Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7164880B2 - Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7164880B2 - Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member - Google Patents

Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member Download PDF

Info

Publication number
JP7164880B2
JP7164880B2 JP2019501313A JP2019501313A JP7164880B2 JP 7164880 B2 JP7164880 B2 JP 7164880B2 JP 2019501313 A JP2019501313 A JP 2019501313A JP 2019501313 A JP2019501313 A JP 2019501313A JP 7164880 B2 JP7164880 B2 JP 7164880B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hard carbon
film
carbon film
sliding
sliding member
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.)
Active
Application number
JP2019501313A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2018155385A1 (en
Inventor
竹彦 大城
友佳子 福谷
浩二 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon ITF Inc
Original Assignee
Nippon ITF Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon ITF Inc filed Critical Nippon ITF Inc
Publication of JPWO2018155385A1 publication Critical patent/JPWO2018155385A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7164880B2 publication Critical patent/JP7164880B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • C23C16/27Diamond only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

本発明は、硬質炭素膜とその製造方法および前記硬質炭素膜が形成された摺動部材に関する。 The present invention relates to a hard carbon film, a method for producing the same, and a sliding member having the hard carbon film formed thereon.

摺動部材は、各種機械、自動車、家電製品等の産業用、一般家庭用の機械・装置などに広く用いられており、さらなる低摩擦、高耐摩耗性を実現するため、種々の技術が開発されている。 Sliding members are widely used in industrial applications such as various machines, automobiles, home appliances, and general household machines and devices, and various technologies have been developed to achieve even lower friction and higher wear resistance. It is

このような技術として、近年、摩擦係数を下げるためにMoDTC(モリブデンジチオカーバメイト)などの摩擦調整剤が開発され、エンジンオイルなどの潤滑油に添加されている。MoDTCを添加したエンジンオイルを適用した場合、鋼材同士の摺動においてはMoDTCが分解して鋼材表面にMoSからなる低せん断性を有するトライボ膜が形成されるため摩擦係数が低下するが、バルブリフターやロッカアーム、ピストンピンなどの一部片当たりする部分など面圧が高い個所では鋼材が摩耗してしまい、耐久性が確保できない。As such a technique, in recent years, friction modifiers such as MoDTC (molybdenum dithiocarbamate) have been developed to lower the coefficient of friction, and are added to lubricating oils such as engine oils. When engine oil containing MoDTC is applied, when steel materials slide against each other, MoDTC decomposes and forms a low-shear tribofilm composed of MoS 2 on the surface of the steel materials, which reduces the coefficient of friction. The steel material wears away at places where the surface pressure is high, such as parts of the lifter, rocker arm, piston pin, etc., and durability cannot be ensured.

そこで、鋼材同士の摺動に替えて、摺動部材の摺動面に低摩擦・高耐摩耗・低凝着性(耐焼き付き性)という摺動材料として優れた特徴を有する硬質炭素(DLC:ダイヤモンドライクカーボン)膜を設けることが提案されている。 Therefore, instead of sliding between steel materials, hard carbon (DLC: It has been proposed to provide a diamond-like carbon) film.

特に、ta-C膜(Tetrahedral amorphous carbon膜)と称される水素フリー(水素非含有)硬質炭素膜は、硬質炭素表面がOH基で終端されていることにより、エンジンオイルなどの潤滑油中で非常に低摩擦な特徴を示すため、バルブリフターやピストンリングなど多くのエンジン部品に採用されている。 In particular, a hydrogen-free (hydrogen-free) hard carbon film called a ta-C film (tetrahedral amorphous carbon film) is terminated with an OH group on the surface of the hard carbon, so that it can be used in lubricating oils such as engine oil. Due to its extremely low friction characteristics, it is used in many engine parts such as valve lifters and piston rings.

しかし、このようなta-C膜をMoDTC添加エンジンオイル中で使用した場合、トライボ膜が殆ど形成されず、また、ta-C膜表面へのOH基の生成が阻害されるために、摩擦係数が下がらないという問題が発生している。 However, when such a ta-C film is used in MoDTC-added engine oil, almost no tribofilm is formed, and the generation of OH groups on the ta-C film surface is inhibited, so the friction coefficient I'm having a problem with not going down.

また、ta-C膜は、一般に、アークイオンプレーティング法(「真空アーク蒸着法」とも言われる)を用いて形成されるが、アークイオンプレーティング法を用いて形成されたta-C膜では、ドロップレットとも称される硬質炭素のマクロパーティクルが生成されることが避けられない。ドロップレットが多数生成されたta-C膜を摺動させると、アブレーシブ摩耗によって、相手材が大きく摩耗されてしまう。また、脱落したドロップレットはta-C膜と同等の硬度を有しているため、脱落したドロップレットによってta-C膜自身が摩耗する。 In addition, a ta-C film is generally formed using an arc ion plating method (also referred to as a “vacuum arc deposition method”), but a ta-C film formed using an arc ion plating method , hard carbon macroparticles, also called droplets, are inevitably produced. When the ta-C film in which many droplets are generated is slid, the mating material is greatly worn by abrasive wear. In addition, since the dropped droplets have hardness equivalent to that of the ta-C film, the dropped droplets wear the ta-C film itself.

このようなta-C膜におけるドロップレットの生成を防止する方法としては、成膜原料となる炭素イオンと、ドロップレット形成の起点となるグラファイト微粒子とを電磁場によるフィルタなどによって分離して、炭素イオンのみでta-C膜を形成させることが考えられるが、高度なフィルタリングを行おうとすると、フィルタに炭素イオンの一部も捕獲されてしまい、成膜に関わる炭素イオンが減少する。この炭素イオンの減少は、通常のアークイオンプレーティング法に比べて大幅な成膜レートの低下を招いて、生産性を大きく低下させる。また、高度なフィルタリングには大掛かりな装置を必要とするため、コストが大きく上昇する。 As a method for preventing the formation of droplets in such a ta-C film, carbon ions, which are the raw material for film formation, and graphite fine particles, which are the starting point for droplet formation, are separated by a filter using an electromagnetic field or the like, and carbon ions are separated. Although it is conceivable to form a ta-C film with only a single filter, if advanced filtering is attempted, part of the carbon ions will also be captured by the filter, resulting in a decrease in carbon ions involved in the film formation. This decrease in carbon ions causes a drastic decrease in the film formation rate compared to the normal arc ion plating method, resulting in a great decrease in productivity. Also, advanced filtering requires large-scale equipment, which greatly increases costs.

そこで、通常は、成膜後にラップ処理を施すことにより、ドロップレットを除去している。しかし、ドロップレットは、ta-C膜同士ほどではないが、ta-C膜と結合しているため、ラップ処理を施しても十分に除去することが難しい。強いラップ処理を行った場合には、ドロップレットを除去し易くなるものの、ta-C膜自体が損耗される恐れがある。また、ラップ装置の導入や別途ラップ工程を設けることはコストアップにつながる。 Therefore, the droplets are usually removed by lapping after film formation. However, since the droplets are bonded to the ta-C film, though not as much as the ta-C films, it is difficult to sufficiently remove the droplets even by lapping. Strong lapping makes it easier to remove the droplets, but may damage the ta-C film itself. In addition, the introduction of a lapping device and the provision of a separate lapping process lead to an increase in cost.

硬質炭素膜には、上記したta-C膜の他に、プラズマCVD法などのCVD法や、ガス導入スパッタ法や反応性スパッタリング法などのスパッタリング法などによって形成されるa-C:H膜(Hydrogenated amorphous carbon膜)と称される水素含有硬質炭素膜がある。このa-C:H膜では上記したドロップレットは生成されないが、MoDTC添加エンジンオイル中で使用した場合、一時的に低摩擦を示した後は、異常に摩耗・摩滅して、耐久性が低下するという問題が発生する。このように異常に摩耗・摩滅して、耐久性が低下する理由は、a-C:H膜中の不飽和六員環構造に起因するsp構造と、MoDTCが分解されてMoS状の低せん断トライボ膜が形成される途中に生成されたMoOとが、結合することにより生成された物質がa-C:H膜から脱離することによる。As the hard carbon film, in addition to the above-described ta-C film, an aC:H film ( There is a hydrogen-containing hard carbon film called a hydrogenated amorphous carbon film. This aC:H film does not produce the droplets described above, but when used in MoDTC-added engine oil, after temporarily showing low friction, it is abnormally worn and worn, resulting in reduced durability. A problem arises. The reasons for such abnormal wear and abrasion and reduced durability are the sp 2 structure resulting from the unsaturated six-membered ring structure in the aC:H film and the decomposition of MoDTC to form MoS 2 MoO 3 produced during the formation of the low-shear tribofilm is combined with the substance produced by desorption from the aC:H film.

このような硬質炭素膜において、例えば、ta-C膜中にCr、W、Co、Tiなどの金属元素を添加して、金属元素表面にトライボ膜を形成させて、摩擦係数を低減させようという試みが行われているが、この場合には、膜硬度が大幅に低下して、物理的摩耗が非常に大きくなるなどの問題が発生する。 In such a hard carbon film, for example, metal elements such as Cr, W, Co, and Ti are added to the ta-C film to form a tribofilm on the surface of the metal elements, thereby reducing the coefficient of friction. Attempts have been made, but in this case, the film hardness is greatly reduced, resulting in problems such as extremely large physical wear.

このような状況下、母材との密着力アップを目的として、アークイオンプレーティング法により形成された硬質炭素膜(ta-C膜)とCVD法により形成された硬質炭素膜(a-C:H膜)を積層することが提案されている(例えば、特許文献1、2)。しかし、ta-C膜とa-C:H膜、2種類の硬質炭素膜を単に積層させただけでは、母材との密着力をアップさせることはできても、上記した低摩擦性、耐摩耗性を十分に向上させることは難しい。 Under such circumstances, for the purpose of increasing the adhesive strength with the base material, a hard carbon film (ta-C film) formed by the arc ion plating method and a hard carbon film (a-C film) formed by the CVD method were formed. H film) has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2). However, simply laminating two types of hard carbon films, a ta-C film and an aC:H film, can increase the adhesion to the base material, but the above-mentioned low friction and resistance It is difficult to sufficiently improve wearability.

特開2000-128516号公報JP-A-2000-128516 特開2002-322555号公報JP-A-2002-322555

本発明は、上記各問題点に鑑み、MoDTCを含有する潤滑油中で使用される摺動部材において、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を効果的に抑制すると共に、大幅に摩擦係数が低下された硬質炭素膜を、生産性を低下させることなく、またコストアップを招くことなく製造する硬質炭素膜の製造技術を提供することを課題とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention effectively suppresses the occurrence of abrasive wear while maintaining wear resistance and seizure resistance in a sliding member used in a lubricating oil containing MoDTC. To provide a hard carbon film manufacturing technology for manufacturing a hard carbon film having a greatly reduced coefficient of friction without lowering productivity or increasing costs.

