JP2013133511A - Titanium material and rolling device including the titanium material in its member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To find a novel manufacturing condition for mass-producing a titanium material with a new phase stably and cost-effectively.SOLUTION: The titanium material has undergone the solution treatment and the aging treatment, wherein the total treatment time including the solution treatment and the aging treatment is within 160 hours, the titanium material has a new phase in which a diffraction spot exists on an electron diffraction pattern obtained by the electron microscopy at a position offset from a virtual line connecting between substantial centers of adjacent parent phases, and the diffraction spot of an ω phase does not exist at a position on the virtual line.

Description

本発明は、チタン材料、及びこのチタン材料を構成部材に含む転動装置に関するものである。   The present invention relates to a titanium material and a rolling device including the titanium material as a constituent member.

チタン材料は、一般に、純チタン、α型チタン合金、α+β型チタン合金、β型チタン合金に大別されることが従来から知られている。このうちの純チタンは、常温で稠密六方晶(α相)であるが、約885℃で体心立方晶(β相)に同素変態(または、相変態ともいう。)する。このような純チタンに合金元素を添加すると、元素の種類や添加量によりβ変態点が変化し、α相及びβ相と呼ばれる2相領域が出現する。そして、合金化しても、常温においてα単相のものがα型チタン合金、α相とβ相の2相が存在するものがα+β型チタン合金と一般に呼ばれている。また、β変態点以上の温度から焼き入れで純安定的にβ単相となり得る合金が、β型チタン合金と呼ばれている。   It has been conventionally known that titanium materials are generally classified into pure titanium, α-type titanium alloy, α + β-type titanium alloy, and β-type titanium alloy. Of these, pure titanium is a dense hexagonal crystal (α phase) at room temperature, but undergoes an allotropic transformation (also referred to as a phase transformation) to a body-centered cubic crystal (β phase) at about 885 ° C. When an alloy element is added to such pure titanium, the β transformation point changes depending on the type and amount of the element, and a two-phase region called an α phase and a β phase appears. Even when alloyed, an α-type titanium alloy is generally called α-type titanium alloy and an α-β type titanium alloy is one having two phases of α-phase and β-phase at room temperature. In addition, an alloy that can be converted into a β single phase purely by quenching from a temperature equal to or higher than the β transformation point is called a β-type titanium alloy.

以上のようなチタン材料は、鉄鋼材料に比べて比強度(=引張強さ/比重)に優れることから、古くから航空、軍事、宇宙、海洋探査等の分野で使用されてきた。特に、β型チタン合金は、高強度、軽量性、耐食性を併せ持つ優れた材料であるため、その用途は広く、最近では、人工骨等の生体材料、眼鏡フレームなどの装身具、ゴルフクラブ等のスポーツ用品などにも使用分野が広がりつつある。   Titanium materials as described above are superior in specific strength (= tensile strength / specific gravity) compared to steel materials, and have been used in fields such as aviation, military, space, and ocean exploration since ancient times. In particular, the β-type titanium alloy is an excellent material having both high strength, light weight, and corrosion resistance, so its use is widespread. Recently, biomaterials such as artificial bones, accessories such as eyeglass frames, sports such as golf clubs, etc. The field of use is expanding to supplies.

ただし、β型チタン合金には、β相が不安定なために、急冷によってマルテンサイト変態を起こしたり、急冷や時効によってω相と呼ばれる準安定相が析出し、硬化と脆化を起こしたりするといった問題が存在していた。ここで、ω相とは、六方晶構造を持つ相であり、体心立方晶構造を持つβ相とともに連続した結晶格子上に共存するものである。チタン合金におけるω相変態の発現は、チタン合金の強度や靭性、電気抵抗等の物理的性質に影響を与えるものである。また、β相は比較的柔らかく、ω相は非常に硬いので、これら2相の共存組織が系全体の強度を規定することとなる。   However, because the β-phase titanium alloy is unstable in the β-type titanium alloy, it causes martensitic transformation by rapid cooling, or a metastable phase called ω-phase precipitates due to rapid cooling or aging, causing hardening and embrittlement. There was such a problem. Here, the ω phase is a phase having a hexagonal crystal structure and coexists on a continuous crystal lattice together with a β phase having a body-centered cubic crystal structure. The manifestation of the ω phase transformation in the titanium alloy affects the physical properties such as strength, toughness and electrical resistance of the titanium alloy. Moreover, since the β phase is relatively soft and the ω phase is very hard, the coexistence structure of these two phases defines the strength of the entire system.

発明者らは、ω相変態機構を解明するための研究の中で、従来では知られていなかった新たな構造未決定相(以下、「新相」と記す。)を発見するに至った。すなわち、発明者らは、ω相変態についての電子論的知見を得るために、透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscopy, TEM)に電子エネルギー損失分光法(Electron Energy-Loss Spectroscopy, EELS)を組み合わせたTEM−EELS(以下、単に「電子顕微鏡法」と記す。)を用いて、変態進行に伴う母相とω相の電子状態密度変化を定量的評価するデータの収集を行ったところ、採用した二段時効法の時効過程において、チタン材料の新しい析出形態を観察するに至った。具体的には、従来の学説では、「β−ω−α」の相変態が進行すると考えられていたが、時効条件によっては、新相の出現があることを確認したのである(下記特許文献1参照)。   The inventors have discovered a new structure-undetermined phase (hereinafter referred to as “new phase”) that has not been known in the past in research for elucidating the ω-phase transformation mechanism. In other words, the inventors combined a transmission electron microscope (TEM) with electron energy loss spectroscopy (EELS) in order to obtain an electronic theory about the ω phase transformation. -EELS (hereinafter, simply referred to as “electron microscopy”) was used to collect data for quantitative evaluation of changes in the electronic state density of the parent phase and the ω phase as the transformation progressed. In the aging process of the aging method, a new precipitation form of the titanium material has been observed. Specifically, in the conventional theory, it was considered that the phase transformation of “β-ω-α” proceeds, but depending on the aging conditions, it was confirmed that a new phase appears (see the following patent document). 1).

ここで、新たに発見された新相とω相との相違点を説明するために、下記特許文献1の図1及び図2を参照して説明を行うと、下記特許文献1の図1及び図2において、電子回折図形の四隅に位置する強度の大きな斑点は、母相であるβ相(11)の斑点を示している。そして、下記特許文献1における図1中の小さい斑点がω相(12)を示しており、この従来から知られるω相(12)の回折斑点は、電子回折図形上で対角に隣り合うβ相(11)の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線(I)の線上と重なる位置に現れるとともに、仮想線(I)の線分の長さの三分の一と三分の二の長さの位置に出現することが知られている。   Here, in order to explain the difference between the newly discovered new phase and the ω phase, referring to FIG. 1 and FIG. 2 of Patent Document 1 below, FIG. In FIG. 2, the spots with large intensity located at the four corners of the electron diffraction pattern indicate the spots of the β phase (11) which is the parent phase. And the small spot in FIG. 1 in the following Patent Document 1 indicates the ω phase (12), and the conventionally known diffracted spot of the ω phase (12) is β adjacent to the diagonal on the electron diffraction pattern. Appears at a position overlapping the imaginary line (I) connecting the approximate centers of the diffraction spots of the phase (11), and is one-third and two-thirds the length of the imaginary line (I). It is known to appear at the position of.

