JPH06172970A - 摺動材料およびその製造方法 - Google Patents
摺動材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH06172970A JPH06172970A JP35149892A JP35149892A JPH06172970A JP H06172970 A JPH06172970 A JP H06172970A JP 35149892 A JP35149892 A JP 35149892A JP 35149892 A JP35149892 A JP 35149892A JP H06172970 A JPH06172970 A JP H06172970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- substrate
- sliding
- coating
- coating film
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 摺動面にＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を被覆す
ることにより、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜よりも基体との密
着性に優れ、皮膜硬さが低いことから、相手材を摩耗さ
せることなく初期なじみが良好で、耐摩耗性および耐焼
付性の摺動特性に優れた摺動材料を提供する。 【構成】 チタン、アルミニウム、窒素および酸素から
なり、ビッカース硬さが１０００〜２０００であるＴｉ
−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を基体に被覆する。
ることにより、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜よりも基体との密
着性に優れ、皮膜硬さが低いことから、相手材を摩耗さ
せることなく初期なじみが良好で、耐摩耗性および耐焼
付性の摺動特性に優れた摺動材料を提供する。 【構成】 チタン、アルミニウム、窒素および酸素から
なり、ビッカース硬さが１０００〜２０００であるＴｉ
−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を基体に被覆する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械部品等の摺動部に
おける硬質皮膜を有する摺動材料およびその摺動材料の
製造方法に関し、更に詳しく述べるならば、チタン、ア
ルミニウム、窒素および酸素からなるＴｉ−Ａｌ−Ｎ−
Ｏ系皮膜を被覆した摺動材料およびその製造方法に関す
るものである。
おける硬質皮膜を有する摺動材料およびその摺動材料の
製造方法に関し、更に詳しく述べるならば、チタン、ア
ルミニウム、窒素および酸素からなるＴｉ−Ａｌ−Ｎ−
Ｏ系皮膜を被覆した摺動材料およびその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年各種機器の高回転化、高出力化等に
より機械部品などの摺動部は益々過酷な条件下での耐摩
耗性、耐焼付性といった摺動特性の改善が期待されてい
る。従来より行なわれて来た摺動特性改善策として、硬
質クロムめっきによる耐摩耗性の改善、窒化またはモリ
ブデン溶射による耐焼付性の向上などの表面処理が挙げ
られる。しかしながら、これらの方法では摺動材料とし
ての十分な摺動特性が得られず、最近物理的蒸着（ＰＶ
Ｄ）法あるいは化学気相析出（ＣＶＤ）法によりＴｉ−
Ａｌ−Ｎ系、Ｃｒ−Ｎ系あるいはＴｉ−Ｎ系の化学的に
も比較的安定な硬質皮膜を作製する方法が検討されるに
至った。
より機械部品などの摺動部は益々過酷な条件下での耐摩
耗性、耐焼付性といった摺動特性の改善が期待されてい
る。従来より行なわれて来た摺動特性改善策として、硬
質クロムめっきによる耐摩耗性の改善、窒化またはモリ
ブデン溶射による耐焼付性の向上などの表面処理が挙げ
られる。しかしながら、これらの方法では摺動材料とし
ての十分な摺動特性が得られず、最近物理的蒸着（ＰＶ
Ｄ）法あるいは化学気相析出（ＣＶＤ）法によりＴｉ−
Ａｌ−Ｎ系、Ｃｒ−Ｎ系あるいはＴｉ−Ｎ系の化学的に
も比較的安定な硬質皮膜を作製する方法が検討されるに
至った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このＴｉ−Ａｌ−Ｎ系
皮膜は、摺動部材として利用する場合次のような多くの
欠点があった。皮膜硬さが高いことは切削工具として問
題にならないが、摺動部材の場合は相手材を摩耗させて
しまう欠点となる。また、摺動中の摩耗により相手材表
面が粗くなることが原因となってＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜
を被覆した部材の摺動面も摩耗したり、焼き付きを発生
させる。また、皮膜硬さが高すぎるため、皮膜と接する
相手材との「初期なじみ」が悪い。ここで「初期なじ
み」とは、摺動部材の表面において摺動開始後の短時間
の内に摺動接触する表面が微小且つ平滑に摩耗すること
で、接触面積を増加させることにより接触面圧を低減さ
せて、潤滑油膜切れを起こし難くすることにより摩耗や
