以下、本発明の高耐食性部材およびその� ��造方法について詳細に説明する。なお、図1 および図2は、本発明の高耐食性部材を模式� �に示す断面図である。

 [高耐食性部材]
 本発明の高耐食性部材は、ステンレス鋼製� ��基材と、基材の表面の少なくとも一部に被� ��された中間層と、中間層の表面の少なくと� ��一部に被覆された非晶質炭素膜と、を備え� ��(図1)。あるいは、本発明の高耐食性部材は� ��表層部が窒化処理されたステンレス鋼製の� ��材と、表層部の表面の少なくとも一部に被� ��された非晶質炭素膜と、を備える(図2)。

基材は、ステンレス鋼製であれば、その形 状や大きさに特に限定はない。また、ステン レス鋼の種類にも特に限定はなく、一般的な マルテンサイト系、フェライト系またはオー ステナイト系ステンレス鋼や2相ステンレス� �などから用途に応じて選択すればよい。

また、基材の表面粗さに特に限定はない。 ただし、高耐食性部材を摺動部品として使用 するのであれば、基材と中間層あるいは非晶 質炭素膜との密着性および摺動性の点から、 十点平均粗さRz(JIS)が0.4~6.3μmであるとよい。

基材は、表層部が窒化処理されていてもよ い。ただし、窒化処理は、後に詳説するよう に、450℃以下の低温で行われる。窒化処理の 程度に特に限定はないが、窒化の深さが10μm� ��上さらには20~30μmであるとよい。10μm以上で あれば、窒化の必要な基材の表面全体に十分 に窒化がされるため、表面に形成される非晶 質炭素膜の剥離が効果的に防止される。

 基材の表面の少なくとも一部に被覆され� ��中間層は、基材と非晶質炭素膜(DLC膜)との� �着性を向上させる。中間層は、基材およびDL C膜との密着性が高く硬質な被膜であるとよ� �。たとえば、クロム(Cr)膜、チタン(Ti)膜、ケ イ素(Si)膜、タングステン(W)膜などの金属被� �、Cr、Ti、SiおよびWのうちの少なくとも1種を 含む炭化物膜、窒化物膜または炭窒化物膜な どが挙げられる。炭化物膜、窒化物膜および 炭窒化膜の具体例としては、WC膜、SiC膜、SiC/ CrN膜、CrN膜、TiN膜、TiN/CrN膜、TiCrN膜などが挙 げられる。

 中間層の厚さに特に限定はないが、50nm以 上が好ましく、さらに好ましくは50~200nmであ� ��。50nm以上であれば、基材とDLC膜との密着性 が確保される。

 中間層の表面の少なくとも一部、または� ��窒化処理された基材の表層部の表面の少な� ��とも一部には、非晶質炭素膜(DLC膜)が被覆� �れる。

 DLC膜は、耐食性を向上させる保護膜とし� ��の役割を果たす。DLC膜は、主として炭素(C)� ��らなり非晶質構造を有すれば特に限定はな� ��、水素(H)の他、モリブデン(Mo)、タングステ ン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ケイ素(Si)、 ボロン(B)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、窒素(N)等� ��腐食されにくい元素を含んでもよい。特に� ��Siを含むDLC-Si膜は、耐食性のみならず、低� �擦係数や高い耐摩耗性などを示す。さらに� �相手攻撃性が低いため、DLC-Si膜を備える本� �明の高耐食性部材は、DLC-Si膜の表面を摺動� �とした摺動部品として好適である。

 DLC膜の厚さに特に限定はないが、500nm以� �が好ましく、さらに好ましくは500~3000nmであ� ��。500nm以上であれば、保護膜としての耐食� �はもちろん、摺動層としても十分な摺動性� �示す。

 本発明の高耐食性部材は、優れた耐食性� ��有するため、腐食が発生しやすい環境で用� ��られる各種装置の構成部品として使用可能� ��ある。たとえば、本発明の高耐食性部材は� ��水を含む液体の存在下において使用される� ��成部品として好適である。特に、本発明の� ��耐食性部材は、優れた摺動特性を示すDLC膜� ��有するため、DLC膜の表面が相手材と摺接す� ��摺動部品であるのが好ましい。このとき、� ��動部品は、水を含む液体の存在下において� ��用され、水を含む液体を潤滑液として摺動� ��る。水を含む液体は、内燃機関の冷却に用� ��られるクーラントであってもよい。クーラ� ��トは、通常、クーラント原液を水で希釈し� ��使用される。

