織機用部材およびその製造方法
【課題】各種の織機の付属部材として設置されている繊維（糸）の案内部品の長寿命化を達成し、これらの部品作業の低コスト化を図る技術を提案する。
【解決手段】鋼製基材として、下記の成分組成を有するステンレス鋼材を用いること、
[鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量]≧７ｍａｓｓ％
そして、このステンレス鋼材をプラズマエッチング処理して活性化させ、かつその雰囲気中に炭化水素系ガスを導入し、かつ該基材を負の電位に設定した条件下で、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させて、１．５〜１０μｍの厚さのＤＬＣ薄膜を被覆形成する。
【解決手段】鋼製基材として、下記の成分組成を有するステンレス鋼材を用いること、
[鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量]≧７ｍａｓｓ％
そして、このステンレス鋼材をプラズマエッチング処理して活性化させ、かつその雰囲気中に炭化水素系ガスを導入し、かつ該基材を負の電位に設定した条件下で、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させて、１．５〜１０μｍの厚さのＤＬＣ薄膜を被覆形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種繊維を織るための織機などにおいて用いられている筬やヘルド、ソード、バックリートなど、糸を案内するために用いられる部材およびそれの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
綿や毛などの天然繊維、ポリエステルやナイロンなどの合成繊維、炭素繊維や高機能繊維のような新素材繊維などを織るための繊維機械、例えば織機や整形機などには、例えば筬（以下、「“おさ”」で示す）という部材が使われている。
【０００３】
織機用部材の１つである前記“おさ”とは、織物の経糸を揃えたり、緯糸を押しつけたりして織り目を整えるために用いられる部品である。この“おさ”は、多数の金属薄板を０．５〜１ｍｍ程度の間隔にて平行に配列させるとともに、そのまわりを縁金と呼ばれる枠体で支持して構成したものである。こうした“おさ”については、一般に、ステンレス鋼製のものが用いられてきた。しかし、近年の“おさ”については、フィラメントと呼ばれる１〜２μｍ径の原糸を糊付けして糸にしたような新素材繊維が誕生するに至って、しかも、このような繊維を高速で走行させることから、次のような性能が求められている。
【０００４】
（１）“おさ”の表面は、平滑で、高速走行する原糸との接触抵抗が少なく、耐摩耗性に優れていること、
（２）使用する原糸が、遠赤外線を利用して保温性を向上させたり、紫外線を利用して殺菌性を発揮させるためにＣｕＯやＴｉＯ２などの超微粒子などを含むものである場合、これらの原糸に対しても、良好な耐摩耗性を有すること、
（３）原糸に含浸されている糊が付着しにくく、その糊が付着したとしても簡単に除去できるものであること、
（４）“おさ”の表面に付着した糊を除去するために実施する水洗、酸、アルカリ水溶液による洗浄などが行われても、常に健全な状態を維持できるものであること、
【０００５】
従来、上記（１）〜（４）の性能を有する“おさ”の基材として、各種のステンレス鋼が採用されるとともに、その表面に各種の表面処理を施す提案がなされている。
【０００６】
例えば、従来の代表的な“おさ”は、基材の表面に硬質クロムのめっきを施したものが一般的であったが、その後は、特許文献１、２に見られるように、基材の表面に、硬質で平滑なＣｒ２Ｏ３薄膜を形成したものも提案されている。さらに、近年では、基材表面に炭素と水素を主成分とする非晶質な「ＤＬＣ」薄膜を被覆した“おさ”が開発され、平滑かつ硬質で原糸との摩擦抵抗が小さい上、酸やアルカリ水溶液にも腐食されない部材として、重用されている。
【０００７】
ただし、このＤＬＣ薄膜は、密着性が悪いため、これをステンレス鋼製基材の表面に直接形成することはなかった。即ち、該ステンレス鋼基材の表面には、まず、ＣｒやＴｉ、Ｓｉ、ＳｉＣなどからなる金属の膜（アンダーコート）をＰＶＤ法などによって形成することが一般的であった（特許文献３〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２４５３４６号公報
【特許文献２】特開平１１−０２９８７６号公報
【特許文献３】特開平６−０６０４０４号公報
【特許文献４】特開平９−１０５０５１号公報
【特許文献５】特開平１０−０３７０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
織機用部品の１つである“おさ”の製造に関する前記の各従来技術は、次のような解決すべき課題が残されている。それは、
（１）長期にわたって優れた密着性と耐摩耗性とを示すＤＬＣ薄膜を、低コストで提供することができない。
（２）“おさ”基材表面に、電気めっき法やＰＶＤ法によって各種の金属や炭化物のアンダーコートを形成した上に、ＤＬＣ薄膜を間接的に形成しているため、作業性や生産性が悪い。
（３）ＤＬＣ薄膜自体の耐食性や耐久性が劣り、品質に不安が残る。
【００１０】
しかも、前記アンダーコート薄膜の施工には、長い処理時間が必要で、Ｃｒ膜を電気めっき法で被覆するには、有害な６価クロムを多量に含むめっき液（通常、ＣｒＯ３２５０ｇ／Ｌ、Ｈ２ＳＯ４２．５ｇ／Ｌ）を使用することになるため、環境汚染の原因ともなっており、好ましい方法ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来技術が抱えている上述した課題を解決するための研究を行ったところ、発明者らは、有効な解決手段に結びつく次のような知見を得た。
（１）金属製“おさ”基材の表面に、もし、密着性に優れたＤＬＣ薄膜を直接形成することにした場合、従来技術では必須とされていたアンダーコートの施工を省略することができるようになり、生産コストの大幅な低減を図ることができる。
（２）“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直接施工するには、基材の種類、即ち、鋼種の選定と、それの化学成分とその組成を所定の範囲にすることが不可欠である。
（３）選定された鋼種からなる“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直接形成するには、前処理を行うことが有効である。この前処理とは、真空容器中において前記基材に負の電位を与えると共に、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させ、このイオンを該基材表面に衝突させることにより、該基材表面の酸化膜を除去する処理を行うことが有効である。
（４）上記処理と共に、衝突面に原子論的規模の小さな凹みを付加して結晶面のみならず、結晶粒界を活性化させ、その後、同じ真空容器内に炭化水素系ガスを導入することによって、ＤＬＣ薄膜を生成させるようにすることが好ましい。
【００１２】
即ち、本発明は、研磨し、活性化処理した鋼製基材の表面に、直に、アモルファス状の炭素水素固形物の堆積膜を被覆形成してなることを特徴とする織機用部材を、上記の課題解決手段とする。
【００１３】
また、本発明では、鋼製基材の表面を研磨して平滑面に仕上げ、次いで、その鋼製基材をＡｒやＨｅなどの不活性ガス中において、該基材を負の電位に設定してプラズマエッチング処理を行うことにより、該基材表面を活性化させ、その後、同じ雰囲気中において該基材を負の電位に設定した上で炭化水素系ガスを供給し、かつ高周波の高電圧パルルをかけることにより、該基材表面に直接、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させることにより、これら微粒子の堆積層からなる皮膜（以下、この皮膜を単に「ＤＬＣ薄膜」という）を形成することを特徴とする織機用部材の製造方法を、上記課題解決手段とする。
【００１４】
本発明において、
（１）前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いること、
（２）前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有すること、
（３）前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあること、
（４）前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあること、
がより好ましい解決手段である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果が期待できる。
（１）“おさ”などとなる基材の表面に直接、ＤＬＣ薄膜が被覆形成されているため、ＣｒやＴｉ、Ｓｉ、ＷＣ、ＳｉＣなどからなるアンダーコートの施工が不要となる。そのため、アンダーコートの施工に必要な各種の装置、処理時間、経費、材料などが不要で、処理時間が短縮される。しかも、生産性が大幅に向上し、生産コストの低減効果に加え、省資源対策にもなる。
（２）アンダーコートの施工が省略できるため、従来、この処理のために行われてきた電気めっき、特にクロムめっきの施工（環境汚染成分として厳しく制限されている六価クロム水溶液（ＣｒＯ３）が使用されている）がなくなり、作業全体の安全性の向上、作業環境の向上をもたらすことができる。
（３）本発明において用いられるＤＬＣ薄膜は、Ｈｖが１０００〜２７００と高く、かつ繊維との接触抵抗値が小さく、耐摩耗性に優れ、しかも密着性がよいため、強い曲げ変形などに対して十分な耐久性を示す。
（４）本発明において用いられるＤＬＣ薄膜は、水素含有が１３〜２２原子％で残部が炭素からなる気相析出微粒子からなるので、柔軟性を有し、使用中の“おさ”が変形した場合でも十分追随でき、また、酸、アルカリ水溶液に浸食されず、初期性能を長期間にわたって維持できるため、織機製品の生産コストの低減のみならず、織機製品の品質の向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】“おさ”の表面にＤＬＣ薄膜を被覆形成する処理工程図である。
【図２】“おさ”用基材の表面粗さと、その上に形成したＤＬＣ薄膜の断面模式図であり、（ａ）はＲｚより薄い膜厚のＤＬＣ薄膜が形成された場合、（ｂ）はＲｚより厚い膜厚のＤＬＣ薄膜が形成された場合である。
【図３】基材の表面にＤＬＣ薄膜を被覆形成するためのプラズマＣＶＤ装置の模式図である。
【図４】ＤＬＣ薄膜の密着性を評価するためのスクラッチ疵と薄膜の剥離状態の異なる代表的な評価見本写真である。評価１が最も密着性のよいＤＬＣ薄膜、評価４が最も密着性の悪い薄膜の例である。
