JP5854554B2

JP5854554B2 - Sliding mechanism

Info

Publication number: JP5854554B2
Application number: JP2011263290A
Authority: JP
Inventors: 恵介鑓; 野幸代小; 島勝飯
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2013113430A

Description

本発明は、例えば２つの部材（例えば軸と軸受）を備え、当該部材間が潤滑剤により潤滑された状態で相対的に摺動移動をする摺動機構に関し、より詳細には、潤滑剤が燃焼によるススを含んだディーゼルエンジンオイルである摺動機構における摩擦低減技術に関する。 The present invention relates to a sliding mechanism that includes, for example, two members (for example, a shaft and a bearing) and relatively moves while the members are lubricated with a lubricant. The present invention relates to friction reduction technology in a sliding mechanism, which is diesel engine oil containing soot from combustion.

摺動部材として鋼等の鉄系材料を用いた場合に、摩擦緩和剤であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）等の有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を潤滑剤に添加すれば、低摩擦性能を発揮することが、従来から知られている。
しかし、エンジンの燃焼により発生するススがエンジンオイルに混入した場合は、ススが阻害要因となって摩擦低減効果が低下または消滅する。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンオイル中のススの量が多くなることから、スス量の増加に伴い二硫化モリブデンの生成または二硫化モリブデンによる摺動が阻害されてしまい、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦低減効果が持続しなくなってしまうことが問題となっている。 When an iron-based material such as steel is used as a sliding member, low friction performance can be achieved by adding an organic molybdenum lubricating oil additive such as molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) as a friction modifier to the lubricant. It is known from the past.
However, when the soot generated by the combustion of the engine is mixed into the engine oil, the soot becomes an inhibiting factor and the friction reduction effect is reduced or eliminated. Especially in diesel engines, the amount of soot in the engine oil increases, so the generation of molybdenum disulfide or sliding with molybdenum disulfide is hindered as the amount of soot increases, reducing the friction reduction effect, Or, there is a problem that the friction reducing effect is not sustained.

一方、産業界で実際に使用されている潤滑剤（例えばエンジンオイル）には、様々な添加剤が含有されている。例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）に代表される極圧剤や、清浄分散剤等は、潤滑剤と同様に、摺動面に膜を生成してしまう。係る膜の生成に起因して、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤が添加された潤滑オイルが、摺動面で潤滑膜を十分に生成できなくなる。すなわち、潤滑オイル添加剤以外の各種添加剤が潤滑膜を生成する際に競合してしまい、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を添加しても、その効果が得られず、或いは、その効果が十分に発揮できない場合が存在する。
すなわち、ディーゼルエンジンオイルは清浄分散剤を多く含有するので、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を添加しても、その効果が得られず、或いは、その効果が十分に発揮できない、という現象が顕著に現れてしまう。それに加えて、ディーゼルオイルにススが含まれると、ディーゼルエンジンオイルであっても、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦提言効果が持続しなくなってしまう。 On the other hand, lubricants actually used in the industry (for example, engine oil) contain various additives. For example, an extreme pressure agent typified by zinc dialkyldithiophosphate (ZnDTP), a cleaning dispersant, and the like form a film on the sliding surface in the same manner as the lubricant. Due to the formation of such a film, the lubricating oil to which the organomolybdenum lubricating oil additive is added cannot sufficiently generate the lubricating film on the sliding surface. That is, various additives other than the lubricating oil additive compete when forming the lubricating film, and even if the organic molybdenum lubricating oil additive is added, the effect cannot be obtained or the effect is sufficient. There are cases where it cannot be fully demonstrated.
That is, since diesel engine oil contains a large amount of detergent and dispersant, even if an organic molybdenum-based lubricating oil additive is added, the effect cannot be obtained or the effect cannot be sufficiently exhibited. Appears. In addition, if soot is contained in diesel oil, the friction reduction effect is reduced or the friction proposal effect is not sustained even with diesel engine oil.

その他の従来技術として、例えば、ジアルキルジチオ亜鉛化合物と潤滑剤とを混合する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、低〜中温度領域における摩擦係数を低減することを目的としており、上述した問題を解消することは意図していない。 As another conventional technique, for example, a technique of mixing a dialkyldithiozinc compound and a lubricant has been proposed (see Patent Document 1).
However, the related art is intended to reduce the coefficient of friction in the low to medium temperature range, and is not intended to solve the above-described problem.

特開平１０−２１９２６７号公報JP-A-10-219267

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、燃焼によるススを含んだディーゼルエンジンオイルに対する摺動面で潤滑膜が生成されて摩擦低減性能を発揮出来る摺動部材の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and a sliding member capable of exhibiting friction reduction performance by generating a lubricating film on a sliding surface against diesel engine oil containing soot due to combustion. The purpose is to provide.

発明者は種々研究の結果、燃焼によるススを含んだ一般的なディーゼルエンジンオイルであっても、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加し、少なくとも一方の摺動部材を窒化クロム（ＣｒＮ）でコーティングすれば、一定の条件下であれば、摩擦係数が減少して、低摩擦性能が発揮されることを見出した。
本発明は、係る知見に基いて創作されたものである。 As a result of various studies, the inventor has added molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) and coated at least one sliding member with chromium nitride (CrN) even in a general diesel engine oil containing soot from combustion. In other words, the present inventors have found that the friction coefficient is reduced and low friction performance is exhibited under certain conditions.
The present invention has been created based on such knowledge.

本発明の摺動機構は、燃焼によりススを含んだディーゼルエンジンオイルが潤滑するディーゼルエンジンの鋼系材料製の２つの摺動部材の摩擦低減のための摺動機構であって、ゾンマーフェルド数（Ｓ＝粘度×速度÷荷重）の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ^２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を（平均ヘルツ応力）ｋｇ／ｃｍ^２に換算した際に、０．２×１０^−９〜１．０×１０^−９の範囲内の潤滑条件で用いられるものであり、前記摺動部材の少なくとも一方の摺動面が、例えばＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって、窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーボンより成る群より選択した窒化物により被覆（コーティング）されて（窒化物の皮膜を形成して）おり、摺動部材間にはディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル：例えば、ＡＰＩ規格ではＣＤ、ＣＦ−４、ＣＧ−４、ＣＨ−４、ＣＩ−４、ＣＪ−４、ＪＡＳＯ規格ではＤＨ−１、ＤＨ−２、ボルボ規格ではＶＤＳ−３、ＶＤＳ−４、ヨーロッパ規格すなわちＡＣＥＡ規格ではＥ４、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ９）に油溶性有機モリブデン化合物（例えば、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン：ＭｏＤＴＣ）をモリブデン含量として６００〜１０００ｐｐｍ添加した潤滑剤が介在しており、摺動部材の算術平均粗さが２〜６０ｎｍの範囲であり、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３ｗｔ％以下であることを特徴としている。 The sliding mechanism of the present invention is a sliding mechanism for reducing friction between two sliding members made of a steel material of a diesel engine that is lubricated by diesel engine oil containing soot by combustion, and has a Sommerfeld number. When the viscosity of (S = viscosity × speed ÷ load) is converted to kg · s / cm ² , the speed is converted to cm / s, and the load is converted to (average hertz stress) kg / cm ² , 0.2 × 10 ⁻⁹ to and a 1.0 × ^{10 -9} but are found use in lubricating conditions in the range of, at least one of the sliding surface of the sliding member, for example by PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition), chromium nitride , titanium nitride, titanium aluminum nitride, coated (coating) a nitride selected from the group consisting of titanium carbon nitride (to form a film of nitride) cages, diesel engine oil (generally between the sliding member Diesel engine oil: For example, API, CD, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4, CJ-4, JASO standard DH-1, DH-2, Volvo standard VDS-3, VDS-4, European standard or ACEA standard, E4, E6, E7, E9) interspersed with oil-soluble organomolybdenum compound (for example, molybdenum dialkyldithiocarbamate: MoDTC) with a molybdenum content of 600-1000 ppm. The arithmetic average roughness of the sliding member is in the range of 2 to 60 nm, and the amount of soot contained in the diesel engine oil is 3 wt% or less (relative to the diesel engine oil).

