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JP3023530B2 - 酸化チタン被膜を有する車両用サスペンションの摺動部材の製造方法 - Google Patents

酸化チタン被膜を有する車両用サスペンションの摺動部材の製造方法

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JP3023530B2
JP3023530B2 JP6180895A JP18089594A JP3023530B2 JP 3023530 B2 JP3023530 B2 JP 3023530B2 JP 6180895 A JP6180895 A JP 6180895A JP 18089594 A JP18089594 A JP 18089594A JP 3023530 B2 JP3023530 B2 JP 3023530B2
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JP
Japan
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sliding member
titanium oxide
vehicle suspension
oxygen gas
ion plating
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JPH0821469A (ja
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公夫 伊藤
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有限会社伊藤鋼材加工センター
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
法により、耐摩耗性、低摩擦抵抗性等に優れるととも
に、意匠性にも優れた酸化チタン被膜を有する車両用サ
スペンションの摺動部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用サスペンションの摺動部
材、例えば自動二輪車や自転車のフロントフォークに用
いられるインナーチューブ、の表面には、摺動性や耐蝕
性を向上させるため硬質クロムメッキを施すのがその表
面処理方法として一般的であった。また、特殊なものと
して、イオンプレーティング法により金色を呈する窒化
チタン被覆を施したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるインナ
ーチューブ等の車両用サスペンションの摺動部材は、そ
の外表面の一部が外部に露出しており、従来の硬質クロ
ムメッキ面では銀白色の金属光沢に限られ、意匠性に乏
しいものであった。また、イオンプレーティング法によ
り窒化チタンを被覆したものは、耐摩耗性、低摩擦抵抗
性等に優れるとともに、金色を呈しその意匠性を高める
ものであるが、色調は金色に限られている。
【0004】そこで、本発明は、高硬度、耐摩耗性等を
保持しつつ、茶色系又は紺色系の色彩の付加が可能で高
度な装飾性を付与できるといった優れた諸特性をもつ酸
化チタン被膜をその外周摺動面に有する車両用サスペン
ションの摺動部材の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の酸化チタン被膜を有する車両用サスペン
ションの摺動部材の製造方法は、車両用サスペンション
の摺動部材の外周摺動面に、イオンプレーティング法に
より酸化チタンからなる膜厚0.5〜10μmの茶色系
又は紺色系の色彩の耐摩耗層を形成する酸化チタン被膜
を有する車両用サスペンションの摺動部材の製造方法で
あって、前記イオンプレーティング法は、HCD型イオ
ンプレーティング装置を用い、該装置のビーム出力を3
00〜500Aとしかつ前記装置の真空槽内の酸素ガス
分圧を5×10 -5 〜1×10 -4 Torrの範囲に制御する
と、を特徴としている。
【0006】発明の具体的説明 本発明における酸化チタン被膜を有する車両用サスペン
ションの摺動部材2は、図1の断面説明図に示すよう
に、筒状の摺動部材の母材4の外周摺動面に、酸化チタ
