(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被膜を含む摺動面を有し、水素分子を吸着して活性水素を発生する触媒作用を発揮可能な金属またはセラミックスを用いて形成された摺動部材と、前記摺動部材の前記摺動面に摺接し、第２の被膜を含む被摺動面を有する被摺動部材とを含み、
前記第１の被膜は、
赤外吸収スペクトルにおいて２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１の領域にピークを示す脂肪族炭化水素基と、
飛行時間二次イオン質量分析法により得られる正イオンスペクトルにおいて質量９１．１にピークを示す芳香族系成分、および飛行時間二次イオン質量分析法により得られる正イオンスペクトルにおいて質量１１５．２にピークを示す縮合環系成分のうち少なくとも一方とを含む、非晶質炭化水素系膜を含み、
前記第２の被膜は、ヤング率が２００ＧＰａ〜２５０ＧＰａである、水素を含有する非晶質炭素系膜からなる、
摺動システム。
【請求項２】
前記第１の被膜は、赤外吸収スペクトルにおいて１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域にピークを示すカルボニル基をさらに含む、請求項１に記載の摺動システム。
【請求項３】
前記第１の被膜は、前記芳香族系成分および前記縮合環系成分の双方を含む、
請求項１または２に記載の摺動システム。
【請求項４】
前記摺動部材は、ＺｒＯ２、パラジウムおよびＳＵＪ２のうち少なくとも一つを用いて形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動システム。
【請求項５】
前記第２の被膜は、最表面に、赤外吸収スペクトルにおいて３０００ｃｍ−１〜４０００ｃｍ−１の領域にピークを示す水酸基を含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動システム。
【請求項６】
前記被摺動部材は、前記第２の被膜と鋼材とを含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の摺動システム。
【請求項７】
前記被摺動部材は、前記第２の被膜と、工具鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、高炭素クロム軸受鋼の少なくとも一つとを含む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の摺動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性を有する非晶質炭化水素系膜を備えた摺動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動システムの摩擦低減を図るために、摺動部材の摺動面に固体潤滑膜を配置することが提案されている。このような固体潤滑膜として、たとえばＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜が知られており、下記特許文献１には、ＤＬＣ膜を含む摺動面に、含酸素有機化合物や脂肪族アミン系化合物を含む低摩擦剤組成物を供給する低摩擦摺動機構が記載されている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、第１の摺動表面を有する第１の部材と、第２の摺動表面を有する第２の部材とを含む低摩擦潤滑アセンブリが記載されている。第１の摺動表面は、Ｏ−Ｈ基との化学親和力を有している。第２の摺動表面は、Ｏ−Ｈ末端摺動表面を有している。第１および第２の摺動表面の間に含酸素化合物（液体潤滑剤）が供給されることにより、第１および第２の摺動表面の間に水素を末端とするトライボフィルムが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９８４９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−９２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の低摩擦摺動機構および特許文献２に記載の低摩擦潤滑アセンブリでは、それぞれ、摺動部の摩擦係数の低減が図られている。
しかしながら、特許文献１および特許文献２では、摺動表面上に液体潤滑剤が供給された状態（流体潤滑）で摺動が行われている。すなわち、特許文献１および特許文献２は、液体潤滑剤等の潤滑剤を別途使用しない（ドライ潤滑）条件での低摩擦化を提供できていない。
【０００６】
摺動面（摺動部）の摩擦係数を、潤滑剤を別途用いることなく低減させることが求められている。さらに、摺動システムの更なる高効率化のために、摺動面の摩擦係数をさらに低減させることも望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、潤滑剤を別途用いることなく、摺動面と被摺動面との間に発生する摩擦力の低減を図ることができ、これにより、摩擦損失を大幅に低減できる摺動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、赤外吸収スペクトルにおいて２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１の領域にピークを示す脂肪族炭化水素基と、飛行時間二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）により得られる正イオンスペクトルにおいて質量９１．１にピークを示す芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）、および飛行時間二次イオン質量分析法により得られる正イオンスペクトルにおいて質量１１５．２にピークを示す縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）のうち少なくとも一方とを含む、非晶質炭化水素系膜（５）を提供する。
【０００９】
この発明の一実施形態では、赤外吸収スペクトルにおいて１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域にピークを示すカルボニル基をさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記芳香族系成分および前記縮合環系成分の双方を含む。
【００１０】
この発明の一実施形態では、平均厚さが２ｎｍ〜１０００ｎｍである。
この発明は、第１の被膜（５）を含む摺動面（６）を有し、水素分子を吸着して活性水素を発生する触媒作用を発揮可能な金属またはセラミックスを用いて形成された摺動部材（２）であって、前記第１の被膜は、前記非晶質炭化水素系膜（５）を含む、摺動部材を提供する。
【００１１】
この発明の一実施形態では、前記摺動部材は、ＺｒＯ２、パラジウムおよびＳＵＪ２のうち少なくとも一つを用いて形成されている。
また、この発明は、前記摺動部材（２）と、前記摺動部材の前記摺動面に摺接し、水素を含有する非晶質炭素系膜からなる第２の被膜（９）を含む被摺動面（７）を有する被摺動部材（３）とを含み、前記第２の被膜のヤング率は、２００ＧＰａ〜２５０ＧＰａである、摺動システム（１）を提供する。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記第２の被膜は、最表面に、赤外吸収スペクトルにおいて３０００ｃｍ−１〜４０００ｃｍ−１の領域にピークを示す水酸基を含む。
前記被摺動部材が、前記第２の被膜と鋼材とを含んでいてもよい。
前記被摺動部材が、前記第２の被膜と、工具鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、高炭素クロム軸受鋼の少なくとも一つとを含んでいてもよい。
なお、この項において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。
【発明の効果】
【００１４】
摺動面の摩擦係数の低減を図ることができる結果、潤滑剤を別途用いることなく、摺動部材の摺動面と被摺動部材の被摺動面との間に発生する摩擦力の低減を図ることができ、これにより、摩擦損失を大幅に低減することができる。ゆえに、摺動システムの小型化および軽量化を図ることができると共に、摺動システムの信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る摺動システムの要部を拡大して示す断面図である。
【図２】摺動部材に含まれる低摩擦被膜の製造に用いられる膜製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】摺動部材と被摺動部材との摺動動作を示す断面図である。
【図４】第１の摩擦試験機の構成を示す模式的な断面図である。
【図５】第１および第２の摩擦試験に用いられるプレート試験片について説明するための図である。
【図６】第２の摩擦試験機の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】第１の摩擦試験における負荷荷重および摩擦係数を示すグラフである。
【図８】第２の摩擦試験における負荷荷重および摩擦係数を示すグラフである。
【図９】第３および第４の摩擦試験の計測対象のプレート試験片の上層について説明するための図である。
【図１０】第３および第４の摩擦試験の試験条件を説明するための図である。
【図１１】第３の摩擦試験における、負荷荷重と、摩擦係数の計測値との関係を示すグラフである。
【図１２】第４の摩擦試験における、負荷荷重と、摩擦係数の計測値との関係を示すグラフである。
【図１３】第１の摩擦試験後におけるピン試験片の外表面（の摺動領域）の表面状態を示す図である。
【図１４】第２の摩擦試験後におけるピン試験片の外表面（の摺動領域）の表面状態を示す図である。