本発明者は、上記課題の解決を検討するに当って、アークイオンプレーティング法を用いたta-C膜の形成に際して生成されるドロップレットについて詳細に調査した。その結果、従来、ドロップレットは、アークイオンプレーティング法による成膜中にグラファイト蒸発源がアーク放電の衝撃で破損してグラファイト微粒子となって飛散し、この飛散したグラファイト微粒子自体からドロップレットが生成されると考えられていたが、実際には、飛散したグラファイト微粒子を核としてコーン状に成長したspリッチな構造の隆起状形態物であることが分かった。In investigating the solution of the above problems, the present inventors investigated in detail the droplets generated during the formation of the ta-C film using the arc ion plating method. As a result, droplets are conventionally generated by the graphite evaporation source being damaged by the impact of the arc discharge during the film formation by the arc ion plating method and scattering as graphite fine particles. However, it was actually found to be sp3 - rich protuberant morphology growing in a cone-like shape with dispersed graphite fine particles as nuclei.

spリッチな構造は成膜されている硬質炭素膜(ta-C膜)と同一の構造であるため、この隆起状形態物は非常に硬質であり、硬質炭素膜から脱落した場合には容易に硬質炭素膜を傷つけてしまう。一方、硬質炭素膜から脱落しない場合には硬質炭素膜と共に耐久性の向上に寄与することができる。Since the sp3 - rich structure has the same structure as the deposited hard carbon film (ta-C film), this protuberance-like morphology is very hard and can easily break off from the hard carbon film. will damage the hard carbon film. On the other hand, when it does not come off from the hard carbon film, it can contribute to the improvement of durability together with the hard carbon film.

そこで、本発明者は、このta-C膜の形成に際して生成された隆起状形態物を覆うようにa-C:H膜を形成した場合、隆起状形態物が脱落しないだけでなく、耐摩耗性に優れているとは言えないa-C:H膜であっても、隆起状形態物によってMoDTC含有潤滑油中で優れた耐摩耗性を発揮させることができると考え、実験と検討を行った。 Therefore, the present inventors found that when an aC:H film is formed so as to cover the protruding features generated during the formation of this ta-C film, not only does the protruding feature not fall off, but also wear resistance is achieved. We thought that even an aC:H film, which cannot be said to have excellent properties, can exhibit excellent wear resistance in a MoDTC-containing lubricating oil due to the raised morphology, and conducted experiments and studies. rice field.

その結果、ta-C膜の上にa-C:H膜を積層するように形成した場合、MoDTC含有潤滑油中での摺動に際して、まず、表層のa-C:H膜が摩耗して隆起状形態物が露出し始めるが、この隆起状形態物はta-C膜と結合していると共に、a-C:H膜に埋め込まれた形となっているため、容易に脱落せず、a-C:H膜の摩耗を抑制する支柱として機能し、硬質炭素膜の摩耗速度を徐々に減じさせることが分かった。 As a result, when the aC:H film is formed so as to be laminated on the taC film, the aC:H film on the surface layer is first worn during sliding in the MoDTC-containing lubricating oil. Although the protruding morphology begins to be exposed, this protruding morphology is bonded to the ta-C film and is embedded in the aC:H film, so it does not fall off easily. It was found that it functions as a strut to suppress the wear of the aC:H film, gradually reducing the wear rate of the hard carbon film.

即ち、上記プロセスの進行に伴って、まず、比較的低硬度のa-C:H膜が摩耗されて硬質炭素膜表面がナノレベルで平滑化される。これにより、全体の面圧が低下して、a-C:H膜の摩耗の進行が停止する。このとき、硬質炭素膜表面では、a-C:H膜中にta-C膜と同一構造の隆起状形態物が点在する海島構造が形成されており、このような表面状態となった後は、ta-C膜と同一構造で高硬度の隆起状形態物の先端がa-C:H膜の支柱として機能することにより、もはや摩耗が殆ど進行しなくなるだけでなく、摩擦係数も大幅に低下するという驚くべき結果が得られることが分かり、本発明を完成するに至った。 That is, as the above process proceeds, first, the aC:H film having a relatively low hardness is worn away, and the surface of the hard carbon film is smoothed at the nano level. As a result, the overall surface pressure is lowered, and the progress of wear of the aC:H film is stopped. At this time, on the surface of the hard carbon film, a sea-island structure is formed in which protuberances having the same structure as the ta-C film are scattered in the aC:H film. has the same structure as the ta-C film and the tip of the high hardness protuberant form functions as a support for the aC:H film, so that not only does wear hardly progress anymore, but also the friction coefficient is greatly increased. It was found that the surprising result of lowering was obtained, leading to the completion of the present invention.

このように摩擦係数が大幅に低下した理由は、以下の(1)~(4)に示す各効果が複合したためと考えられる。 It is considered that the reason why the coefficient of friction is greatly reduced is that the following effects (1) to (4) are combined.

(1)平滑化効果、即ち、a-C:H膜の摩耗に伴う平滑化による効果。
(2)硬質炭素膜の表面をa-C:H膜が広範囲に占めているため、ta-C膜の場合と異なり、トライボ膜が摺動相手側に形成されることによる効果。
(3)ta-C膜と同一構造の隆起状形態物の大きさがサブミクロンレベルであるため、硬質炭素膜としては、最終的に、高硬度なta-C膜の上に低硬度のa-C:H膜がサブミクロンの厚みで形成される形となり、低摩擦が発現される理想的な層構造が形成されることによる効果。
(4)隆起状形態物上で摺動するため、接触面積が小さくなる効果。
(1) Smoothing effect, that is, effect due to smoothing accompanying wear of the aC:H film.
(2) Since the aC:H film occupies a wide area on the surface of the hard carbon film, unlike the case of the ta-C film, the tribofilm is formed on the sliding partner side.
(3) Since the size of the protuberances having the same structure as the ta-C film is at the submicron level, the hard carbon film is finally formed on the high-hardness ta-C film with a low-hardness a - C: The effect of forming an H film with a submicron thickness and forming an ideal layer structure that exhibits low friction.
(4) The effect of reducing the contact area due to sliding on the protuberant form.

このように、本発明によれば、2種類の硬質炭素膜を積層して、下層側の第1の硬質炭素膜から上層側の第2の硬質炭素膜へ向けて隆起状形態物を突出させることにより、MoDTC含有潤滑油中であっても、隆起状形態物の脱落に起因するアブレーシブ摩耗が低減されると共に、十分に低い摩擦係数を得ることができる。 As described above, according to the present invention, two kinds of hard carbon films are laminated, and the protrusions are protruded from the first hard carbon film on the lower layer side toward the second hard carbon film on the upper layer side. As a result, even in the MoDTC-containing lubricating oil, the abrasive wear caused by falling off of the bumps can be reduced, and a sufficiently low coefficient of friction can be obtained.

そして、MoDTCを含有する潤滑油中で使用される摺動部材において、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を効果的に抑制すると共に、大幅に摩擦係数を低下させることができる。 And, in a sliding member used in a lubricating oil containing MoDTC, while maintaining wear resistance and seizure resistance, it is possible to effectively suppress the occurrence of abrasive wear and significantly reduce the coefficient of friction. can be done.

このような硬質炭素膜は、生成された隆起状形態物を除去する必要がないため高価なフィルタが不要となり、また、ラップ処理の必要性も特にないため、コストアップを招くこともなく、また、生産性の低下も招かない。 Such a hard carbon film does not require an expensive filter because there is no need to remove the protuberances that are produced, and there is no particular need for lapping, so there is no increase in cost. , does not lead to a decrease in productivity.

なお、本発明のように、ta-C膜とa-C:H膜とを積層して、潤滑油中での低摩擦、耐摩耗を図る技術として、特開2016-60921号があるが、この技術は、下層のta-C膜まで研磨加工して隆起状形態物を除去するものであり、ta-C膜におけるspをかなり高くする(本発明のID/IG比に対応するEcd/Ecgが1.7~3.8)必要があり、本発明のように隆起状形態物を積極的に使用しようという考えがない。In addition, as in the present invention, there is JP 2016-60921 as a technique for achieving low friction and wear resistance in lubricating oil by laminating a ta-C film and aC:H film. This technique, which polishes down to the underlying ta-C film to remove the raised features, makes the sp2 in the ta-C film considerably higher ( Ecd / Ecg of 1.7 to 3.8) is necessary, and there is no idea of positively using a protuberance-like morphology as in the present invention.

上記知見に基づき、本発明者は、硬質炭素膜の表面において、隆起状形態物の具体的に好ましい密度について、さらに検討を行った。その結果、第2の硬質炭素膜を作製した直後の状態で、表面に突出している隆起状形態物の微小突起の数が、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ1.25mmあたり80~300個が好ましいことが分かった。しかし、実際の使用時には、a-C:H膜(第2の硬質炭素膜)作製後のラップ処理などにより、硬質炭素膜表面の微小突起が削られ平坦化されていることがある。この場合、硬質炭素膜の断面で隆起状形態物の数を確認する必要があり、硬質炭素膜の断面における隆起状形態物の数は、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個が好ましい。さらに、硬質炭素膜を形成する基材表面が粗く、硬質炭素膜表面に基材表面の粗さに由来する突起が形成されて、隆起状形態物による微小突起の数が数えにくい場合にも、硬質炭素膜の断面で隆起状形態物の数を確認する必要があり、硬質炭素膜の断面における隆起状形態物の数は、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個が好ましい。 Based on the above knowledge, the present inventors further investigated the specifically preferred density of the protuberances on the surface of the hard carbon film. As a result, in the state immediately after the second hard carbon film was produced, the number of microprotrusions in the protruding form protruding from the surface was 80 per 1.25 mm of measurement length on a straight line extending in the direction along the surface. ~300 has been found to be preferred. However, during actual use, the minute protrusions on the surface of the hard carbon film may be scraped off and flattened by lapping or the like after the aC:H film (second hard carbon film) is formed. In this case, it is necessary to confirm the number of bumps in the cross section of the hard carbon film. is preferred. Furthermore, even when the surface of the substrate on which the hard carbon film is formed is rough and projections are formed on the surface of the hard carbon film due to the roughness of the substrate surface, and it is difficult to count the number of microprotrusions due to the protruding morphology, It is necessary to confirm the number of protruding features in the cross section of the hard carbon film, and the number of protruding features in the cross section of the hard carbon film is preferably 8 to 30 per 125 μm measurement length on a straight line extending in the direction along the surface.

また、さらに実験を進めたところ、第1の硬質炭素膜は隆起状形態物が形成される限りta-C膜に限定されず、また、第2の硬質炭素膜は隆起状形態物が形成されず、第1の硬質炭素膜より硬度が低い限りa-C:H膜に限定されないことが分かった。 In addition, as a result of further experiments, the first hard carbon film is not limited to the ta-C film as long as the protruding morphology is formed, and the second hard carbon film is not limited to the formation of protruding morphology. However, as long as the hardness is lower than that of the first hard carbon film, it is not limited to the aC:H film.

