(57)【要約】【課題】大気中高温環境下においても耐熱性及び耐酸化性に優れた硬質皮膜を有する摺動部材を提供する。【解決手段】本開示の摺動部材１００は、基材１０と、該基材１０上に形成され、表面２０Ａが摺動面となる非晶質炭素皮膜２０と、を有し、前記非晶質炭素皮膜２０は、ケイ素を２原子％以上２０原子％以下、ホウ素を２原子％以上１５原子％以下、窒素を０原子％以上１５原子％未満含み、残部が炭素からなる実質的に水素を含まない成分組成を有し、かつケイ素とホウ素の合計量が５原子％以上３５原子％以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2020172684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
該基材上に形成され、表面が摺動面となる非晶質炭素皮膜と、
を有し、
前記非晶質炭素皮膜は、ケイ素を２原子％以上２０原子％以下、ホウ素を２原子％以上１５原子％以下、窒素を０原子％以上１５原子％未満含み、残部が炭素からなる実質的に水素を含まない成分組成を有し、かつケイ素とホウ素の合計量が５原子％以上３５原子％以下であることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記成分組成において、窒素含有量が１０原子％以下である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記非晶質炭素皮膜中のケイ素及びホウ素は、
ＳｉＣ、ＢＣ及びＳｉＢＣの少なくとも一種からなる炭化物の形態で含有され、
前記非晶質炭素皮膜が窒素を含む場合には、さらにＳｉＮ及びＢＮの少なくとも一種からなる窒化物の形態で含有される、請求項１又は２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記非晶質炭素皮膜の厚さが０．５μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項５】
前記基材と前記非晶質炭素皮膜との間に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷからなる群から選択された一つ以上の元素またはその炭化物、窒化物、炭窒化物からなる中間層を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の摺動部材からなるピストンリングであって、その外周面が前記摺動面であるピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材、特にピストンリング等の自動車部品など、高い信頼性を要求される摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車エンジンを中心とする内燃機関において、高出力化、長寿命化、燃費向上が求められている。そこで、例えば内燃機関等で使用される摺動部材の摺動面には、摩擦係数が低いことで知られている硬質炭素皮膜を形成することが一般的に行われている。
【０００３】
この硬質炭素皮膜としては、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）と呼ばれる非晶質炭素が例示される。ＤＬＣの構造的本質は、炭素の結合としてダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）とが混在したものである。よって、ＤＬＣは、ダイヤモンドに類似した硬度、耐摩耗性、熱伝導性、化学安定性を有し、一方でグラファイトに類似した固体潤滑性を有することから、例えば自動車部位品などの保護膜として好適である。
【０００４】
特許文献１には、「モリブデンを含む潤滑油中において低摩擦係数を示す低摩擦摺動部材を提供する」ことを目的として、「潤滑油を用いた湿式条件で使用され、基材と該基材の表面に形成され相手材と摺接する非晶質硬質炭素膜とを備える低摩擦摺動部材であって、前記潤滑油は、モリブデン（Ｍｏ）を１００ｐｐｍ以上含み、硫黄（Ｓ）およびリン（Ｐ）のうちの少なくとも一種ならびに亜鉛（Ｚｎ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、バリウム（Ｂａ）および銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも一種を合計で５００ｐｐｍを超えて含み、前記非晶質硬質炭素膜は、炭素（Ｃ）を主成分とし、該非晶質炭素膜全体を１００原子％としたときに、水素（Ｈ）を５原子％以上２５原子％以下含み、硼素（Ｂ）を４原子％以上２５原子％以下含むことを特徴とする低摩擦摺動部材」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＬＣ皮膜は炭素を主成分とするため、一般に耐熱性及び耐酸化性に劣る傾向がある。