【図５】“おさ”用基材の耐摩耗性試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明は、織機用部材として、専ら筬（おさ）の例で述べるが、本発明はその“おさ”にのみ限られるものではない。
図１は、そのおさ“おさ”の基本となる基材の表面に直接、ＤＬＣ薄膜を形成するという本発明方法の工程図である。以下、この図に従って本発明の構成を説明する。
【００１８】
（１）“おさ”用基材の材質の選定；
本発明においてはまず、“おさ”本体とすべき基材の表面に、いわゆるアンダーコートなどの中間層を介在させることなく、ＤＬＣ薄膜を直接形成するのに適した基材を選定することが重要である。即ち、金属製基材の表面に、直に、炭素と水素を主成分とするアモルファス状のＤＬＣ薄膜を、高い密着力をもって被覆形成するには、その金属製基材の化学成分や組成、特性などを検討することが重要である。
【００１９】
本発明では、織機の付属部材としての前記“おさ”の使用環境を勘案したとき、基材としては、鉄鋼材料が有効であると考えた。そこで、多くの鋼種についてＤＬＣ薄膜を直に被覆して、その薄膜の密着性について調べた。その結果、鋼（基材）の化学成分とＤＬＣ薄膜の密着性との間には、次に示すような関係が成立することがわかった。
【００２０】
（ａ）良好の密着性を示す金属成分：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗ（Ｃ、Ｃ２３Ｃ６）
（ｂ）密着性を阻害する金属成分：Ｎｉ、Ｃｕ
（ｃ）含有量が少なく影響力の小さい金属および非金属成分：Ｍｎ、Ｐ、Ｓ
なお、（ａ）良好な密着性を示す金属成分として表示したＣ、Ｃ２３Ｃ６は、金属成分ではないが、鋼中に含まれることが多い非金属成分であるので便宜上（ａ）に含めた。
【００２１】
したがって、炭素鋼であっても、一般構造用鋼材（ＳＳ４００）は、Ｃｒ、Ｍｏなどの成分を含んでいないため、この鋼材表面に直接被覆したＤＬＣ薄膜は密着性が悪い。一方、高炭素鋼材（ＳＣ４８０、ＳＫ１４０）などは、前者のＳＳ４００鋼に比較すると、密着力の大きいＤＬＣ薄膜の形成は可能であるものの、“おさ”のような薄板に加工することが困難であり、適材とは言えなかった。
【００２２】
以上の結果から、“おさ”用の基材としては、鋼鉄製であることが望ましく、機械的性質、加工性、経済性、入手の難易度などを総合的に考慮すると、ステンレス鋼の使用が最も妥当であると考えられる。しかし、ステンレス鋼は、密着性向上成分としてのＣｒとＭｏを含む一方で、密着性を阻害するＮｉやＣｕも含むことが多いので、何らかの成分調整が必要になることがわかった。そこで、本発明では、基材鋼種、成分組成の決定に当っては、実施例１に示した実験結果などからも明らかになった次のような成分組成のものを使うことにした。
【００２３】
即ち、本発明では、ＣｒやＭｏなどのＤＬＣ薄膜の密着性向上させる成分の総和が、密着性阻害成分であるＮｉとＣｕとの和よりも、７ｍａｓｓ％以上の割合で余分に含まれているステンレス鋼を、好適鋼種として使う。つまり、皮膜密着性向上のための有効性分量が７ｍａｓｓ％以上ということである。なお、以下に述べる計算は、日本工業規格に記載されている化学成分を基準としたものであり、一定の成分範囲が示されている場合には、その中間値を用いた。
【００２４】
（２）適合鋼種選定のための算出式；
有効成分量＝鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量≧７ｍａｓｓ％
上記有効成分量算出式を用いて、各種のステンレス鋼の化学成分量について、その有効成分量を求めた結果を、表１に示す。この結果から明らかなように、多量のＣｒを含むＳＵＳ３１０鋼であっても、Ｎｉ量が多い場合は不適合鋼種となり、また、Ｎｉを含まないＳＵＳ４１０鋼では、適合鋼種となるなど、ステンレス鋼の全てが一律に適合鋼種となる訳ではないことがわかった。
【００２５】
【表１】
【００２６】
なお、上記ステンレス鋼について、“おさ”用基材へのＤＬＣ薄膜の密着性に与える影響成分として、Ｃｒ、ＭｏおよびＮｉ、Ｃｕにのみ着目しているが、その密着性についてはさらに、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗなどの金属元素をはじめ各種金属炭化物の影響も考えられるが、これらの成分は含まれていないか、また含まれていてもその含有量が少ないため、これらの成分（金属元素と炭化物）は計算から除外した。
【００２７】
（３）“おさ”の作製とその表面研磨；
選択したステンレス鋼基材から切り出しされた“おさ”は、次に、その表面を研磨する。“おさ”の寸法は、目的によって多少の違いはあるものの、幅：３〜１０ｍｍ、長さ：８０〜１２０ｍｍ、厚さ：０．１〜０．７ｍｍ程度の薄い板状のものである。この薄い鋼板をバレル研磨、自動バフ研磨などによって、鋼板の表面（両面）はもとより端部も研磨し、鋭角的な部分をなくすことが大切である。また、必要に応じて化学研磨や電解研磨を用いて鏡面に仕上げてもよい。
【００２８】
本発明では、“おさ”用基材の表面を下記の粗さになるように研磨して仕上げることが好ましい。
算術平均粗さＲａ：０．５μｍ以下
十点平均粗さＲｚ：１．５μｍ以下
【００２９】
前記基材の表面粗さ値（Ｒａ、Ｒｚ）を上記のように規制する理由は下記のとおりである。即ち、前記基材の研磨面を、触針式表面粗さ計で測定すると、Ｒａ値、Ｒｚ値、Ｒｙ値などが容易に測定できるが、発明者らの実験によると、“おさ”用基材の表面の研磨面は、Ｒａ値は常に小さく、Ｒｚ値は大きく出た。とくに、本発明が推奨する表面粗さ範囲内では、Ｒｚ値はＲａ値の４〜７倍以上に達するものが多かった。
【００３０】
このようなＲｚ値の高い研磨面を有する基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を被覆形成すると、図２に示すような状態となる。すなわち、“おさ”基材表面に形成されるＤＬＣ膜は、非常に薄い膜である。従って、研磨面上に実質的にＲｚ値を決定づける凸部２３をもつＤＬＣ膜２４は、凸部２５が露出したり、たとえ露出しない場合であっても、実質的な有効膜厚が得られないこととなる。このためＤＬＣ膜から露出した凸部は、原糸を切断したり、繊維を傷付けたりする原因になる他、有効膜厚の小さいＤＬＣ膜では、稼動中にＤＬＣ膜が僅かに摩耗しただけでも、凸部のみが露出して、原糸や繊維の損傷原因となる。なお、図２における２１は基材、２２はＲａで示される粗さである。
【００３１】
（４）基材表面の活性化（プラズマエッチング処理）；
本発明では、研磨仕上げした“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直に、被覆形成できるようにするために、活性化のための前処理としてプラズマエッチング処理を行う。“おさ”用基材に対してプラズマエッチング処理を行う方法としては、多くの技術があるが、本発明では、プラズマエッチング処理とＤＬＣ薄膜とを同一の装置を用いて行い得る、高周波−高電圧パルス重畳型のプラズマＣＶＤ法（以下、単に「プラズマＣＶＤ法」と呼ぶ）の利用が好適である。
【００３２】
図３は、プラズマエッチング処理とＤＬＣ薄膜の形成が可能なプラズマＣＶＤ装置の略線図を示したものである。このプラズマＣＶＤ装置は、接地された反応容器３１と、この反応容器内に高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生用電源３４、被処理体（“おさ”用基材）３２の周囲にＡｒガスプラズマおよび炭化水素系ガスプラズマなどを発生させるためのプラズマ発生用電源３５が配設されている他、導体３３および被処理体に高電圧パルスおよび高周波電圧の両者を同時に印加するための重畳装置３６が、高電圧パルス発生用電源３４とプラズマ発生用電源３５との間に介装配置されている。なお、導体および被処理体は、高電圧導入部３９を介して重畳装置に接続されている。
【００３３】
このプラズマＣＶＤ装置は、反応容器内にプラズマエッチング用のＡｒやＨｅなどの不活性ガスおよびＤＬＣ薄膜形成用の各種炭化水素系ガスを導入するためのガス供給装置（図示せず）および反応容器を真空引きするための真空ポンプ（図示せず）が、それぞれバルブ３７ａおよび３７ｂを介して反応容器に接続される。
【００３４】
次に、このプラズマＣＶＤ装置を用いて、被処理体の表面をプラズマエッチング処理して活性化する方法と、その作用機構について説明する。先ず、被処理体を反応容器内の所定位置に設置し、真空装置を稼動させて該反応容器内の空気を排出して脱気した後、ガス供給装置によってＡｒガスを該反応容器内に導入し、その圧力を０．１〜１．０Ｐａに調整する。
【００３５】
次いで、プラズマ発生用電源３５から高周波電力を被処理体に印加すると、Ａｒガス分子は電子を放出してＡｒ＋イオンを多量に発生する。なお、反応容器は、アース線３８によって電気的に中性状態にあるため、被処理体は相対的に負の電位となり、正に帯電したＡｒ＋イオンは、負電位の被処理体の表面に衝撃的に衝突することとなる。この現象は、イオンボンバードメントと呼ばれ、発明者らの知見によれば、被処理体の表面のイオン衝突部では、ＤＬＣ膜の密着性低下原因となる金属酸化膜（主としてＣｒの酸化膜）を原子論的規模で完全に除去され、活性化状態の被処理金属面が露出する。さらに詳しく説明すれば、プラズマエッチングに用いるＡｒ分子の直径は約３．８×１０−１０ｍであり、電子の放出した状態のＡｒ＋イオンでは、さらに直径が小さくなる。しかも、これらのイオンが集団となって衝突する被処理体の表面は、原子論的規模で、酸化膜はもちろんのこと露出した金属面も限りなくミクロ的エッチング作用を継続的に受けることとなるので、“おさ”用基材の表面は完全に強い活性化状態となる。特に、本発明においては、ＤＬＣ薄膜基材表面に直接、形成するために、“おさ”用基材中に比較的多くのＣｒが含有させているが、このＣｒは酸素との化学的親和力が極めて強く、空気に触れただけでも容易にＣｒ酸化膜を生成し、ＤＬＣ薄膜の密着性を阻害する作用があるため、前記プラズマエッチング処理の実施は、非常に重要なプロセスとなっている。
【００３６】
とくに、このプラズマエッチングによる基材表面の活性処理では、該基材表面に存在する凸起部、具体的にはＲｚまたはＲｙで表示される粗さの先端部ほど強くエッチングされる傾向がある。この意味で基材表面の凸起部を消滅させたり、また、消滅させないまでも低くするのは効果がある。発明者らが、ＳＵＳ４１０鋼製基材を用いて行った実験では、プラズマエッチング処理前後における基材表面の粗さは、次に示すようになっており、基材表面の活性化とともに、その平滑性についても効果が認められている。なお、この実験におけるエッチング時間は２０分である。
プラズマエッチング処理前 Ｒａ：０．０９μｍ、Ｒｚ：０．２８μｍ
プラズマエッチング処理後 Ｒａ：０．０９μｍ、Ｒｚ：０．１６μｍ
【００３７】
