JP2019168080A - Sliding bearing and spherical surface sliding bearing - Google Patents

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Abstract

To provide a sliding bearing capable of improving hardness of a sliding surface while maintaining toughness of the sliding surface.SOLUTION: A sliding bearing is made of pure titanium or a titanium alloy. The sliding bearing includes: a diffusion layer in which oxygen is in a solid solution state; and a scale of titanium oxide coming into contact with the diffusion layer and constituting the sliding surface. The thickness of the scale is equal to or less than 0.015 mm. The oxygen concentration in the diffusion layer is equal to or greater than 0.99 mass% at a position where a distance from the sliding surface is 0.1 mm.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、すべり軸受及び球面すべり軸受に関する。より特定的には、本発明は、純チタン又はチタン合金製のすべり軸受及び球面すべり軸受に関する。   The present invention relates to a plain bearing and a spherical plain bearing. More specifically, the present invention relates to a plain bearing and a spherical plain bearing made of pure titanium or a titanium alloy.

純チタン又はチタン合金は、鋼と比較して硬度が低い。そのため、純チタン又はチタン合金により構成される機械部品を耐摩耗性が要求される用途に用いる場合、表面処理を施す必要がある。   Pure titanium or a titanium alloy has a lower hardness than steel. For this reason, when a mechanical component composed of pure titanium or a titanium alloy is used for an application requiring wear resistance, it is necessary to perform a surface treatment.

従来から、国際公開第97/36018号(特許文献1)に記載の表面処理方法が知られている。特許文献1に記載の表面処理方法においては、チタン合金製の部材は、微量の酸素を含有する窒素主体の混合雰囲気ガス中において、加熱温度で所定時間保持される。特許文献1に記載の表面処理方法によると、チタン合金製の部材の表面には、窒素及び酸素が固溶する。   Conventionally, a surface treatment method described in International Publication No. 97/36018 (Patent Document 1) is known. In the surface treatment method described in Patent Document 1, a titanium alloy member is held at a heating temperature for a predetermined time in a nitrogen-based mixed atmosphere gas containing a small amount of oxygen. According to the surface treatment method described in Patent Document 1, nitrogen and oxygen are dissolved in the surface of the titanium alloy member.

国際公開第97/36018号International Publication No. 97/36018

窒素が固溶したチタン合金は、硬度が改善される一方で、靱性が低い。そのため、特許文献1に記載の表面処理方法にしたがって表面処理が行われたチタン合金製の部材の耐摩耗性は、十分ではない。   A titanium alloy in which nitrogen is solid solution has improved toughness but low toughness. For this reason, the wear resistance of the titanium alloy member subjected to the surface treatment according to the surface treatment method described in Patent Document 1 is not sufficient.

チタン合金は、酸素を固溶させることによっても硬度を改善することができる。酸素が固溶したチタン合金は、窒素が固溶したチタン合金よりも靱性が高い。しかしながら、チタン合金製の部材の表面に酸素を固溶させる表面処理は、酸素を含む雰囲気中で行われるため、部材表面にスケール(チタン酸化物により構成される被膜)が形成されてしまう。   Titanium alloys can also be improved in hardness by dissolving oxygen. A titanium alloy in which oxygen is dissolved has higher toughness than a titanium alloy in which nitrogen is dissolved. However, since the surface treatment for dissolving oxygen on the surface of the titanium alloy member is performed in an atmosphere containing oxygen, a scale (a film composed of titanium oxide) is formed on the surface of the member.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができるすべり軸受及び球面すべり軸受を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a plain bearing and a spherical plain bearing that can improve the hardness of the sliding surface while maintaining the toughness of the sliding surface.

本発明の一態様に係るすべり軸受は、純チタン又はチタン合金製である。本発明の一態様に係るすべり軸受は、酸素が固溶した拡散層と、拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有する。スケールの厚さは、0.015mm以下である。拡散層中における酸素の濃度は、摺動面からの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上である。   The plain bearing according to one embodiment of the present invention is made of pure titanium or a titanium alloy. A plain bearing according to one embodiment of the present invention includes a diffusion layer in which oxygen is dissolved, and a titanium oxide scale that is in contact with the diffusion layer and forms a sliding surface. The thickness of the scale is 0.015 mm or less. The concentration of oxygen in the diffusion layer is 0.99 mass percent or more at a position where the distance from the sliding surface is 0.1 mm.

本発明の一態様に係るすべり軸受によると、脆いスケールの厚さが薄く、拡散層は酸素の固溶により靱性を維持しながら硬化している。そのため、本発明の一態様に係るすべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。   According to the slide bearing according to one aspect of the present invention, the thickness of the fragile scale is thin, and the diffusion layer is cured while maintaining toughness by solid solution of oxygen. Therefore, according to the sliding bearing which concerns on 1 aspect of this invention, the hardness of a sliding surface can be improved, maintaining the toughness of a sliding surface.

上記のすべり軸受において、拡散層の硬さは、摺動面から0.1mmとなる位置において500Hv以上であってもよい。上記のすべり軸受は、航空宇宙用すべり軸受であってもよい。   In the slide bearing described above, the hardness of the diffusion layer may be 500 Hv or more at a position of 0.1 mm from the sliding surface. The sliding bearing may be an aerospace sliding bearing.

本発明の一態様に係る球面すべり軸受は、内輪と、外輪とを備える。外輪及び内輪は、純チタン又はチタン合金製である。外輪及び内輪の少なくとも一方は、酸素が固溶した拡散層と、拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有する。スケールの厚さは、0.015mm以下である。拡散層中における酸素の濃度は、摺動面からの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上である。   A spherical plain bearing according to an aspect of the present invention includes an inner ring and an outer ring. The outer ring and the inner ring are made of pure titanium or a titanium alloy. At least one of the outer ring and the inner ring includes a diffusion layer in which oxygen is dissolved, and a titanium oxide scale that is in contact with the diffusion layer and forms a sliding surface. The thickness of the scale is 0.015 mm or less. The concentration of oxygen in the diffusion layer is 0.99 mass percent or more at a position where the distance from the sliding surface is 0.1 mm.

本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、脆いスケールの厚さが薄く、拡散層は酸素の固溶により靱性を維持しながら硬化している。そのため、本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。   According to the spherical plain bearing according to one aspect of the present invention, the thickness of the fragile scale is thin, and the diffusion layer is cured while maintaining toughness by solid solution of oxygen. Therefore, according to the spherical plain bearing which concerns on 1 aspect of this invention, the hardness of a sliding surface can be improved, maintaining the toughness of a sliding surface.

