專利名稱：滑動零件的制造方法及滑動零件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及滑動零件的制造方法及滑動零件，尤其，涉及通過在滑動部形成儲油 部而提高非燒結(jié)性的滑動零件的制造方法及滑動零件。
背景技術(shù)：
以往，例如，在縫紉機中，多個滑動零件被互相滑動自如地組裝著。在這些滑動零 件中，為了防止其滑動部的燒結(jié)及減小磨損，一般，在滑動部供給潤滑油或在滑動部的表面 上形成耐磨損性高的被膜。例如，在日本專利申請公開2003-111990號公報(參照圖5 圖8)，揭示了在與 滑動零件相當?shù)尼槜U的滑動部的表面上形成DLC被膜(Diamond LikeCarbon被膜)的縫紉 機。DLC被膜，由于摩擦系數(shù)低(一般在約0.1以下)且為高硬度，耐磨損性及滑動性非常 優(yōu)異，這是公知的。該DLC被膜，利用例如UBM濺射(Unbalanced Magnetron Sputtering) 等的物理蒸鍍法及CVD (Chemical Vapor Deposition)等的化學蒸鍍法被形成于滑動部的 表面上。又，在該縫紉機中，為了進一步提高所述針桿的滑動部的耐磨損性，對于可滑動地 支承所述針桿的針桿支承構(gòu)件的滑動部，使用容易與所述DLC被膜圓滑地滑動的鋁合金材 料等。該鋁合金材料,通過防Ih DLC被膜的纏結(jié)結(jié)合(Dangling Bond)和與其終端的氫的 結(jié)合的切斷，由此，能防止所述DLC被膜的石墨(Graphite)化的進展，從而能提高DLC被膜 的耐磨損性?？墒牵魪姆乐篃Y(jié)的方面來考慮，即使例如作成了這樣的結(jié)構(gòu)，也還需要對滑動 部供給潤滑油。但是，即使對針桿和針桿支承構(gòu)件的滑動部供給了潤滑油，由于所述滑動部 的表面互相滑動，不能將所述潤滑油長時間地保持在該滑動部，在從供給潤滑油的短時間 (例如，不到1000小時)中，所述滑動部就會產(chǎn)生燒結(jié)。為了防止滑動部的燒結(jié)，只要作業(yè)者頻繁地對滑動部進行潤滑油的供給就可以， 但一般在縫紉機上滑動部有多個部位，而且，還有不能簡單地供給潤滑油的部位，故該作業(yè) 需要非常多的勞動力。因此，考慮有在DLC被膜上形成由凹凸狀的槽構(gòu)成的儲油部、使?jié)櫥?油不會在短時間中從滑動部流出的方法，但一般由于該DLC被膜是數(shù)μ m程度的厚度，故要 用切削等的機械加工形成所述凹凸，在精度上是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供通過在滑動部的DLC被膜上設(shè)置作為儲油部的凹部來提高潤滑油的保持力、賦予高的非燒結(jié)性的滑動零件的制造方法及滑動零件。本發(fā)明的滑動零件的制造方法，該滑動零件具有在基材的表面的至少一部分上形成DLC被膜的滑動部，其特征在于，該制造方法具有為了將所述滑動部的DLC被膜的表面 的一部分遮蔽，而將具有可與滑動零件的形成有DLC被膜的滑動部外嵌的內(nèi)徑、且在外周 具有多個孔的、由鋁或陶瓷或不銹鋼預(yù)先形成的筒狀遮蔽構(gòu)件以能夠取下的方式外嵌在滑 動部上、從而成為與DLC被膜密接的狀態(tài)的遮蔽工序；通過將位于所述遮蔽構(gòu)件的孔的部 分的DLC被膜進行蝕刻而在所述DLC被膜上形成凹部的蝕刻工序，在蝕刻工序之后從滑動 部取下遮蔽構(gòu)件的工序。該場合，最好是，所述凹部作為儲油部而形成，并且，使所述凹部相對所述滑動部 的總表面積而在約14% 17%的范圍內(nèi)形。