なお、ここではプラズマエッチング用ガスとしてＡｒを用いた例について説明したが、ＨｅやＮ２ガスをはじめ質量の小さい炭化水素系ガス、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４などの適用が可能である。特に、炭化水素系ガスを用いた場合には、“おさ”用基材の表面に、炭素成分が注入されることになるで、これがアンダーコートと同様の働きを示して、ＤＬＣ薄膜の密着性向上に効果を示すのである。
【００３８】
（５）ＤＬＣ薄膜の被覆形成；
次に、プラズマエッチング処理を終了した後、被処理体を反応容器中に設置したままの状態で炭化水素ガスを容器中へ導入する。次いで、高電圧パルス発生装置からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を被処理体に印加すると、導入された炭化水素ガスの一部がプラズマ化し、その中のプラスイオンに帯電したものが、負の電位の被処理体の表面に誘引吸着され、その結果、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状の固形物からなるＤＬＣ薄膜が、被処理体の表面に気相析出することとなる。
【００３９】
発明者らは、前記高電圧パルス発生装置を用いて被処理体表面に形成されたアモルファス状のＤＬＣ薄膜は、以下の（ａ）〜（ｄ）のプロセスを経て形成されるものと考えている。
（ａ）導入された炭化水素ガスのイオン化（ラジカルと呼ばれる中性な粒子も存在する）がおこり、
（ｂ）炭化水素系ガスから変化したイオンおよびラジカルは、負の電圧が印加されたキャリア本体４２の表面に衝撃的に衝突し、
（ｃ）衝突時のエネルギーによって、結合エネルギーの小さいＣ−Ｈ間が切断され、その後、活性化されたＣとＨが重合反応を繰り返して高分子化し、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物を気相析出し、
（ｄ）そして、上記（ｃ）の反応が起こると、被処理体の表面には、アモルファス状炭素水素固形物微粒子の堆積層からなるＤＬＣ薄膜が形成されることになる。
【００４０】
なお、本発明で用いる上記装置では、高電圧パルス発生用電源の出力を変化させることによって、活性化のためのプラズマエッチング処理やＤＬＣ薄膜形成処理のいずれかの処理を行うことができる。例えば、次のような出力とする。
（ａ）ＤＬＣ薄膜のみを形成する処理の場合：数百Ｖ〜数ＫＶ
（ｂ）プラズマエッチング処理を重点的に行う場合：数百Ｖ〜数十ＫＶ
また、高電圧パルスの発生は、次の条件とする。
（ｃ）パルス幅：１μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ
（ｄ）パルス数：１〜複数回の繰返し可能
なお、プラズマ発生用電源における高周波電力の出力周波数は、数十ＫＨｚ〜数ＧＨｚの範囲で変化させることができる。
【００４１】
さらにＤＬＣ薄膜を被覆形成するために使用する成膜用の有機ガスの種類としては、炭素と水素を主成分とする次に示すような炭化水素系化合物からなるガスが好適に用いられる。
（イ）常温（１８℃）で気相状態のもの
ＣＨ４、ＣＨ２ＣＨ２、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ３、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３
（ロ）常温で液相状態のもの
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３、Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＣＨ、Ｃ６Ｈ４（ＣＨ３）２、ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ３、Ｃ６Ｈ１２、
Ｃ６Ｈ４Ｃl
【００４２】
常温で気相状態の上記化合物は、そのままの状態で反応容器内へ導入し、液相状態のものは、これを加熱してガス化させ、そのガス（蒸気）を反応容器内に供給することによって、ＤＬＣ薄膜を形成する。
【００４３】
本発明で用いられるＤＬＣ薄膜の特性としては、適度の柔軟性と耐摩耗性とを兼ね備えることが必要である。これに関し、発明者らは、該薄膜の構成成分である炭素と水素の割合に注目して、種々の実験を行った。その結果、望ましいＤＬＣ薄膜は、水素含有量が１３〜２２原子％で、残部が炭素成分からなる成分組成にすることが有効であることがわかった。なお、水素と炭素の割合をこのように制御するには、前記炭化水素系ガス成分の炭素と水素含有量比を調整することによって果すことができる。
【００４４】
（６）本発明で用いるＤＬＣ薄膜の特徴；
前記装置および処理方法によって、基材表面に形成する本発明に特有のＤＬＣ薄膜は、次のような特徴がある。
（ａ）本発明に特有な前記ＤＬＣ薄膜によれば、Ｃｒを含む“おさ”用基材表面に対して直に、この薄膜を被覆形成するので、耐摩耗性と密着性に優れた“おさ”を製造することができる。
（ｂ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、撥水性が良好である。そのため、繊維や原糸に付着している水溶性の糊が付着し難い上に、たとえその糊が付着したとしても容易に水洗して除去することができるので、環境汚染源となるアルカリ水溶液による洗浄が不要となる。
（ｃ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、基材表面（エッチングされた金属面）に対し直に、形成されているため、ＤＬＣ薄膜の気孔発生原因となる酸化膜が存在せず、薄膜の状態でも気孔がなく、酸、アルカリ性溶液中に浸漬しても、基材が腐食されたり、赤錆が発生するようなことがない。
（ｄ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、柔軟性に加え、Ｈｖが１０００〜２７００程度の硬さを有しているため、繊維や原糸と長期間にわたって接触しても摩耗することが少ない。なお、このような特徴を備えた本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、“おさ”基材の表面に、１．５〜１０μｍの厚さに被覆形成するのがよい。その理由は、１．５μｍ未満の厚さでは、“おさ”としての耐用期間が十分に得られないし、一方で、１０μｍ以上厚くしても、上記の性能が格段に向上するものでないので経済的に得策でない。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
この実施例では、好適な基材の条件を探るため、化学成分の異なる鋼、非鉄金属およびその他の金属皮膜を供試体として、それぞれの表面に被覆形成したＤＬＣ薄膜の密着性をスクラッチ試験によって評価した。
【００４６】
（１）供試試験片
供試基材として、下記の金属材料および金属表面処理膜を用いた。
（ａ）鋼基材：ＳＳ４００鋼、ＳＴＢＡ２４鋼、ＳＴＢＡ２６鋼、ＳＵＳ３０４鋼、ＳＵＳ３１６鋼、ＳＵＳ３１０鋼、ＳＵＳ３２９ＪＩ鋼、ＳＵＳ４０５鋼、ＳＵＳ４３０鋼
（ｂ）非鉄金属基材：ＮＣＦ６００、ＮＷ２２００、Ｃ１２００
（ｃ）電気めっき基材：ＳＳ４００鋼上にＣｒめっき膜１００μｍ厚に施工
（ｄ）ＰＶＤ被覆基材：ＳＵＳ３０４鋼上にＭｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗを２μｍ厚に形成
なお、基材の寸法は、幅１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ１ｍｍであり、上記鋼鉄および非金属材料の記号は、すべてＪＩＳ規定のものである。
【００４７】
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法
前記供試基材の表面には、プラズマエッチング処理後、プラズマＣＶＤ法によって、その表面に２μｍ厚さのＤＬＣ薄膜を被覆形成した。
【００４８】
（３）スクラッチ試験方法
スクラッチ試験はＩＳＯ２０５０２に規定されているセラミック薄膜の密着性を評価するための試験方法に準じて行った。
【００４９】
（４）評価方法
試験後、ダイヤモンド針によって、疵をつけられたＤＬＣ薄膜の表面は、拡大鏡で観察した結果から、代表的なスクラッチ疵の発生状況を図４に示す写真で記録し、１から４までの評価基準を作成して、ＤＬＣ薄膜の密着性を判定した。
【００５０】
（５）試験結果
試験結果を表２に要約した。この表には、供試基材の化学成分量から計算した有効成分（Ｃｒ含量）とともに、スクラッチ試験の評価値を一括してまとめた。
この結果から明らかなように、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗなどの金属薄膜上に形成したＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．１３〜１８）の密着性は極めて良好であり、微小な剥離も観察されなかった。一方、Ｎｉ、Ｃｕを多量に含む非鉄合金基材上に形成したＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．１０〜１２）の密着性評価は４に属し、スクラッチ疵の周辺において大きな剥離が発生した。また、鋼基材であっても、ＳＳ４００鋼（Ｎｏ．１）、ＳＴＢＡ２４鋼（Ｎｏ．２）ではＤＬＣ薄膜の密着性は比較的低い（評価３）。これに対して、有効成分量が７ｍａｓｓ％以上である鋼種（Ｎｏ．３〜５、７〜９）では、スクラッチ疵の周囲に微小な剥離が認められる程度であり、実用上十分な強度の密着強さを有することが認められた（評価２）。ただＳＵＳ３１０鋼基材（Ｎｏ．６）表面のＤＬＣ薄膜の密着性は、前者に比較するとやや低く評価３と判断された。
【００５１】
以上の結果から、本発明ではＤＬＣ薄膜を直接被覆形成するための基材質を鉄鋼系材料に限定した場合、その基材の化学成分含有量から下記の式によって算出される有効成分量が７ｍａｓｓ％以上の鋼種が適合材になることがわかった。
有効成分量＝鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量＝７ｍａｓｓ％
【００５２】
【表２】
【００５３】
（実施例２）
この実施例では、前記有効成分量が７ｍａｓｓ％以上であるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）基材の表面に、水素含有量の異なるＤＬＣ薄膜を形成し、その水素含有量と基材の曲げ変形に対する抵抗および耐食性の変化について調査し、ＤＬＣ薄膜の好適水素含有量を解明する。
【００５４】
（１）供試基材およびＤＬＣ薄膜の性状
