JP2003148487A - Rolling device - Google Patents

Rolling device

Info

Publication number
JP2003148487A
JP2003148487A JP2001343662A JP2001343662A JP2003148487A JP 2003148487 A JP2003148487 A JP 2003148487A JP 2001343662 A JP2001343662 A JP 2001343662A JP 2001343662 A JP2001343662 A JP 2001343662A JP 2003148487 A JP2003148487 A JP 2003148487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
titanium alloy
rolling
rolling device
corrosion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001343662A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Ueda
光司 植田
Hideyuki Uyama
英幸 宇山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2001343662A priority Critical patent/JP2003148487A/en
Publication of JP2003148487A publication Critical patent/JP2003148487A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/41Ball cages comb-shaped
    • F16C33/412Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages
    • F16C33/414Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages
    • F16C33/416Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages made from plastic, e.g. injection moulded comb cages

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling device capable of achieving excellent corrosion resistance to chemical liquid having strong corrosiveness used for cleaning semiconductor wafers or the like. SOLUTION: An outer ring 11 and an inner ring 12 are formed of α+β- or β-titanium alloy, and surface hardness of it is set to be within a range of Hv 250-Hv 400.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ洗浄装置や
食品機械、化学プラント、写真現像機などで使用される
転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の転動装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling device such as a rolling bearing, a ball screw and a linear guide used in a wafer cleaning device, a food machine, a chemical plant, a photo developing machine and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】転がり軸受等の転動装置は、一般に、外
方部材と内方部材との間に多数の転動体を配して構成さ
れており、外方部材または内方部材のいずれか一方が回
転運動若しくは直線運動することによって、転動体が外
方部材と内方部材との間を転動するようになっている。
2. Description of the Related Art A rolling device such as a rolling bearing is generally constructed by arranging a large number of rolling elements between an outer member and an inner member. The rolling element rolls between the outer member and the inner member when one of them rotates or moves linearly.

【0003】このような転動装置の外方部材や内方部材
は、通常、高炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼等の鉄鋼材料か
ら形成されているが、近年では、水や海水等に対する耐
食性を高めるために、外方部材や内方部材をステンレス
鋼から形成した転動装置も出現している。しかし、転動
装置の使用環境は多種多様であり、ステンレス鋼でも耐
食性が不足する場合がある。たとえば、半導体製造工程
で使用されるウエハ洗浄装置では、硫酸、塩酸等の強酸
性液や超純水にアンモニア水と過酸化水素水とを混合さ
せた混合液などが洗浄液として使用され、これらの洗浄
液は鉄鋼材料に対して非常に強い腐食性を持っている。
従って、前述のような転動装置をウエハ洗浄装置に使用
した場合には、外方部材や内方部材の腐食が進行し、腐
食によって溶出した金属イオンが不純物となってウエハ
を汚染する虞がある。
The outer member and inner member of such a rolling device are usually made of a steel material such as high carbon chrome bearing steel and case hardening steel, but in recent years, they are corrosion resistant to water, seawater and the like. In order to improve the rolling resistance, rolling devices in which the outer member and the inner member are made of stainless steel have also appeared. However, there are various environments in which rolling devices are used, and even stainless steel may lack corrosion resistance. For example, in a wafer cleaning apparatus used in a semiconductor manufacturing process, a strong acid solution such as sulfuric acid or hydrochloric acid or a mixed solution of ultrapure water mixed with ammonia water and hydrogen peroxide solution is used as a cleaning solution. The cleaning liquid has a very strong corrosiveness to steel materials.
Therefore, when the rolling device as described above is used in the wafer cleaning device, corrosion of the outer member and the inner member progresses, and metal ions eluted by the corrosion may become impurities and contaminate the wafer. is there.

