(57)【要約】【課題】摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜及びその製造方法、並びに耐摩耗性部材を提供する。【解決手段】本発明の耐摩耗性皮膜１０は、めっき層１１と、複数の塊状部２と、コート層１３とを備える。めっき層１１及びコート層１３はこの順に積層され、複数の塊状部２はそれぞれ、一つの粒子１２及び／又は粒子１２の集合体によって形成されている。複数の塊状部２は、めっき層１１によって保持されており、かつ、めっき層１１よりも突出するように設けられている。コート層１３は、めっき層１１表面を被覆するように形成されており、塊状部２は、平坦部１８が形成されているとともに該平坦部１８はコート層１３表面と同一面上に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層と、複数の塊状部と、コート層とを備え、
前記めっき層及び前記コート層はこの順に積層され、
前記複数の塊状部はそれぞれ、一つの粒子及び／又は粒子の集合体によって形成されており、
前記複数の塊状部は、前記めっき層によって保持されており、かつ、前記めっき層よりも突出するように設けられており、
前記コート層は、前記めっき層表面を被覆するように形成されており、
前記塊状部は、平坦部が形成されているとともに該平坦部は前記コート層表面と同一面上に配置されている、耐摩耗性皮膜。
【請求項２】
前記複数の塊状部はそれぞれ、所定の間隔を空けながら配置されている、請求項１に記載の耐摩耗性皮膜。
【請求項３】
前記粒子は、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子及び二硫化モリブデン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含む、請求項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜。
【請求項４】
前記コート層は、クロム、銀、ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体、ニッケル、ニッケル−リン、錫及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜と、基材とを備え、
前記基材は前記耐摩耗性皮膜で被覆されており、
前記耐摩耗性皮膜は、前記めっき層側が前記基材に固着している、耐摩耗性部材。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜の製造方法であって、
基材上に前記塊状部を配置させるための孔を設ける工程と、
前記孔に前記塊状部を配置させる工程と、
第１のめっき処理を行って前記めっき層を形成する工程と、
前記めっき層上に第２のめっき処理を行って前記コート層を形成する工程と
をこの順に備える、耐摩耗性皮膜の製造方法。
【請求項７】
第１の摺動部材と、第２の摺動部材とを備える摺動機構であって、
前記第１の摺動部材は、請求項５に記載の耐摩耗性部材である、摺動機構。
【請求項８】
前記第２の摺動部材は、摺動面が硬質金属層で被覆され、かつ、前記硬質金属層の表面には複数の溝が形成されている、請求項７に記載の摺動機構。
【請求項９】
前記溝の深さが５〜５０μｍである、請求項８に記載の摺動機構。
【請求項１０】
前記硬質金属層がクロムを含む、請求項８又は９に記載の摺動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性皮膜、耐摩耗性部材及び耐摩耗性皮膜の製造方法並びに摺動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の機械部品、工具、金型等の部材に対して、優れた耐摩耗性を付与することが求められており、種々の技術が検討されている。特に近年では、部材表面に耐摩耗性に優れる皮膜をめっき等の方法で形成させることで、各種部材の耐摩耗性を高めることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、二硫化モリブデンを含む複合めっき液を用いて被めっき部材に皮膜を形成して耐摩耗性を高める技術が提案されている。また、特許文献２には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とＮｉとを含む皮膜を摺動部材に形成させることによって耐摩耗性を向上させ、摺動性能の維持を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３２４５４号公報
【特許文献２】特開２０１５−０９２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の耐摩耗性を有する皮膜では、確かに各種部材の耐摩耗性を向上させることができるものの、摩耗が長期間にわたって繰り返されると、皮膜が削れたり、劣化したりする等の現象が徐々に進行し、耐久性が劣ることが問題となっていた。近年、各種部材の耐摩耗性に関しては、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜が求められているところ、従来の技術では耐久性という点に問題があり、さらなる改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜及びその製造方法、並びに耐摩耗性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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、耐摩耗性皮膜中に粒子を含む塊状部を含有させると共に該塊状部に平坦部を形成することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項１
めっき層と、複数の塊状部と、コート層とを備え、
前記めっき層及び前記コート層はこの順に積層され、
前記複数の塊状部はそれぞれ、一つの粒子及び／又は粒子の集合体によって形成されており、
前記複数の塊状部は、前記めっき層によって保持されており、かつ、前記めっき層よりも突出するように設けられており、
前記コート層は、前記めっき層表面を被覆するように形成されており、
前記塊状部は、平坦部が形成されているとともに該平坦部は前記コート層表面と同一面上に配置されている、耐摩耗性皮膜。
項２
前記複数の塊状部はそれぞれ、所定の間隔を空けながら配置されている、項１に記載の耐摩耗性皮膜。
項３
前記粒子は、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子及び二硫化モリブデン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含む、項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜。
項４
前記コート層は、クロム、銀、ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体、ニッケル、ニッケル−リン、錫及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜。
項５
項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜と、基材とを備え、
前記基材は前記耐摩耗性皮膜で被覆されており、
前記耐摩耗性皮膜は、前記めっき層側が前記基材に固着している、耐摩耗性部材。
項６
項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗性皮膜の製造方法であって、
基材上に前記塊状部を配置させるための孔を設ける工程と、
前記孔に前記塊状部を配置させる工程と、
