(57)【要約】【課題】耐面圧の高められた被膜を提供すること。耐面圧の高められた被膜を表面に有し、耐久性および信頼性が高められた摺動部材を提供すること。【解決手段】  被膜５０は、Ｓｉを含有するＤＬＣの膜であるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａと、Ｓｉを含有しないＤＬＣ膜５０Ｂとを交互に積層した積層構造を有している。見方を変えると、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの対（以下、「ＤＬＣ膜対５１〜５４」という）が繰り返し積層されている。被膜５０は、４〜８つのＤＬＣ膜対５１〜５４を含む。複数のＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａに含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａは、それぞれ同じ膜組成を有しており、複数のＤＬＣ膜対５１〜５４に含まれるＤＬＣ膜５０Ｂは、それぞれ同じ膜組成を有している。【選択図】図１
2015055006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＬＣを含む被膜であって、
Ｓｉを含有するＤＬＣの膜であるＤＬＣ−Ｓｉ膜と、Ｓｉを含有しないＤＬＣ膜とを交互に積層した積層構造を有し、
少なくとも１つの前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜の積層方向の両側には、前記ＤＬＣ膜が配置されている、被膜。
【請求項２】
少なくとも１つの前記ＤＬＣ膜の積層方向の両側には、前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜が配置されている、請求項１に記載の被膜。
【請求項３】
前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜と前記ＤＬＣ膜との合計数が、８〜１６である、請求項１または２に記載の被膜。
【請求項４】
母材と、
前記母材の表面の少なくとも一部を被覆する、前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の被膜とを含む、摺動部材。
【請求項５】
前記母材の表面上に配置される中間層をさらに含み、
前記被膜は、前記中間層の表面上に配置される、請求項４に記載の摺動部材。
【請求項６】
前記被膜のうち前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜が、前記中間層の表面に接する、請求項５に記載の摺動部材。
【請求項７】
前記中間層は、いずれもＳｉを含有する複数の層を積層した構造を有しており、前記中間層のＳｉ添加濃度は、前記母材の表面から離れるに従って低くなっており、
前記中間層に接する前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜のＳｉ添加濃度が、前記中間層の最表層のＳｉ添加濃度よりも低い、請求項６に記載の摺動部材。
【請求項８】
前記中間層は、前記母材側からこの順で連続的に形成された第１層、第２層および第３層を含み、前記第１層および前記第３層の双方のＳｉ添加濃度が、前記第２層のＳｉ添加濃度よりも高いか、あるいは前記第２層のＳｉ添加濃度よりも低い、請求項７に記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＤＬＣを含む被膜、および母材の表面の少なくとも一部をその被膜で被覆した摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば自動車の燃費を低減させるために、自動車に搭載される各種摺動部材の摺動抵抗を低減させることが求められている。そのため、摺動部材の母材の表面の少なくとも一部を、低摩擦性および耐摩耗性（高硬度性）を有するＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を含む被膜によって被覆する場合がある（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＬＣを含む被膜は、母材に対する密着力が比較的弱い。このことは、ＤＬＣを含む被膜の耐面圧が比較的低く、そのため、ＤＬＣを含む被膜が母材からはがれやすいことに起因していると考えられる。したがって、ＤＬＣを含む被膜の耐面圧を向上させて、ＤＬＣを含む被膜の母材に対する密着力を高めることにより、摺動部材の耐久性および信頼性を高めることが求められている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、耐面圧の高められた被膜を提供することである。また、本発明の他の目的は、耐面圧の高められた被膜を表面に有し、耐久性および信頼性が高められた摺動部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ＤＬＣを含む被膜（５０）であって、Ｓｉ（ケイ素）を含有するＤＬＣの膜であるＤＬＣ−Ｓｉ膜（５０Ａ）と、Ｓｉを含有しないＤＬＣ膜（５０Ｂ）とを交互に積層した積層構造を有し、少なくとも１つの前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜の積層方向の両側には、前記ＤＬＣ膜が配置されている、被膜を提供する。