本發(fā)明涉及制造低摩擦覆膜的低摩擦覆膜的制造方法，和使滑動面與非晶態(tài)碳基膜接觸而滑動的滑動方法。

背景技術：

為了減少滑動系統(tǒng)的摩擦，已經(jīng)提出將固體潤滑膜配置在滑動構件的滑動面上。例如，已知dlc(類金剛石碳)膜是這樣的固體潤滑膜。以下專利文獻1公開了一種低摩擦滑動機構，通過該機構使含有含氧有機化合物或脂肪族胺化合物的低摩擦劑組合物供應到包含dlc膜的滑動面。

此外，以下專利文獻2公開了一種低摩擦潤滑組件，其包含具有第一滑動面的第一構件和具有第二滑動面的第二構件。第一滑動面對o-h基具有化學親和力。第二滑動面是最外側具有oh基的滑動面。在第一滑動面與第二滑動面之間供應含氧有機化合物(液體潤滑劑)，從而可以在第一滑動面與第二滑動面之間形成最外側具有氫基的摩擦膜。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-98495號公報

專利文獻2：日本特開2012-92351號公報

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題

在專利文獻1中所公開的低摩擦滑動機構和專利文獻2中所公開的低摩擦潤滑組件中，意圖降低滑動部的摩擦系數(shù)。

然而，在專利文獻1和專利文獻2中，在于滑動面上供應有液體潤滑劑的狀態(tài)(流體潤滑)下進行滑動。也就是說，在專利文獻1和專利文獻2中，在不另外使用諸如液體潤滑劑的潤滑劑的條件(干式潤滑)下不能提供低摩擦化。

人們要求在不使用任何其它潤滑劑的情況下降低滑動面(滑動部)的摩擦系數(shù)。另外，期望在滑動面中穩(wěn)定地產(chǎn)生低摩擦系數(shù)的狀態(tài)。

因此，本發(fā)明的目的在于提供制造穩(wěn)定地提供低摩擦系數(shù)的低摩擦覆膜的低摩擦覆膜的制造方法、和能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)在低摩擦系數(shù)的狀態(tài)下滑動的滑動方法。

解決問題的手段

本發(fā)明的第一方式提供低摩擦覆膜(5)的制造方法，其包括：將空間(10)中的氣氛置換為含有含羥基化合物和氫氣與氮氣中的至少一者的氣氛的置換步驟，其中在所述空間(10)中配置有由金屬或陶瓷形成的滑動面(6)、包含非晶態(tài)碳基膜(9)且配置在空間(10)中的被滑動面(7)；和在已將含有含羥基化合物和氫氣與氮氣中的至少一者的氣氛設置在所述空間中的狀態(tài)下，使滑動面因1.0gpa以上的赫茲接觸應力而與所述被滑動面接觸而相對滑動的滑動步驟；其中：通過所述滑動步驟在所述滑動面上形成所述低摩擦覆膜。

順便說明的是，括號中的數(shù)字等表示后述實施方式中的相應組成元素等。毫無疑問，這并不意味著本發(fā)明應該限于這些實施方式。同樣的情形可以適用于以下方式。

本發(fā)明的第二方式提供根據(jù)第一方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物包含烴類物質(zhì)。

本發(fā)明的第三方式提供根據(jù)第二方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述烴類物質(zhì)包含醇。

本發(fā)明的第四方式提供根據(jù)第三方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述醇包含甲醇(ch3oh)。

本發(fā)明的第五方式提供根據(jù)第四方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物還包含水，并且所述氣氛包含從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為6％至15％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。順便說明的是，“液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度”表示尚未混合的單獨的液態(tài)甲醇的體積相對于尚未混合的液態(tài)甲醇的體積和尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積的總值。同樣地，“液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度”表示尚未混合的單獨的液態(tài)乙醇的體積相對于尚未混合的液態(tài)乙醇的體積和尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積的總值。以相同的方式，“液態(tài)醇對液態(tài)醇和液態(tài)水的體積％濃度”表示尚未混合的單獨的液態(tài)醇的體積相對于尚未混合的液態(tài)醇的體積和尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積的總值。以相同的方式，“液態(tài)1-丙醇對液態(tài)1-丙醇和液態(tài)水的體積％濃度”表示尚未混合的單獨的液態(tài)1-丙醇的體積相對于尚未混合的液態(tài)1-丙醇的體積和尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積的總值。以相同的方式，“液態(tài)2-丙醇對液態(tài)2-丙醇和液態(tài)水的體積％濃度”表示尚未混合的單獨的液態(tài)2-丙醇的體積相對于尚未混合的液態(tài)2-丙醇的體積和尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積的總值。

本發(fā)明的第六方式提供根據(jù)第三方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述醇包含乙醇(c2h5oh)。

本發(fā)明的第七方式提供根據(jù)第六方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物還包含水，并且所述氣氛包含從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為6％至30％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

本發(fā)明的第八方式提供根據(jù)第七方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述氣氛包含從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為15％至25％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

本發(fā)明的第九方式提供根據(jù)第三方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述醇包含1-丙醇(ch3ch2ch2oh)。

本發(fā)明的第十方式提供根據(jù)第三方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述醇包含2-丙醇(ch3ch(oh)ch3)。

本發(fā)明的第十一方式提供根據(jù)第三、第四、第六、第九和第十方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物為從含有100％比率的所述醇的溶液產(chǎn)生的氣態(tài)醇。

本發(fā)明的第十二方式提供根據(jù)第一至第十方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物包含水。

本發(fā)明的第十三方式提供根據(jù)第一至第十二方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述赫茲接觸應力為1.3gpa至2.4gpa。

本發(fā)明的第十四方式提供根據(jù)第一至第十三方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述非晶態(tài)碳基膜包含短鏈聚炔烴類分子作為主要成分。

本發(fā)明的第十五方式提供根據(jù)第一至第十四方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述非晶態(tài)碳基膜包含在烴類氣體的氣氛環(huán)境下通過施加偏壓的電離氣相沉積法形成的覆膜。

本發(fā)明的第十六方式提供根據(jù)第十五方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述非晶態(tài)碳基膜包含在烴類氣體的氣氛環(huán)境下通過施加高偏壓的電離氣相沉積法形成的覆膜，并且在非晶態(tài)碳基膜中添加有氫與氧中的至少一者。

本發(fā)明的第十七方式提供根據(jù)第一至第十六方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述滑動構件由zro2形成。

本發(fā)明的第十八方式提供根據(jù)第一至第十七方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其還包括：將所述含羥基化合物供應到所述空間中的供應步驟，和在開始所述滑動步驟后，停止將所述含羥基化合物供應到所述空間中的供應停止步驟。

本發(fā)明的第十九方式提供根據(jù)第一至第十八方式中任一項的低摩擦覆膜的制造方法，其還包括：交替地重復將所述含羥基化合物供應到所述空間中的供應狀態(tài)和停止將所述含羥基化合物供應到所述空間中的供應停止狀態(tài)的步驟，該步驟與所述滑動步驟并行進行。

本發(fā)明的第二十方式提供滑動方法，其包括：將空間(10)中的氣氛置換為含有含羥基化合物和氫氣與氮氣中的至少一者的氣氛的置換步驟，其中在所述空間(10)中配置有由金屬或陶瓷形成的滑動面(6)和配置在空間(10)中的被滑動面(7)；和在已將所述空間中的所述氣氛置換為含有含羥基化合物和氫氣與氮氣中的至少一者的氣氛的狀態(tài)下，使滑動面因1.0gpa以上的赫茲接觸應力而與所述被滑動面接觸而相對滑動的滑動步驟。

本發(fā)明的第二十一方式提供根據(jù)第四方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物還包含水，所述甲醇因第一載氣而以氣態(tài)流動，所述水因第二載氣而以氣態(tài)流動，并且包含所述氣態(tài)甲醇的所述第一載氣的流量對包含所述氣態(tài)甲醇的所述第一載氣的流量和包含所述氣態(tài)水的所述第二載氣的流量的總和的比率為6％至15％。

本發(fā)明的第二十二方式提供根據(jù)第六方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中所述含羥基化合物還包含水，所述乙醇因第一載氣而以氣態(tài)流動，所述水因第二載氣而以氣態(tài)流動，并且包含所述氣態(tài)乙醇的所述第一載氣的流量對包含所述氣態(tài)乙醇的所述第一載氣的流量和包含所述氣態(tài)水的所述第二載氣的流量的總和的比率為6％至30％。

本發(fā)明的第二十三方式提供根據(jù)第二十二方式的低摩擦覆膜的制造方法，其中包含所述氣態(tài)乙醇的所述第一載氣的流量對包含所述氣態(tài)乙醇的所述第一載氣的流量和包含所述氣態(tài)水的所述第二載氣的流量的總和的比率為15％至25％。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明，在含有含羥基化合物和氫氣與氮氣中的至少一者的氣氛環(huán)境下，使由金屬或陶瓷形成的滑動面因1.0gpa以上的赫茲接觸應力而與被滑動面接觸而滑動。以這種方式，可以在滑動面上形成穩(wěn)定地提供低摩擦系數(shù)的低摩擦覆膜。換句話說，可以實現(xiàn)穩(wěn)定地以低摩擦系數(shù)狀態(tài)滑動。

