JPH10184692A - 水潤滑軸受又は水潤滑シール - Google Patents

水潤滑軸受又は水潤滑シール

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JPH10184692A
JPH10184692A JP9054130A JP5413097A JPH10184692A JP H10184692 A JPH10184692 A JP H10184692A JP 9054130 A JP9054130 A JP 9054130A JP 5413097 A JP5413097 A JP 5413097A JP H10184692 A JPH10184692 A JP H10184692A
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浩志 長坂
Yoshiichi Kimura
芳一 木村
Kenichi Sugiyama
憲一 杉山
Momoko Sumiya
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦係数を低減化し、しかも耐摩耗性を向上
させた水潤滑軸受又は水潤滑シールを提供すること。 【解決手段】 回転側に直接又は間接的に固定された回
転側部材と、固定側に直接又は間接的に固定された、該
回転側部材に対向摺接する固定側部材とを具備する水潤
滑軸受又は水潤滑シールであって、回転側部材及び固定
側部材の基材を金属材料としその一方の摺動面に窒化チ
タン（ＴｉＮ）膜を形成し、他方の摺動面にダイヤモン
ドライクカーボン（ＤＬＣ）膜又は窒化クロム（Ｃｒ
Ｎ）膜又は炭素繊維含有ポリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＫ）又は炭素繊維含有四弗化エチレン樹脂（Ｐ
ＴＦＥ）とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性、低い摩
擦係数が要求される水潤滑軸受又は水潤滑シールに関
し、特にポンプ、水車等の流体機械に好適な水潤滑軸受
又は水潤滑シールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ポンプ、水車等の流体機械の
水潤滑軸受又は水潤滑シールとして、超硬合金、セラミ
ックのいずれかを基材とする可動側部材とカーボンを主
体とする静止側部材とを組み合わせた構成のものが多く
使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近、これら流体機械
の小型、高速、大容量化のニーズに伴い、軸受又はシー
ルの使用条件は、高速、大荷重へとますます過酷なもの
となってきている。そのため軸受又はシール用に従来か
ら使用されている超硬合金などの材料では、固体間の滑
り接触による摩擦熱の繰返しによる熱衝撃破壊や熱疲労
割れ発生等の問題が指摘されている。
【０００４】一方、ＳｉＣなどのセラミックは摺動によ
る熱応力に対しては、超硬合金より優れているが、高速
回転体として利用した場合、耐衝撃性等の機械的性質が
劣る欠点を有している。また、金属材料の表面に、浸
炭、窒化処理などの硬化処理を施して摺動部材に用いて
いるが、これらの表面処理では、改質層自体の硬度、処
理後の基材変形などの点で、十分満足できる摺動面が得
られなかった。
【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、摩擦係数を低減化し、しかも耐摩耗性を向上させた
水を潤滑液とする水潤滑軸受又は水潤滑シールを提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願請求項１に記載の発明は、回転側に直接または間接
的に固定された回転側部材と、固定側に直接又は間接的
に固定され、該回転側部材に対向摺接する固定側部材と
を具備し、水を潤滑液とする水潤滑軸受又は水潤滑シー
ルであって、回転側部材及び固定側部材の基材を金属材
料とし、その一方の部材の摺動面に窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）膜を形成し、他方の部材が非脆性材料又は該他方の
部材の摺動面に硬質膜を形成したことを特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記非脆性材
料が金属材料で、しかも硬質膜がセラミック膜であるこ
とを特徴とする。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記セラミッ
