(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品に使用される転がり部材であって、
炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって分子中に塩素を１〜１０個含む化合物により、前記転がり部材に第一の処理がなされ、該第一の処理により前記転がり部材の表面に被膜が形成された後、有機硫黄化合物により、前記第一の処理が施された転がり部材に第二の処理がなされ、該第二の処理により、前記転がり部材の表面に二重に被膜が形成されていることを特徴とする転がり部材。
【請求項２】
前記第一の処理が、温度８０〜１２０℃において２〜４時間行うものである請求項１記載の転がり部材。
【請求項３】
前記有機硫黄化合物が、メルカプタン類、サルファイド類、硫化オレフィン類、スルホン類、金属ジチオフォスフェート類、及び、金属ジチオカルバメート類からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１又は２記載の転がり部材。
【請求項４】
前記第二の処理が、温度８０〜１２０℃において２〜４時間行うものである請求項１、２又は３記載の転がり部材。
【請求項５】
機械部品に使用される摺動部材であって、
炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって分子中に塩素を１〜１０個含む化合物により、前記摺動部材に第一の処理がなされ、該第一の処理により前記摺動部材の表面に被膜が形成された後、有機硫黄化合物により、前記第一の処理が施された摺動部材に第二の処理がなされ、該第二の処理により、前記摺動部材の表面に二重に被膜が形成されていることを特徴とする摺動部材。
【請求項６】
前記第一の処理が、温度８０〜１２０℃において２〜４時間行うものである請求項５記載の摺動部材。
【請求項７】
前記有機硫黄化合物が、メルカプタン類、サルファイド類、硫化オレフィン類、スルホン類、金属ジチオフォスフェート類、及び、金属ジチオカルバメート類からなる群から選択される少なくとも１種である請求項５又は６記載の摺動部材。
【請求項８】
前記第二の処理が、温度８０〜１２０℃において２〜４時間行うものである請求項５、６又は７記載の摺動部材。
【請求項９】
請求項１、２、３又は４記載の転がり部材を用いてなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項１０】
機械部品に使用される転がり部材の製造方法であって、
炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって分子中に塩素を１〜１０個含む化合物により、前記転がり部材に第一の処理を施し、該第一の処理により前記転がり部材の表面に被膜を形成した後、有機硫黄化合物により、前記第一の処理が施された転がり部材に第二の処理を施し、該第二の処理により、転がり部材の表面に二重に被膜を形成することを特徴とする転がり部材の製造方法。
【請求項１１】
機械部品に使用される摺動部材の製造方法であって、
炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって分子中に塩素を１〜１０個含む化合物により、前記摺動部材に第一の処理を施し、該第一の処理により前記摺動部材の表面に被膜を形成した後、有機硫黄化合物により、前記第一の処理が施された摺動部材に第二の処理を施し、該第二の処理により、摺動部材の表面に二重に被膜を形成することを特徴とする摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼き付き寿命を向上させた転がり部材及び摺動部材、該転がり部材を用いる転がり軸受、転がり部材の製造方法、並びに、摺動部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品の部材であり、荷重を支え、相対運動する部品間を転がり運動で接触せしめる部材は、一般に転がり部材と呼ばれ、回転軸の常に運動している部材等と接触し、擦れ合う関係にある部材は、一般に摺動部材と呼ばれている。これらは、自動車部品、起動機械部品、精密機械部品等の部材として汎用されている。
【０００３】
転がり部材としては、例えば、転がり軸受の内輪や外輪等の軌道部材、転動体、保持器等が挙げられ、摺動部材としては、例えば、軸受シール、メカニカルシール等が挙げられる。これら転がり部材又は摺動部材では、転がり運動や擦れ合いによる摩擦をできるだけ少なくするために、潤滑性能に優れた材料が使用されている。
【０００４】
転がり部材又は摺動部材のうち、転がり部材は、上述したように、転がり軸受に用いられる。
