特開 2022-125543 摺動システム

(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】P2022125543

(43)【公開日】2022-08-29

(54)【発明の名称】摺動システム

(51)【国際特許分類】

   C10M 169/04 20060101AFI20220822BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20220822BHJP

   C10N 10/12 20060101ALN20220822BHJP

   C10N 40/25 20060101ALN20220822BHJP

   C10N 40/04 20060101ALN20220822BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20220822BHJP

【ＦＩ】

C10M169/04

C23C14/06 A

C10N10:12

C10N40:25

C10N40:04

C10N30:06

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023182

(22)【出願日】2021-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000157083

【氏名又は名称】トヨタ自動車東日本株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100131026

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 博

(74)【代理人】

【識別番号】100194124

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 まゆみ

(72)【発明者】

【氏名】小池 亮

(72)【発明者】

【氏名】眞鍋 和幹

(72)【発明者】

【氏名】足立 幸志

【テーマコード（参考）】

4H104

4K029

【Ｆターム（参考）】

4H104FA06

4H104LA03

4H104PA03

4H104PA41

4K029AA02

4K029BA58

4K029BB07

4K029BD04

4K029CA04

4K029DD06

(57)【要約】

【課題】安定した低摩擦化までの時間を低減することができ、かつ、モリブデン系添加剤のタイプによらず優れた摩擦特性を得ることができる摺動システムを提供する。
【解決手段】相対移動し得る第１摺動部材１０及び第２摺動部材２０と、これらの間に介在しモリブデン系添加剤を含有する潤滑油３０とを備える。第１摺動部材１０の摺動面は立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜１２よりなり、Ｘ線回折で測定される立方晶構造を持つ窒化物の結晶面のうち、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が０．８５以上である。第２摺動部材２０の摺動面は、組成として鉄を含む第２摺動材料よりなる。摺動により、第１摺動被覆膜１２の上に第２摺動部材２０の鉄が移着し、モリブデン系添加剤と反応してＦｅ_３Ｏ_４の中間層が形成され、その上に、低摩擦のＭｏＳ_２表面層が形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

相対移動し得る第１摺動部材及び第２摺動部材と、これら第１摺動部材及び第２摺動部材の間に介在し、モリブデン系添加剤を含有する潤滑油とを備えた摺動システムであって、
前記第１摺動部材の摺動面は、立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜よりなり、
前記第２摺動部材の摺動面は、組成として鉄（Ｆｅ）を含む第２摺動材料よりなり、
前記第１摺動被覆膜は、Ｘ線回折で測定される前記窒化物の結晶面のうち、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が０．８５以上である
ことを特徴とする摺動システム。

【請求項2】

前記第２摺動材料は、鉄を９０質量％以上含むことを特徴とする請求項１記載の摺動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相対移動し得る第１摺動部材及び第２摺動部材と、モリブデン系添加剤を含有する潤滑油とを備えた摺動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車では、エンジン、トランスミッション等の様々な機械において、摺接しつつ相対移動する摺動部材を備えている。このような摺動部材を有する系（本明細書では「摺動システム」と言い、例えば、摺動機械が挙げられる）では、その摺動部分に作用する抵抗力（摺動抵抗）を小さくすることにより、性能の向上と共に稼動に必要なエネルギーの低減が図られる。このような摺動抵抗の低減は、通常、摺動面間に作用する摩擦係数の低減により達成される。摺動面間に作用する摩擦係数は、摺動面の表面状態と摺動面間の潤滑状態により異なる。このため摩擦係数の低減を図る場合、摺動面の表面改質と摺動面間へ供給する潤滑剤（潤滑油）の改良が検討される。

【0003】

潤滑油の改良としては、省燃費の観点から、近年ますます低粘度化されており、また、潤滑油の添加剤としてＭｏＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメートまたはジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン）等のモリブデン系添加剤が標準的に使用されるようになっている。ここで、潤滑油の低粘度化にともない、摺動面に形成される油膜厚さが小さくなり、表面接触機会の増加により境界摩擦が増加し、摩耗、スカッフ、焼付き等の問題が起こりやすくなるが、モリブデン系添加剤は、表面に低摩擦な二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）被膜を形成することにより、この問題を解決することができる。また、摺動面に用いられる材料の一つとしては、窒化クロム（ＣｒＮ）膜がある。