采用這樣的結(jié)構(gòu)，首先，利用等離子蝕刻(Plasma Etching)將未被遮蔽構(gòu)件遮蔽 的DLC被膜去除，由于形成了作為儲油部功能的凹部，故與要求精度的機械作業(yè)相比、能簡 單地形成儲油部，并能防止對基材等造成損傷。又，由于僅使遮蔽構(gòu)件的形狀進行變化，故 能使所述凹部的形狀自由地進行變化。如上所述，通過對滑動部形成作為儲油部功能的凹部，由于該凹部能保持潤滑油， 能長時期地防止所述滑動部上的潤滑油的流出，故能提高滑動部的非燒結(jié)性(使燒結(jié)壽命 延長)。又，若在相對所述滑動部的總表面積的約14% 17%的范圍中形成所述凹部，通過 一次的潤滑油的供給就能大幅度地延長滑動部的燒結(jié)壽命。又，在上述結(jié)構(gòu)的場合，最好是，在形成所述DLC被膜的工序之前，可以在所述基 材的表面上實施形成金屬被膜的金屬被膜工序，并在形成所述凹部時，將所述DLC被膜蝕 刻至所述金屬被膜的表面露出為止。由此，即使通過蝕刻將DLC被膜去除，也由于不去除金 屬被膜，故基材不會露出，能防止由基材的生銹等引起的劣化。又，在所述DLC被膜中，未被所述遮蔽構(gòu)件遮蔽的部分作成了互相空開規(guī)定間隔 地存在于多個部位的結(jié)構(gòu)，又，也可以都構(gòu)成相同的形狀，例如是圓形的結(jié)構(gòu)。由此，首先， 由于凹部空開規(guī)定間隔地形成，向滑動部所提供的潤滑油在所述滑動部的整個區(qū)域被均等 地儲存，故能防止滑動部的局部性的燒結(jié)。又，若將凹部都作成相同形狀、例如作成圓形，能 使所述遮蔽構(gòu)件的形成作業(yè)簡單化。又，在上述的場合，蝕刻工序中的蝕刻最好是等離子蝕刻或激光蝕刻，在所述等離 子蝕刻的場合，所述基材采用鋼材料，其溫度可以在150°C以下的狀態(tài)中進行。由此，在等離 子蝕刻的場合，由于僅使DLC被膜與氧等離子等進行反應(yīng)，故不會損傷基材及基材與DLC被 膜之間所形成的金屬被膜等，能正確地僅去除所述DLC被膜。這時，由于將在250°C左右進 行淬火的基材在150°C以下進行保持，故能防止因所述等離子蝕刻引起的基材的變形。又， 即使在激光蝕刻的場合也能獲得大致同樣的效果。又，本發(fā)明的滑動零件，其特征在于，具有至少在一部分上具有滑動部的基材；在基材的滑動部的表面上所形成的金屬被膜；在所述金屬被膜的表面上所形成的DLC被 膜；通過利用蝕刻將所述DLC被膜的一部分去除所形成的作為儲油部功能的凹部、或通過 利用蝕刻將所述DLC被膜的一部分去除至所述金屬被膜的表面露出為止所形成的作為儲 油部功能的凹部。這時，最好是，所述凹部是被配置成規(guī)定圖形的多個相同形狀、例如是圓 形，又，所述凹部以相對所述滑動部的總表面積在約14% 70%的范圍內(nèi)形成為好。又，所述滑動零件，也可將其滑動部作為往復(fù)滑動部，例如作為相當于縫紉機的結(jié) 構(gòu)零件的挑線桿的挑線桿軸。在上述那樣結(jié)構(gòu)的場合，即使是高速滑動的縫紉機的挑線桿軸，由于利用所述凹部能將潤滑油經(jīng)常保持在該滑動部，故能防止在滑動部產(chǎn)生燒結(jié)的情 況。


圖1是雙針縫紉機的內(nèi)部立體圖。圖2是說明挑線桿機構(gòu)用的內(nèi)部左側(cè)視圖。圖3是滑動部的部分立體圖。圖4是滑動部的概略的部分橫剖視圖。圖5A是說明滑動零件的制造方法的工序圖。圖5B是說明滑動零件的制造方法的工序圖。圖5C是說明滑動零件的制造方法的工序圖。圖6是遮蔽工序的說明圖。圖7是DLC殘留面積(DLC被膜的面積)與燒結(jié)壽命的關(guān)系的說明圖。