請求項1~3に記載の発明は上記の各知見に基づくものであり、請求項1に記載の発明は、
摺動部材の摺動面に被覆される硬質炭素膜であって、
下層側の第1の硬質炭素膜および上層側の第2の硬質炭素膜が積層されて構成されており、
前記第2の硬質炭素膜は、前記第1の硬質炭素膜に比べて低硬度であり、
前記第1の硬質炭素膜には、前記第2の硬質炭素膜へ向けて突出するように隆起状形態物が複数形成されており、
前記第2の硬質炭素膜は、厚みが0.1~0.5μmであり、
前記隆起状形態物の先端が、前記第2の硬質炭素膜の表面から露出しており、
前記第1の硬質炭素膜がta-C膜であり、
前記第2の硬質炭素膜がa-C:H膜であり、
前記隆起状形態物は、前記第1の硬質炭素膜と同一の構造であることを特徴とする硬質炭素膜である。
The inventions according to claims 1 to 3 are based on the above findings, and the invention according to claim 1,
A hard carbon film coated on the sliding surface of the sliding member,
The first hard carbon film on the lower layer side and the second hard carbon film on the upper layer side are laminated,
The second hard carbon film has a lower hardness than the first hard carbon film,
The first hard carbon film is formed with a plurality of protrusions protruding toward the second hard carbon film,
The second hard carbon film has a thickness of 0.1 to 0.5 μm,
the tip of the raised form is exposed from the surface of the second hard carbon film,
the first hard carbon film is a ta-C film,
the second hard carbon film is an aC:H film,
The protruded form is a hard carbon film characterized by having the same structure as the first hard carbon film.

また、請求項に記載の発明は、
前記第1の硬質炭素膜に形成されている前記隆起状形態物に由来する微小突起の数が、硬質炭素膜表面において、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ1.25mmあたり80~300個であることを特徴とする請求項1に記載の硬質炭素膜である。
In addition, the invention according to claim 2 ,
The number of microprotrusions derived from the raised morphology formed on the first hard carbon film is 80 per 1.25 mm measured length on a straight line extending in the direction along the surface on the surface of the hard carbon film. 3. The hard carbon film according to claim 1, wherein the number is 300.

また、請求項に記載の発明は、
前記第1の硬質炭素膜に形成されている前記隆起状形態物が、硬質炭素膜の断面において、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個であることを特徴とする請求項1に記載の硬質炭素膜である。
In addition, the invention according to claim 3 ,
8 to 30 protruding features formed on the first hard carbon film per 125 μm measured length on a straight line extending along the surface in the cross section of the hard carbon film. It is a hard carbon film according to claim 1 .

隆起状形態物は上記したように、第2の硬質炭素膜に埋め込まれているため、硬質炭素膜からの脱落が防止される。そして、隆起状形態物の先端が、第2の硬質炭素膜を貫通して表面に露出していると、第2の硬質炭素膜の支柱としての機能が顕著に発揮される。また、コーン状に成長した隆起状形態物の先端は球状に形成されているため、摩擦係数も十分に低下する。 As described above, the protuberances are embedded in the second hard carbon film, so they are prevented from coming off from the hard carbon film. When the tip of the protuberant form penetrates through the second hard carbon film and is exposed to the surface, the function of the second hard carbon film as a support is exhibited remarkably. In addition, since the tip of the cone-shaped protuberance is spherical, the coefficient of friction is sufficiently reduced.

このような隆起状形態物の先端が第2の硬質炭素膜の表面から露出している硬質炭素膜は、第2の硬質炭素膜の表面をラップ処理することにより作製することができる。 A hard carbon film in which the tips of such protuberances are exposed from the surface of the second hard carbon film can be produced by lapping the surface of the second hard carbon film.

請求項に記載の発明は、
前記第1の硬質炭素膜のラマンスペクトルから得られたDピークの面積IDとGピークの面積IGの比(ID/IG比)が、0.2~0.8であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜である。
The invention according to claim 4 ,
The ratio of the area ID of the D peak to the area IG of the G peak obtained from the Raman spectrum of the first hard carbon film (ID/IG ratio) is 0.2 to 0.8. A hard carbon film according to any one of claims 1 to 3 .

ID/IG比は、硬質炭素膜におけるsp/(sp+sp)比率と相関関係があることが知られているため、このID/IG比を用いることにより炭素膜の硬度を推測することができる。具体的には、ID/IG比が高くなると、spの割合が低くなり硬度が低下する。Since the ID/IG ratio is known to correlate with the sp 3 /(sp 2 +sp 3 ) ratio in hard carbon films, the hardness of carbon films can be estimated by using this ID/IG ratio. can be done. Specifically, the higher the ID/IG ratio , the lower the ratio of sp3 and the lower the hardness.

ID/IG比が0.2~0.8と高硬度の第1の硬質炭素膜を下層側に配することにより、同一構造の隆起状形態物によって、より耐摩耗性に優れた硬質炭素膜を提供することができる。 By arranging the first hard carbon film with high hardness such as an ID/IG ratio of 0.2 to 0.8 on the lower layer side, a hard carbon film having a higher abrasion resistance can be obtained by the raised morphology of the same structure. can be provided.

請求項に記載の発明は、
前記第1の硬質炭素膜は、水素含有量が15atom%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜である。
The invention according to claim 5 ,
5. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first hard carbon film has a hydrogen content of 15 atom % or less.

水素含有量が15atom%以下の硬質炭素膜は高硬度であり、このような硬質炭素膜を第1の硬質炭素膜として形成し、第1の硬質炭素膜の表面に同一構造の隆起状形態物を設けることにより、優れた耐摩耗性を発揮することができる。 A hard carbon film having a hydrogen content of 15 atom % or less has a high hardness. Such a hard carbon film is formed as a first hard carbon film, and a protuberant form having the same structure is formed on the surface of the first hard carbon film. By providing, excellent wear resistance can be exhibited.

請求項に記載の発明は、
前記第2の硬質炭素膜は、水素含有量が20atom%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜である。
The invention according to claim 6 ,
6. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 5 , wherein the second hard carbon film has a hydrogen content of 20 atom % or more.

水素含有量が20atom%以上の硬質炭素膜は低硬度であり、このような第2の硬質炭素膜が摺動によって摩耗されることにより、隆起状形態物を容易に表面に露出させることができる。また、MoDTC含有潤滑油中で、より優れた低摩擦性を発揮することができる。なお、水素含有量が多くなって、第1の硬質炭素膜と第2の硬質炭素膜との間で硬度や内部応力の差が大きくなり過ぎると、膜間で剥離しやすくなるため、水素含有量の上限は40atom%が好ましい。 A hard carbon film with a hydrogen content of 20 atom % or more has a low hardness, and when such a second hard carbon film is worn by sliding, the protuberances can be easily exposed on the surface. . In addition, it can exhibit more excellent low friction properties in MoDTC-containing lubricating oil. Note that if the hydrogen content increases and the difference in hardness and internal stress between the first hard carbon film and the second hard carbon film becomes too large, separation between the films is likely to occur. The upper limit of the amount is preferably 40 atom %.

第1の硬質炭素膜に形成される隆起状形態物の高さは、通常、0.5μm程度以下であるため、第2の硬質炭素膜を0.1~0.5μmの厚みに形成することにより、その厚みより低い隆起状形態物を覆い隠して、比較的平坦な摺動面を形成させることができる。そして、低硬度の第2の硬質炭素膜はMoDTC含有潤滑油中での摺動によって急速に摩耗されるが、隆起状形態物が表面に露出するまで摩耗された後は摩耗が進行しなくなるため、低摩擦係数と耐摩耗性とを実現することができる。なお、上記の場合でもラップ処理などにより隆起状形態物を意図的に露出させることもできる。 Since the height of the protrusions formed on the first hard carbon film is usually about 0.5 μm or less, the second hard carbon film should be formed to a thickness of 0.1 to 0.5 μm. can obscure raised features that are less than their thickness to form a relatively flat sliding surface. The second hard carbon film with low hardness is rapidly worn by sliding in the MoDTC-containing lubricating oil. , a low coefficient of friction and wear resistance can be achieved. In addition, even in the above case, it is also possible to intentionally expose the protuberant form by lapping or the like.

請求項に記載の発明は、
前記第2の硬質炭素膜が、金属元素、窒素、ホウ素のいずれかを1~20atom%含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜である。
The invention according to claim 7 ,
7. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 6 , wherein the second hard carbon film contains 1 to 20 atom % of any one of a metal element, nitrogen, and boron. is.

これらの元素を添加した場合、第2の硬質炭素膜の硬度が低下すると共にトライボ膜が形成され易いため、より低摩擦性を発揮させることができるが、その一方で耐摩耗性が低下する。しかし、本発明においては、第1の硬質炭素膜と同一構造の隆起状形態物が支柱となることによって耐摩耗性が確保されて、耐摩耗性の低下を招くことがない。なお、具体的な金属元素としては、Cr、Fe、Si、W、Tiなどを挙げることができる。 When these elements are added, the hardness of the second hard carbon film is lowered and a tribofilm is likely to be formed, so that lower friction properties can be exhibited, but on the other hand, wear resistance is lowered. However, in the present invention, the wear resistance is ensured by using the protuberances having the same structure as the first hard carbon film as pillars, so that the wear resistance is not deteriorated. In addition, Cr, Fe, Si, W, Ti etc. can be mentioned as a specific metal element.

請求項に記載の発明は、
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜が摺動面に被覆された摺動部材であって、MoDTC含有オイル中で摺動することを特徴とする摺動部材である。
The invention according to claim 8 ,
A sliding member having a sliding surface coated with the hard carbon film according to any one of claims 1 to 7 , wherein the sliding member slides in MoDTC-containing oil. be.

上記した硬質炭素膜が摺動面に被覆された摺動部材は、MoDTC含有潤滑油中で使用されても、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を効果的に抑制すると共に、大幅に摩擦係数を低下させることができる。 The sliding member whose sliding surface is coated with the hard carbon film described above effectively suppresses the occurrence of abrasive wear while maintaining wear resistance and seizure resistance even when used in MoDTC-containing lubricating oil. At the same time, the coefficient of friction can be significantly reduced.

アークイオンプレーティング法を用いて、母材上に第1の硬質炭素膜を形成することにより、高硬度の第1の硬質炭素膜の表面に複数の隆起状形態物を成長させて、点在させることができる。 By forming a first hard carbon film on a base material using an arc ion plating method, a plurality of bumps are grown on the surface of the first hard carbon film with high hardness, and scattered can be made

そして、CVD法またはスパッタリング法を用いて、第1の硬質炭素膜上に低硬度の第2の硬質炭素膜を形成することにより、第2の硬質炭素膜の中に隆起状形態物が点在した硬質炭素膜が形成されて、MoDTC含有潤滑油中であっても、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を抑制して大幅に摩擦係数を低下させた摺動部材とすることができる。 Then, by using a CVD method or a sputtering method to form a second hard carbon film having a low hardness on the first hard carbon film, protuberances are scattered in the second hard carbon film. A sliding member formed with a hard carbon film that suppresses the occurrence of abrasive wear and significantly reduces the coefficient of friction while maintaining wear resistance and seizure resistance even in MoDTC-containing lubricating oil. can be

最初に、アーク電流を40A以上と高くすることにより、グラファイト蒸発源が破損されて隆起状形態物の形成の起点となるグラファイトの微粒子が放出される頻度が高くなり、十分な密度で隆起状形態物の形成の起点を形成することができる。 First, by increasing the arc current to 40 A or more, the graphite evaporation source is damaged, and the frequency of discharging fine particles of graphite that serve as starting points for the formation of protuberances increases. It can form the origin of the formation of things.