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この構成によれば、ＤＬＣを含む被膜が、Ｓｉを含有するＤＬＣの膜であるＤＬＣ−Ｓｉ膜と、Ｓｉを含有しないＤＬＣ膜とを交互に積層した積層構造を有している。また、少なくとも１つのＤＬＣ−Ｓｉ膜の積層方向の両側には、ＤＬＣ膜が配置されている。ＤＬＣ−Ｓｉ膜のようにＳｉを含有している膜は、ＤＬＣ中の共有結合の数が減少する結果、比較的柔らかい。このような柔らかい膜が、ＤＬＣを含む被膜中に繰り返し配置されているので、大きな荷重が当該被膜に作用した場合でもＤＬＣ−Ｓｉ膜によって当該荷重を吸収することができ、これにより、当該被膜の面圧を高めることができる。
【０００８】
また、ＤＬＣを含む被膜が、ＤＬＣ−Ｓｉ膜とＤＬＣ膜との積層構造を有しているので、仮に、当該被膜の一部にクラックが生じた場合でも、クラックの成長がＤＬＣ−Ｓｉ膜とＤＬＣ膜との境界部分で止まる。これにより、クラックが被膜内で成長するのを抑制することができる。
請求項２に記載のように、少なくとも１つの前記ＤＬＣ膜の積層方向の両側には、前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜が配置されていてもよい。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜と前記ＤＬＣ膜との合計数が、８〜１６である、請求項１または２に記載の被膜である。
この構成によれば、ＤＬＣ−Ｓｉ膜とＤＬＣ膜との合計数が８〜１６の範囲にあれば、ＤＬＣ膜とＤＬＣ−Ｓｉ膜との境界面が所定数設けられることから、被膜内においてクラックの成長の抑制を十分に図ることができる。また、ＤＬＣ−Ｓｉ膜とＤＬＣ膜との合計数が８〜１６の範囲にあれば、被膜の形成のための時間やコストがそれほど膨大にはなることもない。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、母材（４０）と、前記母材の表面の少なくとも一部を被覆する、前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の被膜とを含む、摺動部材（３０）を提供する。
この構成によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。また、被膜の面圧を高めることができる結果、当該被膜が母材の表面から剥がれ難くなる。これにより、当該被膜の母材に対する密着力を高めることができ、ゆえに耐久性および信頼性が高められた摺動部材を提供することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記母材の表面上に配置される中間層（６０）をさらに含み、前記被膜は、前記中間層の表面上に配置される、請求項４に記載の摺動部材である。
この構成によれば、ＤＬＣを含む被膜と母材の表面との間に、中間層が配置される。そのため、被膜の母材への密着力をより一層高めることができる。
請求項６に記載の発明は、前記被膜のうち前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜が、前記中間層の表面に接する、請求項５に記載の摺動部材である。
【００１２】
この構成によれば、中間層の表面に接するＤＬＣの膜がＳｉを含有しているので、中間層への親和度合いが高い。そのため、被膜の中間層への密着力を高めることができ、これにより、被膜の母材への密着力をより一層高めることができる。
請求項７に記載のように、前記中間層は、いずれもＳｉを含有する複数の層を積層した構造を有しており、前記中間層のＳｉ添加濃度は、前記母材の表面から離れるに従って低くなっており、前記中間層に接する前記ＤＬＣ−Ｓｉ膜のＳｉ添加濃度が、前記中間層の最表層（６５）のＳｉ添加濃度よりも低くてもよい。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、前記中間層は、前記母材側からこの順で連続的に形成された第１層、第２層および第３層を含み、前記第１層および前記第３層の双方のＳｉ添加濃度が、前記第２層のＳｉ添加濃度よりも高いか、あるいは前記第２層のＳｉ添加濃度よりも低い、請求項７に記載の摺動部材である。
この構成によれば、請求項１の発明では、中間層に含まれる第２層のＳｉ添加濃度が、当該第２層よりもＳｉ添加濃度がそれぞれ高いかあるいはそれぞれ低い第１および第３層に挟まれているので、中間層全体の剛性を向上させることができる。これにより、母材に対する皮膜の密着力を、より一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る摺動部材の表層部分の断面図である。
【図２】図１に示す被膜および中間層におけるＳｉ添加濃度の分布を示すグラフである。