具體實施例方式[實施例]以下，參照附圖對本發(fā)明應(yīng)用于雙針縫紉機中的挑線桿的挑線桿軸的一實施例進 行說明。又，在以下的說明中，如圖1所示，將作業(yè)者所處位置的方向作為前方，將從作業(yè)者 看的左右作為左右。首先，如圖1所示，雙針縫紉機M，具有左右方向長的底板部1、從該底板部1的右 端部向上方延伸的腳柱部2、從該腳柱部2與底板部1相對地向左方延伸的臂部3。在臂部3的內(nèi)部，配設(shè)有向左右方向延伸的主軸10，并在該主軸10的下方配設(shè)有 向左右方向延伸的針桿擺動軸11。主軸10的右端部，從臂部3向外部伸出，其前端上安裝 著皮帶輪12。主軸10通過手動操作式的皮帶輪12或利用縫紉電機(未圖示)進行旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動。曲柄13，被安裝在主軸10的左端部，能與該主軸10—起轉(zhuǎn)動。在該曲柄13上，一 體地設(shè)有連接軸13a，在該連接軸13a上，可轉(zhuǎn)動地連接著曲柄桿14的上端部的頭部14a。 又，曲柄桿14的下端部，可轉(zhuǎn)動地與針桿連接架15連接，該針桿連接架15被固定在圓柱狀 的針桿16的中央部。該針桿16，其上下被支承在針桿支承構(gòu)件17上，其下端部從所述臂部 3向下方伸出，在其前端上安裝著2根針21。挑線桿機構(gòu)19，如圖2所示，具有挑線桿18、連接構(gòu)件22、可轉(zhuǎn)動地將挑線桿18 支承在雙針縫紉機M上的轉(zhuǎn)動軸23。又，挑線桿18，具有下端部的圓柱狀的挑線桿軸25和 掛有上線的挑線桿部26。圓柱狀的連接構(gòu)件22可轉(zhuǎn)動地與曲柄桿14的頭部14a的后端 部連接著。并且，在該連接構(gòu)件22上，插通有挑線桿18的挑線桿軸25。由此，挑線桿軸25 形成相對所述連接構(gòu)件22可滑動的狀態(tài)。這里，在這樣結(jié)構(gòu)的雙針縫紉機中，當縫紉電機的旋轉(zhuǎn)通過主軸10向曲柄13傳遞 時，其旋轉(zhuǎn)力通過曲柄桿14向針桿連接架15傳遞。于是，該針桿連接架15使針桿16向上 下進行往復(fù)移動，由此，2根針21進行上下往復(fù)移動。又，針桿16，雖然省略詳細的說明，但 通過所述針桿擺動軸11的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，與針桿支承構(gòu)件17 —起向前后水平方向進行擺動驅(qū)動。又，當利用縫紉電機的旋轉(zhuǎn)使曲柄13旋轉(zhuǎn)時，曲柄13的連接軸13a，使頭部14a與 連接構(gòu)件22同時地以圖2所示的圓軌道A進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。由此，所述挑線桿25被所述連 接構(gòu)件22引導而大致上下方向地進行往復(fù)滑動，通過該往復(fù)滑動、挑線桿18在所述轉(zhuǎn)動軸 23的周圍進行擺動驅(qū)動，隨此，上線(未圖示)被拉緊。在此，如圖3和圖4所示，所述挑線桿軸25，具有由鋼材料構(gòu)成的圓柱狀的基材 27 ；在與該基材27的滑動部28對應(yīng)的部位的表面上所形成的Cr被膜29 ；在該Cr被膜29 的表面上所形成的DLC被膜30。又，如圖4所示，在DLC被膜30上，形成有作為儲油部32 功能的多個凹部31 (以下也有僅稱為儲油部32的情況)，該儲油部32，通過將所述DLC被 膜30進行蝕刻來構(gòu)成，使所述Cr被膜29呈露出的狀態(tài)。