滑動機器的制造方法
【專利說明】滑動機器
[oow] 發明背景 1.發明領域
[0002] 本發明設及一種能顯著降低摩擦系數、滑動阻力等的滑動機器，其使用作為特定 元件的含銘（Cr)的非晶碳膜（含銘的DLC膜）和潤滑油的組合施加在滑動表面之間，所述 潤滑油含有具有特定化學結構的油溶性鋼化合物。
[0003] 2.相關現有技術的描述
[0004] 許多機器具有彼此相對移動且同時彼此發生接觸滑動的滑動元件。在運些具有滑 動元件的機器（在說明書中稱為"滑動機器"）中，通過降低施加于滑動部件上的阻力（滑 動阻力），提高了性能并減少了用于操作所需的能量。滑動阻力的降低通常通過降低在滑動 表面之間施加的摩擦系數來實現。 陽0化]在滑動表面之間施加的摩擦系數根據滑動表面的表面狀態和在滑動表面之間的 潤滑狀態而變化。所W，為了實現摩擦系數的降低，考慮滑動表面的表面改性W及在滑動表 面之間提供潤滑劑（潤滑油）W實現改進。有許多滑動表面的表面改性方法。但是，在許 多情況下，在滑動表面上形成非晶碳膜（所謂的類金剛石碳值LC)膜），其能降低摩擦程度 并具有優異的耐磨性。另外，也W各種方式根據滑動機器的類型、使用環境等改進潤滑劑， 并且通常運些改進可W對應于混合能有效降低摩擦的添加劑。
[0006] 但是，認為在降低摩擦方面有效的DLC膜在性能方面在干類型和濕類型之間不 同。此外，濕類型的DLC膜的滑動性能根據所施加的潤滑油的類型而變化。在運里，對于實 現降低摩擦系數而言重要的是特定DLC膜和特定潤滑油的最佳組合。與此相關的建議例如 參見W下專利。
[0007]日本專利申請公開No. (JPA)建議含Mo或Ti的DLC 膜與含5(K)ppm二硫代氨基甲酸鋼（MoDTC)的潤滑油組合。另外，W02005/14763建議不 含金屬元素等的常規DLC膜與含有含硫的鋼配合物（MoDTC)的潤滑油組合，其中含硫的 鋼配合物的比例是作為Mo含量計的9. 9質量％。在JPA和W02005/14763 中使用的MoDTC是一種公知的機油添加劑，并且由雙核鋼制成。日本專利申請公開 No. (JPA)建議了含有機鋼化合物的潤滑劑代替MoDTC與含 H(20%)的DLC膜組合，其中氮和鋼的質量比率（N/Mo)是在預定范圍內。
[0008] 日本專利申請公開No. (JPA)(EP專利No.EP1462508B1) 建議了不含金屬元素等的常規DLC膜與潤滑油的組合，其中將Ξ核二硫代氨基甲酸鋼按 照作為Mo含量計算的55化pm的比例加入基礎油中。但是，在JPA(EP專利 NO.EP1462508B1)中，僅僅描述通過所述組合降低摩擦系數的意圖，并沒有完全清楚其機 理。另外，通過此組合得到的摩擦系數僅僅是約0. 1，摩擦系數的降低仍然是不足的。
[0009] 如上所述，雖然W前已經提供了使用DLC膜和潤滑油的合適組合W降低摩擦系數 的建議，但是運些建議沒有實現摩擦系數的顯著降低。另外，尚不清楚使用DLC膜和潤滑油 的組合改變摩擦系數的機理。
[0010] 發明概述
[0011] 本發明考慮到上述情況，本發明的目的是提供使用DLC膜和潤滑油的新組合的滑 動機器，所述滑動機器能與現有技術相比至少顯著降低在滑動表面之間的摩擦系數。
[0012] 本發明人進行了深入研究W解決運些問題并進行了反復實驗。結果，發現在滑動 表面之間的摩擦系數通過含銘（化）的非晶碳膜和含有具有特定化學結構的油溶性鋼化合 物的潤滑油的新組合得到顯著降低。此外，優異的低摩擦性能和耐磨性能彼此相容。由此 發現，完成了W下所述的本發明。 陽〇1引滑動機器
[0014] (1)本發明的滑動機器包含：一對具有滑動表面的滑動元件，所述滑動表面彼此 相對并且能彼此相對移動；和潤滑油，其能置于相對的滑動表面之間，其中至少一個滑動表 面是由被含銘（Cr)的非晶碳膜覆蓋的覆蓋表面形成的，潤滑油含有油溶性鋼化合物，所述 鋼化合物具有由鋼（Mo)的Ξ核材料形成的化學結構。
