[发明专利]硬质滑动部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质滑动部件的制造方法。

背景技术

以往，已知有为了使活塞或压力缸等发动机零件等硬质滑动部件的硬度提高而在其基材的表面上形成硬质的碳膜的技术。

例如，在日本特开2014-122415号中，公开了在硬质滑动部件的基材的表面上通过化学气相成长法（CVD）等作为硬质的碳膜而形成由硬度比基材高的类金刚石碳（DLC）构成的膜的技术。该DLC膜具有与基材的硬度相比显著较高的硬度，内部应力也较高，所以在将该DLC膜直接形成在基材表面上的情况下其硬度差即内部应力差变大，有使两者的紧贴性下降的问题。所以，在该先行技术中，公开了通过使DLC膜与基材之间夹设着由具有它们的中间的硬度的碳化钨（WC）构成的中间层而使DLC膜的紧贴性提高的技术。

近年来，要求作为硬质的碳膜而使用具有比DLC膜更高的硬度的ta-C膜。ta-C膜具有以碳原子的sp3结合为主体的构造，与以sp2结合为主体的DLC膜相比硬度非常高。

并且，该ta-C膜已知如果通过离子镀层、即通过电弧离子镀（ArcIonPlating，以下称作AIP）成膜，则与利用其他成膜方法（例如溅射）等的成膜相比硬度非常高。AIP是通过电弧放电而靶材料的一部分熔融、气化而附着到工件表面上的成膜方法。

但是，通过AIP形成的ta-C膜由于硬度非常高，所以即使使由WC构成的中间层夹设在ta-C膜与基材之间，紧贴性的提高也较难。

发明内容

本发明是鉴于上述那样的情况而做出的，目的是提供一种能够抑制包含ta-C的硬质碳膜从基材剥离的硬质滑动部件的制造方法。

本发明者为了解决上述课题而反复进行了专门研究，结果发现，在将包含ta-C的硬质的碳膜在腔室内用AIP形成的情况下，如果向该腔室内导入碳氢化合物气体，则碳氢化合物气体中含有的氢原子（H）进入到碳原子间（C-C间）的结合之间，成为C-H-C结合，由此不再是ta-C本来的sp3结合，结果，生成的膜的硬度下降，能够使碳膜与基材表面的硬度差（即应力差）变小而紧贴性变好。

所以，本发明者想到了以下方法：通过一边减少碳氢化合物气体的供给量一边通过AIP形成碳膜，控制碳膜的内部应力及硬度，以使形成的碳膜的硬度在基材表面低、随着从基材远离而该硬度变高，由此，在确保包含ta-C的碳膜的硬度的同时紧贴性良好地形成在基材表面上。

本发明是这样做出的，提供一种用来制造硬质滑动部件的制造方法，上述硬质滑动部件具备基材和碳膜，上述碳膜形成在基材的表面上且具有比该基材的硬度高的硬度。该方法包括：表面处理工序，将上述基材的表面进行表面处理；和碳膜形成工序，通过使用包含碳的靶在腔室内进行AIP，在上述基材的表面上形成上述碳膜；在上述碳膜形成工序中，通过一边向上述腔室内导入碳氢化合物气体一边进行AIP而开始上述碳膜的形成，然后，将该碳氢化合物气体的导入量减少而继续进行AIP，至少在表面上形成ta-C。

根据该方法，通过AIP形成包含ta-C的硬质的碳膜，并且在该AIP的初期的阶段中，通过碳氢化合物气体的导入，使氢与碳膜中的碳结合，由此能够降低碳膜的硬度而使该碳膜与基材的硬度差变小。如果这样硬度差变小，则能够抑制包含ta-C的硬质碳膜从基材剥离。并且，通过在碳膜的形成中减少碳氢化合物气体，最终能够得到至少在表面中包含硬质的ta-C的碳膜。即，碳膜的氢含有量随着从基材远离而较少，从基材最远离的部分包含硬质的ta-C。结果，能够在形成在表面包含ta-C的硬质碳膜的同时，抑制该碳膜从基材剥离。

优选的是，上述碳膜形成工序包括以下工序：一边以向上述腔室内的上述碳氢化合物气体的导入量随着时间的经过逐渐减少的方式将该碳氢化合物气体向上述腔室内导入，一边使用上述包含碳的靶进行AIP。

这样使上述碳氢化合物气体的导入量逐渐减少，能够随着碳膜的形成发展而将其硬度逐渐提高，由此，能够进一步抑制碳膜的剥离。

优选的是，上述碳膜形成工序包括以下工序：在将上述碳氢化合物气体的导入停止后，也通过使用上述包含碳的靶继续进行AIP来形成包含ta-C的表层。

根据该方法，能够形成希望的厚度的包含ta-C的硬质的表层。

上述碳氢化合物气体优选的是乙炔（C₂H₂）。如果作为碳氢化合物气体而使用乙炔，则容易获得，处置较容易。并且，氢成分因为使皮膜脆化而变脆，所以优选的是尽可能较少，此外，在成膜速率的观点看，碳较多是较好的，所以优选的是选择最符合这些条件的乙炔。