(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜が形成され、Ａｇ−Ｉｎ合金が、その結晶構造が最密六方晶であるζ相となっている摺動部品。
【請求項２】
ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とする摺動部品の製造方法。
【請求項３】
ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ａｇ膜とＩｎ膜とを交互に形成し、ついで１４０〜２５０℃に１〜２４時間保持することにより、ＡｇとＩｎとを相互拡散させ、これによってＩｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とする摺動部品の製造方法。
【請求項４】
Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比が、６．５：３．５〜７．５：２．５の範囲内にある請求項３記載の摺動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばねじ込み式管継手用のナットおよびねじのような互いにねじ合わせられるねじ部品や、すべり軸受およびこれに支持される軸や、互いに摺動する２つの板状体等として用いられる摺動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
たとえば半導体製造設備用配管や、原子力プラント用配管や、化学プラント用配管等に使用されるねじ込み式管継手用のナットおよびねじは、それぞれステンレス鋼で形成されている。ねじ込み式管継手用のナットおよびねじをねじ合わせるさいには両者のねじ部に大きな荷重がかかるが、潤滑油を用いることはできないために、両者のねじ部間で焼き付きが発生するという問題があった。
【０００３】
そこで、このような焼き付きを防止するために、従来は、ナットのねじ部の表面にＡｇめっき層が形成されていた。ＡｇはＦｅと合金をつくらないので、ナットとねじをねじ合わせたさいにも焼き付きが発生することはなく、しかも摩擦抵抗の低下により締め付けトルクが低く、安定しているという効果を奏する。
【０００４】
しかしながら、Ａｇはかじりの発生し易い金属であり、ねじ込み式管継手のナットとねじとのねじ合わせのさいのねじ部どうしの摺動により摩耗し、多量のパーティクルが発生する。そして、管継手を取り外して管どうしの接続を一旦切り離し、再度管継手により管を接続するときに、発生したパーティクルが管内に侵入することがある。侵入したパーティクルの粒径が５０μｍ以上であれば、配管の途中に設けられている弁のシート部に付着した場合、シール性が比較的優れている樹脂製シートであっても閉弁時にリークを起こすことがあり、またメタルシートではパーティクルの粒径が１０μｍ程度であっても閉弁時にリークを起こすことがある。さらに、特に半導体製造設備の配管の場合には、配管内に侵入したパーティクルの粒径が０．１μｍ程度であっても、ウェハに付着して短絡や特性変化を起こすという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、摺動時にパーティクルが発生することのない摺動部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による摺動部品は、ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜が形成され、Ａｇ−Ｉｎ合金が、その結晶構造が最密六方晶であるζ相となっているものである。
【０００７】
この発明の摺動部品によれば、結晶構造が最密六方晶であるζ相となっているＡｇ−Ｉｎ合金からなる膜が摺動面に形成されているので、他のステンレス鋼製部品との摺動時には、Ａｇ−Ｉｎ合金の結晶にすべりが発生し、その自己潤滑作用により摩耗が起こることを防止できる。また、ねじ込み式管継手のナットやねじに適用した場合、ねじ部表面にＡｇめっき層を形成した従来のものに比べて締め付けトルクを低減することができるとともに、従来のＡｇめっき層のように酸化による変色が起こらないので、外観的にも優れたものとなる。
【０００８】
この発明による第１の摺動部品の製造方法は、ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とするものである。
【０００９】
この発明の第１の摺動部品の製造方法によれば、上述したような特徴を有する摺動部品を製造することができる。
【００１０】
上記第１の製造方法において、急冷前の加熱温度の上限は５５０℃以下であることが望ましい。５５０℃を越える温度に加熱した場合、摺動部品本体を形成するステンレス鋼の鋭敏化温度域に近くなり、粒界腐食を起こすおそれがあるからである。
【００１１】
