[发明专利]高耐腐蚀性构件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及即使在容易产生腐蚀的环境下使用也显示高耐腐蚀性的高耐腐蚀性构件及其制造方法。

背景技术

具有非晶结构的非晶碳(类金刚石碳：DLC)的耐磨性、固体润滑性等机械特性优异，同时具有耐腐蚀性、绝缘性、可见光/红外光透射率、氧阻隔性等。因此，常常将非晶碳膜被覆于基材的表面，用作保护膜。例如，专利文献1中公开了以水作为润滑液滑动的水润滑轴承。水润滑轴承具备固定于旋转侧的旋转侧构件、和固定于固定侧并与旋转侧构件对向滑接的固定侧构件。根据专利文献1的实施例4，固定侧构件的基材为不锈钢制，其表面形成有DLC膜。

但是，如上所述，在不锈钢制的基材的表面直接形成的DLC膜，已知与基材的密合性低。如果DLC膜与基材的密合性低，不仅对耐腐蚀性有不良影响，而且对滑动性也有不良影响。因此，目前为止通过对基材的表层部进行氮化处理，在其表面形成DLC膜来确保密合性。如果在容易产生腐蚀的环境下使用这样的现有的被覆构件，可知通过确保基材与DLC膜的密合性，作为滑动部件的可靠性提高，另一方面，尽管用DLC膜将不锈钢制的基材被覆，但耐腐蚀性显著降低。特别是对于内燃机中附设的作为冷却机构的水泵，使用pH被调节为9～10左右的冷却剂(coolant)，由于长时间的使用，冷却剂逐渐呈酸性。因此，如果将现有的被覆构件用于水泵的构成部件，担心不耐受长期使用。

专利文献1：特开平10-184692号公报

发明内容

本发明人等对上述现象详细地进行了研究，结果注意到通过对基材进行氮化处理，不锈钢自身的耐腐蚀性受到了损害。图3是示意地表示用非晶碳膜被覆表面的现有的被覆构件的截面图。现有的被覆构件一般是在500℃或500℃以上的温度下进行氮化处理、DLC膜的成膜。作为现有的被覆构件中产生腐蚀的要因，认为有以下2个。

一是因氮化而在不锈钢中产生的内部应力。如果对不锈钢施以氮化处理，氮原子由不锈钢的表面扩散并渗透，晶体产生变形(内部应力)。一般来说，金属材料在外加弯曲应力、拉伸应力的条件下容易产生腐蚀。因此，由于因氮化而在不锈钢的表层部产生的内部应力，基材的表面也倾向于容易被腐蚀。

在内部应力以上产生大的影响的因素是处理温度。如果将不锈钢保持于高温，不锈钢中含有的作为添加元素的铬(Cr)与同样作为添加元素的碳(C)等结合而形成碳化物等，因此在它们的周围形成Cr量少的Cr缺乏层。在形成了Cr缺乏层的周围，与原来的不锈钢相比Cr浓度降低，因此难以形成稳定的钝化被膜，不锈钢的耐腐蚀性局部降低。其结果，不锈钢变得容易腐蚀(敏化)。

本发明鉴于上述问题，目的在于提供耐腐蚀性优异的高耐腐蚀性构件及其制造方法。

本发明人等将注意力集中于上述要因中的处理温度产生的不锈钢的敏化。即，想到了从准备不锈钢制的基材到形成非晶碳膜期间，通过使基材的温度不超过规定的温度，从而能够保持不锈钢的耐腐蚀性。

即，本发明的高耐腐蚀性构件，是具备不锈钢制的基材、在该基材的表面的至少一部分被覆的中间层、和在该中间层的表面的至少一部分被覆的非晶碳膜的高耐腐蚀性构件，其特征在于，在上述基材的表面的温度为450℃以下的低温下形成上述中间层和上述非晶碳膜。

此外，本发明的高耐腐蚀性构件，是具备对表层部进行了氮化处理的不锈钢制的基材、和在该表层部的表面的至少一部分被覆的非晶碳膜的高耐腐蚀性构件，其特征在于，在上述基材的表面的温度为450℃以下的低温下进行上述氮化处理和上述非晶碳膜的形成。

本发明的高耐腐蚀性构件的制造方法，其特征在于，包括：

使不锈钢制的基材的表面的温度为450℃以下而在该基材的表面的至少一部分形成中间层的中间层形成工序、和

使上述基材的表面的温度为450℃以下而在上述中间层的表面的至少一部分形成非晶碳膜的非晶碳膜成膜工序。

此外，本发明的高耐腐蚀性构件的制造方法，其特征在于，包括：

使不锈钢制的基材的表面的温度为450℃以下而对该基材的表层部进行氮化处理的低温氮化处理工序、和

使上述基材的表面的温度为450℃以下而在氮化处理过的上述表层部的表面的至少一部分形成非晶碳膜的非晶碳膜成膜工序。