用作动力传动机构的高强度齿轮。该齿轮包括由已进行渗碳或碳氮共渗处理的铁基合金形成的基础齿轮。该基础齿轮具有用其啮合相对齿轮的啮合表面。基础齿轮的啮合表面涂覆有氢含量不大于１０原子％和在纳米压痕试验中表面硬度范围为８至３０ＧＰａ的第一类金刚石碳膜。另外，至少部分第一类金刚石碳膜涂覆有氢含量不大于１０原子％和在纳米压痕试验中表面硬度范围为５０至９０ＧＰａ的第二类金刚石碳膜。该第二类金刚石碳膜具有范围为０．１至０．２μｍ的表面粗糙度Ｒａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高强度齿轮、使用该高强度齿轮的动力传动机 构和用于高强度齿轮的生产方法，更具体地涉及用作多种机械 结构如4几动车辆、工业4几械、农业4几械等的4几械元件的齿轮的高强度齿轮。技术背景从解决环境问题的观点出发，预期未来发动机驱动的机动 车辆增加。要求用于发动机驱动的机动车辆的减速设备的齿轮 通过它们的尺寸保持小型化而降低电机旋转速度(达到几万r.p.m.)至某一低的旋转速度。因此，存在带来表面损害如由于 滑动表面上的温度升高而引起的滑动构件的卡住和磨损的担忧。作为防止这种表面损害的措施，近来使用用类金刚石碳(下 文称"DLC")涂覆滑动构件的表面。DLC包括以混合状态键合 的金刚石和石墨并且宏观上具有看似无定形的结构。因此，DLC 具有介于金刚石和石墨之间的特性并且硬度和固体润滑特性优 良。结果，预期DLC可用于降低摩擦损失和防止由于在滑动下 热产生而引起的卡住和磨损，也可用于具有齿轮和带的 CVTs(连续变化传动)。然而，可能引起这样的问题DLC膜由于DLC膜和要处理 的材料之间热膨胀的差异产生的内部应力和由于缺少韧性 (toughness)而剥离。随着DLC膜的厚度增加，该问题变得严重。考虑到以上内容，已提议将金属或半金属如钛(Ti)、锆(Zr)、铬(Cr)、鴒(W)或其类似物的层层压在碳层上以提高碳层的韧 性，如在日本专利临时/厶布No.ll-1013所公开的。另外，已提议将高碳密度层和低碳密度层层压因而提高韧 性和在低碳密度层中磨耗粉末的固体润滑作用下提高摩擦特 性，如在日本专利临时公布No.2002-322555所7^开的。此外，已提议通过使用由等离子体CVD法获得并含有20至 40原子％(下文称为"atm%")和1至5 atm。/。硅的DLC膜来提高润 滑油中滑动构件的抗咬合性和摩擦特性，如在日本专利临时公 布No.2003-336542所公开的。此外，已提议通过使用由离子电镀法形成并含有不大于IO 原子。/。的氢的DLC膜提高滑动构件在机油中的摩擦特性，如在 日本专利临时公布No.2000-297373所公开。这似乎是在用于形 成DLC膜的靶材料的所谓小滴(droplet)的颗粒材料的研磨作用 的贡献下实现的。该小滴不可避免地在离子电镀法中产生。关于上述日本专利临时公布Nos.l 1-1013和2002-322555的 提议或技术，在无润滑下显示特性的提高，因此该公布未讨论 在润滑油中的特性。关于上述日本专利临时公布No2003-336542的上述提议或 技术，尽管展现出显著的摩擦降低，但是在基于碳氢化合物的 气体气氛中特别是通过离子电镀法实现成膜的情况下，等离子 体变得不稳定。这引起处理期间的不点火，因此，存在使得不 可能进行稳定成膜的问题。特别是如齿轮齿一样成形不均勾 (unevenness)的情况下，与凸形顶部相比，膜难以在齿4仑的凹形 基部形成，因此，为了在基部也获得一定的膜厚度，膜厚度不 可避免地遍及整个齿轮提高。这样引起由于增厚的膜带来的齿 轮剥离强度降低的问题，且要求长时间以形成膜，因而降低膜 的稳定性并使得不可能选择成膜方法。因此，在上述传统技术中，难以在齿轮上形成DLC膜，该 膜在润滑油中摩擦低并且即使在高承载压力和在高速度滑动下 使用的情况中也不能剥离。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能够有效地克服由传统滑动构件遇到 的缺,泉的改进的滑动构件。本专利技术的另 一 目的是提供摩擦系数极度降低并且在润滑油 中也显示低摩擦特性的改进的滑动构件。本专利技术进一 步的目的是提供摩擦系数极度降低、在润滑油 中也显示低摩擦特性并且齿表面疲劳强度优良的改进的高强度 齿轮、使用该高强度齿轮的改进的动力传动机构和用于高强度 齿轮的改进的生产方法。为了解决上述问题，本专利技术人已进行热切的研究。