KR890002162B1 - 세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재와 그의 제조 방법 - Google Patents

세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재와 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재와 그의 제조 방법
제1도는 본 발명에 따른 세라믹스가 코팅된 부재를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
제2도, 제3도 및 제4도는 각각 플라스마 CVD 방법에 따라 세라믹스가 코팅된 부재를 제조하는 장치를 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 지지체 2 : 금속층
3 : 처리층 4 : 세라믹스층
11,31 : 반응실 12,32 : 절연체
13,33 : 기체유임구 14,34 : 전극
15 : 시일드(Shield) 20,40 : 지지체
21,41 : 지지부재 22 : 발열기
23 : 전원 24,38 : 고주파전원
25 : 정합함 35 : 확산부재
36,37 : 통기공
본 발명은 세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고속으로 슬라이딩하는 부재(部材)등으로 적합한 세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재와 그의 제조 방법에 관한 것이다.
예를들어 콤프렛샤의 축이나 엔진의 캠축, 또는 레이져프린터의 레이져 스캐너(Laser Scanner) 및 프린터의 유도봉(Guide Rod)등과 같이 고속으로 슬라이딩하는 부재는 쉽게 마모되며, 이러한 고속슬라이딩 부재의 마모는 그 장치의 수명 및 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 일반적인 고속 슬라이딩 부재는 고속도강이나 초경합금등과 같이 내마모성이 강한 재료를 사용해야 한다.
그러나, 이와 같은 재료들은 재료비 및 가공비가 높기 때문에 생산단가를 줄이기 위해서 주철이나 쾌삭강(快削鋼)등과 같이 비교적 저렴한 재료를 사용하고 그 표면을 경화시켜서 윤활성을 부여하였으며, 또한 TiN 및 TiC 등과 같은 고강도의 세라믹스를 처리하여 절삭공구의 내마모성을 향상시키는 기술도 제안되었었다.
이와 같은 표면의 경화처리에는 열처리가 있고, 윤활성부여 처리에는 터프트라이드 처리, 침투 처리 및 검은 염색 이산화 몰리브덴의 도포처리 등이 있으나, 이러한 방법들은 중량이 크게 늘어나게 되고 고속으로 회전하는 가혹한 조건하에서는 충분한 내구성이 없었다. 또한 열처리 및 터프트라이드 처리에 있어서는 처리온도가 500℃ 이상으로 매우 높아서 처리과정 중에 피처리재인 지지체가 변형될 우려가 있기 때문에 높은 정밀도를 요구하는 부재를 처리할 경우에는 상기와 같은 종래의 방법을 적용할 수가 없었다.
한편, 고속슬라이딩 부재에다 TiN 및 TiC를 도포하여 사용한 경우에는 세라믹스의 경도가 높기 때문에 슬라이딩하는 상대방의 슬라이딩 부재를 연삭시키게 되고, 이러한 연삭찌꺼기가 세라믹스 피막위에 응착하여 눌러붙게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 지지체에 대한 접착성이 높고 내마모성이 우수할 뿐 아니라 슬라이딩하는 상대부재를 연삭시키지 않으면서 눌어붙지 않는 세라믹스가 코팅된 부재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명자는 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 오랫동안 연구한 결과, 규소 또는 원소주기율표의 제Ⅲ족에 속하는 원소, 예컨대 붕소를 주성분으로 하는 세라믹스가 상술한 본 발명의 목적을 충분히 만족시킬 수 있다는 것을 발견하게 되었다.
이와 같은 세라믹스 재료는 스펏터링(Sputtering), 플라스마 CVD 또는 이온도금 등에 의하여 피처리제인 지지체에다 코팅시킬 수가 있으나, 그 처리 온도가 200 내지 300℃로 비교적 낮기 때문에 처리과정 중에 지지체가 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 높은 정밀도를 요구하는 부재에도 세라믹스를 코팅시킬 수 있다.
