CN111512056A

CN111512056A - 低摩擦滑动机构

Info

Publication number: CN111512056A
Application number: CN201780098001.6A
Authority: CN
Inventors: 仲野诚一; 马渕丰; 樋口毅; 山下武道; 登阪敬司
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: US20200385645A1; EP3734097A1; EP3734097B1; CN111512056B; EP3734097A4; US11186795B2; WO2019130553A1; JPWO2019130553A1; JP7040532B2

Abstract

提供一种抗咬合性优异的滑动机构。一种滑动机构，其特征在于，在DLC涂布滑动构件(A)与滑动构件(B)所形成的滑动面存在有润滑油，前述DLC涂布滑动构件(A)是在基材上覆盖DLC膜、进而在DLC膜上覆盖岛状的金属膜而成的。

Description

低摩擦滑动机构

技术领域

本发明涉及低摩擦滑动机构，更详细而言，涉及例如可提高内燃机、驱动系统传动机构等中的各种滑动面的摩擦特性或抗咬合性能的低摩擦滑动机构。

背景技术

全球变暖、臭氧层的破坏等全球规模的环境问题突出，尤其关于据说对全球变暖有较大影响的CO₂削减，各国就如何制定管制值引起了大的关注。

关于CO₂削减，实现减少由机械·装置等的摩擦损失导致的能量损失、特别是削减汽车的燃油消耗为大课题之一，滑动机构所发挥的作用大。

作为滑动机构的作用，是对于发动机的滑动构件中摩擦磨耗环境严酷的部位，抗咬合性优异并且表现出低的摩擦系数，最近正在进行各种硬质薄膜材料的应用。对于通常的DLC(类金刚石)材料，空气中、不存在润滑油下的摩擦系数比TiN、CrN等耐磨耗性的硬质覆膜材料低，因此作为低摩擦滑动材料而被期待。

另一方面，报告了低摩擦特性优异的通常的DLC材料在润滑油存在下其减摩效果小(例如非专利文献1)。

此处，专利文献1中公开了，通过通常的DLC材料与有机钼化合物的组合，滑动机构中的减摩效果提高。

现有技术文献

专利文献

非专利文献1：日本摩擦学学会预稿集·东京，1999.5，p11-12，加纳等

专利文献1：日本特开第2005-098495号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，根据上述专利文献1的公开，该文献中记载的滑动机构显示优异的减摩效果。但是，根据本发明人等的研究，关于专利文献1中公开的滑动机构，判明了抗咬合性不充分。

因此，本发明的目的在于提供抗咬合性优异的滑动机构。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究。其结果发现：对于具备在基材上覆盖DLC膜而成的DLC涂布滑动构件(A)、滑动构件(B)、和存在于前述DLC涂布滑动构件(A)与前述滑动构件(B)所形成的滑动面的润滑油的滑动机构，以独立的金属膜散布在构成前述DLC涂布滑动构件(A)的前述DLC膜的表面的方式来构成，由此能解决上述课题，从而完成了本发明。

即，本发明的一方式涉及一种滑动机构，其具备：在基材上覆盖DLC膜而成的DLC涂布滑动构件(A)、滑动构件(B)、和存在于前述DLC涂布滑动构件(A)与前述滑动构件(B)所形成的滑动面的润滑油。而且，具有如下特征：以独立的金属膜散布在构成该滑动机构的DLC涂布滑动构件(A)的DLC膜的表面的方式来构成。

发明的效果

根据本发明，能够实现抗咬合性优异的滑动机构。

附图说明

图1为本发明的一实施方式的滑动机构的截面图。

图2为示出使试验片往复运动的试验机的主要部分的概要立体图。

图3为在进行往复运动试验后，对销试验片1的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察而得到的图像。

图4为在进行往复运动试验后，对销试验片C1的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察而得到的图像。