附圖說明

圖1為顯示通過根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的低摩擦覆膜的制造方法獲得的滑動系統(tǒng)的主要部分的放大的剖面圖。

圖2為顯示其中進行根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的低摩擦覆膜的制造方法的膜制造裝置的構造的示意圖。

圖3a和3b為顯示滑動構件與被滑動構件之間的滑動操作的剖面圖。

圖4為顯示第一摩擦試驗儀的構造的示意剖面圖。

圖5a和5b為用于說明第一至第十三摩擦試驗中作為測量對象的板試驗片的圖和表格。

圖6為顯示第一摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖7為顯示第二摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖8為顯示第三摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖9為顯示第四摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖10為顯示第五摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖11為顯示第六摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖12為顯示第七摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖13為顯示第八摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖14為顯示第九摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖15為顯示第十摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖16為顯示第十一摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖17為顯示第十二摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖18為顯示第十三摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖19a和19b為第十摩擦試驗結束后的銷試驗片的外表面和板試驗片的plc膜表面的光學顯微鏡照片影像。

圖20a和20b為第十一摩擦試驗結束后的銷試驗片的外表面和板試驗片的plc膜表面的光學顯微鏡照片影像。

圖21a和21b為第十二摩擦試驗結束后的銷試驗片的外表面和板試驗片的plc膜表面的光學顯微鏡照片影像。

圖22a和22b為第十三摩擦試驗結束后的銷試驗片的外表面和板試驗片的plc膜表面的光學顯微鏡照片影像。

圖23為顯示第二摩擦試驗儀的構造的示意剖面圖。

圖24為用于說明第十四至第二十摩擦試驗中作為測量對象的板試驗片的上層的表格。

圖25為用于說明第十四摩擦試驗中的試驗條件的表格。

圖26為顯示第十四摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖27a和27b為用于說明第十五和第十六摩擦試驗中的試驗條件的表格。

圖28為顯示第十五摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖29為顯示第十六摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖30a和30b為用于說明第十七摩擦試驗中的試驗條件的表格。

圖31為顯示第十七摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖32為用于說明第十八、第十九和第二十摩擦試驗中的試驗條件的表格。

圖33為顯示第十八摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖34為顯示第十九摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

圖35為顯示第二十摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

具體實施方式

下文將參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。

圖1為顯示通過本發(fā)明的實施方式的低摩擦覆膜的制造方法獲得的滑動系統(tǒng)1的主要部分的放大的剖面圖?；瑒酉到y(tǒng)1包含滑動構件2；和被滑動構件3，其為滑動構件2的配偶材料?；瑒訕嫾?被設置為使得滑動構件2可以相對于被滑動構件3滑動。關于滑動構件2和被滑動構件3，可以僅使滑動構件2與靜止不動的被滑動構件3接觸而滑動(移動)，或可以僅使被滑動構件3與靜止不動的滑動構件2接觸而滑動(移動)?；蛘?，可以滑動構件2與被滑動構件3兩者都移動從而使滑動構件2相對于被滑動構件3滑動。

滑動構件2包含具有表面(圖1中的下表面)的第一基材4和用來覆蓋第一基材4的表面的至少一部分的低摩擦覆膜5。第一基材4由氧化物陶瓷(陶瓷)或金屬形成。例如，氧化物陶瓷包含zro2(更具體來說，釔穩(wěn)定的二氧化鋯(ysz))。可以對zro2進行熱處理或不進行熱處理。例如，所述金屬包含鈀(pd)和suj2(高碳鉻軸承鋼)中的至少一者。所述氧化物陶瓷和金屬具有能夠在氫氣氣氛環(huán)境下解離和吸附氫氣分子并由此產(chǎn)生活性氫(h⁺)的催化特性。

低摩擦覆膜5為非晶態(tài)烴基膜。低摩擦覆膜5含有脂族烴基(如烷基)、羰基(-c(＝o)-)、芳族成分(c7h7⁺)以及稠環(huán)類成分(c9h7⁺)。脂族烴基在紅外吸收光譜(顯微透射法)中的2900cm^-1至3000cm^-1的區(qū)域中顯示峰。羰基在紅外吸收光譜(顯微透射法)中的1650cm^-1至1800cm^-1的區(qū)域中顯示峰。芳族成分(c7h7⁺)在通過tof-sims(飛行時間二次離子質(zhì)譜法)獲得的正離子譜圖中的91.1的質(zhì)量處顯示峰。稠環(huán)類成分(c9h7⁺)在通過tof-sims獲得的正離子譜圖中的115.2的質(zhì)量處顯示峰。低摩擦覆膜5充當與被滑動構件3的被滑動面7接觸而滑動的滑動面6。

低摩擦覆膜5的膜厚度(平均厚度)為2nm至1000nm。膜厚度更優(yōu)選為2nm至500nm。

被滑動構件3包含具有表面(圖1中的上表面)的第二基材8和用來覆蓋第二基材8的表面的至少一部分的plc(類聚合物碳)膜(非晶態(tài)碳基膜)9。第二基材8由諸如工具鋼、碳鋼、不銹鋼、鉻鉬鋼或高碳鉻軸承鋼的鋼材料形成。

plc膜9為非晶態(tài)碳基膜，其含有短鏈聚炔烴類分子作為主要成分。plc膜9為在烴類氣體(如甲苯(c7h8))的氣氛環(huán)境下、在施加低偏壓或高偏壓的同時通過電離氣相沉積法形成的覆膜。plc膜9的楊氏模量為200gpa至250gpa。plc膜9的最外表面在紅外吸收光譜(顯微透射法)中的3000cm^-1至4000cm^-1的區(qū)域中顯示峰。當在施加有高偏壓的情況下制造非晶態(tài)碳基膜時，可以向該非晶態(tài)碳基膜中添加氫和氧中的至少一者。plc膜9充當可以與滑動構件2的滑動面6滑動接觸的被滑動面7?；瑒用?和被滑動面7可以為圖1所示的平坦表面，或可以為球形表面或其它表面。

未向滑動面6與被滑動面7之間的滑動界面(也就是說，低摩擦覆膜5與plc膜9之間)供應諸如液體潤滑劑的潤滑劑。也就是說，在滑動系統(tǒng)1中，在非潤滑條件下進行滑動操作。

滑動系統(tǒng)1的實例可以包含軸承、密封件、飛輪、剪刀、柱塞泵、人造關節(jié)等。此外，軸承的實例可以包含球軸承、滾柱軸承如錐形滾柱軸承、具有分離器的軸承(セパレータ付軸受)、滑動軸承等。

當使用球軸承作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含保持器的內(nèi)表面，并且滑動面6可以包含用氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的球的外表面。當使用保持器的外徑由外圈的內(nèi)周引導的外圈引導型球軸承或保持器的內(nèi)徑由內(nèi)圈的外周引導的內(nèi)圈引導型球軸承時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含保持器的被引導表面，并且滑動面6可以包含引導保持器并且由氧化物陶瓷(如zro2)、金屬(如suj2或鈀)等制成的內(nèi)圈或外圈的引導表面。

當使用錐形滾柱軸承作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含凸緣的端面，并且滑動面6可以包含滾柱的外周面。或者，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含滾柱的外周面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的凸緣的端面。

當使用具有分離器的軸承作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含分離器，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的球的外表面。

當使用滑動軸承作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含滑動軸承的內(nèi)周面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的軸的外周面。

當使用密封件作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含軸的外周面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的密封件的密封面。

當使用剪刀作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含一個刀刃的刃面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的另一個刀刃的刃面。

當使用柱塞泵作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含活塞(柱塞)的外表面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的固定凸輪板(斜板)。

當使用人造關節(jié)作為滑動系統(tǒng)1時，配置有plc膜9的被滑動面7可以包含接收側接觸表面，并且滑動面6可以包含由氧化物陶瓷(如zro2)或金屬(如suj2或鈀)制成的骨側的接觸表面。

在上述滑動系統(tǒng)1中，滑動面6被設置在一個構件中，并且被滑動面7被設置在另一個構件中。然而，滑動面6可以被設置在所述另一個構件中，并且被滑動面7可以被設置在所述一個構件中。

圖2為顯示其中進行根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的低摩擦覆膜的制造方法的膜制造裝置11的構造的示意圖。膜制造裝置11具有包含內(nèi)部空間的盒狀腔室12。在腔室12的內(nèi)部空間(空間)10中容納滑動構件2和被滑動構件3。膜制造裝置11還包含設置在腔室12的內(nèi)部空間10中的支承基座(保持臺)13。在圖2中，支承基座13為用于支承被滑動構件3的支承基座，并且支承基座13被固定地配置在腔室12的內(nèi)部空間10中。運送到腔室12的內(nèi)部空間10中的被滑動構件3安裝在支承基座13上，并且用支承基座13支承?；瑒訕嫾?安裝在被滑動構件3上。