上記の球面すべり軸受は、内輪と外輪との間に配置される自己潤滑性の材料により構成されるライナをさらに備えていてもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦を低減することができる。   The spherical plain bearing may further include a liner made of a self-lubricating material disposed between the inner ring and the outer ring. In this case, friction between the inner ring and the outer ring can be reduced.

上記の球面すべり軸受において、ライナは、ポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも1の繊維を含む織布であってもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦をさらに低減することができる。   In the above spherical plain bearing, the liner may be a woven fabric including at least one fiber selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene fiber, aramid fiber, glass fiber, and polyester fiber. In this case, the friction between the inner ring and the outer ring can be further reduced.

上記の球面すべり軸受において、ライナは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも1の材料を含む成形体であってもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦をさらに低減することができる。   In the above spherical plain bearing, the liner may be a molded body including at least one material selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide, and polyphenylene sulfide. In this case, the friction between the inner ring and the outer ring can be further reduced.

上記の球面すべり軸受は、航空宇宙用すべり軸受であってもよい。   The spherical plain bearing may be an aerospace plain bearing.

本発明の一態様に係るすべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。   According to the sliding bearing which concerns on 1 aspect of this invention, the hardness of a sliding surface can be improved, maintaining the toughness of a sliding surface. According to the spherical plain bearing according to one aspect of the present invention, the hardness of the sliding surface can be improved while maintaining the toughness of the sliding surface.

実施形態に係る機械部品の上面図である。It is a top view of the machine part concerning an embodiment. 図1のII−IIにおける断面図である。It is sectional drawing in II-II of FIG. 図2の領域IIIにおける拡大図である。It is an enlarged view in the area | region III of FIG. 実施形態に係る機械部品の表面処理方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the surface treatment method of the machine component which concerns on embodiment. 試験片1の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。It is a typical graph which shows the relationship between the hardness of the test piece 1, and the distance from the surface. 試験片2の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。It is a typical graph which shows the relationship between the hardness of the test piece 2, and the distance from the surface. 試験片1中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。3 is a schematic graph showing the relationship between the oxygen concentration in the test piece 1 and the distance from the surface. 試験片2中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。3 is a schematic graph showing a relationship between an oxygen concentration in a test piece 2 and a distance from a surface. 実施形態に係る球面すべり軸受20の断面図である。It is sectional drawing of the spherical plain bearing 20 which concerns on embodiment. 実施形態に係る球面すべり軸受20の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the spherical plain bearing 20 which concerns on embodiment.

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さないものとする。   Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

(実施形態に係る機械部品の構成)
以下に、実施形態に係る機械部品の構成を、図1〜図3を参照して説明する。図1は、実施形態に係る機械部品の上面図である。図2は、図1のII−IIにおける断面図である。図1及び図2に示すように、実施形態に係る機械部品は、例えばすべり軸受10である。但し、実施形態に係る機械部品は、これに限られるものではない。
(Configuration of mechanical parts according to the embodiment)
Below, the structure of the machine component which concerns on embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-3. FIG. 1 is a top view of a mechanical component according to the embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical component according to the embodiment is, for example, a plain bearing 10. However, the machine component according to the embodiment is not limited to this.

すべり軸受10は、純チタン(Ti)又はチタン合金により構成されている。純チタンとは、チタン及び不可避不純物により構成されている金属材料である。すべり軸受10を構成するチタン合金は、ASTM規格B348−13GR.5に規定されているTi−6Al(アルミニウム)−4V(バナジウム)合金であることが好ましい。なお、以下においては、このTi−6Al−V合金を、64チタン合金という。   The plain bearing 10 is made of pure titanium (Ti) or a titanium alloy. Pure titanium is a metal material composed of titanium and inevitable impurities. The titanium alloy constituting the slide bearing 10 is ASTM standard B348-13GR. 5 is preferably a Ti-6Al (aluminum) -4V (vanadium) alloy. In the following, this Ti-6Al-V alloy is referred to as a 64 titanium alloy.

すべり軸受10は、リング状の部材により構成されている。すべり軸受10は、上面10aと、底面10bと、内周面10cと、外周面10dとを有している。底面10bは、上面10aの反対側の面である。外周面10dは、内周面10cの反対側の面である。上面10a及び底面10bは、すべり軸受10の中心軸に直交するすべり軸受10の面である。内周面10c及び外周面10dは、上面10a及び底面10bに連なっている。内周面10cと中心軸との距離は、外周面10dと中心軸との距離よりも小さくなっている。内周面10cは、すべり軸受10の摺動面を構成している。   The slide bearing 10 is composed of a ring-shaped member. The plain bearing 10 has an upper surface 10a, a bottom surface 10b, an inner peripheral surface 10c, and an outer peripheral surface 10d. The bottom surface 10b is a surface opposite to the top surface 10a. The outer peripheral surface 10d is a surface opposite to the inner peripheral surface 10c. The top surface 10 a and the bottom surface 10 b are surfaces of the slide bearing 10 that are orthogonal to the central axis of the slide bearing 10. The inner peripheral surface 10c and the outer peripheral surface 10d are connected to the upper surface 10a and the bottom surface 10b. The distance between the inner peripheral surface 10c and the central axis is smaller than the distance between the outer peripheral surface 10d and the central axis. The inner peripheral surface 10 c constitutes a sliding surface of the slide bearing 10.

図3は、図2の領域IIIにおける拡大図である。すべり軸受10は、拡散層10fを有している。すべり軸受10は、スケール10eをさらに有していてもよい。スケール10eは、後述するように除去されていてもよい。スケール10e及び拡散層10fは、すべり軸受10の内周面10cにある。拡散層10fは、スケール10eよりもすべり軸受10の内部側にある。すなわち、スケール10eは、拡散層10fに接しており、摺動面を構成している。   FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG. The plain bearing 10 has a diffusion layer 10f. The slide bearing 10 may further include a scale 10e. The scale 10e may be removed as described later. The scale 10 e and the diffusion layer 10 f are on the inner peripheral surface 10 c of the slide bearing 10. The diffusion layer 10f is on the inner side of the slide bearing 10 than the scale 10e. That is, the scale 10e is in contact with the diffusion layer 10f and constitutes a sliding surface.

スケール10eは、厚さT1を有している。拡散層10fは、厚さT2を有している。厚さT1及び厚さT2は、内周面10cに直交する方向におけるスケール10e及び拡散層10fの厚さである。好ましくは、厚さT1は、0.015mm以下である。特に好ましくは、厚さT1は、0.005mm以下である。厚さT2は、0.15mm以上であることが好ましい。   The scale 10e has a thickness T1. The diffusion layer 10f has a thickness T2. The thickness T1 and the thickness T2 are the thicknesses of the scale 10e and the diffusion layer 10f in the direction orthogonal to the inner peripheral surface 10c. Preferably, the thickness T1 is 0.015 mm or less. Particularly preferably, the thickness T1 is 0.005 mm or less. The thickness T2 is preferably 0.15 mm or more.

