JP2001027222A - 耐ピッチング性に優れた転動部材およびその製造方法 - Google Patents
耐ピッチング性に優れた転動部材およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高面圧下においても耐ピッチングに優れた転
動部材およびその好適な製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の転動部材は、基材の表面に硬度
がＨｖ９００〜１５００で、かつ圧縮残留応力が３．０
ＧＰａ以下である高靱性皮膜が被覆されたものである。
靱性皮膜の材質はＣｒＮを主体とするものが好適であ
る。また、靱性皮膜の表面粗度をＲａ０．３０μm以下
とすることにより、耐ピッチング性をより向上させるこ
とができる。
動部材およびその好適な製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の転動部材は、基材の表面に硬度
がＨｖ９００〜１５００で、かつ圧縮残留応力が３．０
ＧＰａ以下である高靱性皮膜が被覆されたものである。
靱性皮膜の材質はＣｒＮを主体とするものが好適であ
る。また、靱性皮膜の表面粗度をＲａ０．３０μm以下
とすることにより、耐ピッチング性をより向上させるこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、過酷な使用環境下
においても優れた耐ピッチングを備えた、車軸、軸受
け、等速ジョイント、レールガイド、歯車等の転動部材
およびその製造方法に関するものである。
においても優れた耐ピッチングを備えた、車軸、軸受
け、等速ジョイント、レールガイド、歯車等の転動部材
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車を初めとする輸送機、産業機械、
レジャー用品などの各分野においては、車軸、軸受け、
等速ジョイント、レールガイド、歯車等の多数の転動部
材が用いられている。近年、地球環境問題の観点から、
これら部材に対しても省エネルギー化、高効率化が進め
られており、より軽量、コンパクトであることが要求さ
れ、これに伴ってより高い面圧に耐えることが要求され
ている。
レジャー用品などの各分野においては、車軸、軸受け、
等速ジョイント、レールガイド、歯車等の多数の転動部
材が用いられている。近年、地球環境問題の観点から、
これら部材に対しても省エネルギー化、高効率化が進め
られており、より軽量、コンパクトであることが要求さ
れ、これに伴ってより高い面圧に耐えることが要求され
ている。
【０００３】このように、転動部材は、年々、高面圧化
（過酷化）する使用環境の中で耐ピッチング性（寿命）
の向上が求められており、現在のところ、転動部材の素
材として最も広く使用されている鉄鋼材では、浸炭窒化
鋼にショットピーニングを行って、表面に強い圧縮応力
を付与した材料が広く適用されている。しかし、このよ
うな方法による耐ピッチング性改善も限界に近づいてお
り、新たな方策が求められている。
（過酷化）する使用環境の中で耐ピッチング性（寿命）
の向上が求められており、現在のところ、転動部材の素
材として最も広く使用されている鉄鋼材では、浸炭窒化
鋼にショットピーニングを行って、表面に強い圧縮応力
を付与した材料が広く適用されている。しかし、このよ
うな方法による耐ピッチング性改善も限界に近づいてお
り、新たな方策が求められている。
【０００４】一方、基材の表面を高硬度化する手法とし
て、各種表面処理法が用いられている。中でも、ＰＶＤ
法と総称される気相コーティング法の一種で、金属ある
いは無機化合物などをプラズマ中でイオン化させて基材
の表面を被覆するイオンプレーティング法は、例えばウ
ェット法によるコーティングに比して被覆する材料およ
び基材に関するプロセス上の制約が少ないことから、被
覆材料の選択肢が幅広く、窒化物、炭化物等の多種多様
なセラミックスを各種基材上に形成することが可能であ
る。例えば、歯車の面圧強度の改善方法として、特開平
６−１４５９５６号公報には、歯車表面にイオンプレー