為了使滑動構件2的滑動面6相對于被滑動構件3的被滑動面7滑動，膜制造裝置11包含用于驅(qū)動(移動)滑動構件2的驅(qū)動機構14和用于向滑動構件2施加擠壓載荷以使被滑動構件3擠壓滑動構件2的載荷施加機構15。驅(qū)動機構14例如為包含電動機的機構。此外，膜制造裝置11包含用于控制設置在膜制造裝置11中的各裝置的操作和打開/關閉設置在膜制造裝置11中的各閥的控制單元16。驅(qū)動機構14例如為用電動機與滾珠螺桿的組合布置成的直動裝置(直動裝置)。載荷施加機構15例如為砝碼等。

在腔室12的底部設置有用于從腔室12的內(nèi)部空間10引出氣體的排氣管道17。盡管圖2顯示了排氣管道17被設置在腔室12的底部的構造，但排氣管道17可以被設置在除腔室12中的底部以外的另外的位置。

盡管在圖2中在假設設置驅(qū)動機構14和載荷施加機構15的情況下進行了說明，但并非必須設置驅(qū)動機構14和載荷施加機構15，只要滑動構件2和被滑動構件3被配置成在滑動構件2與被滑動構件3之間施加有載荷的狀態(tài)下彼此接觸而滑動即可。

此外，設置穿過腔室12的壁(例如側壁18)的處理氣體引入管19。將氫氣管20、醇管22、水管23和氮氣管33與處理氣體引入管19連接。從氫氣供應源向氫氣管20供應氫氣(h2)。從醇容器37向醇管22供應作為烴類物質(zhì)的實例的醇。從水容器38向水管23供應水。從氮氣供應源向氮氣管33供應氮氣(n2)。將用于打開/關閉氫氣管20的氫氣閥24和用于改變氫氣管20的開度的氫氣流量調(diào)節(jié)閥25置于氫氣管20中。將用于打開/關閉醇管22的醇閥28和用于改變醇管22的開度的醇流量調(diào)節(jié)閥29置于醇管22中。將用于打開/關閉水管23的水閥30和用于改變水管23的開度的水流量調(diào)節(jié)閥31置于水管23中。將用于打開/關閉氮氣管33的氮氣閥34和用于改變氮氣管33的開度的氮氣流量調(diào)節(jié)閥35置于氮氣管33中。液態(tài)醇、從液態(tài)醇蒸發(fā)的氣態(tài)醇和載氣作為醇存在于醇容器37中。醇容器37的溫度被設定在20℃±5℃。從醇容器37供應的氣態(tài)醇和從外部供應的載氣流入醇管22中。液態(tài)水、從液態(tài)水蒸發(fā)的氣態(tài)水蒸氣和載氣作為水存在于水容器38中。水容器38的溫度被設定在20℃±5℃。從水容器38供應的氣態(tài)水蒸氣和從外部供應的載氣流入水管23中。

供應到處理氣體引入管19中的醇包含甲醇(ch3oh)、乙醇(c2h5oh)、1-丙醇(ch3ch2ch2oh)和2-丙醇(ch3ch(oh)ch3)中的至少一者。

當在氫氣管20已被設定成具有大開度的狀態(tài)下打開氫氣閥24時，從氫氣管20向處理氣體引入管19供應大流量的氫氣。當在這種情況下打開醇閥28和/或水閥30時，小流量的醇氣體和從外部供應的作為載氣的氫氣(h2)和/或小流量的水蒸氣和從外部供應的作為載氣的氫氣(h2)被供應到處理氣體引入管19中，并且在流過處理氣體引入管19時與大流量的氫氣(h2)充分混合(攪拌)。通過此混合，產(chǎn)生了特殊的氫氣(含有氫氣以及醇(含羥基的化合物)和/或水(含羥基的化合物)的氣體)。在所產(chǎn)生的特殊的氫氣中醇和/或水已被氣化。將所產(chǎn)生的特殊的氫氣從處理氣體引入管19的前端形成的入口32引入腔室12的內(nèi)部空間10中。由此，獲得特殊的氫氣氣氛作為內(nèi)部空間10的氣氛。順便說明的是，特殊的氫氣氣氛不含氧氣。

當在氮氣管33已被設定成具有大開度的狀態(tài)下打開氮氣閥34時，從氮氣管33向處理氣體引入管19供應大流量的氮氣。當在這種情況下打開醇閥28和/或水閥30時，小流量的醇氣體和從外部供應的作為載氣的氮氣(n2)和/或小流量的水蒸氣和從外部供應的作為載氣的氮氣(n2)被供應到處理氣體引入管19中，并且在流過處理氣體引入管19時與大流量的氮氣(n2)充分混合(攪拌)。通過此混合，產(chǎn)生了特殊的氮氣(含有氮氣以及醇(含羥基的化合物)和/或水(含羥基的化合物)的氣體)。在所產(chǎn)生的特殊的氮氣中醇和/或水已被氣化。將所產(chǎn)生的特殊的氮氣引入腔室12的內(nèi)部空間10中。由此，獲得特殊的氮氣氣氛作為內(nèi)部空間10的氣氛。順便說明的是，特殊的氮氣氣氛不含氧氣。

當在已經(jīng)打開氫氣閥24和氮氣閥34的狀態(tài)下打開醇閥28和/或水閥30時，產(chǎn)生了特殊的氮氣/氫氣氣體(含有氮氣和氫氣、以及醇(含羥基的化合物)和/或水(含羥基的化合物)的氣體)。將所產(chǎn)生的特殊的氮氣/氫氣氣體引入腔室12的內(nèi)部空間10中。由此，獲得特殊的氮氣/氫氣氣體氣氛作為內(nèi)部空間10的氣氛。順便說明的是，特殊的氮氣/氫氣氣體氣氛不含氧氣。

圖3a和3b為顯示滑動構件2與被滑動構件3之間的滑動操作的剖面圖。下文將參考圖2對制造例進行說明，在所述制造例中通過使用膜制造裝置11在滑動構件2的滑動面6上形成低摩擦覆膜5。將根據(jù)需要參考圖3a和3b。

為了通過使用膜制造裝置11制造(形成)低摩擦覆膜5，將滑動構件2和被滑動構件3運送到腔室12的內(nèi)部空間10中。將運送進來的被滑動構件3以被滑動面7向上的方式安裝在支承基座13上。另一方面，將運送進來的滑動構件2以滑動面6向下的方式安裝在被滑動構件3上。順便說明的是，在將滑動構件2運送到內(nèi)部空間10中時，滑動構件2的滑動面6上未形成低摩擦覆膜5。也就是說，滑動面6由氧化物陶瓷或金屬形成。

在將滑動構件2和被滑動構件3運送到腔室12的內(nèi)部空間10中后，控制單元16打開氫氣閥24和/或氮氣閥34以及醇閥28和/或水閥30以從處理氣體引入管19的入口32向腔室12的內(nèi)部空間10供應處理氣體(供應步驟)。例如，假設處理氣體含有特殊的氫氣，并且在該特殊的氫氣中微量的氣態(tài)醇和微量的氣態(tài)水蒸氣各自添加到氫氣中。除氫氣以外，特殊的氫氣還以例如4％至44％的體積比[醇/(醇+水)]含有氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣。該體積比為醇容器37中包含氣態(tài)醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水的載氣的流量的總值的比率。

供應到腔室12中的處理氣體遍布腔室12的內(nèi)部空間10。由此，將腔室12的內(nèi)部空間10中的氣氛(空氣)置換為含有處理氣體的氣氛(置換步驟)。順便說明的是，處理氣體中不含氧氣。

在腔室12的內(nèi)部空間10充滿處理氣體的氣氛后(在內(nèi)部空間10中已經(jīng)獲得處理氣體的氣氛的狀態(tài)下)，允許連續(xù)供應處理氣體的控制單元16控制驅(qū)動機構14在如圖3a所示從滑動面6向被滑動面7施加擠壓載荷的同時使滑動面6(滑動構件2)開始與被滑動面7(被滑動構件3)接觸而滑動(滑動步驟)。在滑動期間，由于所施加的擠壓載荷而在滑動面6與被滑動面7之間產(chǎn)生的赫茲接觸應力為1.0gpa以上。更優(yōu)選地，赫茲接觸應力為1.3ga至2.4gpa。

當從滑動面6開始滑動起經(jīng)過了預定的時間(例如30分鐘)時，控制單元16關閉醇閥28和水閥30以停止向內(nèi)部空間10供應醇和水(供應停止步驟)。

