(57)【要約】【課題】  摺動上有害な微小突起を短時間で再現性よく減少できるＤＬＣコーティング膜を提供する。【解決手段】  硬度が厚み方向に略一定であるトップ層を有するＤＬＣコーティング膜において、トップ層上にオーバレイ層を備え、オーバレイ層の硬度がトップ層より低下している。特に、オーバレイ層の硬度が、ＤＬＣコーティング膜の最表面に向かって厚み方向に減少している。【選択図】    図４
2004256912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度が厚み方向に略一定であるトップ層を有するＤＬＣコーティング膜において、
トップ層上に設けたオーバレイ層を備え、オーバレイ層の硬度がトップ層より低下していることを特徴とするＤＬＣコーティング膜。
【請求項２】
オーバレイ層の硬度が、ＤＬＣコーティング膜の最表面に向かって厚み方向に減少することを特徴とする請求項１に記載のＤＬＣコーティング膜。
【請求項３】
オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、微小突起の高さが206nm以下であることを特徴とする請求項２に記載のＤＬＣコーティング膜。
【請求項４】
オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、高さ10〜30nmの微小突起の数が高さ30nm以上の微小突起の数より大きいことを特徴とする請求項２に記載のＤＬＣコーティング膜。
【請求項５】
オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、30nm以上の微小突起の密度が多くとも0.71×105/mm2、40nm以上の微小突起の密度が多くとも0.14×105/mm2、または80nm以上の微小突起の密度が多くとも6.9×103/mm2であることを特徴とする請求項２に記載のＤＬＣコーティング膜。
【請求項６】
金属製ワークに印加するバイアス電圧を一定に保って、硬度が厚み方向に略一定であるトップ層を形成する工程と、
バイアス電圧をトップ層形成時よりも低下させることにより、硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成する工程と、を備えることを特徴とするＤＬＣコーティング膜の作製方法。
【請求項７】
硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成する工程が、バイアス電圧を所定の減少率で低下させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載のＤＬＣコーティング膜の作製方法。
【請求項８】
さらに、ダイヤモンド砥粒を用いてオーバレイ層を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＤＬＣコーティング膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性と低摩擦性が要求される機械部品等にオーバレイ層として施されるＤＬＣコーティング膜の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ（以下、「ＤＬＣ」と称する）は、ダイヤモンドに似た物性を持つアモルファス状の炭素膜であり、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、さらに、低摩擦係数を有することから、近年、低摩擦性、耐摩耗性が要求される機械部品の摺動部へ利用されつつある。
【０００３】
こうしたＤＬＣコーティング膜を形成する方法としては、スパッタ法やアークイオンプレーティング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、および化学的蒸着法（ＣＶＤ法）等が用いられる。
【特許文献１】特開２０００−１１９８４３号公報
【特許文献２】特開２００２-２５６４１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＤＬＣコーティング膜に低摩擦性を発揮させるためには特別な工夫が必要である。油等による潤滑下の摩擦は荷重と速度によって境界潤滑、混合潤滑、流体潤滑などに変化する。ＤＬＣコーティング膜の低摩擦性が発揮される領域は個体間に接触が生じている境界潤滑領域や混合潤滑状態である。従来のＤＬＣコーティング膜は、摺動部品に用いた場合に、成膜中に生じる数十〜数百ナノメートルサイズの微小な突起が硬度の低い相手材との間でならされないことで、本来の低摩擦が得られないことがある。また、硬度の低い相手材を摩耗させやすくすることがある。摺動部品の動き出し時や往復運動時の摺動方向が切り替わる静摩擦域や低速域は速度が遅いため油膜が薄くなる。この場合、粘度一定として速度と荷重によって決定する油膜厚さに対して突起は物理的な引っ掛かりとなり、摩擦係数に悪影響を及ぼす。例えば自動車、二輪車のサスペンション部品等は、この突起から生じる摩擦が作動性（乗り心地）に大きく影響する。一般的なクロム（Cr)メッキなどの従来材料は摺動初期にこのような有害な突起が摺動により除去されて問題とならない。ＤＬＣコーティング膜に突起が存在しなければクロムメッキに対して約３０％〜６０％摩擦が小さくなる。またＤＬＣは硬く、耐磨耗性も良いことから、良好な表面状態を長期間維持することができる。