【図３】図１に示す被膜および中間層の形成に用いられるＣＶＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】被膜に含まれるＳｉ−ＤＬＣ膜のＳｉ含有量と、被膜の母材への密着力との関係と示すグラフである。
【図５】ロックウェル圧痕試験の結果を示す圧痕の光学顕微鏡写真の画像図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る摺動部材３０の表層部分の断面図である。
摺動部材３０は、摺動部材３０は、母材４０と、母材４０の表面を覆う中間層６０と、中間層６０の表面を覆うＤＬＣの被膜５０とを含む。被膜５０および中間層６０は、それぞれ、膜厚が数μｍ〜数十μｍ程度の薄膜である。
【００１６】
摺動部材３０としては、摩擦クラッチのクラッチプレート、ステアリング装置のウォーム（歯面にＤＬＣ膜を形成）、軸受の内外輪（軌道面にＤＬＣ膜を形成）または保持器、およびプロペラシャフト（駆動軸、雄スプライン部および／または雌スプライン部にＤＬＣ膜を形成）を例示できる。被膜５０の表面は、摺動部材３０の最表面の少なくとも一部を形成し、他の部材に摺動する摺動面として機能する。母材４０は、たとえば、工具鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼およびステンレス鋼のいずれかを含む。
【００１７】
被膜５０は、Ｓｉを含有するＤＬＣの膜であるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａと、Ｓｉを含有しないＤＬＣ膜５０Ｂとを交互に積層した積層構造を有している。見方を変えると、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの対（以下、「ＤＬＣ膜対５１〜５４」という）が繰り返し積層されている。換言すると、１つのＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａの積層方向の両側にはＤＬＣ膜５０Ｂが配置されており、１つのＤＬＣ膜５０Ｂの積層方向の両側にはＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａが配置されている。被膜５０は、４〜８つのＤＬＣ膜対５１〜５４を含む（すなわち、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの合計数が８〜１６である）。図１では、ＤＬＣ膜対５１〜５４の数が４つである場合を例に挙げ、母材４０から近いから順に、第１のＤＬＣ膜対５１、第２のＤＬＣ膜対５２、第３のＤＬＣ膜対５３および第４のＤＬＣ膜対５４としている。複数のＤＬＣ膜対５１〜５４に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａは、それぞれ同じ膜組成を有しており、複数のＤＬＣ膜対５１〜５４に含まれるＤＬＣ膜５０Ｂは、それぞれ同じ膜組成を有している。ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａのような柔らかい膜が被膜５０中に繰り返し配置される結果、被膜５０の面圧が高められている。
【００１８】
被膜５０（多層膜全体）の硬さ／弾性率は、０．０８〜０．１４の範囲である。
各ＤＬＣ膜対５１〜５４に含まれるＤＬＣ膜５０Ｂは、主として硬さを保持するための膜であり、炭素および水素からなる膜組成を有している。ＤＬＣ膜５０Ｂの水素含有率は２０〜５０ａｔ．％であり、ナノインデンテーション法によって測定したＤＬＣ膜５０Ｂの硬さは、たとえば１５〜２５（ＧＰａ）である。
【００１９】
各ＤＬＣ膜対５１〜５４に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａは、炭素、水素およびＳｉ（ケイ素）からなる膜組成を有している。ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａは、Ｓｉが添加されてＤＬＣ中の共有結合の数が減少する結果、比較的柔らかく、そのため、主として変形を維持するための膜である。ＤＬＣ膜５０Ｂの水素含有率は２０〜５０ａｔ．％であり、そのＳｉ添加濃度（ＤＬＣを１としたとき）は５〜３０ａｔ．％である。より好ましくは１０〜２５ａｔ．％である。ナノインデンテーション法によって測定したＤＬＣ膜５０Ｂの硬さは、たとえば、８〜１５（ＧＰａ）である。
【００２０】
被膜５０の最表面は、第４のＤＬＣ膜対５４に含まれるＤＬＣ膜５０Ｂである。被膜５０の最表面を構成するＤＬＣの膜がＳｉを含有していないので、被膜５０の最表面に、非常に高い硬度を発揮させることができる。
一方、中間層６０の表面に接する被膜５０の最内面は、第１のＤＬＣ膜対５１に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａである。中間層６０の表面に接するＤＬＣの膜がＳｉを含有しているので、中間層６０への親和度合いが高い。そのため、被膜５０の中間層６０への密着力を高めることができ、これにより、被膜５０の母材４０への密着力をより一層高めることができる。
【００２１】
