JPH11218134A - 表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受 - Google Patents
表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受Info
- Publication number
- JPH11218134A JPH11218134A JP2099598A JP2099598A JPH11218134A JP H11218134 A JPH11218134 A JP H11218134A JP 2099598 A JP2099598 A JP 2099598A JP 2099598 A JP2099598 A JP 2099598A JP H11218134 A JPH11218134 A JP H11218134A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- surface coated
- spherical body
- fretting
- film
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】耐フレッチング性に優れた安価な表面被覆球体
及びこれを組み込んだ軸受を提供する。 【解決手段】球体表面に、球体内部とは異種の材料から
なる硬質被膜を０．２〜２．５μｍの厚さで成膜した。
当該硬質被膜は、例えばＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ダ
イヤモンド薄膜からなるものでＰＶＤ法やＣＶＤ法より
成膜したものとすることができる。この、表面被覆球体
を転動体とする玉軸受は、耐フレッチング性が要求され
るＨＤＤのスイングアーム用や、高い回転性能・音響性
能が要求されるスピンドルモータ用に特に好適である。
及びこれを組み込んだ軸受を提供する。 【解決手段】球体表面に、球体内部とは異種の材料から
なる硬質被膜を０．２〜２．５μｍの厚さで成膜した。
当該硬質被膜は、例えばＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ダ
イヤモンド薄膜からなるものでＰＶＤ法やＣＶＤ法より
成膜したものとすることができる。この、表面被覆球体
を転動体とする玉軸受は、耐フレッチング性が要求され
るＨＤＤのスイングアーム用や、高い回転性能・音響性
能が要求されるスピンドルモータ用に特に好適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種スピン
ドル用転がり軸受やＨＤＤ装置のスイングアーム用の転
がり軸受の転動体として好適な表面被覆球体に関し、特
に、表面にＴｉＮで代表される硬質被膜をＰＶＤ法等に
より形成して耐フレッチング性を高めたものである。
ドル用転がり軸受やＨＤＤ装置のスイングアーム用の転
がり軸受の転動体として好適な表面被覆球体に関し、特
に、表面にＴｉＮで代表される硬質被膜をＰＶＤ法等に
より形成して耐フレッチング性を高めたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、転動体（球体）を主要な構成要素
とするボールねじ，リニアガイド，玉軸受等の軸受装置
を用いる場合に、微小揺動や微小振動が加わると、接触
する２面間が相対的な繰り返し微小滑りを生じて摩耗す
る微動摩耗現象（フレッチング）が発生して装置の寿命
の低下や音響性能の劣化をきたしていた。このフレッチ
ングは、例えば輸送中の玉軸受のように、微小揺動下で
潤滑油が少なく、内外輪と鋼球が同一材料の場合に発生
しやすい。また、軸受内に侵入した塵埃でゴミ圧痕が発
生して音響劣化をきたすこともある。
とするボールねじ，リニアガイド，玉軸受等の軸受装置
を用いる場合に、微小揺動や微小振動が加わると、接触
する２面間が相対的な繰り返し微小滑りを生じて摩耗す
る微動摩耗現象（フレッチング）が発生して装置の寿命
の低下や音響性能の劣化をきたしていた。このフレッチ
ングは、例えば輸送中の玉軸受のように、微小揺動下で
潤滑油が少なく、内外輪と鋼球が同一材料の場合に発生
しやすい。また、軸受内に侵入した塵埃でゴミ圧痕が発
生して音響劣化をきたすこともある。
【０００３】特に、軸受装置のうち、ＨＤＤやＶＴＲ等
の情報機器に多用される玉軸受にあっては、優れた精
度，機能が必要とされるとともに、近年、機器の小型化
により可搬性が高まっており、それに伴う様々の問題が
浮き彫りになってきている。いま、ＨＤＤ装置の場合を
例にとって述べると、ＨＤＤ装置用の玉軸受等はスピン
ドルモータ用とスイングアーム用との二つに大別できる
