特許 7181806 摺動部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】摺動部材

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/12 20060101AFI20221124BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20221124BHJP

   F16C 23/04 20060101ALI20221124BHJP

   C23C 28/00 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

F16C33/12 A

F16C17/02 Z

F16C23/04 Z

C23C28/00 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019023486

(22)【出願日】2019-02-13

(65)【公開番号】P2019143802

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-11-16

(31)【優先権主張番号】P 2018026063

(32)【優先日】2018-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】泉田 学

(72)【発明者】

【氏名】城谷 友保

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６４３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２１６６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １７／００

Ｆ１６Ｃ ２３／００

Ｆ１６Ｃ ３３／００

Ｃ２３Ｃ ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材であって、
前記ＤＬＣ層は、
層本体と、
前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる起因部と、を有し、
前記起因部は、前記層本体に設けられている凹部である摺動部材。

【請求項2】

軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材であって、
前記ＤＬＣ層は、
層本体と、
前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる起因部と、を有し、
前記起因部は、前記層本体において、前記ＤＬＣ層を形成する炭素の結合状態が異なる部分である摺動部材。

【請求項3】

軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材であって、
前記ＤＬＣ層は、
層本体と、
前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる起因部と、を有し、
前記起因部は、前記層本体において、ダングリングボンドの部分である摺動部材。

【請求項4】

前記ＤＬＣ層の前記摺動面側において、任意に１０ｍｍ×１０ｍｍの観察領域を設定し、この観察領域を２ｍｍ×２ｍｍの２５個の分割領域に分割したとき、
前記ダングリングボンドを含む前記分割領域は、１個から１３個である請求項３記載の摺動部材。

【請求項5】

前記ダングリングボンドを含む前記分割領域は、１個から５個である請求項４記載の摺動部材。

【請求項6】

軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材であって、
前記ＤＬＣ層は、
層本体と、
前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる起因部と、を有し、
前記起因部は、前記層本体に形成されているクラックの部分である摺動部材。

【請求項7】

軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材であって、
前記ＤＬＣ層は、
層本体と、
前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる起因部と、を有し、
前記起因部は、前記層本体に設けられている粒子である摺動部材。

【請求項8】

前記軸受合金層と前記ＤＬＣ層との間に、前記軸受合金層よりも変形しやすい変形層をさらに備え、
前記起因部は、前記変形層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる請求項１から７のいずれか一項記載の摺動部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摺動部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、軸受に用いられる摺動部材として、相手部材と摺動する最表面にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）層を形成するものが知られている（特許文献１）。ＤＬＣ層が形成された摺動部材は、相手部材との摩擦係数が低減される。そのため、ＤＬＣ層が形成された摺動部材は、焼付を発生する頻度が低下するという特性を有している。一方、ＤＬＣ層は、非常に硬いことから、摩耗や変形を生じにくい。そのため、ＤＬＣ層を有する摺動部材と相手部材とは、形状的ななじみによるオイルクリアランスの確保を期待しにくいという問題がある。また、ＤＬＣ層の脆さに起因して剥がれが生じると、局所的な摩擦係数の増大を招き、耐焼付性の低下を招くという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－０３１９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、本発明の目的は、下地材に追従したＤＬＣ層の変形を生じさせ、形状的ななじみ性の向上、及びこれにともなう耐焼付性の向上を図る摺動部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために本実施形態では、摺動部材は、軸受合金層と、前記軸受合金層の相手部材との摺動側に設けられているＤＬＣ層と、を備える。前記ＤＬＣ層は、層本体と、起因部とを有する。起因部は、前記軸受合金層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる。以下、層本体が分離することによって生じる部分は、分離片と称する。

【0006】

このように本実施形態の摺動部材は、起因部を有するＤＬＣ層を備えている。起因部は、受合金層の表面に形成されている層本体において厚さ方向に延びている。そして、ＤＬＣ層は、この起因部を起因として分離する。つまり、本実施形態の摺動部材におけるＤＬＣ層は、意図的な分離の起因となる起因部を有している。これにより、相手部材との摺動によって軸受合金層に変形が生じると、ＤＬＣ層はこの軸受合金層の変形を受けて起因部において分離する。そのため、硬度の高いＤＬＣ層は、起因部における分離によって、下地材に応じた変形が促される。その結果、摺動部材は、相手部材との摺動によって生じる荷重を点ではなく面で受け止めやすくなる。従って、ＤＬＣ層が下地材に追従して変形し、形状的ななじみ性が向上するとともに、これにともなう耐焼付性の向上を図ることができる。