一方、下記特許文献1における図2中の小さい斑点は、発明者らによって発見された新相(22)を示している。この新相(22)については、電子回折図形上で対角に隣り合うβ相(11)の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線(II)の線上から逸れた位置に出現することが確認されている。   On the other hand, the small spot in FIG. 2 in the following Patent Document 1 indicates a new phase (22) discovered by the inventors. This new phase (22) is confirmed to appear at a position deviated from the virtual line (II) connecting the approximate centers of the diffraction spots of the β phase (11) diagonally adjacent on the electron diffraction pattern. ing.

また、新相(22)については、ω相(12)と比較して硬度がほぼ同程度であり、延性が優れていることが確認された。そこで、発明者らは、新相(22)に関する研究を鋭意行った結果、ω相(12)及び新相(22)の変態過程を明確にし、新相(22)を有するチタン材料を安定して生産できる製造条件を見出すことに成功した。   In addition, it was confirmed that the new phase (22) had almost the same hardness as the ω phase (12) and had excellent ductility. Therefore, as a result of intensive research on the new phase (22), the inventors have clarified the transformation process of the ω phase (12) and the new phase (22), and stabilized the titanium material having the new phase (22). We succeeded in finding the manufacturing conditions that can be produced.

特開2011−174120号公報(図1及び図2)JP 2011-174120 A (FIGS. 1 and 2)

しかしながら、上掲した特許文献1において開示した新相(22)を有するチタン材料の製造条件には、改良の余地が残されていた。すなわち、上記新相(22)を有する新たなチタン材料を工場等の生産ラインにて量産化するに当たっては、安定して新相(22)を析出させるとともにω相(12)を確実に消失させることのできる製造条件を確立することが必須となる。また、製造時間の短縮等といった製造コスト削減の面でより好ましい製造条件を見出すことも必要となる。   However, there remains room for improvement in the production conditions of the titanium material having the new phase (22) disclosed in Patent Document 1 listed above. That is, in mass production of a new titanium material having the new phase (22) in a production line such as a factory, the new phase (22) is stably precipitated and the ω phase (12) is surely lost. It is essential to establish manufacturing conditions that can be used. It is also necessary to find more preferable manufacturing conditions in terms of manufacturing cost reduction such as shortening of manufacturing time.

具体的には、発明者らが新相(22)を発見した時点では、時効時間に最短で40hrs程度、長いものでは400hrs以上を要する製造条件が見出されたのみであった。したがって、短い処理時間で安定かつ確実に新相(22)を有するチタン材料を製造するための条件を見出すことができれば、新相(22)を有するチタン材料の利用価値は飛躍的に拡大するものと予想できる。特に、ω相(12)が有していた脆化の問題を解消しつつも高い硬度を備える新相(22)を有するチタン材料を安定かつ安価に量産できる技術を確立できれば、例えば、高い信頼性が要求される転がり摺動部材にこの新相(22)を有するチタン材料を適用することができ、さらには、従来にはない好適な性能を有する転動装置を提供することが可能となる。   Specifically, at the time when the inventors discovered the new phase (22), only production conditions requiring a minimum aging time of about 40 hrs and a long aging time of 400 hrs or more were found. Therefore, if the conditions for producing a titanium material having a new phase (22) stably and reliably in a short processing time can be found, the utility value of the titanium material having a new phase (22) will be dramatically expanded. Can be expected. In particular, if a technology capable of stably mass-producing a titanium material having a new phase (22) having high hardness while eliminating the problem of embrittlement that the ω phase (12) had, a high reliability can be established. It is possible to apply a titanium material having this new phase (22) to a rolling sliding member that requires high performance, and it is possible to provide a rolling device having a suitable performance that has not existed in the past. .

本発明は、上記のような課題の存在に鑑みて成されたものであり、その目的は、発明者らが見出した新相を有するチタン材料を、安定かつ安価に量産することのできる新たな製造条件を見出すことにある。   The present invention has been made in view of the existence of the problems as described above, and the object thereof is a new titanium material having a new phase found by the inventors, which can be mass-produced stably and inexpensively. Finding manufacturing conditions.

本発明に係るチタン材料は、溶体化処理と時効処理を実施したチタン材料であって、前記溶体化処理と前記時効処理を含むトータルの処理時間が160hrs以内であり、電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、前記仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在しないことを特徴とするものである。   The titanium material according to the present invention is a titanium material subjected to solution treatment and aging treatment, and the total treatment time including the solution treatment and the aging treatment is within 160 hrs, and was obtained by electron microscopy. On the electron diffraction pattern, there is a new phase where a diffraction spot exists at a position deviating from a virtual line connecting the approximate centers of the diffraction spots of adjacent matrix phases, and there is no diffraction spot of the ω phase at a position on the virtual line. It is characterized by this.

また、本発明に係る転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、を備える転動装置であって、前記内方部材、前記外方部材及び前記転動体のうちの少なくとも1つが、上記のチタン材料から成ることを特徴とするものである。   In addition, the rolling device according to the present invention includes an inner member having a raceway surface on an outer surface and a raceway surface facing the raceway surface of the inner member, and is disposed on the outer side of the inner member. A rolling device comprising a member and a rolling element that is freely rollable between the both raceway surfaces, wherein at least one of the inner member, the outer member, and the rolling element is It is characterized by comprising the following titanium material.

本発明によれば、発明者らが見出した新相を有するチタン材料と、このチタン材料を構成部材に含む転動装置とを、安定かつ安価に量産することができる。   According to the present invention, a titanium material having a new phase found by the inventors and a rolling device including the titanium material as a constituent member can be mass-produced stably and inexpensively.