又，如圖3所示，該凹部31，在圓 周方向的許多處形成以90°間隔(規(guī)定間隔)且在上下方向錯開一定高度的規(guī)定圖形，其 形狀是圓形。這里，參照圖5A 圖5C和圖6，對在與所述挑線桿軸25 (基材27)的滑動部28對 應(yīng)的部位上進行的Cr被膜29和DLC被膜30的被膜工序、遮蔽工序及蝕刻工序等、制造方 法的流程作出詳細說明。首先，對于與由圓柱狀的鋼材料構(gòu)成的基材27(換言之，挑線桿18的挑線桿軸 25)的滑動部28對應(yīng)的部位的表面，將Cr作為目標進行濺射，形成規(guī)定的膜厚、例如厚約 0. 5 μ m的Cr被膜29。接著，進行上述Cr的濺射，并同時進行將石墨作為目標的濺射，使該 Cr和石墨的濺射率逐漸地移行至使石墨的濺射率增大的狀態(tài)。由此，使DLC被膜30在Cr 被膜29的表面上形成至例如約1. 5 μ m的膜厚。該場合，這些Cr被膜29和DLC被膜30就 是在真空中利用UBM濺射連續(xù)形成的膜。這里，DLC被膜30的硬度可由氫含有量等來進行 調(diào)節(jié)，由此，就能成為HV (Vickers Hardness)從數(shù)百至與接近于金剛石的HV的8000左右 的高硬度被膜。接著，如圖5B和圖6所示，在遮蔽工序中，對于前述那樣形成的DLC被膜30的表 面，大致密接狀地外嵌有圓筒狀的遮蔽構(gòu)件34，由此，將所述DLC被膜30的表面遮蔽。該遮 蔽構(gòu)件34例如用Al構(gòu)成，其內(nèi)徑形成為與DLC被膜30的外形大致相同直徑，并且，多個圓 形的孔35 (貫通孔)在上下方向空開規(guī)定間隔地排列成直線狀，它們在圓周方向上以90° 間隔且上下方向錯開一定間隔地構(gòu)成。因此，當將所述遮蔽構(gòu)件34外嵌于DLC被膜30上 時，DLC被膜30的表面的一部分被遮蔽，與所述遮蔽構(gòu)件34的孔35對應(yīng)的部位依然保持 露出的狀態(tài)。接著，在蝕刻工序中，首先，將前述的被遮蔽的基材27、即挑線桿18收容在真空槽中(未圖示)。并且，向所述真空槽中供給氧氣，當施加高頻率(例如13. 8MHz)高電壓時， 使氧氣電離而形成等離子的氣氛。于是，使DLC被膜30與氧等離子氣體反應(yīng)而成為二氧化 碳或一氧化碳，如圖5所示，未被遮蔽構(gòu)件34所遮蔽的部分(從遮蔽構(gòu)件34露出的部分) 的DLC被膜30，用蝕刻除去直至Cr被膜29露出為止，由此，在滑動部28 (參照圖4)上形成 多個作為儲油部32功能的凹部31。又，在所述蝕刻工序中，將以250°C程度進行淬火并回火后的挑線桿18，保持在 150°C以下的狀態(tài)中進行蝕刻。然后，將挑線桿18從真空槽中取出，如圖3及圖4所示，將 遮蔽構(gòu)件34從挑線桿軸25取下，由此，就能獲得具有形成多個作為儲油部32功能的凹部31的滑動部28的挑線桿軸25。采用上述的結(jié)構(gòu)，首先，在滑動部28上形成了作為儲油部32功能的凹部31。因此，可在該所述凹部31上儲留潤滑油，使所述滑動部28的潤滑油的保持力提高，還能使挑 線桿軸25的非燒結(jié)性提高。尤其，若將凹部31相對滑動面28的總表面積控制在約14% 70%的范圍，換言之，若將未利用等離子蝕刻除去而殘留的DLC被膜30的總表面積(DLC被 膜的面積)，如圖7所示控制在約30% 86%的范圍，則到達燒結(jié)的時間(燒結(jié)壽命)成為 3000小時以上，由于能對挑線桿18賦予極高的非燒結(jié)性，故作業(yè)者不需要對滑動部頻繁地 進行潤滑油的供給，潤滑油的供給周期變得非常長，能大幅度地減少作業(yè)者的潤滑油的供 給作業(yè)。