【０００５】
ＤＬＣコーティング膜は優れた耐磨耗性を有する反面このような有害な突起がならされにくい。特に相手材がゴムや樹脂のように柔らかい場合は上記の突起を除去しなければ返って摩擦係数が大きくなる。従って、ＤＬＣの低摩擦性を発揮するためには、ＤＬＣコーティング膜表面の突起を予め除去する必要がある。
【０００６】
また、ＤＬＣコーティング膜は硬く研磨が困難であるため、量産時には短時間で再現性よくなじみ面が得られる特徴を備えるＤＬＣコーティング膜やその研磨方法を提供することも重要である。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高硬度と高い表面平滑度を併せ持ったＤＬＣコーティング膜、及び短時間で研磨可能なＤＬＣコーティング膜とその研磨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】
【０００８】
第１の発明は、硬度が厚み方向に略一定であるトップ層を有するＤＬＣコーティング膜において、トップ層上に設けたオーバレイ層を備え、オーバレイ層の硬度がトップ層より低下していることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、オーバレイ層の硬度が、ＤＬＣコーティング膜の最表面に向かって厚み方向に減少することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、微小突起の高さが206nm以下であることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、高さ10〜30nmの微小突起の数が高さ30nm以上の微小突起の数より大きいことを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第２の発明において、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、30nm以上の微小突起の密度が多くとも0.71×105/mm2、または40nm以上の微小突起の密度が多くとも0.14×105/mm2、または80nm以上の微小突起の密度が多くとも6.9×103/mm2であることことを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、ＤＬＣコーティング膜の作製方法において、金属製ワークに印加するバイアス電圧を一定に保って、硬度が厚み方向に略一定であるトップ層を形成する工程と、バイアス電圧をトップ層形成時よりも低下させることにより、硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成する工程が、バイアス電圧を所定の減少率で低下させる工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
第８の発明は、第６又は第７の発明において、さらに、ダイヤモンド砥粒を用いてオーバレイ層を研磨する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によると、トップ層上に設けたオーバレイ層の硬度がトップ層より低下しているため、ＤＬＣコーティング膜に対して研磨が短時間で良好に行える。
【００１７】
第２の発明によると、オーバレイ層の硬度が、ＤＬＣコーティング膜の最表面に向かって厚み方向に減少するため、最表面からの深さに応じて硬度が増加し、トップ層に達するまでに研磨が進まなくなる。このため、成膜条件など様々なばらつきの中でオーバレイ層の性質がばらついても、現実的な短時間の研磨により、高い平滑度を有するなじみ面（ならし面）を再現よく作製できる。こうして、高硬度と高い表面平滑度を併せ持ったＤＬＣコーティング膜を提供することができる。このような研磨処理により予めなじみ面を作製したＤＬＣコーティング膜は、極低硬度材料（ゴム、樹脂材料等）を相手材にしても摺動部材として使用可能である。
【００１８】
また、第２の発明のＤＬＣコーティング膜は、低硬度材料（銅合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等）が相手材である場合には、相手材との摩擦によりなじみ面が迅速に得られるため、使用前の研磨処理を行うことなく好適に摺動部材として使用可能である。さらに、高硬度材料（鋼等）が相手材である場合には、低荷重下でも相手材との摩擦により迅速になじみ面が得られ、使用前の研磨処理を行うことなく好適に摺動部材として使用可能である。
【００１９】
