JP3705827B2

JP3705827B2 - 転がり軸受、ボールネジ及び潤滑被膜形成方法

Info

Publication number: JP3705827B2
Application number: JP08561793A
Authority: JP
Inventors: 充欣越塚; 剛斉藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JPH06272715A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、宇宙機器や、半導体製造装置として真空中で用いられる転がり軸受や、ボールネジなどの転がり要素に適用する転がり軸受、ボールネジ及び潤滑被膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転動部材としてのころがり軸受としては、例えば本出願人が先に提案した特開平２−２４５５１４号公報に開示されているものがある。
この従来例は、外輪と、内輪と、その外輪及び内輪間に介装された複数の転動体と、該転動体を円周方向に等分に分割保持する保持器とからなるころがり軸受において、前記外輪、内輪、転動体のうち少なくとも転動体に二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）でなる潤滑性膜がスパッタリング手段で形成され、保持器を直鎖ポリフェニレンサルファイドをマトリックスとし少なくともフッ素樹脂を１０〜６０wt％含んで構成することにより、滑りを伴う転動体と保持器との双方に潤滑性が付与され、十分な潤滑性能が得られて低トルク、長寿命化を達成することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のころがり軸受にあっては、単に二硫化モリブデンスパッタリング法を用いて、成膜した潤滑被膜において、スパッタの成膜条件と滑り寿命及び表面形態、組成比、配向性等との関係については述べられてきたが、ころがり寿命と表面形状、組成比、配向性との関係については検討がなされていないのが現状であり、そのために最適な被膜性状が明らかでなかったことにより耐荷重性能にばらつきがあり寿命及び信頼性に問題があるという未解決の課題がある。
【０００４】
すなわち、日本潤滑学会トライボロジー会議（福岡）予稿集（１９９１）５６３頁、航空宇宙研究所報告書ＴＲ−９０３に記載されているように、固体潤滑膜であるＭｏＳ₂スパッタ膜の摩耗寿命は、洗浄方法やイオンポンバード処理等により影響を受けることが記載されているが、それらの処理方法と被膜の表面形態や配向性については言及していない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、耐荷重性能にばらつきがなく長寿命で且つ信頼性を向上させることができる転がり軸受、ボールネジ及び潤滑被膜形成方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る転がり軸受は、外輪と、内輪と、その外輪及び内輪間に複数の転動体を介装させて宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられる転がり軸受において、前記転動体をＰＴＦＥ系自己潤滑保持器で保持すると共に、前記転動体の表面と、前記外輪及び内輪が転動体と接触する軌道面とに二硫化モリブデンをコーティングして二硫化モリブデン被膜を形成し、該二硫化モリブデン被膜を、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有すると共に、前記二硫化モリブデン被膜の表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状にしたことを特徴としている。
また、請求項２に係るボールネジは、ネジ溝部を有するネジ軸と、前記ネジ溝部を転動するボールを収納したボールナットとを有し、宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられるボールネジにおいて、前記ネジ溝部とボールの全周に二硫化モリブデンをコーティングして二硫化モリブデン被膜を形成し、該二硫化モリブデン被膜は、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有すると共に、前記二硫化モリブデン被膜の表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状にしたことを特徴としている。
