(57)【要約】  摺動体の摺動部における変質部の時間的な変化を観察できる摺動体の表面評価方法及び摺動体の表面評価装置を提供すること。  被摺動体４に対し摺動する形成された摺動体３の摺動部３ａに電磁波を照射する第１ステップと、電磁波が照射された摺動部３ａの発光を検出する第２ステップと、摺動部における発光状態の変化を導出する第３ステップと、を含む。
2020067306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被摺動体に対し摺動する摺動体の摺動部に電磁波を照射する第１ステップと、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する第２ステップと、
前記摺動部における発光状態の変化を導出する第３ステップと、
を含むことを特徴とする摺動体の表面評価方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、前記摺動部の全表面に亘って前記電磁波を走査するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項３】
前記第１ステップは、前記摺動体を回転駆動しながら前記摺動部に電磁波を照射するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項４】
前記第１ステップは、前記摺動部における発光領域を導出するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項５】
前記第３ステップは、所定以上の輝度の領域を前記発光領域から除外するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項６】
前記第１ステップは、共焦点走査型顕微鏡により前記電磁波を走査するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項７】
前記第１ステップは、前記共焦点走査型顕微鏡の焦点を前記摺動部の深さ方向に微移動させるステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の摺動体の表面評価方法。
【請求項８】
摺動体を保持する保持部材と、
前記摺動体を回転駆動させる駆動手段と、
前記摺動体の摺動部に電磁波を照射する照射装置と、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記発光から、前記摺動部における発光状態の変化を導出する演算装置と、
を備えることを特徴とする摺動体の表面評価装置。
【請求項９】
前記摺動体に対し摺動する被摺動体を保持可能な第２保持部材を備え、
前記被摺動体は前記電磁波及び前記発光を透過するものであり、前記照射装置は、前記被摺動体を通して前記摺動体の摺動部に前記電磁波を照射する位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の摺動体の表面評価装置。
【請求項１０】
前記摺動体は多結晶ＳｉＣであり、前記被摺動体は単結晶ＳｉＣであることを特徴とする請求項９に記載の摺動体の表面評価装置。
【請求項１１】
前記摺動体と前記被摺動体との間には潤滑剤として水が供給されることを特徴とする請求項９または１０に記載の摺動体の表面評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動体の摺動部を観察する表面評価方法及び摺動体の表面評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク軸、歯車、プーリ等の回転運動する装置や、ピストン等の往復運動する装置においては、別体の部材同士が摺動し、摩擦が発生する摺動部が存在する。この摺動部の摩擦に関して、特に炭化ケイ素により形成された摺動体にあっては、初期の摺動によって、摺動部の摩擦係数が一時的に上昇した後に急激に低下して安定する現象、いわゆる「なじみ」現象が知られている。例えば、メカニカルシールのように流体機械の回転軸を軸封する装置を構成する回転密封環や静止密封環のような摺動体にあっては、「なじみ」現象により摺動部の摩擦係数が十分に低下した状態となっていないと、流体装置の駆動性能への悪影響に加え、メカニカルシールのシール性能を確保できないという問題がある。そのため、摺動部の観察を行うことは、メカニカルシールの性能を評価する上で有益であり、この観察には種々の手法が用いられている。【０００３】
