(57)【要約】  【課題】  経済的で、作業環境の汚染や粉塵火災等の危険性が少なく、かつ、高い潤滑性を発揮することができ、しかも、前記潤滑性の付与と同時に摺動部に多数の凹部を形成することのできる摺動部の表面処理方法を提供する。  【解決手段】  被処理品の摺動部表面に、表面を酸化処理した軟質金属系固体潤滑剤粒体と、層状構造物系固体潤滑剤粒体とを混合して成る噴射粒体を、噴射速度１５０m/sec以上で噴射して、被処理品の表面に前記軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と、前記層状構造物系固体潤滑剤とを拡散浸透させて被膜を形成すると共に、前記摺動部の表面に微小な略断面円弧状を成す多数の凹部を形成する。  【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理品の摺動部表面に、表面を酸化処理した軟質金属系固体潤滑剤粒体と、層状構造物系固体潤滑剤粒体とを混合して成る噴射粒体を、噴射速度１５０m/sec以上で噴射して、被処理品の表面に前記軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と、前記層状構造物系固体潤滑剤とを拡散浸透させて被膜を形成すると共に、前記摺動部の表面に微小な略断面円弧状を成す多数の凹部を形成したことを特徴とする摺動部の表面処理方法。
【請求項２】
前記凹部を、平均直径０．１〜１０μm、平均深さ０．１〜５μmに形成することを特徴とする請求項１記載の摺動部の表面処理方法。
【請求項３】
前記軟質金属系固体潤滑剤粒体の粒径を２０〜１００μm、層状構造物系固体潤滑粒体の粒径を２０μm以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の摺動部の表面処理方法。
【請求項４】
前記軟質金属系固体潤滑剤粒体に対して、前記層状構造物系固体潤滑粒体を重量比で５〜３０％混入したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の摺動部の表面処理方法。
【請求項５】
前記層状構造物系固体潤滑剤粒体として、黒鉛(C)、二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)、窒化ホウ素(BN)の中から選択された１以上の粒体を使用することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の摺動部の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部の表面処理方法に関し、より詳細には、工具や金型、エンジンのピストン、軸受や軸、その他、他の部材と摺動する部分（摺動部）を有する物品を処理対象とし、この処理対象の摺動部に潤滑性を付与する摺動部の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部の潤滑は、油やグリス等の流体潤滑剤を使用して行われることが多いが、設計上の理由により流体潤滑剤を使用することができない場合や、使用環境による制約、例えば真空中において使用される場合のように流体・吸着気体が蒸発・脱着してしまうような場合、さらに、近年の環境問題に対する感覚の鋭敏化に伴い可能な限り流体潤滑剤の使用を低減しようという社会的な要求等から、各種の固体潤滑剤が提案されている。
【０００３】
このような固体潤滑剤の一例として、黒鉛(C)、二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)、窒化ホウ素(BN)等が使用されている。
【０００４】
また、固体潤滑剤による耐磨耗被膜を摺動部に形成する方法として、処理対象の表面に固体潤滑剤の粒体を所定の噴射圧力又は噴射速度以上で噴射して、固体潤滑剤の組成物中の元素を拡散浸透することにより耐磨耗被膜を形成する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
また、固体潤滑剤粉末と軟質金属とを機械的に当接させることにより固体潤滑剤含有軟質金属粉末を形成し、この固体潤滑剤含有軟質金属を金属部材の表面にショットブラスト、バレル、ボールミルなどの機械的手段を適用することにより当接させて低摩擦被膜層を形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
