特開 2018-168440 耐摩耗性皮膜及びその形成方法、並びに耐摩耗性部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-168440(P2018-168440A)

(43)【公開日】2018年11月1日

(54)【発明の名称】耐摩耗性皮膜及びその形成方法、並びに耐摩耗性部材

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/52 20060101AFI20181005BHJP

   C23C 18/32 20060101ALI20181005BHJP

   C25D 5/26 20060101ALI20181005BHJP

【ＦＩ】

   C23C18/52 B

   C23C18/32

   C25D5/26 L

   C23C18/52 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-68348(P2017-68348)

(22)【出願日】2017年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】594014513

【氏名又は名称】帝国イオン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北條 将史

(72)【発明者】

【氏名】中村 孝司

(72)【発明者】

【氏名】川脇 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】中村 綾佑

(72)【発明者】

【氏名】松村 宗順

(72)【発明者】

【氏名】日根野 実

(72)【発明者】

【氏名】蒲 隆弘

【テーマコード（参考）】

4K022

4K024

【Ｆターム（参考）】

4K022AA02

4K022AA48

4K022BA01

4K022BA07

4K022BA14

4K022BA16

4K022BA34

4K022BA36

4K022CA29

4K022DA01

4K022EA04

4K024AA02

4K024AA03

4K024AA10

4K024AB02

4K024AB17

4K024BA01

4K024BB06

4K024BB07

4K024DA10

4K024GA03

(57)【要約】

【課題】摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜及びその製造方法、並びに耐摩耗性部材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の耐摩耗性皮膜１０は、めっき層１１と、複数の粒子１２と、コート層１３とを備える。前記複数の粒子１２の一端は、前記めっき層１１によって保持されており、前記コート層１３は、前記複数の粒子１２及び前記めっき層１１表面を被覆するように形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

めっき層と、複数の粒子と、コート層とを備え、
前記複数の粒子の一端は、前記めっき層によって保持されており、
前記コート層は、前記複数の粒子及び前記めっき層表面を被覆するように形成されている、耐摩耗性皮膜。

【請求項2】

前記コート層は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、銀及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載の耐摩耗性皮膜。

【請求項3】

前記めっき層は、ニッケルめっき層である、請求項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜と、基材とを備え、
前記基材は前記耐摩耗性皮膜で被覆されており、
前記耐摩耗性皮膜は、前記めっき層側の面が前記基材に固着している、耐摩耗性部材。

【請求項5】

基材と、めっき層と、複数の粒子と、コート層とを備え、
前記複数の粒子の一端は、前記めっき層によって保持されており、
前記めっき層は前記基材に固着しており、
前記コート層は、前記めっき層を被覆すると共に、前記粒子の一部分が前記コート層表面よりも突出するように形成されている、耐摩耗性部材。

【請求項6】

複数の粒子を電着させた基材に対して第１のめっき処理を行う工程と、
前記複数の粒子の表面をコート層で被覆するための第２のめっき処理を行う工程と、
を備える、耐摩耗性皮膜の形成方法。

【請求項7】

前記第２のめっき処理は、無電解めっき処理又は電気めっき処理であり、前記第２のめっき処理によって形成される前記コート層は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、銀及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項６に記載の形成方法。

【請求項8】

前記第１のめっき処理は、電気ニッケルめっき又は無電解ニッケルめっきである、請求項６又は７に記載の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐摩耗性皮膜及びその形成方法、並びに耐摩耗性部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、各種の機械部品、工具、金型等の部材に対して、優れた耐摩耗性を付与することが求められており、種々の技術が検討されている。特に近年では、部材表面に耐摩耗性に優れる皮膜をめっき等の方法で形成させることで、各種部材の耐摩耗性を高めることが行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、二硫化モリブデンを含む複合めっき液を用いて被めっき部材に皮膜を形成して耐摩耗性を高める技術が提案されている。また、特許文献２には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とＮｉとを含む皮膜を摺動部材に形成させることによって耐摩耗性を向上させ、摺動性能の維持を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３３２４５４号公報

