(57)【要約】【課題】  カーボン膜がその表面に形成された部材において、基材にほぼ影響を与えずに容易かつ経済的に、カーボン膜、特に硬質のカーボン膜を除去可能な方法を提供する。  【解決手段】  有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤５中に、カーボン膜が形成された被処理材１を浸漬し、その後該カーボン膜を物理的に除去する。有機モリブデン系化合物は、モリブデンジチオカルバメート及び／又はモリブデンジチオフォスフェートであることが好ましい。好適な浸漬温度は５０〜３００℃の範囲である。好適な有機溶剤は油剤である。特にカーボン膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜であるときに有効である。好適な被処理材の基材は、ステンレス鋼である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤中に、カーボン膜が形成された被処理材を浸漬し、その後該カーボン膜を物理的手段によって除去することを特徴とする、カーボン膜の除去方法。
【請求項２】
前記有機モリブデン系化合物が、ジチオ基を含有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記有機モリブデン系化合物が、モリブデンジチオカルバメート及び／又はモリブデンジチオフォスフェートである、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記浸漬温度が５０〜３００℃の範囲である、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記有機溶剤が油性溶剤である、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記カーボン膜が、ダイヤモンドライクカーボン膜である、請求項１〜５のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記被処理材の基材は、ステンレス鋼である、請求項１〜６のうちのいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の部材の表面に形成されたカーボン膜の除去方法に関する。特に、硬質なカーボン膜を容易に除去可能な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボン（以下、本明細書において「ＤＬＣ」という。）は、ダイヤモンド状の硬質炭素材であって、ダイヤモンドやグラファイトと同じように炭素元素（Ｃ）から構成されており、高い硬度と低い摩擦係数を有する。従って優れた耐摩耗性を発揮することができる。このため、各種摺動部材、例えば、車両用、特に内燃機関や変速機部分、金型、切削工具類、耐摩耗性機械部品、研磨材、磁気・光学部品等の各種部品等の広い用途において保護膜を構成する材料として有望である。
ところで、各摺動部材においては、高速運転又は高温高圧等の激しい摺動条件下に時に損傷、剥離や摩耗が生じ、該ＤＬＣ膜の耐摩耗性が低下してくる場合がある。また、これらのＤＬＣ膜形成工程において不良品が発生する場合もあり得る。このような場合には、使用に不具合のあるＤＬＣ膜を基材から剥離して、新たなＤＬＣ膜を当該基材に形成して得られた部材を所定の用途に再利用することが環境上及び経済上好ましい。
しかしながら、ＤＬＣ膜は、ダイヤモンド状の硬質組織を形成しており、酸又はアルカリによる洗浄や一般的な研摩、加熱では、剥離が困難であった。このため、このような硬質のＤＬＣ膜を除去するための特別な方法が種々提案されている。例えば、ＳｉＯ２粒子等の硬質粒子を膜表面に衝突させ、その衝撃力で剥離させるショットブラスト法、気体原子をプラズマ化させ、高バイアス電圧を印加させ、イオン衝突時の熱や衝撃により膜を剥離するスパッタリング法、又はダイヤモンド粉、若しくは高温水素ガス中雰囲気中でＦｅ及びＮｉを用いた研摩法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４４０３７号公報