焼き付きの発生を防ぐことである。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮
膜は、初期なじみが悪いことにより、摺動初期において
摩耗や焼き付き現象を起こしやすい。
皮膜は、摺動部材として利用する場合次のような多くの
欠点があった。皮膜硬さが高いことは切削工具として問
題にならないが、摺動部材の場合は相手材を摩耗させて
しまう欠点となる。また、摺動中の摩耗により相手材表
面が粗くなることが原因となってＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜
を被覆した部材の摺動面も摩耗したり、焼き付きを発生
させる。また、皮膜硬さが高すぎるため、皮膜と接する
相手材との「初期なじみ」が悪い。ここで「初期なじ
み」とは、摺動部材の表面において摺動開始後の短時間
の内に摺動接触する表面が微小且つ平滑に摩耗すること
で、接触面積を増加させることにより接触面圧を低減さ
せて、潤滑油膜切れを起こし難くすることにより摩耗や
焼き付きの発生を防ぐことである。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮
膜は、初期なじみが悪いことにより、摺動初期において
摩耗や焼き付き現象を起こしやすい。
【０００４】また過酷な摺動条件下で使用される場合、
密着性が良好でなければ摺動特性の向上を望むことはで
きないにも拘らず、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜は、Ｔｉ−Ｎ
系あるいはＣｒ−Ｎ系皮膜に比べて基体との密着性が悪
いので摺動中に剥離現象が起こり、接触面圧が著しく上
昇し、非常に焼き付きやすい状況に曝されることにな
る。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜の密着性が良くない理由とし
て、基体と皮膜の熱膨張係数の違いがあると考えられ
る。
密着性が良好でなければ摺動特性の向上を望むことはで
きないにも拘らず、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜は、Ｔｉ−Ｎ
系あるいはＣｒ−Ｎ系皮膜に比べて基体との密着性が悪
いので摺動中に剥離現象が起こり、接触面圧が著しく上
昇し、非常に焼き付きやすい状況に曝されることにな
る。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜の密着性が良くない理由とし
て、基体と皮膜の熱膨張係数の違いがあると考えられ
る。
【０００５】このような摺動特性上の問題点に加えて、
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜は、以下のような製造上の問題点
がある。一般に硬質の薄い皮膜を被覆した後には、ポリ
シング等で皮膜の摺動面を平滑化する必要があるが、皮
膜硬さが高いと平滑化が困難である。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系
皮膜を被覆した摺動部材の皮膜の硬さが高いために、高
価なダイヤモンド砥粒を用いて長時間のポリシング加工
を必要とする。また長時間のポリシング加工は一様な仕
上取り代にならず、膜厚が不均一になり部分的には皮膜
を無くしてしまい、不良品となる率が高い。
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜は、以下のような製造上の問題点
がある。一般に硬質の薄い皮膜を被覆した後には、ポリ
シング等で皮膜の摺動面を平滑化する必要があるが、皮
膜硬さが高いと平滑化が困難である。Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系
皮膜を被覆した摺動部材の皮膜の硬さが高いために、高
価なダイヤモンド砥粒を用いて長時間のポリシング加工
を必要とする。また長時間のポリシング加工は一様な仕
上取り代にならず、膜厚が不均一になり部分的には皮膜
を無くしてしまい、不良品となる率が高い。
【０００６】したがって、本発明は、初期なじみ性等の
摺動特性および基体との密着性が良好な皮膜を被覆し、
かつ製造上の問題を解決する摺動材料及びその製造方法
を提供することを目的とする。
摺動特性および基体との密着性が良好な皮膜を被覆し、
かつ製造上の問題を解決する摺動材料及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る摺動材料
は、チタン、アルミニウム、窒素および酸素からなり、
ビッカース硬さが１０００〜２０００であるＴｉ−Ａｌ
−Ｎ−Ｏ系皮膜を基体に被覆したことを特徴とするもの
であり、その製造方法の発明は、ＰＶＤ法により、チタ
ンとアルミニウムの蒸気および窒素ガスと酸素ガスある
いは少なくとも窒素と酸素を含むガスを混合した気相と
基体を接触させることにより皮膜を基体に被覆すること
を特徴とする。
は、チタン、アルミニウム、窒素および酸素からなり、
ビッカース硬さが１０００〜２０００であるＴｉ−Ａｌ
−Ｎ−Ｏ系皮膜を基体に被覆したことを特徴とするもの
であり、その製造方法の発明は、ＰＶＤ法により、チタ
ンとアルミニウムの蒸気および窒素ガスと酸素ガスある
いは少なくとも窒素と酸素を含むガスを混合した気相と