第１のめっき処理を行って前記めっき層を形成する工程と、
前記めっき層上に第２のめっき処理を行って前記コート層を形成する工程と
をこの順に備える、耐摩耗性皮膜の製造方法。
項７
第１の摺動部材と、第２の摺動部材とを備える摺動機構であって、
前記第１の摺動部材は、項５に記載の耐摩耗性部材である、摺動機構。
項８
前記第２の摺動部材は、摺動面が硬質金属層で被覆され、かつ、前記硬質金属層の表面には複数の溝が形成されている、項７に記載の摺動機構。
項９
前記溝の深さが５〜５０μｍである、項８に記載の摺動機構。
項１０
前記硬質金属層がクロムを含む、項８又は９に記載の摺動機構。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る耐摩耗性皮膜は、耐摩耗性に優れ、特に、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の耐摩耗性皮膜を備える耐摩耗性部材の一例を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の耐摩耗性皮膜を備える耐摩耗性部材の他例を示す断面図である。
【図２】本発明の耐摩耗性皮膜を備える耐摩耗性部材の一例を示す平面図である。
【図３】耐摩耗性皮膜に形成される塊状部のピッチ傾斜を示す概略図である。
【図４】本発明の耐摩耗性皮膜の製造方法の一例を説明する概略図である。
【図５】実施例１で得られた耐摩耗性部材の顕微鏡観察による平面写真である。
【図６】耐摩耗性試験の結果を示し、（ａ）は摩耗深さの測定結果、（ｂ）は摩擦係数の測定結果を示している。
【図７】実施例２〜５で得た摺動機構において、第１の摺動部材の概略を説明する模式図であり、（ａ）は実施例２及び４の第１の摺動部材、（ｂ）は実施例３及び５の第１の摺動部材を示す。
【図８】実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構のオイル環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。
【図９】実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構のドライ環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。
【図１０】実施例４，５及び比較例４，５の摺動機構のオイル環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。
【図１１】実施例４，５及び比較例４，５の摺動機構のドライ環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。
【図１２】（ａ）は実施例３のドライ条件下における試験後の第２の摺動部材表面の拡大ＳＥＭ画像であり、（ｂ）は、（ａ）の画像中の炭素元素のマッピング画像を示す。
【図１３】実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構について、荷重が１５０Ｎ、回転数が３００ｒｐｍの条件で、オイル環境下、最大６０時間まで摩擦摩耗試験を行った結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
１．耐摩耗性皮膜
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る耐摩耗性皮膜１０を備える耐摩耗性部材３０の一例を示す断面の概略図である。この耐摩耗性部材３０は、耐摩耗性皮膜１０と基材２０とを備える。
【００１３】
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０は、めっき層１１と、複数の塊状部２と、コート層１３とを備え、めっき層１１及びコート層１３はこの順に積層される。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の耐摩耗性皮膜１０において、前記複数の塊状部２はそれぞれ、一つの粒子１２及び／又は粒子１２の集合体によって形成されており、前記複数の塊状部２は、前記めっき層１１によって保持されており、かつ、前記めっき層１１よりも突出するように設けられている。前記コート層１３は、前記めっき１１層表面を被覆するように形成されており、前記塊状部２は、平坦部１８が形成されているとともに該平坦部１８は前記コート層表面と同一面上に配置されている。
【００１５】
（めっき層）
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０において、めっき層１１は、めっき処理によって形成された層である。めっき層１１は、例えば、電解めっき、無電解めっき等の方法で形成された層である。
【００１６】
めっき層１１は、耐摩耗性皮膜１０において、複数の粒子１２を保持する役割を有する層である。めっき層１１は、粒子１２を覆い隠さないように設けられる。
【００１７】
めっき層１１としては、各種金属のめっき層を挙げることができる。めっき層１１を形成する金属は、特に限定されない。金属の具体例としては、ニッケル、ニッケル−リン複合体、亜鉛、コバルト、錫、銅及び銀等を挙げることができる。ニッケル−リン複合体は、ニッケルとリンとの混合物であってもよいし、合金であってもよい。
【００１８】
めっき層１１を形成する金属は、１種のみ又は２種以上とすることができる。また、めっき層１１を形成する金属は、合金とすることもできる。あるいは、めっき層１１を形成する金属は、酸化物、窒化物、硫化物等とすることもできる。さらに、めっき層１１は、金属に加えて又は金属に替えてその他の元素（例えば、リン、ホウ素等の非金属元素）を構成元素とすることもできる。
【００１９】
めっき層１１としてはその他、例えば、Ｎｉ等の金属めっきをベースとして、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、雲母、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等を組み合わせた複合めっきであってもよい。
【００２０】
めっき層１１の例としては、無電解めっき処理により形成した硬質ニッケルめっき層（無電解ニッケルめっき層）、無電解ニッケル−リン複合めっき層が挙げられる。めっき層１１が無電解ニッケル−リン複合めっき層である場合、共析されるＰの効果によってめっき層１１の硬度と耐食性が向上し得る。硬質ニッケルめっき層とは、例えば、Ｈｖ２００〜５５０（好ましくは、３１０〜５００）であるニッケルめっき層を示す。また、めっき層１１の例としては、サッカリン、ブチンジオール等の添加剤を加えて電解めっきにより形成した硬質ニッケル層を挙げることもできる。めっき層１１として硬質ニッケルめっき層を適用する場合、例えば公知の光沢剤をめっき層１１に含ませることにより、Ｈｖ３００〜５５０の硬質皮膜となり得る。
【００２１】
めっき層１１の厚みは特に限定されず、粒子１２を固定できる厚みとすることができる。例えば、めっき層１１の厚みは、０．１μｍ〜１ｍｍとすることができ、１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることが特に好ましい。
【００２２】
めっき層１１は、積層構造を有することができる。例えば、めっき層１１は、塊状部２を仮固定する第１の層と、粒子をより強固に固定する第２の層を有する積層構造とすることができる。第１の層は、例えば、１〜１０μｍとすることができる。第２の層は、例えば、後記する塊状部２の平均直径の１／４〜３／４とすることができる。なお、塊状部２の直径とは、塊状部２を球状と見立てた場合の直径をいう。塊状部２の直径は、顕微鏡による直接観察画像によって無作為に１０個の塊状部２を選択し、これらの円相当径を計測して算術平均した値をいう。
【００２３】