その後、アーク電流を0Aを超え40A以下と低くすることにより、第1の硬質炭素膜の最表層付近で形成され始める比較的脱落しやすい隆起状形態物の生成を抑えることができる。この結果、第1の硬質炭素膜の表面より0.1~0.3μmの範囲に隆起状形態物の形成の起点が集中し、これらがほぼ一様に成長することにより、第2の硬質炭素膜を貫通して突出する隆起状形態物の高さが一様になる。 Thereafter, by reducing the arc current to more than 0 A and 40 A or less, it is possible to suppress the formation of protuberances that are relatively easy to fall off and begin to form near the outermost layer of the first hard carbon film. As a result, the starting points of the formation of protuberances are concentrated in the range of 0.1 to 0.3 μm from the surface of the first hard carbon film, and these grow almost uniformly to form the second hard carbon film. The height of the raised features protruding through the membrane is uniform.

アークイオンプレーティング法を用いた第1の硬質炭素膜の形成において、アーク放電を消弧、再点弧すると、隆起状形態物の形成の起点となるマクロパーティクル(グラファイト微粒子)が大量に飛散して、硬質炭素膜のある厚み位置においてこのマクロパーティクルが比較的多く含まれることになるため、膜表面近傍においてアーク放電を消弧、再点弧することにより、膜表面近傍においてこのマクロパーティクルを起点とした隆起状形態部がほぼ一様に成長し、第2の硬質炭素膜を貫通して突出する隆起状形態物の密度が大きくなると共に、突出高さが一様になる。 In the formation of the first hard carbon film using the arc ion plating method, when the arc discharge is extinguished and re-ignited, a large amount of macroparticles (graphite fine particles), which serve as starting points for the formation of protuberances, scatter. Therefore, since a relatively large amount of these macroparticles are included at a certain thickness position of the hard carbon film, by extinguishing and reigniting the arc discharge near the film surface, the macroparticles are generated in the vicinity of the film surface. The protuberance-like features grow substantially uniformly, the density of the protuberance-like features protruding through the second hard carbon film increases, and the protrusion height becomes uniform.

この結果、相手摺動部材と接触する隆起状形態部の先端部の数が多くなって、摩耗性の向上と摩擦係数の低減を図ることができる。 As a result, the number of the tip portions of the protuberance-shaped portion that contacts the mating sliding member is increased, so that it is possible to improve the abrasion resistance and reduce the coefficient of friction.

本発明によれば、MoDTCを含有する潤滑油中で使用される摺動部材において、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を効果的に抑制すると共に、大幅に摩擦係数が低下された硬質炭素膜を、生産性を低下させることなく、またコストアップを招くことなく製造する硬質炭素膜の製造技術を提供することができる。 According to the present invention, in a sliding member used in a lubricating oil containing MoDTC, while maintaining wear resistance and seizure resistance, the occurrence of abrasive wear is effectively suppressed, and the coefficient of friction is greatly improved. It is possible to provide a hard carbon film manufacturing technique for manufacturing a hard carbon film with a reduced σ without lowering productivity or increasing costs.

本発明の実施の形態に係る硬質炭素膜の製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the hard carbon film according to the embodiment of the invention; 本発明の実施の形態に係る硬質炭素膜の模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a hard carbon film according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施の形態に係る本発明の硬質炭素膜の表面を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the surface of a hard carbon film of the invention according to an embodiment of the invention; FIG. 摺動試験の説明図ある。It is explanatory drawing of a sliding test. 摺動試験の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of a sliding test. 摺動試験の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of a sliding test. 摺動試験の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of a sliding test.

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。なお、以下においては、第1の硬質炭素膜としてta-C膜を、第2の硬質炭素膜としてa-C:H膜を例に挙げて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. In the following description, the ta-C film is used as the first hard carbon film, and the aC:H film is used as the second hard carbon film.

図1は本実施の形態に係る硬質炭素膜の製造工程を模式的に示す断面図であり、(a)から(c)の順に工程が進んでいくことを示している。そして、図2は硬質炭素膜の模式的断面図であり、(a)は母材上にa-C:H膜のみが形成されて異常摩耗している状態、(b)はta-C膜のみが形成されて隆起状形態物が脱落している状態、(c)は隆起状形態物を含まないta-C膜(第1の硬質炭素膜)上にa-C:H膜(第2の硬質炭素膜)が形成されてa-C:H膜が異常摩耗している状態、(d)は本実施の形態に係る硬質炭素膜が形成されて隆起状形態物により摩耗が抑制されている状態を示している。また、図3は本実施の形態に係る硬質炭素膜の表面を模式的に示す図である。なお、図1~図3において、1は硬質炭素膜形成用の母材、2は第1の硬質炭素膜としてのta-C膜、3は隆起状形態物、4は第2の硬質炭素膜としてのa-C:H膜である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the hard carbon film according to the present embodiment, showing that the process progresses in order from (a) to (c). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the hard carbon film, in which (a) is a state in which only the aC:H film is formed on the base material and is abnormally worn, and (b) is a ta-C film. (c) is the aC:H film (second hard carbon film) on the ta-C film (first hard carbon film) containing no bumps. ) is formed and the aC:H film is abnormally worn. It shows a state where FIG. 3 is a diagram schematically showing the surface of the hard carbon film according to this embodiment. In FIGS. 1 to 3, 1 is a base material for forming a hard carbon film, 2 is a ta-C film as the first hard carbon film, 3 is a protruding form, and 4 is a second hard carbon film. It is an aC:H film as.

(1)硬質炭素膜の構成
図1に示すように、本実施の形態に係る硬質炭素膜は、まずアークイオンプレーティング法を用いて隆起状形態物3を多量に含むta-C膜2が母材1上に形成される。その後、CVD法またはスパッタリング法を用いて、ta-C膜2上にa-C:H膜4が隆起状形態物3を覆うように形成されて、本実施の形態に係る硬質炭素膜が製造される。このとき、隆起状形態物3は、a-C:H膜4の表面に所定の密度で形成されて点在している。好ましい密度は、硬質炭素膜表面の微小突起の数が、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ1.25mmあたり80~300個、または、硬質炭素膜の断面において、隆起状形態物が、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個である。
(1) Structure of hard carbon film As shown in FIG. 1, the hard carbon film according to the present embodiment is first formed by arc ion plating to form a ta-C film 2 containing a large amount of bumps 3. It is formed on the base material 1 . After that, the aC:H film 4 is formed on the ta-C film 2 by using the CVD method or the sputtering method so as to cover the raised features 3, thereby manufacturing the hard carbon film according to the present embodiment. be done. At this time, the raised features 3 are scattered on the surface of the aC:H film 4 at a predetermined density. A preferable density is that the number of microprotrusions on the surface of the hard carbon film is 80 to 300 per 1.25 mm of measurement length on a straight line extending in the direction along the surface, or the number of protuberances is 80 to 300 in the cross section of the hard carbon film. , from 8 to 30 per 125 μm measured length on a straight line extending in the direction along the surface.

このように、ta-C膜2上に形成された隆起状形態物3を覆うようにa-C:H膜4を形成した場合、隆起状形態物3が脱落しないだけでなく、図2(d)に示すように、a-C:H膜4の摩耗を隆起状形態物3が支柱となって抑制するため、MoDTC含有潤滑油中で使用しても、耐摩耗性や耐焼き付き性を維持しながら、アブレーシブ摩耗の発生を抑制して大幅に摩擦係数を低下させることができる。 In this way, when the aC:H film 4 is formed so as to cover the protruding features 3 formed on the ta-C film 2, not only does the protruding feature 3 not drop off, but also as shown in FIG. As shown in d), the protuberances 3 serve as pillars to suppress the wear of the aC:H film 4, so even when used in a MoDTC-containing lubricating oil, wear resistance and seizure resistance are improved. While maintaining this, it is possible to suppress the occurrence of abrasive wear and significantly reduce the coefficient of friction.

これに対して、母材上にa-C:H膜のみが形成されている場合には、図2(a)に示すように、a-C:H膜が異常摩耗する。そして、母材上にta-C膜のみが形成されている場合には、図2(b)に示すように、隆起状形態物が脱落してしまう。また、母材上に隆起状形態物を含まないta-C膜を形成した後にa-C:H膜が形成されている場合には、図2(c)に示すように、上層のa-C:H膜が異常摩耗する。 In contrast, when only the aC:H film is formed on the base material, the aC:H film is abnormally worn as shown in FIG. 2(a). Then, when only the ta-C film is formed on the base material, as shown in FIG. Further, when the aC:H film is formed after forming the ta-C film that does not contain the protuberant features on the base material, as shown in FIG. C: H film wears abnormally.

なお、本実施の形態においては、ta-C膜2と同一構造の隆起状形態物3による耐摩耗性を確保するために、ta-C膜2はspの割合が高い高硬度の硬質炭素膜であり、a-C:H膜4はspの割合が低い低硬度の硬質炭素膜である。In the present embodiment, the ta-C film 2 is made of high-hardness hard carbon with a high proportion of sp 3 in order to ensure wear resistance by the protuberances 3 having the same structure as the ta-C film 2. The aC:H film 4 is a low-hardness hard carbon film with a low proportion of sp3.

具体的には、ta-C膜2のID/IG比が0.2~0.8であること、または、水素含有量が15atom%以下であることが好ましい。一方、a-C:H膜4の水素含有量は20atom%以上であることが好ましい。 Specifically, the ta-C film 2 preferably has an ID/IG ratio of 0.2 to 0.8 or a hydrogen content of 15 atom % or less. On the other hand, the hydrogen content of the aC:H film 4 is preferably 20 atom % or more.

そして、隆起状形態物3の高さは、通常、0.5μm程度以下であるため、a-C:H膜4の厚みは0.1~0.5μmに形成することが好ましい。 Since the height of the bumps 3 is usually about 0.5 μm or less, the aC:H film 4 is preferably formed to have a thickness of 0.1 to 0.5 μm.

(2)硬質炭素膜の製造方法
上記した本実施の形態に係る硬質炭素膜は以下の各工程に従って製造される。
(2) Manufacturing method of hard carbon film The hard carbon film according to the present embodiment described above is manufactured according to the following steps.

(a)母材の準備
まず、硬質炭素膜を形成させる対象となる母材を準備し、成膜槽内へセットする。このとき、成膜槽内へArガスなどの希ガス、または水素ガスを導入してプラズマを生成させ、母材にバイアス電圧を印加することで、母材の硬質炭素膜形成面の汚れや酸化層を除去することが好ましい。
(a) Preparation of base material First, a base material on which a hard carbon film is to be formed is prepared and set in a film forming tank. At this time, a rare gas such as Ar gas or hydrogen gas is introduced into the film forming tank to generate plasma, and a bias voltage is applied to the base material to prevent contamination and oxidation of the surface of the base material on which the hard carbon film is formed. It is preferred to remove the layer.

そして、汚れや酸化層が除去された硬質炭素膜形成面に、中間層としての金属膜を予め形成させておくと、硬質炭素膜との密着性を向上させることができ好ましい。なお、この中間層(金属膜)は、CrやWなどの金属原料をアーク蒸発源とするアークイオンプレーティング法により形成することができる。 It is preferable to previously form a metal film as an intermediate layer on the hard carbon film-forming surface from which dirt and oxide layers have been removed, because the adhesion with the hard carbon film can be improved. This intermediate layer (metal film) can be formed by an arc ion plating method using a metal raw material such as Cr or W as an arc evaporation source.