【特許文献2】特開２０１５−０９２００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の耐摩耗性の皮膜では、確かに各種部材の耐摩耗性を向上させることができるものの、摩耗が長期間にわたって繰り返されると、皮膜が削れたり、劣化したりする等の現象が徐々に進行し、耐摩耗性の低下が起こることが問題となっていた。近年、各種部材の耐摩耗性に関しては、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜が求められているところ、従来の技術では耐久性という点に問題があり、さらなる改善が求められていた。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜及びその製造方法、並びに耐摩耗性部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、耐摩耗性皮膜中に粒子を含有させることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0008】

すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の発明を包含する。
項１．めっき層と、複数の粒子と、コート層とを備え、
前記複数の粒子の一端は、前記めっき層によって保持されており、
前記コート層は、前記複数の粒子及び前記めっき層表面を被覆するように形成されている、耐摩耗性皮膜。
項２．前記コート層は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、銀及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、項１に記載の耐摩耗性皮膜。
項３．前記めっき層は、ニッケルめっき層である、項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜。
項４．項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜と、基材とを備え、
前記基材は前記耐摩耗性皮膜で被覆されており、
前記耐摩耗性皮膜は、前記めっき層側の面が前記基材に固着している、耐摩耗性部材。
項５．基材と、めっき層と、複数の粒子と、コート層とを備え、
前記複数の粒子の一端は、前記めっき層によって保持されており、
前記めっき層は前記基材に固着しており、
前記コート層は、前記めっき層を被覆すると共に、前記粒子の一部分が前記コート層表面よりも突出するように形成されている、耐摩耗性部材。
項６．複数の粒子を電着させた基材に対して第１のめっき処理を行う工程と、
前記複数の粒子の表面をコート層で被覆するための第２のめっき処理を行う工程と、
を備える、耐摩耗性皮膜の形成方法。
項７．前記第２のめっき処理は、無電解めっき処理又は電気めっき処理であり、前記第２のめっき処理によって形成される前記コート層は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、銀及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、項６に記載の形成方法。
項８．前記第１のめっき処理は、電気ニッケルめっき又は無電解ニッケルめっきである、項６又は７に記載の形成方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る耐摩耗性皮膜は、耐摩耗性に優れ、特に、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。

【0010】

本発明に係る耐摩耗性部材は、前記耐摩耗性皮膜を備えることで、長期間にわたって優れた耐摩耗性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の耐摩耗性皮膜を備える耐摩耗性部材の一例を示す断面図である。

【図2】実施例及び比較例の摩耗試験結果を示すグラフである。

【図3】実施例１の耐摩耗性部材の耐摩耗性試験後の状態を示す画像であり、（ａ）は耐摩耗性部材表面、（ｂ）は耐摩耗性部材の断面を示す。

【図4】実施例１の耐摩耗性部材の耐摩耗性試験後の高さ分布の解析画像である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0013】

１．耐摩耗性皮膜
図１は、本発明の耐摩耗性皮膜を備える耐摩耗性部材の一例を示す断面の概略図である。本発明の耐摩耗性皮膜１０は、めっき層１１と、複数の粒子１２と、コート層１３とを備え、前記複数の粒子１２の一端は、前記めっき層１１によって保持されており、前記コート層１３は、前記複数の粒子１２及び前記めっき層１１表面を被覆するように形成されている。

【0014】

図１の実施形態では、耐摩耗性皮膜１０は、基材２０の表面に被覆されており、耐摩耗性皮膜１０の前記めっき層１１側の面が前記基材２０の表面に固着している。つまり、基材２０、めっき層１１及びコート層１３がこの順に積層していると共に、基材２０の表面上にめっき層１１によって保持された複数の粒子１２が配置されている。これにより、耐摩耗性部材３０が形成されている。

【0015】

めっき層１１は、めっき処理によって形成された層である。めっき層１１は、例えば、電解めっき、無電解めっき等の方法で形成された層である。

【0016】

めっき層１１は、耐摩耗性皮膜１０において、複数の粒子１２を保持する役割を発揮することができる層である。

【0017】

めっき層１１としては、各種金属のめっき層を挙げることができる。めっき層１１を形成する金属は、特に限定されない。金属の具体例としては、ニッケル、亜鉛、コバルト、錫、銅及び銀等を挙げることができる。

