(57)【要約】  【課題】  噴射材を従来よりも高速で噴射することを可能とし、それによって、黒鉛等の比重の小さな固体潤滑剤によっても、ブラスト加工という簡易な方法で被処理対象に潤滑層を形成することができる方法並びに装置を提供する。  【解決手段】  噴射材を圧縮気体と共に噴射する直圧式ブラスト加工装置の噴射ノズルであって、前記噴射ノズルの軸線方向に形成された孔が、該噴射ノズルの入口から任意の距離xにおける軸線直交方向の断面において、下記の条件式（１）及び（２）を満たすような形状とする。  【数１８】2005144566.tif 000020   【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射材を圧縮気体と共に噴射する直圧式ブラスト加工装置の噴射ノズルであって、前記噴射ノズルの軸線方向に形成された孔が、該噴射ノズルの入口から任意の距離xにおける軸線直交方向の断面において、下記の条件式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする噴射ノズル。
【数１】
2005144566.tif 000018
上記式において、
a：噴射ノズル入口から任意の距離xにおける軸線直交方向の断面積
G：気体の重量流量
g：重力加速度
κ：気体の比熱比
R：気体定数
T１：噴射ノズル入口における気体の温度
p：噴射ノズル入口から任意の距離xにおける気体の圧力
p１：噴射ノズル入口における気体の圧力
p２：噴射ノズル出口における気体の圧力
L：噴射ノズル長さ
【請求項２】
請求項１記載の前記噴射ノズルを備えたことを特徴とする直圧式ブラスト加工装置。
【請求項３】
噴射材及び圧縮気体をともに、下記条件式（１）及び（２）を満たす流路を通過させて加速した後、被処理対象の表面に噴射することを特徴とするブラスト加工方法。
【数２】
2005144566.tif 000019
上記式において、
a：流路入口から任意の距離xにおける流路の軸線直交方向の断面積
G：気体の重量流量
g：重力加速度
κ：気体の比熱比
R：気体定数
T１：流路入口における気体の温度
p：流路入口から任意の距離xにおける気体の圧力
p１：流路入口における気体の圧力
p２：流路出口における気体の圧力
L：流路長さ
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記噴射材として固体潤滑剤を使用し、これを前記流路により加速して、被処理対象の表面に噴射することによって、当該被処理対象表面に前記固体潤滑剤による潤滑層を形成することを特徴とする潤滑層の形成方法。
【請求項５】
固体潤滑剤として、炭素成分９０％以上で粒径が１〜１００μmの黒鉛粉体を使用し、当該黒鉛粉体を噴射圧力１．０MPa〜１．５MPa、噴射速度２２０〜２７０m/secにて前記被処理対象に噴射することによって、当該被処理対象表面に黒鉛から成る潤滑層を形成することを特徴とする潤滑層の形成方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の方法により潤滑層を形成した摺動製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射材を被処理対象に高速で噴射するに適した噴射ノズル、及びブラスト加工方法に関し、また、該噴射ノズルを備えたブラスト加工装置、並びに前記ブラスト加工方法により被処理対象表面に潤滑層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、摺動製品等、耐摩擦性や耐摩耗性の要求される機械要素部品においては、長期間優れた耐摩擦性や耐摩耗性を発揮できるようその表面に潤滑層が形成されている。このような潤滑層の形成方法としては、潤滑油やグリース等の液体潤滑剤をその表面に塗布する方法があるが、真空や超高温・低温等の条件下では潤滑効果が発揮されないといったように使用環境により制約を受ける。そのため、前記液体潤滑剤でなく、黒鉛（グラファイト）や二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、窒化ホウ素などの固体潤滑剤やフッ素樹脂などの高分子材料を使用して潤滑層を形成する方法も一般に用いられている。
【０００３】
前記固体潤滑剤等を用いた潤滑層形成方法としては、被処理対象表面に固体潤滑剤をバインダと共に塗布して乾燥させる方法、被処理対象の表面を粗面化して固体潤滑剤を配置した後焼付けを行う方法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの真空蒸着技術を用いて被処理対象表面へ固体潤滑剤を拡散させる方法等のほか、機械的な方法によるものもあり、例えば、
皿バネの表面に、皿バネ硬度と同等以上の硬度を有する鋼球に加えて二硫化モリブデン又は黒鉛のいずれか又は双方の潤滑粒子からなる混合粒子を噴射し、前記鋼球の衝突時における衝撃エネルギーで皿バネの表層面に梨地状の凹凸面を形成しながら前記潤滑粒子を繰り返し打ち込み、二硫化モリブデン又は黒鉛のいずれか又は双方からなる潤滑皮膜を生成する方法（特許文献１）や、
ボールミル容器に、転がり軸受の転動体と共に黒鉛やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の鱗片状又は微粉末の固体潤滑剤を入れて回転させ、転動体同士の衝突による衝撃エネルギー及び摩擦エネルギーにより、その転動体表面に固体潤滑剤をコーティングする方法（特許文献２）等が開示されている。
【０００４】
また、二硫化モリブデン粉末を被処理対象表面へと噴射することにより、被処理製品に前記に乳化モリブデンの被膜を形成する方法（非特許文献１）もある。
【０００５】
上述するような先行技術が記載された文献としては、下記のものがある。
【特許文献１】特開平１１−３１５８６８号公報
【特許文献２】特開平８−１９６９５１号公報
【非特許文献１】荻原秀実，固体潤滑剤の微粒子ピーニングによる内燃機関ピストンしゅう動部の表面改質，トライボロジスト，第４７巻，第１２号，２００２年，Ｐ８９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１や特許文献２に記載の方法によれば、固体潤滑剤をバインダと共に塗布乾燥する方法のように被処理対象の材質が限定されたり、当該被処理対象に対してリン酸塩処理等の前処理を経る必要がなく、また、真空蒸着のような化学的方法のように高価な装置を用いる必要もなく、潤滑層を比較的容易に形成することができる。
【０００７】
しかし、例えば特許文献１に記載の方法では、固体潤滑剤を被処理対象である皿バネに打ち込むために当該被処理対象と同等以上の硬度を有する鋼球が必要となり、固体潤滑剤のみを使用して潤滑層を形成することはできず、また、特許文献２に記載の方法では、被処理対象である転動体と固体潤滑剤のみを使用して潤滑層を形成することができるものの、当該被処理対象を前記固体潤滑剤と共にボールミル容器に入れて回転させなければならないため、被処理対象とすることのできる物品の形状や大きさが極端に限定されてしまうという問題がある。