この発明の先行技術文献情報としては、次のものがある。
【特許文献１】特開平１１−１３１２５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２８２２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧縮気体と共に噴射粒体を噴射するショットブラストやショットピーニングにあっては、図１（Ｂ）に示すように処理対象に向かって噴射ノズルより圧縮気体を噴射すると、処理対象の表面に衝突した圧縮気体は処理対象によって跳ね返され、これによって処理対象の表面に圧縮気体の層が形成されると共に、処理対象によって直進が妨げられた圧縮気体はその流れを処理対象の表面に沿った方向に変える。
【０００８】
そのため、圧縮気体の噴射圧力等との相対的な関係において噴射粒体が小さく、軽量である場合には、噴射粒体はこの圧縮気体の流れに乗って圧縮気体と共にその飛翔方向が変えられてしまい、その結果、処理対象の表面に対して衝突する噴射粒体の量が減少する。また、前述のようにして飛翔方向が変えられることにより、又は処理対象の表面に形成された圧縮気体の層によって噴射粒体の衝突エネルギーが減少されて、処理対象に対する噴射粒体の拡散浸透、ひいては耐磨耗被膜の形成を効率的に行うことができなくなる。
【０００９】
そのため、ショットブラストやショットピーニングにおいて使用する噴射粒体は、加工の程度や目的、噴射圧力等の加工条件との相対的な関係で有効に処理対象の表面に衝突させ得ることができる粒径のものが選択され、一旦噴射に使用した噴射粒体を再度使用する場合には、回収した噴射粒体中から破砕等したものを除去して粒径が一定範囲に揃うように調整されている。
【００１０】
ところで、固体潤滑剤として例示した前述の黒鉛(C)、二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)、窒化ホウ素(BN)は、層状構造物系の固体潤滑剤であり、一例として黒鉛を例に説明すると、この黒鉛は，六方晶系に属する板状結晶の層状構造であり、この層状構造を構成している各層毎の面内は強い共有結合によって炭素間が結合しているものの、層と層との間の結合は比較的弱い力によって結合されている。そして、荷重がかかった際に層間に滑りが生じて潤滑性を発揮するのである。
【００１１】
そのため、前述の特許文献１のようにこの層状構造物系の固体潤滑剤を噴射粒体として使用すれば、噴射粒体は処理対象に対する衝突時の衝撃によって層間が剥離して細かく破砕してしまい、多くの噴射粒体が１回の噴射で再使用不能となり、消耗率が高く、この種の表面処理のコストを高めるものとなっている。
【００１２】
一例として、平均粒子径が２０μmの層状構造物系固体潤滑剤を噴射粒体として処理対象の表面に噴射すると、１回の噴射によって回収された噴射粒体の平均粒径は１０μm以下にまで破砕され、また、いずれの層状構造物系固体潤滑剤を噴射粒体として使用した場合においても、噴射粒体が５μm以下になると浸透拡散の効率が悪くなり、１μm以下では極端に悪くなることが確認された。
【００１３】
また、試みに自動車のエンジンのピストンを処理対象とし、二硫化モリブデンを噴射粒体とした耐磨耗被膜の形成において、噴射粒体の消耗率から処理に必要な二硫化モリブデンの費用を算出したところ、ピストン１本あたりで１００円以上という高いコストがかかることが判った。
【００１４】
二硫化モリブデンに比較して安価である黒鉛を噴射粒体として使用する場合には、前記コストは低く抑えることができるが、炭素である黒鉛が処理対象との衝突時に破砕して粉塵を生じると、粉塵火災等が生じるおそれがあるという危険性を有しており、また、いずれの層状構造物系固体潤滑剤を使用した場合であっても破砕によって生じた粉塵が作業環境を汚染・悪化させる。
【００１５】
これに対し、固体潤滑剤粉末と軟質金属とを機械的に当接させることにより形成された固体潤滑剤含有軟質金属粉末を噴射粒体として使用する前掲の特許文献２に記載の方法にあっては、固体潤滑剤粉末として層状構造物系固体潤滑剤を使用した場合であっても、この固体潤滑剤は軟質金属によって担持されているために破砕し難く、粉塵による作業環境の悪化という問題は、層状構造物系固体潤滑剤を単独で噴射する場合に比較して低減し得るものと考えられる。