【0007】

本実施形態の摺動部材では、起因部は、前記層本体に設けられている凹部である。また、起因部は、前記層本体において、前記ＤＬＣ層と異なる材質で形成されている部分である。また、起因部は、前記層本体において、化学的な結合状態が異なる部分である。また、起因部は、前記層本体において、ダングリングボンドの部分である。また、起因部は、前記層本体に形成されているクラックの部分である。また、起因部は、前記層本体に設けられている粒子である。

【0008】

これらのように、ＤＬＣ層の起因部は、ＤＬＣ層における物理的又は化学的な性質が不安定となる部分である。そのため、摺動部材と相手部材との摺動によってＤＬＣ層に荷重が加わったとき、性質が不安定となる起因部は応力の集中によって分離しやすくなる。その結果、硬度の高いＤＬＣ層であっても、この起因部を起因として容易に分離する。従って、起因部を起因とした分離によってＤＬＣ層の変形を促すことができ、形状的ななじみ性及び耐焼付性の向上を図ることができる。

【0009】

本実施形態の摺動部材は、前記軸受合金層と前記ＤＬＣ層との間に、前記軸受合金層より変形しやすい変形層をさらに備える。そして、起因部は、前記変形層との接着を維持したまま、前記層本体が互いに分離する起因となる。

【0010】

このように摺動部材は、ＤＬＣ層と軸受合金層との間に、変形層を備えている。これにより、相手部材との摺動によって力が加わると、変形層は軸受合金層より大きく変形する。そして、ＤＬＣ層は、この変形層の変形にともなって力を受け、起因部を起因とした分離が促される。従って、ＤＬＣ層の分離にともなう変形をより促すことができ、形状的ななじみ性及び耐焼付性のさらなる向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態による摺動部材を示す模式図

【図2】一実施形態による摺動部材と相手部材との不整な接触を示す模式図

【図3】一実施形態による摺動部材と相手部材との不整な接触を示す模式図

【図4】一実施形態による摺動部材と相手部材との接触を示す模式的な断面図

【図5】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図6】一実施形態による摺動部材の製造工程を示す模式図

【図7】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図8】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図9】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図10】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図11】一実施形態による摺動部材の他の例を示す模式図

【図12】一実施形態による摺動部材の摺動面に設定した観察領域及び分割領域を示す模式図

【図13】ラマンスペクトルの一例を示す概略図

【図14】一実施形態による摺動部材の摺動面に設定した各分割領域におけるＩＧ／ＩＤを示す模式図

【図15】一実施形態による摺動部材におけるダングリングボンドの分布を示す模式図

【図16】一実施形態による摺動部材の試験結果を示す概略図

【図17】一実施形態による摺動部材の試験条件を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、摺動部材の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように摺動部材１０は、軸受合金層１１と、ＤＬＣ層１２とを備える。ＤＬＣ層１２は、軸受合金層１１において相手部材との摺動側に設けられている。ＤＬＣ層１２は、軸受合金層１１に積層されており、軸受合金層１１と接着している。軸受合金層１１は、Ｃｕ系又はＡｌ系などの合金で形成されている。なお、摺動部材１０は、鉄や鋼等で形成されている図示しない裏金層を備えていてもよい。ＤＬＣ層１２は、軸受合金層１１とは反対側に相手部材と摺動する摺動面１３を形成している。