ク膜が窒化物系セラミック膜であることを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記窒化物系
セラミック膜が窒化クロム（ＣｒＮ）膜又は窒化ボロン
膜又は鉄系窒化物を主体とした膜であることを特徴とす
る。
【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記セラミッ
ク膜が酸化物系セラミック膜であることを特徴とする。
【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記酸化物系
セラミック膜が酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チ
タン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムと酸化クロ
ムの混合物のいずれかを主構成物とする物質からなる膜
であることを特徴とする。
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項２に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、セラミック膜
が炭化物系セラミック膜であることを特徴とする。
【００１３】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記炭化物系
セラミック膜がダイヤモンドライクカーボン膜、又は炭
化タングステン又は炭化クロムを主構成物とする物質か
らなる膜であることを特徴とする。
【００１４】請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８
のいずれか１つに記載の水潤滑軸受又は水潤滑シールに
おいて、前記セラミック膜が化学蒸着法、物理蒸着法、
溶射法、湿式鍍金法、溶融塩鍍金法のいずれかにより形
成されたものであることを特徴とする。
【００１５】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記物理蒸
着法がスパッタリング法、イオンプレーティング法、イ
オン注入法、イオン注入と減圧蒸着の結合法のようなイ
オンビームを利用した成膜方法によって形成されたもの
であることを特徴とする。
【００１６】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記非脆性
材料が金属材料、前記硬質膜が他方の部材の摺動面に形
成された硬質クロム鍍金であることを特徴とする。
【００１７】請求項１２に記載の発明は、請求項１に記
載の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記他方の
部材の少なくとも摺動面がマルテンサイトステンレス鋼
であることを特徴とする。
【００１８】請求項１３に記載の発明は、請求項１に記
載の水潤滑軸受又は水潤滑シールにおいて、前記他方の
部材の少なくとも摺動面が炭素繊維含有ポリエーテルエ
ーテルケトン又は炭素繊維含有四弗化エチレン樹脂であ
ることを特徴とする。
【００１９】請求項１４に記載の発明は、回転側に直接
または間接的に固定された回転側部材と、固定側に直接
又は間接的に固定され、該回転側部材に対向摺接する固
定側部材とを具備し、水を潤滑液とする水潤滑軸受又は
水潤滑シールであって、回転側部材及び固定側部材の基
材を金属材料とし、その一方の部材の摺動面に窒化チタ
ン膜を形成し、他方の部材の少なくとも摺動面が硬質炭
素材であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。水潤滑軸受又は水潤滑シールは回転側に直接また
は間接的に固定された回転側部材と、固定側に直接又は
間接的に固定され、該回転側部材に対向摺接する固定側
部材とからなり、本発明の実施の形態では、この回転側
部材及び固定側部材に表１に示すような材料の組み合わ
せで水潤滑軸受又は水潤滑シールを構成した。表２は表
１の材料の組み合わせで表３に示す試験条件で摩擦摩耗
試験を行なった試験結果を示す。
【００２１】
【表１】 表１において、 ＊ ：ＳＵＳ３１６Ｌ ＊＊ ：ＳＵＳ３０４ ＊＊＊：ＳＵＳ６３０ （＊１）：プラズマトランスファーアーク溶接肉盛法 （＊２）：プラズマ溶射法 （＊３）：プラズマジェット溶射法 （＊４）：減圧プラズマ溶射法
【００２２】
【表２】
【００２３】表１において、実施の形態１乃至７はいず
れもその回転側部材の基体にステンレス鋼（ＳＵＳ３１