スケール10eは、チタンの酸化物により構成されている。スケール10eを構成するチタンの酸化物は、例えば、TiO、TiOである。拡散層10fには、酸素が固溶している。好ましくは、拡散層10fは、チタンのα相により構成される結晶粒を含んでいる。好ましくは、拡散層10fに含まれるα相の結晶粒は、等軸状に配列されている。 The scale 10e is made of a titanium oxide. The titanium oxide constituting the scale 10e is, for example, TiO or TiO 2 . Oxygen is dissolved in the diffusion layer 10f. Preferably, diffusion layer 10f includes crystal grains formed of an α phase of titanium. Preferably, the α-phase crystal grains included in the diffusion layer 10f are arranged in an equiaxed manner.

拡散層10fにおける酸素の濃度は、内周面10cからの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上である。拡散層10fにおける酸素の濃度は、内周面10cからの距離が0.1mmとなる位置において1.46質量パーセント以上であることがさらに好ましい。拡散層10f中における酸素の濃度は、内周面10cからの距離が0.05mmとなる位置において2.2質量パーセント以上であることが好ましい。拡散層10f中における酸素の濃度は、内周面10cから0.05mmとなる位置において3.47質量パーセント以上であることがさらに好ましい。なお、スケール10eを除去する際の取り代が0.10mmとされた場合には、内周面10cからの距離が0.1mmとなる位置は、スケール10e除去後の摺動面の位置に対応し、スケール10eを除去する際の取り代が0.05mmとされた場合には、内周面10cからの距離が0.05mmとなる位置は、スケール10e除去後の摺動面の位置に対応する。   The concentration of oxygen in the diffusion layer 10f is 0.99 mass percent or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10c is 0.1 mm. The oxygen concentration in the diffusion layer 10f is more preferably 1.46% by mass or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10c is 0.1 mm. The oxygen concentration in the diffusion layer 10f is preferably 2.2 mass percent or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10c is 0.05 mm. More preferably, the concentration of oxygen in the diffusion layer 10f is 3.47 mass percent or more at a position of 0.05 mm from the inner peripheral surface 10c. If the machining allowance when removing the scale 10e is 0.10 mm, the position where the distance from the inner peripheral surface 10c is 0.1 mm corresponds to the position of the sliding surface after the scale 10e is removed. If the allowance for removing the scale 10e is 0.05 mm, the position where the distance from the inner peripheral surface 10c is 0.05 mm corresponds to the position of the sliding surface after the scale 10e is removed. To do.

拡散層10f中における窒素濃度及び酸素濃度は、例えばEPMA(電子線マイクロアナライザ)により測定される。   The nitrogen concentration and the oxygen concentration in the diffusion layer 10f are measured by, for example, EPMA (electron beam microanalyzer).

拡散層10fの硬さは、内周面10cからの距離が大きくなるにつれて、小さくなっている。拡散層10fの硬さは、好ましくは、内周面10cからの距離が0.05mmとなる位置において630Hv以上であり、内周面10cからの距離が0.1mmとなる位置において500Hv以上である。拡散層10fの硬さは、さらに好ましくは、内周面10cからの距離が0.05mmとなる位置において690Hv以上であり、内周面10cからの距離が0.1mmとなる位置において520Hv以上である。   The hardness of the diffusion layer 10f decreases as the distance from the inner peripheral surface 10c increases. The hardness of the diffusion layer 10f is preferably 630 Hv or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10 c is 0.05 mm and 500 Hv or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10 c is 0.1 mm. . The hardness of the diffusion layer 10f is more preferably 690 Hv or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10 c is 0.05 mm, and 520 Hv or more at a position where the distance from the inner peripheral surface 10 c is 0.1 mm. is there.

拡散層10fの硬さは、JIS Z 2244:2009に規定されているビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。   The hardness of the diffusion layer 10f is measured according to the Vickers hardness test method defined in JIS Z 2244: 2009.

(実施形態に係る機械部品の表面処理方法)
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を、図4を参照しながら説明する。図4は、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を示す工程図である。図4に示すように、実施形態に係る機械部品の製造方法は、準備工程S1と、浸酸工程S2と、冷却工程S3と、後処理工程S4とを有している。
(Surface treatment method for machine parts according to an embodiment)
Below, the surface treatment method of the machine component which concerns on embodiment is demonstrated, referring FIG. FIG. 4 is a process diagram illustrating a surface treatment method for a machine part according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing a machine part according to the embodiment includes a preparation step S1, an acid immersion step S2, a cooling step S3, and a post-processing step S4.

準備工程S1においては、加工対象部材の準備が行われる。この加工対象部材は、実施形態に係る機械部品がすべり軸受10である場合、純チタン又はチタン合金製のリング状の部材である。加工対象部材は、内周面を有している。加工対象部材の内周面は、最終的にはすべり軸受10の内周面10cとなる面である。   In the preparation step S1, a member to be processed is prepared. This member to be processed is a ring-shaped member made of pure titanium or a titanium alloy when the mechanical component according to the embodiment is the slide bearing 10. The member to be processed has an inner peripheral surface. The inner peripheral surface of the member to be processed is a surface that eventually becomes the inner peripheral surface 10c of the slide bearing 10.

浸酸工程S2においては、加工対象部材の表面に対し、浸酸処理が行われる。より具体的には、加工対象部材の内周面に対して、浸酸処理が行われる。浸酸処理に際しては、不活性ガスと酸素とを含有する雰囲気ガス中において、熱処理炉を用いて加熱処理が行われる。雰囲気ガスの圧力は、例えば常圧(大気圧)である。この熱処理炉は、雰囲気ガス回収設備を有していてもよい。   In the soaking step S2, soaking treatment is performed on the surface of the workpiece. More specifically, the dipping treatment is performed on the inner peripheral surface of the workpiece. In the immersion treatment, heat treatment is performed using a heat treatment furnace in an atmosphere gas containing an inert gas and oxygen. The pressure of the atmospheric gas is, for example, normal pressure (atmospheric pressure). This heat treatment furnace may have an atmospheric gas recovery facility.