本発明に係るチタン材料の新たな製造条件を示す処理パターン図である。It is a process pattern figure which shows the new manufacturing conditions of the titanium material which concerns on this invention. 冷却速度の異なる3つの条件を検証するために、第一実施例である冷却媒体としての油を用いた冷却と、第二実施例である冷却媒体としての水を用いた冷却と、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却とを行った場合に、それぞれの冷却条件において新相が析出するまでの時間を計測した図である。In order to verify three conditions with different cooling rates, cooling using oil as a cooling medium in the first embodiment, cooling using water as a cooling medium in the second embodiment, and comparative examples It is the figure which measured the time until a new phase precipitates in each cooling condition, when performing atmospheric cooling at room temperature without using a certain cooling medium. 表1で示される結果のうち、冷却媒体ごとの総平均粒径を明確化するために示された図である。It is the figure shown in order to clarify the total average particle diameter for every cooling medium among the results shown by Table 1. FIG. 本発明の比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of performing the atmospheric cooling at room temperature which does not use the cooling medium which is a comparative example of this invention. 本発明の比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of performing the atmospheric cooling at room temperature which does not use the cooling medium which is a comparative example of this invention. 本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using oil as a cooling medium which is the 1st example of the present invention. 本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using oil as a cooling medium which is the 1st example of the present invention. 本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using oil as a cooling medium which is the 1st example of the present invention. 本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using water as a cooling medium which is the 2nd example of the present invention. 本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using water as a cooling medium which is the 2nd example of the present invention. 本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。It is a micro photograph at the time of using water as a cooling medium which is the 2nd example of the present invention. チタン材料からなる転がり摺動部材によって構成される本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which illustrates one form of the linear guide apparatus which concerns on this embodiment comprised by the rolling sliding member which consists of titanium materials. 図7Aで示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the infinite circuit provided with the linear guide apparatus shown to FIG. 7A. 本実施形態に係る転動装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。It is a figure which illustrates the case where the rolling device concerning this embodiment is constituted as a ball screw device. 本実施形態に係る転動装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。It is a figure which illustrates the case where the rolling device concerning this embodiment is constituted as a spline device. 本実施形態に係る転動装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。It is a partial longitudinal section perspective view which illustrates one form at the time of constituting the rolling device concerning this embodiment as a rotation bearing device. 図10Aに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。It is a figure which shows the longitudinal cross-section of the rotation bearing apparatus shown to FIG. 10A. 本実施形態に係る転動装置を滑りねじ装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。It is an appearance perspective view which illustrates one form at the time of constituting the rolling device concerning this embodiment as a slide screw device. 本発明の多様な適用事例を説明するための図であり、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の転動装置を示す外観斜視部分断面図である。It is a figure for demonstrating the various application examples of this invention, and is an external appearance perspective fragmentary sectional view which shows the rolling device of the type which combined the linear motion guide and the ball screw into the integral structure.

発明者らは、上述した課題の解決のために鋭意研究を行った結果、新相を有するチタン材料を安定かつ安価に量産できる製造条件を見出すことに成功した。そこで、以下に記す実施形態では、発明者らが見出した製造条件と、かかる製造条件によって製造された新相を有するチタン材料の特徴を示す分析結果について説明することとする。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the inventors have succeeded in finding a production condition capable of mass-producing a titanium material having a new phase stably and inexpensively. Therefore, in the embodiment described below, the manufacturing conditions found by the inventors and the analysis results indicating the characteristics of the titanium material having a new phase manufactured under the manufacturing conditions will be described.

発明者らは、新相が出現するとともにω相が消失し、しかもビッカース硬さHvが少なくとも400以上を確保できる製造条件を見出すことを実験の目的とした。この実験において採用された実験試料は、鋼種名KS15−3−3−3として知られる高成形性高強度チタン合金であり、その外郭形状については、例えばドーナツ形を採用することとした。   The inventors set the object of the experiment to find production conditions that can ensure a Vickers hardness Hv of at least 400 or more when a new phase appears and the ω phase disappears. The experimental sample employed in this experiment is a high formability and high strength titanium alloy known as a steel type name KS15-3-3-3, and the outer shape of the experimental sample is, for example, a donut shape.

すなわち、本実験は、上記ドーナツ形からなる外郭形状を有するKS15−3−3−3製の実験試料を用意し、この実験試料に種々の処理を行いながら、任意の処理条件ごとにおけるビッカース硬さHvを確認するとともに、電子顕微鏡法によって得られる電子回折図形を観察することで、ビッカース硬さHvが少なくとも400以上を確保でき、かつ、ω相が消失して新相が析出する条件を見出すことで行われた。   That is, this experiment prepares an experimental sample made of KS15-3-3-3 having an outer shape made of the above-mentioned donut shape, and performs various treatments on the experimental sample, and performs Vickers hardness for each arbitrary processing condition. By confirming Hv and observing an electron diffraction pattern obtained by electron microscopy, the Vickers hardness Hv can be ensured to be at least 400 or more, and the condition that the ω phase disappears and a new phase precipitates is found. Made in

なお、KS15−3−3−3の物性については、組成がTi−15V−3Cr−3Sn−3Al、密度が4.76g/cm、β変態温度が760℃となっている。また、実験試料の厚みWについては、0.6mmとした。 In addition, about the physical property of KS15-3-3-3, a composition is Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, a density is 4.76 g / cm < 3 >, and (beta) transformation temperature is 760 degreeC. The thickness W of the experimental sample was 0.6 mm.

次に、上記実験によって見出された好適な製造条件を、図1に示す。図1は、新相が出現するとともにω相が消失し、しかもビッカース硬さHvが少なくとも400以上を確保できる本発明に係るチタン材料を、安定かつ安価に量産することのできる新たな製造条件を示した処理パターン図である。なお、図1で示すグラフ図では、横軸に処理時間(hrs)が、縦軸に温度(℃)がとられている。   Next, preferred production conditions found by the above experiment are shown in FIG. FIG. 1 shows new production conditions that allow stable and inexpensive mass production of a titanium material according to the present invention in which the ω phase disappears as the new phase appears and the Vickers hardness Hv is at least 400 or more. It is the process pattern figure shown. In the graph shown in FIG. 1, the horizontal axis represents the processing time (hrs) and the vertical axis represents the temperature (° C.).

発明者らの実験によって、実験試料に対して、β変態温度である760℃以上の処理温度、例えば処理温度約1000℃を、約1hrs程度維持した後に、冷却速度30℃/sec以上で常温まで冷却を行う溶体化処理を実施し、その後、処理温度300〜500℃、時効時間20hrs以上の時効処理を施すことで、ビッカース硬さHvが400以上であり、さらに、電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在しないチタン材料を、安定かつ確実に製造できることが明らかとなった。また、図1で示す製造条件の場合、本発明に係るチタン材料を製造するために必要となるトータルの処理時間を、最短で約40hrs以内、最長でも約160hrs以内とすることが可能であることが明らかとなった。   According to experiments by the inventors, a processing temperature of 760 ° C. or higher which is a β transformation temperature, for example, a processing temperature of about 1000 ° C. is maintained for about 1 hrs, and then is cooled to room temperature at a cooling rate of 30 ° C./sec or higher. A solution treatment for cooling was carried out, and then an aging treatment at a treatment temperature of 300 to 500 ° C. and an aging time of 20 hrs or more was performed, whereby the Vickers hardness Hv was 400 or more, and further obtained by electron microscopy. Titanium that has a new phase with diffraction spots at positions deviating from the imaginary line connecting the approximate centers of diffraction spots of adjacent matrix phases on the electron diffraction pattern, and has no ω-phase diffraction spots at positions on the imaginary line It became clear that the material can be manufactured stably and reliably. Further, in the case of the manufacturing conditions shown in FIG. 1, the total processing time required for manufacturing the titanium material according to the present invention can be set to a minimum of about 40 hrs and a maximum of about 160 hrs. Became clear.