 摺動部品の具体例としては、駆動軸、軸� ��、ピストン、シリンダ、バルブなどが挙げ� ��れる。腐食が発生しやすい環境で用いられ� ��駆動軸および軸受としては、水あるいは水� ��含む液体(たとえばクーラント)を輸送する� �ォータポンプの軸受構造部がある。ウォー� �ポンプは、たとえば、内燃機関の冷却手段� �して自動車に搭載されて用いられる。ウォ� �タポンプの軸受構造部は、一端部にプーリ� �他端部にインペラが固定される回転軸と、� �転軸を回転可能に軸支する軸受部材と、を� �える。通常、軸受部材は、回転軸の他端部� �を収容するハウジングに配設される。すな� �ち、ハウジングは、回転軸の他端部側を収� �する収容空間と、収容空間に連通し回転軸� �挿通される貫通孔と、を備え、貫通孔の周� �部に軸受部材が固定される。軸受部材は、� �べり軸受が好ましいが、玉軸受、ころ軸受� �どの各種軸受装置であってもよい。軸受部� �がすべり軸受であれば、回転軸および/また� ��軸受部材が本発明の高耐食性部材からなる� ��が好ましく、互いに摺接する回転軸の外周� ��および軸受部材の軸受面のうちの少なくと� ��一方に上記のDLC膜の表面が位置するのがよ� ��。ウォータポンプの軸受構造部であれば、� ��材に用いられるステンレス鋼としては、SUS3 04、SUS630、SUS440C、SUS303、SUS316等(JIS)を用いる� ��よい。

 そして、中間層およびDLC膜は、基材の表� ��の温度が450℃以下の低温で形成される(図1)� ��同様に、窒化処理およびDLC膜の形成は、基� ��の表面の温度が450℃以下の低温で行われる( 図2)。中間層およびDLC膜の形成ならびに窒化� ��理については、[高耐食性部材の製造方法]� �欄で詳説する。

 本発明の高耐食性部材において基材は、� ��テンレス鋼製である。ステンレス鋼は、前� ��のように、高温に保持されることで鋭敏化� ��る。たとえば、SUS304の場合、鋭敏化温度は5 00~800℃であるといわれているが、鋭敏化温度 は、ステンレス鋼に含まれる添加元素の量、 たとえばC含有量によって異なる。窒化処理� �中間層およびDLC膜の形成が、基材の表面の� �度を450℃以下、望ましくは250℃以下、さら� �望ましくは200℃以下、にして行われれば、� �とんどのステンレス鋼で鋭敏化が抑制され� �と考えられる。基材の表面の温度が450℃を� �えなければ、窒化処理や中間層およびDLC膜� �形成に必要な時間(30~180分)基材が加熱されて も、ステンレス鋼の鋭敏化が抑制される。な お、本発明の高耐食性部材において、窒化処 理や中間層およびDLC膜の形成は、処理方法や 成膜方法にもよるが、いずれも30~180分行えば 、所望の耐食性を有する高耐食性部材が得ら れる。

 [高耐食性部材の製造方法]
 本発明の高耐食性部材の製造方法は、以上� ��明した本発明の高耐食性部材の製造方法で� ��る。

本発明の高耐食性部材の製造方法は、中間 層形成工程と非晶質炭素膜成膜工程とからな る。

 中間層形成工程は、ステンレス鋼製の基� ��の表面の少なくとも一部に、基材の表面の� ��度を450℃以下にして中間層を形成する工程� ��ある。中間層形成工程は、基材の表面のう� ��、耐食性が要求される表面の温度を450℃以� ��にすればよい。なお、通常の処理であれば� ��基材の内部は、基材の表面に比べて熱の影� ��が少ないため、基材の表面の温度が450℃以� ��であれば、基材のどの部分においても450℃� ��超えることはない。これ以降、基材の表面� ��温度を単に「成膜温度」または「処理温度� ��と記載することがある。

 中間層を形成する方法は、基材の表面の� ��度が450℃を超えないように中間層を形成で� ��る方法であれば特に限定はなく、中間層の� ��類に応じて選択するとよい。また、中間層� ��、密着性の点から70℃以上で成膜されるの� �好ましい。一般的に、化学蒸着法(CVD法)より も物理蒸着法(PVD法)の方が低温で被膜の形成� ��可能である。そのため、中間層は、PVD法を� ��いて形成するのが望ましい。具体的には、� ��子ビームやレーザアブレーション等による� ��空蒸着、マグネトロンスパッタリング等の� ��パッタリング、イオンプレーティングなど� ��挙げられる。特に、アンバランスドマグネ� ��ロンスパッタリング法は、緻密な被膜を形� ��することができる成膜方法である。また、� ��温成膜が可能なCVD法であれば中間層を形成� ��る方法として用いることができる。たとえ� ��、熱陰極PIGプラズマCVD法(PIG:penning ionization� �gauge)であれば、基材の表面の温度が170~300℃� ��範囲で中間層を形成できるため望ましい。