６Ｌ）を用いその摺動面に膜厚３μｍのＴｉＮ膜を形成
している。そして固定側部材の基体に実施の形態３乃至
７ではステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ又はＳＵＳ６３
０）を用い、実施の形態１及び２ではそれぞれその摺動
面をＳＵＳ４２０J２のステンレス鋼、ＳＵＳ６３０の
ステンレス鋼の無処理面とし、実施の形態３では摺動面
に膜厚４μｍのＣｒＮ膜を形成し、実施の形態４では摺
動面に膜厚１μｍのＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）膜を形成し、実施の形態５では摺動面に膜厚１μｍ
のＢＮ膜を形成し、実施の形態６では摺動面に厚さ１０
０〜１５０μｍの硬質Ｃｒ鍍金層を形成し、実施の形態
７では摺動面に膜厚５０μｍの窒化膜を形成している。
【００２４】また、実施の形態８及び９は回転側部材の
基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚３μｍの
ＴｉＮ膜を形成している。実施の形態８では固定部材の
基体にＳＵＳ３０４を用いその摺動面に膜厚１０００μ
ｍのＷ2Ｃ＋Ｔｉの薄膜をＰＴＡ法（プラズマトランス
ファーアーク溶接肉盛法）で形成し、実施の形態９では
固定部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜
厚４００μｍのＷＣ＋Ｎｉ＋Ｐの膜をプラズマ溶射法で
形成している。
【００２５】また、実施の形態１０乃至１３は回転側部
材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚１０
μｍのＴｉＮ膜を形成している。実施の形態１０では固
定部材の基体にＳＵＳ３０４を用いその摺動面に膜厚１
０００μｍのＷ2Ｃ＋Ｔｉ膜をＰＴＡ法で形成し、実施
の形態１１では固定部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用い
その摺動面に膜厚４００μｍのＷＣ＋Ｎｉ＋Ｐ膜をプラ
ズマ溶射法で形成し、実施の形態１２では固定部材の基
体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚１００μｍ
のＷＣ＋ＮｉＣｒ膜をプラズマジェット溶射法で形成
し、実施の形態１３では固定部材の基体にＳＵＳ３１６
Ｌを用いその摺動面に膜厚２００μｍのＣｒ3Ｃ2＋Ｎｉ
Ｃｒ膜を減圧プラズマ溶射法で形成したものを用いてい
る。
【００２６】また、実施の形態１４乃至１８は回転側部
材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚３μ
ｍのＴｉＮ膜を形成している。実施の形態１４では固定
側部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚
２００μｍのＡｌ2Ｏ3膜をプラズマ溶射法で形成し、実
施の形態１５では固定側部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを
用いその摺動面に膜厚２００μｍのＡｌ2Ｏ3＋２．５Ｔ
ｉＯ2＋２ＳｉＯ2膜をプラズマ溶射法で形成し、実施の
形態１６では固定側部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用い
その摺動面に膜厚２００μｍのＺｒＯ2＋５ＣａＯ＋４
ＳｉＯ2膜をプラズマ溶射法で形成し、実施の形態１７
では固定側部材の基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動
面に膜厚２００μｍのＣｒ2Ｏ3膜をプラズマ溶射法で形
成し、実施の形態１８では固定側部材の基体にＳＵＳ３
１６Ｌを用いその摺動面に膜厚２００μｍのＴｉＮ膜を
プラズマ溶射法で形成している。
【００２７】また、実施例１９乃至２１は回転側部材の
基体にＳＵＳ３１６Ｌを用いその摺動面に膜厚３μｍの
ＴｉＮ膜を形成している。実施の形態１９では固定側部
材の材料に硬質炭素材を用い、実施の形態２０では固定
側部材の材料に炭素繊維含有ＰＴＦＥを用い、実施の形
態２１では炭素繊維含有ＰＥＥＫを用いている。
【００２８】
【表３】 ここで、面圧とは図２の回転側部材１０と固定側部材１
３の摺動面に加わる面圧、周速度とは回転側部材１０の
周速度、走行距離とは回転側部材１０と固定側部材１３
の摺動距離を示す。
【００２９】図２は上記摩擦摩耗試験を行う試験機の概
略構成を示す図である。本試験機は基体１１の表面（摺