【００１６】
しかし、特許文献２に記載の方法によれば、噴射粒体を得るために予め固体潤滑剤粉末と軟質金属とを機械的に当接させて、固体潤滑剤含有軟質金属粉末を得る必要があり、この作業が煩雑である。
【００１７】
また、前述のようにして得られた固体潤滑剤含有軟質金属粉末は、軟質金属の粒体表面に固体潤滑剤粉末を担持させたものであるために、これを処理対象の表面に衝突させて表面に担持した固体潤滑剤が処理対象に付着すると、固体潤滑剤含有軟質金属粉末の表面からは処理対象に付着した分の固体潤滑剤が失われるために、これを繰り返し使用すれば固体潤滑剤粉末を処理対象に必要量付着させることができないものとなる。
【００１８】
そのため、特許文献２に記載の方法を採用する場合には、一度噴射された噴射粒体を回収して再使用する場合には、これを再度固体潤滑剤粉末と機械的に当接させて、軟質金属の表面に固体潤滑剤粉末を付着させる作業を行わなければ、一定した品質の被膜を形成することができない。
【００１９】
なお、固体潤滑剤等によって形成された被膜は、前述した真空環境下にあっては油やグリス等の流体潤滑剤に代わって使用されるが、常圧の環境下では流体潤滑剤と共に使用されることも多く、摺動部に不慮の油膜切れが生じた際に摺動部を磨耗から保護する目的で設けられる場合も多い。
【００２０】
このように、流体潤滑剤と共に使用する場合には、処理対象の摺動部に対して油膜切れを生じさせ難くする油溜まりの効果を持つ、微小な凹部を多数形成することができれば焼き付き等をより一層生じさせ難いものとなる点で好ましい。
【００２１】
しかし、従来技術として前述したいずれの方法によっても、このような油溜まりとしての効果を発揮する凹部を被膜の形成と同時に行うことはできない。
【００２２】
そこで、本発明は上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、噴射粒体として層状構造物系固体潤滑剤を使用した場合においても経済的に摺動部の表面処理を行うことができると共に、作業環境の汚染や粉塵火災等の危険性を減少させることができ、かつ、高い潤滑性を発揮することができ、しかも、前記潤滑性の付与と同時に摺動部に多数の凹部を形成することのできる摺動部の表面処理方法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】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の潤滑部の表面処理方法は、被処理品の摺動部表面に、表面を酸化処理した軟質金属系固体潤滑剤粒体と、層状構造物系固体潤滑剤粒体とを混合して成る噴射粒体を、噴射速度１５０m/sec以上で噴射して、被処理品の表面に前記軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と、前記層状構造物系固体潤滑剤とを拡散浸透させて被膜を形成すると共に、前記摺動部の表面に微小な略断面円弧状を成す多数の凹部を形成したことを特徴とする（請求項１）。
【００２４】
前述の摺動部の表面処理方法において、前記凹部は、これを平均直径０．１〜１０μm、平均深さ０．１〜５μmに形成することが好ましい（請求項２）。
【００２５】
また、前記摺動部の表面処理方法で使用する前記軟質金属系固体潤滑剤粒体の粒径は、２０〜１００μmとすることが好ましく、より好ましくは５０μm程度のものを使用する。また、層状構造物系固体潤滑粒体は粒径２０μm以下のものを使用することができ、粒径５μm以下に破砕した場合であってもこれを使用して安定して被膜を形成することができる（請求項３）。
【００２６】
なお、前記噴射粉体の配合比は、前記軟質金属系固体潤滑剤粒体に対して、前記層状構造物系固体潤滑粒体を重量比で５〜３０％、好ましくは１０％程度の割合で配合する（請求項４）。
【００２７】
前記層状構造物系固体潤滑剤粒体としては、黒鉛(C)、二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)、窒化ホウ素(BN)の中から選択された１以上の粒体を使用することができる（請求項５）。
【発明の効果】
【００２８】