ンからなる有色(茶色系又は紺色系)の耐摩耗層6を有
してなるもので、かかる酸化チタン被膜6はイオンプレ
ーティング法により形成されたものである。なお、8は
同様にイオンプレーティング法により形成されるチタン
からなるアンダーコート層である。車両用サスペンショ
ンの摺動部材としては、自動二輪車のフロントフォーク
のインナーチューブやリヤサスペンションのピストンロ
ッド、自転車のフロントフォークのインナーチューブ、
自動車のショックアブソーバーのインナーチューブ等が
ある。
【0007】イオンプレーティング法は、放電によりイ
オン化した蒸発金属及び反応ガスが負に印加した母材に
対して適度な衝撃を繰返しながら金属或いはセラミック
スの被膜として被覆される現象を利用した真空蒸着法で
あり、蒸発物質が電気的に活性であり、しかも電場によ
るエネルギーを与えられることによって、非常につきま
わりがよく、密着性に優れているのが特徴である。
【0008】かかるイオンプレーティング法により摺動
部材の母材4の表面に形成される酸化チタン被膜6の膜
厚は、0.5〜10μm、好ましくは1〜3μmの範囲
が望ましい。膜厚が0.5μm未満では摩耗のため長持
ちせず、一方、上限は特に限定されるわけではないが、
厚くなるほど処理時間を要しコスト高となり、極端に厚
くなる(数10μm以上)と衝撃により剥離しやすくな
る。1〜3μmの範囲が、十分な耐摩耗性を有しかつコ
スト的にも有利で実用的な範囲である。なお、車両用サ
スペンションの摺動部材の母材4の材質としては、特に
構造用合金鋼が、靱性に優れる点から一般的である。又
は、かかる構造用合金鋼に硬質クロムメッキを施したも
のでもよい。
【0009】本発明による酸化チタン被膜は有色(茶色
系、紺色系)を呈する。イオンプレーティング法による
処理条件、特に、イオンプレーティング装置の真空槽内
への酸素ガスの導入量とビーム出力を適宜コントロール
することにより、所望の色彩に着色できる。ビーム出力
(300〜500A)に応じて酸素ガス導入量を調整し
真空槽内の酸素ガス分圧が5×10-5〜1×10-4Torr
の範囲になるように制御する。この場合の傾向として、
ビーム出力が小さいときはTiの蒸発量も少ないので酸
素ガス導入量も少なくし、ビーム出力を増すにつれてT
iの蒸発量も増すので酸素ガス導入量を多くするように
する。ビーム出力が高いと反応性が高くなるため、酸素
ガス導入量を多くしても酸素ガス消費量も多くなって真
空槽内の酸素ガス分圧が低くなる場合もあると推定され
る。なお、ビーム出力は高い方が、同じ厚さの被膜を形
成するのに短時間の処理ですみ有利である。ビーム出力
が300A未満では処理に長時間を要し生産性が低下
し、一方500Aを越えるとハースの温度が高くなり過
ぎてハースを損傷するおそれがある。
【0010】具体的には、薄茶色〜焦茶色の茶色系の色
彩を得るには、例えば、ビーム出力が450Aのとき
は、酸素ガス分圧を5.6×10-5〜6.5×10-5To
rrに制御する。ビーム出力が300Aのときは、酸素ガ
ス分圧を5.9×10-5〜6.2×10-5Torrに制御す
る。酸素ガスの導入初期段階では、色調は黄色、赤色、
青色へと順次変化し、再び黄色、赤色、青色と変化し、
これを何回か繰り返すが、膜厚が大きくなるにつれて次
第に色調が濁ってきて茶色系の色調を呈するようにな
り、以後は膜厚が大きくなっても色調は一定となる。薄
紺色〜紫紺色の紺色系の色調を得るには、ビーム出力が
450Aのときは、酸素ガス分圧を7×10-5〜9.8
×10-5Torrに制御する。ビーム出力が300Aのとき
は、酸素ガス分圧を6.4×10-5〜6.5×10-5To
rrに制御する。上記茶色系の場合と同様に、酸素ガスの
導入初期段階では、色調は黄色、赤色、青色と順次変化
し、再び黄色、赤色、青色と変化し、これを何回か繰り
返すが、膜厚が大きくなるにつれて次第に色調が濁って
きて紺色系の色調を呈するようになり、以後は膜厚が大
きくなっても色調は一定となる。上記酸素ガス分圧範囲
内で適宜分圧を選択することにより、茶色系では薄茶色
から焦茶色まで、紺色系では薄紺色から紫紺色までのう
ち所望の色調のものを得ることができる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。本発明に使用するHCD(Hollow Cathode