ティング法によってＴｉＮ膜を形成して耐ピッチング性
を向上させる方法が開示されている。
て、各種表面処理法が用いられている。中でも、ＰＶＤ
法と総称される気相コーティング法の一種で、金属ある
いは無機化合物などをプラズマ中でイオン化させて基材
の表面を被覆するイオンプレーティング法は、例えばウ
ェット法によるコーティングに比して被覆する材料およ
び基材に関するプロセス上の制約が少ないことから、被
覆材料の選択肢が幅広く、窒化物、炭化物等の多種多様
なセラミックスを各種基材上に形成することが可能であ
る。例えば、歯車の面圧強度の改善方法として、特開平
６−１４５９５６号公報には、歯車表面にイオンプレー
ティング法によってＴｉＮ膜を形成して耐ピッチング性
を向上させる方法が開示されている。
【０００５】なお、転動部材のように高い面圧がかから
ない摺動部材においても、特開平１０−１８０２３号公
報に記載されているように、イオンプレーティング法の
一種であるアークイオンプレーティング法を用いて、基
材表面に硬質皮膜を成膜する方法が開示されている。
ない摺動部材においても、特開平１０−１８０２３号公
報に記載されているように、イオンプレーティング法の
一種であるアークイオンプレーティング法を用いて、基
材表面に硬質皮膜を成膜する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉＮ等のセラミック
ス系皮膜は硬度の高い硬質膜であるため、特開平６−１
４５９５６号公報においても指摘されているように、基
材の硬度を高めて膜硬度と基材硬度の差異を小さくしな
ければ、高い面圧がかかる部材では局部的な変形によっ
て皮膜が剥離もしくは膜内部から破壊するチッピングを
起こし、結果として優れた耐ピッチング性を得ることが
できない。もっとも、基材として超硬材料等の硬い材料
を使用して応力負荷部における膜変形を抑制しても、高
面圧下では硬質膜自体にチッピングが生じ、やはり耐ピ
ッチング性の向上に限度がある。
ス系皮膜は硬度の高い硬質膜であるため、特開平６−１
４５９５６号公報においても指摘されているように、基
材の硬度を高めて膜硬度と基材硬度の差異を小さくしな
ければ、高い面圧がかかる部材では局部的な変形によっ
て皮膜が剥離もしくは膜内部から破壊するチッピングを
起こし、結果として優れた耐ピッチング性を得ることが
できない。もっとも、基材として超硬材料等の硬い材料
を使用して応力負荷部における膜変形を抑制しても、高
面圧下では硬質膜自体にチッピングが生じ、やはり耐ピ
ッチング性の向上に限度がある。
【０００７】なお、特開平１０−１８０２３号公報に記
載されたアークイオンプレーティング法は、ターゲット
材がアーク放電により蒸発する際に、その一部が溶融液
滴状態で飛散して基材に付着するマクロパーティクル
（ドロップレツト）と呼ばれる突起物が表面に形成され
る。同公報に記載された技術では、マクロパーティクル
を積極的に活用して摺動する相手材を研削、鏡面化する
方策をとっているが、高い面圧がかかる転動部材ではマ
クロパーティクルが応力集中点となって膜の耐ピッチン
グ性を低下させるので、転動部材においてはマクロパー
ティクルの生成は避けるべきである。
載されたアークイオンプレーティング法は、ターゲット
材がアーク放電により蒸発する際に、その一部が溶融液
滴状態で飛散して基材に付着するマクロパーティクル
（ドロップレツト）と呼ばれる突起物が表面に形成され
る。同公報に記載された技術では、マクロパーティクル
を積極的に活用して摺動する相手材を研削、鏡面化する
方策をとっているが、高い面圧がかかる転動部材ではマ
クロパーティクルが応力集中点となって膜の耐ピッチン
グ性を低下させるので、転動部材においてはマクロパー
ティクルの生成は避けるべきである。
【０００８】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、従来に比して高面圧下においても耐ピッチングに優
れた転動部材およびその好適な製造方法を提供すること
を目的とする。
で、従来に比して高面圧下においても耐ピッチングに優