【0004】そこで、転動装置の外方部材や内方部材を
構成する材料として、樹脂系材料を使用することが考え
られているが、樹脂系材料は強度が低く、変形し易いた
め、高荷重が負荷される転動装置の外方部材や内方部材
の構成材料としては不向きである。また、外方部材や内
方部材を耐食性の優れた金属材料から形成した転動装置
としては、特開平11−223221号公報に開示され
たものがある。しかし、上記公報に開示されたものは、
外方部材や内方部材の構成材料として、時効処理によっ
てβ相の基地にα相を析出させたチタン合金を用いてい
るため、硫酸や塩酸などの強酸に対しては高い耐食性を
示すが、ウエハの洗浄に使用される特殊な洗浄液、例え
ば超純水にアンモニア水と過酸化水素水とを混合させた
混合液や低濃度のフッ酸系の洗浄液に対しては耐食性が
弱く、材料組織に起因してチタン合金を腐食させてしま
う虞がある。
Therefore, it has been considered to use a resin-based material as a material for forming the outer member and the inner member of the rolling device. However, the resin-based material has low strength and is easily deformed. It is not suitable as a constituent material for the outer member and the inner member of the rolling device to which a load is applied. Further, as a rolling device in which the outer member and the inner member are made of a metal material having excellent corrosion resistance, there is a rolling device disclosed in JP-A-11-223221. However, the one disclosed in the above publication is
As a constituent material of the outer member and the inner member, since a titanium alloy in which the α phase is precipitated in the matrix of the β phase by aging treatment is used, it shows high corrosion resistance against strong acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid, Corrosion resistance is weak against special cleaning liquids used for cleaning wafers, such as a mixture of ultrapure water mixed with ammonia water and hydrogen peroxide water, or a low-concentration hydrofluoric acid-based cleaning liquid. This may corrode the titanium alloy.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、外方部
材や内方部材の構成材料としてチタン合金を用いるとス
テンレス鋼等の鉄鋼材料に比較して優れた耐食性を得る
ことが可能であるが、ウエハの洗浄などに使用される薬
液に対しては外方部材や内方部材の腐食性が低下する場
合があった。
As described above, when a titanium alloy is used as a constituent material of the outer member and the inner member, it is possible to obtain excellent corrosion resistance as compared with steel materials such as stainless steel. However, the corrosiveness of the outer member and the inner member may be deteriorated with respect to the chemical solution used for cleaning the wafer.

【0006】そこで、本発明は、このような問題点に着
目してなされたもので、ウエハの洗浄などに使用される
薬液に対しても優れた耐食性を得ることのできる転動装
置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and provides a rolling device which can obtain excellent corrosion resistance even to a chemical used for cleaning a wafer. The purpose is to

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、外方部材と内方部材との間に転
動体を配して構成される転動装置であって、前記外方部
材及び/または前記内方部材がα+β型チタン合金若し
くはβ型チタン合金から形成され、かつHv250〜4
00の表面硬さを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a rolling device constituted by arranging rolling elements between an outer member and an inner member. The outer member and / or the inner member is formed of α + β type titanium alloy or β type titanium alloy, and Hv250-4
It has a surface hardness of 00.

【0008】請求項2の発明は、請求項1記載の転動装
置において、前記外方部材及び/または前記内方部材が
所定の形状に旋削加工されたチタン合金に溶体化処理を
施した後、時効処理を施して形成されることを特徴とす
る。請求項3の発明は、請求項1記載の転動装置におい
て、前記外方部材及び/または前記内方部材が前記転動
体と接触する表面にTiOx(x=1〜2)を含む酸化
被膜を有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the rolling device according to the first aspect, after the outer member and / or the inner member is subjected to a solution treatment on a titanium alloy that has been turned into a predetermined shape. It is characterized in that it is formed by aging treatment. According to a third aspect of the present invention, in the rolling device according to the first aspect, an oxide film containing TiOx (x = 1 to 2) is formed on a surface of the outer member and / or the inner member in contact with the rolling element. It is characterized by having.

【0009】請求項4の発明は、請求項1記載の転動装
置において、前記転動体がセラミックスから形成される
ことを特徴とする。請求項5の発明は、請求項1記載の
転動装置において、前記転動体を保持する樹脂製保持器
を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the rolling device according to the first aspect, the rolling element is formed of ceramics. According to a fifth aspect of the present invention, in the rolling device according to the first aspect, there is provided a cage made of resin for holding the rolling element.

【0010】[0010]

【作用】チタン合金は耐食性に優れた金属であるため、
これを転動装置の外方部材や内方部材を構成する材料と
して用いた場合には、硫酸、塩酸、硝酸等の溶液によっ
て外方部材や内方部材が腐食することはあまりないが、
半導体ウエハの洗浄に使用される洗浄液(例えば超純水
にアンモニアと過酸化水素を混合させた混合液あるいは
低濃度のフッ酸系溶液など)に対しては腐食してしまう
場合がある。
[Function] Since titanium alloy is a metal with excellent corrosion resistance,
When this is used as a material for forming the outer member and the inner member of the rolling device, the outer member and the inner member are not likely to be corroded by a solution of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc.
The cleaning liquid used for cleaning the semiconductor wafer (for example, a mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide in ultrapure water or a low-concentration hydrofluoric acid-based solution) may be corroded.