그러나, 이러한 세라믹스는 지지체와의 접착성이 TiN 및 TiC보다 불량하다는 결점이 있고, 특히 지지체가 콤푸렛샤축 등과 같이 주철인 경우에는 상기 세라믹스를 코팅시키는 것이 사실상 불가능하다.
따라서 본 발명자는 예컨대 주철을 주성분으로 하는 지지체에 상기 세라믹스를 안정하고 용이하게 코팅하기 위하여 여러가지 연구를 거듭한 결과, 지지체의 표면에 탄소, 산소 또는 질소의 농도가 높은 부분을 형성시키므로서 본 발명에 따른 세라믹스가 높은 접착성으로 코팅될 수 있다는 것을 발견하였다.
한편, 내마모성이 높은 동시에 상대방의 운동부재를 연삭하지 않는 세라믹스로서는 질화규소(SiN), 질화 붕소(BN), 탄화규소(SiC), 탄화붕소(BC), 산화규소(SiO), 탄질화규소(SiCxNy), 탄질화붕소(BCxNy), 또는 탄산화규소(SiCxOy)등이 있다. 여기서 SiN 및 SiO는 빅커스 경도가 1,800 내지 2,000이고, SiC는 빅커스 경도가 2,000 내지 2,500이며, BN의 빅커스 경도는 2,500 내지 3,000이다.
이와 같이 상기 세라믹스는 경도가 높고 우수한 내마모성을 가지고 있을 뿐 아니라, 특히 상대방의 슬라이딩 부재가 철종류인 경우에는 상대방을 연삭시키지 않으며 이와 같은 세라믹스는 스퍼터링, 이온 도금, 플라스마 CVD, 열 CVD 및 광 CVD 등의 방법에 따라 제조할 수가 있으나, 지지체와의 접착성 및 한층의 저온처리가 가능하다는 점을 고려하면 플라스마 CVD 방법을 이용하는 것이 좋다.
이하 본 발명을 예시한 도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따라 세라믹스가 코팅된 슬라이딩 부재를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 금속성지지체(1)의 표면상에 세라믹스층(4)이 코팅되어 있다.
상기 지지체(1)는 예컨대 철을 주성분으로 하고, 그 표면에는 탄소, 산소 또는 질소중에서 선택된 적어도 하나의 원소, 예컨대 탄소를 풍부하게 함유하는 층(3)을 가진다.
이와 같이 지지체(1)의 표면에 탄소, 산소 또는 질소를 풍부하게 함유하는 층(3)을 형성시킨 다음, 세라믹스층(3)을 형성시키게 되면 세라믹스층(4)이 지지체(1)에 강하게 코팅된다.
지지체(1)는 철을 주성분으로 하되 니켈, 크롬, 알루미늄, 망간, 마그네슘 또는 바나듐 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 것이 좋다.
이와 같은 니켈등의 첨가성분은 다음에 기술하는 방법에 따라 지지체(1)의 표면에 형성시키게 되는 탄화층, 산화층 또는 질화층등에 있어서의 탄화, 산화 및 질화 등을 촉진시키는 원소인 것이다.
세라믹스층(4)은 실리콘 또는 주기율표의 제Ⅲ족에 속하는 원소, 예컨대 붕소를 주성분으로 하는데, 이와 같은 세라믹스층의 형성과정에서 수소 또는 할로겐원소가 세라믹스층에 함유될 수도 있지만 이와 같은 성분이 20원자% 이하의 농도로 함유되는 경우에는 세라믹스의 내마모성에 나쁜 영향을 미치지는 않는다.
본 발명의 실시예에 따라 세라믹스가 코팅된 부재의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 주철 또는 쾌삭강등의 블록을 로타리 콤푸렛샤의 축 또는 프린터의 캐리지 가이드(Carriage guide)등과 같은 특정한 모양으로 가공하여 지지체를 얻는다. 이어서 아르곤기체를 함유하는 가스로 플라스마를 발생시켜 상기 지지체의 표면을 처리한 다음, SiN 등의 세라믹스를 지지체의 표면에 코팅한다. 이와 같이 하여 제조된 축이나 캐리지 가이드 등은 철을 주성분으로 하는 지지체의 표면에 SiN등의 세라믹스가 덮혀지게 된다. 따라서 이와 같은 부재에 슬라이딩부재가 고속으로 슬라이딩된다 할지라도 마모가 억재될 뿐 아니라 슬라이딩부재를 연삭시키지도 않는 것이다.
