JP4976804B2 - Nitriding member, friction member and vibration wave driving device - Google Patents

Nitriding member, friction member and vibration wave driving device Download PDF

Info

Publication number
JP4976804B2
JP4976804B2 JP2006281526A JP2006281526A JP4976804B2 JP 4976804 B2 JP4976804 B2 JP 4976804B2 JP 2006281526 A JP2006281526 A JP 2006281526A JP 2006281526 A JP2006281526 A JP 2006281526A JP 4976804 B2 JP4976804 B2 JP 4976804B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
friction member
nitride layer
weight
nitriding
nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006281526A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007146288A (en
Inventor
淳 玉井
暁 北島
一郎 千葉
知人 飯久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006281526A priority Critical patent/JP4976804B2/en
Publication of JP2007146288A publication Critical patent/JP2007146288A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4976804B2 publication Critical patent/JP4976804B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼窒化処理して得られる窒化部材、及びこの窒化部材を用いた摩擦部材並びにこれを利用した振動波駆動装置に関する。 The present invention, nitride members obtained by nitriding austenitic stainless steel, and a friction member and the vibration wave driving apparatus using the same using the nitride member.

従来、ステンレス鋼をイオン窒化(またはプラズマ窒化ともいう)した後に、その表面を研磨することで鏡面状態にしてガラス用成形型として使用するものがある(例えば特許文献1参照)。この成形型は、硬さ、耐熱性、離型性、鏡面加工性などに優れている。   Conventionally, after stainless steel is ion-nitrided (also referred to as plasma nitriding), its surface is polished to a mirror state and used as a glass mold (see, for example, Patent Document 1). This mold is excellent in hardness, heat resistance, releasability, and mirror finish.

また、オーステナイト系ステンレス鋼を673Kという通常の窒化処理温度よりも低温でイオン窒化すれば、その窒化表面層は耐食性の高い相が生成されるという報告がある(例えば非特許文献1参照)。
特許第3011574号公報 市井・藤村・高瀬 「イオン窒化処理した18―8ステンレス鋼の表面組織と耐食性および硬さ」 熱処理 1985、25巻4号 P.191
Further, there is a report that if austenitic stainless steel is ion nitrided at a temperature lower than the normal nitriding temperature of 673 K, a phase with high corrosion resistance is generated on the nitrided surface layer (see, for example, Non-Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3011574 Ichii, Fujimura, Takase “Surface structure and corrosion resistance and hardness of ion-nitrided 18-8 stainless steel” Heat treatment 1985, Vol.

上述した従来のガラス用成形型は、真空中や不活性ガス中のように限られた雰囲気中で使用されるものであって、このような用途の場合は、特に問題は生じない。しかし、窒化処理が施されたステンレス鋼からなる窒化部材を、通常の大気中のように湿気が存在する環境で使用するような用途においては、腐食(錆びすなわち湿食)が生じる場合がある。また、大気中のように湿気が存在する環境で、かつ、温度を常温よりも少し上げると、窒化部材の表面の酸化(乾食)が進み表面が荒れてしまうことがある。さらにそれが進行すると、窒化部材の表面にある程度の厚みをもつ酸化膜が形成され、この酸化膜が外力により表面からはく離することもある。   The above-mentioned conventional mold for glass is used in a limited atmosphere such as in a vacuum or an inert gas, and in such a case, no particular problem occurs. However, corrosion (rust, that is, wet corrosion) may occur in an application where a nitrided member made of stainless steel that has been subjected to nitriding treatment is used in an environment where moisture exists as in normal air. Further, if the humidity is present in an atmosphere such as in the atmosphere and the temperature is slightly raised from room temperature, the surface of the nitrided member may be oxidized (dry) and the surface may be roughened. As this further proceeds, an oxide film having a certain thickness is formed on the surface of the nitriding member, and this oxide film may be separated from the surface by an external force.

これらの現象は、母材中に拡散していった窒素原子が元々鉄中に固溶しているクロムと結合することにより、クロム窒化物(安定相)が析出することに起因していると考えられている。換言すれば、クロム窒化物の周辺においては、窒化物生成に必要なクロムが窒化物側に拡散して、固溶状態のクロム含有量が低下し、クロム不動態皮膜が形成され難い。これにより、クロム窒化物が腐食環境に対していわゆる鋭敏化するということである。すなわち、窒化によって、ステンレス本来の耐食性を著しく低下させることになる。   These phenomena are attributed to the precipitation of chromium nitride (stable phase) by combining nitrogen atoms that have diffused into the base metal with chromium originally dissolved in iron. It is considered. In other words, in the vicinity of the chromium nitride, chromium necessary for nitride formation diffuses to the nitride side, the chromium content in the solid solution state decreases, and a chromium passive film is hardly formed. This means that the chromium nitride is so-called sensitized to the corrosive environment. That is, nitriding significantly lowers the inherent corrosion resistance of stainless steel.

そこで、上述したように、オーステナイト系ステンレス鋼を673K以下の低温で窒化することが試みられている。このような比較的低温での窒化処理により生成された窒化層を構成する相は、高温時に生成される相とは異なり、耐食性が高いものになると報告されている。   Therefore, as described above, attempts have been made to nitride austenitic stainless steel at a low temperature of 673K or lower. It has been reported that the phase constituting the nitride layer generated by nitriding treatment at such a relatively low temperature has high corrosion resistance unlike the phase generated at high temperature.

しかし、低温での窒化処理では、窒素原子の拡散速度が著しく低下するので、厚い窒化層を形成することができない。窒化層が薄いと、その表面を押圧する外力により窒化層が破壊、または剥離し易くなる。また、金型材のように表面を研磨加工などにより平滑に仕上げる場合にも、取り代の必要性から厚い窒化層が求められる。   However, in the nitriding treatment at a low temperature, the diffusion rate of nitrogen atoms is remarkably reduced, so that a thick nitride layer cannot be formed. When the nitride layer is thin, the nitride layer is easily broken or peeled off by an external force pressing the surface. Also, when the surface is finished smoothly by polishing or the like like a mold material, a thick nitride layer is required because of the need for machining allowance.

厚い窒化層を得るために、低温において長時間かけて窒化処理を行うことが考えられるが、これは、実用的ではない。なぜなら、窒化層は窒素原子の拡散によって形成されるものであって、窒化温度をわずかに低下させただけでも、同じ厚さの窒化層を形成するには、極めて長時間を要することになるからである。   In order to obtain a thick nitride layer, it may be possible to perform a nitriding process at a low temperature for a long time, but this is not practical. This is because a nitride layer is formed by diffusion of nitrogen atoms, and it takes a very long time to form a nitride layer having the same thickness even if the nitriding temperature is slightly lowered. It is.

また、ある窒化条件下で窒化層のごく表層付近に、白層という脆いが腐食しにくい層が生成されることがある。しかし、白層は極めて薄く、表面を研磨加工などすると、除去されてしまい、このような表面の研磨加工をする必要がある用途には不向きである。   In addition, a brittle layer that hardly corrodes may be formed near the surface of the nitride layer under a certain nitriding condition. However, the white layer is extremely thin, and is removed when the surface is polished, and thus is unsuitable for applications where such a surface needs to be polished.

このように従来の方法では、厚くて耐食性が高い窒化層を得ることは非常に難しい。   Thus, with the conventional method, it is very difficult to obtain a thick nitride layer with high corrosion resistance.