【0011】チタン合金は熱処理によって強化される
が、その手法としては、チタン合金に溶体化処理を施し
た後、基地組織をβ相の単相組織として時効処理を施
し、数μm程度のα相を微細析出させることによってチ
タン合金の強化が達成される。この場合、基地組織であ
るβ相はチタン中に合金元素を固溶しているが、α相は
合金元素をほとんど固溶することができない。従って、
時効処理によってα相の析出が進行すると、時効α相の
形成に伴い合金元素が拡散によって吐き出され、耐食性
を向上させる合金元素(例えばMo、V、Cr)が基地
組織のβ相中に濃縮される。これにより、時効α相とβ
相との界面で局部電池が形成され、基地組織のβ相と時
効α相との界面が腐食発生箇所になる。
Titanium alloy is strengthened by heat treatment. As a method thereof, solution treatment is performed on the titanium alloy, and then aging treatment is performed with the matrix structure as a single phase structure of β phase to form α phase of about several μm. Titanium alloy strengthening is achieved by microprecipitation. In this case, the β-phase, which is the matrix structure, dissolves the alloy element in titanium, but the α-phase hardly dissolves the alloy element. Therefore,
When the precipitation of the α phase progresses by the aging treatment, the alloy elements are discharged by diffusion as the aging α phase is formed, and the alloy elements (for example, Mo, V, Cr) that improve the corrosion resistance are concentrated in the β phase of the matrix structure. It As a result, the aging α phase and β
A local cell is formed at the interface with the phase, and the interface between the β phase of the matrix structure and the aged α phase becomes the corrosion occurrence site.

【0012】チタン合金の時効硬化が進行して、最高硬
さが得られる状態では、時効α相の析出量は体積比で3
0〜60%に増大し、これに伴いβ相とα相との界面の
面積が多くなり、腐食が進行しやすい組織となる。ま
た、時効処理条件によっては、β相の結晶粒界に時効α
相がフィルム状に析出し、より腐食しやすくなる。α相
が多量に析出してしまうと腐食を抑制することができな
くなるので、時効処理によってα相の析出を抑制する
か、あるいは時効硬化の程度を抑えてα相の析出量を少
なくするなどして、チタン合金の硬さをHv250〜H
v400に抑えることによってβ相を主構成相とするこ
とができ、これにより局部電池の形成が抑制されるた
め、ウエハの洗浄等に使用されるアンモニア水と過酸化
水素水と超純水との混合液や低濃度のフッ酸系洗浄液に
対しても耐食性が著しく向上する。
When the age hardening of the titanium alloy proceeds and the maximum hardness is obtained, the precipitation amount of the aging α phase is 3 by volume ratio.
It increases to 0 to 60%, and with this, the area of the interface between the β phase and the α phase increases, resulting in a structure in which corrosion easily progresses. Also, depending on the aging treatment conditions, the aging α may occur at the β-phase grain boundaries.
The phases are deposited in the form of a film and are more likely to corrode. Corrosion cannot be suppressed if a large amount of α-phase is precipitated.Therefore, it is possible to suppress the precipitation of α-phase by aging treatment, or to suppress the degree of age hardening to reduce the amount of α-phase precipitation. The hardness of titanium alloy to Hv250-H
Since the β phase can be made the main constituent phase by suppressing to v400, and the formation of the local battery is suppressed by this, the ammonia water, the hydrogen peroxide solution, and the ultrapure water used for cleaning the wafer can be separated from each other. Corrosion resistance is remarkably improved even with a mixed solution or a low-concentration hydrofluoric acid-based cleaning solution.

【0013】特に、腐食量を最も少なくするには、β相
の単相組織つまり溶体化処理をしたままの状態で均一な
組織とするのが最も好適である。また、耐食性を確保し
ながら硬さを増大させるためには、時効処理を施してα
相の析出硬化を利用すればよい。この場合、チタン合金
の硬さを増大させる方法としては、硬さがHv400を
越えないようにα相の析出量を10〜30%程度に抑え
る方法や、時効処理温度を低くして中間遷移層のω相を
微細に析出させて硬化する方法などが挙げられる。
In particular, in order to minimize the amount of corrosion, it is most preferable to have a β-phase single-phase structure, that is, a uniform structure in the as-solution-treated state. In addition, in order to increase hardness while ensuring corrosion resistance, aging treatment
The precipitation hardening of the phase may be used. In this case, as a method of increasing the hardness of the titanium alloy, the precipitation amount of the α phase is controlled to about 10 to 30% so that the hardness does not exceed Hv400, or the aging treatment temperature is lowered to form the intermediate transition layer. Examples of the method include finely precipitating the ω phase and hardening.