【0013】

ＤＬＣ層１２は、層本体２１と起因部２２とを有している。層本体２１は、軸受合金層１１の表面に沿って設けられている。起因部２２は、ＤＬＣ層１２の層本体２１において厚さ方向に延びている。つまり、起因部２２は、摺動面１３から軸受合金層１１へ至るＤＬＣ層１２の厚さ方向に延びている。起因部２２は、層本体２１が分離する起因となる。図１に示す摺動部材１０の場合、起因部２２はダングリングボンド２３である。層本体２１は、起因部２２を構成するダングリングボンド２３において、結合の不安定な部分が形成される。このようなＤＬＣ層１２におけるダングリングボンド２３において結合が不安定となることにより、軸受合金層１１及びこれに積層されているＤＬＣ層１２に力が加わると、ＤＬＣ層１２の層本体２１はこのダングリングボンド２３を起因として分離する。即ち、ダングリングボンド２３は、層本体２１が分離する起因となる。このように、本実施形態の摺動部材１０は、ＤＬＣ層１２に分離の起因となる起因部２２を有している。起因部２２は、ＤＬＣ層１２において、摺動部材１０の軸方向及び周方向のいずれの方向にも設けることができる。また、起因部２２は、ＤＬＣ層１２において、厚さ方向で摺動面１３から軸受合金層１１に至るまで層本体２１を貫いて形成してもよく、厚さ方向の途中まで形成してもよい。また、起因部２２は、ＤＬＣ層１２において、軸受合金層１１及び摺動面１３のいずれにも至ることなくＤＬＣ層１２の層本体２１の内側だけに形成してもよい。

【0014】

図２に示すように摺動部材１０と相手部材３０との間に不整な接触が生じたとき、これらの接触による力によって軸受合金層１１にはわずかな変形が生じる。本実施形態の場合、図３又は図４に示すようにこの軸受合金層１１の変形が生じると、軸受合金層１１に積層されているＤＬＣ層１２は、起因部２２において分離し、軸受合金層１１の変形にあわせた形状を維持する。つまり、ＤＬＣ層１２は、軸受合金層１１に変形が生じる前において、ほぼ均一な層として形成されている。一方、ＤＬＣ層１２は、軸受合金層１１に変形が生じると、起因部２２において分離する。このとき、分離したＤＬＣ層１２の層本体２１は、軸受合金層１１との接着を維持している。これにより、摺動部材１０と相手部材３０との間に不整な接触が生じても、ＤＬＣ層１２は、相手部材３０にあわせた軸受合金層１１の変形に応じて形状が変化する。その結果、摺動部材１０と相手部材３０とのオイルクリアランスが確保される。このような理由から、起因部２２は、ＤＬＣ層１２の全体に限らず、軸方向の両端部及びこれに近い位置に設けることが好ましい。上述のように摺動部材１０と相手部材３０との間に不整な接触が生じたとき、摺動部材１０は軸方向の中間部よりも端部側において不整な接触の影響を受けやすい。そこで、起因部２２を軸方向の両端部及びこれに近い位置に設けることにより、ＤＬＣ層１２の分離が促され、相手部材３０との不整な接触による影響を低減することができる。

【0015】

また、摺動部材１０は、図５に示すように変形層４０を備えていてもよい。変形層４０は、軸受合金層１１とＤＬＣ層１２との間に設けられている。この変形層４０は、軸受合金層１１よりも変形しやすい材料で形成されており、軸受合金層１１よりも容易に変形する。変形層４０は、例えばヤング率が５０ＧＰａ以下である錫（Ｓｎ）やビスマス（Ｂｉ）等を用いることができる。但し、変形層４０は、軸受合金層１１よりも軟らかい材料が好ましい。軸受合金層１１よりも変形しやすい変形層４０を設けることにより、相手部材３０との不整な接触が生じたとき、変形層４０は軸受合金層１１より大きな変形が促される。ＤＬＣ層１２は、この変形層４０の変形によって、起因部２２において分離し、変形層４０の変形に合わせた形状を維持する。このとき、分離したＤＬＣ層１２の層本体２１は、変形層４０との接着を維持している。つまり、ＤＬＣ層１２の層本体２１は、変形層４０を挟んで軸受合金層１１との接着を維持している。これにより、摺動部材１０と相手部材３０との間に不整な接触が生じても、ＤＬＣ層１２は、相手部材３０にあわせた変形層４０の変形に応じて形状が変化する。その結果、摺動部材１０と相手部材３０とのオイルクリアランスが確保される。

