JPH1030643A - 転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法 - Google Patents
転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法Info
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- JPH1030643A JPH1030643A JP20796296A JP20796296A JPH1030643A JP H1030643 A JPH1030643 A JP H1030643A JP 20796296 A JP20796296 A JP 20796296A JP 20796296 A JP20796296 A JP 20796296A JP H1030643 A JPH1030643 A JP H1030643A
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Abstract
時に発塵が少ない、耐久性に優れる転がり軸受の玉への
固体潤滑膜形成方法を提供する。 【解決手段】 スパッタエッチングにより表面を荒らし
た玉1上に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステン
をスパッタにより被膜処理を行い、被膜処理された玉1
と、玉1の端面に接触させたPTFEの自己潤滑性材料
からなる内輪31と外輪32及び保持器33を備えた仮
組立軸受を構成するスラスト軸受3を用いて、内輪31
と外輪32の向かい合う面の何れか一方を玉1に押圧さ
せた状態で、玉1が回転するように移動させるとともに
玉1にPTFEの移着膜を形成させる。移着膜の付いた
玉1をスラスト軸受3から取り出して被試験用の玉軸受
に組み込んで回転させると、保持器及び転走面との接触
による摩耗が減少し、回転時に発塵の少ない、耐久性に
優れる高信頼性の固体潤滑玉軸受が得られる。
Description
り、特に高真空、高温、低温、放射性雰囲気などのよう
にグリースや油で潤滑できない環境や油の存在が好まし
くない環境での使用に適する転がり軸受の玉への固体潤
滑膜形成方法に関する。
気等のようにグリースや油で潤滑できない所や油の存在
が好ましくない場所では、一般的に固体潤滑が採用され
ている。固体潤滑の方法としては玉および内輪、外輪の
軌道溝に二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂(以下、PTFEと略
す)、金、銀などの固体潤滑剤を蒸着、スパッタ、イオ
ンプレーティング、メッキ、焼き付けおよびバーニッシ
ュ(機械的な押しつけ)などの方法が提案されている。
例えば、特開平2ー245514号公報に記載されてい
るように、コーティングの手段としてスパッタによる技
術が用いられ、特開昭53ー138989号および特開
昭55ー57717号公報には、イオンプレーティング
による技術が用いられている。また、特開昭51ー42
847号公報に記載されているように、玉表面に金、銀
等の潤滑性金属のメッキを施す技術が用いられている。
また、特開平6ー109022号公報および特開平6ー
159373号公報には固体潤滑剤の微粉末をボールミ
ル、バレル加工およびショットピーニング等の機械的エ
ネルギを利用して軸受部品にコーティングする技術が開
示されている。
滑剤のコーティング方法においては次のような問題点、
課題がある。 (1)スパッタやイオンプレーティングで玉表面に固体
潤滑剤をコーティングする場合、強固に付着する膜厚
は、約0.2μm以下であり、その範囲内では膜厚が増
すほど軸受寿命が延びる。ところが製造時に膜厚が均一
になりにくいことや玉の表面粗さのばらつきを考慮し
て、固体潤滑剤の膜厚は0.2μm以上にするのが一般
的である。このように膜厚を増すと約0.2μm以上に
ついた膜は付着力が弱くなるため、軸受を回転したとき
に潤滑膜が容易に摩耗して、発塵となって軸受外に多量
の塵となって出てくるという問題があった。このように
固体潤滑膜をコーティングした玉をテフロンのような自
己潤滑性材料からなる保持器をもつ軸受に組み込み、回
転させると玉の表面に保持器材が移着して薄い膜が出来
るが、下地材の固体潤滑剤の膜厚が厚すぎて強固に付着
していないため、移着膜も容易に剥離が起こってしま
い、発塵が多かったり耐久性が短いなどの問題があっ
た。 (2)電気メッキでコーティングする場合は、金属電極
との距離でメッキ厚さが大きく影響を受け、かつ玉にも
電極を設置しなければならないため、電極設置部分はメ
ッキされないという問題があった。 (3)固体潤滑剤の微粉末を機械的エネルギでコーティ
ングする方法では、コーティングするときのエネルギで
軸受表面が傷ついたり、コーティングされた膜は固体潤
滑剤の微粉末が重なって表面に係留している状態なの
で、膜は剥がれ易くそのため軸受の寿命が短かったり、
発塵が多いという問題があった。 そこで、本発明は玉表面に固体潤滑膜を強固に付着させ
るとともに、回転時に発塵が少なく、さらに 耐久性に
優れる転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法を提供す
ることを目的とする。
め、本発明は内輪と外輪との間に複数の玉が挿設された