具体实施方式

本发明的一方式为一种滑动机构，其特征在于，具备：在基材上覆盖DLC膜而成的DLC涂布滑动构件(A)、滑动构件(B)、和存在于前述DLC涂布滑动构件(A)与前述滑动构件(B)所形成的滑动面的润滑油，独立的金属膜散布在构成前述DLC涂布滑动构件(A)的前述DLC膜的表面。通过具有这样的结构，从而可得到提高了抗咬合性能的滑动机构。本发明发挥上述效果的详细机理还不明确，推测如下。需要说明的是，本发明的技术范围不受下述机理的任何限制。

根据本发明人等的研究，发现：通过以金属为主成分的与周围独立的多个金属膜以岛状分布(散布)在构成DLC涂布滑动构件(A)的DLC膜的表面，与使用了不具有这种构成的以往的DLC涂布滑动构件的滑动机构相比，高面压下的滑动中的咬合发生时的载荷有显著增加的倾向。作为可观察到这样的倾向的原因，本发明人等推测可能是因为散布在非活性的DLC膜的表面的多个独立的金属膜作为润滑油(例如，发动机油)中的添加剂的反应位点而发挥功能。另外推测，散布在DLC膜的表面的多个独立的金属膜不会阻碍存在于滑动构件间(滑动面)的润滑油的流动，进而有助于接点部位的冷却及进行反应的添加剂的供给，并且具有提高滑动部整体的保油性的功能。根据这些复合的机理，认为可得到显著的抗咬合性的提高效果。

本方式的滑动机构只要能够具备如上所述的结构，就没有任何限定，例如可以应用如下所述的滑动部。

即，以4循环、2循环发动机等内燃机的滑动部(例如气门传动系统、活塞、活塞环、活塞裙、气缸衬垫、连杆、曲轴、轴承(bearing)、轴承、轴承衬瓦(metal)、齿轮、链条、传送带、油泵等)为首，驱动系统传动机构(例如齿轮等)、硬盘驱动器的滑动部、其他摩擦条件严酷、要求低摩擦性的各种滑动面为对象。

以下，参照附图更详细地对本方式的滑动机构进行说明，但本发明的技术范围应该基于权利要求书的记载而确定，不仅限制于以下的方式。需要说明的是，本说明书中，表示范围的“X～Y”是指“X以上且Y以下”。另外，只要没有特殊说明，则操作及物性等的测定是在室温(20～25℃)/相对湿度40～50％的条件下进行。

图1为本发明的一实施方式的滑动机构的截面图。如图1所示，本实施方式的滑动机构10具备：DLC涂布滑动构件(A)100、作为滑动的配对材料的滑动构件(B)200、和存在于它们之间(滑动面)的润滑油(未图示)。DLC涂布滑动构件(A)100具有基材110、和配置于基材上的DLC膜120作为必需的构成构件。而且，多个独立的金属膜130散布在DLC膜120的表面。

(DLC涂布滑动构件(A))

<基材>

本发明中的DLC涂布滑动构件(A)具有在基材上覆盖DLC膜而成的构成。另外，有如下特征：独立的金属膜散布在该DLC膜的表面。

本方式中，作为构成DLC涂布滑动构件(A)的基材，不仅可以应用由高纯度的铁构件、铝构件、钛构件构成的基材，还可以应用由不锈钢(钢铁材料)等铁合金构件、铜合金构件、铝合金构件、镁合金构件、钛合金构件等金属构件构成的基材。进而也可以使用由各种橡胶、塑料等树脂构件、陶瓷构件、碳构件等非金属构件构成的基材。特别是，铁合金构件、铝合金构件、镁合金构件在容易应用于现有的机械·装置等的滑动部、并且能够在各种领域中广泛地为节能对策作出贡献的方面是优选的。另外，对这些金属构件、非金属构件实施了各种薄膜涂布而成的构件也有用。例如，可列举出对铁合金构件、铝合金构件、镁合金构件、钛合金构件等实施氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)等薄膜涂布而成者。