雰囲気ガス中に含まれる不活性ガスは、例えばアルゴン(Ar)である。加熱処理における加熱温度は、900℃以上であることが好ましい。熱処理における加熱温度は、加工対象物を構成する純チタン又はチタン合金のβトランザス以下であることが好ましい。ここで、βトランザスとは、純チタン又はチタン合金中のα相がβ相への変態する温度である。例えば、64チタン合金のβトランザスは、995℃である。熱処理における保持時間は、4時間以上であることが好ましい。熱処理における保持時間は、8時間以上であることがさらに好ましい。   The inert gas contained in the atmospheric gas is, for example, argon (Ar). The heating temperature in the heat treatment is preferably 900 ° C. or higher. The heating temperature in the heat treatment is preferably equal to or lower than β transus of pure titanium or titanium alloy constituting the workpiece. Here, β transus is a temperature at which the α phase in pure titanium or a titanium alloy is transformed into a β phase. For example, the β transus of 64 titanium alloy is 995 ° C. The holding time in the heat treatment is preferably 4 hours or longer. The holding time in the heat treatment is more preferably 8 hours or longer.

雰囲気ガス中における酸素の分圧は、加熱温度において、加工対象部材の酸化物(すなわち、チタンの酸化物)の成長が抑制されるように設定される。より具体的には、雰囲気ガス中における酸素の濃度は、100ppm以上500ppm以下である。   The partial pressure of oxygen in the atmospheric gas is set so that the growth of the oxide of the member to be processed (that is, the oxide of titanium) is suppressed at the heating temperature. More specifically, the concentration of oxygen in the atmospheric gas is 100 ppm or more and 500 ppm or less.

浸酸工程S2においては、雰囲気ガス中の酸素が加工対象部材の表面から加工対象部材の内部に侵入、拡散し、拡散層10fが形成される。また、浸酸工程S2においては、加工対象部材の表面に、スケール10eが形成される。スケール10eは、例えば後処理工程S4において除去されてもよい。   In the soaking step S2, oxygen in the atmospheric gas enters and diffuses from the surface of the workpiece to be processed into the workpiece to form the diffusion layer 10f. Further, in the immersion step S2, the scale 10e is formed on the surface of the workpiece. The scale 10e may be removed, for example, in the post-processing step S4.

図4に示すように、実施形態に係る機械部品の表面処理方法は、雰囲気ガス回収工程S5をさらに有していてもよい。雰囲気ガス回収工程S5は、熱処理炉に設けられた雰囲気ガス回収設備を用いて行われる。雰囲気ガス回収工程S5においては、浸酸工程S2において用いられた雰囲気ガスの回収及び当該雰囲気ガスからの不純物の除去が行われる。雰囲気ガス回収工程S5において回収及び不純物の除去が行われた雰囲気ガスは、再び浸酸工程S2に用いられる。   As shown in FIG. 4, the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment may further include an atmospheric gas recovery step S5. The atmospheric gas recovery step S5 is performed using an atmospheric gas recovery facility provided in the heat treatment furnace. In the atmospheric gas recovery step S5, the atmospheric gas used in the immersion acid step S2 is recovered and impurities are removed from the atmospheric gas. The atmospheric gas that has been recovered and removed impurities in the atmospheric gas recovery step S5 is used again in the immersion acid step S2.

冷却工程S3においては、加工対象部材は、熱処理炉から取り出され、冷却される。加工対象部材の冷却は、熱処理炉から取り出された加工対象部材を、例えば食塩水で水冷することにより行われる。   In the cooling step S3, the workpiece is removed from the heat treatment furnace and cooled. The processing target member is cooled by water-cooling the processing target member taken out from the heat treatment furnace with, for example, a saline solution.

後処理工程S4においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理工程S4においては、例えば加工対象部材の洗浄、加工対象部材に対する研削、研磨等の機械加工等が行われる。これにより、加工対象部材からすべり軸受10が製造される。なお、後処理工程S4においてスケール10eが加工対象部材の内周面側から除去される際の取り代は、例えば0.10mmである。後処理工程S4においてスケール10eが加工対象部材の内周面側から除去される際の取り代は、0.05mmであってもよい。   In post-processing process S4, the post-processing with respect to a process target member is performed. In the post-processing step S4, for example, cleaning of the processing target member, machining such as grinding and polishing of the processing target member, and the like are performed. Thereby, the slide bearing 10 is manufactured from the member to be processed. In addition, the machining allowance when the scale 10e is removed from the inner peripheral surface side of the processing target member in the post-processing step S4 is, for example, 0.10 mm. The removal allowance when the scale 10e is removed from the inner peripheral surface side of the processing target member in the post-processing step S4 may be 0.05 mm.

(スケール厚さ及び拡散層の硬度と拡散層中における酸素濃度との関係)
以下に、スケール10eの厚さ及び拡散層10fの硬度と拡散層10f中における酸素濃度との関係についての評価試験及びその結果を説明する。
(Relationship between scale thickness and diffusion layer hardness and oxygen concentration in diffusion layer)
Below, the evaluation test about the relationship between the thickness of the scale 10e, the hardness of the diffusion layer 10f, and the oxygen concentration in the diffusion layer 10f and the results thereof will be described.

<試験片>
まず、上記の試験に用いられた試験片について説明する。表1には、各試験片に用いられたチタン合金の組成が示されている。表1に示すように、各試験片に用いられたチタン合金は、64チタン合金である。なお、試験片の寸法は、20mm×10mm×10mmである。
<Specimen>
First, the test piece used for said test is demonstrated. Table 1 shows the composition of the titanium alloy used for each test piece. As shown in Table 1, the titanium alloy used for each test piece is a 64 titanium alloy. In addition, the dimension of a test piece is 20 mm x 10 mm x 10 mm.

Figure 2019168080
Figure 2019168080

<熱処理条件>
各試験片に対しては、上記の浸酸工程S2及び冷却工程S3が行われた。表2には、浸酸工程S2における加熱温度、保持時間及び雰囲気ガスが示されている。表2に示すように、試験片1及び試験片2の双方において、加熱温度は920℃であり、保持時間が8時間であった。試験片1及び試験片2の双方において、熱処理は、酸素とアルゴンとを含有する雰囲気ガス中で行われた。但し、試験片1に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は100ppmであり、試験片2に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は500ppmであった。なお、冷却工程S3は、5パーセントの食塩水で水冷することにより行われた。
<Heat treatment conditions>
The above-mentioned immersion step S2 and cooling step S3 were performed on each test piece. Table 2 shows the heating temperature, holding time, and atmospheric gas in the soaking step S2. As shown in Table 2, in both the test piece 1 and the test piece 2, the heating temperature was 920 ° C. and the holding time was 8 hours. In both the test piece 1 and the test piece 2, the heat treatment was performed in an atmospheric gas containing oxygen and argon. However, the oxygen concentration in the atmospheric gas used for the test piece 1 was 100 ppm, and the oxygen concentration in the atmospheric gas used for the test piece 2 was 500 ppm. The cooling step S3 was performed by water cooling with 5% saline.