第３の発明によると、ＤＬＣコーティング膜は、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において微小突起の高さが206nm以下であり、良好なならし面を有する。このＤＬＣコーティング膜は、摺動部品に使用され、予めならし面が得られているので極低硬度材料（ゴム、樹脂材料等）を相手にする場合でも摩擦が小さい。
【００２０】
第４の発明によると、ＤＬＣコーティング膜は、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、高さ10〜30nmの微小突起の数が高さ30nm以上の微小突起の数より大きくなっており、良好なならし面を有する。このＤＬＣコーティング膜は、予めならし面が得られているので極低硬度材料（ゴム、樹脂材料等）を相手にする場合でも摩擦が小さい。
【００２１】
第５の発明によると、オーバレイ層を研磨した後の研磨表面において、30nm以上の微小突起の密度が多くとも0.71×105/mm2、40nm以上の微小突起の密度が多くとも0.14×105/mm2、80nm以上の微小突起の密度が多くとも6.9×103/mm2であり、良好なならし面を有する。このＤＬＣコーティング膜は、予めならし面が得られているので極低硬度材料（ゴム、樹脂材料等）を相手にする場合でも摩擦が小さい。
【００２２】
第６の発明によると、ＤＬＣコーティング膜の作製方法において、バイアス電圧をトップ層形成時よりも低下させることにより、硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成するため、ＤＬＣコーティング膜に対して研磨が短時間で良好に行える。
【００２３】
第７の発明によると、硬度がトップ層より低下しているオーバレイ層をトップ層上に形成する工程が、バイアス電圧を所定の減少率で低下させる工程を含むため、オーバレイ層の硬度が、ＤＬＣコーティング膜の最表面に向かって厚み方向に減少するような短時間で再現性のある研磨を行えるオーバレイ層を形成できる。このような研磨処理により予めなじみ面を作製したＤＬＣコーティング膜は、極低硬度材料（ゴム、樹脂材料等）を相手材にしても摺動部材として使用可能である。
【００２４】
また、第７の発明により作製されたＤＬＣコーティング膜は、低硬度材料（銅合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等）が相手材である場合には、相手材との摩擦によりなじみ面が迅速に得られるため、使用前の研磨処理を行うことなく好適に摺動部材として使用可能である。さらに、高硬度材料（鋼等）が相手材である場合には、低荷重下でも相手材との摩擦により迅速になじみ面が得られ、使用前の研磨処理を行うことなく好適に摺動部材として使用可能である。
【００２５】
第８の発明によると、第６又は第７の発明において作製されたＤＬＣコーティング膜をダイヤモンド砥粒を用いて研磨することにより、このＤＬＣコーティング膜は、摺動部品に使用され、低硬度材料を相手にする場合や、低荷重で使われる場合でも、摩擦が小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すＤＬＣコーティング膜９は、アンバランスマグネトロンスパッタ（UBM）法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００２８】
スパッタの原理は、図２に示すように、アルゴン（Ar）等のスパッタガスを導入した真空中でターゲット１１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット１１に衝突させてターゲット１１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット１１と対向して配置された金属製ワーク１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。なお、ＤＬＣ成膜時には、ＤＬＣ中への水素量を制御するため、メタン（ＣＨ4）等の炭化水素ガス或いは水素ガスがスパッタガスとともに使用されることもある。
【００２９】
ＵＢＭスパッタ法において、スパッタ蒸発源１０にターゲット１１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁石１２，１３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁石１２により発生する磁力線の一部がワーク１の近傍に達し、チャンバ内のＡｒをイオン化させ、イオンアシスト効果が生じる。また、ワーク１にバイアス電圧を印加することによって、イオンアシスト効果を調整し、ＤＬＣ膜の硬度を制御することができる（例えば、特開２００２-２５６４１５号参照）。これは、スパッタガスイオンのワーク表面上への衝突の強さ（バイアス電圧により調整される）が硬度に影響するためである。
【００３０】