【０００８】
これに対し、前記非特許文献１に記載の方法によれば固体潤滑剤である二硫化モリブデンのみを被処理対象に対して噴射するという簡易な方法によって潤滑層を形成でき、かつ、各種形状・大きさの物品を被処理対象とすることができるという利点がある。
【０００９】
そのため、前記二硫化モリブデンと同様に、当該二硫化モリブデンよりも安価な黒鉛を噴射することによって潤滑層を形成することや、アルミニウム合金よりもさらに硬度や融点の高い鋼等を被処理対象とすることを可能とするような展開を図ることが望まれている。
【００１０】
しかし、前記非特許文献１に記載の方法では、噴射した固体潤滑剤を当該被処理対象表面に衝突した際のエネルギーのみによって前記被処理対象へ浸透させるため当該衝突エネルギーを大きくする必要があり、噴射材となる固体潤滑剤が比重の高い二硫化モリブデンに限定され、また、被処理対象の材質も硬度の低いアルミニウム合金に限定されていた。
【００１１】
すなわち、前記二硫化モリブデンの比重は４．８であるのに対し黒鉛の比重は２．２４と１／２以下であり、その分衝突エネルギーが小さくなってしまうことから、前記二硫化モリブデンと同様の噴射条件で噴射しても黒鉛が被処理対象の内部に浸透しにくく、当該黒鉛の噴射により形成された潤滑層は寿命や強度等に問題が生じてしまうため、実用化することができなかった。
【００１２】
上記比重の差による衝突エネルギーの減少は、被処理対象として硬度や融点の高い鋼等を対象にしようとした場合には、より一層の問題となる。
【００１３】
そこで、比重の小さい黒鉛を噴射材とするにあたっては、衝突エネルギーが比重のほか噴射速度に大きく関係することに着目し、噴射材の噴射速度を従来よりも高速にすることが考えられるが、従来のブラスト加工装置では、その噴射速度を上げるには限界があったことから、黒鉛噴射による潤滑層形成を実現することができなかった。
【００１４】
以上より、本発明は、噴射材を従来よりも高速で噴射することが可能な構成を明らかにし、それによって、黒鉛等の比重の小さな固体潤滑剤によっても、ブラスト加工という簡易な方法で被処理対象に潤滑層を形成することができる方法並びに装置を提供することを目的とする。
【００１５】
なお、上記の説明では、従来技術を黒鉛等の固体潤滑剤の噴射を行うこととの関係において説明したが、本発明の噴射ノズル及びブラスト加工装置並びにブラスト加工方法に適用される噴射材はこれに限定されるものでなく、各種の噴射材に対して適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記従来技術の課題を解決すべく、本発明の噴射ノズルは、噴射材を圧縮気体と共に噴射する直圧式ブラスト加工装置の噴射ノズルであって、前記噴射ノズルの軸線方向に形成された孔が、該噴射ノズルの入口から任意の距離xにおける軸線直交方向の断面において、下記の条件式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする（請求項１）。
【数３】
2005144566.tif 000002
ここで、上記条件式（１），（２）に使用される記号は下記のとおりである。
a：噴射ノズル入口から任意の距離xにおける軸線直交方向の断面積
G：気体の重量流量
g：重力加速度
κ：気体の比熱比
R：気体定数
T１：噴射ノズル入口における気体の温度
p：噴射ノズル入口から任意の距離xにおける気体の圧力
p１：噴射ノズル入口における気体の圧力
p２：噴射ノズル出口における気体の圧力
L：噴射ノズル長さ
【００１７】
また、本発明の直圧式ブラスト加工装置は、前記噴射ノズルを備えることを特徴とする（請求項２）。
【００１８】
さらに、本発明のブラスト加工方法は、噴射材及び圧縮気体を、下記条件式（１）,（２）を満たす流路を通過させて加速した後、被処理対象の表面に噴射することを特徴とする（請求項３）。
【数４】
2005144566.tif 000003
ここで、上記条件式（１），（２）に使用される記号は下記のとおりである。
a：流路入口から任意の距離xにおける流路の軸線直交方向の断面積
G：気体の重量流量
g：重力加速度
κ：気体の比熱比
R：気体定数
T１：流路入口における気体の温度
p：流路入口から任意の距離xにおける気体の圧力
p１：流路入口における気体の圧力
p２：流路出口における気体の圧力
L：流路長さ
【００１９】
前記ブラスト加工方法において、前記噴射材として固体潤滑剤を使用し、これを前記流路により加速して、被処理対象の表面に噴射すれば、当該被処理対象表面に前記固体潤滑剤による潤滑層を形成することができる（請求項４）。
【００２０】
また、固体潤滑剤として炭素成分９０％以上で粒径が１〜１００μmの黒鉛粉体を使用し、当該黒鉛粉体を噴射圧力１．０MPa〜１．５MPa、噴射速度２２０〜２７０m/secにて前記被処理対象に噴射することによって、当該被処理対象表面に黒鉛から成る潤滑層を形成することができる（請求項５）。
【００２１】
本発明の潤滑層の形成方法は、表面に潤滑性を保持することが必要な摺動製品を被処理対象とすることができ、これによって当該摺動製品に好適な潤滑層が形成された摺動製品となる（請求項６）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ブラスト加工の際に噴射材を通過させる噴射ノズル（流路）の形状を、所定条件を満たす特殊な形状とすることにより、各種噴射材を従来と比較して高速で噴射することが可能となる。
【００２３】
したがって、本発明の噴射ノズル、噴射方法は、高い噴射速度で噴射材を噴射することが望まれる各種のブラスト加工に好適に用いることができ、これによって被膜形成、研磨、切削、ショットピーニング、梨地模様形成等、各種加工において所望の効果を得ることができる。
【００２４】
特に被膜形成にあっては、従来、被処理対象表面へ衝突する際の衝突エネルギーの関係から、比較的比重の大きい噴射材でなければ被膜を形成することができなかったのに対し、本発明の噴射ノズル及びブラスト加工装置を使用すれば、噴射速度を向上させることができることから、比重の小さい噴射材を使用する場合であっても大きな衝突エネルギーを得ることができ、当該比重の小さな噴射材によって被膜形成が可能となる。
【００２５】
その結果、二硫化モリブデンと比較して比重の小さい黒鉛を噴射材として用いた場合にも、好適に潤滑層を形成することができ、黒鉛粉体を被処理対象へ噴射するという簡易な方法で、バインダ等を使用することなく黒鉛からなる潤滑層を形成することができる。
【００２６】