本発明の目的は、優れた耐食性をもつ厚い窒化層が形成された窒化部材を提供し、また該窒化部材が摩擦部材として用いられる振動波駆動装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a nitrided member in which a thick nitrided layer having excellent corrosion resistance is formed, and to provide a vibration wave driving device in which the nitrided member is used as a friction member.

上記目的を達成するため、本発明の窒化部材は、Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the nitriding member of the present invention has Ti of 0.8 to 3.0 wt%, Ni of 5.0 to 15.0 wt%, Cr of 15.0 to 25.0 wt% , Austenitic stainless steel containing 0 to 0.209% by weight of S, having a nitride layer thicker than 30 μm on the surface, the nitride layer having a Vickers hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface And

上記目的を達成するため、本発明の摩擦部材は、Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the friction member of the present invention has Ti of 0.8 to 3.0% by weight, Ni of 5.0 to 15.0% by weight, Cr of 15.0 to 25.0% by weight , Austenitic stainless steel containing 0 to 0.209% by weight of S, having a nitride layer thicker than 30 μm on the surface, the nitride layer having a Vickers hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface And

上記目的を達成するため、本発明の振動波駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子により振動が励振される振動子と、前記振動子に励振される振動によって駆動される移動子と、前記振動子および前記移動子の少なくとも一方に、他方と接触するように設けられている摩擦部材とを備え、前記摩擦部材は、Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibration wave driving device of the present invention includes a vibrator excited by vibration by an electro-mechanical energy conversion element, a moving element driven by the vibration excited by the vibrator, and the vibration. And at least one of the child and the moving member, and a friction member provided so as to be in contact with the other, the friction member comprising Ti of 0.8 to 3.0 wt% and Ni of 5.0 to 15 An austenitic stainless steel containing 0.0 wt%, Cr 15.0 to 25.0 wt% , and S 0 to 0.209 wt% , and having a nitride layer thicker than 30 μm on the surface, Vickers hardness is 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface.

本発明によれば、加工性が良好であって耐食性が優れ、さらに厚い窒化層が形成された窒化部材を得ることができる。   According to the present invention, a nitrided member having good workability, excellent corrosion resistance, and a thicker nitrided layer can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の実施の形態に係る窒化部材が摩擦部材として適用される振動波駆動装置である棒型超音波モータの構成について、図18および図19を参照しながら説明する。図18は棒型超音波モータの構成を示す縦断面図である。図19(a)は図18の棒型超音波モータの振動モードを模式的に示す図、図19(b)は振動モードを模式的に示す図である。   First, the configuration of a rod-type ultrasonic motor that is a vibration wave driving device to which a nitriding member according to an embodiment of the present invention is applied as a friction member will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the rod-type ultrasonic motor. FIG. 19A is a diagram schematically showing the vibration mode of the rod-type ultrasonic motor of FIG. 18, and FIG. 19B is a diagram schematically showing the vibration mode.

棒型超音波モータは、図18に示すように、弾性体1と、弾性体2と、電気−機械エネルギ変換素子である積層圧電素子3と、ロータ7と、ギア8とを備える。各弾性体1,2、積層圧電素子3、ロータ7およびギア8は、シャフト4に挿通されている。シャフト4の両端部には、それぞれナット5,11に螺合するねじ部が形成され、中間部には、フランジ部4aが形成されている。積層圧電素子3は、各弾性体1,2間に配置され、各弾性体1,2および積層圧電素子3はシャフト4の一方の端部に螺合されているナット5とシャフト4のフランジ部4aとの間で所定の挟持力が付与されるように狭持固定されている。弾性体1の端部には、耐摩耗性を有するリング状の摩擦部材6が設けられている。摩擦部材6の詳細については、後述する。   As shown in FIG. 18, the rod-type ultrasonic motor includes an elastic body 1, an elastic body 2, a laminated piezoelectric element 3 that is an electro-mechanical energy conversion element, a rotor 7, and a gear 8. The elastic bodies 1 and 2, the laminated piezoelectric element 3, the rotor 7 and the gear 8 are inserted through the shaft 4. At both ends of the shaft 4, thread portions that are screwed into the nuts 5 and 11 are formed, and at the intermediate portion, a flange portion 4 a is formed. The laminated piezoelectric element 3 is disposed between the elastic bodies 1 and 2, and the elastic bodies 1 and 2 and the laminated piezoelectric element 3 are screwed into one end of the shaft 4 and the flange portion of the shaft 4. It is pinched and fixed so that predetermined clamping force is provided between 4a. A ring-shaped friction member 6 having wear resistance is provided at an end of the elastic body 1. Details of the friction member 6 will be described later.

ロータ7は、その一方の端面が弾性体1に設けられた摩擦部材6に接触するように配置されている。ロータ7の一方の端面は、摩擦部材6との接触幅が小さく、かつ適度なバネ性を有するように形成されている。ロータ7の他方の端面には、モータ出力を外部に伝達するためのギア8の凸部と係合可能な凹部が形成されている。ギア8は、超音波モータを取り付けるためのフランジ10の下部に回転可能に嵌合されるとともに、フランジ10によりシャフト4のスラスト方向へ移動しないように固定されている。ギア8とロータ7との間には、ロータ7を摩擦部材6に対して押し付けるための加圧バネ15が設けられている。   The rotor 7 is arranged so that one end surface thereof is in contact with the friction member 6 provided on the elastic body 1. One end face of the rotor 7 is formed so as to have a small contact width with the friction member 6 and an appropriate spring property. On the other end face of the rotor 7, a recess is formed that can be engaged with the protrusion of the gear 8 for transmitting the motor output to the outside. The gear 8 is rotatably fitted to the lower portion of the flange 10 for attaching the ultrasonic motor, and is fixed by the flange 10 so as not to move in the thrust direction of the shaft 4. A pressure spring 15 for pressing the rotor 7 against the friction member 6 is provided between the gear 8 and the rotor 7.

ここで、図19(a)に示すように、弾性体1、弾性体2、積層圧電素子3、シャフト4、摩擦部材6およびナット5によって、棒状の振動子が構成される。積層圧電素子3においては、電極(図示せず)が2つの電極郡にグループ化されており、それぞれの電極郡には、電源(図示せず)から位相の異なる交流電界が印加される。積層圧電素子3の電極群に上記交流電界が印加されると、振動子には、互いに直交する2つの曲げ振動が励振される。   Here, as shown in FIG. 19A, the elastic body 1, the elastic body 2, the laminated piezoelectric element 3, the shaft 4, the friction member 6 and the nut 5 constitute a rod-shaped vibrator. In the laminated piezoelectric element 3, electrodes (not shown) are grouped into two electrode groups, and AC electric fields having different phases are applied to the respective electrode groups from a power source (not shown). When the AC electric field is applied to the electrode group of the laminated piezoelectric element 3, two bending vibrations orthogonal to each other are excited in the vibrator.

