(57)【要約】【課題】摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができるすべり軸受を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るすべり軸受は、純チタン又はチタン合金製である。本発明の一態様に係るすべり軸受は、酸素が固溶した拡散層と、拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有する。スケールの厚さは、０．０１５ｍｍ以下である。拡散層中における酸素の濃度は、摺動面からの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である。【選択図】図４
2019168080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純チタン又はチタン合金製のすべり軸受であって、
前記すべり軸受は、酸素が固溶した拡散層と、前記拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有し、
前記スケールの厚さは、０．０１５ｍｍ以下であり、
前記拡散層中における前記酸素の濃度は、前記摺動面からの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である、すべり軸受。
【請求項２】
前記拡散層の硬さは、前記摺動面から０．１ｍｍとなる位置において、５００Ｈｖ以上である、請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項３】
航空宇宙用すべり軸受である、請求項１又は２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
内輪と、
外輪とを備え、
前記外輪及び前記内輪は、純チタン又はチタン合金製であり、
前記外輪及び前記内輪の少なくとも一方は、酸素が固溶した拡散層と、前記拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有し、
前記スケールの厚さは、０．０１５ｍｍ以下であり、
前記拡散層中における前記酸素の濃度は、前記摺動面からの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である、球面すべり軸受。
【請求項５】
前記内輪と前記外輪との間に配置される自己潤滑性の材料により構成されるライナをさらに備える、請求項４に記載の球面すべり軸受。
【請求項６】
前記ライナは、ポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも１の繊維を含む織布である、請求項５に記載の球面すべり軸受。
【請求項７】
前記ライナは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも１の材料を含む成形体である、請求項６に記載の球面すべり軸受。
【請求項８】
航空宇宙用すべり軸受である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の球面すべり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受及び球面すべり軸受に関する。より特定的には、本発明は、純チタン又はチタン合金製のすべり軸受及び球面すべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
純チタン又はチタン合金は、鋼と比較して硬度が低い。そのため、純チタン又はチタン合金により構成される機械部品を耐摩耗性が要求される用途に用いる場合、表面処理を施す必要がある。
【０００３】
従来から、国際公開第９７／３６０１８号（特許文献１）に記載の表面処理方法が知られている。特許文献１に記載の表面処理方法においては、チタン合金製の部材は、微量の酸素を含有する窒素主体の混合雰囲気ガス中において、加熱温度で所定時間保持される。特許文献１に記載の表面処理方法によると、チタン合金製の部材の表面には、窒素及び酸素が固溶する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９７／３６０１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
窒素が固溶したチタン合金は、硬度が改善される一方で、靱性が低い。そのため、特許文献１に記載の表面処理方法にしたがって表面処理が行われたチタン合金製の部材の耐摩耗性は、十分ではない。
【０００６】
チタン合金は、酸素を固溶させることによっても硬度を改善することができる。酸素が固溶したチタン合金は、窒素が固溶したチタン合金よりも靱性が高い。しかしながら、チタン合金製の部材の表面に酸素を固溶させる表面処理は、酸素を含む雰囲気中で行われるため、部材表面にスケール（チタン酸化物により構成される被膜）が形成されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができるすべり軸受及び球面すべり軸受を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るすべり軸受は、純チタン又はチタン合金製である。本発明の一態様に係るすべり軸受は、酸素が固溶した拡散層と、拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有する。スケールの厚さは、０．０１５ｍｍ以下である。拡散層中における酸素の濃度は、摺動面からの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である。