又，在挑線桿18的挑線桿軸25上，由于利用等離子蝕刻形成作為儲油部32功能的凹部31，故與機械加工等相比，其作業(yè)能變得容易。又，通過使用等離子蝕刻，由于不去除 未與氧氣反應(yīng)的Cr被膜29、而是通過蝕刻僅去除DLC被膜30，防止基材27的露出，故能進 行保護以免因該基材27生銹等引起的劣化。又，由于使用遮蔽構(gòu)件34，僅使該遮蔽構(gòu)件34的孔35 (貫通孔)的形狀進行變化， 故能將作為儲油部32功能的凹部31的形狀作成所需的形狀。又，凹部31是圓形，并根據(jù)規(guī)定的圖形被排列著，故能防止在滑動部28上潤滑油 局部性偏移的情況，由此，能防止局部性的燒結(jié)。又，在上述實施例中，利用UBM濺射形成DLC被膜30，但不限于此，例如，也可以利 用UBM濺射以外的物理的蒸鍍方法或CVD法等的化學的蒸鍍方法來形成。又，DLC被膜蝕刻方式的去除，不限于等離子蝕刻，也可以使用以下手段例如， 10_15秒激光(激光的波長為870nm、脈沖幅度為10_15秒)；紫外線激光(激光的波長為紫 外線區(qū)域，例如，脈沖幅度為20 lOOnm、波長為353nm的THG-YAG激光Third Harmonic Generator YAG Laser，或波長為 265nm 的 FHG-YAG 激光=Fourth Harmonic Generator YAG Laser等的固體激光)；激元激光(波長為308nm或248nm、脈沖幅度為20 30歷)，通過蝕 刻將DLC被膜去除。尤其，通過利用多個激光從多個方向?qū)LC被膜照射激光而形成儲油 部，能使蝕刻工序的時間大幅度地縮短?；蛘?，通過設(shè)有1個激光并使激光與滑動零件的相 對位置進行移動而形成儲油部，就能減少設(shè)備投資。又，遮蔽構(gòu)件34不限定于Al，例如，若是陶瓷(Ceramics)及不銹鋼(Stainless) 等難以生銹的材質(zhì)，則可適當?shù)剡M行變更。又，在基材27與DLC被膜30之間形成Cr被膜29，但也可以作成不設(shè)有該Cr被膜 29的結(jié)構(gòu)。在該場合，最好是，在蝕刻工序中，不露出基材的程度地對DLC被膜進行蝕刻而 形成凹部，能利用DLC被膜對基材進行保護，以防止生銹。又，將DLC被膜30進行等離子蝕刻直至Cr被膜29露出為止，也可以不一定使Cr
被膜露出。又，不限于Cr被膜29，也可以應(yīng)用W被膜、Ti被膜、Si被膜、Ni被膜等。又，凹部31形成為圓形，但不限于此，也可以形成為矩形、線狀、三角形等，或分別為不同的形狀。又，互相的間隔根據(jù)需要也能適當?shù)剡M行變更。又，作為滑動零件不限于挑線桿18，也可以是例如針桿16、針桿支承構(gòu)件17、連接構(gòu)件22等，即使縫紉機以外的滑動零件也能應(yīng)用本發(fā)明。
又，從金屬被膜工序至蝕刻工序是連續(xù)地進行的，但不限于此，根據(jù)時間或地區(qū)的情況也可以分別進行。
權(quán)利要求
一種滑動零件的制造方法，該滑動零件在基材的表面的至少一部分上具有形成DLC被膜的滑動部，其特征在于，該制造方法具有為了對所述滑動部的DLC被膜的表面的一部分進行遮蔽，而將具有可與所述滑動零件的形成有DLC被膜的滑動部外嵌的內(nèi)徑、且在外周具有多個孔的、由鋁或陶瓷或不銹鋼預(yù)先形成的筒狀遮蔽構(gòu)件以能夠取下的方式外嵌在所述滑動部上、從而成為與其DLC被膜密接的狀態(tài)的遮蔽工序；通過將位于所述遮蔽構(gòu)件的孔的部分的DLC被膜進行蝕刻而在所述DLC被膜上形成凹部的蝕刻工序；在該蝕刻工序之后從所述滑動部取下所述遮蔽構(gòu)件的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，所述凹部形成為儲油部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，所述凹部相對于所述滑 