＶ
Ｄ法の普及が著しく種々の分野でその利用が進んでいる
。軸受部材等の表面処理にもこれらの方法の通用が検討
されており、各種窒化物膜や炭化物膜が被覆膜として考
えられているが、例えばＴｉＮ＠の場合には潤滑性に問
題があり、焼付等を生じ易いという欠点がある。又Ｃｒ
あるいはＣｒ窒化物も検討されているが、いずれも硬度
が低く、クランクが入り易かったりして耐摩耗性に問題
がある。
Ｄ法の普及が著しく種々の分野でその利用が進んでいる
。軸受部材等の表面処理にもこれらの方法の通用が検討
されており、各種窒化物膜や炭化物膜が被覆膜として考
えられているが、例えばＴｉＮ＠の場合には潤滑性に問
題があり、焼付等を生じ易いという欠点がある。又Ｃｒ
あるいはＣｒ窒化物も検討されているが、いずれも硬度
が低く、クランクが入り易かったりして耐摩耗性に問題
がある。
〔発明が解決しようとする課題］
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、基本的には硬質Ｃｒめつきや硬質アルマイト処理に代
えてＰＶＤ法等の耐摩耗性膜被覆技術を適用することに
より耐摩耗性等の優れた軸受部材等の被覆部材を提供し
ようとするものであり、特に耐摩耗性並びに潤滑性の双
方に優れた被覆膜について検討を重ねることによってこ
れら両特性を兼ね備えた膜を被覆してなる複合部材を提
供しようとするものである。尚上記説明では軸受部材を
中心にして述べているが、本発明の適用対象は耐摩耗・
高潤滑性の要求される全ての部材を包含するものである
。
、基本的には硬質Ｃｒめつきや硬質アルマイト処理に代
えてＰＶＤ法等の耐摩耗性膜被覆技術を適用することに
より耐摩耗性等の優れた軸受部材等の被覆部材を提供し
ようとするものであり、特に耐摩耗性並びに潤滑性の双
方に優れた被覆膜について検討を重ねることによってこ
れら両特性を兼ね備えた膜を被覆してなる複合部材を提
供しようとするものである。尚上記説明では軸受部材を
中心にして述べているが、本発明の適用対象は耐摩耗・
高潤滑性の要求される全ての部材を包含するものである
。
［課題を解決するための手段〕
しかして上記目的を達成した本発明部材は、体積比でＣ
ｒ ： ３０％以下及び／またはＣｒＮ ：４０％以下
を含み、残部がＣｒ２ＮまたはＣｒとＣｒ２Ｎからなる
組成膜を、基材表面に被覆してなる点に要旨を有するも
のである。
ｒ ： ３０％以下及び／またはＣｒＮ ：４０％以下
を含み、残部がＣｒ２ＮまたはＣｒとＣｒ２Ｎからなる
組成膜を、基材表面に被覆してなる点に要旨を有するも
のである。
［作用］
本発明者等の研究によると、ＰＶＤ法によって基体部材
表面にＣｒ−Ｎ［を形成した場合の膜組成はＮ ／ Ｃ
ｒ比が１．０のＣｒＮだけではなく、製膜条件によって
Ｎ ／ Ｃｒ比の異なる種々の膜が形成される。そして
従来の考え方では基体部材表面にＣｒＮ膜を被覆するこ
とによって潤滑性を備えた耐摩耗性膜を形成することが
できるとされていた。しかしながらＣｒ−Ｎ系膜におけ
る結晶組成と機械的性質の関係を克明に調べてみると、
耐摩耗性に関してはＣｒＮ相よりむしろＣｒ２Ｎ相がそ
の改善に寄与することを見出し、さらに検討を重ねた結
果、前記構成に示される本発明部材を完成するに至った
。
表面にＣｒ−Ｎ［を形成した場合の膜組成はＮ ／ Ｃ
ｒ比が１．０のＣｒＮだけではなく、製膜条件によって
Ｎ ／ Ｃｒ比の異なる種々の膜が形成される。そして
従来の考え方では基体部材表面にＣｒＮ膜を被覆するこ
とによって潤滑性を備えた耐摩耗性膜を形成することが
できるとされていた。しかしながらＣｒ−Ｎ系膜におけ
る結晶組成と機械的性質の関係を克明に調べてみると、
耐摩耗性に関してはＣｒＮ相よりむしろＣｒ２Ｎ相がそ
の改善に寄与することを見出し、さらに検討を重ねた結
果、前記構成に示される本発明部材を完成するに至った
。
即ちＣｒＮ膜は潤滑性に優れた耐摩耗性膜であり、軸受
部材等の用途に適しているが、前述した様に膜硬度が低
く［ビッカース硬度（Ｈｖ）：１０００〜１２００ｋｇ
／ｃｍ２コ、耐摩耗性に問題があった。これに対しＣｒ
２Ｎ膜はビッカース硬度（Ｈｖ）が１６００ ｋｇ／ｍ
ａ＋２以上にも及び、高硬度であるが故に優れた耐摩耗
性を発揮すると考えられる。尚α−Ｃｒ相のビッカース
硬度（Ｈｖ）は８００ ｋｇ／ｍａｄ”程度である。従
ってＰＶＤ法によってより基体部材表面にＣｒ−Ｎ膜を
被覆するに当たっては、Ｃｒ＝Ｎ膜あるいはＣｒ２Ｎの
占める割合が大きく、Ｃｒ−Ｎ膜が形成されることによ
って耐摩耗性の優れた本発明被覆部材を得・５ことがで
きる。尚潤滑性に関してはＣｒ２Ｎ相よりＣｒＮ相の方
が良好な性質を示すが、Ｃｒ−Ｎ系膜であるＣｒ２Ｎ相
も潤滑性を大幅に低下させることはなく、満足し得る値
を確保することができる。又ＰＶＤ法においてＣｒ−Ｎ
膜の組成を制御するに際しては、後記実施例に示す様に
例えば成膜雰囲気のＮ２圧力を調整すればよいが、他の
手段で組成制御を行なうことも許される。
部材等の用途に適しているが、前述した様に膜硬度が低