【0016】

上記のようにダングリングボンド２３を起因部２２とする摺動部材１０の製造方法の一例を説明する。
図６の（Ａ）に示すように下地材５０は、一部にマスク５１が施される。下地材５０は、軸受合金層１１又は変形層４０である。マスク５１が施された下地材５０は、図６の（Ｂ）に示すようにＤＬＣ層５２が形成される。このとき、ＤＬＣ層５２は、下地材５０のマスク５１が施された部分以外に形成される。下地材５０は、図６の（Ｃ）に示すようにマスク５１が除去された後、さらにＤＬＣ層５２が形成される。この場合、ＤＬＣ層５２は、等方的に成長するため図６の（Ｄ）に示すように下地材５０からだけでなく、すでに形成されたＤＬＣ層５２部分からも成長する。ＤＬＣ層５２の形成を継続することにより、図６の（Ｅ）に示すようにダングリングボンド５３を有するＤＬＣ層５２が形成される。このダングリングボンド５３は、起因部２２となる。

【0017】

ところで、本実施形態の場合、起因部２２は、図１及び図５に示すようなダングリングボンド２３に限らない。例えば図７に示すように、起因部２２は、層本体２１に設けられている凹部６１であってもよい。この凹部６１では、ＤＬＣ層１２の厚さが他の部分に比較して薄い、又はＤＬＣ層が存在していない。そのため、凹部６１は、軸受合金層１１に変形が生じたとき、ＤＬＣ層１２の分離の起因となる起因部２２となる。この場合、凹部６１は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側から軸受合金層１１までＤＬＣ層１２を貫いて形成してもよく、ＤＬＣ層１２の厚さの途中まで形成してもよい。また、凹部６１は、ＤＬＣ層１２を貫くだけでなく軸受合金層１１に達していてもよい。

【0018】

また、起因部２２は、図８に示すように層本体２１においてＤＬＣ層１２と異なる材質で形成されている部分であってもよい。この場合、ＤＬＣ層１２の層本体２１には、異材料部６２が設けられている。異材料部６２は、ＤＬＣ層１２を形成する炭素（Ｃ）以外の金属や合金等のようにＤＬＣ層１２と異なる材質で形成されている。これにより、ＤＬＣ層１２は、層本体２１と異材料部６２との境界部分が不安定となる。そのため、この異材料部６２は、軸受合金層１１に変形が生じたとき、ＤＬＣ層１２の分離の起因となる起因部２２を構成する。この場合、異材料部６２は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側から軸受合金層１１までＤＬＣ層１２を貫いて形成してもよく、ＤＬＣ層１２の厚さの途中まで形成してもよい。

【0019】

起因部２２は、図９に示すように層本体２１において化学的な結合状態が異なる部分であってもよい。この場合、ＤＬＣ層１２の層本体２１には、異体部６３が設けられている。異体部６３では、ＤＬＣ層１２を形成する炭素の結合状態が異なる。つまり、層本体２１がｓｐ2結合を主とするとき、異体部６３はｓｐ3結合を主とするというように、層本体２１との間に結合状態の差が生じている。これにより、ＤＬＣ層１２は、層本体２１と異体部６３との間に不安定な状態が形成される。

【0020】

起因部２２は、図１０に示すように層本体２１に形成されているクラック６４であってもよい。この場合、ＤＬＣ層１２の層本体２１には、クラック６４が含まれている。そのため、クラック６４は、軸受合金層１１に変形が生じたとき、ＤＬＣ層１２の分離の起因となる起因部２２を構成する。この場合、クラック６４は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側から軸受合金層１１までＤＬＣ層１２を貫いて形成してもよく、ＤＬＣ層１２の厚さの途中まで形成してもよい。また、クラック６４は、ＤＬＣ層１２の軸受合金層１１側から摺動面１３側の途中まで、ＤＬＣ層１２の途中から軸受合金層１１との境界面まで、あるいは各端面に到達することなくＤＬＣ層１２の内部にのみ形成してもよい。

【0021】

起因部２２は、図１１に示すように層本体２１に設けられている粒子６５であってもよい。この場合、ＤＬＣ層１２の層本体２１は、粒子６５が存在する部分において不連続となる。そのため、粒子６５は、軸受合金層１１に変形が生じたとき、ＤＬＣ層１２の分離の起因となる起因部２２を構成する。この場合、粒子６５は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側だけでなく、ＤＬＣ層１２の内部に設けてもよい。

