(57)【要約】      （修正有）【課題】面圧が２．０ＧＰａ以上と高面圧下で使用される部材（特には、摺動部材）の表面に形成した場合であっても、優れた耐久性を発揮する積層皮膜を提供する。【解決手段】金属元素の炭化物、ほう化物、および炭ほう化物よりなる群から選択される１以上の化合物からなり、ナノインデンテーション法で測定される硬度（以下、「ナノインデンテーション硬度」という）が２０ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が５μｍ以上１０μｍ以下である中間層２と、前記中間層上に形成され、ナノインデンテーション硬度が２５ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるダイヤモンドライクカーボン膜３とを備えていることを特徴とする積層皮膜。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素の炭化物、ほう化物、および炭ほう化物よりなる群から選択される１以上の化合物からなり、ナノインデンテーション法で測定される硬度（以下、「ナノインデンテーション硬度」という）が２０ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が５μｍ以上１０μｍ以下である中間層と、
前記中間層上に形成され、ナノインデンテーション硬度が２５ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるダイヤモンドライクカーボン膜とを備えていることを特徴とする積層皮膜。
【請求項２】
前記金属元素がＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素である請求項１に記載の積層皮膜。
【請求項３】
前記中間層は、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＢＣ、ＷＢＣ、ＮｂＢＣ、およびＶＢＣよりなる群から選択される１以上の化合物からなる請求項２に記載の積層皮膜。
【請求項４】
前記中間層と前記ダイヤモンドライクカーボン膜の間に組成傾斜層が形成されており、この組成傾斜層は、金属元素と炭素を含み、中間層側からダイヤモンドライクカーボン膜側に向かって炭素が増加するとともに金属元素が減少する請求項１〜３のいずれかに記載の積層皮膜。
【請求項５】
前記金属元素がＣｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素である請求項４に記載の積層皮膜。
【請求項６】
基材の表面が、請求項１〜５のいずれかに記載の積層皮膜で被覆された積層皮膜被覆部材。
【請求項７】
２．０ＧＰａ以上の面圧で押圧される条件下で使用される請求項６に記載の積層皮膜被覆部材。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の積層皮膜が歯面に形成された歯車である請求項６または７に記載の積層皮膜被覆部材。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の積層皮膜がレース部、および／または、玉もしくはころに形成された軸受けである請求項６または７に記載の積層皮膜被覆部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層皮膜および積層皮膜被覆部材に関するものであり、特にダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」と呼ぶ。）膜を含み、面圧が２．０ＧＰａ以上と高面圧下で使用される部材（特には、摺動部材）の表面に形成された場合であっても、優れた耐久性を発揮する積層皮膜、および該積層皮膜被覆部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＬＣは、ダイヤモンドとグラファイトとの中間的な性質を有する非晶質炭素であり、硬質カーボン、硬質非晶質炭素、無定型炭素、定型炭素、ｉ−カーボン、ダイヤモンド状炭素などと呼ばれている。ＤＬＣは、ダイヤモンドと同様、硬度が高く、耐摩耗性、固体潤滑性、熱伝導性、化学的安定性の特性に優れていることから、例えば、耐摩耗性が求められる部材の保護膜として利用されている。
【０００３】