さらに、請求項３に係る潤滑被膜形成方法は、相手部材が転動接触する転動面を有する宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられる転動部材の潤滑被膜形成方法において、前記転動部材の転動面に、逆スパッタリングを行ってクリーニングした後に、プリスパッタリングを行ってターゲットをクリーニングし、さらに正スパッタリングを行って前記転動面に二硫化モリブデン被膜を成膜し、且つ前記正スパッタリング中の転動部材の温度を５０℃以下で室温を超える温度に保持するスパッタリング法により、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有し、且つ表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状とする二硫化モリブデン被膜を形成することを特徴としている。
【０００７】
【作用】
請求項１に係る発明においては、転がり軸受の転動体の表面と、該転動体が接触する内輪及び外輪の転動面とに、二硫化モリブデン被膜を形成し、その二硫化モリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏを１．７以上２．０未満に選定して、丘状で緻密な表面形状の潤滑被膜を形成するので、耐荷重性能が向上し、被膜寿命が伸びて安定化して信頼性を向上させることができる。そして、二硫化モリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏを１．７未満とすると、表面形状が丘状で緻密な被膜とはならず、よれよれの短繊維状即ちウォーム（ｗｏｒｍ）状で粗となる潤滑被膜となり、耐荷重性能が低下し、寿命も短くなり、一方現在のスパッタ法では硫黄Ｓが飛んでしまうので、二硫化モリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏを丁度２．０とすることは困難であり、分子量比Ｓ／Ｍｏが限りなく２．０に近づく程丘状で緻密な潤滑被膜を形成することができる。しかも、転動体をＦＴＦＥ系自己潤滑保持器で保持することにより、ころがり軸受寿命も向上させると共に、信頼性も向上させることができる。
また、請求項２に係る発明においては、ボールネジのネジ溝及びボールの全周に、丘状で緻密な二硫化モリブデン被膜を成膜して、被膜摩耗寿命を大幅に向上させて、ボールネジ全体の寿命を向上させると共に、信頼性も向上させることができる。
さらに、請求項３に係る発明においては、転動部材の転動面に形成する二硫化モリブデン被膜をスパッタリング法で成膜するので、成膜を正確に行うことができ、しかも本スパッタリング時に転動部材の温度を５０℃以下に維持することにより、表面形状が丘状で緻密となる成膜を行うことができ、転動部材の温度が５０℃を超えると、表面形態が崩れる影響が出始め、冷却を行わない通常のスパッタリング時のように、１００℃以上となると短繊維状即ちウォーム状で粗となる。また、転動部材の温度を室温以下にすると、冷却装置が大型化し、冷却媒体も多く必要として製造コストが嵩むことにより好ましくない。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明を適用したボールネジ１及びころがり軸受１０を夫々示し、ボールネジ１はステンレス鋼（ＳＵＳ６３０）で製作されたネジ軸２のネジ溝部２ａと、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で製作されたボールナット３に収納されたボール４の全周に分子量比Ｓ／Ｍｏを１．７以上２．０未満とした二硫化モリブデン（以下、ＭｏＳ₂と称す）でなる潤滑被膜がスパッタリング処理によってコーティングされており、また、ころがり軸受１０は少なくとも夫々ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で製作された外輪１１の内周側軌道面、内輪１２の外周側軌道面、外輪１１及び内輪１２間に介装されたボール１３の全周に夫々分子量比Ｓ／Ｍｏを１．７以上２．０未満としたＭｏＳ₂でなる潤滑被膜がスパッタリング処理によってコーティングされ、ボール１３が保持器１４で所定間隔に保持されている。
【０００９】