结果， 本专利技术人已发现能够通过在齿轮的啮合表面形成具有氢含量不 大于10atm。/。的两类金刚石碳膜来解决上述问题。本专利技术的一方面在于滑动机构，该滑动机构包括由已进行 渗碳或碳氮共渗处理的铁基合金形成的基础材料，该基础材料 具有滑动表面。基础材料的滑动表面涂覆有第一类金刚石碳。 第 一类金刚石碳膜具有不大于10atm。/。的氢含量和在纳米压痕 试验中范围为8至30Gpa的表面硬度。另外，至少部分第一类金 刚石碳膜涂覆有第二类金刚石碳膜。第二金刚石碳膜具有不大 于10atm。/o的氢含量和在纳米压痕试验中范围为50至90Gpa的表 面硬度。第二类金刚石碳膜具有范围为0.1至0.2pm的表面粗糙 度Ra。本专利技术的第二方面在于高强度齿轮，该高强度齿轮包括由 已进行渗碳或碳氮共渗处理的铁基合金形成的基础齿轮。该基础齿轮具有用其啮合相对齿轮的啮合表面。该基础齿轮的啮合 表面涂覆有第 一类金刚石碳膜。该第 一类金刚石碳膜具有不大于10atm。/o的氢含量且在纳米压痕试-验中范围为8至30Gpa的表 面硬度。另外，至少部分第一类金刚石碳膜涂覆有第二类金刚 石碳膜。该第二金刚石碳膜具有不大于10 a t m %的氢含量和在纳 米压痕试验中范围为50至90Gpa的表面硬度。该第二类金刚石 碳膜具有范围为0.1至0.2fim的表面粗糙度Ra。本专利技术的第三方面在于动力传动机构，该动力传动机构包 括高强度的第一齿轮。第一齿轮包括由已进行渗碳或碳氮共渗 处理的铁基合金形成的基础齿轮，用其涂覆基础齿轮的第 一 类 金刚石碳膜和用其涂覆至少部分第一类金刚石碳膜的第二类金 刚石碳膜，该基础齿轮具有啮合表面，该第一类金刚石碳膜具 有不大于10atm%的氢含量且在纳米压痕试验中范围为8至 30Gpa的表面硬度范围，该第二金刚石碳膜具有不大于10atm0/0 的氢含量且在纳米压痕试验中范围为50至90Gpa的表面硬度， 该第二类金刚石碳膜具有范围为0.1至0.2nm的表面粗糙度Ra。 另外，设置邻近第一齿轮并具有与第一齿轮啮合表面啮合的啮 合表面的第二齿轮。第二齿轮包括用其涂覆第二齿轮啮合表面 的第三类金刚石碳膜，第三类金刚石碳膜具有不大于10atmO/o的 氢含量且在纳米压痕试验中范围为50至90Gpa的表面硬度，第 三类金刚石碳膜具有范围为0.1至0.2nm的表面粗糙度Ra。本专利技术的第四方面在于生产高强度齿轮的方法，包括(a) 在至少部分基础齿轮的啮合表面上通过賊射法在基础齿轮相对 于碳靶旋转下形成第 一 类金刚石碳膜，该第 一 类金刚石碳膜具 有不大于10 a t m %的氢含量；和(b)在至少部分第 一 类金刚石碳膜 上、通过离子电镀法、在包括其中将基础齿轮的旋转停止的第 一状态和其中基础齿轮的旋转速度低的第二状态的条件下，形成第二类金刚石碳膜，第二类金刚石碳膜具有不大于10原子％的氢含量。 附图说明图l是用于形成根据本专利技术的高强度齿轮的DLC膜的设备 的成膜室部分的示意性说明；和图2是用于检验根据本专利技术的高强度齿轮的DLC膜的剥离 强度和摩擦性能的摩擦试验仪的主要部分的示意性透视图。具体实施方式下面将详细讨论本专利技术。在下面的描述中，除非另有说明， 所有百分比是以质量计的。高强度齿轮包含要处理的基础齿轮(齿轮主体)，该基础齿 轮由已进行渗碳处理或碳氮共渗处理的铁基合金形成。该基础 齿轮在其啮合表面或滑动表面涂覆有第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种滑动构件，其包含：由已进行渗碳或碳氮共渗处理的铁基合金形成的基础材料，该基础材料具有滑动表面；用其涂覆基础材料滑动表面的第一类金刚石碳膜，该第一类金刚石碳膜具有不大于１０原子％的氢含量和在纳米压痕试验中范围为８至３０ＧＰ ａ的表面硬度；和用其涂覆至少部分第一类金刚石碳膜的第二类金刚石碳膜，该第二类金刚石碳膜具有不大于１０原子％的氢含量和在纳米压痕试验中范围为５０至９０ＧＰａ的表面硬度，该第二类金刚石碳膜具有范围为０．１至０．２μｍ的表面粗糙度Ｒａ。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：山口拓郎，山本兼司，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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