다음으로, 제2도 및 제3도를 참조하여 플라스마 CVD법에 따라 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
원통형의 반응실(11)은 그 축방향을 수직으로 하여 적당한 지지대위에 지지되어 있으면서 절연체(12)를 삽입시켜 전기적으로 분리되도록 되어 있고, 상기 반응실(11)은 기계적 가압펌프나 유회전펌프(도시되지 않음)등에 의해 배기되어 약 10-3토르의 진공도를 유지하도록 되어 있다. 반응실(11)내에는 기체유입구(13)를 통하여 여러가지 원료기체가 도입되며, 원통형의 전극(14)은 반응실(11)내에서 그의 주위벽에 대하여 같은 축을 갖도록 설치되어 있고 반응실(11)과 동일한 전위로 설정되어 있다.
상기 전극(14)에는 복수의 통기공(도시되지 않음)이 개설되어 있는데, 기체유입구(13)를 통해서 반응실(11)내에 도입된 가스는 전극(14)의 통기공을 통과하여 반응실(11)의 중심부에 거의 균일하게 공급된다.
원통형의 시일드(Shield)(15)는 접지되어 있으면서 반응실(11)을 둘러싸는 것처럼 부설되어 있고, 반응실(11)의 중심에는 원통형의 지지체(20)가 그의 축방향을 수직으로하여 전극(14)의 축중심에 부설되어 있다. 반응실(11)의 모판상에는 절연체(12)를 사이로하여 지지부재(21)가 설치되어 있고, 상기 지지체(20)는 지지부재(21)에 부착되어 반응실(11)내로 들어와 있다. 지지체(20)는 그의 중심부에 저항발열선으로 된 발열기(22)가 삽입되어 있고, 상기 발열기(22)는 전원(23)에 접속되어 있어서, 전원(23)에서 전기를 공급받아 지지체(20)를 가열하도록 되어 있다.
한편, 제2도에서 지지체(20) 및 지지부재(21)는 정합함(25)을 통해서 고주파전원(24)에 접속되어 있으나, 제3도에서는 정합함(25)이 반응실(11)에 접속되어 있어서, 반응실(11)에 고주파 전력을 공급하도록 되어 있다. 즉 제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같이 지지체(20) 또는 반응실(11)에 고주파 전력이 공급되어 지지체(20)와 반응실(11)사이에 플라스마방전이 일어나게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 장치에 따라서 우선 아르곤기체 조건하에서 지지체의 표면을 플라스마처리하고, 이어서 제2도에 표시된 바와같이 정합함(25)과 지지부재(21)를 접속시키는 동시에 반응실(11)을 약 10-3토르가 되도록 배기시킨 다음 펌프로 계속 배기시키면서 기제유입구(13)를 통해서 200SCCM의 아르곤기체를 반응실(11)내로 도입시켜 반응실(11)내의 암력을 1토르가 되도록 조절한다.
이어서 전원(23)에서 부터 발열기(22)에 전력을 공급하여 발열기(22)를 발열시키므로서 지지체(20)를 150 내지 300℃의 온도로 가열한 다음, 지지체(20)의 300W의 고주파 전력을 공급하여 전극 14과 지지체(20) 사이에 플라스마를 발생시키되 상기 플라스마의 처리시간을 약 30분 정도로 한다. 이때 처리기체는 Ar 기체에 국한하지 않고 Ar 기체와 H2, He 또는 N2등을 혼합시킨 혼합기체를 사용해도 좋다.