図１は、転がり軸受の一種である円すいころ軸受を示した模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
この円すいころ軸受１０は、両側につば１１ａ、１１ｂを有する内輪１１と、つばのない外輪１２と、転動体である円すい台形状のころ１３と、このころ１３を保持する保持器１４とから構成されており、主に、一般機械、自動車、減速装置等に使用される。
【０００５】
このような転がり軸受では、転がり運動を円滑に行うため、潤滑剤としてグリース等が使用されている。このとき、接触する金属二面間の摩擦状態は、用いたグリース等の粘度、軸受荷重、回転数等により変化する。そして、摩擦面間に油膜が形成されるような完全潤滑状態では、金属面間の接触は殆ど起こらず、摩擦係数は極めて小さい。
【０００６】
しかし、少なくとも一部が金属−金属接触を起こすような不完全な潤滑状態になると、いわゆるともがね現象が発生し、潤滑面に焼き付き等の損傷が生じるおそれがある。
そこで、こうした現象を防止するために、極圧添加剤、摩耗防止剤等を潤滑油に添加することが行われており、この極圧添加剤等の添加によりある程度焼き付け現象等を防止することができる。
【０００７】
しかしながら、このような潤滑剤を用いた部材では、使用中に周囲にグリース等が粉状化して飛散するおそれがあるため、特に、半導体装置のような粉塵をきらう電子機器が製造されている場所等においては、潤滑剤の量のできるだけ少ない転がり軸受、又は、潤滑剤を全く用いない転がり軸受が求められている。
【０００８】
そこで、潤滑剤を少なくした状態や潤滑剤が存在しない状態でも、転がり部材同士が充分な潤滑性能を有するように、従来より、転がり部材の表面を有機モリブデン化合物及び有機亜鉛化合物等を含む混合溶液で処理する方法が開示されている（特公平８−２３３７１号公報）。しかし、有機モリブデン化合物等を含む混合溶液で処理する場合、処理液の温度が１７０〜２２０℃と高温であるので、焼き戻し現象が発生し、転がり部材の寿命が短くなるという問題があった。
【０００９】
また、転がり軸受等に金、銀、銅等のメッキ処理を施すことも行われているが、この場合には、メッキ処理のための特別の装置が必要になり、処理コストが高く付き、しかも、必ずしも充分な潤滑性能を有する転がり軸受は得られていなかった。
【００１０】
更に、有機リン化合物等を含む溶液を用いて転がり軸受等を処理することにより、その表面に酸化膜を形成する方法も開示されているが、この場合にも、必ずしも充分な潤滑性能を有する転がり軸受は得られていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、その表面に潤滑性能に優れた被膜を形成することにより焼き付き寿命を向上させた転がり部材及び摺動部材、該転がり部材を用いる転がり軸受、転がり部材の製造方法、並びに、摺動部材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機械部品に使用される転がり部材又は摺動部材であって、
炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって分子中に塩素を１〜１０個含む化合物により、前記転がり部材又は前記摺動部材に第一の処理がなされ、該第一の処理により前記転がり部材又は前記摺動部材の表面に被膜が形成された後、有機硫黄化合物により、前記第一の処理が施された転がり部材又は摺動部材に第二の処理がなされ、該第二の処理により、前記転がり部材又は摺動部材の表面に二重に被膜が形成されていることを特徴とする転がり部材又は摺動部材である。
以下に本発明を詳述する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるカルボン酸又はその塩とは、Ｒ（ＣＯＯＨ）n （式中、Ｒはアルキル基又はアルケニル基を表し、ｎは１〜１０の整数である）で表されるカルボン酸又はその塩からなる化合物であり、Ｒで表される基中のＨ原子を一部Ｃｌ原子に置換した化合物をいうが、その炭素数が２４以下で、Ｃｌ原子を１〜１０個有していれば、その化合物の種類は特に限定されない。
上記カルボン酸塩化物の炭素数が２４を超えると、上記第一の処理温度を高くしなければならないため、転がり部材又は摺動部材の組織が変化し易くなり、好ましくない。
【００１４】
上記カルボン酸塩化物としては、例えば、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、ベヘン酸、安息香酸等のモノカルボン酸；アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸等の塩化物が挙げられる。