動面）にＴｉＮ薄膜１２を形成した回転側部材１０を回
転軸１６の先端に固定すると共に、該回転側部材１０に
対向して基体１４の表面（摺動面）に薄膜１５を形成し
た固定側部材１３又は該薄膜１５を形成しない固定側部
材１３を配設し、回転軸１６に所定の圧力（荷重）を加
えて回転させることにより、摩擦摩耗試験を行う。ここ
で押し付け面圧を０．１ＭＰａから開始し、０．１ＭＰ
ａ毎に段階的に増加させ、トルクが急激に立ち上がるか
或いは変動が激しくなるところを限界面圧とした。
【００３０】表２から明らかなように、実施の形態１乃
至７の焼き付き面圧は従来例に比較し大きく、実施の形
態３乃至７では焼き付き面圧以下の回転側部材及び固定
側部材のいずれの摺動面にも損傷が観察されず、実施の
形態１及び２の回転側部材及び固定側部材の摺動面にも
軽微な損傷が観察されるに過ぎない。いずれも、比較例
１及び２に比較し、優れたものとなる。また、実施の形
態８乃至１３も焼き付き面圧は比較例１及び２と等しい
かそれより大きく、回転側部材及び固定側部材の摺動面
にも軽微な損傷が観察されるに過ぎない。また、実施の
形態１４乃至２１も焼き付き面圧は比較例１及び２より
大きく、回転側部材及び固定側部材の摺動面にも軽微な
損傷が観察されるか無損傷である。
【００３１】なお、表１における膜厚の値は一例であ
り、膜厚はこれに限定されるものではない。例えば、表
１の実施の形態１乃至５において、回転側部材の摺動面
のＴｉＮ膜の膜厚は３μｍ、固定側部材の摺動面のＤＬ
Ｃ及びＢＮ膜の膜厚は１μｍ、そしてＣｒＮ膜の膜厚が
４μｍであるが、これらの膜の膜厚は数μｍ〜数百μｍ
が好適である。
【００３２】上記回転側部材及び固定側部材の摺動面に
形成するＴｉＮ膜は下記のダイナミックイオンミキシン
グ法を用いて形成する。図１はこのダイナミックイオン
ミキシング法でＴｉＮ膜を形成するための概念図であ
る。ＴｉＮ膜の形成は、図１に示すように、ＴｉＮ膜を
形成する基材２を回転軸５の先端に固定し、且つ水冷さ
れた銅製ホルダ１に固定し、この基材２に対向して蒸発
源３及びイオン源４を配置し、蒸発源３からのチタン蒸
気７を基材２に向けて発し、イオン源４から窒素イオン
を主体とする窒素イオンビーム６を基材２に向けて発す
ることにより、基材２の表面にＴｉＮ膜が形成される。
このダイナミックミキシング法で形成したＴｉＮ膜は基
材２との密着力が大きく、相手材との比摩擦量が著しく
小さいことを実験的に確認している。
【００３３】上記のように窒化チタン（ＴｉＮ）膜は耐
摩耗性において優れているが、耐キャビテーション・エ
ロージョン性においても優れている。図３は図４に概略
構成を示すキャビテーション・エロージョン試験装置を
用いて行なったキャビテーション・エロージョン試験結
果を示す図である。図４において、４１は磁歪振動子、
４２は発信機、４３はダイヤルゲージ、４４はホーン、
４５は試験片、４６は試験片台、４７は試験液槽、４８
は循環ポンプ、４９は流量計である。試験片４５を磁歪
振動子４１に取り付けられたホーン４４の先端に位置す
るように試験片台４６上にセットし、高周波振動させた
ホーン４４の先端部で発生するキャビテーション気泡の
崩壊衝撃波により試験片４５の表面にエロージョンを起
させるようになっている。
【００３４】図３に示すように、ＳＵＳ４２０Ｊ２鋼の
表面無処理の場合は平均損傷深さ７０μｍ以上の損傷が
発生するのに対して、表面にＴｉＮ膜を施した場合は深
さ１μｍ程度の損傷が発生するに過ぎない。また、ＳＵ
Ｓ３０４鋼の表面無処理の場合は平均損傷深さ１０μｍ
程度の損傷が発生するのに対して、表面にＴｉＮ膜を施
した場合は深さ１μｍ程度の損傷が発生するに過ぎな
い。即ち、表面にＴｉＮ膜を施すことにより、耐キャビ
テーション・エロージョン性が著しく向上することが分
かった。
【００３５】水潤滑軸受としては、動圧ジャーナル軸
受、静圧ジャーナル軸受、動圧スラスト軸受、静圧スラ
スト軸受等があり、いずれもその回転側部材及び固定側
部材に、表１に示す材料の組み合わせが可能である。ま
た、水潤滑のシールも同様回転側部材及び固定側部材に
表１に示す材料の組み合わせが可能である。
【００３６】図５は水潤滑動圧ジャーナル軸受の構造例
を示す図で、同図（ａ）正面図（一部断面）、同図
（ｂ）は側面図（一部断面）である。図において、５１
はキャリアリング、５２はパッドストップ、５３はパッ
ド、５４はジョイントピン、５５はストップピン、５６
はジョイントボルト、５７は回転軸、５８はシール、５
９はシール止ネジである。停止起動時は回転軸５７とパ