한편, 본 실시예에 있어서 지지체를 미리 가열시켜도 좋지만, 플라스마가 발생하게 되면 그 플라스마에 의해서 지지체가 가열되기 때문에 반드시 특별한 가열수단을 설치할 필요는 없다.
이와 같이 발열기(22)를 사용하여 지지체(20)를 가열하지 않는 경우에는 지지체(20)등에 인가되는 고주파전력을 크게하든지, 또는 처리시간을 연장시키면 된다.
또한 플라스마처리에 이어서 코팅될 세라믹스의 구성 원소가 함유된 기체를 반응실(11)내에 도입하고 표면이 플라스마처리된 지지체에다 세라믹스를 코팅시킨다. 이때 코팅될 세라믹스가 Si를 주성분로하는 경우에는 SiH4기체 또는 Si2H6기체 등과 같이 Si를 함유하는 기체에다 지지체가 질화물인 경우에는 N2기체 또는 NH3기체 등과 같이 N을 포함하는 기체를 혼합하고, 탄화물인 경우에는 CH3기체 또는 C2H6기체등과 같이 C를 함유하는 기체를 혼합하며, 지지체가 산화물인 경우에는 O2기체 또는 N2O기체등과 같이 O를 함유하는 기체를 혼합한다.
한편, 코팅될 세라믹스가 B를 주성분으로 하는 경우에는 Si를 함유하는 기체 대신에 BF3기체 또는 B2H6기체 등과 같이 B를 포함하는 기체를 사용하는 것이 좋다. 이와 같이 원료기체를 반응실(11)내로 도입함과 동시에 정합함(25)의 접속을 지지부재(21)에서 반응실(11)로 교환하고, 시일드(15)의 접속도 반응실(11)에서 지지부재(21)로 교환한다.
이어서 고주파전원(24)에서 반응실(11) 및 전극(14)에 고주파 전력을 공급하여 전극(14)과 지지체(20) 사이에 플라스마를 발생시킨다. 이와 같이하여 원료기체중의 성분을 구성원소로 하는 세라믹스가 지지체(20)의 표면에 코팅되게 된다.
다음에는 본 발명에 따른 세라믹스의 코팅조건 및 막이 형성된 세라믹스층의 두께에 대한 대표적인 예를 설명한다.
(a) SiN의 경우
SiH4기체의 유량 : 50SCCM
N2기체의 유량 : 800SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 : 300W
막 형성시간 : 1시간
층의 두께 : 약 4μm
(b) SiC의 경우
SiH4기체의 유량 : 50SCCM
CH3기체의 유량 : 300SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 : 30W
막 형성시간 : 1시간
층의 두께 : 약 4μm
(c) BN의 경우
B2H6기체의 유량 : 50SCCM
N2기체의 유량 : 800SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 : 300W
막 형성시간 : 1시간
층의 두께 : 약 4μm
(d) SiO의 경우
SiH4기체의 유량 : 50SCCM
O2기체의 유량 : 800SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 : 300W
막 형성시간 : 1시간
층의 두께 : 약 4μm
이와 같이하여 제조된 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재는 세라믹스가 고강도로 코팅되어 있고, 내마모성이 높은 특징을 갖는다.
상기와 같은 조건으로 로타리콤푸렛샤용의 축을 제조하고 이축에 대하여 10,000RPM의 회전수로 30분동안 회전시킨 다음 10분 동안 정지시키고, 다시 30분간 회전시키는 방법으로 모두 1,000시간 동안 내구성시험을 실시하였다.
상기 (a) 내지 (d)에 나타낸 각 세라믹스를 코팅시킨 축중에서 마모에 의해서 눌어붙은 부분이 생긴 것은 하나도 없었으며 층이 박리된 곳도 없어서 내구성이 매우 높다는 것이 증명되었다.
또한, 상기 실시예는 지지체의 표면처리 및 세라믹스의 코팅을 플라스마 CVD방법에 따라 실시하고 있으나, 여기에 국한하지 않고 상술한 스펏터링이나 이온도금, 열 CVD 또는 CVD등과 같은 다른 방법을 사용해도 좋다.