作为铁合金构件，例如，优选使用包含镍、铜、锌、铬、钴、钼、铅、硅或钛、或它们的任意组合作为合金元素的铁基合金。例如，可以使用高碳铬轴承钢(JIS G4805中规定为SUJ2。)、合金工具钢、渗碳钢、低合金冷硬铸铁、调质碳钢、淬火钢等。具体而言，可列举出JIS中规定的镍铬钢(SNC415、SNC815)、镍铬钼钢(SNCM220、SNCM415、SNCM420、SNCM616、SNCM815)、铬钢(SCr415、SCr420)、铬钼钢(SCM415、SCM418、SCM420、SCM421、SCM822)、锰钢(SMn420)、锰铬钢(SMnC420)等，但不限定于这些。

另外，铁构件、铁合金构件的表面硬度以洛氏硬度(C等级)计优选为HRC45～60。该情况下，例如，在如凸轮从动构件那样700MPa左右的高面压下的滑动条件下，也能够维持硬质碳层的耐久性，因此有效。表面硬度不足HRC45时，有时在高面压下会弯曲、变得容易剥离。

进而，铁构件、铁合金构件的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.1μm以下时，从滑动的稳定性的方面出发是适当的。若超过0.1μm，则有时局部形成划痕，摩擦系数大幅提高。

另外，作为铝合金构件，例如优选使用包含硅(Si)4～20质量％、铜(Cu)1.0～5.0质量％的亚共晶铝合金或过共晶铝合金。具体而言，可列举出JIS中规定的AC2A、AC8A、ADC12、ADC14等。

另外，铝构件、铝合金构件的表面硬度以布氏硬度计优选为HB80～130。铝构件、铝合金构件的表面硬度脱离上述范围时，不足HB80时，有时铝构件、铝合金构件变得容易磨耗。

进而，铝构件、铝合金构件的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.1μm以下时，从滑动的稳定性的方面出发是适当的。若超过0.1μm，则有时局部形成划痕，摩擦系数大幅提高。

另外，作为镁合金构件，例如，优选使用镁-铝-锌(Mg-Al-Zn)系、镁-铝-稀土金属(Mg-Al-REM)系、镁-铝-钙(Mg-Al-Ca)系、镁-锌-铝-钙(Mg-Zn-Al-Ca)系、镁-铝-钙-稀土金属(Mg-Al-Ca-REM)系、镁-铝-锶(Mg-Al-Sr)系、镁-铝-硅(Mg-Al-Si)系、镁-稀土金属-锌(Mg-REM-Zn)系、镁-银-稀土金属(Mg-Ag-REM)系或镁-钇-稀土金属(Mg-Y-REM)系、或它们的任意组合。具体而言，可列举出ASTM中规定的AZ91、AE42、AX51、AXJ、ZAX85、AXE522、AJ52、AS21、QE22、WE43等。

另外，镁构件、镁合金构件的表面硬度以布氏硬度计优选为HB45～95。镁构件、镁合金构件的表面硬度脱离上述范围时，不足HB45时，有时镁构件、镁合金构件变得容易磨耗。

进而，镁构件、镁合金构件的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.1μm以下时，从滑动的稳定性的方面出发是适当的。若超过0.1μm，则有时局部形成划痕，摩擦系数大幅提高。

<DLC膜>

本方式中，配置于滑动构件(A)的基材上的DLC(类金刚石)膜是以碳元素为主而构成的非晶质的膜。对于DLC的微细结构，碳彼此的键合形态包含金刚石结构(sp³键)和石墨键(sp²键)这两者。具体地，作为非晶质的、碳彼此的键合形态包含金刚石结构(sp³键)和石墨结构(sp²键)这两者的物质的具体例，可列举出仅包含碳元素的(不包氢的)无定形碳(amorphous Carbon(a-C))、含有氢的氢无定形碳(a-C：H)、一部分含有钛(Ti)、钼(Mo)等金属元素的金属无定形碳(MeC)等。