【0018】

めっき層１１を形成する金属は、１種のみ又は２種以上とすることができる。また、めっき層１１を形成する金属は、合金とすることもできる。あるいは、めっき層１１を形成する金属は、酸化物、窒化物、硫化物等とすることもできる。さらに、めっき層１１は、金属に加えて又は金属に替えてその他の元素（例えば、リン、ホウ素等の非金属元素）を構成元素とすることもできる。

【0019】

めっき層１１としてはその他、例えば、Ｎｉ等の金属めっきをベースとして、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、雲母、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等を組み合わせた複合めっきであってもよい。

【0020】

めっき層１１の一例としては、無電解めっき処理により形成したニッケルめっき層（無電解ニッケルめっき層）、無電解Ｎｉ−Ｐ複合めっき層が挙げられる。めっき層１１が無電解Ｎｉ−Ｐ複合めっき層である場合、共析されるＰの効果によってめっき層１１の硬度と耐食性が向上し得る。

【0021】

めっき層１１の形成方法は特に限定されず、例えば、公知の各種方法でめっき層１１を形成することができる。形成方法の具体例としては、例えば、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。

【0022】

めっき層１１は、多層構造を有することもできる。例えば、めっき層１１が第１の層及び第２の層で形成される２層構造である場合、第１の層が電気めっきで形成された層、第２の層を無電解めっきで形成された層とすることができる。この場合、例えば、第２の層がコート層１３側に配置することができ、また、その逆とすることもできる。

【0023】

めっき層１１の厚みは特に限定されず、粒子１２を固定できる厚みとすることができる。例えば、めっき層１１の厚みは、０．１μｍ〜１ｍｍとすることができ、１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることが特に好ましい。

【0024】

めっき層１１は、耐摩耗性皮膜１０において、基材２０に直接又は間接的に接する層である。めっき層１１が基材２０に間接的に接する場合、例えば、めっき層１１と基材２０との間には、後記する電気めっき等の方法で形成された電着層が配置される。

【0025】

粒子１２は、耐摩耗性皮膜１０の厚み方向に対して支柱のような役割を果たし得るものであり、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性を長期間にわたって持続させる機能を有し得る。

【0026】

粒子１２の種類は特に限定されない。粒子１２としては公知の材料を使用することができ、例えば、ダイヤモンド、ｃＢＮ、アルミナ、シリカ、炭化珪素、その他、例えば研磨材等の砥粒として使用され得る無機材料等を挙げることができる。

【0027】

粒子１２は、孔を有していてもよい。この場合、例えば、耐摩耗性皮膜１０を油中で含浸させた場合に、粒子１２の孔中にも油が浸透するので、保油性が発揮され得る。

【0028】

粒子１２は、耐摩耗性皮膜１０中に複数個含まれる。

【0029】

複数の粒子１２のそれぞれの一端は、めっき層１１によって保持されている。これにより、複数の粒子１２がめっき層１１上に規則的又は不規則的に配置され得る。粒子１２が例えば、ダイヤモンド等の尖った部分を有する場合は、例えば、図１に示すように、尖った部分がめっき層１１とは逆側方向、つまり、コート層１３側に向くように規則的に配置されることがあるが、必ずしもこのような規則的に配置されるものではなく、一部の粒子１２が異なる方向を向くように配置することもある。

【0030】

耐摩耗性皮膜１０中に含まれる粒子１２の量は特に限定されず、例えば、耐摩耗性皮膜１０に対して１０〜９０ｖｏｌ％の粒子１２が含まれている場合は、本発明の効果が顕著に発揮され得る。

【0031】

粒子１２は、その一部がめっき層１１の表面よりも突出するように設けられている。例えば、粒子１２の全厚みのうちの半分以上がめっき層１１の表面よりも突出するように設けられ得る。

