(57)【要約】【課題】摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制するとともに、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動する転動装置を提供する。【解決手段】内輪２と外輪３との間に複数個の転動体４が保持器５を介して周方向に転動可能に配設され、転動体４、内輪２および外輪３のうち少なくとも転動体が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される転がり軸受１において、転動体４の表面あらさＲａ（σ１　）と、内・外輪２、３の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）を１　．０以下とし、且つ、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比を０．６以上２．０以下とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備し、転動体、可動子および支持体のうち少なくとも転動体が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される転動装置において、
前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）が１　．０以下であり、且つ、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が０．６以上２．０以下であることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記可動子および前記支持体は、曲げ強度が５５０ＭＰａ以上であるセラミックスで構成されたことを特徴とする請求項１記載の転動装置。
【請求項３】
前記可動子、前記支持体および前記転動体の内の少なくとも一つがＮｉを結合相とするＴｉＣ−Ｎｉ系或いはＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つ、Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の転動装置。
【請求項４】
前記可動子、前記支持体および前記転動体の内の少なくとも一つがＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つ、Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の転動装置。
【請求項５】
回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子、前記支持体および前記転動体のうちの少なくとも一つがＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つＮｉを１０重量％以上３０重量％以下含有することを特徴とする転動装置。
【請求項６】
前記ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいて、その合金炭素量（炭化物、炭窒化物中に換算した炭素量：Ｃ／Ｃ％）が８．０％以上１８．０％以下であることを特徴とする請求項５記載の転動装置。
【請求項７】
前記ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットに、Ｍｏ２　Ｃ、ＷＣおよびＣｒ３　Ｃ２　うちの少なくとも一つの元素を単独または複合で添加したことを特徴とする請求項５又は６記載の転動装置。
【請求項８】
回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子、前記支持体および前記転動体が非磁性・導電性材料からなり、且つ少なくとも転動体がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成されることを特徴とする転動装置。
【請求項９】
前記可動子および前記支持体がチタン合金からなり、且つ完成品表面の硬さがＨｖ４００以上であることを特徴とする請求項８記載の転動装置。
【請求項１０】
前記転動体がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金で構成され、Ｎｉの含有量が６重量％以上１５重量％以下であることを特徴とする請求項８又は９記載の転動装置。
【請求項１１】
前記転動体がＮｉを結合相とするＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、Ｎｉの含有量が１０重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする請求項８又は９記載の転動装置。
【請求項１２】
回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子および前記支持体のうちの少なくとも一方が耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、且つ前記転動体がサーメットで構成されていることを特徴とする転動装置。
【請求項１３】
前記転動体がＮｉを結合相とするサーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする請求項１２記載の転動装置。
【請求項１４】
前記転動体を転動可能に保持する保持器が樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１２又は１３記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル製造工程、半導体製造工程、ハードディスク製造工程、コンデンサ一製造工程の各種洗浄装置などの腐食環境下、半導体製造装置（電子線利用の露光・描画装置、検査装置など）　の磁場環境下、鉄鋼設備、窯炉内搬送用台車（キルンカー）、連続熱処理用コンベヤおよび焼付け塗装機用トロリーなどの高温炉内搬送システムのような高温環境下、工作機械、タービンおよび各種ポンプなどのような高速・高温環境下で使用され、且つ、無潤滑或いは潤滑条件が厳しい、例えば潤滑剤が枯渇しやすく、摩耗が生じやすい用途で使用される転動装置、また、半動体製造プロセスで利用される測長ＳＥＭのような計測装置、又は分析装置や露光装置などのような製造装置に使用され、非磁性かつ導電性が要求される環境下で、好適に使用し得る転がり軸受や直動装置などの特殊環境用転動装置、更に、半導体、液晶パネルおよびハードディスク等の製造工程で用いられる各種洗浄装置や食品機械等のように水または各種洗浄溶液（酸、アルカリ）中で使用される環境下、水または各種洗浄溶液がミスト状に存在するか、飛散してかかるような環境下、あるいはドライ環境下においても使用できる転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転動装置は、回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する。また、この複数個の転動体を案内保持した状態で前記可動子の軌道と前記支持体の軌道との間に回転自在に設けられた保持器をさらに有する場合もある。
【０００３】
半導体、液晶パネル、ハードディスクなどの製造工程では、半導体素子などの表面に付着する微細なパーティクルやアウトガスが製品の性能、信頼性、歩留まりなどに悪影響を及ぼすため、パーティクルやアウトガスの原因となる油やグリースを十分封入して転動装置の潤滑を行うことはせず、微量な潤滑剤や固体潤滑剤により転動装置の潤滑を行ったり、無潤滑下で転動装置を用いる場合がある。
【０００４】
また、半導体、液晶パネル、ハードディスク等の製造工程における各種洗浄工程では、種々の薬品が用いられており、これらに使用される転動装置は、前記薬品の雰囲気中などの腐食環境下で作動することが要求される。
更に、半導体、液晶パネル、ハードディスクなどの製造プロセスにおいて、電子線を利用する露光、描画装置、検査装置などでは、電子銃が照射されるシリコンウエハの移動に用いられる軸受、ボールねじ装置、リニアガイド装置などの転動装置が使用されているが、該転動装置に磁性材を用いると、磁場を乱したりして、測定精度や製造精度（描画精度）が低下してしまう。
【０００５】
更に、ジェットエンジンやガスタービンでは、省エネルギ―や環境問題の観点から、高効率化が進められており、ジェットエンジンやガスタービン等に用いられる転動装置は、より高速、高荷重、高温下で作動することが要求され、また、トルクを低減するために、より低粘度の潤滑剤を用いたりする。
ところで、上記転動装置には、従来から転動体をセラミックスで構成したものがある。このセラミックス製転動体は、通常、セラミック材料の粉末を加圧し、高温下で焼結成形することにより作製される。
【０００６】
従来のセラミックス製転動体として、窒化けい素を主成分として焼結したセラミックスからなる転動体が開示されており（例えば特許文献１参照）、このセラミックス製転動体は次のような手順で作成される。
まず、窒化けい素粉末および焼結助剤を例えば平均粒径１．０μｍ以下に粉砕して混合し、それらに溶剤を加えて混練することにより平均粒径１００〜１５０μｍに造粒する。
【０００７】
次いで、この造粒粉を用いて金型プレスにより外形を整え、この成形体を脱脂してから常圧焼結して、さらに等方加圧焼結処理（ＨＩＰ）を行う。その後、焼結体をバレル研磨などにより仕上げる。
腐食環境下で用いられる転がり軸受としては、例えばある程度大きなポアが存在するセラミックス製転動体に関する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、外輪が常圧焼結法、内輪がガス圧焼結法またはＨＩＰ法で作られたセラミック材料からなる耐食性転がり軸受に関する技術が開示され（例えば特許文献３参照）、内輪、外輪および転動体をそれぞれ炭化珪素のセラミック製とした転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献４参照）。
一方、磁場環境下で用いられる転がり軸受としては、例えば軌道輪および転動体の内の少なくとも一つがＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金で形成された転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献５参照）。
【０００９】
一般に非磁性材としては、ベリリウム銅、非磁性ステンレス鋼、セラミックスなどがある。
従来、磁場環境で磁性材の転がり軸受を使用すると磁場環境を乱すため、内輪、外輪、転動体などの構成要素を、非磁性材で形成するようにしているが、上述材料のうちベリリウム銅、非磁性ステンレス鋼で軸受を構成すると、各材料自体の硬さが低いため、材料が摩耗し易く寿命が低下してしまう。
【００１０】
そこで、軌道輪にベリリウム銅、転動体にセラミックス（窒化珪素、炭化珪素、アルミナ）を用いた転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献６参照）。
また、内・外輪および転動体の内の少なくとも一つがＷＣ−Ｎｉ系超硬合金で形成された転がり軸受、あるいは内・外輪がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金で形成され、且つ、転動体が非磁性セラミックスで形成された転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献７参照）。
【００１１】
更に、転動体を超硬合金又はサーメットで、内・外輪が軸受鋼又はステンレス鋼で形成された転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献８参照）。
また、潤滑油或いはグリースを内部に封入するして潤滑を行う転動装置としては、潤滑油或いはグリースを軸受内部空間に充填して潤滑を行い、且つ接触型シール部材或いはラビリンスシールにより水等が軸受内部に侵入することを防止する転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献９および特許文献１０参照）。
【００１２】
更に、保持器がフッ素樹脂或いは直径が２μｍ以下のチタン酸カリウムウィスカーの短繊維を含むエチレンテトラフロオロエチレン（ＥＴＦＥ）樹脂といった自己潤滑材料からなり、硬質カーボン球製転動体、および耐食材製軌道輪から軸受装置が構成され、この保持器と転動体との摩擦接触により保持器の構成材料が、転動体、内輪、外輪に移着して形成される薄い潤滑膜によって潤滑する技術が開示されている（例えば特許文献１１および特許文献１２参照）。
【００１３】
樹脂組成物からなる転がり軸受に関しては、内外軌道輪のうちの一方が嵌着対象に緩く嵌着され、内外軌道輪の両方又は緩く嵌着されている方の軌道輪がポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂で形成された玉軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献１３参照）。
また、樹脂組成物からなる転がり軸受において、固体潤滑剤で表面処理された転動体を用いる樹脂製転がり軸受に関する技術が開示されている（例えば特許文献１４参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６３−１０１５１９号公報
【特許文献２】
特開２０００−９１４６号公報
【特許文献３】
特開平８−１２１４８８号公報
【特許文献４】
特開平１０−８２４２６号公報
【特許文献５】
特開２０００−１３０４３９号公報
【特許文献６】
特開平１１−３３６７５５号公報
【特許文献７】
特開２０００−１５４８２５号公報
【特許文献８】
特開２０００−２５７６２７号公報
【特許文献９】
実開昭５５−３４００２号公報
【特許文献１０】
実開昭５７−５６２１８号公報
【特許文献１１】
特公平８−２６８９１号公報
【特許文献１２】
特許第２７０９１１９号公報
【特許文献１３】
特開平５−２０２９４３号公報
【特許文献１４】
特開平９−３０３４０３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１や特許文献２では、転動体が窒化けい素を主成分とするセラミックスで形成され、転動体と相対運動する内・外輪は軸受鋼などの金属で形成されるため、両者の硬さが２．２倍程度或いはそれ以上異なることになる。