【図１５】第３の摩擦試験後におけるピン試験片の外表面（の摺動領域）を示す光学顕微鏡写真の画像図である。
【図１６】第４の摩擦試験後におけるピン試験片の外表面（の摺動領域）を示す光学顕微鏡写真の画像図である。
【図１７】第１および第２の摺動生成物の、顕微透過法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１８】第３および第４の摺動生成物の、顕微透過法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１９】第１の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図２０】第２の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図２１】第３の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図２２】第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ２Ｈ５＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【図２３】第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ９Ｈ７＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【図２４】第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ７Ｈ７＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【図２５】第１の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【図２６】第２の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【図２７】第１および第２の摺動生成物の、負イオン総強度を基準としたときのＣ７Ｈ５Ｏ２−の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【図２８】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜の、顕微全反射吸収（顕微ＡＴＲ）法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである（その１）。
【図２９】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜の、顕微ＡＴＲ法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである（その２）。
【図３０】第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３１】第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３２】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３３】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３４】第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３５】第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３６】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【図３７】第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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システム１の要部を拡大して示す断面図である。摺動システム１は、摺動部材２と、摺動部材２にとって相手材である被摺動部材３を含む。摺動部材２は、被摺動部材３に対し、相対摺動可能に設けられている。摺動部材２および被摺動部材３は、被摺動部材３が静止している状態で摺動部材２だけを摺動（移動）させるものであってもよいし、摺動部材２が静止している状態で被摺動部材３だけを摺動（移動）させるものであってもよいし、摺動部材２および被摺動部材３の双方を移動させることにより、被摺動部材３に対し摺動部材２を相対摺動させるものであってもよい。
【００１７】
摺動部材２は、表面（図１の下面）を有する第１の基材４と、第１の基材４の表面の少なくとも一部を被覆する低摩擦被膜（非晶質炭化水素系膜、第１の被膜）５とを含む。第１の基材４は、酸化物セラミックス（セラミックス）または金属を用いて形成されている。酸化物セラミックスは、たとえばＺｒＯ２（より具体的には、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ））を含む。ＺｒＯ２は、加熱処理されていてもよいし、加熱処理されていなくてもよい。金属は、たとえば、パラジウム（Ｐｄ）またはＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼鋼材）の少なくとも一つを含む。これら酸化物セラミックスおよび金属は、水素雰囲気環境下で水素分子を解離吸着し、活性水素（Ｈ＋）を発生する触媒性を有している。
【００１８】
低摩擦被膜５は、非晶質炭化水素系膜である。低摩擦被膜５は、脂肪族炭化水素基（たとえばアルキル基）と、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）と、芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）と、縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）とを含む。この脂肪族炭化水素基は、赤外吸収スペクトル（顕微透過法）において２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１の領域にピークを示す。カルボニル基は、赤外吸収スペクトル（顕微透過法）において１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域にピークを示す。芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間二次イオン質量分析法）により得られる正イオンスペクトルにおいて質量９１．１にピークを示す。縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルにおいて質量１１５．２にピークを示す。低摩擦被膜５は、被摺動部材３の被摺動面７に摺接する摺動面６として機能する。
【００１９】
低摩擦被膜５の膜厚（平均厚さ）は、２ｎｍ〜１０００ｎｍである。より好ましくは、２ｎｍ〜５００ｎｍである。
被摺動部材３は、表面（図１の上面）を有する第２の基材８と、第２の基材８の表面の少なくとも一部を被覆するＰＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜９とを含む。第２の基材８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、高炭素クロム軸受鋼などの鋼材を用いて形成されている。
【００２０】
ＰＬＣ膜９は、非晶質炭素系膜であり、短鎖ポリアセチレン系分子を主成分として含む。ＰＬＣ膜９は、炭化水素系ガス（たとえばトルエン(toluene、Ｃ７Ｈ８)）の雰囲気環境下で、低バイアス電圧または高バイアス電圧を印加しながら、イオン化蒸着法により形成された被膜である。ＰＬＣ膜９のヤング率は、２００ＧＰａ〜２５０ＧＰａである。ＰＬＣ膜９の最表面は、赤外吸収スペクトル（顕微透過法）において３０００ｃｍ−１〜４０００ｃｍ−１の領域にピークを示している。高バイアス電圧を印加しながら非晶質炭素系膜を作製する場合、当該非晶質炭素系膜には、水素および酸素の少なくとも一方が添加されていてもよい。ＰＬＣ膜９は、摺動部材２の摺動面６に摺接する被摺動面７として機能する。摺動面６および被摺動面７は、図１に示すような平坦平面であってもよいし、球面やその他の曲面であってもよい。
【００２１】
摺動面６および被摺動面７の摺動界面（すなわち、低摩擦被膜５とＰＬＣ膜９との間）には、液体潤滑剤等の潤滑剤は供給されていない。すなわち、摺動システム１は、無潤滑条件下で摺動動作が行われる。
摺動システム１として、軸受、シール、フライホイール、はさみ、プランジャポンプ、人工関節等を例示できる。また、軸受として、玉軸受、円錐ころ軸受をはじめとするころ軸受、セパレータ付軸受、すべり軸受等を例示できる。
【００２２】
摺動システム１として玉軸受を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７が保持器の内面を含み、摺動面６は、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製のボールの外表面を含んでいてもよい。また、保持器の外径を外輪の内周で案内する外輪案内方式の玉軸受や、保持器の内径を内輪の外周で案内する内輪案内方式の玉軸受を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７が保持器の被案内面を含み、摺動面６は、保持器を案内する、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製の内外輪の案内面を含んでいてもよい。
【００２３】
