JP2006105262A

JP2006105262A - 転動装置

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Publication number: JP2006105262A
Application number: JP2004292164A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Michioka; 英一道岡; Tsurujiro Ise; 弦二郎伊勢
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】耐食性と非磁性が要求される特殊環境下で好適に使用することができる、転がり寿命に優れた転動装置を提供する。
【解決手段】転動体循環路を形成するように対向配置された部材と、その部材間の転動体循環路を転動する転動体とを有する転動装置において、対向配置された部材の少なくとも一方を、３６〜４０重量％Ｃｒ、３．６〜４．２重量％Ａｌ、残部ＮｉのＮｉＣｒ合金で形成することにより上記課題を解決した。この転動装置において、ＮｉＣｒ合金で形成された部材の表面硬さがＨｖ６５０以上であることが好ましく、転動体がセラミックス材料又は上記ＮｉＣｒ合金で形成されていることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、転がり軸受、ボールねじ、直動案内装置等の転動装置に関し、更に詳しくは、耐食性と非磁性が要求される用途に好ましく利用できる転動装置に関するものである。

転がり軸受、ボールねじ、直動案内装置等の転動装置は、転動体循環路と、その転動体循環路を転動するに多数の転動体とを有している。こうした転動装置は、一般に、転動体循環路を構成するように２つの部材が所定の間隔で対向配置され、その転動体循環路を多数の転動体が転動することにより、そのいずれか一方の部材が回転運動又は直線運動する。

こうした転動装置を構成する材料としては、主に高炭素クロム軸受鋼等の鉄鋼材料が一般的に使用されているが、近年、転動装置の使用環境が多様化し、例えば腐食性環境下で使用される場合には、耐食性に優れたステンレス鋼が使用されている。更に近年、より過酷な使用環境下でも使用可能な転動装置として、転走面がチタン合金で形成され、転動体がセラミックスで形成された転がり軸受けが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

一方、半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線等を使用した計測装置、磁場を利用した装置等においては、その装置内に存在する又は発生する磁場が乱れることによって寸法精度や測定精度が低下することがある。このような装置に使用される転動装置には、作動によって磁場を乱すことがないように非磁性が要求され、そのための構成材料として、非磁性のステンレス鋼やベリリウム銅が使用されている。

しかしながら、前記の製造装置や計測装置では、転動装置を構成する転動部材がわずかに磁化するだけでも寸法精度や測定精度が低下するおそれがあるので、比透磁率が１．００１以下のベリリウム銅の使用が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平１１−２２３２２１号公報実開平５−７９０４２号公報特公昭５５−２１０９６号公報

転動装置では、転動体循環路を構成する転動体転走面の転がり寿命が高いことが必要であり、そのためには、転走面や転動体を硬くすることが好ましい手段とされている。

しかしながら、上記のチタン合金については、表面強化のために冷間加工又はショットピーニング等を行なう必要があり、工程数が増えてコストアップになるという問題があった。また、チタン合金を冷間加工又はショットピーニング等で強化すれば転がり寿命は向上するが、一定の硬度を得るための加工条件の制御が難しく、転がり寿命向上効果にばらつきが生じる場合があった。

一方、ベリリウム銅については、構成元素であるベリリウムから生成される化合物の一部が環境負荷物質とされており、環境問題が今後さらに重視されることが予想されるため、将来、ベリリウム銅の使用に制約を受けるおそれがある。また、転動装置においては、対向する転走面と転動体との接触点で高い面圧が生じるが、ベリリウム銅は硬さがＨｖ４００程度と低いために摩耗が生じ易く、転がり寿命も十分でない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、耐食性と非磁性が要求される特殊環境下で好適に使用することができる、転がり寿命に優れた転動装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の転動装置は、転動体循環路を形成するように対向配置された部材と、前記部材間の転動体循環路を転動する転動体とを有する転動装置において、前記対向配置された部材の少なくとも一方が、３６〜４０重量％Ｃｒ、３．６〜４．２重量％Ａｌ、残部ＮｉのＮｉＣｒ合金で形成されていることを特徴とする。