【0032】

粒子１２の大きさは特に限定されない。例えば、耐摩耗性皮膜１０の膜厚に応じて粒子１２の大きさを適宜選択することができる。例えば、粒子１２を球状と見立てた場合、最大３０μｍの一次粒子径である場合、この粒子１２を固定できる程度にめっき厚１１の厚みを設定することができる。

【0033】

コート層１３は、耐摩耗性皮膜１０において、複数の粒子１２及びめっき層１１表面を被覆するように形成された層である。このコート層１３は、耐摩耗性皮膜１０の最表面に位置し、基材２０等に耐摩耗性および摺動性を付与することができる層である。

【0034】

コート層１３は、耐摩耗性を有する公知の材料で形成することができる。

【0035】

コート層１３の具体例としては、樹脂、金属等の種々の材料で形成された皮膜を挙げることができる。

【0036】

樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等を挙げることができる。フッ素系樹脂は、例えば、粒子状の形状であってもよい。フッ素系樹脂は、１種又は２種以上を含むことができる。

【0037】

金属としては、ニッケル、クロム、銅、錫、銀、チタン、鉄、モリブデン等を挙げることができる。金属は、１種又は２種以上を含むことができる。コート層１３を形成する金属は、合金とすることもできる。あるいは、コート層１３を形成する金属は、酸化物、窒化物、硫化物等とすることもできる。さらに、コート層１３は、金属に加えて又は金属に替えてその他の元素（例えば、リン、ホウ素等の非金属元素）を構成元素とすることもできる。

【0038】

コート層１３は、例えば、樹脂と金属の両方を含むこともできる。樹脂と金属の両方を含む場合、両者の混合割合は特に限定されず、所望の耐摩耗性を発揮させるべく、適宜の混合割合とすることができる。

【0039】

コート層１３を形成する方法は特に限定されない。例えば、公知の皮膜を形成する方法を採用することができる。具体的には、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等によるめっき処理法、その他、塗布、スパッタリング等の各種方法によって、コート層１３を形成できる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。

【0040】

特にコート層１３は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、銀及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合、コート層１３は耐摩耗性に特に優れ、本願発明の効果が顕著に発揮され得る。特に、コート層１３は、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデン、銀及びクロム（例えば、硬質クロム）からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を無電解めっき処理することによって形成されていることが好ましい。コート層１３は、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料のみで形成され得る。あるいは、コート層１３は、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料に加えて、本発明の効果が阻害されない程度に他の材料が含まれ得る。

【0041】

コート層１３は、前述のように、複数の粒子１２及びめっき層１１表面を被覆するように形成される。コート層１３は、複数の粒子１２をすべて覆い隠すように形成することができる。初期のなじみ性を高めるという観点からは、コート層１３は、複数の粒子１２をすべて覆い隠すことが好ましい。

【0042】

コート層１３の厚みは特に限定されない。例えば、コート層１３の厚みは少なくとも１μｍ以上の膜厚とすることができる。コート層１３の厚みの上限は、めっき層１１の厚みに応じて適宜設定でき、例えば、粒子１２の露出部分をコート層１３ですべて被覆できる厚みに調整することができる。

【0043】

本発明の耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性を付与するための皮膜として、各種の部材に対して好適に使用することができ、後記耐摩耗性部材３０を形成することができる。本発明の耐摩耗性皮膜１０で各種部材を被覆する場合、コート層１３が表面側に位置するように耐摩耗性皮膜１０が被覆される。

【0044】

本発明の耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性に優れるコート層１３を備えることで、高い耐摩耗性及び摺動性を付与することができ、特に、耐摩耗性皮膜１０中に粒子１２が複数含まれていることで、摩耗が繰り返されたとしても耐摩耗性の効果が失われにくい。