また、被膜５０および中間層６０は、たとえば、直流パルスプラズマＣＶＤ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成されている。直流パルスプラズマＣＶＤでは、母材４０に対して電圧が断続的に印加される。したがって、母材４０に対して電圧が印加され続ける直流プラズマＣＶＤ法に比べて、母材４０の温度上昇に繋がる異常放電の発生が抑制される。これにより、被膜５０および中間層６０は、母材４０の温度が低温（たとえば、３００℃以下）に維持された状態で形成されている。したがって、被膜５０および中間層６０が直流プラズマＣＶＤ法によって形成される場合に比べて、母材４０の材料選択の幅が広い。
【００２２】
図１に示すように、中間層６０は、母材４０の表面を覆う第１中間層６１と、第１中間層６１の表面を覆う第２中間層６２と、第２中間層６２の表面を覆う第３中間層６３と、第３中間層６３の表面を覆う第４中間層６４と、第４中間層６４の表面を覆う第５中間層６５とを含み、５層構造を有している。これらの層６１〜６５は、いずれもＳｉ（ケイ素）を含有するＤＬＣからなる。
【００２３】
中間層６１〜６５に含まれるＳｉの濃度（以下「Ｓｉ添加濃度」という。）は互いに異なっている。
図２は、被膜５０および中間層６０におけるＳｉ添加濃度の分布を示すグラフである。
第１中間層６１のＳｉ添加濃度は隣接する第２中間層６２のＳｉ添加濃度よりも高い。また、第３中間層６３のＳｉ添加濃度は両隣の第２中間層６２および第４中間層６４のそれぞれのＳｉ添加濃度よりも高い。さらに、第５中間層６５のＳｉ添加濃度は隣接する第４中間層６４のＳｉ添加濃度よりも高い。言い換えれば、Ｓｉ添加濃度の比較的高い中間層６１，６３，６５と、Ｓｉ添加濃度の比較的低い中間層６２，６４とが交互に積層配置されている。そして、第１、第３および第５中間層６１，６３，６５について言えば、母材４０の表面から離れるに従ってＳｉ添加濃度が低くなっているとともに、第２および第４中間層６２，６４について言えば、母材４０の表面から離れるに従ってＳｉ添加濃度が低くなっている。
【００２４】
さらには、第５中間層６５のＳｉ添加濃度は、第１のＤＬＣ膜対５１に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのＳｉ添加濃度よりも高い。換言すると、被膜５０のうち、中間層５０の最表層（第５中間層６５）に接する部分（ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａ）のＳｉ添加濃度が、当該最表層（第５中間層６５）のＳｉ添加濃度よりも低い。
図３は、被膜５０および中間層６０の形成に用いられるＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す図である。
【００２５】
ＣＶＤ装置１は、隔壁２で取り囲まれた処理室３と、処理室３内で母材４０を保持する基台５と、処理室３内に成分ガス（原料ガスを含む。）を導入するためのガス導入管６と、処理室３内を真空排気するための排気系７と、処理室３内に導入されたガスをプラズマ化させるための直流パルス電圧を発生させる電源８とを備えている。
基台５は、水平姿勢をなす支持プレート９と、鉛直方向に延び、支持プレート９を支持する支持軸１０とを備えている。この実施形態では、基台５として、支持プレート９が上下方向に３つ並んで配置された３段式のものが採用されている。基台５は、全体が銅などの導電材料を用いて形成されている。基台５には電源８の負極が接続されている。母材４０は、支持プレート９上に載置される。
【００２６】
また、処理室３の隔壁２は、ステンレス鋼等の導電材料を用いて形成されている。隔壁２には、電源８の正極が接続されている。また隔壁２はアース接続されている。隔壁２と基台５とは絶縁部材１１によって絶縁されている。そのため隔壁２はアース電位に保たれている。電源８がオンされて直流パルス電圧が発生されると、隔壁２と基台５との間に電位差が生じる。
【００２７】
また、ガス導入管６は、処理室３内における基台５の上方を水平方向に延びている。ガス導入管６の基台５に対向する部分には、ガス導入管６の長手方向に沿って配列された多数のガス吐出孔１２が形成されている。ガス吐出孔１２から原料ガスが吐出されることにより、処理室３内に原料ガスが導入される。
ガス導入管６には、成分ガスとして原料ガスおよびキャリアガスが供給される。原料ガスとしては、メタン（ＣＨ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）、トルエン（Ｃ７Ｈ８）などの炭化水素系ガス、テトラメチルシランガス（Ｓｉ（ＣＨ３）４）やシロキサンなどの有機ケイ素化合物ガス、および水素ガス（Ｈ２）などが供給されるようになっている。キャリアガスとしては、アルゴン（Ａｒ）などが供給されるようになっている。ガス導入管６には、各成分ガスの供給源（ガスボンベや液体を収容する容器等）からそれぞれの成分ガスを処理室３に導くための複数の分岐導入管（図示せず）が接続されている。各分岐導入管には、各供給源からの成分ガスの流量を調節するための流量調節バルブ（図示せず）等が設けられている。また供給源のうち液体を収容する容器には、必要に応じて、液体を加熱するための加熱手段（図示せず）が設けられている。