耐熱性に関して具体的には、従来のＤＬＣ皮膜は、５００℃以上の高温環境下において硬度が低下してしまうという問題があった。また、耐酸化性に関して具体的には、従来のＤＬＣ皮膜は、５００℃以上の高温環境下において劣化して膜厚が減少し、６００℃以上の高温環境下では膜自体が消失してしまうという問題があった。しかしながら、特許文献１では、モリブデンを含む潤滑油中において低い摩擦係数を得ることに着目しているに過ぎず、高温環境下における耐熱性及び耐酸化性については何ら考慮されていない。
【０００７】
例えば、環境保全に対応して燃費を向上させたダウンサイジングターボエンジン用のピストンリングの場合、高温かつ高面圧という、非常に厳しい摺動環境となる。ピストンリング以外の摺動部材においても、近年摺動環境は高温化しつつある。そのため、近年摺動部材には、上記のような高温環境下でもＤＬＣ皮膜の硬度低下や膜厚減少が抑えられるという、高い耐熱性及び耐酸化性が望まれている。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、大気中高温環境下においても耐熱性及び耐酸化性に優れた硬質皮膜を有する摺動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】
【０００９】
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討したところ、摺動部材の摺動面を形成する非晶質炭素皮膜（ＤＬＣ皮膜）を、所定量のケイ素（Ｓｉ）及びホウ素（Ｂ）を含み、かつ、残部が炭素からなる実質的に水素を含まない成分組成とすることによって、高温熱処理後もＤＬＣ皮膜の硬度低下や膜厚減少を抑制できるとの知見を得た。
【００１０】
上記知見に基づき完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）基材と、
該基材上に形成され、表面が摺動面となる非晶質炭素皮膜と、
を有し、
前記非晶質炭素皮膜は、ケイ素を２原子％以上２０原子％以下、ホウ素を２原子％以上１５原子％以下、窒素を０原子％以上１５原子％未満含み、残部が炭素からなる実質的に水素を含まない成分組成を有し、かつケイ素とホウ素の合計量が５原子％以上３５原子％以下であることを特徴とする摺動部材。
【００１１】
（２）前記成分組成において、窒素含有量が１０原子％以下である、上記（１）に記載の摺動部材。
【００１２】
（３）前記非晶質炭素皮膜中のケイ素及びホウ素は、
ＳｉＣ、ＢＣ及びＳｉＢＣの少なくとも一種からなる炭化物の形態で含有され、
前記非晶質炭素皮膜が窒素を含む場合には、さらにＳｉＮ及びＢＮの少なくとも一種からなる窒化物の形態で含有される、上記（１）又は（２）に記載の摺動部材。
【００１３】
（４）前記非晶質炭素皮膜の厚さが０．５μｍ以上４０μｍ以下である、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の摺動部材。
【００１４】
（５）前記基材と前記非晶質炭素皮膜との間に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷからなる群から選択された一つ以上の元素またはその炭化物、窒化物、炭窒化物からなる中間層を有する、上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の摺動部材。
【００１５】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の摺動部材からなるピストンリングであって、その外周面が前記摺動面であるピストンリング。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の摺動部材は、大気中高温環境下においても耐熱性及び耐酸化性に優れた硬質皮膜を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による摺動部材１００の模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるピストンリング２００の断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（摺動部材）