なお、発明者らが見出した上記のチタン材料の製造条件からは、以下の事項を把握することができる。すなわち、発明者らの実験では、時効処理の処理温度を300〜500℃としているが、時効処理の処理温度が300℃を越えない場合には、新相が析出しないことが明らかとなった。また、時効処理の処理温度が500℃を越えてしまった場合には、新相ではないω相が析出することが明らかとなった。また、発明者らの実験では、時効処理の時効時間を20hrs以上としているが、時効処理の時効時間が20hrsより短い場合には、ω相が析出してしまう可能性が高いことが明らかとなった。さらに、発明者らの実験では、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間を最長でも約160hrs以内としているが、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間が約160hrsを越えた場合には、Ti粒子が粗大化することが懸念されることが明らかとなった。また、トータルの処理時間が長くなることは、コストが嵩むことにもつながるため、従来技術に比べてトータルの処理時間が短い本発明は、従来技術に比べてコスト的にも優れていることが明らかとなった。   In addition, the following matters can be grasped from the manufacturing conditions of the titanium material found by the inventors. That is, in the experiments by the inventors, the treatment temperature of the aging treatment is set to 300 to 500 ° C., but when the treatment temperature of the aging treatment does not exceed 300 ° C., it has been clarified that no new phase is precipitated. In addition, when the aging treatment temperature exceeded 500 ° C., it became clear that a ω phase that was not a new phase was precipitated. Further, in the experiments by the inventors, the aging time of the aging treatment is set to 20 hrs or more. However, when the aging time of the aging treatment is shorter than 20 hrs, it is clear that the ω phase is likely to precipitate. It was. Furthermore, in the experiments conducted by the inventors, the total processing time including the solution treatment and the aging treatment is within about 160 hrs at the maximum, but the total processing time including the solution treatment and the aging treatment exceeds about 160 hrs. It became clear that there was a concern about the coarsening of Ti particles. In addition, the longer total processing time leads to higher costs, so that the present invention, which has a shorter total processing time than the prior art, is superior in cost to the prior art. It became clear.

また、発明者らは、図1で示した処理パターンのうち、いずれの条件が本発明に係るチタン材料を製造することに対して好適に貢献しているのかを確認することとした。そして、図2に示すように、溶体化処理で実施される冷却の際の冷却速度が、本発明に係るチタン材料を安定かつ確実に製造するために寄与する条件であることを見出した。すなわち、図2は、冷却速度の異なる3つの条件を検証するために、第一実施例である冷却媒体としての油を用いた冷却と、第二実施例である冷却媒体としての水を用いた冷却と、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却とを行った場合に、それぞれの冷却条件において新相が析出するまでの時間を計測した図である。なお、図2では、横軸にトータル処理時間(hrs)が、縦軸にビッカース硬さ(Hv)がとられている。   Moreover, the inventors decided to confirm which conditions among the processing patterns shown in FIG. 1 favorably contribute to the production of the titanium material according to the present invention. And as shown in FIG. 2, it discovered that the cooling rate in the case of the cooling implemented by solution treatment was conditions which contribute in order to manufacture the titanium material which concerns on this invention stably and reliably. That is, FIG. 2 uses cooling using oil as a cooling medium according to the first embodiment and water as a cooling medium according to the second embodiment in order to verify three conditions with different cooling rates. It is the figure which measured time until a new phase precipitates in each cooling condition, when cooling and the atmospheric cooling at room temperature which does not use the cooling medium which is a comparative example are performed. In FIG. 2, the horizontal axis represents total processing time (hrs), and the vertical axis represents Vickers hardness (Hv).

この実験で、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合の冷却速度は95.0℃/secであり、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合の冷却速度は30.0℃/secであり、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合の冷却速度は1.9℃/secであった。そして、図2に示すように、各条件で新相が析出するまでのトータルの処理時間(溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間)は、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合では約40hrsであり、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合では約160hrsであるのに対し、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合では約400hrsであった。   In this experiment, the cooling rate when water is used as the cooling medium according to the second embodiment is 95.0 ° C./sec, and the cooling speed when oil is used as the cooling medium according to the first embodiment is 30 The cooling rate was 1.9 ° C./sec when air cooling was performed at room temperature without using a cooling medium as a comparative example. As shown in FIG. 2, the total processing time until the new phase precipitates under each condition (total processing time including solution treatment and aging treatment) is water as a cooling medium in the second embodiment. When it is used, it is about 40 hrs, and when oil is used as the cooling medium of the first embodiment, it is about 160 hrs, whereas when air cooling is performed at room temperature without using the cooling medium of the comparative example Then, it was about 400 hrs.

このことから、溶体化処理で実施される冷却の際の冷却速度が、本発明に係るチタン材料を安定かつ確実に製造するために寄与する条件であることが確認できた。なお、図2で示す実験では、新相が析出するまでのトータルの処理時間(溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間)が最も短い条件は、第二実施例である冷却媒体として水を用いる場合であることが確認されているが、さらに冷却速度を高めることのできる冷却媒体、例えば氷水などを本実施形態に係るチタン材料の製造方法に用いることも可能である。   From this, it has confirmed that the cooling rate in the case of the cooling implemented by solution treatment is the conditions which contribute in order to manufacture the titanium material which concerns on this invention stably and reliably. In the experiment shown in FIG. 2, the shortest total processing time (total processing time including solution treatment and aging treatment) until the new phase is precipitated is that water is used as the cooling medium in the second embodiment. However, it is also possible to use a cooling medium capable of further increasing the cooling rate, such as ice water, for the titanium material manufacturing method according to the present embodiment.

さらに、発明者らは、冷却速度の異なる3つの条件でチタン材料を製造した際に、チタン材料自体に出現する組織構造の違いを確認するために、各冷却条件が結晶粒径に及ぼす影響を確認した。その結果を、表1に示す。なお、この実験は、冷却が完了した溶体化処理完了直後の実験試料を樹脂に埋め込み、樹脂に埋め込まれた実験試料を研磨によって鏡面仕上げすることで観察表面を形成し、その観察表面を顕微鏡でミクロ観察することで行われた。そして、平均粒子数は、顕微鏡視野を撮影した結晶組織写真を観察して結晶粒の数量を計測することで求められ、平均粒径は、顕微鏡視野内で観察された結晶粒数を観察領域面積で割ることで算出され、総平均粒径は、複数回の観察によって算出された平均粒径の平均値を求めることで算出されたものである。   Furthermore, the inventors have examined the influence of each cooling condition on the crystal grain size in order to confirm the difference in the structure of the structure that appears in the titanium material itself when the titanium material is manufactured under three conditions with different cooling rates. confirmed. The results are shown in Table 1. In this experiment, an experimental sample immediately after completion of the solution treatment after cooling was embedded in a resin, and the experimental sample embedded in the resin was mirror-finished by polishing to form an observation surface. It was done by micro observation. The average number of particles can be obtained by observing a crystal structure photograph taken with a microscope field of view and measuring the number of crystal grains, and the average particle size is the number of crystal grains observed in the microscope field of view area. The total average particle diameter is calculated by obtaining an average value of the average particle diameters calculated by a plurality of observations.