DLC膜可以通过CVD法、PVD法等方法在基材上形成。通常，若使用热CVD法、等离子体CVD法等CVD法来形成DLC膜，则在DLC膜中含有源自原料的有机化合物(例如，烃气体)的氢，DLC膜中的氢浓度典型的为15～40原子％。另一方面，利用使用了碳束的离子镀法、电弧式离子镀法、激光烧蚀法、溅射法、磁控溅射法等PVD法时，可以控制为包含氢或不含氢。DLC膜中的氢含量越少，越可得到减摩效果，进而越能够确保优异的抗咬合性能。从这样的观点出发，DLC膜中的氢含量优选为40原子％以下、更优选为25原子％以下、进一步优选为10原子％以下、特别优选为5原子％以下、最优选为1原子％以下。特别是优选设为含有1原子％以下且超过0原子％的氢的氢无定形碳(a-C：H)、不包氢的无定形碳(a-C)。需要说明的是，从重点使DLC膜的最表层的氢含量降低的观点出发，也可以将DLC膜设为2层或2层以上的多层结构，将最表层设为采用氢浓度为1原子％以下且超过0原子％的氢无定形碳(a-C：H)或不包氢的无定形碳。此处，“最表层”是指，将DLC膜的厚度作为基准(100％)，从最表面起到5％为止的范围，代表性的是指自最表面起到深度1.0μm为止的范围。需要说明的是，DLC膜在单层结构的情况下将该层作为最表层。

进而，DLC膜的滑动部位中的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计优选为0.1μm以下、更优选为0.08μm以下、进一步优选为0.05μm以下、特别优选为0.03μm以下。若表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计超过0.1μm，则有时局部形成划痕，摩擦系数变大。表面越平滑越好，因此粗糙度的下限没有特别限定，但实际上适宜考虑制造加工的成本而精加工为上述那样的适当的粗糙度的表面。需要说明的是，表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.08μm以下时，从滑动的稳定性方面来看是适当的。

<金属膜>

本方式的滑动机构中，如上所述，独立的金属膜散布在构成滑动构件(A)的DLC膜的表面。认为这样散布在DLC膜的表面的金属膜不会阻碍存在于滑动构件间(滑动面)的润滑油的流动、进而有助于接点部位的冷却及进行反应的添加剂的供给，并且具有提高滑动部整体的保油性的功能。而且认为，其结果，有助于滑动机构的抗咬合性的提高。

金属膜只要是以金属为主成分的膜就没有特别限制，可以由不给作为滑动机构的功能带来不良影响的金属构成。优选的实施方式中，金属膜为以选自由铜、铝、铁及锡组成的组中的至少1种金属为主成分的金属膜。此处，“以金属为主成分”是指包含金属作为主成分，是包括仅由金属构成、实质上由金属构成这两者的概念。根据情况，例如，在制造工序上可以包含金属以外的材料。需要说明的是，“实质上由金属形成”是指允许10质量％左右以下(优选5质量％左右以下，更优选1质量％左右以下)的其它材料的混入。

另外，本方式中，“独立的金属膜散布”在DLC膜的表面是指，由以与邻接的金属膜分离的状态(即，非连续地)存在的多个金属膜形成的覆盖部以点状(或岛状)存在于DLC膜的表面。换言之，使得未被金属膜覆盖的DLC膜的表面连续地露出。需要说明的是，关于独立的金属膜的大小、形状的图案，没有特别限定。

关于DLC膜的表面中的金属膜占据的面积的比例(面积率)，没有特别限制，作为下限值，优选为1％以上、更优选为5％以上、进一步优选为10％以上。通过提高金属膜的面积率，从而滑动部位的冷却、滑动机构整体的保油性提高，减摩效果或抗咬合性能可提高。另一方面，作为金属膜的面积率的上限值，优选为50％以下、更优选为40％以下、进一步优选为30％以下。金属膜的面积率为这样的范围内时，能够确保独立的金属膜的散布状态，可称为添加剂反应的位点。