しかし、一般にＤＬＣ膜は基材との密着性が小さいため、ＤＬＣ膜と基材との密着性を高めるべく、該ＤＬＣ膜と基材の間に中間層を形成することが行われている。例えば特許文献１には、金属と炭素の傾斜構造を有する中間層を、ＤＬＣ膜と基材の間に形成することで、ＤＬＣ膜と基材の密着性向上を図っている。また、特許文献２には、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉのうちの少なくとも１種の金属からなる下地層と、前記金属および炭素からなる中間層を、基材とＤＬＣ膜の間に形成して密着性向上を図っており、密着性を高める観点から前記下地層と中間層の合計膜厚は１μｍ以下に抑えられている。
【０００４】
この様に、ＤＬＣ膜と基材の間に中間層や下地層を形成させた技術は、いずれも、ＤＬＣ膜と基材の密着性向上を図ることを目的になされている。
【０００５】
しかしながら、面圧が２．０ＧＰａ以上と高面圧下で使用される摺動部材に適用した場合には、前記効果が十分得られず、耐久性が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６８０９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２５７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、面圧が２．０ＧＰａ以上とより高面圧下で使用される摺動部材に適用した場合であっても、優れた耐久性を発揮する積層皮膜と、該積層皮膜が表面に形成された積層皮膜被覆部材（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】
【０００８】
前記課題を解決することのできた本発明の積層皮膜は、金属元素の炭化物、ほう化物、および炭ほう化物よりなる群から選択される１以上の化合物からなり、ナノインデンテーション法で測定される硬度（以下、「ナノインデンテーション硬度」という）が２０ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が５μｍ以上１０μｍ以下である中間層と、
前記中間層上に形成され、ナノインデンテーション硬度が２５ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるダイヤモンドライクカーボン膜とを備えているところに特徴を有する。
【０００９】
前記金属元素は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素が好ましい。
【００１０】
前記中間層としては、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＢＣ、ＷＢＣ、ＮｂＢＣ、およびＶＢＣよりなる群から選択される１以上の化合物からなるものが好ましい。
【００１１】
前記中間層と前記ダイヤモンドライクカーボン膜の間には組成傾斜層が形成されていてもよく、この組成傾斜層は、金属元素と炭素を含み、中間層側からダイヤモンドライクカーボン膜側に向かって炭素が増加するとともに金属元素が減少していることが好ましい。
【００１２】
前記組成傾斜層における金属元素は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素であることが好ましい。
【００１３】
本発明には、基材の表面が、前記積層皮膜で被覆された積層皮膜被覆部材も含まれる。
【００１４】
前記積層皮膜被覆部材が、特に２．０ＧＰａ以上の面圧で押圧される条件下で使用されるものであれば、本発明の効果が存分に発揮されるので好ましい。
【００１５】
前記積層皮膜被覆部材として、例えば前記積層皮膜が歯面に形成された歯車や、前記積層皮膜がレース部、および／または、玉もしくはころに形成された軸受け（例えば、玉軸受けやころ軸受け等）が挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の積層皮膜を摺動部材の摺動部（例えば、歯車の歯面や軸受けのレース部）に形成すれば、該摺動部が面圧２．０ＧＰａ以上の高面圧下にさらされる場合でも、優れた耐久性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例で用いたリングオンボール試験装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ＤＬＣ膜を最表面に形成した部材を、面圧２．０ＧＰａ以上の高面圧下で摺動させた場合にも、耐久性に優れる皮膜を実現すべく鋭意研究を行った。