この結果、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、硬いセラミックス製転動体によるアブレッシブ摩耗により、硬さが低い金属製の内・外輪が著しく摩耗し、転動装置が短時間で寿命になったり、外部環境を汚染する場合がある。
【００１６】
また、特許文献１では、内部にほとんどポアがない、高強度、高品質なセラミック製転動体を製作できるが、１０００気圧程度の非常な高圧を負荷する等方加圧焼結（ＨＩＰ）法により製作するため、コストが極めて高くつくと共に、半導体液晶パネル及びハードディスク等の製造工程で用いられる各種洗浄装置や食品機械などでは、荷重条件が比較的低く、等方加圧焼結（ＨＩＰ）法により製作されたセラミック製転動体に求められるような高い耐荷重性は要求されず、耐摩耗性が要求されるため、工作機械など高荷重が負荷され、信頼性が高く要求される用途に使用が限定されている。
【００１７】
特許文献３では、外輪が常圧焼結法で製造されているため、強度や破壊じん性が著しく低く、表面や内部欠陥を起点として微小クラックが伝播し易くなり、摩耗粉が多量に発生したり、割れが生じたりして、転動装置の寿命が短い場合がある。
特に、ラジアル荷重を支持するような場合には、外輪の負荷圏に荷重が集中するため、軽荷重下でも、常圧焼結法で製作した外輪の負荷圏においてクラックが容易に伝播し、極端に寿命が短い場合がある。
【００１８】
また、セラミック材料の中でも硬さは種々のものがあり、例えば窒化けい素系セラミックスではビッカース硬さＨｖ＝１３５０〜１８５０程度、炭化けい素系セラミックスでＨｖ＝２０００〜２８６０程度、アルミナ系セラミックスでＨｖ＝１６００〜２１００程度、ジルコニア系セラミックスでＨｖ＝１１００〜１６５０程度である。
【００１９】
したがって、特に、無潤滑下や潤滑条件が厳しく固体接触が生じるような場合、転動体と内・外輪にセラミックスを用いても、両者の硬さが大きく違うと、硬さが高い部材によるアブレッシブ摩耗により、硬さが低い部材の方が極端に摩耗し、転動装置の寿命が著しく短くなったり、外部環境を汚染する場合がある。
特許文献４では、内輪、外輪および転動体をそれぞれ炭化珪素のセラミックス製で構成しているため、耐食性は優れるが、強度および破壊靭性が低く、荷重がある程度負荷されると、表面あるいは全体にクラックが伝播して、剥離や割れが生じてしまう場合がある。
【００２０】
特に、ラジアル荷重を支持するような場合には、外輪の負荷圏に荷重が集中するため、軽荷重下においても、剥離や割れが生じ、極端に寿命が短い場合がある。
特許文献５あるいは特許文献６では、軌道輪にＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金（Ｈｖ＝３４０程度）やベリリウム銅（Ｈｖ＝４００程度）を、転動体にセラミックス（窒化珪素、炭化珪素、アルミナ）を用いる場合には、両者の硬さが約３倍以上異なる。
【００２１】
このため、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、硬いセラミックス製転動体によるアブレッシブ摩耗により、軟らかいＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金やベリリウム銅からなる内・外輪が著しく摩耗し、転動装置が短時間で寿命になったり、外部環境を汚染する場合がある。
また、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金やベリリウム銅のような軟質合金では、塑性変形が比較的低荷重で生じてしまうため、低荷重でしか使用することができない。
【００２２】
特許文献７では、内・外輪がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金で形成され、且つ転動体が非磁性セラミックスで形成された場合、セラミックスの種類によっては、内・外輪と転動体の硬さが著しく異なることがあり、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、硬さが高い部材によるアブレッシブ摩耗により、硬さが低い部材の方で極端に摩耗が生じ、転動装置の寿命が著しく短くなったり、外部環境を汚染する場合がある。
【００２３】
また、Ｎｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金においても、Ｎｉの含有率により強度、硬さあるいは焼結性が異なるため、Ｎｉの含有率がある範囲内でなければ、強度が低い、あるいは硬さ、即ち耐摩耗性が不十分であり摩耗が著しく進行し、あるいは焼結性が悪くポアが多く生じるためクラックが導入、伝播しやすくなり、比較的短時間で寿命になってしまう場合がある。
【００２４】
更に、Ｎｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金が全て非磁性ではなく、Ｎｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金の中でもＷＣ合金中における合金炭素量によっては強磁性となり、磁場中で使用すると磁場を乱したりして、測定精度や製造精度（描画精度）が低下してしまう場合がある。
このように、特許文献７には、非磁性となり、なおかつ、転動装置に要求される機械的強度や耐摩耗性を達成するために必要な技術内容に関しては開示されていない。
【００２５】
上述したように、半導体製造プロセスで利用される測長ＳＥＭのような計測装置あるいは分析装置や露光装置などのような製造装置のシリコンウエハの移動には軸受、ボ−ルねじ装置、リニアガイド装置などの転動装置が使用されているが、該転動装置に絶縁性材、および磁性材を用いると帯電したり、磁場を乱したりして、測定精度や製造精度（描画精度）が低下してしまう。
【００２６】
例えば、ＳＥＭは、電子銃から放出された電子ビームが収束レンズで絞られ試料上を走査コイルで２次元的に走査する。電子線照射によって試料表面から発生した２次電子を検出器で捕らえ、試料の表面像がブラウン管上に映し出される。特に、測長ＳＥＭでは、走査像で寸法を計測する場所を指定し、その部分の２次電子強度分布を用いて、倍率より演算して寸法を測定する。
【００２７】
また、露光装置では、電子銃から発生する電子ビームを所定の形状のビームとして試料に照射することによってパターン（回路図形）を描写していく。
したがって、特許文献７、特許文献６に開示されているように転動体に絶縁性セラミックスを用いると試料表面に入射電子が蓄積され、測長するための十分な高分解能が得られなくなる。また、磁性材を用いると電子線が曲げられ、正確な電子強度分布が得られなくなる。
【００２８】
以上の理由により、上記装置に使用される軸受には絶縁性であるセラミックスボールは使用できない。
特許文献８では、転動体を超硬又はサーメットで、内・外輪を軸受鋼又はステンレス鋼で形成した転がり軸受に関する技術が開示されているが、内・外輪が軸受鋼又はステンレス鋼で形成されているため、磁場、耐食環境下での使用に問題が起こる場合がある。
【００２９】
特許文献９では、軸受の作動に伴いシールリップ部の摩耗が進行し、軸受内部に水等が浸入すると、潤滑剤（グリース）が軟化、劣化して潤滑剤の潤滑性が著しく低下し、また、保持器が自己潤滑性を有しない金属材料で構成されているため、保持器と転動体などの接触面で金属材料同士の直接接触が生じ、軸受の寿命が極端に短くなる場合がある。
【００３０】
また、前述のように軸受内部に水等が浸入してグリースが軟化すると軸受外部への漏れや飛散が著しく増加するため、軸受装置の外部環境を汚染してしまうという間題がある。
特に半導体、液晶パネル、ハードディスク製造分野においては、ウエハ、ガラス基板、アルミ基板に軸受から流れ出たグリースなどのゴミや不純物が付着し欠陥や短絡などといった不良の原因となる場合がある。
【００３１】
また、特許文献１０では、ラビリンスシールを用いているが、ラビリンスシールのすきま空間から水等が浸入してグリースが軟化して劣化し、前記特許文献９と同様の問題がある。
特許文献１１あるいは特許文献１２では、潤滑油或いはグリースを使用していないので軸受装置の外部環境を汚染するという問題はないが、特許文献１１では、軌道道輪間の転動体の存する箇所に水を流入させる開口部を設けており、また、特許文献１２では、接触型のシールド板を装着しているので、水、各種洗浄液あるいは微細なゴミ、研磨粉、摩耗粉等は、開口部や非接触型のシールド板とこれと対向する面との間を通過して、軸受内部に浸入してしまう。
【００３２】
すると、特許文献１１およぴ特許文献１２の場合には、転動体が硬質カーボン球であるから、前記硬質カーボン球の硬さは軌道輪の１．５倍以上であるが、強度が低いため、軽荷重の場合、衝撃荷重が作用した場合、或いは微細なゴミ、研磨粉、摩耗粉等が浸入した場合に、前記硬質カーボン球の一部或いは全体が欠けたり、破損したりして、その破片をかみ込んでしまうために軸受の寿命が極端に短くなる場合がある。
【００３３】
また、水や各種洗浄溶液が開口部や非接触型のシールド板とこれと対向する面との間を通過して軸受内部に浸入してしまうため、保持器と転動体との摩擦接触による保持器材料の転動体等への移着が軸受内部に浸入してきた溶液により抑制されて保持器材料による潤滑膜が十分に形成されず、比較的短時間で軸受のトルクや振動が増加して寿命になってしまう場合がある。
【００３４】
更に、特許文献１１では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂から保持器が構成されているので、保持器の強度が低く、耐摩耗性に劣るので、保持器が異常に摩耗して軸受装置から外部に大量の粒子が飛散したり、軸受装置のトルクが著しく増加して寿命に至る場合がある。
更に、特許文献１３、特許文献１４では、転がり軸受を構成する樹脂組成物はポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリーレンスルフィド系樹脂あるいはポリアセタール樹脂であるため、特にドライ環境下では、比較的低荷重、低速度でも接触点におけるすべり摩擦により、簡単に接触面の温度が上昇し、摩耗が非常に多くなり、寿命が極端に短くなる場合がある。
【００３５】
更に、特許文献１４のように、転動体に固体潤滑剤の表面処理する場合には、ごく初期では固体潤滑膜により樹脂製軌道輪の摩耗が抑制されるが、二硫化モリブデンに代表される固体潤滑被膜は軸受の作動とともに摩耗しなくなるため、長期間作動することができないという間題がある。
本発明は上述した従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しい、例えば潤滑剤が枯渇しやすく、摩耗が生じやすい条件下においても、耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、外部環境を汚染することが少ない転動装置を提供することにある。
【００３６】
また、本発明の第２の目的は、磁場環境下において、周りに磁場を乱すことがなく、また、腐食環境下で、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しく、摩耗が生じやすい条件下においても、耐食性および耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、更には、外部環境を汚染することが少ない転動装置を提供することにある。
更に、本発明の第３の目的は、十分な導電性および非磁性を確保し、且つ長寿命を維持することにより、測長ＳＥＭのような計測装置あるいは分析装置、露光装置に、好適に使用し得る転がり軸受及び直動案内装置などの特殊環境用転動装置を提供することにある。
【００３７】
更に、本発明の第４の目的は、比較的簡易に製造でき、実用上十分な耐荷重性を有し、潤滑条件が厳しく潤滑不良になりやすい環境下、水または各種洗浄溶液（酸、アルカリ）中で使用される環境下、水または各種洗浄溶液がミスト状に存在するか、飛散してかかるような環境下、あるいはドライ環境下においても摩耗が生じ難く、長期にわたって作動することができる転動装置を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備し、転動体、可動子および支持体のうち少なくとも転動体が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される転動装置において、
前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）が１　．０以下であり、且つ、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が０．６以上２．０以下であることを特徴とする。
【００３９】
上記構成によれば、前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１　／σ２　）が１　．０　以下であり、かつ、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が、０．６以上２．０以下としているので、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下においても、接触点におけるアブレッシブ摩耗を効果的に抑制することができる。
【００４０】
この結果、摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制することができるとともに、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間の作動を確保することができる。
なお、前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１　／σ２　）が１　．０　を超え、或いは、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が、０．６未満２．０超えの場合は、両者の硬さが大きく違うことになるため、硬さが高い部材によるアブレッシブ摩耗により、硬さが低い部材の方が極端に摩耗し、転動装置の寿命が著しく短くなったり、外部環境を汚染することになる。
【００４１】