表1で示される結果のうち、冷却媒体ごとの総平均粒径を明確化するために、図3を示す。図3からも明らかな通り、第一実施例である冷却媒体として油を用いて溶体化処理が実施された場合のチタン材料の結晶粒の平均粒径は、80〜141μmであり、比較例である大気冷却の場合よりも、その平均粒径が大きくなる結果が得られた。また、第二実施例である冷却媒体として水を用いて溶体化処理が実施された場合のチタン材料は、結晶粒の平均粒径が111〜200μmとなり、他の冷却条件の場合に比べて最も結晶粒径が大きくなるという特徴を示すことが確認できた。このことは、結晶粒の平均粒径が80〜200μmであり、かつ、ω相を消失させながらも新相を析出させたチタン材料が発見された場合には、そのチタン材料は本実施形態に係る製造方法を用いて製造されたものであると認定することができることを示している。   Among the results shown in Table 1, FIG. 3 is shown in order to clarify the total average particle size for each cooling medium. As is clear from FIG. 3, the average grain size of the titanium material crystal grains when the solution treatment is performed using oil as the cooling medium according to the first embodiment is 80 to 141 μm. The result that the average particle diameter becomes larger than the case of some air cooling was obtained. In addition, the titanium material when the solution treatment is performed using water as the cooling medium according to the second embodiment has an average crystal grain size of 111 to 200 μm, which is the most compared with other cooling conditions. It was confirmed that the crystal grain size was increased. This means that when an average grain size of crystal grains is 80 to 200 μm and a titanium material in which a new phase is precipitated while the ω phase disappears is found, the titanium material is included in this embodiment. It shows that it can be recognized that it was manufactured using such a manufacturing method.

また、発明者らが見出したチタン材料の結晶粒の平均粒径が80〜200μmという条件値からは、次の事項を把握することができる。すなわち、チタン材料の結晶粒の平均粒径が80μmより小さい場合には、新相の析出時間が長期化することが明らかとなった。また、チタン材料の結晶粒の平均粒径が200μmより大きい場合には、脆性化が進行することが予想される。したがって、発明者らが見出したチタン材料の結晶粒の平均粒径が80〜200μmという条件値を満足すれば、少なくとも繰り返しの転がり負荷や摺動負荷を受けることとなる転がり摺動部材として、本発明に係るチタン材料を好適に用いることができることが明らかである。   Further, the following matters can be grasped from the condition value that the average grain size of the titanium material crystal grains found by the inventors is 80 to 200 μm. That is, it has been clarified that when the average grain size of the titanium material crystal grains is smaller than 80 μm, the precipitation time of the new phase is prolonged. Further, when the average grain size of the crystal grain of the titanium material is larger than 200 μm, it is expected that the embrittlement proceeds. Therefore, if the average grain size of the titanium material crystal grain found by the inventors satisfies the condition value of 80 to 200 μm, the present invention can be used as a rolling sliding member that will receive at least repeated rolling loads and sliding loads. It is clear that the titanium material according to the invention can be suitably used.

なお、表1で示された実験データの根拠となった、顕微鏡でのミクロ観察が行われた写真を、図4A〜図6Cに示しておく。ちなみに、図4A及び図4Bは、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真であり、図5A〜図5Cは、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真であり、図6A〜図6Cは、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。図4A〜図6Cのミクロ写真にも示されているように、本発明方法である水及び油を冷却媒体として用いた場合の処理の方が、比較例である大気冷却の場合に比べて、チタン材料の結晶粒の平均粒径が大きくなっていることが明らかである。   In addition, the photograph in which micro observation with the microscope used as the basis of the experimental data shown in Table 1 is shown to FIG. 4A-FIG. 6C. Incidentally, FIGS. 4A and 4B are microphotographs when air cooling is performed at room temperature without using a cooling medium as a comparative example, and FIGS. 5A to 5C are oils as a cooling medium according to the first embodiment. 6A to 6C are microphotographs when water is used as a cooling medium according to the second embodiment. As shown in the microphotographs of FIGS. 4A to 6C, the treatment in the case of using water and oil as the cooling medium according to the method of the present invention is compared with the case of atmospheric cooling as a comparative example. It is apparent that the average grain size of the crystal grains of the titanium material is increased.

以上、発明者らが見出した、本実施形態に係るチタン材料の好適な製造条件についての説明を行った。なお、本実施形態に係るチタン材料は、ω相を消失させながらも新相を析出させたものなので、高い硬度を有しながらも脆性が改善されている。また、ω相が消失して新相が出現した際にも高い硬度が得られる理由として、本発明者らは、新相とα相との協働した作用によるものであると考えている。以上のことから、本実施形態に係るチタン材料は、繰り返しの転がり負荷や摺動負荷を受けることとなる転がり摺動部材として、好適に用いることが可能である。そこで、次に、本実施形態に係るチタン材料を転動装置へ適用した場合の事例について、説明を行う。   In the above, the suitable manufacturing conditions for the titanium material according to the present embodiment found by the inventors have been described. In addition, since the titanium material which concerns on this embodiment precipitated the new phase, eliminating the omega phase, it has improved brittleness while having high hardness. In addition, the present inventors believe that the reason why high hardness is obtained even when the ω phase disappears and a new phase appears is due to the cooperative action of the new phase and the α phase. From the above, the titanium material according to the present embodiment can be suitably used as a rolling sliding member that receives repeated rolling loads and sliding loads. Then, next, the example at the time of applying the titanium material which concerns on this embodiment to a rolling device is demonstrated.

[転動装置への適用例]
本実施形態に係るチタン材料を転がり摺動部材として用いた転動装置の具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する転動装置の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本明細書における「転動装置」は、例えば、工作機械などに用いられる転がり軸受全般や真空中で使用される無潤滑軸受、リニアガイドや直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置、ローラねじ装置、クロスローラリングなどのような、あらゆる転動・摺動動作を伴う装置を含むものである。
[Example of application to rolling devices]
A specific embodiment of a rolling device using a titanium material according to this embodiment as a rolling sliding member will be described with reference to the drawings. Note that the embodiments of the rolling device exemplified below do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution means of the invention. Not necessarily. In addition, the “rolling device” in the present specification includes, for example, rolling bearings used in machine tools and the like, non-lubricated bearings used in vacuum, linear guides and linear guide devices, ball spline devices, ball screw devices, It includes devices with various rolling / sliding operations such as roller screw devices and cross roller rings.

(リニアガイド装置への適用例)
本実施形態に係る転動装置は、図7A及び図7Bに示すようなリニアガイド装置として構成することが可能であり、かかるリニアガイド装置を上述したチタン材料によって構成することにより、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れた転動装置を実現することができる。ここで、図7Aは、チタン材料によって構成される本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。また、図7Bは、図7Aで示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
(Application example to linear guide device)
The rolling device according to the present embodiment can be configured as a linear guide device as shown in FIGS. 7A and 7B, and by forming the linear guide device with the titanium material described above, high strength and light weight can be achieved. It is possible to realize an excellent rolling device having the significant characteristics of titanium materials such as property and corrosion resistance. Here, FIG. 7A is an external perspective view illustrating one embodiment of the linear guide device according to this embodiment configured of a titanium material. Moreover, FIG. 7B is sectional drawing for demonstrating the infinite circuit with which the linear guide apparatus shown in FIG. 7A is provided.