が、前者のスピンドルモータ用玉軸受は磁気ディスクを
回転駆動するのに使用され、特に高い回転・音響性能が
要求される。一方、後者のスイングアーム用の玉軸受
は、磁気ディスクの有効エリアへのアクセス位置決めを
行うスイングアームを揺動駆動するのに使用される。こ
のように揺動下で使用されるスイングアーム用玉軸受に
は転動体と軌道輪との間に潤滑油が供給されにくく、フ
レッチング損傷を受けてトルク変動やトルクスパイクを
生じ、そのためＨＤＤ装置の読み取り機能に障害を引き
起こしやすいことから、特に高い耐フレッチング性が要
求される。
の情報機器に多用される玉軸受にあっては、優れた精
度，機能が必要とされるとともに、近年、機器の小型化
により可搬性が高まっており、それに伴う様々の問題が
浮き彫りになってきている。いま、ＨＤＤ装置の場合を
例にとって述べると、ＨＤＤ装置用の玉軸受等はスピン
ドルモータ用とスイングアーム用との二つに大別できる
が、前者のスピンドルモータ用玉軸受は磁気ディスクを
回転駆動するのに使用され、特に高い回転・音響性能が
要求される。一方、後者のスイングアーム用の玉軸受
は、磁気ディスクの有効エリアへのアクセス位置決めを
行うスイングアームを揺動駆動するのに使用される。こ
のように揺動下で使用されるスイングアーム用玉軸受に
は転動体と軌道輪との間に潤滑油が供給されにくく、フ
レッチング損傷を受けてトルク変動やトルクスパイクを
生じ、そのためＨＤＤ装置の読み取り機能に障害を引き
起こしやすいことから、特に高い耐フレッチング性が要
求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＨＤＤ用軸受等につい
ては、従来、回転・音響性能や耐フレッチング性などの
問題に対処するために、鋼製の球体に替えてセラミック
ス製球体を用いる試みもあったが、セラミックス製球体
は高価格であるために普及していない。
ては、従来、回転・音響性能や耐フレッチング性などの
問題に対処するために、鋼製の球体に替えてセラミック
ス製球体を用いる試みもあったが、セラミックス製球体
は高価格であるために普及していない。
【０００５】また、球体に表面被膜を形成することによ
り上記問題に対処する試みもあったが、被膜を施す際に
材料強度を低下させたり表面精度や寸法精度を低下させ
るために、高精度機械構成用部品として使用することは
できなかった。
り上記問題に対処する試みもあったが、被膜を施す際に
材料強度を低下させたり表面精度や寸法精度を低下させ
るために、高精度機械構成用部品として使用することは
できなかった。
【０００６】すなわち、各種スピンドル用転がり軸受に
あっては、スピンドルの運送上および運転中において金
属接触の微せん断摩耗（フレッチング摩耗又はフレッチ
ングコロージョン）の改善が求められ、また同様にスイ
ングアーム用にも共通の問題として、安価で高精度のフ
レッチング対策が望まれている。
あっては、スピンドルの運送上および運転中において金
属接触の微せん断摩耗（フレッチング摩耗又はフレッチ
ングコロージョン）の改善が求められ、また同様にスイ
ングアーム用にも共通の問題として、安価で高精度のフ
レッチング対策が望まれている。
【０００７】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、耐フレッチング性に優れた安価な表面被覆球体及び
これを組み込んだ軸受を提供することにある。
は、耐フレッチング性に優れた安価な表面被覆球体及び
これを組み込んだ軸受を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の請求項１に係る表面被覆球体は、球体表面に、球
体内部とは異種の材料からなる硬質被膜を０．２〜２．
５μｍの厚さで成膜したことを特徴とする。
発明の請求項１に係る表面被覆球体は、球体表面に、球
体内部とは異種の材料からなる硬質被膜を０．２〜２．
５μｍの厚さで成膜したことを特徴とする。
【０００９】前記硬質被膜の厚さが０．２μｍ未満であ
ると、膜厚が不均一になってムラを生じ、その結果表面
粗さ，真円度，寸法精度が不十分になり音響性能がバラ
ツいて悪化する。一方、硬質被膜の厚さが２．５μｍを
超えると、成膜コストが割高になる。
ると、膜厚が不均一になってムラを生じ、その結果表面
粗さ，真円度，寸法精度が不十分になり音響性能がバラ
ツいて悪化する。一方、硬質被膜の厚さが２．５μｍを
超えると、成膜コストが割高になる。
【００１０】ここに、前記異種の材料からなる硬質被膜
は、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ダイヤモンド薄膜の少
