JPS61215813A - セラミツクス製ころがり軸受 - Google Patents
セラミツクス製ころがり軸受Info
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- JPS61215813A JPS61215813A JP5382285A JP5382285A JPS61215813A JP S61215813 A JPS61215813 A JP S61215813A JP 5382285 A JP5382285 A JP 5382285A JP 5382285 A JP5382285 A JP 5382285A JP S61215813 A JPS61215813 A JP S61215813A
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- JP
- Japan
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- metal film
- ceramic
- rolling
- ceramics
- bearing
- Prior art date
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- Granted
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/34—Rollers; Needles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックス製転勤面を強化したころがり軸
受に関するものである。
受に関するものである。
セラミックス製ころがり軸受は、セラミックスの密度が
小さいことから、軽量、低慣性能率等の理出から高速回
転に適した軸受として期待されている。
小さいことから、軽量、低慣性能率等の理出から高速回
転に適した軸受として期待されている。
しかしながら、セラミックス製ころがり軸受は転動溝、
転動体の耐疲労寿命が短かく、軸受として長期間の使用
に耐えるものは現在のところ開発されていない。
転動体の耐疲労寿命が短かく、軸受として長期間の使用
に耐えるものは現在のところ開発されていない。
発明者らは、先にセラミックスの表面に金属膜を形成し
、その表面から高エネルギーイオンを照射すると、該金
属膜がセラミックスの表面に強固に接着するとともに、
セリミックスの強度が増大することを発見し、セラミッ
クスの強化方法として特許出願した（特願昭５９−３１
８８０）。
、その表面から高エネルギーイオンを照射すると、該金
属膜がセラミックスの表面に強固に接着するとともに、
セリミックスの強度が増大することを発見し、セラミッ
クスの強化方法として特許出願した（特願昭５９−３１
８８０）。
その後、このような表面処理を施したセラミックスは、
いわゆる転勤応力に対しても大きな抵抗性を有すること
を発見した。
いわゆる転勤応力に対しても大きな抵抗性を有すること
を発見した。
本発明者らは、上記表面処理をセラミックス転動面に施
せばころがり軸受の寿命が延びるのではないかとの考え
のもとに、鋭意研究を進めた結果。
せばころがり軸受の寿命が延びるのではないかとの考え
のもとに、鋭意研究を進めた結果。
本発明を為すに至った。
本発明は、転動溝および転動体の少なくとも一方がセラ
ミックスにより構成されたセラミックス族ころがり軸受
において、該セラミックス製転動溝又は／お工びセラミ
ックス製転動体の表面は金属膜に被覆されてなるととも
に、該金属膜が高エネルギーイオン照射により、セラミ
ックスと融合してなることを特徴とするセラミックス族
ころがり軸受であるゆ 本発明にかかるセラミックス製軸受は、セラミックス製
転動溝および転動体の一万、又は両表面に金属膜を形成
し、該金属膜の表面から高エネルギーイオンを照射する
ことにより、金属膜をセラミックスに接着するとともに
、セラミックスを強化しているので１長野命を有する。
ミックスにより構成されたセラミックス族ころがり軸受
において、該セラミックス製転動溝又は／お工びセラミ
ックス製転動体の表面は金属膜に被覆されてなるととも
に、該金属膜が高エネルギーイオン照射により、セラミ
ックスと融合してなることを特徴とするセラミックス族
ころがり軸受であるゆ 本発明にかかるセラミックス製軸受は、セラミックス製