当該黒鉛は、性能面では二硫化モリブデンと同等で摩擦係数の低い、優れた潤滑特性を有するため、好適な潤滑層を形成することができ、かつ、コストは二硫化モリブデンの１／５〜１／１０であるため、低コスト化も可能となる。
【００２７】
また、前記噴射速度の向上による衝突エネルギーの増加に伴い、被処理対象としてアルミニウム合金のみならず鋼等を使用することができるため、潤滑層を形成する成品の用途を幅広いものとすることができる。
【００２８】
本発明の方法により形成された潤滑層は、母材である被処理対象と強固に密着していることから、剥離等が起きずに長期間にわたって好適に潤滑効果を発揮することができる。このような強固な密着は、噴射された潤滑剤が被処理対象に衝突する際、該潤滑剤の成分が被処理対象の内部へ物理的に浸透すること等により得られるものと思われる。
【００２９】
また、本発明のブラスト加工装置は、本発明のノズルを従来の噴射ノズルに代えて備えることによって製造可能であり、装置構成を大幅に変更等する必要がなく、実用に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
１．噴射ノズル
本実施形態にあっては、噴射速度の向上を図るべく噴射材と圧縮気体とを通過させる流路を、ブラスト加工装置で使用する噴射ノズルによって実現することとする。
【００３２】
本発明の噴射ノズルは、下記に示すようにその形状に特徴を有する。
【００３３】
〔噴射ノズル形状を特定する条件式〕
本発明の噴射ノズルは、前記噴射ノズルの軸線方向に形成された孔が、該噴射ノズルの入口から任意の距離xmにおける軸線直交方向の断面において、下記の条件式（１）及び（２）を満たす断面積am２を有するものとする。
【００３４】
さらに、下記条件式（１）におけるpは、下記の条件式（２）を満たす値とする。
【数５】
2005144566.tif 000004
ここで、前述の記号は下記のものを示す。なお、当該記号に添字がある場合、添字として１が付いているものは噴射ノズル入口における値を、添字として２が付いているものは噴射ノズル出口における値を示し、添字のついていないものは、任意位置xでの値を示すものとする。
g：重力加速度    g＝9.8  〔m/sec２〕
κ：気体の比熱比〔（cp/cv）〕
R：気体定数〔 kJ/(kg・K)〕
T１：噴射ノズル入口における気体の温度 〔K〕
p：噴射ノズル入口から任意位置xにおける気体の圧力〔Pa〕
p１：噴射ノズル入口における気体の圧力〔Pa〕
p２：噴射ノズル出口における気体の圧力〔Pa〕
G：気体の重量流量〔N/sec〕
x：噴射ノズル入口からの任意位置〔m〕
L：噴射ノズル長さ〔m〕
【００３５】
なお、例えば、ノズル入口における気体の温度T１としては223〜573K 、また、該ノズル入口における気体の圧力p１としては、0.01〜5MPa程度をとることができる。
【００３６】
〔条件式の作成〕
噴射ノズル形状を特定する前記条件式（１）は下記のようにして導いた。
【００３７】
なお、前記式（１）を導くにあたり、対象となる気体は一次元定常流の完全ガスであるとし、上述の説明で用いた記号は下記でも同様のものを意味するとして使用している。新たに使用する記号は下記の通りである。
v：気体の比容積 〔m３/N〕
ρ：気体の密度 〔kg/m３〕
i：気体のエンタルピー 〔kcal〕
また、上記エンタルピーiの〔kcal〕を〔J〕に換算するため、
J：熱の仕事当量            J＝4185.5  〔J/kcal〕
を用いる。
【００３８】
・エネルギー（エネルギー保存）の式
単位質量1kgの気体について、外部から与えられる熱量をQ〔kcal/kg〕、外部に対してなす仕事をWs〔J/kg〕、摩擦仕事をWf〔J/kg〕とし、
前記摩擦仕事Wfはすべて散逸して流体を加熱するものとし、また、位置エネルギーを無視すると、エネルギー保存の式は下記の式（３）となり、これより下記の式（４）が導かれる。この式（４）を微分形で表すと下記の式（５）のようになる。
【数６】
2005144566.tif 000005
【００３９】
・運動量の式（運動方程式）
流れの方向の微小長さdxを占める流体について該流れ方向の力の釣り合いを考えると、下記式（６）のようになり、この両辺を整理すると下記の式（７）が得られる。
【数７】
2005144566.tif 000006
【００４０】
・等エントロピー流れ
外部との熱・仕事の授受がなく（Q=0、Ws＝0）、さらに摩擦がない（Wf＝0）とした断熱無摩擦流れにおいては、エントロピー一定の等エントロピー流れとなり、前記式（５），（７）の式は下記の式（８）,（９）の通りとなる。
【００４１】
下記（８）,（９）の式から下記の式（１０）が導き出され、この式（１０）から下記式（１１）が得られる。なお、添字のsは等エントロピー流れを意味する。
【数８】
2005144566.tif 000007
【００４２】
前記式（１１）は、下記式（１２）のように整理できるが、エンタルピiは完全ガスの場合、比熱定数cpを用いてi＝cpTと表されるため、下記式（１３）と記載できる。
【数９】
2005144566.tif 000008
【００４３】
ここで、完全ガスを前提とした場合、等圧変化状態でのガス比熱cpは、下記式（１４）となり、
また、断熱状態の等エントロピー流れにおいては下記式（１５），式（１６）が成り立ち、これより下記式（１７）が導かれることから、前記式（１３）は、下記式（１８）のようになる。
【数１０】
2005144566.tif 000009
【００４４】
ここで、下記の式（１９）のように置き換えをすると、前記式（１８）は下記式（２０）のようにまとめられる。
【数１１】
2005144566.tif 000010
【００４５】
ここで、定常流では任意断面を通る気体の流量Gは一定となることから下記の式（２１）が成り立ち、この式（２１）と、前記式（１６）より得られる下記の式（２２）、及び前記式（２０）から、流量Gは下記の式（２３）のようになる。
【数１２】
2005144566.tif 000011
【００４６】
任意位置における圧力をp、噴射ノズルの断面積をaとすると、前記式（２３）より、下記の式（２４）が得られ、この式（２４）において噴射ノズル入り口における流速を無視すればw１＝0即ちα＝0となることから、前記条件式（１）が導き出される。
【数１３】
2005144566.tif 000012
【００４７】
本式（１）は、噴射ノズル入口から任意距離xにおける孔の断面積aは、噴射ノズル内を流れる流量G、入口での温度T１及び圧力p１、その任意位置での圧力pが決まれば求められることを示している。
【００４８】
なお、前記式（１）から、本発明の噴射ノズルの断面積aを求めるにあたって満たす条件とした下記の式（２）は、噴射ノズル入り口から任意距離xにおける気体の圧力pが、出口（大気圧）に向かって比例的に減少するものとして得られた圧力勾配一定における関係式である。