上述する構成を具備する本発明によれば、ススを含んだディーゼルエンジンオイルであっても、摺動部材の少なくとも一方の部材を窒化物（例えば、窒化クロムＣｒＮ等）でコーティングして、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を３ｗｔ％以下として、潤滑条件をゾンマーフェルド数で０．２×１０^−９〜１．０×１０^−９ｃｍの範囲内（粘度がｋｇ・ｓ／ｃｍ^２、速度がｃｍ／ｓ、荷重が平均ヘルツ応力ｋｇ／ｃｍ^２で換算）とせしめ、その他の条件についても上述した範囲内に設定することにより、ススを含んだディーゼルエンジンオイルであっても、摺動部材間の摩擦係数が大幅に低下する。 According to the present invention having the above-described configuration, even in the case of diesel engine oil containing soot, at least one member of the sliding member is coated with nitride (for example, chromium nitride CrN or the like), and the diesel engine The amount of soot contained in the oil is 3 wt% or less, and the lubrication conditions are in the range of 0.2 × 10 ^{−9 to} 1.0 × 10 ⁻⁹ cm in terms of Sommerfeld number (viscosity is kg · s / cm ² , The speed is set to cm / s and the load is converted to an average Hertz stress kg / cm ² ), and other conditions are set within the above-described range, so that even diesel engine oil containing soot can slide. The coefficient of friction between members is greatly reduced.

有機モリブデン系潤滑オイル添加剤をディーゼルエンジンオイルに使用する場合における摩擦低減のメカニズムは、摺動部における二硫化モリブデンの生成が要因であることは一般的に知られている。
上述した様に、ディーゼルエンジンオイルにススが混入すれば、ススの混入量が増加するのに伴い、二硫化モリブデンの生成あるいは二硫化モリブデンによる摺動が阻害されて、摩擦低減効果が低下し、最悪の場合には摩擦低減効果が消失してしまう。
しかしながら、上述した構成を具備する本発明の摺動機構と摺動機構の摩擦低減方法で限定されている条件を充足すれば、ススが混入しても、摩擦低減効果は阻害されることはなく、摩擦低減効果を維持することが出来る。 It is generally known that the mechanism of friction reduction when using an organic molybdenum-based lubricating oil additive in diesel engine oil is caused by the formation of molybdenum disulfide in the sliding portion.
As described above, if soot is mixed in diesel engine oil, as the amount of soot increases, the generation of molybdenum disulfide or sliding by molybdenum disulfide is inhibited, and the friction reduction effect decreases, In the worst case, the friction reducing effect disappears.
However, if the conditions limited by the sliding mechanism of the present invention having the above-described configuration and the friction reducing method of the sliding mechanism are satisfied, even if soot is mixed, the friction reducing effect is not hindered. The friction reducing effect can be maintained.

実験例で使用したボールオンディスク形式の高周波往復装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the high frequency reciprocating device of the ball on disk type used in the experimental example. 実験例５の結果を示す特性図であって、表５に対応する特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the results of Experimental Example 5 and corresponds to Table 5. 実験例６の結果を示す特性図であって、表６に対応する特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the results of Experimental Example 6 and corresponding to Table 6. 実験例７の結果を示す特性図であって、ゾンマーフェルド数Ｓと摩擦係数との関係を示している。It is a characteristic view which shows the result of Experimental example 7, Comprising: The relationship between the Sommerfeld number S and a friction coefficient is shown.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態として、例えば軸受構造において、一方の摺動部材が軸であり、当該軸の外周面（摺動面）を化学蒸着（ＣＶＤ）技術により、窒化クロム（ＣｒＮ）でコーティングした。そして、軸表面の算術平均粗さを５０ｎｍとした。
一方、他方の摺動部材として、軸受（少なくとも、インナーレース）を高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で製造した。
そして、潤滑剤として、日本自動車技術会規格「ＤＨ−２」のディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル）に、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を、モリブデン願流として６００〜７００ｐｐｍ添加したものを用いた。
また、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍの範囲内にした。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As an embodiment of the present invention, for example, in a bearing structure, one sliding member is a shaft, and the outer peripheral surface (sliding surface) of the shaft is coated with chromium nitride (CrN) by a chemical vapor deposition (CVD) technique. The arithmetic average roughness of the shaft surface was 50 nm.
On the other hand, as the other sliding member, a bearing (at least an inner race) was manufactured from high carbon chromium bearing steel (SUJ2).
And, as a lubricant, what added 600-700 ppm of molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) as a molybdenum application to diesel engine oil (general diesel engine oil) of the Japan Automobile Technical Association standard "DH-2". Using.
Further, the arithmetic average roughness of the sliding member was set in the range of 2 to 60 nm.

実施形態に係る軸受を、ゾンマーフェルト数０．２×１０^−９〜１．０×１０^−９ｃｍ（粘度ｋｇ・ｓ／ｃｍ^２、速度ｃｍ／ｓ、荷重（平均ヘルツ応力）ｋｇ／ｃｍ^２に換算）となる摺動条件（混合潤滑領域）で、且つ、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が３ｗｔ％以下の範囲内で、使用した。
これに対して、実施形態に係る軸受と殆ど同じ条件ではあるが、摺動する双方の部材が高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加していないディーゼルエンジンオイル（ＤＨ−２）で潤滑した軸受を比較例として、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が３ｗｔ％以下の範囲内で、使用した。
そして、実施形態に係る軸受と、比較例に係る軸受を比較したら、実施形態に係る軸受における摩擦係数は、比較例に係る軸受よりも著しく小さかった。 The bearing according to the embodiment has a Sommerfeld number of 0.2 × 10 ^{−9 to} 1.0 × 10 ⁻⁹ cm (viscosity kg · s / cm ² , speed cm / s, load (average Hertz stress) kg / cm. ² ), and the amount of soot contained in the diesel engine oil was within a range of 3 wt% or less.
On the other hand, although it is almost the same conditions as the bearing according to the embodiment, both sliding members are high carbon chrome bearing steel (SUJ2), and a diesel engine to which molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) is not added. As a comparative example, a bearing lubricated with oil (DH-2) was used in a range where the amount of soot contained in diesel engine oil was 3 wt% or less.
And when the bearing which concerns on the embodiment and the bearing which concerns on a comparative example were compared, the friction coefficient in the bearing which concerns on embodiment was remarkably smaller than the bearing which concerns on a comparative example.

