JP2943819B2 - 転がり軸受における固体潤滑皮膜の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造設備あるい
は宇宙機器等の真空中で使用される転がり軸受における
固体潤滑皮膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に転がり軸受は、内・外輪と転動体
および転動体と保持器間にグリ−ス等の潤滑剤を供給
し、それぞれの間に発生するすべり摩擦や転がり摩擦を
減少させ、軸受の耐久性を向上させるようにしている。

【０００３】ところが、転がり軸受を宇宙機器等の真空
中で使用する場合、グリ−ス等の蒸気圧の高い潤滑剤は
雰囲気中に蒸発してしまうため使用に耐えない。また、
転がり軸受を清浄度の高い密封真空下で使用する場合、
潤滑剤の蒸気が環境の汚染源となるため、グリ−ス等の
流体潤滑剤を使用することができない。そのため、この
ような環境下で使用される転がり軸受には蒸気圧の低い
固体潤滑剤が必要になる。

【０００４】固体潤滑剤は、二硫化モリブデン （Ｍｏ
Ｓ₂）、グラファイト等の層状物質系、金、銀、鉛等の
軟質金属系、ＰＴＦＥ、ナイロン、ポリイミド等の高分
子系の３種類に大別されるが、真空用軸受の固体潤滑剤
としては二硫化モリブデンが広く用いられている。二硫
化モリブデンは、一般に、スパッタリング法で皮膜処理
される。スパッタリングは、図２に示すように、低圧力
の不活性ガス（Ａｒ等）雰囲気中において発生するグロ
−放電を利用して付着させようとする物質をタ−ゲット
１よりたたきだし、対面する皮膜処理物２に付着させる
方法で、難蒸発物質の付着が可能である点を特徴とす
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリング処理で
は、内輪、転動体の場合、処理中に回転させることによ
り、転動接触面の全面にわたって活性化した固体潤滑剤
を均一な厚さで強固に付着させることができるが、外輪
の場合は軌道面に皮膜をつけるために試料ステ−ジを傾
け、外輪を回転させながら皮膜処理を行なっても、軌道
面深さが深くなると、皮膜の付着状態にむらが発生しや
すいという問題点があった。

【０００６】また、スパッタリング処理は低圧下で行な
う処理方法であるため、処理可能な真空度まで排気する
（図２に示す真空ポンプ３等で行なう）のに時間がかか
り、さらに皮膜処理物２とタ−ゲット１との間に障害物
があると皮膜が形成されにくいので、一度に多くの処理
物に皮膜を形成することができない。そのため、小ロッ
ト生産しかできないという問題点があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、軸受構成部品の
転動接触面に、スパッタリング処理による皮膜と同程度
の性能をもつ固体潤滑皮膜を容易にしかも安価に形成す
ることができる皮膜形成方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、軸受構成部
品のうち少なくとも転動体を固体潤滑剤の微粉を入れた
容器に入れ、容器ごと回転させるするようにした。

【０００９】また、軌道輪および該軸受に組み込まれる
転動体よりも小径のボ−ルを固体潤滑剤の微粉を入れた
容器に入れ、容器ごと回転させるようにした。

【００１０】

【作用】軸受構成部品である多数個の転動体を固体潤滑
剤の微粉と共に容器に入れ容器ごと回転させると、共存
させた固体潤滑剤の微粉が、回転時に転動体同士が衝突
する際の衝突エネルギ−をうけて転動体の表面に付着す
る。容器を所定時間回転させると、固体潤滑剤が転動体
表面の全面にわたって付着し皮膜が形成される。また、
内・外輪および転動体を固体潤滑剤の微粉と共に容器に
入れ上記と同様の処理を行なうと、共存させた固体潤滑
剤の微粉が、回転時に転動体が内・外輪の軌道面に衝突
する際のエネルギ−を受けて転動体の表面および内・外
輪の軌道面に付着し皮膜が形成される。