【0045】

詳述すると、耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性に優れるコート層１３を有しているといえども、摩耗が長期間にわたって繰り返されると、コート層１３が削れたり、損傷したりすることがあり、これにより、コート層１３の耐摩耗性及び摺動性は徐々に失われ得る場合がある。このようにコート層１３が摩耗によって擦り減ると、やがて耐摩耗性皮膜１０中に存在する粒子１２の先端が耐摩耗性皮膜１０の表面に露出する。コート層１３が削れて、粒子１２が一定の厚み分まで露出すると（例えば、図１の破線部までコート層１３が削れると）、この露出した粒子１２によって、コート層１３の削れ及び損傷を防止され得る。その結果、耐摩耗性皮膜１０表面が引き続き摩耗されたとしてもコート層１３の摩耗による擦り減りや損傷等が起こりにくくなる。

【0046】

従来の耐摩耗性皮膜は、摩耗され続けると皮膜も削れ続けて、次第にコート層が消失して耐摩耗性が消失し得るものであったが、本発明の耐摩耗性皮膜１０は、前述の構成を具備することで、従来よりも長期間にわたって耐摩耗性の効果を持続することができる。また、研磨により粒子の先端部分をあらかじめ平坦にし、粒子の露出面積を増やすことで、初期摩耗量の増加を抑制することができる。

【0047】

２．耐摩耗性部材
本発明の耐摩耗性部材３０は、図１に示すように、耐摩耗性皮膜１０と、基材２０とを備え、前記基材２０は前記耐摩耗性皮膜１０で被覆されており、前記耐摩耗性皮膜１０は、前記めっき層側１１の面が前記基材２０に固着している。

【0048】

耐摩耗性皮膜１０は、本明細書の「１．耐摩耗性部材」の項で説明した構成と同様である。

【0049】

基材２０は、各種の固体材料を適用することができ、その種類は特に制限されない。例えば、金属（例えば、鉄）、合金、樹脂、セラミックス、紙、木、布等の各種材料を基材２０とすることができる。

【0050】

基材２０の形状は特に限定されない。例えば、基材２０の形状は、基板状、フィルム状、棒状、ブロック状、球状、楕円球状、歪曲状等が挙げられる。また、基材２０は、各種の機械部品、工具、金型、軸受け、スリーブ等であってもよい。基材２０の耐摩耗性皮膜１０で被覆される部分は、平坦状及び非平坦状（凹凸形状、粗面形状、波形状等）のいずれの形状でもよい。

【0051】

耐摩耗性皮膜１０は、そのめっき層側１１の面が基材２０に直接固着され得る。あるいは、耐摩耗性皮膜１０のめっき層側１１の面と、基材２０との間に他の層が介在して、耐摩耗性皮膜１０が基材２０に固着され得る。この場合、他の層としては、後記する電気めっき等の方法で形成された電着層が配置される。

【0052】

本発明の耐摩耗性部材３０は、耐摩耗性皮膜１０を備えることで、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。

【0053】

耐摩耗性部材３０の別の態様として、基材２０と、めっき層１１と、複数の粒子１２と、コート層１３とを備え、複数の粒子１２の一端はめっき層１１によって保持されており、めっき層１１は基材２０に固着しており、コート層１３は、めっき層１１を被覆すると共に、前記粒子１２の一部分がコート層１３表面よりも突出するように形成されている構成を挙げることができる。この形態の耐摩耗性部材３０、例えば、前述のように摩耗によりコート層１３が削れて、粒子１２が表面に露出した態様である。この態様では、表面に露出した粒子１２の前記効果によって、摩耗によりコート層１３が削れにくくなっているので、耐摩耗性の低下が起こりにくい。複数ある粒子１２のすべてがコート層１３表面よりも突出した態様であってもよいし、複数ある粒子１２のいくつかがコート層１３表面よりも突出した態様であってもよい。

【0054】

３．耐摩耗性皮膜の形成方法
耐摩耗性皮膜１０の形成方法は、特に限定されず、前述した構成を備える限りは、各種の方法にて耐摩耗性皮膜１０を製作することができる。以下、一例として、耐摩耗性皮膜１０を基材２０上に形成する方法を説明する。