転動溝および転動体の一万、又は両表面に金属膜を形成
し、該金属膜の表面から高エネルギーイオンを照射する
ことにより、金属膜をセラミックスに接着するとともに
、セラミックスを強化しているので１長野命を有する。
本発明にかかるセラミックス族ころがり軸受は。
ボールを転動体とする玉軸受、ころを転動体とするころ
軸受でおる。ころの種類としては１円筒ころ、テーバこ
ろ９球面ころ、針状ころ等でもよい。
軸受でおる。ころの種類としては１円筒ころ、テーバこ
ろ９球面ころ、針状ころ等でもよい。
また、ラジアル軸受、スラスト軸受いずれの形式％式％
本発明をラジアル玉軸受を例にとって説明する。
該軸受は、内輪と外輪、転動体としての複数個のポール
およびボールの保持器とからなっている。
およびボールの保持器とからなっている。
ホールは、内外輪の対向両面に形成した転動溝を転勤可
能な状態で複数個はめ込まれている。そして、これらの
ボールは、溝中で保持器により保持され、互いの間隔が
一定に保持ちれている。
能な状態で複数個はめ込まれている。そして、これらの
ボールは、溝中で保持器により保持され、互いの間隔が
一定に保持ちれている。
上記内輪、外輪およびポールのうち、少なくとも一部品
は、セラミックスにより構成する。本発明においてセラ
ミックスは窒化珪素であり、なるべく高密度に焼結した
ものが望ましい。内外輪がセラミックスの場合には転動
溝は、あるいはホー〃がセラミックスの場合には、ボー
ル表面は、セラミックスとの界面においてセラミックス
と融合した金属膜によυ被覆されている。、転動溝の金
属膜被覆範囲は、転動体と接触する部分はもちろんのこ
と、転動溝よりも広くするのが望ましい。何故なら、ポ
ールにより転動溝に生じる会・力は、転動体が転動する
範囲のみではなく、その周辺にも発生し、この部分では
特に引張応力となるのでき裂を発生させることがある。
は、セラミックスにより構成する。本発明においてセラ
ミックスは窒化珪素であり、なるべく高密度に焼結した
ものが望ましい。内外輪がセラミックスの場合には転動
溝は、あるいはホー〃がセラミックスの場合には、ボー
ル表面は、セラミックスとの界面においてセラミックス
と融合した金属膜によυ被覆されている。、転動溝の金
属膜被覆範囲は、転動体と接触する部分はもちろんのこ
と、転動溝よりも広くするのが望ましい。何故なら、ポ
ールにより転動溝に生じる会・力は、転動体が転動する
範囲のみではなく、その周辺にも発生し、この部分では
特に引張応力となるのでき裂を発生させることがある。
上記金属膜は、根（Ａｇ）、銅（Ｏｕ）、ニッケμ（Ｎ
ｉ）、コバルト（Ｃｏ）ｌチタン（Ｔｉ）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、ハフニウム（１ｉｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、
クロム（Ｃｒ ）等により構成され、その厚さとして５
００〜５０００Ａ程度が望ましい。なお、転動体がころ
の場合には、当然のこと、ころの転勤面のみ上記金属膜
の被覆を行なう。しかし。
ｉ）、コバルト（Ｃｏ）ｌチタン（Ｔｉ）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、ハフニウム（１ｉｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、
クロム（Ｃｒ ）等により構成され、その厚さとして５
００〜５０００Ａ程度が望ましい。なお、転動体がころ
の場合には、当然のこと、ころの転勤面のみ上記金属膜
の被覆を行なう。しかし。
ころの端面に若干はみ出す状態に被覆しておくのが転動
溝の場合と同じ理由で望ましい。
溝の場合と同じ理由で望ましい。
欠に２本発明における金属膜の形成方法を説明する。セ
ラミックス製軸受構成部品の少なくとも転動面（転動溝
、転動体の表面）を、予め十分に精度よく、平滑面に仕
上げる。
ラミックス製軸受構成部品の少なくとも転動面（転動溝
、転動体の表面）を、予め十分に精度よく、平滑面に仕
上げる。
欠に、上記仕上げた面上に金属を５００〜５０００Ａ＠
度の厚さに蒸着し金属膜を形成する。蒸着方法は、従来
公知の方法たとえばスパッタ、熱注意を必要とする。そ
の後、該金属膜の表面から高エネルギーイオンを照射す