ここで、より好ましくは、前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１　／σ２　）が０．８以下であり、かつ、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が、０．７以上１．９以下であり、更に好ましくは、前記転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、前記可動子あるいは前記支持体の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１　／σ２　）が０．５以下であり、かつ、前記転動体の表面硬さと前記可動子の表面硬さとの比、および前記転動体の表面硬さと前記支持体の表面硬さとの比が、０．８以上１．９以下である。
【００４２】
また、酸や強アルカリ溶液中など強い腐食環境下や高温環境下においては、前記可動子および支持体が曲げ強度５５０ＭＰａ以上であるセラミックスで構成されることが好ましい（請求項２）。
前記可動子および支持体を構成するセラミックスの曲げ強度が５５０ＭＰａ未満の場合には、転動装置の作動時に繰返し応力が可動子や支持体の転走面における接触点に負荷されることにより、可動子や支持体の表面に微細なクラックが発生して伝播し、この結果、摩耗粉が多量に発生したり、クラックが可動子や支持体を貫通して割れが生じたりして、転動装置の寿命が短くなる場合がある。
【００４３】
なお、可動子、支持体および転動体の全てに、セラミック材料を用いる場合には、軽量で、耐摩耗性に優れ、更には、凝着しにくく、耐食性および耐熱性に優れ、剛性が向上する。
本発明の転動装置においては、可動子、支持体および転動体のうち、少なくとも一つをＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成することもでき、Ｎｉの含有率を１０重量％以上、３０重量％以下にすることもできる（請求項３）。
【００４４】
Ｎｉの含有率が１０重量％未満の場合には、焼結性が悪く、ポアが著しく多くなるため、強度が極端に低下してクラックが導入・伝播し易くなり、短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
一方、Ｎｉの含有率が３０重量％を超える場合には、硬さ、即ち、耐摩耗性が著しく低下するため、特に、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、接触点におけるアブレッシブ摩耗や凝着摩耗が急激に増加し、生じた多量の摩耗粉により外部環境を汚染したり、表面あらさが増大して著しく振動が増大し、短時間で寿命になる場合がある。
【００４５】
また、超硬合金の場合には、各種酸に対する腐食は結合相の選択的溶解が主であるため、Ｎｉの含有率が３０重量％を超えると、結合相の溶解が著しく増加するため、極端に耐食性が低下し、寿命が非常に短い場合がある。
Ｎｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金において、Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下である場合には、転動装置の部材として十分な強度、硬さ（耐摩耗性）および耐食性を有することになり、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間の作動を確保することができる。
【００４６】
Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下であるＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系（請求項４）、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットのビッカース硬さＨｖは９００〜１４００程度で従来金属材料（例えば軸受鋼：Ｈｖ＝７００、ＳＵＳ４４０ＣＨ：Ｈｖ＝６７０）と比較して高硬度で、耐熱性に優れるため、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下においても、接触点におけるアブレッシブ摩耗或いは凝着摩耗を効果的に抑制することができ、摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制することができると共に、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間の作動を確保することができる。
【００４７】
また、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットのビッカース硬さは９００〜１４００程度であるため、塑性変形が起こりにくく、大きな荷重を支持することができる。
Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの線膨張係数は８．６〜１１×１０−６／Ｋ程度であり、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金（５×１０−６／Ｋ程度）より格段に従来金属材料に近いため、温度変化がある環境下においても、軸と転動装置の嵌合部材との間、あるいは、ハウジングと転動装置の嵌合部材との間で、はめあいの変化が少なくクリープや過大な応力が生じにくい。
【００４８】
Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの密度は７〜８×１０３　ｋｇ／ｍ３　程度でＷＣ−Ｎｉ系超硬合金（１４×１０３　ｋｇ／ｍ３　程度）の１／２程度であるため、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金のように高密度に起因した遠心破壊は非常に起こりにくい。
Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの破壊じん性値は１０〜１２ＭＰａ・ｍ１／２　であり、セラミックス（窒化けい素で７　ＭＰａ・ｍ１／２　程度）と比較して高い。そのため、より高い応力下においても、クラックが導入・伝播しにくく、より高い荷重下において長期間の作動を確保することができる。
【００４９】
Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットは非磁性であるため、転動装置周辺の磁場を乱すことがなく、電子線を利用する計測装置あるいは分析装置や露光装置にも使用することができる。
さらに、転動体がセラミックスで構成される転動装置においては、可動子および支持体をＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成する場合には、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットはセラミックスと硬さが近いため、接触点におけるアブレッシブ摩耗あるいは凝着摩耗を効果的に抑制することができる。
【００５０】
この結果、摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制することができるとともに、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境においても、長時間の作動を確保することができる。
因みに、従来では、上記Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットは、転動装置の部材としては使用されていない。
【００５１】
上述の理由により、請求項１〜請求項４の発明においては、高速回転性能および耐荷重性能に優れ、各種スピンドル、各種ポンプ、半導体製造装置（搬送装置、露光・描画装置、検査装置、など）、各種洗浄装置、工作機械、タービンなどのように、高速、腐食、高温あるいは磁場環境下で使用され、かつ、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しい、例えば潤滑油が枯渇しやすく摩耗が生じやすい条件下で使用される場合でも、耐摩耗性に優れ、長期間の作動を確保することができ、外部環境を汚染することが少ない転動装置を提供することができる。
【００５２】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項５に係る発明は、回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子、前記支持体および前記転動体のうちの少なくとも一つがＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つＮｉを１０重量％以上３０重量％以下含有することを特徴とする。
【００５３】
Ｎｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいて、Ｎｉの含有量が１０重量％未満の場合には、焼結性が悪く、ポアが生じるため、強度が極端に低下し、クラックが導入、伝播し易くなるため、短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
一方、Ｎｉの含有量が３０重量％を超える場合には、硬さ、即ち、耐摩耗性が著しく低下するため、特に、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、接触点におけるアブレッシブ摩耗あるいは凝着摩耗が急激に増加し、生じた多量の摩耗粉により外部環境を汚染したり、表面あらさが増大し著しく振動が増大し、短時間で寿命になる場合がある。
【００５４】
また、サーメット材の場合には、各種酸に対する腐食は結合相の選択的溶解が主であるため、Ｎｉの含有量が３０重量％を越える場合には、結合相の溶解が著しく増加するため、極端に耐食性が低下し、寿命が非常に短い場合がある。
Ｎｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいて、Ｎｉの含有量が１０重量％以上３０重量％以下である場合には、転動装置として十分な強度、硬さ（耐磨耗性）および耐食性を有することになり、潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動することができる。
【００５５】
また、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの合金中における合金炭素量は、８．０％以上１８．０％以下（Ｃ／Ｃ％）が好ましい（請求項６）。
前記合金炭素量が８．０％以上１８．０％以下（Ｃ／Ｃ％）の場合には、非磁性であり、磁場環境下で使用しても外部の磁場を乱すことがなく、電子線を用いて露光や測定する装置で測定精度や製造精度（描画精度）が低下することがない。
【００５６】
また、転動装置として十分な強度と硬さ（耐摩耗性）を有することになり、潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動することができる。
前記合金炭素量が８．０％（Ｃ／Ｃ％）未満の場合も非磁性であるが、Ｎｉ３　Ｗ３　Ｃ相が生じることにより強度と耐摩耗性が低下し、合金炭素量が８．０％以上１８．０％以下（Ｃ／Ｃ％）の場合より耐久性が劣る。
【００５７】
また、Ｎｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの破壊靭性値は、１０〜２０ＭＰａ・ｍ１／２　程度であり、セラミックス（窒化珪素で７ＭＰａ・ｍ１／２　程度）と比較して非常に高い。
そのため、より高い応力下においても、クラックが導入、伝播しにくく、より高い荷重下において長期間作動することができる。
【００５８】
更に、前記ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットに、Ｍｏ２　Ｃ、ＷＣおよびＣｒ３　Ｃ２　うちの少なくとも一つの元素を単独または複合で添加されるのが好ましい（請求項７）。Ｍｏ２　Ｃ、Ｃｒ３　Ｃ２　およびＷＣを添加すると、さらに、耐食性、強度、硬さが向上する。
上述の理由により、請求項５〜７の発明においては、磁場環境下において、周りに磁場を乱すことがなく、また、腐食環境下で、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しく、摩耗が生じやすい条件下においても、耐食性および耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、更には、外部環境を汚染することが少ない転動装置を提供することができる。
【００５９】
更に、上記第３の目的を達成するために、請求項８に係る発明は、回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子、前記支持体および前記転動体が非磁性・導電性材料からなり、且つ少なくとも転動体がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成されることを特徴とする。
【００６０】
前記ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系等がある。
また、前記サーメットとしては、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−ＺｒＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｍｏ２　Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（ＣＮ）−ＷＣ−Ｎｉ系等がある。
【００６１】
請求項９に係る発明は、請求項８において、前記可動子および前記支持体がチタン合金からなり、且つ完成品表面の硬さがＨｖ４００以上であることを特徴とする。
前記完成品の硬さがＨｖ４００未満だと、転動体に対して摩耗が多くなり、摩耗粉が生じるが、Ｈｖ４００以上の硬さを有すると、摩耗が減少する。
【００６２】
チタン合金としては、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ系、Ｔｉ一Ｍｏ−Ｚｒ−Ａｌ系、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｚｒ系、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ａ１系等がある。
更に、可動子および支持体が非磁性、導電性のチタン合金からなり、転動体が非磁性で導電性のあるＷＣ−Ｎｉ系超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにすることで、非磁性で且つ導電性を有する転動装置を提供することができる。