【００２８】
排気系７は、処理室３に連通する第１排気管１３および第２排気管１４と、第１開閉バルブ１５、第２開閉バルブ１６、および第３開閉バルブ１９と、第１ポンプ１７および第２ポンプ１８とを備えている。
第１排気管１３の途中部には、第１開閉バルブ１５および第１ポンプ１７が、処理室３側からこの順で介装されている。第１ポンプ１７としては、たとえば油回転真空ポンプ（ロータリポンプ）やダイヤフラム真空ポンプなどの低真空ポンプが採用される。油回転真空ポンプは、油によってロータ、ステータおよび摺動翼板などの部品の間の気密空間および無効空間の減少を図る容積移送式真空ポンプである。第１ポンプ１７として採用される油回転真空ポンプとしては、回転翼型油回転真空ポンプや揺動ピストン型真空ポンプが挙げられる。
【００２９】
また第２排気管１４の先端は、第１排気管１３における第１開閉バルブ１５と第１ポンプ１７との間に接続されている。第２排気管１４の途中部には、第２開閉バルブ１６、第２ポンプ１８、および第３開閉バルブ１９が、処理室３側からこの順で介装されている。第２ポンプ１８としては、たとえばターボ分子ポンプ、油拡散ポンプなどの高真空ポンプが採用される。
【００３０】
処理室３内の気体は、第１ポンプ１７および第２ポンプ１８によって処理室３から排出される。被膜５０および中間層６０を形成するときには、母材４０が支持プレート９上に載置された状態で処理室３内を排気し、かつ原料ガスを処理室３内に継続的に導入して処理室３内を所定の低圧（たとえば１００Ｐａ〜４００Ｐａ程度）に維持しながら、電源８をオンし、隔壁２と基台５との間に電位差を生じさせることにより、処理室３内にプラズマを発生させる。このプラズマの発生により、処理室３内において原料ガスからイオンやラジカルが生成されるとともに、このイオンやラジカルが電位差に基づいて基台５側、すなわち母材４０の表面に引き付けられる。そして、母材４０の表面にＤＬＣが堆積し、これにより被膜５０や中間層６０が形成される。
【００３１】
中間層６０の形成時には、炭化水素系ガス、有機ケイ素化合物ガスおよび水素ガスなどがガス導入管６に供給される。これにより、Ｓｉが添加された中間層６０を形成することができる。
被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａ（図１参照）の形成時にも、炭化水素系ガス、有機ケイ素化合物ガスおよび水素ガスなどがガス導入管６に供給される。これにより、Ｓｉが添加されたＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａを形成することができる
一方、被膜５０に含まれるＤＬＣ膜５０Ｂ（図１参照）の形成時は、炭化水素系ガスおよび水素ガスをガス導入管６に供給する。これにより、ＤＬＣだけからなるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａを形成することができる。
【００３２】
そして、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａおよび各中間層６１〜６５の形成時において、ガス導入管６に供給される全ての原料ガスにおける有機ケイ素化合物ガスの流量割合を変化させることにより、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａおよび各中間層６１〜６５のＳｉ添加濃度を所期の値にすることができる。
また、被膜５０や中間層６０は、たとえば、直流パルスプラズマＣＶＤ法ではなく、他のプラズマＣＶＤ法（直流プラズマＣＶＤ法や高周波プラズマＣＶＤ法）を用いて形成することもできる。
【００３３】
さらに、イオンビームスパッタ法や、ＤＣ（直流）スパッタ法、ＲＦ（高周波）スパッタ法、マグネトロンスパッタ法を用いて、被膜５０や中間層６０を形成することもできる。
次に、実施例および比較例について説明する。
＜実施例１＞
高速度工具鋼（ＳＫＨ４）製の基板上に、図１に示す被膜５０を形成した。被膜５０の形成は、図３に示すＣＶＤ装置１を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法により行った。被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのＳｉ添加濃度を、１０ａｔ．％とした。
＜実施例２＞
高速度工具鋼（ＳＫＨ４）製の基板上に、図１に示す被膜５０を形成した。被膜５０の形成は、図３に示すＣＶＤ装置１を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法により行った。被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのＳｉ添加濃度を、１５ａｔ．％とした。
＜実施例３＞
高速度工具鋼（ＳＫＨ４）製の基板上に、図１に示す被膜５０を形成した。被膜５０の形成は、図３に示すＣＶＤ装置１を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法により行った。被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのＳｉ添加濃度を、２５ａｔ．％とした。