上記カルボン酸塩化物は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
上記処理の温度は、８０〜１２０℃が好ましく、処理時間は２〜４時間が好ましい。上記処理の温度が８０℃未満であると、被膜が充分に形成されず、一方、上記処理の温度が１２０℃を超えると、処理する転がり部材又は摺動部材の組織の変化に起因する寸法変化等が生じ、これらの部材の機能が悪化するおそれがある。
また、処理時間が２時間未満では、被膜が充分に形成されず、処理時間が４時間を超えるような条件では、処理時間が長すぎるため効率的でない。
【００１６】
上記処理の方法としては、例えば、上記カルボン酸若しくはその塩、又は、該カルボン酸若しくはその塩を含む溶液を加熱して、その温度を８０〜１２０℃にし、上記温度の液状物に上記転がり部材又は摺動部材を浸漬すればよい。
また、塗布部材等を用いて、転がり部材又は摺動部材の全部又は一部に、これら液状物を塗布し、上記温度条件の雰囲気においてもよい。
【００１７】
上記処理により、転がり部材又は摺動部材の表面に潤滑性能に優れた被膜が形成され、この被膜は耐久性に優れるため、転がり部材又は摺動部材を使用した機械部品の焼き付き寿命が向上する。
【００１８】
上記処理は、互いに接触する複数の転がり部材又は摺動部材のうち、少なくとも一方になされていればよい。互いに接触する転がり部材又は摺動部材の両方に上記処理がされた場合には、これを用いた転がり軸受等の機械部品の潤滑性能が、更に向上することは勿論である。
【００１９】
転がり軸受の場合には、内輪、外輪及び転動体のうち、少なくとも一つに上記処理が施されていればよく、内輪及び外輪では、少なくとも、転動体と接触する部分に上記処理が施されていればよい。また、保持器や、互いに接触する転がり部材の両方に上記処理が施された場合には、これを用いた転がり軸受の潤滑性能がより向上する。
【００２１】
上記転がり部材又は摺動部材は、上記カルボン酸又はその塩による第一の処理が施された後、更に、上記有機硫黄化合物により第二の処理がなされる。
上記有機硫黄化合物としては、例えば、メルカプタン類、サルファイド類、硫化オレフィン類、スルホン類、金属ジチオフォスフェート類、金属ジチオカルバメート類等が挙げられる他、チオアルデヒド類、チオケトン類、チオアセタール類、スルホキシド類、スルホン酸類等が挙げられる。
【００２２】
上記メルカプタン類としては、例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン等が挙げられる。
上記サルファイド類としては、例えば、ジブチルサルファイド、ジフェニルサルファイド等のモノサルファイド、ジブチルジサルファイド等のジサルファイド、ジフェニルトリサルファイド等のポリサルファイド等が挙げられる。
【００２３】
上記硫化オレフィンとしては、例えば、硫化ペンテン、硫化ブテン、硫化オクテン等が挙げられる。
上記スルホン類としては、例えば、ジブチルスルホン、ジドデシルスルホン、ジフェニルスルホン等が挙げられる。
【００２４】
上記金属ジチオフォスフェート類としては、例えば、Ｚｎジメチルジチオフォスフェート、Ｚｎジブチルジチオフォスフェート、Ｚｎブチルイソオクチルジチオフォスフェート等が挙げられる。
上記金属ジチオカルバメート類としては、例えば、Ｚｎブチルイソオクチルジチオカルバメート、Ｚｎジ（テトラプロペニルフェニル）ジチオカルバメート、Ｚｎ（エチルフェニル）ジチオカルバメート等が挙げられる。
【００２５】
上記チオアルデヒド類としては、例えば、ヘキサンチアール、シクロヘキサンカルボチオアルデヒド等が挙げられる。
上記チオケトン類としては、例えば、４−ヘプタンチオン、２，４−ヘプタンジチオン等が挙げられ、チオアセタール類としては、例えば、１−エトキシ−１−（エチルチオ）ブタン、１，１−ビス（エチルチオ）ペンタン等が挙げられる。
【００２６】
上記スルホキシド類としては、例えば、ジブチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド等が挙げられ、上記スルホン酸類としては、例えば、ベンゼンスルホン酸、フェノール−４−スルホン酸等が挙げられる。
上記有機硫黄化合物は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
上記有機硫黄化合物による第二の処理の温度は、８０〜１２０℃が好ましく、処理時間は２〜４時間が好ましい。処理の温度が８０℃未満であると、被膜が充分に形成されず、一方、処理の温度が１２０℃を超えると、処理する転がり部材又は摺動部材の組織の変化に起因する寸法変化等が生じ、これらの部材の機能が悪化するおそれがある。また、処理時間が２時間未満では、被膜が充分に形成されず、処理時間が４時間を超えるような条件では、処理時間が長すぎるため効率的でなくなる。