励振される一方の曲げ振動は、図19(b)に示す、紙面に平行な方向の振動である。他方の曲げ振動は、紙面に垂直な方向の振動である。上記印加される交流電界の位相を調整することにより、2つの曲げ振動間にπ/2(rad)の時間的な位相差を与えることができ、その結果、上記振動子の曲げ振動は、振動子の軸周り(シャフト4の軸周り)に回転する。これによって、ロータ7に接触する弾性体1の端面には楕円運動が生じ、摩擦部材6に押圧されたロータ7が摩擦駆動されるため、ロータ7、ギア8、加圧バネ15が一体に回転する。そして、ギア8の回転駆動力が、モータ出力として外部ギア(図示せず)へ伝達される。   One of the excited bending vibrations is a vibration in a direction parallel to the paper surface shown in FIG. The other bending vibration is a vibration in a direction perpendicular to the paper surface. By adjusting the phase of the applied AC electric field, a time phase difference of π / 2 (rad) can be given between the two bending vibrations. As a result, the bending vibration of the vibrator It rotates around the child axis (around the axis of the shaft 4). As a result, an elliptical motion is generated on the end face of the elastic body 1 that contacts the rotor 7, and the rotor 7 pressed by the friction member 6 is frictionally driven, so that the rotor 7, the gear 8, and the pressure spring 15 rotate together. To do. Then, the rotational driving force of the gear 8 is transmitted to an external gear (not shown) as a motor output.

本発明の実施の形態に係る窒化部材が摩擦部材として適用される振動波駆動装置として、上記棒型超音波モータの他に、例えば円環型超音波モータがある。この円環型超音波モータについて図20を参照しながら説明する。図20(a)は円環型超音波モータの構成を示す縦断面図、図20(b)は振動子の斜視図である。   As a vibration wave driving device to which the nitriding member according to the embodiment of the present invention is applied as a friction member, there is, for example, an annular ultrasonic motor in addition to the rod ultrasonic motor. The annular ultrasonic motor will be described with reference to FIG. FIG. 20A is a longitudinal sectional view showing the configuration of an annular ultrasonic motor, and FIG. 20B is a perspective view of the vibrator.

円環型超音波モータは、図20(a)に示すように、ハウジング30を備える。ハウジング30には、出力軸28が複数の軸受31を介して回転可能に支持されている。出力軸28には、ギア(図示せず)などを介して、本超音波モータを駆動源とする各種装置、機器などの作動装置の駆動機構が接続される。   The annular ultrasonic motor includes a housing 30 as shown in FIG. An output shaft 28 is rotatably supported by the housing 30 via a plurality of bearings 31. The output shaft 28 is connected to a drive mechanism of an operation device such as various devices and equipment using the ultrasonic motor as a drive source via a gear (not shown).

また、ハウジング30には、環状の弾性体21がビス32で固定されている。環状の弾性体21は、出力軸28と同軸上に配置されている。弾性体21の一方の面には、環状の移動体27と接触する摩擦部材26が設けられている。また、弾性体21の他方の面には、電気−機械エネルギ変換素子としての円環状の圧電素子23が貼り付けられている。   An annular elastic body 21 is fixed to the housing 30 with screws 32. The annular elastic body 21 is arranged coaxially with the output shaft 28. On one surface of the elastic body 21, a friction member 26 that comes into contact with the annular moving body 27 is provided. An annular piezoelectric element 23 as an electro-mechanical energy conversion element is attached to the other surface of the elastic body 21.

具体的には、弾性体21は、金属材料の切削加工あるいは粉末焼結などの型成形によって円環状に製作される。弾性体21の一方の面(表面)には、図20(b)に示すように、軸方向へ突出する複数のくし歯状の突起が形成されおり、該複数の突起の上面には、摩擦部材26が接着されている。また、弾性体21の他方の面(裏面)に貼り付けられている圧電素子23には、複数の電極22が設けられている。弾性体21と圧電素子23と摩擦部材26により、振動子が構成される。   Specifically, the elastic body 21 is manufactured in an annular shape by molding such as cutting of metal material or powder sintering. As shown in FIG. 20B, a plurality of comb-like protrusions protruding in the axial direction are formed on one surface (front surface) of the elastic body 21, and the upper surface of the plurality of protrusions has a frictional surface. The member 26 is bonded. A plurality of electrodes 22 are provided on the piezoelectric element 23 attached to the other surface (back surface) of the elastic body 21. The elastic body 21, the piezoelectric element 23, and the friction member 26 constitute a vibrator.

これまでは、摩擦部材は弾性体と別部材として構成するものとして説明してきたが、弾性部材としてステンレス鋼を選定し、それに直接窒化処理を施すことにより、摩擦部分を弾性体と一体化することもできる。摩擦部材と弾性体を一体化した場合は、摩擦部分が弾性部材から脱落する心配もなく、製造工程を短縮することができる。特に、くし歯状の突起の上面部に摩擦部材を接合する構成の振動子においては、摩擦部材がくし歯の数だけ必要になるので、摩擦部材と弾性体を一体化する場合には、大きな効果が得られる。   Up to now, the friction member has been described as being configured as a separate member from the elastic body. However, by selecting stainless steel as the elastic member and subjecting it directly to nitriding, the friction part is integrated with the elastic body. You can also. When the friction member and the elastic body are integrated, the manufacturing process can be shortened without worrying that the friction portion will fall off the elastic member. In particular, in a vibrator having a configuration in which a friction member is bonded to the upper surface portion of the comb-shaped projection, the number of friction members is required for the number of comb teeth. Is obtained.

移動体27は、その一方の面が摩擦部材26と対向しかつ出力軸28と同軸上になるように配置されている。移動体27は、出力軸28に固着されている加圧ばね部材35に支持されている。加圧ばね部材35は、移動体27を摩擦部材26に加圧接触させるばね力を発生する。   The moving body 27 is arranged so that one surface thereof faces the friction member 26 and is coaxial with the output shaft 28. The moving body 27 is supported by a pressure spring member 35 fixed to the output shaft 28. The pressure spring member 35 generates a spring force that causes the moving body 27 to be in pressure contact with the friction member 26.

ここで、圧電素子23の電極に交流電界が印加されると、上記振動子が励振され、摩擦部材26に加圧接触する移動体27が出力軸28と一体に回転駆動される。これにより、モータ出力は、外部の駆動機構へ伝達される。   Here, when an AC electric field is applied to the electrode of the piezoelectric element 23, the vibrator is excited, and the moving body 27 that is in pressure contact with the friction member 26 is rotationally driven integrally with the output shaft 28. As a result, the motor output is transmitted to an external drive mechanism.

本実施の形態においては、窒化部材が摩擦部材として適用される超音波モータとして、棒型および円環型超音波モータが例示されている。しかし、これらに限定されることはなく、振動体の形状、励起する振動の次数、振動の形態などに応じて構成される各種のタイプの超音波モータに対して、本発明に係る窒化部材が摩擦部材として適用可能であると考えられる。   In the present embodiment, rod-type and annular-type ultrasonic motors are exemplified as the ultrasonic motor to which the nitriding member is applied as the friction member. However, the nitriding member according to the present invention is not limited to these, and various types of ultrasonic motors configured according to the shape of the vibrating body, the order of vibration to be excited, the form of vibration, etc. It is thought that it can be applied as a friction member.