隨著滑動面6與被滑動面7接觸而滑動，由于滑動面6(zro2等)的催化作用，通過使滑動面6與被滑動面7接觸而滑動而在滑動面6上形成低摩擦覆膜5。低摩擦覆膜5顯示數(shù)量級為10^-4(低于0.001)的極低的摩擦系數(shù)。通過在滑動構件2的滑動面6上設置低摩擦覆膜5，可以產(chǎn)生顯示數(shù)量級為10^-4的摩擦系數(shù)的摩擦漸失狀態(tài)(friction-fade-outstate)(下文中稱為“ffo”)。換句話說，由于滑動面6與被滑動面7的接觸滑動，摩擦系數(shù)隨著摩擦逐漸降低，從而可以產(chǎn)生ffo。

低摩擦覆膜5對應于后述的fpf-2。低摩擦覆膜5為硬度相當于plc膜9并且顯示干涉條紋的透明膜。在低摩擦覆膜5的表面和內(nèi)部產(chǎn)生鼓泡(氣泡)。

本發(fā)明人等注意到如下的形成低摩擦覆膜5(產(chǎn)生ffo)的機理。

也就是說，隨著滑動面6的滑動(摩擦)，plc膜9的最外表面由于摩擦而形成研磨粉并且轉移到滑動面6上。也就是說，在滑動面6上形成從plc膜9轉移來的轉移膜。隨著滑動的進行，plc膜9和轉移膜彼此摩擦。

形成滑動面6的金屬(如suj2或鈀)或氧化物陶瓷(zro2)具有能夠解離和吸附氫氣分子并由此產(chǎn)生活性氫的催化特性。因此，由于滑動面6的催化作用，可以通過使滑動面6與plc膜9接觸而滑動而在滑動界面中提供活性氫。

通過滑動面6的活性氫的酸催化作用使內(nèi)部空間10的氣氛中含有的醇加氫裂化，使得可以在轉移膜上形成揮發(fā)性氣體。因此，據(jù)認為在轉移膜的摩擦表面(滑動界面)中形成揮發(fā)性氣體的氣體分子層。該氣體分子層的厚度相當于數(shù)個分子。因此，據(jù)認為ffo可以由于該揮發(fā)性氣體層的單分子水平氣體潤滑而產(chǎn)生。也就是說，基于包含揮發(fā)性氣體層的轉移膜形成低摩擦覆膜5。

此外，在該實施方式中，當從滑動面6開始滑動起經(jīng)過了預定的時間時，停止供應醇和水。由此，可以從內(nèi)部空間10的氣氛去除水分(水)。水分(水)可以引起催化劑中毒從而減弱氧化物陶瓷(zro2)或金屬(suj或鈀)的催化作用。因此，當去除水分(水)時，可以使氧化物陶瓷或金屬的催化作用穩(wěn)定。

下文將對產(chǎn)生ffo的機理進行更具體的說明。

當滑動面6中的活性氫接觸plc膜9的具有c＝c鍵的c2hx至c4hx片段時，活性氫催化還原c＝c鍵部分的π鍵，從而產(chǎn)生面向滑動界面的兩個c-h鍵(順式加成反應)。因為使平面性高的c＝c鍵變成了c-c鍵(σ鍵)，所以片段的變形自由度增加，使得可以在摩擦界面中形成揮發(fā)性氣體層。

此外，c-h鍵的氫原子之間的排斥力(對范德華力的排斥力)也可以視為產(chǎn)生ffo的因素?？梢酝ㄟ^摩擦而容易地揮發(fā)的c-c鍵片段的形成也可以視為產(chǎn)生ffo的因素。

當從滑動面6開始滑動起經(jīng)過了預定的時間時，控制單元16將打開的閥(氫氣閥24、醇閥28、水閥30、氮氣閥34等)關閉以停止從處理氣體引入管19引入處理氣體。之后，控制單元16將滑動構件2和被滑動構件3從腔室12的內(nèi)部空間10運送出。

當使用甲醇作為醇時，醇容器37中包含氣態(tài)甲醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)甲醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水蒸氣的載氣的流量的總和的比率優(yōu)選為6％至15％。即使醇容器37中包含氣態(tài)甲醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)甲醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水蒸氣的載氣的流量的總和的比率為另外的值(其可以包含100％)，也可以產(chǎn)生ffo。

當使用乙醇作為醇時，醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水蒸氣的載氣的流量的總和的比率優(yōu)選為6％至30％。即使醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水蒸氣的載氣的流量的總和的比率為另外的值(其可以包含100％)，也可以產(chǎn)生ffo。然而，特別是在醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量與醇容器37中包含氣態(tài)乙醇的載氣的流量和水容器38中包含氣態(tài)水蒸氣的載氣的流量的總和的比率為15％至25％時，ffo可以在穩(wěn)定狀態(tài)下產(chǎn)生并且持續(xù)長的時間。

接著對通過使用第一摩擦試驗儀41進行的第一至第十三摩擦試驗進行說明。

圖4為顯示第一摩擦試驗儀41的構造的示意剖面圖。圖5a為顯示第一至第十三摩擦試驗中作為測量對象的各板試驗片42的表面的放大的剖面圖。圖5b為顯示第一至第十三摩擦試驗中使用的、板試驗片42的表面形成的兩層膜43的物理特性和膜制造方法的表格。

使用圖4中示出的銷盤(pin-on-plate)型往復滑動摩擦試驗儀作為第一摩擦試驗儀41。使用直徑為4.8mm并且在200℃下在大氣中進行了熱處理24小時或者在400℃下在氫氣氣氛中進行了3小時處理的zro2(ysz)球作為作為測量對象的銷試驗片44。將砝碼71放置在作為測量對象的銷試驗片44上，并且改變砝碼71的重量使得可以改變施加到銷試驗片44上的載荷。

第一摩擦試驗儀41例如設置有圓筒狀腔室45，并且在腔室45中容納銷試驗片44。腔室45包含有底的圓筒狀的丙烯酸類樹脂制腔體46，和封閉腔體46的頂部的丙烯酸類樹脂制蓋47。在蓋47中形成在銷試驗片44的滑動方向上長的長開口48，并且將銷試驗片44置于開口48中。將用于支承板試驗片42的支承基座49配置在腔室45的底部。設置穿過腔體46的周壁50的氣體引入管51。將第一管線52和第二管線53與氣體引入管51連接。氫氣通過第一管線52進行供應，并且含有氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的氫氣通過第二管線53進行供應。將第一閥54、第一流量調(diào)節(jié)閥55和第一流量計56置于第一管線52中。通過第一閥54打開/關閉第一管線52。通過第一流量調(diào)節(jié)閥55調(diào)節(jié)第一管線52中氫氣的流量。通過第一流量計56檢測第一管線52中氫氣的流量。將第二閥57、第二流量調(diào)節(jié)閥58、第二流量計59和醇/水容器60置于第二管線53中。通過第二閥57打開/關閉第二管線53。通過第二流量調(diào)節(jié)閥58調(diào)節(jié)第二管線53中氫氣的流量。通過第二流量計59檢測第二管線53中氫氣的流量。將醇和水儲存在醇/水容器60中。醇/水容器60的溫度被設定在20℃±5℃。在醇/水容器60中，醇和水以液態(tài)醇和水的溶液以及從該溶液蒸發(fā)的氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的形式存在。當打開第二閥57時，氫氣流過第二管線53，并且氫氣被供應到醇/水容器60。當氫氣在儲存有醇和水的醇/水容器60內(nèi)流通時，氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣被氫氣輸送，從而到達氣體引入管51。接著，當打開第二閥57并且打開第一閥54時，含有氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的氫氣通過氣體引入管51被供應到腔室45中。以可以控制腔室45中的氣氛的方式設置腔室45。

如圖5a所示，將表面形成有兩層膜43的硅基板61用于板試驗片42。兩層膜43為具有兩層結構的硬質(zhì)碳基膜。si-dlc膜62在兩層膜43的下層側。plc(類聚合物碳)膜63在兩層膜43的上層側。si-dlc膜62通過電離氣相沉積法(pvd法)使用其中甲苯與三甲基硅烷(si(ch3)4)以氣體流量比2:3的比例混合而成的原料氣體形成。通過電離氣相沉積法僅使用甲苯作為原料氣體來形成plc膜63。形成plc膜的偏壓被設定在-0.4kv(低偏壓)。

圖5b顯示si-dlc膜62和plc膜63各自的成膜期間的沉積壓力(pa)、成膜期間的偏壓(kv)、成膜期間的處理溫度(k)、膜厚度(nm)、微細壓痕硬度(gpa)、楊氏模量(gpa)、拉曼光譜中的g峰位置(cm^-1)、拉曼光譜中的g峰半值寬度(fwhm(g)，cm^-1)、拉曼光譜中d峰與g峰之間的強度比(i(d)/i(g))以及估算的氫氣濃度(原子％)。