【００６３】
転動体をＷＣ−Ｎｉ系超硬合金とした場合には、Ｎｉの含有量が６重量％以上１５量％以下であることが好ましい（請求項１０）。
Ｎｉの含有量が６重量％未満の場合には、焼結性が悪く、ポアが著しく多くなるため、強度が極端に低下し、クラックが導入，伝播し易くなり、短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
【００６４】
一方、Ｎｉの含有量が１５重量％を越える場合には、硬さ、即ち、耐摩耗性が著しく低下するため、特に、無潤滑条件下などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、接触点におけるアブレッシブ摩耗あるいは凝着摩耗が急激に増加し、生じた多量の摩耗粉により外部環境を汚染したり、表面粗さ、振動が増大し、短時間で寿命になる場合がある。
【００６５】
また、転動体をＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットとした場合は、Ｎｉの含有量が１０重量％以上３０重量％以下であることが好ましい（請求項１１）。
Ｎｉの含有量が１０重量％未満の場合には、焼結性が悪く、ポアが著しく多くなるため、強度が極端に低下し、クラックが導入、伝播し易くなり、短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
【００６６】
一方、Ｎｉの含有量が３０重量％を越える場合には、硬さ、即ち、耐摩耗性が著しく低下するため、特に、無潤滑条件下などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、接触点におけるアブレッシブ摩耗あるいは凝着摩耗が急激に増加し、生じた多量の摩耗粉により外部環境を汚染したり、表面粗さ、振動が増大し、短時間で寿命になる場合がある。
【００６７】
ここで、可動体および支持体に用いる非磁性、導電性材料は特に限定されず、チタン合金（透磁率１．０００１）の他に、非磁性超硬合金（透磁率１．０００１）、非磁性ステンレス鋼（透磁率１．０００２）、ベリリウム銅合金（１．０００００４）などが例として挙げられる。その中でも非磁性超硬合金を用いる場合には、十分な硬さを有するので好適に使用できる。
【００６８】
上述の理由により、請求項８〜１１の発明においては、十分な導電性および非磁性を確保し、且つ長寿命を維持することができるので、測長ＳＥＭのような計測装置あるいは分析装置、露光装置に、好適に使用し得る転がり軸受及び直動案内装置などの特殊環境用転動装置を提供することができる。
更に、上記第４の目的を違成するために、請求項１２に係る発明は、回転運動または直線運動可能な可動子、この可動子を支持する支持体、これら可動子と支持体との間に介在し、前記可動子の運動に伴って転動する複数個の転動体を具備する転動装置において、
前記可動子および前記支持体のうちの少なくとも一方が耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、且つ前記転動体がサーメットで構成されていることを特徴とする。
【００６９】
上記構成によれば、前記可動子および前記支持体のうちの少なくとも一方を耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物で構成し、且つ前記転動体をサーメットで構成しているので、耐摩耗性および耐食性が向上するため、水や各種洗浄溶液が軸受内部に浸入して潤滑条件が厳しくなる環境下やドライ環境下においても、自己潤滑性に優れる樹脂組成物が可動子、支持体から転動体に転移して潤滑膜が形成され、長期にわたって転動装置の安定した作動を確保することができる。
【００７０】
また、転動体をサーメットで構成しており、サーメットはビッカース硬さでＨｖ１０００あるいはそれ以上の硬さを有し、耐摩耗性に優れるため，前記樹脂組成物に繊維状充填材が配合されている場合においても、炭素繊維などの硬さが高い繊維状充填材により、転動体が損傷、摩耗することを効果的に低減し、寿命を格段に長くすることができる。
【００７１】
請求項１３に係る発明は、請求項１２において、転動体がＮｉを結合相とするサーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする。
Ｎｉの含有率が１０重量％未満の場合には、焼結性が悪く、ポアが著しく多くなるため、強度が極端に低下して加工時などにクラックが伝播し、損傷し易くなり、樹脂組成物からなる可動子や支持体が摩耗され、短時間で寿命になる場合がある。
【００７２】
一方、Ｎｉの含有量が３０重量％を超える場合には、硬さ、即ち、耐摩耗性が著しく低下するため、特に無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下では、アブレッシブ摩耗や凝着摩耗が急激に増加し、生じた多量の摩耗粉により外部環境を汚染したり、表面あらさが増大して著しく振動が増大し、短時間で寿命になる場合がある。
【００７３】
請求項１４に係る発明は、請求項１２又は１３において、転動体を転動可能に保持する保持器が樹脂組成物で構成されること特徴とする（請求項１５）。
前記保持器が樹脂組成物で構成される場合には、保持器を構成する自己潤滑性に優れる樹脂組成物が前記転動体に効果的に移着するため、潤滑性を向上することができ、より長期にわたって安定して作動することができる。
【００７４】
なお、転動体にサーメットを用いることで、耐食性および耐熱性に優れ、剛性が向上する。
上述の理由により、請求項１２〜１４の発明においては、潤滑条件が厳しく潤滑不良になりやすい条件下、あるいは溶液中や飛散してくるような条件下においても、耐食性に優れ摩耗が生じ難いため、半導体液晶パネル、及びハードディスク等の製造工程で用いられる各種洗浄装置や食品機械等のように水または各種洗浄溶液（　酸、アルカリ）中で使用される環境下、水または各種洗浄溶液がミスト状に存在するか、飛散してかかるような環境下、あるいはドライ環境下においても、摩耗が生じ難く、長期間安定して作動することができる転動装置を提供することができる。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図１は本発明に係る転動装置の第１の態様の実施の形態である転がり軸受の要部断面図、図２は軸受回転試験機を示す概略図、図３は転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）が０．２０である場合における、転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と、耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図、図４は転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１　／σ２）と、転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と、耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図、図５は回転試験の説明図、図６はＮｉ含有率と耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図、図７は本発明に係る転動装置の第２の態様の実施の形態である転がり軸受の耐久性とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図、図８は本発明に係る転動装置の第３の態様の実施の形態である転がり軸受のトルク寿命とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図、図９は本発明に係る転動装置の第４の態様の実施の形態である転がり軸受の耐久性とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図である。
【００７６】
なお、各実施の形態共に、転動装置として転がり軸受を例に採って説明するが、転がり軸受の他に、直動案内装置やボールねじ装置等の転動装置に本発明を適用してもよいのは勿論である。
まず、図１を参照して、本発明に係る転動装置の第１の態様の実施の形態である転がり軸受から説明すると、この転がり軸受１は、内輪２の軌道溝２ａと外輪３の軌道溝３ａとの間に複数個の転動体４が冠形の保持器５を介して周方向に転動可能に配設されている。なお、内輪２を回転させる場合は、内輪２が本発明でいう可動子、外輪３が本発明でいう支持体となり、一方、外輪３を回転させる場合は、外輪３が本発明でいう可動子、内輪２が本発明でいう支持体となる。
【００７７】
ここで、この実施の形態では、内輪２、外輪３および転動体４の内の少なくとも転動体４が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される場合において、転動体４の表面あらさＲａ（σ１　）と、内輪２あるいは外輪３の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）を１　．０以下、好ましくは０．８以下、更に好ましくは０．５以下とし、且つ、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比を０．６以上２．０以下、好ましくは０．７以上１．９以下、更に好ましくは０．８以上１．９以下としている。
【００７８】
これにより、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下においても、接触点におけるアブレッシブ摩耗を効果的に抑制することができ、この結果、摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制することができるとともに、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動することができる。
【００７９】
また、酸や強アルカリ溶液中など強い腐食環境下や高温環境下においては、内輪２および外輪３を曲げ強度５５０ＭＰａ以上であるセラミックスで構成することにより、軸受回転時に繰返し応力が内輪２や外輪３の転走面における接触点に負荷されても内輪２や外輪３の表面に微細なクラックが発生して伝播するのを防止することができる。
【００８０】
【実施例】
転がり軸受としての耐久性を評価するために、図１に示す転がり軸受（型番６００１：内径φ１２ｍｍ、外径φ２８ｍｍ、幅８ｍｍ）を複数個（実施例１〜１８および比較例１〜８）作製した。
実施例１〜１８および比較例１〜８に使用した原材料を一括して示すと、以下の通りである。
【００８１】
（１）　窒化けい素系１（日本タングステン製ＮＰＮ−３；Ｈｖ＝１８５０、曲げ強度＝１３００ＭＰａ）
（２）　ジルコニア系１（京セラ製Ｚ７０３；Ｈｖ　＝１３５０、曲げ強度＝１９６０ＭＰａ）
（３）　ジルコニア系２（日本タングステン製ＮＰＺ−２；Ｈｖ＝１４５０、曲げ強度＝１７００ＭＰａ）
（４）　アルミナ系１（サンゴバンノ―トン製ＡＺ−９３；Ｈｖ＝１６００、曲げ強度＝１１８０ＭＰａ）
（５）　アルミナ系２（東芝製ＡＬ−１６；Ｈｖ＝１７５０、曲げ強度＝３２０ＭＰａ）
（６）　炭化けい素系１（日本タングステン製ＮＰＳ−１；Ｈｖ＝２４００、曲げ強度＝５６０ＭＰａ）
（７）　炭化けい素系２（三井鉱山マテリアル製ＭＳＣ；Ｈｖ＝２０００、曲げ強度＝４９０ＭＰａ）
（８）　超硬系１（日本タングステン製ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系ＮＭ１８；Ｈｖ　＝１０５０）
（９）　超硬系２（日本タングステン製ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系ＮＲ１１；Ｈｖ　＝１４５０）
（１０）超硬系３（日本タングステン製ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系ＲＣＣＬ；Ｈｖ　＝２０００）
（１１）超硬系４（ダイジェット工業製ＷＣ−Ｃｏ　、Ｎｉ系ＦＢ０１；Ｈｖ　＝２８００）
（１２）超硬系５（住友電気工業製ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系Ｍ６１Ｕ；Ｈｖ　＝１２５０）
（１３）サーメット系１（日本タングステン製ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ　系ＤＵＸ４０；Ｈｖ＝１４５０）
（１４）サーメット系２（旭ガラス製ホウ化物系ＵＤ−ＩＩ３５Ｔ；Ｈｖ　＝１０００）
（１５）ＳＵＳ４４０Ｃ（Ｈｖ　＝６７０）
（１６）ベリリウム銅（Ｈｖ　＝４００）
【００８２】
なお、ビッカース硬さＨｖは、転がり軸受を構成する部材の平坦面を対象に、ＪＩＳ　Ｒ１６１０に基づいて測定した値を用い、曲げ強度については、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に基づいて測定した値を用いた。
耐久性の評価試験は、図２に示す日本精工株式会社製軸受回転試験機を用い、無潤滑下で回転試験を行ない、振動値を基準として耐久性を評価した。
この軸受回転試験機は、モータに連結継ぎ手を介して連結されたスピンドルのシャフトに試験軸受としての転がり軸受の内輪（内輪回転）を嵌合して該転がり軸受を容器内の水に浸漬させており、外輪にはワイヤーおよび滑車を介して錘によりラジアル荷重が負荷され、また、外輪にはプレートを介して振動計が取り付けられている。
【００８３】
試験条件は、回転速度：５０００ｍｉｎ−１、ラジアル荷重：９８０Ｎ、温度：常温とし、試験軸受の保持器には冠型ふっ素系樹脂保持器を用いた。そして、振動計による振動値が初期値の３倍に上昇した時点を転がり軸受の寿命とした。
なお、各実施例１〜１８および比較例１〜８における転がり軸受の耐久性（振動寿命）は、比較例１の耐久性（振動寿命）を１とした相対値で示す。
試験結果を表１および表２に示す。ここで、表１については、転動体の表面粗さＲａ（σ１）と内・外輪の表面粗さＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）は、いずれの場合も０．２とした。
【００８４】
【表１】
2004003633.tif 000003
【００８５】
【表２】
2004003633.tif 000004
【００８６】