以上に説明した本発明の構成により、本発明の摺動部の表面処理方法によれば、処理対象との衝突によって破砕し易い層状構造物系固体潤滑剤を噴射粒体として使用するものでありながら、破砕した層状構造物系固体潤滑剤を除去することなくそのまま繰り返し使用した場合であっても安定して被膜の形成を行うことができると共に、固体潤滑剤の拡散浸透による被膜の形成と同時に、油溜まり等として機能する多数の凹部を処理対象の摺動部表面に形成することができ、しかも処理に際して粉塵の発生を抑えることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施形態につき以下説明する。
【００３０】
〔全体構成〕
本発明の摺動部の表面処理方法は、処理対象の表面に、表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体と層状構造物系固体潤滑粒体とを混合して成る噴射体を噴射速度１５０m/sec以上で噴射して、軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と層状構造物系固体潤滑剤を処理対象の摺動部に拡散浸透させて被膜を形成すると同時に、摺動部に微小な略円弧状を成す無数の凹部を形成させるものである。
【００３１】
なお、処理対象に対してブラスト処理を行った後に、前記噴射粉体の噴射を行うこともでき、この場合、このブラスト処理は、一例として粒径７４〜３７μmのアルミナ，シリカビーズ，A，C（多角形状）を、噴射圧力０．３〜０．１MPa、又は噴射速度１５０〜５０m/secで噴射することにより行うことができる。
【００３２】
摺動部の材質の硬度が高い場合，表面酸化軟質金属にて凹部の形成が困難となる。特に，HV600を超える材質において，予め凹部を形成した方が，加工時間の短縮ともなる。
【００３３】
なお，研磨材について，金属，セラミック又は混合品で球状研磨材としたもの，セラミック，A, WA, C等を多角形状研磨材としてものを用いることができ，共に，粒径#220以下が好ましい。
【００３４】
〔処理対象〕
本発明で処理の対象とする処理対象としては、他の部材等と摺動する部分（摺動部）を有する各種の物を処理対象とすることができ、一例としてエンジンのピストン、軸受や回転軸、ギヤ、シャフト等の機械要素、切削工具、金型等が処理対象として挙げられる。
【００３５】
処理対象の材質としては、金属、セラミック又はこれらの混合体の全般に対して本発明の処理方法を適用することが可能であり、また、ガラスを処理対象とした場合であっても固体潤滑剤の被膜を形成することが可能である。
【００３６】
〔噴射粒体〕
本発明の方法で使用する噴射粒体は、前述のように表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体と、層状構造物系固体潤滑剤粒体とを混合したものである。
【００３７】
（１）軟質金属系固体潤滑剤粒体
軟質金属系固体潤滑剤粒体としては、錫(Sn)及び亜鉛(Zn)の粒体を使用することができ、この軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面を酸化させたものを、後述の層状構造物系固体潤滑剤と共に噴射粒体として使用する。
【００３８】
なお、表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体としては、上記の他、銀(Ag)、インジウム(In)、鉛(Pb)等も考えられるが、銀(Ag)、インジウム(In)は高価であり、鉛(Pb)は有害であることから、使用に適さない。
【００３９】
軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面の酸化は、如何なる方法によって行っても良く、本実施形態にあっては水アトマイズ法（Liquid Atomization）によって前記軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面を酸化させている。
【００４０】
このようにして、表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体は、酸化された表面部分において硬度が高く、内部は酸化していない軟質金属であるために比較的軟質のものとなる。
【００４１】
使用する軟質金属系個体潤滑剤粒体の粒径は、２０〜１００μmで、５０μm前後のものを使用することが好ましい。