ッド５３は接触してるが、回転軸５７が回転すると回転
軸５７とパッド５３の間に潤滑液（水）による動圧が発
生し、回転軸５７はパッド５３に無接触で支持される。
【００３７】パッド５３（固定側部材）と回転軸５７
（回転側部材）の摺動面に表１に示す実施の形態の材料
の組み合わせを用いる。また、表１の材料の組み合わせ
は回転側部材と固定側部材を逆にしてもよいことは当然
である。上記のように起動停止時は回転軸５７とパッド
５３は接触しているから表１の材料の組み合わせの耐摩
耗性が効果を発揮し、回転軸５７の回転中は材料の組み
合わせの耐キャビテーション・エロージョン性が効果を
発揮する。
【００３８】図６は水潤滑静圧ジャーナル軸受の構造例
を示す図で、同図（ａ）展開図、同図（ｂ）は正面図で
ある。同図において、６１はランド、６２はポケット、
６３はパッド、６４は潤滑液（水）を供給する供給孔兼
絞り、６５は回転軸である。潤滑液の静圧及び回転軸６
５が回転することによるパッド６３及びランド６１の動
圧作用により、本軸受は負荷能力を持つ。ランド６１及
びパッド６３（固定側部材）と回転軸６５（回転側部
材）の摺動面に表１に示す実施の形態の材料の組み合わ
せを用いる。また、表１の材料の組み合わせは回転側部
材と固定側部材を逆にしてもよいことは当然である。こ
こでも起動停止時は表１の材料の組み合わせの耐摩耗性
が効果を発揮し、回転軸６５の回転中は材料の組み合わ
せの耐キャビテーション・エロージョン性が効果を発揮
する。
【００３９】図７は水潤滑動圧スラスト軸受の構造例を
示す図で、同図（ａ）平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面
図である。同図において、７１はキャリアリング、７２
はパッド、７３はパッドストップ、７４はエンドパッド
ストップ、７５はエンドパッドストップ止ネジ、７６は
ストップキー又はピン、７７はアジャストスペーサ、７
８はアジャストスペーサ止ネジ、７９はシムである。こ
こで回転側部材（図示は省略）はパッド７２との間に発
生する動圧によって支えられて回転する。この回転側部
材とパッド７２（固定側部材）の摺動面に表１の材料の
組み合わせを用いる。また、表１の材料の組み合わせは
回転側部材と固定側部材を逆にしてもよいことは当然で
ある。ここでも起動停止時は表１の材料の組み合わせの
耐摩耗性が効果を発揮し、回転軸の回転中は材料の組み
合わせの耐キャビテーション・エロージョン性が効果を
発揮する。
【００４０】図８は水潤滑動圧スラスト軸受の構造例を
示す図で、同図（ａ）平面図、同図（ｂ）は断面図であ
る。同図において、８１はランド、８２はポケット、８
３はパッド、８４は潤滑液（水）を供給する供給孔兼絞
りであり、ランド８１とパッド８３は同じ高さにある。
ここで回転側部材（図示は省略）は軸受面に発生する静
圧及び動圧によって支えられて回転する。この回転側部
材とパッド８３（固定側部材）及びランド８１の摺動面
に表１の材料の組み合わせを用いる。また、表１の材料
の組み合わせは回転側部材と固定側部材を逆にしてもよ
いことは当然である。ここでも起動停止時は表１の材料
の組み合わせの耐摩耗性が効果を発揮し、回転側部材の
回転中は材料の組み合わせの耐キャビテーション・エロ
ージョン性が効果を発揮する。
【００４１】図９はフラット型の水潤滑環状クリアラン
スシールの構造例を示す図であり、同図において、９１
は回転軸、９２はライナーリングである。該回転軸９１
の外周面とライナーリング９２の内周面で形成するせま
い隙間によって高圧側から低圧側への漏れを少なくす
る。回転軸９１（回転側部材）とライナーリング９２
（固定側部材）の摺動面に表１の材料の組み合わせを用
いる。また、表１の材料の組み合わせは回転側部材と固
定側部材を逆にしてもよいことは当然である。ここでも
起動停止時は表１の材料の組み合わせの耐摩耗性が効果
を発揮し、回転側部材の回転中は材料の組み合わせの耐
キャビテーション・エロージョン性が効果を発揮する。
【００４２】図１０は代表的なスクリュー型の水潤滑シ
ールの構造例を示す図であり、図１１は公知のダブルス
クリュー型の水潤滑シールの構造例を示す図である。図
１０、図１１において、１０１は回転軸、１０２はライ
ナーリングである。図１０においては回転軸１０１の外
周にネジ溝１０１ａが形成されており、図１１において
は回転軸１０１の外周面とライナーリング１０２の内周
面には互いに逆方向になるネジ溝１０１ａ及び１０２ａ
が形成されている（左ネジ溝１０１ａ、右ネジ溝１０２
ａ）。回転軸１０１が回転することにより、回転軸１０
１又は回転軸１０１とライナーリング１０２に設けたネ