【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、ショットブラスト法及びスパッタリング法では、硬質カーボン膜を剥離するためには、高温かつ高出力で粒子を衝突させる必要がある。このため、基材の材質や形状によっては、熱ストレスによる強度低下、変形、亀裂等を防止するために、極めて慎重な作業が要求されていた。また、研摩法では、ダイヤモンド粒子を用いた場合にはコスト高となり、また、高温水素雰囲気中で研摩を行う場合には、安全面への配慮が必要であり、コストアップの要因となっている。また、基材の材質や形状によっては、水素ガスによる脆化、高温による変形や強度低下等を防止するために、極めて慎重な作業が要求されていた。即ち、従来知られているいずれの方法であっても、基材にほぼ影響を与えずに容易かつ経済的にＤＬＣ膜を除去することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく開発されたものであり、ＤＬＣ等から成るカーボン膜が基材の表面に形成された各種の部材において、基材にほぼ影響を与えずに容易かつ経済的に、カーボン膜、特にＤＬＣのような硬質のカーボン膜を除去可能な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】
【０００６】
本発明によって提供されるカーボン膜除去方法は、有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤中に、カーボン膜が形成された被処理材を浸漬し、その後該カーボン膜を物理的手段によって除去することを特徴とする。
かかる構成の方法では、被処理材を、有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤中に浸漬することによって、ＤＬＣ等のカーボンから成る膜が物理的手段によって除去し易くなる。特に限定解釈するものではないが、これは、カーボン膜に対して有機モリブデン系化合物が作用し、該膜を軟質化させるためと考えられる。このため、カーボン膜の除去、剥離を容易に行うことができる。従って、この浸漬後、一般的な物理的除去手段によって容易にカーボン膜を除去することができる。本発明によると、低負荷な処理、例えば比較的低温又は低圧で、及び／又は短時間でカーボン膜を除去することが可能となるため、基材への影響、ダメージが少ない。また、ここで開示される方法は、単に有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤中に被処理材を浸漬させるといった簡易な処理でカーボン膜の除去を行い得る。このため、被処理材、即ち基材に対しての反応性は低く、該基材に影響を与えることは少ない。このため、基材の変形、損傷、亀裂等が極めて低減する。さらに、使用する有機モリブデン系化合物及び有機溶剤は、安価であり、また浸漬は作業が簡易であるため、本発明の方法は経済的である。
【０００７】
前記有機モリブデン系化合物としては、ジチオ基を含有することが好ましく、このうち特にモリブデンジチオカルバメート及び／又はモリブデンジチオフォスフェートであることが好ましい。
これら有機モリブデン系化合物は、カーボン膜の軟質化効果に優れ、かつ基材への影響がほぼないために、有用である。
【０００８】
好ましい態様において、前記浸漬温度は５０〜３００℃の範囲である。この温度範囲で浸漬することによって、基材に対する実質的な影響を回避しつつ、カーボン膜の軟質化効果にを向上することができる。
【０００９】
他の好ましい態様において、前記有機溶剤は油剤である。油剤を用いることによって、軟質化したカーボン膜の除去を容易とするとともに、基材に対する影響は少ない。
【００１０】
特に好ましい態様において、前記カーボン膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜である。上述のように、ＤＬＣから成る膜は、硬質で特に除去が困難である。本発明の方法によって、硬質なＤＬＣ膜であっても容易に種々の基材から除去することが可能となる。
【００１１】
また、他の好ましい態様において、前記被処理材の基材は、種々の鋼材であり、特にステンレス鋼である。ステンレス鋼は、耐久性及び耐食性に優れ、特にカーボン膜除去によって影響を受けることが少ない。このため、カーボン膜を除去して再利用するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、有機モリブデン系化合物、有機溶剤、カーボン膜及び基材の種類、浸漬手段、物理的除去手段等）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