この組成のＮｉＣｒ合金は耐食性に優れた時計側等の装飾用合金として知られていた（例えば特許文献３を参照）が、このＮｉＣｒ合金を転動装置の部材の構成材料とすることにより、耐食性と非磁性が要求される特殊環境下で好適に使用できる転動装置とすることができると共に、時効処理後の硬度が高く、転がり寿命にも優れた転動装置とすることができる。

本発明の転動装置においては、前記ＮｉＣｒ合金で形成された部材の表面硬さが、Ｈｖ６５０以上であることが好ましい。この発明によれば、部材の表面硬さがＨｖ６５０以上であるので、転走面と転動体との接触点で高い面圧が生じる転動装置の部材として好ましく使用でき、十分な転がり寿命を有する転動装置とすることができる。

また、本発明の転動装置においては、前記転動体が、セラミックス材料又は前記ＮｉＣｒ合金で形成されていることが好ましい。この発明によれば、転動体をセラミックス材料又はＮｉＣｒ合金で形成することにより、耐食性と非磁性の点でより好ましく、要求される特殊環境下で好適に使用することができる。

なお、本発明の転動装置としては、例えば、ボールベアリング等の転がり軸受、ボールねじ、直動案内装置等を挙げることができる。また、こうした転動装置は、半導体製造装置、液晶製造装置、化学繊維製造装置、食品機械等のように、水、塩水、化学薬品等に対する耐食性が要求される環境下や、Ｘ線又は電子線を使用する計測装置のように非磁性が要求される環境下で好ましく使用される。

以上説明したように、本発明の転動装置によれば、対向配置された部材の少なくとも一方をＮｉＣｒ合金で形成したので、耐食性と非磁性が要求される特殊環境下で好適に使用することができると共に、時効処理後の硬度が高く、転がり寿命にも優れた転動装置とすることができる。

本発明の転動装置は、転動体循環路を形成するように対向配置された部材と、その部材間の転動体循環路を転動する転動体とを有する転動装置において、対向配置された部材の少なくとも一方が、３６〜４０重量％Ｃｒ、３．６〜４．２重量％Ａｌ、残部ＮｉのＮｉＣｒ合金で形成されていることに特徴を有している。こうした転動装置としては、例えば、ボールベアリング等の転がり軸受や、ボールねじ、直動案内装置等の転がり案内装置を挙げることができる。

ＮｉＣｒ合金は、３６〜４０重量％Ｃｒ、３．６〜４．２重量％Ａｌ、残部Ｎｉで構成されている時効処理合金であり、溶体化処理後に時効処理を行うことにより、α相、γ相及びγ’相からなる複合析出層が形成されて高い硬度を示す。以下、各成分について説明する。

Ｎｉ（ニッケル）は、靱性を向上させると共に優れた耐食性を有する元素であり、このＮｉＣｒ合金においてはバルク金属として位置づけられる。

Ｃｒ（クロム）は、Ｎｉと同様に優れた耐食性を有すると共に粒界反応によりα相の析出を促進する作用をなすものである。このＣｒの含有によりα相が層状に析出する濃度範囲は３０〜５５重量％であるが、溶体化処理後で時効処理前のＮｉＣｒ合金の加工性と、時効処理後のＮｉＣｒ合金の硬度とを考慮した場合、３６〜４０重量％の範囲内であることが好ましい。Ｃｒ含有量が３６重量％未満の場合には、時効処理後の硬度が所望の硬度（例えばＨｖ６５０以上）にならない場合がある。また、Ｃｒ含有量が４０重量％を超えると、溶体化処理後で時効処理前のＮｉＣｒ合金の加工性が悪くなることがある。

Ａｌ（アルミニウム）は、ＮｉＣｒ合金において複合析出を促進させる元素であり、３．６〜４．２重量％の範囲内で含有させることにより複合析出を促進させ、時効硬化性を著しく向上させることができる。Ａｌ含有量が３．６重量％未満では、時効処理によっても十分な複合析出が行われず必要な硬度（例えばＨｖ６５０以上）を得られないことがある。一方、Ａｌ含有量が４．２重量％を超えると、溶体化処理後で時効処理前のＮｉＣｒ合金の硬度がＨｖ３００を超えて切削加工性が低下する。