基体を接触させることにより皮膜を基体に被覆すること
を特徴とする。
【０００８】すなわち、本発明は、機械部品などの摺動
部に使用されるＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に酸素を添加する
ことにより、初期なじみ性や基体との密着性を高めるこ
とにより皮膜自体の摺動特性を改善し、さらに硬さも低
下させて相手材の摩耗を軽減して焼き付きを起こり難く
して摺動特性を改善するとの両面から摺動部品の性能を
高めるとともに、さらに皮膜の加工性も改善したもので
ある。
部に使用されるＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に酸素を添加する
ことにより、初期なじみ性や基体との密着性を高めるこ
とにより皮膜自体の摺動特性を改善し、さらに硬さも低
下させて相手材の摩耗を軽減して焼き付きを起こり難く
して摺動特性を改善するとの両面から摺動部品の性能を
高めるとともに、さらに皮膜の加工性も改善したもので
ある。
【０００９】皮膜の硬さは、このような性能を発揮する
ために上記の範囲内に入っていることが重要である。ま
た酸素の添加は微量でも相手材の摩耗軽減において非常
に効果があるが、特に顕著な効果を得るためには窒素に
対して１原子％以上であることが好ましい。また、Ｔｉ
−Ａｌ−Ｎ系の組成は特に制限がないが、Ａｌが置換あ
るいは固溶したＴｉＮ構造の物質から主として形成され
るようにすればよい。次にＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の
厚さは摺動部品の用途により変わるが、１ミクロン以上
であることが好ましい。さらに、基体としては、鉄系、
チタン系、アルミニウム系などを使用することができ
る。以下、さらにＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜にＯを添加する
ことによる物性の変化を説明する。
ために上記の範囲内に入っていることが重要である。ま
た酸素の添加は微量でも相手材の摩耗軽減において非常
に効果があるが、特に顕著な効果を得るためには窒素に
対して１原子％以上であることが好ましい。また、Ｔｉ
−Ａｌ−Ｎ系の組成は特に制限がないが、Ａｌが置換あ
るいは固溶したＴｉＮ構造の物質から主として形成され
るようにすればよい。次にＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の
厚さは摺動部品の用途により変わるが、１ミクロン以上
であることが好ましい。さらに、基体としては、鉄系、
チタン系、アルミニウム系などを使用することができ
る。以下、さらにＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜にＯを添加する
ことによる物性の変化を説明する。
【００１０】本発明の方法において、ＰＶＤ法として
は、イオンプレーティング、蒸着、スパッタリングなど
を使用することができるが、イオンプレーティングがも
っとも好ましい。さらに、ＰＶＤ法において酸素と窒素
よりなる気相中の酸素の体積分率は５〜３０％であるこ
とが好ましい。これより酸素が少ないと期待する効果が
なく、酸素が多くても特に性能の向上がみられない。
は、イオンプレーティング、蒸着、スパッタリングなど
を使用することができるが、イオンプレーティングがも
っとも好ましい。さらに、ＰＶＤ法において酸素と窒素
よりなる気相中の酸素の体積分率は５〜３０％であるこ
とが好ましい。これより酸素が少ないと期待する効果が
なく、酸素が多くても特に性能の向上がみられない。
【００１１】
【作用】表１に実施例で説明する方法により作製された
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の表面粗さおよび成膜速度を
示す。表中のＯ2 ／（Ｎ2 ＋Ｏ2 ）は、皮膜作製時の反
応ガス流量に対する酸素ガスの流量の比（以下、酸素導
入比と称す）を示す。表面粗さおよび成膜速度は、酸素
導入比の大小に係らず同程度であった。
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の表面粗さおよび成膜速度を
示す。表中のＯ2 ／（Ｎ2 ＋Ｏ2 ）は、皮膜作製時の反
応ガス流量に対する酸素ガスの流量の比（以下、酸素導
入比と称す）を示す。表面粗さおよび成膜速度は、酸素
導入比の大小に係らず同程度であった。
【００１２】
【表１】 No. O2 ／（N2＋O2） 表面粗さ 膜 厚 成膜速度 ％ Ra μm μm μm ／min ０ ０．４０ ５．０４ ０．１８ １１ ０．４５ ５．３２ ０．１９ ２０ ０．４１ ５．３２ ０．１９
【００１３】図１にこれらの皮膜のＸ線回折パターンを
示す。基体として用いた高クロム鋼の鉄のピークをＦｅ
（ｓｕｂ）でしめした。スパッタあるいはイオンプレー
ティングで作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜はＴｉＮ相
のＴｉサイトにＡｌが置換した構造をとることが報告さ
れている。これらの皮膜から検出されたピークは、いず
れもＴｉＮのピークとして指数付けが可能であったこと
から、ＴｉサイトにＡｌが置換しているものと考える。