한편, 플라스마 발생용 전력도 상기 실시예에서와 같이 고주파 전력에 국한하지 않고 직류전력을 사용해도 좋으나 이러한 경우에는 정합함이 필요없게 된다.
이와같이하여 막이형성된 SiN, SiC, SiO 또는 BN 등의 세라믹스 층은 통상 비결정형 이지만 다결정인 부분이 있거나 일부분만 결정화되어 있든지 미결정부분이 존재하는 곳도 있다. 그러나 어떤 것이나 내마모성이 양호하여 같은 모양의 우수한 효과를 얻을 수가 있다.
다음은 예시도면 제4도에 의거하여 본 실시예에 따라 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재를 플라스마 CVD법에 따라 제조하는 방법에 대하여 한 예로써 설명한다. 원통형의 반응실(31)은 그 축 방향을 수직으로 하여 적당한 지지대위에 지지되어 있으면서 절연체(32)를 통해서 전기적으로 분리되어 있다. 반응실(31)은 기계적 가압펌프나 유회전펌프 (도시되지 않음)등에 의해 배기되어 약 10-3토르의 진공도를 유지하도록 되어 있고 기체유입구(33)를 통해서 여러가지의 원료기체가 도입되도록 되어 있다.
원통형의 전극(34)은 반응실(31)의 주위벽에 대하여 같은 축을 갖도록 반응실(31)내에 설치되어 있고, 상기 전극(34)과 반응실(31)의 주위벽 사이에는 원통형의 확산부재(35)가 전극(34)과 동일 축상으로 형성되어져 있다.
상기 전극(34) 및 확산부재(35)에는 각각 복수의 통기공(36,37)이 개설도 있는데 기체유입구(33)를 통해서 반응실(31)내로 유입된 기체는 확산부재(35)의 통기공(37) 및 전극(34)의 통기공(36)을 통과하여 반응실(31)의 중심부에 공급되게 되고, 이와 같이하여 반응실(31)의 중심부에 기체가 균일하게 확산되어 공급된다.
전극(34) 및 확산부재(35)는 반응실(31)과 동일한 전위를 가지며 전극(34)등은 고주파전원(38)에 접속되어 있어서 전극(34)에 고주파전력을 공급하도록 되어 있다.
반응실(31)의 중심에는 지지체(40)가 그 축방향을 수직으로 하여 전극(34)의 축 중심에 부설되어 있고, 반응실(31)의 모판상에는 절연체(32)를 사이에 두고 지지부재(41)가 배설되어 있으며, 상기 지지부재(41)는 접지되어 있다. 지지체(40)는 상기 지지부재(41)에 부착되어 반응실(31)내로 들어와 있는데, 지지체(40)도 지지부재(41)와 같이 접지되어 있기 때문에 고주파전원(38)에서 전극(34)에 고주파전력이 공급되게 되면 전극(34)과 지지체(40)의 사이에 플라스마방저이 일어나게 된다. 이와 같이 구성된 장치에 따라 우선 지지체의 표면을 탄화시켜 표층부에 탄소가 고농도로 함유된 부분을 형성시킨다. 즉 반응실(31)을 약 10-3토르가 되도록 배기시킨 다음, 펌프로 계속 배기시키면서 기체유입구(33)를 통해서 CF4기체 또는 CH4기체등과 같이 탄소를 함유하는 기체를 반응실(31)내로 도입시켜 반응실(31)을 예컨대 1토르의 압력이 되도록 조절하고, 전극(34)과 지지체(40)의 사이에 고주파전력을 공급하여 플라스마를 일으키면 지지체(40)의 표면이 탄화되게 된다.