(b)ta-C膜の作製
グラファイトカソードをアーク蒸発源とするアークイオンプレーティング法により、母材上にta-C膜を形成させる。このとき、アーク蒸発源に流す電流(アーク電流)とta-C膜の膜厚を調整することにより、隆起状形態物の密度をコントロールすることができる。
(b) Preparation of ta-C Film A ta-C film is formed on a base material by arc ion plating using a graphite cathode as an arc evaporation source. At this time, by adjusting the current (arc current) applied to the arc evaporation source and the film thickness of the ta-C film, it is possible to control the density of the bumps.

通常、アークイオンプレーティング法では、アーク蒸発源の表面にアーク放電を発生させて、グラファイトカソードから炭素をイオン化して成膜槽内へ放出しているが、同時にアーク放電の衝撃でグラファイトが破損し、グラファイトの微粒子が成膜槽内に頻繁に放出されている。このグラファイトの微粒子が形成途中のta-C膜の表面に付着すると、このグラファイトの微粒子を核としてta-C粒子がコーン状に成長して隆起状形態物となる。 Normally, in the arc ion plating method, arc discharge is generated on the surface of the arc evaporation source, and carbon is ionized from the graphite cathode and discharged into the deposition tank. At the same time, the impact of the arc discharge damages the graphite. However, fine particles of graphite are frequently discharged into the film forming tank. When the fine particles of graphite adhere to the surface of the ta-C film during formation, the ta-C particles grow in a cone-like shape with the fine particles of graphite as nuclei to form bumps.

このとき、アーク電流を増やすと、グラファイトカソードが破損される頻度が高くなるため、隆起状形態物の生成が促進され、隆起状形態物密度の高いta-C膜が形成される。また、膜厚の厚いta-C膜を作製するためには成膜時間を長くする必要があるため、同じアーク電流で作製しても、グラファイトカソードが破損される回数が多くなるため、ta-C膜の表面に付着するグラファイトの微粒子の量が増えて、やはり、隆起状形態物密度の高いta-C膜が形成される。そして、最終的に、上記した密度、即ち、硬質炭素膜表面の微小突起の数が、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ1.25mmあたり80~300個、または、硬質炭素膜の断面における隆起状形態物が、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個となるように、ta-C膜が形成される。 At this time, if the arc current is increased, the frequency of breakage of the graphite cathode increases, which promotes the formation of protuberances and forms a ta-C film with a high density of protuberances. In addition, since it is necessary to lengthen the film formation time in order to produce a thick ta-C film, even if the same arc current is used, the number of times the graphite cathode is damaged increases. The amount of graphite microparticles adhering to the surface of the C film increases, and a ta-C film with a high density of raised features is also formed. Finally, the density described above, that is, the number of microprojections on the surface of the hard carbon film is 80 to 300 per 1.25 mm measured length on a straight line extending in the direction along the surface, or the hard carbon film The ta-C film is formed so that the cross section has 8 to 30 protruding features per 125 μm measured length on a straight line extending in the direction along the surface.

本実施の形態において、隆起状形態物の形成の起点となるグラファイトの微粒子をta-C膜の表面に十分な密度で形成するためには、高いアーク電流でta-C膜の形成を行うことが好ましく、さらに、高さの揃った隆起状形態物を形成するためには、以下のようにアーク電流を変化させながらta-C膜の形成を行うことが好ましい。 In the present embodiment, in order to form the fine particles of graphite, which serve as starting points for the formation of the protuberances, on the surface of the ta-C film with a sufficient density, the ta-C film must be formed with a high arc current. is preferable, and furthermore, in order to form protuberances with a uniform height, it is preferable to form the ta-C film while changing the arc current as follows.

まず、母材の表面から成長するta-C膜の厚みが、設計厚みに対して残り0.3μmとなるまでの領域を、所定のアーク電流で作製する。その後、残り0.3~0.1μmの領域では、アーク電流を40A以上で、かつ0.3μm以前の領域よりも高く設定する。さらに、残り0.1μm未満の領域では、アーク電流を、0Aを超え40A以下に設定する。その際、残り0.3~0.1μmの領域では、アーク放電を消弧した後、再点弧する工程を入れることがより好ましい。これにより、0.3~0.1μmの領域においてグラファイト微粒子が大量に飛散して、十分な密度で、かつ高さの揃った隆起状形態物を形成することができる。 First, a region where the thickness of the ta-C film growing from the surface of the base material becomes 0.3 μm remaining with respect to the design thickness is produced with a predetermined arc current. After that, in the remaining 0.3 to 0.1 μm region, the arc current is set to 40 A or more and higher than in the region before 0.3 μm. Furthermore, in the remaining area of less than 0.1 μm, the arc current is set to more than 0A and 40A or less. At that time, in the remaining 0.3 to 0.1 μm region, it is more preferable to insert a step of re-ignition after extinguishing the arc discharge. As a result, a large amount of graphite fine particles are scattered in the region of 0.3 to 0.1 μm, and a protuberance-like shape having a sufficient density and uniform height can be formed.

(c)a-C:H膜の形成
所定の厚みにta-C膜を形成した後は、ta-C膜の上にa-C:H膜を形成する。
(c) Formation of aC:H Film After forming the ta-C film with a predetermined thickness, an aC:H film is formed on the ta-C film.

このとき、成膜装置として、上記したta-C膜の成膜装置と別の装置を用いてもよいが、ta-C膜の表面が大気や汚れに曝されてしまうと、a-C:H膜のta-C膜への密着性が悪くなりやすいため、同一の装置でta-C膜作製後に連続してa-C:H膜を成膜することが望ましい。 At this time, an apparatus different from the above-described ta-C film forming apparatus may be used as a film forming apparatus. Since the adhesion of the H film to the ta-C film tends to deteriorate, it is desirable to form the aC:H film continuously after forming the ta-C film using the same apparatus.

本実施の形態においては、アークイオンプレーティング装置でta-C膜を作製した後に、Arガスなどの希ガスと炭化水素ガスを導入し、ta-C膜が被覆された母材にバイアス電圧を印加することで自己放電型CVD放電を発生させて、ta-C膜上にa-C:H膜を作製する。なお、他の成膜方法として、外部プラズマ源によるCVD放電を利用するCVD法や、グラファイトカソードをスパッタ源とし、Arガスなどの希ガスと炭化水素ガスを導入して成膜を行うスパッタリング法など、成膜に際してグラファイト微粒子を発生させない成膜方法を用いることもできる。 In the present embodiment, after the ta-C film is produced by the arc ion plating apparatus, a rare gas such as Ar gas and a hydrocarbon gas are introduced, and a bias voltage is applied to the base material coated with the ta-C film. A self-discharge type CVD discharge is generated by applying the voltage, and an aC:H film is formed on the ta-C film. Other film forming methods include a CVD method using CVD discharge from an external plasma source, a sputtering method in which a graphite cathode is used as a sputtering source, and a rare gas such as Ar gas and a hydrocarbon gas are introduced to form a film. Alternatively, a film formation method that does not generate graphite microparticles during film formation may be used.

形成されたa-C:H膜の膜厚は厚くても問題はないが、MoDTC添加エンジンオイル中で摺動した場合、ta-C粒子である隆起状形態物が膜表面に露出して、図3に示すように、一定の密度以上で島状に点在するようになるまでは、容易に摩耗していく。一方、0.1μm未満と薄い場合には、ta-C膜に形成された隆起状形態物を保持する効果が得られなくなる。そして、ta-C膜に形成された隆起状形態物の高さは、通常、0.5μm程度以下である。以上を考慮すると、a-C:H膜の膜厚は、0.1~0.5μmであることが好ましく、0.2~0.3μmであるとより好ましい。 There is no problem even if the film thickness of the formed aC:H film is thick. As shown in FIG. 3, it is easily worn out until it becomes scattered like islands with a certain density or more. On the other hand, if it is as thin as less than 0.1 μm, the effect of retaining the bumps formed on the ta-C film cannot be obtained. The height of the bumps formed on the ta-C film is usually about 0.5 μm or less. Considering the above, the film thickness of the aC:H film is preferably 0.1 to 0.5 μm, more preferably 0.2 to 0.3 μm.

そして、本実施の形態においては、下層のta-C膜に形成された隆起状形態物が支柱として機能することにより耐摩耗性を維持することができるため、a-C:H膜にCr、Fe、Siなどの金属元素や、窒素、ホウ素を含有させることでa-C:H膜の硬度が低下しても耐摩耗性が損なわれるようなことがなく、より積極的に硬質炭素膜表面にトライボ膜を形成することが可能となる。このように、本実施の形態において、a-C:H膜としては、上記した金属元素などを含有するa-C:H膜であってもよい。なお、このときの含有量は1~20atom%が好ましい。 In the present embodiment, since the protuberances formed in the lower ta-C film function as pillars to maintain wear resistance, the aC:H film contains Cr, By containing metal elements such as Fe and Si, nitrogen, and boron, even if the hardness of the aC:H film is lowered, the wear resistance is not impaired, and the surface of the hard carbon film is more actively It becomes possible to form a tribofilm on the substrate. Thus, in the present embodiment, the aC:H film may be an aC:H film containing the metal elements described above. The content at this time is preferably 1 to 20 atom %.

(d)成膜後のラップ処理
本発明による被膜は、a-C:H膜をta-C膜上に被覆し、ta-C膜中の隆起状形態物をa-C:H膜が保持することで隆起状形態物の脱落を防いでいるため、成膜後のラップ処理がなくとも十分に性能を発揮することができる。
(d) Lapping after deposition The coating according to the present invention is formed by coating an aC:H film on a ta-C film, and the aC:H film retains the raised features in the ta-C film. By doing so, the protuberances are prevented from coming off, so that the performance can be fully exhibited even without lapping after film formation.

しかし、ta-C膜の形成の終盤に付着したグラファイト粒子を起点として成長した隆起状形態物は、ta-C膜との結合が弱いため、a-C:H膜で被覆していても、他の隆起状形態物と比べると脱落しやすい。このため、極僅かではあるが、隆起状形態物の脱落が発生する場合もある。 However, since the protuberant morphology grown starting from the graphite particles attached at the end of the formation of the ta-C film has a weak bond with the ta-C film, even if it is covered with the aC:H film, It falls off more easily than other protuberances. For this reason, although it is very slight, there is a case where the protuberant form falls off.

このような脱落した隆起状形態物を除去するために、本実施の形態においても、必要に応じてラップ処理を行ってもよい。特に、摺動相手が銅材やアルミ材などの軟質材料である場合には、脱落した隆起状形態物が極僅かであっても相手材を傷つける恐れがあるため、ラップ処理を行うことが好ましい。 In order to remove such protuberant forms that have fallen off, the present embodiment may also be subjected to lapping as necessary. In particular, when the sliding partner is a soft material such as copper or aluminum, it is preferable to perform lapping because there is a risk of damaging the mating member even if there is only a small amount of protuberances that have fallen off. .