また、酸素導入比が大きくなるにしたがって（１１１）
に対する（２００）のピーク強度が高くなっており、
（２００）配向性の強い皮膜が得られた。ここでＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜において、酸素を導入しながらもＴ
ｉあるいはＡｌおよびＴｉ−Ａｌの酸化物相のピークが
みられないこと、また（２００）のピークに着目する
と、酸素導入比が大きくなるにしたがってピーク位置が
２θの高角側にシフトしていることから判断して、窒素
と酸素の原子半径が比較的近いことから導入した酸素は
Ｔｉ（Ａｌ）Ｎ相のＮサイトで一部置換されているもの
と考える。
示す。基体として用いた高クロム鋼の鉄のピークをＦｅ
（ｓｕｂ）でしめした。スパッタあるいはイオンプレー
ティングで作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜はＴｉＮ相
のＴｉサイトにＡｌが置換した構造をとることが報告さ
れている。これらの皮膜から検出されたピークは、いず
れもＴｉＮのピークとして指数付けが可能であったこと
から、ＴｉサイトにＡｌが置換しているものと考える。
また、酸素導入比が大きくなるにしたがって（１１１）
に対する（２００）のピーク強度が高くなっており、
（２００）配向性の強い皮膜が得られた。ここでＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜において、酸素を導入しながらもＴ
ｉあるいはＡｌおよびＴｉ−Ａｌの酸化物相のピークが
みられないこと、また（２００）のピークに着目する
と、酸素導入比が大きくなるにしたがってピーク位置が
２θの高角側にシフトしていることから判断して、窒素
と酸素の原子半径が比較的近いことから導入した酸素は
Ｔｉ（Ａｌ）Ｎ相のＮサイトで一部置換されているもの
と考える。
【００１４】図２にこれらの皮膜の酸素導入比と皮膜硬
さの関係を示す。酸素を導入しないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮
膜に対して酸素導入比が１１％のＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系
皮膜ではほぼ同程度の皮膜硬さであった。さらに酸素導
入比を２０％としたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜では急激
な皮膜硬さの低下がみられた。したがって、Ｔｉ（Ａ
ｌ）Ｎ相のＮサイトで一部置換とともに硬度の低下が起
こっていることが明らかである。以下、実施例によりさ
らに詳しく本発明の摺動材料の性質を説明する。
さの関係を示す。酸素を導入しないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮
膜に対して酸素導入比が１１％のＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系
皮膜ではほぼ同程度の皮膜硬さであった。さらに酸素導
入比を２０％としたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜では急激
な皮膜硬さの低下がみられた。したがって、Ｔｉ（Ａ
ｌ）Ｎ相のＮサイトで一部置換とともに硬度の低下が起
こっていることが明らかである。以下、実施例によりさ
らに詳しく本発明の摺動材料の性質を説明する。
【００１５】
【実施例】本実施例で使用した皮膜形成の基体は高クロ
ム鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ−２）である。鏡面仕上げされ
た基体は、フロン液中で超音波洗浄を行い、十分脱脂さ
せた後、以下に説明する手順で陰極アークプラズマ式イ
オンプレーティング方式によりＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系硬
質皮膜を被覆した。
ム鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ−２）である。鏡面仕上げされ
た基体は、フロン液中で超音波洗浄を行い、十分脱脂さ
せた後、以下に説明する手順で陰極アークプラズマ式イ
オンプレーティング方式によりＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系硬
質皮膜を被覆した。
【００１６】超音波洗浄された基体をイオンプレーティ
ング装置の真空容器（チャンバ）内に設置し、チャンバ
内の圧力が、１．３×１０-3Ｐａ（パスカル）となるま
で真空引きを行った。この真空度が達成された時点か
ら、チャンバ内に内蔵されているヒーターにより基体を
３００〜６００℃まで加熱して、基体表面に付着あるい
は吸着しているガス成分を放出させた後、２００℃まで
冷却した。チャンバ内圧が４×１０-3Ｐａ以下となった
時点で、陰極としたＴｉ−５０ａｔ％Ａｌターゲットの
表面でアーク放電を発生させ、ＴｉおよびＡｌの大部分
がイオン化された状態でターゲット表面から飛出させ
た。
ング装置の真空容器（チャンバ）内に設置し、チャンバ
内の圧力が、１．３×１０-3Ｐａ（パスカル）となるま
で真空引きを行った。この真空度が達成された時点か