る。イオン照射は上記、金属膜とセラミックスの界面に
おいて原子混会を生じさせ１両者を融合させるために行
なう。
度の厚さに蒸着し金属膜を形成する。蒸着方法は、従来
公知の方法たとえばスパッタ、熱注意を必要とする。そ
の後、該金属膜の表面から高エネルギーイオンを照射す
る。イオン照射は上記、金属膜とセラミックスの界面に
おいて原子混会を生じさせ１両者を融合させるために行
なう。
昼エネルギーイオンとしては、 ３０ ｋｅＶ〜５バ
ｍｅＶのエネルギーで加速した窒素（Ｎ、） 、ネオン
（Ｎｅ）、７ｚレゴｙ（Ａｒ ）、キセ／７（Ｘｅ）イ
オンが入手の容易さ、イオン化の容易さの点から望まし
い。上記ガスイオンの他に、Ｎｉ等の金属のイオンでも
よい。イオンの有するエネルギーは、前記金属膜の厚さ
と関連してその大きさを決めればよい。イオンの有する
エネルギーの大きさによってイオンが金属膜中を侵入す
る距離、すなわち飛程が決まる。イオンの飛程が、金属
膜の厚さにほぼ等しくするのが望ましい。イオンの照射
量は、照射面積１１当りＩ Ｘ １０”〜Ｉ Ｘ ｊ
□１１１個が適当である。一般に重い元素のイオンを照
射する時は少量の照射で十分であるが、＠い元素のイオ
ンを照射する時は、多量に照射することが必要となる。
（Ｎｅ）、７ｚレゴｙ（Ａｒ ）、キセ／７（Ｘｅ）イ
オンが入手の容易さ、イオン化の容易さの点から望まし
い。上記ガスイオンの他に、Ｎｉ等の金属のイオンでも
よい。イオンの有するエネルギーは、前記金属膜の厚さ
と関連してその大きさを決めればよい。イオンの有する
エネルギーの大きさによってイオンが金属膜中を侵入す
る距離、すなわち飛程が決まる。イオンの飛程が、金属
膜の厚さにほぼ等しくするのが望ましい。イオンの照射
量は、照射面積１１当りＩ Ｘ １０”〜Ｉ Ｘ ｊ
□１１１個が適当である。一般に重い元素のイオンを照
射する時は少量の照射で十分であるが、＠い元素のイオ
ンを照射する時は、多量に照射することが必要となる。
１肥のように諸エネルギーイオンを照射すると。
両者が強固に接着する。接着する原因は、明らかでない
が、金属とセラミックスとの界面において原子混合が生
じ両者が融合するものと思われる。
が、金属とセラミックスとの界面において原子混合が生
じ両者が融合するものと思われる。
ここで原子混合というのは、高エネルギーイオンによっ
て散乱された金属原子がセラミックス中へ。
て散乱された金属原子がセラミックス中へ。
また、セラミックス中からスパッタ現象によって金属中
にはじき飛ばされ、原子が入り混じることをいう。この
原子混合は高エネルギーイオンの原子散乱能が、その飛
程近傍で最も大きい。換言すれば、金属中を飛来して来
た原子が静止する辺りで最も多くの原子を散乱する。し
たがって、高エネルギーイオンの飛程を金属膜の厚さ程
度に調節すると、界面での原子混合が最も効率よく生じ
る。
にはじき飛ばされ、原子が入り混じることをいう。この
原子混合は高エネルギーイオンの原子散乱能が、その飛
程近傍で最も大きい。換言すれば、金属中を飛来して来
た原子が静止する辺りで最も多くの原子を散乱する。し
たがって、高エネルギーイオンの飛程を金属膜の厚さ程
度に調節すると、界面での原子混合が最も効率よく生じ
る。
以上のようにして、伝動面に金属膜を形成したのち、従
来の方法により本発明のころがり軸受とすることができ
る。
来の方法により本発明のころがり軸受とすることができ
る。
本発明にかかるセラミックス製ころがり軸受を軸にとり
つけ、運転すると、たとえば内輪、外輪間又は軌道輪間
に生じる相対的な回転により転動溝を転動体が軸荷重を
受けながら転勤する。その結果、摩擦抵抗の少ない軸受
として作用する。このとき、セラミックスからなる転動
体および転動溝の表面にはセラミックスに強固に接着し
た金属膜を形成するとともに、セラミックス表面が融合
層により強化されているので、上記転動によるクラック
発生を２表面処理なしのセラミックス転勤面の場合より
も、極めて低く抑えることができ。
つけ、運転すると、たとえば内輪、外輪間又は軌道輪間
に生じる相対的な回転により転動溝を転動体が軸荷重を
受けながら転勤する。その結果、摩擦抵抗の少ない軸受
として作用する。このとき、セラミックスからなる転動
体および転動溝の表面にはセラミックスに強固に接着し
た金属膜を形成するとともに、セラミックス表面が融合