図１を参照して、本発明の一実施形態による摺動部材１００は、潤滑油下で使用されるものであり、基材１０と、この基材１０上に形成され、表面２０Ａが摺動面となる非晶質炭素皮膜（ＤＬＣ皮膜）２０と、を有する。また、任意で、基材１０と非晶質炭素皮膜２０との間に中間層１２を有してもよい。
【００１９】
［基材］
基材１０の材質は、摺動部材の基材として必要な強度を有するものであれば特に限定されない。本実施形態の摺動部材１００をピストンリングとする場合、基材１０の好ましい材料としては、鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、高級鋳鉄等が挙げられる。本実施形態の摺動部材１００をＣＶＴなどのシールリングとする場合、基材１０の材料としては樹脂が挙げられ、コンプレッサのベーンなどとする場合、基材１０の材料としてはアルミ合金等が挙げられる。
【００２０】
［中間層］
中間層１２は、基材１０とＤＬＣ皮膜２０との間に形成されることにより基材１０との界面の応力を緩和し、ＤＬＣ皮膜２０の密着性を高める機能を有する。この機能を発揮する観点から、中間層１２は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷからなる群から選択された一つ以上の元素またはその炭化物、窒化物、炭窒化物からなるものとすることが好ましい。ＤＬＣ皮膜２０の密着性を十分に高める観点から、中間層１２の厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましく、０．２μｍ以上であることがより好ましい。また、摺動時に中間層１２が塑性流動を起こしてＤＬＣ皮膜２０が剥離することを十分に抑制する観点から、中間層１２の厚さは、０．６μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【００２１】
中間層１２の形成方法としては、例えばスパッタリング法を挙げることができる。洗浄後の基材１０をＰＶＤ成膜装置の真空チャンバ内に配置し、Ａｒガスを導入した状態でターゲットのスパッタ放電によって、中間層１２を成膜する。ターゲットは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから選択すればよい。中間層１２の厚さは、ターゲットの放電時間により調整できる。
【００２２】
［ＤＬＣ皮膜］
本実施形態において、ＤＬＣ皮膜２０は、ケイ素（Ｓｉ）を２原子％以上２０原子％以下、ホウ素（Ｂ）を２原子％以上１５原子％以下、窒素（Ｎ）を０原子％以上１５原子％未満含み、残部が炭素からなる実質的に水素を含まない成分組成を有し、かつＳｉとＢの合計量が５原子％以上３５原子％以下であることが肝要である。なお、非晶質炭素であることは、ラマン分光光度計（Ａｒレーザ）を用いたラマンスペクトル測定により確認できる。このような成分組成とすることにより、５００〜６００℃といった高温環境下でもＤＬＣ皮膜の硬度低下や膜厚減少が抑えられ、高い耐熱性及び耐酸化性を得ることができる。このような効果が得られる作用について、本発明者は以下のように考えている。
【００２３】
ＤＬＣ皮膜が所定量のＳｉ及びＢを含有する場合、高温環境下においてＳｉ及びＢが酸素と反応することによって、ＤＬＣ皮膜の表面に緻密なＳｉＯ2皮膜及びＢ2Ｏ3皮膜が形成され、これら皮膜が保護膜として機能して、耐熱性及び耐酸化性が向上するものと考えられる。
【００２４】
ＤＬＣ皮膜中のケイ素及びホウ素は、ＳｉＣ、ＢＣ及びＳｉＢＣの少なくとも一種からなる炭化物の形態で含有されることが好ましく、ＤＬＣ皮膜が窒素を含む場合には、さらにＳｉＮ及びＢＮの少なくとも一種からなる窒化物の形態でも含有されることが好ましい。この場合、ＤＬＣ皮膜のＣ−Ｃ結合及びＣ＝Ｃ結合の一部が、耐熱性に寄与する結合（ＳｉＣ、ＢＣ、ＳｉＢＣ、ＳｉＮ、ＢＮなど）に入れ替わるため、ＤＬＣ皮膜のグラファイト化が抑制できる。すなわち、炭素の二重結合の形成が抑制され、ｓｐ３結合が支配的となるため、耐熱性を改善することができると考えられる。