次に、上述した超音波モータの摩擦部材を形成する窒化部材について図1〜図17を参照しながら説明する。図1〜図3は、それぞれ、本発明の第1の実施の形態、第2の実施の形態、および第3の実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。図4はTiの含有量を本発明の範囲外とした第1の製造材料の窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。図5はTiの含有量を本発明の範囲外とした第2の製造材料の窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。図6〜図11は、それぞれ、市販の各JIS規格ステンレス鋼からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。図12は第2の製造材料の窒化層部分の電子顕微鏡写真を示す図である。図13は図12の窒化層部分におけるNのマッピング像を示す図である。図14は図12の窒化層部分におけるTiのマッピング像を示す図である。図15は各温度で窒化処理したときの窒化層の厚さを示すグラフを示す図である。図16は各温度で窒化処理したときの窒化層の硬さを示すグラフを示す図である。図17は本発明の一実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の外形を示す斜視図である。ここで、図17に示す摩擦部材6は、図18に示す棒型超音波モータに用いられている環状の摩擦部材6として利用可能なものであり、この摩擦部材6を例として、本発明の実施の形態に係る窒化部材を説明する。   Next, the nitriding member forming the friction member of the ultrasonic motor described above will be described with reference to FIGS. 1 to 3 are micrographs of cross sections of friction members made of nitride members according to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment of the present invention, respectively. is there. FIG. 4 is a view showing a micrograph of a cross section of a friction member made of a nitride member of the first manufacturing material with the Ti content outside the scope of the present invention. FIG. 5 is a view showing a micrograph of a cross-section of a friction member made of a nitride member of the second production material with a Ti content outside the scope of the present invention. 6-11 is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of each commercially available JIS standard stainless steel, respectively. FIG. 12 is an electron micrograph of the nitride layer portion of the second manufacturing material. FIG. 13 is a diagram showing a mapping image of N in the nitride layer portion of FIG. FIG. 14 is a diagram showing a mapping image of Ti in the nitride layer portion of FIG. FIG. 15 is a graph showing the thickness of the nitrided layer when nitriding is performed at each temperature. FIG. 16 is a graph showing the hardness of the nitrided layer when nitriding is performed at each temperature. FIG. 17 is a perspective view showing the outer shape of a friction member made of a nitride member according to one embodiment of the present invention. Here, the friction member 6 shown in FIG. 17 can be used as the annular friction member 6 used in the rod-type ultrasonic motor shown in FIG. 18, and this friction member 6 is taken as an example in the present invention. The nitriding member according to the embodiment will be described.

ここでは、下記の表1に表される11種類の材料から上記摩擦部材を形成する場合を説明する。これら11種類の材料は、本発明の第1、第2および第3の実施の形態をそれぞれ構成する3種類のオーステナイト系のステンレンス鋼材と、第1および第2の製造材料の2種類の鋼材と、6種類のJIS規格のステンレス鋼材である。これらの材料の組成は、重量%で表されている。   Here, the case where the said friction member is formed from 11 types of materials represented by following Table 1 is demonstrated. These eleven kinds of materials include three kinds of austenitic stainless steel materials constituting the first, second and third embodiments of the present invention, and two kinds of steel materials of the first and second production materials, respectively. 6 types of JIS standard stainless steel materials. The composition of these materials is expressed in weight percent.

上記第1〜第3の実施の形態を構成する3種類のオーステナイト系のステンレンス鋼材と、第1および第2の製造材料の2種類のステンレス鋼材は、真空誘導炉にて製造された50kgの鋼塊として準備されたものである。各鋼塊は、1473Kの温度で2時間保持された後に、熱間加工により直径60mmの丸棒に仕上げられる。そして、各材料の丸棒は、1373Kの温度で熱間圧延されて、摩擦部材を形成するための直径15mmの丸棒に仕上げられる。また、上記6種類のJIS規格のステンレス鋼材は、比較用摩擦部材を形成するために準備された丸棒である。ここで、上記第1および第2の製造材料は、それぞれ、Ti(チタン)の含有量が本発明の範囲外とされたものである。   The three types of austenitic stainless steel materials constituting the first to third embodiments and the two types of stainless steel materials of the first and second production materials are 50 kg of steel produced in a vacuum induction furnace. It was prepared as a lump. Each ingot is held at a temperature of 1473 K for 2 hours and then finished into a round bar having a diameter of 60 mm by hot working. The round bar of each material is hot-rolled at a temperature of 1373K and finished into a round bar having a diameter of 15 mm for forming a friction member. The six types of JIS standard stainless steel materials are round bars prepared for forming a comparative friction member. Here, each of the first and second manufacturing materials has a Ti (titanium) content outside the scope of the present invention.

上記11種類の材料からそれぞれなる丸棒は、図17に示すような摩擦部材6を得るために、所定の寸法を有するリング状の部材に切削加工される。ここでは、各丸棒は、それぞれ、外径10mm、内径7.2mm、厚さ0.5mmの各寸法を有するリング状部材に仕上げられた。   Each of the eleven kinds of round bars is cut into a ring-shaped member having a predetermined dimension in order to obtain the friction member 6 as shown in FIG. Here, each round bar was finished into a ring-shaped member having dimensions of an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 7.2 mm, and a thickness of 0.5 mm.

すなわち、本発明の実施の形態に係る3種類の組成のリング状部材、Tiの含有量が本発明の範囲外とされた2種類の組成のリング状部材、6種類の比較用ステンレス鋼の組成のリング状部材の合計11種類のリング状部材が摩擦部材6として製作された。   That is, a ring-shaped member having three types of compositions according to the embodiment of the present invention, a ring-shaped member having two types of compositions whose Ti content is outside the scope of the present invention, and a composition of six types of comparative stainless steels A total of eleven types of ring-shaped members were produced as the friction member 6.

製作された各摩擦部材のうち、本発明の実施の形態に係る3種類の摩擦部材と、第1および第2の製造材料からなる2種類の摩擦部材に対しては、823Kの温度で2時間のイオン窒化処理が施された。また、SUS303、SUS304、SUS303(Se)、SUS316Lのオーステナイト系ステンレス鋼からなる摩擦部材に対しても、同様に、823Kの温度で2時間のイオン窒化処理が施された。これに対し、SUS440AおよびSUS420j2のマルテンサイト系ステンレス鋼からなる摩擦部材に対しては、743Kの温度で7.5時間のイオン窒化処理が施された。   Of the manufactured friction members, three types of friction members according to the embodiment of the present invention and two types of friction members made of the first and second manufacturing materials are used at a temperature of 823 K for 2 hours. Ion nitriding treatment was performed. Similarly, a friction member made of SUS303, SUS304, SUS303 (Se), or SUS316L austenitic stainless steel was similarly subjected to an ion nitriding treatment at a temperature of 823 K for 2 hours. In contrast, a friction member made of SUS440A and SUS420j2 martensitic stainless steel was subjected to an ion nitriding treatment at a temperature of 743 K for 7.5 hours.

これらのイオン窒化処理が施された摩擦部材を、上述した超音波モータの摩擦部材として用いるには、その窒化層表面を平滑に仕上げる必要がある。しかし、ここでは、各摩擦部材部材に対しては、表面仕上げを施さずに、以下の試験を実施し、その結果を述べることにする。   In order to use the friction member subjected to these ion nitriding treatments as the friction member of the ultrasonic motor described above, it is necessary to finish the surface of the nitride layer smoothly. However, here, the following tests are carried out on each friction member without performing surface finishing, and the results are described.

