JP3555844B2 - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材、特に、エンジンオイル，トラスミッションオイル等の潤滑油中で使用されるのに適した低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
硬質炭素皮膜は、アモルファス状の炭素膜あるいは水素化炭素膜で、ａ−Ｃ：Ｈ（アモルファスカーボンまたは水素化アモルファスカーボン），ｉ−Ｃ（アイカーボン），ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボンまたはディーエルシー）とも呼ばれている。
【０００３】
その形成には、炭化水素ガスをプラズマ分解して成膜するプラズマＣＶＤ法、または、炭素，炭化水素イオンを用いるイオンビーム蒸着法等の気相合成法が用いられる。この硬質炭素皮膜は、高硬度で、表面が平滑で、耐摩耗性に優れ、さらには、その固体潤滑性から低摩擦係数で優れた低摩擦性能を有している。そして、通常の平滑な鋼材表面の無潤滑下での摩擦係数が０．５〜１．０であるのに対して、硬質炭素皮膜は無潤滑下での摩擦係数が０．１程度である。
【０００４】
現在、これらの優れた特性を活かして、ドリルの刃をはじめとする切削工具，研削工具等の加工治具や、塑性加工用金型，バルブコックやキャプスタンローラのような無潤滑下での摺動部品等への応用が計られている。
【０００５】
また、潤滑油中で摺動する内燃機関などの機械部品においても、エネルギー消費や環境問題の面からできるだけ機械的損失を低減したいという要求が高まっており、特に、摩擦損失の大きい摺動条件の厳しい部位で、これらの固体潤滑性を有する硬質炭素皮膜による低摩擦化が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の硬質炭素皮膜を摺動部材にコーティングして、エンジン油やトラスミッション油等の潤滑油中で摺動させた場合、その平滑性からある程度の低摩擦とはなるが、他の固体潤滑性を有していない硬質の皮膜処理をした摺動部材、たとえば、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）のイオンプレーティング皮膜処理を施した摺動部材と同等の低摩擦性能しか示さないという問題点が明らかになった。
【０００７】
すなわち、従来の硬質炭素皮膜処理された摺動部材では、固体潤滑性があるにもかかわらず、潤滑油中では同等の表面粗さで且つ固体潤滑性を有しない皮膜処理摺動部材や超仕上げ加工された鋼製部材と同等の摩擦性能しか示さないという問題が明らかになった。
【０００８】
たとえば、潤滑油中で３／８インチボール３ケを１ｋｇｆの荷重で押し付け、０．０３ｍ／ｓｅｃの相対速度で滑らせた場合、硬質炭素皮膜であるダイヤモンドライクカーボンの摩擦係数は０．０８〜０．１２であって、同等の表面粗さで且つ皮膜処理をしない鉄鋼材や窒化クロム（ＣｒＮ）イオンプレーティング処理膜と比べ、潤滑油中では同等の摩擦係数である。
【０００９】
また、エンジン油やトランスミッション油等の潤滑油中で、摩擦係数μ＝０．０７以下の低摩擦を実現するように固体潤滑性を有する二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）やポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）を表面に処理した摺動部品もすでに適用が多くなされているが、さらに高面圧下で厳しい摺動条件で使用される場合は、耐摩耗性が不足し、初期においてその性能は達成できるが、長期間使用すると摩滅してしまいその性能は維持できないという問題点があった。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、これらの問題点に着目してなされたものであって、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であるアモルファスカーボン膜を有する摺動部材とすること、表面にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施したダイヤモンド多結晶膜を有する摺動部材とすること、により潤滑油中であってもその固体潤滑性が有効に働き、摩擦係数でμ＝０．０７以下の低摩擦で耐摩耗性に優れた摺動部材を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
潤滑油中での硬質炭素皮膜の摩擦特性については報告がほとんど無く、不明な点が多かった訳であるが、本発明では、硬質炭素皮膜に含まれる窒素，酸素，水素濃度の潤滑油中での摩擦特性に及ぼす影響について鋭意検討してこれを明らかにし、滑油中で低摩擦が実現できる硬質炭素皮膜の窒素，酸素および水素の濃度の規定することにより、潤滑油中での摩擦係数値μが０．０７以下の低摩擦性能を実現することに成功した。
【００１２】
すなわち、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、請求項１に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１３】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項２に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、窒素含有量および／または酸素含有量が０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１４】
そして、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、請求項３に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にダイヤモンド多結晶膜を被覆し、更にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して窒素含有量および／または酸素含有量を０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としたことを特徴としている。
【００１７】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項４に記載しているように、窒素含有量および／または酸素含有量が４ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１８】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項５に記載しているように、表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であることを特徴としている。