【0022】

次に、起因部２２となるダングリングボンド２３の分布について説明する。
ダングリングボンド２３の分布は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側に、図１２に示すように設定された観察領域７０を用いて観察する。観察領域７０は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３側において、１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲で設定される。観察領域７０は、ＤＬＣ層１２の摺動面１３の任意の位置に設定することができる。この設定した観察領域７０は、縦方向及び横方向へそれぞれ５等分し、２ｍｍ×２ｍｍの分割領域７１が設定される。これにより、観察領域７０は、２５個の２ｍｍ×２ｍｍの分割領域７１に分割される。

【0023】

ダングリングボンド２３は、この分割領域７１ごとに観察される。ダングリングボンド２３の観察は、この分割領域７１におけるラマンシフトスペクトルに基づいて観察される。ラマンシフトスペクトルは、図１３に示すように波数（ｃｍ^－１）に対する強度として得られる。ダングリングボンド２３は、このラマンスペクトルにおける特定の波数帯における強度比の値に基づいて観察される。具体的には、ダングリングボンド２３は、ラマンスペクトルにおける１３５０（ｃｍ^－１）付近のＤ帯と、１５８０（ｃｍ^－１）付近のＧ帯とにおける面積比であるＩＧ／ＩＤに基づいて観察される。本実施形態では、観察領域７０は、Dilor Jobin Yvon製のラマン分光分析装置ＬａｂＲａｍを用いて分析した。そして、ＬａｂＲａｍに付属のソフトを用いて、ベースライン補正及び波形分離を施し、各バンドの面積を算出した後、その面積の比率を面積比として算出した。ダングリングボンド２３は、このＩＧ／ＩＤの強度の面積比によって、存在が確認される。本実施形態において、ダングリングボンド２３が起因部２２として機能するためには、ＩＧ／ＩＤが１．３以上であることが求められる。

【0024】

そこで、本実施形態では、観察領域７０において分割領域７１ごとにＩＧ／ＩＤを測定する。これにより、観察領域７０は、図１４に示すように分割領域７１ごとにＩＧ／ＩＤが測定される。図１４に示す例の場合、測定したＩＧ／ＩＤは、０．７～１．７の値を示している。このうち、ＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１は網掛けで示している。このように、ＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１は、起因部２２として機能するダングリングボンド２３を含んでいることを意味する。この図１４に示す例の場合、ＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１は、観察領域７０を構成する２５個の分割領域７１のうち５個含まれている。本実施形態の摺動部材１０の場合、ＩＧ／ＩＤがＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１は、観察領域７０を構成する２５個の分割領域７１のうち１個から１３個含まれていることが好ましく、１個から５個含まれていることがより好ましい。一方、ＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１が１４個以上になると、比較的軟らかい軸受合金層１１を備える摺動部材１０に適用する場合、観察領域７０に含まれるダングリングボンド２３が過剰となる傾向にある。そのため、ダングリングボンド２３を起因として分離したＤＬＣ層１２は過度に微小な状態となり、分離片における例えば面圧の増加など負荷の増加を招くと考えられる。

【0025】

上記のようにダングリングボンド２３を含むＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１は、観察領域７０において、できる限り密集せずに、つまり互いにできる限り離れて分布することが好ましい。例えば図１５の（Ａ）から（Ｆ）に示す場合、（Ａ）のようにダングリングボンド２３を含む分割領域７１が互いに離れていることが最も好ましい。図１５の場合、網掛けを施した分割領域７１はダングリングボンド２３を含んでいる。このようにダングリングボンド２３を含む分割領域７１が互いに離れているとき、ダングリングボンド２３は観察領域７０において偏在していないことになる。これにより、ダングリングボンド２３を起因として分離したＤＬＣ層１２の分離片は、摺動面１３側から見たとき、大きさが均一化する。そのため、観察領域７０において各分離片における面圧が均一化する。その結果、ダングリングボンド２３を起因部２２とする摺動面１３は、領域の全体において面圧が均一化し耐焼付性が安定する。