【0055】

耐摩耗性皮膜１０は、複数の粒子１２を電着させた基材２０に対して第１のめっき処理を行う工程と、前記複数の粒子の表面をコート層１３で被覆するための第２のめっき処理を行う工程とを備える方法によって形成することができる。

【0056】

本発明の方法で使用する粒子１２は、「１．耐摩耗性皮膜」の項で説明した構成と同様である。また、本発明の方法で使用する基材２０は、「２．耐摩耗性部材」の項で説明した構成と同様である。

【0057】

第１のめっき処理に先だって、複数の粒子１２を電着させた基材２０を用意することができる。複数の粒子１２を基材２０に電着させる方法は特に制限されない。例えば、公知の電気めっき等の方法で、粒子１２を基材２０に電着させることができる。この場合、複数の粒子１２は、電着によって形成された電着層（図示はしていない）によって保持され得る。

【0058】

第１のめっき処理の方法は、特に制限されない。めっきの方法としては、従来公知の電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。

【0059】

第１のめっき処理では、各種金属のめっき層を形成することができる。金属の具体例としては、ニッケル、亜鉛、コバルト、錫、銅及び銀等を挙げることができる。第１のめっき処理としては、例えば、電気めっき及び／又は無電解ニッケルめっきを採用することができる。

【0060】

第１のめっき処理によって、前記めっき層１１が形成され、複数の粒子１２が基材２０により強く保持され得る。このめっき層１１は、前記電着層と、第１のめっき処理で形成される層で形成される２層構造を有する。なお、めっき層１１は、このような２層構造に限定されず、例えば、第１のめっき処理によって形成される層のみとすることもできる。この場合は、複数の粒子１２は、第１のめっき処理だけで保持される。

【0061】

第１のめっき処理は、粒子１２の一部が、第１のめっき処理で形成されためっき層１１の表面よりも突出するように行う。例えば、粒子１２の全厚みのうちの半分以上がめっき層１１の表面よりも突出するように、第１のめっき処理を行うことができる。

【0062】

第１のめっき処理によって、基材２０に電着されている複数の粒子１２が、第１のめっき処理で形成されためっき層１１により保持され、粒子１２がより強固に基材２０に固着し得る。

【0063】

第１のめっき処理を行った後、第２のめっき処理を行う。この第２のめっき処理によって、コート層１３が形成される。該コート層１３は、粒子１２の表面を被覆する。

【0064】

第２のめっき処理の方法も特に制限されない。めっきの方法としては、従来公知の電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。

【0065】

第２のめっき処理は、容易にコート層１３を形成することができるという点で、無電解めっき処理であることが好ましい。

【0066】

第２のめっき処理は、例えば、樹脂、金属等の材料を用いて行うことができる。

【0067】

第２のめっき処理は、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種を使用することが好ましい。この場合、第２のめっき処理によって形成されるコート層１３は、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む材料で形成されるので、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性が特に優れる。ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むコート層１３は、無電解めっき処理で形成することが好ましい。

【0068】

第２のめっき処理により、複数の粒子１２及び第１のめっき処理で形成されためっき層１１がコート層１３で被覆される。この第２のめっき処理では、めっき層１１よりも突出している複数の粒子１２の全てがコート層１３で被覆されるように行うことが好ましい。この場合、耐摩耗性がより長期にわたって持続され得る。

【0069】

以上のようにして、基材２０上に耐摩耗性皮膜１０が形成され、耐摩耗性部材３０が形成される。

【0070】

本発明の方法で得られる耐摩耗性皮膜１０及び耐摩耗性部材３０は、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。

【0071】

そのため、本発明の方法並びに耐摩耗性皮膜１０及び耐摩耗性部材３０は、各種の部材に好適に使用することができる。適用可能な部材としては、各種の機械部品、工具、金型等が例示され、その他、家庭用品、産業機械、輸送機又はレジャー用品等に使用されるような各種摺動部品も例示される。