ここで、ＭｏＳ₂のスパッタリング処理は、図３に示すようにな高周波マグネトロンスパッタリング装置２０を用いて行った。この高周波マグネトロンスパッタリング装置２０は、電極２１を備えた基台２２上に被スパッタリング部材Ｗを置き、これにターゲットＴとして例えばＭｏＳ₂を備えた電極２３を対置すると共に、両電極２１及び２３間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源２４を接続し、基台２２及びアノード電極２１に個別に冷却媒体が流通される冷却路２５，２６を設けた構成を有する。なお、図３において、２７は真空ロータリポンプ２８及びターボ分子ポンプ２９を備えた排気システム、３０はアルゴンボンベ、３１は真空計である。
【００１０】
そして、上記高周波マグネトロンスパッタリング装置に、被スパッタリング部材Ｗをセットした状態で、まず、圧力０．８Ｐａの低圧アルゴン雰囲気中で、電極２１をカソード、電極２３をアノードとして、これら間に８００Ｗの高周波電力を供給して低圧グロー放電を行わせて１８０分のイオンボンバード（逆スパッタ）を行わせて被スパッタリング部材Ｗのクリーニングを行い、次いで電極２１及び電極２３の極性を反転させると共に、ターゲットＴと被スパッタリング部材Ｗとの間距離を７０mmにセットし、０．６７Ｐａの低圧アルゴン雰囲気中で、高周波電力密度を３．３０w/cm²とし且つターゲットＴ及び被スパッタリング部材Ｗ間にシャッターを介挿して３０分間のプリスパッタを行ってターゲットＴをクリーニングしてから、シャッターを除去して１０分間の本スパッタを行い、被スパッタリング部材Ｗに膜厚０．３〜１．０μｍの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満のＭｏＳ₂被膜を成膜した。この本スパッタ時には、被スパッタリング部材Ｗの温度は５０℃以下に制御した。
【００１１】
そして、上記スパッタリング処理によって形成されるＭｏＳ₂被膜の耐久寿命を図４に示す真空中ボールオンディスク試験機で試験するために、材質がステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で、直径５２ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板を３つ用意し、これらの内２つに夫々上記スパッタリング処理を行って分子量比Ｓ／Ｍｏが１．９及び１．７で膜厚１μｍのＭｏＳ₂被膜を形成した試験片（以下、実施例１及び実施例２と称す）を形成すると共に、分子量比Ｓ／Ｍｏが１．６で且つ本スパッタ時の被スパッタリング部材Ｗとしての円板の温度を１５０℃近傍に制御してＭｏＳ₂被膜を形成した試験片（以下、比較例と称す）を形成し、これらを真空中ボールオンディスク試験機４０で寿命試験を行った。
【００１２】
ここで、真空中ボールオンディスク試験機４０は、図４に示すように、真空度が１０^-4〜１０^-5Ｐａに制御された真空チャンバー４１内に、回転軸４２が軸受４３によって回転自在に支持された回転ワークテーブル４４が回転自在に配設され、この回転ワークテーブル４４に試験片Ｗを載置し、この試験片Ｗの上面側に試験片と同一材質の５／１６インチのボール４５を重り４６及びバランス重り４７で調節された垂直荷重９．８Ｎで押下するように構成され、回転軸４２が磁性流体シールユニット４８を介してモータ４９に連結されてボール４５に対する滑り速度が１．５ｍ／ｓとなるように回転駆動され、そのときのボール４５と試験片Ｗとの摩擦係数即ち接触抵抗に応じたトルクをロードセル５０で検出する。
【００１３】
この真空中ボールオンディスク試験機に前記実施例１、実施例２及び比較例を夫々セットして、試験を行い摩擦係数が０．２を超えるまでの総回転数を被膜寿命として測定し、その測定結果を下記表１に示す。
【００１４】
【表１】

この表１から明らかなように、実施例１及び実施例２の被膜寿命が比較例に比べて格段に長く、特にＭｏＳ₂の分子量比Ｓ／Ｍｏが２．０に近い実施例１の方が被膜寿命が５．０×１０⁵と分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７である実施例２の２．５×１０⁵に比べてより長くなっており、分子量比Ｓ／Ｍｏが２．０に近い程寿命が長くなることが実証された。
【００１５】