く［ビッカース硬度（Ｈｖ）：１０００〜１２００ｋｇ
／ｃｍ２コ、耐摩耗性に問題があった。これに対しＣｒ
２Ｎ膜はビッカース硬度（Ｈｖ）が１６００ ｋｇ／ｍ
ａ＋２以上にも及び、高硬度であるが故に優れた耐摩耗
性を発揮すると考えられる。尚α−Ｃｒ相のビッカース
硬度（Ｈｖ）は８００ ｋｇ／ｍａｄ”程度である。従
ってＰＶＤ法によってより基体部材表面にＣｒ−Ｎ膜を
被覆するに当たっては、Ｃｒ＝Ｎ膜あるいはＣｒ２Ｎの
占める割合が大きく、Ｃｒ−Ｎ膜が形成されることによ
って耐摩耗性の優れた本発明被覆部材を得・５ことがで
きる。尚潤滑性に関してはＣｒ２Ｎ相よりＣｒＮ相の方
が良好な性質を示すが、Ｃｒ−Ｎ系膜であるＣｒ２Ｎ相
も潤滑性を大幅に低下させることはなく、満足し得る値
を確保することができる。又ＰＶＤ法においてＣｒ−Ｎ
膜の組成を制御するに際しては、後記実施例に示す様に
例えば成膜雰囲気のＮ２圧力を調整すればよいが、他の
手段で組成制御を行なうことも許される。
第１図は、ＰＶＤ法における成膜雰囲気のＮ２圧力と膜
中の結晶構造との関係を示すグラフであり２Ｎ２圧力の
増加につれて結晶形態はα−ＣｒからＣｒ２ＮさらにＣ
ｒＮへと変化することが分かる。Ｃｒ２Ｎが形成される
Ｎ２圧力はＣｒの蒸発量により変動するが、Ｃｒ蒸発量
の如何にかかわらずＣｒとＣｒ２Ｎの混合相、ＣｒＮと
Ｃｒ２Ｎの混合相又は反応状態によっては、Ｃｒが一部
残留しＣｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎの混合相が形成される領
域が夫々存在する。そして前記した様に高硬度であるＣ
ｒ２Ｎ相の割合が増大するほど硬度が高くなり、耐摩耗
性を高めることができる訳であるが、Ｃｒ及びＣｒＮが
ある程度存在していても満足し得る高硬度を確保するこ
とができる。即ちＣｒ及び／又はＣｒＮとＣｒ２Ｎとの
混合膜においてＣｒが体積比で３０％以下及び／又はＣ
ｒＮが体積比で４０％以下であれば目的とする高硬度ひ
いては耐摩耗性を得ることができる。
中の結晶構造との関係を示すグラフであり２Ｎ２圧力の
増加につれて結晶形態はα−ＣｒからＣｒ２ＮさらにＣ
ｒＮへと変化することが分かる。Ｃｒ２Ｎが形成される
Ｎ２圧力はＣｒの蒸発量により変動するが、Ｃｒ蒸発量
の如何にかかわらずＣｒとＣｒ２Ｎの混合相、ＣｒＮと
Ｃｒ２Ｎの混合相又は反応状態によっては、Ｃｒが一部
残留しＣｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎの混合相が形成される領
域が夫々存在する。そして前記した様に高硬度であるＣ
ｒ２Ｎ相の割合が増大するほど硬度が高くなり、耐摩耗
性を高めることができる訳であるが、Ｃｒ及びＣｒＮが
ある程度存在していても満足し得る高硬度を確保するこ
とができる。即ちＣｒ及び／又はＣｒＮとＣｒ２Ｎとの
混合膜においてＣｒが体積比で３０％以下及び／又はＣ
ｒＮが体積比で４０％以下であれば目的とする高硬度ひ
いては耐摩耗性を得ることができる。
尚本発明に係る耐摩耗性・高潤滑性複合部材において上
記Ｃｒ−Ｎ系混合相膜の膜厚については特に制限を設け
るものではないが、好ましくは膜厚を０．５〜１０μｍ
とすることが推奨される。膜厚が０．５μｍ未満では膜
厚が薄すぎる為に所望の耐摩耗性向上効果を得ることが
できず、一方膜厚が１０μｍを超えると膜強度自体が劣
化することになり耐摩耗性は却フて低下する。
記Ｃｒ−Ｎ系混合相膜の膜厚については特に制限を設け
るものではないが、好ましくは膜厚を０．５〜１０μｍ
とすることが推奨される。膜厚が０．５μｍ未満では膜
厚が薄すぎる為に所望の耐摩耗性向上効果を得ることが
できず、一方膜厚が１０μｍを超えると膜強度自体が劣
化することになり耐摩耗性は却フて低下する。
［実施例］
軸受鋼（ＳＵＪ−２）で製作された基体部材を、イオン
ブレーティング装置に装入し、１００℃に予備加熱した
後、蒸発源からＣｒを蒸発させると共にＮ２を導入して
１．５ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ 〜３Ｘ １０ ””
Ｔｏｒｒの雰囲気を夫々形成し、且つ基体部材に一７
０Ｖの電圧を印加して成膜を行なフた。得られた被覆部
材の膜中結晶組成をＸ線回折法により定量したところ第
１表に示す通りであった。各被覆部材を大越式摩耗試験
機に供し、ＦＣ２５ｍ材を摩耗相手材として比摩耗量を
調べた結果を第１表に併記した。尚摩耗試験条件は、荷
重２．２ｋｇｆ、摩擦速度２ｍ／秒とした。
ブレーティング装置に装入し、１００℃に予備加熱した
後、蒸発源からＣｒを蒸発させると共にＮ２を導入して
１．５ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ 〜３Ｘ １０ ””
Ｔｏｒｒの雰囲気を夫々形成し、且つ基体部材に一７
０Ｖの電圧を印加して成膜を行なフた。得られた被覆部
材の膜中結晶組成をＸ線回折法により定量したところ第