摺動システム１として円錐ころ軸受を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７がつばの端面を含み、摺動面６がころの外周面を含んでいてもよい。また、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７がころの外周面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製のつばの端面を含んでいてもよい。
摺動システム１としてセパレータ付軸受を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７がセパレータを含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製のボールの外表面を含んでいてもよい。
【００２４】
摺動システム１としてすべり軸受を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７がすべり軸受の内周面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製の軸の外周面を含んでいてもよい。
摺動システム１としてシールを採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７が軸の外周面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製のシールのシール面を含んでいてもよい。
【００２５】
摺動システム１としてはさみを採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７は一方の刃の刃面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製の他方の刃の刃面を含んでいてもよい。
摺動システム１としてプランジャポンプを採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７がピストン（プランジャ）の外表面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製の固定斜板を含んでいてもよい。
【００２６】
摺動システム１として人工関節を採用する場合には、ＰＬＣ膜９が配置される被摺動面７が受け側の接触面を含み、摺動面６が、酸化物セラミックス（ＺｒＯ２等）や金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）製の骨側の接触面を含んでいてもよい。
以上の摺動システム１については、摺動面６を一方の部材にかつ被摺動面７を他方の部材に設けたが、摺動面６を他方の部材にかつ被摺動面７を一方の部材に設けてもよい。
【００２７】
図２は、摺動部材２に含まれる低摩擦被膜５の製造に用いられる膜製造装置１１の構成を模式的に示す図である。膜製造装置１１は、内部空間を有する箱形のチャンバ１２を備えている。チャンバ１２の内部空間１０に、摺動部材２と被摺動部材３とが収容される。膜製造装置１１は、チャンバ１２の内部空間１０に設けられた保持台１３をさらに含む。図２では、保持台１３は被摺動部材３を保持するための保持台であり、チャンバ１２の内部空間１０に固定的に配置されている。チャンバ１２の内部空間１０に搬入された被摺動部材３は、保持台１３上に載置され、保持台１３に保持される。被摺動部材３の上に摺動部材２が載置される。
【００２８】
膜製造装置１１は、摺動部材２の摺動面６を被摺動部材３の被摺動面７に対し相対的に摺動させるために、摺動部材２を駆動（移動）させる駆動機構１４と、摺動部材２に対し、摺動部材２の被摺動部材３への押付け荷重を付与する荷重付与機構１５とを含む。駆動機構１４は、たとえば、モータを含む機構である。また、膜製造装置１１は、膜製造装置１１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置１６を含む。駆動機構１４は、例えばモータとボールねじの組み合わせによる直動装置等がある。荷重付与機構１５は、例えば錘等がある。
【００２９】
チャンバ１２の底部には、チャンバ１２の内部空間１０の気体を導出するための排気ダクト１７が設けられている。図２では、排気ダクト１７がチャンバ１２の底部に設けられた構成を示すが、チャンバ１２において底部以外の位置に設けられたものであってもよい。
図２では、駆動機構１４や荷重付与機構１５を設けるとして説明したが、摺動部材２と被摺動部材３との間で荷重が付与されている状態で、摺動部材２と被摺動部材３とが摺動するように構成されていれば、駆動機構１４や荷重付与機構１５を設ける必要はない。
【００３０】
また、チャンバ１２の壁（たとえば側壁１８）を貫通して、処理ガス導入配管１９が設けられている。処理ガス導入配管１９には、水素ガス供給源から水素ガス（Ｈ２）が供給される水素ガス配管２０と、アルコール容器３７から、炭化水素系物質の一例としてのアルコール（alcohol）が供給されるアルコール配管２２と、水容器３８から水が供給される水配管２３と、窒素ガス供給源から窒素ガス（Ｎ２）が供給される窒素ガス配管３３とが接続されている。水素ガス配管２０には、水素ガス配管２０を開閉するための水素ガスバルブ２４と、水素ガス配管２０の開度を変更するための水素ガス流量調整バルブ２５とが介装されている。アルコール配管２２には、アルコール配管２２を開閉するためのアルコールバルブ２８と、アルコール配管２２の開度を変更するためのアルコール流量調整バルブ２９とが介装されている。水配管２３には、水配管２３を開閉するための水バルブ３０と、水配管２３の開度を変更するための水流量調整バルブ３１とが介装されている。窒素ガス配管３３には、窒素ガス配管３３を開閉するための窒素ガスバルブ３４と、窒素ガス配管３３の開度を変更するための窒素ガス流量調整バルブ３５とが介装されている。アルコール容器３７において、アルコールは液体のアルコールと液体のアルコールから気化した気体のアルコールとキャリアガスとが存在する。アルコール容器３７の温度は２０℃±５℃に設定されている。アルコール配管２２には、アルコール容器３７から供給される気体のアルコールと外部から供給されるキャリアガスとが流れる。水容器３８において、水は液体の水と液体の水から気化した気体の水蒸気とが存在する。水容器３８の温度は２０℃±５℃に設定されている。水配管２３には、水容器３８から供給される気体の水蒸気と外部から供給されるキャリアガスとが流れる。
【００３１】
処理ガス導入配管１９に供給されるアルコールは、メタノール（methanol。ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（ethanol。Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、１−プロパノール（propan-1-ol。ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）および２−プロパノール（propan-2-ol。ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）の少なくとも一つを含む。
水素ガス配管２０の開度が大きく設定された状態で水素ガスバルブ２４が開かれると、水素ガス配管２０からの大流量の水素が処理ガス導入配管１９に供給される。このとき、アルコールバルブ２８および／または水バルブ３０が開かれることにより、小流量のアルコールガスと外部から供給されるキャリアガスである水素ガス（Ｈ２）および／または小流量の水蒸気と外部から供給されるキャリアガスである水素ガス（Ｈ２）が、処理ガス導入配管１９内へと供給され、処理ガス導入配管１９を流れる過程で大流量の水素ガス（Ｈ２）と十分に混合（攪拌）される。この混合によって、特殊水素ガス（水素ならびにアルコール（水酸基含有化合物）および／または水（水酸基含有化合物）を含むガス）が生成される。生成された特殊水素ガス中でアルコールおよび／または水は気化されている。生成された特殊水素ガスは、処理ガス導入配管１９の先端に形成された導入口３２からチャンバ１２の内部空間１０に導入される。これにより、内部空間１０の雰囲気が特殊水素ガス雰囲気となる。なお、特殊水素ガス雰囲気は酸素を含んでいない。
【００３２】
また、窒素ガス配管３３の開度が大きく設定された状態で窒素ガスバルブ３４が開かれると、窒素ガス配管３３からの大流量の窒素が処理ガス導入配管１９に供給される。このとき、アルコールバルブ２８および／または水バルブ３０が開かれることにより、小流量のアルコールガスと外部から供給されるキャリアガスである窒素ガス（Ｎ２）および／または小流量の水蒸気と外部から供給されるキャリアガスである窒素ガス（Ｎ２）が、処理ガス導入配管１９内へと供給され、処理ガス導入配管１９を流れる過程で大流量の窒素ガス（Ｎ２）と十分に混合（攪拌）される。この混合によって、特殊窒素ガス（窒素ならびにアルコール（水酸基含有化合物）および／または水（水酸基含有化合物）を含むガス）が生成される。生成された特殊窒素ガス中でアルコールおよび／または水は気化されている。生成された特殊窒素ガスは、チャンバ１２の内部空間１０に導入される。これにより、内部空間１０の雰囲気が特殊窒素ガス雰囲気となる。なお、特殊窒素ガス雰囲気は酸素を含んでいない。
【００３３】
また、水素ガスバルブ２４および窒素ガスバルブ３４が開かれた状態で、アルコールバルブ２８および／または水バルブ３０が開かれることにより、特殊窒素・水素ガス（窒素および水素、ならびにアルコール（水酸基含有化合物）および／または水（水酸基含有化合物）を含むガス）が生成される。生成された特殊窒素・水素ガスは、チャンバ１２の内部空間１０に導入される。これにより、内部空間１０の雰囲気が特殊窒素・水素ガス雰囲気となる。なお、特殊窒素・水素ガス雰囲気は酸素を含んでいない。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂは、摺動部材２と被摺動部材３との摺動動作を示す断面図である。以下、膜製造装置１１を用いて摺動部材２の摺動面６に低摩擦被膜５を形成する製造例について、図２を参照しつつ説明する。図３Ａおよび図３Ｂについては適宜参照する。