【０００９】
本発明の一態様に係るすべり軸受によると、脆いスケールの厚さが薄く、拡散層は酸素の固溶により靱性を維持しながら硬化している。そのため、本発明の一態様に係るすべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。
【００１０】
上記のすべり軸受において、拡散層の硬さは、摺動面から０．１ｍｍとなる位置において５００Ｈｖ以上であってもよい。上記のすべり軸受は、航空宇宙用すべり軸受であってもよい。
【００１１】
本発明の一態様に係る球面すべり軸受は、内輪と、外輪とを備える。外輪及び内輪は、純チタン又はチタン合金製である。外輪及び内輪の少なくとも一方は、酸素が固溶した拡散層と、拡散層に接し、かつ摺動面を構成するチタン酸化物のスケールとを有する。スケールの厚さは、０．０１５ｍｍ以下である。拡散層中における酸素の濃度は、摺動面からの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である。
【００１２】
本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、脆いスケールの厚さが薄く、拡散層は酸素の固溶により靱性を維持しながら硬化している。そのため、本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。
【００１３】
上記の球面すべり軸受は、内輪と外輪との間に配置される自己潤滑性の材料により構成されるライナをさらに備えていてもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦を低減することができる。
【００１４】
上記の球面すべり軸受において、ライナは、ポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも１の繊維を含む織布であってもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦をさらに低減することができる。
【００１５】
上記の球面すべり軸受において、ライナは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも１の材料を含む成形体であってもよい。この場合には、内輪と外輪との間の摩擦をさらに低減することができる。
【００１６】
上記の球面すべり軸受は、航空宇宙用すべり軸受であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様に係るすべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。本発明の一態様に係る球面すべり軸受によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る機械部品の上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図２の領域ＩＩＩにおける拡大図である。
【図４】実施形態に係る機械部品の表面処理方法を示す工程図である。
【図５】試験片１の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。
【図６】試験片２の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。
【図７】試験片１中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。
【図８】試験片２中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。
【図９】実施形態に係る球面すべり軸受２０の断面図である。
【図１０】実施形態に係る球面すべり軸受２０の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さないものとする。
【００２０】
（実施形態に係る機械部品の構成）
以下に、実施形態に係る機械部品の構成を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態に係る機械部品の上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１及び図２に示すように、実施形態に係る機械部品は、例えばすべり軸受１０である。但し、実施形態に係る機械部品は、これに限られるものではない。
【００２１】
