[发明专利]滑动构件及包覆膜

说明书

本发明的课题是提供具有示出一定且稳定的抗削性和耐磨损性、并且耐剥离性(密合性)优异的包覆膜的滑动构件、及该包覆膜。其解决方法是滑动构件(10)，其在基材(11)的滑动面(16)具有由硬质碳层形成的包覆膜(1)，上述包覆膜(1)如下所述地构成：通过明视野TEM图像观察包覆膜(1)的剖面时，包含相对地由黑色表示的黑色硬质碳层(B)和相对地由白色表示的白色硬质碳层(W)的重复单元在厚度方向上层叠，且具有1μm～50μm的范围内的厚度，包覆膜(1)具有设置于基材侧的倾斜区域(2)和设置于滑动构件(10)的表面侧的均质区域(3)，在上述倾斜区域(2)，重复单元中的白色硬质碳层(W)的厚度在厚度方向上逐渐变大，在上述均质区域(3)，重复单元中的白色硬质碳层(W)的厚度在厚度方向上相同或大致相同，从而解决了上述问题。

技术领域

本发明涉及滑动构件及包覆膜。更详细而言，本发明涉及具有示出一定且稳定的抗削性和耐磨损性、并且耐剥离性(密合性)优异的包覆膜的滑动构件、及该包覆膜。

背景技术

近年，在各种工业领域、特别是汽车领域中，在发动机基材、其它机械基材等需要滑动性的滑动构件中，作为对其表面的包覆膜，广泛进行着关于硬质碳层的研究。硬质碳层通常被称作类金刚石碳(DLC)膜、无定形碳层、i-碳膜、金刚石状碳层等各种各样的名称。这样的硬质碳层在结构上被分类为非晶质。

认为硬质碳层中混合存在有像在金刚石晶体中可见的单键和像在石墨晶体中可见的双键。该硬质碳层除了具有像金刚石晶体那样的高硬度、高耐磨损性及优异的化学稳定性等以外，还具有像石墨晶体的那样的低硬度、高润滑性及优异的对象适应性等。另外，该硬质碳层为非晶质，因此，平坦性优异，也具有与对象材料的直接接触中的低摩擦性(即小的摩擦系数)、优异的对象适应性。

对于滑动构件的滑动面而言，抗削性(耐缺损性)和耐磨损性是重要的特性。然而，该抗削性(耐缺损性)与耐磨损性存在相互折衷选择的关系，因此，难以设置满足这些特性的包覆膜。作为解决的方法，研究了设置低硬度化的硬质碳层、或设置混合存在有低硬度的硬质碳与高硬度的硬质碳的膜，从而兼顾抗削性和耐磨损性。

然而，关于兼顾抗削性和耐磨损性，现状是还不能说是充分的。尽管除了抗削性、耐磨损性以外，还对特别是设置于活塞环等施加高负荷的滑动构件的包覆膜要求低摩擦性、耐剥离性，但现状是这些特性的改善还不能说是充分的。

关于硬质碳层的特性改善，提出了专利文献1～3中记载的通过CVD法成膜的硬质碳层、专利文献4、5中记载的通过PVD法成膜的硬质碳层。具体而言，在专利文献1中，提出了硬度高、摩擦系数低、滑动特性优异的硬质碳层。该硬质碳层的表面粗糙度为Rmax500nm以下，具有100～2000个碳原子的金刚石结构簇与具有100～2000个碳原子的石墨结构簇以0.3～3的比例存在。

在专利文献2中，提出了导电性硬质碳覆膜及其包覆构件，该导电性硬质碳覆膜具有良好的耐磨损性、耐氧化性及耐食性，且在导电性构件彼此接触的用途、工序、或在腐蚀环境中使用。该导电性硬质碳覆膜具有sp²结合性结晶的至少一部分在膜厚方向上连续地连接的结构。

在专利文献3中，提出了具有新的结构、且示出高的导电性的取向性非晶质碳层及其形成方法。该非晶质碳层是取向性非晶质碳层，其以C为主成分，含有N3～20原子％、H大于0原子％且20原子％以下，并且将C的总量设为100原子％时，具有sp²杂化轨道的碳(Csp²)为70原子％以上且小于100原子％，石墨的(002)面沿着厚度方向取向。而且，提出了该非晶质碳层可通过对反应气体在-1500V以下进行放电的直流等离子体CVD法而形成，该反应气体包含选自含有Csp²的碳环式化合物气体以及含有Csp²和氮和/或硅的含氮杂环式化合物气体中的一种以上化合物气体、和氮气。