供試試験片は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）とし、この基材から寸法：幅１５ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの試験片を作製した。その後、この試験片の全面をＲａ：０．０８μｍ、Ｒｚ：０．０９μｍに研磨し、この研磨面に対し、プラズマエッチング処理後、水素含有量が５〜３２原子％で、残部が炭素成分であるＤＬＣ薄膜を、３．０μｍ厚さに被覆形成した。
【００５５】
（２）試験方法およびその条件
ＤＬＣ薄膜を形成した試験片の中心から１８０°に曲げ変形を与え（Ｕベンド形状）、曲げ部のＤＬＣ薄膜の外観状況を２０倍の拡大鏡で観察した。また、その観察後の曲げ試験後の試験片をｐＨ（水素イオン濃度）１２に調節したＮａＯＨ水溶液に２０℃の温度で９６時間浸漬して、ＤＬＣ薄膜と基材の耐アルカリ性を調べた。また、耐酸性試験として、曲げ試験片を５％ＨＣｌ水溶液中に２０℃の条件で９６時間浸漬し、薄膜と酸水溶液の変化を観察した。
【００５６】
（３）試験結果
表３に試験結果を要約した。この試験結果から明らかなように、水素含有量の少ないＤＬＣ薄膜は（Ｎｏ．１、２、３）は、１８０°の変形を与えるとクラックを発生したり、微小な面積であるが、局所的に薄膜の剥離らしき個所が観察された。これらのＤＬＣ薄膜は柔軟性に乏しいことがうかがえる。一方、曲げ試験後の試験片をＰＨ１２のアルカリ水溶液に浸漬しても、全くの供試試験片は変化することなく、浸漬前の状態を維持しており、耐アルカリ性については、十分な抵抗力を有していることが確認された。また、５％ＨＣｌ中に浸漬した試験片では、水素含有量１３原子％以下（Ｎｏ．３）のＤＬＣ薄膜のみ、浸漬した５％ＨＣｌ水溶液が無色から淡い黄色に変化した。この変色は、曲げ変形時に発生したＤＬＣ薄膜の欠陥部から、ＨＣｌ水溶液が内部へ浸入し、ＳＵＳ３０４鋼を浸食した結果であると推定される。水素含有量１５原子％〜３２原子％のＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．４〜７）には、全く異常は認められず、耐酸性にも優れた性能を発揮した。しかし、水素含有量の多いＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．７）ほど軟質化するとともに、品質管理が困難となり、耐摩耗性の低下を危惧されるので、本発明では、水素含有量１３〜２２原子％の範囲にすることが有効であることが確められた。
【００５７】
【表３】
【００５８】
(実施例３）
この実施例では、ＳＵＳ４１０鋼（Ｃｒ：１１．５０〜１３．５０ｍａｓｓ％、有効成分量≦７ｍａｓｓ％）基材の表面粗さと、その表面に被覆形成したＤＬＣ薄膜の耐食性について調査した。
【００５９】
（１）供試基材
供試基材として、幅１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ２μｍのＳＵＳ４１０鋼試験片を作製した後、その表面を下記の粗さに研磨したものを準備した。
Ｒａ：０．０５〜１．１μｍ Ｒａ：０．０９〜４．８μｍ
【００６０】
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法と膜厚
ＤＬＣ薄膜の形成には、前記プラズマＣＶＤ法を用い、０．２〜１０μｍ厚のＤＬＣ薄膜を被覆形成したが、成膜に際する前処理としてのプラズマエッチング処理の有無の影響についても評価できるようにした。
【００６１】
（３）耐食性試験方法
ＤＬＣ薄膜を被覆形成した試験片を１８℃の３％ＨＣｌ水溶液中に１００時間浸漬させた後、これを軽く水洗し、その後、さらにこの試験片を２０℃の室温で２４時間放置した。この操作によって試験片の表面に発生する赤錆の有無によって、耐食性を評価した。本試験において、酸浸漬後水洗し、さらに室内に放置したのは、酸浸漬のみの場合に比較すると、ＤＬＣ薄膜に欠陥が存在すると、赤錆の発生が明瞭にみとめられるからである。
【００６２】
（４）試験結果
試験結果を表４に要約した。ＤＬＣ薄膜の耐食性を基材表面の粗さと、プラズマエッチング処理の有無の組合せから評価すると、下記のとおりである。
（ａ）一般に、プラズマエッチング処理を施した基材表面に形成したＤＬＣ薄膜は、プラズマエッチング処理をしない場合に比較して、耐食性に優れた皮膜を形成する。
（ｂ）表面粗さの小さい基材表面に形成したＤＬＣ薄膜は、表面粗さの大きい基材表面に形成した皮膜に比較して耐食性に優れている。即ち、欠陥の少ないＤＬＣ薄膜が形成され易いといえる。
（ｃ）同一厚さのＤＬＣ薄膜の耐食性は、表面粗さが小さく、かつプラズマエッチング処理を施した条件のものが最も良好である。
（ｄ）以上の試験結果から、基材表面の粗さをＲａ：０．０５〜０．５μｍ、Ｒｚ：０．０９〜１．５μｍの範囲にすれば、プラズマエッチング処理施工条件下のもとで、ＤＬＣ薄膜の厚さが０．５〜１０μｍの範囲内において、耐食性に優れたＤＬＣ薄膜を選択することが可能であることがわかった。
【００６３】
【表４】
【００６４】
（実施例４）
この実施例では、ＳＵＳ４１０鋼基材の表面に被覆形成するＤＬＣ薄膜の密着性と、前処理としてのプラズマエッチング処理の効果について調査した。
【００６５】
（１）供試基材
供試基材として実施例１記載のＳＵＳ４１０鋼と同じものを供試した。
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法と膜厚
実施例１と同じ方法で薄膜を形成し、膜厚に２μｍとした。
（３）ＤＬＣ薄膜の密着性試験方法
実施例１で実施したＩＳＯ２０５０２に規定されているスクラッチ試験によってＤＬＣ薄膜の密着性を評価した。
（４）試験結果
試験結果を表５に示した。この結果から明らかなよう、供試したＤＬＣ薄膜の密着性は、図４に示したスクラッチ疵とその周辺で発生する局部的なＤＬＣ薄膜の剥離状況からの判定によると、評価２と評価４に分類することができる。しかし、プラズマエッチングの前処理を施した試験片表面に形成した薄膜の密着性評価は、膜厚が大きくなっても評価２を維持しているのに対して、前処理をしない場合の密着性の評価は、膜厚が大きくなると、評価３および４となり、密着性が低下する傾向が認められる。この原因は、ＤＬＣ薄膜が厚くなるほど、皮膜に発生する残留応力が大きくなるため、僅かなスクラッチ疵の発生によっても薄膜の残留応力が開放され、これにともなって、微小な剥離が誘発されたものと考えられる。
【００６６】
【表５】
【００６７】
（実施例５）
この実施例では、本発明に係るＤＬＣ薄膜を含む３種類の表面処理膜を形成した“おさ”の表面に対して、合金繊維の糸を接触させながら、高速度で走らせ皮膜の耐久性を調査した。
【００６８】
（１）供試試験片および表面処理皮膜
ＳＵＳ４１０鋼製の“おさ”（寸法：幅６ｍｍ×長さ９０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）の表面に、本発明に適合するＤＬＣ薄膜を２．０μｍの厚さに被覆したものを準備した。このＤＬＣ薄膜の水素含有量は１４原子％で残部が炭素であり、また、その硬さはＨｖ＝２０５０であった。
なお、比較用の表面処理皮膜として、下記の皮膜を“おさ”の全面に被覆形成した。
（ａ）電気Ｃｒめっき膜（厚さ５μｍ）
（ｂ）化学緻密化法によるＣｒ２Ｏ３膜（厚さ３μｍ）
【００６９】
図５に試験方法の概要を示した。表面処理膜を形成した“おさ”５１が表面に糸５２が接触するように、糸巻５３から他方の駆動用糸巻５４の設置点を少し下方に設け、糸巻５４を高速度で回転させることによって、皮膜の耐摩耗性を評価した。なお、糸の走行速度は毎分１００ｍｍ、糸の材質はポリエステル系（テトロン）であり、３時間試験を行った。
【００７０】
（３）試験結果
試験終了後の“おさ”の表面状態を２０倍の拡大鏡を用いて観察した結果、比較例の電気めっきＣｒ膜の表面では、糸と接触した皮膜では、すでに窪みが明瞭に確認され、また、Ｃｒ２Ｏ３膜においても、凹部の形成跡が観察された。しかし、本発明に係るＤＬＣ薄膜の表面では異常は認められず、健全な状態を維持していた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る織機用部材およびその製造方法の技術は、綿、絹などの天然糸をはじめ、羊毛、合成繊維などの織機部品に限定されず、釣糸、麻、ジュートなどの繊維、網などを製造するときにおいても有効である。さらに、軟質の銅、アルミニウムなどの金属線を含む新素材繊維の織物用としても使用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
２１ “おさ”基材
２２ Ｒａで表示される粗さ
２３ Ｒｚで表示される粗さ
２４ ＤＬＣ薄膜
２５ ＤＬＣ薄膜で被覆できなったＲｚで表示される粗さの凸部
３１ 反応容器
３２ 被処理体（“おさ”基材）
３３ 導体
３４ 高電圧パルス発生用電源
３５ プラズマ発生用電源
３６ 重畳装置
３７ａ、３７ｂ バルブ
３８ アース線
３９ 高電圧導入端子
５１ 試験用の“おさ”
５２ 試験用の糸
５３ 糸巻
５４ 駆動用の糸巻
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種繊維を織るための織機などにおいて用いられている筬やヘルド、ソード、バックリートなど、糸を案内するために用いられる部材およびそれの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
綿や毛などの天然繊維、ポリエステルやナイロンなどの合成繊維、炭素繊維や高機能繊維のような新素材繊維などを織るための繊維機械、例えば織機や整形機などには、例えば筬（以下、「“おさ”」で示す）という部材が使われている。
【０００３】
織機用部材の１つである前記“おさ”とは、織物の経糸を揃えたり、緯糸を押しつけたりして織り目を整えるために用いられる部品である。この“おさ”は、多数の金属薄板を０．５〜１ｍｍ程度の間隔にて平行に配列させるとともに、そのまわりを縁金と呼ばれる枠体で支持して構成したものである。こうした“おさ”については、一般に、ステンレス鋼製のものが用いられてきた。しかし、近年の“おさ”については、フィラメントと呼ばれる１〜２μｍ径の原糸を糊付けして糸にしたような新素材繊維が誕生するに至って、しかも、このような繊維を高速で走行させることから、次のような性能が求められている。
【０００４】
（１）“おさ”の表面は、平滑で、高速走行する原糸との接触抵抗が少なく、耐摩耗性に優れていること、
（２）使用する原糸が、遠赤外線を利用して保温性を向上させたり、紫外線を利用して殺菌性を発揮させるためにＣｕＯやＴｉＯ２などの超微粒子などを含むものである場合、これらの原糸に対しても、良好な耐摩耗性を有すること、
（３）原糸に含浸されている糊が付着しにくく、その糊が付着したとしても簡単に除去できるものであること、
（４）“おさ”の表面に付着した糊を除去するために実施する水洗、酸、アルカリ水溶液による洗浄などが行われても、常に健全な状態を維持できるものであること、
【０００５】