具体的なラップ処理方法としては、砥粒をぶつけるショットブラストのようなラップ処理を用いてもよいが、ブラシラップやフィルムラップなど摺動により研磨を行うラップ処理は、脱落しやすい隆起状形態物の除去に加えて、a-C:H膜上の凸構造を摩耗させることにより表面の平滑化を行うことができるため好ましい。 As a specific lapping method, lapping such as shot blasting in which abrasive grains are hit may be used. In addition to the removal of , the surface can be smoothed by abrading the convex structures on the aC:H film, which is preferable.

このようなラップ処理は、脱落した隆起状形態物を除去するためだけでなく、隆起状形態物を意図的に表面に露出させる場合にも適用することができる。この場合、特にテープラップまたはブラシラップによるラップ処理が好ましい。 Such a lapping process can be applied not only to remove fallen protuberances, but also to intentionally expose protuberances to the surface. In this case, tape wrapping or brush wrapping is particularly preferred.

[1]硬質炭素膜の特性評価
まず、硬質炭素膜の特性を評価する実験を行った。
[1] Characteristic Evaluation of Hard Carbon Film First, an experiment was conducted to evaluate the characteristics of the hard carbon film.

1.試験体の作製
(1)実施例1-1
SCM415浸炭材ディスク(φ31mm×t3mm、HRC60、表面粗度Ra<0.01μm)を母材として、上記した本実施の形態に係る硬質炭素膜の製造方法に従って、厚み1.0μmのta-C膜を形成し、さらに、ta-C膜の上に厚み0.3μmのa-C:H膜を形成することにより、ta-C膜とa-C:H膜が積層された硬質炭素膜を有する実施例1-1の摺動部材を作製した。
1. Preparation of test body (1) Example 1-1
Using an SCM415 carburized disk (φ31 mm×t3 mm, HRC60, surface roughness Ra<0.01 μm) as a base material, a ta-C film with a thickness of 1.0 μm was formed according to the method for producing a hard carbon film according to the present embodiment described above. and further forming an aC:H film with a thickness of 0.3 μm on the ta-C film, thereby forming a hard carbon film in which the ta-C film and the aC:H film are laminated. A sliding member of Example 1-1 was produced.

具体的には、まず、成膜装置内の治具に、上記母材を成膜面がグラファイトカソードと対向するようにセットした後、成膜装置内を真空排気した。次に、アーク放電によってグラファイトカソードを蒸発させながら、外部よりガスを導入せずに、母材表面にta-C膜を形成した。引き続いて、成膜装置内にアセチレンとArを導入しながら直流パルス電圧を印加し、直流パルス放電プラズマを利用したプラズマCVD法によってta-C膜上にa-C:H膜を形成した。 Specifically, first, the base material was set on a jig in the film forming apparatus so that the film forming surface faced the graphite cathode, and then the inside of the film forming apparatus was evacuated. Next, while evaporating the graphite cathode by arc discharge, a ta-C film was formed on the surface of the base material without introducing gas from the outside. Subsequently, while introducing acetylene and Ar into the film forming apparatus, a DC pulse voltage was applied to form an aC:H film on the ta-C film by plasma CVD using DC pulse discharge plasma.

(2)比較例1-1
同じ母材上に、厚み1.0μmのta-C膜を形成し、ta-C膜のみを硬質炭素膜とする比較例1-1の摺動部材を作製した。なお、成膜は、実施例1-1のta-C膜と同様の方法によって行った。
(2) Comparative Example 1-1
A ta-C film having a thickness of 1.0 μm was formed on the same base material to prepare a sliding member of Comparative Example 1-1 in which only the ta-C film was a hard carbon film. The film formation was performed in the same manner as the ta-C film of Example 1-1.

(3)比較例1-2
同じ母材上に、厚み1.0μmのa-C:H膜を形成し、a-C:H膜のみを硬質炭素膜とする比較例1-2の摺動部材を作製した。なお、高周波放電プラズマを利用したプラズマCVD法によって行った。具体的には、まず、成膜装置内の治具に母材をセットした後、成膜槽内を排気した。次に、Arを導入し、母材と対向したSiカソードに高周波バイアス(周波数13.56MHz)を印加し、スパッタリング法によりSi膜を0.3μm形成した。引き続いて、成膜装置内にメタンとArを導入しながら、母材に高周波バイアスを印加し、高周波放電プラズマを利用したプラズマCVD法によってa-C:H膜を1.0μm形成した。
(3) Comparative Example 1-2
An aC:H film having a thickness of 1.0 μm was formed on the same base material, and a sliding member of Comparative Example 1-2 having only the aC:H film as a hard carbon film was produced. The plasma CVD method using high-frequency discharge plasma was used. Specifically, first, after setting the base material on a jig in the film forming apparatus, the inside of the film forming tank was evacuated. Next, Ar was introduced, a high frequency bias (frequency of 13.56 MHz) was applied to the Si cathode facing the base material, and a Si film of 0.3 μm was formed by a sputtering method. Subsequently, while introducing methane and Ar into the film-forming apparatus, a high-frequency bias was applied to the base material, and an aC:H film of 1.0 μm was formed by plasma CVD using high-frequency discharge plasma.

2.膜特性の評価
実施例1-1および比較例1-1および比較例1-2において形成された各硬質炭素膜について以下の項目で評価を行った。
2. Evaluation of Film Properties Each hard carbon film formed in Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 was evaluated on the following items.

(1)水素含有量
各摺動部材に形成された硬質炭素膜における水素含有量を、RBS法(Rutherford Backscattering Spectrometry:ラザフォード後方散乱分析法)により測定した。
(1) Hydrogen Content The hydrogen content in the hard carbon film formed on each sliding member was measured by the RBS method (Rutherford Backscattering Spectrometry).

その結果、実施例1-1においては、ta-C膜における水素含有量は測定限界の0.1atom%未満、a-C:H膜における水素含有量は26atom%であることが分かった。一方、比較例1-1ではta-C膜における水素含有量が測定限界の0.1atom%未満であり、比較例1-2ではa-C:H膜における水素含有量が24atom%であることが分かった。 As a result, it was found that in Example 1-1, the hydrogen content in the ta-C film was less than the measurement limit of 0.1 atom %, and the hydrogen content in the aC:H film was 26 atom %. On the other hand, in Comparative Example 1-1, the hydrogen content in the ta-C film is less than the measurement limit of 0.1 atom%, and in Comparative Example 1-2, the hydrogen content in the aC:H film is 24 atom%. I found out.

(2)sp/(sp+sp)比率
硬質炭素膜は、sp構造とsp構造とが混在しており、その比率(sp/(sp+sp)比率)によって硬質炭素膜の硬度が変化し、具体的には、spの割合が高くなるにつれて高い硬度となる。
(2) sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio The hard carbon film has a mixture of sp 2 structure and sp 3 structure, and the ratio (sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio) determines the hard carbon film Specifically, the higher the proportion of sp3 , the higher the hardness.

そして、このsp/(sp+sp)比率は、前記した通り、ラマンスペクトルに基づく(ID/IG比)と相関関係にあるため、ラマン分光測定の結果から検量線を用いて推定することができる。And this sp 3 / (sp 3 + sp 2 ) ratio is correlated with the (ID/IG ratio) based on the Raman spectrum as described above, so it can be estimated using a calibration curve from the results of Raman spectrometry. can be done.

具体的には、ラマン分光測定は日本分光社製NRS-5100を用い、波長532nmのレーザー光を照射して行った。得られたラマンスペクトルは硬質炭素膜の分析においてよく用いられる、Dピーク、Gピークの2波形に分離して解析した。具体的には、900cm-1と1800cm-1の間で直線のベースラインを引き、ベースラインをゼロとする処理を行った後に、1350cm-1付近を中心とするDピークと1550cm-1付近を中心とするGピークのそれぞれをガウス関数でフィッティングして分離し、Dピークの面積IDとGピークの面積IGを定量化した。Specifically, the Raman spectroscopic measurement was performed by using NRS-5100 manufactured by JASCO Corporation and irradiating laser light with a wavelength of 532 nm. The obtained Raman spectrum was separated into two waveforms, D peak and G peak, which are often used in the analysis of hard carbon films, and analyzed. Specifically, after a straight baseline is drawn between 900 cm −1 and 1800 cm −1 and the baseline is set to zero, the D peak centered around 1350 cm −1 and the vicinity of 1550 cm −1 Each central G peak was separated by fitting with a Gaussian function, and the area ID of the D peak and the area IG of the G peak were quantified.

ラマン分光測定で得られたID/IG面積比に基づいて、以下に示す経験式(式1)を用いてsp/(sp+sp)比率を求めた。この経験式は、様々な硬質炭素膜のラマン分光分析結果とNMR(核磁気共鳴法)によるsp/(sp+sp)比率分析結果の相関を取ったところ、良い相関が見られたことから、sp/(sp+sp)比率を推定する式として用いることができる。
sp/(sp+sp)比率=55.5X-163.9X+142.0 (式1)
※ X:ID/IG面積比
Based on the ID/IG area ratio obtained by Raman spectroscopy, the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio was obtained using the following empirical formula (Formula 1). This empirical formula was obtained by correlating the results of Raman spectroscopic analysis of various hard carbon films with the results of sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio analysis by NMR (nuclear magnetic resonance), and found a good correlation. can be used as an equation to estimate the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio.
sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio=55.5X 2 -163.9X+142.0 (equation 1)
* X: ID/IG area ratio

その結果、実施例1-1においては、ta-C膜におけるsp/(sp+sp)比率は0.90、a-C:H膜におけるsp/(sp+sp)比率は0.39であることが分かった。一方、比較例1-1ではta-C膜におけるsp/(sp+sp)比率が0.90であり、比較例1-2では、a-C:H膜におけるsp/(sp+sp)比率が0.43であることが分かった。As a result, in Example 1-1, the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio in the ta-C film was 0.90, and the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio in the aC:H film was 0. .39. On the other hand, in Comparative Example 1-1, the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio in the ta-C film was 0.90, and in Comparative Example 1-2, the sp 3 /(sp 3 +sp 2 ) ratio was found to be 0.43.

(3)膜硬度(ナノインデンテーション硬度)
各硬質炭素膜における膜硬度として、ナノインデンテーション硬度を測定した。具体的には、エリオニクス社製インデンテーション硬度計 ENT-1100aを用い、荷重300mgfでナノインデンテーション硬度を測定した。
(3) Film hardness (nanoindentation hardness)
Nanoindentation hardness was measured as the film hardness of each hard carbon film. Specifically, using an indentation hardness tester ENT-1100a manufactured by Elionix, the nanoindentation hardness was measured with a load of 300 mgf.

その結果、実施例1-1においては26GPa、比較例1-1では55GPa、比較例1-2では24GPaであることが分かった。 As a result, it was found that Example 1-1 was 26 GPa, Comparative Example 1-1 was 55 GPa, and Comparative Example 1-2 was 24 GPa.

(4)隆起状形態物の数
各硬質炭素膜における、隆起状形態物の数は、硬質炭素膜表面の微小突起の数をピークカウント値(Pc値)として測定することで評価できる。具体的なPc値の測定は、東京精密社製Surfcom 480Aを用いて以下の条件の下で行った。
(4) Number of Protruding Forms The number of protruding forms in each hard carbon film can be evaluated by measuring the number of fine projections on the surface of the hard carbon film as a peak count value (Pc value). The specific Pc value was measured using Surfcom 480A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. under the following conditions.