層により強化されているので、上記転動によるクラック
発生を２表面処理なしのセラミックス転勤面の場合より
も、極めて低く抑えることができ。
軸受としての寿命が長くなる。
以下１本発明の詳細な説明する。
実施例 １゜
ラジアル円筒ころ軸受の内輪、外輪および円筒ころをホ
ットプレスした窒化珪素により製作し。
ットプレスした窒化珪素により製作し。
内輪、外輪の転動溝および円筒ころの表面ｉ［１１３以
下に仕上げた。その後Ａｇを約３００ＯＡの厚さに蒸着
し、ｉ＠層着後 ３２０ ｋｅＶの加速エネルギーを与
えたＮ１イオンを約１×１０１７個／ｌ−照射した。な
お、内輪の外径６９．５１１ｒＭ、幅１８ｕ。
下に仕上げた。その後Ａｇを約３００ＯＡの厚さに蒸着
し、ｉ＠層着後 ３２０ ｋｅＶの加速エネルギーを与
えたＮ１イオンを約１×１０１７個／ｌ−照射した。な
お、内輪の外径６９．５１１ｒＭ、幅１８ｕ。
外輪の内径９５Ｍ２幅１８Ｐｎｌ、円筒ころの直径７Ｍ
１長さ１０朋である。また２円筒ころの個数は２０個で
ある。
１長さ１０朋である。また２円筒ころの個数は２０個で
ある。
上記各要素を組立てて本発明にがかるセラミックス製こ
ろがり軸受を製作した１゜ 本実施例の軸受の性能を調べるために２表に示す条件で
試験を実施した。
ろがり軸受を製作した１゜ 本実施例の軸受の性能を調べるために２表に示す条件で
試験を実施した。
この試験条件は、多種類のセラミックス製軸受を試験し
た上で、比較的短時間で破損する条件として決めたもの
である。軸受寿命は、転動面にスポーリングが発生する
と、軸受自体が振動するので、この時点と判定した。
た上で、比較的短時間で破損する条件として決めたもの
である。軸受寿命は、転動面にスポーリングが発生する
と、軸受自体が振動するので、この時点と判定した。
試験の結果９本実施例にかかる軸受１０個のワイブルプ
ロットから求めたＬｓｏ％命は４２５時間であった。一
方、同寸法、同材質で、転動面に金属膜被覆処理を施し
ていない軸受の寿命は２２８時間であった。本実施例の
軸受の方が１８６倍寿命が長かった。
ロットから求めたＬｓｏ％命は４２５時間であった。一
方、同寸法、同材質で、転動面に金属膜被覆処理を施し
ていない軸受の寿命は２２８時間であった。本実施例の
軸受の方が１８６倍寿命が長かった。
実施例 ２゜
スラスト玉軸受の軌道輪ｔ−８ｉｓＮａセラミックスで
ホットプレスすることにより製作し、ポール転動溝の表
面にはＡｇを約３００ＯＡ蒸着し、 Ｓ ２０ ｋｅＶ
のエネルギーを有するＮ、イオンをＩ Ｋ １０１７（
固〆１照射した。その結果Ａｇ膜はセラミックスに強固
に接着していた。なお、上記軌道輪の寸法は軌道輪内径
が４０Ｂ、外径が６０ ｔｓｚ 、高さが１３ｊｆｆで
ある。
ホットプレスすることにより製作し、ポール転動溝の表
面にはＡｇを約３００ＯＡ蒸着し、 Ｓ ２０ ｋｅＶ
のエネルギーを有するＮ、イオンをＩ Ｋ １０１７（
固〆１照射した。その結果Ａｇ膜はセラミックスに強固
に接着していた。なお、上記軌道輪の寸法は軌道輪内径
が４０Ｂ、外径が６０ ｔｓｚ 、高さが１３ｊｆｆで
ある。
一方、転動体としては軌道輪と同材質で、直径が＆５５
Ｂのボールを使用した。
Ｂのボールを使用した。
上記軌道輪金２個用意し、その間に、保持器で保持した
ポール１２個を挾持し１本実施例にかかるセラミックス
製ころがり軸受を得た。
ポール１２個を挾持し１本実施例にかかるセラミックス
製ころがり軸受を得た。
本実施例の軸受の性能を調べた。試験条件は。
スラスト荷重１４４０Ｑ、軌道輪の回転数１５００ｒ、
ｐ、ｍとし、潤滑油はスピンドル油＃６０を使用した。
ｐ、ｍとし、潤滑油はスピンドル油＃６０を使用した。
軸受の寿命を、金属膜ａ覆処理を施していないものと比
較し＋”嵜命比、Ｌｓｏ寿命比として求めた。
較し＋”嵜命比、Ｌｓｏ寿命比として求めた。
その結果、Ｌ１０痔命比は１．５４ 、 Ｌｓｏ野命比
は１．６８でおった。試験結果かられかるように、ホッ
トプレスした８ｉ、Ｎ４セラミツクスからなる軌道輪と
ポールにより構成したスワスト軸受においても、セラミ
ックス伝動溝に金属膜被覆処理を施してなるものは、処
理を施していないものに比べて長寿命となる。
は１．６８でおった。試験結果かられかるように、ホッ
トプレスした８ｉ、Ｎ４セラミツクスからなる軌道輪と
ポールにより構成したスワスト軸受においても、セラミ
ックス伝動溝に金属膜被覆処理を施してなるものは、処