なくとも一つからなるものとすることができる。また、
前記異種の材料からなる硬質被膜は、ＰＶＤ法により成
膜したものとすることができる。また、ＣＶＤ法により
成膜したものとすることもできる。
は、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ダイヤモンド薄膜の少
なくとも一つからなるものとすることができる。また、
前記異種の材料からなる硬質被膜は、ＰＶＤ法により成
膜したものとすることができる。また、ＣＶＤ法により
成膜したものとすることもできる。
【００１１】さらに、前記硬質被膜を成膜した後、熱処
理を施して必要な材料特性を付与したものとすることが
できる。また、前記硬質被膜を成膜した後、表面仕上加
工を施して表面精度及び寸法精度を向上させたものとす
ることができる。
理を施して必要な材料特性を付与したものとすることが
できる。また、前記硬質被膜を成膜した後、表面仕上加
工を施して表面精度及び寸法精度を向上させたものとす
ることができる。
【００１２】本発明の請求項２に係る発明は、上記請求
項１に係る表面被覆球体を転動体として組み込んだ軸受
である。当該軸受としては、転がり軸受が代表的なもの
である。その他、リニアガイドリニアボールベアリング
のような直動案内軸受やボールねじ等、転動体を構成部
材とするものが含まれる。
項１に係る表面被覆球体を転動体として組み込んだ軸受
である。当該軸受としては、転がり軸受が代表的なもの
である。その他、リニアガイドリニアボールベアリング
のような直動案内軸受やボールねじ等、転動体を構成部
材とするものが含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。実施形態１： 本発明の第１の実施形態として、ＨＤＤ用
玉軸受（Ｂ５−３９）の転動体に用いる直径２ｍｍの表
面被覆球体をとり上げる。
を参照して説明する。実施形態１： 本発明の第１の実施形態として、ＨＤＤ用
玉軸受（Ｂ５−３９）の転動体に用いる直径２ｍｍの表
面被覆球体をとり上げる。
【００１４】その成膜工程の概要を述べると、 熱処理後に研磨仕上げして最終仕上げの直前の精度と
した直径２ｍｍの鋼球の表面に、ＰＶＤ法によりＴｉＮ
を所定の処理温度でコーティング処理する。 その後、真空炉にて焼入れ，焼戻し処理を行って、前
記コーティング処理温度による硬度低下を回復させる。 次いで、コーティング膜厚さ０．２〜２．５μｍにな
るまでダイヤモンドラップ加工することにより、熱処理
変形を取り除き、表面粗さ，ウエービネス，真円度，寸
法精度を所定の精度に整える。
した直径２ｍｍの鋼球の表面に、ＰＶＤ法によりＴｉＮ
を所定の処理温度でコーティング処理する。 その後、真空炉にて焼入れ，焼戻し処理を行って、前
記コーティング処理温度による硬度低下を回復させる。 次いで、コーティング膜厚さ０．２〜２．５μｍにな
るまでダイヤモンドラップ加工することにより、熱処理
変形を取り除き、表面粗さ，ウエービネス，真円度，寸
法精度を所定の精度に整える。
【００１５】なお、上記〜の工程は、被膜強度を強
くするために、ワークの鋼球を２００〜６００℃という
比較的高温の範囲で適宜に選択した温度でＰＶＤ処理す
る高温成膜の場合である。工程省略してコストダウンを
図るときは、ワークの鋼球を１６０℃という低温でＰＶ
Ｄ処理し、その後の熱処理を省いてから直接の工
程に進む。
くするために、ワークの鋼球を２００〜６００℃という
比較的高温の範囲で適宜に選択した温度でＰＶＤ処理す
る高温成膜の場合である。工程省略してコストダウンを
図るときは、ワークの鋼球を１６０℃という低温でＰＶ
Ｄ処理し、その後の熱処理を省いてから直接の工
程に進む。
【００１６】この実施形態１では、１６０℃という低温
ＰＶＤ処理を行った。 （１）ＰＶＤ処理工程の例 図１に示すようなＨＣＤ方式のＰＶＤ装置を用いる。こ
の装置の上蓋１を開けて、チャンバ２内に、ワークであ
る鋼球Ｗを多数個配列する。
ＰＶＤ処理を行った。 （１）ＰＶＤ処理工程の例 図１に示すようなＨＣＤ方式のＰＶＤ装置を用いる。こ
の装置の上蓋１を開けて、チャンバ２内に、ワークであ
る鋼球Ｗを多数個配列する。
【００１７】（イ）チャンバ内を排気し高真空にする
（１０-10 〜１０-13 Ｔｏｒｒ）。 （ロ）成膜用金属母材３であるＴｉをるつぼ４内に装着
する。 （ハ）その成膜用金属母材３を電子ビーム銃５により加
熱溶融して蒸発させる。
（１０-10 〜１０-13 Ｔｏｒｒ）。 （ロ）成膜用金属母材３であるＴｉをるつぼ４内に装着
する。 （ハ）その成膜用金属母材３を電子ビーム銃５により加
熱溶融して蒸発させる。