ら、チャンバ内に内蔵されているヒーターにより基体を
３００〜６００℃まで加熱して、基体表面に付着あるい
は吸着しているガス成分を放出させた後、２００℃まで
冷却した。チャンバ内圧が４×１０-3Ｐａ以下となった
時点で、陰極としたＴｉ−５０ａｔ％Ａｌターゲットの
表面でアーク放電を発生させ、ＴｉおよびＡｌの大部分
がイオン化された状態でターゲット表面から飛出させ
た。
【００１７】この時基体には、−７００〜−１０００Ｖ
のバイアス電圧を印加しておき、ターゲットから飛出す
イオン化したＴｉおよびＡｌを基体の表面に吸引し、さ
らにこれらのイオンを高速で被処理面に衝突させた。こ
のようなイオン化した金属の衝突により被処理面の酸化
物などを削るいわゆるスパッタクリーニングにより表面
の活性化処理を行った。また、アーク放電発生と同時に
少量の窒素ガスをチャンバ内に導入することにより一部
のイオン化したＴｉおよびＡｌは、窒素ガスと結合し基
体表面にＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜となって析出される。
のバイアス電圧を印加しておき、ターゲットから飛出す
イオン化したＴｉおよびＡｌを基体の表面に吸引し、さ
らにこれらのイオンを高速で被処理面に衝突させた。こ
のようなイオン化した金属の衝突により被処理面の酸化
物などを削るいわゆるスパッタクリーニングにより表面
の活性化処理を行った。また、アーク放電発生と同時に
少量の窒素ガスをチャンバ内に導入することにより一部
のイオン化したＴｉおよびＡｌは、窒素ガスと結合し基
体表面にＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜となって析出される。
【００１８】その後、さらに窒素ガス流量を増やし、酸
素ガスを所定量導入して１．３Ｐａ程度の圧力とし、−
２０〜−１００Ｖのバイアス電圧を印加して基体表面に
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系硬質皮膜を形成させた。所定の膜
厚形成後、チャンバ内温度が１５０℃以下になるまで冷
却してから、皮膜を被覆された基体をチャンバ外に取り
出した。比較のため従来より行われてきた酸素を導入し
ないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系膜についても同様に作製した。
素ガスを所定量導入して１．３Ｐａ程度の圧力とし、−
２０〜−１００Ｖのバイアス電圧を印加して基体表面に
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系硬質皮膜を形成させた。所定の膜
厚形成後、チャンバ内温度が１５０℃以下になるまで冷
却してから、皮膜を被覆された基体をチャンバ外に取り
出した。比較のため従来より行われてきた酸素を導入し
ないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系膜についても同様に作製した。
【００１９】図３に皮膜と基体との密着性を評価する手
法の一つであるスクラッチ試験より求めた臨界荷重値
（ニュートン単位）と酸素導入比の関係を示す。Ｔｉ−
Ａｌ−Ｎ系皮膜に対し酸素を導入したＴｉ−Ａｌ−Ｎ−
Ｏ系皮膜では、Ｌｃ値が増加しており基体と皮膜との密
着性が向上していることがわかった。
法の一つであるスクラッチ試験より求めた臨界荷重値
（ニュートン単位）と酸素導入比の関係を示す。Ｔｉ−
Ａｌ−Ｎ系皮膜に対し酸素を導入したＴｉ−Ａｌ−Ｎ−
Ｏ系皮膜では、Ｌｃ値が増加しており基体と皮膜との密
着性が向上していることがわかった。
【００２０】これらの膜をねずみ鋳鉄（ＦＣ２５）を相
手材としてピンオンディスク型摩擦試験機によりスカッ
フ試験を行った。スカッフ試験条件は、以下の通りであ
った。 潤滑方法：モーターオイル＃３０、油温８０℃、油量４
ｃｃ／ｓｅｃ 摩擦速度：８ｍ／ｓｅｃ 接触荷重：初期２ＭＰａから１ＭＰａごとに増加させ、
焼付まで 摩擦時間：各荷重で１８０ｓｅｃ保持
手材としてピンオンディスク型摩擦試験機によりスカッ
フ試験を行った。スカッフ試験条件は、以下の通りであ
った。 潤滑方法：モーターオイル＃３０、油温８０℃、油量４
ｃｃ／ｓｅｃ 摩擦速度：８ｍ／ｓｅｃ 接触荷重：初期２ＭＰａから１ＭＰａごとに増加させ、
焼付まで 摩擦時間：各荷重で１８０ｓｅｃ保持
【００２１】上記方法により得られた結果を図４に示
す。酸素を導入しないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜では１８Ｍ
Ｐａ程度のスカッフ値を示したが、酸素導入比が２０％
のＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜では３２ＭＰａのスカッフ
値を示し、酸素を導入することにより耐焼付性は向上す
ることがわかった。
す。酸素を導入しないＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜では１８Ｍ
Ｐａ程度のスカッフ値を示したが、酸素導入比が２０％
のＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜では３２ＭＰａのスカッフ
値を示し、酸素を導入することにより耐焼付性は向上す
ることがわかった。