【数１４】
2005144566.tif 000013
【００４９】
〔数値の設定と噴射ノズルの形状〕
前記条件式（１）より、噴射ノズル入口から任意の距離xの孔の断面積aを求めるには、上述のように、重量加速度g、気体の比熱比κ、気体定数Rといった定数のほか、噴射ノズル内を流れる流量G、入口での温度T１及び圧力p１、その任意位置での圧力pが必要となる。
【００５０】
そこで、気体の流量Gを算出するにあたり、噴射ノズルの孔の内径が最小となる部分（以下「スロート」という。）の内径dを設定して当該スロートにおける圧力・温度・流速を求め、前記スロート内径により求まるスロートの断面積から流量Gを算出することとした。スロートにおける各値を以下の記号で表すものとする。
d：スロート内径〔m〕
at：スロートの断面積〔m２〕
Tt：スロートにおける気体の温度〔K〕
pt：スロートにおける気体の圧力〔kgf/cm２〕
wt：スロートにおける気体の流速〔m/sec〕
なお、前記スロート内径dは噴射ノズルの長さLとの関係において例えばL/d＝3〜50を満たすものとすることができる。
【００５１】
ここで、定常流では、前述のように、任意断面を通る気体の重量流量Gが一定であることから式（２１）が成り立ち、この式と完全ガスの状態式（１５）より、下記式（２５）が導かれる。
【数１５】
2005144566.tif 000014
【００５２】
ここで、上記式（２５）における各記号は以下のように求められる。
【数１６】
2005144566.tif 000015
【００５３】
なお、スロートにおける流速wtは、流体内において微小乱れが等エントロピー的に伝搬する「音速c」と等しくなるとして求めたもので、下記式（２６）に下記式（１５），式（１６）を用いて、下記式（２７）のように得た。
【数１７】
2005144566.tif 000016
【００５４】
また、pc、Tcは、音速となる場合における気体の圧力、温度である。
【００５５】
本実施形態にあっては、κ＝1.4、R＝286.85 J/kg・K、T１＝293K、p１＝1.08MPa、p２＝0.10MPa、L＝0.024m、d＝φ3＝0.003mとすることから、
pt＝pc＝0.57kgf/cm２、Tt＝Tc＝244K、wt＝313m/sec、at＝7.1×10−６m２、G＝1.73N/secとなる。
【００５６】
上述のようにして、上記条件式（１）は、パラメータとなる任意位置xの圧力p以外の値が定まることになる。前記pは前述の条件式（２）において任意位置xが決まることによって求められるため、当該xを定め、前記条件式（１）から任意位置での断面積aの値を求める。噴射ノズルの断面形状は円形とし断面直径は前記ノズル断面積aより求める。
【００５７】
上記条件式（１）及び（２）を満たす噴射ノズルの形状を特定するため、噴射ノズルを長さ方向に300等分し、その分割位置ごとに噴射ノズルの断面積aを求め、直径（内径）を算出した。
【００５８】
その結果、図１に示すような断面形状となった。本実施形態にあっては、噴射ノズル入口から噴射ノズル出口に至る略中間が最小内径φ３のスロートとなっており、当該スロートからノズル入口、出口それぞれに向けて内径が大きくなり広がっている。
【００５９】
〔噴射ノズル形状の特定による効果〕
従来のブラスト加工に用いられる噴射ノズルは、主に、噴射ノズル入口から出口に向かって孔の断面積を徐々に狭めノズル出口が最小断面積となる先細ノズルであった。
【００６０】
このような先細ノズルは、気体の流路断面積の縮小によってその流速を増大させるものであり、ノズル内を流動する気体は流路断面積が最小である先端部（ノズル出口）において流速が最大となる。
【００６１】
しかし、先細ノズルにおいてノズル内を流れる気体を膨張・加速させることが可能なのは亜音速流れの範囲であり、ノズル入口とノズル出口における気体の圧力差が一定以上開き臨界状態に達すると、それ以上圧力差が開いても気体の流速は変化しなくなるため（チョーク）、先細ノズルでは気体の流速を臨界流速以上とすることはできず、ノズル入口における気体の圧力を高めても一定値以上噴射速度を高めることができなかった。
【００６２】
前記先細ノズルによる噴射材の噴射速度は、該噴射材の材質、比重、形状等にもよるが、一般的に180〜200m/sec程度が限界であったと考えられる。
【００６３】
また、前記先細ノズルにあっては、ノズル内部を通過する気体はノズル出口においても未だ高い圧力をもっていることから、該気体がノズル出口より大気中に放出される際に大気と衝突することとなり、気体と共に噴射される噴射材が飛散するおそれがある。
【００６４】
これに対し、本発明の噴射ノズルは、ノズル内に形成される孔が前記条件式（１），（２）を満たす形状、具体的には、ノズル入口からノズル出口に至る気体の流路中に流路断面積が最小のスロートを有し、スロート前方が先細、スロート後方が末広を成す形状となっている。
【００６５】
この形状によれば、スロートにおいて未だ高い圧力を有する気体は、スロート後方の末広部分においてその圧力を徐々に低下させることができ、前記圧力低下に伴って膨張することによりさらに加速することとなる。したがって、ノズル出口より噴射される気体の流速を従来の先細ノズルよりも高めることが可能となる。
【００６６】
すなわち、本発明の噴射ノズルは、先細ノズルと同様に流路断面積が最小であるスロートに至るまでは亜音速流れである気体の流動を、その後、スロートからノズル出口に至って超音速流れへと加速することができる。
【００６７】
また、噴射ノズル内を通過する気体の圧力をスロート通過後の末広部分において十分に低減できることから、ノズル出口において気体が高圧のまま大気と激突するのを避けることができる。これにより、気体と共に噴射する噴射材の飛散等を好適に防止し、噴射材を高い噴射速度のままスムーズに噴射することができる。
【００６８】
前述するような亜音速流れから超音速流れへの加速は、単に流路内にスロートを設けることで実現されるものではなく、スロートの断面積、ノズル入口及び出口の断面積、ノズル長さのほか、ノズル全体におけるスロートの位置、ノズル入口からスロート、スロートからノズル出口に至るまでの断面形状等と密接に関わる。したがって、本発明では、前記ノズル内部を流動する気体の圧力低下を促し、該圧力低下によって気体を所望状態で膨張させ好適に速度上昇させることが可能となるよう、前記条件式（１）,（２）によって流路形状を特定し、該流路形状から成るノズルを用いることとした。
【００６９】
２．ブラスト加工方法
前記噴射ノズルにて実現される本発明の流路を使用すれば、これを通過する噴射材の噴射速度を従来よりも向上させることができ、該噴射材の高速噴射により各種加工が実現可能となるが、このような高速ブラスト加工方法の応用分野の一例として、本実施形態にあっては、被処理対象表面に噴射材を噴射することによって当該被処理対象に被膜を形成する方法、より具体的には、被処理対象表面に固体潤滑剤を噴射することによって潤滑層を形成する方法について説明する。