【0004】

しかし、ＣｒＮ膜は耐摩耗性に優れるものの、Ｃｒ－Ｎ結合が安定であるために、潤滑油中のＭｏＤＴＣとの反応により低摩擦なＭｏＳ_２被膜を生成することが難しいという問題があった。そこで、例えば、特許文献１では、摺動面に非晶質状態のＣｒＮ膜を形成し、結晶の崩れによる未結合のＣｒがＭｏＤＴＣと反応することにより低摩擦なＭｏＳ_２被膜を形成することができるようにすることが提案されている。また、特許文献２又は特許文献３では、摺動面にＣｒＮ膜を形成し、かつ、特定な化学構造を有するモリブデン化合物（Ｍｏの三核体からなる化学構造を有するもの、又は、ジアルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ））を潤滑油の添加剤として用いることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－４５５３０号公報

【特許文献2】特許第６１１４７３０号公報

【特許文献3】特許第６６６７４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の摺動部材では、摺動面の非晶質ＣｒＮ膜における未結合ＣｒがＭｏＤＴＣと反応し、低摩擦のＭｏＳ_２表面層が形成される。ＭｏＳ_２は摺動時に剥がれることによって低摩擦となるため、継続してＣｒとＭｏＤＴＣの反応が必要であることから、ＭｏＳ_２の形成の度に非晶質ＣｒＮ中のＣｒが消費されることになり、摩耗は進行してしまうという問題があった。

【0007】

また、特許文献２又は特許文献３に記載の摺動システムでは、モリブデン系添加剤がＭｏＤＴＣ以外の特定の構造を有するものに限定され、選択性に欠けるという問題があった。

【0008】

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、安定した低摩擦化までの時間を低減することができ、かつ、汎用的なモリブデン系添加剤であっても、耐摩耗と低摩擦を両立する摺動システム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】

【0009】

本発明の摺動システムは、相対移動し得る第１摺動部材及び第２摺動部材と、これら第１摺動部材及び第２摺動部材の間に介在し、モリブデン系添加剤を含有する潤滑油とを備えたものであって、第１摺動部材の摺動面は、立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜よりなり、第２摺動部材の摺動面は、組成として鉄（Ｆｅ）を含む第２摺動材料よりなり、第１摺動被覆膜は、Ｘ線回折で測定される窒化物の結晶面のうち、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が０．８５以上のものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明の摺動システムによれば、第１摺動部材の摺動面を、立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜により構成すると共に、第２摺動部材の摺動面を、組成として鉄を含む第２摺動材料により構成するようにしたので、第１摺動被覆膜の上に第２摺動部材の鉄が移着し、モリブデン系添加剤と反応して四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）の中間層が形成され、その上に、低摩擦のＭｏＳ_２表面層が形成される。立方晶構造を持つ窒化物としては、例えば、窒化クロム、窒化チタン（ＴiＮ）、又は、窒化クロムチタン（ＣｒＴｉＮ）が挙げられるが、これらの窒化物と四酸化三鉄とはいずれも立方晶であり、かつ、四酸化三鉄の格子定数はこれらの窒化物のほぼ倍であり、結晶性が同等であるので、第１摺動被覆膜と四酸化三鉄の中間層とを容易に結合することができる。

【0011】

また、立方晶構造を持つ窒化物の（１１１）面は、他の（２００）面等と比べて、四酸化三鉄中間層との結合の手が多い強固な結合となるので、第１摺動被覆膜における立方晶構造を持つ窒化物の結晶面について（２００）面に対する（１１１）面の面積比率を０．８５以上とすることにより、第１摺動被覆膜と中間層とを強固に結合することができ、中間層の剥離を抑制し、安定した低摩擦化に至るまでに時間を低減することができる。更に、各種のモリブデン系添加剤を用いることができるので、モリブデン系添加剤の選択性を向上させることができる。

【0012】

加えて、第２摺動材料が鉄を９０質量％以上含む汎用的な鋼材や鋳鉄であれば、鉄の移着による四酸化三鉄の中間層の形成を容易とすることができ、より高い効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施の形態に係る摺動システムにおける摺動時の作用を説明するための模式図である。

【図2】立方晶構造を持つ窒化物と四酸化三鉄との（２００）面における結合構造を表す図である。

【図3】立方晶構造を持つ窒化物と四酸化三鉄との（１１１）面における結合構造を表す図である。

【図4】第１摺動被覆膜の窒化クロムの結晶面における（２００）面に対する（１１１）面の面積比率と、低摩擦安定化までの摺動回数及び低摩擦安定化時の摩擦係数との関係を表す特性図である。