【００２５】
Ｓｉ含有量が２原子％未満の場合、Ｂ含有量が２原子％未満の場合、及び、Ｓｉ含有量とＢ含有量の合計が５原子％未満の場合の少なくとも１つに該当すると、ＤＬＣ皮膜の表面に連続的な保護膜を形成することができず、また、上記グラファイト化抑制の効果を十分に得ることができず、耐熱性及び耐酸化性を向上する効果が得られない。よって、Ｓｉ含有量は、２原子％以上とし、５原子％以上とすることが好ましく、Ｂ含有量は２原子％以上とし、５原子％以上とすることが好ましく、Ｓｉ含有量とＢ含有量の合計は５原子％以上とし、１０原子％以上とすることが好ましい。
【００２６】
Ｓｉ含有量が２０原子％超えの場合、炭素のｓｐ３結合が大幅に減少するため、所望の硬度を有するＤＬＣ皮膜を得ることができず、また、耐熱性及び耐酸化性も劣化する。Ｂ含有量が１５原子％超えの場合、Ｃ／Ｂ合金カソードの放電が非常に不安定になるため、所望の硬度を有するＤＬＣ皮膜を得ることができず、また、耐熱性も劣化する。よって、Ｓｉ含有量は、２０原子％以下とし、１５原子％以下とすることが好ましく、Ｂ含有量は１５原子％以下とし、１２原子％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量とＢ含有量の合計は３５原子％以下となり、３０原子％以下とすることが好ましい。
【００２７】
ＤＬＣ皮膜が水素を含有する場合、高温環境下において水素が脱離してＤＬＣ皮膜が劣化することによって、耐熱性及び耐酸化性が劣化する。よって、本実施形態において、ＤＬＣ皮膜２０は、実質的に水素を含まないものとする。これにより、高温環境下における水素の離脱に起因する耐熱性及び耐酸化性が劣化を回避することができる。ここで、本明細書において「実質的に水素を含まない」とは、ＤＬＣ皮膜中の水素含有率が３原子％以下であることを意味する。
【００２８】
本実施形態において、ＤＬＣ皮膜２０は窒素（Ｎ）を含んでもよい。Ｎを含有させることによって、優れた耐熱性を有するＢ−Ｎ結合及びＳｉ−Ｎ結合が形成され、耐熱性を更に向上させることができる。この観点から、Ｎ含有量は３原子％以上とすることが好ましく、５原子％以上とすることがより好ましい。ただし、Ｎ含有量が１５原子％以上になると、炭素のｓｐ３結合の形成を阻害するため、所望の硬度を有するＤＬＣ皮膜を得ることができず、また、耐熱性も劣化する。よって、ＤＬＣ皮膜２０が窒素を含む場合、そのＮ含有量は１５原子％未満とし、好ましくは１０原子％以下とする。
【００２９】
［ＤＬＣ皮膜の水素含有率の測定方法］
ＤＬＣ皮膜の水素含有率の評価は、摺動部が平坦な面や曲率が十分大きな面に形成されたＤＬＣ皮膜に対してはＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）／ＨＦＳ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって評価することができる。これに対して、ピストンリングの外周面など平坦でない摺動面に形成されたＤＬＣ皮膜に対しては、ＲＢＳ／ＨＦＳ及びＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を組み合わせることによって評価する。ＲＢＳ／ＨＦＳは公知の皮膜組成の分析方法であるが、平坦でない面の分析には適用できないので、以下のようにしてＲＢＳ／ＨＦＳ及びＳＩＭＳを組み合わせる。
【００３０】
まず、平坦な面を有する基準試料として、鏡面研磨した平坦な試験片（焼入処理を施したＳＫＨ５１ディスク、φ２５×厚さ５ｍｍ、硬さＨＲＣ６０〜６３）に、基準値の測定対象となる炭素皮膜を形成する。
【００３１】
基準試料への成膜は、反応性スパッタリング法を用いて、雰囲気ガスとしてＣ2Ｈ2、Ａｒ、Ｈ2を導入して行う。そして、導入するＨ2流量及び／又はＣ2Ｈ2流量を変えることによって、炭素皮膜に含まれる水素量を調整する。このようにして水素と炭素によって構成され、水素含有率が異なる炭素皮膜を形成し、これらをＲＢＳ／ＨＦＳで水素含有量と炭素含有量を評価する。
【００３２】