【0014】後者のω相を析出させる方法では、ω相の
析出に際して合金元素の拡散や移動をさほど伴わないた
め、ω相中の合金濃度が時効処理前におけるβ相中の合
金濃度とほとんど変わらず、α相が析出した場合のよう
に局部電池が形成されることがないので、チタン合金の
硬さを向上させて耐食性を保つことができる。チタン合
金の時効硬化量を抑えることによって、最高硬さは得ら
れないが、後述するように、Hv200〜400程度の
硬さに制御すれば、引張強さで800〜1200MPa
程度の強度が得られる。この強度は、従来、半導体ウエ
ハ洗浄装置などに使用される樹脂製軸受よりも大幅に高
い値であることから、高荷重が負荷される条件下でも変
形などの問題を生じさせることなく使用することができ
る。
In the latter method of precipitating the ω phase, the alloy concentration in the ω phase is almost the same as the alloy concentration in the β phase before the aging treatment, because the alloy elements are not so much diffused and moved during the precipitation of the ω phase. Since the local battery is not formed unlike the case where the α phase is deposited, the hardness of the titanium alloy can be improved and the corrosion resistance can be maintained. Although the maximum hardness cannot be obtained by suppressing the age-hardening amount of the titanium alloy, as described later, if the hardness is controlled to about Hv 200 to 400, the tensile strength is 800 to 1200 MPa.
Some strength is obtained. Since this strength is significantly higher than that of resin bearings used in conventional semiconductor wafer cleaning equipment, it can be used without causing problems such as deformation even under high load conditions. You can

【0015】また、溶体化処理温度をα/βの変態点以
下で保持した後、チタン合金を冷却した場合には、チタ
ン合金の硬さがHv250を下回り、粒子径の大きい初
析α相とβ相の混合組織となる。この場合、α相とβ相
の界面が多数形成され、時効硬化を進行させた場合と同
様に、α相とβ相の界面から腐食が進行し易くなるので
不適である。また、冷却速度が炉冷のように遅い場合に
は、β相の内部や境界に粗大なα相が析出し、耐食性を
低下させるので不適である。
When the solution heat treatment temperature is kept below the transformation point of α / β and the titanium alloy is cooled, the hardness of the titanium alloy is below Hv250 and the pro-eutectoid α phase having a large particle size is obtained. It becomes a β-phase mixed structure. In this case, many interfaces between the α phase and the β phase are formed, and corrosion is likely to proceed from the interface between the α phase and the β phase, as in the case where the age hardening is advanced, which is not suitable. Further, when the cooling rate is slow as in the case of furnace cooling, coarse α phase is precipitated inside or at the boundary of β phase, and corrosion resistance is reduced, which is not suitable.

【0016】転動装置の外方部材や内方部材に用いられ
るチタン合金としては、例えばTi−6Al−4V、T
i−3Al−2.5V、Ti−6Al−2Sn−4Zr
−6Mo等のα+β型チタン合金、あるいはTi−15
Mo−5Zr、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti
−15V−3Sn−3Al−3Cr、Ti−10V−2
Fe−3Al、Ti−3Al−8V−6Cr−4Zr、
Ti−22V−4Al等のβ型チタン合金が望ましく、
合金成分は上記のものに限定されない。特に、溶体化処
理でβ単相が得られる合金組成であれば、合金成分は上
記のものに限定されない。
The titanium alloy used for the outer member and inner member of the rolling device is, for example, Ti-6Al-4V, T.
i-3Al-2.5V, Ti-6Al-2Sn-4Zr
Α + β titanium alloy such as -6Mo, or Ti-15
Mo-5Zr, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti
-15V-3Sn-3Al-3Cr, Ti-10V-2
Fe-3Al, Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr,
Β-type titanium alloy such as Ti-22V-4Al is desirable,
The alloy components are not limited to the above. In particular, the alloy components are not limited to those described above as long as the alloy composition provides a β single phase by solution treatment.

【0017】耐焼付き性および耐摩耗性が必要な場合に
は、チタン合金を大気中で加熱処理することによって、
チタン合金の表面にTiOx(x=0〜2)からなる酸
化被膜が形成され、チタン合金表面の摺動性が向上す
る。この場合、大気中での酸化処理温度としては、20
0℃〜500℃で約2〜10時間加熱保持することによ
って緻密な酸化被膜を形成することができる。
When seizure resistance and wear resistance are required, the titanium alloy is heat-treated in the atmosphere,
An oxide film made of TiOx (x = 0 to 2) is formed on the surface of the titanium alloy, and the slidability of the titanium alloy surface is improved. In this case, the oxidation treatment temperature in the atmosphere is 20
A dense oxide film can be formed by heating and holding at 0 ° C. to 500 ° C. for about 2 to 10 hours.

【0018】また、チタン合金の耐食性はチタン合金表
面に形成される不動態化膜によって発揮される。チタン
合金表面に上述した酸化被膜を形成することにより、耐
食性が未処理の場合よりさらに向上する。また、Ti
N、TiCN、TiC、TiAlNなどのセラミックコ
ーティングやDLC(ダイヤモンドライクコーティン
グ)は耐摩耗性および耐焼付性の向上に好適である。
Further, the corrosion resistance of the titanium alloy is exhibited by the passivation film formed on the surface of the titanium alloy. By forming the above-mentioned oxide film on the surface of the titanium alloy, the corrosion resistance is further improved as compared with the untreated case. Also, Ti
Ceramic coatings such as N, TiCN, TiC, and TiAlN and DLC (diamond-like coating) are suitable for improving wear resistance and seizure resistance.

