(57)【要約】【課題】薄板状軸受部材の窒化処理方法として、薄板状軸受部材に反りやシミなどが生じる不良品の発生率を効果的に低減できる方法を提供する。【解決手段】複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を用意する。この治具に複数の薄板状軸受部材を保持した状態で、脱脂工程、バリ取り工程、清浄化工程、５７０〜６５０℃での窒化工程、冷却工程、洗浄工程、乾燥工程をこの順に行う。窒化工程後の冷却工程を、大気圧下で、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上で、温度が５０〜６０℃に保持されたシアン化合物水溶液に浸漬することで行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板状軸受部材を治具に取り付けた状態で、前処理工程、窒化工程、冷却工程をこの順に行う薄板状軸受部材の窒化処理方法であって、
前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、
前記冷却工程を、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上のシアン化合物水溶液に浸漬することで行うことを特徴とする薄板状軸受部材の窒化処理方法。
【請求項２】
複数の薄板状軸受部材を治具に取り付けた状態で、前処理工程、窒化工程、冷却工程をこの順に行う薄板状軸受部材の窒化処理方法であって、
前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、
前記窒化工程を５７０〜６５０℃で行い、
前記冷却工程を、大気圧下で、温度が５０〜６０℃に保持された処理液に浸漬することで行うことを特徴とする薄板状軸受部材の窒化処理方法。
【請求項３】
複数の薄板状軸受部材を治具に取り付けた状態で、前処理工程、窒化工程、冷却工程をこの順に行う薄板状軸受部材の窒化処理方法であって、
前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、
前記窒化工程を５７０〜６５０℃で行い、
前記冷却工程を、大気圧下で、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上で、温度が５０〜６０℃に保持されたシアン化合物水溶液に浸漬することで行うことを特徴とする薄板状軸受部材の窒化処理方法。
【請求項４】
前記前処理工程として、脱脂工程、バリ取り工程、清浄化工程をこの順に行い、前記冷却工程の後に、洗浄工程、乾燥工程をこの順に行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板状軸受部材の窒化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄板状軸受部材（一枚の薄板からなる薄板保持器、二枚の薄板からなる二枚保持器を構成する保持器用薄板部材、薄板状の軌道輪等）の窒化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の環境性能向上や電動化に伴う静音化を目的として、自動車用のスラストニードル軸受およびラジアルニードル軸受に低騒音化、低トルク化が要求されている。そのため、スラストニードル軸受およびラジアルニードル軸受でニードル（針状ころ）を保持する保持器には、歪みが少ないことが求められている。このような保持器には、外観品質の安定および向上も求められている。
【０００３】
スラストニードル軸受の保持器としては、鋼製の薄板をプレスにより所定形状に加工したもの（薄板保持器）が使用されている。薄板保持器は、中心穴を有する円板状で、板面に針状ころを配置する多数のポケットが形成され、周縁部や板面全体が折り曲げられた形状のものが多いため、洗浄工程で洗浄液が残り易く、乾燥工程での乾燥効率が低いものとなっている。これに伴って、薄板保持器の表面にはシミが発生し易い。
また、鋼板のプレス成形により得られたプレス保持器は、高力黄銅製のもみ抜き保持器と比較してコストの点で有利であるが、摺動性および耐摩耗性の点では劣っている。そのため、窒化処理を施して保持器の表面に硬質な窒化物層を形成することにより、プレス保持器の摺動性および耐摩耗性を向上させることが行われている。
【０００４】
薄板保持器の窒化処理では、大量の保持器（二枚保持器の場合は保持器用薄板）を治具に取り付けて、脱脂工程とバリ取り工程と清浄化工程からなる前処理工程を行った後に窒化工程が行われる。バリ取り工程は、例えば、化学研磨液に浸漬する方法や超音波研磨法により行われる。清浄化工程は、例えば、水洗→酸洗→水洗→ブロワーによる水分吹き飛ばしの手順で行われる。そして、窒化工程では、通常、予熱後に窒化処理が行われ、その後に冷却、洗浄、乾燥の各工程が行われる。
このような従来の薄板保持器の窒化処理方法では、窒化工程後の保持器に反りが生じたり、表面にシミが生じたりする不良品の発生率が高いため、不良品の発生率を０に近づけることが課題となっている。
【０００５】