以形成兩層膜43的表面可以用作試驗面的方式將板試驗片42設置在第一摩擦試驗儀41中。在摩擦速度為8.0mm/s、摩擦行程(摩擦ストローク)為4.0mm、供應到腔室45的氣體的流量為約2.0(升/分鐘)至6.2(升/分鐘)并且無潤滑的試驗條件下，在19.6n至58.8n的范圍內(nèi)以1.96n的單位逐步增加通過銷試驗片44施加到板試驗片42的表面上的載荷的大小的同時，進行以下第一至第十三摩擦試驗(重復高達28200次的高載荷試驗)以研究ffo的產(chǎn)生狀態(tài)。

首先，將對第一至第四摩擦試驗進行說明。腔室45內(nèi)的溫度被設定在20℃±5℃。在第一至第四摩擦試驗中，使用甲醇作為醇，并且改變處理氣體(在這種情況下為含有醇和水的特殊的氫氣。同樣的情形也可以適用于以下情況)中含有的甲醇的濃度。

在第一至第四摩擦試驗中，第一管線52中的氣體流量被設定為8(升/分鐘)，并且第二管線53中的氣體流量被設定為200sccm。使氫氣流過第一管線52。使氫氣作為載氣流過第二管線53。

此外，在第一至第四摩擦試驗中，使用浮子式流量計作為用于檢測第二管線53中的氣體流量的第二流量計59。第二流量計59的檢測下限為200sccm。因此，基于第二流量計59而被反饋控制的第二管線53中的氣體流量不能被控制為固定流量。因此，在第一至第四摩擦試驗中的各個試驗中，假設第二管線53中的氣體流量在試驗開始后逐漸降低。

<第一摩擦試驗>

將20cc水和1cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為4.8％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第二摩擦試驗>

將10cc水和1cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為9.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第三摩擦試驗>

將10cc水和2cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為16.7％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第四摩擦試驗>

將10cc水和10cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為50％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。

圖6至圖9為顯示第一至第四摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。在第一摩擦試驗中，如圖6所示，在任何施加的載荷的條件下，摩擦系數(shù)均為0.01以上，并且不產(chǎn)生ffo(摩擦漸失狀態(tài))。

在第二摩擦試驗中，如圖7所示，載荷一達到約50n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。在產(chǎn)生ffo時，摩擦系數(shù)為5×10^-4至7×10^-4。之后，即使增加載荷時，還是持續(xù)地產(chǎn)生ffo。即使在載荷達到58.8n并且保持恒定的高載荷時，還是持續(xù)并且穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo。在持續(xù)產(chǎn)生ffo70分鐘后，結束第二摩擦試驗。

在第三摩擦試驗中，如圖8所示，在任何施加的載荷的條件下，摩擦系數(shù)均為0.01以上，并且不產(chǎn)生ffo。

在第四摩擦試驗中，如圖9所示，在任何施加的載荷的條件下，摩擦系數(shù)均為0.01以上，并且不產(chǎn)生ffo。

從第一到第四摩擦試驗，在使用甲醇作為醇的情況下，了解到在含有醇和水的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為6％至15％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣時容易產(chǎn)生ffo，并且在液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為約9％時特別容易產(chǎn)生ffo。

接著，將對第五至第九摩擦試驗進行說明。腔室45內(nèi)的溫度被設定在20℃±5℃。在第五至第九摩擦試驗中，使用乙醇作為醇，并且改變特殊的氫氣中含有的乙醇的濃度。

在第五至第九摩擦試驗中，第一管線52中的氣體流量被設定為8(升/分鐘)，并且第二管線53中的氣體流量被設定為200sccm。

此外，在第五至第九摩擦試驗中，使用浮子式流量計作為用于檢測第二管線53中的氣體流量的第二流量計59。第二流量計59的檢測下限為200sccm。因此，基于第二流量計59而被反饋控制的第二管線53中的氣體流量不能被控制為固定流量。因此，在第五至第九摩擦試驗中的各個試驗中，假設第二管線53中的氣體流量在試驗開始后逐漸降低。

<第五摩擦試驗>

將10cc水和1cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為9.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第六摩擦試驗>

將10cc水和2cc乙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為16.7％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第七摩擦試驗>

將10cc水和3cc乙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為23.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第八摩擦試驗>

將10cc水和5cc乙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為33.3％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第九摩擦試驗>

將10cc水和10cc乙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為50％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

圖10至圖14為顯示第五至第九摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第五摩擦試驗中，如圖10所示，載荷一達到約27n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。在產(chǎn)生ffo時，摩擦系數(shù)為約5×10^-4。之后，隨著載荷增加，摩擦系數(shù)平緩地降低。摩擦系數(shù)一達到10^-5的數(shù)量級，摩擦系數(shù)便在10^-4的數(shù)量級與10^-5的數(shù)量級之間重復突然的增加和降低。在載荷達到42n時，摩擦系數(shù)增加到約8×10^-2，并且結束第五摩擦試驗。

在第六摩擦試驗中，如圖11所示，載荷一達到約50n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，即使在載荷增加時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。在載荷達到58.8n后保持恒定的高載荷時，摩擦系數(shù)降低到10^-5的數(shù)量級。之后，因為觀察到摩擦系數(shù)平緩增加的不穩(wěn)定狀態(tài)，所以逐步降低載荷。然而，不能消除摩擦系數(shù)的不穩(wěn)定性。之后，摩擦系數(shù)增加到0.02，并且結束第六摩擦試驗。

在第七摩擦試驗中，如圖12所示，載荷一達到約40n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，摩擦系數(shù)在10^-3的數(shù)量級與10^-5的數(shù)量級之間重復大幅的增加和降低。當載荷達到約50n時，大幅的增加和降低消失，并且摩擦系數(shù)穩(wěn)定在10^-5的數(shù)量級。在載荷達到58.8n后保持恒定的高載荷時，摩擦系數(shù)穩(wěn)定地保持在10^-5的數(shù)量級下。也就是說，在第七摩擦試驗中，ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)具有極小值。

在從載荷達到58.8n起經(jīng)過了25分鐘時，摩擦系數(shù)增加到10^-4的數(shù)量級。因此，含有乙醇和水的氫氣的量增加。由此，摩擦系數(shù)再次降低到10^-5的數(shù)量級。

關于摩擦系數(shù)的這一增加，據(jù)認為滑動面6(參見圖1等)上形成的低摩擦覆膜(等同于圖1中的低摩擦覆膜5)由于滑動而剝離，并且推測乙醇和水在滑動面6(滑動界面)中耗盡，使得不能在滑動面6上再產(chǎn)生低摩擦覆膜5。據(jù)認為當乙醇和水的供應量增加時，促進在滑動面6上再產(chǎn)生低摩擦覆膜5，并且摩擦系數(shù)再次降低至10^-5的數(shù)量級。

在從載荷達到58.8n起經(jīng)過了90分鐘后，摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第七摩擦試驗。

在第八摩擦試驗中，如圖13所示，在任何施加的載荷的條件下，摩擦系數(shù)均為0.01以上，并且不產(chǎn)生ffo。

在第九摩擦試驗中，如圖14所示，載荷一達到約45n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。在產(chǎn)生ffo時，摩擦系數(shù)低至約1×10^-4。隨著載荷增加，摩擦系數(shù)增加，并且達到10^-3的數(shù)量級。在載荷達到58.8n后，保持恒定的高載荷。結果，摩擦系數(shù)降低并且再次產(chǎn)生ffo。之后，摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第九摩擦試驗。

從第五到第九摩擦試驗，在使用乙醇作為醇的情況下了解到，在特殊的氫氣包含從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為約6％至約30％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣時容易產(chǎn)生ffo，并且在特殊的氫氣包含從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為約15％至約25％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣時特別容易產(chǎn)生ffo。還了解到，當濃度在此范圍內(nèi)時可以獲得耐載荷性。

此外，從第七摩擦試驗了解到，為了產(chǎn)生ffo，有必要向滑動面6和被滑動面7供應“乙醇和水”。因此，為了保持所產(chǎn)生的ffo，了解到有必要一直向滑動面6和被滑動面7持續(xù)供應醇和水。

接著，將對第十至第十三摩擦試驗進行說明。腔室45內(nèi)的溫度被設定在20℃±5℃。在第十至第十三摩擦試驗中，分別將甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇設定為特殊的氫氣中含有的醇的種類。

此外，在第十至第十三摩擦試驗中，使用質(zhì)量流量計(由fujikinincorporated制造的tm39)作為用于檢測第二管線53中的氣體流量的第二流量計59。

在第十至第十三摩擦試驗中，在各試驗開始至500次的摩擦次數(shù)期間(試運行步驟)，將第一管線52中的氣體流量設定為6(升/分鐘)，并且將第二管線53中的氣體流量設定為200sccm。在500次的摩擦次數(shù)結束至試驗結束期間，將第一管線52中的氣體流量保持在6(升/分鐘)，并且將第二管線53中的氣體流量設定為100sccm。在這種情況下，在500次的摩擦次數(shù)之前與之后之間，從中產(chǎn)生特殊的氫氣中含有的氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的水溶液中的液態(tài)醇對液態(tài)醇和液態(tài)水的體積％濃度未變化。