図３は、ＵＢＭスパッタ装置２０の基本構成を示す。真空チャンバ２１に４つのスパッタ蒸発源１０ａ〜１０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル２６上にワーク１が置かれ、ワーク１に外周からコーティングが行われる。スパッタ蒸発源１０ａ〜１０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ２１にはアルゴン等のスパッタガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００３１】
スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄにはターゲットとして金属を使用する。金属として、例えばクロム（Cr）、タングステン（W）、チタン（Ti）、シリコン（Si）、タングステンカーバイト（WC）が用いられる。
【００３２】
ＤＬＣコーティング膜９は、図１に示すように、ワーク（母材）１の表面にボンド層２、中間層３、トップ層４、オーバレイ層５が順に積層して形成される。そして、オーバレイ層５が表面研磨機により研磨され、所定の平滑度を持つ構成とする。
【００３３】
図４は、上記ＤＬＣコーティング膜９を形成するのにあたって、ターゲット出力（スパッタ電源の電力）が時間変化する様子を示している。なお、金属の蒸着量及び炭素の蒸着量はターゲット出力に比例するため、図４の縦軸は膜中での金属と炭素の比率とみることもでき、一方、膜厚は堆積時間に比例するため、図４の横軸は膜厚とみることもできる。なお、便宜上、金属ターゲット出力は、後述のボンド層２における値を１００％とし、グラファイトターゲット出力は後述のトップ層４の値を１００％として表現することとする。
【００３４】
ボンド層２は、金属ターゲット１０ｂ，１０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層２を形成するのにあたって、図４に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３５】
中間層３は、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層３を形成するのにあたって、図４に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を１００％から時間に対して比例的に減少させる一方、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から時間に対して比例的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３６】
図４に示すように、トップ層４は、通常、スパッタ蒸発源の金属組成比を０％（金属ターゲット出力を０％）とし、スパッタ蒸発源のグラファイト組成比を１００％（グラファイトターゲット出力１００％）と略一定にして所定時間だけスパッタが行われる。この場合、トップ層の硬度は、厚みによらず略一定であり、通常のDLC膜の硬度となる。
【００３７】
なお、場合によっては、トップ層４の靱性を高めるために、金属ターゲットもスパッタして、トップ層の金属の比率を０〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層４の密着性や靱性を高め、高荷重によってワーク１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止することも可能である。図５に示すように、トップ層４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係ように、金属の比率を０〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層４の靱性と硬度を好ましい範囲に設定できる。
【００３８】
オーバレイ層５は、通常、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲットのみをスパッタし、ＤＬＣ膜として形成される。なお、トップ層とオーバレイ層の構成元素比率は同じであり、例外的に、トップ層に金属を含有させる場合はオーバレイ層５の形成時にも金属ターゲットがスパッタされる。このオーバレイ層５を形成するのにあたって、図４に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を０％とし、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を１００％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３９】
オーバレイ層５において、バイアス電圧は、オーバレイ層５の最表面に向かって単調に減少させており、例えば、トップ層形成時の値から所定の減少率をもって低下させている（図４のA）。或いは、バイアス電圧は、中間層及びトップ層形成時の値から所定値だけ減少させてもよい（図４のB）。オーバレイ層５は、バイアス電圧を低下させることにより硬度が低下することが知られており、オーバレイ層５は、トップ層４から硬度の低下したＤＬＣ膜となる。非常に高い硬度を有するトップ層４の研磨は既存の方法では困難であるが、トップ層４より硬度の低いオーバレイ層５を研磨することにより、高い表面平滑度を有する研磨表面（ならし面）が得られる。なお、ワークに印加するバイアス電圧が小さくなると、イオンアシスト効果が弱まるため、硬度が低下する。