【0026】

以上のように、本実施形態の摺動部材１０のＤＬＣ層１２は、各種の起因部２２を起因として分離することができる。起因部２２は、軸受合金層１１の表面に形成されているＤＬＣ層１２の層本体２１において厚さ方向に延びている。そして、ＤＬＣ層１２は、この起因部２２を起因として分離する。つまり、本実施形態の摺動部材１０におけるＤＬＣ層１２は、意図的な分離の起因となる起因部２２を有している。これにより、相手部材３０との摺動によって軸受合金層１１に変形が生じると、ＤＬＣ層１２はこの軸受合金層１１の変形を受けて起因部２２において分離される。そのため、硬度の高いＤＬＣ層１２は、起因部２２における分離によって、下地材５０に応じた変形が促される。その結果、摺動部材１０は、相手部材３０との摺動によって生じる荷重を点ではなく面で受け止めやすくなる。従って、ＤＬＣ層１２が下地材５０に追従して変形し、形状的ななじみ性が向上するとともに、これにともなう耐焼付性の向上を図ることができる。

【0027】

また、本実施形態におけるＤＬＣ層１２の起因部２２は、ＤＬＣ層１２における物理的又は化学的な性質が不連続となる部分である。そのため、摺動部材１０と相手部材３０との摺動によってＤＬＣ層１２に荷重が加わったとき、性質が不連続となる起因部２２は応力の集中によって分離しやすくなる。その結果、硬度の高いＤＬＣ層１２であっても、この起因部２２を起因として容易に分離する。従って、起因部２２を起因とした分離によってＤＬＣ層１２の変形を促すことができ、形状的ななじみ性及び耐焼付性の向上を図ることができる。

【0028】

さらに、本実施形態の摺動部材１０は、ＤＬＣ層１２と軸受合金層１１との間に、変形層４０を備えている。これにより、相手部材３０との摺動によって力が加わると、変形層４０は軸受合金層１１より大きく変形する。そして、ＤＬＣ層１２は、この変形層４０の変形にともなって変形の力を受け、起因部２２を起因とした分離が促される。従って、ＤＬＣ層１２の変形をより促すことができ、形状的ななじみ性及び耐焼付性のさらなる向上を図ることができる。

【0029】

次に、図１６に示すように上記の実施形態による摺動部材１０の焼付試験の評価を実施例に基づいて説明する。図１６における「ダングリングボンドの数」とは、観察領域７０を構成する２５個の分割領域７１のうち、ＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１の数を示している。つまり、「ダングリングボンドの数」は、観察領域７０を構成する２５個の分割領域７１のうちＩＧ／ＩＤ≧１．３となる分割領域７１が含まれていなければ「０」であり、全ての分割領域７１がＩＧ／ＩＤ≧１．３であれば「２５」である。
試料１～試料１７は、ＤＬＣ層１２に起因部２２を設けた本実施形態による摺動部材１０の実施例である。一方、試料１８は、ＤＬＣ層１２に起因部２２が設けられていない従来例である。これら各試料は、図１７に示す条件によって焼付試験を行なった。図１６では、図１７に示す条件において相手部材３０と不整な当たりで摺動させたとき、焼付が生じない最大面圧を試験結果として示している。

【0030】

起因部２２が設けられたＤＬＣ層１２を備える本実施形態の摺動部材１０である試料１～試料１７は、従来例である試料１８と比較して、焼付試験の結果が向上していることがわかる。つまり、試料１～試料１７は、試料１８と比較して焼付が生じない最大面圧が向上している。これにより、起因部２２が設けられたＤＬＣ層１２を備える本実施形態は、起因部２２における層本体２１の分離によって、形状的ななじみ性が向上し、耐焼付性が向上していることが明らかである。

【0031】

また、試料１～試料６を相互に比較すると、起因部２２としてダングリングボンド２３、凹部６１、異材料部６２、異体部６３、クラック６４又は粒子６５のいずれを用いても、焼付試験の結果は向上するとともに、互いの差は大きくないことがわかる。つまり、ＤＬＣ層１２における分離の起因となる起因部２２は、いずれであってもＤＬＣ層１２の分離を促すことがわかる。一方、これらの中でも、ダングリングボンド２３及び異体部６３は、耐焼付性への貢献が比較的高いことがわかる。

