(57)【要約】      （修正有）【課題】イオン性液体の特徴を潤滑油またはグリースとして有効に活用することが可能で、優れた耐久性を有する転動装置を提供する。【解決手段】イオン性液体を含む潤滑油またはグリースが封入され、内輪１９、外輪１７および転動体２０の少なくとも一つがセラミック材で形成されている、転動装置１１を提供するものである。かかる転動装置は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイドの転動装置として好適に用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン性液体を含む潤滑油またはグリースが封入され、内輪、外輪および転動体の少なくとも一つがセラミック材で形成されている、転動装置。
【請求項２】
前記セラミック材料が、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系、炭化ホウ素(Ｂ４Ｃ）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、及び部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）系からなる群より選択される１種、または２種以上を複合させたセラミック系複合材料である、請求項１に記載の転動装置。
【請求項３】
前記転動装置が、転がり軸受、ボールねじ、又はリニアガイドの転動装置である、請求項１または２に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温から高温までの広い温度範囲で使用される、潤滑油またはグリースとしてイオン性液体が用いられた転がり軸受や、ボールねじ、リニアガイドといった直動装置等の転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
常温溶融塩であるイオン性液体は、様々な有機イオンの組合せによって、低粘度で優れた熱安定性を有するものが得られることが判明してきているものの、イオン性液体の性能、性状については不明な点も多く、どのような使用条件で好適に用いることができるのか検討の余地が多く残されている。
【０００３】
近年では、種々の文献（特許文献１及び比特許文献１〜５を参照）に示されるように、潤滑剤への使用、応用例が紹介されている。
【０００４】
しかしながら、イオン性液体を含む潤滑剤やグリースを鋼製軸受に封入して使用すると、イオン性液体はアニオンとカチオンのイオン結合により存在しているため、鋼中に含まれる金属元素（鋼の場合は、主としてＦｅ）と酸化還元反応を生じ、鋼を腐食させることがある。このため、高温環境下で蒸発が少なく、耐熱性の良好なイオン性液体の特徴を有効活用が困難であった。
【特許文献１】特開２００４−１８３８６８号公報
【非特許文献１】社団法人日本トライボロジー学会  予稿集  東京2004-5 p163-164
【非特許文献２】社団法人日本トライボロジー学会  予稿集  東京2004-5 p165-167
【非特許文献３】機能材料シーエムシー出版  2004年11月号  p63-68
【非特許文献４】社団法人日本トライボロジー学会  予稿集  鳥取2004-11 p569-570
【非特許文献５】社団法人日本トライボロジー学会  予稿集  鳥取2004-11 p571-572
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明はイオン性液体の特徴を潤滑油またはグリースとして有効に活用することが可能で、優れた耐久性を有する転動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る転動装置は、イオン性液体を含む潤滑油またはグリースが封入され、内輪、外輪および転動体の少なくとも一つがセラミック材で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
セラミック材料としては、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系、炭化ホウ素(Ｂ４Ｃ）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、及び部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）系からなる群より選択される１種のセラミック材料、または２種以上を複合させたセラミック系複合材料を用いることができる。
【０００８】
本発明に係る転動装置は、転がり軸受、ボールねじ、又はリニアガイド等の直動装置等の転動装置として用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転動装置の内輪、外輪および転動体の少なくとも一つがセラミックで形成されているため、イオン性液体と転動装置材料間の酸化還元反応が抑制されるので、転動装置が腐食されず、耐熱性の良好な長寿命の転動装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の転動装置に関してより詳細に説明する。
【００１１】
［基油］
（イオン性液体）
本発明において潤滑油またはグリースに含まれるイオン性液体は、正負のイオンからなる液状の塩であり、正負のイオンがイオン結合で強く結びついているため、不燃、不揮発でありかつ優れた熱安定性を持っている。イオン性液体は、カチオンの種類から、以下に示される脂肪族アミン系（Ｉ）、脂環式アミン系（ＩＩ）、イミダゾリ
ウム系（ＩＩＩ）、ピリジン系（ＩＶ）、ホスホニウム系（Ｖ）等に分類することができる。
【００１２】
【化１】
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【００１３】
【化２】
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【００１４】
【化３】
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【００１５】
【化４】
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【００１６】
【化５】
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アニオン（Ｘ-）としては、ＢＦ4-、ＰＦ6-、［（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ］-、Ｃｌ-、Ｂｒ-等を挙げることができる。
【００１７】
式中Ｒはアルキル基またはアルコキシ基を表す。アルキル基の炭素数が多く分子量が大きい程、動粘度が大きくなる。４０℃動粘度は、およそ１２ｍｍ2／ｓから２６０ｍｍ2／ｓ程度のものが知られ、イオン性液体を単独又は組合せることによって、適切な粘度の基油を得ることができる。また、融点が−４５℃以下のものも実在し、潤滑油使用範囲を十分満たしている。これらのイオン性液体は、単独又は２種以上混合して用いることができる。イオン性液体の含有量は、基油全量に対して１質量%以上、好ましくは１０質量%以上、最も好ましくは１００質量%である。
【００１８】
上記イオン性液体は、本発明に用いられる潤滑油またはグリースの基油として用いることができる。基油は、イオン性液体のみで構成されていてもよいし、他の油成分を含んでいてもよい。この場合、イオン性液体とともに使用される基油は特に限定されず、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使用することができる。具体例としては、鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油などが挙げられる。
【００１９】
［増ちょう剤］
増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。高温下でのグリースの性状変化を抑えるためには、耐熱性の良好な増ちょう剤が好ましい。増ちょう剤としては、例えば、金属石けんまたはウレア化合物等を用いることができる。金属石けんとしては、ステアリン酸リチウムや１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム等が挙げられる。また、複合化剤との共晶によって形成された、金属複合石けんも、耐熱性に優れており、好適に用いられる。複合化剤としては、ニ酸塩基またはそのエステルの他にリン酸またはホウ酸、サルチル酸のような芳香族酸のリチウム塩等を挙げられるが、二塩酸基を用いたグリースが一般的である。二塩酸基としては、アジピン酸、スペリン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。また、ウレア化合物では、イソシアネートの末端基として芳香族系炭化水素、脂環族系炭化水素、脂肪族系炭化水素主体のジウレア化合物が好適である。
【００２０】
用途によっては、導電性カーボンブラック、グラファイト、ベントナイト、マイカ、ポリテトラフルオロエチレン等の固体微粒子の使用も可能である。但し、固体微粒子の一次微粒子径が２μｍを超える場合、転がり軸受等に封入した際、軸受の振動に影響し、音響が過大になる恐れがあるため、一次粒子径が２μｍ未満のものが好ましい。
【００２１】
増ちょう剤は５０ｍａｓｓ％を超えると、トルク過大や、油分の割合が少なくなり、潤滑寿命を損ねる恐れがある。主に軸受用途であるため、グリースのちょう度（硬さ）は、２００〜３５０程度が好ましい。２００未満だとグリースの流動性が十分でなく、軸受トルクが安定しない傾向がある。また、３５０を超えると軸受などに封入した際、グリースの漏洩を引き起こすことがある。
【００２２】
［添加剤］
本発明に用いられるグリースには、必要に応じて公知の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、油性剤、極圧剤、磨耗防止剤等を使用することができる。イオン性液体は、アルコール等には溶解するが、ヘキサンには不要である。グリース自体半固体性物質であるため、ニーダやミーリングによって均一混合することも可能であるが、添加剤は、イオン性液体に可溶であるものが好ましい。
【００２３】
［セラミック材料］
本発明に係る転動装置は、その内輪、外輪および転動体の少なくとも一つがセラミック材で形成されている。セラミックの種類は特に限定されるものではないが、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系、炭化ホウ素(Ｂ４Ｃ）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、及び部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）系からなる群より選択される１種のセラミック材、または２種以上を複合させたセラミック系複合材料などが挙げられる。
【００２４】
このうち窒化ケイ素系セラミックは、焼結助成剤成分として、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣｅＯ等の金属酸化物や、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3等の希土類酸化物を、焼結体全体の２０質量％を上限として、添加したものでもよい。セラミック製転動体は、上記のセラミックから雰囲気加圧焼結法または常圧焼結法によって、製造することが好ましい。前記焼結法においては、まず、窒化ケイ素粉末及び焼結助剤を、例えば平均粒径１．０μｍ以下に粉砕して混合し、それに溶剤を加えて混練して平均粒径１００μｍ〜１５０μｍに造粒する。この造粒粉を金型に充填し、プレスすることにより成形体を得て、脱脂した後に焼結処理を施す。そして、得られた焼結体にバレル研磨等を施して、形状を整えつつ表面を仕上げる。
【００２５】
この焼結方法は、雰囲気加圧焼結法の場合は窒素ガス雰囲気中、１０気圧未満の圧力において、常圧焼結法の場合は、大気圧下において行われ、温度は例えば１４５０℃〜１７００℃で、処理時間は０．５時間〜５時間程度である。
【実施例】
【００２６】
以下に、実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００２７】
図１に示されるように、内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受１１を作製した。表１に示すように、実施例１では、内輪１９及び外輪１７は鋼（ＳＵＪ２）で、転動体２０は窒化ケイ素系セラミック材で形成し、実施例２では、内輪１９、外輪１７、転動体２０ともに窒化ケイ素系セラミック材で形成し、実施例３では、内輪１９、外輪１７、転動体２０ともに炭化ケイ素系セラミック材で形成し、比較例１および２では、内輪１９、外輪１７、転動体２０とも鋼（ＳＵＪ２）で形成した。
【００２８】
一方、下記のピリジン系イオン性液体１（ＶＩ）、または脂環族アミン系イオン性液体２（ＶＩＩ）のいずれかを基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤としてグリースを調製し、深溝玉軸受１１の軸受空間２３の容積の３０％を占めるよう封入した。
【００２９】
【化６】
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【００３０】
【化７】
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そして、内輪回転速度６０００ｍｉｎ-1、軸受外輪温度１８０℃、ラジアル荷重１９．６Ｎ、アキシャル荷重１９６Ｎの条件で軸受を連続回転させた。焼付きが生じて軸受外輪温度が１９０℃以上に上昇したとき、試験を終了した。比較例１の焼付き寿命時間を１として、他の例との比較を行った。
【００３１】
結果は表１の下段に示すとおりである。実施例では、比較例に対し、寿命時間が２〜４倍近く長いことが確認された。
【００３２】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る転動装置の一例である深溝玉軸受を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１…深溝玉軸受、１７…外輪、１９…内輪、２０…転動体、２３…軸受空間
【図１】
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