Discharge) 型イオンプレーティング装置10の概要を
図2に示す。図2において、真空槽12内には被覆処理
対象物であるワーク14を配し、その下方に蒸発させる
べき金属であるTi原料16を受ける水冷銅ハース18
を配してある。ハース18の直上にはTi原料16を溶
融、蒸発させる中空陰極型の電子銃(ホローカソード)
20を設けてあり、これにArガス導入管22を接続し
てある。ハース18とホローカソード20との間には、
電子ビームを集束してTi原料16に照射するための集
束コイル23を配置してある。24は反応ガスO2 を導
入するための導入管であり、26はワーク14にバイア
ス電圧を印加するための直流バイアス電源、28はホロ
ーカソード20とハース18間に高周波を重畳させた直
流を流す直流電源、30は排気口である。真空槽12内
には、ワーク14を加熱するために適所にヒータ32を
設けるとともに、ワーク14と中空陰極型の電子銃20
との間にシャッター34を設けてある。
【0012】上記の装置を用いてインナーチューブの外
周摺動面上に酸化チタン被膜を被覆する工程の一例を示
す。先ず、ワークたる硬質クロムメッキを施した構造用
合金鋼製のインナーチューブ母材の汚れや油脂を除去す
るとともに、外周面上の酸化膜を除去する前処理を行
い、かかる前処理を施したワーク14を真空槽12内の
図示しない治具に取り付け、ハース18にTi原料16
を装入する。
【0013】かかる前準備が完了したならば、真空槽1
2内を350℃以上(350〜500℃程度、なお、ワ
ークの材質によって鈍らない程度の温度であればこれ以
上の温度であってもよい。)に加熱しながら5×10-6
Torr程度以下の圧力に減圧し、ワークが所定温度に達し
てから一定時間(30〜60分程度)保持する。次い
で、高純度のアルゴンガスを真空槽12内に導入し、
3.5×10-4Torr程度の圧力下で、ワーク14に75
0V程度の負電圧を印加し、イオンボンバード処理によ
るワーク表面のクリーニングを行う。
【0014】次に、Ta製ホローカソード20にアルゴ
ンガスを導入し点火する(電流は300A程度)。ホロ
ーカソード20下のハース18中のチタン16が溶解さ
れチタンが蒸発し、安定化したのち電流を450A程度
に上げる。一定時間(3〜5分程度)保持することによ
ってハース中のチタン16の表面の酸化物等の不純物を
飛ばし除去する。ここまでの処理工程では、不純物がワ
ーク14に蒸着するのを防ぐため、ハース18とワーク
14との間のシャッター34を閉じておく。なお、上述
において示した温度、圧力、電圧、電流値等の数値は一
例を示したものであって、上記の数値に限られるもので
はない。
【0015】次いで、シャッター34を開け、先ず、チ
タンのみを蒸発させ、チタンのみをワーク14上にアン
ダーコートし、密着性の向上を図る。アンダーコート層
の厚さは0.05〜0.2μm 程度が、密着性の向上の
点で好ましい。任意の時間(2〜5分程度)チタンをア
ンダーコートしたのち、反応ガス導入管24から酸素ガ
スを導入し、酸化チタンからなる被膜を形成する。この
ときの処理条件として、アルゴンガス分圧を8×10-5
Torr、集束電流を0.8V,300A、バイアス電圧を
60V、加熱温度を350℃、蒸着時間を40分と一定
とし、ビーム出力と導入する酸素ガス分圧を種々変更し
て得た試料の密着度、硬度及び膜厚の測定結果を表1に
示す。なお、比較例として、酸素ガスを導入するのに代
えて窒素ガスを導入し金色の窒化チタン被膜を形成した
場合も併せて示した。
【0016】
【表1】
【0017】ここで密着性の試験は、次のようなスクラ
ッチ(引っかき)試験による摩擦力測定から密着度を評
価した。すなわち、図3に概略を示すスクラッチ試験機
(株式会社レスカ製スクラッチ試験機 CSR012
0)40を用い、ダイヤモンド圧子42の半径:0.2mm
、コーン角:120 °、垂直方向荷重: 0〜20kgf 、引
っかき距離:10mmの条件で、定速移動するステージ44
上に載置した試料46に対して垂直な方向に直線的に増
加する荷重Fz(N)を与えるダイヤモンド圧子42
を、さらに定速平行移動させて試料46をスクラッチす
る(引っかく)。このときのスクラッチ方向に生ずる摩