<第十摩擦試驗>

將10cc水和3cc甲醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45中的特殊的氫氣包含從其中液態(tài)甲醇對液態(tài)甲醇和液態(tài)水的體積％濃度為23.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第十一摩擦試驗>

將10cc水和3cc乙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)乙醇對液態(tài)乙醇和液態(tài)水的體積％濃度為23.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第十二摩擦試驗>

將10cc水和3cc1-丙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)1-丙醇對液態(tài)1-丙醇和液態(tài)水的體積％濃度為23.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)1-丙醇和氣態(tài)水蒸氣。

<第十三摩擦試驗>

將10cc水和3cc2-丙醇置于醇/水容器60中。也就是說，供應到腔室45的特殊的氫氣含有從其中液態(tài)2-丙醇對液態(tài)2-丙醇和液態(tài)水的體積％濃度為23.1％的水溶液產(chǎn)生的氣態(tài)2-丙醇和氣態(tài)水蒸氣。

圖15至圖18為顯示第十至第十三摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第十摩擦試驗中，如圖15所示，在載荷為19.6n的條件下產(chǎn)生了一次ffo。然而，該ffo立即消失。之后，增加載荷。載荷一達到33.3n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，即使增加載荷時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。載荷一達到56.8n，便觀察到摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第十摩擦試驗。

在第十一摩擦試驗中，如圖16所示，載荷一達到35.3n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，即使增加載荷時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。觀察到載荷一達到63.7n，便摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第十一摩擦試驗。產(chǎn)生15分鐘的ffo。

在第十二摩擦試驗中，如圖17所示，載荷一達到35.3n，摩擦系數(shù)便突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，即使增加載荷時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。觀察到載荷一達到63.7n，便摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第十二摩擦試驗。產(chǎn)生15分鐘的ffo。

在第十三摩擦試驗中，如圖18所示，在載荷為19.6n的條件下產(chǎn)生了一次ffo。然而，該ffo立即消失。之后，增加載荷。載荷一達到23.5n便產(chǎn)生ffo。在載荷達到23.5n時ffo消失。之后，增加載荷。載荷一達到31.4n，便再次產(chǎn)生ffo。之后，即使增加載荷時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。觀察到載荷一達到63.7n，便摩擦系數(shù)突然增加，并且結束第十三摩擦試驗。在31.4n至63.7n的載荷范圍內(nèi)，產(chǎn)生20分鐘的ffo。

從第十到第十三摩擦試驗了解到，如果使用甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇各自作為醇，則可以產(chǎn)生ffo。

此外，隨著醇中的烴的分子量(亦即碳數(shù))增加，可以更穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo(甲醇<乙醇<1-丙醇＝2-丙醇)。

此外，相較于1-丙醇，在2-丙醇(其為1-丙醇的異構體)中更穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo?？梢哉J為分子結構中oh基的存在也影響ffo產(chǎn)生的穩(wěn)定性。

在上述第一至第十三摩擦試驗中，在第二、第五至第七和第九至第十三摩擦試驗中觀察到ffo的產(chǎn)生。將參考圖3b對由此產(chǎn)生ffo的狀態(tài)進行說明。

當使滑動面6與被滑動面7接觸而滑動時，由于由zro2等制成的滑動面6的催化作用，在滑動面6上形成相對厚的摩擦聚合物膜(下文中稱為“fpf”)。將滑動初期(與試運行初期相同)的fpf定義為“fpf-1”。fpf-1的摩擦系數(shù)的數(shù)量級為10^-1。fpf-1為黑色膜，其為比plc膜9軟的膜。在含有醇和水的氫氣氣氛下形成fpf-1。

當擠壓載荷增加時，被滑動面7的最大赫茲接觸應力也增加。當擠壓載荷超過預定值時，fpf發(fā)生質(zhì)變。將此fpf定義為“fpf-2”。fpf-2(相當于“低摩擦覆膜5”)是顯示干涉條紋并且硬度相當于plc膜9的硬度的透明膜。在fpf-2的表面和fpf-2內(nèi)部形成了鼓泡(氣泡)。從第一到第十三方式，使fpf-1變成fpf-2的載荷推測為約12n。當載荷為12n時，最大赫茲接觸應力為1.3gpa。據(jù)認為當最大赫茲接觸應力達到約1.0gpa時，可能開始fpf-1向fpf-2的質(zhì)變。在最大赫茲接觸應力低于1gpa時的滑動期間，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的ffo。順便說明的是，當載荷為60n時最大赫茲接觸應力為2.4gpa。

圖19至圖22為在第十至第十三摩擦試驗各自終止后的銷試驗片44的外表面和板試驗片42的表面上的plc膜9的表面的光學顯微鏡照片影像。圖19a、20a、21a和22a顯示plc膜9表面的光學顯微鏡照片影像，并且圖19b、20b、21b和22b顯示板試驗片42表面的光學顯微鏡照片影像。

從圖19到圖22了解到，當使用不同種類的醇時，在銷試驗片44的外表面上形成不同種類的膜。

此外，當使用1-丙醇作為醇時，如圖21a所示在銷試驗片44的外表面中觀察到鼓泡(氣泡)的產(chǎn)生。由此，可以估計在銷試驗片44的外表面的滑動界面附近存在揮發(fā)性物質(zhì)(揮發(fā)性氣體)。

接著，對使用第二摩擦試驗儀141進行的第十四至第二十摩擦試驗進行說明。腔室45內(nèi)的溫度被設定在20℃±5℃。

圖23為顯示第二摩擦試驗儀141的構造的示意剖面圖。第二摩擦試驗儀141與第一摩擦試驗儀41之間共同的部分以與圖4中相同的方式提及，并且省略其說明。也就是說，在不進行特殊說明的情況下，第二摩擦試驗儀141中的腔室45的構造、銷試驗片44的構造等與第一摩擦試驗儀41中的等同。第二摩擦試驗儀141與第一摩擦試驗儀41的不同點主要在于其供氣系統(tǒng)。

供氣系統(tǒng)的氣體引入管51包含第一管線52、第三管線101、第四管線102、第五管線103以及第六管線104。通過第一管線52供應氫氣。通過第三管線101供應氮氣。通過第四管線102供應含有氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的作為載氣的氫氣。通過第五管線103供應含有氣態(tài)醇但不含氣態(tài)水蒸氣的作為載氣的氫氣。通過第六管線104供應含有氣態(tài)水蒸氣(以蒸餾水為基礎)但不含氣態(tài)醇的作為載氣的氫氣。

將第三閥105、第三流量調(diào)節(jié)閥106和第三流量計107置于第三管線101中。通過第三閥105打開/關閉第三管線101。通過第三流量調(diào)節(jié)閥106調(diào)節(jié)第三管線101中的氮氣的流量。通過第三流量計107檢測第三管線101中的氮氣的流量。

將第四閥108、第四流量調(diào)節(jié)閥109、第四流量計110和醇/水容器111置于第四管線102中。通過第四閥108打開/關閉第四管線102。通過第四流量調(diào)節(jié)閥109調(diào)節(jié)第四管線102中的氫氣的流量。通過第四流量計110檢測第四管線102中的氫氣的流量。氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣存在于醇/水容器111中。醇/水容器111中的溫度被設定在20℃±5℃。在醇/水容器111中，醇和水以液態(tài)醇和液態(tài)水的溶液以及從該溶液蒸發(fā)的氣態(tài)醇和氣態(tài)水蒸氣的形式存在。在醇/水容器111中，液態(tài)醇和液態(tài)水以3:10的體積比混合。流過第四管線102的處理氣體中包含的“乙醇和水”含有從其中液態(tài)乙醇和液態(tài)水以3:10的體積比混合的溶液蒸發(fā)的氣態(tài)乙醇和氣態(tài)水蒸氣，其中3表示尚未混合的單獨的液態(tài)乙醇的體積，并且10表示尚未混合的單獨的液態(tài)水的體積。這樣獲得的處理氣體在下文中可以稱為“含有從23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)”。

將第五閥112、第五流量調(diào)節(jié)閥113、第五流量計114和醇容器115置于第五管線103中。通過第五閥112打開/關閉第五管線103。通過第五流量調(diào)節(jié)閥113調(diào)節(jié)第五管線103中的氫氣的流量。通過第五流量計114檢測第五管線103中的氫氣的流量。氣態(tài)醇存在于僅儲存液態(tài)醇(乙醇)的醇容器115中。除了不能從乙醇去除的水分以外，醇容器115不含水。因此，除了含有氣態(tài)乙醇以外，流過第五管線103的處理氣體基本上不含水。這樣獲得的處理氣體在下文中可以稱為“含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)”。