れた転動部材およびその好適な製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、イオンプ
レーティング法によるＴｉＮ膜、ＣｒＮ膜等の各種皮膜
の耐ピッチング性を詳細に評価した結果、転動摩耗環境
下で耐ピッチング性を向上させるために重要なのは皮膜
の硬度よりも靱性であるとの結論に達し、本発明を完成
させるに至った。
レーティング法によるＴｉＮ膜、ＣｒＮ膜等の各種皮膜
の耐ピッチング性を詳細に評価した結果、転動摩耗環境
下で耐ピッチング性を向上させるために重要なのは皮膜
の硬度よりも靱性であるとの結論に達し、本発明を完成
させるに至った。
【００１０】すなわち、請求項１に記載した耐ピッチン
グに優れた転動部材は、基材の表面に硬度がＨｖ９００
〜１５００で、かつ圧縮残留応力が３．０ＧＰａ以下で
ある高靱性皮膜が被覆されたものである。この発明によ
ると、高靱性皮膜の硬度をＨｖ９００〜１５００に止め
るとともに、残留応力を３．０ＧＰａ以下としたので、
皮膜にピッチング防止に有効な靱性が付与され、高面圧
下での皮膜の表面および内部における微細亀裂の発生お
よびその進展による微小片の脱落すなわちピッチングを
防止することができ、耐久性を向上させることができ
る。
グに優れた転動部材は、基材の表面に硬度がＨｖ９００
〜１５００で、かつ圧縮残留応力が３．０ＧＰａ以下で
ある高靱性皮膜が被覆されたものである。この発明によ
ると、高靱性皮膜の硬度をＨｖ９００〜１５００に止め
るとともに、残留応力を３．０ＧＰａ以下としたので、
皮膜にピッチング防止に有効な靱性が付与され、高面圧
下での皮膜の表面および内部における微細亀裂の発生お
よびその進展による微小片の脱落すなわちピッチングを
防止することができ、耐久性を向上させることができ
る。
【００１１】ここに、高靱性皮膜の硬度をＨｖ９００〜
１５００としたのは、この範囲で、より好ましくはＨｖ
１１００〜１２５０の範囲で現用材に比較して優れた耐
ピッチング性向上効果が得られるからである。Ｈｖ９０
０未満の硬度であれば、表面硬度が不十分となり、一方
Ｈｖ１５００を越えると硬度上昇と靱性低下が相殺し
て、いずれの場合も十分な耐ピッチング性向上効果が得
られない。また、皮膜の靱性は皮膜の残留応力と密接に
関係しており、残留応力が大きすぎると靱性を低下さ
せ、より低い面圧で皮膜が破壊するようになる。すなわ
ち、残留応力は皮膜の臨界破壊面圧を低下させる作用を
もたらす。このため、本発明では高靱性皮膜の残留応力
を３．０ＧＰａ以下、好ましくは２．５ＧＰａ以下とす
る。皮膜の残留応力はＸ線回折法（２θ−sin2ψ法）等
によって容易に測定することできる。例えばＣｒＮ皮膜
の場合では、（４２２）面の回折角を使用して複数の角
度ψ（試料面法線と格子面法線のなす角度）に関する測
定をもとにして算出した２θ／sin2ψ間の傾きに応力定
数（ポアソン比０．２２、ナノインデンター等を用いて
測定したヤング率及び標準ブラッグ角を用いて算出）を
かけることによって残留応力を算出することができる。
１５００としたのは、この範囲で、より好ましくはＨｖ
１１００〜１２５０の範囲で現用材に比較して優れた耐
ピッチング性向上効果が得られるからである。Ｈｖ９０
０未満の硬度であれば、表面硬度が不十分となり、一方
Ｈｖ１５００を越えると硬度上昇と靱性低下が相殺し
て、いずれの場合も十分な耐ピッチング性向上効果が得
られない。また、皮膜の靱性は皮膜の残留応力と密接に
関係しており、残留応力が大きすぎると靱性を低下さ
せ、より低い面圧で皮膜が破壊するようになる。すなわ
ち、残留応力は皮膜の臨界破壊面圧を低下させる作用を
もたらす。このため、本発明では高靱性皮膜の残留応力
を３．０ＧＰａ以下、好ましくは２．５ＧＰａ以下とす
る。皮膜の残留応力はＸ線回折法（２θ−sin2ψ法）等
によって容易に測定することできる。例えばＣｒＮ皮膜
の場合では、（４２２）面の回折角を使用して複数の角
度ψ（試料面法線と格子面法線のなす角度）に関する測
定をもとにして算出した２θ／sin2ψ間の傾きに応力定
数（ポアソン比０．２２、ナノインデンター等を用いて