本方式中，对金属膜的厚度也没有特别限制，作为下限值，优选为0.1μm以上、更优选为0.3μm以上、进一步优选为0.5μm以上。为这样的范围内时，散布在DLC膜的表面的独立的金属膜可提高滑动部整体的保油性。需要说明的是，对金属膜的厚度的上限值也没有特别限制，优选为10μm以下、更优选为1μm以下、进一步优选为0.9μm以下。在这样的范围内，可抑制岛状的金属膜引起的摩擦系数的增加。

本方式中，作为使独立的金属膜以散布的方式覆盖在DLC膜上的方法，没有特别限制。例如，可以通过蒸镀法、溅射法或CVD法及光刻法的组合等，以独立的金属膜散布的方式来形成。作为一例，通过蒸镀法、溅射法或CVD法等以接触DLC膜的方式将金属膜堆积。在该金属膜上涂布光致抗蚀剂膜，通过光刻法技术对光致抗蚀剂膜以剩余的部分成为岛状的方式进行图案化。通过使用经图案化的光致抗蚀剂膜作为掩模的蚀刻，能够选择性地将金属膜的一部分去除，形成多个独立的金属膜。

进而，根据本发明的优选的一实施方式，可列举出如下方法：将作为DLC涂布滑动构件(A)的前体的被DLC膜覆盖而成的滑动构件(A’)和后述的滑动构件(B)组合以构成滑动机构后，在前述滑动构件(A’)的DLC膜上进一步形成金属膜。具体而言，可以通过下述方法使与作为配对材料的滑动构件(B)中所含的金属材料同种的金属膜独立地散布在前述滑动构件(A’)的滑动部位(DLC膜的表面)，所述方法具有如下步骤：(1)将在基材上覆盖DLC膜而成的滑动构件(A’)和包含金属材料的滑动构件(B)组合来制作滑动机构的步骤；(2)在前述滑动机构的滑动部位涂布含有含钼化合物的润滑油，并在前述滑动构件(A’)与前述滑动构件(B)之间往复运动的步骤。即，如此操作可得到滑动构件(A)。其详细的原因尚不明确，但可以确认到：根据前述方法，可制作具有在DLC膜的表面覆盖有金属膜的滑动构件(A)的滑动机构，该滑动机构具有优异的减摩性及抗咬合性能。

另外，通过蒸镀法、溅射法或CVD法及光刻法的组合形成独立的(岛状的)多个金属膜的情况下，作为滑动构件(A)的配对材料的滑动构件(B)及润滑油只要在如下所述的范围内，就可以没有限制地采用。另一方面，通过具有上述(1)～(2)的步骤的方法形成独立的多个金属膜的情况下，作为滑动构件(B)，要求包含金属材料作为主成分，并且作为润滑油，要求含有含钼化合物。通过这样的特定的组合，能够使与滑动构件(B)中所含的金属同种的金属膜独立地(以岛状)分布于DLC膜的表面。因此，作为本发明的一实施方式，进而还提供具有上述(1)～(2)的步骤的前述滑动构件(A)的制造方法。该制造方法中，滑动构件(B)中所含的金属材料优选为选自由铜、铝、铁及锡组成的组中的至少1种。其中，若考虑与润滑油的相容性，滑动构件(B)的构成材料更优选为铜。即，前述DLC涂布滑动构件(A)中，独立地散布的多个金属膜更优选以铜为主成分。需要说明的是，该制造方法中，润滑油含有含钼化合物，其中从获得容易性的观点出发，优选使用二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二硫代磷酸钼(MoDTP)等含钼化合物。关于滑动构件(B)及润滑油，另外在下述中详细地叙述。

通过具有上述(1)～(2)的步骤的方法形成独立的多个金属膜时，可以通过调整润滑油中的含钼化合物的含量来控制DLC膜的表面中的金属膜的面积率。具体而言，对于润滑油中的含钼化合物的含量的优选范围，在以下的对润滑油的说明中叙述，在该优选的范围内增加润滑油中的含钼化合物的含量时，能够增大金属膜的面积率。