【００２２】また、ピン−ドラム式摩耗試験機により、
ドラムにねずみ鋳鉄（ＦＣ２５）を用いて摩耗試験を行
った。摩耗試験条件は、以下の通りであった。 潤滑方法：モーターオイル＃３０、油温８０℃、油量８
ｃｃ／ｓｅｃ ドラム回転速度：５ｍ／ｓｅｃ 接触荷重：１．５ＭＰａ 試験時間：３０ｋｓｅｃ
ドラムにねずみ鋳鉄（ＦＣ２５）を用いて摩耗試験を行
った。摩耗試験条件は、以下の通りであった。 潤滑方法：モーターオイル＃３０、油温８０℃、油量８
ｃｃ／ｓｅｃ ドラム回転速度：５ｍ／ｓｅｃ 接触荷重：１．５ＭＰａ 試験時間：３０ｋｓｅｃ
【００２３】皮膜を被覆したピンの摩耗量とドラムの摩
耗量をまとめて図５に示す。ここで、ピンの摩耗量は摩
耗した接触面のドラム回転方向の幅、ドラムの摩耗量は
ドラムの摩耗深さより求めた。ピンの摩耗量に着目する
と、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に対してＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ
系皮膜の摩耗量はほぼ同程度であった。一方、ドラムの
摩耗量に着目すると、酸素導入比を大きくするにしたが
ってその摩耗量は減少した。
耗量をまとめて図５に示す。ここで、ピンの摩耗量は摩
耗した接触面のドラム回転方向の幅、ドラムの摩耗量は
ドラムの摩耗深さより求めた。ピンの摩耗量に着目する
と、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に対してＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ
系皮膜の摩耗量はほぼ同程度であった。一方、ドラムの
摩耗量に着目すると、酸素導入比を大きくするにしたが
ってその摩耗量は減少した。
【００２４】以上のスカッフ試験および摩耗試験の結果
からＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に対して酸素導入したＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜は、耐摩耗性は同程度でありなが
ら、皮膜硬さが低いことから、摺動部相手材の摩耗を抑
えると同時に初期なじみが良好で、耐焼付性に優れた皮
膜であることがわかった。また酸素導入することにより
基体との密着性が向上し剥離現象を起こし難くなったこ
とと相まって耐焼付性が向上したと考えられる。
からＴｉ−Ａｌ−Ｎ系皮膜に対して酸素導入したＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜は、耐摩耗性は同程度でありなが
ら、皮膜硬さが低いことから、摺動部相手材の摩耗を抑
えると同時に初期なじみが良好で、耐焼付性に優れた皮
膜であることがわかった。また酸素導入することにより
基体との密着性が向上し剥離現象を起こし難くなったこ
とと相まって耐焼付性が向上したと考えられる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、摺動面にＴｉ−Ａ
ｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を被覆することにより、従来のＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜よりも、基体との密着性が良好にな
り、初期なじみが良好であり、相手材を摩耗させること
がなく、耐摩耗性および耐焼付性に優れた摺動特性にす
ぐれた摺動材料が得られる。
ｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を被覆することにより、従来のＴｉ−
Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜よりも、基体との密着性が良好にな
り、初期なじみが良好であり、相手材を摩耗させること
がなく、耐摩耗性および耐焼付性に優れた摺動特性にす
ぐれた摺動材料が得られる。
【図１】陰極アークプラズマ式イオンプレーティングに
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜のＸ線回折パ
ターンを示す図である。
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜のＸ線回折パ
ターンを示す図である。
【図２】陰極アークプラズマ式イオンプレーティングに
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の酸素導入比
と皮膜硬さの関係を示す図である。
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の酸素導入比
と皮膜硬さの関係を示す図である。
【図３】陰極アークプラズマ式イオンプレーティングに
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の酸素導入比
とスクラッチ臨界荷重値の関係を示す図である。
より作製されたＴｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜の酸素導入比
とスクラッチ臨界荷重値の関係を示す図である。