従来、上記（１）〜（４）の性能を有する“おさ”の基材として、各種のステンレス鋼が採用されるとともに、その表面に各種の表面処理を施す提案がなされている。
【０００６】
例えば、従来の代表的な“おさ”は、基材の表面に硬質クロムのめっきを施したものが一般的であったが、その後は、特許文献１、２に見られるように、基材の表面に、硬質で平滑なＣｒ２Ｏ３薄膜を形成したものも提案されている。さらに、近年では、基材表面に炭素と水素を主成分とする非晶質な「ＤＬＣ」薄膜を被覆した“おさ”が開発され、平滑かつ硬質で原糸との摩擦抵抗が小さい上、酸やアルカリ水溶液にも腐食されない部材として、重用されている。
【０００７】
ただし、このＤＬＣ薄膜は、密着性が悪いため、これをステンレス鋼製基材の表面に直接形成することはなかった。即ち、該ステンレス鋼基材の表面には、まず、ＣｒやＴｉ、Ｓｉ、ＳｉＣなどからなる金属の膜（アンダーコート）をＰＶＤ法などによって形成することが一般的であった（特許文献３〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２４５３４６号公報
【特許文献２】特開平１１−０２９８７６号公報
【特許文献３】特開平６−０６０４０４号公報
【特許文献４】特開平９−１０５０５１号公報
【特許文献５】特開平１０−０３７０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
織機用部品の１つである“おさ”の製造に関する前記の各従来技術は、次のような解決すべき課題が残されている。それは、
（１）長期にわたって優れた密着性と耐摩耗性とを示すＤＬＣ薄膜を、低コストで提供することができない。
（２）“おさ”基材表面に、電気めっき法やＰＶＤ法によって各種の金属や炭化物のアンダーコートを形成した上に、ＤＬＣ薄膜を間接的に形成しているため、作業性や生産性が悪い。
（３）ＤＬＣ薄膜自体の耐食性や耐久性が劣り、品質に不安が残る。
【００１０】
しかも、前記アンダーコート薄膜の施工には、長い処理時間が必要で、Ｃｒ膜を電気めっき法で被覆するには、有害な６価クロムを多量に含むめっき液（通常、ＣｒＯ３２５０ｇ／Ｌ、Ｈ２ＳＯ４２．５ｇ／Ｌ）を使用することになるため、環境汚染の原因ともなっており、好ましい方法ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来技術が抱えている上述した課題を解決するための研究を行ったところ、発明者らは、有効な解決手段に結びつく次のような知見を得た。
（１）金属製“おさ”基材の表面に、もし、密着性に優れたＤＬＣ薄膜を直接形成することにした場合、従来技術では必須とされていたアンダーコートの施工を省略することができるようになり、生産コストの大幅な低減を図ることができる。
（２）“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直接施工するには、基材の種類、即ち、鋼種の選定と、それの化学成分とその組成を所定の範囲にすることが不可欠である。
（３）選定された鋼種からなる“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直接形成するには、前処理を行うことが有効である。この前処理とは、真空容器中において前記基材に負の電位を与えると共に、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させ、このイオンを該基材表面に衝突させることにより、該基材表面の酸化膜を除去する処理を行うことが有効である。
（４）上記処理と共に、衝突面に原子論的規模の小さな凹みを付加して結晶面のみならず、結晶粒界を活性化させ、その後、同じ真空容器内に炭化水素系ガスを導入することによって、ＤＬＣ薄膜を生成させるようにすることが好ましい。
【００１２】
即ち、本発明は、研磨し、活性化処理した鋼製基材の表面に、直に、アモルファス状の炭素水素固形物の堆積膜を被覆形成してなることを特徴とする織機用部材を、上記の課題解決手段とする。
【００１３】
また、本発明では、鋼製基材の表面を研磨して平滑面に仕上げ、次いで、その鋼製基材をＡｒやＨｅなどの不活性ガス中において、該基材を負の電位に設定してプラズマエッチング処理を行うことにより、該基材表面を活性化させ、その後、同じ雰囲気中において該基材を負の電位に設定した上で炭化水素系ガスを供給し、かつ高周波の高電圧パルルをかけることにより、該基材表面に直接、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させることにより、これら微粒子の堆積層からなる皮膜（以下、この皮膜を単に「ＤＬＣ薄膜」という）を形成することを特徴とする織機用部材の製造方法を、上記課題解決手段とする。
【００１４】
本発明において、
（１）前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いること、
（２）前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有すること、
（３）前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあること、
（４）前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあること、
がより好ましい解決手段である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果が期待できる。
（１）“おさ”などとなる基材の表面に直接、ＤＬＣ薄膜が被覆形成されているため、ＣｒやＴｉ、Ｓｉ、ＷＣ、ＳｉＣなどからなるアンダーコートの施工が不要となる。そのため、アンダーコートの施工に必要な各種の装置、処理時間、経費、材料などが不要で、処理時間が短縮される。しかも、生産性が大幅に向上し、生産コストの低減効果に加え、省資源対策にもなる。
（２）アンダーコートの施工が省略できるため、従来、この処理のために行われてきた電気めっき、特にクロムめっきの施工（環境汚染成分として厳しく制限されている六価クロム水溶液（ＣｒＯ３）が使用されている）がなくなり、作業全体の安全性の向上、作業環境の向上をもたらすことができる。
（３）本発明において用いられるＤＬＣ薄膜は、Ｈｖが１０００〜２７００と高く、かつ繊維との接触抵抗値が小さく、耐摩耗性に優れ、しかも密着性がよいため、強い曲げ変形などに対して十分な耐久性を示す。
（４）本発明において用いられるＤＬＣ薄膜は、水素含有が１３〜２２原子％で残部が炭素からなる気相析出微粒子からなるので、柔軟性を有し、使用中の“おさ”が変形した場合でも十分追随でき、また、酸、アルカリ水溶液に浸食されず、初期性能を長期間にわたって維持できるため、織機製品の生産コストの低減のみならず、織機製品の品質の向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】“おさ”の表面にＤＬＣ薄膜を被覆形成する処理工程図である。
【図２】“おさ”用基材の表面粗さと、その上に形成したＤＬＣ薄膜の断面模式図であり、（ａ）はＲｚより薄い膜厚のＤＬＣ薄膜が形成された場合、（ｂ）はＲｚより厚い膜厚のＤＬＣ薄膜が形成された場合である。
【図３】基材の表面にＤＬＣ薄膜を被覆形成するためのプラズマＣＶＤ装置の模式図である。
【図４】ＤＬＣ薄膜の密着性を評価するためのスクラッチ疵と薄膜の剥離状態の異なる代表的な評価見本写真である。評価１が最も密着性のよいＤＬＣ薄膜、評価４が最も密着性の悪い薄膜の例である。
【図５】“おさ”用基材の耐摩耗性試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明は、織機用部材として、専ら筬（おさ）の例で述べるが、本発明はその“おさ”にのみ限られるものではない。
図１は、そのおさ“おさ”の基本となる基材の表面に直接、ＤＬＣ薄膜を形成するという本発明方法の工程図である。以下、この図に従って本発明の構成を説明する。
【００１８】
（１）“おさ”用基材の材質の選定；
本発明においてはまず、“おさ”本体とすべき基材の表面に、いわゆるアンダーコートなどの中間層を介在させることなく、ＤＬＣ薄膜を直接形成するのに適した基材を選定することが重要である。即ち、金属製基材の表面に、直に、炭素と水素を主成分とするアモルファス状のＤＬＣ薄膜を、高い密着力をもって被覆形成するには、その金属製基材の化学成分や組成、特性などを検討することが重要である。
【００１９】
本発明では、織機の付属部材としての前記“おさ”の使用環境を勘案したとき、基材としては、鉄鋼材料が有効であると考えた。そこで、多くの鋼種についてＤＬＣ薄膜を直に被覆して、その薄膜の密着性について調べた。その結果、鋼（基材）の化学成分とＤＬＣ薄膜の密着性との間には、次に示すような関係が成立することがわかった。
【００２０】
（ａ）良好の密着性を示す金属成分：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗ（Ｃ、Ｃ２３Ｃ６）
（ｂ）密着性を阻害する金属成分：Ｎｉ、Ｃｕ
（ｃ）含有量が少なく影響力の小さい金属および非金属成分：Ｍｎ、Ｐ、Ｓ
なお、（ａ）良好な密着性を示す金属成分として表示したＣ、Ｃ２３Ｃ６は、金属成分ではないが、鋼中に含まれることが多い非金属成分であるので便宜上（ａ）に含めた。
【００２１】
したがって、炭素鋼であっても、一般構造用鋼材（ＳＳ４００）は、Ｃｒ、Ｍｏなどの成分を含んでいないため、この鋼材表面に直接被覆したＤＬＣ薄膜は密着性が悪い。一方、高炭素鋼材（ＳＣ４８０、ＳＫ１４０）などは、前者のＳＳ４００鋼に比較すると、密着力の大きいＤＬＣ薄膜の形成は可能であるものの、“おさ”のような薄板に加工することが困難であり、適材とは言えなかった。
【００２２】
以上の結果から、“おさ”用の基材としては、鋼鉄製であることが望ましく、機械的性質、加工性、経済性、入手の難易度などを総合的に考慮すると、ステンレス鋼の使用が最も妥当であると考えられる。しかし、ステンレス鋼は、密着性向上成分としてのＣｒとＭｏを含む一方で、密着性を阻害するＮｉやＣｕも含むことが多いので、何らかの成分調整が必要になることがわかった。そこで、本発明では、基材鋼種、成分組成の決定に当っては、実施例１に示した実験結果などからも明らかになった次のような成分組成のものを使うことにした。
【００２３】
即ち、本発明では、ＣｒやＭｏなどのＤＬＣ薄膜の密着性向上させる成分の総和が、密着性阻害成分であるＮｉとＣｕとの和よりも、７ｍａｓｓ％以上の割合で余分に含まれているステンレス鋼を、好適鋼種として使う。つまり、皮膜密着性向上のための有効性分量が７ｍａｓｓ％以上ということである。なお、以下に述べる計算は、日本工業規格に記載されている化学成分を基準としたものであり、一定の成分範囲が示されている場合には、その中間値を用いた。
【００２４】
（２）適合鋼種選定のための算出式；