【0032】

試料７、試料８、試料１３～試料１７は、軸受合金層１１とＤＬＣ層１２との間に変形層４０を設けている。これら試料７、試料８、試料１３～試料１７は、同様にダングリングボンド２３を起因部２２とする試料４、試料９～試料１２と比較して、焼付試験の結果が大幅に向上している。これは、変形層４０を設けることにより、変形層４０の変形、そしてこれにともなう起因部２２を起因としたＤＬＣ層１２の分離が促されることによると考えられる。このように、変形層４０は、耐焼付性の向上に寄与していることが明らかである。また、試料７と試料８とを比較すると、変形層４０の膜厚がより厚い試料８は、試料７に比較して耐焼付性が向上している。このことからも、変形層４０は、ＤＬＣ層１２の分離を促し、形状的ななじみ性の向上及び耐焼付性の向上に寄与していることがわかる。

【0033】

次に、ダングリングボンド２３の数についての評価を説明する。
試料４、試料９～試料１２を相互に比較すると、ダングリングボンド２３の数が１８個の試料１２に比較して、ダングリングボンド２３の数が１～１３個の試料４、試料９～試料１１は耐焼付性が高い。特に、試料１０のようにダングリングボンド２３の数が３個であるとき、耐焼付性が最も高くなっている。この結果からも、ダングリングボンド２３の数が５個以下であるとき、ダングリングボンド２３はＤＬＣ層１２に密集することなく均一に存在しやすくなる。そのため、ＤＬＣ層１２は、分離した各分離片の大きさが均一化し、分離片への面圧の偏りが抑制されやすくなる。また、これらの結果から、ダングリングボンド２３の数は、１～１３個であることが好ましく、１～５個であることがより好ましいことが分かる。

【0034】

次に、変形層４０についての評価を説明する。
上述の試料４と試料７との比較でも説明したように、変形層４０の存在によって、起因部２２を起因としたＤＬＣ層１２の分離が促される。また、試料１３と試料１４とを比較すると、変形層４０を設ける場合でも、ダングリングボンド２３の数が少ない試料１４は試料１３よりも耐焼付性が向上している。さらに、試料１３と試料１５とを比較すると、変形層４０のヤング率が小さい試料１３は、試料１５よりも耐焼付性が向上している。これは変形層４０のヤング率が小さくて柔軟になることにより、相手部材３０から力を受けることで変形層４０の変形が促され、ＤＬＣ層１２の分離が促されるためと考えられる。

【0035】

試料１６及び試料１７は、２層の変形層４０を有している。具体的には、試料１６は、Ｂｉ及びＡｇの２層の変形層４０を有している。試料１６の場合、Ｂｉ層はＤＬＣ層１２側に位置し、Ａｇ層は軸受合金層１１側に位置している。Ｂｉのヤング率は３２ＧＰａであり、Ａｇのヤング率は８３ＧＰａである。一方、試料１７は、Ｓｎ及びＮｉの２層の変形層４０を有している。この場合、Ｓｎ層はＤＬＣ層１２側に位置し、Ｎｉ層は軸受合金層１１側に位置している。Ｓｎのヤング率は４１ＧＰａであり、Ｎｉのヤング率は２００ＧＰａである。これら試料１６及び試料１７によると、変形層４０が異種の金属による２層以上であっても、変形層４０は耐焼付性の向上に寄与していることがわかる。この場合、試料１６及び試料１７から、変形層４０においてヤング率が小さくより柔軟な金属層をＤＬＣ層１２側に配置することにより、耐焼付性の向上に寄与することがわかる。つまり、２層以上の金属で変形層４０を形成する場合、より柔軟な金属層をＤＬＣ層１２側に配置することで耐焼付性は向上する。これは、変形層４０を構成するより柔軟な金属層は、相手部材３０から力を受けることで変形が促され、ＤＬＣ層１２の分離が促されるためと考えられる。

【0036】

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、上記の一実施形態では、摺動部材１０を半割の摺動部材に適用する例について説明した。しかし、摺動部材１０は、例えば軸方向から軸部材を支持するスラスト軸受など、他の形態にも適用することができる。

【符号の説明】

【0037】

図面中、１０は摺動部材、１１は軸受合金層、１２はＤＬＣ層、２１は層本体、２２は起因部、２３はダングリングボンド、３０は相手部材、４０は変形層、６１は凹部、６２は異材料部、６３は異体部、６４はクラック、６５は粒子を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】