【図5】低摩擦安定化までの摺動回数について実施例１と比較例１とを比較して表す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0015】

図１は、本発明の一実施の形態に係る摺動システム１における摺動時の作用を説明するための模式図である。この摺動システム１は、相対移動し得る第１摺動部材１０及び第２摺動部材２０と、これら第１摺動部材１０及び第２摺動部材２０の間に介在し、モリブデン系添加剤を含有する潤滑油３０とを備えたものである。本発明でいう「摺動システム」は、摺動部材と潤滑油を備えれば足り、機械としての完成体に限らず、その一部を構成する機械要素の組合わせ等でもよい。本発明の摺動システムは、適宜、摺動構造、摺動機械（ 例えばエンジン、変速機）等と換言してもよい。

【0016】

第１摺動部材１０及び第２摺動部材２０は、相対移動する摺動面を有する機械部品であり、具体的には、動弁系を構成するカム、バルブリフタ（例えば、摺動面がカムとの接触面）、フォロワ、シム、バルブ、バルブガイド等、その他、シリンダライナー、ピストン（例えば、摺動面がピストンスカート）、ピストンリング、ピストンピン、クランクシャフト、歯車、ロータ、ロータハウジング、ポンプ等が挙げられる。中でも、自動車等のエンジンユニットや駆動系ユニット（変速機等）に好適に利用される。

【0017】

第１摺動部材１０は、基材１１の表面に立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜１２を有しており、第１摺動部材１０の摺動面は第１摺動被覆膜１２により構成されている。立方晶構造を持つ窒化物としては、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又は、窒化クロムチタン（ＣｒＴｉＮ）が挙げられる。基材１１は、各種装置の摺動部品であれば形状及び材質等に特に限定はなく、金属系基材（例えば鋼材）、セラミックス系基材、プラスチック系基材、ゴム系基材等のいずれであってもよい。

【0018】

第１摺動被覆膜１２は、主として窒化クロム、窒化チタン又は窒化クロムチタンを含むことが好ましい。これらは耐摩耗性に優れるからである。なお、第１摺動被覆膜１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）及びチタン（Ｔｉ）の少なくとも一方と、窒素（Ｎ）とからなり、ドープ元素（例えば、酸素（Ｏ））等を含有していてもよい。また、これらの窒化物は、立方晶構造であり、格子定数が四酸化三鉄の半分程度である窒化物（ＣｒＮ、ＴｉＮまたはＣｒＴｉＮ）であることが好ましい。

【0019】

また、第１摺動被覆膜１２は、Ｘ線回折で測定される立方晶構造を持つ窒化物の結晶面のうち、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が０．８５以上である。これにより、安定した低摩擦化までの時間を短くすることができるからである。なお、第１摺動被覆膜１２における立方晶構造を持つ窒化物の（２００）面に対する（１１１）面の面積比率は、第１摺動被覆膜１２についてＸ線回折で測定される立方晶構造を持つ窒化物の（１１１）面のピークからからバックグラウンドを引いた時のピーク面積値を、（２００）面のピークからバックグラウンドを引いた時のピーク面積値で割ることにより求めることができる。立方晶構造を持つ窒化物の結晶面としては、例えば、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（２２２）面、及び、（３１１）面がある。

【0020】

第１摺動被覆膜１２におけるＸ線回折で測定される立方晶構造を持つ窒化物の結晶面のうち、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率は１．０以上であればより好ましい。立方晶構造を持つ窒化物の（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が一定以上であれば一定の効果を得ることができるが、１．０以上とすればより高い効果を得ることができるからである。

【0021】

第１摺動被覆膜１２の膜厚は、例えば、１μｍから３０μｍ程度である。第１摺動被覆膜１２は、その成膜方法を問わないが、例えば、アークイオンプレティーング（ＡＩＰ）法、又は、スパッタリング（ＳＰ）法（特にアンバランスドマグネトロンスパッタリング（ＵＢＭＳ）法）等の物理蒸着（ＰＶＤ）法により形成することができる。その際、成膜条件を調整することにより窒化物の結晶方位を制御することができる。例えば、アークイオンプレティーング法であれば、反応ガスの導入条件を変えることにより、制御することができる。