本発明のカーボン膜の除去方法は、有機モリブデン系化合物を配合した有機溶剤中に浸漬してから、一般的な物理的方法によってカーボン膜を除去すればよく、種々の構成をその目的のために適用することができる。
【００１３】
有機モリブデン系化合物としては、モリブデンを含有するいずれの有機化合物であってもよく、特に限定されない。特に、ジチオ基を含有することが好ましい。このような有機モリブデン系化合物としては、例えば、モリブデンジチオカルバメート（Ｍｏ−ＤＴＣ）、及びモリブデンジチオフォスフェート（Ｍｏ−ＤＴＰ）が挙げられる。有機モリブデン系化合物は、１種のみで用いてもよく、或いは２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
有機溶剤としては、他の物質を溶解する用途に用いられるいずれの常温で液体の有機化合物であってもよく、特に限定されない。特に基材に対して反応性が低いことが好ましい。具体的には、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、脂環式炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、又はこれらいずれか２種以上の混合物が挙げられる。このうち、油性の溶剤、例えば、石油系溶剤、鉱物油、植物油、合成油、又はこれらの混合物のエンジンオイルが有用である。特に、鉱物油、又はエンジンオイルが好適である。
【００１５】
有機溶剤中における有機モリブデン系化合物の配合量は、有機溶剤の種類及び浸漬温度によって適宜選択され、特に限定されない。特に効果を向上するために、有機溶剤中における濃度を３００ｐｐｍ以上、特に３０００ｐｐｍ以上とすることが好ましい。また、配合量の上限は特に限定されず、飽和して沈殿する濃度まで配合することができる。これ以上配合しても無駄となり、経済的でないためである。従って、好適な配合量は、その有機溶剤及び温度によって異なるが、好ましくは３００〜３００００ｐｐｍ、より好ましくは１０００〜１００００ｐｐｍ、特に好ましくは３０００〜８０００ｐｐｍである。
【００１６】
浸漬温度としては、特に限定されず、室温であってもよいが、好ましくはカーボン膜の除去効果（軟質化効果）を向上するために、高温域のほうか好ましい。例えば、５０〜３００℃、より好ましくは５０〜２００℃、特に５０〜１００℃の範囲であり得る。
【００１７】
また、浸漬時間は、カーボン膜の性状、浸漬温度及び有機モリブデン系化合物の濃度によって異なり得る。特に限定されないが、好ましくは１〜２００分、より好ましくは１０〜６０分、特に２０〜６０分の範囲である。この範囲で効果的な軟質化効果が得られる。また、これ以上長く浸漬しても効果はあまり向上せず、効率的でない。さらに、浸漬した状態のまますぐにカーボン膜の除去を行ってもよい。
【００１８】
カーボン膜としては、いずれの用途において形成されたカーボン膜であっても適用可能である。従って、硬質なカーボン膜であっても、軟質なカーボン膜であってもよい。例えば、ＤＬＣ膜、グラファイトカーボン膜、アモルファスカーボン膜、炭素繊維膜を挙げることができる。ここで開示される方法は特に除去が困難な硬質カーボン膜、典型的にはＤＬＣ膜を除去するために好適である。
【００１９】
カーボン膜が形成された基材としては、いずれの材料から構成されていてもよい。即ち、本発明の方法によれば、いずれの材料であっても、損傷、変形等の影響を与え難い。基材としては、従来公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、各種金属、例えば、鉄、銅、チタン、アルミニウム、モリブデン、タングステン、ニッケル、又はその合金、ステンレス鋼その他の鋼材、或いは各種セラミックス、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、炭化珪素、窒化珪素を挙げることができる。このうち、金属又は合金（例えば、種々の合金鋼）であることが好ましく、より好ましくはステンレス鋼その他の合金鋼、鉄、又はアルミニウムであり、特にステンレス鋼のような耐食鋼であることが好ましい。
【００２０】
物理的除去方法としては、従来公知のいずれの手段を用いてもよい。具体的には、ブラッシング、研摩（即ち、研摩板や研摩粒子、例えば研摩用砥石による）、超音波、衝撃、例えば、ショットブラスト、エアーブラストが挙げられる。特に簡易な研摩やブラッシングが好適である。
【００２１】