摺動部の観察方法として、例えば、特許文献１に示されるような観察装置がある。特許文献１の観察装置は、試験片となる摺動体を保持する保持治具と、光透過性の被摺動体を回転させる駆動手段と、を備えるとともに、これら摺動体と被摺動体との摺動面に対して光源から光を照射し、摺動面から反射し被摺動体を透過した光をデジタルカメラで受け取り、摺動面の画像を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０３７４４４号公報（第７頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にあっては、被摺動体を光透過性のガラスとすることで、回転駆動された摺動体の摺動面の画像を得て、摺動中の摺動面の表面の凹凸や油膜を視覚的に観察することができる。一方で、摺動部の摩擦係数の低下に影響する事象は、摺動面の表面形状や油膜の介在状態に限らず、摺動部の摩擦により基材が変質した変質部が影響することが知られているが、特許文献１の技術は摺動部の変質部の時間的な変化の観察を意図するものでもなく、そのような観察ができるものでもない。【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、摺動体の摺動部における変質部の時間的な変化を観察できる摺動体の表面評価方法及び摺動体の表面評価装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の摺動体の表面評価方法は、
被摺動体に対し摺動する摺動体の摺動部に電磁波を照射する第１ステップと、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する第２ステップと、
前記摺動部における発光状態の変化を導出する第３ステップと、
を含むものである。
これによれば、摺動部の発光を検出し、発光状態の変化を導出することで、摺動体の表面が摩擦により化学的および幾何学的に変質した変質部を可視化することができ、この変質部の時間的な変化を観察することができる。【０００８】
好適には、前記第１ステップは、前記摺動部の全表面に亘って前記電磁波を走査するステップを含む。
これによれば、摺動部の全表面に亘って発光状態の変化を観察することで、摺動部における低摩擦化されやすい領域等を評価することができる。【０００９】
好適には、前記第１ステップは、前記摺動体を回転駆動しながら前記摺動部に電磁波を照射するステップを含む。
これによれば、摺動体を回転させることで、摺動部の全表面を容易に観察することができる。【００１０】
好適には、前記第１ステップは、前記摺動部における発光領域を導出するステップを含む。
これによれば、発光領域の変化に基づき、摺動部の摩擦係数が低下する過程を観察できる。【００１１】
好適には、前記第３ステップは、所定以上の輝度の領域を前記発光領域から除外するステップを含む。
これによれば、摺動部の表面のポアに埋まった摩耗紛による影響を除外して、形成された実質的な変質部の領域を正確に評価できる。【００１２】
好適には、前記第１ステップは、共焦点走査型顕微鏡により前記電磁波を走査するステップを含む。
これによれば、共焦点走査型顕微鏡は、低い輝度である摺動部、特に変質部の発光を検出できる。【００１３】
好適には、前記第１ステップは、前記共焦点走査型顕微鏡の焦点を前記摺動部の深さ方向に微移動させるステップを含む。
これによれば、摺動部を３次元的に解析し、例えば形成された変質部の厚みや深さ別の変質部の発光面積を観察することができる。【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の摺動体の表面評価装置は、
摺動体を保持する保持部材と、
前記摺動体を回転駆動させる駆動手段と、
前記摺動体の摺動部に電磁波を照射する照射装置と、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記発光から、前記摺動部における発光状態の変化を導出する演算装置と、