また、本発明の実施形態に係る摩擦低減方法は、鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面に窒化物（例えば窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーボン）を被覆し（窒化物をコーティングして窒化物の皮膜を形成し）、摺動部材間にディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル）に油溶性有機モリブデン化合物（例えば、ＭｏＤＴＣ）をモリブデン含量として６００〜７００ｐｐｍ添加し、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、ゾンマーフェルド数（Ｓ＝粘度×速度÷荷重）の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ^２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を平均ヘルツ応力ｋｇ／ｃｍ^２に換算した際に、０．２×１０^−９〜１．０×１０^−９ｃｍの範囲内の潤滑条件で用い、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を３ｗｔ％以下にせしめた。
実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数を、上述した比較例摩擦係数と比較したところ、実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数の方が遥かに小さかった。 In the friction reducing method according to the embodiment of the present invention, at least one sliding surface of a sliding member made of a steel material is coated with nitride (for example, chromium nitride, titanium nitride, titanium nitride aluminum, titanium nitride carbon). (Nitride is coated to form a nitride film), and between the sliding members, a diesel engine oil (general diesel engine oil) and an oil-soluble organic molybdenum compound (for example, MoDTC) as a molybdenum content of 600 to 700 ppm is added, the arithmetic average roughness of the sliding member is 2 to 60 nm, the viscosity of the Sommerfeld number (S = viscosity × speed / load) is kg · s / cm ² , the speed is cm / s, and the load is when converted to the average Hertzian stress kg / cm ^2, used in the lubrication conditions in the range of ^{^{0.2 × 10 -9 ~1.0 × 10 -9}} cm, including the diesel engine oil The amount of soot was allowed below 3 wt%.
When the friction coefficient of the sliding mechanism to which the friction reducing method according to the embodiment is applied is compared with the above-described comparative example, the friction coefficient of the sliding mechanism to which the friction reducing method according to the embodiment is applied is far greater. It was small.

発明者は、図１で示す様な、ボールオンディスク形式の高周波往復装置（ＨＦＲＲ）を用いて、各種実験を行なった。
図１において、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製で平板状の基材１０（算術平均粗さ５０ｎｍ）上に、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製のボール２０を載置して、基材１０とボール２０の間をディーゼルエンジンオイルで潤滑した。図１における矢印Ｐはボール２０に負荷される荷重であり、矢印Ｆは摩擦力が作用する方向である。
潤滑剤としてはディーゼルエンジンオイルを用いた。より詳細には、潤滑剤として、一般的なディーゼルエンジンオイル（出願人が所属するボルボグループ独自の規格では「ＶＤＳ−４」であり、且つ、日本自動車技術会規格では「ＤＨ−２」とされるディーゼルエンジンオイル：以下、符号「ＶＨＳ−４（ＤＨ−２）」で示す）を使用した。
図１の実験装置により、温度８０℃、摺動ストローク１ｍｍ、摺動周波数１００Ｈｚ、荷重Ｐは１ｋｇで、試験時間７５ｍｉｎ．にて、以下の実験が行われた。この実験条件における潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０^−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域である。
なお、以下の実験例では、上述した実験条件を一部変更する場合がある。 The inventor conducted various experiments using a ball-on-disk high-frequency reciprocating device (HFRR) as shown in FIG.
In FIG. 1, a ball 20 made of high carbon chrome bearing steel (SUJ2) is placed on a flat base material 10 (arithmetic average roughness 50 nm) made of high carbon chrome bearing steel (SUJ2). 10 and the ball 20 were lubricated with diesel engine oil. An arrow P in FIG. 1 is a load applied to the ball 20, and an arrow F is a direction in which a frictional force acts.
Diesel engine oil was used as the lubricant. More specifically, as a lubricant, a general diesel engine oil (Volvo Group's own standard to which the applicant belongs is “VDS-4”, and the Japan Automobile Engineering Association standard is “DH-2”. Diesel engine oil: hereinafter referred to as “VHS-4 (DH-2)”.
1, the temperature is 80 ° C., the sliding stroke is 1 mm, the sliding frequency is 100 Hz, the load P is 1 kg, and the test time is 75 min. The following experiment was conducted. The lubrication condition in this experimental condition is the Sommerfeld number S = 0.42 × 10 ⁻⁹ cm, which is a mixed friction region where boundary friction occurs.
In the following experimental examples, some of the experimental conditions described above may be changed.

［実験例１］
ディーゼルエンジンオイルＶＤＳ−４に添加する摩擦調整剤として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加した。また、潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０^−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域とした。
そして、ＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加した場合と、ＭｏＤＴＣを添加しない場合とに分けた。
さらに、基材１０については、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で構成した場合と、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）のボール２０側（摺動面側）に窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした場合とに分けた。
基材１０と潤滑剤との組み合わせを、下表１で示す。
表１

[Experiment 1]
As a friction modifier to be added to the diesel engine oil VDS-4, molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) was added. The lubrication conditions were Sommerfeld number S = 0.42 × 10 ⁻⁹ cm, and a mixed friction region where boundary friction occurred.
And it divided into the case where 700 ppm of MoDTC was added, and the case where MoDTC was not added.
Furthermore, about the base material 10, when it comprises with high carbon chromium bearing steel (SUJ2), and the case where chromium nitride (CrN) is coated on the ball 20 side (sliding surface side) of the high carbon chromium bearing steel (SUJ2) And divided.
The combinations of the base material 10 and the lubricant are shown in Table 1 below.
Table 1

発明者は、ススが含有していないディーゼルエンジンオイルを用いて、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各々について、上述した実験条件で摩擦係数を計測した。
係る発明者による実験例１では、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加したＮｏ．４の組み合わせが、最も摩擦係数が小さかった。
一方、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングしておらず、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していないＮｏ．１の組み合わせが、最も摩擦係数が大きかった。
実験例１により、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加すると、摩擦低減効果が良好に発揮されることが確認された。 The inventor uses a diesel engine oil that does not contain soot and uses No. 1 in Table 1. 1-No. About each of 4, the friction coefficient was measured on the experimental conditions mentioned above.
In Experimental Example 1 by the inventor, No. 1 in which the base material 10 was coated with chromium nitride CrN and 700 ppm of MoDTC was added to diesel engine oil. The combination of 4 had the smallest friction coefficient.
On the other hand, the base material 10 is not coated with chromium nitride CrN, and the diesel engine oil is not added with MoDTC. The combination of 1 had the largest friction coefficient.
From Experimental Example 1, it was confirmed that when the base material 10 was coated with chromium nitride CrN and MoDTC was added to diesel engine oil, the friction reducing effect was satisfactorily exhibited.