Figure 2019168080
Figure 2019168080

<スケール厚さ>
試験片1及び試験片2の断面を研磨して顕微鏡観察を行ったところ、試験片1の表面に形成されたスケール10eの厚さは0.005mmであり、試験片2の表面に形成されたスケール10eの厚さは0.015mmであった。なお、試験片1及び試験片2と同一の部材を大気中において850℃の加熱時間及び24時間の保持時間で浸酸処理を行った場合のスケール10eの厚さは、0.35mmであった。
<Scale thickness>
When the cross section of the test piece 1 and the test piece 2 was polished and observed with a microscope, the thickness of the scale 10e formed on the surface of the test piece 1 was 0.005 mm and was formed on the surface of the test piece 2. The thickness of the scale 10e was 0.015 mm. The thickness of the scale 10e was 0.35 mm when the same member as that of the test piece 1 and the test piece 2 was subjected to an acid treatment in the atmosphere with a heating time of 850 ° C. and a holding time of 24 hours. .

<硬さ評価試験>
図5は、試験片1の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図6は、試験片2の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図5及び図6に示すように、試験片1及び試験片2の硬さは、表面からの距離が大きくなるにつれて小さくなっていた。
<Hardness evaluation test>
FIG. 5 is a schematic graph showing the relationship between the hardness of the test piece 1 and the distance from the surface. FIG. 6 is a schematic graph showing the relationship between the hardness of the test piece 2 and the distance from the surface. As shown in FIGS. 5 and 6, the hardness of the test piece 1 and the test piece 2 decreased as the distance from the surface increased.

図5に示すように、試験片1の硬さは、表面から0.05mmの距離にある位置において、630Hvであり、表面から0.1mmの距離にある位置において、520Hvであった。試験片1の硬さは、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片1においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが明らかとなった。   As shown in FIG. 5, the hardness of the test piece 1 was 630 Hv at a position at a distance of 0.05 mm from the surface, and 520 Hv at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. The hardness of the test piece 1 was almost constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, in the test piece 1, it became clear that the diffusion layer 10f of about 0.15 mm was formed.

図6に示すように、試験片2の硬さは、表面から0.05mmの距離にある位置において、690Hvであり、表面から0.1mmの距離にある位置において、500Hvであった。試験片2の硬さは、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片2においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが明らかとなった。   As shown in FIG. 6, the hardness of the test piece 2 was 690 Hv at a position at a distance of 0.05 mm from the surface, and 500 Hv at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. The hardness of the test piece 2 was almost constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, in the test piece 2, it became clear that the diffusion layer 10f of about 0.15 mm was formed.

図7は、試験片1中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図8は、試験片2中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図7及び図8に示すように、試験片1中及び試験片2中における酸素濃度は、表面からの距離が大きくなるにつれて小さくなっていた。   FIG. 7 is a schematic graph showing the relationship between the oxygen concentration in the test piece 1 and the distance from the surface. FIG. 8 is a schematic graph showing the relationship between the oxygen concentration in the test piece 2 and the distance from the surface. As shown in FIG.7 and FIG.8, the oxygen concentration in the test piece 1 and the test piece 2 became small as the distance from the surface became large.

図7に示すように、試験片1中における酸素濃度は、表面から0.05mmの距離にある位置において2.2質量パーセントであり、表面から0.1mmの距離にある位置において0.99質量パーセントであった。試験片1中における酸素濃度は、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片1においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。   As shown in FIG. 7, the oxygen concentration in the test piece 1 is 2.2 mass percent at a position at a distance of 0.05 mm from the surface, and 0.99 mass at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. It was a percentage. The oxygen concentration in the test piece 1 was substantially constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, in the test piece 1, it was also clarified from this test result that the diffusion layer 10f of about 0.15 mm was formed.

図8に示すように、試験片2中における酸素濃度は、表面から0.05mmの距離にある位置において3.47質量パーセントであり、表面から0.1mmの距離にある位置において1.46質量パーセントであった。試験片2中における酸素濃度は、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片2においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。   As shown in FIG. 8, the oxygen concentration in the test piece 2 is 3.47 mass percent at a position at a distance of 0.05 mm from the surface, and 1.46 mass at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. It was a percentage. The oxygen concentration in the test piece 2 was substantially constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, it was also clarified from this test result that the diffusion layer 10f of about 0.15 mm was formed in the test piece 2.

(実施形態に係る機械部品及びその表面処理方法の効果)
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法の効果について説明する。実施形態に係る機械部品の表面処理方法においては、浸酸工程S2が、酸素の含有量が微量である雰囲気ガスを用いて行われるため、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
(Effects of machine parts and surface treatment method according to embodiment)
The effects of the surface treatment method for machine parts according to the embodiment will be described below. In the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment, the immersion step S2 is performed using an atmospheric gas having a small amount of oxygen, and thus the thickness of the scale 10e formed on the surface of the member to be processed. The surface of the member to be processed can be hardened by solid solution strengthening of oxygen while suppressing the above.

実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、保持時間が4時間以上である場合、加工対象部材の表面により多くの酸素が拡散する。そのため、この場合には、拡散層10f中における酸素の固溶量が増加することにより、拡散層10fの硬度を改善することができる。   In the mechanical component surface treatment method according to the embodiment, when the holding time is 4 hours or more, more oxygen diffuses on the surface of the workpiece. Therefore, in this case, the hardness of the diffusion layer 10f can be improved by increasing the amount of dissolved oxygen in the diffusion layer 10f.

実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、雰囲気ガス中における酸素の濃度が100ppm以下500ppm以上である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。   In the mechanical component surface treatment method according to the embodiment, when the oxygen concentration in the atmospheric gas is 100 ppm or less and 500 ppm or more, the thickness of the scale 10e formed on the surface of the workpiece is suppressed and the workpiece is processed. Can be hardened by solid solution strengthening of oxygen.

純チタン及びチタン合金の熱処理においては、熱処理中にα相がβ相に相変態することにより、結晶粒が粗大化する傾向にある。そのため、実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加熱温度が900℃以上であってβトランザス以下である場合、浸酸処理の際に加工対象部材を構成する結晶粒が粗大化することを抑制できる。   In the heat treatment of pure titanium and titanium alloy, the crystal grains tend to be coarsened by the transformation of the α phase into the β phase during the heat treatment. Therefore, in the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment, when the heating temperature is 900 ° C. or higher and β transus or lower, the crystal grains constituting the workpiece to be processed are coarsened during the acid treatment. Can be suppressed.