【0022】

なお、アークイオンプレティーング法は、例えば、反応ガス（プロセスガス）中で、金属ターゲット（蒸発源）を陰極としてアーク放電を起こし、金属ターゲットから生じた金属イオンと反応ガス粒子を反応させて、バイアス電圧（負圧）を印加した被覆処理面に、緻密な皮膜を形成する方法である。本発明の場合、例えば、ターゲット金属をクロム及びチタンの少なくとも一方、反応ガスを窒素ガスとするとよい。また、ドープ元素を添加する場合には、そのドープ元素を含むターゲット又は反応ガスを用いるとよい。

【0023】

また、スパッタリング法は、ターゲットを陰極側、被覆処理面を陽極側として電圧を印加し、グロー放電により生じた不活性ガス原子イオンをターゲット表面に衝突させて、飛び出したターゲットの粒子（原子・分子）を被覆処理面に堆積させて皮膜を形成する方法である。本発明の場合、例えば、ターゲットを金属クロム及び金属チタンの少なくとも一方、不活性ガスをアルゴン（Ａｒ）ガスとして、スパッタリングを行い、放出されたクロム原子（イオン）と窒素ガスを反応させることにより成膜することができる。

【0024】

第２摺動部材２０の摺動面は、組成として鉄を含む第２摺動材料により構成されている。摺動により第２摺動部材２０から鉄が第１摺動被覆膜１２の上に移着し、モリブデン系添加剤と反応して、低摩擦のＭｏＳ_２表面層を形成することができるからである。第２摺動材料としては、例えば、クロム酸化物を表面に形成するステンレス鋼を除く鋼が挙げられる。第２摺動材料における鉄の含有量は、例えば、９０質量％以上であることが好ましい。鉄以外にクロムを多く含むステンレス鋼では、クロム酸化物を形成するため、窒化物と結合する酸化鉄の形成を阻害するからである。

【0025】

潤滑油３０に含有されるモリブデン系添加剤は、構成元素としてモリブデンを含む添加剤であり、例えば、摩擦調整剤及び酸化防止剤として用いられるモリブデン系添加剤を用いることができる。モリブデン系添加剤は、好ましくは、硫黄（Ｓ）を含有するものである。

【0026】

モリブデン系添加剤としては、従来用いられる公知のものを用いることができる。例えば、ＭｏＤＴＣ、ＭｏＤＴＰ、モリブデン酸ジアルキルアミン塩（Ｍｏ－Ａｍｎ）、及び、モリブデンのトリマー（モリブデンの三核体）等の有機モリブデンが好ましく挙げられる。モリブデントリマーは、例えばＭｏ_３Ｓ_７又はＭｏ_３Ｓ_８からなり、Ｍｏ_３Ｓ_７からなると好ましい。モリブデントリマーは、そのような三核体からなる骨格（分子構造）を備える限り、末端に結合している官能基や分子量等は問わない。

【0027】

潤滑油３０におけるモリブデン系添加剤の含有量は、潤滑油３０の全体の質量に対してモリブデン量に換算して好ましくは２５ｐｐｍ～５０００ｐｐｍであり、より好ましくは５０ｐｐｍ～５０００ｐｐｍである。モリブデン系添加剤の含有量が２５ｐｐｍ以上であると十分な摩擦低減効果が得られる。ＭｏＤＴＣ及びＭｏＤＴＰでは、潤滑油３０における含有量は、潤滑油３０の全体の質量に対してモリブデン量に換算して好ましくは２００ｐｐｍ以上であり、より好ましくは４００ｐｐｍ以上である。モリブデントリマーでは、潤滑油３０における含有量は、潤滑油３０の全体の質量に対してＭｏ量に換算して好ましくは２５ｐｐｍ以上であり、より好ましくは５０ｐｐｍ以上である。

【0028】

潤滑油３０に用いられる基油（ベースオイル）としては、特に限定されずに、従来用いられる動物・植物油、鉱油、合成油等を用いることができる。基油は１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上の混合物で用いてもよい。なお、基油の動粘度や粘度指数等は特に限定されず、摺動部材に通常用いられ得る範囲内に制御されていればよい。

【0029】

潤滑油３０は、モリブデン系添加剤以外の添加物を含んでいてもよい。モリブデン系添加剤以外の添加物としては、例えば摩耗防止剤（例えばジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、好ましくはセカンダリーアルキルタイプのＺｎＤＴＰ等）、防錆剤、金属不活性剤、加水分解防止剤、帯電防止剤、消泡剤、酸化防止剤（例えばＺｎＤＴＰ、好ましくはセカンダリーアルキルタイプのＺｎＤＴＰ等）、分散剤、清浄剤、極圧剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、増粘剤、金属清浄剤（例えば過塩基性カルシウムスルホネート等）、無灰分散剤（例えばポリブテニルコハク酸イミド等）、腐食防止剤等が挙げられる。添加物は、例えば、摩耗防止剤及び酸化防止剤として用いられるＺｎＤＴＰのように、２つ以上の用途で用いることもできる。モリブデン系添加剤以外の添加物の含有量は、潤滑油３０の全体に対して通常２０質量％以下であり、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以下である。