すべり軸受１０は、純チタン（Ｔｉ）又はチタン合金により構成されている。純チタンとは、チタン及び不可避不純物により構成されている金属材料である。すべり軸受１０を構成するチタン合金は、ＡＳＴＭ規格Ｂ３４８−１３ＧＲ．５に規定されているＴｉ−６Ａｌ（アルミニウム）−４Ｖ（バナジウム）合金であることが好ましい。なお、以下においては、このＴｉ−６Ａｌ−Ｖ合金を、６４チタン合金という。
【００２２】
すべり軸受１０は、リング状の部材により構成されている。すべり軸受１０は、上面１０ａと、底面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。底面１０ｂは、上面１０ａの反対側の面である。外周面１０ｄは、内周面１０ｃの反対側の面である。上面１０ａ及び底面１０ｂは、すべり軸受１０の中心軸に直交するすべり軸受１０の面である。内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。内周面１０ｃと中心軸との距離は、外周面１０ｄと中心軸との距離よりも小さくなっている。内周面１０ｃは、すべり軸受１０の摺動面を構成している。
【００２３】
図３は、図２の領域ＩＩＩにおける拡大図である。すべり軸受１０は、拡散層１０ｆを有している。すべり軸受１０は、スケール１０ｅをさらに有していてもよい。スケール１０ｅは、後述するように除去されていてもよい。スケール１０ｅ及び拡散層１０ｆは、すべり軸受１０の内周面１０ｃにある。拡散層１０ｆは、スケール１０ｅよりもすべり軸受１０の内部側にある。すなわち、スケール１０ｅは、拡散層１０ｆに接しており、摺動面を構成している。
【００２４】
スケール１０ｅは、厚さＴ１を有している。拡散層１０ｆは、厚さＴ２を有している。厚さＴ１及び厚さＴ２は、内周面１０ｃに直交する方向におけるスケール１０ｅ及び拡散層１０ｆの厚さである。好ましくは、厚さＴ１は、０．０１５ｍｍ以下である。特に好ましくは、厚さＴ１は、０．００５ｍｍ以下である。厚さＴ２は、０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
スケール１０ｅは、チタンの酸化物により構成されている。スケール１０ｅを構成するチタンの酸化物は、例えば、ＴｉＯ、ＴｉＯ２である。拡散層１０ｆには、酸素が固溶している。好ましくは、拡散層１０ｆは、チタンのα相により構成される結晶粒を含んでいる。好ましくは、拡散層１０ｆに含まれるα相の結晶粒は、等軸状に配列されている。
【００２６】
拡散層１０ｆにおける酸素の濃度は、内周面１０ｃからの距離が０．１ｍｍとなる位置において０．９９質量パーセント以上である。拡散層１０ｆにおける酸素の濃度は、内周面１０ｃからの距離が０．１ｍｍとなる位置において１．４６質量パーセント以上であることがさらに好ましい。拡散層１０ｆ中における酸素の濃度は、内周面１０ｃからの距離が０．０５ｍｍとなる位置において２．２質量パーセント以上であることが好ましい。拡散層１０ｆ中における酸素の濃度は、内周面１０ｃから０．０５ｍｍとなる位置において３．４７質量パーセント以上であることがさらに好ましい。なお、スケール１０ｅを除去する際の取り代が０．１０ｍｍとされた場合には、内周面１０ｃからの距離が０．１ｍｍとなる位置は、スケール１０ｅ除去後の摺動面の位置に対応し、スケール１０ｅを除去する際の取り代が０．０５ｍｍとされた場合には、内周面１０ｃからの距離が０．０５ｍｍとなる位置は、スケール１０ｅ除去後の摺動面の位置に対応する。
【００２７】
拡散層１０ｆ中における窒素濃度及び酸素濃度は、例えばＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）により測定される。
【００２８】
拡散層１０ｆの硬さは、内周面１０ｃからの距離が大きくなるにつれて、小さくなっている。拡散層１０ｆの硬さは、好ましくは、内周面１０ｃからの距離が０．０５ｍｍとなる位置において６３０Ｈｖ以上であり、内周面１０ｃからの距離が０．１ｍｍとなる位置において５００Ｈｖ以上である。拡散層１０ｆの硬さは、さらに好ましくは、内周面１０ｃからの距離が０．０５ｍｍとなる位置において６９０Ｈｖ以上であり、内周面１０ｃからの距離が０．１ｍｍとなる位置において５２０Ｈｖ以上である。
【００２９】
拡散層１０ｆの硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に規定されているビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。
【００３０】
（実施形態に係る機械部品の表面処理方法）
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る機械部品の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸酸工程Ｓ２と、冷却工程Ｓ３と、後処理工程Ｓ４とを有している。
【００３１】
準備工程Ｓ１においては、加工対象部材の準備が行われる。この加工対象部材は、実施形態に係る機械部品がすべり軸受１０である場合、純チタン又はチタン合金製のリング状の部材である。加工対象部材は、内周面を有している。加工対象部材の内周面は、最終的にはすべり軸受１０の内周面１０ｃとなる面である。
【００３２】