理を施していないものに比べて長寿命となる。
Claims (3)
- （１）転動溝および転動体の少なくとも一方がセラミッ
クスにより構成されたセラミックス製ころがり軸受にお
いて、該セラミックス製転動溝又は／およびセラミック
ス製転動体の表面は金属膜に被覆されてなるとともに、
該金属膜は高エネルギーイオンの照射によりセラミック
スと融合してなることを特徴とするセラミックス製ころ
がり軸受。 - （２）上記金属膜はＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｃｒの膜であることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載のセラミックス製ころがり軸受。 - （３）上記高エネルギーイオンはＮ＿２、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｘｅのいずれかのイオンであることを特徴とする特許請
求第（１）又は（２）項記載のセラミックス製ころがり
軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5382285A JPS61215813A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | セラミツクス製ころがり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5382285A JPS61215813A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | セラミツクス製ころがり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61215813A true JPS61215813A (ja) | 1986-09-25 |
| JPS642815B2 JPS642815B2 (ja) | 1989-01-18 |
Family
ID=12953482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5382285A Granted JPS61215813A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | セラミツクス製ころがり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61215813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446018A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-20 | Hitachi Ltd | Ceramic bearing |
| JPS6443223U (ja) * | 1987-09-11 | 1989-03-15 | ||
| JPH08210352A (ja) * | 1995-10-09 | 1996-08-20 | Koyo Seiko Co Ltd | 磁気軸受装置 |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP5382285A patent/JPS61215813A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446018A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-20 | Hitachi Ltd | Ceramic bearing |
| JPS6443223U (ja) * | 1987-09-11 | 1989-03-15 | ||
| JPH08210352A (ja) * | 1995-10-09 | 1996-08-20 | Koyo Seiko Co Ltd | 磁気軸受装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS642815B2 (ja) | 1989-01-18 |
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