実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加工対象部材が64チタン合金である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。   In the surface treatment method for a machine part according to the embodiment, when the workpiece is a 64 titanium alloy, the surface of the workpiece is oxygen-suppressed while suppressing the thickness of the scale 10e formed on the surface of the workpiece. It can be cured by solid solution strengthening.

実施形態に係る機械部品の表面処理方法が雰囲気ガス回収工程S5を有している場合、雰囲気ガスを再利用することにより、処理コストの低減を図ることができる。   When the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment includes the atmospheric gas recovery step S5, the processing cost can be reduced by reusing the atmospheric gas.

実施形態に係る機械部品としてのすべり軸受10においては、摺動面に形成される脆いスケール10eの厚さが抑制される。また、拡散層10fは、酸素の固溶により強化されるため、靱性を維持しながら硬化する。したがって、実施形態に係る機械部品としてのすべり軸受10によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。   In the slide bearing 10 as the mechanical component according to the embodiment, the thickness of the fragile scale 10e formed on the sliding surface is suppressed. Further, since the diffusion layer 10f is strengthened by solid solution of oxygen, it is cured while maintaining toughness. Therefore, according to the slide bearing 10 as the mechanical component according to the embodiment, the hardness of the sliding surface can be improved while maintaining the toughness of the sliding surface.

(実施形態に係る球面すべり軸受の構成)
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受20の構成を説明する。
(Configuration of spherical plain bearing according to the embodiment)
Below, the structure of the spherical plain bearing 20 which concerns on embodiment is demonstrated.

図9は、実施形態に係る球面すべり軸受20の断面図である。図9に示すように、球面すべり軸受20は、内輪21と、外輪22とを有している。球面すべり軸受20は、ライナ23をさらに有していてもよい。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the spherical plain bearing 20 according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the spherical plain bearing 20 has an inner ring 21 and an outer ring 22. The spherical plain bearing 20 may further include a liner 23.

内輪21は、リング状の部材である。内輪21は、上面21aと、底面21bと、内周面21cと、外周面21dとを有している。上面21a及び底面21bは、中心軸21eに直交している。底面21bは、上面21aの反対側の面である。内周面21c及び外周面21dは、上面21a及び底面21bに連なっている。内周面21cは、断面視において(中心軸21eを通る断面において)、直線状になっている。外周面21dは、断面視において、円弧状になっている。内周面21cと外周面21dとの距離は、上面21aから底面21bに向かうにしたがって一旦大きくなり、その後さらに底面21bに向かうにしたがって再び小さくなる。外周面21dは、摺動面を構成している。内輪21は、チタン合金製である。内輪21を構成するチタン合金は、例えば64チタン合金である。   The inner ring 21 is a ring-shaped member. The inner ring 21 has an upper surface 21a, a bottom surface 21b, an inner peripheral surface 21c, and an outer peripheral surface 21d. The top surface 21a and the bottom surface 21b are orthogonal to the central axis 21e. The bottom surface 21b is a surface opposite to the top surface 21a. The inner peripheral surface 21c and the outer peripheral surface 21d are connected to the upper surface 21a and the bottom surface 21b. The inner peripheral surface 21c is linear in a cross-sectional view (in a cross section passing through the central axis 21e). The outer peripheral surface 21d has an arc shape in cross-sectional view. The distance between the inner peripheral surface 21c and the outer peripheral surface 21d once increases from the upper surface 21a toward the bottom surface 21b, and then decreases again toward the bottom surface 21b. The outer peripheral surface 21d constitutes a sliding surface. The inner ring 21 is made of a titanium alloy. The titanium alloy constituting the inner ring 21 is, for example, a 64 titanium alloy.

外輪22は、リング状の部材である。外輪22は、上面22aと、底面22bと、内周面22cと、外周面22dとを有している。上面22a及び底面22bは、中心軸22eに直交している。底面22bは、上面22aの反対側の面である。内周面22c及び外周面22dは、上面22a及び底面22bに連なっている。外周面22dは、断面視において(中心軸22eを通る断面において)、直線状になっている。内周面22cは、断面視において、円弧状になっている。内周面22cと外周面22dとの距離は、上面22aから底面22bに向かうにしたがって一旦小さくなり、その後さらに底面22bに向かうにしたがって再び大きくなる。内周面22cは、摺動面を構成している。外輪22は、チタン合金製である。外輪22を構成するチタン合金は、例えば64チタン合金である。外輪22は、内周面22cが外周面21dと対向するように配置されている。   The outer ring 22 is a ring-shaped member. The outer ring 22 has an upper surface 22a, a bottom surface 22b, an inner peripheral surface 22c, and an outer peripheral surface 22d. The top surface 22a and the bottom surface 22b are orthogonal to the central axis 22e. The bottom surface 22b is a surface opposite to the top surface 22a. The inner peripheral surface 22c and the outer peripheral surface 22d are connected to the upper surface 22a and the bottom surface 22b. The outer peripheral surface 22d is linear in a cross-sectional view (in a cross section passing through the central axis 22e). The inner peripheral surface 22c has an arc shape in a sectional view. The distance between the inner peripheral surface 22c and the outer peripheral surface 22d once decreases from the upper surface 22a toward the bottom surface 22b, and then increases again toward the bottom surface 22b. The inner peripheral surface 22c constitutes a sliding surface. The outer ring 22 is made of a titanium alloy. The titanium alloy constituting the outer ring 22 is, for example, a 64 titanium alloy. The outer ring 22 is disposed so that the inner peripheral surface 22c faces the outer peripheral surface 21d.

内輪21は、拡散層21fと、スケール21gを有している。スケール21gは、拡散層21fに接している。スケール21gは、外周面21d(摺動面)を構成している。外輪22は、拡散層22fと、スケール22gとを有している。スケール21gは、拡散層22fに接している。スケール22gは、内周面22c(摺動面)を構成している。内輪21が拡散層21f及びスケール21gを有さず、外輪22が拡散層22f及びスケール22gを有していてもよい。外輪22が拡散層22f及びスケール22gを有さず、内輪21が拡散層21f及びスケール21gを有していてもよい。すなわち、内輪21及び外輪22のいずれか一方が、拡散層21f(拡散層22f)及びスケール21g(スケール22g)を有していればよい。   The inner ring 21 has a diffusion layer 21f and a scale 21g. The scale 21g is in contact with the diffusion layer 21f. The scale 21g constitutes an outer peripheral surface 21d (sliding surface). The outer ring 22 has a diffusion layer 22f and a scale 22g. The scale 21g is in contact with the diffusion layer 22f. The scale 22g constitutes an inner peripheral surface 22c (sliding surface). The inner ring 21 may not have the diffusion layer 21f and the scale 21g, and the outer ring 22 may have the diffusion layer 22f and the scale 22g. The outer ring 22 may not have the diffusion layer 22f and the scale 22g, and the inner ring 21 may have the diffusion layer 21f and the scale 21g. That is, any one of the inner ring 21 and the outer ring 22 may have the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) and the scale 21g (scale 22g).