有効成分量＝鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量≧７ｍａｓｓ％
上記有効成分量算出式を用いて、各種のステンレス鋼の化学成分量について、その有効成分量を求めた結果を、表１に示す。この結果から明らかなように、多量のＣｒを含むＳＵＳ３１０鋼であっても、Ｎｉ量が多い場合は不適合鋼種となり、また、Ｎｉを含まないＳＵＳ４１０鋼では、適合鋼種となるなど、ステンレス鋼の全てが一律に適合鋼種となる訳ではないことがわかった。
【００２５】
【表１】
【００２６】
なお、上記ステンレス鋼について、“おさ”用基材へのＤＬＣ薄膜の密着性に与える影響成分として、Ｃｒ、ＭｏおよびＮｉ、Ｃｕにのみ着目しているが、その密着性についてはさらに、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗなどの金属元素をはじめ各種金属炭化物の影響も考えられるが、これらの成分は含まれていないか、また含まれていてもその含有量が少ないため、これらの成分（金属元素と炭化物）は計算から除外した。
【００２７】
（３）“おさ”の作製とその表面研磨；
選択したステンレス鋼基材から切り出しされた“おさ”は、次に、その表面を研磨する。“おさ”の寸法は、目的によって多少の違いはあるものの、幅：３〜１０ｍｍ、長さ：８０〜１２０ｍｍ、厚さ：０．１〜０．７ｍｍ程度の薄い板状のものである。この薄い鋼板をバレル研磨、自動バフ研磨などによって、鋼板の表面（両面）はもとより端部も研磨し、鋭角的な部分をなくすことが大切である。また、必要に応じて化学研磨や電解研磨を用いて鏡面に仕上げてもよい。
【００２８】
本発明では、“おさ”用基材の表面を下記の粗さになるように研磨して仕上げることが好ましい。
算術平均粗さＲａ：０．５μｍ以下
十点平均粗さＲｚ：１．５μｍ以下
【００２９】
前記基材の表面粗さ値（Ｒａ、Ｒｚ）を上記のように規制する理由は下記のとおりである。即ち、前記基材の研磨面を、触針式表面粗さ計で測定すると、Ｒａ値、Ｒｚ値、Ｒｙ値などが容易に測定できるが、発明者らの実験によると、“おさ”用基材の表面の研磨面は、Ｒａ値は常に小さく、Ｒｚ値は大きく出た。とくに、本発明が推奨する表面粗さ範囲内では、Ｒｚ値はＲａ値の４〜７倍以上に達するものが多かった。
【００３０】
このようなＲｚ値の高い研磨面を有する基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を被覆形成すると、図２に示すような状態となる。すなわち、“おさ”基材表面に形成されるＤＬＣ膜は、非常に薄い膜である。従って、研磨面上に実質的にＲｚ値を決定づける凸部２３をもつＤＬＣ膜２４は、凸部２５が露出したり、たとえ露出しない場合であっても、実質的な有効膜厚が得られないこととなる。このためＤＬＣ膜から露出した凸部は、原糸を切断したり、繊維を傷付けたりする原因になる他、有効膜厚の小さいＤＬＣ膜では、稼動中にＤＬＣ膜が僅かに摩耗しただけでも、凸部のみが露出して、原糸や繊維の損傷原因となる。なお、図２における２１は基材、２２はＲａで示される粗さである。
【００３１】
（４）基材表面の活性化（プラズマエッチング処理）；
本発明では、研磨仕上げした“おさ”用基材の表面に対し、ＤＬＣ薄膜を直に、被覆形成できるようにするために、活性化のための前処理としてプラズマエッチング処理を行う。“おさ”用基材に対してプラズマエッチング処理を行う方法としては、多くの技術があるが、本発明では、プラズマエッチング処理とＤＬＣ薄膜とを同一の装置を用いて行い得る、高周波−高電圧パルス重畳型のプラズマＣＶＤ法（以下、単に「プラズマＣＶＤ法」と呼ぶ）の利用が好適である。
【００３２】
図３は、プラズマエッチング処理とＤＬＣ薄膜の形成が可能なプラズマＣＶＤ装置の略線図を示したものである。このプラズマＣＶＤ装置は、接地された反応容器３１と、この反応容器内に高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生用電源３４、被処理体（“おさ”用基材）３２の周囲にＡｒガスプラズマおよび炭化水素系ガスプラズマなどを発生させるためのプラズマ発生用電源３５が配設されている他、導体３３および被処理体に高電圧パルスおよび高周波電圧の両者を同時に印加するための重畳装置３６が、高電圧パルス発生用電源３４とプラズマ発生用電源３５との間に介装配置されている。なお、導体および被処理体は、高電圧導入部３９を介して重畳装置に接続されている。
【００３３】
このプラズマＣＶＤ装置は、反応容器内にプラズマエッチング用のＡｒやＨｅなどの不活性ガスおよびＤＬＣ薄膜形成用の各種炭化水素系ガスを導入するためのガス供給装置（図示せず）および反応容器を真空引きするための真空ポンプ（図示せず）が、それぞれバルブ３７ａおよび３７ｂを介して反応容器に接続される。
【００３４】
次に、このプラズマＣＶＤ装置を用いて、被処理体の表面をプラズマエッチング処理して活性化する方法と、その作用機構について説明する。先ず、被処理体を反応容器内の所定位置に設置し、真空装置を稼動させて該反応容器内の空気を排出して脱気した後、ガス供給装置によってＡｒガスを該反応容器内に導入し、その圧力を０．１〜１．０Ｐａに調整する。
【００３５】
次いで、プラズマ発生用電源３５から高周波電力を被処理体に印加すると、Ａｒガス分子は電子を放出してＡｒ＋イオンを多量に発生する。なお、反応容器は、アース線３８によって電気的に中性状態にあるため、被処理体は相対的に負の電位となり、正に帯電したＡｒ＋イオンは、負電位の被処理体の表面に衝撃的に衝突することとなる。この現象は、イオンボンバードメントと呼ばれ、発明者らの知見によれば、被処理体の表面のイオン衝突部では、ＤＬＣ膜の密着性低下原因となる金属酸化膜（主としてＣｒの酸化膜）を原子論的規模で完全に除去され、活性化状態の被処理金属面が露出する。さらに詳しく説明すれば、プラズマエッチングに用いるＡｒ分子の直径は約３．８×１０−１０ｍであり、電子の放出した状態のＡｒ＋イオンでは、さらに直径が小さくなる。しかも、これらのイオンが集団となって衝突する被処理体の表面は、原子論的規模で、酸化膜はもちろんのこと露出した金属面も限りなくミクロ的エッチング作用を継続的に受けることとなるので、“おさ”用基材の表面は完全に強い活性化状態となる。特に、本発明においては、ＤＬＣ薄膜基材表面に直接、形成するために、“おさ”用基材中に比較的多くのＣｒが含有させているが、このＣｒは酸素との化学的親和力が極めて強く、空気に触れただけでも容易にＣｒ酸化膜を生成し、ＤＬＣ薄膜の密着性を阻害する作用があるため、前記プラズマエッチング処理の実施は、非常に重要なプロセスとなっている。
【００３６】
とくに、このプラズマエッチングによる基材表面の活性処理では、該基材表面に存在する凸起部、具体的にはＲｚまたはＲｙで表示される粗さの先端部ほど強くエッチングされる傾向がある。この意味で基材表面の凸起部を消滅させたり、また、消滅させないまでも低くするのは効果がある。発明者らが、ＳＵＳ４１０鋼製基材を用いて行った実験では、プラズマエッチング処理前後における基材表面の粗さは、次に示すようになっており、基材表面の活性化とともに、その平滑性についても効果が認められている。なお、この実験におけるエッチング時間は２０分である。
プラズマエッチング処理前 Ｒａ：０．０９μｍ、Ｒｚ：０．２８μｍ
プラズマエッチング処理後 Ｒａ：０．０９μｍ、Ｒｚ：０．１６μｍ
【００３７】
なお、ここではプラズマエッチング用ガスとしてＡｒを用いた例について説明したが、ＨｅやＮ２ガスをはじめ質量の小さい炭化水素系ガス、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４などの適用が可能である。特に、炭化水素系ガスを用いた場合には、“おさ”用基材の表面に、炭素成分が注入されることになるで、これがアンダーコートと同様の働きを示して、ＤＬＣ薄膜の密着性向上に効果を示すのである。
【００３８】
（５）ＤＬＣ薄膜の被覆形成；
次に、プラズマエッチング処理を終了した後、被処理体を反応容器中に設置したままの状態で炭化水素ガスを容器中へ導入する。次いで、高電圧パルス発生装置からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を被処理体に印加すると、導入された炭化水素ガスの一部がプラズマ化し、その中のプラスイオンに帯電したものが、負の電位の被処理体の表面に誘引吸着され、その結果、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状の固形物からなるＤＬＣ薄膜が、被処理体の表面に気相析出することとなる。
【００３９】
発明者らは、前記高電圧パルス発生装置を用いて被処理体表面に形成されたアモルファス状のＤＬＣ薄膜は、以下の（ａ）〜（ｄ）のプロセスを経て形成されるものと考えている。
（ａ）導入された炭化水素ガスのイオン化（ラジカルと呼ばれる中性な粒子も存在する）がおこり、
（ｂ）炭化水素系ガスから変化したイオンおよびラジカルは、負の電圧が印加されたキャリア本体４２の表面に衝撃的に衝突し、
（ｃ）衝突時のエネルギーによって、結合エネルギーの小さいＣ−Ｈ間が切断され、その後、活性化されたＣとＨが重合反応を繰り返して高分子化し、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物を気相析出し、
（ｄ）そして、上記（ｃ）の反応が起こると、被処理体の表面には、アモルファス状炭素水素固形物微粒子の堆積層からなるＤＬＣ薄膜が形成されることになる。
【００４０】
なお、本発明で用いる上記装置では、高電圧パルス発生用電源の出力を変化させることによって、活性化のためのプラズマエッチング処理やＤＬＣ薄膜形成処理のいずれかの処理を行うことができる。例えば、次のような出力とする。
（ａ）ＤＬＣ薄膜のみを形成する処理の場合：数百Ｖ〜数ＫＶ
（ｂ）プラズマエッチング処理を重点的に行う場合：数百Ｖ〜数十ＫＶ
また、高電圧パルスの発生は、次の条件とする。
（ｃ）パルス幅：１μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ
（ｄ）パルス数：１〜複数回の繰返し可能
なお、プラズマ発生用電源における高周波電力の出力周波数は、数十ＫＨｚ〜数ＧＨｚの範囲で変化させることができる。
【００４１】
さらにＤＬＣ薄膜を被覆形成するために使用する成膜用の有機ガスの種類としては、炭素と水素を主成分とする次に示すような炭化水素系化合物からなるガスが好適に用いられる。
（イ）常温（１８℃）で気相状態のもの
ＣＨ４、ＣＨ２ＣＨ２、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ３、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３
（ロ）常温で液相状態のもの