【００４０】
特に、工業的に量産可能な形で再現性よく、研磨により高い平滑度を有するならし面を作製するために、オーバレイ層５において、バイアス電圧は、トップ層形成時の値から単調に低下させることが好ましい（図４のA）。つまり、オーバレイ層５において、硬度をトップ層４とオーバレイ層５の境界からオーバレイ層５の最表面に向かって単調に低下している。この場合、重要なことは、最表面からの深さに応じて硬度が増加するため、トップ層４に達するまでに研磨が不可能となり、オーバレイ層５の厚さの範囲で研磨が進まなくなることである。通常の非常に高い硬度を有するDCL膜の研磨は、研磨に適したオーバレイ層を有さないため良好に行えないが、硬度を低下させたオーバレイ層５では良好な研磨が可能となる。成膜条件など様々なばらつきの中でオーバレイ層５の性質がばらついても、上記のオーバレイ層５を設けるだけで量産に適した現実的な短時間の研磨により、高い平滑度を有するならし面を有するＤＬＣ膜を再現よく作製できる。
【００４１】
なお、オーバレイ層５は、製膜時のバイアス電圧を所定値以下に下げるとともに、炭化水素ガスや水素ガスからの水素の含有量を増やすことにより、その硬度を減少させることもできる。
【００４２】
オーバレイ層５は、テープ研磨機等の表面研磨機により研磨され、所定の平滑度を持つ。研磨にはダイヤモンド砥粒（粒径１〜３０μｍ）を用いることが好ましいが、オーバレイ層５の硬度を著しく小さくすれば、シリカ（SiO2）、アルミナ（Al2O3）も使用可能である。ダイヤモンド砥粒を用いテープ研磨機で研磨する場合は、５〜２０ｍｍ／秒のテープスピード、テープの押付け力２０〜８０ｋｇで研磨がなされ、良好なならし面が得られる。研磨時間を長くすると研磨表面の微小突起の高さはより減少する。オーバレイ層５は、研磨加工が施されることにより、高硬度と高い表面平滑度を併せ持ち、例えば二輪車のフロントフォーク等に用いられた場合、樹脂製シール及び樹脂製軸受との間の摩擦を下げることができ、樹脂製シール及び樹脂製軸受の十分な耐久性が確保される。
【００４３】
なお、相手材が金属である場合など、ならし効果が期待できる摺動条件下では、オーバレイ層５の研磨加工を省くことも可能である。オーバレイ層５は、硬度が低く、好ましくは硬度を傾斜させており、相手材が金属である場合、摺動初期において迅速に良好な表面を形成する特性を有するからである。つまり、相手材が軟らかい場合には、研磨加工を行えばよいし、金属等の硬い相手材の場合、研磨加工は不要となる。
【実施例】
【００４４】
ＵＢＭスパッタ装置内に、洗浄後のワーク（アルミニウム合金製、円筒形状）を配置し、アルゴン（Ar）プラズマによるUBMスパッタを行った。ターゲットの印加電圧（スパッタ電源電圧）とワークに印加されるバイアス電圧は直流（マイナス）である。ワーク表面とターゲットとの最近距離は１５cmとしスパッタにより成膜を行った。ワーク上に、クロム（Cr）のボンド層（膜厚０．１μｍ）、炭素とタングステンカーバイト（WC）の組成比率を変化させた中間層（膜厚０．５μｍ）、DLC（１００％）のトップ層（膜厚１．０μｍ）、DLC（１００％）のオーバレイ層（膜厚０．２μｍ）を順に成膜した。バイアス電圧は、成膜開始時からトップ層成膜終了時まで２００Vに維持されるが、オーバレイ層の成膜中には一定速度で降下され、オーバレイ層の成膜終了時に５０Vに達するようにした（サンプル１）。
【００４５】
別に、オーバレイ層だけを設けない、すなわちバイアス電圧２００Vで作製したトップ層が最外に位置するＤＬＣ膜（サンプル２）と、オーバレイ層の成膜時に５０Vに達した後バイアス電圧５０Vを保って１μｍ程度成膜したＤＬＣ膜（サンプル３）を作製しておき、ナノインデンター（商品名：エリオニクス社製ＥＮＴ-１１００）により表面の硬度を測定すると、サンプル３は、サンプル２より硬度が約７２％減少した。この結果は、オーバレイ層の成膜中にバイアス電圧を２００Vから５０Vへ降下させることにより、オーバレイ層内で最表面に向かって硬度が約７２％減少することを示す。
【００４６】
成膜後のサンプル１のオーバレイ層に対して、ダイヤモンドフィルム（粒径５μｍ程度）によりテープ研磨を行った。研磨は、テープの押付け力６０ｋｇ、テープスピード１０ｍｍ／秒で、テープ幅４インチ（１０１ｍｍ）のテープを幅方向に移動させることにより行われた。図７に示すように、研磨は、ゴムによりテープを押した状態で、ワークの軸方向にテープを送ることによりなされた。
【００４７】
図６（ａ）のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）画像に示すように、研磨前のサンプル１の表面には、高さ８０〜１５０ｎｍの突起（突起の根元の幅は典型的に３００ｎｍ程度）が多数存在する。図６（ａ）はまた典型的なＤＬＣ膜の表面を示めしており、従来のＤＬＣ膜は研磨が困難であったため、このように表面に顕著な突起がある状態で使用されてきた。