【0019】本発明に係る転動装置に用いられる保持器
は、耐食性が要求されるため、樹脂製が望ましい。保持
器の樹脂材料については、含フッ素樹脂、ポリエーテル
エーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルエーテルケ
トンとポリベンゾイゾミダ−ルのコポリマー(PEEK
−PBI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリエーテルニトリル
(PEN)、熱可塑性芳香族ポリアミドイミド、テトラ
フルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・エチ
レン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・
ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリク
ロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリ
フルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、
ポリビニリデンフルオライド(PVDF)等が好適であ
る。
The cage used in the rolling device according to the present invention is preferably made of resin because it is required to have corrosion resistance. Regarding the resin material of the cage, fluorine-containing resin, polyetheretherketone (PEEK), copolymer of polyetheretherketone and polybenzimidazole (PEEK)
-PBI), polyphenylene sulfide (PPS),
Thermoplastic polyimide (TPI), polyether nitrile (PEN), thermoplastic aromatic polyamide-imide, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoro ethylene·
Hexafluoropropylene copolymer (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE),
Polyvinylidene fluoride (PVDF) and the like are suitable.

【0020】これらの樹脂に添加される固体潤滑剤とし
ては、四フッ化エチレン樹脂粉末(PTFE)、黒鉛、
六方窒化ホウ素(hBN)、フッ素雲母、メラミンシア
ヌレート(MCA)、層状の結晶構造を有するアミノ酸
化合物(N−ラウロ・L−リジン)、フッ化黒鉛、フッ
化ピッチ、二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タン
グステン(WS2)のうち少なくとも1種類を使用で
き、その中でもPTFE、MAC、黒鉛、N−ラウロ・
L−リジン、hBN、フッ素雲母を単独または2種類以
上の組み合わせで用いた場合がより好適な潤滑特性が得
られる。
Solid lubricants added to these resins include tetrafluoroethylene resin powder (PTFE), graphite,
Hexagonal boron nitride (hBN), fluoromica, melamine cyanurate (MCA), amino acid compound having a layered crystal structure (N-lauro / L-lysine), fluorinated graphite, fluorinated pitch, molybdenum disulfide (MoS 2 ) , At least one of tungsten disulfide (WS 2 ) can be used. Among them, PTFE, MAC, graphite, N-lauro
When L-lysine, hBN, and fluoromica are used alone or in combination of two or more, more preferable lubrication characteristics are obtained.

【0021】転動体については、耐食性が要求される場
合にはセラミックス系の転動体が好適である。具体的に
は、窒化珪素系、SiC、サイアロン、アルミナ系、部
分安定化ジルコニア系などのセラミックス系の材料が好
適である。
As for the rolling elements, ceramic-based rolling elements are suitable when corrosion resistance is required. Specifically, ceramic-based materials such as silicon nitride-based, SiC, sialon, alumina-based, and partially stabilized zirconia-based materials are suitable.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係
る転がり軸受の断面図である。同図に示されるように、
本実施形態に係る転がり軸受は、外方部材としての外輪
11と、この外輪11の内側に設けられた内方部材とし
ての内輪12と、この内輪12と外輪11との間に転動
可能に配設された複数の球状転動体13と、これらの球
状転動体13を外輪11及び内輪12の周方向にほぼ一
定間隔で保持する保持器14とを備えており、外輪11
及び内輪12はα+β型又はβ型チタン合金を所定の形
状に旋削加工した後、以下の条件で溶体化処理と時効処
理を施して形成されている。また、外輪11及び内輪1
2はHv250〜Hv400の表面硬さを有しており、
外輪11及び内輪12の転動体13と接触する表面(軌
道面)には、TiOx(x=0〜2)からなる酸化被膜
が形成されている。なお、転動体13は窒化珪素等のセ
ラミックスから形成され、保持器14はフッ素樹脂等か
ら形成されている。 <溶体化処理>旋削加工されたチタン合金製軌道輪を加
熱温度:730〜950℃、加熱時間:約1時間、加熱
雰囲気:Arガス雰囲気の条件で加熱した後、ガス冷却
または炉冷する。 <時効処理>溶体化処理されたチタン合金製軌道輪を加
熱温度:350℃〜500℃、加熱時間:5〜60時
間、加熱雰囲気:圧力1×10-2Pa以下の真空又は大
気の条件で加熱した後、炉冷する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure,
The rolling bearing according to the present embodiment is configured such that the outer ring 11 as an outer member, the inner ring 12 as an inner member provided inside the outer ring 11, and the inner ring 12 and the outer ring 11 are rollable. The outer ring 11 is provided with a plurality of spherical rolling elements 13 arranged and a retainer 14 that holds the spherical rolling elements 13 in the circumferential direction of the outer ring 11 and the inner ring 12 at substantially constant intervals.
The inner ring 12 is formed by turning an α + β-type or β-type titanium alloy into a predetermined shape, and then subjecting it to solution treatment and aging treatment under the following conditions. Also, the outer ring 11 and the inner ring 1
2 has a surface hardness of Hv250 to Hv400,
An oxide film made of TiOx (x = 0 to 2) is formed on the surfaces (race surfaces) of the outer race 11 and the inner race 12 that are in contact with the rolling elements 13. The rolling element 13 is made of ceramics such as silicon nitride, and the cage 14 is made of fluororesin. <Solution treatment> A titanium alloy bearing ring that has been turned is heated under the conditions of heating temperature: 730 to 950 ° C, heating time: about 1 hour, heating atmosphere: Ar gas atmosphere, and then gas cooling or furnace cooling. <Aging treatment> The solution-treated titanium alloy bearing ring is heated under the conditions of heating temperature: 350 ° C to 500 ° C, heating time: 5 to 60 hours, heating atmosphere: pressure of 1 x 10 -2 Pa or less in vacuum or air. After heating, cool the furnace.