測定したヤング率及び標準ブラッグ角を用いて算出）を
かけることによって残留応力を算出することができる。
【００１２】また、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した転動部材において、高靱性皮膜はＣｒＮを
主体としたものである。この発明によると、高靱性皮膜
をＣｒＮを主体として形成したので、所定の硬度、残留
応力を有する皮膜をイオンプレーティング法にて容易か
つ高速に成膜することができ、生産性に優れ、また鉄鋼
材との密着性も良好である。
１に記載した転動部材において、高靱性皮膜はＣｒＮを
主体としたものである。この発明によると、高靱性皮膜
をＣｒＮを主体として形成したので、所定の硬度、残留
応力を有する皮膜をイオンプレーティング法にて容易か
つ高速に成膜することができ、生産性に優れ、また鉄鋼
材との密着性も良好である。
【００１３】この発明において、ＣｒＮを主体とすると
は、ＣｒＮの他に不可避的不純物を含む場合のほか、高
靱性皮膜としての特性を損なわない範囲でＣｒＮ以外の
Ｃｒ 2 Ｎや金属Ｃｒが皮膜中に分散したもの、さらには
Ｃｒ, Ｎ以外の金属元素の含有を許容することができる
意味であり、例えば合金元素としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｈｆ、Ｂを含有することができる。皮膜の主体を構
成するＣｒＮの量としては、好ましくはＣｒＮが９５wt
％以上、より好ましくは９７wt％以上とするのがよい。
は、ＣｒＮの他に不可避的不純物を含む場合のほか、高
靱性皮膜としての特性を損なわない範囲でＣｒＮ以外の
Ｃｒ 2 Ｎや金属Ｃｒが皮膜中に分散したもの、さらには
Ｃｒ, Ｎ以外の金属元素の含有を許容することができる
意味であり、例えば合金元素としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｈｆ、Ｂを含有することができる。皮膜の主体を構
成するＣｒＮの量としては、好ましくはＣｒＮが９５wt
％以上、より好ましくは９７wt％以上とするのがよい。
【００１４】また、請求項３に記載した発明は、請求項
１または２に記載した転動部材において、高靱性皮膜は
表面粗さがＲａ０．３０μm 以下とされたものである。
この発明によると、表面粗さがＲａ０．３０μm 以下、
好ましくは０．２５μm 以下にされることにより、局部
的な応力集中点がなくなり、耐ピッチング性がより向上
するようになる。
１または２に記載した転動部材において、高靱性皮膜は
表面粗さがＲａ０．３０μm 以下とされたものである。
この発明によると、表面粗さがＲａ０．３０μm 以下、
好ましくは０．２５μm 以下にされることにより、局部
的な応力集中点がなくなり、耐ピッチング性がより向上
するようになる。
【００１５】イオンプレーティング法により成膜した場
合、表面粗度がＲａ０．３０μm 以下の皮膜を成膜する
ことが可能であるが、成膜条件が不安定な場合や、マク
ロパーティクルが発生しやすいアークイオンプレーティ
ング法においてはＲａ０．３０μm 超の皮膜が形成され
る場合がある。また、膜種によっても表面粗度がＲａ
０．３０μm 超になる場合がある。このような場合に
は、成膜後に皮膜表面を研磨することにより、上記Ｒａ
条件を満足させるようにすればよい。なお、皮膜の厚さ
は特に規定しないが、安定的な耐ピッチング性向上効果
を発揮させるためには膜厚を１．０μm 以上にするのが
よい。膜厚の上限はほぼ経済性で決まり、１０〜２０μ
m の範囲が推奨される。
合、表面粗度がＲａ０．３０μm 以下の皮膜を成膜する
ことが可能であるが、成膜条件が不安定な場合や、マク
ロパーティクルが発生しやすいアークイオンプレーティ
ング法においてはＲａ０．３０μm 超の皮膜が形成され
る場合がある。また、膜種によっても表面粗度がＲａ
０．３０μm 超になる場合がある。このような場合に
は、成膜後に皮膜表面を研磨することにより、上記Ｒａ
条件を満足させるようにすればよい。なお、皮膜の厚さ
は特に規定しないが、安定的な耐ピッチング性向上効果