【００４２】
（２）層状構造物系固体潤滑剤粒体
層状構造物系固体潤滑剤粒体としては、黒鉛(C)、二硫化モリブデン(MoS２)、二硫化タングステン（WS２）、窒化ホウ素(BN)、フタロシアニン等の層状構造物を使用する。
【００４３】
使用する層状構造物系固体潤滑剤粒体の粒径は、２０μm以下のものを使用することができ、噴射された噴射粒体を回収して繰り返し使用することにより５μm以下に破砕された場合であってもこれをそのまま使用することができる。
【００４４】
（３）混合比
表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体と、層状構造物系固体潤滑剤粒体の混合比は、表面を酸化させた軟質金属系固体潤滑剤粒体に対し、前記層状構造物系固体潤滑剤粒体を、重量比で５〜３０％、好ましくは１０％程度混合し、これを噴射粒体として使用する。
【００４５】
〔作用〕
以上のようにして得られた噴射粒体を、１５０m/sec以上の噴射速度で処理対象の摺動部に噴射すると、噴射された噴射粒体の処理対象の摺動部への衝突前後の速度変化により、エネルギー不変の法則を考慮すると、処理対象の表面及び噴射粒体の表面はいずれも熱エネルギーが生じる。
【００４６】
このエネルギーの変換は、噴射粒体が衝突した変形部分のみで行われるので、噴射粒体と処理対象の摺動部表面付近に局部的に温度上昇が生じる。
【００４７】
この温度上昇は噴射粒体の衝突前の速度に比例するので、噴射粒体の噴射速度を高速にすると、噴射粒体及び処理対象の摺動部表面の温度を上昇させることができる。
【００４８】
従って、噴射粒体を成す軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面に形成された酸化物と、層状構造物系固体潤滑剤粒体とが処理対象の摺動部との衝突により加熱され、噴射粒体が処理対象の摺動部表面に活性化吸着されて拡散・浸透すると考えられ、処理対象の摺動部表面に軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と、層状構造物系固体潤滑剤による被膜が形成される。
【００４９】
軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面に形成された酸化物は、前述の衝突により処理対象の摺動部に活性化吸着されて拡散・浸透し、軟質金属系固体潤滑剤粒体の表面の酸化物は、この処理対象の摺動部に対する活性化吸着によって一部消失するが、この表面酸化物が消失した部分には、衝突時の熱によって瞬時に酸化が起こるため、軟質金属系固体潤滑剤粒体は、再度水アトマイズ法等による酸化を行うことなく、表面が酸化された状態に維持される。
【００５０】
また、軟質金属系固体潤滑剤粒体の酸化された表面は、その硬度が酸化によってHV１０００以上となっているため、処理対象の摺動部には略断面円弧状の多数の凹部が形成されると共に、摺動部表面に圧縮残留応力の付与も行われる。
【００５１】
軟質金属系固体潤滑剤粒体は、酸化された表面が前述のように高い硬度を示すものの、内部は酸化されていない軟質金属であるために、この内部の軟質金属がクッションとなり、形成される凹部は比較的浅いものとなり、処理対象の摺動部に表面荒れを生じさせ難いものとなっている。
【００５２】
このようにして形成される凹部は、その直径が略０．１〜１０μm、深さが０．１〜５μm程度のものとなり、油溜まりとして理想的な形状を有する。
【００５３】
このようにして、噴射粒体を処理対象に対して噴射すると、噴射粒体中の層状構造物系固体潤滑剤粒体は、衝突時の衝撃によって比較的容易に破砕してその粒径を減少する。
【００５４】
そのため、図１（Ｂ）を参照して説明したように、層状構造物系固体潤滑剤粒体のみを単独で噴射する場合には、この破砕による粒径の減少により、処理対象の摺動部に衝突する層状構造物系固体潤滑剤粒体の量が減少し、または衝突時のエネルギーが減少して、粒径の減少と共に摺動部に対する拡散・浸透が起こり難いものとなる。
【００５５】
しかし、２０〜１００μm、好ましくは５０μm程度の軟質金属系固体潤滑剤粒体と共に前記層状構造物系固体潤滑剤粒体を噴射する場合には、層状構造物系固体潤滑剤粒体の粒径の減少に拘わらず、処理対象の摺動部に対する層状構造物系固体潤滑剤の拡散・浸透を安定して行うことが可能である。
【００５６】