膜製造装置１１を用いて低摩擦被膜５を製造（形成）するときには、チャンバ１２の内部空間１０に、摺動部材２および被摺動部材３が搬入される。搬入された被摺動部材３は、被摺動面７が上に向けられた状態で保持台１３上に載置され、保持台１３に保持される。また、搬入された摺動部材２は、摺動面６が下に向けられた状態で、被摺動部材３上に載置される。なお、搬入された時点で、摺動部材２の摺動面６に低摩擦被膜５は形成されていない。すなわち、摺動面６は、酸化物セラミックスまたは金属によって形成されている。
【００３５】
摺動部材２および被摺動部材３がチャンバ１２の内部空間１０に搬入された後、制御装置１６は、水素ガスバルブ２４および／または窒素ガスバルブ３４、ならびにアルコールバルブ２８および／または水バルブ３０を開いて、処理ガス導入配管１９の導入口３２からチャンバ１２の内部空間１０に、処理ガスを供給する（供給工程）。たとえば処理ガスは特殊水素ガスを含み、この特殊水素ガスでは、水素ガスに、微量の気体のアルコールおよび微量の気体の水蒸気がそれぞれ添加されているとする。この特殊水素ガスは、水素ガスに加えて、アルコール容器３７で気体のアルコールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水を含んだキャリアガスの流量とを合計した値に対する液体のアルコール容器３７で気体のアルコールを含んだキャリアガスの流量の体積比［アルコール/(アルコール+水)］でたとえば４〜４４％である気体のアルコールと気体の水蒸気とを含む。
【００３６】
チャンバ１２内に供給された処理ガスは、チャンバ１２の内部空間１０の全域に行き渡る。これにより、チャンバ１２の内部空間１０の雰囲気（Ａｉｒ）が、処理ガスを含む雰囲気に置換される。なお、処理ガスには、酸素は含まれていない。
チャンバ１２の内部空間１０が処理ガスの雰囲気によって満たされた後（内部空間１０が処理ガスの雰囲気とされている状態で）、当該処理ガスの供給を継続しながら、制御装置１６は、駆動機構１４を制御して、図３Ａに示すように、被摺動面７（被摺動部材３）に対し摺動面６（摺動部材２）からの押付け荷重を付与しながら、被摺動面７に対する摺動面６の摺動（摺動工程）を開始する。押付け荷重の付与に伴い、摺動時において摺動面６と被摺動面７との間に生じるヘルツ接触応力は、１．０ＧＰａ以上である。より好ましくは、当該ヘルツ接触応力は、１．３ＧＰａ〜２．４ＧＰａである。
【００３７】
摺動面６の摺動の開始から、予め定める期間（たとえば３０分）が経過すると、アルコールバルブ２８および水バルブ３０を閉じて、内部空間１０に対するアルコールおよび水の供給を停止する。
被摺動面７に対する摺動面６の摺動に伴い、摺動面６（ＺｒＯ２等）の触媒作用によって、被摺動面７に対する摺動面６の摺動の結果、摺動面６に低摩擦被膜５が形成される。低摩擦被膜５は、１０−４オーダ（０．００１未満）の著しく低い摩擦係数を示す。摺動部材２の摺動面６に低摩擦被膜５を設けることにより、摩擦係数が１０−４オーダを示すＦｒｉｃｔｉｏｎ−Ｆａｄｅ−Ｏｕｔ状態（以下、「ＦＦＯ」という。）を発現させることができる。換言すると、被摺動面７に対する摺動面６の摺動の結果、摩擦係数が摩擦とともに漸減し、ＦＦＯを発現させることができる。
【００３８】
低摩擦被膜５は、ＰＬＣ膜９と同等の硬さを有し、干渉縞を示す透明膜である。低摩擦被膜５の表面および内部には、ブリスタ（気泡）が発生している。
このような低摩擦被膜５の形成（ＦＦＯの発現）のメカニズムについて、本願発明者らは次のように考えている。
すなわち、摺動面６の摺動（摩擦）に伴い、ＰＬＣ膜９の最表面が摩擦により摩耗粉となって、摺動面６に移着する。すなわち、ＰＬＣ膜９から移着した移着膜が摺動面６に形成される。摺動の進行に伴って、ＰＬＣ膜９と移着膜とが摩擦するようになる。
【００３９】
摺動面６を構成する金属（ＳＵＪ２、パラジウム等）または酸化物セラミックス（ＺｒＯ２）は、水素分子を解離吸着して活性水素を発生できる触媒性を有している。そのため、摺動面６でＰＬＣ膜９を摺動する結果、摺動面６の触媒作用により、摺動界面に活性水素が存在するようになる。
内部空間１０の雰囲気に含まれるアルコールが、摺動面６の活性水素の酸触媒作用により水素化分解され、前記の移着膜に揮発性ガスが形成される。そして、移着膜の摩擦面（摺動界面）に揮発性ガスのガス分子層が形成されると考えられる。このガス分子層厚さは数分子レベルであり、この揮発性ガス層の単分子レベルのガス潤滑により、ＦＦＯが発現するものと考えられる。すなわち、揮発性ガス層を含む移着膜を基に、低摩擦被膜５が形成される。
【００４０】
また、この実施形態では、摺動面６の摺動開始から所定時間経過すると、アルコールおよび水の供給が停止される。これにより、内部空間１０の雰囲気から、水分（水）を除くことができる。酸化物セラミックス（ＺｒＯ２）または金属（ＳＵＪ、パラジウム）の触媒作用を弱める触媒毒となり得る水分（水）を除くことにより、これらの触媒作用の安定化を達成できる。
【００４１】
摺動面６の摺動開始から予め定める期間が経過すると、制御装置１６は、開いているバルブ（水素ガスバルブ２４、アルコールバルブ２８、水バルブ３０、窒素ガスバルブ３４等）を閉じて、処理ガス導入配管１９からの処理ガスの導入を停止させる。その後、制御装置１６は、摺動部材２および被摺動部材３を、チャンバ１２の内部空間１０から搬出させる。
【００４２】
アルコールとしてメタノールを採用する場合、処理ガスに含まれる気体のメタノールおよび気体の水に関し、アルコール容器３７で気体のメタノールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水蒸気を含んだキャリアガスの流量と、の合計に対するアルコール容器３７で気体のメタノールを含んだキャリアガスの流量の比が、６％〜１５％であることが好ましい。また、アルコール容器３７で気体のメタノールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水蒸気を含んだキャリアガスの流量と、の合計に対するアルコール容器３７で気体のメタノールを含んだキャリアガスの流量の比がそれ以外の値（この値は１００％を含む場合もある）であっても、ＦＦＯは発現可能である。
【００４３】
アルコールとしてエタノールを採用する場合、処理ガスに含まれる気体のエタノールおよび気体の水に関し、アルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水蒸気を含んだキャリアガスの流量と、の合計に対するアルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量の比が、６％〜３０％であることが好ましい。また、アルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水蒸気を含んだキャリアガスの流量と、の合計に対するアルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量の比がそれ以外の値（この値は１００％を含む場合もある）であっても、ＦＦＯは発現可能である。しかしながら、とくに、アルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量と、水容器３８で気体の水蒸気を含んだキャリアガスの流量と、の合計に対するアルコール容器３７で気体のエタノールを含んだキャリアガスの流量の比が１５％〜２５％である場合、ＦＦＯを、安定した状態で長期間に亘って発現させることができる。
【００４４】
次に、第１〜第４の摩擦試験について説明する。
図４は、第１の摩擦試験機４１の構成を示す模式的な断面図である。図５Ａは、第１および第２の摩擦試験の計測対象のプレート試験片４２の表面を拡大して示す断面図である。図５Ｂは、第１および第２の摩擦試験に用いられる、プレート試験片４２の表面に形成された二層膜４３の物性および膜作製手法を示す図である。
【００４５】
第１の摩擦試験機４１として、図４に示すピンオンプレート（Pin-On- Plate）型往復すべり摩擦試験機を用いた。試験対象のピン試験片４４には、２００℃２４時間、大気中加熱処理した、もしくは水素還元雰囲気で４００℃３時間処理した、直径４．８ｍｍのＺｒＯ２（ＹＳＺ）球が用いられている。試験対象のピン試験片４４の上方に錘７１を載せ、かつ当該錘７１の重さを変えることにより、ピン試験片４４に付与される荷重を変えることができるようになっている。
【００４６】
第１の摩擦試験機４１はたとえば円筒状のチャンバ４５を備えており、チャンバ４５内にピン試験片４４が収容されている。チャンバ４５は、有底円筒状のアクリル製のチャンバ本体４６と、チャンバ本体４６の上面を閉じるアクリル製の蓋４７とを含む。蓋４７には、ピン試験片４４のスライド方向に長い長尺の開口４８が形成されており、開口４８にピン試験片４４が配置されている。チャンバ４５の底部には、プレート試験片４２を保持するための保持台４９が配置されている。チャンバ本体４６の周壁５０を貫通して、ガス導入配管５１が設けられている。ガス導入配管５１には、水素ガスが供給される第１のライン５２と、気体のアルコールおよび気体の水蒸気を含有する水素ガスが供給される第２のライン５３とが接続されている。第１のライン５２には、第１のライン５２を開閉するための第１のバルブ５４と、第１のライン５２における水素ガスの流量を調整するための第１の流量調整バルブ５５と、第１のライン５２における水素ガスの流量を検出するための第１の流量計５６とが介装されている。第２のライン５３には、第２のライン５３を開閉するための第２のバルブ５７と、第２のライン５３における水素ガスの流量を調整するための第２の流量調整バルブ５８と、第２のライン５３における水素ガスの流量を検出するための第２の流量計５９と、アルコールおよび水が溜められたアルコール／水容器６０とが介装されている。アルコール／水容器６０の温度は２０℃±５℃に設定されている。アルコール／水容器６０において、アルコールと水とは液体のアルコールと液体の水の溶液とこの溶液から気化した気体のアルコールと気体の水蒸気とが存在する。第２のバルブ５７を開くことにより、第２のライン５３を水素ガスが流れ、アルコール／水容器６０に水素ガスが供給される。アルコールおよび水が溜められたアルコール／水容器６０内を、水素ガスが流通することにより、気体のアルコールおよび気体の水蒸気が水素ガスに運ばれてガス導入配管５１に至る。そして、第２のバルブ５７の開成と共に第１のバルブ５４を開くことにより、気体のアルコールおよび気体の水蒸気を含む水素ガスが、ガス導入配管５１を通して、チャンバ４５内に供給される。チャンバ４５では、チャンバ４５内の雰囲気が制御可能に設けられている。
【００４７】
プレート試験片４２には、図５Ａに示すように、表面に二層膜４３が形成されたシリコン基板６１を用いた。二層膜４３は、二層構造の硬質炭素系膜である。二層膜４３の下層側はＳｉ−ＤＬＣ膜６２である。二層膜４３の上層側はＰＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）膜６３である。Ｓｉ−ＤＬＣ膜６２は、トルエンおよびトリメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４）をガス流量比２：３の割合で混合したものを原料ガスに用いながら、イオン化蒸着法（ＰＶＤ法）を行うことにより形成されている。ＰＬＣ膜６３は、原料ガスとしてトルエンのみを用いながら、イオン化蒸着法を行うことにより形成されている。ＰＬＣ成膜時におけるバイアス電圧を、−０．４ｋＶ（低バイアス電圧）とした。
【００４８】
Ｓｉ−ＤＬＣ膜６２およびＰＬＣ膜６３の、成膜時の処理圧（Deposition pressure，Pa）、成膜時のバイアス電圧（Bias voltage，kV）、成膜時の処理温度（Heater temperature，K）、膜厚（Film thickness，nm）、微小押込み硬さ（Indentation hardness，GPa）、ヤング率（Young's modulus，GPa）、ラマンスペクトルのＧバンドのピーク位置（G-peak position，cm−１）、ラマンスペクトルのＧバンドのピーク半値幅（FWHM(G) ，cm−１）、ラマンスペクトルのＤバンドとＧバンドとのピーク強度比（I(D)/ I(G)）、推定含有水素量（at.％）を、それぞれ図５Ｂに示す。
【００４９】
図６は、第２の摩擦試験機１４１の構成を示す模式的な断面図である。第２の摩擦試験機１４１が第１の摩擦試験機４１と共通する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。すなわち、第２の摩擦試験機１４１のチャンバ４５の構成、およびピン試験片４４等の構成は、特段説明がない限り第１の摩擦試験機４１と同等である。第２の摩擦試験機１４１が第１の摩擦試験機４１と相違する点は、主としてその給気系にある。
【００５０】
給気系のガス導入配管５１には、窒素ガスが供給される第３のライン１０１と、気体のアルコールおよび気体の水蒸気を含有するキャリアガスとしての水素ガスが供給される第４のライン１０２と、気体のアルコールを含有する気体の水蒸気を含有しないキャリアガスとしての水素ガスが供給される第５のライン１０３とを含む。
第３のライン１０１には、第３のライン１０１を開閉するための第３のバルブ１０５と、第３のライン１０１における窒素ガスの流量を調整するための第３の流量調整バルブ１０６と、第３のライン１０１における窒素ガスの流量を検出するための第３の流量計１０７とが介装されている。
【００５１】
第４のライン１０２には、第４のライン１０２を開閉するための第４のバルブ１０８と、第４のライン１０２における水素ガスの流量を調整するための第４の流量調整バルブ１０９と、第４のライン１０２における水素ガスの流量を検出するための第４の流量計１１０と、液体のアルコール（エタノール）および液体の水（蒸留水）が溜められた、気体のアルコールと気体の水蒸気の存在するアルコール／水容器１１１とが介装されている。アルコール／水容器１１１の温度は２０℃±５℃に設定されている。アルコール／水容器１１１において、アルコールと水とは液体のアルコールと液体の水の溶液とこの溶液から気化した気体のアルコールと気体の水蒸気とが存在する。アルコール／水容器１１１には、液体のエタノールと液体の水が３:１０の体積比で混合されている。第４のライン１０２を流れる処理ガスに含まれる「エタノール＋水」は混合する前の液体のエタノール単体の体積＝３と、混合する前の液体の水単体の体積＝１０と、の体積比で混合されている溶液から気化した気体のエタノールと気体の水蒸気とを含む。このような処理ガスを、以降、「エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）」と呼ぶ場合がある。また、アルコール／水容器１１１には、液体のエタノールと液体の水が１:４の体積比で混合されている場合もある。第４のライン１０２を流れる処理ガスに含まれる「エタノール＋水」は混合する前の液体のエタノール単体の体積＝１と、混合する前の液体の水単体の体積＝４と、の体積比で混合されている溶液から気化した気体のエタノールと気体の水蒸気とを含む。このような処理ガスを、以降、「エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）」と呼ぶ場合がある。
【００５２】
第５のライン１０３には、第５のライン１０３を開閉するための第５のバルブ１１２と、第５のライン１０３における水素ガスの流量を調整するための第５の流量調整バルブ１１３と、第５のライン１０３における水素ガスの流量を検出するための第５の流量計１１４と、液体のアルコール（エタノール）のみが溜められた、気体のアルコールの存在するアルコール容器１１５とが介装されている。アルコール容器１１５には、エタノールから除去できない水分を除き、水が含まれないため、第５のライン１０３を流れる処理ガスには気体のエタノールが含まれる一方水はほぼ含まれない。このような処理ガスを、以降、「エタノール体積濃度１００％液から発生するエタノールを含有する水素ガス（１００％＠）」と呼ぶ場合がある。
【００５３】
第３のバルブ１０５の開閉を切り換えることにより、メインフロ―としての窒素の供給と供給停止とを切り換えることができる。また、第４および第５のバルブ１０８，１１２のうち少なくとも一つのバルブを開くことにより、チャンバ４５内の雰囲気に含まれるアルコールと水との成分比を制御できる。これらのバルブ１０８，１１２，１１６の開成に加え、流量調整バルブ１０９，１１３の開度を調整することにより、チャンバ４５内の雰囲気に含まれるアルコールと水との成分比をさらに細かく制御できる。
【００５４】
第１および第２の摩擦試験について説明する。
プレート試験片４２を、二層膜４３の形成面を試験面として第１の摩擦試験機４１にセットした後、摩擦速度８．０ ｍｍ／ｓ、摩擦ストローク４．０ｍｍ、チャンバ４５への供給ガス流量約２．０〜２．５（リットル／分）、無潤滑という試験条件の下、ピン試験片４４を介してプレート試験片４２の表面に与える荷重の大きさを１９．６Ｎ 〜５８．８Ｎの範囲で、１．９６Ｎ単位で段階的に上昇させながら、以下の第１の摩擦試験および第２の摩擦試験（最大２８２００回の高荷重試験）を行い、ＦＦＯの発現状況を調べた。
＜第１の摩擦試験＞
第１の摩擦試験では、第２のライン５３からの水素ガス（アルコールおよび水を含有する水素ガス）の供給は停止されている。すなわち、チャンバ４５への供給ガスとして水素ガスのみを使用した。そして、チャンバ４５内の温度を２０℃±５℃に設定し、チャンバ４５内の湿度を０．１〜０．３％ＲＨで制御した。図４に破線で示すように、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の有底容器７２がチャンバ４５の底部に配置されており、その有底容器７２に、水を含んだウエスが収容されている。有底容器７２は、アクリル酸エステルが粘着剤として接着面に塗布されたテープ７３（たとえば両面テープ）を介して、チャンバ４５の底部に固定されている。そのため、チャンバ４５内の雰囲気には、アクリル酸エステルの加水分解により得られるエタノールが含まれるようになる。
＜第２の摩擦試験＞
チャンバ４５内の温度を２０℃±５℃に設定した。チャンバ４５への供給ガスとして、アルコールおよび水を含む水素ガスを使用した。アルコールの混合割合は、混合する前の液体のアルコールの体積と、混合する前の液体の水の体積と、を合計した体積に対する混合する前の液体のアルコールの体積％濃度が、６．３〜１．７％である。
【００５５】
図７Ａは、第１の摩擦試験における負荷荷重を示すグラフであり、図７Ｂは、第１の摩擦試験における摩擦係数の計測値を示すグラフである。
第１の摩擦試験では、負荷荷重１９．６Ｎ〜２５．５Ｎの条件において、摩擦係数の値は比較的高い（０．０１〜０．０３）。負荷荷重２７．４Ｎになると、摩擦係数が１０−４オーダになるＦＦＯ（超低摩擦状態）が発現した。ＦＦＯ発現時の摩擦係数は、３×１０−４を下回る値を示した。しかしながら、その後、荷重を増加させてもＦＦＯの発現状態は安定せず、摩擦係数の上昇と下降とが繰り返された。負荷荷重５８．８Ｎの条件で、ＦＦＯが比較的安定的に発現した。
【００５６】
液体潤滑剤が存在しない状態で、このような１０−４未満のＦＦＯが発現するのは特異的な現象と考えられる。
図８Ａは、第２の摩擦試験における負荷荷重を示すグラフであり、図８Ｂは、第２の摩擦試験における摩擦係数の計測値を示すグラフである。
第２の摩擦試験では、負荷荷重４７．１Ｎ以上の条件においてＦＦＯが発現した。このときの摩擦係数は、０．０００２程度である。第２の摩擦試験では、第１の摩擦試験と比較して安定的にＦＦＯ現象が発現する傾向が見られた。また、第２の摩擦試験では、第１の摩擦試験の場合とは若干異なり、負荷荷重の増加に伴って摩擦係数が徐々に下降する傾向が見られた。
【００５７】
次に、第３および第４の摩擦試験について説明する。図９は、第３および第４の摩擦試験の計測対象のプレート試験片４２の上層について説明するための図である。図１０は、第３および第４の摩擦試験の試験条件を説明するための図である。
第３および第４の摩擦試験の計測対象のプレート試験片４２は、二層構造の硬質炭素系膜（図５Ａ参照）からなる二層膜４３を表層側に含む。第３および第４の摩擦試験では、二層膜４３のうち下層を構成するＳｉ−ＤＬＣ膜は、Ｓｉ−ＤＬＣ膜６２（図５Ａ参照）と同等の構成であるが、二層膜４３のうち上層（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｌａｙｅｒ）を構成するＰＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）膜１６３は、その作製手法がＰＬＣ膜６３（図５Ａ参照）と一部異なっている。
【００５８】
ＰＬＣ膜１６３の作成手法がＰＬＣ膜６３の作成手法と主として相違する点は、イオン化蒸着法（ＰＶＤ法）におけるバイアス電圧（Bias voltage）として、高バイアス電圧（−４．０ｋＶ）を採用した点にある。このような手法で設けられたＰＬＣ膜１６３は、ＰＬＣ膜６３と比較してグラファイト成分を比較的多量に含むＰＬＣ膜（高バイアス成膜ＰＬＣ）である。この実施形態では、膜に水素も添加されている（水素添加高バイアス成膜ＰＬＣ）。
【００５９】
プレート試験片４２を、二層膜４３の形成面を試験面として第２の摩擦試験機１４１にセットした後、摩擦速度８．０ ｍｍ／ｓ、摩擦ストローク４．０ｍｍ、無潤滑という試験条件の下、ピン試験片４４を介してプレート試験片４２の表面に与える荷重の大きさを１９．６Ｎ〜６３．７Ｎまで、１．９６Ｎ単位で段階的に上昇させながら、第３の摩擦試験および第４の摩擦試験（最大２８２００回の高荷重試験）を行い、ＦＦＯの発現状況を調べた。
【００６０】
図１０は、第３および第４の摩擦試験の試験条件を説明するための図である。
第３および第４の摩擦試験において、試験開始からＦＦＯが発現するまでのなじみ環境（Ｒｕｎ−ｉｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）およびＦＦＯの発現後のＦＦＯ環境（ＦＦＯ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の別を問わず、チャンバ４５内にメインフローとして窒素ガスを大流量（５．０ｓｌｍ）で供給した。チャンバ４５内の温度を２０℃±５℃に設定した。
【００６１】
第３の摩擦試験のなじみ環境（Ｒｕｎ−ｉｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において、チャンバ４５内にサブフローとして、エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）を中流量（１８０ｓｃｃｍ）で供給し、かつエタノール体積濃度１００％液から発生するエタノールを含有する水素ガス（１００％＠）を微小流量（５ｓｃｃｍ）で供給した。
【００６２】
また、第３の摩擦試験のＦＦＯを発現するＦＦＯ環境（ＦＦＯ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において、なじみ環境（Ｒｕｎ−ｉｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）よりもチャンバ４５内の雰囲気中のエタノール濃度と水分濃度が低い状態に制御する。ＦＦＯを発現させるには、エタノール濃度と水分濃度を低く制御する方法が効果的である。具体的には、チャンバ４５内にサブフローとして、エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）を小流量で供給し、かつエタノール体積濃度１００％液から発生するエタノールを含有する水素ガス（１００％＠）を微小流量で供給した。具体的には、エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）の供給流量は、供給開始時には４０ｓｃｃｍとしその後２０ｓｃｃｍまで低減させた。また、エタノール体積濃度１００％液から発生するエタノールを含有する水素ガス（１００％＠）の供給流量は、供給開始時には５ｓｃｃｍとしその後１ｓｃｃｍまで低減させた。
【００６３】
また、第４の摩擦試験のなじみ環境（Ｒｕｎ−ｉｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において、チャンバ４５内にサブフローとして、エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）を中流量（１８０ｓｃｃｍ）で供給した。
また、第４の摩擦試験のＦＦＯ環境（ＦＦＯ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において、チャンバ４５内にサブフローとして、エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）を小流量で供給した。具体的には、エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）の供給流量は、供給開始時には４０ｓｃｃｍとしその後３０ｓｃｃｍまで低減させた。
【００６４】
図１１は、第３の摩擦試験における、負荷荷重（Ｌｏａｄ）と、摩擦係数（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の計測値との関係を示すグラフである。
第３の摩擦試験では、図１１に示すように、荷重を６３．７Ｎまで段階的に上昇させ、荷重が６３．７Ｎに達した後は、６３．７Ｎのまま保った。エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）の供給流量を６０ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍに低減した時点（摺動回数約４７００回）以降において摩擦係数が急減しＦＦＯが発現した。さらにエタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）の供給流量を３０ｓｃｃｍに低減した時点（摺動回数約５３００回）以降において摩擦係数が１×１０−４以下の安定したＦＦＯが発現した。１×１０−４以下の摩擦係数の値は摩擦力測定系のノイズレベル（１ｍＮ）である。その後、ＦＦＯの発現は摺動回数約９６００回の所定の時点まで維持され、ＦＦＯの発現時間は約４９分間であった。なお、第３の摩擦試験では、エタノール体積濃度２３％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２３％＠）の供給流量を、摺動回数５３００回の時点で３０ｓｃｃｍに、摺動回数９３００回の時点で２０ｓｃｃｍにそれぞれ低減させた。
【００６５】
図１２は、第４の摩擦試験における、負荷荷重（Ｌｏａｄ）と、摩擦係数（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の計測値との関係を示すグラフである。
第４の摩擦試験では、図１２に示すように、荷重を６３．７Ｎまで段階的に上昇させ、荷重が６３．７Ｎに達した後は、６３．７Ｎのまま保った。エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）の供給流量を６０ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍに低減した時点（摺動回数約５２００回）以降において摩擦係数が急減しＦＦＯが発現した。さらにエタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）の供給流量を３０ｓｃｃｍに低下した時点（摺動回数約５７００回）以降において摩擦係数が低下した。ＦＦＯの発現を約１０分間継続した後、この摩擦試験を終了した。ＦＦＯ発現中に摩擦係数の瞬間的な上昇は何回か見られたが、ＦＦＯ発現中の摩擦係数は、エタノール体積濃度２０％水溶液から発生するエタノールを含有する水素ガス（２０％＠）の供給流量を３０ｓｃｃｍに低下した時点（摺動回数約５７００回）以降において、概ね２×１０−４  で安定していた。
＜表面状態の計測＞
第１〜第４の摩擦試験の終了後のピン試験片４４の外表面の表面状態を、それぞれ白色光干渉式形状測定機（ｚｙｇｏ社、ＮｅｗＶｉｅｗ５０２２）を用いて計測した。
【００６６】
図１３は、第１の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）の表面状態を示す図である。図１４は、第２の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）の表面状態を示す図である。図１３Ａおよび図１４Ａは、ピン試験片４４の外表面の光学顕微鏡写真の画像図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのVIIIB−VIIIB線で切断したときの、ピン試験片４４の外表面の表面高さの分布を示し、図１４Ｂは、図１４Ａの切断面線IXB−IXB線で切断したときの、ピン試験片４４の外表面の表面高さの分布を示す。図１５は、第３の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）を示す光学顕微鏡写真の画像図であり、図１６は、第４の摩擦試験後におけるピン試験片の外表面（の摺動領域）を示す光学顕微鏡写真の画像図である。
【００６７】