擦力が急激に上昇したときの垂直荷重値Fz(N)によ
って求めた。なお、硬度(Hv)は5g荷重での測定値
である。
【0018】これらの結果からわかるように、上記実施
例に係る酸化チタン被膜を有するインナーチューブは、
硬度が窒化チタン被膜のそれと略同程度であり従来の硬
質クロムメッキの800〜1000/Hvに比べ2倍程
度以上と高く耐摩耗性に優れ摺動性も良好である。ま
た、密着性においても従来法で形成した窒化チタン被膜
では60〜70N程度といわれているのに対し、本実施
例では膜厚の薄い場合を除き同程度以上と高く(なお上
記の比較例における窒化チタン被膜では本実施例のそれ
と同程度であった)耐剥離性に優れ、しかも所望の色彩
を有する極めて意匠性に優れたものである。
【0019】なお、上記の処理工程において、ワークを
回転したり左右に動かしたりして、ワークに蒸着する酸
化膜の膜厚が全ての部分で均一になるように調整するの
が望ましい。また、蒸発源から飛散するTiの量がハー
スの状態により一定でないと、再現性のある色調を得難
いので、バッチ毎のTi飛散量が一定になるように、ハ
ース内のTi補給量を毎回調整することが好ましい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、酸化チタンの有する高
硬度、耐摩耗性等を保持しつつ、茶色系又は紺色系の
彩の付加が可能で高度な装飾性を付与することができる
といった優れた諸特性を最大限に生かした酸化チタン被
膜をその外周摺動面に有する車両用サスペンションの摺
動部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における酸化チタン被膜を有する車両用
サスペンションの摺動部材の断面説明図。
【図2】本発明を実施するために使用するイオンプレー
ティング装置を示す説明図。
【図3】密着性試験法の説明図。
【符号の説明】
2 酸化チタン被膜を有する車両用サスペンションの摺
動部材 4 摺動部材の母材 6 耐摩耗層 8 アンダーコート層 10 HCD型イオンプレーティンング装置 12 真空槽 14 ワーク 16 Ti原料 18 ハース 20 中空陰極型の電子銃(ホローカソード) 22 Arガス導入管 23 集束コイル 24 反応ガス導入管 26 直流バイアス電源 28 直流電源 30 排気口 32 ヒータ 34 シャッター 40 スクラッチ試験機 42 ダイヤモンド圧子 44 定速移動するステージ 46 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 9/00 - 9/58 C22C 14/00 B62K 25/08 F16J 1/00 - 10/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両用サスペンションの摺動部材の外周摺
    動面に、イオンプレーティング法により酸化チタンから
    なる膜厚0.5〜10μmの茶色系又は紺色系の色彩
    耐摩耗層を形成する酸化チタン被膜を有する車両用サス
    ペンションの摺動部材の製造方法であって、前記イオン
    プレーティング法は、HCD型イオンプレーティング装
    置を用い、該装置のビーム出力を300〜500Aとし
    かつ前記装置の真空槽内の酸素ガス分圧を5×10 -5
    1×10 -4 Torrの範囲に制御することを特徴とする、酸
    化チタン被膜を有する車両用サスペンションの摺動部材
    の製造方法。
JP6180895A 1994-07-07 1994-07-07 酸化チタン被膜を有する車両用サスペンションの摺動部材の製造方法 Expired - Fee Related JP3023530B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10844471B2 (en) 2016-06-17 2020-11-24 Rc-Logo Co., Ltd. Sliding member for vehicular suspension and method for producing same

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