１表に示す通りであった。各被覆部材を大越式摩耗試験
機に供し、ＦＣ２５ｍ材を摩耗相手材として比摩耗量を
調べた結果を第１表に併記した。尚摩耗試験条件は、荷
重２．２ｋｇｆ、摩擦速度２ｍ／秒とした。
第１表
第１表に示す通り、本発明部材はＣｒ−Ｎ膜被覆部材と
しては優れた耐摩耗性を有することが確認された。
しては優れた耐摩耗性を有することが確認された。
［発明の効果］
本発明は以上の様に構成されており、Ｃｒ−Ｎ膜の特長
である高潤滑性を確保しつつ、耐摩耗性に優れた被覆部
材を得ることができ、軸受部材等の分野における使用の
拡大を望むことができる。
である高潤滑性を確保しつつ、耐摩耗性に優れた被覆部
材を得ることができ、軸受部材等の分野における使用の
拡大を望むことができる。
第１図はＰＶＤ法におけるＮ２７囲気圧力と結晶構成の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
Claims (3)
- （１） 体積比で Ｃｒ：３０％以下 Ｃｒ＿２Ｎ：残部 からなる皮膜を基材表面に被覆してなることを特徴とす
る耐摩耗性・高潤滑性複合部材。 - （２） 体積比で ＣｒＮ：４０％以下 Ｃｒ＿２Ｎ：残部 からなる皮膜を基材表面に被覆してなることを特徴とす
る耐摩耗性・高潤滑性複合部材。 - （３） 体積比で Ｃｒ：５％以下 ＣｒＮ：４０％以下 Ｃｒ＿２Ｎ：残部 からなる皮膜を基材表面に被覆してなることを特徴とす
る耐摩耗性・高潤滑性複合部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120012A JP2633623B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 耐摩耗性・高潤滑性複合部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120012A JP2633623B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 耐摩耗性・高潤滑性複合部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290785A true JPH01290785A (ja) | 1989-11-22 |
| JP2633623B2 JP2633623B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=14775716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63120012A Expired - Lifetime JP2633623B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 耐摩耗性・高潤滑性複合部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2633623B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0581303A2 (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic head having a chromium nitride protective film for use in a magnetic recording and/or reproducing apparatus and a method of manufacturing the same |
| WO1998041771A1 (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-24 | Caterpillar Inc. | Track and/or hinge pin having improved abrasion, corrosion and galling resistance |
| JP2006077328A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Ina-Schaeffler Kg | 耐摩耗性被覆及びその製造方法 |
| JP2006329262A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Nippon Densan Corp | 動圧軸受装置およびこの装置を備えたモータ、並びにこのモータを用いたディスク装置 |
| JP2010163694A (ja) * | 1997-11-06 | 2010-07-29 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4877502B2 (ja) * | 1997-11-06 | 2012-02-15 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187950A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | Riken Corp | ピストンリング |