【００１９】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項６に記載しているように、表面硬さがＨｖ１０００以上であることを特徴としている。
【００２０】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項７に記載しているように、表面の被覆厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、潤滑油中での摩擦係数が０．０７以下であることを特徴としている。
【００２１】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項８に記載しているように、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成することを特徴としている。
【００２２】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の製造方法は、請求項９に記載しているように、請求項２ないし８のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材を製造するに際し、基材表面にアモルファスカーボン膜及び／又はダイヤモンド多結晶膜を気相合成によりコーティングした後、プラズマ処理ないしはイオン注入して、窒素および／または酸素を含有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の作用】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、上記の構成としているので、表面に極性基を多く存在させることができるため、潤滑油に含まれる油性添加剤が表面に物理吸着ないしは化学吸着しやすくなり、潤滑油中でμ＝０．０７以下の低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材が得られることとなる。
【００２４】
水素濃度については検出が非常に難しいものの、水素含有量１０ａｔ％以下であるようになすことによって、潤滑油中での低摩擦が実現でされるようになる。そして、水素含有量１０ａｔ％以下とするには、少なくとも成膜時に炭化水素ガスプラズマを用いない炭素イオンビーム法等により製作したアモルファスカーボン膜や熱ＣＶＤ法によりダイヤモンド多結晶膜をコーティングした硬質炭素皮膜摺動部材であるものとすることが好ましい。
【００２５】
一方 、表面の窒素および／または酸素濃度が０．５ａｔ％よりも少ないと上記した潤滑油中での低摩擦が実現されがたい傾向となり、反対に、３０ａｔ％よりも多くなると、高面圧下での耐摩耗性が不足する傾向となるため、３０ａｔ％を上限とするのが好ましい。そしてさらに好ましくは４ａｔ％〜２０ａｔ％とするのが耐摩耗性および平滑性を損なうことなく潤滑油中での低摩擦特性を得ることができるようにするために好適である。
【００２６】
窒素および／または酸素を表面に含有させるプラズマ処理は、図２に示すような装置を用いて実施することができる。
【００２７】
すなわち、図２に示すプラズマ処理装置２１は、真空槽２２をそなえ、この真空槽２２の内部下方には摺動部材を構成する基材２３を保持するための基材ホルダ２４をそなえ、この基材ホルダ２４はバイアス電源２５に接続してある。また、基材２３の上方にはＲＦ電極２６が設けてあり、このＲＦ電極２６にはＲＦ電源２７が接続してあると共に、ガスボンベ２８内のプラズマ形成ガスをガス流量調整器２９を通して供給することができるようにしてある。そして、ＲＦ電極２６間には放電プラズマ３０が形成されていると共に、アパーチャ３１の部分でイオン３２が形成されてラジカルイオンビーム３３が基材２３に到達するようにしてあり、真空槽２２は矢印Ａ方向に真空ポンプを介して真空排気可能であるものとしている。そして、このようなプラズマ処理装置２１を用い、例えば、ＲＦ投入電力：１０〜１００Ｗ，ガス流量：５〜５０ｃｃ／ｍｉｎ，バイアス電圧：−２５０〜＋２５０Ｖの範囲で実施するようになすことができる。
【００２８】
表面粗さは、低摩擦特性と相手攻撃性を考慮して、Ｒａ０．１μｍ以下とすることが好ましく、表面硬さは耐摩耗性が確保できるＨｖ１０００以上とすることが好ましい。さらにまた、膜厚については、１μｍよりも薄いと密着強度が不足し、１０μｍよりも厚いと膜内の残留応力が大きくなり、自然に剥離してしまう可能性があるため、膜厚は１μｍ以上１０μｍ以下とするのが望ましい。
【００２９】
このような硬質炭素皮膜摺動部材は、例えば、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成するものとすることも必要に応じて好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係わる摺動部材によれば、請求項１に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であるものとしたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能であるので、耐摩耗性に優れた超寿命の硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３１】
また、請求項２に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、窒素含有量および／または酸素含有量が０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であるものとしたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能であるので、潤滑性および耐摩耗性に優れた超寿命の硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３２】
そして、請求項３に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にダイヤモンド多結晶膜を被覆し、更にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して窒素含有量および／または酸素含有量を０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としたことによって、高硬度で表面が平滑であって耐摩耗性に優れた硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３５】
さらにまた、請求項４に記載しているように、窒素含有量および／または酸素含有量が４ａｔ％以上２０ａｔ％以下であるものとすることによって、潤滑油中での低摩擦がさらに安定して得られると共に高面圧下での耐摩耗性がさらに安定して十分なものとした硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３６】