めっき層１１が積層構造を有する場合、第１の層は、電気めっきで形成された層、第２の層は無電解めっきで形成された層とすることができる。この場合、例えば、第２の層はコート層１３側に配置され、また、その逆とすることもできる。
【００２４】
めっき層１１の形成方法は特に限定されず、例えば、公知の各種方法でめっき層１１を形成することができる。めっき層１１の形成方法の具体例としては、例えば、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。
【００２５】
（塊状部）
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０において、塊状部２は複数設けられており、それぞれの塊状部２は、めっき層１１の表面よりも上方に突出するように設けられている。塊状部２は、耐摩耗性皮膜１０の厚み方向に対して支柱のような役割を果たし得るものであり、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性を長期間にわたって持続させる機能を有し得る。
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の塊状部２はそれぞれ、一つの粒子１２及び／又は粒子１２の集合体によって形成されている。つまり、複数の塊状部２はそれぞれ一つの粒子１２で形成されている形態（図１（ａ）参照）、複数の塊状部２はそれぞれ粒子１２の集合体によって形成されている形態（図１（ｂ）参照）、もしくは、一つの粒子１２で形成されている塊状部２及び粒子１２の集合体によって形成されている塊状部２の両方を有している形態があり得る。
【００２７】
塊状部２に含まれる粒子１２の種類は特に限定されない。粒子１２としては公知の材料を使用することができ、例えば、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子、二硫化モリブデン粒子、ジルコニア粒子、ＣＢＮ粒子、アルミナ粒子、シリカ粒子、炭化珪素粒子、炭化ホウ素粒子、その他、例えば研磨材等の砥粒として使用され得る無機材料等を挙げることができる。これらの中でも、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性がより向上しやすい観点から、粒子１２は、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子及び二硫化モリブデン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。粒子１２は、１種のみであってもよいし、異なる２種以上からなるものであってもよい。粒子１２は、市販の各種粒子を使用することもできる。
【００２８】
粒子１２は、孔を有していてもよい。この場合、例えば、耐摩耗性皮膜１０を油中で含浸させた場合に、粒子１２の孔中にも油が浸透するので、保油性が発揮され得る。
【００２９】
粒子１２の形状は特に限定されない。めっき層１１によって保持されやすいという観点から、粒子１２は、真球状ではない方が好ましく、例えば、表面に凸部を有するような歪んだ形状であることが好ましい。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、塊状部２が粒子１２の集合体によって形成されている場合は、粒子１２の集合体は、例えば、複数個の粒子１２が集合することで形成される。塊状部２が粒子１２の集合体で形成されている場合、集合体を形成する粒子１２は、塊状部２が一つの粒子で形成されている場合の粒子１２の種類と同様である。
【００３１】
粒子１２の大きさは特に限定されない。例えば、塊状部２が一つの粒子によって形成されている場合は、粒子１２を球状と見立てて、めっき層１１の厚みよりも大きな直径を有する。具体的には、粒子１２を球状と見立てて、粒子１２の平均直径を０．５〜２００μｍとすることができ、１〜１００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。例えば、粒子１２がダイヤモンド粒子である場合は、その平均直径は、１０〜１００μｍであることが好ましい。塊状部２が一つの粒子によって形成されている場合、粒子１２の平均直径は、塊状部２の平均直径に相当する。
【００３２】
塊状部２が粒子１２の集合体によって形成されている場合は、集合体を球状と見立てて、集合体の平均直径を０．５〜２００μｍとすることができ、１〜１００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。集合体を形成する粒子１２は、集合体の大きさが上記各範囲となるように適宜設定することができる。例えば、粒子１２がダイヤモンド粒子である場合は、その平均直径は、１０〜１００μｍであることが好ましい。塊状部２が粒子１２の集合体によって形成されている場合、集合体の平均直径は、塊状部２の平均直径に相当する。
【００３３】
塊状部２が粒子１２の集合体によって形成されている場合は、一つの塊状部２あたり、粒子１２は２〜１０個含むことが好ましく、２〜８個含むことがより好ましく、３〜６個含むことがさらに好ましく、３〜５個含むことが特に好ましい。塊状部２が粒子１２の集合体によって形成されていることで、例えば、摩耗時に粒子１２の一部が脱落しても、耐摩耗性の低下を抑制することができる。
【００３４】
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０において、複数の塊状部２それぞれの一端は、めっき層１１によって保持されている。
【００３５】
耐摩耗性皮膜１０中に含まれる塊状部２の量は特に限定されない。例えば、耐摩耗性皮膜１０に対して１０〜９０ｖｏｌ％の塊状部２が含まれている場合は、本発明の効果が顕著に発揮され得る。また、本実施形態の耐摩耗性皮膜１０の表面において、塊状部２が占める面積率は、例えば、５〜７０％であることが好ましい。
【００３６】
塊状部２は、その一部がめっき層１１の表面よりも突出するように設けられている。例えば、塊状部２の全厚みのうちの半分以上がめっき層１１の表面よりもコート層１３側に突出することができる。
【００３７】
後記するように、塊状部２には、平坦部１８が形成される。この平坦部１８は、本実施形態の耐摩耗性皮膜１０において、後記するコート層１３表面と同一面上に配置される。詳細は、後記する（平坦部）の項で説明する。
【００３８】
（コート層）
コート層１３は、耐摩耗性皮膜１０において、少なくともめっき層１１表面を被覆するように形成された層である。このコート層１３は、耐摩耗性皮膜１０の最表面に位置し、基材２０等に耐摩耗性および摺動性を付与することができる層である。
【００３９】
コート層１３は、耐摩耗性を有する公知の材料で形成することができる。コート層１３の具体例としては、樹脂、金属等の種々の材料で形成された皮膜を挙げることができる。
【００４０】
樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等を挙げることができる。フッ素系樹脂は、例えば、粒子状の形状であってもよい。フッ素系樹脂は、１種又は２種以上を含むことができる。
【００４１】
金属としては、ニッケル、クロム、銅、錫、銀、チタン、鉄、モリブデン等を挙げることができる。金属は、１種又は２種以上を含むことができる。コート層１３を形成する金属は、合金とすることもできる。あるいは、コート層１３を形成する金属は、酸化物、窒化物、硫化物等とすることもできる。さらに、コート層１３は、金属に加えて又は金属に替えてその他の元素（例えば、リン、ホウ素等の非金属元素）を構成元素とすることもできる。
【００４２】
コート層１３は、例えば、樹脂と金属の両方を含むこともできる。コート層１３が樹脂と金属の両方を含む場合、両者の混合割合は特に限定されず、所望の耐摩耗性を発揮させるべく、適宜の混合割合とすることができる。