また、前述したスパッタリング処理におけるイオンボンバード時間とＭｏＳ₂被膜の耐久寿命との関係を調べるために、イオンボンバード時間を２０分、６０分及び１８０分とした実施例と比較例とについて、真空中ボールオンディスク試験機によって耐久寿命試験を行った結果、図５に示すように、イオンボンバードを６０分以上行った実施例のＭｏＳ₂被膜の耐久寿命は１．８〜２．６×１０⁵ｒｅｖでばらつきが少ないのに対して、比較例被膜では最も長いもので６．３×１０⁴ｒｅｖ程度であり、平均値で比べると、実施例被膜は比較例被膜に対して６倍以上耐久寿命が向上している。また、イオンボンバードについては２０分程度では、寿命のばらつきも大きく、６０分以上イオンボンバードした実施例被膜と比べて寿命が短いことから、イオンポンバード時間は６０分以上が好ましい。
【００１６】
さらに、実施例１、実施例２及び比較例について、その表面形態を走査型電子顕微鏡を使用して加速電圧１５ｋＶ，２００００倍で観察すると、実施例１及び実施例２については、図６に示すように、丘状で緻密な表面形態となっており、比較例については、図７に示すように、よれよれの短繊維状即ちウォーム（Ｗｏｒｍ）状で粗となっている。
【００１７】
さらに、実施例１、実施例２及び比較例について、その被膜の結晶構造を薄膜用Ｘ線回折装置を用いて、Ｘ線の入射角を２°、Ｘ線源としてはＣｕＫα線を使用し、管電圧４０ｋＶ、管電流３００ｍＡとして回折した結果、実施例１のＸ線回折パターンは、図８に示すように、六方晶ＭｏＳ₂の（００２）、（１００）、（１１０）で夫々回折ピークが観察され、特に（００２）面が強く配向されていることが分かり、比較例のＸ線回折パターンは、図９に示すように、（００２）面の回折ピークが小さいことが判明し、Ｘ線回折による配向性を判断するために、（００２）面と（１００）面とのＸ線強度比（面積比）（００２）／（１００）を各実施例１、実施例２及び比較例について求めた結果を前述した表１に示す。
【００１８】
したがって、表１で明らかなように、ＭｏＳ₂の分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満とすることにより、表面形態が丘状組織で且つ緻密な被膜を成膜することができると共に、被膜寿命も格段に向上させることができることが判明し、また、Ｘ線回折におけるＸ線強度比（００２）／（１００）を１．０以上として、（００２）面を優先配向することにより、荷重方向に対してスリップ面が垂直になる割合が多くなり耐荷重性能が上がり被膜寿命が伸び、安定化する。
【００１９】
さらに、スパッタ装置での本スパッタ時の被スパッタリング部材Ｗの温度を５０℃以下に維持することにより、表面形態が丘状で緻密となる成膜を行うことができ、被スパッタリング部材Ｗの温度が５０℃を越えると、表面形態が崩れる影響が出始め、冷却を行わない通常のスパッタリング時のように、１００℃以上となると図７に示すようにウォーム状で粗となる。ここで、被スパッタリング部材Ｗの温度は、低い程（例えば室温）よいが、冷却装置が大型化し、冷却媒体も多く必要とするので、製造コストが嵩むため、５０℃以下が好ましい。
【００２０】
次に、上述したＭｏＳ₂被膜を成膜するスパッタリング処理によってアンギュラ玉軸受の外輪、内輪及び転動体に分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満のＭｏＳ₂でなる０．５μｍの潤滑被膜を成膜し、且つ保持器としてＰＴＦＥ系自己潤滑保持器を適用して、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ、接触角３０°のアンギュラ玉軸受を組立て、このアンギュラ玉軸受を図１０に示す真空中軸受試験装置を使用して、真空中において軸受の性能評価試験を行い、特に軸受のトルク変動とそれに伴う潤滑材の挙動について調べ、ＭｏＳ₂被膜の真空中での摩耗寿命を求め、さらにＭｏＳ₂被膜の摩耗寿命に及ぼす回転数、作動パターン、アキシァル荷重の影響を考察した。
【００２１】
ここで、図１０の真空中軸受試験装置５０は、真空度３×１０^-5Ｐａ以下とし、温度を常温とした真空チャンバー５１内に水平方向に延長する回転軸５２が軸受装置５３で支持されて回転自在に配設され、この回転軸５２に２組の試験軸受５４ａ，５４ｂが装着されていると共に、これら試験軸受５４ａ，５４ｂに対してスプリング５５によって１００Ｎのアキシァル荷重を作用させ、試験軸受５４ａ，５４ｂの外輪に外嵌した円筒体５６に固着した回動アーム５７の先端を微小荷重変換器５８に当接され、この微小荷重変換器５８で、前記回転軸４２を磁性流体シールユニット５９でシールして真空チャンバー５１外に延長し、その端部に取付けたプーリ６０をベルト６１を介して駆動モータ６２の回転軸に固定したプーリ６３に連結することにより、５００ｒｐｍで回転駆動したときの試験軸受５４ａ，５４ｂの外輪に生じるトルクが検出される。