を発揮させるためには膜厚を１．０μm 以上にするのが
よい。膜厚の上限はほぼ経済性で決まり、１０〜２０μ
m の範囲が推奨される。
【００１６】また、請求項４に記載した発明は、請求項
１〜３のいずれか１項に記載した転動部材において、基
材はその表面硬度がＨｖ７２０以上とされたものであ
る。高靱性皮膜の成膜後の基材の表面硬度はＨｖ７００
程度でも優れた耐ピッチング性が得られるが、この発明
によると、高靱性皮膜の成膜後の基材の表面硬度がＨｖ
７２０以上、好ましくはＨｖ７５０以上とされるので、
高靱性皮膜による耐ピッチング性の向上効果に優れ、耐
ピッチング性を著しく向上させることができる。基材の
表面硬度の上限は特に規定しないが、高靱性皮膜の硬度
に近似し、あるいはそれ以上の表面硬度を有するもので
もよい。基材の材質は、一般的には鉄鋼材が使用され、
浸炭焼入や調質処理などの硬度調整方法により上記表面
硬度が得られるものとして、例えば浸炭窒化鋼、工具
鋼、軸受け鋼を利用することができる。
１〜３のいずれか１項に記載した転動部材において、基
材はその表面硬度がＨｖ７２０以上とされたものであ
る。高靱性皮膜の成膜後の基材の表面硬度はＨｖ７００
程度でも優れた耐ピッチング性が得られるが、この発明
によると、高靱性皮膜の成膜後の基材の表面硬度がＨｖ
７２０以上、好ましくはＨｖ７５０以上とされるので、
高靱性皮膜による耐ピッチング性の向上効果に優れ、耐
ピッチング性を著しく向上させることができる。基材の
表面硬度の上限は特に規定しないが、高靱性皮膜の硬度
に近似し、あるいはそれ以上の表面硬度を有するもので
もよい。基材の材質は、一般的には鉄鋼材が使用され、
浸炭焼入や調質処理などの硬度調整方法により上記表面
硬度が得られるものとして、例えば浸炭窒化鋼、工具
鋼、軸受け鋼を利用することができる。
【００１７】また、請求項５に記載した転動部材の製造
方法は、基材の表面にイオンプレーティング法により請
求項１〜３のいずれか１項に記載した高靱性皮膜を成膜
する転動部材の製造方法であって、成膜時における基材
の最高到達温度を３００℃以下とするものである。本発
明にかかる転動部材の高靱性皮膜は、イオンプレーティ
ング法によって容易に成膜することができる。中でもア
ークイオンプレーティング法は、成膜速度、膜質制御性
等の点で最適であり、皮膜の硬度、圧縮残留応力は成膜
時の基板温度、バイアス電圧、窒素分圧等によって再現
性よく調整することができる。一方、一般的に多用され
ている鉄鋼材を基材とする場合、ほとんどが３００℃を
越えると軟化が始まる。軟化は、部材として機能上の問
題を生じる歪みを発生させたり、高い面圧が加わった場
合に皮膜の変形を促進する可能性が有るので、成膜時に
おける基材の最高到達温度を３００℃以下、好ましくは
２４０℃以下とする。イオンプレーティング法において
成膜時の基材の温度を低く制御する手段としては、例え
ば、バイアス電圧を低く抑える方法、基材を冷却する時
間を確保するための間欠成膜法等を挙げることができ
る。なお、基材は、請求項４に記載したように、成膜後
の表面硬度が好ましくＨｖ７２０以上、より好ましくは
Ｈｖ７５０以上になるものを用いるのがよい。
方法は、基材の表面にイオンプレーティング法により請
求項１〜３のいずれか１項に記載した高靱性皮膜を成膜
する転動部材の製造方法であって、成膜時における基材
の最高到達温度を３００℃以下とするものである。本発
明にかかる転動部材の高靱性皮膜は、イオンプレーティ
ング法によって容易に成膜することができる。中でもア
ークイオンプレーティング法は、成膜速度、膜質制御性
等の点で最適であり、皮膜の硬度、圧縮残留応力は成膜
時の基板温度、バイアス電圧、窒素分圧等によって再現
性よく調整することができる。一方、一般的に多用され
ている鉄鋼材を基材とする場合、ほとんどが３００℃を
越えると軟化が始まる。軟化は、部材として機能上の問
題を生じる歪みを発生させたり、高い面圧が加わった場
合に皮膜の変形を促進する可能性が有るので、成膜時に
おける基材の最高到達温度を３００℃以下、好ましくは
２４０℃以下とする。イオンプレーティング法において