【００１８】（ニ）反応ガスのＮ2 をキャリアガスのＡ
ｒと共にチャンバ２内に導入し、チャンバ内を１０-3〜
１０-4Ｔｏｒｒに調整する。 （ホ）プラズマ電子銃６と成膜用金属母材３との間にグ
ロー放電を行い、Ｔｉをイオン化しプラズマ状態にして
ワークＷの表面にＴｉＮの膜を生成させる。このときの
反応は ２Ｔｉ＋Ｎ2 →２ＴｉＮ （なお、ＴｉＣを生成するときは、Ｎ2 に代えてＣ2 Ｈ
2 を導入し、２Ｔｉ＋Ｃ2 Ｈ2 →２ＴｉＣ＋Ｈ2 とする
ことができる。） （ヘ）この時、ワークＷと成膜用金属母材３との間に
は、数１００〜数１０００Ｖの電位差を選択する。
ｒと共にチャンバ２内に導入し、チャンバ内を１０-3〜
１０-4Ｔｏｒｒに調整する。 （ホ）プラズマ電子銃６と成膜用金属母材３との間にグ
ロー放電を行い、Ｔｉをイオン化しプラズマ状態にして
ワークＷの表面にＴｉＮの膜を生成させる。このときの
反応は ２Ｔｉ＋Ｎ2 →２ＴｉＮ （なお、ＴｉＣを生成するときは、Ｎ2 に代えてＣ2 Ｈ
2 を導入し、２Ｔｉ＋Ｃ2 Ｈ2 →２ＴｉＣ＋Ｈ2 とする
ことができる。） （ヘ）この時、ワークＷと成膜用金属母材３との間に
は、数１００〜数１０００Ｖの電位差を選択する。
【００１９】成膜厚さは、予め成膜速度（概ね数〜数１
０μｍ／ｈｒ）を正しく求めておき、時間で制御する。
この実施形態１の例では、０．５〜１μｍ／ｈｒであっ
た。また、ワークＷは予め１００℃以上に予熱しておく
のが望ましい。この実施形態例では、ＰＶＤ成膜時のワ
ークＷの温度は１６０℃を選択したが、２００〜６００
℃の処理温度で適宜に選択できる。先にも述べたよう
に、工程省略によるコストダウンを図るときは低温成膜
が、被膜強度を強くしたい時は高温成膜が望ましい。 （２）フレッチング評価試験 上記の低温ＰＶＤ処理の工程を経て膜厚２．５μｍのＴ
ｉＮ被覆に成膜した直径２ｍｍの表面被覆球体を、膜厚
２．０μｍになるまでダイヤモンドラップ加工し、寸法
精度を整えたものを転動体としてＨＤＤ装置のスピンド
ル用玉軸受（Ｂ５−３９）を４個組み立てた。これを試
験体として図２に示す試験装置によりフレッチング耐久
試験を行った。
０μｍ／ｈｒ）を正しく求めておき、時間で制御する。
この実施形態１の例では、０．５〜１μｍ／ｈｒであっ
た。また、ワークＷは予め１００℃以上に予熱しておく
のが望ましい。この実施形態例では、ＰＶＤ成膜時のワ
ークＷの温度は１６０℃を選択したが、２００〜６００
℃の処理温度で適宜に選択できる。先にも述べたよう
に、工程省略によるコストダウンを図るときは低温成膜
が、被膜強度を強くしたい時は高温成膜が望ましい。 （２）フレッチング評価試験 上記の低温ＰＶＤ処理の工程を経て膜厚２．５μｍのＴ
ｉＮ被覆に成膜した直径２ｍｍの表面被覆球体を、膜厚
２．０μｍになるまでダイヤモンドラップ加工し、寸法
精度を整えたものを転動体としてＨＤＤ装置のスピンド
ル用玉軸受（Ｂ５−３９）を４個組み立てた。これを試
験体として図２に示す試験装置によりフレッチング耐久
試験を行った。
【００２０】図２において、１０はワッシャと予圧バネ
からなる軸方向付勢手段で、軸１１に固定されている。
軸１１は回転止め１２で固定されている。下部をサポー
ト軸受１４で支持したハウジング１６はＡＣサーボモー
タ１７に連結されており、設定した角度，回数で揺動回
転駆動される。２０は４個の試験軸受で、転動体２０Ａ
として上記の表面被覆球体が組み込まれている。各試験
軸受２０は、その外輪２０−１をハウジング１６の内径
に嵌合するとともに内輪２０−２を軸１１に通し、軸１
１とは別体のスリーブ２１Ａ，２１Ｂを交互に重ねて装
着され、軸，内輪は回転せず、ハウジング，外輪が回転
可能に支持される。軸方向付勢手段１０の皿バネ２２で
スリーブ２１Ａ，２１Ｂが軸方向に押圧されて、試験軸
受２０の内輪２０−２，外輪２０−１，転動体２０Ａに
予圧（Ｆａ）が加えられる。
からなる軸方向付勢手段で、軸１１に固定されている。
軸１１は回転止め１２で固定されている。下部をサポー
ト軸受１４で支持したハウジング１６はＡＣサーボモー
タ１７に連結されており、設定した角度，回数で揺動回
転駆動される。２０は４個の試験軸受で、転動体２０Ａ
として上記の表面被覆球体が組み込まれている。各試験
軸受２０は、その外輪２０−１をハウジング１６の内径
に嵌合するとともに内輪２０−２を軸１１に通し、軸１
１とは別体のスリーブ２１Ａ，２１Ｂを交互に重ねて装
着され、軸，内輪は回転せず、ハウジング，外輪が回転
可能に支持される。軸方向付勢手段１０の皿バネ２２で
スリーブ２１Ａ，２１Ｂが軸方向に押圧されて、試験軸
受２０の内輪２０−２，外輪２０−１，転動体２０Ａに
予圧（Ｆａ）が加えられる。