非晶質炭素膜成膜工程は、中間層の表面の 少なくとも一部に、基材の表面の温度を450℃ 以下にしてDLC膜を成膜する工程である。この 際、中間層の表面の温度を450℃以下にしてDLC 膜を成膜すれば、基材の表面の温度が450℃を 超えてステンレス鋼が鋭敏化することはない 。DLC膜を成膜する方法は、基材の表面の温度 が450℃を超えないようにDLC膜を成膜できる方 法であれば特に限定はない。また、DLC膜は、 密着性の点から150℃以上で成膜されるのが好 ましい。前述のように、一般的に、化学蒸着 法(CVD法)よりも物理蒸着法(PVD法)の方が低温� �被膜の形成が可能である。そのため、DLC膜� �、PVD法を用いて成膜されるのが望ましい。� �体的には、電子ビームやレーザアブレーシ� �ン等による真空蒸着、マグネトロンスパッ� �リング等のスパッタリング、イオンプレー� �ィングなどが挙げられる。特に、アンバラ� �スドマグネトロンスパッタリング法は、緻� �で保護効果の高いDLC膜を形成することがで� �る成膜方法であるため、本発明の高耐食性� �材の製造方法として好適である。また、低� �成膜が可能なCVD法であればDLC膜の成膜方法� �して用いることができる。たとえば、前述� �熱陰極PIGプラズマCVD法であれば、基材の表� �の温度が170~300℃の範囲でDLC膜を成膜できる� ��め望ましい。

 本発明の他の高耐食性部材の製造方法は� ��低温窒化処理工程と非晶質炭素膜成膜工程� ��からなる。

低温窒化処理工程は、ステンレス鋼製の基 材の表層部を基材の表面の温度を450℃以下に して窒化処理する工程である。低温窒化処理 工程では、450℃以下の処理温度で基材を窒化 処理すればよい。窒化処理される基材の表面 の温度が450℃以下であれば、表層部も450℃以 下に保たれる。

窒化処理の方法としては、ガス窒化法、塩 浴窒化法、イオン窒化法などがある。これら のうち、ガス窒化法は、アンモニアガス中で 基材を500~600℃に加熱して行われるため、本� �明の高耐食性部材の製造方法には適さない� �一方、塩浴窒化法は、シアン化合物を含む� �融塩に基材を浸漬させて行うため、溶融塩� �種類によっては、基材の表層部の温度を450� �以下にして窒化処理をすることが可能であ� �。また、イオン注入によるイオン窒化法は� �窒素含有ガスがイオン化された窒素プラズ� �中に基材を保持して行うため、450℃以下の� �温での窒化が可能となるため望ましい。さ� �に、アンモニア水を用いた液体窒化法は、� �の方法に比べ窒化速度が遅いものの、室温� �近での処理も可能であるため望ましい。20~80 ℃での液体窒化法は、ステンレス鋼に生じる 内部応力が低減されるため、望ましい。窒化 の処理温度としては、室温以上450℃以下さら には300℃以上450℃以下であるのが望ましい。 300℃以上であれば、十分な深さの窒化層が短 時間で形成される。

非晶質炭素膜成膜工程は、窒化処理された 表層部の表面の少なくとも一部に、基材の表 面の温度を450℃以下にしてDLC膜を成膜する工 程である。DLC膜を成膜する方法は、基材の表 面すなわち窒化処理された表層部の表面の温 度が450℃を超えないようにDLC膜を成膜できる 方法であれば特に限定はない。また、DLC膜は 、密着性の点から150℃以上で成膜されるのが 好ましい。前述のように、一般的に、化学蒸 着法(CVD法)よりも物理蒸着法(PVD法)の方が低� �で被膜の形成が可能である。そのため、DLC� �も、PVD法を用いて成膜されるのが望ましい� �具体的には、電子ビームやレーザアブレー� �ョン等による真空蒸着、マグネトロンスパ� �タリング等のスパッタリング、イオンプレ� �ティングなどが挙げられる。特に、アンバ� �ンスドマグネトロンスパッタリング法は、� �密で保護効果の高いDLC膜を形成することが� �きる成膜方法であるため、本発明の高耐食� �部材の製造方法として好適である。また、� �温成膜が可能なCVD法であればDLC膜の成膜方� �として用いることができる。たとえば、前� �の熱陰極PIGプラズマCVD法であれば、基材の� �面の温度が170~300℃の範囲でDLC膜を成膜でき� ��ため望ましい。

 以上、本発明の高耐食性部材およびその� ��造方法の実施形態を説明したが、本発明は� ��上記実施形態に限定されるものではない。� ��発明の要旨を逸脱しない範囲において、当� ��者が行い得る変更、改良等を施した種々の� ��態にて実施することができる。たとえば、� ��材の表面を粗面化する処理や基材の表面を� ��浄化する処理などを行ってもよい。