［実験例２］
実験例１と概略同様な条件で、潤滑条件を変化させて、低摩擦性能を比較した。
上述した様に、ゾンマーフェルト数Ｓは、Ｓ＝粘度×速度÷荷重である。粘度を「ｋｇ・ｓ／ｃｍ^２」、速度を「ｃｍ／ｓ」、荷重を平均ヘルツ応力として「ｋｇ／ｃｍ^２」で計算（換算）すると、ゾンマーフェルト数Ｓは、「ｃｍ」で表現される。
実験例１と同様に、実験例２も、ススが含有していないディーゼルエンジンオイルを用いて、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各々について、摩擦係数を実験した。 [Experiment 2]
Under the same conditions as in Experimental Example 1, the lubrication conditions were changed and the low friction performance was compared.
As described above, the Sommerfeld number S is S = viscosity × speed ÷ load. When the viscosity is “kg · s / cm ² ”, the speed is “cm / s”, and the load is the average Hertz stress, it is calculated (converted) as “kg / cm ² ”. Is done.
Similar to Experimental Example 1, Experimental Example 2 uses a diesel engine oil that does not contain soot. 1-No. For each of the four, the coefficient of friction was tested.

発明者による実験例２では、ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０^−９ｃｍ」よりも小さいと、図１で示す様な実験装置では、摩擦係数μの計測そのものが不可能であった。
すなわち、発明者の実験において、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによる摺動部材のコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が確認された潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０^−９ｃｍ」以上の領域のみであった。
ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０^−９ｃｍ」よりも小さいと、潤滑剤であるディーゼルエンジンオイルが潤滑膜を形成する境界摩擦の範疇を外れてしまい、固体接触を生じるドライ摩擦の範疇に属してしまうことよると推定される。ここで、ドライ摩擦の範疇に属してしまうと、摺動面で潤滑膜を十分に生成することはできない。 In the second experimental example by the inventor, when the Sommerfeld number S is smaller than “0.2 × 10 ⁻⁹ cm”, the experimental device as shown in FIG. 1 cannot measure the friction coefficient μ itself. It was.
That is, in the inventor's experiment, the Sommerfeld number S is “0.2 × that the low friction performance was confirmed in the combination of the diesel engine oil to which MoDTC was added and the coating of the sliding member with chromium nitride. It was only a region of “10 ⁻⁹ cm” or more.
If the Sommerfeld number S is smaller than “0.2 × 10 ⁻⁹ cm”, the diesel engine oil that is a lubricant is out of the boundary friction that forms the lubricating film, and the dry friction that causes solid contact is caused. It is estimated that it belongs to the category. Here, if it belongs to the category of dry friction, a lubricating film cannot be sufficiently formed on the sliding surface.

一方、発明者による実験例２では、ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤と窒化クロムコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が確認された潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓが「１．０×１０^−９ｃｍ」以下の領域のみであった。
ゾンマーフェルド数Ｓが「１．０×１０^−９ｃｍ」よりも大きいと、いわゆる流体摩擦の範疇に属してしまい、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が発揮されなかったと推定される。流体摩擦の範疇に属している場合には、摺動面間には十分な潤滑剤が存在するが、潤滑剤の膜は生成しない。
実験例２から、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによるコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能は、ゾンマーフェルド数Ｓが
０．２×１０^−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０^−９ｃｍの範囲で発揮されることが確認された。 On the other hand, in Experimental Example 2 by the inventor, the Sommerfeld number S is “1.0 × 10 ⁻⁹ cm” as the lubricating condition in which the low friction performance in the combination of the lubricant added with MoDTC and the chromium nitride coating is confirmed. “It was only in the following areas.
When the Sommerfeld number S is larger than “1.0 × 10 ⁻⁹ cm”, it belongs to the category of so-called fluid friction, and the low friction performance in the combination of the diesel engine oil to which MoDTC is added and the chromium nitride coating is low. It is estimated that it was not demonstrated. In the fluid friction category, there is sufficient lubricant between the sliding surfaces, but no lubricant film is formed.
From Experimental Example 2, the low friction performance in the combination of the diesel engine oil to which MoDTC is added and the coating with chromium nitride is such that the Sommerfeld number S is 0.2 × 10 ⁻⁹ cm ≦ S ≦ 1.0 × 10 ^−9. It was confirmed that it was exhibited in the cm 2 range.

次に、ＭｏＤＴＣの添加量について、実験例３によって確認した。
［実験例３］
ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイル（ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした基材１０を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０^−９ｃｍとして、上述した実験条件において、モリブデン含有量として５００〜８００ｐｐｍの範囲で１００ｐｐｍずつ変化させて、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
ここで、上記ディーゼルエンジンオイルには、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を２．０重量％だけ混入（添加）して、使用によりススが混入したディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤にせしめた。
実験例３の実験結果を下表２で示す。
表２

Next, the amount of MoDTC added was confirmed by Experimental Example 3.
[Experiment 3]
Using a base material 10 coated with diesel engine oil (VDS-4 (DH-2) + MoDTC) to which MoDTC is added and chromium nitride (CrN), the Sommerfeld number S = 0.42 × 10 ⁻⁹ cm In the above-described experimental conditions, the molybdenum content was changed by 100 ppm in a range of 500 to 800 ppm to test whether or not the low friction performance was exhibited.
Here, the diesel engine oil is mixed (added) with 2.0% by weight of carbon particles (carbon black) having the same composition as the soot, and the lubricating oil corresponding to the diesel engine oil mixed with soot by use. Addicted to the agent.
The experimental results of Experimental Example 3 are shown in Table 2 below.
Table 2

表２において、「ＭｏＤＴＣ添加量（ｐｐｍ）」は、モリブデン含量に換算した数値（ｐｐｍ）を示している。そして、「○」は低摩擦性能が確認された旨を示しており、「×」は大きな摩擦低減効果は確認されなかった旨を示している。
表２において、ＭｏＤＴＣの添加量を、モリブデン含有量として６００ｐｐｍとした場合の低摩擦性能は、「△」となっている。これは低摩擦性能は発揮されたが、モリブデン含有量として７００〜１０００ｐｐｍの場合ほどの低摩擦性能は確認されなかったことを示している。
実験例３より、ＭｏＤＴＣ添加量が少ないと大きな摩擦低減効果は確認されないので、モリブデン含有量として６００ｐｐｍ以上添加するべきことが確認された。 In Table 2, “MoDTC addition amount (ppm)” indicates a numerical value (ppm) converted to molybdenum content. “◯” indicates that the low friction performance is confirmed, and “×” indicates that the large friction reducing effect is not confirmed.
In Table 2, the low friction performance when the addition amount of MoDTC is 600 ppm as the molybdenum content is “Δ”. This indicates that although the low friction performance was exhibited, the low friction performance as in the case of the molybdenum content of 700 to 1000 ppm was not confirmed.
From Experimental Example 3, it was confirmed that if the amount of MoDTC added is small, a large friction reducing effect is not confirmed, so that the molybdenum content should be 600 ppm or more.