【0023】本発明に係る転がり軸受において、チタン
合金製軌道輪11,12の表面硬さをHv250〜Hv
400とした理由は、以下の実験により導かれた結果で
ある。すなわち、本発明者は表1に示される材料で転が
り軸受(深溝玉軸受608)の軌道輪を作製し、上記の
条件で溶体化処理と時効処理を施した後、各軌道輪の表
面硬さをマイクロビッカース硬さ試験機で測定した。さ
らに、作製した各チタン合金製軌道輪をアンモニア+過
酸化水素水+純水中に浸漬し、図2に示される軸受回転
試験機を用いてラジアル荷重:98.0N、アキシアル
荷重:19.6N、回転数:1000rpm、潤滑:無
潤滑の条件で各試験軸受を1×107回転させた後、軌
道面の腐食量を重量変化で測定した。なお、図2中の符
号20は試験軸受、21は軸受治具、22はモータ、2
3は回転軸、24はアキシアル荷重制御バネ、25はラ
ジアル荷重負荷ワイヤである表1に、上述したビッカー
ス硬さ試験及び軸受回転試験によって得られた各試験軸
受の軌道面硬さと腐食量比を示す。なお、各試験軸受の
腐食量比は比較例No.8の腐食量比を1とした場合の
比で評価した。
In the rolling bearing according to the present invention, the surface hardness of the titanium alloy bearing rings 11 and 12 is set to Hv250 to Hv.
The reason why it is set to 400 is a result derived from the following experiment. That is, the present inventor manufactured bearing rings of rolling bearings (deep groove ball bearings 608) using the materials shown in Table 1, and after subjecting them to solution treatment and aging treatment under the above conditions, the surface hardness of each bearing ring was measured. Was measured with a micro Vickers hardness tester. Further, each produced titanium alloy bearing ring was immersed in ammonia + hydrogen peroxide solution + pure water, and a radial load: 98.0N, axial load: 19.6N was measured using the bearing rotation tester shown in FIG. After rotating each test bearing 1 × 10 7 under the conditions of rotation speed: 1000 rpm and lubrication: no lubrication, the amount of corrosion of the raceway surface was measured by weight change. In FIG. 2, reference numeral 20 is a test bearing, 21 is a bearing jig, 22 is a motor, and 2 is a bearing.
3 is a rotary shaft, 24 is an axial load control spring, and 25 is a radial load load wire. In Table 1, the raceway surface hardness and the corrosion amount ratio of each test bearing obtained by the above-mentioned Vickers hardness test and bearing rotation test are shown. Show. The corrosion amount ratio of each test bearing is shown in Comparative Example No. Evaluation was made based on the ratio when the corrosion amount ratio of 8 was 1.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1において、本発明の実施例であるN
o.1〜7の試験軸受は、軌道面の表面硬さがHv40
0以下の範囲であり、いずれも寿命が長い。これは、軌
道面の表面硬さをHv400以下に制御することによっ
て、腐食の発生しやすいα相とβ相との界面を減らした
為である。特に、β単相組織とした場合は、腐食量が小
さい。また、表面に酸化被膜を形成した場合の実施例で
あるNo.2の試験軸受は、耐食性がさらに向上してい
る。ω相を析出させた場合には、No.3の試験軸受の
ように、腐食量を減らしながら硬さを増大させることが
できるので、軌道輪材料として好適である。
In Table 1, N is an embodiment of the present invention.
o. The test bearings 1 to 7 have a raceway surface hardness of Hv40.
The range is 0 or less, and each has a long life. This is because by controlling the surface hardness of the raceway surface to Hv 400 or less, the interface between the α phase and the β phase where corrosion is likely to occur is reduced. In particular, when the β single-phase structure is used, the amount of corrosion is small. In addition, No. 1 is an example when an oxide film is formed on the surface. The test bearing of No. 2 has further improved corrosion resistance. When the ω phase was precipitated, No. Like the test bearing of No. 3, the hardness can be increased while reducing the amount of corrosion, so that it is suitable as a bearing ring material.