【００１９】
基材上に皮膜を被覆した部材を高面圧下で摺動させる場合、基材上に被覆した皮膜の膜厚が薄いと、最大応力の発生点が皮膜の膜厚よりも下方、つまり、皮膜よりも下方の基材に位置する場合がある。基材に最大応力が生じると、該基材が塑性変形し、変形に追随できない皮膜が破壊されて基材から剥離し易い。
【００２０】
そこで本発明者らは、基材の塑性変形を防止して皮膜の剥離を防止するには、皮膜の膜厚を厚くすればよいことをまず見出した。その対策として、硬度の高いＤＬＣ膜を厚く形成することも考えられるが、この様な硬度の高いＤＬＣ膜を厚く形成しようとしても、ＤＬＣ膜の内部応力は大きいため成膜時に自然に割れが生じるか、成膜時に割れが生じなくても、成膜後にわずかな衝撃を受けるだけで剥離しやすい。
【００２１】
よって、基材の塑性変形を防止して皮膜の剥離を防止するには、ＤＬＣ膜と基材との間に中間層を設け、該中間層の膜厚を硬度と共に制御すればよい、との着想のもと、検討を行った。
【００２２】
その結果、中間層として、一定範囲内のナノインデンテーション硬度を示し、かつ一定範囲内の膜厚のものをＤＬＣ膜と基材の間に形成すれば、面圧が２．０ＧＰａ以上とより高面圧下で使用される摺動部に適用した場合であっても、優れた耐久性を発揮できることを見出した。以下、本発明について詳述する。
【００２３】
本発明では、中間層のナノインデンテーション硬度を２０ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下とする。中間層のナノインデンテーション硬度が２０ＧＰａ未満であると、中間層の強度が不足し、中間層の内部から膜の破壊が生じる。よって本発明では、中間層のナノインデンテーション硬度を２０ＧＰａ以上とする。好ましくは２２ＧＰａ以上である。
【００２４】
一方、中間層のナノインデンテーション硬度が３５ＧＰａを超えると、中間層の内部応力が大きくなるため、中間層自体が脆くなり、この場合も中間層の内部から膜の破壊が生じる。よって本発明では、中間層のナノインデンテーション硬度を３５ＧＰａ以下とする。好ましくは３３ＧＰａ以下である。
【００２５】
前記ナノインデンテーション硬度を満たす中間層は、金属元素の炭化物、ほう化物、および炭ほう化物よりなる群から選択される１以上の化合物からなるものとすることで実現することができる。好ましくは、金属元素の炭化物および／または炭ほう化物からなるものである。また前記金属元素は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素であることが好ましい。特には中間層として、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＢＣ、ＷＢＣ、ＮｂＢＣ、およびＶＢＣよりなる群から選択される１以上の化合物からなるものが好ましい。
【００２６】
また、従来の中間層の膜厚は、上述の通り、密着性の観点から１μｍ以下であったが、本発明では中間層の膜厚を５μｍ以上とする。中間層の膜厚が５μｍ未満であると、上述した通り、高面圧下で摺動時に基材に最大応力が生じて基材が塑性変形し、中間層が基材から剥離しやすくなる。よって本発明では、中間層の膜厚を５μｍ以上とする。
【００２７】
一方、中間層の膜厚が厚すぎると、中間層の表面粗さが大きくなる。また、中間層が高硬度かつ膜厚が厚すぎると、内部応力が大きくなり、摺動中に中間層の膜内部で破壊が生じ、膜剥離が生じやすくなる。よって本発明では、中間層の膜厚を１０μｍ以下とする。好ましくは７μｍ以下である。
【００２８】
尚、本発明では、従来よりも中間層の膜厚が厚いが、本発明の構造であれば１０μｍ程度まで基材やＤＬＣ膜との密着性を確保することができる。ＤＬＣ膜とのより高い密着性を確保するには、後述する通り、中間層とＤＬＣ膜の間に組成傾斜層を形成すればよい。
【００２９】
中間層の形成方法は、アークイオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、これらの方法を複合した方法のいずれの方法で形成してもよい。例えば、スパッタリング法で形成する場合には、ターゲットとして例えばＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ（後述する組成傾斜層や金属単体層を形成する場合には、更にＣｒ）等の金属ターゲットや上記金属元素の炭化物、ほう化物、炭ほう化物のターゲットを用いたり、上記金属ターゲットと、Ｃ、Ｂ４Ｃのターゲットを同時にスパッタして成膜を行ったり、上記金属ターゲットや金属元素のほう化物のターゲットを用いると共に、成膜中にメタン、アセチレン、ベンゼン等の炭化水素系ガスを導入して形成することが可能である。