【００２２】
そして、試験軸受の作動パターンとしては、正逆回転で、８００回転正転後３０秒停止し、その後８００回転逆転後３０秒停止し、これを１サイクルとして繰り返した。
この結果、アキシァル荷重１００Ｎ，回転数５００ｒｐｍで正逆転した時の動トルクの推移は図１１に示すようになり、総回転数が６．８×１０ｒｅｖまでは、トルクか１×１０^-3Ｎｍ程度と低く安定した値を示し、さらに１．２×１０⁶ｒｅｖまでは１〜１５×１０^-3ＮＭ程度の大きな変動を示す、その後トルクは、１〜２×１０^-3Ｎｍ程度の安定した値を示す。
【００２３】
次に、前記二硫化モリブデン被膜を施したアンギュラ玉軸受にＰＴＦＥ計自己潤滑保持器を組込みＰＴＦＥの挙動を観察する。図１１において、トルク変動の原因がＭｏＳ₂被膜による潤滑から保持器のＰＴＦＥによる潤滑へ移行するものであると考え、図１１中の▲１▼，▲２▼，▲３▼及び▲４▼の矢印のところで一端試験を中断し、ボールの表面を波長分散型のＥＰＭＡ分析を行ったところ、Ｍｏ，Ｓ，Ｆの特性Ｘ線強度の変化を総回転数を追って示すと図１２に示す結果が得られた。この図１２によれば、トルクが低く安定している時の潤滑の主役はＭｏＳ₂であり、ＭｏＳ₂被膜が摩耗によりなくなるとＰＴＦＥの転移膜潤滑が始まる。なお、▲３▼，▲４▼で見られるＭｏ，Ｓのピークは、保持器材料に含まれるＭｏＳ₂に起因している。ＰＴＦＥ転移膜潤滑の初期は、潤滑が不十分で大きなトルク変動を起こすが、潤滑剤がボールから軌道面に十分供給されると、トルクは低く安定した値を示す。ここで、ＰＴＦＥ転移膜による潤滑が始まるまでの総回転数をＬ_Cとすると、この総回転数Ｌ_CはＭｏＳ₂被膜の摩耗寿命を表しており、図１１の場合、総回転数Ｌ_Cは６．８×１０⁵ｒｅｖとなることがわかる。
【００２４】
また、アキシァル荷重１００Ｎ，回転数１００〜１０００ｒｐｍで正逆転回転及び一方回転したときのＭｏＳ₂被膜の摩耗寿命を表す総回転数Ｌ_Cの変化を図１３に示す。この図１３からＭｏＳ₂被膜の摩耗寿命は回転数や作動パターンに殆ど影響されないことがわかる。
さらに、回転数１００ｒｐｍの正逆回転において、アキシァル荷重を６０〜５００Ｎに変化させたときのＭｏＳ₂被膜の摩耗寿命を表す総回転数Ｌ_Cの変化は、図１４に示すように、アキシァル荷重の増加とともに単調に減少している。ここで、総回転数Ｌ_Cは軸受の寿命を表しているわけではないので、それ以後はＰＴＦＥ転移膜潤滑により、寿命に至るまで回転することになる。なお、最大接触面圧８８０ＭＰａ（ここではアキシァル荷重６０Ｎに相当）、回転数２０００ｒｐｍでの真空中での耐久試験において、１×１０⁸ｒｅｖ以上の耐久寿命があることが試験によって確認されている。
【００２５】
なお、外内輪、転動体、保持器材料は、上記実施例に限らず、セラミックス（例えば窒素系としてＳｉ₃Ｎ₄，ジルコニア，アルミナ，炭化物系として、ＳｉＣ又はＳＵＳ６３０などのステンレス鋼であっても本願目的を達成することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、転がり軸受の転動体、外輪及び内輪の転動面に、夫々二硫化モリブデンをコーティングして二硫化モリブデン被膜を形成し、該二硫化モリブデン被膜は、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有すると共に、前記二硫化モリブデン被膜の表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状にしたので、真空中で使用したときの被膜磨耗寿命を大幅に向上させることができ、転がり軸受全体の寿命を向上させると共に、信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
また、請求項２に係る発明によれば、ボールネジのネジ溝及びボールの全周に請求項１と同様の二硫化モリブデン被膜を形成するようにしたので、被膜摩耗寿命を大幅に向上させて、ボールネジ全体の寿命を向上させると共に、信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、二硫化モリブデン被膜をスパッタリング法で成膜するので、二硫化モリブデン被膜の成膜を正確に行うことができ、しかも転動部材に二硫化モリブデン被膜を成膜する本スパッタリング時に転動部材の温度を５０℃以下で室温を超える温度に維持することにより、製造コストが嵩むことなく表面形状が丘状で緻密となる長寿命の二硫化モリブデン被膜を形成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したボールネジの一例を示す正面図である。
