(57)【要約】【課題】低摩擦係数を呈し、各種の機器類の摺動部の耐久性向上および摺動高効率化を実現する新しい低摩擦材料を提供する。【解決手段】基板の表面に荷重が印加される面としてピエゾ材料膜が成膜されたものとする。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にピエゾ材料膜が成膜されて、荷重が印加される面とされていることを特徴とする低摩擦材料。
【請求項２】
ピエゾ材料膜が酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１記載の低摩擦材料。
【請求項３】
基体と、基体上を摺動運動する摺動体と、摺動体に摺動運動を与えるための摺動運動付与手段とを有する摺動装置であって、基体と摺動体とが接する摺動面において、基体あるいは摺動体の少なくとも一方が、ピエゾ材料膜により構成されていることを特徴とする摺動装置。
【請求項４】
ピエゾ材料膜が酸化亜鉛であることを特徴とする請求項３記載の摺動装置。
【請求項５】
ピエゾ材料をスパッタ蒸着し、基板の表面に荷重が印加される面としてピエゾ材料膜を成膜することを特徴とする低摩擦材料の製造方法。
【請求項６】
ピエゾ材料が、酸化亜鉛であることを特徴とする請求項５記載の低摩擦材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、低摩擦材料に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、マイクロマシンや磁気記録装置などに利用される摺動材料として有用な新しい低摩擦材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明の課題】
プリンターのヘッド部分、マイクロマシン、磁気記憶装置のピックアップなどの機器内部における摺動可動部においては、その摺動耐久性や高効率での摺動の実現が求められており、材料の摩擦係数の低減が課題として挙げられている。最近、注目を集めつつある多数のマイクロタービンを集積した発電システムにおいても、個々のマイクロタービンの摩擦によるエネルギーロスを低減することが課題であり、マイクロタービンに利用するのに好適な低摩擦材料の開発が求められている。
【０００３】
そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、低摩擦係数を呈し、各種の機器類の摺動部の耐久性向上および摺動高効率化を実現する新しい低摩擦材料を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１に、基板の表面にピエゾ材料膜が成膜されて、荷重が印加される面とされていることを特徴とする低摩擦材料を提供する。
【０００５】
この出願の発明は、第２に、ピエゾ材料膜が酸化亜鉛であることを特徴とする上記の低摩擦材料を提供する。
【０００６】
また、この出願の発明は、第３に、基体と、基体上を摺動運動する摺動体と、摺動体に摺動運動を与えるための摺動運動付与手段とを有する摺動装置であって、基体と摺動体とが接する摺動面において、基体あるいは摺動体の少なくとも一方が、ピエゾ材料膜により構成されていることを特徴とする摺動装置を、第４に、ピエゾ材料膜が酸化亜鉛であることを特徴とする上記の摺動装置を提供する。
【０００７】
そして、この出願の発明は、第５に、ピエゾ材料をスパッタ蒸着し、基板の表面に荷重が印加される面としてピエゾ材料膜を成膜することを特徴とする低摩擦材料の製造方法を、さらには、第６には、ピエゾ材料が、酸化亜鉛であることを特徴とする上記の低摩擦材料の製造方法をも提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態について説明する。
【０００９】
この出願の発明である低摩擦材料は、基板とその表面に成膜されたピエゾ材料膜とにより基本的に構成される。この場合、ピエゾ材料膜には、各種のピエゾ材料が、適宜選択して使用されるが、例えば、酸化亜鉛が使用される。また、基板については導電性のもの、あるいは絶縁性のものの各種のものであってよい。例えば、導電性の金属（含金を含めて）やセラミックス、樹脂、あるいはそれらのうちの２種以上の複合物等好適なものの一つとして例示される。
【００１０】
この出願の発明である低摩擦材料は、以上の通りの基本的構成を持つものであるが、低摩擦材料の表面のピエゾ材料膜に対して荷重を印加する場合、一般的な印加荷重と摩擦力との比例関係が成立せず、すなわち、印加荷重によるピエゾ効果が発現し、ピエゾ材料膜表面から反発力が発生し、ピエゾ材料膜表面の摩擦係数が低減することになる。
【００１１】
この出願の発明である低摩擦材料は、様々な機器の部品として使用することが考えられる。例えば、各種の電子機器や動力装置に利用されている摺動装置に用いることで、耐久性が高く、また、省エネルギーでの摺動運動を実現する摺動装置が製造可能となる。
【００１２】
具体的には、この出願の発明である低摩擦材料を用いた摺動装置は、基体と、基体上を摺動運動する摺動体と、摺動体に摺動運動を与えるための摺動運動付与手段とを有しており、基体と摺動体とが接する摺動面において、基体あるいは摺動体の少なくとも一方が、ピエゾ材料膜により構成されている。この場合、基体および摺動体の少くとも一方が前記の「基板」に相当することになる。ピエゾ材料膜には、上記の通り、各種のピエゾ材料が用いられて良いが、好適な例としては、酸化亜鉛が挙げられる。
【００１３】
この出願の発明である低摩擦材料は、基板の表面に、ピエゾ材料を膜状に成膜することで、簡便に製造される。ピエゾ材料の成膜方法としては、スパッタ蒸着などの各種の成膜方法が利用可能であり、適宜に選択可能である。
【００１４】
以上の通り、この出願の発明の低摩擦材料により、外部からの電気的エネルギーや磁気的エネルギーの導入を必要とせずに、低摩擦化現象を発現することがはじめて可能となる。この出願の発明である低摩擦材料においては、ピエゾ材料や材料の使用環境の選択により極めて低く摩擦係数が実現可能である。したがって、摺動部材にこの出願の発明である低摩擦材料を用いることで、部材を長寿命化することが可能となり、メンテナンスコストの低減に役立つものと考えられる。
【００１５】
以上は、この出願の発明である低摩擦材料における態様の一例であり、この出願の発明が以上で示した形態に限定されることはなく、その細部について、様々な形態をとりうることが考慮されるべきであることは言うまでもない。
【００１６】
この出願の発明は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。
【００１７】
【実施例】
ターゲットに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いたマグネトロンスパッタ蒸着を、汎用性のあるＳＵＳ３０４ステンレス鋼鏡面研磨表面（表面粗さ約４０ｎｍ）に対して施した。スパッタ用ガスには、アルゴンガス（純度９９．９９９％、０．４Ｐａ）を用い、ＲＦ放電を行った。このとき、出力は１００ｍＷであった。ターゲットと基板と間の距離は、５５ｍｍとし、プレスパッタ時間を１５分、また、スパッタ時間を３０分とした。
【００１８】
大気から超高真空領域まで雰囲気を変化させ、ＳＵＳ３０４鋼摩擦力測定を実施した。
【００１９】
図１に、摩擦力の荷重依存性のグラフを示す。真空雰囲気中での、高荷重側においては、アモントン・クローンの関係式（Ｆ＝μＮ、Ｆ：摩擦力、μ：摩擦係数、Ｎ：加重）が成立していると考えられるが、荷重を低くしていくことで、摩擦係数の低下が急激に進行している。大気中においては、真空中よりこれらの効果が顕著に表れていないが、これは水の吸着層が分極を緩和しているためであると考えられる。
【００２０】
図２に、摩擦係数の荷重依存性を示す。通常においては、荷重の変化による摩擦係数の変化は発生しないが、図２におけるＺｎＯの真空雰囲気のデータは、低荷重側で急激に摩擦係数が低下していることを表している。このような現象は、従来の摩擦現象の解釈では説明できず、この出願の発明である低摩擦材料においては、ピエゾ効果による反発力が材料表面に発生しているものと考えられる。
【００２１】
【発明の効果】
この出願の発明によって、以上詳しく説明したとおり、低摩擦係数を呈し、各種の機器類の摺動部の耐久性向上および摺動高効率化を実現する新しい低摩擦材料が提供される。
【００２２】
この出願の発明により、外部からのエネルギーを全く必要とせずに摩擦部位の摩擦低減を実現する低摩擦材料の開発が初めて実現され、この低摩擦材料は、あらゆる摺動装置に利用可能である。この出願の発明である低摩擦材料により、摺動装置において、摺動部の摩擦によるエネルギーロスや摩耗による装置のメンテナンスの負担を軽減でき、省エネルギー・高効率での摺動装置の実用化に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の実施例におけるＺｎＯ膜の摩擦力の荷重依存性について示したグラフである。
【図２】この出願の発明の実施例におけるＺｎＯ膜の摩擦係数の荷重依存性について示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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