r>[0062] 形成有滑動面的基材不限定其材質(zhì),但通常由金屬材料、特別是鋼鐵(碳鋼或合 金鋼)材料構(gòu)成?;谋砻婵蒞適當(dāng)進行氮化、滲碳等表面處理。雖不限定其表面粗趟度, 但WRa計優(yōu)選為0. 3ymW下、進而0. 1ymW下。另外,為了使基底層的密著性提高,可W 在基材表面形成一層W上的由化、化C等構(gòu)成的中間層。
[0063]《各層的生成》
[0064] 最表層和基底層的生成方法不限定,但成為最表層的特定B-DLC、成為基底層的 Si-DLC、B-DLC、TiN等,可W采用例如等離子CVD法、離子鍛法、瓣射法(特別是非平衡磁控 瓣射法)等高效地形成。
[0065] 例如,采用直流等離子CVD法形成特定B-DLC(膜)的情況下,向配置了形成有基 底層的基材的真空容器內(nèi)導(dǎo)入反應(yīng)氣體和載氣。而且,通過放電而生成等離子體,使反應(yīng)氣 體中的等離子體離子化了的C、CH、B等附著在被處理面(基材表面或基底表面),形成特定 B-DLC。此時,通過進行(i)處理溫度的低溫化、和(ii)等離子控制,能夠容易地形成氨量 多、且通過磨損容易被平滑化的特定B-DLC膜。
[0066] 具體而言,通過處理溫度的降低,等離子體密度降低,成為較多地納入了原料氣體 中的氨的氨含量高的特定化C。另外,通過將等離子控制為放電的負輝光相互重疊的狀態(tài), 作為反應(yīng)氣體使用的姪氣體變得容易被分解,容易形成H多、且W適當(dāng)?shù)谋壤哂谐蔀閟p2 雜化軌道的C(Csp2)的特定B-DLC。
[0067] 反應(yīng)氣體,除了甲燒(邸4)、己訣咕&)、苯(C品)等姪氣體W外,還可W使用成為B 源的TEB(S己基棚)、TMB(S甲基棚)、82&(己棚燒)等。載氣可W是氣氣,但如果使用氨 氣,則向生成中的B-DLC表面的離子沖擊被降低,容易生成H多、且W適當(dāng)?shù)谋壤哂蠧sp2 的特定B-DLC。
[006引再者,通過將成為B源的氣體變更為成為Si源的TMS(四甲基硅烷)等并調(diào)整處 理條件,也能夠與特定B-DLC同樣地采用直流等離子CVD法形成成為基底層的Si-DLC。此 夕F,通過將成為B源的氣體變更為成為Ti源的TiCL(四氯化鐵)等并調(diào)整處理條件,也能 夠與特定B-DLC同樣地采用直流等離子CVD法形成成為基底層的TiN。
[006引《用途》
[0070] 本發(fā)明的滑動構(gòu)件,不限定其具體的形態(tài)和用途,能夠用于多種多樣地滑動機械。 作為該樣的滑動構(gòu)件,有軸和軸承、活塞和襯套、曬合的齒輪、構(gòu)成閥口系統(tǒng)的凸輪和閥口 挺桿或從動件、閥和閥導(dǎo)承、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子殼體等。另外,作為滑動機械,有例如搭載于汽車等 上的發(fā)動機和變速器等的驅(qū)動系統(tǒng)單元等。
[00川 實施例
[0072]《試樣的制造》
[0073] 制造了表1AW及表1B(適當(dāng)?shù)貙杀硪徊⒑唵蔚胤Q為"表1")所示的各種試樣 (滑動構(gòu)件)。各試樣,在成為作為基材的塊試件(15. 7mmX6. 5mmX10mm)的滑動面的一面, 形成了各種被膜。但是,試樣C1,將基材的研磨面原樣地作為滑動面。
[0074] < 基材〉
[007引試樣C1的基材,使用了滲碳鋼(JISSCM420)的澤火回火材料(HV700 + 50)。試樣C1W外的基材,使用了馬氏體系不誘鋼(JISSUS440C)的澤火回火材料(HRC58)。再者,各 基材的表面(被處理面),在成膜前,研磨成表1所示的表面粗趟度(Ra)。再者,在本實施 例中所說的表面粗趟度,只要不特別說明,則全部基于依據(jù)JISB0601:'01標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)平均 粗趟度巧a)。
[0076] < 成膜〉
[0077] (1)試樣1~4和試樣C8~C11,是在基材表面按順序形成Si-DLC膜(基底層) 和B-DLC膜(最表層)從而形成了疊層膜的試樣。該些膜的成膜是在表1A所示的成膜條 件下,使用圖2所示的成膜裝置1,采用直流等離子CVD(PCVD)法進行的。具體如下所述。