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３、Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＣＨ、Ｃ６Ｈ４（ＣＨ３）２、ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ３、Ｃ６Ｈ１２、
Ｃ６Ｈ４Ｃl
【００４２】
常温で気相状態の上記化合物は、そのままの状態で反応容器内へ導入し、液相状態のものは、これを加熱してガス化させ、そのガス（蒸気）を反応容器内に供給することによって、ＤＬＣ薄膜を形成する。
【００４３】
本発明で用いられるＤＬＣ薄膜の特性としては、適度の柔軟性と耐摩耗性とを兼ね備えることが必要である。これに関し、発明者らは、該薄膜の構成成分である炭素と水素の割合に注目して、種々の実験を行った。その結果、望ましいＤＬＣ薄膜は、水素含有量が１３〜２２原子％で、残部が炭素成分からなる成分組成にすることが有効であることがわかった。なお、水素と炭素の割合をこのように制御するには、前記炭化水素系ガス成分の炭素と水素含有量比を調整することによって果すことができる。
【００４４】
（６）本発明で用いるＤＬＣ薄膜の特徴；
前記装置および処理方法によって、基材表面に形成する本発明に特有のＤＬＣ薄膜は、次のような特徴がある。
（ａ）本発明に特有な前記ＤＬＣ薄膜によれば、Ｃｒを含む“おさ”用基材表面に対して直に、この薄膜を被覆形成するので、耐摩耗性と密着性に優れた“おさ”を製造することができる。
（ｂ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、撥水性が良好である。そのため、繊維や原糸に付着している水溶性の糊が付着し難い上に、たとえその糊が付着したとしても容易に水洗して除去することができるので、環境汚染源となるアルカリ水溶液による洗浄が不要となる。
（ｃ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、基材表面（エッチングされた金属面）に対し直に、形成されているため、ＤＬＣ薄膜の気孔発生原因となる酸化膜が存在せず、薄膜の状態でも気孔がなく、酸、アルカリ性溶液中に浸漬しても、基材が腐食されたり、赤錆が発生するようなことがない。
（ｄ）本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、柔軟性に加え、Ｈｖが１０００〜２７００程度の硬さを有しているため、繊維や原糸と長期間にわたって接触しても摩耗することが少ない。なお、このような特徴を備えた本発明に特有のものであるＤＬＣ薄膜は、“おさ”基材の表面に、１．５〜１０μｍの厚さに被覆形成するのがよい。その理由は、１．５μｍ未満の厚さでは、“おさ”としての耐用期間が十分に得られないし、一方で、１０μｍ以上厚くしても、上記の性能が格段に向上するものでないので経済的に得策でない。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
この実施例では、好適な基材の条件を探るため、化学成分の異なる鋼、非鉄金属およびその他の金属皮膜を供試体として、それぞれの表面に被覆形成したＤＬＣ薄膜の密着性をスクラッチ試験によって評価した。
【００４６】
（１）供試試験片
供試基材として、下記の金属材料および金属表面処理膜を用いた。
（ａ）鋼基材：ＳＳ４００鋼、ＳＴＢＡ２４鋼、ＳＴＢＡ２６鋼、ＳＵＳ３０４鋼、ＳＵＳ３１６鋼、ＳＵＳ３１０鋼、ＳＵＳ３２９ＪＩ鋼、ＳＵＳ４０５鋼、ＳＵＳ４３０鋼
（ｂ）非鉄金属基材：ＮＣＦ６００、ＮＷ２２００、Ｃ１２００
（ｃ）電気めっき基材：ＳＳ４００鋼上にＣｒめっき膜１００μｍ厚に施工
（ｄ）ＰＶＤ被覆基材：ＳＵＳ３０４鋼上にＭｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗを２μｍ厚に形成
なお、基材の寸法は、幅１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ１ｍｍであり、上記鋼鉄および非金属材料の記号は、すべてＪＩＳ規定のものである。
【００４７】
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法
前記供試基材の表面には、プラズマエッチング処理後、プラズマＣＶＤ法によって、その表面に２μｍ厚さのＤＬＣ薄膜を被覆形成した。
【００４８】
（３）スクラッチ試験方法
スクラッチ試験はＩＳＯ２０５０２に規定されているセラミック薄膜の密着性を評価するための試験方法に準じて行った。
【００４９】
（４）評価方法
試験後、ダイヤモンド針によって、疵をつけられたＤＬＣ薄膜の表面は、拡大鏡で観察した結果から、代表的なスクラッチ疵の発生状況を図４に示す写真で記録し、１から４までの評価基準を作成して、ＤＬＣ薄膜の密着性を判定した。
【００５０】
（５）試験結果
試験結果を表２に要約した。この表には、供試基材の化学成分量から計算した有効成分（Ｃｒ含量）とともに、スクラッチ試験の評価値を一括してまとめた。
この結果から明らかなように、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｗなどの金属薄膜上に形成したＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．１３〜１８）の密着性は極めて良好であり、微小な剥離も観察されなかった。一方、Ｎｉ、Ｃｕを多量に含む非鉄合金基材上に形成したＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．１０〜１２）の密着性評価は４に属し、スクラッチ疵の周辺において大きな剥離が発生した。また、鋼基材であっても、ＳＳ４００鋼（Ｎｏ．１）、ＳＴＢＡ２４鋼（Ｎｏ．２）ではＤＬＣ薄膜の密着性は比較的低い（評価３）。これに対して、有効成分量が７ｍａｓｓ％以上である鋼種（Ｎｏ．３〜５、７〜９）では、スクラッチ疵の周囲に微小な剥離が認められる程度であり、実用上十分な強度の密着強さを有することが認められた（評価２）。ただＳＵＳ３１０鋼基材（Ｎｏ．６）表面のＤＬＣ薄膜の密着性は、前者に比較するとやや低く評価３と判断された。
【００５１】
以上の結果から、本発明ではＤＬＣ薄膜を直接被覆形成するための基材質を鉄鋼系材料に限定した場合、その基材の化学成分含有量から下記の式によって算出される有効成分量が７ｍａｓｓ％以上の鋼種が適合材になることがわかった。
有効成分量＝鋼中の（Ｃｒ＋Ｍｏ）量−鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量＝７ｍａｓｓ％
【００５２】
【表２】
【００５３】
（実施例２）
この実施例では、前記有効成分量が７ｍａｓｓ％以上であるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）基材の表面に、水素含有量の異なるＤＬＣ薄膜を形成し、その水素含有量と基材の曲げ変形に対する抵抗および耐食性の変化について調査し、ＤＬＣ薄膜の好適水素含有量を解明する。
【００５４】
（１）供試基材およびＤＬＣ薄膜の性状
供試試験片は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）とし、この基材から寸法：幅１５ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの試験片を作製した。その後、この試験片の全面をＲａ：０．０８μｍ、Ｒｚ：０．０９μｍに研磨し、この研磨面に対し、プラズマエッチング処理後、水素含有量が５〜３２原子％で、残部が炭素成分であるＤＬＣ薄膜を、３．０μｍ厚さに被覆形成した。
【００５５】
（２）試験方法およびその条件
ＤＬＣ薄膜を形成した試験片の中心から１８０°に曲げ変形を与え（Ｕベンド形状）、曲げ部のＤＬＣ薄膜の外観状況を２０倍の拡大鏡で観察した。また、その観察後の曲げ試験後の試験片をｐＨ（水素イオン濃度）１２に調節したＮａＯＨ水溶液に２０℃の温度で９６時間浸漬して、ＤＬＣ薄膜と基材の耐アルカリ性を調べた。また、耐酸性試験として、曲げ試験片を５％ＨＣｌ水溶液中に２０℃の条件で９６時間浸漬し、薄膜と酸水溶液の変化を観察した。
【００５６】
（３）試験結果
表３に試験結果を要約した。この試験結果から明らかなように、水素含有量の少ないＤＬＣ薄膜は（Ｎｏ．１、２、３）は、１８０°の変形を与えるとクラックを発生したり、微小な面積であるが、局所的に薄膜の剥離らしき個所が観察された。これらのＤＬＣ薄膜は柔軟性に乏しいことがうかがえる。一方、曲げ試験後の試験片をＰＨ１２のアルカリ水溶液に浸漬しても、全くの供試試験片は変化することなく、浸漬前の状態を維持しており、耐アルカリ性については、十分な抵抗力を有していることが確認された。また、５％ＨＣｌ中に浸漬した試験片では、水素含有量１３原子％以下（Ｎｏ．３）のＤＬＣ薄膜のみ、浸漬した５％ＨＣｌ水溶液が無色から淡い黄色に変化した。この変色は、曲げ変形時に発生したＤＬＣ薄膜の欠陥部から、ＨＣｌ水溶液が内部へ浸入し、ＳＵＳ３０４鋼を浸食した結果であると推定される。水素含有量１５原子％〜３２原子％のＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．４〜７）には、全く異常は認められず、耐酸性にも優れた性能を発揮した。しかし、水素含有量の多いＤＬＣ薄膜（Ｎｏ．７）ほど軟質化するとともに、品質管理が困難となり、耐摩耗性の低下を危惧されるので、本発明では、水素含有量１３〜２２原子％の範囲にすることが有効であることが確められた。
【００５７】
【表３】
【００５８】
(実施例３）
この実施例では、ＳＵＳ４１０鋼（Ｃｒ：１１．５０〜１３．５０ｍａｓｓ％、有効成分量≦７ｍａｓｓ％）基材の表面粗さと、その表面に被覆形成したＤＬＣ薄膜の耐食性について調査した。
【００５９】
（１）供試基材
供試基材として、幅１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ２μｍのＳＵＳ４１０鋼試験片を作製した後、その表面を下記の粗さに研磨したものを準備した。
Ｒａ：０．０５〜１．１μｍ Ｒａ：０．０９〜４．８μｍ
【００６０】
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法と膜厚
ＤＬＣ薄膜の形成には、前記プラズマＣＶＤ法を用い、０．２〜１０μｍ厚のＤＬＣ薄膜を被覆形成したが、成膜に際する前処理としてのプラズマエッチング処理の有無の影響についても評価できるようにした。
【００６１】
（３）耐食性試験方法
ＤＬＣ薄膜を被覆形成した試験片を１８℃の３％ＨＣｌ水溶液中に１００時間浸漬させた後、これを軽く水洗し、その後、さらにこの試験片を２０℃の室温で２４時間放置した。この操作によって試験片の表面に発生する赤錆の有無によって、耐食性を評価した。本試験において、酸浸漬後水洗し、さらに室内に放置したのは、酸浸漬のみの場合に比較すると、ＤＬＣ薄膜に欠陥が存在すると、赤錆の発生が明瞭にみとめられるからである。