表２において、ＭｏＤＴＣがモリブデン含有量として１０００ｐｐｍの場合の摩擦係数μと、添加量がモリブデン含有量として１１００ｐｐｍの場合の摩擦係数μは、発明者の実験では大差はなかった。潤滑剤とＭｏＤＴＣ添加量と摩擦低減効果の特性は、ＭｏＤＴＣ添加量が所定値を超えると摩擦低減効果の増加が殆ど見られないことが従来から良く知られている。実験例３から、係る所定値がモリブデン含有量として７００ｐｐｍ程度であることと、モリブデン含有量として１０００ｐｐｍ以上では、ＭｏＤＴＣ添加量を増加しても摩擦低減効果は変化に乏しいことが確認された。
換言すれば、実験例３により、カーボンブラックを添加したディーゼルエンジンオイルを用いた場合に、ＭｏＤＴＣ添加量はモリブデン含有量として６００〜１０００ｐｐｍにするべきであることが確認できた。 In Table 2, the friction coefficient μ when MoDTC was 1000 ppm as the molybdenum content and the friction coefficient μ when the addition amount was 1100 ppm as the molybdenum content were not significantly different from the inventors' experiments. It has been well known that the characteristics of the lubricant, the amount of addition of MoDTC, and the friction reduction effect hardly increase when the amount of addition of MoDTC exceeds a predetermined value. From Experimental Example 3, it was confirmed that when the predetermined value is about 700 ppm as the molybdenum content, and when the molybdenum content is 1000 ppm or more, the friction reducing effect is poor even when the MoDTC addition amount is increased.
In other words, Experimental Example 3 confirmed that when a diesel engine oil to which carbon black was added was used, the MoDTC addition amount should be 600 to 1000 ppm as the molybdenum content.

［実験例４］
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４１０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０^−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、基材１０の算術平均粗さを１〜４ｎｍの範囲で０．５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例４の実験結果を下表３で示す。
表３

[Experimental Example 4]
Using a lubricant (VDS4 10W30 + MoDTC) to which MoDTC was added and a base material (CrN) coated with chromium nitride, the Sommerfeld number S = 0.42 × 10 ⁻⁹ cm, and the amount of MoDTC added in terms of molybdenum content 700 ppm, the arithmetic average roughness of the base material 10 is changed by 0.5 nm in the range of 1 to 4 nm, the other conditions are the same as in Experimental Example 1, and whether or not the low friction performance is exhibited. Tested.
The experimental results of Experimental Example 4 are shown in Table 3 below.
Table 3

表３において、「○」は摩擦係数が十分に低いことが確認された旨を示し、「−」は摩擦係数の計測が出来なかった旨を示している。
基材１０の算術平均粗さが２ｎｍよりも小さいと、流体摩擦の範疇となってしまい、図１で示す様な装置では摩擦係数が計測できなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが２ｎｍより小さいと、潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を生成する境界摩擦の範疇に属しない。
実験例４により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ以上とするべきことが確認された。 In Table 3, “◯” indicates that the friction coefficient is confirmed to be sufficiently low, and “−” indicates that the friction coefficient cannot be measured.
When the arithmetic average roughness of the substrate 10 is smaller than 2 nm, it becomes a category of fluid friction, and it is presumed that the friction coefficient could not be measured with an apparatus as shown in FIG. In other words, if the arithmetic average roughness of the substrate 10 is smaller than 2 nm, the lubricant does not belong to the category of boundary friction in which a lubricant film is generated between the sliding members.
Experimental Example 4 confirmed that the arithmetic average roughness of the substrate 10 should be 2 nm or more.

［実験例５］
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４１０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０^−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、５０〜７０ｎｍの範囲で５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例５の実験結果を下表４で示す。
表４

[Experimental Example 5]
Using a lubricant (VDS4 10W30 + MoDTC) to which MoDTC was added and a base material (CrN) coated with chromium nitride, the Sommerfeld number S = 0.42 × 10 ⁻⁹ cm, and the amount of MoDTC added in terms of molybdenum content The test was conducted to determine whether or not the low friction performance was exhibited by changing the pressure to 700 ppm and changing the thickness by 50 nm in a range of 50 to 70 nm in the same manner as in Experimental Example 1.
The experimental results of Experimental Example 5 are shown in Table 4 below.
Table 4

表４において、「○」は摩擦係数が十分に低いことが確認された旨を示し、「×」は摩擦係数が大きかった旨を示している。
基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍよりも大きいと、表面の凹凸が大きいため、摺動部材として機能しなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍより大きいと、境界摩擦（潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を形成）における摺動部材としては機能しない。
実験例５により、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍ以下にするべきことで確認された。
そして、実験例４、実験例５により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ〜６０ｎｍとするべきことが確認された。 In Table 4, “◯” indicates that the friction coefficient is confirmed to be sufficiently low, and “x” indicates that the friction coefficient is large.
If the arithmetic average roughness of the substrate 10 is larger than 60 nm, the surface unevenness is large, so it is presumed that the substrate 10 did not function as a sliding member. In other words, if the arithmetic average roughness of the substrate 10 is larger than 60 nm, it does not function as a sliding member in boundary friction (a lubricant forms a lubricating film between the sliding members).
From Experimental Example 5, it was confirmed that the arithmetic average roughness of the substrate 10 should be 60 nm or less.
And it was confirmed by Experimental Example 4 and Experimental Example 5 that the arithmetic average roughness of the base material 10 should be 2 nm to 60 nm.

〔実験例６〕
実験例１では、未使用のディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として用いて、潤滑剤にＭｏＤＴＣを添加（７００ｐｐｍ）し、且つ、基材１０に窒化クロムをコーティングした場合の摩擦低減効果を実験した。
それに対して、実験例６では未使用のディーゼルエンジンオイルに対して、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を混入（添加）した潤滑剤を用いて実験を行った。ここで、カーボンブラックが添加されたディーゼルエンジンオイルは、外部からススが混入されたディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤として、実験例６で採用されている。 [Experimental Example 6]
In Experimental Example 1, an experiment was conducted on the effect of reducing friction when unused diesel engine oil was used as a lubricant, MoDTC was added to the lubricant (700 ppm), and the base material 10 was coated with chromium nitride.
On the other hand, in Experimental Example 6, an experiment was performed using a lubricant in which carbon particles (carbon black) having the same composition as the soot were mixed (added) to unused diesel engine oil. Here, the diesel engine oil to which carbon black is added is employed in Experimental Example 6 as a lubricant corresponding to the diesel engine oil mixed with soot from the outside.