測定長 :1.250mm
測定速度 :0.06mm/s
カットオフ値 :0.25mm
フィルタ種別 :ガウシアン
測定レンジ :±4.0μm
傾斜補正 :直線
λs値 :無し
Pc上限 :0.050μm
Pc下限 :0.000μm
測定子先端径 :R2μm
Measurement length: 1.250mm
Measurement speed: 0.06mm/s
Cutoff value: 0.25mm
Filter type: Gaussian Measurement range: ±4.0 μm
Tilt correction: straight line λs value: none Pc upper limit: 0.050 μm
Pc lower limit: 0.000 μm
Probe tip diameter: R2 μm

このPc値の測定は、a-C:H膜を作製した直後に行う必要がある。a-C:H膜の作製後に、硬質炭素膜に対しラップ処理を行ったり、実際に使用して硬質炭素膜表面が摺動されたりすると、微小突起が摩耗してしまうため、微小突起の数の測定では、隆起状形態物の数を評価できなくなる。 This Pc value must be measured immediately after the aC:H film is formed. After the production of the aC:H film, if the hard carbon film is lapped or if the surface of the hard carbon film is slid during actual use, the fine protrusions will be worn, so the number of fine protrusions measurement does not allow the number of raised features to be assessed.

このような場合には、硬質炭素膜の断面を観察し、隆起状形態物の数を直接数える必要がある。硬質炭素膜の断面出しは、機械的な切削・研磨でも良いが、図6下段のSEM像の様に、断面出しの際に隆起状形態物が脱落してしまうことがあるため、クロスセクションポリッシャ(CP)加工や収束イオンビーム(FIB)加工の方がより望ましい。 In such cases, it is necessary to observe the cross-section of the hard carbon film and directly count the number of raised features. The cross section of the hard carbon film may be cut and polished mechanically, but as shown in the lower SEM image of FIG. (CP) processing and focused ion beam (FIB) processing are more desirable.

CP加工やFIB加工では、図6上段の様に隆起状形態物が脱落しないため、隆起状形態物の数を直接数えることができる。一方で、機械的な切削・研磨の場合には、隆起状形態物だけでなく、隆起状形態物が脱落した凹みも、隆起状形態物として数える必要がある。 In the CP processing and the FIB processing, as shown in the upper part of FIG. 6, the raised features do not fall off, so the number of raised features can be directly counted. On the other hand, in the case of mechanical cutting and polishing, it is necessary to count not only the protuberant features but also the dents from which the protuberant features have fallen off as protuberant features.

a-C:H膜作製直後のPc値を測定した結果、実施例1-1においては109個、比較例1-1では107個であった。なお、比較例1-2は、プラズマCVD法のみにより作製されているため、隆起状形態物を持たない。 As a result of measuring the Pc value immediately after forming the aC:H film, it was 109 in Example 1-1 and 107 in Comparative Example 1-1. It should be noted that Comparative Example 1-2 does not have protuberances because it is produced only by the plasma CVD method.

[2]摺動部材の摺動性評価
次いで、硬質炭素膜が形成された摺動部材の摺動性を評価する実験を行った。
[2] Evaluation of slidability of sliding member Next, an experiment was conducted to evaluate the slidability of a sliding member having a hard carbon film formed thereon.

1.試験体の作製
次に、母材としてSCM415浸炭材シリンダ(φ15mm×L22mm、HRC60)を用いて、上記と同じ方法で同じ厚みの硬質炭素膜を形成することにより、それぞれ、実施例2-1および比較例2-1および比較例2-2の摺動部材を作製した。なお、本実験においては、併せて、ta-C膜上にNを42atom%含有させたa-C:H膜(CN膜)が積層された硬質炭素膜を形成することにより実施例2-2の摺動部材を作製した。
1. Preparation of test specimens Next, using an SCM415 carburized material cylinder (φ15 mm × L22 mm, HRC60) as a base material, a hard carbon film of the same thickness was formed by the same method as described above, thereby obtaining Example 2-1 and Sliding members of Comparative Examples 2-1 and 2-2 were produced. In addition, in this experiment, a hard carbon film in which an aC:H film (CN X film) containing 42 atom % of N was laminated on the ta-C film was formed. No. 2 sliding member was produced.

2.摺動試験方法
作製された各摺動部材を用いて、鋼材ディスク(100CR6(DIN規格))を摺動相手として摺動試験を行った。
2. Sliding Test Method A sliding test was performed using each of the produced sliding members with a steel disk (100CR6 (DIN standard)) as a sliding partner.

具体的には、Optimol社製SRV(Schwingungs Reihungund und Verschleiss)試験機を用いて、図4に示すように、硬質炭素膜が形成されたシリンダ41を鋼材ディスク42と往復摺動させることにより、摺動試験(SRV試験)を行い、摺動特性を評価した。 Specifically, using an SRV (Schwingungs Reihungund und Verschleiss) tester manufactured by Optimol, as shown in FIG. A dynamic test (SRV test) was performed to evaluate sliding characteristics.

なお、このときの試験条件は以下の通りである。
・荷重:100N(事前慣らし時のみ50N)
・振動数:33Hz
・振幅:1.5mm
・時間:120min(事前慣らし:5min)/ 断面観察品のみ360min
・温度:80℃
・オイル:MoDTC添加の0W-16
In addition, the test conditions at this time are as follows.
・Load: 100N (50N only during pre-breaking)
・Frequency: 33Hz
・Amplitude: 1.5mm
・Time: 120 min (preliminary break-in: 5 min) / 360 min for cross-sectional observation only
・Temperature: 80℃
・Oil: 0W-16 with MoDTC added

3.試験結果
(a)表面状態および断面状態
SRV試験2時間後における比較例2-1および実施例2-1の表面状態を図5上段に、また、比較例2-2および実施例2-1の断面状態を図5下段に示す。
3. Test results (a) Surface state and cross-sectional state The surface states of Comparative Example 2-1 and Example 2-1 after 2 hours of the SRV test are shown in the upper part of FIG. A cross-sectional state is shown in the lower part of FIG.

図5より、比較例2-1においては、摩耗は軽微なものの、隆起状形態物の脱落が見られ、脱落した隆起状形態物による引掻き(アブレーシブ摩耗)も図中の矢印部分に発生していることが確認できる。 From FIG. 5, in Comparative Example 2-1, although the abrasion was slight, the protuberances fell off, and scratches (abrasive wear) due to the protruded prominences that fell off also occurred in the arrowed parts in the figure. It can be confirmed that there is

そして、比較例2-2においては、異常摩耗によりa-C:H膜が完全になくなり、母材まで摩耗が進展していることが確認できる。 In Comparative Example 2-2, it can be confirmed that the aC:H film completely disappeared due to abnormal wear, and the wear progressed to the base material.

これに対して、実施例2-1においては、a-C:H膜が残っており、隆起状形態物も脱落することなく残っており、アブレーシブ摩耗も発生していないことが確認できる。 On the other hand, in Example 2-1, the aC:H film remained, the protuberances remained without falling off, and it was confirmed that no abrasive wear occurred.

その後、実施例2-1について、さらに摺動を行い、摺動合計時間6時間後の断面状態を測定したところ、図6に示すように、摺動によるa-C:H膜の未摺動時からの減少が、SEMレベルでは確認できないほど小さいことが確認できた。 After that, Example 2-1 was further slid, and after a total sliding time of 6 hours, the cross-sectional state was measured. As shown in FIG. It was confirmed that the decrease from time to time was so small that it could not be confirmed at the SEM level.

(b)摩擦係数
各摺動部材の摺動試験中における摩擦係数の変化を図7に示す。
(b) Coefficient of Friction FIG. 7 shows changes in the coefficient of friction of each sliding member during the sliding test.

図7に示すように、比較例2-2と実施例2-1、実施例2-2のいずれも、比較例2-1に比べて低い摩擦係数を示している。 As shown in FIG. 7, all of Comparative Example 2-2, Example 2-1, and Example 2-2 exhibit lower coefficients of friction than Comparative Example 2-1.

しかし、比較例2-2においては、試験開始後、すぐに摩擦係数が増加している。このため、MoDTC含有潤滑油中では、a-C:H膜の方がta-C膜よりも低い摩擦係数を示していても、比較例2-2では異常摩耗が発生し、低摩擦を安定して保つことができないと考えられる。なお、比較例2-2において、時間の経過に伴って摩擦係数が低下しているのは、異常摩耗により母材である鋼材が露出して、鋼材同士の摺動となったためと考えられる。 However, in Comparative Example 2-2, the coefficient of friction increased immediately after starting the test. Therefore, in the MoDTC-containing lubricating oil, even if the aC:H film shows a lower coefficient of friction than the ta-C film, abnormal wear occurs in Comparative Example 2-2, and low friction is stable. It is considered that it is not possible to keep In Comparative Example 2-2, the reason why the coefficient of friction decreased with the lapse of time is considered to be that abnormal wear exposed the steel material as the base material, causing the steel materials to slide against each other.

これに対して、実施例2-1、および実施例2-2では、低い摩擦係数が維持されており、MoDTC含有潤滑油中でも、比較例2-2よりも優れた摺動性を安定して発揮できることが分かる。 On the other hand, in Examples 2-1 and 2-2, a low coefficient of friction is maintained, and even in the MoDTC-containing lubricating oil, the slidability is stably superior to that of Comparative Example 2-2. I know it can work.

[3]隆起状形態物の数に対する耐久性評価
次いで、隆起状形態物の数に対する耐久性を評価する実験を行った。
[3] Evaluation of durability with respect to the number of protruding forms Next, an experiment was conducted to evaluate the durability with respect to the number of protruding forms.

1.試験体の作製
母材としてSCM415浸炭材シリンダ(φ15mm×L22mm、HRC60)を用いて、上記した本実施の形態に係る硬質炭素膜の製造方法に従って、ta-C膜を表1に示すアーク電流および膜厚で形成し、さらに、ta-C膜の上に厚み0.3μmのa-C:H膜を形成することにより、実施例3-1~実施例3-3の摺動部材を作製した。また、隆起状形態物の数を極力減らすためにta-C膜の作製時のアーク電流を下げた比較例3-1、および隆起状形態物の数を極力増やすためにアーク電流と膜厚を極端に上げた比較例3-2を作製した。さらに、アークイオンプレーティング法(AIP法)ではなく、フィルタードアークイオンプレーティング法(FVA法)を用いた比較例3-3、比較例3-4を作製した。比較例3-1~比較例3-4においてもta-C膜の上に厚み0.3μmのa-C:H膜を形成している。
1. Using an SCM415 carburized material cylinder (φ15 mm × L22 mm, HRC60) as a base material, a ta-C film was measured according to the above-described method for producing a hard carbon film according to the present embodiment, and the arc current and The sliding members of Examples 3-1 to 3-3 were produced by forming a thick film and further forming an aC:H film having a thickness of 0.3 μm on the ta-C film. . In addition, Comparative Example 3-1, in which the arc current during the production of the ta-C film was lowered in order to reduce the number of protruding features as much as possible, and the arc current and film thickness were extremely increased in order to increase the number of protruding features as much as possible. Comparative Example 3-2 was produced. Furthermore, Comparative Examples 3-3 and 3-4 were prepared using the filtered arc ion plating method (FVA method) instead of the arc ion plating method (AIP method). Also in Comparative Examples 3-1 to 3-4, an aC:H film having a thickness of 0.3 μm is formed on the ta-C film.