さらにまた、請求項５に記載しているように、表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であるものとすることによって、低摩擦なものにできると共に相手攻撃性を小さなものにできるという著大なる効果がもたらされる。
【００３７】
さらにまた、請求項６に記載しているように、表面硬さがＨｖ１０００以上であるものとすることによって、耐摩耗性をも十分に確保したものとすることが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３８】
さらにまた、請求項７に記載しているように、表面の被覆厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、潤滑油中での摩擦係数が０．０７以下であるものとすることによって、基材に対する密度強度を良好なものにすることができると共に膜内の残留応力を小さいものにして剥離のおそれをなくすことができる耐久性の優れた低摩擦摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３９】
さらにまた、請求項８に記載しているように、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成するものとなすことによって、動弁機構における機械的損失を小さいものにすることが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４０】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の製造方法では、請求項９に記載しているように、請求項２ないし８のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材を製造するに際し、基材表面にアモルファスカーボン膜及び／又はダイヤモンド多結晶膜を気相合成によりコーティングした後、プラズマ処理ないしはイオン注入して、窒素および／または酸素を含有させたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能である潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質炭素皮膜摺動部材を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に詳細に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定されないことはいうまでもない。
【００４２】
図１に示すような摺動部材１において、直径：３０ｍｍ，厚み：４ｍｍの円板基材２上に硬質炭素皮膜３をコーティングし、この摺動部材１を用いた試験片により摩擦試験を行った。この試験片を構成する摺動部材１は、表１に示すような仕様で円板基材２上に硬質炭素皮膜３を形成したものとした。
【００４３】
（参考例３）
窒化珪素よりなるセラミックス円板基材上に熱ＣＶＤ法により気相合成ダイヤモンド皮膜を１０μｍの厚みで析出させ、次いでこのダイヤモンド皮膜表面をダイヤモンド砥石や砥粒で研磨加工して、表面粗さＲａ０．０５μｍに仕上げた摺動部材を作製した。
【００４４】
（実施例１）
実施例１は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる鋼基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工した後、炭素イオンビームを用いたイオンプレーティング法で硬質炭素皮膜をコーティングし、成膜後仕上げ加工無しのものとして表面粗さＲａ０．０９μｍの摺動部材を作製した。
【００４５】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の摺動部材の表面をラップ加工して表面粗さＲａ０．０３μｍに仕上げたものとした。
【００４６】
（参考例１）
浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる鋼基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工したのち、プラズマＣＶＤ装置で炭化水素ガスを用いてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を基材上に成膜したあと、さらに図２に示したプラズマ処理装置を用いて表面に酸素を含有させた膜を作製した。このとき、ＲＦ投入電力：５０Ｗ，酸素ガス流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ，バイアス電圧：−１００Ｖの条件で酸素プラズマ処理した。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約３．５ａｔ％であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例３は、実施例２の硬質炭素皮膜部材に参考例１と同様のプラズマ酸素処理をした摺動部材としたものである。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約３．５ａｔ％であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例４は、参考例３のダイヤモンド多結晶膜に窒素プラズマ処理したものとし、プラズマ処理条件は参考例１と同様の条件で行った。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の窒素含有量は約５．７ａｔ％であった。
【００４９】
（比較例１）
比較例１は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．２４μｍに研削加工した後、リン酸マンガン塩処理したものである。
【００５０】
（比較例２）
比較例２は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工したものである。
【００５１】
（比較例３）
比較例３は、比較例２の摺動部材に更にイオンプレーティング法により２．０μｍの膜厚を有する硬さＨｖ１５００の窒化クロム（ＣｒＮ）皮膜のコーティングを施したものである。
【００５２】
（参考例４）
熱ＣＶＤ法により窒化珪素基板上にダイヤモンド多結晶膜を成膜したもので、表面粗さがＲａ０．１２μｍのものである。
【００５３】
（比較例４）
比較例４は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工した後、プラズマＣＶＤ装置で炭化水素ガスを用いてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を基材上に成膜したものである。