次に、上記の試料をＳＩＭＳで分析し、水素と炭素の二次イオン強度を測定する。ここで、ＳＩＭＳ分析は、平坦でない面、例えばピストンリングの外周面に形成された皮膜でも測定できる。したがって、炭素皮膜が施された基準試料の同一の皮膜について、ＲＢＳ／ＨＦＳによって得られた水素含有率と炭素含有率（単位：原子％）と、ＳＩＭＳによって得られた水素と炭素の二次イオン強度の比率との関係を示す実験式（計量線）を求める。このようにすることで、実際のピストンリングの外周面について測定したＳＩＭＳの水素と炭素の二次イオン強度から、水素含有率と炭素含有率を算出することができる。なお、ＳＩＭＳによる二次イオン強度の値は、少なくとも炭素皮膜の表面から２０ｎｍ以上の深さ、且つ５０ｎｍ四方の範囲において観測されたそれぞれの元素の二次イオン強度の平均値を採用する。
【００３３】
［ＤＬＣ皮膜のＳｉ、Ｂ及びＮ含有率の測定方法］
ＤＬＣ皮膜のＳｉ、Ｂ及びＮ含有率は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により以下の条件下で測定するものとする。ＸＰＳにおける元素の定量分析は、光電子ピーク面積をもとに行う。ピーク面積は原子濃度および注目電子の感度に比例するので、ピーク面積を相対感度係数で割った値は原子濃度に比例した値となる。よって、各元素の定量値の和を１００原子％とした相対定量ができる。
・測定装置:ＰＨＩ社製  ＱｕａｎｔｅｒａＳＸＭ
・Ｘ線源：単色化Ａｌ（１４８６．６ｅＶ）
・検出領域:１００μｍφ
・検出深さ:約４〜５ｎｍ（取出角４５°）
・測定スペクトル:ワイド,Ｃ１ｓ,Ｓｉ２ｐ,Ｂ１ｓ,Ｎ１ｓ
【００３４】
ＤＬＣ皮膜２０の厚さは、特に限定されないが０．５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。０．５μｍ以上であれば、ＤＬＣ皮膜の耐久性が不足することがなく、４０μｍ以下であれば、母材との密着性が不足となって剥離が生じることがないからである。なお、本発明において、ＤＬＣ皮膜の厚さはカロテストにより測定するものとする。
【００３５】
ＤＬＣ皮膜２０は、ラマン分光法で測定して得たラマン分光スペクトルにおけるピーク位置が、一般的な炭素膜のピークである１５８０ｃｍ-1とは異なり、１５２０ｃｍ-1以下であることが好ましい。これにより、炭素の二重結合の形成を抑制し、ＤＬＣ皮膜の熱安定性を向上させることができる。
【００３６】
本実施形態において、ＤＬＣ皮膜２０は、２５ＧＰａ以上のインデンテーション硬さを有し、しかも、５００〜６００℃の高温熱処理後も２０ＧＰａ以上のインデンテーション硬さを維持することができる。
【００３７】
［成膜条件］
本実施形態において、ＤＬＣ皮膜２０は、例えば、Ｓｉ及びＢを含有するカーボン合金ターゲットを用いた真空アーク放電（ＶＡ法）によるイオンプレーティング等のＰＶＤ法を用いて形成することができる。ＰＶＤ法は、水素をほとんど含まない高硬度で耐摩耗性に優れたＤＬＣ皮膜を形成することができる。真空アーク放電によるイオンプレーティング法を用いて硬質炭素皮膜を成膜する場合、その硬さは、基材に印加するバイアス電圧によって調整できる。また、硬質炭素皮膜の膜厚は、ターゲットの放電時間等の条件を変えることで調整できる。当該方法でＤＬＣ皮膜を形成することによって、ＤＬＣ皮膜中のＳｉ及びＢを炭化物の形態で含有させ、さらにＤＬＣ皮膜が窒素を含有する場合には、炭化物に加えて窒化物の形態で含有させることができる。なお、フィルター型陰極真空アーク方式（ＦＣＶＡ法）を用いることでもよい。
【００３８】
ＤＬＣ皮膜２０に所定量のＳｉ及びＢを含有させるためには、例えば、カソード材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）を含有するグラファイトを用いることができ、カソード材料中におけるこれらの含有量を調整することによって、ＤＬＣ皮膜２０中のＳｉ含有量及びＢ含有量を制御することができる。また、ＤＬＣ皮膜２０中に所定量のＮを含有させるためには、導入する不活性ガス中に窒素を含有すればよく、その流量を調整することにより、ＤＬＣ皮膜２０中のＮ含有量を制御することができる。
【００３９】
本発明の一実施形態による摺動部材１００は、ピストンリングに加えて、バルブリフタ、ベーン、ロッカーアーム、シールリング等、種々の製品に適用することができる。
【００４０】
（ピストンリング）
図２を参照して、本発明の一実施形態によるピストンリング２００は、外周面２２、内周面２４、及び上下面２６Ａ,２６Ｂの４面によってリング形状を呈し、外周面２２が図１に示すＤＬＣ皮膜２０により形成される。すなわち、本実施形態のピストンリング２００は、上記摺動部材１００からなるものであり、その外周面２２が図１に示すＤＬＣ皮膜の表面２０Ａとなる。これにより、摺動面となる外周面２２では、５００〜６００℃といった高温環境下でもＤＬＣ皮膜の硬度低下や膜厚減少が抑えられ、高い耐熱性及び耐酸化性を得ることができる。