【００２１】試験条件は次のように設定した。 試験軸受 ：Ｂ５−３９ 周波数 ：２７Ｈｚ 揺動角度 ：２° 荷重Ｆａ ：１４．７Ｎ 揺動回数 ：１×１０5 回 グリース量：１２ｍｇ（ＮＳ７） 以上の条件で試験を行った後、４個の試験軸受２０を取
り出して、その平均の軸受音響値を求め、その値を転動
体２０Ａである表面被覆球体の被膜厚さとの関係で整理
した。 （３）フレッチング評価結果 図３に、フレッチング試験にかける前の音響性能ｄｂ
（マイクロホン音圧計による）と被膜厚さとの関係を示
す。
り出して、その平均の軸受音響値を求め、その値を転動
体２０Ａである表面被覆球体の被膜厚さとの関係で整理
した。 （３）フレッチング評価結果 図３に、フレッチング試験にかける前の音響性能ｄｂ
（マイクロホン音圧計による）と被膜厚さとの関係を示
す。
【００２２】図４に、フレッチング試験後の音響性能ｄ
ｂと被膜厚さとの関係を示す。図３，図４とも、縦軸の
音響性能は、試験前の被膜厚さ２．０μｍの試験軸受
（Ｂ５−３９）の音圧（ｄｂ）を１．０とした比で示し
た。
ｂと被膜厚さとの関係を示す。図３，図４とも、縦軸の
音響性能は、試験前の被膜厚さ２．０μｍの試験軸受
（Ｂ５−３９）の音圧（ｄｂ）を１．０とした比で示し
た。
【００２３】図３に示すように、ダイヤモンドラップ加
工済の完成被膜厚さが０．２μｍ未満では、不均一成膜
となってムラが生じ、表面粗さ，真円度，寸法精度が不
十分のため音響性能がバラツキ且つその値が悪くなって
いる。また、被膜厚さとコストとの関係については、時
間との関係で正の比例相関があるものの、膜厚２．５μ
ｍを越えるあたりから比例関係がくずれて成膜速度がや
や低下してくることから、コストの立ち上がりがみられ
る。このことから、転動体として完成された表面被覆球
体の被膜厚さは０．２〜２．５μｍの範囲が、音響性能
上及びコストの点から望ましいといえる。
工済の完成被膜厚さが０．２μｍ未満では、不均一成膜
となってムラが生じ、表面粗さ，真円度，寸法精度が不
十分のため音響性能がバラツキ且つその値が悪くなって
いる。また、被膜厚さとコストとの関係については、時
間との関係で正の比例相関があるものの、膜厚２．５μ
ｍを越えるあたりから比例関係がくずれて成膜速度がや
や低下してくることから、コストの立ち上がりがみられ
る。このことから、転動体として完成された表面被覆球
体の被膜厚さは０．２〜２．５μｍの範囲が、音響性能
上及びコストの点から望ましいといえる。
【００２４】なお、このフレッチング評価試験における
ＰＶＤ処理において、処理温度４００℃の高温成膜工程
を選択した場合、その後の真空焼入れ，焼戻し後に球体
表面に形成されたＴｉＮの被膜に、熱き裂と思われるき
裂が発生するものもあることが確認された。この点から
も、成膜厚さは２．５μｍ以下にしておく必要がある。
また、音響性能の面からみると、図３から明らかなよう
に、膜厚が０．２μｍ以上で安定した性能が得られてお
り、下限を０．２μｍにすることが望ましいといえる。
ＰＶＤ処理において、処理温度４００℃の高温成膜工程
を選択した場合、その後の真空焼入れ，焼戻し後に球体
表面に形成されたＴｉＮの被膜に、熱き裂と思われるき
裂が発生するものもあることが確認された。この点から
も、成膜厚さは２．５μｍ以下にしておく必要がある。
また、音響性能の面からみると、図３から明らかなよう
に、膜厚が０．２μｍ以上で安定した性能が得られてお
り、下限を０．２μｍにすることが望ましいといえる。
【００２５】図４には、フレッチング試験にかけた後の
音響性能ｄｂと被膜厚さとの関係を示した（×印）。こ
の揺動試験後の音響特性においても、完成球体被膜厚さ
０．２μｍ未満では顕著な音響劣化がみられる。また、
膜厚２．５μｍを越えると、被膜の一部が疲労剥離して
損傷し、被膜の劣化による音響性能の低下がみられる。
このことから、図３の場合と同様に、被膜厚さは０．２
〜２．５μｍの範囲が耐フレッチングに優れていること
がわかる。実施形態２： 本発明の第２の実施形態として、ＨＤＤ用
玉軸受（Ｂ５−３９）の転動体に用いる直径２ｍｍの鋼
球表面に、４００℃でＰＶＤ処理してＴｉＮ被膜を成膜
した場合について説明する。
音響性能ｄｂと被膜厚さとの関係を示した（×印）。こ
の揺動試験後の音響特性においても、完成球体被膜厚さ
０．２μｍ未満では顕著な音響劣化がみられる。また、
膜厚２．５μｍを越えると、被膜の一部が疲労剥離して
損傷し、被膜の劣化による音響性能の低下がみられる。
このことから、図３の場合と同様に、被膜厚さは０．２
〜２．５μｍの範囲が耐フレッチングに優れていること
がわかる。実施形態２： 本発明の第２の実施形態として、ＨＤＤ用