拡散層21f及び拡散層22fは、拡散層10fと同様の構成を有している。スケール21g及びスケール22gは、スケール10eと同様の構成を有している。より具体的には、スケール21g(スケール22g)の厚さは、0.015mm以下である。スケール21g(スケール22g)の厚さは、好ましくは、0.005mm以下である。   The diffusion layer 21f and the diffusion layer 22f have the same configuration as the diffusion layer 10f. The scale 21g and the scale 22g have the same configuration as the scale 10e. More specifically, the thickness of the scale 21g (scale 22g) is 0.015 mm or less. The thickness of the scale 21g (scale 22g) is preferably 0.005 mm or less.

外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)中において、酸素濃度は、0.99質量パーセント以上である。外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)中において、酸素濃度は、1.46質量パーセント以上であることが好ましい。   In the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm, the oxygen concentration is 0.99 mass percent or more. In the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm, the oxygen concentration is preferably 1.46 mass percent or more.

外周面21d(内周面22c)からの距離が0.05mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)中において、酸素濃度は、2.2質量パーセント以上である。外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)中において、酸素濃度は、3.47質量パーセント以上であることが好ましい。   In the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.05 mm, the oxygen concentration is 2.2 mass percent or more. In the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm, the oxygen concentration is preferably 3.47 mass percent or more.

外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)の硬さは、500Hv以上であってもよい。外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)の硬さは、520Hv以上であってもよい。外周面21d(内周面22c)からの距離が0.05mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)の硬さは、630Hv以上であってもよい。外周面21d(内周面22c)からの距離が0.1mmとなる位置の拡散層21f(拡散層22f)の硬さは、690Hv以上であってもよい。   The hardness of the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm may be 500 Hv or more. The hardness of the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm may be 520 Hv or more. The hardness of the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.05 mm may be 630 Hv or more. The hardness of the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) at a position where the distance from the outer peripheral surface 21d (inner peripheral surface 22c) is 0.1 mm may be 690 Hv or more.

ライナ23は、内輪21と外輪22との間に配置されている。より具体的には、ライナ23は、内周面22cに取り付けられている。ライナ23は、自己潤滑性の材料により構成されている。自己潤滑性の材料とは、相手材に対して摩擦係数が低い材料をいう。ライナ23には、例えばポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも1の繊維を含む織布が用いられる。ライナ23には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも1の材料を含む成形体が用いられてもよい。なお、球面すべり軸受20がライナ23を有していない場合には、例えば内輪21に給油孔を設けられていてもよい。   The liner 23 is disposed between the inner ring 21 and the outer ring 22. More specifically, the liner 23 is attached to the inner peripheral surface 22c. The liner 23 is made of a self-lubricating material. A self-lubricating material refers to a material having a lower coefficient of friction than the counterpart material. For the liner 23, for example, a woven fabric including at least one fiber selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene fiber, aramid fiber, glass fiber, and polyester fiber is used. For the liner 23, a molded body containing at least one material selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide, and polyphenylene sulfide may be used. In addition, when the spherical plain bearing 20 does not have the liner 23, the oil supply hole may be provided in the inner ring 21, for example.

(実施形態に係る球面すべり軸受の製造方法)
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受20の製造方法を説明する。
(Method for Manufacturing Spherical Plain Bearing According to Embodiment)
Below, the manufacturing method of the spherical plain bearing 20 which concerns on embodiment is demonstrated.

図10は、実施形態に係る球面すべり軸受20の製造方法を示す工程図である。図10に示すように、球面すべり軸受20の製造方法は、内輪製造工程S6と、外輪製造工程S7と、ライナ取り付け工程S8と、組立工程S9とを有している。   FIG. 10 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the spherical plain bearing 20 according to the embodiment. As shown in FIG. 10, the method for manufacturing the spherical plain bearing 20 includes an inner ring manufacturing step S6, an outer ring manufacturing step S7, a liner mounting step S8, and an assembly step S9.

内輪製造工程S6においては、内輪21の製造が行われる。外輪製造工程S7においては、外輪22の製造が行われる。内輪製造工程S6及び外輪製造工程S7は、上記の実施形態に係る機械部品の製造方法にしたがって行われる。ライナ取り付け工程S8においては、内周面22cにライナ23が取り付けられる。ライナ23の取り付けは、ライナ23が織布で構成されている場合には、当該織布を内周面22cに貼付することにより行われる。ライナ23の取り付けは、ライナ23が樹脂成形体で構成されている場合には、内周面22cに対してライナ23を構成する樹脂材料を射出成型することにより行われる。   In the inner ring manufacturing step S6, the inner ring 21 is manufactured. In the outer ring manufacturing step S7, the outer ring 22 is manufactured. The inner ring manufacturing step S6 and the outer ring manufacturing step S7 are performed according to the method for manufacturing a mechanical component according to the above embodiment. In the liner attachment step S8, the liner 23 is attached to the inner peripheral surface 22c. When the liner 23 is composed of a woven fabric, the liner 23 is attached by sticking the woven fabric to the inner peripheral surface 22c. When the liner 23 is formed of a resin molded body, the liner 23 is attached by injection molding a resin material that forms the liner 23 on the inner peripheral surface 22c.

組立工程S9においては、内輪21及び外輪22の組立が行われる。組立工程S9は、例えば塑性加工により行われる。より具体的な方法の1つとしては、組立工程S9においては、第1に、外輪22の内径を拡げる拡径工程が行われる。第2に、内径が拡げられた外輪22に、内輪21が挿入される。第3に、内輪21が挿入された状態で外輪22を再び縮径する縮径工程が行われる。以上により、球面すべり軸受20の製造が完了する。   In the assembly step S9, the inner ring 21 and the outer ring 22 are assembled. The assembly step S9 is performed by plastic working, for example. As one of more specific methods, in the assembly step S9, firstly, a diameter expanding step for expanding the inner diameter of the outer ring 22 is performed. Second, the inner ring 21 is inserted into the outer ring 22 having an enlarged inner diameter. Thirdly, a diameter reducing process for reducing the diameter of the outer ring 22 in a state where the inner ring 21 is inserted is performed. Thus, the manufacture of the spherical plain bearing 20 is completed.