【0026】これに対し、比較例であるNo.8〜11
は、チタン合金製軌道輪をHv400以上に時効硬化処
理を施した場合であるが、本発明の実施例であるNo.
1〜7に比較して腐食減量が多く、軌道輪材料として不
適である。これは、時効硬化によりα相が多量に析出
し、α相とβ相の界面で腐食が進行する為である。比較
例であるNo.12及び13は、軌道面の表面硬さがH
v250以下の場合であるが、この場合には腐食減量が
多くなるため、軌道輪材料として不適である。チタン合
金を溶体化処理温度から炉冷した場合には、冷却途中に
変態点以下でα相が析出して、α相とβ相の二相組織と
なってHv250以下になると、α相の体積率が多くな
り、α/β相の界面が多く形成されることになり、腐食
量が多くなり、不適である。
On the other hand, in Comparative Example No. 8-11
Is a case where a titanium alloy bearing ring was subjected to age hardening treatment at Hv 400 or more, and No. 1 which is an example of the present invention.
Compared with Nos. 1 to 7, the corrosion weight loss is large and it is unsuitable as a bearing ring material. This is because a large amount of α phase is precipitated by age hardening and corrosion progresses at the interface between the α phase and the β phase. No. which is a comparative example. 12 and 13 have a surface hardness H of the raceway surface.
Although it is v250 or less, in this case, since the corrosion weight loss increases, it is unsuitable as a bearing ring material. When the titanium alloy is cooled from the solution treatment temperature in the furnace, the α phase precipitates at a temperature below the transformation point during cooling, and when it becomes a two-phase structure of α phase and β phase and Hv 250 or less, the volume of the α phase This is not suitable because the rate is increased, the α / β phase interface is increased, and the amount of corrosion is increased.

【0027】図3に、表1に示した硬さと腐食量との関
係を示す。図3からわかるように、軌道面の硬さがHv
250〜Hv400の範囲では、腐食量が少なく、好適
に使用できる。つまり、半導体ウエハの洗浄に使用され
る腐食性の強い薬液に対しても腐食性が著しく向上す
る。以上のことから、溶体化処理されたチタン合金に時
効処理を施し、その表面硬さをHv250〜400とす
ることにより、半導体ウエハの洗浄などに使用される薬
液に対する腐食性が向上するので、転がり軸受の軌道輪
材料として好適に使用でき、耐食性に優れた転がり軸受
を得ることができる。
FIG. 3 shows the relationship between the hardness and the corrosion amount shown in Table 1. As can be seen from FIG. 3, the hardness of the raceway surface is Hv
In the range of 250 to Hv400, the amount of corrosion is small and it can be suitably used. That is, the corrosiveness is remarkably improved even with a highly corrosive chemical solution used for cleaning semiconductor wafers. From the above, by subjecting the solution-treated titanium alloy to an aging treatment and setting its surface hardness to Hv 250 to 400, the corrosiveness with respect to the chemical liquid used for cleaning semiconductor wafers is improved, so that rolling A rolling bearing that can be suitably used as a bearing ring material and has excellent corrosion resistance can be obtained.

【0028】なお、上述した実施形態では、本発明を転
がり軸受に適用した場合を例示したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、たとえばボールねじやリニア
ガイド等にも本発明を適用できる。この場合、外方部材
は転動装置がボールねじの場合にはナットを、リニアガ
イドの場合にはスライダをそれぞれ意味し、内方部材は
転動装置がボールねじの場合にはねじ軸を、リニアガイ
ドの場合には案内レールをそれぞれ意味する。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the rolling bearing is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to, for example, a ball screw or a linear guide. it can. In this case, the outer member means a nut when the rolling device is a ball screw and the slider when the linear guide is a linear guide, and the inner member means a screw shaft when the rolling device is a ball screw, In the case of a linear guide, it means a guide rail.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ウエハの洗浄などに使用される腐食性の強い薬液
に対しても優れた耐食性を得ることのできる転動装置を
提供できる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a rolling device that can obtain excellent corrosion resistance even with a highly corrosive chemical solution used for cleaning semiconductor wafers and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention.

【図2】転がり軸受の耐食性を試験するときに使用され
る回転試験機を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a rotation tester used when testing the corrosion resistance of a rolling bearing.

【図3】チタン合金製軌道輪の軌道面硬さと腐食減量と
の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a raceway surface hardness of a titanium alloy raceway ring and a corrosion weight loss.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 外輪 12 内輪 13 転動体 14 保持器 20 試験軸受 21 軸受治具 22 モータ 23 回転軸 24 アキシアル荷重制御バネ 25 ラジアル荷重負荷ワイヤ 11 outer ring 12 inner ring 13 rolling elements 14 cage 20 Test bearing 21 Bearing jig 22 motor 23 rotation axis 24 Axial load control spring 25 radial load wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA01 BA10 BA21 BA50 BA51 BA53 BA54 BA70 CA34 DA05 DA14 EA32 EA33 EA34 EA37 EA42 EA43 EA44 FA08 GA28 GA53 GA55    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62                       BA01 BA10 BA21 BA50 BA51                       BA53 BA54 BA70 CA34 DA05                       DA14 EA32 EA33 EA34 EA37                       EA42 EA43 EA44 FA08 GA28                       GA53 GA55

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外方部材と内方部材との間に転動体を配
して構成される転動装置であって、 前記外方部材及び/または前記内方部材がα+β型チタ
ン合金若しくはβ型チタン合金から形成され、かつHv
250〜400の表面硬さを有することを特徴とする転
動装置。
1. A rolling device configured by arranging rolling elements between an outer member and an inner member, wherein the outer member and / or the inner member is an α + β type titanium alloy or β. Type titanium alloy and Hv
A rolling device having a surface hardness of 250 to 400.
【請求項2】 前記外方部材及び/または前記内方部材
は、所定の形状に旋削加工されたチタン合金に溶体化処
理を施した後、時効処理を施して形成されることを特徴
とする請求項1記載の転動装置。
2. The outer member and / or the inner member is formed by subjecting a titanium alloy that has been turned into a predetermined shape to a solution treatment and then subjecting it to an aging treatment. The rolling device according to claim 1.
【請求項3】 前記外方部材及び/または前記内方部材
は、前記転動体と接触する表面にTiOx(x=1〜
2)を含む酸化被膜を有することを特徴とする請求項1
記載の転動装置。
3. The outer member and / or the inner member has TiOx (x = 1 to 1) on a surface in contact with the rolling element.
2. An oxide film containing 2) is included.
The rolling device described.
【請求項4】 前記転動体は、セラミックスから形成さ
れることを特徴とする請求項1記載の転動装置。
4. The rolling device according to claim 1, wherein the rolling element is made of ceramics.
【請求項5】 前記転動装置は、前記転動体を保持する
樹脂製保持器を有することを特徴とする請求項1記載の
転動装置。
5. The rolling device according to claim 1, wherein the rolling device has a resin cage that holds the rolling element.
JP2001343662A 2001-11-08 2001-11-08 Rolling device Pending JP2003148487A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001343662A JP2003148487A (en) 2001-11-08 2001-11-08 Rolling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001343662A JP2003148487A (en) 2001-11-08 2001-11-08 Rolling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003148487A true JP2003148487A (en) 2003-05-21

Family

ID=19157313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001343662A Pending JP2003148487A (en) 2001-11-08 2001-11-08 Rolling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003148487A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051641A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Schaeffler Kg Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy
CN102384158A (en) * 2010-08-31 2012-03-21 拓肯兴业股份有限公司 Bearing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051641A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Schaeffler Kg Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy
CN102384158A (en) * 2010-08-31 2012-03-21 拓肯兴业股份有限公司 Bearing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3724480B2 (en) Rolling device
US6250812B1 (en) Rolling bearing
JP2003074566A (en) Rolling device
JPH10103361A (en) Rolling bearing
US20040170347A1 (en) Rolling unit
JP2003148487A (en) Rolling device
JP3821976B2 (en) Rolling bearings for energizing applications
JP2009222139A (en) Rolling bearing and rolling bearing with alignment ring
CN109937308B (en) Hybrid bearing
JP2003343578A (en) Rolling device
JP2003139147A (en) Rolling device
JPS63180722A (en) Anticorrosive and durable bearing
JP2006046373A (en) Rolling bearing
JP3535896B2 (en) Bearing parts
JP2005272853A (en) Machine parts having oxide film, rolling equipment equipped with the machine parts, and surface treatment method for the machine parts
JP2009197820A (en) Resin ball bearing
JP2000205277A (en) Rolling bearing
JP2003139139A (en) Rolling device
JPH0942296A (en) Corrosion resistant rolling bearing
JP2002227848A (en) Rolling bearing retainer
JP2005214254A (en) Rolling support device
JP2003120689A (en) Rolling device
JP5725071B2 (en) Rolling bearing
JP2005201327A (en) Rolling device
JP2020153497A (en) Rolling bearing