【００３０】
２種のターゲットを用いた成膜では、それぞれのターゲットへの投入電力を０．１〜２．５ｋＷの範囲で変化させることで組成を制御できる。また、炭化水素系ガスを用いる場合には、ガス分圧を０〜５０ｖｏｌ％の範囲で変化させることで組成を制御できる。成膜時の基材への負印加バイアスについては、５０〜３００Ｖの範囲で変化させることで、膜の硬度を変化させることが可能である。更にＡｒガス圧については、０．５〜１．５Ｐａの範囲で変化させることで硬度を制御することができる。
【００３１】
また本発明の積層皮膜は、前記中間層の上（直上であってもよいし、他の皮膜が介在していてもよい）に、ナノインデンテーション硬度が２５ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下で、かつ膜厚が０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるＤＬＣ膜が形成されたものである。
【００３２】
前記ＤＬＣ膜のナノインデンテーション硬度が２５ＧＰａ未満であると、高面圧下で摺動中にＤＬＣ膜の破壊が生じる。よって本発明では、ＤＬＣ膜のナノインデンテーション硬度を２５ＧＰａ以上とする。好ましくは２７ＧＰａ以上である。
【００３３】
一方、ＤＬＣ膜のナノインデンテーション硬度が３５ＧＰａを超えると、後述する通りＤＬＣ膜の膜厚を１．０μｍ以下にしても、ＤＬＣ膜の内部応力が高いため、高面圧下で摺動中にＤＬＣ膜の破壊が生じる。よって本発明では、ＤＬＣ膜のナノインデンテーション硬度を３５ＧＰａ以下とする。好ましくは３３ＧＰａ以下である。
【００３４】
また、ＤＬＣ膜の膜厚が０．３μｍ未満と薄いと、厳しい摺動条件下では摩耗が進展して中間層が露出し、積層皮膜の耐久性が低下する。よって本発明では、ＤＬＣ膜の膜厚を０．３μｍ以上とする。好ましくは０．５μｍ以上である。
【００３５】
一方、ＤＬＣ膜の膜厚が１．０μｍを超えると、ＤＬＣ膜の内部応力が高くなり、摺動中にＤＬＣ膜の破壊が生じる。よって本発明では、ＤＬＣ膜の膜厚を１．０μｍ以下とする。好ましくは０．８μｍ以下である。
【００３６】
前記ＤＬＣ膜は、例えばＵＢＭＳ法や、ＣＶＤ法、ＡＩＰ法で形成することができ、例えばＵＢＭＳ法で形成する場合には、例えばカーボンターゲットとメタンを用いて成膜することが挙げられる。一例として、成膜時のカーボンターゲットへの印加電圧を２ｋＷとし、同時に３ｖｏｌ％以下のメタンを導入し、ターゲットに負印加バイアス電圧として１００Ｖ以上を印加することが挙げられる。
【００３７】
本発明の積層皮膜は、基材上に、前記中間層、更にその上（直上に限定されない）に前記ＤＬＣ膜が形成されていればよく、その他の条件については特に問わない。よって、中間層とＤＬＣ膜の間に、これら中間層とＤＬＣ膜の密着性を高めるべく密着性強化層が形成されていてもよい。上記密着性強化層としては、例えば、金属元素と炭素を含み、中間層側からダイヤモンドライクカーボン膜側に向かって炭素が増加するとともに金属元素が減少する組成傾斜層（表面に近づくほど、Ｃ組成が多くなり、最終的にはＤＬＣとなる）が挙げられ、その上にＤＬＣ膜を成膜することで中間層とＤＬＣ膜の密着性を高めることができる。
【００３８】
上記組成傾斜層を構成する金属元素としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＶよりなる群から選択される１種以上の元素が好ましい。
【００３９】
尚、中間層が炭化物のみからなる以外の場合は、中間層の上にまず金属単体層（好ましくは、上記組成傾斜層を構成する金属元素からなる金属単体層）を形成し、その上部に組成傾斜層を形成することによって、より高い密着性を確保できるため好ましい。例えば上記組成傾斜層を構成する金属元素がＣｒである場合、金属単体層としてＣｒ層を成膜し、その上部にＣｒとＣとの組成傾斜層を形成することが挙げられる。上記金属単体層を形成する場合、その膜厚は０．０５μｍ以上（より好ましくは０．１μｍ以上）で、０．５μｍ以下（より好ましくは０．３μｍ以下）であることが好ましい。また、上記傾斜組成層は、その膜厚が０．０５μｍ以上（より好ましくは０．１μｍ以上）で、０．５μｍ以下（より好ましくは０．３μｍ以下）であることが好ましい。
