[发明专利]活塞环及其制造方法

说明书

本发明提供一种活塞环及其制造方法，使用并不具有特别的功能的通常的成膜装置且无需精密的控制地制造并提供低摩擦性与耐磨耗性优异的活塞环。所述活塞环，其为在环状基材的表面上被覆有非晶碳膜的活塞环，并且非晶碳膜是使用CVD法而成膜，且自基材表面朝向膜表面交替形成有sp²键相对于sp³键的比率sp²/sp³比连续增加的增加区域以及sp²/sp³比连续减少的减少区域，并且在增加区域与减少区域的边界中sp²/sp³比连续地发生变化，由此以交替层叠的方式形成sp²/sp³比低的软质膜与sp²/sp³比高的硬质膜，且减少区域构成为与增加区域相比为相同数量或少1个区域。

技术领域

本发明涉及一种经非晶碳膜被覆的活塞环及其制造方法。

背景技术

在发动机内滑动的活塞环装设于形成在活塞的外周面的环槽内且伴随活塞的往返运动而在套筒(sleeve)(汽缸(cylinder))的内周面滑动，因此，在滑动特性中尤其要求低摩擦性与耐磨耗性。因此，以前以来，进行有在活塞环表面形成非晶碳膜(以下，也简称为“碳膜”)而确保滑动特性。

此时，为了充分发挥所述低摩擦性或耐磨耗性，必须将碳膜的厚度设定为厚到某程度。然而，非晶碳膜具有强的内部应力，因此不易将一层碳膜成膜为厚膜。

因此，例如，专利文献1中提出有层叠两层以上的硬度不同的两种碳层(硬质层与软质层)并形成碳膜，由此缓和内部应力，从而将碳膜成膜为膜厚5.0μm以上的厚膜。

此时，适当地规定硬质层与软质层各自的机械特性并加以厚膜化，由此提高膜整体的性能(低摩擦性与耐磨耗性)，但在硬质层与软质层中，所述机械特性不同，因此在叠层界面中产生机械特性的不连续，从而存在层间产生剥离的担忧。

关于所述层间的剥离，专利文献2中提出有提高层间的密合性而抑制剥离的产生的技术。专利文献2中，重复形成组成不同的两种层，并且在所述层间形成组成连续地发生变化的倾斜层，由此确保两种层的密合性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-202522号公报

专利文献2：日本专利特开2008-286354号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，为了设置所述般的倾斜层，需要具有同时将组成不同的两种层成膜这一特别功能的成膜装置。进而，在倾斜层中，为了获得机械特性的连续性，在成膜时需要精密的控制。

因此，理想的是可使用并不具有特别的功能的通常的成膜装置且无需精密的控制地制造并提供低摩擦性与耐磨耗性优异的活塞环的技术。

解决问题的技术手段

本发明人在对所述课题的解决进行研究时，对使用并不具有特别的功能的通常的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)装置等成膜装置且无需精密的控制地层叠的非晶碳膜的界面中使机械特性连续变化的方法进行了研究，结果认为，首先，若可使成膜装置内的成膜条件连续地发生变化，则可使用通常的成膜装置获得使机械特性连续地发生变化的非晶碳膜。