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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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
、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
。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
しては優れた耐摩耗性を有することが確認された。
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。
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。
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- 1988-05-16 JP JP63120012A patent/JP2633623B2/ja not_active Expired - Lifetime
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