成膜時の基材の温度を低く制御する手段としては、例え
ば、バイアス電圧を低く抑える方法、基材を冷却する時
間を確保するための間欠成膜法等を挙げることができ
る。なお、基材は、請求項４に記載したように、成膜後
の表面硬度が好ましくＨｖ７２０以上、より好ましくは
Ｈｖ７５０以上になるものを用いるのがよい。
【００１８】
【実施例】クロムモリブデン浸炭窒化鋼からなる基材
（表面平均硬度Ｈｖ７５０、径２６φ×長さ１３０mmの
軸材）を用い、下記の成膜条件によりアークイオンプレ
ーティング法によりＣｒＮ、ＣｒＮ−ＮｂＮ（ＮｂＮ
量：３wt％）およびＴｉＮの皮膜を、また下記の成膜条
件によりスパッタリング法によりＷＣ−Ｃｏ（Ｃｏ量：
１０wt％）の皮膜を基材の中央部外周表面に成膜した。
表１中の試料No. １、２は間欠成膜を行い、その他は連
続成膜を行い、成膜の際の成膜温度（基材の最高到達温
度に等しい。）を表１に併せて示す。なお、膜厚は、Ｔ
ｉＮ膜およびＷＣ−Ｃｏ膜は３μm 前後、ＣｒＮ膜およ
びＣｒＮ−ＮｂＮ膜は５μm 前後で統一した。
（表面平均硬度Ｈｖ７５０、径２６φ×長さ１３０mmの
軸材）を用い、下記の成膜条件によりアークイオンプレ
ーティング法によりＣｒＮ、ＣｒＮ−ＮｂＮ（ＮｂＮ
量：３wt％）およびＴｉＮの皮膜を、また下記の成膜条
件によりスパッタリング法によりＷＣ−Ｃｏ（Ｃｏ量：
１０wt％）の皮膜を基材の中央部外周表面に成膜した。
表１中の試料No. １、２は間欠成膜を行い、その他は連
続成膜を行い、成膜の際の成膜温度（基材の最高到達温
度に等しい。）を表１に併せて示す。なお、膜厚は、Ｔ
ｉＮ膜およびＷＣ−Ｃｏ膜は３μm 前後、ＣｒＮ膜およ
びＣｒＮ−ＮｂＮ膜は５μm 前後で統一した。
【００１９】〔アークイオンプレーティング成膜条件〕 窒素ガス導入前真空度：１×１０-3〜５×１０-5Torr スパッタクリーニング：−５００〜−８００Ｖ、２min 成膜開始時の基材温度：１５０〜３７０℃ 窒素ガス導入後圧力：１０〜４０ mTorr 成膜時カソード電流：１００〜２００Ａ 成膜時バイアス電圧：−５〜−２００Ｖ
【００２０】〔スパッタリング成膜条件〕 Ａｒガス導入前真空度：５×１０-4〜５×１０-5Torr スパッククリーニング：−７００Ｖ、２min 成膜開始時の基材温度：３００℃ Ａｒガス導入後圧力：２×１０-3Torr ＲＦ出力：５００Ｗ
【００２１】成膜後、皮膜の表面平均硬度（Ｈｖ）、残
留応力および表面粗度並びに基材の表面平均硬度（Ｈ
ｖ）を測定し、またローラピッチング試験を行った。前
記ローラピッチング試験は、図１に示すように、大ロー
ラ１の外周部に小ローラ（試料試験片）２の皮膜３が被
覆された部分を当接させ、下記の条件にて大ローラ１お
よび小ローラ２を回転させ、ピッチングの発生により小
ローラ２に生じた振動で小ローラ２が停止するまでの回
転数を求め、これにより耐ピッチング性を評価した。こ
れらの結果を表１に併せて示す。なお、No. １６は皮膜
を被覆していない無処理の基材である。
留応力および表面粗度並びに基材の表面平均硬度（Ｈ
ｖ）を測定し、またローラピッチング試験を行った。前
記ローラピッチング試験は、図１に示すように、大ロー
ラ１の外周部に小ローラ（試料試験片）２の皮膜３が被
覆された部分を当接させ、下記の条件にて大ローラ１お
よび小ローラ２を回転させ、ピッチングの発生により小
ローラ２に生じた振動で小ローラ２が停止するまでの回
転数を求め、これにより耐ピッチング性を評価した。こ
れらの結果を表１に併せて示す。なお、No. １６は皮膜
を被覆していない無処理の基材である。
【００２２】〔ローラピッチング試験条件〕 大ローラと小ローラの当接部における面圧：３．０ＧＰ
ａ 大ローラの回転数：１５００ｒｐｍ 大ローラ周面における小ローラの滑り率：−４０％ 当接部に供給した潤滑油：ディーゼルオイル（２Ｌ／mi
n 、９０℃） 大ローラの材質：クロムモリブデン浸炭鋼（表面平均硬
度Ｈｖ６４０）
ａ 大ローラの回転数：１５００ｒｐｍ 大ローラ周面における小ローラの滑り率：−４０％ 当接部に供給した潤滑油：ディーゼルオイル（２Ｌ／mi