転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法において、前記
玉の表面に残留した物質をスパッタ装置内でスパッタエ
ッチングにより除去し表面を荒らす第1の工程と、前記
第1の工程で処理された玉の表面上に二硫化モリブデン
または二硫化タングステンをスパッタにより0.01〜
0.1μmの膜厚に形成する第2の工程と、前記スパッ
タ装置内から取り出し前記第2の工程で被膜処理された
玉と、前記被膜処理された玉の表面に接触させた自己潤
滑性材料からなる第1のリング材と第2のリング材およ
び保持器を備えたスラスト型の仮組立軸受を構成し、前
記仮組立軸受の両端に設けた両リング材の向かい合う面
の何れか一方を前記被膜処理された玉に押圧させた状態
で、前記被膜処理された玉が回転するように移動させる
ことにより前記両リング材から前記被膜処理された玉に
移着させて潤滑膜を形成する第3の工程と、からなるこ
とを特徴とするものである。また、前記第1のリング材
と前記第2のリング材のうち、少なくとも一方のリング
材に前記被膜処理された玉と互いに向かい合う面で接触
する弧状の軌道溝を形成していることを特徴とするもの
である。
づいて説明する。図1は本発明の実施の形態を示す転が
り軸受の玉への固体潤滑形成方法のうち、スパッタエッ
チングとスパッタに用いるスパッタ装置の断面図であ
る。図において、1は玉、2はスパッタ装置、21は回
転基板、22は皿、23は固定基板、24は二硫化モリ
ブデンターゲット、25は真空チャンバ、26は二硫化
モリブデン膜である。まず、最初に第1の工程として軸
受型番#608(内径φ8、外径φ22、幅7)用の玉
1(直径5/32″、材質 ステンレスSUS440
C)を軸受2セット分の14個準備し、玉1に付着した
酸化膜や吸着膜、あるいは塵などを十分に溶剤で洗浄す
る。次に、スパッタダウンのスパッタ装置2を使って、
回転基板21の上に内径φ60、高さ15の皿22を固
定し、その中に洗浄・乾燥した14個の玉1を入れる。
固定基板23に配設されたターゲット24には純度99
%の二硫化モリブデンのバルクを用いる。まず、真空チ
ャンバ25内を真空引きして、真空度が落ち着いてきた
ら、回転基板21を4r/minで10秒間回転、2秒
間停止のサイクルで稼動する。3分経過後、スパッタエ
ッチングを開始し、10分間その状態に保持する。時間
がきたらスパッタエッチングを停止して3分経過後、続
いて第2の工程としてスパッタに入る。この間、回転基
板21は前記サイクルで稼動したままの状態にしてお
く。この時、玉1表面に付着させる膜厚はスパッタする
時間で管理する。このようにして二硫化モリブデンの膜
厚(μm)を0.005、0.008、0.01、0.
05、0.1、0.15および0.3にスパッタした玉
1をそれぞれ14個(軸受#608の2セット分)ずつ
準備した。
ト軸受3(NSK型番#51200、内径φ10、外径φ2
6、幅11)を準備する。なお、図1の(a)はスラス
ト軸受の側断面図、(b)は(a)に関するAA’矢視
図を示したものである。スラスト軸受3はその構成要素
である第1のリング材である内輪31、第2のリング材
である外輪32および保持器33の材質を、二硫化モリ
ブデンを50%、ガラス繊維を5%添加したPTFEと
したものを使用した。このスラスト軸受3に前記の二硫
化モリブデン膜26がスパッタされた玉1を組み込んで
仮組立軸受とし、真空チャンバ内の稼動軸に取り付け
る。このような状態で内輪31を固定し、外輪32をス
パッタされた玉1に押圧させた状態でスラスト荷重5k
gfをかけて、真空度が10-4Paになったら、1,2
00r/minで外輪32を1時間回転させる。その後
回転を停止して、玉1を取り出す。玉1の表面には二硫
化モリブデン膜26があるが、さらにその上にPTFE
複合材料の移着膜34が付いている。なお、このスラス
ト軸受3はその両端に設けた内輪31と外輪32のう
ち、少なくとも一方にスパッタされた玉1と互いに向か
い合う面で接触する弧状の軌道溝を形成させる構成と
し、内輪31、外輪32の向かい合う面はその何れか一
方を固定し、他方を回転させるようにしたものである。
また、スラスト軸受3のリング材31、32および保持
器33の材質はPTFEに替えて、二硫化モリブデンを
20%とPTFEを20%を含んだポリエ−テルエ−テ
ルケトン(PEEK)樹脂、二硫化モリブデンを15%
添加したポリイミド樹脂、あるいは鉛10%、すず10
%、銅80%からなる鉛青銅鋳物、PTFEを20%含
んだポリイミド樹脂などを使用しても良い。
化モリブデン膜の上にPTFE複合材料の移着膜が形成
された玉1を仮組立軸受であるスラスト軸受3から取り
外し、十分に溶剤で洗浄されたステンレス製の被試験用
のラジアル軸受(型番#608)4に組み込んで、真空
中で発塵試験を行った。発塵量測定装置5を図3に示
す。モータ51のロータ52が垂直になるようにして、
ロータ52の支持に前記のとおり製作した2個ずつの玉
軸受4、41を取りつけた。モータ51の内部は10-4
Paの真空になっている。2.7kgfのスラスト荷重
をバネ53で軸受4にかけて、モータ51を1,200
r/minで回転させたときに、軸受4から発生する塵
を、下部の玉軸受41の下方に設置したレーザ式のパー
ティクルカウンタ54(最高測定感度0.27μm)で
測定した。
以上の塵のカウント総数と二硫化モリブデンの膜厚との
関係を示す。二硫化モリブデンの膜厚が0.01〜0.