玉軸受（Ｂ５−３９）の転動体に用いる直径２ｍｍの鋼
球表面に、４００℃でＰＶＤ処理してＴｉＮ被膜を成膜
した場合について説明する。
【００２６】この例のＰＶＤ処理工程は、図１に示した
ＨＣＤ方式のＰＶＤ装置を用い、処理温度以外は実施形
態1 と同じ条件下で、膜厚２．５μｍのＴｉＮ被覆の成
膜を行った。４００℃という高温でＰＶＤ処理された鋼
球は、前工程の焼入れ，焼戻し時における焼戻し温度よ
り高い温度で加熱されることになり硬度が低下する。そ
こで真空炉内で８３０℃，３０分間の加熱を施し、その
後、焼入れ，焼戻しを行い、母材硬さＨＲＣ６０〜６３
にして前記コーティング処理温度による硬度低下を回復
させた。次いで、コーティング膜厚さ２．０μｍになる
までダイヤモンドラップ加工して表面粗さ，真円度，寸
法精度等を所定の精度に整えた。
ＨＣＤ方式のＰＶＤ装置を用い、処理温度以外は実施形
態1 と同じ条件下で、膜厚２．５μｍのＴｉＮ被覆の成
膜を行った。４００℃という高温でＰＶＤ処理された鋼
球は、前工程の焼入れ，焼戻し時における焼戻し温度よ
り高い温度で加熱されることになり硬度が低下する。そ
こで真空炉内で８３０℃，３０分間の加熱を施し、その
後、焼入れ，焼戻しを行い、母材硬さＨＲＣ６０〜６３
にして前記コーティング処理温度による硬度低下を回復
させた。次いで、コーティング膜厚さ２．０μｍになる
までダイヤモンドラップ加工して表面粗さ，真円度，寸
法精度等を所定の精度に整えた。
【００２７】この実施形態例では、試験球体の熱処理後
の変形も大きく、したがって加工コストが上昇するが、
処理温度１６０℃の場合（実施形態１）に比べて被膜材
と試験球体表面との密着性が高くなるため、過酷な使用
条件下では音響寿命の点で有利になる。図４は、被膜厚
さ０．２〜２．５μｍの範囲において、１６０℃の低温
ＰＶＤ処理（×印）よりも４００℃の高温ＰＶＤ処理
（○印）を行ったものの方が、音響性能のバラツキが少
なく、音響劣化にも優れていることを示している。
の変形も大きく、したがって加工コストが上昇するが、
処理温度１６０℃の場合（実施形態１）に比べて被膜材
と試験球体表面との密着性が高くなるため、過酷な使用
条件下では音響寿命の点で有利になる。図４は、被膜厚
さ０．２〜２．５μｍの範囲において、１６０℃の低温
ＰＶＤ処理（×印）よりも４００℃の高温ＰＶＤ処理
（○印）を行ったものの方が、音響性能のバラツキが少
なく、音響劣化にも優れていることを示している。
【００２８】なお、上記各実施形態では硬質被膜として
ＴｉＮ被膜について説明したが、これに限らずＴｉＣ，
ＴｉＡｌＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣＮ，ダイ
ヤモンド，Ａｌ2 Ｏ3 被膜等についても同様に本発明が
適用できる。
ＴｉＮ被膜について説明したが、これに限らずＴｉＣ，
ＴｉＡｌＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣＮ，ダイ
ヤモンド，Ａｌ2 Ｏ3 被膜等についても同様に本発明が
適用できる。
【００２９】また、硬質被膜をＰＶＤ法により形成する
場合について述べたが、ＣＶＤ法もこれらの成膜法とし
て同様に有効である。また、表面被覆球体の母材材料に
ついては、２次硬化能を有する各種超硬合金，ＳＫＨの
ような高速度鋼，ＳＫＤのような耐摩不変形用特殊鋼、
ＳＵＳ４４０Ｃのようなマルテンサイト系ステンレス鋼
などでは、成膜時の高温処理でも硬度低下が生じないの
で、成膜時の焼入れ，焼戻し処理を省くことができる。
場合について述べたが、ＣＶＤ法もこれらの成膜法とし
て同様に有効である。また、表面被覆球体の母材材料に
ついては、２次硬化能を有する各種超硬合金，ＳＫＨの
ような高速度鋼，ＳＫＤのような耐摩不変形用特殊鋼、
ＳＵＳ４４０Ｃのようなマルテンサイト系ステンレス鋼
などでは、成膜時の高温処理でも硬度低下が生じないの
で、成膜時の焼入れ，焼戻し処理を省くことができる。
【００３０】また、ＰＶＤ処理前の球体の精度を高精度
にしておくことにより、成膜後のダイヤモンドラップ加
工工程を省略することができる。また、ダイヤモンドラ
ップに代えて、ＢＮ，ＳｉＣなどの砥粒を使用すること
もできる。
にしておくことにより、成膜後のダイヤモンドラップ加
工工程を省略することができる。また、ダイヤモンドラ
ップに代えて、ＢＮ，ＳｉＣなどの砥粒を使用すること
もできる。
【００３１】以上のように、特に、耐フレッチング性能
が要求されるスピンドル用転がり軸受やＨＤＤ装置のス
イングアーム用軸受の転動体に、膜厚０．２〜２．５μ
ｍの硬質被膜をＰＶＤ法やＣＶＤ法によって成膜するこ
とにより、当該軸受の音響特性を向上せしめ、しかも低