【実施例】

【0072】

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。

【0073】

（実施例１）
基材として鉄を準備し、この基材に粒子として１０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドを基材表面に押し当て、電気ニッケルめっき処理を行って２μｍの電着層によってダイヤモンドを基材表面に電着させた。次いで、一般的なめっき条件で無電解ニッケルめっき処理を行い、厚み７μｍの無電解ニッケルめっき層を形成した。これにより、基材上に複数の粒子がめっき層によって固着された。このめっき層は、前記電着層と、無電解ニッケルめっき層との２層構造で形成された。その後、粒子が固着された基材に対して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を含む複合無電解ニッケルめっきを行った。これによって、粒子及びめっき層を被覆する厚みが１５〜２０μｍのコート層により、すべての粒子を完全に被覆し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0074】

（実施例２）
粒子を２０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドに変更したこと以外は実施例１と同様の方法で耐摩耗性部材として得た。

【0075】

（比較例１）
基材として鉄を準備し、比較用として基材の鉄そのものを評価した。

【0076】

（比較例２）
基材として鉄を準備し、この基材に無電解めっき処理により無電解ニッケルめっき層を形成し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0077】

（比較例３）
基材として鉄を準備し、この基材に複合無電解めっき処理により皮膜に雲母を含有する無電解ニッケルめっき層を形成し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0078】

（比較例４）
基材として鉄を準備し、この基材に複合無電解めっき処理により皮膜にＰＴＦＥを含有する無電解ニッケルめっき層を形成し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0079】

（比較例５）
基材として鉄を準備し、この基材に複合無電解めっき処理により皮膜に二硫化モリブデンを含有する無電解ニッケルめっき層を形成し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0080】

（比較例６）
基材として鉄を準備し、この基材にポーラス無電解めっき処理により皮膜にポーラス状の空孔を形成し、さらに二硫化モリブデンを含有させた無電解ニッケルめっき層を形成し、これを耐摩耗性部材として得た。

【0081】

（比較例７）
基材として鉄を準備し、この基材に硬質クロムめっき処理によりクロムめっき層を形成し、その表面にショットピーニング法にて二硫化モリブデン粒子を打ち込み、これを耐摩耗性部材として得た。

【0082】

（耐摩耗性試験）
耐摩耗性部材の耐摩耗性試験は、次の条件で行った。
・荷重：１０Ｎ
・相手材：ステンレス
・回転数：耐摩耗性部材を１００ｒｐｍ、相手材を１００ｒｐｍとした。
・摩耗時間：被膜がなくなるまで実施
・測定開始６０分ごとに皮膜の削れた摩耗量を測定。
尚、耐摩耗性試験は、ピンオンディスク方式の摩耗試験機を用いて行うことができる。

【0083】

図２には、各実施例及び比較例で得られた耐摩耗性部材の耐摩耗性試験の結果を示している。この図から、実施例で得られた耐摩耗性部材は、耐摩耗性試験を長時間行っても、摩耗量の増加が起こりにくいことがわかるのに対し、比較例の各耐摩耗性部材は、測定開始後すぐに、または、一定時間経過後、摩耗量が顕著に増大していることがわかる。この結果、実施例で得られた耐摩耗性部材は、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できているといえる。

【0084】

図３には、実施例１で得られた耐摩耗性部材の、耐摩耗性試験の開始８時間後の表面（図３（ａ））及び断面（図３（ｂ））の状態を示すレーザー顕微鏡による観察画像を示している。この図から、耐摩耗性部材のコート層に粒子（ダイヤモンド）が露出していることがわかる。実施例１で得られた耐摩耗性部材は、表層部分のコート層の削れは生じているものの、僅かながら露出した粒子によってコート層の削れが抑制されており、これにより、長時間にわたって摩耗量の増大が抑制されていると理解できる。

【0085】

図４には、実施例１で得られた耐摩耗性部材の、耐摩耗性試験の開始８時間後の断面における高さの分布を観察した結果を示している。この結果から、周囲よりも一部突出している部分が存在することがわかり、コート層の削れによって僅かながら露出した粒子によるものであることを確認した。

【符号の説明】

【0086】

１０：耐摩耗性皮膜
１１：めっき層
１２：粒子
１３：コート層
２０：基材
３０：耐摩耗性部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】