浸酸工程Ｓ２においては、加工対象部材の表面に対し、浸酸処理が行われる。より具体的には、加工対象部材の内周面に対して、浸酸処理が行われる。浸酸処理に際しては、不活性ガスと酸素とを含有する雰囲気ガス中において、熱処理炉を用いて加熱処理が行われる。雰囲気ガスの圧力は、例えば常圧（大気圧）である。この熱処理炉は、雰囲気ガス回収設備を有していてもよい。
【００３３】
雰囲気ガス中に含まれる不活性ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）である。加熱処理における加熱温度は、９００℃以上であることが好ましい。熱処理における加熱温度は、加工対象物を構成する純チタン又はチタン合金のβトランザス以下であることが好ましい。ここで、βトランザスとは、純チタン又はチタン合金中のα相がβ相への変態する温度である。例えば、６４チタン合金のβトランザスは、９９５℃である。熱処理における保持時間は、４時間以上であることが好ましい。熱処理における保持時間は、８時間以上であることがさらに好ましい。
【００３４】
雰囲気ガス中における酸素の分圧は、加熱温度において、加工対象部材の酸化物（すなわち、チタンの酸化物）の成長が抑制されるように設定される。より具体的には、雰囲気ガス中における酸素の濃度は、１００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下である。
【００３５】
浸酸工程Ｓ２においては、雰囲気ガス中の酸素が加工対象部材の表面から加工対象部材の内部に侵入、拡散し、拡散層１０ｆが形成される。また、浸酸工程Ｓ２においては、加工対象部材の表面に、スケール１０ｅが形成される。スケール１０ｅは、例えば後処理工程Ｓ４において除去されてもよい。
【００３６】
図４に示すように、実施形態に係る機械部品の表面処理方法は、雰囲気ガス回収工程Ｓ５をさらに有していてもよい。雰囲気ガス回収工程Ｓ５は、熱処理炉に設けられた雰囲気ガス回収設備を用いて行われる。雰囲気ガス回収工程Ｓ５においては、浸酸工程Ｓ２において用いられた雰囲気ガスの回収及び当該雰囲気ガスからの不純物の除去が行われる。雰囲気ガス回収工程Ｓ５において回収及び不純物の除去が行われた雰囲気ガスは、再び浸酸工程Ｓ２に用いられる。
【００３７】
冷却工程Ｓ３においては、加工対象部材は、熱処理炉から取り出され、冷却される。加工対象部材の冷却は、熱処理炉から取り出された加工対象部材を、例えば食塩水で水冷することにより行われる。
【００３８】
後処理工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理工程Ｓ４においては、例えば加工対象部材の洗浄、加工対象部材に対する研削、研磨等の機械加工等が行われる。これにより、加工対象部材からすべり軸受１０が製造される。なお、後処理工程Ｓ４においてスケール１０ｅが加工対象部材の内周面側から除去される際の取り代は、例えば０．１０ｍｍである。後処理工程Ｓ４においてスケール１０ｅが加工対象部材の内周面側から除去される際の取り代は、０．０５ｍｍであってもよい。
【００３９】
（スケール厚さ及び拡散層の硬度と拡散層中における酸素濃度との関係）
以下に、スケール１０ｅの厚さ及び拡散層１０ｆの硬度と拡散層１０ｆ中における酸素濃度との関係についての評価試験及びその結果を説明する。
【００４０】
＜試験片＞
まず、上記の試験に用いられた試験片について説明する。表１には、各試験片に用いられたチタン合金の組成が示されている。表１に示すように、各試験片に用いられたチタン合金は、６４チタン合金である。なお、試験片の寸法は、２０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍである。
【００４１】
【表１】
2019168080.tif 000003
【００４２】
＜熱処理条件＞
各試験片に対しては、上記の浸酸工程Ｓ２及び冷却工程Ｓ３が行われた。表２には、浸酸工程Ｓ２における加熱温度、保持時間及び雰囲気ガスが示されている。表２に示すように、試験片１及び試験片２の双方において、加熱温度は９２０℃であり、保持時間が８時間であった。試験片１及び試験片２の双方において、熱処理は、酸素とアルゴンとを含有する雰囲気ガス中で行われた。但し、試験片１に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は１００ｐｐｍであり、試験片２に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は５００ｐｐｍであった。なお、冷却工程Ｓ３は、５パーセントの食塩水で水冷することにより行われた。
【００４３】
【表２】
2019168080.tif 000004
【００４４】
＜スケール厚さ＞
試験片１及び試験片２の断面を研磨して顕微鏡観察を行ったところ、試験片１の表面に形成されたスケール１０ｅの厚さは０．００５ｍｍであり、試験片２の表面に形成されたスケール１０ｅの厚さは０．０１５ｍｍであった。なお、試験片１及び試験片２と同一の部材を大気中において８５０℃の加熱時間及び２４時間の保持時間で浸酸処理を行った場合のスケール１０ｅの厚さは、０．３５ｍｍであった。
【００４５】
＜硬さ評価試験＞