1μmの間では軸受からの発塵は比較的少ない。二硫化
モリブデンの膜厚が0.01μm未満および0.1μm
を越えると発塵が多い。0.01μm未満では玉軸受の
潤滑としてPTFE複合材料が支配的になり、0.1μ
mを越えると二硫化モリブデンからの発塵があると考え
る。このようにまず玉1に0.01μm〜0.1μmの
膜厚の二硫化モリブデン膜25をスパッタして、その玉
1の表面に固体潤滑剤の移着膜34を処理して、固体潤
滑玉軸受4を構成すると、非常に発塵の少ない玉軸受を
提供することが出来る。なお、実施例では、スパッタす
る固体潤滑剤として二硫化モリブデンを挙げたが、二硫
化タングステンなどの他の層状構造物質でも良い。
全面にわたってほぼ均一に0.01〜0.3μm程度に
荒らされて、その面に膜厚0.01〜0.1μmの二硫
化モリブデンがスパッタされ、さらにその表面に自己潤
滑性材料の移着膜が処理されるので、二硫化モリブデン
膜は強固に付着しており、また移着膜も荒らされた面の
谷間に食い込む。したがって、玉軸受に組み込まれて回
転するときの保持器および転走面との接触による摩耗は
非常に少なくなるので、発塵が少ない転がり軸受の玉へ
の固体潤滑膜形成方法を提供することができる。
面に固体潤滑膜を強固に付着させ、回転時に発塵の少な
い、耐久性に優れる高信頼性の転がり軸受の玉への固体
潤滑膜形成方法を得る効果がある。
図である。
受の側断面図、(b)は(a)に関するAA’矢視図で
ある。
ト数の関係を示す図である。
皿、23:回転基板、24:二硫化モリブデンターゲッ
ト、25:真空チャンバ、26:二硫化モリブデン膜、
3:スラスト軸受、31:内輪、32:外輪、33:保
持器、34:PTFEの移着膜、4、41:玉軸受、
5:発塵量測定装置、51:モータ、52:ロータ、5
3:バネ、54:パーティクルカウンタ
Claims (2)
- 【請求項1】 内輪と外輪との間に複数の玉が挿設され
た転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法において、 前記玉の表面に残留した物質をスパッタ装置内でスパッ
タエッチングにより除去し表面を荒らす第1の工程と、
前記第1の工程で処理された玉の表面上に二硫化モリブ
デンまたは二硫化タングステンをスパッタにより0.0
1〜0.1μmの膜厚に形成する第2の工程と、前記ス
パッタ装置内から取り出し前記第2の工程で被膜処理さ
れた玉と、前記被膜処理された玉の表面に接触させた自
己潤滑性材料からなる第1のリング材と第2のリング材
および保持器を備えたスラスト型の仮組立軸受を構成
し、前記仮組立軸受の両端に設けた両リング材の向かい
合う面の何れか一方を前記被膜処理された玉に押圧させ
た状態で、前記被膜処理された玉が回転するように移動
させることにより前記両リング材から前記被膜処理され
た玉に移着させて潤滑膜を形成する第3の工程と、から
なることを特徴とする転がり軸受の玉への固体潤滑膜形
成方法。 - 【請求項2】 前記第1のリング材と前記第2のリング
材のうち、少なくとも一方のリング材に前記被膜処理さ
れた玉と互いに向かい合う面で接触する弧状の軌道溝を
形成している転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20796296A JP3729217B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20796296A JP3729217B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1030643A true JPH1030643A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3729217B2 JP3729217B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=16548414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20796296A Expired - Lifetime JP3729217B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 転がり軸受の玉への固体潤滑膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3729217B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6896416B2 (en) | 2000-12-20 | 2005-05-24 | Nsk Limited | Rolling-bearing and bearing unit |
| EP1588878A2 (en) | 2004-03-29 | 2005-10-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Slide apparatus for automotive vehicle |
| JP2006137614A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Hoya Corp | モールドプレス成形装置、及びモールドプレス成形装置の製造方法 |
| CN116180288A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-30 | 江苏君霖纺织科技有限公司 | 具有多层错式导丝辊的并轴机设备及其应用 |
| GB2621340A (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-14 | Esr Tech Limited | Rolling element bearings |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP20796296A patent/JP3729217B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| EP1588878A3 (en) * | 2004-03-29 | 2008-11-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Slide apparatus for automotive vehicle |
| US9238932B2 (en) | 2004-03-29 | 2016-01-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Slide apparatus for automotive vehicle |
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|---|---|
| JP3729217B2 (ja) | 2005-12-21 |
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