まず、図7A及び図7Bに例示するリニアガイド装置40の構成について説明すると、本実施形態に係る転動装置としてのリニアガイド装置40は、内方部材としての軌道レール41と、軌道レール41に多数の転動体として設置されるボール42…を介してスライド可能に取り付けられた外方部材としての移動ブロック43とを備えている。軌道レール41はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面(上面及び両側面)には、ボール42…が転がる際の軌道になる軌道面としての転動体転走面41a…が軌道レール41の全長に渡って形成されている。   First, the configuration of the linear guide device 40 illustrated in FIGS. 7A and 7B will be described. The linear guide device 40 as a rolling device according to the present embodiment includes a track rail 41 as an inner member, and a track rail 41. And a moving block 43 as an outer member slidably mounted via balls 42... Installed as a number of rolling elements. The track rail 41 is a long member whose cross section perpendicular to the longitudinal direction is formed in a substantially rectangular shape, and the surface (upper surface and both side surfaces) of the track rail 41 is a track surface that becomes a track when the balls 42 roll. Are formed over the entire length of the track rail 41.

ここで軌道レール41は、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図7A及び図7Bにおいて例示する転動体転走面41a…の本数は左右で2条ずつ合計4条設けられているが、その条数はリニアガイド装置40の用途等に応じて任意に変更することができる。   Here, the track rail 41 may be formed to extend linearly, or may be formed to extend in a curved manner. 7A and 7B, the number of rolling element rolling surfaces 41a... Is two in total on the left and right, and a total of four is provided. Can be changed.

一方、移動ブロック43には、転動体転走面41a…とそれぞれ対応する位置に軌道面としての負荷転動体転走面43a…が設けられている。軌道レール41の転動体転走面41a…と移動ブロック43の負荷転動体転走面43a…とによって負荷転走路52…が形成され、複数のボール42…が挟まれている。さらに、移動ブロック43には、各転動体転走面41a…と平行に伸びる4条の無負荷転走路53…と、各無負荷転走路53…と各負荷転走路52…とを結ぶ方向転換路55…が設けられている。1つの負荷転走路52及び無負荷転走路53と、それらを結ぶ一対の方向転換路55との組み合わせによって、1つの無限循環路が構成される(図7B参照)。   On the other hand, the moving block 43 is provided with a loaded rolling element rolling surface 43a as a raceway surface at a position corresponding to each of the rolling element rolling surfaces 41a. The rolling element rolling surfaces 41a of the track rail 41 and the loaded rolling element rolling surfaces 43a of the moving block 43 form a load rolling path 52, and a plurality of balls 42 are sandwiched therebetween. Further, the moving block 43 includes four unloaded rolling paths 53 extending in parallel with the rolling element rolling surfaces 41a, and a direction change connecting the unloaded rolling paths 53 and the loaded rolling paths 52. Paths 55 are provided. One endless circulation path is constituted by a combination of one load rolling path 52 and no-load rolling path 53 and a pair of direction changing paths 55 connecting them (see FIG. 7B).

そして、複数のボール42…が、負荷転走路52と無負荷転走路53と一対の方向転換路55,55とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック43が軌道レール41に対して相対的に往復運動可能となっている。   A plurality of balls 42 are installed in an infinite circulation path composed of a load rolling path 52, a no-load rolling path 53, and a pair of direction changing paths 55, 55 so that infinite circulation is possible. Is reciprocally movable relative to the track rail 41.

以上のような構成を備える本実施形態に係るリニアガイド装置40においては、内方部材としての軌道レール41、外方部材としての移動ブロック43、及び、複数の転動体として設置されるボール42…の少なくとも1つを、上述した本実施形態に係るチタン材料によって構成することができる。   In the linear guide device 40 according to this embodiment having the above-described configuration, the track rail 41 as an inner member, the moving block 43 as an outer member, and balls 42 installed as a plurality of rolling elements ... At least one of the above can be made of the titanium material according to the above-described embodiment.

なお、本実施形態に係るリニアガイド装置40は、全ての構成部材をチタン材料によって構成することもできるし、一部の構成部材をチタン材料によって構成することもできる。この選択は、リニアガイド装置40の使用環境等に応じて行えばよい。   In the linear guide device 40 according to the present embodiment, all the constituent members can be made of a titanium material, or some of the constituent members can be made of a titanium material. This selection may be performed according to the usage environment of the linear guide device 40 or the like.

(転動体ねじ装置への適用例)
また、本実施形態に係る転動装置は、例えば、図8において示されるようなボールねじ装置56として構成することが可能である。図8は、本実施形態に係る転動装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。かかるボールねじ装置56は、内方部材としてのねじ軸57と、このねじ軸57に複数のボール58を介して相対回転可能に取り付けられる外方部材としてのナット部材59とを備えた装置である。
(Application example to rolling element screw device)
Further, the rolling device according to the present embodiment can be configured as a ball screw device 56 as shown in FIG. 8, for example. FIG. 8 is a diagram illustrating a case where the rolling device according to this embodiment is configured as a ball screw device. The ball screw device 56 is a device including a screw shaft 57 as an inner member and a nut member 59 as an outer member attached to the screw shaft 57 via a plurality of balls 58 so as to be relatively rotatable. .

ねじ軸57は、外周面に螺旋状の軌道面としての転動体転走溝57aが形成される内方部材であり、一方、ナット部材59は、内周面に転動体転走溝57aに対応する螺旋状の軌道面としての負荷転走溝が形成される外方部材である。ねじ軸57のナット部材59に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材59がねじ軸57に対して相対的に往復運動可能となっている。   The screw shaft 57 is an inner member in which a rolling element rolling groove 57a as a spiral raceway surface is formed on the outer peripheral surface, while the nut member 59 corresponds to the rolling element rolling groove 57a on the inner peripheral surface. It is an outward member in which a load rolling groove is formed as a spiral raceway surface. As the screw shaft 57 rotates relative to the nut member 59, the nut member 59 can reciprocate relative to the screw shaft 57.

そして、ボールねじ装置56を構成するねじ軸57やナット部材59、ボール58及びその他の部材を本発明のチタン材料とすることができる。ボールねじ装置56をこのように構成することによって、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れたボールねじ装置56を実現することができる。   The screw shaft 57, the nut member 59, the ball 58, and other members constituting the ball screw device 56 can be made of the titanium material of the present invention. By configuring the ball screw device 56 in this way, it is possible to realize an excellent ball screw device 56 having, for example, significant characteristics of a titanium material such as high strength, light weight, and corrosion resistance.

(スプライン装置への適用例)
さらに、本実施形態に係る転動装置は、例えば、図9において示されるようなスプライン装置60として構成することが可能である。図9は、本実施形態に係る転動装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。
(Application example to spline device)
Furthermore, the rolling device according to the present embodiment can be configured as, for example, a spline device 60 as shown in FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a case where the rolling device according to this embodiment is configured as a spline device.