【００２８】
上記処理の方法としては、例えば、上記有機硫黄化合物又は該有機硫黄化合物を含む溶液を加熱して、その温度を８０〜１２０℃にし、上記温度の液状物に上記カルボン酸塩化物による処理が施された転がり部材又は摺動部材を浸漬すればよい。
また、塗布部材等を用いて、転がり部材又は摺動部材の全部又は一部に、これらの液を塗布した後、これらの部材を上記温度条件の雰囲気においてもよい。
【００２９】
上記第二の処理により、転がり部材又は摺動部材の表面に潤滑性能の優れた被膜が二重に形成され、これらの被膜は耐久性に優れるため、転がり部材又は摺動部材を使用した機械部品の焼き付き寿命が、更に向上する。
また、上記転がり部材を用いた転がり軸受は、潤滑性能及び耐久性に優れた転がり部材が用いられているため、焼き付き寿命が更に向上する。
【００３０】
上記第一と第二の処理が施された転がり部材又は摺動部材を用いた機械部品は、潤滑剤を用いず、又は、潤滑剤の量が少量でも、長期間にわたって使用することができるため、クリーンルーム等の粉塵をきらう場所において、好適に使用することができる。
【００３１】
上記転がり部材としては特に限定されるものではないが、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等のラジアル軸受や、スラストアンギュラ玉軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト円すいころ軸受等のスラスト軸受等の転がり軸受を構成する内輪、外輪等の軌道部材、転動体、保持器等が挙げられる。
【００３２】
また、上記摺動部材としては特に限定されるものではないが、例えば、回転軸等をシールする軸受シール、メカニカルシール等の構成部品が挙げられる。
上記軌道部材、転動体、保持器等の転がり部材が用いられた転がり軸受も、本発明の一つである。また、上記第一と第二の処理を施す転がり部材又は摺動部材の製造方法も本発明の一つである。
なお、これら転がり部材、摺動部材又は転がり軸受の材料は特に限定されるものではなく、金属であってもよく、プラスチックやゴム等であってもよい。
上記炭素数２〜２４のカルボン酸又はその塩であって、分子中に塩素を１〜１０個含む化合物は、転がり部材又は摺動部材の表面処理剤として用いられる。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
図１に示した形状のＪＩＳ ＳＵＪ２の材料からなる円すいころ軸受１０の転動体であるころ１３を、１００℃の塩化ステアリン酸からなる液状物に４時間浸漬した後、洗浄処理を施し、付着した塩化ステアリン酸を除去した。
【００３５】
次に、処理後のころ１３を、更に、１００℃のポリスルホンからなる液状物に４時間浸漬し、同様に洗浄処理を施した。
上記処理が施されたころ１３を用いて、円すいころ軸受を組み立て、純アキシアル負荷による無給油焼き付き試験を行い、焼き付き寿命を調査した。
【００３６】
上記無給油焼き付き試験の条件は、負荷加重が４０００Ｎ、回転数が４０００ｒ／ｍ、雰囲気温度は室温で行い、試験中に雰囲気の冷却等は行わなかった。
また、初期には一定量の給油を行った。上記無給油焼き付き試験は、６個のサンプルについて行ったが、焼き付き寿命の平均値は８８０秒であった。
【００３７】
比較例１
上記処理を全く施していない円すいころ軸受６個について、上記実施例と同様の無給油焼き付き試験を行ったところ、その焼き付き寿命の平均値は、７２秒であった。
従って、実施例１の場合には、比較例１の場合と比べて、焼き付き寿命が約１２倍延びていた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の転がり部材又は摺動部材は、上記第一と第二の処理が施され、その表面に、潤滑性能に優れた二重の被膜が形成されているので、転がり部材又は摺動部材を使用した機械部品の焼き付き寿命が大幅に向上する。
【００３９】
本発明の転がり軸受は、上記した潤滑性能に優れた転がり部材が用いられているので、焼き付き寿命が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】転がり部材の一種である円すいころ軸受を示した模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１０ 円すいころ軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ ころ
１４ 保持器
【図１】
0003703301.tif 000002