より詳細には、実験例６では、未使用のディーゼルエンジンオイルに炭素粒子（カーボンブラック）を添加した潤滑剤をそのまま使用した場合、当該潤滑剤にＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加した場合、基材１０に窒化クロムをコーティングしていない場合、窒化クロムをコーティングした場合の４通りの実施例（実施例Ｎｏ．１〜１５）について、ディーゼルエンジンオイルへの炭素粒子（カーボンブラック）添加量を変化させて、その平均摩擦係数を計測した。
ここで、ディーゼルエンジンオイルに添加したカーボンブラックの平均粒子径３８ｍｍ（分布は３０〜５０ｍｍ）である。カーボンブラック含有量ｗｔ％は、潤滑オイルに外部から混入されたススに相当するパラメータとして、実験例６で採用されている。
その他の実験条件については、実験例１と同様である。 More specifically, in Experimental Example 6, when a lubricant obtained by adding carbon particles (carbon black) to unused diesel engine oil is used as it is, when 700 ppm of MoDTC is added to the lubricant, the base material 10 is nitrided. When chromium is not coated, the amount of carbon particles (carbon black) added to diesel engine oil is changed for four examples (Examples No. 1 to 15) when chromium nitride is coated. The average coefficient of friction was measured.
Here, the average particle diameter of carbon black added to diesel engine oil is 38 mm (distribution is 30 to 50 mm). The carbon black content wt% is employed in Experimental Example 6 as a parameter corresponding to soot mixed from the outside into the lubricating oil.
Other experimental conditions are the same as in Experimental Example 1.

実験例６の結果を下表５及び図２で示す。ここで、図２は、表５に対応する特性図である。
表５

The results of Experimental Example 6 are shown in Table 5 below and FIG. Here, FIG. 2 is a characteristic diagram corresponding to Table 5. FIG.
Table 5

表５、図２で示す様に、実験例６では、Ｎｏ．１〜１５で表現される実施例について、摩擦係数を測定した。
表５において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜９）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．１０〜１５）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、表５において、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜３）では、ディーゼルエンジンオイル（符号「ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）で示す）にＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．４〜１５）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。 As shown in Table 5 and FIG. For the examples represented by 1-15, the coefficient of friction was measured.
In Table 5, in the “coating” column (vertical column) in the “disc test piece”, the base 10 is not coated with chromium nitride in the examples (No. 1 to 9) indicated by the symbol “-”. . On the other hand, in Examples (Nos. 10 to 15) indicated by the reference numeral “CrN” in the column, the base 10 is coated with chromium nitride.
In Table 5, in the column (vertical column) of “friction modifier” in “lubricating oil”, in the examples (No. 1 to 3) indicated by symbol “−”, diesel engine oil (sign “VDS−” 4 (shown by DH-2)) No MoDTC is added to the diesel engine oil in the examples (Nos. 4 to 15) indicated by the symbols “MoDTC” in the row. .

図２において、横軸は、炭素粒子（カーボンブラック）の混入割合（重量％）を示している。縦軸は、計測された摩擦係数（平均摩擦係数）を示している。
そして、図２におけるプロット「●」は、基材１０（Ｄｉｓｃ）とボール２０（Ｂａｌｌ）が共に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されていない実施例（Ｎｏ．１〜３）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．４〜９）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．１０〜１５）を示している。 In FIG. 2, the horizontal axis represents the mixing ratio (% by weight) of carbon particles (carbon black). The vertical axis represents the measured friction coefficient (average friction coefficient).
The plot “●” in FIG. 2 shows that the base material 10 (Disc) and the ball 20 (Ball) are both high carbon chromium bearing steel (SUJ2), and the base material 10 is not coated with chromium nitride CrN. The Examples (No. 1 to 3) in which MoDTC is not added to the diesel engine oil are shown.
Plot “◯” shows Examples (Nos. 4 to 9) in which the base material 10 is not coated with chromium nitride CrN, but MoDTC is added to the diesel engine oil.
Plot “Δ” shows an example (Nos. 10 to 15) in which the base material 10 is coated with chromium nitride CrN, and MoDTC is added to the diesel engine oil.

図２から、カーボンブラックがディーゼルエンジンオイルに添加された場合には、カーボンブラック添加量が０．３ｗｔ％程度で、ＭｏＤＴＣが添加されている場合（プロット「○」）の摩擦係数と、ＭｏＤＴＣが添加されていない場合（プロット「●」）の摩擦係数では大差がないことが分かる。すなわち、カーボンブラック添加量が０．３ｗｔ％以上になると、ＭｏＤＴＣの摩擦低減効果が消失する。
また、図２から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）は、カーボンブラックを添加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、カーボンブラックを添加しても、摩擦低減効果が発揮される。 From FIG. 2, when carbon black is added to diesel engine oil, the friction coefficient when MoDTC is added (plot “◯”) and MoDTC is about 0.3 wt%, and MoDTC is It can be seen that there is no significant difference in the coefficient of friction when not added (plot “●”). That is, when the carbon black addition amount is 0.3 wt% or more, the friction reducing effect of MoDTC disappears.
Further, from FIG. 2, when the base material 10 is coated with chromium nitride CrN (plot “Δ”: Example Nos. 10 to 15), even when carbon black is added, the base material 10 contains chromium nitride CrN. It is clear that the coefficient of friction is smaller than that in the case of no coating (plot “●” and: plot “◯”: Example Nos. 1 to 9). That is, if chromium nitride CrN is coated, the friction reducing effect is exhibited even if carbon black is added.

図２（表５）では、カーボンブラック添加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）２．０ｗｔ％以下の実験結果のみを示している。
しかし、発明者による実験では、カーボンブラック添加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例６においては、カーボンブラック添加量が３．０ｗｔ％以下の場合には、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．１０〜１５）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜３）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．４〜９）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。 In FIG. 2 (Table 5), only the experimental results where the carbon black addition amount is 2.0 wt% or less (relative to the diesel engine oil) are shown.
However, in the experiment by the inventors, when the amount of carbon black added is 3.0 wt% or less (relative to diesel engine oil), the base material 10 is coated with chromium nitride CrN (plot “Δ”: Example) The friction coefficient of No. 10 to 15) is confirmed to be smaller than that when the chromium nitride CrN is not coated (plot “●” and: plot “◯”: Example Nos. 1 to 9). Has been.
That is, in Experimental Example 6, when the carbon black addition amount was 3.0 wt% or less, the diesel engine oil was added with MoDTC and coated with chromium nitride CrN (plot “Δ”). : No. 10 to 15) are examples in which chromium nitride CrN is not coated and MoDTC is not added (plot “●”: No. 1 to 3), or chromium nitride CrN is not coated. In addition, it was confirmed that the coefficient of friction was smaller than that in Examples (plot “◯”: Nos. 4 to 9) in which MoDTC was added to diesel engine oil.

〔実験例７〕
実験例６ではディーゼルエンジンオイルにカーボンブラックを添加して「ススが混入した潤滑剤」をシミュレートしている。
それに対して、実験例７ではディーゼルエンジン耐久試験で使用後の潤滑オイルを使用している。すなわち、実験例７は、実際にススが混入したディーゼルエンジンオイルを用いて、ススが混入した影響について実験した。
その他の条件については、実験例７は実験例６と同様である。 [Experimental Example 7]
In Experimental Example 6, carbon black is added to diesel engine oil to simulate a “lubricant mixed with soot”.
On the other hand, in the experimental example 7, the lubricating oil after use is used in the diesel engine durability test. That is, in Experimental Example 7, an experiment was conducted on the influence of soot mixed using diesel engine oil in which soot was actually mixed.
Regarding other conditions, Experimental Example 7 is the same as Experimental Example 6.