(実施形態に係る球面すべり軸受の効果)
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受20の効果を説明する。
(Effect of the spherical plain bearing according to the embodiment)
Below, the effect of the spherical plain bearing 20 which concerns on embodiment is demonstrated.

上記のとおり、球面すべり軸受20においては、内輪21及び外輪22の少なくとも一方が、拡散層10f及びスケール10eと同様の構成の拡散層21f(拡散層22f)及びスケール21g(スケール22g)を有している。そのため、球面すべり軸受20によると、摺動面における靱性を維持しつつ、摺動面における硬さを改善することができる。   As described above, in the spherical plain bearing 20, at least one of the inner ring 21 and the outer ring 22 has the diffusion layer 21f (diffusion layer 22f) and the scale 21g (scale 22g) having the same configuration as the diffusion layer 10f and the scale 10e. ing. Therefore, according to the spherical plain bearing 20, the hardness in a sliding surface can be improved, maintaining the toughness in a sliding surface.

球面すべり軸受20がライナ23を有している場合、ライナ23は自己潤滑性の材料により構成されているため、内輪21と外輪22との摩擦を低減することができる。ライナ23がポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも1の繊維を含む織布である場合、又はポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも1の材料を含む成形体である場合、内輪21と外輪22との摩擦をさらに低減することができる。   When the spherical plain bearing 20 has the liner 23, the liner 23 is made of a self-lubricating material, so that friction between the inner ring 21 and the outer ring 22 can be reduced. When the liner 23 is a woven fabric including at least one fiber selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene fiber, aramid fiber, glass fiber, and polyester fiber, or made of polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide When the molded body includes at least one material selected from the group, the friction between the inner ring 21 and the outer ring 22 can be further reduced.

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment can be variously modified. Further, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

上記の実施形態は、純チタン又はチタン合金製の機械部品及びその表面処理方法に有利に適用される。   The above embodiment is advantageously applied to a mechanical component made of pure titanium or a titanium alloy and a surface treatment method thereof.

S1 準備工程、S2 浸酸工程、S3 冷却工程、S4 後処理工程、S5 雰囲気ガス回収工程、S6 内輪製造工程、S7 外輪製造工程、S8 ライナ取り付け工程、S9 組立工程、10 内輪、10a 上面、10b 底面、10c 内周面、10d 外周面、10e スケール、10f 拡散層、20 球面すべり軸受、21 内輪、21a 上面、21b 底面、21c 内周面、21d 外周面、21e 中心軸、21f 拡散層、22 外輪、22a 上面、22b 底面、22c 内周面、22d 外周面、22e 中心軸、22f 拡散層、T1 厚さ、T2 厚さ。   S1 preparation step, S2 soaking step, S3 cooling step, S4 post-treatment step, S5 atmosphere gas recovery step, S6 inner ring manufacturing step, S7 outer ring manufacturing step, S8 liner mounting step, S9 assembly step, 10 inner ring, 10a upper surface, 10b Bottom surface, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10e scale, 10f diffusion layer, 20 spherical plain bearing, 21 inner ring, 21a upper surface, 21b bottom surface, 21c inner peripheral surface, 21d outer peripheral surface, 21e central axis, 21f diffusion layer, 22 Outer ring, 22a upper surface, 22b bottom surface, 22c inner peripheral surface, 22d outer peripheral surface, 22e central axis, 22f diffusion layer, T1 thickness, T2 thickness.

Claims (8)

純チタン又はチタン合金製のすべり軸受であって、
前記すべり軸受は、酸素が固溶した拡散層と、前記拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有し、
前記スケールの厚さは、0.015mm以下であり、
前記拡散層中における前記酸素の濃度は、前記摺動面からの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上である、すべり軸受。
A plain bearing made of pure titanium or titanium alloy,
The sliding bearing has a diffusion layer in which oxygen is dissolved, and a scale of titanium oxide that is in contact with the diffusion layer and constitutes a sliding surface,
The thickness of the scale is 0.015 mm or less,
The slide bearing, wherein the concentration of oxygen in the diffusion layer is 0.99 mass percent or more at a position where the distance from the sliding surface is 0.1 mm.
前記拡散層の硬さは、前記摺動面から0.1mmとなる位置において、500Hv以上である、請求項1に記載のすべり軸受。   The slide bearing according to claim 1, wherein the hardness of the diffusion layer is 500 Hv or more at a position of 0.1 mm from the sliding surface. 航空宇宙用すべり軸受である、請求項1又は2に記載のすべり軸受。   The sliding bearing according to claim 1, which is an aerospace sliding bearing. 内輪と、
外輪とを備え、
前記外輪及び前記内輪は、純チタン又はチタン合金製であり、
前記外輪及び前記内輪の少なくとも一方は、酸素が固溶した拡散層と、前記拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有し、
前記スケールの厚さは、0.015mm以下であり、
前記拡散層中における前記酸素の濃度は、前記摺動面からの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上である、球面すべり軸受。
Inner ring,
With an outer ring,
The outer ring and the inner ring are made of pure titanium or a titanium alloy,
At least one of the outer ring and the inner ring has a diffusion layer in which oxygen is dissolved, and a titanium oxide scale that is in contact with the diffusion layer and forms a sliding surface,
The thickness of the scale is 0.015 mm or less,
A spherical plain bearing in which the concentration of oxygen in the diffusion layer is 0.99 mass percent or more at a position where the distance from the sliding surface is 0.1 mm.
前記内輪と前記外輪との間に配置される自己潤滑性の材料により構成されるライナをさらに備える、請求項4に記載の球面すべり軸受。   The spherical plain bearing according to claim 4, further comprising a liner made of a self-lubricating material disposed between the inner ring and the outer ring. 前記ライナは、ポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも1の繊維を含む織布である、請求項5に記載の球面すべり軸受。   The spherical plain bearing according to claim 5, wherein the liner is a woven fabric including at least one fiber selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene fiber, aramid fiber, glass fiber, and polyester fiber. 前記ライナは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも1の材料を含む成形体である、請求項6に記載の球面すべり軸受。   The spherical plain bearing according to claim 6, wherein the liner is a molded body including at least one material selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide, and polyphenylene sulfide. 航空宇宙用すべり軸受である、請求項4〜7のいずれか1項に記載の球面すべり軸受。   The spherical plain bearing according to any one of claims 4 to 7, which is an aerospace plain bearing.
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