【００４３】
コート層１３は、クロム、銀、ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体，ニッケル、錫及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性がより向上しやすい。ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体とは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びニッケルを含む混合物又はポリテトラフルオロエチレン及びニッケルからなる混合物を挙げることができる。
【００４４】
コート層１３は、１種の材料のみで形成されていてもよいし、異なる２種以上からなる材料で形成されていてもよい。
【００４５】
コート層１３を形成する方法は特に限定されない。例えば、公知の皮膜を形成する方法を採用することができる。具体的には、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等によるめっき処理法、その他、塗布、スパッタリング等の各種方法によって、コート層１３を形成できる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。コート層１３は、無電解めっき処理によって形成されていることが好ましい。
【００４６】
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０では、コート層１３は、後記するように塊状部２の平坦部１８を面上に露出させるように形成する。
【００４７】
コート層１３の厚みは特に限定されない。例えば、コート層１３の厚みは少なくとも１μｍ以上の膜厚とすることができる。コート層１３の厚みの上限は、めっき層１１の厚みに応じて適宜設定でき、例えば、粒子１２の露出部分をコート層１３ですべて被覆できる厚みに調整することができる。
【００４８】
（平坦部）
図１に示すように、平坦部１８は、塊状部２に形成されており、平坦部１８はコート層１３表面と同一面上に配置される。具体的に、塊状部２が一つの粒子１２で形成されている場合、一つの粒子１２に平坦部１８が形成されて、該平坦部１８がコート層１３表面と同一面上に配置される（図１（ａ）参照）。また、塊状部２が粒子１２の集合体で形成されている場合、集合体に平坦部１８が形成されて、該平坦部１８がコート層１３表面と同一面上に配置される（図１（ｂ）参照）。
【００４９】
ここで、本発明において、該平坦部１８がコート層１３表面と同一面上に配置されるとは、耐摩耗性部材の断面をＳＥＭで観察し、平坦部１８のコート層１３に対する突出高さが３μｍ以下であることを意味し、より好ましくは１μｍ以下であることを意味し、特に好ましくは０．１μｍ以下であることを意味する。
【００５０】
塊状部２に平坦部１８を形成する方法としては特に限定されず、例えば、コート層１３の表面を研削加工等することでコート層１３と共に塊状部２を同時に削り、これにより塊状部２に平坦部１８を形成することができる。
【００５１】
塊状部２に平坦部１８が形成されているとともに該平坦部１８はコート層１３表面と同一面上に配置されることにより、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性が向上し、優れた耐久性を有することができ、耐摩耗性皮膜１０によって摩耗された部材への傷つきも防止しやすい。また、平坦部１８に対して面取り加工を施すことにより、平坦部１８のコーナーにＲを形成してもよい。これにより、摩耗される部材への傷つきを更に防止しやすくなる。
【００５２】
一つの塊状部２が占める占有面積に対して平坦部が占める面積は１〜５０％であることが好ましい。この場合、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性がいっそう向上し、特に優れた耐久性を有することができ、耐摩耗性皮膜１０によって摩耗された部材への傷つきも防止しやすい。
【００５３】
（耐摩耗性皮膜のその他の構成及び作用等）
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０における一態様では、前記複数の塊状部２はそれぞれ、所定の間隔を空けながら配置されていてもよいし、不規則な間隔で配置されていてもよい。つまり、前記複数の塊状部２は規則的に設けられていてもよいし、ランダムに設けられていてもよい。
【００５４】
前記複数の塊状部２が規則的に設けられている場合、塊状部２は、例えば、隣り合う塊状部２どうしが一定の間隔をあけて配置されながら、耐摩耗性皮膜１０の全面にわたって設けられ得る。
【００５５】
図２は、耐摩耗性皮膜１０の平面図である。ただし、図２では、塊状部２の配置の様子をより明確にするために、コート層１３は取り除いた状態で耐摩耗性皮膜１０の平面図を示している。なお、図２における塊状部２は粒子１２の集合体で形成されている態様である。
【００５６】
図２に示すように、耐摩耗性皮膜１０では、複数の塊状部２のそれぞれの間隔がすべて等間隔となるように複数の塊状部２を配置することができる。本発明の耐摩耗性皮膜１０では、複数の塊状部２のそれぞれの間隔は必ずしも等間隔ではなく、規則的又は不規則な間隔で複数の塊状部２が配置されていてもよい。
【００５７】
塊状部２が等間隔に形成されている場合、例えば、隣り合う塊状部２どうしの距離は１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上とすることができる。隣り合う塊状部２どうしの距離とは、隣り合う塊状部２において、一方の塊状部２と他方の塊状部２との最短距離をいう。隣り合う塊状部２どうしの距離の上限は特に限定されず、例えば、１０００μｍ、好ましくは８００μｍ、より好ましくは６００μｍ、特に好ましくは４００μｍである。
【００５８】
図２に示すように、耐摩耗性皮膜１０は、複数の塊状部２が規則的に配列されて島状に配置され得る。なお、複数の塊状部２は島状以外の状態に配置することもでき、例えば、塊状部２は線状もしくは網目状に繋がった形状を有することができる。
【００５９】
図２に示す耐摩耗性皮膜１０のように、複数の塊状部２がそれぞれ、所定の間隔を空けながら配置される場合は、摩耗時にかかる応力が複数の塊状部２の全体に均等になりやすいので、耐摩耗性皮膜１０への負荷を低減することができ、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性がさらに向上し、耐久性がより優れる。
【００６０】
耐摩耗性皮膜１０の好ましい一態様では、耐摩耗性皮膜１０の面上において、耐摩耗性皮膜１０の摺動方向に対してＸ°傾いた線上に沿って複数の塊状部２が配列していることが好ましい。ここで、Ｘは、０〜１５の数であり、いわゆる「ピッチ傾斜」を意味する。
【００６１】
図３（ａ）は、ピッチ傾斜Ｘ＝０°である場合の塊状部２の配列の様子、（ｂ）は、ピッチ傾斜Ｘ＝５°である場合の塊状部２の配列の様子、図３（ｃ）は、ピッチ傾斜Ｘ＝１５°である場合の塊状部２の配列の様子を示す概略図である。なお、図３において、円形が塊状部２を表している。
【００６２】
耐摩耗性皮膜１０の摺動方向に対してＸ°傾いた線上に沿って複数の塊状部２が配列している場合、耐摩耗性皮膜１０に摩耗が繰り返されたとしても、幅方向（摺動方向と直行する方向）に対して作用しない領域を減らすことができる。これにより、各塊状部２に均等に応力がかかるようになって、溝状の摩耗が生じにくく、耐摩耗性皮膜１０の耐摩耗性がさらに向上し、耐久性がより優れる。特に、耐摩耗性皮膜１０の面上で回転するような摺動に対する耐摩耗性がさらに向上しやすくなる。
【００６３】
ピッチ傾斜を調整する方法は特に限定されず、例えば、後記するように、レジスト層に孔を形成させるにあたって、その孔の形成位置を所定の箇所に設定することで、ピッチ傾斜を調整することができる。