図５は、試験片１の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図６は、試験片２の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図５及び図６に示すように、試験片１及び試験片２の硬さは、表面からの距離が大きくなるにつれて小さくなっていた。
【００４６】
図５に示すように、試験片１の硬さは、表面から０．０５ｍｍの距離にある位置において、６３０Ｈｖであり、表面から０．１ｍｍの距離にある位置において、５２０Ｈｖであった。試験片１の硬さは、表面からの距離が０．１５ｍｍ以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片１においては、０．１５ｍｍ程度の拡散層１０ｆが形成されていることが明らかとなった。
【００４７】
図６に示すように、試験片２の硬さは、表面から０．０５ｍｍの距離にある位置において、６９０Ｈｖであり、表面から０．１ｍｍの距離にある位置において、５００Ｈｖであった。試験片２の硬さは、表面からの距離が０．１５ｍｍ以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片２においては、０．１５ｍｍ程度の拡散層１０ｆが形成されていることが明らかとなった。
【００４８】
図７は、試験片１中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図８は、試験片２中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図７及び図８に示すように、試験片１中及び試験片２中における酸素濃度は、表面からの距離が大きくなるにつれて小さくなっていた。
【００４９】
図７に示すように、試験片１中における酸素濃度は、表面から０．０５ｍｍの距離にある位置において２．２質量パーセントであり、表面から０．１ｍｍの距離にある位置において０．９９質量パーセントであった。試験片１中における酸素濃度は、表面からの距離が０．１５ｍｍ以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片１においては、０．１５ｍｍ程度の拡散層１０ｆが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。
【００５０】
図８に示すように、試験片２中における酸素濃度は、表面から０．０５ｍｍの距離にある位置において３．４７質量パーセントであり、表面から０．１ｍｍの距離にある位置において１．４６質量パーセントであった。試験片２中における酸素濃度は、表面からの距離が０．１５ｍｍ以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片２においては、０．１５ｍｍ程度の拡散層１０ｆが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。
【００５１】
（実施形態に係る機械部品及びその表面処理方法の効果）
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法の効果について説明する。実施形態に係る機械部品の表面処理方法においては、浸酸工程Ｓ２が、酸素の含有量が微量である雰囲気ガスを用いて行われるため、加工対象部材の表面に形成されるスケール１０ｅの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
【００５２】
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、保持時間が４時間以上である場合、加工対象部材の表面により多くの酸素が拡散する。そのため、この場合には、拡散層１０ｆ中における酸素の固溶量が増加することにより、拡散層１０ｆの硬度を改善することができる。
【００５３】
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、雰囲気ガス中における酸素の濃度が１００ｐｐｍ以下５００ｐｐｍ以上である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール１０ｅの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
【００５４】
純チタン及びチタン合金の熱処理においては、熱処理中にα相がβ相に相変態することにより、結晶粒が粗大化する傾向にある。そのため、実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加熱温度が９００℃以上であってβトランザス以下である場合、浸酸処理の際に加工対象部材を構成する結晶粒が粗大化することを抑制できる。
【００５５】
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加工対象部材が６４チタン合金である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール１０ｅの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
【００５６】
実施形態に係る機械部品の表面処理方法が雰囲気ガス回収工程Ｓ５を有している場合、雰囲気ガスを再利用することにより、処理コストの低減を図ることができる。
【００５７】
実施形態に係る機械部品としてのすべり軸受１０においては、摺動面に形成される脆いスケール１０ｅの厚さが抑制される。また、拡散層１０ｆは、酸素の固溶により強化されるため、靱性を維持しながら硬化する。したがって、実施形態に係る機械部品としてのすべり軸受１０によると、摺動面の靱性を維持しつつ、摺動面の硬さを改善することができる。
【００５８】
（実施形態に係る球面すべり軸受の構成）
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受２０の構成を説明する。
【００５９】
図９は、実施形態に係る球面すべり軸受２０の断面図である。図９に示すように、球面すべり軸受２０は、内輪２１と、外輪２２とを有している。球面すべり軸受２０は、ライナ２３をさらに有していてもよい。
【００６０】
内輪２１は、リング状の部材である。内輪２１は、上面２１ａと、底面２１ｂと、内周面２１ｃと、外周面２１ｄとを有している。上面２１ａ及び底面２１ｂは、中心軸２１ｅに直交している。底面２１ｂは、上面２１ａの反対側の面である。内周面２１ｃ及び外周面２１ｄは、上面２１ａ及び底面２１ｂに連なっている。内周面２１ｃは、断面視において（中心軸２１ｅを通る断面において）、直線状になっている。外周面２１ｄは、断面視において、円弧状になっている。内周面２１ｃと外周面２１ｄとの距離は、上面２１ａから底面２１ｂに向かうにしたがって一旦大きくなり、その後さらに底面２１ｂに向かうにしたがって再び小さくなる。外周面２１ｄは、摺動面を構成している。内輪２１は、チタン合金製である。内輪２１を構成するチタン合金は、例えば６４チタン合金である。
【００６１】
外輪２２は、リング状の部材である。外輪２２は、上面２２ａと、底面２２ｂと、内周面２２ｃと、外周面２２ｄとを有している。上面２２ａ及び底面２２ｂは、中心軸２２ｅに直交している。底面２２ｂは、上面２２ａの反対側の面である。内周面２２ｃ及び外周面２２ｄは、上面２２ａ及び底面２２ｂに連なっている。外周面２２ｄは、断面視において（中心軸２２ｅを通る断面において）、直線状になっている。内周面２２ｃは、断面視において、円弧状になっている。内周面２２ｃと外周面２２ｄとの距離は、上面２２ａから底面２２ｂに向かうにしたがって一旦小さくなり、その後さらに底面２２ｂに向かうにしたがって再び大きくなる。内周面２２ｃは、摺動面を構成している。外輪２２は、チタン合金製である。外輪２２を構成するチタン合金は、例えば６４チタン合金である。外輪２２は、内周面２２ｃが外周面２１ｄと対向するように配置されている。
【００６２】
内輪２１は、拡散層２１ｆと、スケール２１ｇを有している。スケール２１ｇは、拡散層２１ｆに接している。スケール２１ｇは、外周面２１ｄ（摺動面）を構成している。外輪２２は、拡散層２２ｆと、スケール２２ｇとを有している。スケール２１ｇは、拡散層２２ｆに接している。スケール２２ｇは、内周面２２ｃ（摺動面）を構成している。内輪２１が拡散層２１ｆ及びスケール２１ｇを有さず、外輪２２が拡散層２２ｆ及びスケール２２ｇを有していてもよい。外輪２２が拡散層２２ｆ及びスケール２２ｇを有さず、内輪２１が拡散層２１ｆ及びスケール２１ｇを有していてもよい。すなわち、内輪２１及び外輪２２のいずれか一方が、拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）及びスケール２１ｇ（スケール２２ｇ）を有していればよい。
【００６３】
拡散層２１ｆ及び拡散層２２ｆは、拡散層１０ｆと同様の構成を有している。スケール２１ｇ及びスケール２２ｇは、スケール１０ｅと同様の構成を有している。より具体的には、スケール２１ｇ（スケール２２ｇ）の厚さは、０．０１５ｍｍ以下である。スケール２１ｇ（スケール２２ｇ）の厚さは、好ましくは、０．００５ｍｍ以下である。
【００６４】
外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）中において、酸素濃度は、０．９９質量パーセント以上である。外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）中において、酸素濃度は、１．４６質量パーセント以上であることが好ましい。
【００６５】
外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．０５ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）中において、酸素濃度は、２．２質量パーセント以上である。外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）中において、酸素濃度は、３．４７質量パーセント以上であることが好ましい。
【００６６】
外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）の硬さは、５００Ｈｖ以上であってもよい。外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）の硬さは、５２０Ｈｖ以上であってもよい。外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．０５ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）の硬さは、６３０Ｈｖ以上であってもよい。外周面２１ｄ（内周面２２ｃ）からの距離が０．１ｍｍとなる位置の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）の硬さは、６９０Ｈｖ以上であってもよい。
【００６７】
ライナ２３は、内輪２１と外輪２２との間に配置されている。より具体的には、ライナ２３は、内周面２２ｃに取り付けられている。ライナ２３は、自己潤滑性の材料により構成されている。自己潤滑性の材料とは、相手材に対して摩擦係数が低い材料をいう。ライナ２３には、例えばポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも１の繊維を含む織布が用いられる。ライナ２３には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも１の材料を含む成形体が用いられてもよい。なお、球面すべり軸受２０がライナ２３を有していない場合には、例えば内輪２１に給油孔を設けられていてもよい。
【００６８】
（実施形態に係る球面すべり軸受の製造方法）
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受２０の製造方法を説明する。
【００６９】
図１０は、実施形態に係る球面すべり軸受２０の製造方法を示す工程図である。図１０に示すように、球面すべり軸受２０の製造方法は、内輪製造工程Ｓ６と、外輪製造工程Ｓ７と、ライナ取り付け工程Ｓ８と、組立工程Ｓ９とを有している。
【００７０】
内輪製造工程Ｓ６においては、内輪２１の製造が行われる。外輪製造工程Ｓ７においては、外輪２２の製造が行われる。内輪製造工程Ｓ６及び外輪製造工程Ｓ７は、上記の実施形態に係る機械部品の製造方法にしたがって行われる。ライナ取り付け工程Ｓ８においては、内周面２２ｃにライナ２３が取り付けられる。ライナ２３の取り付けは、ライナ２３が織布で構成されている場合には、当該織布を内周面２２ｃに貼付することにより行われる。ライナ２３の取り付けは、ライナ２３が樹脂成形体で構成されている場合には、内周面２２ｃに対してライナ２３を構成する樹脂材料を射出成型することにより行われる。
【００７１】
組立工程Ｓ９においては、内輪２１及び外輪２２の組立が行われる。組立工程Ｓ９は、例えば塑性加工により行われる。より具体的な方法の１つとしては、組立工程Ｓ９においては、第１に、外輪２２の内径を拡げる拡径工程が行われる。第２に、内径が拡げられた外輪２２に、内輪２１が挿入される。第３に、内輪２１が挿入された状態で外輪２２を再び縮径する縮径工程が行われる。以上により、球面すべり軸受２０の製造が完了する。
【００７２】
（実施形態に係る球面すべり軸受の効果）
以下に、実施形態に係る球面すべり軸受２０の効果を説明する。
【００７３】
上記のとおり、球面すべり軸受２０においては、内輪２１及び外輪２２の少なくとも一方が、拡散層１０ｆ及びスケール１０ｅと同様の構成の拡散層２１ｆ（拡散層２２ｆ）及びスケール２１ｇ（スケール２２ｇ）を有している。そのため、球面すべり軸受２０によると、摺動面における靱性を維持しつつ、摺動面における硬さを改善することができる。
【００７４】
球面すべり軸受２０がライナ２３を有している場合、ライナ２３は自己潤滑性の材料により構成されているため、内輪２１と外輪２２との摩擦を低減することができる。ライナ２３がポリテトラフルオロエチレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維及びポリエステル繊維からなる群から選択される少なくとも１の繊維を含む織布である場合、又はポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドからなる群から選択される少なくとも１の材料を含む成形体である場合、内輪２１と外輪２２との摩擦をさらに低減することができる。
【００７５】
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
上記の実施形態は、純チタン又はチタン合金製の機械部品及びその表面処理方法に有利に適用される。
【符号の説明】
【００７７】
Ｓ１  準備工程、Ｓ２  浸酸工程、Ｓ３  冷却工程、Ｓ４  後処理工程、Ｓ５  雰囲気ガス回収工程、Ｓ６  内輪製造工程、Ｓ７  外輪製造工程、Ｓ８  ライナ取り付け工程、Ｓ９  組立工程、１０  内輪、１０ａ  上面、１０ｂ  底面、１０ｃ  内周面、１０ｄ  外周面、１０ｅ  スケール、１０ｆ  拡散層、２０  球面すべり軸受、２１  内輪、２１ａ  上面、２１ｂ  底面、２１ｃ  内周面、２１ｄ  外周面、２１ｅ  中心軸、２１ｆ  拡散層、２２  外輪、２２ａ  上面、２２ｂ  底面、２２ｃ  内周面、２２ｄ  外周面、２２ｅ  中心軸、２２ｆ  拡散層、Ｔ１  厚さ、Ｔ２  厚さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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