| JPS62188856A (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-18 | Riken Corp | ピストンリング |
| JPH01159449A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-22 | Riken Corp | 複合窒化層を有するピストンリング |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63120012A patent/JP2633623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6187950A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | Riken Corp | ピストンリング |
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| JPH01159449A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-22 | Riken Corp | 複合窒化層を有するピストンリング |
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| EP0581303A2 (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic head having a chromium nitride protective film for use in a magnetic recording and/or reproducing apparatus and a method of manufacturing the same |
| EP0581303A3 (en) * | 1992-07-31 | 1994-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic head having a chromium nitride protective film for use in a magnetic recording and/or reproducing apparatus and a method of manufacturing the same |
| WO1998041771A1 (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-24 | Caterpillar Inc. | Track and/or hinge pin having improved abrasion, corrosion and galling resistance |
| JP2010163694A (ja) * | 1997-11-06 | 2010-07-29 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 |
| JP2006077328A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Ina-Schaeffler Kg | 耐摩耗性被覆及びその製造方法 |
| DE102004043550B4 (de) * | 2004-09-09 | 2012-02-16 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Verschleißfeste Beschichtung, ihre Verwendung und Verfahren zur Herstellung derselben |
| KR101282483B1 (ko) * | 2004-09-09 | 2013-07-04 | 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게 | 내마모성 코팅 및 그 제조 방법 |
| JP2006329262A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Nippon Densan Corp | 動圧軸受装置およびこの装置を備えたモータ、並びにこのモータを用いたディスク装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2633623B2 (ja) | 1997-07-23 |
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