【００６４】
本発明の耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性に優れ、特に、コート層１３表面に対して摩耗が繰り返されても摩耗による削れ及び剥がれが起こりにくく、長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。
【００６５】
耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性を付与するための皮膜として、各種の部材に対して好適に使用することができ、図１に示すように耐摩耗性部材３０を形成することができる。耐摩耗性皮膜１０で各種部材を被覆する場合、コート層１３が表面側に位置するように耐摩耗性皮膜１０が被覆される。
【００６６】
本発明の耐摩耗性皮膜１０は、耐摩耗性に優れるコート層１３を備えることで、高い耐摩耗性及び摺動性を付与することができ、特に、耐摩耗性皮膜１０中に塊状部２が複数含まれていることで、摩耗が繰り返されたとしても耐摩耗性の効果が失われにくい。従って、本発明の耐摩耗性皮膜１０は、低回転から高回転の全域にわたって、低い摩擦係数を維持でき、各種の摺動機構に適用することができる。
【００６７】
従来の耐摩耗性皮膜は、摩耗され続けると皮膜も削れ続けて、次第にコート層が消失して耐摩耗性が消失し得るものであったが、本発明の耐摩耗性皮膜１０は、前述の構成を具備することで、従来よりも長期間にわたって耐摩耗性の効果を持続することができる。また、研磨により粒子の先端部分をあらかじめ平坦にし、粒子の露出面積を増やすことで、初期摩耗量の増加を抑制することができる。
【００６８】
特に、粒子２がダイヤモンド粒子である場合、摩耗によってダイヤモンド粒子に由来するカーボンが発生することがあり、この発生したカーボンが、摩耗によって形成される溝に入り込むことがある。このような溝に入り込んだカーボンは、いわゆる潤滑剤の効果を有することから、カーボンが溝に入り込むことで、一種の潤滑効果が発揮され、耐摩耗性がさらに向上することができる。このようなカーボンの潤滑効果によって、本発明の耐摩耗性皮膜１０は、従来のように潤滑油を使用せずとも潤滑効果を発揮することができる場合があることから、オイルレスの構成とすることができるという利点も有する。
【００６９】
上記潤滑効果は、カーボンの他、めっき層１１に由来し得る二硫化モリブデン、コート層１３に由来し得るポリテトラフルオロエチレンでも発揮され得る。
【００７０】
２．耐摩耗性部材
耐摩耗性部材３０は、図１に示すように、耐摩耗性皮膜１０と、基材２０とを備え、前記基材２０は前記耐摩耗性皮膜１０で被覆されており、前記耐摩耗性皮膜１０は、前記めっき層１１側が前記基材２０に固着している。
【００７１】
耐摩耗性部材３０において、耐摩耗性皮膜１０は、本明細書の「１．耐摩耗性部材」の項で説明した構成と同様であり、本実施形態の耐摩耗性皮膜１０を使用する。
【００７２】
基材２０は、各種の固体材料を適用することができ、その種類は特に制限されない。例えば、金属（例えば、鉄）、合金、樹脂、セラミックス等の各種材料を基材２０とすることができる。樹脂は、特に限定されず、公知の光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂を広く採用することができる。
【００７３】
また、基材２０には、後記する耐摩耗性皮膜の製造過程で使用する基材のように、レジスト層が形成されていてもよい（尚、図１ではレジスト層の図示は省略している）。
【００７４】
基材２０の形状は特に限定されない。例えば、基材２０の形状は、基板状、フィルム状、棒状、ブロック状、球状、楕円球状、歪曲状等が挙げられる。また、基材２０は、各種の機械部品、工具、金型、軸受け、スリーブ等であってもよい。基材２０の耐摩耗性皮膜１０で被覆される部分は、平坦状及び非平坦状（凹凸形状、粗面形状、波形状等）のいずれの形状でもよい。
【００７５】
耐摩耗性部材３０は、耐摩耗性皮膜１０が基材２０に直接固着されることで形成され得る。あるいは、耐摩耗性部材３０は、耐摩耗性皮膜１０と基材２０との間に他の層を介在して形成されていてもよい。
【００７６】
本発明の耐摩耗性部材３０は、耐摩耗性皮膜１０を備えることで、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる。
【００７７】
本発明の耐摩耗性皮膜１０及び耐摩耗性部材３０は、各種の部材に好適に使用することができる。適用可能な部材としては、各種の機械部品、工具、金型等が例示され、その他、家庭用品、産業機械、輸送機又はレジャー用品等に使用されるような各種摺動部品も例示される。
【００７８】
３．耐摩耗性皮膜の製造方法
本実施形態の耐摩耗性皮膜１０を形成する方法は、特に限定されず、前述した構成を備える限りは、各種の方法にて耐摩耗性皮膜１０を製作することができる。以下、一例として、耐摩耗性皮膜１０を基材２０上に形成する方法を説明する。
【００７９】
耐摩耗性皮膜１０を製造する方法は、基材２０上に塊状部２を配置させるための孔５１を設ける工程（以下、「工程１」と略記する）と、孔５１に塊状部２を配置させる工程（以下、「工程２」と略記する）と、第１のめっき処理を行ってめっき層１１を形成する工程（以下、「工程３」と略記する）と、めっき層１１上に第２のめっき処理を行ってコート層１３を形成する工程（以下、「工程４」と略記する）とをこの順に備えることができる。
【００８０】
工程１において使用する基材２０は、耐摩耗性部材３０が備える基材２０と同様の基材を挙げることができる。
【００８１】
図４（ａ）に示すように、工程１で使用する基材２０には、レジスト層５０が形成されていてもよい。このレジスト層５０は、特に限定されず、公知のレジスト層を広く採用することができる。例えば、厚みが１〜４０μｍ程度の光硬化型樹脂で形成された皮膜をレジスト層５０として採用できる。
【００８２】
工程１で孔５１を形成する方法は特に限定されず、公知の方法を広く採用することができる。基材２０にレジスト層５０が形成されている場合は、例えば、レジスト層５０に対して、マスキング処理を行うことで、レジスト層５０に孔５１を所望の大きさ、数及び間隔で形成させることができる。マスキングの方法は特に限定されず、レジスト層５０に露光法でパターンを形成する方法等、公知のマスキングの方法を広く採用できる。例えば、マスキングの条件を調節することで、すべての孔５１を等間隔で形成させることができ、この場合、塊状部２が規則的配列を有する耐摩耗性皮膜１０を形成することができる。また、マスキングの条件を調節することで、前述のピッチ傾斜を所望の範囲に設定することができる。
【００８３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のように、レジスト層５０が形成されている基材２０にマスキング処理を行った後の状態を示している。このようにレジスト層５０のマスキングによって孔５１を形成する場合は、孔５１は、レジスト層５０を貫通するように形成され、基材２０には孔５１は形成されない。
【００８４】
孔５１の大きさは特に限定されず、例えば、孔５１の平面視形状を円形と見立てて、その直径を２０μｍ以上とすることができる。孔５１の高さ（厚み）も限定されず、例えば、１〜４０μｍとすることができる。
【００８５】
工程２では、孔５１に塊状部２を配置させる。
【００８６】
塊状部２を配置する方法は特に限定されない。例えば、孔５１に粒子１２を配置し、この状態で電気めっきを行うことで、粒子１２を基材２０上に固着させることができ、塊状部２を形成することができる。この電気めっき処理により、粒子１２と基材２０との間にめっき層が形成される。この粒子１２と基材２０との間のめっき層は、前記第１の層である。
【００８７】