进而，通过具有上述(1)～(2)的步骤的方法形成独立的多个金属膜的情况下，通过对滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，能够确认金属膜的散布状态。另外，对于该金属膜的成分，可以通过基于燃烧法的元素分析进行确认。

(滑动构件(B))

作为前述DLC涂布滑动构件(A)和滑动的对象构件(本发明中，也称为滑动构件(B))的构成材料，没有特别限制，例如可列举出铁系材料、铜系材料、铝系材料、镁系材料、钛系材料、锡系材料等金属材料等。另外，也可以使用树脂、塑料、碳等非金属材料。另外，也可以对这些金属材料、非金属材料实施各种薄膜涂布。特别是铜系材料、铁系材料、铝系材料及锡系材料在容易应用于现有的机械·装置等滑动部、另外能够在各种领域中广泛地为节能对策做出贡献的方面是优选的。进而，如上所述，作为在DLC涂布滑动构件(A)的DLC膜的表面形成独立的多个金属膜的方法，通过使用以选自由铜、铝、铁及锡组成的组中的至少1种金属为主成分的构件作为配对材料的滑动构件(B)，能够在滑动机构进行滑动的过程中以散布的方式形成金属膜，在制造工序上有效率，因此优选。

作为上述的铜系材料，没有特别限制，不仅可以使用高纯度的铜，还可以使用各种铜系合金(包含镍、铁、锌、铬、钴、钼、铅、硅、钛、锡、或将它们任意组合而成的元素的合金)。具体而言，例如可列举出青铜合金(铜锡合金)等。

作为上述的铁系材料，没有特别限制、不仅可以使用高纯度的铁，还可以使用各种铁系合金(包含镍、铜、锌、铬、钴、钼、铅、硅、钛、或它们任意组合而成的元素的合金)。具体而言，例如可列举出渗碳钢SCM420、SCr420(JIS)等。

另外，作为上述的铝系材料，也没有特别限制，除了高纯度的铝以外，还可以使用各种铝系合金。具体而言，理想的是使用例如包含硅(Si)4～20％、铜(Cu)1.0～5.0％的亚共晶铝合金、过共晶铝合金等。作为铝合金的适宜的例子，例如可列举出AC2A、AC8A、ADC12及ADC14(JIS)等。

作为实施了各种涂布的金属材料，没有特别限制，具体而言，可列举出对各种金属系材料在表面用TiN、CrN等、或上述DLC材料等实施薄膜涂布而得的金属系材料。

(润滑油)

本方式的滑动机构中，使滑动部位存在润滑油。

本方式中可以使用的润滑油没有特别限制，例如，可列举出汽车用发动机油、变速箱油。

作为基于润滑油的减摩或抗咬合性能提高的方案，可列举出：通过低粘度化来降低流体润滑区域中的粘性阻力及发动机内的搅拌阻力；通过最适的摩擦调节剂和各种添加剂的配混来降低混合及边界润滑区域下的摩擦损失。从这样的观点出发，对于润滑油的粘度(SAE粘度级)，作为低温粘度，优选为25W以下、更优选为15W以下、进一步优选为5W以下。另外，作为高温粘度，优选为60以下、更优选为40以下、进一步优选为20以下。作为摩擦调节剂，可以使用二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二硫代磷酸钼(MoDTP)等含钼化合物。如上所述，通过使润滑油含有含钼化合物，能够在滑动机构进行滑动的过程中在构成滑动构件(A)的DLC膜的表面形成金属膜，在制造工序上是有效率的，因此优选。进而，通过本发明人等的研究还确认到了，在滑动机构中使用含有含钼化合物的润滑油的情况下，生成MoS₂及MoO₃。认为如此操作形成的MoS₂有助于减摩，MoO₃有助于抗咬合性的提高，因此也能够有助于本发明的课题的解决。

对于本方式的润滑油中的钼(原子换算)的含量，以润滑油总量基准计，优选为10质量ppm以上、更优选为100质量ppm以上、进一步优选为500质量ppm以上。为这样的范围内时，减摩效果显著。另外，对于钼的含量的上限值也没有特别限制，为1,000质量ppm以下时，在润滑油中的溶解性、储藏稳定性良好、不易产生沉淀物，因此优选。