コストの要求を満たす転がり軸受を提供することができ
る。
が要求されるスピンドル用転がり軸受やＨＤＤ装置のス
イングアーム用軸受の転動体に、膜厚０．２〜２．５μ
ｍの硬質被膜をＰＶＤ法やＣＶＤ法によって成膜するこ
とにより、当該軸受の音響特性を向上せしめ、しかも低
コストの要求を満たす転がり軸受を提供することができ
る。
【００３２】
【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、球体表面に硬質被膜を０．２〜２．５μｍ
の厚さで成膜して、耐フレッチング性に優れた表面被覆
球体を低コストで提供することができる。
明によれば、球体表面に硬質被膜を０．２〜２．５μｍ
の厚さで成膜して、耐フレッチング性に優れた表面被覆
球体を低コストで提供することができる。
【００３３】また、請求項２に係る発明によれば、請求
項１の表面被覆球体を転動体として、長寿命で音響特性
の良好な低コストの軸受装置を提供できる。
項１の表面被覆球体を転動体として、長寿命で音響特性
の良好な低コストの軸受装置を提供できる。
【図１】ＨＣＤ方式のＰＶＤ装置の概要図である。
【図２】フレッチング評価試験装置の概要図である。
【図３】球体被覆膜厚とフレッチング試験前の音響性能
及び製造コストとの関係を示した図である。
及び製造コストとの関係を示した図である。
【図４】球体被覆膜厚とフレッチング試験後の音響性能
との関係を、ＰＶＤ処理温度別に示した図である。
との関係を、ＰＶＤ処理温度別に示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 球体表面に、球体内部とは異種の材料か
らなる硬質被膜を０．２〜２．５μｍの厚さで成膜した
ことを特徴とする表面被覆球体。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面被覆球体を転動体と
して組み込んでなる軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099598A JPH11218134A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099598A JPH11218134A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218134A true JPH11218134A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12042712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099598A Pending JPH11218134A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11218134A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6357923B1 (en) | 1999-02-19 | 2002-03-19 | Nsk Ltd. | Rolling bearing and bearing device |
| EP1262674A3 (en) * | 2001-05-29 | 2006-10-04 | NSK Ltd. | Rolling sliding member and rolling apparatus |
| US7384198B2 (en) | 2000-08-09 | 2008-06-10 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
| JP2011006777A (ja) * | 2009-05-22 | 2011-01-13 | Hirotaka Tanabe | セラミックス被覆材の製造方法 |
| CN105779946A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-20 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 轴承球滚动体全表面润滑耐磨涂层的批量制备方法 |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP2099598A patent/JPH11218134A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6357923B1 (en) | 1999-02-19 | 2002-03-19 | Nsk Ltd. | Rolling bearing and bearing device |