【００５４】
（参考例２）
浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．２０μｍに研削加工した後、炭素イオンビームを用いてイオンプレーティング法で硬質炭素皮膜コーティングしたものである。そして、この場合の成膜後の皮膜の表面粗さはＲａ０．２５μｍのものである。
【００５５】
（参考例５）
参考例２の硬質炭素皮膜部材に参考例１と同様のプラズマ酸素処理をした摺動部材としたものである。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約４０ａｔ％であった。
【００５６】
（試験例）
摩擦試験を行うにあたり、摩擦試験装置としては図３に示すようなピンオンディスクタイプの摩擦試験機４１を用いて摩擦係数を計測した。
【００５７】
この摩擦試験装置４１は、回転軸４２に回転自在に支持されたワークテーブル４３が配置され、このワークテーブル４３に試験片である摺動部材１を設置し、この摺動部材１の上面側に３／８インチの軸受用ＳＵＪ２製ボール４４を３ケ配置し、スプリング４５によって荷重１．０ｋｇｆで押し付けるように構成されたものである。
【００５８】
そして、ボール４４はボールホルダー４６に回転できないようにそれぞれ固定されており、回転軸４２がモータ４７に連結されていて、ボール４４に対し相対滑り速度０．０１〜０．１ｍ／ｓｅｃで回転駆動され、ボール４４と試験片摺動部材１との間で発生する摩擦力に応じたトルクをロードセル４８で計測し、摩擦係数を算出するものとしている。また、試験片摺動部材１が潤滑油４９中に浸漬されるように、油浴槽５０が設置され、図示されていない油温コントロールユニットにより油温が８０℃となるように設定されている。なお、潤滑油４９としては市販のエンジンオイル５Ｗ−３０ＳＧを用いて行った。
【００５９】
そして、表１に示す各実施例および比較例の摺動部材を摩擦試験機４１の試験片摺動部材１として配置し、潤滑油４９中で摩擦係数を測定した結果を示す。また、参考として、潤滑油を油浴槽に入れない場合、すなわち、無潤滑下での摩擦係数も同様の荷重およびすべり速度条件で計測した結果を示す。このときの試験条件は、３ケのボール４４への負荷荷重：１ｋｇｆ，滑り速度：０．２５ｍ／ｓｅｃ（２５０ｒｐｍ）で行った。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示す摩擦係数の計測結果から判るように、硬質炭素皮膜は無潤滑下ではその固体潤滑性により摩擦係数が皮膜の無い比較例２および固体潤滑性の無い皮膜を処理した比較例１や比較例３に比べて低い。
【００６２】
しかし、潤滑油中では水素を１０ａｔ％より多く含む比較例４のダイヤモンドライクカーボン膜は、皮膜処理の無い比較例１や比較例２と同等の摩擦係数であり、また、水素の含有量が１０ａｔ％以下である参考例４のダイヤモンド多結晶膜やアモルファスカーボン膜でも表面粗さがＲａ０．１０μｍ以上となると摩擦係数は０．０７以上となり、そのフリクション低減効果は少ない。
【００６３】
これに対して、水素の含有量が１０ａｔ％以下、および／または、表面に窒素や酸素を含有し、かつ表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下の実施例１〜４では摩擦係数がいずれも０．０７以下であり、潤滑油中であっても効果的に摩擦損失が低減できることが判る。
【００６４】
また、実施例３の炭素硬質皮膜部材を図４に示すような内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムに用いた場合のカム一つ当たりの摩擦損失トルクを計測した。そして、トルク計測は、図示されていないカムシャフト軸に取り付けられたトルク計で計測した。
【００６５】
図４に示す内燃機関の動弁機構において、カム５１をそなえたカムシャフト軸５２は図示しないタイミングベルトによって回転駆動される。そして、バルブ５３はバルブガイド５４に挿通され、バルブ５３の軸端の上方に、バルブリフター５５が設置されている。そして、シリンダヘッド５６とバルブリフター５５との間にはバルブスプリング５７がリテーナ５８とコッタ５９によりバルブ５３に固定され、バルブ５３を閉じる方向に荷重を付加している。また、バルブリフター５５の上方にはアジャスティングシム６０が嵌合され、カム５１とのクリアランスが０．３ｍｍ程度になるようにアジャスティングシム６０の厚さにより調整され、カムシャフト軸５２が駆動することによりカム５１が回転し、アジャスティングシム６０と摺接してバルブ５３を往復運動させる機構となっている。
【００６６】
試験条件は、カム軸回転数：３００ｒｐｍ（アイドリング時），スプリングＭａｘ荷重：５０ｋｇｆ，エンジン油温：８０℃とし、アジャスティングシム６０と摺接する相手カム５１の表面粗さは超仕上げ加工を施し、Ｒａ０．０５μｍに仕上げられているものとした。
【００６７】
比較のため、上記実施例３のほか、従来使用されている比較例１および比較例２の摺動部材、窒化クロム皮膜処理した比較例３の摺動部材、および、硬質炭素皮膜処理した比較例４の摺動部材を同様にアジャスティングシム６０に用いた場合の損失トルクも同条件にて計測した。計測した結果を図５に示す。
【００６８】
図５に示す結果より判るように、同一の表面粗さにおいても比較例に比べて実施例３のアジャスティングシムは摩擦損失トルクが小さく、摩擦性能に優れていることが認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材表面に硬質炭素皮膜をそなえた摺動部材の斜面説明図である。
【図２】プラズマ処理装置の断面説明図である。
【図３】潤滑油中で摩擦試験する摩擦試験装置の断面説明図である。
【図４】内燃機関の動弁機構の断面説明図である。
【図５】摩擦損失トルクの計測結果を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材、特に、エンジンオイル，トラスミッションオイル等の潤滑油中で使用されるのに適した低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
硬質炭素皮膜は、アモルファス状の炭素膜あるいは水素化炭素膜で、ａ−Ｃ：Ｈ（アモルファスカーボンまたは水素化アモルファスカーボン），ｉ−Ｃ（アイカーボン），ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボンまたはディーエルシー）とも呼ばれている。
【０００３】
その形成には、炭化水素ガスをプラズマ分解して成膜するプラズマＣＶＤ法、または、炭素，炭化水素イオンを用いるイオンビーム蒸着法等の気相合成法が用いられる。この硬質炭素皮膜は、高硬度で、表面が平滑で、耐摩耗性に優れ、さらには、その固体潤滑性から低摩擦係数で優れた低摩擦性能を有している。そして、通常の平滑な鋼材表面の無潤滑下での摩擦係数が０．５〜１．０であるのに対して、硬質炭素皮膜は無潤滑下での摩擦係数が０．１程度である。