イオン窒化処理が施された各摩擦部材はそれぞれ樹脂に埋め込められ、その断面についてビッカース硬さ試験が実施された。この試験により、表面から20μmの深さの位置において、各材料とも1200Hv前後の十分な硬さを維持し、硬さに関しては、それぞれの組成による差はほとんど認められないという結果が得られた。   Each friction member subjected to the ion nitriding treatment was embedded in a resin, and a Vickers hardness test was performed on the cross section. As a result of this test, it was found that each material maintained a sufficient hardness of around 1200 Hv at a depth of 20 μm from the surface, and regarding the hardness, there was almost no difference due to each composition.

また、硝酸とエチルアルコールからなるナイタル液を用いて各摩擦部材の断面がエッチング処理された後に、処理後の断面がそれぞれ顕微鏡によりそれぞれ観察された。この顕微鏡観察により、それぞれの摩擦部材の断面を撮影した顕微鏡写真として、図1〜図11に示すものが得られた。図1〜図3の各顕微鏡写真は、第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態に係る摩擦部材のものである。図4および図5の各顕微鏡写真は、第1の製造材料および第2の製造材料からなる摩擦部材のものである。図6〜図11の各顕微鏡写真は、SUS440A、SUS303、SUS420j2、SUS304、SUS303(Se)、SUS316Lのそれぞれからなる摩擦部材のものである。ここで、SUS303とSUS303(Se)は、快削用成分としてそれぞれ、硫化マンガン、セレンを含有する。   Moreover, after the cross section of each friction member was etched using a nital liquid composed of nitric acid and ethyl alcohol, the cross sections after the treatment were observed with a microscope. By this microscopic observation, what was shown in FIGS. 1-11 was obtained as a microscope picture which image | photographed the cross section of each friction member. Each of the micrographs in FIGS. 1 to 3 is of the friction member according to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. Each of the micrographs in FIGS. 4 and 5 is of a friction member made of the first manufacturing material and the second manufacturing material. Each of the micrographs in FIGS. 6 to 11 is of a friction member made of SUS440A, SUS303, SUS420j2, SUS304, SUS303 (Se), and SUS316L. Here, SUS303 and SUS303 (Se) contain manganese sulfide and selenium as free-cutting components, respectively.

図1〜図11のそれぞれの顕微鏡写真において、その中央付近に窒化層101aが写し出され、その上部にステンレスの母材101が写し出されている。窒化層101aは、各材料とも約30μm程度の厚さを有し、材料の違いによる窒化層の厚さの差は、ほとんどないことが確認された。また、窒化層101aの下部には、ダレ防止材料102があるが、これは、窒化層101aの表面部分を明確にするため窒化層と接して埋め込まれた材料であって、本発明とは直接は関係ない。   In each of the micrographs of FIGS. 1 to 11, a nitrided layer 101a is projected near the center, and a stainless steel base material 101 is projected on the upper portion thereof. The nitride layer 101a has a thickness of about 30 μm for each material, and it was confirmed that there is almost no difference in the thickness of the nitride layer due to the difference in material. Further, a sagging prevention material 102 is provided below the nitride layer 101a. This is a material embedded in contact with the nitride layer to clarify the surface portion of the nitride layer 101a, and is directly related to the present invention. Does not matter.

これらの顕微鏡写真から分かるように、11種のすべての摩擦部材において窒化されていない母材101は、ほとんど腐食されていない光沢を呈した状態を維持している。しかし、各摩擦部材のうち、窒化層101a全体が黒く腐食されている摩擦部材がある。このような腐食が進んでいる窒化層101aは、大気中においても、窒化されていない母材101に比較して腐食され易いことを意味する。   As can be seen from these micrographs, the base material 101 that is not nitrided in all 11 types of friction members maintains a glossy state that is hardly corroded. However, among the friction members, there is a friction member in which the entire nitride layer 101a is corroded black. This means that the nitrided layer 101a that has been corroded is more easily corroded than the base material 101 that is not nitrided even in the atmosphere.

また、窒化層101aと母材101との境界が明瞭でない摩擦部材がある。このような摩擦部材は、その窒化層101aが腐食し難いことを示す。   In addition, there is a friction member in which the boundary between the nitride layer 101a and the base material 101 is not clear. Such a friction member indicates that the nitride layer 101a is hardly corroded.

上記第1〜第3の実施の形態のリング状部材(摩擦部材)に関しては、図1〜図3に示す断面の顕微鏡写真からわかるように、いずれも窒化層101aと母材101の境界が明瞭でない。これに対し、図6〜図11に示す比較用ステンレス鋼からなる摩擦部材部材においては、窒化層101aが腐食して、窒化層101aと母材101の境界が明瞭である。このことは、上記第1〜第3の実施の形態に係る摩擦部材の窒化層101aが明らかに比較用摩擦部材の窒化層101aより腐食され難いことを示す。   As for the ring-shaped members (friction members) of the first to third embodiments, the boundary between the nitrided layer 101a and the base material 101 is clear as can be seen from the cross-sectional micrographs shown in FIGS. Not. On the other hand, in the friction member made of comparative stainless steel shown in FIGS. 6 to 11, the nitride layer 101a corrodes and the boundary between the nitride layer 101a and the base material 101 is clear. This clearly indicates that the nitride layer 101a of the friction member according to the first to third embodiments is obviously less corroded than the nitride layer 101a of the comparative friction member.

また、上記第1および第2の製造材料からなる摩擦部材は、Tiが上記第1〜第3の実施の形態に係る摩擦部材より多く含有されているものであって、その窒化層101aの耐食性が極めて優れていることがわかる。但し、後述するように、これらの摩擦部材は、クラックが発生し、信頼性があるものとはいい難い。   Further, the friction member made of the first and second manufacturing materials contains more Ti than the friction members according to the first to third embodiments, and the corrosion resistance of the nitride layer 101a. It is understood that is very excellent. However, as will be described later, these friction members are cracked and cannot be said to be reliable.

上記第1の実施の形態の摩擦部材の窒化層101aおよび母材101中に晶出した硫化チタンの周辺部分においては、若干腐食が進行している。すなわち、硫化チタンが生成された周辺部分においては、母材101中のTiが硫化チタンの生成に使用されたため、その部分のチタン含有量が欠乏したと考えられる。   The nitride layer 101a of the friction member of the first embodiment and the peripheral portion of titanium sulfide crystallized in the base material 101 are slightly corroded. That is, in the peripheral part where titanium sulfide was generated, Ti in the base material 101 was used for the generation of titanium sulfide, so it is considered that the titanium content in that part was deficient.

但し、第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態、第1の製造材料、第2の製造材料のそれぞれからなる摩擦部材については、全て、その窒化層の耐食性が他の材料に比して優れていることが分かる。その原因は明確ではないが、Tiの存在が耐食性向上に作用したと推測される。Tiは窒素と化合物を生成し易い窒化物生成元素であるため、クロムと窒素の化合物の析出を遅らせたとも考えられる。Tiが先に窒素と結合して窒化チタンが生成されれば、クロムと窒素の化合物の析出が抑えられることになり、前述した鋭敏化の現象も抑えられる。   However, all the friction members made of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the first manufacturing material, and the second manufacturing material are all corrosion resistant of the nitrided layer. It can be seen that is superior to other materials. The cause is not clear, but it is presumed that the presence of Ti acted to improve the corrosion resistance. Since Ti is a nitride-forming element that easily forms a compound with nitrogen, it is considered that the precipitation of the compound of chromium and nitrogen was delayed. If Ti is first bonded to nitrogen to form titanium nitride, precipitation of chromium and nitrogen compounds can be suppressed, and the aforementioned sensitization phenomenon can also be suppressed.