【００７０】
〔ブラスト加工装置〕
本発明で使用するブラスト加工装置は、基本構成として、加工室を成すキャビネット、前記キャビネット下部に配置され、噴射材を回収するホッパ、当該ホッパで回収された導管を通じて投入された噴射材を粉塵等と再使用可能な噴射材とに分級するサイクロンを成す回収タンク、前記サイクロンによって分離された粉塵を収集するダストコレクタ、前記キャビネット内に設けられた噴射ノズルに圧縮気体を供給する圧縮機等、従来と略同様の構成を備える直圧式ブラスト加工装置であるが、噴射速度の向上を実現可能とすべく、前記噴射ノズルを前述の条件式（１），（２）を満たす前記噴射ノズルとする。
【００７１】
〔噴射材〕
本発明の噴射ノズルを備えた前記ブラスト加工装置によって噴射される噴射材として、本実施形態では、前記被処理対象表面に潤滑性を付与する固体潤滑剤を使用する。
【００７２】
なお、本実施形態にあっては上述のように噴射材として固体潤滑剤を用いる場合について説明するが、高い噴射速度で被処理対象へと噴射することにより所望の効果が得られるものであれば、潤滑層以外の被膜を形成するための噴射材や、切削、研磨、ショットピーニング等の効果を得るための噴射材、その他各種目的の噴射材を使用することができ、本発明の噴射ノズルの用途は固体潤滑剤の噴射に限定されない。
【００７３】
ここで、固体潤滑剤としては、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド粉や、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の新炭素材料、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、二硫化すず、雲母、フッ化黒鉛、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、金、銀、鉛、一酸化鉛、クロム酸バリウム等の酸化物系固体潤滑剤のほか、テフロン（登録商標）等のプラスチック類、ＭＣＡ（メラミンシアヌレート）などを挙げることができ、また、これらの混合粉を使用することも可能であるが、本実施形態にあっては、固体潤滑剤として黒鉛粉体を用いることとする。
【００７４】
当該黒鉛粉体は、一例として炭素成分90％以上、粒径1〜500μm程度のものが好ましく、その種類としては鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛や、人造黒鉛が挙げられ、本願ではいずれの黒鉛も使用することができるが、本実施形態にあっては、日本黒鉛商事株式会社製のＣＰＢと呼ばれる鱗片状黒鉛粉末を用いる。ＣＰＢは潤滑性、成形性、導電性に優れた一般的なグラファイト粉末で、見かけ密度（嵩比重）は0.2g/cm３、粒径は1〜100μmの範囲内で分布し、平均粒径が約19μmである。
【００７５】
〔被処理対象〕
前記噴射ノズルを通じて噴射された噴射材によりブラスト加工される被処理対象としては、金属、合成樹脂、セラミックス、木材、皮革、紙等、各種材質のものを使用することができ、そのブラスト加工の目的、内容によって適宜選択可能である。
【００７６】
本実施形態において、固体潤滑剤たる前記黒鉛粉体が噴射され潤滑層が形成される被処理対象としては、例えばアルミニウム合金のほか、これよりも硬度や融点の高い鋼等の金属を使用することができる。具体的には、鉄系としてＳＫＤ１１、ＳＵＪ２、ＳＫＳ、ＳＵＳ４４０Ｃ、アルミ系としてＡ５０５６、Ａ７０７５等を挙げることができる。
【００７７】
前記ＳＫＤ１１は合金工具鋼の一種であり、ゲージ、抜型、ねじ転造ダイスなどの冷間金型用として使用されているもので、前記ＳＵＪ２はころがり軸受等に使用される高炭素クロム軸受鋼鉄材の一種である。前記ＳＫＳは、切削工具用の合金工具鋼であり、前記ＳＵＳ４４０Ｃは、マルテンサイト系のステンレス鋼で、ノズルやベアリング等に使用される。
【００７８】
また、前記Ａ５０５６は自動車等、各種工業製品に広く使用されているアルミニウム合金であり、前記Ａ７０７５は超々ジュラルミンとも呼ばれ、強度・加工性などの機械的性質が優秀で、飛行機の骨組その他の構造用材料に使用されている。
【００７９】
本実施形態にあっては、これらの金属を表面ラッピング仕上げしたものを被処理対象として用いる。
【００８０】
〔加工条件〕
前記条件式（１），（２）を満たす噴射ノズルを備えた本発明のブラスト加工装置によって噴射材を噴射する場合の噴射条件としては、噴射材の材質、粒径、形状等にもよるが、噴射圧力を0.01〜5.0MPa、例えば0.1〜2.0MPa、噴射速度を100〜450m/sec、例えば180〜300m/secとすることができる。
【００８１】
ここで、噴射圧力とは噴射ノズル入口における気体の圧力を指し、噴射速度とは噴射ノズル出口における気体の速度を指す。前記噴射速度は噴射ノズル出口から噴射される噴射材の速度とは必ずしも一致せず、実際には噴射材の速度は前記噴射速度よりも多少低くなる。一例として、該噴射材の速度は前記噴射速度の約0.6〜0.8程度になると思われる。
【００８２】
また、その他の加工条件としては、被処理対象との噴射ノズルとの距離（噴射距離）を5〜300mm、例えば20〜200mm、噴射時間を1〜600sec、例えば20〜90secとすることができ、加工内容や加工条件等により適宜変更可能である。また、所定の噴射時間を複数回繰り返してブラスト加工することもできる。
【００８３】
本実施形態にあっては黒鉛粉体を被処理対象に噴射するが、この場合の加工条件としては、噴射圧力を1〜1.5MPa、噴射速度を220〜270m/sec、噴射距離を30〜50mm、噴射時間を20〜90secとすることが好ましい。
【００８４】
なお、本発明において噴射ノズル内を通過させ、噴射材と共に噴射する圧縮気体としては、安定性の観点から窒素や空気、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを使用することが好ましい。
【００８５】
〔ブラスト加工〕
本発明の噴射ノズルを備えたブラスト加工装置にてブラスト加工した場合、噴射ノズルより噴射される気体の速度が高くなり、それに伴って噴射材の速度も上昇することから、噴射材のもつ運動エネルギーが従来よりも大きくなる。
【００８６】
したがって、該噴射材が被処理対象と衝突する際の衝突エネルギーも従来と比較して増大し、噴射材１回の衝突により得られる効果が高くなるため、切削、研磨、ショットピーニング等の各種ブラスト加工方法において高効率に加工を行うことができる。
【００８７】
