JPH0514623U

JPH0514623U - 精密シヤフト

Info

Publication number: JPH0514623U
Application number: JP6227491U
Authority: JP
Inventors: 友之小西
Original assignee: 金井宏之
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】精密シャフトの潤滑性、耐摩耗性を向上し、
軸受との焼付きおよび回転精度の劣化を防止し、使用寿
命を延長させる。【構成】精密シャフトの少なくとも軸受と接触する外
周部表面に、厚さ０.5〜１０μｍのセラミックコーティ
ング層を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＡＴＲ、ＶＴＲ等の磁気テープ送りに使用されるキャプスタンシャフトやスピンドルシャフト等の回転軸として用いる精密シャフトに関するものであり、特に滑り軸受と共に用いる精密シャフトの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種のシャフトには、防蝕の観点から素材としてステンレス鋼よりなる棒材あるいは線材を用い、所要長さに切断した後、外周表面をセンタレス研削、バレル研磨等により略鏡面に仕上げたものが使用されている。

【０００３】ところで、従来、この種の精密シャフトの軸受としては、転がり軸受が用いられていたが、最近では、軽量化、コンパクト化のために滑り軸受が多く用いられるようになってきた。しかし、滑り軸受を用いた場合、シャフトと軸受とは表面接触となり、両者間に潤滑油を注入しても早期に油切れが生じ、摩擦によって焼付いたり、偏摩耗による回転ムラを生ずる等の問題があった。この問題を解決するため、自己潤滑性を有する軸受が種々提案されている。たとえば、特開昭６０ −９６７０２号公報には焼結含油軸受を用いることが、また特開昭６２−８０２４２号公報には図４に示す如き銅系焼結含油スラスト軸受１１、１１を用いて、シャフト１２を回転させることが夫々開示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記焼結含油スラスト軸受１１を用いた場合でも、転がり軸受を用いた場合と比較すると、回転摩擦によりシャフトと軸受との間に焼付きが早期に生じたり、偏摩耗して回転ムラが生じ、使用寿命が極めて短いという問題がある。

【０００５】本考案は上記課題に鑑みてなしたものであり、回転摩擦による軸受との焼付きおよび偏摩耗による回転ムラの発生を抑え、使用寿命を延長し得る精密シャフトを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するにあたり本考案者は、シャフトの軸受と摺動する外周部表面に潤滑性、耐摩耗性、耐蝕性および耐熱性を有する被膜を形成することにより、シャフトの摺動性能を向上させることを考え、上記特性を有する被膜としてセラミックコーティング層が適することを実験により見出し、この知見に基づいて本考案をなすに至った。

【０００７】すなわち、本考案に係る精密シャフトは、滑り軸受と共に用いる精密シャフトにおいて、少なくとも軸受と接触する外周部表面にセラミックコーティング層を形成したもので、好ましくは、上記セラミックコーティング層の厚さを0.５〜１０μｍとして成る。

【０００８】上記構成において、セラミックコーティング層の厚さを0.５〜１０μｍとしたのは、0.５μｍより薄いと、使用初期において摩耗により消滅することが多く、潤滑効果が乏しく、一方、１０μｍを超えると、滑り軸受とシャフト間の摺接により剥離摩耗を起こし易くなり、異常摩耗の原因となることによる。より好適には１〜５μｍの範囲である。

【０００９】なお、上記セラミックコーティング層は、酸化物系、炭化物系、窒化物系、硼化物系等のセラミックスを用いて、プラズマ、光ＣＶＤ、真空蒸着、スパッタリング等のＰＶＤ、ＩＶＤ、溶射、焼付け等のコーティング方法により形成するか、あるいは上記セラミックス粒子を共析物質としてＮｉ−Ｐ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ等の金属マトリックス中に均一に分散せしめた金属メッキによって形成する。

【００１０】ところで、本考案に用いるセラミックスは、酸化物系としてＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ、ＴｉＯ、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＴｈＯ₂等、炭化物系としてＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＨｆＣ、Ｂ₄Ｃ、ＮｂＣ等、窒化物系としてＳｉ₃Ｎ₄、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＢＮ、ＩｎＮ等、硼化物系としてＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＨｆＢ₂等を各々単独に又は複数種組合せて用いることができる。

【００１１】

【作用】

上記構成になした本考案の精密シャフトは、摩擦係数を低下させるため、特に摺動初期における軸受とのなじみ性を向上し、回転精度を良好にする。また、セラミックコーティング層は耐摩耗性、耐熱性および耐蝕性を有するので、シャフトおよび軸受の摩耗が減少する。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】（実施例１）図１に本考案の実施例１を示す精密シャフトの要部断面図を示す。同図において、１は所要工程を経て得られたＳＵＳ４２０Ｊ２よりなるシャフト本体であり、このシャフト本体１を１〜５×１０^-2TorrでＣ₂Ｈ₂を主成分とする反応性ガス雰囲気中でグロー放電し、イオンプレーティング処理を行い、外周全面に炭化チタンを有する厚さ６μｍのセラミックコーティング層２を形成した。そして、熱処理、ラッピング処理を行い、上記セラミックコーティング層２におけるセラミックスの成長結晶粒径が５μｍ以下で、表面粗さが０.4Ｓである精密シャフト３を形成した。