이때, 탄소를 함유하는 기체만으로 공급하여 플라스마를 일으키게 되면 플라스마에 의하여 탄소가 중합되므로서 형성되는 막이 지지체의 표면에 부착될 우려가 있는 바, 이 막이 약할 경우에는 다음 공정에서 형성되는 세라믹스층이 쉽게 박리되어 좋지 않다. 따라서 반응실 내에 탄소를 함유하는 기체 이외에 Ar기체, He기체, 또는 N2기체등과 같은 기체를 도입시켜 이들의 혼합기체로 플라스마를 발생시키는 것이 좋은데, 이는 Ar기체등의 혼합에 의해 탄소의 중합이 생기기가 어렵고 탄소와 철 사이의 반응이 쉽게 진행되기 때문이다. 이와 같은 혼합기체로서는, 특히 불활성이고 이온화에너지가 크다는 점에서 Ar기체가 가장 좋다. 일반적인 탄화처리의 예를 들어 보면 다음과 같다.
CH4기체유량 : 50SCCM
Ar 기체유량 : 300SCCM
반응압력(진공도) : 1.0토르
고주파전력 : 500W
처리시간 : 30분
상기와 같이 탄화처리를 실시함에 있어서, 지지체를 미리 가열시켜도 좋으나 플라스마가 발생되면 이 플라스마에 의해서 지지체가 가열되기 때문에 별도의 가열장치를 둘 필요는 없다.
또한 탄소의 공급원으로서는 상술한 기체 뿐만아니라 고체를 사용해도 좋은데, 이때에는 Ar의 플라스마로 탄소를 두드려 탄소를 함유한 고체에서 탄소가 나오게하면 된다.
상기 탄화처리에 이어서 코팅될 세라믹스의 구성원소를 함유하는 기체를 반응실(31)내에 도입시키고, 표면이 탄화된 지지체에 세라믹스를 코팅시킨다. 코팅될 세라믹스가 Si를 주성분으로 하는 경우에는 SiH4기체 또는 Si2H5기체등과 같이 Si를 주성분으로 하는 경우에는 SiH4기체 또는 Si2H5기체 등과 같이 Si를 함유하는 기체에다 지지체가 질화물인 경우에는 N2기체 또는 NH3기체 등과 같이 N을 함유하는 기체를 혼합시키고, 탄화물인 경우에는 CH4기체 또는 C2H6기체등과 같이 C를 함유하는 기체를 혼합시키며, 산화물인 경우에는 O2기체 또는 N2O기체등과 같은 O를 함유하는 기체를 혼합시킨다.
한편, 코팅될 세라믹스기체가 B를 주성분으로 하는 경우에는 Si를 함유하는 기체 대신에 BF3기체 또는 B2H6기체등과 같이 B를 함유하는 기체를 혼합하는 것이 좋다. 또한 SiCxNy의 막을 형성시키기 위해서는 SiH4기체와 O2기체 또는 N2O기체와의 혼합기체에다 CH4기체를 가하면 된다.
다음은 이와 같은 장치에 의해서 세라믹스를 코팅시키는데 따른 막형성존 및 막이 형성된 세라믹스의 막두께의 대표적인 예에 대하여 설명한 것이다.
(a) SiN의 경우
SiH4기체의 유량 : 100SCCM
N2기체의 유량 : 300SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 : 500W
막 형성시간 : 30분
층의 두께 : 약 3μm
(b) SiC의 경우
SiH4기체의 유량 : 100SCCM
CH4기체의 유량 : 300SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파압력 : 500W
막 형성시간 : 30분
층의 두꼐 : 약 3μm
(c) BN의 경우
BF3기체의 유량 : 100SCCM
N2기체의 유량 : 300SCCM
반응압력 : 1.0토르
고주파전력 :500W
막 형성시간 : 30분
층의 두께 : 약 3μm
(d) SiO의 경우
SiH4기체의 유량 : 100SCCM
O2기체의 유량 : 300SCCM
반응 압력 : 1.0 토르
고주파 전력 : 500W
막 형성시간 : 30분
층의 두께 : 약 3μm
이와 같이하여 제조된 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재는 세라믹스가 고강도로 코팅되고 내마모성이 높은 특징을 갖는다.