ジ溝のポンピング作用により低圧側から高圧側への流れ
を起すことによってシールする。
【００４３】回転軸１０１（回転側部材）とライナーリ
ング１０２（固定側部材）の摺動面に表１の材料の組み
合わせを用いる。また、表１の材料の組み合わせは回転
側部材と固定側部材を逆にしてもよいことは当然であ
る。ここでも起動停止時は表１の材料の組み合わせの耐
摩耗性が効果を発揮し、回転側部材の回転中は材料の組
み合わせの耐キャビテーション・エロージョン性が効果
を発揮する。
【００４４】なお、水潤滑軸受又は水潤滑シールを構成
する回転側部材及び固定側部材のＴｉＮ膜を形成する基
体材料としては、表１に示すものに限定されるものでは
なく、他の金属材料であってもよい。また、ＤＬＣ膜、
ＣｒＮ膜等を形成する基体材料も表１に限定されるもの
ではなく、他の金属材料であってもよい。ＴｉＮ、Ｃｒ
Ｎ、ＤＬＣ等の膜厚は表１に限定されるものではない。
【００４５】図５乃至図１０は何れも動圧ジャーナル軸
受、静圧ジャーナル軸受、動圧スラスト軸受、静圧スラ
スト軸受及びシールの一構造例であり、本発明に係る水
潤滑軸受又は水潤滑シールはこれらの構造に限定される
ものではない。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
のような優れた効果が得られる。 （１）水潤滑軸受又は水潤滑シールを構成する回転側部
材又は固定側部材のいずれか一方の少なくとも摺動面に
ＴｉＮ膜を形成し、他方の部材が非脆性材料（金属材
料）又は該他方の部材の摺動面に硬質膜（窒化クロム又
は窒化ボロン又は鉄系窒化物を主体とした窒化物系セラ
ミック膜、酸化クロム又は酸化アルミニウム又は酸化チ
タン又は酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウムと酸化
クロムの混合物のいずれかを主構成物とする酸化物系セ
ラミック、ＤＬＣ又は炭化タングステン又は炭化クロム
を主構成物とするセラミック等の炭化物系セラミック、
硬質クロム鍍金、マルテンサイトステンレス鋼、炭素繊
維含有ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、炭素
繊維含有四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、又は硬質炭
素材とするから、低摩擦係数、耐摩耗性及び耐キャビテ
ーション・エロージョン性に優れた水潤滑軸受又は水潤
滑シールを提供できる。
【００４７】（２）また、水潤滑軸受又は水潤滑シール
を構成する回転側部材又は固定側部材の基体又は回転側
部材又は固定側部材自体を非脆性材料としたので、耐熱
衝撃性、耐機械衝撃性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダイナミックミキシング法で窒化チタン薄膜を
形成するための概念図である。
【図２】摩擦摩耗試験機の概略構成を示す図である。
【図３】キャビテーション・エロージョン試験結果を示
す図である。
【図４】キャビテーション・エロージョン試験装置の概
略構成を示す図である。
【図５】水潤滑動圧ジャーナル軸受の構造例を示す図
で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
【図６】水潤滑静圧ジャーナル軸受の構造例を示す図
で、同図（ａ）は展開図、同図（ｂ）は正面図である。
【図７】水潤滑動圧スラスト軸受の構造例を示す図で、
同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側断面図である。
【図８】水潤滑静圧スラスト軸受の構造例を示す図で、
同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側断面図である。
【図９】水潤滑シールの構造例を示す側断面図である。
【図１０】スクリュー型の水潤滑シールの構造例を示す
側断面図である。
【図１１】ダブルスクリュー型の水潤滑シールの構造例
を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ 銅製ホルダ ２ 基材 ３ 蒸発源 ４ イオン源 ５ 回転軸 ６ 窒素イオンビーム ７ チタン蒸気 １０ 回転側部材 １１ 基体 １２ 薄膜 １３ 固定側部材 １４ 基体 １５ 薄膜 １６ 回転軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角谷 桃子 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転側に直接または間接的に固定された