| US7384198B2 (en) | 2000-08-09 | 2008-06-10 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
| EP1262674A3 (en) * | 2001-05-29 | 2006-10-04 | NSK Ltd. | Rolling sliding member and rolling apparatus |
| EP1873412A1 (en) * | 2001-05-29 | 2008-01-02 | NSK Ltd. | Rolling sliding member and rolling apparatus |
| JP2011006777A (ja) * | 2009-05-22 | 2011-01-13 | Hirotaka Tanabe | セラミックス被覆材の製造方法 |
| CN105779946A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-20 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 轴承球滚动体全表面润滑耐磨涂层的批量制备方法 |
| CN105779946B (zh) * | 2014-12-19 | 2018-02-27 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 轴承球滚动体全表面润滑耐磨涂层的批量制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7172343B2 (en) | Rolling sliding member and rolling apparatus | |
| US5366298A (en) | Hydrodynamic bearing | |
| JPH09133138A (ja) | 軸受装置 | |
| JP3291552B2 (ja) | シール又は軸受 | |
| US6357923B1 (en) | Rolling bearing and bearing device | |
| JP2001193743A (ja) | 転がり軸受 | |
| US6345915B1 (en) | Bearing and method for manufacturing the same | |
| JPH11218134A (ja) | 表面被覆球体及びこれを組み込んだ軸受 | |
| JPH10259451A (ja) | 転がり軸受 | |
| JP2013148216A (ja) | 摺動部材及び流体動圧軸受装置 | |
| JP2007291466A (ja) | 金属の表面処理方法、転がり摺動部材および転動装置 | |
| JP7079175B2 (ja) | 複列自動調心ころ軸受、およびそれを備えた風力発電用主軸支持装置 | |
| JP3519548B2 (ja) | 転がり軸受およびその製造方法 | |
| JP2000297819A (ja) | セラミックスコーティングボールを用いた軸受 | |
| WO2000037813A1 (fr) | Roulement a billes | |
| US6427355B1 (en) | Gauge block | |
| JP3379163B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JPH11344037A (ja) | 情報機器のスピンドルモータの回転支持装置 | |
| JP5620860B2 (ja) | 転がり軸受 | |
| JP2003120695A (ja) | 摺動部材 | |
| JP2001295847A (ja) | 転動装置 | |
| JP2000008154A (ja) | 転がり軸受およびその製造方法 | |
| JP2001027245A (ja) | 動圧流体軸受及びその製造方法 | |
| JP2009210014A (ja) | 搬送ローラおよびこれを備えた真空搬送装置 | |
| JP2002122152A (ja) | 転動部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050819 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050920 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060221 |