【実施例】
【００４１】
ＳＫＨ５１の円盤ディスク（φ２５ｍｍ×高さ４ｍｍ）の表面に、表１に示す種々の水準のＤＬＣ皮膜を形成した。ＤＬＣ皮膜の成膜は、真空アーク方式による成膜装置を用い、バイアス電圧：−１００Ｖ、放電電流８０Ａの条件下にて行った。カソード材料としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）を含有するグラファイトを用いた。また、一部の水準では、導入する不活性ガス中に窒素を含有させた。
【００４２】
各水準において、Ｓｉ含有率、Ｂ含有率、Ｎ含有率、及び膜厚は、既述の方法で測定した。また、水素含有率はＨＦＳ分析により求めた。ラマン分光法による測定は、レニショー株式会社製ｉｎＶｉａ  Ｒｅｆｌｅｘラマン分光光度計を使用して行った。Ａｒイオン励起レーザー波長５３２．０ｎｍ、出力４ｍＷ、測定時間を２秒／サイクルで分析範囲５００〜２２００ｃｍ-1を３回測定し、積算する方法でピーク位置の測定を行った。測定結果を表１に示す。また、各水準において、ＤＬＣ皮膜のＸＰＳ分析を行い、そのスペクトルに基づいて、ＤＬＣ皮膜中のＳｉ及びＢが炭化物の形態で含有され、ＤＬＣ皮膜が窒素を含む水準では、さらに窒化物の形態でも含有されることが確認された。
【００４３】
【表１】
2020172684.tif 000003
【００４４】
［耐酸化性（熱処理前後での膜厚変化）の評価］
表１の各水準において４つのサンプルを作製した。第１のサンプルは熱処理を行わずに、第２のサンプルは、大気中４００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、第３のサンプルは、大気中５００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、第４のサンプルは、大気中６００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、その後、既述の方法でＤＬＣ皮膜の厚さを測定した。結果を表２に示す。なお、表２には、熱処理なしの場合に対する６００℃の場合の膜厚の減少率も併せて示した。
【００４５】
【表２】
2020172684.tif 000004
【００４６】
［耐熱性（熱処理前後での硬さ変化）の評価］
表１の各水準において４つのサンプルを作製した。第１のサンプルは熱処理を行わずに、第２のサンプルは、大気中４００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、第３のサンプルは、大気中５００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、第４のサンプルは、大気中６００℃の雰囲気にて６０分の熱処理を行い、その後、ＤＬＣ皮膜のマルテンス硬さを測定した。なお、インデンテーション硬さの測定は、株式会社エリオニクス製の超微小押し込み硬さ試験機を用いて行った。条件としては、ベルコビッチ圧子を用いて、押し込み深さがＤＬＣ皮膜の厚さの１／１０程度となる荷重にて試験を行った。結果を表３に示す。なお、表３には、熱処理なしの場合に対する６００℃の場合の硬さの減少率も併せて示した。
【００４７】
【表３】
2020172684.tif 000005
【００４８】
表２及び表３から明らかなとおり、本発明例においては５００〜６００℃といった高温環境下でもＤＬＣ皮膜の硬度低下や膜厚減少が抑えられ、高い耐熱性及び耐酸化性を得ることができている。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の摺動部材は、大気中高温環境下においても耐熱性及び耐酸化性に優れた硬質皮膜を有する。
【符号の説明】
【００５０】
１００    摺動部材
１０    基材
１２    中間層
２０    非晶質炭素皮膜
２０Ａ  非晶質炭素皮膜の表面（摺動面）
２００    ピストンリング
２２    ピストンリングの外周面
２４    ピストンリングの内周面
２６Ａ  ピストンリングの上面（上側面）
２６Ｂ  ピストンリングの下面（下側面）
【図１】
2020172684.tif 000006
【図２】
2020172684.tif 000007