[0015] (2)通過組合被含銘的非晶碳膜（合適地稱為"含銘的DLC膜"或簡稱為"DLC膜"） 涂覆的滑動表面和含有具有特定化學結構的油溶性鋼化合物的潤滑油，獲得了滑動機器， 其中滑動表面之間的摩擦系數得到顯著降低。具體而言，可W顯示超低摩擦性能，其中摩擦 系數是0. 05或更低，0. 04或更低，或者約0. 03。結果，本發明的滑動機器可W顯著降低滑 動阻力或摩擦損失，并且其可W實現移動性能、節能等方面的顯著改進。此外，除了低摩擦 性能之外，本發明的含銘的DLC膜還可W顯示優異的耐磨性。所W，本發明的滑動機器特別 適合用于在從邊界潤滑條件到混合潤滑條件的苛刻條件下長期操作的驅動系統機器（例 如發動機或傳動裝置）。
[0016] (3)雖然不是必須清楚本發明的特定DLC膜和潤滑油的組合顯示極為優異的摩擦 降低效果的機理，但是發明人經過深入研究，在本發明情況下考慮W下情況。
[0017] 在本發明的DLC膜的情況下，由在潤滑油中所含的MoΞ核材料形成的油溶性鋼化 合物（合適地稱為"Ξ核Mo化合物"或簡稱為"Ξ核Mo材料"）的吸附反應在存在Cr的情 況下加速。結果，與Ξ核Mo化合物之間具有競爭性吸附關系的其它添加劑或其成分元素在 滑動表面值LC膜）上發生受抑制的吸附反應。
[0018] 例如，當不存在Ξ核Mo化合物時，常規加入潤滑油中的添加劑例如高堿性橫酸巧 被吸附到滑動表面上，并可W產生具有大于5nm厚度（高度）的不利分布的反應化合物，使 得在滑動表面上可能形成細小凸狀部分（凸起）。運些細小凸狀部分會引起在邊界潤滑期 間（或混合潤滑期間）的摩擦系數增加。
[0019] 但是，在本發明的滑動機器中，如上所述，含銘的DLC膜和含Ξ核Mo化合物的潤滑 油是協同操作的。結果，其它添加劑在滑動表面上的吸附受到阻礙，因此避免了滑動表面的 表面粗糖度增加的情況。因此，本發明的滑動表面可W成為超級平滑的表面（例如，表面粗 糖度（最大高度）是5nm或更低，或2nm或更低），在其上極少形成由于其它添加的吸附產 生細小凸狀部分，只要DLC膜和潤滑油能夠至少在滑動機器進行實驗操作等之后彼此相互 充足地接觸。認為由于光滑的滑動表面在具有置于其間的由潤滑油形成的膜的情況下彼此 相對移動，所W避免了在滑動表面之間的細小直接接觸，流體潤滑狀態易于保持，并且因此 在滑動表面之間的摩擦系數得到顯著降低。
[0020] 此外，本發明的含銘的DLC膜通常比滑動元件的基礎材料（例如鋼）更硬，并且 具有不易于移動和粘附到在對面滑塊側上的滑動表面上的性能。另外，與含其它金屬元素 (W，V，A1等）的DLC膜不同，在含銘的DLC膜中，硬的化C細分散在類似基質的DLC中，因此 含銘的DLC膜易于具有高硬度。結果，本發明的滑動機器顯示在上述潤滑油存在下的高耐 磨性W及低摩擦性能，因此可W穩定地顯示出優異的長期滑動性能（低摩擦性能）。
[0021] 另外，因為本發明的Ξ核Mo化合物吸附到滑動表面上，所W可W在滑動表面上形 成具有化學結構例如M〇3S7、M〇3Ss和Mo2?的硫化鋼化合物。估計運種硫化鋼化合物具有與 二硫化鋼（MoSz)相似的結構，因此與二硫化鋼相似地顯示基于在滑動表面之間的層狀結構 的低剪切性能。結果，避免了在滑動表面之間的直接接觸，因此也可W降低邊界摩擦系數。 認為運也在宏觀上有助于降低摩擦系數。 陽0巧 （4)但是，在本發明的含銘的DLC膜中，可W考慮各種組成，當膜的總量是100原 子％ (at. % )(簡稱為"％")時，膜可化含有例如1-49%的Cr、0-30%的氨做，化及余量 是碳（C)和雜質。另外，本發明的含銘的DLC膜不是必須含有H，只要膜含有化即可，并且 所述膜也可W是不含Η的DLC膜化含量是3 %或更低，或2 %或更低），其中基本上不含Η; 或所述膜也可W是低氨含量的DLC膜值LC-低-Η膜），其具有Η含量為3-10 %或5-8 %。 當然，本發明的DLC膜也可W含有合適量的Η化含量為10-30%或15-28% )。 陽〇2