DLC膜の耐荷重能に基づく耐はく離特性評価法の規格化

摘要

炭素系薄膜であるDLC (Diamond-Like Carbon)膜は，主に炭素と水素で構成され，アモルファスを特徴とする硬質で低摩擦，耐摩耗特性を示す薄膜である。成膜法や原料の違いにより，その組成及び構造が異なり，さまざまな特性を持つDLC膜が存在する。その特性は膜中のsp2およびsp3の存在比及び水素の含有量によって大きく異なることから，Robertson らによって3元図が示され,さらに，日本とドィッのグループによって2017年にsp2/sp3比と水素の含有量による分類が国際規格として制定された。本規格により.DLC膜の分類が国際的に定まり，これまで明確でなかった組成と名称が紐づけられることとなった。また，本規格化に先立ち，DLC膜の大きな用途であるトライボロジー分野で重要な摩擦摩耗特性の評価法として，ボールオンディスク法による摩擦摩耗試験法の国際規格が2016年に定められた。これによつて，さまざまなDLC膜の摩擦係数や摩耗量を比較検討することが可能になったが，固体潤滑膜として使用する場合，使用時におけるはく離も大きな問題であった。DLC膜の耐はく離特性は実機に適応する場合，大変重要な特性であるが，その評価法はまだ確立されていない。実機を用いて耐はく離特性を評価するには長時間の試験が必要となり，実際的ではない。そこで，摩擦摩耗試験機を用いた評価法について検討した。耐荷重能の観点から，ステップ的に荷重を増やし，摩擦係数と振幅の変化を観察し，急激な変化がみられる荷重を膜のはく離荷重として定義した。試験後に膜の摩耗痕を観察し，はく離の有無を確認した。さらに.ばらつきのあるはく離荷重を統計的な手法で求めることとした。この耐荷重能に基づく耐はく離特性評価法の規格化をISO/TC107において提案することを予定している。ここでは，本評価法の概略を紹介するとともに，課題等についても述べる。