を備えている。
これによれば、摺動部の発光を検出し、発光状態の変化を導出することで、摺動体の表面が摩擦により化学的および幾何学的に変質した変質部を可視化することができ、この変質部の時間的な変化を観察することができる。【００１５】
好適には、前記摺動体に対し摺動する被摺動体を保持可能な第２保持部材を備え、
前記被摺動体は前記電磁波及び前記発光を透過するものであり、前記照射装置は、前記被摺動体を通して前記摺動体の摺動部に前記電磁波を照射する位置に配置されている。
これによれば、被摺動体を透過して摺動体の摺動部に電磁波を照射し、さらに摺動部の発光を被摺動体を透過させて検出することができるため、摺動体と被摺動体との摺動中において、摺動部における変質部の変化の過程を観察することができる。【００１６】
好適には、前記摺動体は多結晶ＳｉＣであり、前記被摺動体は単結晶ＳｉＣである。
これによれば、被摺動体を電磁波と発光とを透過可能にしながら、摺動体との物理特性を近似させることで、摺動部の表面の変質部の変化の過程を精度よく観察できる。【００１７】
好適には、前記摺動体と前記被摺動体との間には潤滑剤として水が供給されている。
これによれば、粘性が低い水を摺動部の潤滑剤として利用することで、摺動部の表面のなじみ現象の進行状況を精度よく観察できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１における摺動体の表面評価方法に用いられる表面評価装置を示す概略図である。
【図２】摺動体の対向端面を拡大した拡大断面図である。
【図３】摺動距離に対する摺動体の摩擦係数の挙動を示すグラフである。
【図４】摺動距離に対する摺動体の摺動部の算術平均高さ（Ｓａ）の挙動を示すグラフである。
【図５】摺動距離に対する摺動体の摺動部の蛍光領域の面積の挙動を示すグラフである。
【図６】摺動体の摺動部の蛍光領域を示す画像である。
【図７】共焦点走査型顕微鏡の焦点を摺動部の深さ方向に微移動させる様子を示すイメージ図である。
【図８】本発明の実施例２における摺動体と被摺動体の対応関係を示す概略図である。
【図９】本発明の実施例３における摺動体と被摺動体の対応関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
摺動体は初期の摺動によって、摺動部の摩擦係数が一時的に上昇した後、急激に摩擦係数が低下して安定する現象（図３参照）、いわゆる「なじみ現象」が知られている。なじみ過程において、摺動部にはせん断力、熱、圧力等が作用して、その表面が化学的及び幾何学的に変化して形成された変質部が低摩擦化に支配的となるといわれている。
従前より知られるように、「なじみ現象」により低摩耗を発現した摺動部を観察したところ、大部分は基材が変質しアモルファル化した変質部であり、残りの部分は変質していない基材部であることが確認されている。また、摩耗紛が埋められた微細凹部であるポアが局所的に存在していることも確認されている。発明者らは、共焦点顕微鏡を用いることで、変質部自体の発光を捉えることに成功し、摺動初期の変質部の生成状況がなじみ過程における摩擦係数の変化や表面粗さの変化に合致していることを見出した。この現象を利用することで摺動体の摺動部、特に変質部の状態を正確に把握することが可能となるので以下実施例として説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１に係る摺動体の表面評価方法と摺動体の表面評価装置につき、図１から図７を参照して説明する。【００２１】
発明者は、摺動体の表面の観察を行う実験をおこなった。実験では、セラミックスである炭化ケイ素（ＳｉＣ）の端面同士のすべり摩擦試験を行うために、図１に示されるような、温度制御が可能であるリングオンリング型のスラスト摩擦摩耗試験機である表面評価装置（以下、単に試験機３０という。）を用いた。まず、実験に用いられる試験片や試験機３０について説明する。【００２２】