【0030】

この摺動システム１における低摩擦化のメカニズムは以下のように推定される。まず、例えば、図１（Ａ）に示したように、摺動面が立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜１２よりなる第１摺動部材１０と、摺動面が組成として鉄を含む第２摺動材料よりなる第２摺動部材２０とをモリブデン系添加剤を含有する潤滑油の存在下において摺動させる。これにより、例えば、図１（Ｂ）に示したように、第１摺動被覆膜１２の上に、第２摺動部材２０から第２摺動部材の鉄が移着して移着膜１３が形成される。第１摺動被覆膜１２の窒化クロム等の立方晶構造を持つ窒化物は安定であるために、潤滑油３０に含まれるモリブデン系添加剤との反応により低摩擦なＭｏＳ_２被膜を生成することが難しい。これに対して、移着膜１３の鉄は活性であるので、例えば、図１（Ｃ）に示したように、モリブデン系添加剤と反応して四酸化三鉄の中間層１４が形成され、その上に、低摩擦なＭｏＳ_２表面層１５が形成される。

【0031】

窒化クロム等の立方晶構造を持つ窒化物と四酸化三鉄とはどちらも立方晶であり、かつ、四酸化三鉄の格子定数は窒化クロム等のほぼ倍であり、結晶性が同等であるので、第１摺動被覆膜１２と四酸化三鉄の中間層１４とは容易に結合される。また、本実施の形態では、第１摺動被覆膜１２における立方晶構造を持つ窒化物の（２００）面に対する（１１１）面の面積比率が０．８５以上と大きくなっている。立方晶構造を持つ窒化物の（１１１）面は、立方晶構造を持つ窒化物の他の（２００）面等と比べて、四酸化三鉄の中間層１４との結合の手が多い強固な結合となる。例えば、図２に示したように、（２００）面は結合の手が１本であるのに対して、図３に示したように、（１１１）面は結合の手が３本となる。よって、（２００）面に対する（１１１）面の面積比率を０．８５以上とより大きくすることにより、第１摺動被覆膜１２と中間層１４との結合がより強固となる。

【0032】

なお、図２及び図３において、グレーの丸は窒化クロムを構成する原子を表し、白丸は四酸化三鉄を構成する原子を表している。破線は窒化クロム又は四酸化三鉄を構成する原子の結合を表し、太実線は窒化クロムを構成する原子と四酸化三鉄を構成する原子との結合を表している。一点破線は、図２においては、窒化クロム又は四酸化三鉄の（２００）面を表し、図３においては、窒化クロム又は四酸化三鉄の（１１１）面を表している。

【0033】

また、第２摺動部材２０の表面にも、四酸化三鉄の中間層２１が形成され、その上に、低摩擦なＭｏＳ_２表面層２２が形成される。このように、第１摺動部材１０及び第２摺動部材２０の表面に低摩擦なＭｏＳ２表面層１４，２２が形成され、低摩擦化することができる。

【0034】

このように本実施の形態によれば、第１摺動部材１０の摺動面を、立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜１２により構成すると共に、第２摺動部材２０の摺動面を、組成として鉄を含む第２摺動材料により構成するようにしたので、第１摺動被覆膜１２の上に第２摺動部材２０の鉄が移着し、モリブデン系添加剤と反応して四酸化三鉄の中間層１４が形成され、その上に、低摩擦のＭｏＳ_２表面層１５が形成される。窒化クロム、窒化チタン、又は、窒化クロムチタン等の立方晶構造を持つ窒化物と四酸化三鉄とはどちらも立方晶であり、かつ、四酸化三鉄の格子定数はこれらの窒化物のほぼ倍であり、結晶性が同等であるので、第１摺動被覆膜１２と四酸化三鉄の中間層１４とは容易に結合することができる。