表１および表２から明らかなように、内輪２、外輪３および転動体４の内の少なくとも転動体４が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される場合において、転動体４の表面あらさＲａ（σ１　）と、内輪２あるいは外輪３の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）が１　．０以下であり、且つ、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比が０．６以上２．０以下である実施例１〜１８は、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比が０．６未満又は２．０を超える比較例１〜４、並びに転動体４の表面あらさＲａ（σ１　）と、内輪２あるいは外輪３の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）が１　．０を超える比較例５〜８と比較して耐久性が大幅に向上しているのが判る。
【００８７】
特に、転動体４の表面あらさＲａ（σ１　）と、内輪２あるいは外輪３の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）が０．５以下であり、且つ、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比が０．８以上１．９以下であり、内輪２および外輪３がセラミックスの場合には、セラミックスの曲げ強度が５５０ＭＰａ以上である実施例１〜３、実施例５〜１０、実施例１４〜１５および実施例１７の耐久性が優れているのが判る。
【００８８】
実施例１１〜１３は、σ１／σ２が０．５以下であり、転動体４の表面硬さと内輪２の表面硬さとの比、および転動体４の表面硬さと外輪３の表面硬さとの比が０．６以上２．０以下であるが、内輪２および外輪３を構成するセラミックスの曲げ強度が５５０ＭＰａ未満であるため、実施例１〜１０、１４〜１８と比較すると耐久性がやや劣るものの、比較例１〜８よりは長い耐久性を有する。
【００８９】
次に、図３に転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と耐久性（振動寿命）との関係を示す。なお、試験軸受の保持器には冠型フッ素系樹脂保持器を用いた。
また、転がり軸受の耐久性（振動寿命）は、比較例１の耐久性（振動寿命）を１とした相対値で示す。ここで、前記転動体の表面あらさＲａ（σ１）と、前記内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）はいずれの場合も０．２０とした。
【００９０】
図４に、転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１　／σ２）、および転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比をそれぞれ変化させた場合において、転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１　／σ２　）と、転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と、耐久性（振動寿命）との関係を示す。ここで、試験軸受の保持器には冠型フッ素系樹脂保持器を用いた。
【００９１】
なお、転がり軸受の耐久性（振動寿命）は、比較例１の耐久性（振動寿命）を１とした相対値とし、相対寿命が１未満の場合、相対寿命が１以上２．５未満の場合、相対寿命が２．５以上５未満の場合、相対寿命が５以上１０未満の場合、相対寿命が１０以上の場合に分別して表示した。
図３および図４からも明らかなように、本発明例は従来例と比べて、無潤滑のような潤滑条件が厳しい環境下においても長寿命を有することが判る。
【００９２】
次に、本発明の他の実施例１９〜２６および比較例９〜１１に使用した原材料を一括して示すと、以下の通りである。
本発明における実施例１９〜２２で用いたＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットは、ＴｉＣＮ（粒度１〜１．５μｍ）を３０重量％、Ｎｉ（粒度１〜１．５μｍ）を１５重量％およびＣｒ３　Ｃ２　（粒度２〜２．５μｍ）を残部とする割合で原料粉末を混合し、金型プレスで成形した。
【００９３】
次に、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）し、研削、研磨して供試体を作成した。また、セラミックスとしては、窒化けい素（日本特殊陶業製ＥＣ−１４１：Ｈｖ＝１５００）を使用した。更に、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメット１，２（日本タングステン製ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ　系ＤＵＸ４０；Ｈｖ＝１４５０，日本タングステン製ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ　系ＤＵＸ３０；Ｈｖ＝１７００）およびホウ化物系サーメット（旭ガラス製ホウ化物系ＵＤ−ＩＩ５０Ｔ；Ｈｖ　＝１１００）により供試体を作成した。
【００９４】
一方、比較例９〜１１として、超硬（富士ダイス製ＷＣ−Ｎｉ　系Ｍ４５；Ｈｖ＝１１００）、ＳＵＳ４４０Ｃ（Ｈｖ＝６７０）およびベリリウム銅（Ｈｖ＝４００）により実施例と同じ寸法形状および表面あらさの供試体を作成した。
なお、ビッカース硬さＨｖは、転動装置を構成する材料の平坦面を対象に、ＪＩＳ　Ｒ１６１０に基づいて測定した値を用いる。
【００９５】
転がり軸受としての耐久性を評価するために、図１と同一構造の転がり軸受（型番６０００：内径φ１０ｍｍ、外径φ２５ｍｍ、幅８ｍｍ）を表３に示す材料を用いて作成した。ここで、表３については、転動体の表面粗さＲａ（σ１）と内・外輪の表面粗さＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）は、いずれの場合も０．２とした。
【００９６】
耐荷重性は、日本精工性軸受回転試験機を用いて評価し、常温、無潤滑下、１０％塩酸水溶液中で回転速度を１０００ｍｉｎ−１と一定とし、ラジアル荷重２０Ｎから試験を開始し、ラジアル荷重を３時間毎２０Ｎずつ増加していき、振動値が急激に増加した時点のラジアル荷重を限界荷重として、耐荷重性を評価する基準値とした。これらの結果を表３にまとめて示す。なお、各実施例および比較例における転がり軸受の耐荷重性（限界荷重）は、比較例９の耐荷重性（限界荷重）を１とした相対値で示す。
【００９７】
耐久性の評価試験は、耐荷重性の評価試験に用いたものと同じ日本精工製軸受回転試験機を用いて、常温、無潤滑下、１０％塩酸水溶液中で回転試験を行い、振動値を基準として耐久性を評価した。試験条件は、回転速度１０００ｍｉｎ−１、ラジアル荷重１９６Ｎである。
いずれの場合も、保持器には冠型ふっ素系樹脂保持器を用いた。ここでは、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を転がり軸受の寿命とした。これらの結果を表３にまとめて示す。なお、各実施例および比較例における転がり軸受の耐久性（振動寿命）は比較例９の耐久性（振動寿命）を１とした相対値で示す。また、非磁性が要求される環境下で好適に使用し得るか評価するために、図５に示す回転試験を行った。
【００９８】
図５では、回転軸１１に取り付けられた試験軸受１２に永久磁石１３を近づけた状態で該試験軸受１２を回転させ、その際に生じる磁束密度の変化をガウスメータ１４で測定することにより、軸受が回転する際の周辺磁場への影響を評価した。結果を併せて表３に示す。
なお、軸受を回転させた際に生じる磁束密度の変化が０．１ｍＴ以下であるものを非磁性試験合格とした。非磁性の場合は○、磁性の場合は×で表示している。
【００９９】
【表３】
2004003633.tif 000005
【０１００】
表３から明らかなように、本発明の実施例の転がり軸受は、比較例と比べて、無潤滑下、腐食環境下のような潤滑条件が非常に厳しい環境下においても、非磁性であり、長寿命を有することが判る。
また、内・外輪および転動体の少なくともいずれか一つをＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで作成する実施例の場合には、内・外輪および転動体の全てがＷＣ−Ｎｉ系超硬合金で作成する比較例９と比較して、耐荷重性に優れ、長寿命であることが判る。
次に、本発明の他の実施例２７〜２９および比較例１２〜１５に使用した原材料を一括して示すと、表４の通りである。
【０１０１】
【表４】
2004003633.tif 000006
【０１０２】
本発明における実施例２７〜２９は、Ｎｉ（粒度０．５〜２．０μｍ）、ＴｉＣＮ（粒度１．０〜２．０μｍ）、Ｃｒ３　Ｃ２　（粒度０．５〜２．０μｍ）、Ｍｏ２　Ｃ（粒度０．５〜２．０μｍ）、ＷＣ（粒度０．５〜２．０μｍ）の各原料粉末を混合し、金型プレスで成形した。次に、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）し、研削、研磨して供試体を作成した。
【０１０３】
転がり軸受としての耐久性を評価するために、図１と同一構造の転がり軸受（型番６０００：内径φ１０ｍｍ、外径φ２６ｍｍ、幅８ｍｍ）を表４に示す材料を用いて作成した。ここで、表４については、転動体の表面粗さＲａ（σ１）と内・外輪の表面粗さＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）は、いずれの場合も０．２とした。
【０１０４】
耐久性の評価試験は、図２に示す日本精工製軸受回転試験機を用いて、塩酸１規定水溶液中で回転試験を行い、振動値を基準として耐久性を評価した。試験条件は、回転速度５０００ｍｉｎ−１、ラジアル荷重７８．４Ｎである。
いずれの場合も、保持器には冠型ふっ素系樹脂保持器を用いた。ここでは、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を転がり軸受の寿命とした。これらの結果を表４にまとめて示す。なお、各実施例および比較例における転がり軸受の耐久性（振動寿命）は比較例１２の耐久性（振動寿命）を１とした相対値で示す。
【０１０５】
さらに、ＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットにおいて、Ｍｏ２　Ｃを１５重量％、ＷＣを１５重量％、Ｃｒ３　Ｃ２　を１重量％と一定とし、Ｎｉ含有率を変化させた（残部がＴｉＣＮとなる）ＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットで内、外輪を形成したとき、或いはＣｒ３　Ｃ２　−ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいて、ＴｉＣＮを２０重量％と一定とし、Ｎｉ含有率を変化させた（残部がＣｒ３　Ｃ２　となる）Ｃｒ３　Ｃ２　−ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで内、外輪を形成したときのＮｉ含有率と耐久性（振動寿命）との関係を図６に示す。
【０１０６】
なお、転動体は窒化けい素球であり、保持器にはふっ素系樹脂組成物（ＰＶｄＦ＋２０体積％チタン酸カリウム繊維）製冠型保持器を用いた。試験条件は表４の場合と同様である。また、図６中において、曲線１はＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットの場合に関するデータを示し、曲線２はＣｒ３　Ｃ２　−ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの場合に関するデータを示す。
【０１０７】
表４に示されるように、本発明の実施例は、比較例に比べて、特に腐食環境下といった苛酷な条件においても、長寿命を有することが判る。
また、図６より、ＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットにおいては、Ｎｉ含有率が１０重量％未満或いは３０重量％を超える場合には、耐久性が著しく低下し、本発明の実施例であるＮｉ含有率が１０重量％以上、３０重量％以下の範囲においては耐久性が優れることが判る。
【０１０８】
さらに、Ｃｒ３　Ｃ２　−ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいても、Ｎｉ含有率が１０重量％未満或いは３０重量％を超える場合には、耐久性が著しく低下し、本発明の実施例であるＮｉ含有率が１０重量％以上、３０重量％以下の範囲においては耐久性が優れることが判る。
なお、本発明におけるＣｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットは特に限定されない。
【０１０９】
例えば、本材料の原料粉末としては、Ｃｒ３　Ｃ２　（粒度０．５〜５．０μｍ）ＴｉＣＮ（粒度０．５〜２．０μｍ）およびＮｉ（粒度０．５〜２．０μｍ）を用いる。これらの粉末を以下の組成で混合する。
即ち、ＴｉＣＮ：０〜３０重量％、Ｎｉ：１０〜３０重量％、Ｃｒ３　Ｃ２　：残部とする割合で原料粉末を混合する。前記原料材料を所定の組成になるように均一に混合した後、成形体の強度を維持するためのバインダーを少量添加し、型に入れ、油圧或いは機械プレスで成形する。最終形状によっては、その後、更に旋盤等で機械加工してもよい。
【０１１０】
次に、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）する。更に、強度を必要とする場合には、その後、熱間静水圧加圧焼結（ＨＩＰ）処理を行うことが好ましい。焼結後は、所定の寸法形状や表面粗さにするために、研削や研磨を行う。
なお、本発明におけるセラミックス、サーメットあるいは超硬合金は特に限定されない。
【０１１１】
サーメットあるいは超硬合金とは、周期律表で第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族に属する９種類の金属（Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ）の炭化物粉末を鉄、コバルト、ニッケルなどの鉄族金属を用いて焼結結合した合金である。