試験片として用いる摺動体は、多結晶の炭化ケイ素（以下、多結晶ＳｉＣという。）で形成され円環状の摺動体３と、単結晶の炭化ケイ素（以下、単結晶ＳｉＣという。）で形成され円環状の被摺動体４と、を用いた。摺動体３を形成する多結晶ＳｉＣは、流体機器の軸封等に用いられるメカニカルシールの回転密封環または静止密封環に用いられるものと同質である。被摺動体４には、硬度や摩擦係数の特性が多結晶ＳｉＣと同等でありながら、後述する励起光としてのレーザ光１０を透過させるために、多結晶ＳｉＣに比べて光が透過し易い単結晶ＳｉＣを用いた。摺動体３として外径１８ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ８ｍｍ、被摺動体４として外形１６ｍｍ、内径１１ｍｍ、厚さ８ｍｍのものを使用した。【００２３】
試験機３０は、基盤１に回転可能に連結されるとともに摺動体３を保持するハウジング２が設けられており、摺動体３の上方に、被摺動体４が摺動体３と接触可能に配置されている。【００２４】
ハウジング２は、上下方向に貫通する貫通孔２ｂが軸心部に設けられた円盤状の底面部２ａと、底面部２ａの下面に設けられる円筒状の軸部２ｃと、底面部２ａの外周縁に設けられ上方に延びる円筒状の側面部２ｄと、を有して構成されている。ハウジング２は軸部２ｃの外周に配置したベアリング５を介して基盤１に回転可能に連結されている。【００２５】
また、ハウジング２の内部には少なくとも摺動体３の対向端面と被摺動体４の対向端面が浸かる水位で水８が収容されており、これら端面の間に浸入した水が摺動体３と被摺動体４との相対回転の摺動時における潤滑剤として機能する。なお、図示しないが、摺動体３と被摺動体４との端面間に供給される水８は、２５℃の精製水であり、かつ６０ｍｌ／ｍｉｎで循環供給される。【００２６】
摺動体３は、端面を上方へ向けた状態でハウジング２の貫通孔２ｂの上端開口部に保持されている。被摺動体４は、ハウジング２に保持された状態の摺動体３に対して接触可能となるよう摺動体３の上方に配置されている。【００２７】
また、摺動体３と被摺動体４との間には、図示しない荷重用のモータによって摺動体３の上方から荷重が与えられた状態でそれぞれ保持される。この荷重は、図示しないロードセルによって計測されて、流体機器の軸封等に用いられるメカニカルシールの回転密封環と静止密封環とを近接せしめるバネ等の弾性手段の付勢力と同等となっている。【００２８】
また、被摺動体４は、ハウジング２の貫通孔２ｂに挿通された回転軸６の上端部に固定されており、回転軸６はモータ等の回転駆動源７に連結され、回転駆動源７の駆動によって回転可能となっている。また、回転軸６の外径側に位置する環状のシール１１により、回転軸６と貫通孔２ｂとの間が軸封されている。【００２９】
試験機３０は、共焦点走査型顕微鏡１６（オリンパス社製）を備えている。共焦点走査型顕微鏡１６は、レーザ光１０を照射する光源９、対物レンズ１８、ビームスプリッタ１９、検出器２０、検出器２０に入射した発光としての蛍光から散乱光を排除するピンホール１２、を有している。【００３０】
共焦点走査型顕微鏡１６の動作について簡単に説明する。光源９から照射されたレーザ光１０は、ビームスプリッタ１９により反射され、対物レンズ１８を通過し、さらに被摺動体４を透過して摺動体３の摺動部３ａに向けて照射される。摺動部３ａとは、摺動体３における被摺動体４との摺動箇所である摺動部３ａを指し、図7に示されるように、変質部３ｐと変質していない基材部３ｂとを含む摺動体３の表層部を意味する。レーザ光１０による観察対象の蛍光１７と観察対象で反射されたレーザ光とは、再度、被摺動体４を透過して対物レンズ１８で集められる。集められた光の内、反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１９によって反射され、蛍光１７のみが検出器２０側に通過する。蛍光１７は、検出器２０の手前でピンホール１２により散乱光が排除され、検出器２０に入射する。検出器２０では入射された蛍光１７が増幅される。図示しないが、ビームスプリッタ１９とピンホール１２との間に基材部３ｂが発する蛍光の波長を遮断するフィルタを設けておくことが好ましい。【００３１】
また、ビームスプリッタ１９は図示しない駆動機構により、微回動駆動されその反射角を変更可能となっており、レーザ光１０の照射方向を変化できるようになっており、レーザ光１０により摺動体３の摺動部３ａの表面を径方向に走査することができる。検出器２０では、入射した光をデジタルデータに変換し、観察対象の三次元画像を作成できる。【００３２】