前記ブラスト加工のうち、噴射材を被処理対象に噴射することによって被膜形成する方法にあっては、被処理対象の表面に強固な密着性を有する被膜を形成することができる。噴射材の噴射により、母材である被処理対象の内部に噴射材の成分が浸透し、前記被処理対象表面で母材の成分と噴射材の成分との反応相が生成されると共に、該母材成分の不均一等の理由によって噴射材の成分が母材内部へ浸透する深さが部分ごとに異なるという物理的・化学的な効果により、前述のような強固な密着性を有する被膜層が得られるものと考えられる。なお、上記母材の成分と噴射材の成分との反応相上には、噴射材の成分による被膜層が強固に形成される。
【００８８】
本実施形態にあっては黒鉛の噴射により被処理対象表面に黒鉛からなる潤滑層を形成するが、従来は被膜形成に必要な衝突エネルギーを得るために比重の高い二硫化モリブデンしか使用できなかったのに対し、本発明によれば噴射速度を上げることにより衝突エネルギーを大きなものとすることができることから、該二硫化モリブデンと比較して比重の小さい黒鉛であっても、好適に被処理対象に潤滑層を形成することができる。
【実施例】
【００８９】
〔噴射速度の比較〕
前記条件式（１），（２）を満たすノズルを備えた本発明のブラスト加工装置（実施例１）と、従来の先細ノズルを備えたブラスト加工装置（比較例１）を用いて、噴射材の噴射速度の比較試験を行った。
【００９０】
なお、ブラスト加工装置は、ノズル以外は同様の構成を備えることとし、噴射材として#300のガラスビースを用い、噴射圧力を1MPaとした。結果を下記表１に示す。
【００９１】
【表１】
2005144566.tif 000017
上記結果からもわかるように、本発明のノズルを用いれば、噴射速度を大幅に向上させることが可能であることが明らかとなった。
【００９２】
〔潤滑層の状態観察〕
本実施形態に記載の黒鉛噴射により被処理対象表面に形成された潤滑層の状態を、下記の各種分析方法によって観察した。
【００９３】
（１）グロー放電発光分光分析（ＧＤＳ分析）
島津製作所製GDLS-5017（直流放電型）を用いて、黒鉛が深さ方向にどの程度存在しているかを分析した。被処理対象としてＳＫＤ１１を用い、噴射圧力１MPa、噴射速度２５０m/sec、噴射距離５０mm、噴射時間30sec×２とした場合（実施例２）と、未噴射の場合（比較例２）を比較した。分析は、Arイオン雰囲気の中でグロー放電によりスパッタリングをしつつその際発光する光を一定時間ごとに分析することによって行った。
【００９４】
実施例２の分析結果を図２、比較例２の分析結果比較を図３に示す。これらの図において横軸は時間、縦軸は存在する元素のピーク強度を示す。
【００９５】
前記比較例２の分析結果（図３）では、被処理対象最表面より極端に減少している炭素成分Cが、実施例２（図２）では最表面から一定深さ、すなわち深さ方向約１．２μｍまで炭素成分を多く検出できたことから、炭素成分が好適に浸透した潤滑層が形成されていることがわかる。
【００９６】
（２）ＳＥＭ−ＥＤＸ分析
電界放射走査型電子顕微鏡（FE-SEM）とエネルギー分散型分光分析（EDX）の組み合わせ装置を用いて、Arイオンスパッタ処理後に同様の箇所の面分析を繰り返すことで、その場に存在する元素分布を調査した。被処理対象としてはSKD11、SUJ2、A7075を用いた。
【００９７】
前記装置は、電界放射走査型電子顕微鏡(FE-SEM)として日立製作所製のS-4100 Vacc：15kV、エネルギー分散型分光分析装置（EDX）としてIXRF SYSTEMS社のEDS2000 system、Arイオンスパッタ装置として日立製作所製のフラットミリング装置E-3200を用いた。
【００９８】
Arイオンスパッタ条件は、加速電圧：6kV、ビーム電流：1mA、試料傾斜角度：60°、偏心量：2.0mmに設定し、この条件にて20分間隔で実施した。1回の実施で約0.5μｍ深さのイオンスパッタが行われると考えられる。
【００９９】
前記スパッタ処理を一回行うごとに面分析を繰り返した結果を、各材料の主成分（FeもしくはAl）とCにて経時ごとにまとめた。観察時の倍率は、低い倍率では分布があいまいになり、また逆に高倍率では存在しているバラツキの影響を受けやすいと判断し、最適と考えられる倍率として300倍に設定した。また、面分析する視野については、出来る限り同じ視野を探せるように、あらかじめダイヤモンドペンにより十字マーキングを行い、その中心付近を分析するようにした。また、本来は各材料ともに主成分以外の添加元素も検出されているが、目的がCの存在確認であるため、今回の分析結果からは割愛している。
【０１００】
ここで、SKD11を被処理対象とし、これに黒鉛粉体を噴射圧力1.5MPa、噴射速度270m/sec、噴射時間90secで噴射した場合の、最表面の分析結果を図４に、深さ2.0μmの分析結果を図５に示す。
【０１０１】
前記面分析における炭素分布の結果とSEM像から、SEM像でコントラストの低い個所（暗い個所）は炭素Cが存在していることを示す。
【０１０２】
したがって、本発明の方法によれば、被処理対象に所望状態の炭素分布が形成されていることが確認できた。
【０１０３】
なお、本発明の方法のうちでも、噴射圧力を1.0MPaとした場合と、1.5MPaとした場合では、噴射圧力が1.5MPaと高いほうが深い位置まで炭素Cが存在していた。噴射圧力が1.0 MPaの場合には、前記GDS分析の結果と良く合致しており、深さ方向に約1〜2μｍしか存在していないのに対し、1.5MPaで噴射したサンプルについては、SKD11材で約2.0μｍ、SUJ2材で約7.0μｍ、A7075材で3.5μｍの深さまで炭素Cが存在していた。
【０１０４】
今回調査した被処理対象は、Fe系及びAl系材料の標準的な焼き入れを実施したものであり、黒鉛の高速噴射により極表面は高温にさらされているため、表面のみ焼き戻されていると考えられる。そのため各被処理対象間で深さ方向に違いが生じたと推測される。
【０１０５】
（３）ＴＥＭ観察
フォーカスドイオンビーム装置（FIB）によるマイクロサンプリング機能を用いて表層部近傍の断面TEM用薄膜試料を作成し、透過型電子顕微鏡装置（FE-TEM）により被処理対象の表層部断面における黒鉛層の存在状態・構造変化形態の観察を行った。被処理対象としてはSUJ2、A7075、SKD11を用い、これに、噴射圧力1.5MPa、噴射速度250m/sec、噴射距離50mm、噴射時間90secで黒鉛粉体を噴射した。なお、フォーカスドイオンビーム装置（FIB）として日立製作所製FB-2000A Vacc：30kV を、透過型電子顕微鏡装置（FE-TEM）として日立製作所製HF-2000 Vacc：200kVを、TEM-EDX装置としてNORAN社製 Voyager systemを用いている。
【０１０６】
前記FIB装置では、被処理対象の任意の個所をFIB中のマニュアルプローブによりピックアップし、銅製のメッシュ上に固定して薄膜加工することが可能であり、各被処理対象についてSEMでCが表面に存在している個所を確認してから、その個所をTEM用薄膜試料としている。