このように、層状構造物系固体潤滑剤粒体の粒径が減少したにも拘わらず、処理対象の摺動部に対する拡散・浸透を安定して行うことができた明確な理由については明らかではないが、破砕され、粒径を減じた層状構造物系固体潤滑剤粒体が、破砕され難く当初の粒径を維持する軟質金属系固体潤滑剤粒体に押されて処理対象の摺動部表面に到達し、安定した拡散浸透が行われているものと考えられる〔図１（Ａ）参照〕。
【００５７】
その結果、当初２０μm程度であった層状構造物系固体潤滑剤粒体の粒径が、５μm以下となる迄破砕された場合であっても、安定して被膜の形成を行うことが可能であり、一旦使用され、層状構造物系固体潤滑剤粒体が破砕された噴射粒体を回収すると共に、繰り返し再使用する場合にも安定して被膜を形成することが可能で、本発明による表面処理を経済的に行うことが可能となる。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の潤滑部の表面処理方法の実施例につき、比較例と比較しつつ以下説明する。
【００５９】
〔表面処理試験〕
アルミ板、ステンレス板、チタン板をそれぞれ処理対象とし、各処理対象に対して表面処理を行った結果を以下に示す。
【００６０】
１．実施例１，比較例１
処理対象；アルミ板（50×50×1mm）
実施例１（実施例１−１，実施例１−２）；アルミ板（50×50×1mm）に対し、水アトマイズ法によって表面を酸化させた錫粒体２kgと二硫化モリブデンの粒体２００gとを混合したものを噴射粒体として表１に示す条件で噴射した。
【００６１】
なお、実施例１として、未処理のアルミ板に対し直接上記噴射粒体を噴射（実施例１−１）すると共に、前処理として粒径５５μmの球状のアルミナ，シリカビーズを噴射圧力０．２MPaで噴射してブラスト処理を行ったアルミ板に対し，前記噴射粉体を噴射した（実施例１−２）。
【００６２】
比較例１；アルミ板（50×50×1mm）に対し、二硫化モリブデンの粒体のみを噴射粒体として表１に示す条件で噴射した。
【００６３】
【表１】
2006342379.tif 000002
【００６４】
２．実施例２，比較例２
処理対象；ステンレス板(50×50×1mm)
実施例２（実施例２−１，実施例２−２）；ステンレス板（50×50×1mm）に対し、水アトマイズ法によって表面を酸化させた亜鉛粒体２kgと二硫化モリブデンの粒体２００gとを混合したものを噴射粒体として表２に示す条件で噴射した。
【００６５】
なお、実施例２として、未処理のステンレス板に対し直接上記噴射粒体を噴射（実施例２−１）すると共に、前処理として粒径５５μmの球状のアルミナ，シリカビーズを、噴射圧力０．３MPaで噴射してブラスト処理を行ったステンレス板に対し、前記噴射粉体を噴射した（実施例２−２）。
【００６６】
比較例２；ステンレス板（50×50×1mm）に対し、二硫化モリブデンの粒体のみを噴射粒体として表２に示す条件で噴射した。
【００６７】
【表２】
2006342379.tif 000003
【００６８】
３．実施例３，比較例３
処理対象；チタン板(50×50×1mm)
実施例３（実施例３−１，実施例３−２）；チタン板（50×50×1mm）に対し、水アトマイズ法によって表面を酸化させた錫粒体２kgと二硫化モリブデンの粒体２００gとを混合したものを噴射粒体として表３に示す条件で噴射した。
【００６９】
なお、実施例３として、未処理のチタン板に対し直接上記噴射粒体を噴射（実施例３−１）すると共に、前処理として粒径５５μmの球状のアルミナ，シリカビーズを、噴射圧力０．３MPaで噴射してブラスト処理を行ったチタン板に対し、前記噴射粉体を噴射した（実施例３−２）。
【００７０】
比較例３；チタン板（50×50×1mm）に対し、二硫化モリブデンの粒体のみを噴射粒体として表３に示す条件で噴射した。
【００７１】
【表３】
2006342379.tif 000004
【００７２】
以上の結果、実施例１〜３の表面処理によれば、比較例１〜３に比べ、いずれも二硫化モリブデン(MoS2)の消耗量を減少させることができ、アルミ板及びステンレス板で６０％、チタン板で６７％消耗量を減少させることができた。
【００７３】
また、実施例１〜３では、処理対象の表面に凹部が形成されていることが確認できた（図２〜４参照）。
【００７４】