【図２】本発明を適用したアンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に適用し得るスパッタリング装置の一例を示す模式図である。
【図４】真空中ボールオンディスク試験機を示す概略構成図である。
【図５】実施例被膜及び比較例被膜のイオンボンバード時間と耐久寿命との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例におけるＭｏＳ₂薄膜の表面形態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例におけるＭｏＳ₂薄膜の表面形態を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】実施例１のＸ線回折パターンを示すグラフである。
【図９】比較例のＸ線回折パターンを示すグラフである。
【図１０】真空中軸受試験装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】図１０の試験装置を使用した試験結果を表す総回転数に対する動トルクの関係を示す特性線図である。
【図１２】図１１の各点でのＥＰＭＡ分析結果を示す図である。
【図１３】回転速度に対する総回転数の関係を示す特性線図である。
【図１４】アキシァル荷重に対する総回転数の関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ボールネジ
２ネジ軸
３ボールナット
４ボール
１０ころがり軸受
１１外輪
１２内輪
１３ボール
１４保持器
２０スパッタリング装置
２１，２３電極
２４高周波電源
２７排気システム
３０アルゴンボンベ
３１真空計
４０真空中ボールオンディスク試験機
５０真空中軸受試験装置

Claims

外輪と、内輪と、その外輪及び内輪間に複数の転動体を介装させて宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられる転がり軸受において、前記転動体をＰＴＦＥ系自己潤滑保持器で保持すると共に、前記転動体の表面と、前記外輪及び内輪が転動体と接触する軌道面とに二硫化モリブデンをコーティングして二硫化モリブデン被膜を形成し、該二硫化モリブデン被膜を、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有すると共に、前記二硫化モリブデン被膜の表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状にしたことを特徴とする転がり軸受。
ネジ溝部を有するネジ軸と、前記ネジ溝部を転動するボールを収納したボールナットとを有し、宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられるボールネジにおいて、前記ネジ溝部とボールの全周に二硫化モリブデンをコーティングして二硫化モリブデン被膜を形成し、該二硫化モリブデン被膜は、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有すると共に、前記二硫化モリブデン被膜の表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状にしたことを特徴とするボールネジ。
相手部材が転動接触する転動面を有する宇宙機器、半導体製造装置として真空中で用いられる転動部材の潤滑被膜形成方法において、前記転動部材の転動面に、逆スパッタリングを行ってクリーニングした後に、プリスパッタリングを行ってターゲットをクリーニングし、さらに正スパッタリングを行って前記転動面に二硫化モリブデン被膜を成膜し、且つ前記正スパッタリング中の転動部材の温度を５０℃以下で室温を超える温度に保持するスパッタリング法により、硫黄とモリブデンの分子量比Ｓ／Ｍｏが１．７以上２．０未満に選定された組成を有し、且つ表面形状を、丘状で緻密な表面形状と短繊維状で粗の表面形状との２種類に分類した場合に、丘状で緻密な表面形状とする二硫化モリブデン被膜を形成することを特徴とする潤滑被膜形成方法。