【０１０７】
当該TEM用薄膜試料を観察した結果、以下のことが確認された。なお、図６は本発明の方法により黒鉛潤滑層の形成されたSUJ2のTEM観察写真、図７はA7075のTEM観察写真、図８はSKD11のTEM観察写真を示す。また、前記SUJ2のTEM-EDX分析結果を図９（Ａ）〜（Ｃ）に、前記A7075のTEM-EDX分析結果を図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【０１０８】
図６〜８のTEM観察写真から、黒鉛潤滑層１、反応層（中間層）２、母材部３という三層構造を確認することができた。SUJ2材及びA7075材において、黒鉛層１と反応層２の境界を高倍率で観察すると、反応層２は結晶粒子の非常に小さな微細結晶から成っていた。黒鉛潤滑層１と反応層２の厚みの比は概ね２〜３：１であった。
【０１０９】
噴射材である元の黒鉛の形状は、1〜100μｍ程度（平均粒径20μｍ前後）の燐片形状であるが、ショット後の黒鉛は、元の形状が変化し、厚み方向（深さ方向）に押しつぶされ平坦化された形状となり、各黒鉛の形状も略均一で、表層から約1〜2μｍ深さの領域まで折り重なるように存在していた。
【０１１０】
黒鉛の単一層と見える層１内をTEM-EDX分析した結果、一部母材の主成分が検出された（図９（Ａ），図１０（Ａ））。これは、断面の形状からも言えるとおり、ショットの際に母材が削り取られ、一部浮き上がったものまたは黒鉛とともに表層から離れたものが、さらに噴射された黒鉛によって押され再付着したものと推定される。
【０１１１】
（４）ＦＥ−ＡＥＳ分析
アルバックファイ社製Model1680の電界放射オージェ電子分光分析装置を用いて被処理対象の深さ方向分析を行った。被処理対象としてSKD11を用い、噴射圧力1.5MPa、噴射速度270m/sec、噴射距離50mm、噴射時間90secで黒鉛粉体を噴射した。
【０１１２】
なお、深さ方向分析とは試料表面にAr+イオンビームを照射しスパッタリング除去しながら注目元素の時系変化をモニターする方法で、加速電圧5ｋV、吸収電流5nA、測定エリアは約1μm２であった。深さへの換算については、既知の膜厚を持つSiO２膜を深さ方向分析しイオンビーム照射時間からスパッタリングレートを算出して求めた。スパッタリングレートの値は44.2nm/minであった。
【０１１３】
これにより測定された最表面定性分析結果は図１１、深さ方向分析結果は図１２のようになった。なお、前記最表面からは炭素成分Cのみを検出することとした。深さ方向分析結果より黒鉛層は628nm程度存在する事がわかった（SiO２換算値）。
【０１１４】
〔トライボロジー特性評価〕
本発明の方法により形成された潤滑層の摩擦性、磨耗性等のトライボロジー特性評価を行った。
【０１１５】
（１）摩擦試験
ボールオンディスク型摩擦試験機により、試料の摩擦試験を行った。
【０１１６】
前記ボールオンディスク型摩擦試験機は、図１９に示すように、ディスクホルダーとともに試料をステージ上に固定し、当該ステージを回転させることによって、相手材となるボール試験片との間に摩擦を生じさせ、試料とボール試験片の間に生じる摩擦力を測定するものである。前記ボール試験片はボールホルダーを用いてアームに固定されており、当該ボール試験片の真上に錘を載せることで負荷が加えられる。測定可能範囲は摩擦力検出器の定格容量である摩擦力5kgf以内である。
【０１１７】
相手材となる前記ボール試験片は3/16インチのSUS304ボールを使用した。
【０１１８】
試料としては、合金工具鋼（SDK11）および二種類のアルミニウム合金（A5056）をそれぞれ直径20mm厚さ5mmの円盤状に加工して表面を鏡面仕上げしたものを被処理対象とし、これに平均粒径6μmの黒鉛粉末を高圧の空気または窒素とともに噴射圧力1MPa、噴射速度250m/sec、噴射時間32sec、噴射距離25mmで被処理対象へと直接噴射して潤滑層を形成したものを本願の実施例とし（SDK11：実施例３、A5056：実施例４）、黒鉛未噴射のものを比較例（SDK11：比較例３、A5056：比較例４）とした。
【０１１９】
前記実施例と比較例の試料、及びボール試験片は、摩擦試験前に石油ベンジンとアセトンを1：1に混合した洗浄液を用いて約１０分超音波洗浄した。大気中、室温下で試験を行い、試験前後の試料とボール試験片の摩擦面を光学顕微鏡で観察し、写真を撮影した。摩擦面の観察及び写真撮影は付着した摩耗粉を拭き取る前後で行った。また、試料の摩擦面表面形状を表面粗さ計で測定した。
【０１２０】
実施例３及び比較例３は、すべり速度を20mm/secとし、比較例３については荷重を0.49N、実施例２については4.9Nとして摩擦試験を行った。
【０１２１】
図１４（Ａ）は、比較例３の摩擦挙動図、図１４（Ｂ），（Ｃ）は比較例３の摩擦痕の光学顕微鏡写真、及び図１４（Ｄ）は比較例２のディスク摩擦痕のあらさ曲線を示したものである。摩擦挙動は摩擦初期から変動が激しく1.0程度の摩擦係数を示していた。摩擦痕の様子からボールは摩耗しているものの、ディスクではあらさ曲線から明らかなようにボールからの移着のため元の面より盛り上がっているのが観察された。
【０１２２】
一方、図１３（Ａ）〜（Ｄ）よりわかるように、黒鉛を噴射した実施例３の摩擦係数は、4.9Nの荷重下でも3000回程度の摩擦回数までは略0.2の摩擦係数の値を維持していた。
【０１２３】
なお、黒鉛の噴射距離を50mmとし、他の噴射条件については実施例３と同様にしたものを試料とした場合には、30,000回程度の摩擦回数まで略0.15の値を維持することができた。
【０１２４】
次に実施例４と比較例４については、すべり速度を20mm/secとし、比較例３の荷重を0.49N、実施例３は1.96Nとして、摩擦試験を行った。
【０１２５】
比較例４では、摩擦係数は摩擦初期から0.5以上を示し、摩擦変動とディスクの摩耗が激しく、さらにボールにはディスクからの凝着が多く摩耗量が測定できなかった（図１６（Ａ）〜（Ｄ））。
【０１２６】
これに対して実施例４は、1.96Nの荷重下においても摩擦回数が2000回を超えるまで0.2以下の摩擦係数を維持しており、ディスク摩擦痕のあらさ曲線は比較例４よりも明らかにあらさの小さいものとなっている（図１５（Ａ）〜（Ｄ））。
【０１２７】
なお、実施例３においても、ボールの磨耗量は比較例３と同様測定できなかったが、アルミニウム合金はSKD11に比べ柔らかく低融点の材料のため金属接触部の塑性変形による凝着が起きやすく黒鉛層の寿命が短いため、比摩耗量は大きくなるものと思われる。また、上記硬度の差異より、A5056の摩擦係数はSKD11より高く変動も大きくなる。
【０１２８】
〔押出加工試験〕