ここで、仮に、Tiがクロムと窒素の化合物の析出を遅らせたことが、優れた耐食性を発揮することに起因するものであるならば、クロム以上に窒化物を作り易いニオブ、バナジウム、ボロン、ジルコンなどの窒化物生成元素の場合でも、同様の効果が得られることが推測される。   Here, if Ti delayed the precipitation of the compound of chromium and nitrogen is due to exhibiting excellent corrosion resistance, niobium, vanadium, boron, It is presumed that the same effect can be obtained even in the case of a nitride-generating element such as zircon.

次に、本発明の実施の形態に係る窒化部材の好適な成分範囲について説明する。   Next, a preferred component range of the nitride member according to the embodiment of the present invention will be described.

Ni(ニッケル)は、オーステナイト生成元素である。オーステナイトのみの相にするには、Niを5.0重量%以上添加することが必要であり、Niの量が15.0重量%を超えると、窒化層の形成が阻害される。よって、Niの量は、5.0〜15.0重量%の範囲内にすることが好ましい。   Ni (nickel) is an austenite generating element. In order to obtain an austenite-only phase, it is necessary to add Ni by 5.0% by weight or more. When the amount of Ni exceeds 15.0% by weight, formation of a nitride layer is inhibited. Therefore, the amount of Ni is preferably in the range of 5.0 to 15.0% by weight.

Cr(クロム)は、ステンレスとして必須元素であって、その量が15.0重量%未満であると、耐食性が低下される。逆に、Crの量が25.0重量%を超えると、フェライトとオーステナイトの二相組織となり、オーステナイト本来の良好な塑性加工性が劣化する。よって、Crの量は、15.0〜25.0重量%の範囲内にすることが好ましい。   Cr (chromium) is an essential element for stainless steel, and if the amount is less than 15.0% by weight, the corrosion resistance is lowered. On the other hand, if the amount of Cr exceeds 25.0% by weight, a two-phase structure of ferrite and austenite is formed, and the good plastic workability inherent to austenite deteriorates. Therefore, the amount of Cr is preferably in the range of 15.0 to 25.0% by weight.

Ti(チタン)は、窒化層の耐食性を向上させるために添加した元素であって、少なくとも0.8重量%以上添加すれば、効果が認められる。逆に、Tiを過剰に添加すると、コストがアップする。また、第1および第2の製造材料は、Tiを4.0重量%以上添加したものであるが、図12〜図14に示すように、Ti元素の偏在が見られる上、窒化層に沿って発生した多数のクラックが確認された。すなわち、Tiの含有量が4.0重量%またはそれ以上であると、窒化層としての目的を達成することができないことが分かった。   Ti (titanium) is an element added to improve the corrosion resistance of the nitrided layer, and an effect is recognized if it is added at least 0.8% by weight or more. Conversely, if Ti is added excessively, the cost increases. Further, the first and second production materials are those in which Ti is added by 4.0 wt% or more. As shown in FIGS. 12 to 14, Ti elements are unevenly distributed and along the nitride layer. Many cracks that occurred were confirmed. That is, it was found that when the Ti content was 4.0% by weight or more, the purpose as the nitride layer could not be achieved.

ここで、Tiの含有量が4.92重量%である第2の製造材料からなる摩擦部材(図5に示す)の窒化層全体を走査型電子顕微鏡により走査すると、図12に示すような二次電子像が得られる。この二次電子像においては、大部分が窒化層101aで占められており、クラックが横に走っていることが分かる。また、二次電子像においては、組成(成分)が異なると、コントラストが生じるため、図12に示す二次電子像においては、灰色部分と白色部分のそれぞれに成分のムラが生じていることが分かる。   Here, when the entire nitrided layer of the friction member (shown in FIG. 5) made of the second manufacturing material having a Ti content of 4.92% by weight is scanned with a scanning electron microscope, two layers as shown in FIG. A secondary electron image is obtained. In this secondary electron image, it can be seen that most of the area is occupied by the nitride layer 101a, and the cracks run sideways. In addition, in the secondary electron image, contrast is generated when the composition (component) is different. Therefore, in the secondary electron image shown in FIG. 12, unevenness of the component occurs in each of the gray portion and the white portion. I understand.

図12に示す二次電子像において、N(窒素)、Tiのそれぞれをマッピングした像としては、図13および図14に示すものが得られる。これらのマッピング像から、Nが多い所はTiも多いことが分かる。また、化合物TiNはまだ生成されていないとみられるが、少なくともこのような成分の偏在は好ましくない。よって、Tiの含有量は、3.0重量%以下とすることが望ましい。   In the secondary electron image shown in FIG. 12, the images shown in FIGS. 13 and 14 are obtained as images in which N (nitrogen) and Ti are mapped. From these mapping images, it can be seen that where N is large, Ti is also large. Moreover, although it seems that the compound TiN is not produced | generated yet, the uneven distribution of such a component is not preferable at least. Therefore, the Ti content is desirably 3.0% by weight or less.

これに対し、第1の実施の形態の摩擦部材には、1.02重量%のTiが含有されているが、その内の0.15重量%分のチタンは、含有量が0.209重量%のイオウとの結合に消費されたとみられる。よって、イオウの含有量が少なく抑えられた組成の場合において、Tiが0.8重量%以上含有されていれば、耐食性を向上させる効果が得られるであろうと推測される。   On the other hand, the friction member of the first embodiment contains 1.02% by weight of Ti, but the content of 0.15% by weight of titanium is 0.209% by weight. Percentage of sulfur consumed. Therefore, in the case of a composition in which the content of sulfur is suppressed to a low level, it is assumed that the effect of improving the corrosion resistance will be obtained if Ti is contained in an amount of 0.8% by weight or more.

このことは、上記第1の実施の形態と略同一の組成であって、Tiを含有していないSUS303(図7)およびSUS304(図10)と、第1の実施の形態(図1)とを比較すれば、明確である。すなわち、少なくともTiが0.8重量%以上含有されていれば、耐食性の向上に効果がみられる。   This is substantially the same composition as the first embodiment, and does not contain Ti, SUS303 (FIG. 7) and SUS304 (FIG. 10), and the first embodiment (FIG. 1). Is clear. That is, if at least Ti is contained in an amount of 0.8% by weight or more, an effect is seen in improving the corrosion resistance.

ここでは、イオン窒化処理の場合に摩擦部材の耐食性に対する向上の効果が確認されている。この耐食性の向上が上記した要因によるものとすると、ガス窒化処理、塩浴窒化処理などの他の窒化処理を実施しても、同様の効果を期待することができると推測される。   Here, the effect of improving the corrosion resistance of the friction member in the case of ion nitriding has been confirmed. If this improvement in corrosion resistance is due to the above-described factors, it is assumed that the same effect can be expected even if other nitriding treatments such as gas nitriding treatment and salt bath nitriding treatment are performed.