動部的總表面積而在14% 70%的范圍內(nèi)形成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，在形成所述DLC被膜的 工序之前，具有在所述基材的表面上形成金屬被膜的金屬被膜形成工序。
5.如權(quán)利要求4所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，通過將所述DLC被膜蝕刻至 所述金屬被膜的表面露出為止，來形成所述凹部。
6.如權(quán)利要求1所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，在所述DLC被膜中，未被所 述遮蔽構(gòu)件遮蔽的部分都是相同的形狀。
7.如權(quán)利要求6所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，在所述DLC被膜中，未被所 述遮蔽構(gòu)件遮蔽的部分都是圓形。
8.如權(quán)利要求7所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，所述蝕刻工序中的蝕刻是 等離子蝕刻。
9.如權(quán)利要求8所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，所述基材是鋼材料，在所述 基材為150°C以下的狀態(tài)下進行所述等離子蝕刻。
10.如權(quán)利要求1或2所述的滑動零件的制造方法，其特征在于，所述蝕刻工序中的蝕 刻是激光蝕刻。
11.一種滑動零件，其特征在于，是用權(quán)利要求1 10中任一項所述的方法制造的滑動零件。
12.如權(quán)利要求11所述的滑動零件，其特征在于，所述基材的滑動部是往復(fù)滑動部。
13.如權(quán)利要求12所述的滑動零件，其特征在于，用作為縫紉機的結(jié)構(gòu)零件。
14.如權(quán)利要求13所述的滑動零件，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)零件是挑線桿的挑線桿軸。
全文摘要
本發(fā)明的滑動零件的制造方法及其滑動零件，利用UBM濺射(UnbalancedMagnetron Sputtering)而在與基材(27)的表面的滑動部(28)對應(yīng)的部位連續(xù)地形成Cr被膜(29)和DLC被膜(Diamond Like Carbon)(30)，在遮蔽工序中，將具有多個圓形的孔(35)的遮蔽構(gòu)件(34)大致密接狀地外嵌在所述DLC被膜(30)的表面上，在蝕刻工序中，用等離子蝕刻將從遮蔽構(gòu)件(34)的孔(35)露出的區(qū)域的DLC被膜(30)去除，由此，形成作為儲油部(32)的凹部(31)。從而，能獲得在滑動部上形成多個凹部(31)、可提高該滑動部上的潤滑油的保持力進而使非燒結(jié)性提高的滑動零件。
文檔編號C23C14/06GK101798729SQ20101012043
公開日2010年8月11日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者北村哲彌, 金田英樹, 青木彥治 申請人:兄弟工業(yè)株式會社