    回転側部材と、固定側に直接又は間接的に固定され、該
    回転側部材に対向摺接する固定側部材とを具備し、水を
    潤滑液とする水潤滑軸受又は水潤滑シールであって、 前記回転側部材及び固定側部材の基材を金属材料とし、
    その一方の部材の摺動面に窒化チタン膜を形成し、他方
    の部材が非脆性材料又は該他方の部材の摺動面に硬質膜
    を形成したことを特徴とする水潤滑軸受又は水潤滑シー
    ル。
  2. 【請求項２】 前記非脆性材料が金属材料で、しかも前
    記硬質膜がセラミック膜であることを特徴とする請求項
    １に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  3. 【請求項３】 前記セラミック膜が窒化物系セラミック
    膜であることを特徴とする請求項２に記載の水潤滑軸受
    又は水潤滑シール。
  4. 【請求項４】 前記窒化物系セラミック膜が窒化クロム
    膜又は窒化ボロン膜又は鉄系窒化物を主体とした膜であ
    ることを特徴とする請求項３に記載の水潤滑軸受又は水
    潤滑シール。
  5. 【請求項５】 前記セラミック膜が酸化物系セラミック
    膜であることを特徴とする請求項２に記載の水潤滑軸受
    又は水潤滑シール。
  6. 【請求項６】 前記酸化物系セラミック膜が酸化クロ
    ム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウ
    ム、酸化アルミニウムと酸化クロムの混合物のいずれか
    を主構成物とする物質からなる膜であることを特徴とす
    る請求項５に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  7. 【請求項７】 前記セラミック膜が炭化物系セラミック
    膜であることを特徴とする請求項２に記載の水潤滑軸受
    又は水潤滑シール。
  8. 【請求項８】 前記炭化物系セラミック膜がダイヤモン
    ドライクカーボン膜、又は炭化タングステン又は炭化ク
    ロムを主構成物とする物質からなる膜であることを特徴
    とする請求項７に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  9. 【請求項９】 前記セラミック膜が化学蒸着法、物理蒸
    着法、溶射法、湿式鍍金法、溶融塩鍍金法のいずれかに
    より形成されたものであることを特徴とする請求項１乃
    至８のいずれか１つに記載の水潤滑軸受又は水潤滑シー
    ル。
  10. 【請求項１０】 前記物理蒸着法がスパッタリング法、
    イオンプレーティング法、イオン注入法、イオン注入と
    減圧蒸着の結合法のようなイオンビームを利用した成膜
    方法によって形成されたものであることを特徴とする請
    求項９に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  11. 【請求項１１】 前記非脆性材料が金属材料、前記硬質
    膜が前記他方の部材の摺動面に形成された硬質クロム鍍
    金であることを特徴とする請求項１に記載の水潤滑軸受
    又は水潤滑シール。
  12. 【請求項１２】 前記他方の部材の少なくとも摺動面が
    マルテンサイトステンレス鋼であることを特徴とする請
    求項１に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  13. 【請求項１３】 前記他方の部材の少なくとも摺動面が
    炭素繊維含有ポリエーテルエーテルケトン又は炭素繊維
    含有四弗化エチレン樹脂であることを特徴とする請求項
    １に記載の水潤滑軸受又は水潤滑シール。
  14. 【請求項１４】 回転側に直接または間接的に固定され
    た回転側部材と、固定側に直接又は間接的に固定され、
    該回転側部材に対向摺接する固定側部材とを具備し、水
    を潤滑液とする水潤滑軸受又は水潤滑シールであって、 前記回転側部材及び固定側部材の基材を金属材料とし、
    その一方の部材の摺動面に窒化チタン膜を形成し、他方
    の部材の少なくとも摺動面が硬質炭素材であることを特
    徴とする水潤滑軸受又は水潤滑シール。
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