これに対し、二硫化モリブデン(MoS2)の粒体のみを噴射した比較例１〜３にあっては、処理対象の表面に二硫化モリブデンが付着していることは確認できたものの、付着量が多く被処理品の寸法精度が損なわれるおそれがあり、また、処理対象の表面が凹凸になっているものの、この凹凸は二硫化モリブデンの付着ムラによって生じたものであり、油溜まりに適した凹部の形成はされていない（図５〜７）。
【００７５】
さらに、実施例１〜３では、表面の圧縮応力の向上が確認でき、また、硬度についてもアルミ板でＨＶ１００程度、ステンレス板、チタン板ではＨＶ１００以上の上昇が確認された。
【００７６】
なお、比較例にあっては、処理対象の硬度が高くなるにつれて被膜の形成が困難となり、チタン板を処理対象とした比較例３にあっては、実施例と同一の噴射条件では被膜の形成が困難なため、噴射距離を実施例の半分である５０mmまで近付ける必要があった。これに対し、実施例１〜３の表面処理にあっては、処理対象の材質に拘わらず、いずれも同一の条件で安定して被膜を形成することが可能であった。
【００７７】
４．その他
なお、本発明の表面処理方法によれば、前述した金属材料のみならず、セラミックやガラスに対しても固体潤滑剤の被膜を形成することが可能である。
【００７８】
一例として、前記実施例１と同一の条件において処理対象をガラス板として表面処理を行ったところ、ガラスの表面に対しても固体潤滑剤の被膜を形成できることが確認できた（図８参照）。
【００７９】
一方、同様にガラス板を処理対象として二硫化モリブデンの粒体を噴射した場合にも、ガラス板の表面に固体潤滑剤を付着させることはできたが、付着状態は厚く、ムラのあるものであった（図９参照）。
【００８０】
〔耐久試験〕
本発明の表面処理方法によって処理された実施例の製品と、層状構造物系固体潤滑剤粒体のみを噴射粒体として処理された比較例の製品について、耐久性（寿命）の比較を行った結果を以下に示す。
【００８１】
１．実施例４，比較例４（ファインブランキングパンチの寿命測定）
本願発明の方法により表面処理を行ったファインブランキングパンチ（実施例４）と、層状構造物系固体潤滑剤粒体のみの噴射によって表面処理をしたファインブランキングパンチ（比較例４）の耐久試験結果を表４に示す。
【００８２】
なお、実施例４及び比較例４における加工条件は表４に示す通りであり、また、表４中に示されていない処理条件は、表１と同一である。
【００８３】
なお、比較例４にあっては、噴射圧力を実施例４と同一とすると固体潤滑剤の拡散・浸透量が少なくなるため、これを０．７MPaに高めて行った。
【００８４】
【表４】
2006342379.tif 000005
【００８５】
以上の結果、実施例４のファインブランキングパンチにあっては、比較例４のファインブランキングパンチに比較して、寿命が３倍となっていることが確認できた。しかも、未処理のファインブランキングパンチと比較した場合には、その寿命は１５倍であり、本発明の表面処理方法によって、摩擦抵抗が大幅に減少されていることが確認できた。
【００８６】
２．実施例５，比較例５（トリミングパンチの寿命測定）
本発明の方法により表面処理を行ったトリミングパンチ（実施例５）と、層状構造物系固体潤滑剤粒体のみの噴射によって表面処理をしたトリミングパンチ（比較例５）の耐久試験結果を表５に示す。
【００８７】
なお、実施例５及び比較例５における加工条件は表５に示す通りであり、また、表５中に示されていない処理条件は、表１と同一である。
【００８８】
なお、比較例５にあっては、噴射圧力を実施例５と同一とすると固体潤滑剤の拡散・浸透量が少なくなるため、これを０．７MPaに高めて行った。
【００８９】
【表５】
2006342379.tif 000006
【００９０】
以上の結果、実施例５のトリミングパンチにあっては、比較例５のトリミングパンチに比較して、寿命が１．４倍となっていることが確認できた。しかも、未処理のトリミングパンチと比較した場合には、その寿命は７倍であり、本発明の表面処理方法によって、摩擦抵抗が大幅に減少されていることが確認できた。
【００９１】
３．実施例６，比較例６（プレス絞り金型の寿命測定）
本願発明の方法により表面処理を行ったプレス絞り金型（実施例６）と、層状構造物系固体潤滑剤粒体のみの噴射によって表面処理をしたプレス絞り金型（比較例６）の耐久試験結果を表６に示す。
【００９２】