【図４】スカッフ試験結果を示す図である。
【図５】摩耗試験結果を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 チタン、アルミニウム、窒素および酸素
からなり、ビッカース硬さが１０００〜２０００である
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ−Ｏ系皮膜を基体に被覆したことを特徴
とする摺動材料。 - 【請求項２】 ＰＶＤ法によりチタンとアルミニウムの
蒸気および窒素ガスと酸素ガスあるいは少なくとも窒素
と酸素を含むガスを混合した気相と基体を接触させるこ
とにより皮膜を基体に被覆することを特徴とする請求項
１記載の摺動材料の製造方法。 - 【請求項３】 混合した気相中における酸素の体積分率
を５〜３０％とすることを特徴とする請求項２記載の摺
動材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351498A JPH0774429B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 摺動材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351498A JPH0774429B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 摺動材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172970A true JPH06172970A (ja) | 1994-06-21 |
| JPH0774429B2 JPH0774429B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=18417708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351498A Expired - Fee Related JPH0774429B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 摺動材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774429B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19615534C1 (de) * | 1996-04-19 | 1998-01-15 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Beschichteter Verschleißkörper |
| DE102006019866A1 (de) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Multifunktionelle Hartstoffschichten |
| WO2012176847A1 (ja) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| WO2012176846A1 (ja) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| WO2014119212A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 軟質金属に対する耐凝着性を有する硬質皮膜 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247253A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-02-16 | Asulab Sa | 黒色皮膜の形成方法及びその皮膜 |
| JPH03229882A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-10-11 | Balzers Ag | 有機材料を加工する工具及びその工具形成方法 |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP4351498A patent/JPH0774429B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247253A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-02-16 | Asulab Sa | 黒色皮膜の形成方法及びその皮膜 |
| JPH03229882A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-10-11 | Balzers Ag | 有機材料を加工する工具及びその工具形成方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19615534C1 (de) * | 1996-04-19 | 1998-01-15 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Beschichteter Verschleißkörper |