なお、上記合金成分の他に、Ｃ（炭素）は０．０１５重量％を上限とすることが好ましい。Ｃが０．０１５重量％を超えると、炭化物を過剰に生成し、耐食性の低下と靱性の低下が起き易くなる。また、必要に応じてＴｉ（チタン）等、Ａｌと同じＧＣＰ相生成元素を含有させることができ、Ａｌと同様の複合析出による時効硬化性を向上させることができる。また、Ｓｉを添加して耐摩耗性を向上させたり、Ｍｎを脱酸剤として添加してもよい。なお、ＮｉＣｒ合金には不可避不純物も含まれる。

本発明の転動装置は、こうしたＮｉＣｒ合金からなる母材を溶体化処理し、その後、所定の形状に加工し、さらに時効処理した後に最終仕上げ加工を行って製品形状に製造される。

溶体化処理は、合金元素を固溶させる処理であり、上記ＮｉＣｒ合金においては１０００℃〜１２００℃の温度範囲内で熱処理する。溶体化処理の時間は特に限定されないが、作業効率の観点からは処理温度が高いほど処理時間を短縮することができる。例えば、１１００〜１２００℃で数分間〜数十分間の範囲で溶体化処理することが望ましい。溶体化処理後のＮｉＣｒ合金は、γ相が生成し、硬度が約２００以下程度と加工し易いので、溶体化処理後のＮｉＣｒ合金は、プレス加工や切削加工等でほぼ完成品に近い形状に加工される。

時効処理は、溶体化処理した合金に更に熱処理を行うことにより、α相、γ相及びγ’相からなる複合析出層を形成して硬度を向上させるための処理である。時効処理温度としては、５００〜９５０℃、特に好ましくは５５０〜７００℃である。時効処理時間は、通常５時間程度で行われるが、あまり長時間処理されると、硬度が低下することがある。時効処理温度が５００℃未満では、特にＡｌ含有量が少ないものではγ’相の析出が不十分で複合析出による効果が小さく、また、時効処理温度が９００℃を超えると、層状析出相が粒状化して硬度が低下するので好ましくない。なお、本発明の転動装置の構成部材はこうした高い温度で時効処理がなされるので、得られた転動装置は耐熱性に優れ、高温環境用の転動装置として好ましく適用することができる。

なお、時効処理温度によって生じる組織は、上記好ましい温度範囲である５５０〜７００℃では、粒界反応ノジュール内で、γ'-Ｎｉ_３Ａｌ相が層状α相とγ母相の境界に優先的に薄い層状に複合析出し、α相、γ’相及びγ相の特徴的な三層構造からなる複合析出層が形成される。こうした時効処理後のＮｉＣｒ合金は、特に６００〜７００℃での時効処理後においてα相、γ’相及びγ相の特徴的な三層構造からなる複合析出層が十分に形成されるので、その表面硬さがＨｖ６５０以上となり、転動体転走面の表面硬さとしては極めて好ましい水準とすることができる。このとき、ヤング率も２１０ＧＰａと高い水準となり、例えばベリリウム銅の１３０ＧＰａに比べて優れた値となる。なお、ヤング率が高いということは、転動装置の小型化を実現する上で好ましい特性である。

時効処理後においては、例えば研削加工等により最終仕上加工が行われる。製造されたＮｉＣｒ合金からなる部材の表面硬さは、耐摩耗性及び耐荷重性の面から、Ｈｖ６５０以上であることが望ましい。部材の表面硬さがＨｖ６５０未満であると、耐摩耗性及び耐荷重性が不十分となり、転がり寿命が低下することがある。

転動体は、鉄鋼材料又はセラミック材料で構成してもよいし、上記のＮｉＣｒ合金で構成してもよい。ただし、非磁性又は優れた耐食性が求められる用途では、セラミック材料又はＮｉＣｒ合金で構成することが好ましい。セラミックス材料の具体例としては、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系、酸化アルミニウム系、酸化ジルコニウム系等のセラミックス材料が挙げられる。また、電子線を用いる装置のように非磁性と同時に導電性が求められる場合には、ＴｉＮ等を含有する導電性セラミックスで構成された転動体を使用したり、又は、窒化ケイ素等のような導電性がないセラミックスで構成された転動体にＣＶＤ等によってＴｉＮコーティングを施したものを使用してもよい。