ここで、図9に示されるスプライン装置60の構成を簡単に説明すると、スプライン装置60は、内方部材としてのスプライン軸61と、そのスプライン軸61に多数の転動体としてのボール62…を介して移動自在に取り付けられた外方部材としての円筒状の外筒63とを有している。スプライン軸61の表面には、ボール62の軌道となり、スプライン軸21の軸線方向に延びる軌道面としての転動体転走面61a…が形成されている。スプライン軸61に取り付けられる外筒63には、転動体転走面61aに対応する軌道面としての負荷転動体転走面が形成される。これらの負荷転動体転走面には、転動体転走面61a…が伸びる方向に伸びる複数条の突起が形成されている。外筒63に形成した負荷転動体転走面とスプライン軸61に形成した転動体転走面61aとの間で負荷転走路が形成される。負荷転走路の隣には、荷重から解放されたボール62…が移動する無負荷戻し通路が形成されている。外筒63には、複数のボール62…をサーキット状に整列・保持する保持器64が組み込まれている。そして、複数のボール62…が、外筒63の負荷転動体転走面とスプライン軸61の転動体転走面61aとの間に転動自在に設置され、無負荷戻し通路を通って無限循環するように設置されることによって、外筒63がスプライン軸61に対して相対的に往復運動可能となっている。   Here, the configuration of the spline device 60 shown in FIG. 9 will be briefly described. The spline device 60 includes a spline shaft 61 as an inward member and a plurality of balls 62 as rolling elements on the spline shaft 61. And a cylindrical outer cylinder 63 as an outer member attached movably. On the surface of the spline shaft 61, rolling element rolling surfaces 61a are formed as raceways for the balls 62 and extending in the axial direction of the spline shaft 21. The outer cylinder 63 attached to the spline shaft 61 is formed with a loaded rolling element rolling surface as a raceway surface corresponding to the rolling element rolling surface 61a. A plurality of protrusions extending in the direction in which the rolling element rolling surfaces 61a... Extend are formed on these loaded rolling element rolling surfaces. A load rolling path is formed between the loaded rolling element rolling surface formed on the outer cylinder 63 and the rolling element rolling surface 61 a formed on the spline shaft 61. Next to the load rolling path, a no-load return passage is formed in which the balls 62 released from the load move. The outer cylinder 63 incorporates a cage 64 for aligning and holding a plurality of balls 62 in a circuit shape. A plurality of balls 62 are installed so as to roll freely between the loaded rolling element rolling surface of the outer cylinder 63 and the rolling element rolling surface 61a of the spline shaft 61, and are infinitely circulated through the no-load return passage. Thus, the outer cylinder 63 can reciprocate relative to the spline shaft 61.

そして、図9において示すスプライン装置60の場合においても、スプライン装置60を構成するスプライン軸61や外筒63、ボール62及びその他の部材を本実施形態に係るチタン材料によって構成することが可能である。スプライン装置60をこのように構成することによって、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ、優れたスプライン装置60を実現することができる。   Even in the case of the spline device 60 shown in FIG. 9, the spline shaft 61, the outer cylinder 63, the ball 62, and other members constituting the spline device 60 can be formed of the titanium material according to the present embodiment. . By configuring the spline device 60 in this way, it is possible to realize an excellent spline device 60 having, for example, significant characteristics of a titanium material such as high strength, light weight, and corrosion resistance.

(回転ベアリング装置への適用例)
またさらに、本実施形態に係る転動装置は、例えば、図10A及び図10Bにおいて示されるような回転ベアリング装置70として構成することが可能である。ここで、図10Aは、本実施形態に係る転動装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。また、図10Bは、図10Aに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
(Application example to rotating bearing device)
Furthermore, the rolling device according to the present embodiment can be configured as a rotary bearing device 70 as shown in FIGS. 10A and 10B, for example. Here, FIG. 10A is a partially longitudinal perspective view illustrating an example of a case where the rolling device according to this embodiment is configured as a rotary bearing device. Moreover, FIG. 10B is a figure which shows the longitudinal cross-section of the rotation bearing apparatus shown to FIG. 10A.

図10A及び図10Bに示すように、回転ベアリング装置70として構成される転動装置は、外周面に断面V字形状の内側軌道面72を有する(内方部材又は外方部材としての)内輪71と、内周面に断面V字形状の外側軌道面74を有する(外方部材又は内方部材としての)外輪73と、内側軌道面72と外側軌道面74とによって形成される断面略矩形状の軌道路75の間に転動可能にクロス配列される複数の転動体としてのローラ77…とを有することにより、内輪71及び外輪73が周方向に相対的な回転運動を行うものである。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the rolling device configured as the rotary bearing device 70 has an inner raceway surface 72 (as an inner member or an outer member) having an inner raceway surface 72 having a V-shaped cross section on the outer peripheral surface. And an outer race 73 (as an outer member or an inner member) having an outer raceway surface 74 having a V-shaped cross section on the inner circumferential surface, an inner raceway surface 72 and an outer raceway surface 74, and a substantially rectangular cross section. The inner ring 71 and the outer ring 73 perform a relative rotational movement in the circumferential direction by having a plurality of rollers 77 as rolling elements that are cross-arranged between the raceway paths 75.

このような回転ベアリング装置70を構成する部材を、本実施形態に係るチタン材料によって構成することにより、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れた回転ベアリング装置70を実現することができる。   By configuring the member constituting the rotary bearing device 70 with the titanium material according to the present embodiment, for example, an excellent rotary bearing device having significant characteristics of the titanium material such as high strength, light weight, and corrosion resistance. 70 can be realized.

(滑りねじ装置への適用例)
上述した各装置については、内方部材と外方部材の間に複数の転動体が介装された形態の装置を例示して説明した。しかしながら、チタン材料によって転動装置を構成することを特徴とする本発明の適用範囲は、かかる転動体を用いたものには限られず、転動体を介さずに内方部材と外方部材とが直接接触して相対運動可能に構成される装置に対しても好適に用いることが可能である。
(Application example for sliding screw device)
About each apparatus mentioned above, the apparatus of the form with which the some rolling element was interposed between the inner member and the outer member was illustrated and demonstrated. However, the scope of application of the present invention, which is characterized in that the rolling device is constituted by a titanium material, is not limited to the one using such a rolling element, and the inner member and the outer member can be arranged without using the rolling element. The present invention can also be suitably used for an apparatus configured to be in direct contact and capable of relative movement.

例えば、図11に示すように、滑りねじ装置80として構成される転動装置に対して、本発明を適用することも可能である。ここで、図11は、本実施形態に係る転動装置を滑りねじ装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。そして、図11に示す滑りねじ装置80は、外周面に螺旋状の軌道面としてのねじ溝が形成される内方部材としてのねじ軸81と、内周面にねじ溝に対応する螺旋状の軌道面としてのナット溝が形成される外方部材としてのナット部材83と、を有することにより、ねじ軸81のナット部材83に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材83がねじ軸81に対して相対的に往復運動することができるように構成されている。   For example, as shown in FIG. 11, the present invention can be applied to a rolling device configured as a sliding screw device 80. Here, FIG. 11 is an external perspective view illustrating an example when the rolling device according to this embodiment is configured as a sliding screw device. A sliding screw device 80 shown in FIG. 11 includes a screw shaft 81 as an inner member in which a screw groove as a spiral raceway surface is formed on the outer peripheral surface, and a helical screw corresponding to the screw groove on the inner peripheral surface. And a nut member 83 as an outer member in which a nut groove as a raceway surface is formed, so that the nut member 83 is attached to the screw shaft 81 as the screw shaft 81 rotates relative to the nut member 83. It is comprised so that it can reciprocate relatively with respect to it.