將第六閥116、第六流量調(diào)節(jié)閥117、第六流量計118和水容器119置于第六管線104中。通過第六閥116打開/關閉第六管線104。通過第六流量調(diào)節(jié)閥117調(diào)節(jié)第六管線104中的氫氣的流量。通過第六流量計118檢測第六管線104中的氫氣的流量。氣態(tài)水蒸氣存在于僅儲存液態(tài)水(蒸餾水)的水容器119中。水容器119不含醇。因此，流過第六管線104的處理氣體不含乙醇但含有氣態(tài)水蒸氣。這樣獲得的處理氣體在下文中可以稱為“含有水的氫氣”。

當選擇性地切換第一閥54和第三閥105時，腔室45內(nèi)的氣氛的主要成分可以在氫氣與氮氣之間切換。此外，當打開第四至第六閥108、112和116中的至少一個時，可以控制腔室45內(nèi)的氣氛中含有的醇與水之間的成分比。除了打開閥108、112和116以外，還可以通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥109、113和117的開度而更精細地控制腔室45內(nèi)的氣氛中含有的醇與水之間的成分比。

圖24為用于說明第十四至第二十摩擦試驗中作為測量對象的板試驗片的上層的表格。

作為測量對象的各板試驗片42在其前表面?zhèn)染哂袃蓪幽?3。兩層膜43由具有如參考圖5a所述的兩層結構的硬質(zhì)碳基膜制成。在第十五至第二十摩擦試驗中，在兩層膜43中，形成下層的si-dlc膜具有與si-dlc膜62(參見圖5a)等同的構造。另一方面，在兩層膜43中，形成上層(表面層)的plc(類聚合物碳)膜163以部分不同于plc膜63(參見圖5a)的方式制造。

plc膜163的制造方式與plc膜63的制造方式的不同點主要在于使用高偏壓(-4.0kv)作為電離氣相沉積法(pvd法)中的偏壓。

在第十四至第二十摩擦試驗中，準備三種膜即第一plc膜163a、第二plc膜163b和第三plc膜163c作為plc膜。第一plc膜163a中無添加物(僅“plc”)。向第二plc膜163b添加氫(h-plc)。向第三plc膜163c添加氧(o-plc)。以圖26中顯示的制造方式制造這些膜。

以形成兩層膜43的表面可以用作試驗面的方式將板試驗片42設置在第二摩擦試驗儀141中。在摩擦速度為8.0mm/s、摩擦行程為4.0mm并且無潤滑的試驗條件下，在19.6n至63.7n的范圍內(nèi)以1.96n的單位逐步增加通過銷試驗片44施加到板試驗片42的表面上的載荷的大小的同時，進行第十四至第二十摩擦試驗(重復高達28200次的高載荷試驗)以研究ffo的產(chǎn)生狀態(tài)。

在第十四至第二十摩擦試驗中，在第十四至第十七摩擦試驗中的各個試驗中，供應到腔室45中的處理氣體的種類和/或其流量在開始試驗與產(chǎn)生ffo之間的試運行環(huán)境與ffo產(chǎn)生后的ffo環(huán)境之間變化。

<第十四摩擦試驗>

圖25為用于說明第十四摩擦試驗中的試驗條件的表格。

如圖25所示，在第十四摩擦試驗中的試運行環(huán)境中，將氮氣作為主流以高流量(5slm)供應到腔室45中，并且作為支流以中等流量(180sccm)供應含有從23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)。在ffo環(huán)境中，將氮氣作為主流以高流量(5slm)供應到腔室45中，并且作為支流以低流量供應含有從23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)，同時作為支流以微小流量供應含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)。具體來說，在供應開始時，將含有從富含水分的23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)的供應流量設定在80sccm，然后逐漸降至17sccm。另一方面，在供應開始時，將含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)的供應流量設定在0.1sccm，然后逐漸增至0.3sccm。也就是說，在產(chǎn)生ffo的ffo環(huán)境中，控制腔室45內(nèi)的氣氛中的醇濃度和水分濃度比試運行環(huán)境的低。以這種方式將醇濃度和水分濃度控制得低的方法對于容易地產(chǎn)生ffo是有效的。順便說明的是，在第十四摩擦試驗中，使用第二plc膜163b(h-plc)作為板試驗片42(參見圖5a)。然而，可以使用等同于第一至第十三摩擦試驗各自中使用的板試驗片的板試驗片。

圖26為顯示第十四摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第十四摩擦試驗中，如圖26所示，以9.8n的單位將載荷從9.8n逐步增加，并且在達到63.7n后將載荷保持在63.7n下。當在從載荷達到63.7n起經(jīng)過了一段時間時將醇濃度和水分濃度控制得低時，摩擦系數(shù)突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，即使在載荷保持在63.7n下時，還是持續(xù)地產(chǎn)生并且保持ffo。ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)為1×10^-4以下。ffo的產(chǎn)生時間為四小時以上。在ffo環(huán)境的前半段(前半段約兩小時)中，重復地觀察到摩擦系數(shù)瞬間增加。當水分濃度控制得較低時，在ffo環(huán)境的后半段(后半段約兩小時)產(chǎn)生并且穩(wěn)定地保持ffo。

從第十四摩擦試驗了解到，當使用氮氣作為主流時，即當腔室45中的氣氛具有氮氣作為其主要成分時，產(chǎn)生ffo，并且此時的摩擦系數(shù)非常低，同時ffo的產(chǎn)生狀態(tài)也是良好的。

<第十五和第十六摩擦試驗>

圖27a和圖27b為用于說明第十五和第十六摩擦試驗中的試驗條件的表格。

如圖27a和圖27b所示，在第十五和第十六摩擦試驗中的試運行環(huán)境中，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，并且作為支流以低流量供應含有水的氫氣。在ffo環(huán)境中，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中。

第十五摩擦試驗與第十六摩擦試驗之間存在如下不同點。也就是說，在試運行環(huán)境中，在第十五摩擦試驗中，在試驗開始時，將含有水的氫氣的供應流量設定在40(sccm)，然后逐漸降至0(sccm)，而在第十六摩擦試驗中，將含有水的氫氣的供應流量保持在40(sccm)下。另一方面，在ffo環(huán)境中，在第十五摩擦試驗中，僅供應氫氣作為主流，而在第十六摩擦試驗中，在供應流量從40(sccm)逐漸降至10(sccm)的情況下供應含有水的氫氣。

在第十五和第十六摩擦試驗中，使用第一plc膜163a(plc)作為板試驗片42的上層(表面層)。另一方面，使用進行了熱處理的氧化鋯而非未進行熱處理的氧化鋯作為銷試驗片44的材料。在由進行了熱處理的氧化鋯形成的銷試驗片44的晶體結構中，由于熱而發(fā)生從正方晶系變?yōu)閱涡本档南嘧?，使得晶格可以被拉長而更有效地提供氫氣分子或水分子的解離。由此，可以進一步提高由氧化鋯制成的銷試驗片44的催化作用。

圖28和圖29為分別顯示第十五和第十六摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第十五摩擦試驗中，如圖28所示，在試驗開始時，將載荷設定為19.6n，然后將載荷的大小保持在19.6n下。在停止含有水的氫氣的供應并且從試驗開始起經(jīng)過了45分鐘時，摩擦系數(shù)突然降低，并且產(chǎn)生ffo。在開始產(chǎn)生ffo后，摩擦系數(shù)在一段時間內(nèi)重復地增加和降低。之后，ffo的產(chǎn)生狀態(tài)穩(wěn)定。ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)為6×10^-4。ffo的產(chǎn)生時間為約一小時。

在第十六摩擦試驗中，如圖29所示，在試驗開始時將載荷設定為19.6n。當在從試驗開始起經(jīng)過了29分鐘時，將載荷增加到29.4n。在經(jīng)過了32分鐘時，將載荷增加到39.2n。之后，將載荷保持在39.2n下。即使在含有水的氫氣的供應流量為10(sccm)時，在載荷增加到39.2n后還是穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo。ffo的產(chǎn)生時間為約一小時。ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)為5×10^-4。ffo的產(chǎn)生時間為約一小時。

從第十五和第十六摩擦試驗了解到，即使在腔室45內(nèi)的氣氛中不含乙醇(醇)時也可以產(chǎn)生ffo。此外，還了解到，即使試運行環(huán)境中的氣氛中不含乙醇(醇)，在ffo環(huán)境中的氣氛中含有少量水分時，也可以提高膜(第一plc膜163a)的耐載荷性。

<第十七摩擦試驗>

圖30a和30b為用于說明第十七摩擦試驗中的試驗條件的表格。

如圖30a和圖30b所示，在第十七摩擦試驗中的試運行環(huán)境中，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，并且作為支流以微小流量(2sccm)供應含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)。另一方面，在ffo環(huán)境中，將氮氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，并且作為支流以微小流量(1sccm)供應含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)。在第十七摩擦試驗中，使用第一plc膜163a(plc)作為板試驗片42的上層(表面層)。