【００４０】
本発明の積層皮膜は、歯車の歯面や、軸受け部品（例えばアウターレースやインナーレースのレース部、玉、ころ）に形成されていることが具体的態様として挙げられる。また積層皮膜被覆部材として、上記歯車や軸受け（例えば玉軸受け、ころ軸受け等）が挙げられ、特に、２．０ＧＰａ以上の面圧で押圧される条件下で使用される場合に、本発明の効果が存分に発揮される。尚、本発明の積層皮膜の効果を十分に発揮させるには、５．５ＧＰａ以下の面圧で押圧される条件下で使用されることが好ましい。
【００４１】
積層皮膜被覆部材の基材は、部材の種類によって適宜決定されるものであり、機械構造用炭素鋼、構造用合金鋼、工具鋼、軸受鋼、ステンレス鋼などの各種鋼材や超硬合金などの金属材によって形成されうる。例えば、前記歯車の場合、基材として、例えば構造用合金鋼が用いられ、前記軸受けの場合には、基材として、例えばＳＵＪ２等の軸受鋼が用いられる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
神戸製鋼所製アンバランスドマグネトロンスパッタリング（ＵＢＭＳ２０２）装置を用い、表１に示す中間層およびＤＬＣ膜をいずれもＰＶＤ法（スパッタリング法）で基材上に形成し、耐久性の評価を行った。
【００４４】
基材には、硬度測定用として、表面を鏡面研磨した超硬合金を使用し、摺動試験用として、表面を鏡面研磨したＳＫＤ５１ディスク（直径５５．０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を使用した。
【００４５】
上記基材を装置に導入後、１×１０−３Ｐａ以下に排気し、次いで基材温度が約４００℃となるまで加熱後、Ａｒイオンを用いてスパッタクリーニングを実施した。それから基材上に、中間層を表１に示す膜厚となるよう形成した。中間層の成膜には、ターゲットとして、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＢ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｃ、Ｂ４Ｃターゲットを用い、Ａｒガスを導入し、ガス圧は０．６Ｐａに固定して２種類のターゲットの印加電力を１．０〜２．５ｋＷの間で変化させて成膜を実施し、組成を変化させることで硬度の調整を行った。
【００４６】
次いで、上記中間層上に密着性強化層を形成した。密着性強化層として、上記中間層上にＣｒ層を１００ｎｍ成膜し、その上にＣｒとＣの傾斜組成層（表面に近づくほど、炭素が増加するとともにＣｒが減少し、最終的にはＤＬＣとなる）を５００ｎｍ成膜した。具体的には、上記ＵＢＭＳ２０２を用いて、Ｃｒターゲットを用い、ターゲット印加電力：２．０ｋＷ、バイアス電圧：−１００Ｖ、Ａｒガス圧：１．０Ｐａ、試料回転数：５ｒｐｍの条件で、中間層上にＣｒ層を成膜した。またＣｒとＣの傾斜組成層は、バイアス電圧、Ａｒガス圧は、上記Ｃｒ層の形成時と同じとし、Ｃｒターゲットへの印加電力を２．０ｋＷから０ｋＷへ変化させると同時に、もう一方のターゲットであるＣターゲットへの印加電力を０ｋＷから２．０ｋＷへ変化させることにより形成した。
【００４７】
次いで、上記密着性強化層上にＤＬＣ膜を表１に示す膜厚となるよう形成した。ＤＬＣ膜の成膜は、Ｃターゲットを用いると共に、成膜時にＡｒとＣＨ４（メタン）の混合ガスを使用し、投入電力：１．０ｋＷで一定、全圧力：０．６Ｐａ、成膜時の基板印加バイアス電圧：−１００Ｖで一定の条件で行った。ＤＬＣ膜の成膜時には、ＡｒとＣＨ４のガス分圧比を変化させて、形成されるＤＬＣ膜中の水素量を変えて、硬度の異なるＤＬＣ膜を形成した。
【００４８】
（中間層、ＤＬＣ膜の硬度の測定）
中間層、ＤＬＣ膜の硬度は、前記条件で基材上に中間層を約７μｍ形成した試料、前記条件で基材上にＤＬＣ膜を約１μｍ形成した試料をそれぞれ作製し、ナノインデンテーション法で測定した。測定には、超微小押し込み硬さ試験機（「ＥＮＴ−１１００ａ」、ＥＬＩＯＮＩＸ社製）を用い、ダイヤモンド製のＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子を用い、測定荷重１０〜１００ｍＮの範囲で負荷−除荷曲線を測定し、硬度を算出した。