この発明による第２の摺動部品の製造方法は、ステンレス鋼製摺動部品本体における他のステンレス鋼製部品と摺動する面に、Ａｇ膜とＩｎ膜とを交互に形成し、ついで１４０〜２５０℃に１〜２４時間保持することにより、ＡｇとＩｎとを相互拡散させ、これによってＩｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とするものである。
【００１２】
この発明の第２の摺動部品の製造方法によれば、上述したような特徴を有する摺動部品を製造することができる。また、Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比で相互拡散により形成されるＡｇ−Ｉｎ合金膜の成分比が決まるため、成分比のコントロールが容易になる。しかも、Ａｇ膜およびＩｎ膜をそれぞれめっきにより形成する場合、単体のめっき浴を用いることができ、浴管理が容易になってコストダウンにつながる。
【００１３】
上記第２の製造方法において、Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比が６．５：３．５〜７．５：２．５の範囲内にあることがある。
【００１４】
上記第２の製造方法においても、上記第１の製造方法の場合と同様の理由によりに、急冷前の加熱温度の上限は５５０℃以下であることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１において、ねじ込み式管継手用のナット(1) は、ステンレス鋼製ナット本体(2) のねじ部表面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜(3) が形成されたものである。この合金膜(3) を形成するＡｇ−Ｉｎ合金は、その結晶構造が最密六方晶であるζ相となっている。
【００１７】
合金膜(3) を形成するＡｇ−Ｉｎ合金におけるＩｎ含有量を２５〜３５重量％に限定したのは、この範囲外であれば、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とはならないからである。
【００１８】
合金膜(3) の膜厚は０．４〜２．０μｍの範囲内にあることが好ましい。０．４μｍ未満であるとナット本体(2) の素地の表面粗さ等によりステンレス鋼の素地どうしが接触し、焼き付きを起こす可能性があり、２．０μｍを越えるとねじの嵌め合いがうまくいかず、ねじ加工を特別に行なわなければならなくなって非経済的となるからである。
【００１９】
ナット(1) の第１の製造方法は、ナット本体(2) のねじ部表面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃、好ましくは３００〜５５０℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とするものである。
【００２０】
合金膜の形成は、めっき、溶射、蒸着、イオンプレーティング等により行なわれる。
【００２１】
合金膜形成後の加熱温度を３００〜６００℃としたのは、３００℃未満であると加熱後に急冷してもＡｇ−Ｉｎ合金が、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とはならず、６００℃を越えるとステンレス鋼の鋭敏化温度域に入り、粒界腐食が発生するからである。加熱温度の上限は、ステンレス鋼の鋭敏化温度域よりできるだけ低いことがよく、５５０℃以下であることが好ましい。合金膜形成後の加熱時間を０．５〜５時間としたのは、０．５時間未満であると加熱後に急冷してもＡｇ−Ｉｎ合金が、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とはならず、５時間を越えるとコストが高くなるからである。
【００２２】
ナット(1) の第２の製造方法は、ステンレス鋼製ナット本体(2) のねじ部の表面に、Ａｇ膜とＩｎ膜とを交互に形成し、ついで１４０〜２５０℃に１〜２４時間保持することにより、ＡｇとＩｎとを相互拡散させ、これによってＩｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成し、ついでこれを３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とするものである。
【００２３】
Ａｇ膜およびＩｎ膜の形成は、めっき、溶射、蒸着、イオンプレーティング等により行なわれる。Ａｇ膜およびＩｎ膜は、それぞれ１または２以上交互に重なるように形成される。この場合、Ｉｎの融点は１６０℃程度と低いので、Ａｇ膜が最も外側に来るように両膜を交互に形成する。
【００２４】
Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比は６．５：３．５〜７．５：２．５の範囲内にあることが好ましい。その理由は、上記比が６．５：３．５よりも小さい場合、あるいは７．５：２．５よりも大きい場合には、後工程において３００〜６００℃に０．５〜５時間保持した後急冷したとしてもζ相とならないからである。Ａｇ膜の膜厚およびＩｎ膜の膜厚を具体的にいえば、Ａｇ膜は０．３〜１．５μｍ程度であり、Ｉｎ膜は０．１〜０．７μｍ程度である。なお、Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比は、両膜がそれぞれ１層ずつ形成される場合には、各膜の厚さを基準として表すが、いずれか一方の膜が複数層である場合には、その全ての膜の合計厚さを基準として表す。
【００２５】
Ａｇ膜およびＩｎ膜形成後の加熱温度を１４０〜２５０℃としたのは、１４０℃未満であるとＡｇとＩｎとの相互拡散が行なわれず、２５０℃を越えるとＩｎの融点を越え、膜が破れて膜厚が均一にならないからである。Ａｇ膜およびＩｎ膜形成後の加熱時間を１〜２４時間としたのは、１時間未満であるとＡｇとＩｎとの相互拡散が行なわれず、２４時間を越えると非経済的となるからである。
【００２６】
ＡｇとＩｎとの相互拡散により形成されたＡｇ−Ｉｎ合金膜の膜厚は０．４〜２．０μｍの範囲内にあることが好ましい。その理由は、上述した第１の製造方法におけるＡｇ−Ｉｎ合金膜の場合と同じである。
【００２７】
Ａｇ−Ｉｎ合金膜とした後の加熱温度を３００〜６００℃としたのは、上述した第１の製造方法の場合と同じ理由であり、加熱温度の上限も同様に５５０℃以下であることが好ましい。
【００２８】
上記実施形態は、この発明の摺動部品をねじ込み式管継手用のナットに適用したものであるが、これに限るものではなく、ねじ込み式管継手用のねじや、その他すべり軸受およびこれに支持される軸や、互いに摺動する２つの板状体等にも適用可能である。
【００２９】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに説明する。
【００３０】
実施例１
ねじ込み式管継手に用いられるステンレス鋼からなるナット本体のねじ部の表面に、Ｉｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなる厚さ２μｍのＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成した。ついで、これを３００℃に１時間保持した後急冷することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とした。こうして、ねじ込み式管継手用ナットを製造した。
【００３１】
実施例２
ねじ込み式管継手に用いられるステンレス鋼からなるナット本体のねじ部の表面に、Ａｇ膜とＩｎ膜とを交互に形成した。Ａｇ膜の膜厚は０．５μｍ、Ｉｎ膜の膜厚は０．５μｍであり、Ａｇ膜を２層、Ｉｎ膜を１層形成するとともにＡｇ膜が最も外側に来るようにした。この場合、Ａｇ膜とＩｎ膜との膜厚の比は２：１である。ついで、１５０℃に４時間保持することにより、ＡｇとＩｎとを相互拡散させ、これによってＩｎ２５〜３５重量％を含み残部Ａｇおよび不可避不純物からなるＡｇ−Ｉｎ合金膜を形成した。ついで、３００℃まで徐々に昇温し、３００℃に１時間保持した後急例することにより、Ａｇ−Ｉｎ合金を、その結晶構造が最密六方晶であるζ相とした。こうして、ねじ込み式管継手用ナットを製造した。
【００３２】
比較例
ねじ込み式管継手に用いられるステンレス鋼からなるナット本体のねじ部の表面に、膜厚２μｍのＡｇめっき膜を形成した。こうして、ねじ込み式管継手用ナットを製造した。
【００３３】
評価試験
上記実施例１〜２および比較例のナットと、このナットとねじ込み式管継手を構成するステンレス鋼製のねじを使用し、締め付けおよび戻しを１つの工程としてこの工程を１０回繰返して行なった。そして、パーティクルの発生の有無を調べた。その結果、実施例１および２のナットではパーティクルは発生しなかった。これに対し、比較例のナットでは５０〜１００μｍの大きさのパーティクルが大量に発生した。
【００３４】
【発明の効果】
この発明の摺動部品およびこの発明の方法で製造された摺動部品によれば、上述のように、摺動時には、Ａｇ−Ｉｎ合金の結晶にすべりが発生し、その自己潤滑作用により摩耗が起こることを防止できるので、パーティクルの発生を防止できる。さらに、ねじ込み式管継手のナットやねじに適用した場合、ねじ部表面にＡｇめっき層を形成した従来のものに比べて締め付けトルクを低減することができるとともに、従来のＡｇめっき層のように酸化による変色が起こらないので、外観的にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をねじ込み式管継手のナットに適用した実施形態を示す部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
(1)           ナット
(2)           ナット本体
(3)           Ａｇ−Ｉｎ合金膜
【図１】
0003823197.tif 000002