(57)【要約】【課題】硬質クロムメッキ部品のメッキ処理に続いて行われる水素除去処理の際の変形を抑え、寸法修正加工を行うことなく寸法精度を確保することである。【解決手段】旋削（Ａ１）および熱処理（Ａ２）した半製品状態の部品を、硬質クロムメッキ処理（Ａ５）の前に、水素除去処理（Ａ６）と同等の加熱条件で予備加熱（Ａ３）を行い、予備加熱（Ａ３）により変形した状態で製品寸法に研削（Ａ４）することにより、部品が水素除去処理（Ａ６）の際に加熱されてもほとんど変形しないようにして、寸法修正加工を行うことなく部品の寸法精度を確保できるようにしたのである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半製品状態の部品を熱処理して硬質クロムメッキ処理を施した後、所定の条件で加熱して前記メッキ処理の際に部品表層に吸蔵された水素を除去する処理を行う硬質クロムメッキ部品の製造方法において、前記メッキ処理の前に、前記熱処理を受けた部品を前記水素除去処理と同等の加熱条件で予備加熱して製品寸法に研削するようにしたことを特徴とする硬質クロムメッキ部品の製造方法。
【請求項２】
前記部品の種類が、転がり軸受の軌道輪であることを特徴とする請求項１に記載の硬質クロムメッキ部品の製造方法。
【請求項３】
前記転がり軸受の軌道輪が、軸方向中心で軸心と直交する面に関して非対称な形状を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の硬質クロムメッキ部品の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法により製造され、前記水素除去処理を受けた状態のまま使用される硬質クロムメッキ部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質クロムメッキ処理後に水素除去処理を施される機械部品の製造方法およびそれにより製造された部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬質クロムメッキは、機械部品を結露環境あるいは塩水や水蒸気に曝される環境で使用する場合の有効な防錆手段として、広く実施されている。ただし、強度や耐久性を要求される機械部品に硬質クロムメッキを施す場合には、メッキ処理の際に部品表層に吸蔵された水素による部品の脆化を防止するために、メッキ処理後に所定の条件で加熱して水素の除去（ベーキング）を行う必要がある。この水素除去処理における加熱条件は、加熱温度を１５０〜２５０℃、保持時間を１〜５時間とすることが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、上記水素除去処理を受けた機械部品は、その処理の後に比較的大きな変形を生じることがある。これは、水素除去処理の際の加熱により、メッキ処理前に行われる熱処理で生じた残留応力や残留ひずみが解消されるからであり、部品の変形量は、熱処理条件、部品の材質や形状、水素除去処理の加熱条件等によって異なる。このため、通常は、水素除去処理の加熱条件を決める際に、処理後の変形量が小さくなるように材質や形状に応じて加熱温度および保持時間を設定している。しかし、この方法では、水素除去処理の加熱条件設定に手間がかかるうえ、確実に水素を除去できる条件の範囲が限られており、必ずしも要求される寸法精度を確保できない問題がある。
【０００４】
例えば、転がり軸受の軌道輪（内輪、外輪）に硬質クロムメッキを施す場合には、軸受部品としての強度および耐久性を確保するために水素除去処理を行うことが必須となっているが、軌道輪には高い寸法精度も要求されるので、水素除去処理に伴う変形により寸法不良が発生しやすい。特に、軌道輪が薄肉の場合や、軸方向の一端側にフランジを有する等、軸方向中心で軸心と直交する面に関して非対称な形状である場合は、変形量が大きく寸法不良率が高い。また、熱処理として高周波焼入れを実施した場合も、部品内の残留応力分布が不均一となるため、大きな変形を生じ、寸法不良となりやすい。
【０００５】
そこで、軸受軌道輪のような寸法公差の厳しい部品に対しては、図３に示すように、旋削（Ｂ１）して熱処理（Ｂ２）した半製品状態の部品を、一旦製品寸法に近い寸法まで研削（Ｂ３）し、メッキ処理（Ｂ４）および水素除去処理（Ｂ５）を行った後、水素除去処理（Ｂ５）によって生じた寸法変化を修正する超仕上や研削加工（Ｂ６）を実施してから組立工程へ送るようにして、寸法不良の発生を防止している。
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、通常の製造工程に比べて、寸法修正加工（Ｂ６）が追加されるため、製造コストが高くなる問題がある。また、水素除去処理による変形が大きく、かつメッキの膜厚が薄い場合には、寸法修正のための研削により母材が露出してしまうこともある。
【非特許文献１】「最新表面処理技術総覧」、美巧社、１９８８年、ｐ．３１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、硬質クロムメッキ部品のメッキ処理に続いて行われる水素除去処理の際の変形を抑え、寸法修正加工を行うことなく寸法精度を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、半製品状態の部品を熱処理して硬質クロムメッキ処理を施した後、所定の条件で加熱して前記メッキ処理の際に部品表層に吸蔵された水素を除去する処理を行う硬質クロムメッキ部品の製造方法において、前記メッキ処理の前に、前記熱処理を受けた部品を前記水素除去処理と同等の加熱条件で予備加熱して製品寸法に研削するようにした。
【０００９】
すなわち、熱処理した半製品状態の部品を、硬質クロムメッキ処理の前に、水素除去処理と同等の加熱条件で予備加熱し、予備加熱により変形した状態で製品寸法に研削することにより、部品が水素除去処理の際に加熱されてもほとんど変形しないようにして、寸法修正加工を行うことなく部品の寸法精度を確保できるようにしたのである。
【００１０】
前記部品の種類が、強度や耐久性とともに高い寸法精度を要求される転がり軸受の軌道輪である場合には、本発明の製造方法を有効に適用することができる。特に、前記転がり軸受の軌道輪が、軌道輪軸方向中心で軸心と直交する面に関して非対称な形状を有するものである場合は、熱処理後の加熱によって大きく変形しやすいので、本発明の製造方法の適用による効果が大きい。
【００１１】
また、本発明の硬質クロムメッキ部品は、上記の製造方法で製造して、水素除去処理を行った状態のまま使用することにより、従来よりも安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の硬質クロムメッキ部品の製造方法は、上述したように、メッキ処理の前に、半製品状態の部品を水素除去処理と同等の加熱条件で予備加熱して製品寸法に研削するようにしたので、水素除去処理の際の加熱による部品の変形を抑えて、そのままの状態で部品の寸法精度を確保することができる。従って、寸法不良の発生率を低く抑えながら、これまで寸法精度確保のために実施してきた水素除去処理の加熱条件の検討や水素除去処理後の寸法修正加工を不要とすることができる。
【００１３】
また、上記の製造方法で製造した硬質クロムメッキ部品は、水素除去処理を行った状態のまま使用することにより、従来のように寸法修正加工を行う場合よりも安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態の硬質クロムメッキ部品としての軸受外輪１を組み込んだ転がり軸受を示す。この軸受は、前記外輪１と、外輪１の内側に配される内輪２と、これらの両軌道輪１、２の間に配される複数の玉３と、各玉３を保持する保持器４と、軸方向両側のシール５とで構成されている。
【００１５】
前記外輪１は、軸方向の一端側にフランジ１ａを有する薄肉のものであり、玉３と接触する軌道面１ｂには、耐久性および強度を確保するために高周波焼入れが行われるとともに、防錆手段としての硬質クロムメッキが施されている。
【００１６】
図２は、前記外輪１の製造工程を示す。この製造工程では、まず、外輪１の素材を旋削（Ａ１）して半製品状態にした後、軌道面１ｂの高周波焼入れを含む熱処理（Ａ２）を行う。次に、予備加熱（Ａ３）を行って熱処理（Ａ２）の際の残留応力や残留ひずみの解消に伴う変形を生じさせ、この状態で製品寸法に研削する（Ａ４）。その後、軌道面１ｂへのメッキ処理（Ａ５）および水素除去処理（Ａ６）を行い、そのまま組立工程へ送っている。なお、予備加熱（Ａ３）による変形が大きい場合には、予備加熱（Ａ３）の前に、製品寸法に近い寸法まで研削しておくようにしてもよい。
【００１７】
前記予備加熱（Ａ３）は、水素除去処理（Ａ６）と同等の加熱条件で行われる。例えば、水素除去処理（Ａ６）における加熱温度を１５０℃、保持時間を３時間とする場合、予備加熱（Ａ３）も同じ加熱条件とするか、部品に１５０℃×３時間の加熱と同程度の変形を生じさせる条件を実験等に基づいて設定すればよい。
【００１８】
この軸受外輪製造方法は、上記の構成であり、メッキ処理の前に水素除去処理と同等の加熱条件で予備加熱を行っているので、水素除去処理の際の加熱による変形はほとんど生じない。従って、予備加熱後に製品寸法に研削しておくことにより、水素除去処理後の寸法修正加工を行うことなく、部品の寸法精度を確保することができる。また、この製造方法で製造された軸受外輪は、寸法不良の発生率が低いうえ、寸法修正加工を必要とせず、従って母材の露出によるメッキ不良も発生しないため、製造コストが安い。
【００１９】
次に、上述した実施形態の軸受外輪製造方法の効果を確認する実験を行った。実験材としては、図１に示した形状を有し、外径が１７０ｍｍの外輪の４個の半製品（熱処理までを同じ条件で行ったもの）を用意した。そして、各実験材をそれぞれ異なる加熱条件で予備加熱して製品寸法に研削した後、硬質クロムメッキ処理および水素除去処理を行い、研削後の外径寸法の変化量を測定した。ここで、水素除去処理の加熱条件（加熱温度×保持時間）は１５０℃×３時間とした。各実験材の測定結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から明らかなように、予備加熱を実施しない場合（No.１）は、水素除去処理により外径寸法が大きく変化している。この変化量は、この外輪の公差規格範囲（２５μｍ）を外れており、このままでは寸法不良となるため、寸法修正加工を行う必要がある。
【００２２】
これに対して、予備加熱を実施した場合（No.２〜４）には、予備加熱により２７〜３９μｍの外径寸法変化があったが、これを研削した後の水素除去処理による寸法変化量はNo.１よりもかなり小さい。ただし、水素除去処理の加熱条件と保持時間を同じにしたまま加熱温度を低くした場合（No.２）は、寸法変化を十分には抑えられておらず、研削精度によっては公差規格範囲を外れるおそれもある。すなわち、No.２の予備加熱条件は、必ずしも水素除去処理と同等と言えず、この外輪の実際の製造工程で実施するのは適当でないことがわかる。
【００２３】
一方、水素除去処理と同じ加熱条件のもの（No.３）、および水素除去処理よりも加熱温度を低くするとともに保持時間を十分に長くしたもの（No.４）では、研削後の寸法変化が公差規格範囲に比較して十分に小さくなっている。従って、研削精度が多少低くても寸法不良を発生させるおそれがなく、この製造方法の有効性が確認された。
【００２４】
なお、本発明は、上述した実施形態で説明した軸受外輪に限らず、硬質クロムメッキ処理後に水素除去処理を施される機械部品に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の硬質クロムメッキ部品としての外輪を組込んだ軸受の正面断面図
【図２】図１の軸受外輪の製造工程のフローチャート
【図３】従来の硬質クロムメッキ部品の製造工程のフローチャート
【符号の説明】
【００２６】
１  外輪
１ａ  フランジ
１ｂ  軌道面
２  内輪
３  玉
４  保持器
５  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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