【0035】

また、立方晶構造を持つ窒化物の（１１１）面は、他の（２００）面等と比べて、四酸化三鉄中間層との結合の手が多い強固な結合となるので、第１摺動被覆膜１２における立方晶構造を持つ窒化物の結晶面について（２００）面に対する（１１１）面の面積比率を０．８５以上とすることにより、第１摺動被覆膜１２と中間層１４とを強固に結合することができ、中間層１４の剥離を抑制し、安定した低摩擦化に至るまでに時間を低減することができる。更に、各種のモリブデン系添加剤を用いることができるので、モリブデン系添加剤の選択性を向上させることができる。

【0036】

加えて、第２摺動材料２０が鉄を９０質量％以上含むようにしたので、鉄の移着による四酸化三鉄の中間層１４の形成を容易とすることができ、より高い効果を得ることができる。

【実施例0037】

（実施例１，２）
第１摺動部材１０の基材として、軸受鋼（ＳＵＪ２）よりなるボール状の試験片を用意し、ＡＩＰ法により、窒素ガス中で、金属クロムからなるターゲットをアーク放電させて、表面に、窒化クロムよりなる第１摺動被覆膜１２を形成した。その際、実施例１，２で、窒素ガスの導入条件を変化させることにより、第１摺動被覆膜１２における窒化クロムの結晶方位を変化させた。

【0038】

成膜した第１摺動被覆膜１２をＸ線回折（リガク製：ＳｍａｒｔＬａｂ ９０ＴＦ）により分析し、窒化クロムの結晶面における（１１１）面の面積比率を求めた。なお、窒化クロムの（１１１）面の面積比率は、Ｘ線回折で測定される窒化クロムの（２００）面のピーク面積に対する（１１１）面のピーク面積の比率により求めた。その結果、窒化クロムの（２００）面に対する（１１１）面の面積比率は、実施例１が１．１２であり、実施例２が１．１８であった。

【0039】

作製した各試験片について、潤滑油３０の中で、ボールオンディスク型の摩擦試験を行った。潤滑油３０には、基油を化学合成油であるポリアルファオレフィン（ＰＡＯ８）とし、添加剤としてＭｏＤＴＣをモリブデン量で２００ｐｐｍ添加したものを用いた。第２摺動部材２０となる相手材は軸受鋼（ＳＵＪ２）とした。潤滑油の温度は８０℃一定、荷重は１０Ｎ、摺動速度は０．５ｍ／ｓとし、低摩擦安定化までの摺動回数、及び、低摩擦安定化時の摩擦係数を測定した。

【0040】

（比較例１～５）
実施例１，２と同様にして、第１摺動被覆膜における窒化クロムの結晶方位を変化させた試験片を作製した。成膜した第１摺動被覆膜について、実施例１,２と同様にして、窒化クロムの結晶面における（２００）面に対する（１１１）面の面積比率を求めた。その結果、窒化クロムの（２００）面に対する（１１１）面の面積比率は、比較例１が０．１０であり、比較例２が０．２６、比較例３が０．３３、比較例４が０．６２、比較例５が０．５７であった。作製した各試験片について、実施例１，２と同様にして、低摩擦安定化までの摺動回数、及び、低摩擦安定化時の摩擦係数を測定した。

【0041】

（評価）
表１及び図４に得られた結果を示す。図５は、低摩擦安定化までの摺動回数について実施例１と比較例１とを比較して示すものである。表１、図４及び図５に示したように、本実施例によれば、比較例に比べて、低摩擦安定化までの摺動回数、及び、低摩擦安定化時の摩擦係数を低減することができた。特に、図５に示したように、実施例１によれば、比較例１に比べて、低摩擦安定化までの時間を５０％も短くできた。

【0042】

【表1】

【0043】

すなわち、第１摺動部材１０の摺動面を、窒化クロム等の立方晶構造を持つ窒化物を含む第１摺動被覆膜１２により構成し、第２摺動部材２０の摺動面を、組成として鉄を含む第２摺動材料により構成し、第１摺動部材１０と第２摺動部材２０との間にモリブデン系添加剤を含有する潤滑油３０を介在させると共に、第１摺動被覆膜１０において、立方晶構造を持つ窒化物の結晶面のうち（２００）面に対する（１１１）面の面積比率を０．８５以上とすれば、低摩擦安定化までの摺動回数、及び、低摩擦安定化時の摩擦係数を低減することができることが分かった。

【0044】

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。

【符号の説明】

【0045】

１…摺動システム、１０…第１摺動部材、１１…基材、１２…第１摺動被覆膜、１３…移着膜、１４…中間層、１４…ＭｏＳ_２表面層、２０…第２摺動部材、２１…中間層、２２…ＭｏＳ_２表面層、３０…潤滑油

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】