【０００４】
現在、これらの優れた特性を活かして、ドリルの刃をはじめとする切削工具，研削工具等の加工治具や、塑性加工用金型，バルブコックやキャプスタンローラのような無潤滑下での摺動部品等への応用が計られている。
【０００５】
また、潤滑油中で摺動する内燃機関などの機械部品においても、エネルギー消費や環境問題の面からできるだけ機械的損失を低減したいという要求が高まっており、特に、摩擦損失の大きい摺動条件の厳しい部位で、これらの固体潤滑性を有する硬質炭素皮膜による低摩擦化が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の硬質炭素皮膜を摺動部材にコーティングして、エンジン油やトラスミッション油等の潤滑油中で摺動させた場合、その平滑性からある程度の低摩擦とはなるが、他の固体潤滑性を有していない硬質の皮膜処理をした摺動部材、たとえば、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）のイオンプレーティング皮膜処理を施した摺動部材と同等の低摩擦性能しか示さないという問題点が明らかになった。
【０００７】
すなわち、従来の硬質炭素皮膜処理された摺動部材では、固体潤滑性があるにもかかわらず、潤滑油中では同等の表面粗さで且つ固体潤滑性を有しない皮膜処理摺動部材や超仕上げ加工された鋼製部材と同等の摩擦性能しか示さないという問題が明らかになった。
【０００８】
たとえば、潤滑油中で３／８インチボール３ケを１ｋｇｆの荷重で押し付け、０．０３ｍ／ｓｅｃの相対速度で滑らせた場合、硬質炭素皮膜であるダイヤモンドライクカーボンの摩擦係数は０．０８〜０．１２であって、同等の表面粗さで且つ皮膜処理をしない鉄鋼材や窒化クロム（ＣｒＮ）イオンプレーティング処理膜と比べ、潤滑油中では同等の摩擦係数である。
【０００９】
また、エンジン油やトランスミッション油等の潤滑油中で、摩擦係数μ＝０．０７以下の低摩擦を実現するように固体潤滑性を有する二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）やポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）を表面に処理した摺動部品もすでに適用が多くなされているが、さらに高面圧下で厳しい摺動条件で使用される場合は、耐摩耗性が不足し、初期においてその性能は達成できるが、長期間使用すると摩滅してしまいその性能は維持できないという問題点があった。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、これらの問題点に着目してなされたものであって、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であるアモルファスカーボン膜を有する摺動部材とすること、表面にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施したダイヤモンド多結晶膜を有する摺動部材とすること、により潤滑油中であってもその固体潤滑性が有効に働き、摩擦係数でμ＝０．０７以下の低摩擦で耐摩耗性に優れた摺動部材を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
潤滑油中での硬質炭素皮膜の摩擦特性については報告がほとんど無く、不明な点が多かった訳であるが、本発明では、硬質炭素皮膜に含まれる窒素，酸素，水素濃度の潤滑油中での摩擦特性に及ぼす影響について鋭意検討してこれを明らかにし、滑油中で低摩擦が実現できる硬質炭素皮膜の窒素，酸素および水素の濃度の規定することにより、潤滑油中での摩擦係数値μが０．０７以下の低摩擦性能を実現することに成功した。
【００１２】
すなわち、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、請求項１に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１３】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項２に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、窒素含有量および／または酸素含有量が０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１４】
そして、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、請求項３に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にダイヤモンド多結晶膜を被覆し、更にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して窒素含有量および／または酸素含有量を０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としたことを特徴としている。
【００１７】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項４に記載しているように、窒素含有量および／または酸素含有量が４ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることを特徴としている。
【００１８】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項５に記載しているように、表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であることを特徴としている。
【００１９】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項６に記載しているように、表面硬さがＨｖ１０００以上であることを特徴としている。
【００２０】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項７に記載しているように、表面の被覆厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、潤滑油中での摩擦係数が０．０７以下であることを特徴としている。
【００２１】
同じく、本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の実施の形態においては、請求項８に記載しているように、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成することを特徴としている。