＜比較例＞
高速度工具鋼（ＳＫＨ４）製の基板上に、Ｓｉを含まない単層のＤＬＣの被膜を形成した。この被膜の形成は、図３に示すＣＶＤ装置１を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法により行った。
実施例１〜３のＤＬＣ膜５０Ｂの硬さ、およびＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａの硬さを、それぞれ以下の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2015055006.tif 000003
【００３５】
実施例１〜３の被膜５０（多層膜全体）の硬さおよび（硬さ／弾性率）を以下の表２に示す。
【００３６】
【表２】
2015055006.tif 000004
【００３７】
なお、表１および表２に示す硬さは、ナノインデンテーション法によって測定されたものである。また、比較例では、被膜の硬さは、１３ＧＰａであり、被膜の硬さ／弾性率は０．１５であった。
実施例１〜３の被膜５０の母材４０に対する密着力と、被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのＳｉ添加濃度との関係を図４に示す。この図４において、被膜５０の母材４０に必要最小限な密着力の値をＨ３（低）とする。なお、比較例の密着力を、Ｈ４とする。密着力の大きさには、Ｈ４＜Ｈ３（低）＜Ｈ３（高）＜Ｈ２との関係がある。
【００３８】
また、第２実施例の被膜５０についてロックウェル圧痕試験を行った。具体的には、ダイヤモンド圧子（先端の曲率半径０．２ｍｍ、円すい角１２０°のダイヤモンドにて形成）を１４７１Ｎの力で、基板の表面に被覆された第２実施例の被膜５０に押し付けて、被膜５０に圧痕を形成した。なお、圧痕は直径５００〜６００μｍ程度の円形の窪みである。この圧痕の周縁部における第２実施例の被膜５０の剥離の程度を、光学顕微鏡を用いて観察し、密着力評価を行った。
【００３９】
図５は、ロックウェル圧痕試験の結果を示す圧痕の光学顕微鏡写真の画像図である。圧痕の周縁部で被膜の剥離がほとんど見られない。このことから、実施例において、被膜５０が高い密着力を有していることが理解できる。
以上によりこの実施形態によれば、ＤＬＣを含む被膜５０が、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａと、ＤＬＣ膜５０Ｂとを交互に積層した積層構造を有している。ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡのようにＳｉを含有している膜は、ＤＬＣ中の共有結合の数が減少する結果、比較的柔らかい。このような柔らかい膜が、被膜５０中に繰り返し配置されているので、大きな荷重が被膜５０に作用した場合でも、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａによって当該荷重を吸収することができ、これにより、被膜５０の面圧を高めることができる。
【００４０】
また、被膜５０が、ＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの積層構造を有しているので、仮に、被膜５０の一部にクラックが生じた場合でも、クラックの成長がＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの境界部分で止まる。これにより、クラックが被膜５０内で成長するのを抑制することができる。
また、被膜５０に含まれるＤＬＣ膜対５１〜５４の数が４〜８の範囲にあるので、ＤＬＣ膜５０ＢとＤＬＣ−Ｓｉ膜５０Ａとの境界面が所定数設けられることから、被膜５０内においてクラックの成長の抑制を十分に図ることができる。また、被膜５０にＤＬＣ膜対５１〜５４の数が４〜８の範囲であれば、被膜５０の形成のための時間やコストがそれほど膨大にはなることもない。
【００４１】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
前述の第１実施形態において、中間層６０の具体的な構成について説明したが、中間層６０に含まれるＤＬＣの各層のＳｉ添加濃度の分布は、前述のものに限られない。
また、被膜５０に含まれるＤＬＣ−Ｓｉ膜５０ＡとＤＬＣ膜５０Ｂとの境界に、連続的かつ緩やかに組成が変化する傾斜膜を形成されていてもよい。
【００４２】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
３０…摺動部材、４０…母材、５０…被膜、５０Ａ…ＤＬＣ−Ｓｉ膜、５０Ｂ…ＤＬＣ膜、６０…中間層、６５…第５中間層（最表層）
【図１】
2015055006.tif 000005
【図２】
2015055006.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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