圧縮酸化層釉薬とは、酸素を含む雰囲気中で高温下で2種類の金属(または金属とセラミック)を互いに擦り合わせると形成される、光沢のある耐摩耗性酸化層のことである。この層は接触する表面のどちらか一方、または両方に形成され、摩耗から保護する。
釉薬の定義としてあまり一般的ではないものの一つに、酸化条件下で高温(通常は数百℃)において2つの金属表面(あるいは金属表面とセラミック表面)が滑り合うことによって形成される、高度に焼結された緻密な酸化物層というものがあります。滑り作用、すなわち摩擦作用によって酸化物の破片が生成され、これが片方または両方の滑り面に押し付けられ、荷重、滑り速度、酸化物の化学組成、そして(高温の)温度といった適切な条件下で焼結して「釉薬」層を形成します。このような場合に形成される「釉薬」は実際には結晶性酸化物であり、その結晶粒径はナノスケールレベルにまで達することが示されています。このような「釉薬」層は、当初はセラミック釉薬と同じ形態の非晶質酸化物であると考えられていたため、現在でも「釉薬」という名称が使われています。
このような「釉薬」は、高温条件下で生成される金属表面を摩耗から保護する能力があるため、これまであまり注目されてきませんでした。この高温での耐摩耗性により、従来の炭化水素系、シリコーン系、あるいは二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤(後者は短時間であれば約450 ℃(842 °F)まで使用可能)よりも高い温度範囲での使用が可能になります。一度形成されると、滑り条件が劇的に変化しない限り、それ以上の損傷はほとんど発生しません。
このような「釉薬」は、機械的に抵抗力のある層を形成することで、2つの摺動面間の直接接触を防ぎます。例えば、2つの金属が互いに摺動する場合、表面間に強い接着力が生じることがあります。この接着力は、一方の表面から他方の表面への金属の移動(またはそのような物質の除去と排出)を引き起こすのに十分な場合があり、これは事実上、接着摩耗(激しい摩耗とも呼ばれます)となります。「釉薬」層が存在すると、このような激しい接着相互作用は発生せず、摩耗を大幅に低減できます。その結果生じるより緩やかな摩耗(軽度摩耗と呼ばれる)中に酸化した摩耗粉が継続的に生成されることで、「釉薬」層が維持され、この低摩耗状態が維持されます。
しかしながら、これらの保護層は、保護効果を発揮するはずのまさに滑り条件下でしか形成されないため、その実用化は阻害されてきた。酸化物が生成され、このような「釉薬」層が形成されるには、一定量の滑りによる損傷(「慣らし摩耗」と呼ばれる、実際には短期間の接着摩耗または激しい摩耗)が発生する必要がある。これらの層を早期に形成させようとする試みは、ほとんど成功しておらず、「慣らし」期間中に生じる損傷が、この技術の実用化を妨げる要因の一つとなっている。
生成される酸化物は、接触している金属(またはセラミック)表面の一方または両方の摩擦化学的劣化の結果であるため、圧縮された酸化物層釉薬の研究は、より一般的な高温腐食の分野の一部として言及されることがあります。
高温での滑り摩耗中に酸化物が生成されても、必ずしも緻密な酸化物層「釉薬」が形成されるとは限りません。特定の条件下(滑り速度、荷重、温度、酸化物の化学組成/組成が理想的でない場合など)では、酸化物が焼結せず、代わりに遊離した酸化物破片が摩耗による材料除去を促進または強化する可能性があります。条件の変化により、遊離した研磨性酸化物の形成から、摩耗保護作用のある緻密な酸化物釉薬層の形成へと変化したり、その逆の変化が生じたり、あるいは粘着摩耗や激しい摩耗が再び発生することもあります。観察される摩耗の種類を制御する条件が複雑であるため、摩耗の種類を滑り条件と関連付けてマッピングし、摩耗をよりよく理解し予測するための試みが数多く行われてきました。
従来の潤滑剤が使用できない高温域での摩耗防止の可能性から、自動車エンジン、発電、さらには航空宇宙など、より高い効率と動作温度に対する需要が高まっている分野での用途が推測されている。
低温での滑りによって圧縮された酸化物層が形成され、ある程度の耐摩耗性を発揮する。しかし、摩擦熱や周囲温度の上昇といった駆動力となる熱がない場合、これらの層は焼結してより保護性の高い「釉薬」層を形成することはできない。