【００４９】
（摺動試験）
摺動試験は、図１に示す通り、スラスト玉軸受け（ＮＴＮ社製５１１０４を使用）上で、前記試料（中間層２、密着性強化層（図示せず）およびＤＬＣ膜３が形成されたＳＫＤ５１ディスク１）を回転させるリングオンボール試験装置を用いて実施した。ボール５を３個に減少させ、かつ荷重：９５０Ｎの条件で試験することで、面圧が４．７ＧＰａの条件を実現した。回転数は１５００ｒｐｍとした。また、無潤滑の条件で試験した。油中やグリース塗布などの潤滑環境下では、前記条件で試験時間を２０時間以上としても優劣の判断が難しいため、前記無潤滑とすることで加速試験を行った。尚、図１において、４はボール保持具、６はスラスト玉軸受け用軸受けレース、７はディスク保持部、８は軸受けレース保持部、９は回転軸を示している。
【００５０】
評価は、同一試料を用いて、５分、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分、６０分ごとに試料の摺動部分を光学顕微鏡（２００倍）で観察し、膜破壊または膜剥離（以下「膜剥離」と総称する）の開始時間を調べた。そして、本試験では、６０分摺動後も前記膜剥離が生じていないものを、耐久性に優れていると評価した。
【００５１】
これらの結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2010222655.tif 000003
【００５３】
表１より次の様に考察できる。即ち、Ｎｏ．４、１１、１２、１５〜１７は、本発明の規定を満たしているため、６０分摺動後も膜剥離が生じておらず、耐久性に優れている。
【００５４】
これに対しＮｏ．１は、中間層を形成しておらずＤＬＣ膜のみであるため、摺動試験開始後早期に膜剥離が生じた。
【００５５】
Ｎｏ．２、７、８、１９は、それぞれ中間層がＷＣ、ＴｉＣ、ＶＣ、ＣｒＣからなるものであるが、いずれの中間層も硬度が２０ＧＰａ未満であるため、該中間層の上に規定のＤＬＣ膜を形成しても、摺動試験開始後の早い段階で膜剥離が生じている。これは、中間層の硬度が不足しているため、高面圧下で中間層が破壊することにより膜剥離が生じたものと考えられる。
【００５６】
Ｎｏ．６は、中間層がＴｉＢからなるものであるが、この場合、中間層の硬度が３５ＧＰａを超えており、中間層の内部応力が大きいため、摺動試験開始後すぐに中間層の膜内部で膜破壊が発生することにより、膜剥離が生じている。
【００５７】
またＮｏ．３の通り、規定の硬度を示す中間層であっても、その膜厚が４．３μｍと薄い場合には、ある程度の耐久性はあるものの４０分後には剥離が生じている。これは、膜厚が薄いため、最大応力が基材で生じ、基材の塑性変形が生じたため、中間層と基材の界面で剥離が生じたものと思われる。
【００５８】
Ｎｏ．１３の通り、規定の硬度を示す中間層であっても、その膜厚が１１．５μｍと厚い場合には、４０分後に剥離が生じている。これは、中間層が高硬度かつ厚いために内部応力が大きくなり、摺動試験中に中間層の膜内部で破壊が生じ、膜剥離へと進展したものと思われる。
【００５９】
Ｎｏ．５は、中間層の硬度と膜厚は規定範囲内にあるが、ＤＬＣ膜の硬度が２３．４ＧＰａと低いため、ＤＬＣ膜にクラックが生じて４０分後に膜剥離が生じた。
【００６０】
Ｎｏ．１０および１８は、ＤＬＣ膜の硬度が３６．５ＧＰａと高いため、ＤＬＣ膜の内部応力が高くなり、１０〜２０分程度でＤＬＣ膜の破壊が進んで膜剥離が生じた。
【００６１】
Ｎｏ．９は、中間層の硬度と膜厚、ＤＬＣ膜の硬度は規定範囲内にあるが、ＤＬＣ膜の膜厚が０．２μｍと薄いため、ＤＬＣ膜が摩耗して中間層の一部が露出し、摩耗係数に乱れが生じる結果となった。
【００６２】
一方、Ｎｏ．１４は、ＤＬＣ膜の膜厚が１．３μｍと厚いため、ＤＬＣ膜の内部応力が高く、高面圧に耐えられず、ＤＬＣ膜にクラックが生じて剥離した。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＳＫＤ５１ディスク
２  中間層
３  ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜
４  ボール保持具
５  ボール
６  スラスト玉軸受け用軸受けレース
７  ディスク保持部
８  軸受けレース保持部
９  回転軸
【図１】
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