被処理材は、ここで開示されるモリブデン含有溶剤に浸漬後に、有機溶剤から取り出して、このような物理的除去手段を実施することができる。除去作業は、好ましくは浸漬後、有機溶剤が乾燥する前、特に浸漬直後に行うとよい。または、浸漬した状態のまま除去作業を行ってもよい。即ち、有機溶剤に浸漬した状態で、ブラッシング、研摩してもよいし、超音波洗浄等を行ってもよい。この場合には、有機溶剤中に除去されたカーボンが分散され（即ち、基材表面からのカーボン材料の除去が容易であり）、より効果的に除去作業可能であるとともに、除去されたカーボンによる基材表面の汚染を防止し得る。また、カーボン粉塵の発生による作業環境の汚染を防止し得る。
【００２２】
次に、本発明の方法を好適に実施する態様を図１を参照にして具体的に説明する。
図１に示すように、まず、カーボン膜が形成された被処理材１を用意する（１）。一方、処理容器３には有機モリブデン系化合物及び有機溶剤５を入れ、所望により攪拌混合後、該容器３に被処理材１を浸漬する（２）。有機モリブデン系化合物及び有機溶剤５は、容器３に入れる前に予め均一に混合しておいてもよい。そして、所定温度にて所定時間浸漬後、被処理材１を取り出して、又は浸漬したまま、適当な物理的手段、例えば、研摩材（板又は粒子）７により被処理材１を研摩して、カーボン膜を除去する。この除去方法としては、研摩に限られず、前記のようなブラッシングや超音波、ショットブラスト等であってもよい。また、予め所定時間浸漬することに代えて、浸漬と同時に浸漬した状態のまま前記のようなカーボン膜除去作業を行ってもよい。以上の工程によって、カーボン膜が除去された被処理材９が容易に得られる（４）。
【００２３】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
＜実施例＞
まず、市販のエンジンオイルに、モリブデンジチオカルバメート（Ｍｏ−ＤＴＣ）を５０００ｐｐｍの濃度で添加した溶液を準備した。
テストピース１０として、図２に示すようなＤＬＣ膜をコーティングした直径２４ｍｍの円筒状のステンレス鋼を用意した。このテストピース１０の一部表面拡大写真を図３に示す。その表面がＤＬＣ膜の黒色であることが観察される。
このテストピース１０を前記Ｍｏ−ＤＴＣ配合エンジンオイル中に浸漬し、８０℃に加熱した。この状態で３０分間放置後、該オイルからテストピース１０を取り出した。その後、テストピース１０の一部分１２（図２においては円筒の中心周）に対してブラッシングを行い、ＤＬＣ膜の剥離効果を観察した。
一方、比較として、Ｍｏ−ＤＴＣを添加しないエンジンオイルを用いて、前記と同様にＤＬＣ膜の剥離を実施したものも観察した。これらテストピースにおけるブラッシング部分の一部拡大写真を図３（実施例及び比較例）に示す。
【００２４】
＜結果＞
図３の写真から明らかなように、比較例のテストピースでは、ブラッシング部分の表面の色の変化が浸漬前と比較してほぼ認められず、ＤＬＣ膜の剥離がほとんど認められなかった。これに対して、実施例のテストピースでは、ブラッシング部分の表面の色がステンレス鋼の地色である銀色に変化しており、ＤＬＣ膜特有の黒色が観察されなかった。即ち、ＤＬＣ膜の剥離が確認された。また、ステンレス鋼には、損傷や変形が認められなかった。この結果、Ｍｏ−ＤＴＣを配合したエンジンオイル中にて浸漬したＤＬＣ膜は、ブラッシングのような容易な手段によって、基材に損傷や変形等を与えずに剥離可能であることが確認された。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るカーボン膜の除去方法は、用途に特に制限なく種々の部材のカーボン膜の除去に適用することができる。特に、種々の摺動部材に形成された耐摩耗性の硬質カーボン膜、特にＤＬＣ膜の除去に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のカーボン膜の除去方法を模式的に示す説明図である。
【図２】一実施例における本方法によるカーボン膜の除去試験用のテストピースを示す模式図である。
【図３】一実施例における本方法によるカーボン膜の除去効果を示すための、テストピース表面を示す写真である。
【符号の説明】
【００２８】
１…被処理材
３…浸漬用容器
５…有機モリブデン系化合物配合有機溶剤
７…研摩板
９…基材
１０…テストピース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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