상기와 같은 막 형성조건으로 로타리 콤푸렛샤용 축을 제조하고, 이 축에 대하여 10,000RPM의 회전수로 30분간 연속적으로 슬라이딩을 시킨다음, 10분간 정지시키고, 다시 30분간 슬라이딩시키는 방법으로, 1,000시간동안 내구성 시험을 실시하였다.
상기 (a) 내지 (d)에 표시된 세라믹스를 코팅한 축 중에서 마모에 의해서 늘어붙은 부분이 생긴 것은 하나도 없었으며, 층이 박리된 곳도 없어서 내구성이 매우 높은 것이 입증되었다.
또한, 상기 실시예에서는 모재표면의 탄화 및 세라믹스의 코팅을 플라스마 CVD에 따라 실시한 것이긴 하지만, 이에 국한되지 않고 상술한 바와 같이 스펏터링 또는 이온도금 등과 같은 다른 방법을 사용해도 좋다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬라이딩부재는 철을 주성분으로하는 지지체에 대해서도 세라믹스층이 높은 접착성으로 접착되고, 내마모성이 우수한 부재를 얻을 수가 있을 뿐만 아니라, 이 부재는 슬라이딩하는 상대부재를 연삭시키지 않고 눌어붙게 되는 것도 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재에 있어서, 그 표면에 탄소, 산소 또는 질소중에서 선택된 적어도 하나의 원소가 풍부하게 함유된 처리층(3)을 가진 금속성의 지지체(1)와, 상기 지지체(1)의 표면상에 코팅된 세라믹스층(4)으로 된 것임을 특징으로 하는 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재.
  2. 제1항에 있어서, 지지체(1)는 철을 주성분으로 하되, 니켈, 크롬, 알루미늄, 망간, 마그네슘 또는 바나듐중에서 선택된 적어도 하나의 원소가 함유된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  3. 제1항에 있어서, 세라믹스층(4)은 실리콘을 주성분으로하여서 된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  4. 제1항에 있어서, 세라믹스층(4)은 주기율표의 제Ⅲ족에 속하는 원소를 주성분으로 하여서 된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 세라믹스층(4)은 수소 또는 할로겐원소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소가 함유된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  6. 제1항에 있어서, 처리층(3)은 아르곤이 함유된 기체의 플라스마에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  7. 제6항에 있어서, 처리층(3)은 탄소, 산소 및 질소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 기체의 플라스마에 의하여 형성된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  8. 제1항에 있어서, 세라믹스층(4)은 감압하에서 형성된 플라스마에 의해서 형성된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  9. 제8항에 있어서, 세라믹스층(4)을 형성하는 플라스마는 지지체(1)에 고주파전력 또는 직규전력을 공급함으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  10. 제1항에 있어서, 세라믹스층(4)은 질화규소, 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 산화규소, 탄질화규소, 탄질화붕소, 탄산화규소 또는 탄산화붕소 인 것임을 특징으로 하는 슬라이딩부재.
  11. 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재를 제조함에 있어서, 탄소, 산소 또는 질소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 금속성지지체(1)표면에 아르곤이 함유된 기체분위기 하에서 플라스마를 발생시켜서 지지체(1)표면에 상시 원소를 고농도로 함유하는 처리층(3)을 형성시키는 공정과, 지지체(1)의 표면상에 세라믹스층(4)을 형성시키는 공정을 포함하여서 되는 것을 특징으로 하는 세라믹스가 코팅된 슬라이딩부재의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 금속성지지체(1)는 철을 주성분으로하여서 되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 세라믹스층(4)은 실리콘 또는 주기율표의 Ⅲ족에 속하는 원소들 중에서 선택된 원소를 주성분으로 하여서 되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 세라믹스층(4)을 형성하는 공정은 그 구성원소를 함유하는 기체조건하에서 플라스마를 형성시키는 공정을 포함하여서 되는 것임을 특징으로 하는 방법.
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