なお、本発明の実施の形態においては、図18に示す棒型超音波モータの摩擦部材6を形成する場合の窒化部材について説明したが、図20に示す円環型超音波モータの摩擦部材26も、同様の窒化部材により形成することができ、また、同様の効果を得ることができる。   In the embodiment of the present invention, the nitriding member in the case where the friction member 6 of the rod-type ultrasonic motor shown in FIG. 18 is formed has been described. However, the friction member 26 of the annular ultrasonic motor shown in FIG. Can be formed of the same nitriding member, and the same effect can be obtained.

また、本発明の実施の形態においては、823Kの温度でイオン窒化処理が行われた例を示したが、イオン窒化処理の温度としては、773Kを超える温度であればよい。   In the embodiment of the present invention, the example in which the ion nitriding treatment is performed at a temperature of 823 K is shown. However, the ion nitriding treatment may be performed at a temperature exceeding 773 K.

ここで、イオン窒化処理の温度について説明する。   Here, the temperature of the ion nitriding process will be described.

上記第1〜第3の実施の形態のそれぞれについて、3つのサンプルが製作された。具体的には、図15に示すように、上記第1の実施の形態に対応する3つのサンプルとして、試料No.500−1,530−1,550−1が製作された。また、上記第2の実施の形態に対応する3つのサンプルとして、試料No.500−2,530−2,550−2が、上記第3の実施の形態に対応する3つのサンプルとして、試料No.500−3,530−3,550−3がそれぞれ製作された。そして、これらの試料のうち、試料No.500−1,500−2,500−3のそれぞれに対しては、773Kの温度で6時間の窒化処理が行われた。また、試料No.530−1,530−2,530−3のそれぞれに対しては、803Kの温度で5時間の窒化処理が行われた。試料No.550−1,550−2,550−3のそれぞれに対しては、823Kの温度で4時間の窒化処理が行われた。   Three samples were manufactured for each of the first to third embodiments. Specifically, as shown in FIG. 15, the three samples corresponding to the first embodiment are sample Nos. 500-1, 530-1, and 550-1 were manufactured. As three samples corresponding to the second embodiment, sample No. 500-2, 530-2, and 550-2 are sample Nos. 3 as three samples corresponding to the third embodiment. 500-3, 530-3, and 550-3 were produced. Of these samples, sample No. Each of 500-1, 500-2, and 500-3 was subjected to nitriding treatment at a temperature of 773K for 6 hours. Sample No. Each of 530-1, 530-2, and 530-3 was subjected to nitriding for 5 hours at a temperature of 803K. Sample No. Each of 550-1, 550-2, and 550-3 was subjected to nitriding for 4 hours at a temperature of 823K.

ここで、773Kの温度で6時間の窒化処理により各試料500−1,500−2,500−3にそれぞれ形成された窒化層の厚さは、図15に示すように、30μm以下であり、これは実用的ではない。   Here, as shown in FIG. 15, the thickness of the nitride layer formed on each sample 500-1, 500-2, 500-3 by nitriding treatment at a temperature of 773 K for 6 hours is 30 μm or less, This is not practical.

また、各窒化処理により各試料にそれぞれ形成された窒化層の硬さ(Hv)は、図16に示すように、その表面から20μmの位置で1080Hv以上の硬さを示している。また、823Kという高温での窒化処理の場合においても、その硬さの低下はみられない。   Further, the hardness (Hv) of the nitride layer formed on each sample by each nitriding treatment shows a hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface, as shown in FIG. Moreover, even in the case of nitriding at a high temperature of 823 K, the hardness is not reduced.

このように、第1〜第3の実施の形態を構成する3種類のオーステナイト系のステンレンス鋼材を用いれば、一般には耐食性が低下すると考えられてきた高温での窒化処理でも、実用的な厚さおよび耐食性を有する窒化層を得ることができた。   As described above, if the three types of austenitic stainless steel materials constituting the first to third embodiments are used, a practical thickness can be obtained even in a nitriding process at a high temperature, which is generally considered to deteriorate the corrosion resistance. And a nitride layer having corrosion resistance could be obtained.

以上により、本発明によれば、加工性が良好であって耐食性が優れ、その上厚い窒化層が形成された窒化部材を得ることができる。具体的には、加工性については、本来オーステナイト系ステンレス鋼は、優れた塑性加工性を有するので、プレス加工などのような大量生産に適した方法での成形が可能なる。また、このステンレス鋼材に窒化処理を施すことによっても、母材と同等程度の耐食性を有する窒化層を形成することができる。そして、該材料の窒化層の耐食性が高いので、773Kを超える高温度で窒化処理しても実用的な耐食性を維持した上で、厚い窒化層が得られる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a nitrided member having good workability, excellent corrosion resistance, and a thick nitride layer formed thereon. Specifically, with respect to workability, austenitic stainless steel inherently has excellent plastic workability, and thus can be formed by a method suitable for mass production such as press working. In addition, a nitriding layer having a corrosion resistance comparable to that of the base material can be formed by subjecting this stainless steel material to nitriding treatment. Since the nitrided layer of the material has high corrosion resistance, a thick nitrided layer can be obtained while maintaining practical corrosion resistance even when nitriding is performed at a high temperature exceeding 773K.

本発明の第1の実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of a nitriding member which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of a nitriding member which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of a nitriding member which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. Tiの含有量を本発明の範囲外とした第1の製造材料の窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of the nitride member of the 1st manufacturing material which made content of Ti out of the range of this invention. Tiの含有量を本発明の範囲外とした第2の製造材料の窒化部材からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of the nitride member of the 2nd manufacturing material which made content of Ti out of the scope of the present invention. SUS440Aからなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SUS440A. SU303からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SU303. SUS402j2からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SUS402j2. SUS304からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SUS304. SUS303(Se)からなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SUS303 (Se). SUS316Lからなる摩擦部材の断面の顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the microscope picture of the cross section of the friction member which consists of SUS316L. 図5の第2の製造材料の窒化層部分の電子顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the electron micrograph of the nitride layer part of the 2nd manufacturing material of FIG. 図12の窒化層部分におけるNのマッピング像を示す図である。It is a figure which shows the mapping image of N in the nitride layer part of FIG. 図12の窒化層部分におけるTiのマッピング像を示す図である。It is a figure which shows the mapping image of Ti in the nitride layer part of FIG. 各温度で窒化処理したときの窒化層の厚さを示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the thickness of the nitride layer when carrying out nitriding treatment at each temperature. 各温度で窒化処理したときの窒化層の硬さを示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the hardness of the nitrided layer when it nitrides at each temperature. 本発明の一実施の形態に係る窒化部材からなる摩擦部材の外形を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external shape of the friction member which consists of a nitriding member which concerns on one embodiment of this invention. 棒型超音波モータの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of a rod type ultrasonic motor. (a)は図18の棒型超音波モータの振動モードを模式的に示す図、(b)は振動モードを模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the vibration mode of the rod-shaped ultrasonic motor of FIG. 18, (b) is a figure which shows a vibration mode typically. (a)は円環型超音波モータの構成を示す縦断面図、(b)は振動子の斜視図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view showing a configuration of an annular ultrasonic motor, and (b) is a perspective view of a vibrator.