工程２にて使用する粒子は、「１．耐摩耗性皮膜」の項で説明した粒子１２と同様である。
【００８８】
粒子１２を孔５１に固着させるために形成させる電気めっき皮膜（前記第１の層）の種類は特に限定されず、例えば、Ｈｖ２００〜５００である電気めっき皮膜（例えば、Ｈｖ２００〜５００であるニッケルめっき皮膜）を挙げることができる。
【００８９】
工程２にて、孔５１の半径よりも小さい粒径を有する粒子１２を使用して塊状部２を形成した場合は、塊状部２は、粒子１２の集合体で形成される。また、孔５１の半径よりも大きく直径よりも小さい粒径を有する粒子１２を使用して塊状部２を形成した場合は、塊状部２は、一つの粒子１２で形成される。
【００９０】
塊状部２を配置した後、レジスト層５０は必要に応じて除去することができる。レジスト層５０の除去方法は特に限定されず、公知の方法を広く採用することができる。レジスト層５０の除去は、工程２の後である限りはいずれの工程で行ってもよい。
【００９１】
工程３では、第１のめっき処理を行ってめっき層１１を形成する。具体的に、工程２で得られた塊状部２が形成されている基材２０に対し、塊状部２側の面に第１のめっき処理を行う。これにより、めっき層１１を形成させる。めっき層１１は、基材２０の塊状部２が配置されていない部分すべてに形成することができる。
【００９２】
第１のめっき処理の方法は、特に制限されない。めっきの方法としては、従来公知の電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。
【００９３】
第１のめっき処理では、各種金属のめっき層を形成することができる。金属の具体例としては、ニッケル、亜鉛、コバルト、錫、銅及び銀等を挙げることができる。第１のめっき処理としては、例えば、電気めっき及び／又は無電解ニッケルめっきを採用することができる。
【００９４】
第１のめっき処理によって、前記めっき層１１が形成され、塊状部２がより強く保持され得る。このめっき層１１は、前記第１の層と、第１のめっき処理で形成される層とを有する２層構造に形成され得る。第１のめっき処理で形成される層は、前記第２の層に相当する。なお、めっき層１１は、このような２層構造に限定されず、例えば、第１のめっき処理によって形成される層のみとすることもできる。
【００９５】
第１のめっき処理は、塊状部２の一部が、第１のめっき処理で形成されためっき層１１の表面よりも突出するように行う。例えば、塊状部２の全厚みのうちの半分以上がめっき層１１の表面よりも突出するように、第１のめっき処理を行うことができる。
【００９６】
第１のめっき処理によって、複数の塊状部２が、第１のめっき処理で形成されためっき層１１によって、より強固に基材２０上に保持される。
【００９７】
工程４では、めっき層１１上に第２のめっき処理を行ってコート層１３を形成する。
【００９８】
第２のめっき処理の方法も特に制限されない。めっきの方法としては、従来公知の電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよい。
【００９９】
第２のめっき処理は、容易にコート層１３を形成することができるという点で、無電解めっき処理であることが好ましい。
【０１００】
第２のめっき処理では、例えば、樹脂、金属等の材料を用いて行うことができる。特に第２のめっき処理では、クロム、銀、ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体，ニッケル、錫及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むめっき層を形成することが好ましい。この場合、耐摩耗性がより向上した耐摩耗性皮膜１０が得られやすい。第２のめっき処理は、無電解めっき処理であることが好ましい。
【０１０１】
第２のめっき処理により、塊状部２と、第１のめっき処理で形成されためっき層１１とがコート層１３で被覆される。この第２のめっき処理では、めっき層１１よりも突出している複数の塊状部２の全てがコート層１３で被覆されるように行うこともできる。
【０１０２】
上記工程４の後、コート層１３を研削加工等することで、コート層１３を研削するとともに、塊状部２を研削することで、塊状部２に平坦部１８を形成することができる。これにより、塊状部２には平坦部１８が形成されるとともに該平坦部１８はコート層１３表面と同一面上に配置される耐摩耗性皮膜１０が形成される。
【０１０３】
以上の工程１〜工程４をこの順に備える製造方法により、本実施形態の耐摩耗性皮膜１０を製造することができ、基材２０上に耐摩耗性皮膜１０が形成され耐摩耗性部材３０として得ることができる。
【０１０４】
４．摺動機構
本発明の摺動機構は、第１の摺動部材と、第２の摺動部材とを備える。本発明の摺動機構では、前記第１の摺動部材は、前述の本発明の耐摩耗性部材である。
【０１０５】
本発明の摺動機構において、第２の摺動部材は特に限定されない。具体的に、第２の摺動部材は、摺動面を備える基材である限りは、公知の摺動部材を広く適用することができる。第２の摺動部材における基材としては、公知の基材を広く使用でき、例えば、第１の摺動部材である本発明の耐摩耗性部材における基材と同様の基材を例示することができる。
【０１０６】
特に、第２の摺動部材は、摺動面が硬質金属層で被覆され、かつ、前記硬質金属層の表面には複数の溝が形成されていることが好ましい。この場合、第２の摺動部材の溝に、摩耗によって生成する前述の潤滑剤が入り込みやすく、潤滑効果が発揮されやすいので、摺動機構において、摺動性が向上しやすく、耐久性にも優れる。中でも前記硬質金属層は、クロムを含むことが好ましく、この場合、特にカーボン等の潤滑剤が溝に入り込みやすいので、潤滑効果がいっそう高まる。硬質金属層におけるクロムの含有量は、５０質量％以上とすることができ、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９９質量％以上であることが特に好ましい。
【０１０７】
第２の摺動部材は、摺動面の硬さは、例えば、ロックウェル硬度で５５〜６８とすることができ、５８〜６５であることが好ましい。第２の摺動部材は、摺動面が硬質金属層で被覆されている場合、その表面硬さは、例えば、ロックウェル硬度で５０〜６８とすることができ、６４〜６７であることが好ましい。
【０１０８】
硬質金属層の表面に形成される溝の深さは、例えば、５〜５０μｍとすることができる。この場合、潤滑剤が溝に入り込みやすく、潤滑効果が発現しやすい。
【０１０９】
前記溝に入り込む潤滑剤としての材料は、例えば、カーボン、二硫化モリブデン及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、中でも、カーボンが特に好ましい。
【実施例】
【０１１０】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。
【０１１１】
［耐摩耗性部材］
（実施例１）
基材としてＳ５０Ｃを準備し、該基材上に厚み１０μｍのレジスト層を形成させた。レジスト層は、光硬化型樹脂を塗装法で基材に塗布することで形成した。この基材上のレジスト層に露光法でパターンを形成することで、レジスト層に直径５０μｍの円柱状の孔を４０μｍ間隔に形成させた。孔は、基材上において、島状に形成されていた。
【０１１２】
次いで、粒子として２０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドを基材の表面に押し当て、電気ニッケルめっき処理を行って２μｍのニッケルめっき層によってダイヤモンドを孔内に固着させ、塊状部を孔に配置させた。塊状部はダイヤモンド粒子の集合体として形成されていた。次いで、一般的なめっき条件で無電解ニッケルめっき処理を行い、厚み７μｍの無電解ニッケルめっき層（硬質ニッケルめっき層）を形成した。これにより、基材２０上に塊状部がめっき層によって保持された。このめっき層は、前記２μｍのニッケルめっき層と、無電解ニッケルめっき層（硬質ニッケルめっき層）との２層構造で形成された。
【０１１３】
上記のようにめっき層が形成された基材に対して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を含む複合無電解ニッケルめっきを行った。これによって、すべての塊状部及びめっき層が、厚みが１５〜２０μｍであるコート層により被覆された。次いで、コート層を研削加工し、コート層及び塊状部の一部を削ることで、塊状部に平坦部を形成させた。この平坦部は、コート層と同一面上に配置されるように研削加工を行った。これを耐摩耗性部材として得た。耐摩耗性部材の断面をＳＥＭで観察したところ、平坦部のコート層に対する突出高さは０．１μｍ未満であり、平坦部とコート層は同一面上にあることを確認した。
【０１１４】
（比較例１）
基材としてＳ５０Ｃを準備し、この基材に粒子として２０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドを基材表面に押し当て、電気ニッケルめっき処理を行って２μｍのニッケルめっき層によってダイヤモンドを基材上に固着させた。次いで、一般的なめっき条件で無電解ニッケルめっき処理を行い、厚み７μｍの無電解ニッケルめっき層（硬質ニッケルめっき層）を形成した。これにより、基材上に複数の粒子がめっき層によって保持された。このめっき層は、前記２μｍのニッケルめっき層と、無電解ニッケルめっき層（硬質ニッケルめっき層）との２層構造で形成された。
【０１１５】
上記のようにめっき層が形成された基材に対して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を含む複合無電解ニッケルめっきを行った。これによって、すべての粒子及びめっき層が、厚みが１５〜２０μｍであるコート層により被覆され、これを耐摩耗性部材として得た。
【０１１６】
（耐摩耗性試験）
耐摩耗性部材の耐摩耗性試験は、次の条件で行った。
・耐摩耗性試験方法：ブロックオンリング方式
・荷重：２０Ｎ
・相手材：鋳鉄（ＦＣ２５０）
・回転数：３００ｒｐｍ
・摩耗時間：１８００ｓｅｃ
・温度：２５℃
・相対湿度：５０％
【０１１７】
各実施例及び比較例で得られた耐摩耗性部材それぞれについて耐摩耗性試験を行い、測定開始から１８００ｓｅｃまでの間の摩耗量（摩耗深さ）及び摩擦係数をそれぞれ測定した。
【０１１８】
図５は、実施例１で得られた耐摩耗性部材の顕微鏡観察による平面写真である。
【０１１９】
図６は耐摩耗性試験の結果を示し、（ａ）は摩耗深さの測定結果、（ｂ）は摩擦係数の測定結果を示している。
【０１２０】
図６の結果から、実施例１で得られた耐摩耗性部材は、摩耗量（摩耗深さ）及び摩擦係数が比較例１の耐摩耗性部材よりも小さいことがわかる。したがって、実施例１の耐摩耗性部材は、摩耗が繰り返されても長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持できる耐摩耗性皮膜を備えていることがわかった。
【０１２１】
［摺動機構］
（実施例２）
基材としてＳ５０Ｃを準備し、該基材上に厚み１０μｍのレジスト層を形成させた。レジスト層は、光硬化型樹脂を塗装法で基材に塗布することで形成した。この基材上のレジスト層に露光法でパターンを形成することで、レジスト層に直径８０μｍの円柱状の孔を２００μｍ間隔に形成させた。孔は、基材上において、島状に形成されていた。また、孔は、ピッチ傾斜が１５°となるように形成させた。
【０１２２】
次いで、粒子として３０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドを基材の表面に押し当て、電気ニッケルめっき処理を行って５〜１０μｍのニッケルめっき層によってダイヤモンドを孔内に固着させ、塊状部を孔に配置させた。塊状部はダイヤモンド粒子の集合体として形成されていた。次いで、一般的なめっき条件で無電解ニッケルめっき処理を行い、厚み１０〜２０μｍのコート層を形成させた。これによって、すべての塊状部及びめっき層が、コート層により被覆された。次いで、コート層を研削加工し、コート層及び塊状部の一部を削ることで、塊状部に平坦部を形成させた。この平坦部は、コート層と同一面上に配置されるように研削加工を行った。これを第１の摺動部材として得た。第１の摺動部材の断面をＳＥＭで観察したところ、平坦部のコート層に対する突出高さは０．１μｍ未満であり、平坦部とコート層は同一面上にあることを確認した。
【０１２３】
他方、基材（ＦＣ２５０）の表層に硬質クロムめっきにより５０μｍ厚みの硬質クロム層を形成することで、第２の摺動部材を得た。この第２の摺動部材の硬質クロム層には、幅０．２〜０．５μｍ、深さ５〜５０μｍの微小な溝を第２の摺動部材の全長にわたって形成させた。
【０１２４】
上記のように得た第１の摺動部材と第２の摺動部材とを用いて摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１２５】
（実施例３）
基材としてＳ５０Ｃを準備し、該基材上に厚み１０μｍのレジスト層を形成させた。レジスト層は、光硬化型樹脂を塗装法で基材に塗布することで形成した。この基材上のレジスト層に露光法でパターンを形成することで、レジスト層に直径１２０μｍの円柱状の孔を２００μｍ間隔に形成させた。孔は、基材上において、島状に形成されていた。また、孔は、ピッチ傾斜が１５°となるように形成させた。
【０１２６】
次いで、粒子として３０μｍ（平均一次粒子径）のダイヤモンドを基材の表面に押し当て、電気ニッケルめっき処理を行って５〜２０μｍのニッケルめっき層によってダイヤモンドを孔内に固着させ、塊状部を孔に配置させた。塊状部はダイヤモンド粒子の集合体として形成されていた。次いで、一般的なめっき条件で無電解ニッケルめっき処理を行い、厚み２０〜４０μｍのコート層を形成させた。これによって、すべての塊状部及びめっき層が、コート層により被覆された。次いで、コート層を研削加工し、コート層及び塊状部の一部を削ることで、塊状部に平坦部を形成させた。この平坦部は、コート層と同一面上に配置されるように研削加工を行った。これを第１の摺動部材として得た。第１の摺動部材の断面をＳＥＭで観察したところ、平坦部のコート層に対する突出高さは０．１μｍ未満であり、平坦部とコート層は同一面上にあることを確認した。
【０１２７】
他方、基材（ＦＣ２５０）の表層に硬質クロムめっきにより５０μｍ厚みの硬質クロム層を形成することで、第２の摺動部材を得た。この第２の摺動部材の硬質クロム層には、幅０．２〜０．５μｍ、深さ５〜５０μｍの微小な溝を第２の摺動部材の全長にわたって形成させた。
【０１２８】
上記のように得た第１の摺動部材と第２の摺動部材とを用いて摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１２９】
（実施例４）
第２の摺動部材を、表面硬さがロックウェル硬さで５５〜６８ＨＲＣの範囲に熱処理した鋼材に変更したこと以外は、実施例２と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３０】
（実施例５）
第２の摺動部材を、表面硬さがロックウェル硬さで５５〜６８ＨＲＣの範囲に熱処理した鋼材に変更したこと以外は、実施例３と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３１】
（比較例２）
特開２０１７−０８８９７８号公報の実施例１を参照し、アルミニウム基材の摺動面に、３質量％のナノダイヤモンド粒子（平均一次粒径４ｎｍ、平均二次粒子径４０ｎｍ）、及び、５質量％のポリテトラフルオロエチレン粒子が、それぞれ均一に分散した厚さ１５μｍのニッケル・リン複合メッキを形成し、これを第１の摺動部材として使用したこと以外は、実施例２と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３２】