【００１１】軌道輪の軌道面のみに皮膜を形成する場合
には、転動体の代わりに、転動体よりも小径のボ−ルを
軌道輪および固体潤滑剤の微粉と共に容器に入れ、容器
ごと回転させる。上記方法と同様に、ボ−ルが軌道面に
衝突する際の衝突エネルギ−により皮膜が形成される。
この方法によれば、軌道面深さが深い場合でも付着むら
が生じにくい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、第１の実施例では、脱脂処理をした直径４ｍｍの鋼
球２００個を、二硫化モリブデンの微粉（住鉱潤滑製モ
リパウダーＰＢ平均粒径10μｍ）０.４ｇと共に１リッ
タ−の容器に入れ、ペイントコンデイ ショナ−（レッド
・デビル社製5410型）で皮膜処理を６０分間行なった。
この時の平均皮膜厚さは、０.７６μｍであった。

【００１３】第２の実施例では、脱脂処理をした＃６０
８用の内輪５０個、外輪５０個と直径２ｍｍの鋼球２０
００個を上記二硫化モリブデンの微粉と共に１リッタ−
の容器に入れ、同様の処理を行なった。この時の皮膜厚
さは 、０.６４μｍであった。

【００１４】上記方法により皮膜処理を行なった直径４
ｍｍの鋼球、内輪、外輪およびル−ロンＥ保持器（ＮＴ
Ｎルーロン製. ＰＴＥＦ系樹脂製）にて軸受を組み立
て、潤滑性能の確認を行なった。真空度１０Ｅ−６Ｐ
ａ、スラスト荷重２１０Ｎ、 回転数１２５ｒｐｍ、温度
７０゜Ｃの運転条件下で、二硫化モリブデンの潤滑皮膜
による初期膜潤滑が１００ｈ以上可能であり、充分な潤
滑性能を示した。

【００１５】尚、二硫化モリブデンの微粉は、平均粒径
が ０.２μｍ〜１０μｍのものが使用可能であるが、皮
膜の緻密性から、０.２μｍ〜１.０μｍのものを使用す
るのが望ましい。また、皮膜処理はボ−ルの衝突エネル
ギ−によりなされるので、膜の均一性および緻密性を考
慮すると、衝突回数を多くするのが望ましい。したがっ
て、容器にはできるだけ多数個の皮膜処理物を入れるよ
うにするのがよい。換言すれば、本発明の皮膜形成方法
は、一度に多数個の皮膜処理物を処理するのに適した方
法であるといえる。

【００１６】以上、二硫化モリブデンを固体潤滑剤とし
た実施例について説明したが、本発明は他の固体潤滑剤
を用いた場合にも同様の効果を有する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、従来のスパッタリング
処理による固体潤滑皮膜と同等の固体潤滑皮膜を容易に
しかも安価に形成することができる。また、一度に多数
個の軸受構成部品に皮膜処理を行なうことができ、さら
に、図１に示すように、スパッタリング処理に比べて１
回あたりの処理時間も短かくなるため、生産性の向上を
図ることができる。

【００１８】以上により、本発明は真空用軸受の生産コ
スト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の皮膜形成工程と従来のスパッタリング
処理による皮膜形成工程との比較を示す図、

【図２】スパッタリング処理法を示す図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受構成部品のうち少なくとも転動体を
   固体潤滑剤の微粉を入れた容器に入れ、容器ごと回転さ
   せることにより上記軸受構成部品の転動接触面に固体潤
   滑剤の皮膜を形成するようにした転がり軸受における固
   体潤滑皮膜の形成方法。
2. 【請求項２】 軌道輪および該軸受に組み込まれる転動
   体よりも小径のボ−ルを固体潤滑剤の微粉を入れた容器
   に入れ、容器ごと回転させることにより上記軌道輪の軌
   道面に固体潤滑剤の皮膜を形成するようにした転がり軸
   受における固体潤滑皮膜の形成方法。