なお、実施例６及び比較例６における加工条件は表６に示す通りであり、また、表６中に示されていない処理条件は、表１と同一である。
【００９３】
なお、比較例６にあっては、噴射圧力を実施例６と同一とすると固体潤滑剤の拡散・浸透量が少なくなるため、これを０．９MPaに高めて行った。
【００９４】
【表６】
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【００９５】
以上の結果、実施例６のプレス絞り金型にあっては、比較例６のプレス絞り金型に比較して、寿命が約２．７倍となっていることが確認できた。しかも、未処理のプレス絞り金型と比較した場合には、その寿命は８倍であり、本発明の表面処理方法によって、摩擦抵抗が大幅に減少されていることが確認できた。
【００９６】
近年の自動車の軽量化に伴い、使用される鋼板は薄板化され、強度保証のため高張力鋼板が使用されている。しかし、加工する工具はそれに伴って強度向上されていない状況であり、寿命の低下等で多くの問題が発生している。
【００９７】
このような過酷な条件下で使用される上記のプレス絞り金型に対する試験においても、本発明の方法で表面処理された金型は、寿命の飛躍的な向上が得られており、市場における前述の要求に対しても対応できるものであることが確認された。
【００９８】
〔考察〕
以上の試験結果から、本発明の表面処理方法によれば、層状構造物系固体潤滑粒体を単体で使用する場合の破砕率の高さの欠点を補いながら、作業環境も良く、また、同時に無数の凹部も形成することができる。
【００９９】
また、試験結果より面圧の高い過酷な条件の金型などにおいて潤滑効果を得ることができ、これは軟質金属系固体潤滑剤の酸化物と、層状構造物系固体潤滑剤との相乗効果により飛躍的に寿命延長効果が得られているものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】圧縮気体の流れと噴射粒体の飛翔方向との関係を示した説明図であり、（Ａ）は軟質金属系固体潤滑剤粒体と層状構造物系固体潤滑剤粒体を混合して噴射する場合、（Ｂ）は、層状構造物系固体潤滑剤粒体を単独で噴射する場合である。
【図２】処理対象であるアルミ板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は前記未処理のアルミ板に対し直接本発明の方法を適用した実施例１−１の処理後の状態、（Ｃ）は、ブラスト処理後に本発明の方法を適用した実施例１−２による処理後の状態。
【図３】処理対象であるステンレス板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は前記未処理のステンレス板に対し直接本発明の方法を適用した実施例２−１の処理後の状態、（Ｃ）は、ブラスト処理後に本発明の方法を適用した実施例２−２による処理後の状態。
【図４】処理対象であるチタン板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は前記未処理のチタン板に対し直接本発明の方法を適用した実施例３−１の処理後の状態、（Ｃ）は、ブラスト処理後に本発明の方法を適用した実施例３−２による処理後の状態。
【図５】処理対象であるアルミ板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は比較例１による処理後の状態。
【図６】処理対象であるステンレス板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は比較例２による処理後の状態。
【図７】処理対象であるチタン板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は比較例３による処理後の状態。
【図８】処理対象であるガラス板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は本発明の方法による処理後の状態。
【図９】処理対象であるガラス板の表面顕微鏡写真（×４００）であり、（Ａ）は未処理、（Ｂ）は二硫化モリブデンのみを噴射した後の状態。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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