需要说明的是，本发明的润滑油中可以进一步将无灰分散剂、防磨耗剂或极压剂、金属系清洗剂、抗氧化剂、粘度指数提高剂、除含钼化合物以外的摩擦调节剂、防锈剂、非离子系表面活性剂、抗乳化剂、金属减活剂、消泡剂等各种添加剂单独或组合多种而配混，来提高所需的性能。

实施例

使用以下的实施例更详细地对本发明进行说明。但是，本发明的技术范围不仅限制于以下的实施例。

以下的实施例中，使用图2所示的装置进行滑动试验(往复运动试验)，确认本发明的效果。图2为示出使试验片往复运动的试验机的主要部分的概要立体图。试验如下进行：如图2所示，在平板试验片20(相当于滑动构件(B))上，在对销试验片(相当于DLC涂布滑动构件(A))21施加垂直载荷的状态下沿两箭头方向往复滑动来进行。需要说明的是，对于各实施例及比较例，改变平板试验片20或销试验片的材质、润滑油的组成、或金属膜的形成方法中的任意者来进行。另外，载荷如下来设定：经时地增加来进行，在滑动部的摩擦力超过130N时(视为咬合开始过度发生的时刻)停止。

具体的试验条件等如下。

试验机：SRV试验(往复运动摩擦试验机)

试验条件

·温度：平板试验片120℃

·步骤UP：200N/3分钟，0.7m/s

<滑动20mm×2(往复)、1000cpm>

·润滑状态：Wet(涂布1滴润滑油)

(实施例1)

本实施例中使用的平板试验片及销试验片的材质如下。

·平板试验片1：铜板材(厚7mm×长60mm×宽40mm)

滑动面的表面粗糙度Ra 0.4μm

·销试验片1：DLC涂布鱼糕形构件(日文：(蒲鉾))(曲率R300×30mm长)

滑动面的表面粗糙度Ra 0.03μm

此处，作为上述销试验片1使用的DLC涂布鱼糕形构件是在铬钢钢材(SCr420)的滑动面通过PVD电弧离子式离子镀法覆盖DLC膜而成的。需要说明的是，DLC膜中的氢含量为0.5原子％。另外，作为润滑油，使用含MoDTC油(Mo含量700质量ppm，SAE粘度0W20)。

对于往复运动试验的结果，实施例1中，直到达到试验机载荷能力1900N所引起的限制器停止为止，滑动部的摩擦力也未超过130N。

<DLC膜表面分析>

图3为进行上述往复运动试验后用截面扫描型电子显微镜(SEM)对销试验片1的滑动部进行观察而得到的图像。如图3所示，观察到在DLC膜的表面以散布的方式形成了多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铜为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为12％、其厚度为0.5μm。

(实施例2)

实施例2中，作为润滑油，使用含MoDTP油来代替含MoDTC油，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例2中，直到达到试验机载荷能力1900N所引起的限制器停止为止，滑动部的摩擦力也未超过130N。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片2的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，观察到在DLC膜的表面以散布的方式形成了多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铜为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为8％、其厚度为0.5μm。

(实施例3)

实施例3中，作为润滑油，使用含MoDTC油(Mo含量800质量ppm)来代替含MoDTC油(Mo含量700质量ppm)，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。对于实施例3，因达到试验机载荷能力1900N而限制器停止，但此时滑动部的摩擦力未超过130N。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片3的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，观察到在DLC膜的表面以散布的方式形成了多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铜为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为5％、其厚度为0.3μm。

(实施例4)

实施例4中，作为润滑油，使用含MoDTC油(Mo含量70ppm)来代替含MoDTC油(Mo含量700ppm)，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例4在载荷达到1700N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片4的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，观察到在DLC膜表面以散布的方式形成了多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铜为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为0.5％、其厚度为0.3μm。

(实施例5)