【００６２】
（４）試験結果
試験結果を表４に要約した。ＤＬＣ薄膜の耐食性を基材表面の粗さと、プラズマエッチング処理の有無の組合せから評価すると、下記のとおりである。
（ａ）一般に、プラズマエッチング処理を施した基材表面に形成したＤＬＣ薄膜は、プラズマエッチング処理をしない場合に比較して、耐食性に優れた皮膜を形成する。
（ｂ）表面粗さの小さい基材表面に形成したＤＬＣ薄膜は、表面粗さの大きい基材表面に形成した皮膜に比較して耐食性に優れている。即ち、欠陥の少ないＤＬＣ薄膜が形成され易いといえる。
（ｃ）同一厚さのＤＬＣ薄膜の耐食性は、表面粗さが小さく、かつプラズマエッチング処理を施した条件のものが最も良好である。
（ｄ）以上の試験結果から、基材表面の粗さをＲａ：０．０５〜０．５μｍ、Ｒｚ：０．０９〜１．５μｍの範囲にすれば、プラズマエッチング処理施工条件下のもとで、ＤＬＣ薄膜の厚さが０．５〜１０μｍの範囲内において、耐食性に優れたＤＬＣ薄膜を選択することが可能であることがわかった。
【００６３】
【表４】
【００６４】
（実施例４）
この実施例では、ＳＵＳ４１０鋼基材の表面に被覆形成するＤＬＣ薄膜の密着性と、前処理としてのプラズマエッチング処理の効果について調査した。
【００６５】
（１）供試基材
供試基材として実施例１記載のＳＵＳ４１０鋼と同じものを供試した。
（２）ＤＬＣ薄膜の形成方法と膜厚
実施例１と同じ方法で薄膜を形成し、膜厚に２μｍとした。
（３）ＤＬＣ薄膜の密着性試験方法
実施例１で実施したＩＳＯ２０５０２に規定されているスクラッチ試験によってＤＬＣ薄膜の密着性を評価した。
（４）試験結果
試験結果を表５に示した。この結果から明らかなよう、供試したＤＬＣ薄膜の密着性は、図４に示したスクラッチ疵とその周辺で発生する局部的なＤＬＣ薄膜の剥離状況からの判定によると、評価２と評価４に分類することができる。しかし、プラズマエッチングの前処理を施した試験片表面に形成した薄膜の密着性評価は、膜厚が大きくなっても評価２を維持しているのに対して、前処理をしない場合の密着性の評価は、膜厚が大きくなると、評価３および４となり、密着性が低下する傾向が認められる。この原因は、ＤＬＣ薄膜が厚くなるほど、皮膜に発生する残留応力が大きくなるため、僅かなスクラッチ疵の発生によっても薄膜の残留応力が開放され、これにともなって、微小な剥離が誘発されたものと考えられる。
【００６６】
【表５】
【００６７】
（実施例５）
この実施例では、本発明に係るＤＬＣ薄膜を含む３種類の表面処理膜を形成した“おさ”の表面に対して、合金繊維の糸を接触させながら、高速度で走らせ皮膜の耐久性を調査した。
【００６８】
（１）供試試験片および表面処理皮膜
ＳＵＳ４１０鋼製の“おさ”（寸法：幅６ｍｍ×長さ９０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）の表面に、本発明に適合するＤＬＣ薄膜を２．０μｍの厚さに被覆したものを準備した。このＤＬＣ薄膜の水素含有量は１４原子％で残部が炭素であり、また、その硬さはＨｖ＝２０５０であった。
なお、比較用の表面処理皮膜として、下記の皮膜を“おさ”の全面に被覆形成した。
（ａ）電気Ｃｒめっき膜（厚さ５μｍ）
（ｂ）化学緻密化法によるＣｒ２Ｏ３膜（厚さ３μｍ）
【００６９】
図５に試験方法の概要を示した。表面処理膜を形成した“おさ”５１が表面に糸５２が接触するように、糸巻５３から他方の駆動用糸巻５４の設置点を少し下方に設け、糸巻５４を高速度で回転させることによって、皮膜の耐摩耗性を評価した。なお、糸の走行速度は毎分１００ｍｍ、糸の材質はポリエステル系（テトロン）であり、３時間試験を行った。
【００７０】
（３）試験結果
試験終了後の“おさ”の表面状態を２０倍の拡大鏡を用いて観察した結果、比較例の電気めっきＣｒ膜の表面では、糸と接触した皮膜では、すでに窪みが明瞭に確認され、また、Ｃｒ２Ｏ３膜においても、凹部の形成跡が観察された。しかし、本発明に係るＤＬＣ薄膜の表面では異常は認められず、健全な状態を維持していた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る織機用部材およびその製造方法の技術は、綿、絹などの天然糸をはじめ、羊毛、合成繊維などの織機部品に限定されず、釣糸、麻、ジュートなどの繊維、網などを製造するときにおいても有効である。さらに、軟質の銅、アルミニウムなどの金属線を含む新素材繊維の織物用としても使用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
２１ “おさ”基材
２２ Ｒａで表示される粗さ
２３ Ｒｚで表示される粗さ
２４ ＤＬＣ薄膜
２５ ＤＬＣ薄膜で被覆できなったＲｚで表示される粗さの凸部
３１ 反応容器
３２ 被処理体（“おさ”基材）
３３ 導体
３４ 高電圧パルス発生用電源
３５ プラズマ発生用電源
３６ 重畳装置
３７ａ、３７ｂ バルブ
３８ アース線
３９ 高電圧導入端子
５１ 試験用の“おさ”
５２ 試験用の糸
５３ 糸巻
５４ 駆動用の糸巻
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨し、活性化処理した鋼製基材の表面に、直に、アモルファス状の炭素水素固形物の堆積膜を被覆形成してなることを特徴とする織機用部材。
【請求項２】
前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項１に記載の織機用部材。
【請求項３】
前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の織機用部材。
【請求項４】
前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の織機用部材。
【請求項５】
前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の織機用部材。
【請求項６】
鋼製基材の表面を研磨して平滑面に仕上げ、次いで、その鋼製基材を不活性ガス中において、該基材を負の電位に設定してプラズマエッチング処理を行うことにより、該基材表面を活性化させ、その後、同じ雰囲気中において該基材を負の電位に設定した上で炭化水素系ガスを供給し、かつ高周波の高電圧パルルをかけることにより、該基材表面に直接、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させることにより、これら微粒子の堆積層からなる皮膜を形成することを特徴とする織機用部材の製造方法。
【請求項７】
前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項６に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項８】
前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項６または７に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項９】
前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項１０】
前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１に記載の織機用部材。
【請求項１】
研磨し、活性化処理した鋼製基材の表面に、直に、アモルファス状の炭素水素固形物の堆積膜を被覆形成してなることを特徴とする織機用部材。
【請求項２】
前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項１に記載の織機用部材。
【請求項３】
前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の織機用部材。
【請求項４】
前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の織機用部材。
【請求項５】
前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の織機用部材。
【請求項６】
鋼製基材の表面を研磨して平滑面に仕上げ、次いで、その鋼製基材を不活性ガス中において、該基材を負の電位に設定してプラズマエッチング処理を行うことにより、該基材表面を活性化させ、その後、同じ雰囲気中において該基材を負の電位に設定した上で炭化水素系ガスを供給し、かつ高周波の高電圧パルルをかけることにより、該基材表面に直接、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物微粒子を気相析出させることにより、これら微粒子の堆積層からなる皮膜を形成することを特徴とする織機用部材の製造方法。
【請求項７】
前記鋼製基材は、ＣｒとＭｏの質量含有量の和が、同じ基材中に含まれるＮｉとＣｕの質量含有量の和よりも７質量％以上多く含まれているステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項６に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項８】
前記炭素水素固形物堆積膜は、厚さが１．５〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項６または７に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項９】
前記炭素水素固形物堆積膜は、この皮膜中に含まれる水素量が１３〜２２原子％で、残部が炭素からなり、硬さがＨｖ：１０００〜２７００の範囲にあることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載の織機用部材の製造方法。
【請求項１０】
前記鋼製基材は、研磨面の表面粗さが、Ｒａ≦０．５μｍ、Ｒｚ≦１．５μｍで、圧力：０．１〜１．０Ｐａの不活性ガス中でプラズマエッチングして活性化させた表面を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１に記載の織機用部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４２２２７（Ｐ２０１０−２４２２２７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８７４７（Ｐ２００９−８８７４７）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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