2.耐久試験方法
作製された各摺動部材を用いて、鋼材ディスク(100CR6(DIN規格))を摺動相手として摺動試験を行った。
2. Durability Test Method A sliding test was conducted using each of the produced sliding members with a steel disc (100CR6 (DIN standard)) as a sliding partner.

具体的には、Optimol社製SRV(Schwingungs Reihungund und Verschleiss)試験機を用いて、図4に示すように、硬質炭素膜が形成されたシリンダ41を鋼材ディスク42と往復摺動させることにより、SRV試験を行い、摺動特性を評価した。 Specifically, using an SRV (Schwingungs Reihungund und Verschleiss) tester manufactured by Optimol, as shown in FIG. A test was conducted to evaluate the sliding properties.

なお、このときの試験条件は以下の通りである。
・荷重:100N(事前慣らし時のみ50N)
・振動数:33Hz
・振幅:1.5mm
・時間:120min(事前慣らし:5min)
・温度:80℃
・オイル:MoDTC添加の0W-16
In addition, the test conditions at this time are as follows.
・Load: 100N (50N only during pre-breaking)
・Frequency: 33Hz
・Amplitude: 1.5mm
・Time: 120min (preliminary break-in: 5min)
・Temperature: 80℃
・Oil: 0W-16 with MoDTC added

3.試験結果
試験結果を表1に示す。
3. Test Results Table 1 shows the test results.

Figure 0007164880000001
Figure 0007164880000001

表1より、Pc値の小さい比較例3-1および比較例3-3、比較例3-4では、耐久試験後にta-C膜が露出しており、Pc値が小さいと隆起状形態物がa-C:H膜の摩耗を抑制する支柱として、その機能を十分に発揮できないことが確認できる。 From Table 1, in Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-3, and Comparative Example 3-4 with a small Pc value, the ta-C film was exposed after the durability test, and when the Pc value was small, a protruded form was formed. It can be confirmed that the aC:H film cannot sufficiently exhibit its function as a support for suppressing wear of the H film.

また、Pc値の大きい比較例3-2においても耐久試験後にta-C膜が露出しており、隆起状形態物がa-C:H膜の摩耗を抑制する機能が発揮されていない。 Also in Comparative Example 3-2 with a large Pc value, the ta-C film was exposed after the endurance test, and the protuberances did not exhibit the function of suppressing wear of the aC:H film.

これに対して、実施例3-1~実施例3-3では、耐久試験後にもa-C:H膜が残留しており、Pc値が80~300個の範囲において、隆起状形態物はa-C:H膜の摩耗を抑制する支柱としての機能を十分に発揮できる。 On the other hand, in Examples 3-1 to 3-3, the aC:H film remained even after the endurance test, and in the range of Pc values of 80 to 300, the protuberances did not occur. The function as a support for suppressing wear of the aC:H film can be fully exhibited.

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above embodiment within the same and equivalent scope of the present invention.

1 母材
2 ta-C膜
3 隆起状形態物
4 a-C:H膜
41 シリンダ
42 鋼材ディスク
REFERENCE SIGNS LIST 1 base material 2 ta-C film 3 raised form 4 aC:H film 41 cylinder 42 steel disk

Claims (8)

摺動部材の摺動面に被覆される硬質炭素膜であって、
下層側の第1の硬質炭素膜および上層側の第2の硬質炭素膜が積層されて構成されており、
前記第2の硬質炭素膜は、前記第1の硬質炭素膜に比べて低硬度であり、
前記第1の硬質炭素膜には、前記第2の硬質炭素膜へ向けて突出するように隆起状形態物が複数形成されており、
前記第2の硬質炭素膜は、厚みが0.1~0.5μmであり、
前記隆起状形態物の先端が、前記第2の硬質炭素膜の表面から露出しており、
前記第1の硬質炭素膜がta-C膜であり、
前記第2の硬質炭素膜がa-C:H膜であり、
前記隆起状形態物は、前記第1の硬質炭素膜と同一の構造であることを特徴とする硬質炭素膜。
A hard carbon film coated on the sliding surface of the sliding member,
The first hard carbon film on the lower layer side and the second hard carbon film on the upper layer side are laminated,
The second hard carbon film has a lower hardness than the first hard carbon film,
The first hard carbon film is formed with a plurality of protrusions protruding toward the second hard carbon film,
The second hard carbon film has a thickness of 0.1 to 0.5 μm,
the tip of the raised form is exposed from the surface of the second hard carbon film,
the first hard carbon film is a ta-C film,
the second hard carbon film is an aC:H film,
A hard carbon film, wherein the protruded form has the same structure as the first hard carbon film.
前記第1の硬質炭素膜に形成されている前記隆起状形態物に由来する微小突起の数が、硬質炭素膜表面において、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ1.25mmあたり80~300個であることを特徴とする請求項1に記載の硬質炭素膜。 The number of microprotrusions derived from the raised morphology formed on the first hard carbon film is 80 per 1.25 mm measured length on a straight line extending in the direction along the surface on the surface of the hard carbon film. 3. The hard carbon film according to claim 1, wherein the number is 300. 前記第1の硬質炭素膜に形成されている前記隆起状形態物が、硬質炭素膜の断面において、表面に沿う方向に伸びる直線上の測定長さ125μmあたり8~30個であることを特徴とする請求項1に記載の硬質炭素膜。 8 to 30 protruding features formed on the first hard carbon film per 125 μm measured length on a straight line extending along the surface in the cross section of the hard carbon film. The hard carbon film according to claim 1. 前記第1の硬質炭素膜のラマンスペクトルから得られたDピークの面積IDとGピークの面積IGの比(ID/IG比)が、0.2~0.8であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の硬質炭素膜。 The ratio of the area ID of the D peak to the area IG of the G peak obtained from the Raman spectrum of the first hard carbon film (ID/IG ratio) is 0.2 to 0.8. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 3. 前記第1の硬質炭素膜は、水素含有量が15atom%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の硬質炭素膜。 5. The hard carbon film according to claim 1, wherein the first hard carbon film has a hydrogen content of 15 atom % or less. 前記第2の硬質炭素膜は、水素含有量が20atom%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の硬質炭素膜。 6. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 5, wherein the second hard carbon film has a hydrogen content of 20 atom % or more. 前記第2の硬質炭素膜が、金属元素、窒素、ホウ素のいずれかを1~20atom%含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜。 7. The hard carbon film according to any one of claims 1 to 6 , wherein the second hard carbon film contains 1 to 20 atom % of any one of a metal element, nitrogen, and boron. . 請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の硬質炭素膜が摺動面に被覆された摺動部材であって、MoDTC含有オイル中で摺動することを特徴とする摺動部材。 A sliding member having a sliding surface coated with the hard carbon film according to any one of claims 1 to 7 , wherein the sliding member slides in MoDTC-containing oil.
JP2019501313A 2017-02-21 2018-02-19 Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member Active JP7164880B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017029786 2017-02-21
JP2017029786 2017-02-21
PCT/JP2018/005765 WO2018155385A1 (en) 2017-02-21 2018-02-19 Hard carbon film, manufacturing method for same, and sliding member

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018155385A1 JPWO2018155385A1 (en) 2019-12-12
JP7164880B2 true JP7164880B2 (en) 2022-11-02

Family

ID=63252724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019501313A Active JP7164880B2 (en) 2017-02-21 2018-02-19 Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7164880B2 (en)
WO (1) WO2018155385A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7162799B2 (en) * 2018-03-08 2022-10-31 日本アイ・ティ・エフ株式会社 Composite coating and method of forming composite coating
JP7061006B2 (en) * 2018-04-20 2022-04-27 株式会社豊田中央研究所 Sliding members and sliding machines
EP3778982B1 (en) * 2019-08-14 2023-07-05 IHI Hauzer Techno Coating B.V. Method of coating one or more metal components of a fuel cell stack, component of a fuel cell stack and apparatus for coating one or more components of a fuel cell stack
CN121399292A (en) * 2023-06-29 2026-01-23 三井金属株式会社 Method for producing coating structure and coating structure
CN119085338B (en) * 2024-11-06 2025-01-21 合肥工业大学 Automated feeding and discharging method and system for sodium ion battery hard carbon preparation kiln

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001261318A (en) 2000-03-23 2001-09-26 Kobe Steel Ltd Diamond-like carbon hard multi-layered film and member excellent in wear resistance and excellent sliding characteristic
JP2009504448A (en) 2005-08-18 2009-02-05 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム Substrate coated by a layered structure comprising a tetrahedral carbon layer and a soft outer layer
JP2009061540A (en) 2007-09-05 2009-03-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Amorphous carbon film coated tool
JP2015175014A (en) 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リケン sliding member
JP2016196690A (en) 2015-04-06 2016-11-24 株式会社豊田中央研究所 Slide member and slide machine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6343767B2 (en) * 2014-09-17 2018-06-20 日本アイ・ティ・エフ株式会社 Coating film, method for producing the same, and PVD apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001261318A (en) 2000-03-23 2001-09-26 Kobe Steel Ltd Diamond-like carbon hard multi-layered film and member excellent in wear resistance and excellent sliding characteristic
JP2009504448A (en) 2005-08-18 2009-02-05 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム Substrate coated by a layered structure comprising a tetrahedral carbon layer and a soft outer layer
JP2009061540A (en) 2007-09-05 2009-03-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Amorphous carbon film coated tool
JP2015175014A (en) 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リケン sliding member
JP2016196690A (en) 2015-04-06 2016-11-24 株式会社豊田中央研究所 Slide member and slide machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018155385A1 (en) 2018-08-30
JPWO2018155385A1 (en) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7164880B2 (en) Hard carbon film, manufacturing method thereof, and sliding member
CN104169555B (en) Combination of cylinder and piston ring
CN106661717B (en) covered sliding member
CN104903631B (en) Hard Carbon Coating
EP3604782B1 (en) Sliding member, piston ring and method of manufacturing a sliding member
TWI616544B (en) Coated tool and method for producing the same
US10077839B2 (en) Piston ring and process for producing same
CN105308367B (en) Piston ring and its manufacture method
WO2019130769A1 (en) Sliding member and piston ring
JP7298083B2 (en) Piston ring and its manufacturing method
CN114318270B (en) Running-in coating for improving friction performance of hard coating on outer circumferential surface of piston ring in running-in period and preparation method thereof
JP2013087325A (en) Hard carbon film, and method for forming the same
JP6599251B2 (en) Sliding member and manufacturing method thereof
US11851741B2 (en) Hard carbon film, manufacturing method for same, and sliding member
CN115413313B (en) Piston ring and method for manufacturing same
JP2019116677A (en) Sliding member
JP7268901B2 (en) SLIDING MEMBER AND METHOD FOR MANUFACTURING SLIDING MEMBER
JP2019002033A (en) Diamond-like carbon film structure, and production method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200616

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200622

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210719

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220322

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221003

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7164880

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250