実験例７の結果を下表６、図３で示す。ここで、図３は、表６に対応する特性図である。
表６

The results of Experimental Example 7 are shown in Table 6 below and FIG. Here, FIG. 3 is a characteristic diagram corresponding to Table 6. FIG.
Table 6

表６、図３で示す様に、実験例７では、Ｎｏ．１〜１２で表現される実施例について、摩擦係数を測定した。
表５で説明したのと同様に、表６において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜８）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．９〜１２）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜４）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．５〜１２）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。 As shown in Table 6 and FIG. For the examples represented by 1 to 12, the coefficient of friction was measured.
In the same manner as described in Table 5, in Table 6, in the “coating” column (vertical column) in the “disk test piece”, in the examples (No. 1 to 8) indicated by the symbol “−”, The material 10 is not coated with chromium nitride. On the other hand, in Examples (Nos. 9 to 12) indicated by the reference numeral “CrN” in the column, the base 10 is coated with chromium nitride.
Further, in the column (vertical column) of “friction modifier” in “lubricating oil”, MoDTC is not added to diesel engine oil in the examples (No. 1 to 4) indicated by the symbol “−”. On the other hand, in the example (Nos. 5 to 12) indicated by the symbol “MoDTC” in the column, MoDTC is added to the diesel engine oil.

図３において、横軸は、残留炭素増加量を示している。エンジンオイルに関連する物性値として「残留炭素量」があり、いわゆる「新油」の状態では、「残留炭素量」は、添加剤由来１００％である。残留炭素増加量は、いわゆる「新油」の状態（「残留炭素量」が添加剤由来１００％の場合）に比較して、どの程度、「残留炭素量」が増加したかを示す数値である。エンジンオイルが使用されて外部からスス（カーボン）がエンジンオイルに添加されると、その分だけ残留炭素量が増加して、残留炭素増加量が大きくなる。
また図３において、縦軸は、計測された摩擦係数（平均摩擦係数）を示している。 In FIG. 3, the horizontal axis indicates the residual carbon increase. There is a “residual carbon amount” as a physical property value related to engine oil. In a so-called “new oil” state, the “residual carbon amount” is 100% derived from the additive. The amount of increase in residual carbon is a numerical value indicating how much the “residual carbon amount” has increased compared to the so-called “new oil” state (when the “residual carbon amount” is 100% derived from the additive). . When engine oil is used and soot (carbon) is added to the engine oil from the outside, the amount of residual carbon increases and the amount of increase in residual carbon increases.
In FIG. 3, the vertical axis indicates the measured friction coefficient (average friction coefficient).

図３におけるプロット「●」は、基材１０（Ｄｉｓｃ）とボール２０（Ｂａｌｌ）が共に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されていない実施例（Ｎｏ．１〜４）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．５〜８）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．９〜１２）を示している。 Plot “●” in FIG. 3 indicates that the base material 10 (Disc) and the ball 20 (Ball) are both high carbon chromium bearing steel (SUJ2), and the base material 10 is not coated with chromium nitride CrN. Examples (Nos. 1 to 4) in which MoDTC is not added to the engine oil are shown.
Plot “◯” shows Examples (Nos. 5 to 8) in which the base material 10 is not coated with chromium nitride CrN, but MoDTC is added to the diesel engine oil.
Plot “Δ” indicates Examples (Nos. 9 to 12) in which the base material 10 is coated with chromium nitride CrN and MoDTC is added to the diesel engine oil.

図３において、残留炭素増加量が０．９３ｗｔ％以上増加している場合、換言すれば、いわゆる「新油」の状態に比較して、「残留炭素量」が０．９３ｗｔ％以上増加している場合には、ＭｏＤＴＣが添加されている場合（プロット「○」）の摩擦係数と、ＭｏＤＴＣが添加されていない場合（プロット「●」）の摩擦係数では大差がないことが分かる。すなわち、残留炭素増加量が０．９３ｗｔ％以上であると、ＭｏＤＴＣの摩擦低減効果が消失する。
また、図３から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）は、残留炭素増加量が増加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、摩擦低減効果が発揮される。 In FIG. 3, when the residual carbon increase amount is increased by 0.93 wt% or more, in other words, the “residual carbon amount” is increased by 0.93 wt% or more compared to the state of so-called “new oil”. It can be seen that there is no significant difference between the friction coefficient when MoDTC is added (plot “◯”) and the friction coefficient when MoDTC is not added (plot “●”). That is, when the residual carbon increase amount is 0.93 wt% or more, the friction reducing effect of MoDTC disappears.
From FIG. 3, when the base material 10 is coated with chromium nitride CrN (plot “Δ”: Example Nos. 9 to 12), even if the residual carbon increase amount increases, the base material 10 has chromium nitride. It is clear that the coefficient of friction is smaller than when CrN is not coated (plot “●” and: plot “◯”: Example Nos. 1 to 8). That is, if chromium nitride CrN is coated, even if soot is mixed in the diesel engine oil by use, a friction reducing effect is exhibited.

図３（表６）では、残留炭素増加量、すなわち外部から混入したススの量が、（ディーゼルエンジンオイルに対して）１．５ｗｔ％以下の実験結果のみを示している。
しかし、発明者による実験では、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例７においては、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の場合においては、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．９〜１２）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜４）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．５〜８）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。 FIG. 3 (Table 6) shows only experimental results in which the amount of increase in residual carbon, that is, the amount of soot mixed from the outside is 1.5 wt% or less (relative to diesel engine oil).
However, in the experiment by the inventor, when the residual carbon increase amount is in the range of 3.0 wt% or less (relative to the diesel engine oil), the substrate 10 is coated with chromium nitride CrN (plot “Δ”: Example) It is confirmed that the friction coefficient of No. 9 to 12) is smaller than that when the chromium nitride CrN is not coated (plot “●” and: plot “◯”: Examples No. 1 to 8). Has been.
That is, in Experimental Example 7, even if soot is mixed in the diesel engine oil by use, when the residual carbon increase is 3.0 wt% or less (relative to the diesel engine oil), Examples in which MoDTC is added and chromium nitride CrN is coated (plot “Δ”: No. 9 to 12) are examples in which chromium nitride CrN is not coated and MoDTC is not added ( Plot “●”: No. 1 to 4) and an example in which MoDTC is added to diesel engine oil (Plot “◯”: No. 5 to 8), which is not coated with chromium nitride CrN Thus, it was confirmed that the friction coefficient was small.

上記実験例６及び実験例７の結果から、通常のディーゼルエンジンオイル（ＶＤＳ−４）に対して、ＭｏＤＴＣをモリブデン含有量として７００ｐｐｍ添加し、基材１０に窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングして、ディーゼルエンジンに添加、混入したススが、ディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、摩擦係数は低減せず、摩擦低減効果が持続することが確認された。 From the results of Experimental Example 6 and Experimental Example 7 , 700 ppm of MoDTC as a molybdenum content was added to ordinary diesel engine oil (VDS-4), and the base 10 was coated with chromium nitride (CrN). It was confirmed that if the soot added and mixed in the diesel engine is 3.0 wt% or less with respect to the diesel engine oil, the friction coefficient is not reduced and the friction reducing effect is sustained.