セラミックスとしては、窒化けい素（Ｓｉ３　Ｎ４　）系、ジルコニア（ＺｒＯ２　）系、アルミナ（Ａｌ２　Ｏ３　）系、炭化けい素（ＳｉＣ）系、窒化アルミ（ＡｌＮ）系、炭化ホウ素（Ｂ４　Ｃ）系、ホウ化チタン（ＴｉＢ２　）系、窒化ホウ素（ＢＮ）系、炭化チタン（ＴｉＣ）系、窒化チタン（ＴｉＮ）系、あるいは、これらを複合させたセラミックス系複合材料などを例示できる。
【０１１２】
また、本発明に用いるセラミック材料は、破壊じん性や機械的強度などを向上させるために、繊維状充填材を配合することができる。
繊維状充填材としては、特に限定されないが、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィスカー等を例示できる。
【０１１３】
超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ―ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＺｒＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＺｒＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−ＶＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系などがある。
【０１１４】
ＷＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｃ＝７０．４１〜９１．０６：３．０〜２５．０：４．５９〜５．９４である。
ＷＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｎｂ：Ｃ＝６５．７〜８６．３：５．８〜２５．０：１．４〜３．１：０．３〜１．５：４．７〜５．８である。
【０１１５】
ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｃ＝６５．０〜７５．３：６．０〜１０．７：５．２〜７．２：３．２〜１１．０：１．６〜２．４：６．２〜７．６である。
ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ＝５３．５１〜９０．３０：３．５〜２５．０：０．３０〜２５．３３である。
【０１１６】
ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔｉ＝５７．２７〜７８．８６：４．０〜１３．０：３．２０〜２５．５９である。
ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｔｉ：Ｃ＝４７．３８〜８７．３１：３．０〜１０．０：０．９４〜９．３８：０．１２〜２５．５９：５．９６〜１０．１５である。
【０１１７】
サーメットとしては、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−ＺｒＣ一Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系、ホウ化物系（ＭｏＢ−Ｎｉ系、Ｂ４　Ｃ／（Ｗ，Ｍｏ）Ｂ２　系など）などがある。
【０１１８】
ここで、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、あるいは、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系は、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、あるいはＴｉＣ−Ｍｏ系を窒素ガス（Ｎ２　）中で焼結した合金である。
サーメットの代表的な組成は、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ２　Ｃ−２０％Ｎｉ、ＴｉＣ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−８％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−２５％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−１４％ＴｉＮ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１１％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−２７％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−２０％Ｍｏ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ−１５％Ｎｉなどである。
【０１１９】
更に、半導体製造プロセスで利用される測長ＳＥＭのような計測・分析装置や電子ビームを用いた露光装置などのように、非磁性が要求される用途では、前記可動子、支持体および転動体が非磁性材料で構成されることが好ましい。
可動子、支持体および転動体に用いる非磁性材料は特に限定されず、各種セラミックスの他に非磁性超硬合金（例えば透磁率１．０００２以下）、チタン合金（例えば透磁率１．０００１以下）、非磁性サーメット（例えば透磁率１．００２〜１．０４程度）、非磁性ステンレス鋼（例えば透磁率１．００２〜１．０４程度）などが例として挙げられる。
【０１２０】
非磁性超硬合金としては、ＷＣ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−ＶＣ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＴａＣ系、ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）系、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系などを例示できる。
非磁性サーメットとしては、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−ＺｒＣ−Ｎｉ系、Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、ホウ化物系（ＭｏＢ−Ｎｉ系，Ｂ４　Ｃ／（Ｗ，Ｍｏ）Ｂ２　系など）などを例示できる。
【０１２１】
非磁性ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４に代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼が例示できる。
次に、本発明に係る転動装置の第２の態様の実施の形態である転がり軸受を図１を流用して説明する。
本発明に係る転動装置の第２の態様の実施の形態である転がり軸受１は、内輪２、外輪３および転動体４のうちの少なくとも一つがＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下とされている。
【０１２２】
また、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの合金炭素量（炭化物、炭窒化物中に換算した炭素量：Ｃ／Ｃ％）が８．０％以上１８．０％以下とされ、前記ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットに、Ｍｏ２　Ｃ、ＷＣおよびＣｒ３　Ｃ２　うちの少なくとも一つの元素が単独または複合で添加されている。
これにより、磁場環境下において、周りに磁場を乱すことがなく、また、腐食環境下で、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しく、摩耗が生じやすい条件下においても、耐食性および耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、更には、外部環境を汚染することが少ない転がり軸受を提供することができる。
【０１２３】
【実施例】
転がり軸受としての耐久性を評価するために、図１と同一構造の転がり軸受（型番６０００：内径φ２６ｍｍ、幅８ｍｍ）を表５の材料を用いて複数個（実施例３０〜３５および比較例１６〜１８）作製した。
実施例３０〜３５および比較例１６から１８に使用した原材料を一括して示すと、以下の通りである。
【０１２４】
Ｎｉ（粒度１．０〜１．５μｍ）、Ｃｒ３　Ｃ２　（粒度０．５〜２．０μｍ）、Ｍｏ２　Ｃ（粒度０．５〜２．０μｍ）、ＷＣ（粒度１．０〜２．０μｍ）、ＴｉＣＮ（粒度０．５〜２．０μｍ）の原料粉末を所定量混合し、金型プレスで成形した後、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）し、研削、研磨して供試体を作製した。
【０１２５】
合金炭素量の調整は、タングステンあるいはカーボンブラックを添加して行った。合金中における炭素量の同定は、粉砕、粉末状にした合金を酸素気流中、高温で燃焼させて発生するガス（ＣＯガス）濃度を赤外線吸収法で測定することにより行った。
耐久性の評価試験は、図２に示す日本精工株式会社製軸受回転試験機を用いて、塩酸１規定水溶液中で、回転試験を行ない、振動値を基準として耐久性を評価した。試験条件は、回転速度：３０００ｍｉｎ−１、ラジアル荷重：９Ｎである。いずれの場合も、保持器５には冠型ふっ素系樹脂保持器を用いた。ここでは、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を転がり軸受の寿命とした。
【０１２６】
これらの結果を表５にまとめて示す。なお、各実施例および比較例における転がり軸受の耐久性（振動寿命）は、比較例１６の耐久性（振動寿命）を１とした相対値で示す。また、透磁率計を用いて、非磁性かどうかを測定した結果を併せて表５に示す。非磁性の場合には○、磁性の場合には×で表示している。
【０１２７】
【表５】
2004003633.tif 000007
【０１２８】
表５から明らかなように、本発明の実施例３０〜３５は、比較例１６〜１８と比べて、特に腐食環境下といった苛酷な条件においても、耐久性に優れ、長寿命であることがわかる。また、実施例３３は、Ｎｉ含有率は範囲内であるが、合金炭素量が適正範囲より少ないため、耐久性が低下することがわかる。さらに、実施例３４および３５は、Ｎｉ含有率は範囲内であるが、合金炭素量が適正範囲より多いため、非磁性ではなくなり、耐久性も低下することがわかる。
【０１２９】
次に、ＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉサーメットにおいて、Ｍｏ２　Ｃを１５重量％、ＷＣを１０重量％、Ｃｒ３　Ｃ２　を１重量％一定とし、Ｎｉ含有量を変化させたＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉサーメットで内輪２および外輪３を形成したときのＮｉ含有率と耐久性（軸受寿命）との関係を図７に示す。なお、合金炭素量は１０．０％（Ｃ／Ｃ％）となるように調整した。
【０１３０】
また、転動体４は窒化けい素球とし、保持器５にはふっ素系樹脂組成物（ＰＶｄＦ＋２０体積％チタン酸カリウム繊維）製冠型保持器を用いた。試験条件は表５の条件と同じである。
図７より、Ｎｉ含有率が１０重量％未満、あるいは３０重量％を超える場合には、耐久性が著しく低下し、本発明範囲であるＮｉ含有率１０重量％以上３０重量％以下の範囲においては耐久性に優れることがわかる。
【０１３１】
なお、本発明におけるＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットは、例えば、前記原料材料を所定の組成になるように均一に混合した後、成形体の強度を維持するためのバインダーを少量添加し、型に入れ、油圧あるいは機械プレスで成形する。最終形状によっては、その後、さらに旋盤などで機械加工してもよい。
【０１３２】
次に、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）するが、さらにより強度を必要とする場合には、その後、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）処理を行うのが好ましい。焼結後は、所定の寸法形状や表面粗さにするために、研削や研磨を行う。
また、本発明のＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サ−メットにおいては、磁場環境下で使用する場合には、結合相であるＮｉ中にＷが多く固溶することが好ましい。
【０１３３】
結合相であるＮｉ中に炭窒化物が多く固溶する場合には非磁性となり、磁場環境下で使用しても外部の磁場を乱すことがなく、電子線を用いて露光や測定する装置で測定精度や製造精度　（描画精度）が低下することがない。
低炭素合金ほど、即ち、合金中における合金炭素量がある程度少ない範囲の方が結合相であるＮｉ中における炭窒化物の固溶量が多くなるため非磁性合金になりやすいが、低炭素合金の場合でも炭素量がある適正値よりも少ない場合には、θ相（Ｎｉ３　Ｗ３　Ｃ）が析出し強度が著しく低下し、クラックが導入、伝播し易くなるため、短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
【０１３４】
一方、合金炭素量がある適正値を超える場合には、強磁性となり磁場中で使用すると磁場を乱したりして、測定精度や製造精度（描画精度）が低下してしまう場合がある。また、合金炭素量がある適正値を超える場合には、遊離炭素が生じるため、強度が低下し短時間で寿命になる場合がある。
Ｎｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいて、非磁性であり、なおかつ、転動装置として十分な強度を有し、非磁性を達成するために適正な合金炭素量は、８％（Ｃ／Ｃ％）以上１８％（Ｃ／Ｃ％）以下が好ましい。
【０１３５】
さらに、Ｎｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットにおいては、Ｍｏ２　Ｃ、Ｃｒ３　Ｃ２　およびＷＣを添加すると、さらに、耐食性、強度、硬さが向上する。Ｍｏ２　ＣおよびＷＣを添加する場合には、含有量は、各々２５重量％以下であることが好ましい。
Ｃｒ３　Ｃ２　を添加する場合は、含有量はは２重量％以下が好ましい。Ｍｏ２　Ｃ、ＷＣあるいはＣｒ３　Ｃ２　を上記の範囲を超えて添加する場合には、それぞれの炭化物が偏析し、強度が著しく低下するため短時間で寿命になったり、比較的軽荷重でも割れが生じてしまう場合がある。
【０１３６】
これに対し、ＷＣ、Ｍｏ２　Ｃ、あるいはＣｒ３　Ｃ２　を上記の範囲内で添加する場合には、ＴｉＣＮ粒子の粒成長を抑制するとともに、炭化物が結合相中に固溶するため、耐食性、強度および硬さが向上し、より長期間、腐食環境下で作動することができる。
次に、本発明に係る転動装置の第３の態様の実施の形態である転がり軸受を図１を流用して説明する。
【０１３７】
本発明に係る転動装置の第３の態様の実施の形態である転がり軸受１は、内輪２、外輪３および転動体４が非磁性・導電性材料からなり、且つ転動体４がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成されている。
また、内輪２および外輪３がチタン合金からなり、且つ完成品表面の硬さがＨｖ４００以上とされている。
【０１３８】
更に、転動体４をＷＣ−Ｎｉ系超硬合金とした場合には、Ｎｉの含有量が６重量％以上１５量％以下とされ、転動体４をＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットとした場合は、Ｎｉの含有量が１０重量％以上３０重量％以下とされている。
これにより、十分な導電性および非磁性を確保し、且つ長寿命を維持することができ、測長ＳＥＭのような計測装置あるいは分析装置、露光装置に、好適に使用し得る特殊環境用の転がり軸受を提供することができる。
【０１３９】
【実施例】
表６に、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ（硬さＨｖ４５０）を軌道輪とし、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金およびＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットを転動体にした実施例３６〜４１の転がり軸受と、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金（硬さＨｖ３００）を軌道輪とし、窒化けい素を転動体にした比較例１９の転がり軸受における軸受導電率性を示す。
【０１４０】
【表６】
2004003633.tif 000008
【０１４１】
本発明の実施例３６〜４１は、比較例１９と比較して１０５　〜１０１５倍の軸受導電率を示し、電気的に接地することがわかる。
次に、実施例３６〜４１および比較例１９について、図２に示す日本精工株式会社製軸受回転試験機により下記の条件で寿命試験を行った。
転がり軸受は、図１と同一構造で日本精工株式会社製の深溝玉軸受用の内・外輪（型番６０８：内径８ｍｍ：外径２２ｍｍ：幅７ｍｍ）に比較例および実施例の転動体を組み込んだものを使用した。いずれの場合も、保持器には、フッ素系樹脂で製作した冠型保持器を用いた。
【０１４２】
試験条件は、温度：常温、雰囲気：真空１０−３Ｐａ、回転速度：２００ｍｉｎ−１、アキシアル荷重：４９０Ｎとし、基準のトルク値（初期値の３倍）に達するまでの軸受の回転時間を寿命とした。
図８に結果を示す。なお、図８における寿命値は、比較例１９の寿命を１とした相対値で示した。
【０１４３】
図８から明らかなように、転動体をＷＣ−Ｎｉ系超硬合金とした場合には、Ｎｉの含有量が６重量％以上１５量％以下、転動体をＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットとした場合は、Ｎｉの含有量が１０重量％以上３０重量％以下で高い軸受寿命値を示し、Ｎｉの含有量がこれらの範囲から外れると、寿命は低下することが分かる。
【０１４４】
次に、本発明に係る転動装置の第４の態様の実施の形態である転がり軸受を図１を流用して説明する。
本発明に係る転動装置の第４の態様の実施の形態である転がり軸受１は、内輪２および外輪３のうちの少なくとも一方が耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物で構成され、転動体４がＮｉを結合相とするサーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下とされ、保持器５が樹脂組成物で構成されている。
【０１４５】
これにより、潤滑条件が厳しく潤滑不良になりやすい条件下、あるいは溶液中や飛散してくるような条件下においても、耐食性に優れ摩耗が生じ難いため、半導体液晶パネル、及びハードディスク等の製造工程で用いられる各種洗浄装置や食品機械等のように水または各種洗浄溶液（　酸、アルカリ）中で使用される環境下、水または各種洗浄溶液がミスト状に存在するか、飛散してかかるような環境下、あるいはドライ環境下においても、摩耗が生じ難く、長期間安定して作動することができる転がり軸受を提供することができる。
【０１４６】
【実施例】
転がり軸受としての耐久性を評価するために、図１と同一構造の転がり軸受（型番６０００：内径１　０　ｍｍ、外径２６ｍｍ、幅８ｍｍ）を表７に示す材料を用いて複数個（実施例４２〜５１、比較例２０および２１）作製した。
実施例４２〜５１および比較例２０，２１に使用した材料を一括して示すと、以下の通りである。
【０１４７】
（１）　サーメット系１（　日本タングステン製ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ　系ＤＵＸ４０）
（２）　サーメット系２（　日本タングステン製ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ　系ＤＵＸ３０）
（３）　ＰＰＳ（　フィリップスペトローリアム社製ポリフェニレンサルファイド樹脂：　ライトンＲ−６）
（４）　ＰＶＤＦ（　呉羽化学工業社製：クレハＫＦポリマーＴ−＃１０００）
（５）　ＴＰＩ（三井東圧化学社製：オーラム　４００）
（６）　ＰＥＥＫ（ビクトレックス社製：ビクトレックスＰＥＥＫ　１５０Ｇ）
（７）　ＰＥＥＫ−ＰＢＩ（ヘキストーセラニーズ社製：セラゾール　ＴＵ−６０）
（８）　ＰＥＮ（出光マテリアル社製：ＩＤ３００）
（９）　炭素繊維（呉羽化学工業社製：クレカチョップＭ−１０２Ｓ、繊維径１４．５μｍ、長さ０．２ｍｍ）
（１０）チタン酸カリウムウィスカー（大塚化学社製：ティスモＤ−１０１、径０　．３　〜０．６μｍ、長さ１０〜２０μｍ）
（１１）アラミド繊維（群栄化学工業社製カイノール繊維ＫＦ０２ＢＴ、径１４μｍ、長さ０．２ｍｍ）
（１２）微細炭素繊維（昭和電工社製：気相法炭素繊維ＶＧＣＦ、繊維径１００〜２００ｎｍ、長さ１０〜２０μｍ）
（１３）黒鉛（中越黒鉛工業所社製：ＣＬＸ、平均粒径４．５μｍ）
【０１４８】
また、Ｃｒ３　Ｃ２　系サーメットは、ＴＩＣＮ（粒度１〜１．５μｍ）を３０重量％、Ｎｉ（粒度１〜１．５μｍ）を１５重量％およびＣｒ３　Ｃ２　（粒度２〜２．５μｍ）を残部とする割合で原料粉末を混合し、金型プレスで成形した後、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）し、研削、研磨して供試体を作製した。
【０１４９】
転がり軸受としての耐久性の評価には、図２に示す日本精工製軸受回転試験機を用いて、純水の噴霧環境下で回転試験を行った。転がり軸受の耐久性は振動値を基準として評価した。試験条件は、回転速度：１０００ｍｉｎ−１、ラジアル荷重：４９Ｎ、温度：常温である。
いずれの場合も、保持器は射出成形により作製した冠型形状のテトラフルオロエチレン・　エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂（８０体積％）にチタン酸カリウムウィスカー（２０体積％）を配合した樹脂組成物製保持器を用いた。ここでは、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を転がり軸受の寿命とした。
これらの結果を表７にまとめて示す。なお、各実施例およぴ比較例における転がり軸受の耐久性は、比較例２０の耐久性を１とした相対値で示す。
【０１５０】
【表７】
2004003633.tif 000009
【０１５１】
図９に、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットおよびＣｒ３　Ｃ２　系サーメットにおいて、Ｎｉ含有率を変化させた場合におけるＮｉ含有率と耐久性との関係を示す。
図９において、いずれの場合も、内・外輪をＰＶｄＦ（８０体積％）に炭素繊維（２０体積％）を配合した樹脂組成物で作成し、保持器には射出成形により作成した冠型形状のテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂（８０体積％）にチタン酸カリウムウィスカー（２０体積％）を配合した樹脂組成物製保持器を用いた。
【０１５２】
図９より、サーメットでは、Ｎｉ含有率が１０重量％未満あるいは３０重量％を超える場合には耐久性が著しく低下するのに対し、本発明範囲であるＮｉ含有率１０重量％以上３０重量％以下においては、耐久性に優れることがわかる。
表７および図９から明らかなように、実施例４２〜５１は比較例２０，２１と比べて、耐食性に優れ、潤滑条件が厳しい環境下においても耐摩耗性に優れ、長寿命を有することがわかる。
【０１５３】
なお、本発明において外輪および／又は内輪に用いる耐熱性樹脂からなる樹脂組成物は特に限定されないが、ポリフェリレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂に代表されるポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエールエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンゾイミダゾールのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）および各種含フッ素樹脂が好ましい。
【０１５４】
含フッ素樹脂は特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を例示できる。
【０１５５】
本発明において保持器に用いる樹脂組成物は特に限定されないが、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェリレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂に代表されるポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンゾイミダゾールのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）および各種含フッ素樹脂が好ましい。
【０１５６】
含フッ素樹脂は特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を例示できる。
【０１５７】
本発明に用いる前記樹脂組成物は、機械的強度、耐摩耗製、寸法安定性、耐熱性などを向上させるために繊維状充填材を配含することができる。
繊維状充填材としては、特に限定されないが、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、カーボンウィスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維、気相法微細炭素繊維、カーボンナノファイバー、ボロン繊維、炭化けい素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィスカー、ウォラストナイト等を例示できる。
【０１５８】
前記繊維状充填材のアスペクト比は３以上２００以下であることが好ましい。アスペクト比が３未満の繊維状充填材では、前記溶融成形の可能な含フッ素樹脂の補強効果が十分に発揮されず、アスペクト比が２００を超えると混合時の均一分散が極めて困難となる。
前記樹脂組成物における前記繊維状充填材の含有率は特に限定されないが、４０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは５重量％〜３０重量％の含有率で含有することである。
【０１５９】
４０重量％を越えて配合しても更なる機械的強度の向上が期待できないばかりでなく、樹脂組成物を溶融成形する際の流動性が著しく低下する。
本発明に用いる前記樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（ＰＴＦＥ）、黒鉛、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）、フッ素雲母、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、層状の結晶構造を有するアミノ酸化合物（Ｎ−ラウロ・Ｌ−リジン）、フッ化黒鉛、フッ化ピッチ、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２　）等の固体潤滑剤を適量添加する場合には、内・外輪および保持器自身の潤滑特性がより向上し、保持器と転動体との接触面、あるいは内・外輪と転動体との接触面に発生する摩擦力が低下するため、内・外輪および保持器を形成する母材（樹脂）と共にこれらが転動体に移着し、転がり軸受を潤滑すると共に接触面に発生する摩擦力が低下するために、内・外輪および保持器の構成材料自身および転動体に形成された潤滑膜の摩耗が低減される。
【０１６０】
前記固体潤滑剤の前記樹脂組成物に対する含有率は４０重量％以下が好ましく、より好ましくは３０重量％以下の含有率である。
４０重量％を越えて配合しても、更なる潤滑作用の向上が期待できないばかりでなく、樹脂組成物自体の機械的強度が低下することによって、前記樹脂組成物からなる内・外輪および保持器の摩耗が増加し、寿命が短くなってしまう場合がある。
【０１６１】
前記固体潤滑剤の平均粒径は０．１μｍ〜６０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ〜２０μｍ、更に好ましくは０．１μｍ〜１０μｍである。
平均粒経が０．１μｍ未満の粒径の小さい粒子では、母材である樹脂と混合した際に凝集が起こり、粒子の分散が不均一になる場合がある。一方、６０μｍを超える粒経の大きい粒子では、成形体である内輪、外輪、あるいは保持器の表面の平滑性が低下するとともに、強度が低下するために、軸受の寿命が短くなってしまう場合がある。
【０１６２】
また、溶融成形の際の流動性および樹脂組成物の機械的強度の点から、前記樹脂組成物における固体潤滑剤と繊維状充填材との合計含有率は６０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは５重量％〜５０重量％の含有率で含有することである。
前記樹脂組成物における固体潤滑剤および繊維状充填材の各々の含有率が４０重量％以下であっても、両者の合計含有率が６０重量％を超えると、樹脂組成物を溶融成形する際の流動性および樹脂組成物の機械的強度が著しく低下する場合がある。
【０１６３】
なお、本発明の効果を損なわない範囲内で前記樹脂組成物には各種添加剤を配合してもよい。
各種添加剤としては、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、帯電防止剤、流動性改良剤、非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料等を例示することができる。
【０１６４】
これら耐熱性樹脂、繊維状充填材、固体潤滑剤等の混合方法は特に限定されない。
例えば、各々別々に溶融混錬することが可能であり、また、予めこれらの材料をヘンシェルミキサー、タンブラー、リボンミキサー、ホールミル等の混合機で予備混合した後に溶融混合機へ供給することもできる。
【０１６５】
溶融混合機としては、単軸、または２軸押し出し機、混練ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダープラストグラフ等の公知の溶融混練装置を使用できる。溶融混錬する際の温度は特に限定されないが、耐熱性樹脂の溶融が十分進行視、且つ分解しない温度の範囲内で適宜選定すればよい。
本発明の転がり軸受に組み込まれる樹脂組成物からなる内・外輪および保持器の製造方法は特に限定されないが、例えば、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等の通常の方法で成形することができる。中でも射出成形法は生産性に優れ、安価な内・外輪および保持器を提供できるため好ましい。
【０１６６】
本発明におけるサーメットは特に限定されない。例えば、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−ＺｒＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系を用いることができる。
【０１６７】
ここで、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、あるいはＴｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系は、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、あるいはＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系を窒素ガス（Ｎ２　）中で焼結した合金である。
サーメットの代表的な組成は、ＴｉＣ−３０％Ｎｉ、ＴｉＣ−１０％Ｍｏ−３０％Ｎｉ、ＴｉＣ−２０％Ｍｏ−３０％Ｎｉ、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ−３０％Ｎｉ、ＴｉＣ−１１％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ２　Ｃ−２０％Ｎｉ、ＴｉＣ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−８　％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−２５％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−１４％ＴｉＮ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１１％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−２７％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−２０％Ｍｏ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ−１５％Ｎｉなどである。
【０１６８】
本発明におけるサーメットの製造方法は特に限定されない。
例えば、所定の組成になるように均一に混合した後、成形体の強度を維持するためのバインダーを少量添加し、型に入れ、油圧あるいは機械プレスで成形する。最終形状によってはその後、さらに旋盤などで機械加工してもよい。
次に、この成形体を脱脂してから、真空炉内で焼結（１３５０〜１５５０°Ｃ程度の温度）する。さらに強度を必要とする場合には、その後、熱間静水圧加圧焼結（ＨＩＰ）処理を行うことが好ましい。焼結後は、所定の寸法形状や表面あらさにするために研削や研磨を行う。
【０１６９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、可動子、支持体および転動体の内の少なくとも転動体が超硬合金、サーメットあるいはセラミックスで構成される場合において、転動体の表面あらさＲａ（σ１　）と、支持体あるいは可動子の表面あらさＲａ（σ２　）との比（σ１／σ２）を１　．０以下とし、且つ、転動体の表面硬さと可動子の表面硬さとの比、および転動体の表面硬さと支持体の表面硬さとの比を０．６以上２．０以下としているので、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しく固体接触が生じる条件下においても、接触点におけるアブレッシブ摩耗を効果的に抑制することができる。
【０１７０】
この結果、摩耗粉による外部環境の汚染を効果的に抑制することができるとともに、無潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動する転動装置を提供することができる。
請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、酸や強アルカリ溶液中など強い腐食環境下や高温環境下においては、可動子および支持体を曲げ強度５５０ＭＰａ以上であるセラミックスで構成することにより、転動装置の作動時に繰返し応力が可動子や支持体の転走面における接触点に負荷されても可動子や支持体の表面に微細なクラックが発生して伝播するのを防止することができる。
【０１７１】
請求項３の発明では、請求項１の発明に加えて、前記可動子、前記支持体および前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下であるＮｉを結合相とするＴｉＣ−Ｎｉ系或いはＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成されることにより、腐食、磁場、高温、高速・高温環境下で、無潤滑或いは潤滑条件の厳しい、即ち、潤滑油が枯渇し易く、摩耗が生じやすい条件下においても、耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、外部磁場を乱すことがない。
【０１７２】
請求項４の発明では、請求項１の発明に加えて、前記可動子、前記支持体および前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つ、Ｎｉの含有率が１０重量％以上、３０重量％以下であることにより、腐食、磁場、高温、高速・高温環境下で、無潤滑或いは潤滑条件の厳しい、即ち、潤滑油が枯渇し易く、摩耗が生じやすい条件下においても、耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、外部磁場を乱すことがない。
【０１７３】
請求項５の発明によれば、前記可動子、前記支持体および前記転動体のうちの少なくとも一つがＮｉを結合相とするＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下とされているため、磁場環境下において、周りに磁場を乱すことがなく、また、腐食環境下で、無潤滑あるいは潤滑条件が厳しく、摩耗が生じやすい条件下においても、耐食性および耐摩耗性に優れ、長期間作動することができ、更には、外部環境を汚染することが少ない転動装置を提供することができる。
【０１７４】
請求項６の発明では、請求項５の発明に加えて、ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットの合金中における合金炭素量を、８．０％以上１８．０％以下（Ｃ／Ｃ％）としているので、非磁性であり、磁場環境下で使用しても外部の磁場を乱すことがなく、電子線を用いて露光や測定する装置で測定精度や製造精度（描画精度）が低下することがなくなると共に、転動装置として十分な強度と硬さ（耐摩耗性）を有することになり、潤滑条件下や低粘度油などの使用で潤滑条件が厳しい環境でも長時間作動することができる。
【０１７５】
請求項７の発明では、請求項５又は６の発明に加えて、前記ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットに、Ｍｏ２　Ｃ、ＷＣおよびＣｒ３　Ｃ２　うちの少なくとも一つの元素を単独または複合で添加することにより、さらに、耐食性、強度、硬さを向上させることができる。
請求項８の発明によれば、前記可動子、前記支持体および前記転動体が非磁性・導電性材料からなり、且つ少なくとも転動体がＮｉを結合相とするＷＣ−Ｎｉ系超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットで構成されているので、十分な導電性および非磁性を確保し、且つ長寿命を維持することができ、測長ＳＥＭのような計測装置あるいは分析装置、露光装置に、好適に使用し得る転がり軸受及び直動案内装置などの特殊環境用転動装置を提供することができる。
【０１７６】
請求項９の発明では、請求項８の発明に加えて、前記可動子および前記支持体をチタン合金し、且つ完成品表面の硬さをＨｖ４００以上としているので、摩耗をより減少させることができる。
請求項１０の発明では、請求項８又は９の発明に加えて、転動体をＷＣ−Ｎｉ系超硬合金とした場合に、Ｎｉの含有量が６重量％以上１５量％以下とすることにより、転動装置の更なる寿命延長を可能にすることができる。
【０１７７】
請求項１１の発明では、請求項８又は９の発明に加えて、転動体をＴｉＣ−Ｎｉ系又はＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットとした場合に、Ｎｉの含有量を１０重量％以上３０重量％以下とすることにより、転動装置の更なる寿命延長を可能にすることができる。
請求項１２の発明によれば、前記可動子および前記支持体のうちの少なくとも一方が耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、且つ前記転動体がサーメットで構成されているので、潤滑条件が厳しく潤滑不良になりやすい条件下、あるいは溶液中や飛散してくるような条件下においても、耐食性に優れ摩耗が生じ難くなり、半導体液晶パネル、及びハードディスク等の製造工程で用いられる各種洗浄装置や食品機械等のように水または各種洗浄溶液（　酸、アルカリ）中で使用される環境下、水または各種洗浄溶液がミスト状に存在するか、飛散してかかるような環境下、あるいはドライ環境下においても、摩耗が生じ難く、長期間安定して作動することができる転動装置を提供することができる。
【０１７８】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明に加えて、転動体がＮｉを結合相とするサーメットで構成され、且つＮｉの含有率が１０重量％以上３０重量％以下とされているので、転動装置の更なる寿命延長を可能にすることができる。
請求項１４に係る発明は、請求項１２又は１３の発明に加えて、転動体を転動可能に保持する保持器が樹脂組成物で構成されているので、保持器を構成する自己潤滑性に優れる樹脂組成物が前記転動体に効果的に移着して潤滑性を向上することができ、より長期にわたって安定した作動を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転動装置の第１の態様の実施の形態である転がり軸受の要部断面図である。
【図２】軸受回転試験機を示す概略図である。
【図３】転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１／σ２）が０．２０である場合における、転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と、耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図である。
【図４】転動体の表面あらさＲａ（σ１）と内・外輪の表面あらさＲａ（σ２）との比（σ１　／σ２）と、転動体の表面硬さと内・外輪の表面硬さとの比と、耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図である。
【図５】非磁性が要求される環境下で好適に使用し得るか評価するための回転試験の説明図である。
【図６】ＴｉＣＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系サーメットとＣｒ３　Ｃ２　−ＴｉＣＮ−Ｎｉ系サーメットとにおけるＮｉ含有率と耐久性（振動寿命）との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明に係る転動装置の第２の態様の実施の形態である転がり軸受の耐久性とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明に係る転動装置の第３の態様の実施の形態である転がり軸受のトルク寿命とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明に係る転動装置の第４の態様の実施の形態である転がり軸受の耐久性とＮｉ含有率との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…転がり軸受（転動装置）
２…内輪（可動子）
２ａ…内輪軌道溝
３…外輪（支持体）
３ａ…外輪軌道溝
４…転動体
５…保持器
【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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