（比較例３）
特開２００８−０６３６０６号公報の実施例１を参照し、ダイヤモンド膜を被覆した超硬合金（ＷＣ−６％Ｃｏ）基板を第１の摺動部材として使用したこと以外は、実施例２と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３３】
（比較例４）
第２の摺動部材を、表面硬さがロックウェル硬さで５５〜６８ＨＲＣの範囲に熱処理した鋼材に変更したこと以外は、比較例２と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３４】
（比較例５）
第２の摺動部材を、表面硬さがロックウェル硬さで５５〜６８ＨＲＣの範囲に熱処理した鋼材に変更したこと以外は、比較例３と同様の方法で摺動機構を形成し、耐摩耗性の評価を行った。
【０１３５】
実施例２〜５及び比較例２〜５の摺動機構の耐摩耗性試験は、次の条件で行った。
・耐摩耗性試験方法：ブロックオンリング方式
・荷重：３０〜１８０Ｎ
・回転数：３００ｒｐｍ
・摩耗時間：１８００sec
・温度：２５℃
・相対湿度：５０％
【０１３６】
図７は、実施例２〜５で得た摺動機構において、第１の摺動部材の概略を説明する模式図であり、（ａ）は実施例２及び４の第１の摺動部材、（ｂ）は実施例３及び５の第１の摺動部材である。図７（ａ）において、Ｌ＝２００μｍ、Ｄ＝８０μｍであり、図７（ｂ）において、Ｌ＝２００μｍ、Ｄ＝１２０μｍである。
【０１３７】
図８は、実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構のオイル環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。図９は、実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構のドライ環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。オイル環境下の条件では、あらかじめ出光社製の「ダフニー  メカニックオイル３２」を耐摩耗性試験装置内のオイル溜まり部分に２ｍＬ滴下し、第２の摺動部材を空回しして当該部材表面全体にオイルが行き渡るようにし、この用いて摺動機構を製作した。
【０１３８】
図８、９から、オイル環境下及びドライ環境下いずれにおいても、実施例２，３の摺動機構は、比較例２，３の摺動機構に比べ、優れた耐摩耗性を有していることがわかった。
【０１３９】
図１０は、実施例４，５及び比較例４，５の摺動機構のオイル環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。図１１は、実施例４，５及び比較例４，５の摺動機構のドライ環境下での摩擦摩耗試験結果を示す。
図１０、１１から、オイル環境下及びドライ環境下いずれにおいても、実施例４，５の摺動機構は、比較例４，５の摺動機構に比べ、優れた耐摩耗性を有していることがわかった。
【０１４０】
図１２は、実施例３のドライ条件下における試験後の第２の摺動部材の拡大ＳＥＭ画像と（図１２（ａ））、図１２（ａ）の画像中の炭素元素のマッピングを示す（図１２（ｂ））。この図１２から、第２の摺動部材の表面に形成された０．２〜０．５μｍの微細な溝の中に微細な炭素が多く配置できていることがわかる。この炭素元素はダイヤモンド粒子に由来するものであり、摩耗によって発生するものである。このような炭素を溝の中に保持できたことによって、炭素が固体潤滑剤としての機能を発揮することができ、摺動機構の潤滑特性がさらに向上したものと推察される。
【０１４１】
図１３は、実施例２，３及び比較例２，３の摺動機構について、荷重が１５０Ｎ、回転数が３００ｒｐｍの条件で、オイル環境下、最大６０時間まで摩擦摩耗試験を行った結果を示している。この図１３から、実施例２，３の摺動機構は６０時間試験を行っても摩擦係数が０．０５前後から大きく変動しなかったことがわかる。一方で、比較例２，３は、早期に摩擦係数が０．１を超えていた。
【符号の説明】
【０１４２】
２：塊状部
１０：耐摩耗性皮膜
１１：めっき層
１２：粒子
１３：コート層
１８：平坦部
２０：基材
３０：耐摩耗性部材
５１：孔
【図１】
2019203196.tif 000003
【図２】
2019203196.tif 000004
【図３】
2019203196.tif 000005
【図４】
2019203196.tif 000006
【図５】
2019203196.tif 000007
【図６】
2019203196.tif 000008
【図７】
2019203196.tif 000009
【図８】
2019203196.tif 000010
【図９】
2019203196.tif 000011
【図１０】
2019203196.tif 000012
【図１１】
2019203196.tif 000013
【図１２】
2019203196.tif 000014
【図１３】
2019203196.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月30日(2019.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層と、複数の塊状部と、コート層とを備え、
前記めっき層及び前記コート層はこの順に積層され、
前記複数の塊状部はそれぞれ、一つの粒子及び／又は粒子の集合体によって形成されており、
前記複数の塊状部は、前記めっき層によって保持されており、かつ、前記めっき層よりも突出するように設けられており、
前記コート層は、前記めっき層表面を被覆するように形成されており、
前記塊状部は、平坦部が形成されているとともに該平坦部は前記コート層表面と同一面上に配置され、
前記粒子は、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子及び二硫化モリブデン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含み、
前記コート層は、クロム、銀、ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル複合体、ニッケル、ニッケル−リン、錫及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、耐摩耗性皮膜。
【請求項２】
前記複数の塊状部はそれぞれ、所定の間隔を空けながら配置されている、請求項１に記載の耐摩耗性皮膜。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜と、基材とを備え、
前記基材は前記耐摩耗性皮膜で被覆されており、
前記耐摩耗性皮膜は、前記めっき層側が前記基材に固着している、耐摩耗性部材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の耐摩耗性皮膜の製造方法であって、
基材上に前記塊状部を配置させるための孔を設ける工程と、
前記孔に前記塊状部を配置させる工程と、
第１のめっき処理を行って前記めっき層を形成する工程と、
前記めっき層上に第２のめっき処理を行って前記コート層を形成する工程と
をこの順に備える、耐摩耗性皮膜の製造方法。
【請求項５】
第１の摺動部材と、第２の摺動部材とを備える摺動機構であって、
前記第１の摺動部材は、請求項３に記載の耐摩耗性部材である、摺動機構。
【請求項６】
前記第２の摺動部材は、摺動面が硬質金属層で被覆され、かつ、前記硬質金属層の表面には複数の溝が形成されている、請求項５に記載の摺動機構。
【請求項７】
前記溝の深さが５〜５０μｍである、請求項６に記載の摺動機構。
【請求項８】
前記硬質金属層がクロムを含む、請求項６又は７に記載の摺動機構。