特許文献１には、特定の鋼からなるプレス保持器の窒化処理を５８０℃以下で行うことが記載されている。また、窒化処理方法として、ガスまたは液体（塩浴）による窒化および軟窒化方法が例示されている。
特許文献２には、転がり軸受の外輪、内輪、転動体に対する塩浴軟窒化処理の前後に洗浄工程を行うことや、塩浴軟窒化処理の後に冷却を行うことが記載されている。
特許文献３には、シアン含有塩浴剤により表面熱処理された鉄系部品の残留シアン濃度を少なくするために、水酸基を有するアルカリ性水溶液（例えば水酸化ナトリウム水溶液）で洗浄することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８８２７号公報
【特許文献２】特開平６−３４１４４２号公報
【特許文献３】特開２００４−２７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、薄板保持器を含む薄板状軸受部材の窒化処理方法として、薄板状軸受部材に反りやシミなどが生じる不良品の発生率を効果的に低減できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は、複数の薄板状軸受部材を治具に取り付けた状態で、前処理工程、窒化工程、冷却工程をこの順に行う薄板状軸受部材の窒化処理方法であって、以下の構成(1) 〜(3) のいずれかを有することを特徴とする。
(1) 前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、前記冷却工程を、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上のシアン化合物水溶液に浸漬することで行う。
(2) 前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、前記窒化工程を５７０〜６５０℃で行い、前記冷却工程を、大気圧下で、温度が５０〜６０℃に保持された処理液に浸漬することで行う。
(3) 前記治具として、複数の薄板状軸受部材を、互いに接触せず、板面が水平面以外の面に沿った配置となり、所定範囲で可動な状態に支持する治具を使用し、前記窒化工程を５７０〜６５０℃で行い、前記冷却工程を、大気圧下で、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上で、温度が５０〜６０℃に保持されたシアン化合物水溶液に浸漬することで行う。
【０００９】
前記構成(1) を有する方法では、薄板状軸受部材にシミが発生し難くなる。
前記構成(2) を有する方法では、薄板状軸受部材に反りが発生し難くなる。
前記構成(3) を有する方法では、薄板状軸受部材にシミと反りが発生し難くなる。
この発明の薄板状軸受部材の窒化処理方法においては、前記前処理工程として、脱脂工程、バリ取り工程、清浄化工程をこの順に行い、前記冷却工程の後に、洗浄工程、乾燥工程をこの順に行う場合がある。
処理液のシアンイオン濃度の上限値は、シアン化合物水溶液の廃水処理能力等により決定されるが、例えば０．４０ｍｏｌ/ ｌとする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の薄板状軸受部材の窒化処理方法によれば、薄板状軸受部材に反りやシミなどが生じる不良品の発生率を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】保持器用薄板部材の窒化処理方法の一実施形態（一例）を示す工程図である。
【図２】実施形態で窒化処理を行う保持器用薄板部材の形状を示す断面図である。
【図３】実施形態で使用する治具を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】実施形態の方法で窒化工程後の冷却工程を、処理液の温度が一定でシアンイオン濃度を変化させて行った結果を、シアンイオン濃度と外観不良枚数（表面にシミが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示すグラフである。
【図５】実施形態の方法で窒化工程後の冷却工程を、処理液として水を用い温度を変化させて行った結果を、処理液の温度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示すグラフである。
【図６】実施形態の方法で窒化工程後の冷却工程を、処理液の温度およびシアンイオン濃度を変化させて行った結果を、シアンイオン濃度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示すグラフである。
【図７】実施形態の方法で窒化工程後の冷却工程を、処理液の温度およびシアンイオン濃度を変化させて行った結果を、温度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、この実施形態の窒化処理方法では、図２に示す形状の保持器用薄板部材（薄板状軸受部材）に対して、治具取付工程、脱脂工程、バリ取り工程、清浄化工程、予熱工程、窒化工程、冷却工程、洗浄工程、乾燥工程をこの順に行う。各工程は全て大気圧下で行う。