符号の説明Explanation of symbols

1,21 弾性体
6,26 摩擦部材
7 ロータ
27 移動体
101 窒化されていない母材
101a 窒化層
1, 21 Elastic body 6, 26 Friction member 7 Rotor 27 Moving body 101 Non-nitrided base material 101a Nitride layer

Claims (6)

Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、
前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする窒化部材。
Austenitic stainless steel containing 0.8 to 3.0% by weight of Ti, 5.0 to 15.0% by weight of Ni, 15.0 to 25.0% by weight of Cr, and 0 to 0.209% by weight of S And having a nitride layer thicker than 30 μm on the surface,
The nitride member has a Vickers hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface.
前記窒化層は、硝酸とエチルアルコールからなるナイタル液を用いて断面をエッチング処理した際に、前記窒化層が実質的に腐食されないことを特徴とする請求項1に記載の窒化部材。   2. The nitride member according to claim 1, wherein the nitride layer is not substantially corroded when the cross-section is etched using a nital liquid composed of nitric acid and ethyl alcohol. 3. Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、
前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする摩擦部材。
Austenitic stainless steel containing 0.8 to 3.0% by weight of Ti, 5.0 to 15.0% by weight of Ni, 15.0 to 25.0% by weight of Cr, and 0 to 0.209% by weight of S And having a nitride layer thicker than 30 μm on the surface,
The friction member, wherein the nitride layer has a Vickers hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface.
前記窒化層は、硝酸とエチルアルコールからなるナイタル液を用いて断面をエッチング処理した際に、前記窒化層が実質的に腐食されないことを特徴とする請求項3に記載の摩擦部材。   4. The friction member according to claim 3, wherein the nitride layer is not substantially corroded when the cross section is etched using a nital liquid composed of nitric acid and ethyl alcohol. 5. 電気−機械エネルギ変換素子により振動が励振される振動子と、
前記振動子に励振される振動によって駆動される移動子と、
前記振動子および前記移動子の少なくとも一方に、他方と接触するように設けられている摩擦部材とを備え、
前記摩擦部材は、Tiを0.8〜3.0重量%、Niを5.0〜15.0重量%、Crを15.0〜25.0重量%、Sを0〜0.209重量%含むオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面に30μmより厚い窒化層を有し、
前記窒化層は表面から20μmの位置でビッカース硬さが1080Hv以上であることを特徴とする振動波駆動装置。
A vibrator whose vibration is excited by an electromechanical energy conversion element;
A mover driven by vibration excited by the vibrator;
A friction member provided on at least one of the vibrator and the mover so as to be in contact with the other;
The friction member is composed of 0.8 to 3.0% by weight of Ti, 5.0 to 15.0% by weight of Ni, 15.0 to 25.0% by weight of Cr, and 0 to 0.209% by weight of S. An austenitic stainless steel containing a nitride layer thicker than 30 μm on the surface;
The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the nitride layer has a Vickers hardness of 1080 Hv or more at a position of 20 μm from the surface.
前記窒化層は、硝酸とエチルアルコールからなるナイタル液を用いて断面をエッチング処理した際に、前記窒化層が実質的に腐食されないことを特徴とする請求項5に記載の振動波駆動装置。   6. The vibration wave driving device according to claim 5, wherein the nitride layer is not substantially corroded when a cross-section is etched using a nital liquid composed of nitric acid and ethyl alcohol.
JP2006281526A 2005-10-25 2006-10-16 Nitriding member, friction member and vibration wave driving device Expired - Fee Related JP4976804B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006281526A JP4976804B2 (en) 2005-10-25 2006-10-16 Nitriding member, friction member and vibration wave driving device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005310552 2005-10-25
JP2005310552 2005-10-25
JP2006281526A JP4976804B2 (en) 2005-10-25 2006-10-16 Nitriding member, friction member and vibration wave driving device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007146288A JP2007146288A (en) 2007-06-14
JP4976804B2 true JP4976804B2 (en) 2012-07-18

Family

ID=38208040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006281526A Expired - Fee Related JP4976804B2 (en) 2005-10-25 2006-10-16 Nitriding member, friction member and vibration wave driving device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4976804B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10050564B2 (en) 2014-04-11 2018-08-14 Canon Kabushiki Kaisha Vibration actuator and image forming apparatus mounting the vibration actuator thereon

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5625288B2 (en) * 2009-08-24 2014-11-19 株式会社豊田中央研究所 Corrosion-resistant wear-resistant member and manufacturing method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6160874A (en) * 1984-08-30 1986-03-28 Oyo Kagaku Kenkyusho Surface hardened steel and surface hardening method of steel
JPH0663083B2 (en) * 1987-03-28 1994-08-17 新日本製鐵株式会社 Stainless steel having excellent scratch resistance and method for producing the same
JPH02153062A (en) * 1988-12-02 1990-06-12 Babcock Hitachi Kk Manufacture of bolt for nuclear reactor structural parts
JP2961802B2 (en) * 1990-04-16 1999-10-12 住友金属工業株式会社 Solder plated stainless steel plate with good weldability
JPH11181552A (en) * 1997-12-18 1999-07-06 Sanyo Special Steel Co Ltd Austenitic stainless steel for nitriding
JP2004080947A (en) * 2002-08-21 2004-03-11 Canon Inc Vibration wave driver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10050564B2 (en) 2014-04-11 2018-08-14 Canon Kabushiki Kaisha Vibration actuator and image forming apparatus mounting the vibration actuator thereon

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007146288A (en) 2007-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105745338B (en) Use the manufacturing method and rotating device of the mechanism element of martensitic stain less steel, rolling bearing and roller bearing unit
CN1418295A (en) Spring, drive mechanism, device and timepiece using sard spring
US10530277B2 (en) Friction member to contact opposite member, method for manufacturing friction member, vibration-type actuator, and electronic device
US6198202B1 (en) Vibration actuator
JP2007040518A (en) Harmonic speed reducer
JP4976804B2 (en) Nitriding member, friction member and vibration wave driving device
JP2010159486A (en) Soft-nitriding crankshaft member and steel for soft-nitriding crankshaft
JP2006271034A (en) Oscillatory wave motor
JP6914688B2 (en) Machine parts and plain bearings
JP2007231351A (en) Method for producing surface-hardened member, surface-hardened member and vibration type driving apparatus
JP5347600B2 (en) Austenitic stainless steel and method for producing austenitic stainless steel sheet
US20120128285A1 (en) Sliding bearing
JP4789279B2 (en) Motor shaft and micro motor for micro motor
JP4729305B2 (en) Electric shaver cutting element and electric shaver
JP2005534808A (en) Plasma nitriding of maraging steel, shaver cap and cutting device for electric shaver manufactured from such maraging steel, and electric shaver
JP2007155022A (en) Rolling device
JP5110637B2 (en) Hysteresis motor and method for manufacturing hysteresis motor rotor
US6559573B2 (en) Spindle motor and pivot assembly
JP2006083905A (en) Wave motion gear device
JP2993829B2 (en) Rolling bearing and sliding bearing having heat resistance and corrosion resistance
JP2004080947A (en) Vibration wave driver
JP2004007895A (en) Friction material for vibrating motor and apparatus having the same
JP2002060904A (en) Steel excellent in rolling fatigue life
JP2019173862A (en) Slide bearing and spherical slide bearing
JPS63130750A (en) Austenitic stainless steel for flat spring and its production

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20070627

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091014

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111012

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120316

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120410

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120413

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150420

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees