(57)【要約】【課題】  ３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重、１００〜４００℃の高温での使用が可能で、耐食性を有し、しかも製造コストの低い転がり軸受を提供する。【解決手段】  耐食性転がり軸受の内輪および外輪は、それぞれ、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有している。【選択図】      図２
2006090517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪と転動体とを備え、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重、１００〜４００℃の高温の条件下でかつ耐食性が求められる用途に使用される耐食性転がり軸受において、
前記内輪および外輪は、それぞれ、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有していることを特徴とする、耐食性転がり軸受。
【請求項２】
前記転動体は、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有している、請求項１に記載の耐食性転がり軸受。
【請求項３】
前記用途が、スパッタリング装置の搬送部である、請求項１または２に記載の耐食性転がり軸受。
【請求項４】
前記用途が、蒸着装置の搬送部である、請求項１または２に記載の耐食性転がり軸受。
【請求項５】
クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる軌道輪に対して焼入れ処理を行い、その後サブゼロ処理を行なうことなく４８０〜５４０℃の温度で焼戻し処理を行なって、軌道輪の表面硬さをＨＲＣ５０〜５７の範囲内になるようにし、
前記熱処理後の軌道輪に対して研削加工を行なった後に、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成することを特徴とする、耐食性転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐食性転がり軸受およびその製造方法に関し、特に、高温、低回転、軽荷重の用途に適した耐食性転がり軸受および耐食性転がり軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機のジェットエンジン用の転がり軸受は、空港が海に隣接した場所に多いことや、使用環境の温湿度変化が大きいといった理由から、結露が生じやすい。したがって、錆が発生しやすいため、耐食性の向上が求められている。ＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼では、十分なフープ応力抵抗性や高温での十分な硬さが得られない。よって、耐食性、高温および、高速回転で使用した場合の寿命特性の点で改善の余地がある。
【０００３】
上記課題を解決するために、転がり軸受の構成部品の少なくとも一つを、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる素材を所定形状に加工し、被加工物に対して、表面硬さをＨＲＣ５８以上とする熱処理を行なった後に仕上げ加工を行ない、この表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成して得られた転がり軸受がたとえば、特開２００２−８１４５１号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−８１４５１号公報（段落番号００１１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
耐食性、高温かつ高速回転での使用が求められる用途、たとえば、航空機のジットエンジン等に使用される転がり軸受としては、上記した従来の技術を用いて製造された軸受の使用が可能である。すなわち、硬度として、ＨＲＣ５８以上を保ち、高温でかつ高速回転で使用可能とするためには、熱処理条件として焼き入れ後サブゼロ処理を行ない、高温焼き戻しを行なうことにより、対応可能となる。
【０００５】
一方、半導体装置の製造等に使用される蒸着装置やスパッタリング装置等の搬送部に使用される転がり軸受は、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重、１００℃〜４００℃の高温でかつ、耐食性が求められる環境で使用されるため、上記した従来の技術で述べた転がり軸受の使用が可能であるが、この転がり軸受をそのまま使用すると、コストが高く、過剰品質となる。そのために、１００℃〜４００℃の高温での使用が可能で、耐食性を要するが、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重での使用に適した、より低コストの転がり軸受が求められている。
【０００６】
それゆえ、この発明の目的は、低回転、軽荷重、高温での使用が可能で、耐食性を有し、しかも製造コストの低い耐食性転がり軸受およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る、耐食性転がり軸受は、内輪と外輪と転動体とを備え、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重、１００〜４００℃の高温の条件下でかつ耐食性が求められる用途に使用される。耐食性転がり軸受の内輪および外輪は、それぞれ、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有していることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、転動体は、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有している。
【０００９】
この転がり軸受の用途は、スパッタリング装置の搬送部であってもよいし、蒸着装置の搬送部であってもよい。
【００１０】
この発明の他の局面においては、耐食性転がり軸受の製造方法は、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる軌道輪に対して焼入れ処理を行い、その後サブゼロ処理を行なうことなく４８０〜５４０℃の温度で焼戻し処理を行なって、軌道輪の表面硬さをＨＲＣ５０〜５７の範囲内になるようにし、熱処理後の軌道輪に対して研削加工を行なった後に、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
耐食性転がり軸受の内輪と外輪は、それぞれ、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなり、その表面硬さがＨＲＣ５０〜５７の範囲内にあり、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を有しているため、低回転、軽荷重、高温での使用において十分な耐食性と寿命を有している。
【００１２】
その結果、低回転、軽荷重、高温での使用が可能で、耐食性を有し、しかも製造コストの低い耐食性転がり軸受を提供できる。
【００１３】
この発明の他の局面によれば、耐食性転がり軸受の製造方法は、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる軌道輪に対して焼入れ処理を行い、その後サブゼロ処理を行なうことなく４８０〜５４０℃の温度で焼戻し処理を行なって、軌道輪の表面硬さをＨＲＣ５０〜５７の範囲内になるようにし、熱処理後の軌道輪に対して研削加工を行なった後に、その表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
サブゼロ処理や、高温焼戻し等を行なわないため、低回転、軽荷重、高温での使用が可能で、所望の耐食性を有するとともに製造コストの低い耐食性転がり軸受の製造方法を提供できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態に係る、転がり軸受およびその製造方法について説明する。この発明において、耐食性転がり軸受の用途として予定しているのは、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重、１００〜４００℃の高温でかつ耐食性が要求される使用条件である。
【００１６】
図１は、上記条件下で使用される、深溝玉軸受１０の構造を示す図である。図１を参照して、ステンレスＳＵＳ４４０Ｃ材からなる素材を用い、呼び番号６０８に相当する単列深溝玉軸受１０の内輪ａ（軌道部材）、外輪ｂ（軌道部材）、および転動体ｃを製作する。
【００１７】
クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる素材を所定形状に加工し、被加工物に対し、先ず、粗い制度で切削加工を行った後、熱処理を行う。このときの、実施例、比較例１、比較例２の熱処理条件を以下に示す。
・実施例
内輪ａ、外輪ｂ、転動体ｃに対し、焼入れ後、サブゼロ処理を行わずに、４８０〜５４０℃で高温焼き戻しを行う。このとき、被加工物の硬度は、ＨＲＣ５０〜５７程度となる。
・比較例１
内輪ａ、外輪ｂ、転動体ｃに対し、焼入れ後、サブゼロ処理を行い、その後、４８０℃で高温焼き戻しを行う。このとき、被加工物の硬度は、ＨＲＣ５８以上となる。
・比較例２
内輪ａ、外輪ｂ、転動体ｃに対し、焼入れ後、サブゼロ処理を行わずに、５４０℃を超える温度で高温焼き戻しを行う。このとき、被加工物の硬度は、ＨＲＣ５０未満となる。
【００１８】
その後、それぞれについて、仕上げの研削加工を行い、被加工物の表面に残存する加工変質層を除去した。次に、この被加工物の表面に、クロム原子と鉄原子の存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成した。
【００１９】
この酸化被膜の厚さは厚ければ厚いほど、耐食性が向上するが、ここで考えている用途としては、それほど厚い酸化被膜は必要ではない。
【００２０】
次に、上記した、使用条件を満たす耐食性転がり軸受の用途として予定している、スパッタリング装置や蒸着装置の搬送部について説明する。スパッタリング装置および蒸着装置ともに、高温かつ真空条件下で使用され、かつ、内部でイオンビームや原子が散乱するため、１００〜４００℃の高温での使用、かつ耐食性が要求される。一方、転がり軸受は、その内部で処理される基板等の搬送部に使用されるため、高回転数や重荷重がかかることはなく、上記したように、３００ｒｐｍ以下の低回転、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重である。
【００２１】
上述の方法で製作された、図１に示す、内輪ａ、外輪ｂ、転動体ｃ、プラスチック製の保持器ｄおよびＳＵＳ３０４製の密封板ｅを用いて、呼び番号６０８に相当する単列深溝玉軸受１０を組み立てた。また、潤滑材として、グリースを使用した。組み立てた各転がり軸受に対し、耐食性を調べる試験と、耐久試験を行った。
【００２２】
耐食性を調べる試験としては、塩水噴霧試験を行った。この試験は、「ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１」に準拠して、３５℃の５重量％ＮａＣｌ水溶液を２週間霧状で吹き付ける試験である。試験後に、転がり軸受の各構成部品に腐食が生じているかどうかを目視により調べた。実施例からＨＲＣ５０，５５、比較例１からＨＲＣ６０、比較例２からはＨＲＣ４５の軸受を用いた。実施例に係るＨＲＣ５０，５５の転がり軸受、比較例１に係るＨＲＣ６０の転がり軸受、および、比較例２に係るＨＲＣ４５の転がり軸受のいずれもが、錆の発生無く、耐食性に問題は無かった。
【００２３】
次に耐久試験について説明する。耐久試験は、各転がり軸受を予圧１０ｋｇｆ、回転数５０００ｒｐｍで回転させ、急激な温度上昇、または、振動が大となったときに、寿命と判断する試験である。耐食性試験と同様、実施例からＨＲＣ５０、５５、比較例１からＨＲＣ６０、比較例２からＨＲＣ４５の各転がり軸受を用いた。試験時間は、スパッタリング装置や蒸着装置等の搬送部に用いる軸受の要求寿命である、１０００×１０６回転で打ち切りとした。試験結果を図２に、また、硬度、熱処理条件、耐食性および図２の結果をまとめたものを表１に示す。
【００２４】
【表１】
2006090517.tif 000003
図２および表１を参照して、比較例２のように、ＨＲＣが５０未満であれば、寿命の点で問題があるが、実施例や比較例１のようにＨＲＣが５０以上であれば、十分な耐久寿命を有しており、基本動定格荷重の１０％以下の軽荷重の用途であれば、軸受硬度がＨＲＣ５０〜５７程度でも十分長寿命を維持することができ、耐食性も問題が無いことがわかった。
【００２５】
なお、上記実施の形態においては、転がり軸受を構成する、内外輪および転動体の全てについて、クロムの含有率が５重量％以上である鉄鋼材料からなる材料を用い、上記の所定の熱処理および熱処理後の材料の表面にクロム原子と鉄原子との存在比（Ｃｒ／Ｆｅ）が０．５以上である酸化被膜を形成した場合について説明したが、これに限らず、内外輪のみについて、上記の素材を用い、上記の熱処理および酸化被膜を形成しても、上記した耐食性および耐久性が得られる。
【００２６】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】深溝玉軸受の構造図である。
【図２】耐久性試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  深溝玉軸受、ａ  内輪、ｂ  外輪、ｃ  転動体、ｄ  保持器、ｅ  密封板。
【図１】
2006090517.tif 000004
【図２】
2006090517.tif 000005