【００１３】
図２の保持器用薄板部材１は、中心穴１１を有する円板状で、板面に針状ころ２を配置する多数のポケット１２が形成されている。また、内周縁部１３と外周縁部１４が同じ向きに折り曲げられている。保持器用薄板部材１は、もう一枚の保持器用薄板部材１Ａを内径加締め（または外径加締め）により結合して二枚保持器を構成する部材である。
治具取付工程では、図３に示すように、複数の保持器用薄板部材１を治具に取り付ける。この治具は、複数の保持器用薄板部材１の中心穴１１に貫通配置されて保持器用薄板部材１をつり下げ状態で支持する棒状のつり下げ部材３と、保持器用薄板部材１の両脇に配置されて板厚方向に延びる棒状の横移動制限部材４と、前後の保持器用薄板部材１の間に配置されて横方向に延びる棒状の前後離間部材５と、からなる。
【００１４】
この治具により、複数の保持器用薄板部材１は、互いに接触せず、板面が略鉛直面（水平面以外の面）に沿った配置となり、所定範囲（上下方向で中心穴１１の直径の範囲、左右方向で２つの横移動制限部材４で制限された範囲、前後方向で２つの前後離間部材５の間）で可動な状態に支持される。
脱脂工程では、複数の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態で、アルカリ性脱脂液による処理を含む多段階の脱脂処理を行った後に水洗処理を行う。各段階の脱脂処理は、容器に入った処理液に保持器用薄板部材１を浸漬し、容器を揺動させることで行う。
【００１５】
バリ取り工程では、脱脂工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、酸洗と水洗を行った後、硫酸と過酸化水素をベースとして界面活性剤を含む化学研磨液に所定時間浸漬する。
清浄化工程では、バリ取り工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、水洗、酸洗、水洗をこの順に行った後、容器に入った水置換剤に浸漬し、容器を揺動させた後、容器内から取り出して温風乾燥する。水置換剤として、灯油に界面活性剤が添加されている市販の水切り剤を使用する。
【００１６】
予熱工程では、清浄化工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、予熱炉に入れて、複数の保持器用薄板部材１の全てが所定温度となるまで加熱する。
窒化工程では、予熱工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、シアン化ナトリウムとシアン酸ナトリウムとの混合塩浴中に浸漬して、５７０〜６５０℃で所定時間加熱処理する（「タフトライド法」と称される塩浴軟窒化を行う）。
【００１７】
冷却工程では、窒化工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ/ ｌ以上０．４０ｍｏｌ/ ｌ以下で、温度が５０〜６０℃に保持されたシアン化ナトリウム（シアン化合物）水溶液に浸漬して、複数の保持器用薄板部材１の全てが５０〜６０℃になるまで保持する。
洗浄工程では、冷却工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、温水に浸漬して超音波洗浄を行った後、多段階の温水洗浄を行う。
【００１８】
乾燥工程では、洗浄工程後の保持器用薄板部材１を治具に取り付けた状態のままで、電気オーブンに入れて乾燥させる。
この実施形態の窒化処理方法によれば、複数の保持器用薄板部材１を図３に示す治具に取り付けた状態で、図１に示す前記各工程を行うことにより、保持器用薄板部材１に反りとシミが発生することが防止できる。
なお、この実施形態では、複数の保持器用薄板部材１を板面が略鉛直面に沿った配置となる治具を用いているが、板面が斜めに配置される治具を用いてもよい。
【００１９】
また、この実施形態では、冷却工程でシアン化ナトリウム水溶液を使用しているが、シアン化カリウム水溶液や、シアン化ナトリウムとシアン化カリウムの混合水溶液等を使用してもよい。
また、この実施形態では、窒化工程で５７０〜６５０℃での塩浴軟窒化を行っているが、この発明の方法は、５７０〜６５０℃で行う窒化工程であれば、ガスによる窒化および軟窒化を行う場合にも適用される。
【００２０】
また、この実施形態では、窒化工程の前処理工程として、脱脂工程、バリ取り工程、清浄化工程をこの順に行い、窒化工程の後工程である冷却工程の後に、洗浄工程、乾燥工程をこの順に行う場合について説明しているが、バリ取り工程を窒化工程の前に行う場合でも、冷却工程を前記構成(1) 〜(3) のいずれかを満たすように行うことで、シミおよび／または反りを発生し難くすることができる。
さらに、この実施形態の方法では、二枚保持器を構成する保持器用薄板部材を処理対象としているが、この発明の方法は、一枚の薄板からなる薄板保持器や薄板状の軌道輪等の薄板状軸受部材にも適用でき、治具を工夫することで薄板形状でない軸受部材にも応用できる。
【実施例】
【００２１】
［第１実施例］
図２に示す保持器用薄板部材１を多数用意して、上述の実施形態に記載された方法で窒化処理を行った。
図１の各工程のうち、冷却工程を、処理液の温度が一定で処理液のシアンイオン濃度を変化させて行い、他の工程は全て同じ条件で行った。
【００２２】
冷却工程の処理液として、シアン化ナトリウムを含まない水（純水）と、濃度がそれぞれ１ｇ／ｌ、５ｇ／ｌ、１０ｇ／ｌ、１５ｇ／ｌであるシアン化ナトリウム水溶液を用意した。シアン化ナトリウム（ＮａＣＮ）の１モルは４９．０１ｇであるため、各処理液のシアンイオン濃度は、０．００ｍｏｌ／ｌ、０．０２ｍｏｌ／ｌ、０．１０ｍｏｌ／ｌ、０．２０ｍｏｌ／ｌ、０．３０ｍｏｌ／ｌとなる。処理液は加熱せず、処理液の温度を室温で一定とした。
【００２３】
乾燥工程後に得られた保持器用薄板部材１の表面にシミが生じているかどうかを、目視にて全数チェックした。シミが生じていた枚数は、全枚数を１００枚とした場合の換算枚数で、シアンイオン濃度が０．００ｍｏｌ／ｌでは２３枚であったが、それ以外では０枚であった。その結果を、図４のグラフに、シアンイオン濃度と外観不良枚数（表面にシミが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示す。
図４のグラフから分かるように、冷却工程の処理液として、シアンイオン濃度が０．０２ｍｏｌ／ｌ以上のシアン化ナトリウム水溶液を使用することで、外観不良枚数を０にすることができる。
【００２４】
［第２実施例］
図２に示す保持器用薄板部材１を多数用意して、上述の実施形態に記載された方法で窒化処理を行った。
図１の各工程のうち、冷却工程を、処理液として水（純水）を用い、処理液の温度を変化させて行い、他の工程は全て同じ条件で行った。処理液の温度は、５℃、１１℃、２８℃、３４℃、６０℃の各温度に保持した。
【００２５】
乾燥工程後に得られた保持器用薄板部材１に反りが生じているかどうかを、反り測定器にて全数チェックした。反りが生じていた枚数は、全枚数を１００枚とした場合の換算枚数で、冷却工程の処理液の温度が５℃では６６枚、１１℃では１９枚、２８℃では６．５枚、３４℃では５枚であったが、５０℃と６０℃では０枚であった。
この結果を、図５のグラフに、処理液の温度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示す。図５のグラフから分かるように、冷却工程の処理液の温度を５０〜６０℃にすると、全ての保持器用薄板部材に反りが生じないようにすることができる。
【００２６】
［第３実施例］
図２に示す保持器用薄板部材１を多数用意して、上述の実施形態に記載された方法で窒化処理を行った。
図１の各工程のうち、冷却工程を、処理液として水（純水）とシアン化ナトリウム水溶液を用い、処理液の温度を変化させて行い、他の工程は全て同じ条件で行った。
冷却工程の処理液として、シアン化ナトリウムを含まない水（純水）と、濃度がそれぞれ１ｇ／ｌ、５ｇ／ｌ、１０ｇ／ｌ、１５ｇ／ｌであるシアン化ナトリウム水溶液を用意した。シアン化ナトリウム（ＮａＣＮ）の１モルは４９．０１ｇであるため、各処理液のシアンイオン濃度は、０．００ｍｏｌ／ｌ、０．０２ｍｏｌ／ｌ、０．１０ｍｏｌ／ｌ、０．２０ｍｏｌ／ｌ、０．３０ｍｏｌ／ｌとなる。
【００２７】
処理液の温度は、No.1（純水を用いた場合）で７℃、No.2（濃度１ｇ／ｌのシアン化ナトリウム水溶液を用いた場合）で１３℃、No.3（濃度５ｇ／ｌのシアン化ナトリウム水溶液を用いた場合）で２６℃、No.4（濃度１０ｇ／ｌのシアン化ナトリウム水溶液を用いた場合）で５０℃、No.5（濃度１５ｇ／ｌのシアン化ナトリウム水溶液を用いた場合）で６０℃の各温度に保持した。
【００２８】
乾燥工程後に得られた保持器用薄板部材１に反りが生じているかどうかを、反り測定器にて全数チェックした。反りが生じていた枚数は、全枚数を１００枚とした場合の換算枚数で、No.1で２４枚、No.2で１６枚、No.3で４枚、No.4とNo.5で０枚であった。
この結果を、図６のグラフに、処理液のシアンイオン濃度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示す。また、図７のグラフに、処理液の温度と反り枚数（反りが生じた保持器用薄板部材の枚数）との関係で示す。
図６および７のグラフから分かるように、冷却工程で使用するシアン化ナトリウム水溶液の温度が高いほど保持器用薄板部材に反りが生じ難くなり、５０〜６０℃にすると全ての保持器用薄板部材に反りが生じないようにすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  保持器用薄板部材（薄板状軸受部材）
１１  保持器用薄板部材の中心穴
１２  保持器用薄板部材のポケット
１３  保持器用薄板部材の内周縁部
１４  保持器用薄板部材の外周縁部
２  針状ころ
３  治具のつり下げ部材
４  治具の横移動制限部材
５  治具の前後離間部材
【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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