第１および第２の摩擦試験後において、ピン試験片４４の外表面の円形の摺動領域（ヘルツ接触面に相当）には、透明の膜状の生成物が付着して（形成されて）いる。第１の摩擦試験後に形成される生成物の厚みは、数ｎｍ〜約１５０ｎｍであり、第２の摩擦試験後に形成される生成物の厚みは、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍである。これらの生成物は、スパチュラ等によって表面から掻き落とすことが可能であり、すなわち、ＤＬＣのような硬質炭素系膜に比べて軟かいといえる。
【００６８】
ピン試験片４４とＰＬＣ膜６３との摺動状態では、ピン試験片４４の外表面にこのような膜状の生成物が形成されており、当該生成物がＰＬＣ膜６３と摺動することによりＦＦＯが発現したと考えられる。すなわち、この生成物の存在により、ＦＦＯの発現が可能になったと考えられる。
＜第１〜第４の摺動生成物の分析＞
第１の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）における生成物（以下、「第１の摺動生成物」という。）、第２の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）における生成物（以下、「第２の摺動生成物」という。）、および第３の摩擦試験後におけるピン試験片４４の外表面（の摺動領域）における生成物（以下、「第３の摺動生成物」という。）に対し赤外分光分析を実施した。ピン試験片４４の外表面（の摺動領域）から金属プローブでダイヤモンド基板上に採取した生成物を、顕微透過法を用いて、測定領域約２０μｍ角で分析した。
【００６９】
また、第１〜第３の摺動生成物に対し、飛行時間型二次イオン質量（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）分析も実施した。Ｉｏｎ−Ｔｏｆ社製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ ５にて、一次イオンにＢｉ＋ （３０ｋｅＶ、１．４ ｐＡ）を用いて、３００μｍ角ラスターを２５６×２５６ｐｉｘｅｌｓで３０回積算した。
図１７は、第１および第２の摺動生成物の、顕微透過法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである。図１７では、図の上部分に、第１の摺動生成物の赤外吸収スペクトルを示し、図の下段部分に、第２の摺動生成物の赤外吸収スペクトルを示す。また、第１の摺動生成物は、当該生成物の採取量が少なく、そのため、スペクトルが不明瞭な部分もある。
【００７０】
図１７および図１８によれば、第１〜第４の摺動生成物のいずれにおいて、２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは「Ｃ−Ｈ」の結合ピークであり、メチレン基（−ＣＨ３）やメチル基（−ＣＨ２−）等の脂肪族炭化水素基に由来するものと推察される。
８００ｃｍ−１から２５００ｃｍ−１の領域までのベースラインに着目すると、第１および第２の摺動生成物の双方とも、波長の増大に伴って右肩下がりとなる傾向が生じている。このようなベースラインの傾向は、炭素状物質に由来すると考えられる。別途実施したラマン分析の結果により、この炭素状物質は非晶質炭素系物質（アモルファスカーボン）に由来すると推察される。
【００７１】
第２の摺動生成物において、１７２０ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは、「−Ｃ（＝Ｏ）−」の結合ピークであり、カルボニル基に由来するものと推察される。第１の摺動生成物でも、１７２０ｃｍ−１付近の領域にピークの存在が認められる。第１の摺動生成物のピークが不明瞭なのは、第１の摺動生成物の採取量が少ないことに起因していると考えられる。
【００７２】
また、第１および第２の摺動生成物の双方において、１６００ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは、ベンゼン環に由来するピーク、あるいは低級カルボン酸塩に由来するピークのいずれかであると考えられる。
図１８は、第３および第４の摺動生成物の、顕微透過法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである。図１８では、図の上部分に、第３の摺動生成物の赤外吸収スペクトルを示し、図の下段部分に、第４の摺動生成物の赤外吸収スペクトルを示す。
【００７３】
第３および第４の摺動生成物では、第１および第２の摺動生成物の場合と同様、２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは「Ｃ−Ｈ」の結合ピークであり、メチレン基（−ＣＨ３）やメチル基（−ＣＨ２−）等の脂肪族炭化水素基に由来するものと推察される。
また、８００ｃｍ−１から２５００ｃｍ−１の領域までのベースラインに着目すると、第１および第２の摺動生成物の双方とも、波長の増大に伴って右肩下がりとなる傾向が生じているが、このようなベースラインの傾向は、炭素状物質（具体的には、非晶質炭素系物質（アモルファスカーボン））に由来すると考えられる。
【００７４】
図１８では、第３および第４の摺動生成物の双方において、１７２０ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは、カルボニル基に由来するものと考えられる「−Ｃ（＝Ｏ）−」の結合ピークであると推察される。なお、図１８における、１７２０ｃｍ−１付近の領域のピークは、図１７に示す第２の摺動生成物の場合ほど明瞭ではない。
また、第３および第４の摺動生成物の双方において、１６００ｃｍ−１付近の領域にピークが認められる。このピークは、ベンゼン環に由来するピーク、あるいは水由来のピークのいずれかであると考えられる。なお、図１８における、１６００ｃｍ−１付近の領域のピークは、図１７に示す第２の摺動生成物の場合ほど明瞭ではない。
【００７５】
つまり、互いに異なる条件下で作製したＰＬＣ膜６３およびＰＬＣ膜１６３のいずれをプレート試験片４２の上層に用いた場合であっても、また、摩擦雰囲気の主成分が還元性の水素雰囲気（第１の摩擦試験や第２の摩擦試験）や不活性の窒素雰囲気（第３の摩擦試験や第４の摩擦試験）であっても、脂肪族炭化水素基およびカルボニル基の少なくとも一方を有する摺動生成物がピン試験片４４に形成され、この摺動生成物においてＦＦＯが発現することを確認できた。
【００７６】
図１９は、第１の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図２０は、第２の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図２１は、第３の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図２２は、第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ２Ｈ５＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。図２３は、第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ９Ｈ７＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。図２４は、第２の摺動生成物の、Ｚｒ＋を基準としたときのＣ７Ｈ７＋の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【００７７】
第１および第２の摺動生成物の正イオンスペクトルにおいて、図１９および図２０に示すように、Ｃ２Ｈ３＋、Ｃ２Ｈ５＋（Ｍａｓｓ：２９．０６）、Ｃ３Ｈ７＋、Ｃ４Ｈ７+、Ｃ７Ｈ７＋(Ｍａｓｓ：９１．１３)、Ｃ９Ｈ７＋（Ｍａｓｓ：１１５．１５）などのイオンが多く検出されている。これらのうち、Ｃ７Ｈ７＋は、芳香族系成分に由来するものと考えられ、また、Ｃ９Ｈ７＋は縮合環系成分に由来するものと考えられる。
【００７８】
また、第３の摺動生成物の正イオンスペクトルにおいて、図２１に示すように、Ｃ２Ｈ３＋、Ｃ２Ｈ５＋（Ｍａｓｓ：２９．０６）、Ｃ３Ｈ７＋、Ｃ４Ｈ７+、Ｃ７Ｈ７＋(Ｍａｓｓ：９１．１３)、Ｃ９Ｈ７＋（Ｍａｓｓ：１１５．１５）などのイオンが多く検出されている。これらのうち、Ｃ７Ｈ７＋は、芳香族系成分に由来するものと考えられ、また、Ｃ９Ｈ７＋は縮合環系成分に由来するものと考えられる。
【００７９】
つまり、互いに異なる条件下で作製したＰＬＣ膜６３およびＰＬＣ膜１６３のいずれをプレート試験片４２の上層に用いた場合であっても、また、摩擦雰囲気の主成分が還元性の水素雰囲気（第１の摩擦試験や第２の摩擦試験）や不活性の窒素雰囲気（第３の摩擦試験や第４の摩擦試験）であっても、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルにおいて質量９１．１にピークを示す芳香族系成分、およびＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルにおいて質量１１５．２にピークを示す縮合環系成分を含む摺動生成物が形成され、この摺動生成物においてＦＦＯが発現することを確認できた。
【００８０】
また、Ｃ２Ｈ５＋、Ｃ９Ｈ７＋およびＣ７Ｈ７＋を定量的に解析するために、第１および第２の摺動生成物について、各イオンと、ピン試験片４４の材質（ＺｎＯ２）に由来するＺｒ＋イオンとの相対強度比を調べた。図２２〜図２４では、ピン試験片４４の外表面の摺動領域の生成物である第１および第２の摺動生成物を、ピン試験片４４の外表面の非摺動領域の生成物と比較して示している。
【００８１】
図２２〜図２４から、Ｃ２Ｈ５＋、Ｃ９Ｈ７＋およびＣ７Ｈ７＋のいずれも、ピン試験片４４の外表面の非摺動領域よりも摺動領域に多く生成されていることが判る。