n 、９０℃） 大ローラの材質：クロムモリブデン浸炭鋼（表面平均硬
度Ｈｖ６４０）
【００２３】
【表１】
【００２４】表１より、発明例の試料No. １〜１５は、
ローラピッチング試験において優れた耐ピッチング性を
示した。また、No. １とNo. ２から、同じ残留応力で
も、表面粗度がＲａ０．２５μm 以下のNo. １の方が耐
ピッチング性が良好であることがわかる。また、No. ６
とNo. ７から、同じ表面粗度では残留応力が２．５ＭＰ
ａ以下のNo. ６の方が耐ピッチング性に優れることがわ
かる。一方、比較例に示したように規定範囲外の皮膜を
形成したものは、無処理基材（No. １６）と同等以下の
耐ピッチング性しか得られていない。また、No. １およ
びNo. ２のように、間欠成膜を行った場合には、成膜温
度（＝基材の最高到達温度）が２００℃という低温に止
まっており、また連続成膜の場合でも成膜温度が２４０
℃以下の場合では、基材に硬度低下が全く生じていない
ことがわかる。
ローラピッチング試験において優れた耐ピッチング性を
示した。また、No. １とNo. ２から、同じ残留応力で
も、表面粗度がＲａ０．２５μm 以下のNo. １の方が耐
ピッチング性が良好であることがわかる。また、No. ６
とNo. ７から、同じ表面粗度では残留応力が２．５ＭＰ
ａ以下のNo. ６の方が耐ピッチング性に優れることがわ
かる。一方、比較例に示したように規定範囲外の皮膜を
形成したものは、無処理基材（No. １６）と同等以下の
耐ピッチング性しか得られていない。また、No. １およ
びNo. ２のように、間欠成膜を行った場合には、成膜温
度（＝基材の最高到達温度）が２００℃という低温に止
まっており、また連続成膜の場合でも成膜温度が２４０
℃以下の場合では、基材に硬度低下が全く生じていない
ことがわかる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の転動部材によれば、高面圧の厳
しい使用環境においても、耐ピッチング性を飛躍的に改
善することができ、耐久性に優れる。また、本発明の製
造方法によれば、基材の硬度低下を防止することがで
き、高靱性皮膜による耐ピッチング性向上効果を有効に
発揮させることができる。
しい使用環境においても、耐ピッチング性を飛躍的に改
善することができ、耐久性に優れる。また、本発明の製
造方法によれば、基材の硬度低下を防止することがで
き、高靱性皮膜による耐ピッチング性向上効果を有効に
発揮させることができる。
【図１】実施例におけるローラピッチング試験要領を示
す説明図である。
す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安永 龍哉 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 松島 義武 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 安部 聡 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 藏本 廣志 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 Ｆターム(参考） 3J103 AA02 AA13 AA51 CA52 EA03 EA11 EA20 FA12 FA13 FA26 GA02 GA52 HA03 HA04 HA15 HA54 4K029 BA58 BD03 BD04 CA04 EA08
Claims (5)
- 【請求項１】 基材の表面に硬度がＨｖ９００〜１５０
０で、かつ圧縮残留応力が３．０ＧＰａ以下である高靱
性皮膜が被覆された耐ピッチングに優れた転動部材。 - 【請求項２】 高靱性皮膜はその主体がＣｒＮからなる
請求項１に記載した転動部材。 - 【請求項３】 高靱性皮膜は表面粗さがＲａ０．３０μ
m 以下である請求項１又は２に記載した転動部材。 - 【請求項４】 基材はその表面硬度がＨｖ７２０以上で
ある請求項１〜３のいずれか１項に記載した転動部材。 - 【請求項５】 基材の表面にイオンプレーティング法に
より請求項１〜３のいずれか１項に記載した高靱性皮膜
を成膜する転動部材の製造方法であって、 成膜時における基材の最高到達温度を３００℃以下とす
る転動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19987699A JP2001027222A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 耐ピッチング性に優れた転動部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19987699A JP2001027222A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 耐ピッチング性に優れた転動部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027222A true JP2001027222A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16415098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19987699A Pending JP2001027222A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 耐ピッチング性に優れた転動部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001027222A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286115A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | 高強度歯車及びその製造方法 |
| JP2003301282A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Kobe Steel Ltd | 高面圧下での摺動特性に優れる摺動部材 |
| JP2009293757A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Ihi Corp | 摩擦駆動装置 |
| JP2021006659A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼部品およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-07-14 JP JP19987699A patent/JP2001027222A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286115A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | 高強度歯車及びその製造方法 |
| JP2003301282A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Kobe Steel Ltd | 高面圧下での摺動特性に優れる摺動部材 |
| JP2009293757A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Ihi Corp | 摩擦駆動装置 |
| JP2021006659A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼部品およびその製造方法 |
| JP7264117B2 (ja) | 2019-06-27 | 2023-04-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼部品およびその製造方法 |
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