【００１４】なお、上記実施例１においては、セラミックコーティング層２の表面粗さを０ .4Ｓとしたが、０.1〜２Ｓの範囲とすることが好ましい。その理由は、表面粗さが２Ｓを超えると、摺動時に軸受を傷つけ易くなり偏摩耗等の発生原因となり、一方、０.1Ｓ未満であると、潤滑油滞留箇所がなくなって焼付きの原因となり、シャフトおよび軸受の寿命が著しく低下することによる。

【００１５】（実施例２）図２に本考案の実施例２を示す精密シャフトの要部断面図を示す。同図において、１は前記実施例１と同様のシャフト本体であり、このシャフト本体１の軸受との摺動部分１ａに複層のセラミックコーティング層４を形成した。即ち、シャフト本体１をＴｉＣｌ₄、Ｈ₂、ＣＨ₄、Ｎ₂を主成分とするガス雰囲気中で８５０〜１０５０℃で化学蒸着して、軸受との摺動部分１ａに炭化チタンを有する厚さ５μｍのセラミックコーティング層４ａと窒化チタンを有する厚さ１μｍのセラミックコーティング層４ｂとを形成し、次いで上記セラミックコーティング層４ｂにラッピング処理を施して精密シャフト５を形成した。

【００１６】なお、上記実施例２においては、軸受との摺動部分以外のシャフト本体にマスキング処理を行って、軸受との摺動部分のみにセラミックコーティング層を形成した。

【００１７】（実施例３）図３に本考案の実施例３を示す精密シャフトの要部断面図を示す。同図において、１は前記各実施例と同様のシャフト本体であり、このシャフト本体１に洗浄等の表面処理を施した後、電気メッキを行って外周全面に厚さ１μｍ程度のニッケルメッキ被膜６を形成した。しかる後、浴温９０℃、ｐＨ４.5に制御された下記浴組成のメッキ浴槽中に浸漬し、セラミックス粒子７として粒径０.6μｍの炭化硅素を攪拌しながら添加して無電解複合メッキを行い、シャフト本体１のニッケルメッキ被膜６の表面にニッケルマトリックス８中に炭化硅素を約３０％含有する複合金属メッキより成るセラミックコーティング層９を形成した。そして約４００℃に保持した熱処理炉内で約１時間加熱することにより、無電解ニッケルメッキ被膜の硬度がＮｉ−Ｐの結晶化によって高まると共に、炭化硅素の密着性が強化されて精密シャフト１０を形成した。

【００１８】（浴組成）硫酸ニッケル２４ｇ／ｌ次亜リン酸ナトリウム２１ｇ／ｌ乳酸３０ｇ／ｌプロピオン酸２ｍｌ／ｌ硝酸鉛０.0００１ｇ／ｌ

【００１９】なお、上記実施例３においては、セラミックス粒子の粒径を０.6μｍ、セラミックコーティング層におけるセラミック粒子の含有量を３０％としたが、粒径は 0.２〜２μｍの範囲が潤滑効果上好ましく、含有量は１０〜６０％の範囲が密着性上好適である。

【００２０】次に、本考案の精密シャフトを用いて軸受とのなじみ試験を行った。なお、比較のため従来のシャフトについても同様の試験を行った。本試験は、図４に示すように、夫々のシャフトを既存の銅系焼結含油軸受に嵌合し、圧力２５kg／cm²、周速５ｍ／min の一定速度でシャフトを約１０００時間回転させ、しかる後軸受内径の摩耗量、軸受とシャフトの摩擦係数および軸受とシャフトのなじみ性（回転トルク変化量で判定）を測定して総合評価した。

【００２１】その結果、本考案の精密シャフトでは摩耗量が従来より２〜４割減少し、また摩擦係数、トルク変化量も若干のバラツキはあるが平均で約１.5割程減少した。

【００２２】ところで、上述の実施例において、ラッピング処理を施したが、これに代えて、バレル研磨、センタレス研削等を施すことも可能である。

【００２３】

【考案の効果】

本考案は上述のように、軸受と接触する精密シャフトの外周部表面に潤滑性を有するセラミックコーティング層を形成したので、精密シャフトの回転が非常にスムースになった。このため回転精度を向上させることができ、軸受との焼付きを防止し、軸受および精密シャフトの摩耗を減少し、夫々の寿命を大幅に延長することが可能となった。

【００２４】さらに、テープ走行中の問題も全くなくなり、ＡＴＲ、ＶＴＲ等の品質を向上させることができる等の優れた実用的効果を有する考案である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の精密シャフトを示す要部破断正面図
である。

【図２】実施例２の精密シャフトを示す要部破断正面図
である。

【図３】（イ）は実施例３の精密シャフトを示す要部破
断正面図であり、（ロ）はその要部拡大断面図である。

【図４】精密シャフトの使用状態を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１シャフト本体１ａ軸受との摺動部分２，４ａ，４ｂ，９セラミックコーティング層３，５，１０，１２精密シャフト４複層のセラミックコーティング層６ニッケルメッキ被膜７セラミックス粒子８ニッケルマトリックス

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】滑り軸受と共に用いる精密シャフトにお
いて、少なくとも軸受と接触する外周部表面にセラミッ
クコーティング層を形成してなる精密シャフト。
【請求項２】セラミックコーティング層の厚さが0.５
〜１０μｍである請求項１記載の精密シャフト。