図２５は、第１の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。図２６は、第２の摺動生成物の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。図２７は、第１および第２の摺動生成物の、負イオン総強度を基準としたときのＣ７Ｈ５Ｏ２−の二次イオン相対強度比を示すグラフである。
【００８２】
第１および第２の摺動生成物の負イオンスペクトルにおいて、図２５および図２６に示すように、ベンゼン環を有する安息香酸イオンのＣ７Ｈ５Ｏ２−（Ｍａｓｓ：１２１．１２）が多く検出されている。また、図２７から、ピン試験片４４の外表面の非摺動領域よりも摺動領域に、安息香酸イオンが多く生成されていることが判る。
また、図１７を参照して前述したように、第１および第２の摺動生成物の双方において、１６００ｃｍ−１付近の領域にピークが認められていた。図２５〜図２７の結果を併せて参照することにより、このピークは、低級カルボン酸塩に由来するピークではなく、ベンゼン環に由来するピークであることが判る。
【００８３】
なお、後述するように、Ｃ７Ｈ５Ｏ２−は、ＰＬＣ膜６３の表面からも検出されており、ＰＬＣ膜６３が移着／変質に起因する成分であると考えられる。
＜ＰＬＣ膜６３の表面の分析＞
第２の摩擦試験の前後におけるＰＬＣ膜６３の表面を、ゲルマニウムプリズムを用いる顕微全反射吸収（顕微ＡＴＲ）法により分析した。
【００８４】
また、第１および第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３の表面に対し、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析も実施した。Ｉｏｎ−Ｔｏｆ社製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ ５にて、一次イオンにＢｉ＋ （３０ｋｅＶ、１．４ ｐＡ）を用いて、３００μｍ角ラスターを２５６×２５６ｐｉｘｅｌｓで３０回積算した。
第２の摺動生成物の赤外吸収スペクトルと、第２の摩擦試験の前後におけるＰＬＣ膜６３の表面の赤外吸収スペクトルとを比較する。図２８および図２９は、第２の摩擦試験の前後におけるＰＬＣ膜６３の、顕微ＡＴＲ法による赤外吸収スペクトルを示すグラフである。図２８および図２９では、図の下段部分に、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３の赤外吸収スペクトルを示し、図の中段部分に、第２の摩擦試験前におけるＰＬＣ膜６３の赤外吸収スペクトルを示し、図の上段部分に、参考として、Ｓｉ−ＤＬＣの表面の赤外吸収スペクトルを示す。
【００８５】
図２９によれば、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３の表面の赤外吸収スペクトルにて、１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域には、第２の摺動生成物の１７２０ｃｍ−１付近に認められたカルボニル基に由来するピーク（図１７参照。カルボニル基に由来するピークと考えられる）および１６００ｃｍ−１付近のピーク（図１７参照。ベンゼン環に由来するピークと考えられる）は見られなかった。また、図２９に示す摩擦試験前のＰＬＣ膜６３の表面のスペクトルにも、１７２０ｃｍ−１付近のピークおよび１６００ｃｍ−１付近のピークはみられなかった。図１７に示した第２の摺動生成物において見られた１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域に現れるカルボニル基に由来するピークおよび１６００ｃｍ−１付近のピークが、第２の摩擦試験の前後のいずれのＰＬＣ膜６３からも検出されていないので、第２の摺動生成物は、ＰＬＣ膜６３の単なる移着によるものではなく、移着物や雰囲気ガスなどを元に、さらにトライボ化学反応によって新たに生成された化合物であると推察される。
【００８６】
また、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３の表面において、３８００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１付近の領域に着目すると、遊離Ｏ−Ｈ基（水酸基）に由来するピークの存在、およびＯ−Ｈ基に由来するピークの存在が認められる。分子が動き易い遊離Ｏ−Ｈ基が摩擦最表面に存在することは、摺動相手表面との摺動でせん断力が小さくなることも考えられ、ＦＦＯ発現の一因となっていることが考えられる。遊離Ｏ−Ｈ基は、図２８および図２９に参考として示したＳｉ−ＤＬＣの表面からは検出されておらず、硬質炭素系膜に共通して存在するものではないといえる。
【００８７】
図３０は、第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図３１は、第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図３２は、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。図３３は、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルを示すグラフである。
【００８８】
図３４は、第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。図３５は、第１の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。図３６は、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。図３７は、第２の摩擦試験後におけるＰＬＣ膜６３（の非摺動領域）の、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる負イオンスペクトルを示すグラフである。
【００８９】
図３０〜図３７に示すスペクトルから、ＰＬＣ膜６３の表面に、芳香族成分（Ｃ６Ｈ５＋、Ｃ７Ｈ７＋）、縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋、Ｃ１０Ｈ８＋、Ｃ１２Ｈ８＋、Ｃ１３Ｈ９＋）、炭素系成分（Ｃ９Ｈ−、Ｃ１０Ｈ−）、酸化硫黄系成分（ＳＯ２−、ＳＯ３−、ＨＳＯ４−）、シリカイオン（Ｓｉ２Ｏ５Ｈ−、Ｓｉ３Ｏ７Ｈ−）、安息香酸イオン（Ｃ７Ｈ５Ｏ２−）の存在が認められる。芳香族成分、縮合環系成分および炭素系成分は、ＰＬＣ膜６３に由来するものと考えられる。
【００９０】
芳香族成分、縮合系成分、安息香酸イオンおよび酸化硫黄系成分は、ＰＬＣ膜６３表面において非摺動領域よりも摺動領域で、多い傾向が認められた。一方、ＰＬＣ膜６３表面の摺動領域と非摺動領域との間で明確な差異は認められなかった。
以上によりこの実施形態によれば、低摩擦被膜５は、赤外吸収スペクトルにおいて２９００ｃｍ−１〜３０００ｃｍ−１の領域にピークを示す脂肪族炭化水素基と、赤外吸収スペクトルにおいて１６５０ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１の領域にピークを示すカルボニル基と、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルにおいて質量９１．１にピークを示す芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）と、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより得られる正イオンスペクトルにおいて質量１１５．２にピークを示す縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）とを含む。このような物性を有する低摩擦被膜５は、１０−４オーダ（０．００１未満）の著しく低い摩擦係数を示す。すなわち、著しく低い摩擦係数を実現する低摩擦被膜５を提供できる。
【００９１】
また、潤滑剤を別途用いることなく、摺動面６の摩擦係数の低減を図ることができる。
さらに、摺動面６の摩擦係数を著しく低減できる結果、潤滑剤を別途用いることなく、摺動面６と被摺動面７との間に発生する摩擦力の低減を図ることができる。これにより、摺動システム１の摺動に伴う摩擦損失を大幅に低減することができ（摩擦トルクを大幅に低減することができ）る。したがって、摺動システム１の小型化および軽量化を図ることができると共に、摺動システム１の信頼性の向上を図ることができる。
【００９２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、低摩擦被膜５を、カルボニル基を含む構成として説明したが、低摩擦被膜がカルボニル基を含まない構成であってもよい。
また、前述の実施形態において、低摩擦被膜５を、芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）および縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）の双方を含む構成として説明したが、低摩擦被膜５は、芳香族系成分（Ｃ７Ｈ７＋）および縮合環系成分（Ｃ９Ｈ７＋）の少なくとも一方を含む構成であればよい。
【００９３】
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】
【００９４】
１…摺動システム、２…摺動部材、３…被摺動部材、５…低摩擦被膜（非晶質炭化水素系膜、第１の被膜）、６…摺動面、７…被摺動面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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