圖31為顯示第十七摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第十七摩擦試驗中，如圖31所示，從試驗開始起至經(jīng)過了40分鐘為止將載荷保持在19.6n下。之后，將載荷以9.8n的單位從19.6n逐步增加。在載荷達到63.7n后，將載荷保持在63.7n下。大概在載荷達到約50n時，摩擦系數(shù)突然降低，并且產(chǎn)生ffo。之后，觀察到摩擦系數(shù)的值大幅上/下移動。載荷達到63.7n后，產(chǎn)生并且穩(wěn)定地保持ffo。ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)一般為1×10^-4以下。ffo的產(chǎn)生時間為約一小時。

從第十七摩擦試驗了解到，即使在腔室45內(nèi)的氣氛不含水(h2o)時，即即使在使用乙醇作為含羥基化合物時，也可以良好地產(chǎn)生ffo。順便說明的是，盡管在第十七摩擦試驗中使用乙醇作為醇，但可以推測即使在使用其它醇如甲醇、1-丙醇、2-丙醇等時也可以獲得類似結果。

接著，對第十八至第二十摩擦試驗進行說明。在第十八至第二十摩擦試驗之間，板試驗片42的上層(表面層)存在差別。

<第十八摩擦試驗>

使用第三plc膜163c(o-plc)作為板試驗片42的上層(表面層)。在不區(qū)分試運行環(huán)境與ffo環(huán)境的情況下，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，并且以低流量(分別為40sccm和10sccm)供應含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)和含有水的氫氣。

<第十九摩擦試驗>

使用第一plc膜163a(plc)作為板試驗片42的上層(表面層)。在不區(qū)分試運行環(huán)境與ffo環(huán)境的情況下，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，以中等流量(180sccm)供應含有從23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)，并且以微小流量(2sccm)供應含有從100體積％乙醇濃度的溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(100％@)。

<第二十摩擦試驗>

使用第二plc膜163b(h-plc)作為板試驗片42的上層(表面層)。在不區(qū)分試運行環(huán)境與ffo環(huán)境的情況下，將氫氣作為主流以高流量(4.3slm)供應到腔室45中，并且以中等流量(180sccm)供應含有從23體積％乙醇濃度的水溶液產(chǎn)生的乙醇的氫氣(23％@)。

圖33至圖35為顯示第十八至第二十摩擦試驗中施加的載荷與摩擦系數(shù)的測定值之間的關系的圖。

在第十八摩擦試驗中，如圖33所示，將載荷從19.6n以9.8n的單位逐步增加。在載荷達到63.7n后，將載荷保持在63.7n下。在將醇濃度和水分濃度控制得低的狀態(tài)下，在將載荷從19.6n增加到29.4n時產(chǎn)生ffo。即使在將載荷增加到63.7n時，也可保持ffo。當載荷為63.7n時，ffo初期的摩擦系數(shù)為5×10^-4。隨著時間推移，摩擦系數(shù)降低，并且降至約1×10^-4以下。之后，逐漸增加摩擦系數(shù)。ffo的產(chǎn)生時間為2小時以上。

在第十九摩擦試驗中，如圖34所示，將載荷從19.6n以9.8n的單位逐步增加。在載荷達到63.7n后，將載荷保持在63.7n下。在將醇濃度和水分濃度控制得低的狀態(tài)下，在從試驗開始起一經(jīng)過23分鐘摩擦系數(shù)便突然降低并且產(chǎn)生ffo。之后，將載荷以9.8n的單位逐步增加。在載荷達到63.7n后，將載荷保持在63.7n下。在將載荷增加到39.2n時，穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo。即使在載荷為63.7n時，也穩(wěn)定地產(chǎn)生ffo。ffo產(chǎn)生期間的摩擦系數(shù)顯示為約1×10^-4以下的低值。ffo的產(chǎn)生時間為2小時以上。

在第二十摩擦試驗中，如圖35所示，將載荷從19.6n以9.8n的單位逐步增加。在載荷達到63.7n后，將載荷保持在63.7n下。在將醇濃度和水分濃度控制得低的狀態(tài)下，在從試驗開始起一經(jīng)過30分鐘摩擦系數(shù)便突然降低并且產(chǎn)生ffo。ffo初期的摩擦系數(shù)為約1×10^-4。然而，隨著時間推移，由于摩擦力測量傳感器的溫度漂移，摩擦系數(shù)平緩地增加。推測如果摩擦傳感器不存在溫度漂移，則ffo的摩擦系數(shù)將在1×10^-4至4×10^-4范圍內(nèi)。ffo的產(chǎn)生時間為4小時以上。

從第十八到第二十摩擦試驗了解到，在使用第一plc膜163a(plc)、第二plc膜163b(h-plc)或第三plc膜163c(o-plc)作為板試驗片42的上層(表面層)的任何情況下均可以良好地產(chǎn)生ffo。

由上所述，根據(jù)所述實施方式，在含有微量的醇和/或水的氫氣和/或氮氣氣氛環(huán)境(換而言之，所述環(huán)境不含氧氣)下，通過1.0gpa以上的赫茲接觸應力使由金屬(suj2、鈀等)或氧化物陶瓷(zro2)形成的滑動面6與包含plc膜9的被滑動面7接觸而滑動，所述plc膜9為通過施加有偏壓的電離氣相沉積法形成的覆膜。形成滑動面6的金屬(suj2、鈀等)或氧化物陶瓷(zro2)具有能夠解離和吸附氫分子從而產(chǎn)生活性氫的催化特性。通過使滑動面6與plc膜9接觸而滑動，由于滑動面6的催化作用而可以在滑動界面中提供活性氫。通過滑動面6中的活性氫的酸催化作用使內(nèi)部空間10的氣氛中含有的醇加氫裂化。由此，可以產(chǎn)生ffo。此外，由于水的存在，可以通過水使滑動面6的催化作用穩(wěn)定。

以這種方式，可以在滑動面6上形成具有10^-4數(shù)量級(低于0.001)的極低摩擦系數(shù)的低摩擦覆膜5。低摩擦覆膜5穩(wěn)定地顯現(xiàn)極低的摩擦系數(shù)。

此外，可以在不使用任何其它潤滑劑的情況下降低滑動面6的摩擦系數(shù)。

另外，因為可以極大程度地降低滑動面6的摩擦系數(shù)，所以可以在不使用任何其它潤滑劑的情況下降低滑動面6與被滑動面7之間產(chǎn)生的摩擦力。結果，可以大幅地降低由滑動系統(tǒng)1的滑動造成的摩擦損失(可以大幅地降低摩擦力矩)。因此，可以降低滑動系統(tǒng)1的尺寸和重量，并且可以改善滑動系統(tǒng)1的可靠性。

此外，本發(fā)明可以用另一種實施方式實施。

例如，含有短鏈聚炔烴類分子作為主要成分的plc膜9可以含有其它烴分子作為主要成分。

此外，盡管已經(jīng)在假設在烴類氣體的氣氛環(huán)境下通過施加低偏壓或高偏壓的電離氣相沉積法形成plc膜9的情況下進行了說明，但plc膜9可以為通過另外的方法形成的覆膜。

此外，可以交替地重復將醇和水供應到內(nèi)部空間10中的醇/水供應狀態(tài)和停止將醇和水供應到內(nèi)部空間10中的供應停止狀態(tài)，該步驟可以與使滑動面6與被滑動面7的接觸滑動并行進行。

在停止向腔室12中供應醇和水時，如先前所述，可以從腔室12中的氣氛中去除能夠使催化劑中毒的水分(水)。另一方面，存在如下?lián)鷳n：停止供應醇和水可能造成滑動面6(滑動界面)中的乙醇和水被耗盡。

當交替地重復醇/水供應狀態(tài)和供應停止狀態(tài)時，可以在抑制水使催化劑中毒的同時持續(xù)向滑動面6(滑動界面)供應乙醇和水。

此外，通過處理氣體引入管19的入口32供應到腔室12的內(nèi)部空間10中的處理氣體包含氮氣和氫氣中的至少一者作為主流。此外，處理氣體包含微量的醇和水中的至少一者。

也就是說，主體氣體(氮氣和氫氣中的至少一者)可以包含醇與水兩者，或者可以包含醇但不包含水，或者可以包含水但不包含醇。此外，盡管使用醇作為烴類物質(zhì)的例子，但可以使用其它烴類物質(zhì)(如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙炔、乙烯或羧酸(乙酸、甲酸等))來代替醇。

此外，腔室12的內(nèi)部空間10中的氣氛可能主要包含氫氣或可能主要包含氮氣。

此外，可以在權利要求書中記載的事項的范圍內(nèi)完成對設計的各種改變。

本申請基于2015年1月29日提交的日本專利申請(日本特開2015-015850號公報)、2015年1月29日提交的日本專利申請(日本特開2015-015851號公報)、2016年1月19日提交的日本專利申請(日本特開2016-008236號公報)以及2016年1月19日提交的日本專利申請(日本特開2016-008237號公報)，其內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

標號說明

1...滑動系統(tǒng)，5...低摩擦覆膜，6...滑動面，7...被滑動面，9...plc膜(非晶態(tài)碳基膜)、10...內(nèi)部空間(空間)。