また、試験機３０には、ハウジングを一定ピッチで回転および停止させるハウジング回転制御手段２３が設けられている。ハウジング回転制御手段２３としては具体的には、サーボモータ２４が使用されるが、ハウジング２の外周に歯車の歯を設け、基盤１側にラチェット機構を設け、この歯とラチェットとを噛み合わせることにしてもよい。このハウジング回転制御手段２３によるハウジング２の回転と、ビームスプリッタ１９の反射角の駆動によるレーザ光１０の径方向への走査と、を合わせて、共焦点走査型顕微鏡１６は摺動部３ａの全表面を走査することができる。検出器２０により検出された画像は、図示しないパソコン等の演算装置にて演算解析され、摺動部３ａの蛍光領域と、その面積の摺動部３ａ全表面に対する比率、さらに輝度分布を評価することができる。【００３３】
上記した試験片と試験機３０とを使用して、試験片である摺動体３の摺動部３ａの観察を行う実験について説明する。【００３４】
水中における摺動体３と被摺動体４との端面同士のすべり摩擦試験を行った。摩擦力は軸受によって支持された試験片冶具に付加される摩擦トルクより換算される。実験では、摺動体３と被摺動体４との間に荷重を与える荷重モータの荷重は、３２Ｎ，５３Ｎ，２１２Ｎとした。また、ハウジングの回転速度は１４２ｒｐｍ，２８４ｒｐｍ，１４２０ｒｐｍ，２８４０ｒｐｍとした。【００３５】
摺動体３の摺動以前の初期における表面粗さ（以後Ｒａという）は、Ｒａ＜０．１とＲａ＜０．０１のものを用意した。被摺動体４の摺動以前の初期におけるＲａは、Ｒａ＜０．０１のものを用意した。【００３６】
試験機３０を用いるとともに、上記の条件で摺動体３と被摺動体４とを摺動させた場合の、摺動体３（Ｒａ＜０．１）の摩擦係数の挙動は図３のようになった。図３から分かるように、摺動体３（Ｒａ＜０．１）の摩擦係数は、初期に比較的高い摩擦を示した後、急峻な摩擦係数の低下を伴い摩擦係数０．０５以下を維持した。【００３７】
図４は、摺動体３の摺動部３ａの算術平均高さ（Ｓａ）の結果を示すものであり、なじみ過程において急激に平滑なすべり面が形成され、低摩擦発現後もすべり距離と共にナノメートルオーダの変化を続けて超平滑なすべり面が形成されることが確認された。【００３８】
発明者らは、アモルファス化などＳｉＣが化学的に変化した変質部が蛍光を示すことを見出し、変質部を蛍光現象により観察・評価することで、なじみ過程を解明できることが判明したので以下詳細に説明する。【００３９】
共焦点走査型顕微鏡１６により摺動部３ａを観察すると、低摩擦を発現したすべり面は、摩耗紛によって埋められたポアが局所的に存在するものの、大部分が変質部であることが確認された。【００４０】
なじみ過程では、ＳｉＣの変質を伴う摩耗と摩耗粉がポアを埋める２つの作用が生じていると考えられる。そして、なじみ過程で急激に平滑なすべり面を形成してＳａが低下する時（図４参照）、蛍光領域は増加することが確認された（図５参照）。すなわち、すべり距離１００ｍから４００ｍにかけて、Ｓａは０．０５から０．０１に急減する一方、蛍光領域は２０％から８０％に急増することが確認された。このことから、Ｓａが低下する時、化学的に変化して低摩擦を発現する変質部が急増することが判明した。【００４１】
図６（ａ）は、すべり距離が９８ｍの摺動部３ａの表面を共焦点走査型顕微鏡１６で撮像したものであり、白抜きの部分が蛍光領域を示す。図６（ｂ）は、同様にすべり距離が２００ｍの蛍光領域を示す。蛍光領域は変質部３ｐであり、黒色部は変質していない基材部３ｂを示す。この図６と図５から、特に摩擦係数が上昇した９８ｍから２００ｍにおいてＳａと蛍光領域が共に顕著な変化を示し、蛍光領域の著しい増加が確認できた。また、なじみ初期（９８ｍ）や摩擦係数０．０５以下の低摩擦発現後の領域においても、僅かではあるが蛍光領域の拡大が確認でき、化学的変化は摩擦初期から低摩擦発現後も継続して生じていたことが明らかになった。つまり、低摩擦を発現したすべり面の大部分が変質部であることから、蛍光観察によって変質部の化学的変化を高感度に捉えることができる可能性が示唆された。【００４２】
以上より、摩擦エネルギーによるＳｉＣの化学的変化がトリガーとなって、ＳｉＣ表面が平滑に摩耗しながら、変質したＳｉＣから生じた摩耗粉がポアを埋める作用で幾何学的に安定し、変質部の化学的変化も安定した時に低摩擦界面が形成されることが分かった。【００４３】