【００２２】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の製造方法は、請求項９に記載しているように、請求項２ないし８のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材を製造するに際し、基材表面にアモルファスカーボン膜及び／又はダイヤモンド多結晶膜を気相合成によりコーティングした後、プラズマ処理ないしはイオン注入して、窒素および／または酸素を含有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の作用】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材は、上記の構成としているので、表面に極性基を多く存在させることができるため、潤滑油に含まれる油性添加剤が表面に物理吸着ないしは化学吸着しやすくなり、潤滑油中でμ＝０．０７以下の低摩擦な硬質炭素皮膜摺動部材が得られることとなる。
【００２４】
水素濃度については検出が非常に難しいものの、水素含有量１０ａｔ％以下であるようになすことによって、潤滑油中での低摩擦が実現でされるようになる。そして、水素含有量１０ａｔ％以下とするには、少なくとも成膜時に炭化水素ガスプラズマを用いない炭素イオンビーム法等により製作したアモルファスカーボン膜や熱ＣＶＤ法によりダイヤモンド多結晶膜をコーティングした硬質炭素皮膜摺動部材であるものとすることが好ましい。
【００２５】
一方 、表面の窒素および／または酸素濃度が０．５ａｔ％よりも少ないと上記した潤滑油中での低摩擦が実現されがたい傾向となり、反対に、３０ａｔ％よりも多くなると、高面圧下での耐摩耗性が不足する傾向となるため、３０ａｔ％を上限とするのが好ましい。そしてさらに好ましくは４ａｔ％〜２０ａｔ％とするのが耐摩耗性および平滑性を損なうことなく潤滑油中での低摩擦特性を得ることができるようにするために好適である。
【００２６】
窒素および／または酸素を表面に含有させるプラズマ処理は、図２に示すような装置を用いて実施することができる。
【００２７】
すなわち、図２に示すプラズマ処理装置２１は、真空槽２２をそなえ、この真空槽２２の内部下方には摺動部材を構成する基材２３を保持するための基材ホルダ２４をそなえ、この基材ホルダ２４はバイアス電源２５に接続してある。また、基材２３の上方にはＲＦ電極２６が設けてあり、このＲＦ電極２６にはＲＦ電源２７が接続してあると共に、ガスボンベ２８内のプラズマ形成ガスをガス流量調整器２９を通して供給することができるようにしてある。そして、ＲＦ電極２６間には放電プラズマ３０が形成されていると共に、アパーチャ３１の部分でイオン３２が形成されてラジカルイオンビーム３３が基材２３に到達するようにしてあり、真空槽２２は矢印Ａ方向に真空ポンプを介して真空排気可能であるものとしている。そして、このようなプラズマ処理装置２１を用い、例えば、ＲＦ投入電力：１０〜１００Ｗ，ガス流量：５〜５０ｃｃ／ｍｉｎ，バイアス電圧：−２５０〜＋２５０Ｖの範囲で実施するようになすことができる。
【００２８】
表面粗さは、低摩擦特性と相手攻撃性を考慮して、Ｒａ０．１μｍ以下とすることが好ましく、表面硬さは耐摩耗性が確保できるＨｖ１０００以上とすることが好ましい。さらにまた、膜厚については、１μｍよりも薄いと密着強度が不足し、１０μｍよりも厚いと膜内の残留応力が大きくなり、自然に剥離してしまう可能性があるため、膜厚は１μｍ以上１０μｍ以下とするのが望ましい。
【００２９】
このような硬質炭素皮膜摺動部材は、例えば、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成するものとすることも必要に応じて好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係わる摺動部材によれば、請求項１に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であるものとしたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能であるので、耐摩耗性に優れた超寿命の硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３１】
また、請求項２に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、窒素含有量および／または酸素含有量が０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であるものとしたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能であるので、潤滑性および耐摩耗性に優れた超寿命の硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３２】
そして、請求項３に記載しているように、潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にダイヤモンド多結晶膜を被覆し、更にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して窒素含有量および／または酸素含有量を０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としたことによって、高硬度で表面が平滑であって耐摩耗性に優れた硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３５】
さらにまた、請求項４に記載しているように、窒素含有量および／または酸素含有量が４ａｔ％以上２０ａｔ％以下であるものとすることによって、潤滑油中での低摩擦がさらに安定して得られると共に高面圧下での耐摩耗性がさらに安定して十分なものとした硬質炭素皮膜摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３６】
さらにまた、請求項５に記載しているように、表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であるものとすることによって、低摩擦なものにできると共に相手攻撃性を小さなものにできるという著大なる効果がもたらされる。
【００３７】
さらにまた、請求項６に記載しているように、表面硬さがＨｖ１０００以上であるものとすることによって、耐摩耗性をも十分に確保したものとすることが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３８】