押出加工は、コンテナに挿入したビレットを加圧して、コンテナ端部に設けた孔形状を有するダイスを通して材料を流出させ、種々の形状を得る加工手法である。
【０１２９】
本実験では、押出し用ビレットを挿入したコンテナを773Kまで加熱した後、油圧式200tプレス装置により押出し速度50mm/minの条件で押出してなる棒状成形体の表面精度について検討した。押出し試験片材料はAlとし、Φ38×30mmのビレット状に加工したものを使用した。熱間用ビレットには押出し比18、開き角90°の押出ダイスを用意した。
【０１３０】
前記押出ダイスに黒鉛を噴射圧力1.2MPa、噴射速度260m/sec、噴射時間90〜120secで噴射した場合を実施例５、黒鉛から成る潤滑剤を前記ダイス表面に塗布した場合を比較例５とし、これを用いて熱間押出しにより押出し成形体を製造した。なお、熱間押出し試験は、前記潤滑層の寿命について検討するため、実施例、比較例ぞれぞれについて２回続けて行った。
【０１３１】
押出し成形体の表面観察を行った結果、図１７に示すように、実施例５、比較例５ともに、押出し成形体の表面には焼付きによる線状欠陥が観察されたが、実施例５の表面欠陥は比較例に比べ極めて少ないことが明らかとなった。上記結果は押出し２回目の表面観察結果であっても同様であった。
【０１３２】
また、押出し成形体の軸（L）方向、円周（θ）方向の表面粗さを測定した結果を図１８に示す。表面粗さは、L方向、θ方向双方について比較例５よりも実施例５のほうが低いという結果が得られた（実施例：1回目Ry1.65μm，2回目Ry3.34μm、比較例：1回目Ry3.87μm、2回目Ry5.92μm）。
【０１３３】
以上より、本発明の方法により金型に潤滑層を形成すれば、高温で著しい材料流動を伴う熱間押出し加工において著しい焼付き抑制効果が発揮されるといえる。したがって、出来上がった押出し成形品に汚れの付着がないほか、上記焼付き抑制効果により、押出し成形品の品質と寸法精度の向上が期待でき、特に、Al部材に対しての効果は大きいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明の噴射ノズルは、ブラスト加工分野全般、具体的には、被膜形成、ショットピーニング、研磨、切削加工等、噴射材を噴射することによって所望の効果を得る各種のブラスト加工に使用することができる。特に、比重の小さい噴射材、微粉等の粒径が小さい噴射材を使用する分野において好適に利用することができ、具体的には前記実施形態で挙げたような潤滑層形成の分野に好適である。
【０１３５】
また、本発明の潤滑層の形成方法は、従来技術である潤滑剤の塗布や、スパッタリング等の化学的方法等に代わり、強固な潤滑層を形成する方法として広く使用することができ、その利用分野としては、エンジンのピストン、各種軸受け部、シャフト等、摺動部分を備える機械、器具、装置等全般を挙げることができるほか、自動車工業をはじめ、各種の機械器具製造業分野でも好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の噴射ノズルにおけるノズル入口からの長さと内径との関係を示すグラフ。
【図２】GDS分析結果（実施例２）を示す図。
【図３】GDS分析結果（比較例２）を示す図。
【図４】ＳＥＭ−ＥＤＸ分析結果（最表面）のＳＥＭ像、Ｃ特性Ｘ線像、Ｆｅ特性Ｘ線像。
【図５】ＳＥＭ−ＥＤＸ分析結果（深さ2μm）のＳＥＭ像、Ｃ特性Ｘ線像、Ｆｅ特性Ｘ線像。
【図６】ＴＥＭ観察写真（ＳＵＪ２）。
【図７】ＴＥＭ観察写真（Ａ７０７５）。
【図８】ＴＥＭ観察写真（ＳＫＤ１１）。
【図９（Ａ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（ＳＵＪ２：黒鉛層）。
【図９（Ｂ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（ＳＵＪ２：反応層）。
【図９（Ｃ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（ＳＵＪ２：母材部）。
【図１０（Ａ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（Ａ７０７５：黒鉛層）。
【図１０（Ｂ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（Ａ７０７５：反応層）。
【図１０（Ｃ）】ＴＥＭ−ＥＤＸ分析結果（Ａ７０７５：母材部）。
【図１１】ＦＥ−ＡＥＳ分析の最表面定性分析結果。
【図１２】ＦＥ−ＡＥＳ分析の深さ方向分析結果。
【図１３】摩擦試験結果（実施例３）。（Ａ）は摩擦挙動図、（Ｂ）,（Ｃ）は摩擦痕の光学顕微鏡写真、（Ｄ）はディスク摩擦痕のあらさ曲線。
【図１４】摩擦試験結果（比較例３）。（Ａ）は摩擦挙動図、（Ｂ）,（Ｃ）は摩擦痕の光学顕微鏡写真、（Ｄ）はディスク摩擦痕のあらさ曲線。
【図１５】摩擦試験結果（実施例４）。（Ａ）は摩擦挙動図、（Ｂ）,（Ｃ）は摩擦痕の光学顕微鏡写真、（Ｄ）はディスク摩擦痕のあらさ曲線。
【図１６】摩擦試験結果（比較例４）。（Ａ）は摩擦挙動図、（Ｂ）,（Ｃ）は摩擦痕の光学顕微鏡写真、（Ｄ）はディスク摩擦痕のあらさ曲線。
【図１７】実施例５及び比較例５の成形品の表面写真。
【図１８】実施例５及び比較例５の軸（L）方向、円周（θ）方向の表面粗さの測定結果。
【図１９】ボール試験の装置を示す図。
【符号の説明】
【０１３７】
１  黒鉛層
２  反応層
３  母材部
【図１】
2005144566.tif 000021
【図２】
2005144566.tif 000022
【図３】
2005144566.tif 000023
【図４】
2005144566.tif 000024
【図５】
2005144566.tif 000025
【図６】
2005144566.tif 000026
【図７】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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【図９（Ｃ）】
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【図１０（Ａ）】
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【図１０（Ｂ）】
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【図１０（Ｃ）】
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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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