实施例5中，使DLC膜的氢含量为5.0原子％，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例5在载荷达到1800N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片5的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，观察到在DLC膜表面以散布的方式形成多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铜为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为13％、其厚度为0.5μm。

(实施例6)

实施例6中，使平板试验片6为铝，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例6在载荷达到1900N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片6的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，观察到在DLC膜表面以散布的方式形成多个独立的斑点。对这些斑点通过基于燃烧法的元素分析进行测定，结果可以确认是以铝为主成分的铜膜。需要说明的是，对于散布的铝膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为5％、其厚度为0.3μm。

(实施例7)

实施例7中，事先在DLC涂布鱼糕形构件的滑动部通过CVD法形成多个独立的铜膜。通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例7中，直到达到试验机载荷能力1900N所引起的限制器停止为止，滑动部的摩擦力也未超过130N。

(实施例8)

实施例8中，事先在DLC涂布鱼糕形构件的滑动部通过CVD法形成多个独立的铜膜。对于这样的独立的多个铜膜，在作为滑动部的DLC膜中所占的面积率为10％、其厚度为0.5μm。其后，作为润滑油，使用无Mo油来代替MoDTC，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。实施例8在载荷达到1800N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

(比较例1)

比较例1中，作为润滑油，使用无Mo油来代替含MoDTC油，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。比较例1在载荷达到1500N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片C1的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，但如图4所示，在DLC膜表面基本不存在斑点。

(比较例2)

比较例2中，不使DLC膜覆盖于销试验片C2，除此以外，通过与实施例1同样的往复运动试验方法进行。比较例2在载荷达到500N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片C2的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，但在DLC膜的表面基本不存在斑点。

(比较例3)

比较例3中，作为润滑油，使用无Mo油来代替含MoDTC油，除此以外，通过与实施例6同样的往复运动试验方法进行。比较例3在载荷达到1600N时滑动部的摩擦力超过130N，因此停止试验。

<DLC膜表面分析>

进行上述往复运动试验后，对销试验片C3的滑动部用截面扫描型电子显微镜(SEM)进行观察，但在DLC膜表面基本不存在斑点。

将上述实施例1～7及比较例1～3的条件及评价结果示于下述表1。

[表1]

实施例1～8中，在销试验片上覆盖DLC膜、进而在DLC膜上以散布的方式配置独立的金属膜，因此在往复运动试验中摩擦减轻、显示良好的抗咬合性能。另一方面可知，比较例1～3中，使用DLC膜上未覆盖金属膜的销试验片进行了往复运动试验，因此摩擦力均大、抗咬合性能均差。

附图标记说明

20 平板试验片(相当于滑动构件(B))、

21 销试验片(相当于DLC涂布滑动构件(A))、

10 滑动机构、

100 DLC涂布滑动构件(A)、

110 基材、

120 DLC膜、

130 金属膜。

Claims

1.一种滑动机构，其特征在于，具备：在基材上覆盖DLC膜而成的DLC涂布滑动构件(A)、滑动构件(B)、和存在于所述DLC涂布滑动构件(A)与所述滑动构件(B)所形成的滑动面的润滑油，

独立的金属膜散布在构成所述DLC涂布滑动构件(A)的所述DLC膜的表面。

2.根据权利要求1所述的滑动机构，其中，所述金属膜为以选自由铜、铝、铁及锡组成的组中的至少1种金属为主成分的金属膜。

3.根据权利要求1或2所述的滑动机构，其中，所述滑动构件(B)的构成材料以选自由铜、铝、铁及锡组成的组中的至少1种金属为主成分。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的滑动机构，其中，所述润滑油含有含钼化合物。

5.根据权利要求4所述的滑动机构，其中，所述润滑油中的钼的含量为500质量ppm以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的滑动机构，其中，所述金属膜在所述DLC膜中所占的面积率为5％以上且30％以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的滑动机构，其中，所述金属膜的厚度为0.1μm以上且10μm以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的滑动机构，其中，所述DLC膜中的氢含量为5原子％以下。