さらにまた、請求項７に記載しているように、表面の被覆厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、潤滑油中での摩擦係数が０．０７以下であるものとすることによって、基材に対する密度強度を良好なものにすることができると共に膜内の残留応力を小さいものにして剥離のおそれをなくすことができる耐久性の優れた低摩擦摺動部材を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００３９】
さらにまた、請求項８に記載しているように、内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成するものとなすことによって、動弁機構における機械的損失を小さいものにすることが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４０】
本発明に係わる硬質炭素皮膜摺動部材の製造方法では、請求項９に記載しているように、請求項２ないし８のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材を製造するに際し、基材表面にアモルファスカーボン膜及び／又はダイヤモンド多結晶膜を気相合成によりコーティングした後、プラズマ処理ないしはイオン注入して、窒素および／または酸素を含有させたから、潤滑油中であってもその固体潤滑性を有効に機能させることが可能である潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質炭素皮膜摺動部材を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に詳細に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定されないことはいうまでもない。
【００４２】
図１に示すような摺動部材１において、直径：３０ｍｍ，厚み：４ｍｍの円板基材２上に硬質炭素皮膜３をコーティングし、この摺動部材１を用いた試験片により摩擦試験を行った。この試験片を構成する摺動部材１は、表１に示すような仕様で円板基材２上に硬質炭素皮膜３を形成したものとした。
【００４３】
（参考例３）
窒化珪素よりなるセラミックス円板基材上に熱ＣＶＤ法により気相合成ダイヤモンド皮膜を１０μｍの厚みで析出させ、次いでこのダイヤモンド皮膜表面をダイヤモンド砥石や砥粒で研磨加工して、表面粗さＲａ０．０５μｍに仕上げた摺動部材を作製した。
【００４４】
（実施例１）
実施例１は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる鋼基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工した後、炭素イオンビームを用いたイオンプレーティング法で硬質炭素皮膜をコーティングし、成膜後仕上げ加工無しのものとして表面粗さＲａ０．０９μｍの摺動部材を作製した。
【００４５】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の摺動部材の表面をラップ加工して表面粗さＲａ０．０３μｍに仕上げたものとした。
【００４６】
（参考例１）
浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる鋼基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工したのち、プラズマＣＶＤ装置で炭化水素ガスを用いてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を基材上に成膜したあと、さらに図２に示したプラズマ処理装置を用いて表面に酸素を含有させた膜を作製した。このとき、ＲＦ投入電力：５０Ｗ，酸素ガス流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ，バイアス電圧：−１００Ｖの条件で酸素プラズマ処理した。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約３．５ａｔ％であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例３は、実施例２の硬質炭素皮膜部材に参考例１と同様のプラズマ酸素処理をした摺動部材としたものである。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約３．５ａｔ％であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例４は、参考例３のダイヤモンド多結晶膜に窒素プラズマ処理したものとし、プラズマ処理条件は参考例１と同様の条件で行った。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の窒素含有量は約５．７ａｔ％であった。
【００４９】
（比較例１）
比較例１は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．２４μｍに研削加工した後、リン酸マンガン塩処理したものである。
【００５０】
（比較例２）
比較例２は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工したものである。
【００５１】
（比較例３）
比較例３は、比較例２の摺動部材に更にイオンプレーティング法により２．０μｍの膜厚を有する硬さＨｖ１５００の窒化クロム（ＣｒＮ）皮膜のコーティングを施したものである。
【００５２】
（参考例４）
熱ＣＶＤ法により窒化珪素基板上にダイヤモンド多結晶膜を成膜したもので、表面粗さがＲａ０．１２μｍのものである。
【００５３】
（比較例４）
比較例４は、浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．０４μｍに超仕上げ加工した後、プラズマＣＶＤ装置で炭化水素ガスを用いてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を基材上に成膜したものである。
【００５４】
（参考例２）
浸炭用鋼（ＪＩＳ ＳＣＭ４１５）からなる基材の表面をＲａ０．２０μｍに研削加工した後、炭素イオンビームを用いてイオンプレーティング法で硬質炭素皮膜コーティングしたものである。そして、この場合の成膜後の皮膜の表面粗さはＲａ０．２５μｍのものである。
【００５５】
（参考例５）
参考例２の硬質炭素皮膜部材に参考例１と同様のプラズマ酸素処理をした摺動部材としたものである。これにより得られた硬質炭素皮膜表面の酸素含有量は約４０ａｔ％であった。
【００５６】
（試験例）
摩擦試験を行うにあたり、摩擦試験装置としては図３に示すようなピンオンディスクタイプの摩擦試験機４１を用いて摩擦係数を計測した。
【００５７】
この摩擦試験装置４１は、回転軸４２に回転自在に支持されたワークテーブル４３が配置され、このワークテーブル４３に試験片である摺動部材１を設置し、この摺動部材１の上面側に３／８インチの軸受用ＳＵＪ２製ボール４４を３ケ配置し、スプリング４５によって荷重１．０ｋｇｆで押し付けるように構成されたものである。