［実験例８］
実験例２では、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として、潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）を実験した。
それに対して、実験例６、実験例７で用いられたディーゼルエンジンオイルを用いて、潤滑条件を種々変化させて（ゾンマーフェルド数Ｓを変化して）、摩擦係数を計測した。
実験例８の他の条件については、実験例６、実験例７と同様である。
実験例８の結果が、図４で示されている。 [ Experimental Example 8 ]
In Experimental Example 2, a lubricating condition (a range of Sommerfeld number S) was tested using diesel engine oil containing no soot as a lubricant.
On the other hand, using the diesel engine oil used in Experimental Example 6 and Experimental Example 7 , the friction coefficient was measured by changing the lubricating conditions in various ways (changing the Sommerfeld number S).
Other conditions in Experimental Example 8 are the same as in Experimental Example 6 and Experimental Example 7 .
The result of Experimental Example 8 is shown in FIG.

ススの含有量がディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、図７で示すように、ゾンマーフェルド数Ｓが
０．２×１０^−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０^−９ｃｍの範囲では、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
換言すれば、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを用いた実験例２により確認された潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）であれば、ススの含有量がディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている場合（プロット「△」）に摩擦低減効果が発揮されることが、実験例８で確認された。 If the soot content is 3.0 wt% or less with respect to the diesel engine oil, the Sommerfeld number S is 0.2 × 10 ⁻⁹ cm ≦ S ≦ 1.0 × 10 ^{− as} shown in FIG. ^In the range of ⁹ cm, the example in which MoDTC is added to diesel engine oil and chromium nitride CrN is coated (plot “Δ”) is not coated with chromium nitride CrN, and MoDTC is also added. The friction coefficient is small compared to the example (plot “●”) that is not coated with chromium nitride CrN, but the example that the MoDTC is added to the diesel engine oil (plot “◯”). It was confirmed that
In other words, the soot content is 3 with respect to the diesel engine oil under the lubrication conditions (range of Sommerfeld number S) confirmed in Experimental Example 2 using the diesel engine oil not containing soot. In Experimental Example 8 , the friction reduction effect is exhibited when MoDTC is added to diesel engine oil and chromium nitride CrN is coated (plot “Δ”). confirmed.

上述した実施形態１と、実験例１〜８では、ディスク１０には、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって成膜される窒化膜、例えばクロム（ＣｒＮ）でコーティングしている。
これに対して、本発明に第２実施形態では、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって、ディスク１０に、窒化チタン（ＴｉＮ）をコーティングしている。
第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
また、第２実施形態について、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例８と同様な実験）を行ったが、実験例１〜実験例８と同様な結果を得た。 In Embodiment 1 described above and Experimental Examples 1 to 8 , the disk 10 is coated with a nitride film formed by PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition), for example, chromium (CrN).
On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the disk 10 is coated with titanium nitride (TiN) by PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition).
Other configurations and operational effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
Moreover, about 2nd Embodiment, although the experiment similar to 1st Embodiment (experiment similar to Experimental example 1- Experimental example 8 ) was conducted, the result similar to Experimental example 1-Experimental example 8 was obtained.

本発明の第３実施形態では、ディスク１０に、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）をコーティングしている。
第３実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
第３実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例８と同様な実験）を行った。第３実施形態における実験も、実験例１〜実験例８と同様な結果を得た。 In the third embodiment of the present invention, the disk 10 is coated with titanium nitride aluminum (TiAlN).
Other configurations and operational effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
Also in the third embodiment, an experiment similar to the first embodiment (an experiment similar to Experimental Example 1 to Experimental Example 8 ) was performed. The experiment in 3rd Embodiment also obtained the result similar to Experimental example 1- Experimental example 8 .

本発明の第４実施形態では、ディスク１０に、窒化チタンカーボン（ＴｉＣＮ）をコーティングしている。
第４実施形態のその他の構成及び作用効果も、実施形態１と同様である。
第４実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例８と同様な実験）を行った。第２実施形態および第３実施形態と同様に、第４実施形態における実験も、実験例１〜実験例８と同様な結果を得た。 In the fourth embodiment of the present invention, the disk 10 is coated with titanium nitride carbon (TiCN).
Other configurations and operational effects of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.
Also in the fourth embodiment, an experiment similar to the first embodiment (an experiment similar to Experimental Example 1 to Experimental Example 8 ) was performed. Similar to the second embodiment and the third embodiment, the experiment in the fourth embodiment also obtained the same results as in Experimental Examples 1 to 8 .

上述した実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、基材１０およびボール２０は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製であった。しかし、発明者の実験によれば、炭素量が０．１５〜０．５５重量％であり、焼入れ、焼戻し処理を施し、浸炭処理を施した鉄鋼材により、ボール２０を構成した場合でも、第１〜第４実施形態と同様な実験結果が得られている。すなわち、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）に代えて、炭素量が０．１５〜０．５５重量％で、焼入れ、焼戻し、浸炭を施した鉄鋼材料を用いて、基材１０およびボール２０を製造しても良い。 The above-described embodiments are merely examples, and are not intended to limit the technical scope of the present invention.
For example, in the illustrated embodiment, the substrate 10 and the ball 20 were made of high carbon chromium bearing steel (SUJ2). However, according to the inventor's experiment, even when the ball 20 is constituted by a steel material having a carbon content of 0.15 to 0.55% by weight and subjected to quenching and tempering and carburizing, Experimental results similar to those of the first to fourth embodiments are obtained. That is, instead of high carbon chrome bearing steel (SUJ2), the base material 10 and the ball 20 are manufactured by using a steel material which has a carbon content of 0.15 to 0.55% by weight and has been quenched, tempered and carburized. You may do it.

１０・・・基材
２０・・・ボール
Ｐ・・・荷重
Ｆ・・・摺動方向、摩擦力が作用する方向 10 ... base material 20 ... ball P ... load F ... sliding direction, direction in which frictional force acts

Claims

This is a sliding mechanism for reducing friction between two sliding members made of a steel material of a diesel engine lubricated by diesel engine oil containing soot by combustion, and the viscosity of the Sommerfeld number is kg · s / cm. ^2, the speed cm / s, when converted to a load in kg / cm ^2, are those which we used lubrication conditions within the range of ^{^{0.2 × 10 -9 ~1.0 × 10 -9}} , wherein At least one sliding surface of the sliding member is coated with a nitride selected from the group consisting of chromium nitride, titanium nitride, titanium nitride aluminum and titanium nitride carbon , and the sliding member is oil-soluble in diesel engine oil. A lubricant in which a molybdenum compound is added in an amount of 600 to 1000 ppm as a molybdenum content is present, and the arithmetic average roughness of the sliding member is in the range of 2 to 60 nm. A sliding mechanism characterized in that the amount of soot contained in the steel is 3 wt% or less.