また、ポアに埋まった摩耗紛は、変質部の発光輝度より高くなることが分かったため、演算装置による摺動部３ａの演算解析において、所定以上の輝度の領域を発光面積から除外するステップを行うことで、摺動部３ａの表面のポアに埋まった摩耗紛による影響を除外して、形成された変質部の面積を確実に評価できる。【００４４】
また、変質部で生じた化学変化について、ＴＥＭ観察および分光分析によって詳細を確認した。このＴＥＭ観察により、低摩擦を発現して間もないすべり面（例えばすべり距離５１９ｍのすべり面）と、低摩擦発現後に十分滑らせたすべり面（例えばすべり距離１０ｋｍのすべり面）とでは、いずれも基材のＳｉＣとは異なり変質部が大部分を占める厚さ数ｎｍのナノ界面が形成されていた。すべり距離５１９ｍから１０ｋｍまでに摩耗深さが約３０ｎｍ深くなったことを考慮すると、数ｎｍのナノ界面は摩耗と生成を繰り返していることが推定できる。【００４５】
以上の実験では、以下の結論を得た。
（１）蛍光観察は、低摩擦発生時の変質部の微小な化学的変化を高感度に検出し、ＳｉＣが変質した領域を蛍光領域として定量的に評価することが可能である。
（２）基材ＳｉＣの変質を伴う摩耗と摩耗粉が表面凹部を埋める２つの作用により、急激に平滑なすべり面を形成し、算術平均高さＳａが低下するなじみ過程において変質部が示す蛍光領域が増加する。【００４６】
このように、摺動体の表面評価方法は、ＳｉＣで形成された摺動体３と被摺動体４との間において、摺動体３の摺動部３ａにレーザ光１０を照射する第１ステップと、レーザ光１０が照射された変質部３ｐの発光である蛍光を検出する第２ステップと、摺動部３ａにおける発光状態の変化を導出する第３ステップと、を備えている。これによれば、ＳｉＣプラトー部が形成された発光状態の変化から、なじみ現象の進行状況を評価することができ、摩擦係数の低下を確実に評価することができる。【００４７】
また、レーザ光１０により摺動部３ａの全表面に亘って走査し、摺動部３ａの全表面に亘って発光面積を演算することで、摺動部３ａにおける低摩擦化されやすい領域等を評価することができる。例えば、径方向の特定の領域において「なじみ現象」が顕著であること等を評価できる。【００４８】
また、摺動部３ａの観察に共焦点走査型顕微鏡を用いることで、低い輝度である摺動部３ａの発光を確実に検出できる。【００４９】
また、摺動体３と被摺動体４との間には潤滑剤として水が供給されるようにした。これによれば、粘性が低い水を摺動部の潤滑剤として利用することで、摺動部３ａの表面のなじみ現象の進行状況を精度よく観察できる。【００５０】
なお、試験機３０は、共焦点走査型顕微鏡１６の対物レンズ１８の高さ位置を上下（Ｚ軸）方向に微移動可能な駆動装置（図示略）を備えてもよい。これによれば、図７に示されるように、共焦点走査型顕微鏡１６の焦点を摺動部３ａの深さ方向に微移動させることで、摺動部３ａを３次元的に解析し、形成された変質部３ｐの厚みを観察することができる。さらに、深さ毎の蛍光領域を観察することで、深さ毎の変質部３ｐの生成領域を観察することができる。ここで、摺動部３ａの変質部３ｐは概ね数μｍの厚さであるからこれらの観察は有意である。【００５１】
なお、前記実施例では、説明の便宜上、共焦点走査型顕微鏡１６にて観察される試験片として下側に配置されるものを摺動体３とし、その摺動相手として上側に配置されるものを被摺動体として説明したが、摺動体と被摺動体という言葉で観察対象が区別されるものではなく、観察対象は上側に配置される被摺動体の摺動部であってもよい。
【実施例２】
【００５２】
次に、実施例２に係る摺動体の表面評価方法及び摺動体の表面評価装置につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。【００５３】
図８では、摺動体を円筒の部材に代えて棒状の部材３３とした。この場合には、被摺動体４の摺動部が観察対象となる。
【実施例３】
【００５４】
次に、実施例３に係る摺動体の表面評価方法及び摺動体の表面評価装置につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。【００５５】