【００４８】
一方、図６（ｂ）のＡＦＭ画像に示すように、サンプル１のＤＬＣ膜の研磨後の表面には、高さ８０〜１５０ｎｍの突起はほとんどなくなっており、研磨が良好に行われたことを示している。
【００４９】
なお、極最表面の平滑性を評価する場合、先端直径が小さくとも２μｍであるＪＩＳ規格のダイヤモンド球を用いる触針式の粗さ計では計測できない。ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて１２０×１２０μｍ2程度の領域で得た表面プロファイルデータを平滑化処理して表面解析を実施することで評価が可能になる。
【００５０】
表１に、サンプル１表面の突起の高さ（負荷曲線谷低面より１％基準）の分布を示す。突起の個数と高さは、走査型プローブ顕微鏡（商品名：島津製作所製ＳＰＭ-９５００Ｊ３）により観察した表面プロファイルを面積０．２μｍ2以上の単位で凹凸を抽出して解析することにより求めた。表１に示すように、研磨前に３０ｎｍ以上の突起が１２０×１２０μｍ2の領域内で６０４５個（密度：4.20×105/mm2）存在するのに対して、研磨後は１０１６個（密度：0.71×105/mm2）に減少している。研磨前に４０ｎｍ以上の突起が１２０×１２０μｍ2の領域内で３８５１個（密度：2.67×105/mm2）存在するのに対して、研磨後は１９９個（密度：0.14×105/mm2）に減少している。さらに、研磨後に８０ｎｍ以上の突起が１２０×１２０μｍ2の領域内で１００個（密度：6.9×103/mm2）になった。さらに、研磨前は、高さ１０〜３０nmの突起より高さ３０nm以上の突起の方が数多く存在するが、研磨後は、高さ１０〜３０nmの突起の方が、高さ３０nm以上の突起より多くなっており、良好な研磨が行えたことを示している。
【００５１】
【表１】
2004256912.tif 000003
さらに、表２に示すように、突起の高さの最大値は、研磨前に７４４ｎｍであったものが、研磨後に２０６ｎｍに減少しており、突起の高さの平均値は、研磨前の９８ｎｍから研磨後の４７ｎｍへ減少している。
【００５２】
【表２】
2004256912.tif 000004
図８に、研磨後のＤＬＣ膜の摩擦係数をバウデン−レーベン試験により求めた結果を、Ｃｒめっき膜、ＴｉＮ膜、研磨前のＤＬＣ膜に比較して示す。試験は、相手材のＮＢＲ（ニトリルゴム）製シートに１／２インチ直径鋼球圧子を裏に当てて、潤滑材としてオイル（フロントフォークオイル：ＫＨＬ−１５−１０（カヤバ工業製））を使用して、移動速度２０ｍｍ／ｓｅｃ、荷重１．０Ｋｇｆ（９．８Ｎ）、ストローク１０ｍｍの条件下で行った。なお、１インチは２．５４ｃｍである。
【００５３】
研磨後のＤＬＣ膜の摩擦係数は、Ｃｒめっき膜、ＴｉＮ膜、研磨前のＤＬＣ膜に対して１／２〜１／３の値となり、本実施例のＤＬＣ膜を研磨加工で表面をならすことにより硬度の極めて低い樹脂に対しても良好な摩擦係数が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のDLCコーティング膜は、摺動部品の表面コーティングに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態を示すＤＬＣコーティング膜の断面図である。
【図２】同じくスパッタ法の原理を示す説明図である。
【図３】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図である。
【図４】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図である。
【図５】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図である。
【図６】（ａ）研磨前の実施例のＤＬＣ膜の表面状態を示すＡＦＭ（原子間力顕微鏡）画像である。（ｂ）研磨後の実施例のＤＬＣ膜の表面状態を示すＡＦＭ画像である。
【図７】研磨方法を示す図である。
【図８】研磨後のＤＬＣ膜の摩擦係数をＣｒめっき膜、ＴｉＮ膜、研磨前のＤＬＣ膜の摩擦係数に比較して示したグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１  ワーク
２  ボンド層
３  中間層
４  トップ層
５  オーバレイ層
９  ＤＬＣコーティング膜
１０ａ〜１０ｄ  スパッタ蒸発源
２０  ＵＢＭスパッタ装置
【図１】
2004256912.tif 000005
【図２】
2004256912.tif 000006
【図３】
2004256912.tif 000007
【図４】
2004256912.tif 000008
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図６】
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