【００５８】
そして、ボール４４はボールホルダー４６に回転できないようにそれぞれ固定されており、回転軸４２がモータ４７に連結されていて、ボール４４に対し相対滑り速度０．０１〜０．１ｍ／ｓｅｃで回転駆動され、ボール４４と試験片摺動部材１との間で発生する摩擦力に応じたトルクをロードセル４８で計測し、摩擦係数を算出するものとしている。また、試験片摺動部材１が潤滑油４９中に浸漬されるように、油浴槽５０が設置され、図示されていない油温コントロールユニットにより油温が８０℃となるように設定されている。なお、潤滑油４９としては市販のエンジンオイル５Ｗ−３０ＳＧを用いて行った。
【００５９】
そして、表１に示す各実施例および比較例の摺動部材を摩擦試験機４１の試験片摺動部材１として配置し、潤滑油４９中で摩擦係数を測定した結果を示す。また、参考として、潤滑油を油浴槽に入れない場合、すなわち、無潤滑下での摩擦係数も同様の荷重およびすべり速度条件で計測した結果を示す。このときの試験条件は、３ケのボール４４への負荷荷重：１ｋｇｆ，滑り速度：０．２５ｍ／ｓｅｃ（２５０ｒｐｍ）で行った。
【００６０】
【表１】
表１に示す摩擦係数の計測結果から判るように、硬質炭素皮膜は無潤滑下ではその固体潤滑性により摩擦係数が皮膜の無い比較例２および固体潤滑性の無い皮膜を処理した比較例１や比較例３に比べて低い。
【００６２】
しかし、潤滑油中では水素を１０ａｔ％より多く含む比較例４のダイヤモンドライクカーボン膜は、皮膜処理の無い比較例１や比較例２と同等の摩擦係数であり、また、水素の含有量が１０ａｔ％以下である参考例４のダイヤモンド多結晶膜やアモルファスカーボン膜でも表面粗さがＲａ０．１０μｍ以上となると摩擦係数は０．０７以上となり、そのフリクション低減効果は少ない。
【００６３】
これに対して、水素の含有量が１０ａｔ％以下、および／または、表面に窒素や酸素を含有し、かつ表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下の実施例１〜４では摩擦係数がいずれも０．０７以下であり、潤滑油中であっても効果的に摩擦損失が低減できることが判る。
【００６４】
また、実施例３の炭素硬質皮膜部材を図４に示すような内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムに用いた場合のカム一つ当たりの摩擦損失トルクを計測した。そして、トルク計測は、図示されていないカムシャフト軸に取り付けられたトルク計で計測した。
【００６５】
図４に示す内燃機関の動弁機構において、カム５１をそなえたカムシャフト軸５２は図示しないタイミングベルトによって回転駆動される。そして、バルブ５３はバルブガイド５４に挿通され、バルブ５３の軸端の上方に、バルブリフター５５が設置されている。そして、シリンダヘッド５６とバルブリフター５５との間にはバルブスプリング５７がリテーナ５８とコッタ５９によりバルブ５３に固定され、バルブ５３を閉じる方向に荷重を付加している。また、バルブリフター５５の上方にはアジャスティングシム６０が嵌合され、カム５１とのクリアランスが０．３ｍｍ程度になるようにアジャスティングシム６０の厚さにより調整され、カムシャフト軸５２が駆動することによりカム５１が回転し、アジャスティングシム６０と摺接してバルブ５３を往復運動させる機構となっている。
【００６６】
試験条件は、カム軸回転数：３００ｒｐｍ（アイドリング時），スプリングＭａｘ荷重：５０ｋｇｆ，エンジン油温：８０℃とし、アジャスティングシム６０と摺接する相手カム５１の表面粗さは超仕上げ加工を施し、Ｒａ０．０５μｍに仕上げられているものとした。
【００６７】
比較のため、上記実施例３のほか、従来使用されている比較例１および比較例２の摺動部材、窒化クロム皮膜処理した比較例３の摺動部材、および、硬質炭素皮膜処理した比較例４の摺動部材を同様にアジャスティングシム６０に用いた場合の損失トルクも同条件にて計測した。計測した結果を図５に示す。
【００６８】
図５に示す結果より判るように、同一の表面粗さにおいても比較例に比べて実施例３のアジャスティングシムは摩擦損失トルクが小さく、摩擦性能に優れていることが認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材表面に硬質炭素皮膜をそなえた摺動部材の斜面説明図である。
【図２】プラズマ処理装置の断面説明図である。
【図３】潤滑油中で摩擦試験する摩擦試験装置の断面説明図である。
【図４】内燃機関の動弁機構の断面説明図である。
【図５】摩擦損失トルクの計測結果を示すグラフである。
Claims (9)
- 潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、表面の水素含有量が１０ａｔ％以下であることを特徴とする硬質炭素皮膜摺動部材。
- 潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にアモルファスカーボン膜を被覆し、窒素含有量および／または酸素含有量が０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 潤滑油中で使用される摺動部材において、少なくとも表面にダイヤモンド多結晶膜を被覆し、更にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して窒素含有量および／または酸素含有量を０．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下としたことを特徴とする硬質炭素皮膜摺動部材。
- 窒素含有量および／または酸素含有量が４ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 表面硬さがＨｖ１０００以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 表面の被覆厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、潤滑油中での摩擦係数が０．０７以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 内燃機関の動弁機構のアジャスティングシムを構成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材。
- 請求項２ないし８のいずれかに記載の硬質炭素皮膜摺動部材を製造するに際し、基材表面にアモルファスカーボン膜及び／又はダイヤモンド多結晶膜を気相合成によりコーティングした後、プラズマ処理ないしはイオン注入して、窒素および／または酸素を含有することを特徴とする硬質炭素皮膜摺動部材の製造方法。
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