図９（ａ）では、被摺動体４０は、レーザ光が透過しにくい多結晶ＳｉＣにより円筒状に形成されている。この場合には、摺動体３と被摺動体４０とのすべり摩擦実験を行った後、被摺動体４０を取り外し、試験機３０の共焦点走査型顕微鏡１６を用いて摺動体３の摺動部３ａを観察する。この構成によれば、摺動体３と被摺動体４０とを、実際に用いられるメカニカルシールの回転密封環と静止密封環と場合と同様の素材にし、正確な摺動部の観察結果を得ることができる。【００５６】
また、図９（ｂ）は、図９（ａ）の変形例であり、被摺動体４１を円筒状に代えて棒状の部材とした。この場合には、摺動体３と被摺動体４１とが重ならない位置にて、共焦点走査型顕微鏡１６を用いて、被摺動体４１を取り外さずとも摺動体３の摺動部３ａを観察することができる。【００５７】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。【００５８】
例えば、摺動体の表面評価方法に利用される試験機は、上記した試験機３０の構成に限定されるものではない。【００５９】
また、被摺動体は単結晶ＳｉＣに代えて、ガラス等の光を透過する別の素材から作成されてもよい。このとき、摺動体との物理特性が近いものが好ましい。【００６０】
また、摺動部３ａに電磁波を照射す光源は、レーザ光源以外、例えばランプであってもよく、可視光に限らず、紫外線や赤外線等の不可視光の電磁波であってよい。【００６１】
また、摺動部３ａを観察する顕微鏡としては、上記した共焦点走査型顕微鏡以外のものを用いてもよい。【００６２】
また、基材が変質した変質部３１ｐとして結晶構造が基材から変質したアモルファスを例に説明したが、変質部は化学的、機械的、熱的等により材料特性が変質した部位であればよく、例えば酸化により変質した変質部が挙げられる。【００６３】
また、摺動体３は、セラミックス以外の素材から構成されていてもよいが、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックスが好ましい。【００６４】
また、摺動体３と被摺動体４との端面間に供給される潤滑剤としては水に限らず、例えば気体、溶媒、油であってもよい。【００６５】
また、前記実施例における図１では、ハウジング２に収容された水は、摺動体３と被摺動体４の外径側にのみ配置されているが、これに限らず、摺動体３と被摺動体４の内径側や、外径側と内径側の両側に配置されてもよい。なお、外径側と内径側に異なる種類の潤滑剤を配置してもよい。【００６６】
また、発光状態の変化は、発光面積と輝度の一方でも両方であってもよく、さらに発光面積と輝度以外の発光状態であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１                基盤
２                ハウジング
２ａ              底面部
２ｂ              貫通孔
２ｃ              軸部
２ｄ              側面部
３                摺動体
３ａ              摺動部
３ｂ              基材部
３ｐ              変質部
４                被摺動体
５                ベアリング
６                回転軸
７                回転駆動源
８                水
９                光源
１０              レーザ光
１１              シール
１２              ピンホール
１６              共焦点走査型顕微鏡
１７              蛍光
１８              対物レンズ
１９              ビームスプリッタ
２０              検出器
２３              ハウジング回転制御手段
２４              サーボモータ
３０              試験機
【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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【国際調査報告】
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