また、図11に示す滑りねじ装置80についても、その構成部材であるねじ軸81及びナット部材83のいずれか一方又は全てを、本実施形態に係るチタン材料にて構成することが可能である。このような滑りねじ装置80を構成する部材を、チタン材料によって構成することにより、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ、優れた滑りねじ装置80を実現することができる。   Moreover, also about the sliding screw apparatus 80 shown in FIG. 11, either or all of the screw shaft 81 and the nut member 83 which are the structural members can be comprised with the titanium material which concerns on this embodiment. By constituting the members constituting such a sliding screw device 80 with a titanium material, an excellent sliding screw device 80 having, for example, significant characteristics of a titanium material such as high strength, light weight, and corrosion resistance is realized. be able to.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the embodiment.

例えば、図12において示されるような、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の転動装置90について、本発明を適用することが可能である。なお、図12において示す転動装置90の場合、ねじ軸91と移動ブロック93とは、複数のボール95…を介して設置されているが、複数のボール95…を介さずにねじ軸91と移動ブロック93とが滑りねじとして構成されるようにすることも可能である。   For example, the present invention can be applied to a rolling device 90 of a type in which a linear motion guide and a ball screw are combined to form an integral structure as shown in FIG. In the case of the rolling device 90 shown in FIG. 12, the screw shaft 91 and the moving block 93 are installed via a plurality of balls 95. It is also possible to configure the moving block 93 as a sliding screw.

また、本実施形態では、Ti−15V−3Cr−3Sn−3Al系のチタン合金であるKS15−3−3−3を用いて行った実験結果を示したが、本発明のチタン材料にはその他の種類のチタン合金を含むことができる。例えば、本発明者らは、Ti−14Mo合金やTi−20Mo合金、SP−700チタン合金等であっても、上述した製造条件、すなわち、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間が40hrs以内で、ω相を消失させて新相を析出させることができることを確認している。   Moreover, in this embodiment, although the experimental result performed using KS15-3-3-3 which is a Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al type titanium alloy was shown, the titanium material of this invention has other Types of titanium alloys can be included. For example, even if the present inventors are Ti-14Mo alloy, Ti-20Mo alloy, SP-700 titanium alloy or the like, the manufacturing conditions described above, that is, the total processing time including solution treatment and aging treatment is 40 hrs. It is confirmed that the ω phase can be eliminated and a new phase can be precipitated.

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

40 リニアガイド装置、41 軌道レール、41a 転動体転走面、42 ボール、43 移動ブロック、43a 負荷転動体転走面、48,49 ねじ孔、52 負荷転走路、53 無負荷転走路、55 方向転換路、56 ボールねじ装置、57 ねじ軸、57a 転動体転走溝、58 ボール、59 ナット部材、60 スプライン装置、61 スプライン軸、61a 転動体転走面、62 ボール、63 外筒、64 保持器、70 回転ベアリング装置、71 内輪、72 内側軌道面、73 外輪、74 外側軌道面、75 軌道路、77 ローラ、80 滑りねじ装置、81 ねじ軸、83 ナット部材、90 転動装置、91 ねじ軸、93 移動ブロック、95 ボール。   40 linear guide device, 41 track rail, 41a rolling element rolling surface, 42 balls, 43 moving block, 43a loaded rolling element rolling surface, 48, 49 screw hole, 52 loaded rolling path, 53 unloaded rolling path, 55 directions Conversion path, 56 Ball screw device, 57 Screw shaft, 57a Rolling element rolling groove, 58 Ball, 59 Nut member, 60 Spline device, 61 Spline shaft, 61a Rolling element rolling surface, 62 Ball, 63 Outer cylinder, 64 Holding , 70 Rotating bearing device, 71 Inner ring, 72 Inner raceway surface, 73 Outer ring, 74 Outer raceway surface, 75 Trackway, 77 Roller, 80 Sliding screw device, 81 Screw shaft, 83 Nut member, 90 Rolling device, 91 Screw Axle, 93 moving block, 95 balls.

Claims (6)

溶体化処理と時効処理を実施したチタン材料において、
前記溶体化処理と前記時効処理を含むトータルの処理時間が160hrs以内であり、
電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、前記仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在しないことを特徴とするチタン材料。
In titanium materials that have undergone solution treatment and aging treatment,
The total processing time including the solution treatment and the aging treatment is within 160 hrs,
An electron diffraction pattern obtained by electron microscopy has a new phase in which diffraction spots exist at positions deviating from the imaginary line connecting the approximate centers of diffraction spots of adjacent matrix phases, and ω at the position on the imaginary line. A titanium material characterized by the absence of phase diffraction spots.
請求項1に記載のチタン材料において、
β変態温度以上の処理温度から冷却速度を30℃/sec以上で常温まで冷却する溶体化処理を施されることを特徴とするチタン材料。
The titanium material according to claim 1,
A titanium material, which is subjected to a solution treatment for cooling to a normal temperature at a cooling rate of 30 ° C./sec or higher from a processing temperature equal to or higher than a β transformation temperature.
請求項1又は2に記載のチタン材料において、
処理温度300〜500℃の時効処理を施されることで、ビッカース硬さHvが400以上であることを特徴とするチタン材料。
In the titanium material according to claim 1 or 2,
A titanium material having a Vickers hardness Hv of 400 or more by being subjected to an aging treatment at a treatment temperature of 300 to 500 ° C.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン材料において、
平均粒径が、80〜200μmであることを特徴とするチタン材料。
In the titanium material according to any one of claims 1 to 3,
A titanium material having an average particle size of 80 to 200 μm.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のチタン材料において、
相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動部材として用いられることを特徴とするチタン材料。
In the titanium material according to any one of claims 1 to 4,
A titanium material characterized by being used as a rolling sliding member in which relative rolling contact or sliding contact occurs with a counterpart member.
外面に軌道面を有する内方部材と、
前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、
前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、
を備える転動装置において、
前記内方部材、前記外方部材及び前記転動体のうちの少なくとも1つが、請求項1〜5のいずれか1項に記載のチタン材料から成ることを特徴とする転動装置。
An inner member having a raceway surface on the outer surface;
An outer member having a raceway surface facing the raceway surface of the inner member and disposed outside the inner member;
A rolling element disposed so as to be freely rollable between the two raceway surfaces;
In a rolling device comprising:
The rolling device according to claim 1, wherein at least one of the inner member, the outer member, and the rolling element is made of the titanium material according to claim 1.
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