[0078] 成膜裝置1具備不誘鋼制的容器10、具有導(dǎo)電性的基臺11、氣體導(dǎo)入管12、和氣體 導(dǎo)出管13。在氣體導(dǎo)入管12上經(jīng)由閥(圖略)和質(zhì)量流量控制器(質(zhì)量流量計)14而連 接有各種氣瓶15。
[0079] 另外,在氣體導(dǎo)入管12上,經(jīng)由閥(圖略)和質(zhì)量流量控制器(質(zhì)量流量計)16而 連接有能夠用加熱器17進行加熱的原料保存容器18。在氣體導(dǎo)出管13上經(jīng)由閥(圖略) 而連接有旋轉(zhuǎn)累(圖略)和擴散累(圖略)。
[0080] 使用成膜裝置1的成膜按照如下那樣的步驟進行。在位于成膜裝置1的容器10 內(nèi)的基臺11上配置基材19。其后,將容器10密閉,通過與氣體導(dǎo)出管13連接的旋轉(zhuǎn)累和 擴散累,對容器10內(nèi)進行真空排氣。從氣體導(dǎo)入管12向該被真空排氣了的容器10內(nèi)導(dǎo)入 調(diào)整成表1A所示的所希望的組成的氣體。由等離子電源向該容器10內(nèi)施加電壓。該樣在 基材19的周圍形成輝光放電環(huán)境110。
[0081] 如果對成膜步驟更具體地說明則如下所述。首先,按順序進行了放電加熱、離子氮 化和預(yù)瓣射(預(yù)處理工序)。將此時的各處理條件(使用氣體的種類和各氣體的導(dǎo)入量、容 器內(nèi)壓、基材溫度、施加電壓)示于表2。再者,該些處理對于任一試樣都同樣地進行。
[0082] 接著,在預(yù)處理工序后連續(xù)地進行了形成Si-DLC膜的合成處理工序。與該合成處 理工序接續(xù)地進行了形成B-DLC膜的合成處理工序。該些處理工序的處理條件如表1A所 /J、- 〇
[0083] 成為Si-DLC膜的原料氣體的TMS(四甲基硅烷)或成為B-DLC膜的原料氣體的 TEB(S己基棚),各自裝入分別設(shè)置的原料保存容器18,用加熱器17加熱,使其蒸發(fā)并進行 了供給。再者,通過如表1所示那樣調(diào)整TMS或T邸與邸4的比率(流量比)W及合成溫 度,來控制組成(Si或B、和H的含量)。
[0084] (2)試樣C2和C3,是在基材表面僅形成了Si-DLC膜的試樣,試樣C7,是在基材表 面僅形成了B-DLC膜的試樣。該些單層膜也與上述的疊層膜同樣地按照表1所示的處理條 件進行了成膜。
[0085] (3)試樣C4、C5,是使用非平衡磁控瓣射裝置(株式會社神戶制鋼制),在基材的 被處理面,通過瓣射合成了B-DLC膜的試樣。具體而言,在基材表面形成了 &系中間層之 后,將B4C和石墨祀用Ar氣進行瓣射,并且導(dǎo)入CH4氣體(姪系氣體),形成了B-DLC膜。
[0086] (4)試樣C6,是在基材表面形成了二硫化鋼系被膜(東洋F號^ 株式會社 審ij;MK-4190)的試樣。
[0087] (5)試樣5W及試樣6,是將試樣1~4的Si-DLC膜變更為TiN膜(氮化物膜), 并在該基地層上形成了B-DLC膜(最表層)的試樣。該些疊層膜也基本上與試樣1~4同 樣地在表1B所示的條件下進行。但是,在已敘述的預(yù)處理工序后形成TiN膜(基底層)時, 將TiCl4(四氯化鐵)用作原料。TiCl4(四氯化鐵)與在試樣1~4中使用的TMS同樣地 裝入原料保存容器18中,用加熱器17加熱使其蒸發(fā)而供給。而且,如表1B所示那樣調(diào)整 TiCL和N2等的比率(流量比)W及合成溫度,形成了TiN膜。《測定、觀察》
[0088] 對表1所示的各試樣,分別測定各特性,將其結(jié)果一并示于表1。具體而言,表面 粗趟度(Ra)采用白色干設(shè)法非接觸形狀測定機(NewView5022,子^ 3''株式會社制)測 定。膜厚(層厚)采用精密膜厚測定器(CAL0TEST,CSEM公司制)測定。被膜中的B量和 Si量通過EPMA分析(日本電子制,JXA-8200)來測定,H量通過RBS/WS分析(化tional Electrostatics Co巧oration制,化lletron 3SDH)來測定。
[008引《摩擦試驗》
[0090] 將上述的各試樣的被覆面(除了試樣C1 W外)作為滑動面,通過環(huán)-塊型摩擦試 驗機(LFW-LFALEX公司制)進行了摩擦試驗。將該情形的概略示于圖3。具體而言,將各 試樣的塊試件21的滑動面21f (15. 7mm