また、本発明の転動装置には、転動体循環路を形成するように対向配置された部材間に転動体を保持する保持器を用いることができる。保持器の材質は、十分な非磁性を有しているものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリアミド、フッ素樹脂等の樹脂製保持器、黄銅製保持器、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼製保持器等を例示できる。但し、グリースが使用できない用途では、自己潤滑性を有するフッ素樹脂製保持器等を使用することが好ましい。さらに、本発明の転動装置は、その用途に応じてシール等の密封装置を備えていてもよい。シールの材質は、十分な非磁性を有しているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ニトリルゴム等のゴム製シールを例示できる。耐熱性が要求される用途では、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼製シール又は工業用純チタン製シールが好ましい。また、本発明の転動装置には、その内部にグリースを封入してもよい。グリースの種類は特に限定されるものではないが、転動装置が真空中で使用される場合には、真空用フッ素グリースを使用することが好ましい。

次に、本発明の転動装置の用途について説明する。

本発明に係る転動装置は、非磁性のＮｉＣｒ合金により、転動体循環路を形成するように対向配置された部材の少なくとも一方が形成されているため、非磁性が要求される用途に好適に使用することができる。すなわち、本発明の転動装置が、磁場環境下において使用されても、磁場によって引力が作用したり作動が不安定になったりすることがなく、また、作動によって周辺の磁場を乱すことがないため、例えば半導体製造装置、液晶製造装置、医療機器、Ｘ線又は電子線を使用した計測装置等に好適に使用することができる。また、そうした装置において、電子線等の近くで転動装置が使用される場合でも、転動装置が作動することによって電子線等を乱すことがないため、測定精度の低下等が生じることがなく好適に使用することができる。

さらに、上記の各種装置は機構が複雑であるものが多く、転動装置の交換を行なうことは大きなコスト負担を伴っていたが，本発明に係る転動装置は例えば転がり寿命が優れているため、転動装置の交換頻度を少なくすることができる。さらに、本発明に係る転動装置は、非常に耐食性に優れるＮｉＣｒ合金からなる部材で構成されているため、高い耐食性が要求される用途に好適に使用することができる。例えば、酸、アルカリ等の薬品や、腐食性のガス等と接触するような環境下で転動装置が使用されても、ＮｉＣｒ合金は耐食性に優れているので、腐食のために転動装置の寿命が低下することがほとんどない。したがって、半導体洗浄装置、半導体製造装置、液晶製造装置、化学繊維製造装置、食品用機械等において、好適に使用することができる。また、本発明に係る転動装置は寿命が優れているため、転動装置の交換頻度を少なくすることができる。

本発明の転動装置としては、転がり軸受、直動案内装置、ボールねじ等が挙げられる。また、本発明における対向配置された部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪と外輪を指し、直動案内装置の場合には案内レールとスライダを指し、ボールねじの場合にはねじ軸とナットを指している。

図１〜図４は、本発明に係る転動装置の例を示している。図１と図２は、リニアモーションガイド（直動案内装置）の例を示す概略構成図であり、図３は、ボールねじの例を示す概略構成図であり、図４は、ボールベアリングの例を示す概略構成図である。

図１に示すリニアモーションガイド（直動案内装置）は、長手方向にボール転走面１ａが形成された軌道レール（軌道軸）１と、転動体としての多数のボール２を介してこの軌道レール１に嵌合すると共に内部にそのボール２の無限循環路を備えた摺動台（スライド部材）３とから構成されている。摺動台３は、ボール２の循環に伴って軌道レール１上を往復運動する。この摺動台３は、テーブル等（図示せず）を取り付けるための取付面５ａを有する略サドル状のブロック５と、このブロック５の前後両端面に固定された一対のエンドプレート６とから構成されている。上記の無限循環路は、このブロック５に軌道レール１のボール転走面１ａに対応して形成された負荷ボール転走面５ｂ及びボール戻し孔５ｃと、両エンドプレート６に形成されて該負荷ボール転走面５ｂおよびボール戻し孔５ｃを連通する方向転換路（図示せず）とからなっている。

本発明は、図１に示すリニアモーションガイドにおいて、その転動体転走面を有する部材である軌道レール１と摺動台３の少なくとも一方、好ましくは両方を、ＮｉＣｒ合金で形成する。具体的には、ボール転走面１ａを有する軌道レール１をＮｉＣｒ合金で形成し、負荷ボール転走面５ｂ及びボール戻し孔５ｃと、両エンドプレート６に形成されて負荷ボール転走面５ｂ及びボール戻し孔５ｃを連通する方向転換路とを備えた摺動台３をＮｉＣｒ合金で形成することが好ましい。

図２示すリニアモーションガイド（直動案内装置）は、ボールスプライン装置と呼ばれ、軌道軸としてのスプライン軸１１と、そのスプライン軸１１に多数のボール１２を介して移動自在に取付けられたスライド部材としての外筒１３とを有している。スプライン軸１１は真円の円柱形状をなし、その表面には、ボール１２の軌道となり、スプライン軸１１の軸線方向に延びる転動体転走面としてのボール転走溝１１ａが形成されている。このボール転走溝１１ａは、複数条形成されている。ボール１２とボール転走溝１１ａとはボール転走溝１１ａの底の一点で接触し、ボール転走溝１１ａの両側にはボール転走溝１１ａよりも掘り下げると共にボール転走溝１１ａの長手方向に延びる溝１７が形成されている。スプライン軸１１に取付けられる外筒１３は、ボール転走溝１１ａに対応する負荷転走面としての負荷転走溝１３ａを有している。サーキット状のボール循環路内には、スプライン軸１１に対する外筒１３の相対的な直線運動に併せて循環する複数のボール１２が配列・収納される。外筒１３に形成した負荷転走溝１３ａとスプライン軸１１に形成したボール転走溝１１ａとの間で負荷転走路１４が形成される。負荷転走路１４の隣には荷重から開放されたボール１２が転走する無負荷戻し通路１５が形成されている。外筒１３には、複数のボール１２をスプライン軸１１の軸線方向に整列・保持する保持器１６が組み込まれる。外筒１３の軸線方向の両端には、保持器１６を一体で保持すべく止め輪１７が設けられる。

本発明は、図２示すリニアモーションガイドにおいて、その転動体転走面を有する部材であるスプライン軸１１と外筒１３の少なくとも一方、好ましくは両方を、ＮｉＣｒ合金で形成する。具体的には、ボール転走溝１１ａを有するスプライン軸１１をＮｉＣｒ合金で形成し、負荷転走路１４及び無負荷戻し通路１５を構成する転走面等を備えた摺動台３をＮｉＣｒ合金で形成することが好ましい。

図３に示すボールねじは、外周面に螺旋状のボール転走溝３１ａが形成されたねじ軸３１と、内周面に前記ボール転走溝３１ａに対応する螺旋状の負荷ボール転走溝３２ａが形成されて、ねじ軸３１に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材３２とを備えている。ナット部材３２には、ねじ軸３１のボール転走溝３１ａとナット部材３２の負荷ボール転走溝３２ａとの間の負荷ボール転走路３３の一端他端を繋ぐパイプ状の戻し部材であるリターンパイプ３４が取り付けられる。リターンパイプ３４の内部には、断面円形状のボール戻し路が形成される。負荷ボール転走溝３３及びリターンパイプ３４内部のボール戻し路には、複数のボール３５が配列・収容される。複数のボール間には、必要に応じてボール同士の接触を防止するスペーサ３６が介在される。こうしたボールねじは、ねじ軸３１のナット部材３２に対する相対的な回転に伴って、ナット部材３２がねじ軸３１に対してねじ軸３１の軸線方向に相対的に直線運動する。このとき、ボール３５は、ボール転走溝３１ａと負荷ボール転走溝３２ａとの間を転がり運動する。負荷ボール転走溝３２ａの一端まで転がったボール３５は、リターンパイプ３４内のボール戻し路に導かれ、数巻き前の負荷ボール転走溝３２ａの他端に戻される。これにより、ボール３５が負荷ボール転走路３３及びボール戻し路で構成されるボール循環路を循環する。

本発明は、図３示すボールねじにおいて、その転動体転走面を有する部材であるねじ軸３１とナット部材３２の少なくとも一方、好ましくは両方を、ＮｉＣｒ合金で形成する。具体的には、ボール転走溝３１ａを有するねじ軸３１をＮｉＣｒ合金で形成し、負荷ボール転走溝３２ａを有するナット部材３２をＮｉＣｒ合金で形成することが好ましい。

図４に示すボールベアリング４０は、外方部材としての外輪４１と、この外輪４１の内側に設けられた内方部材としての内輪４２と、この内輪４２と外輪４１との間に転動自在に配設された多数の転動体であるボール４３とを有している。外輪４１と内輪４２との間は、ボール４３が循環する転動体循環路を構成しており、その転動体循環路内には、ボール４３を外輪４１と内輪４２の周方向にほぼ一定間隔で保持する保持器４４が組み込まれている。

本発明は、図４示すボールベアリングにおいて、その転動体循環路を構成する部材である外輪４１と内輪４２の少なくとも一方、好ましくは両方を、ＮｉＣｒ合金で形成する。

次に、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

（実施例１）
３８．２重量％Ｃｒ、３．７８重量％Ａｌ、０．００４重量％Ｃ及び不可避不純物を含み、残部がＮｉからなるＮｉＣｒ合金を用いて、転動装置を作製した。転動装置は、上記図１に示す態様のリニアモーションガイドとし、その軌道レール及び摺動台（ブロック）をＮｉＣｒ合金で作製した。軌道レールと摺動台は、呼び型番がＲＳＲ７Ｍ（ＴＨＫ株式会社規格）の形状とし、具体的には、軌道レールはおよその外形寸法で高さ５ｍｍ×幅７ｍｍ×長さ９０ｍｍからなる形状を備えるものであり、摺動台はおよその外形寸法で高さ６．５ｍｍ×幅１７ｍｍ×長さ２３．５ｍｍからなる形状を備えるものである。

先ず、１２００℃で溶体化処理された直径２８ｍｍのＮｉＣｒ合金製丸棒（表面硬さ：１７９〜２２０Ｈｖ）を準備した。この丸棒を、旋盤、ワイヤー放電加工機、マシニング等の加工機を使用して所定の形状にまで加工した。溶体化処理された丸棒は硬度が小さく、問題なく加工することができた。なお、摺動台を構成する側蓋は上記と同じＮｉＣｒ合金で作製したものを使用したが、ねじについては黄銅製のものを使用した。なお、転動体であるボールは、直径１／１６インチ（１．５８８ｍｍ）の窒化ケイ素セラミックスボールを使用した。

所定の形状にまで加工した軌道レールと摺動台について、窒素雰囲気中で６５０℃・５時間の時効処理を行った。さらに時効処理後の軌道レールと摺動台について最終仕上げ加工である研削加工を行い、製品形態の軌道レールと摺動台を作製した。得られた軌道レールと摺動台の転動体転走面の表面硬さは、いずれもＨｖ６７０〜７２８の範囲内であった。

（特性試験）
ＮｉＣｒ合金、ベリリウム銅、マルテンサイトステンレス鋼を材料とし、各試験片を作製して特性を評価した。評価項目としては、下記に示す転がり寿命試験及び耐食性試験について行った。

ＮｉＣｒ合金製の試験片としては、実施例１で説明したのと同じＮｉＣｒ合金を用い、同様の熱処理（時効処理：６５０℃・５時間・窒素雰囲気中）を行った後に研削加工して所定の寸法（外径Ｄ６０ｍｍ×内径ｄ２５ｍｍ×厚さｔ１０ｍｍ）にしたものを用いた。ベリリウム銅製の試験片は、ＪＩＳＣ１２７０ＢＨに規定された成分からなる丸棒を外径６０ｍｍに加工した後、析出硬化熱処理（３１５℃、２時間）を行った後に前記と同じ寸法に研削加工したものを用いた。マルテンサイトステンレス鋼製の試験片は、ＳＵＳ４４０Ｃ相当品は焼入れ焼き戻しを行った表面硬さ７００Ｈｖ程度の焼入れ鋼材である。なお、各試験片は、アルコールを洗浄溶媒とした超音波洗浄を１５分行った後に試験に供された。

（転がり寿命試験）
転がり寿命試験は、図５（ａ）に示す相反スラスト転がり寿命試験機に、図５（ｂ）に示すドーナツ円盤状（外径Ｄ６０ｍｍ×内径ｄ２５ｍｍ×厚さｔ１０ｍｍ）に加工した試験片を装着し、主軸を回転した際の転がり試験の結果により評価した。試験数は、各試験片とも１０回（１０枚）とした。

試験条件としては、負荷荷重：１５０Ｎ／ボール１個、面圧：２５５４ＭＰａ、負荷ボール数：６個、負荷ボール直径：３／８インチ（９．５２５ｍｍ）、負荷ボール軌道径：φ４５ｍｍ、負荷ボール材質：セラミックス（窒化ケイ素ボール）、回転数：８００ｒｐｍ（ｍｉｎ^−１）、潤滑油：ＤＴＥ２６（モービル石油製）、潤滑油量：８０ｃｍ^３／分、試験室温度：２２℃±２℃、で行った。

ＮｉＣｒ合金製の試験片のＬ５０（累積破損確率５０％における寿命回転数）はおよそ２．５４×１０^７であったのに対し、ベリリウム銅製の試験片のＬ５０は、およそ１．０７×１０^６であった。

（耐食性試験）
耐食性試験用の試験片として、実施例１で説明したのと同じＮｉＣｒ合金を用い、同様の熱処理（時効処理：６５０℃・５時間・窒素雰囲気中）を行ったものを試験片（外径６０ｍｍ×内径２５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）とした。この試験片をアルコールを洗浄溶媒とした超音波洗浄を１５分行った後、下記の耐食性試験に供した。耐食性試験は、塩水噴霧試験（複合サイクル試験機、５％ＮａＣｌ水溶液、噴霧時３５℃、乾燥時６０℃、噴霧量：１時間当たり1.3ml／80cm^２）によった。塩水噴霧試験は、３時間噴霧した後に３時間乾燥したものを１サイクルとし、そのサイクルを繰り返し行った。耐食性の評価は、測定試料を画像処理して、全面積に対する腐食面積の割合を発錆率（百分率）として評価した。

ＮｉＣｒ合金製の試験片は、３８４時間終了までに錆の発生は確認されなかった。一方、ベリリウム銅製の試験片は、２４時間経過時で３５％の発錆率であった。また、マルテンサイトステンレス鋼製の試験片は、２４時間経過時で１００％の発錆率であった。

本発明の転動装置の一例を示す概略構成図である。本発明の転動装置の他の一例を示す概略構成図である。本発明の転動装置の他の一例を示す概略構成図である。本発明の転動装置の他の一例を示す概略構成図である。相反スラスト転がり寿命試験機を用いた試験方法及び試験片の概略図である。

符号の説明

１軌道レール
１ａボール転走面
２ボール
３摺動台
５ブロック
５ａボール転走面
５ｂ負荷ボール転走面
５ｃボール戻し孔
６エンドプレート
１１スプライン軸
１１ａボール転走溝
１２ボール
１３外筒
１４負荷転走路
１５無負荷戻し路
１６保持器
１７溝
３１ねじ軸
３１ａボール転走溝
３２ナット部材
３２ａ負荷ボール転走溝
３３負荷ボール転走路
３４リターンパイプ
３５ボール
３６スペーサ
４０ボールベアリング
４１外輪
４２内輪
４３ボール
４４保持器

Claims

転動体循環路を形成するように対向配置された部材と、前記部材間の転動体循環路を転動する転動体とを有する転動装置において、前記対向配置された部材の少なくとも一方が、３６〜４０重量％Ｃｒ、３．６〜４．２重量％Ａｌ、残部ＮｉのＮｉＣｒ合金で形成されていることを特徴とする転動装置。
前記Ｎｉ合金で形成された部材の表面硬さが、Ｈｖ６５０以上であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
前記転動体が、セラミックス材料又は前記ＮｉＣｒ合金で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転動装置。