| DE102006019866A1 (de) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Multifunktionelle Hartstoffschichten |
| WO2012176847A1 (ja) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| WO2012176846A1 (ja) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| US9347559B2 (en) | 2011-06-24 | 2016-05-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| US9371797B2 (en) | 2011-06-24 | 2016-06-21 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| WO2014119212A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 軟質金属に対する耐凝着性を有する硬質皮膜 |
| JP2014145114A (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Kobe Steel Ltd | 軟質金属に対する耐凝着性に優れた硬質皮膜 |
| US9410235B2 (en) | 2013-01-29 | 2016-08-09 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating film having anti-adhesion property to soft metal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774429B2 (ja) | 1995-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2771947B2 (ja) | 摺動部材 | |
| Rickerby et al. | Structure, properties and applications of TiN coatings produced by sputter ion plating | |
| JP3980053B2 (ja) | 硬質物質層の製造方法 | |
| JP2925430B2 (ja) | 摺動部材 | |
| GB2303640A (en) | Sliding member with film containing chromium and chromium nitride | |
| JPH06172970A (ja) | 摺動材料およびその製造方法 | |
| JP2711962B2 (ja) | ピストンリング及びその製造方法 | |
| JP2977066B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JP3256024B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JPH06322515A (ja) | 耐摩耗性被膜 | |
| CN110438421A (zh) | 一种铝合金材料及铝合金固溶处理+pvd涂层同步强化方法 | |
| JP3654918B2 (ja) | 摺動材料 | |
| JPH04297568A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆部材及び皮膜形成方法 | |
| JP3373590B2 (ja) | 摺動部材 | |
| Sizova et al. | Influence of the Intermediate Layer on the Adhesion and Friction of Titanium-Based Nitrided Coatings on a Copper Substrate | |
| JP2757974B2 (ja) | ピストンリング | |
| JP2633622B2 (ja) | 工作工具用耐摩耗性複合部材 | |
| JPH10227360A (ja) | 摺動材料及びピストンリングならびに摺動材料の製造方法 | |
| JP3311767B2 (ja) | 摺動材料及びその製造方法 | |
| JPH07286589A (ja) | 圧縮機用摺動部材 | |
| JPH05125521A (ja) | 摺動材料及びその製造方法 | |
| JPH0694130A (ja) | 摺動材料及びピストンリング並びに摺動材料の製造方法 | |
| JPH06147318A (ja) | 摺動材料およびピストンリング並びに摺動材料の製造方法 | |
| JPH0693420A (ja) | 摺動材料およびその製造方法 | |
| Matthews | Plasma based vacuum deposition processes to enhance wear and corrosion performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |