(57)【要約】      （修正有）【課題】高負荷環境においても十分な耐久性を示す被膜を形成する転がり摺動部材の表面処理方法及び上記被膜を有する転がり摺動部材を提供する。【解決手段】鋼からなる基材１０の表面に、スパッタリングにより硬質炭素膜２０を形成する被膜形成工程と、前記被膜に弾性体からなり、且つ砥粒を含有する研磨粒子を衝突させる研磨工程とを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなる基材の表面に、スパッタリングにより被膜を形成する被膜形成工程と、
前記被膜に、弾性体からなり、且つ砥粒を含有する研磨粒子を衝突させる研磨工程とを含み、
前記被膜形成工程前の前記基材の表面粗さＲａ１が、０．０５μｍ〜０．２μｍであり、
前記研磨工程後の前記被膜の表面粗さＲａ２が、０．１μｍ以下であることを特徴とする転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項２】
前記被膜が、炭素からなる硬質炭素膜であることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項３】
前記研磨粒子に含まれる砥粒の割合が１０〜９０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項４】
前記研磨粒子の平均粒径が０．０２ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項５】
前記弾性体がゴムまたは熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項６】
前記研磨粒子に含まれる前記砥粒の粒度が♯２０００以上であることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項７】
前記研磨粒子に含まれる前記砥粒が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド、又は炭化けい素（ＳｉＣ）からなることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項８】
前記研磨粒子を前記被膜に衝突させる方式がエアーブラスト方式であることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの方法によって作製され、
前記基材の表面粗さＲａ１が０．０５μｍ〜０．２μｍであり、
前記被膜表面粗さＲａ２が０．１μｍ以下であることを特徴とする転がり摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受部品（例えば内輪、外輪、転動体）、ボールねじ部品（例えばねじ軸、ナット、ボール）、リニアガイド装置部品（例えば案内レール、スライダ、転動体）などの転がり摺動部材を研磨する転がり摺動部材の表面処理方法及び当該表面処理方法により研磨された転がり摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド装置などに使用される転がり摺動部材においては、転動摺動部分の寸法精度とともに、表面粗さに代表される各種表面性状も重要な要素である。これらの表面性状により転がり摺動部材の疲れ寿命などが影響を受けることが知られている。表面性状を最適化するため、従来から各種の表面処理方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スパッタリングによりＭｏＳ２からなる被膜を形成後、その被膜の表面を研磨する軸受の製造方法が開示されている。この軸受の製造方法では、被膜の表面処理方法としてタンブリングが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、被膜が形成された転がり摺動部材が高負荷を受けると、被膜内部に大きな応力が発生し、その応力が繰り返し負荷されることで、被膜の剥がれなどの損傷が発生する。特に、表面の粗さが大きい被膜においては、局所的に接触面圧が増加してしまい、早期に剥がれが生じる。よって、被膜の表面は平滑であることが望ましい。
一方、基材の表面（被膜が形成される側の面）が平滑であると、被膜との界面での接着面積が最小になり、せん断力に対しての抗力が小さくなってしまう。すなわち、被膜の表面は平滑だが、基材と被膜との接触面積が小さいために、基材と被膜との密着性が悪い転がり摺動部材となってしまう。そこで、基材と被膜との密着性を向上する方法として、基材の表面を粗くしてアンカー効果を得る方法がある。
【０００６】
以上のことから、基材の被膜が形成される側の面は、ある程度の粗さ（凹凸）を有し、かつ被膜の最表面（基材とは反対側の面）は平滑であることが望ましい。
しかしながら、真空中で成膜を行うスパッタリングプロセスにおいては、基材の表面に沿って被膜が成長するため、基材の粗さが、そのまま被膜の最表面の粗さとなってしまう。
【０００７】
また、基材上に形成された被膜を通常のラップ研磨により平滑にすると、粗さの分だけ被膜がなくなってしまうため、すぐに摩滅してしまう恐れがある。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、高負荷環境においても十分な耐久性を示す被膜を形成する転がり摺動部材の表面処理方法及び転がり摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、鋼からなる基材の表面に、スパッタリングにより被膜を形成する被膜形成工程と、
前記被膜に、弾性体からなり、且つ砥粒を含有する研磨粒子を衝突させる研磨工程とを含み、
前記被膜形成工程前の前記基材の表面粗さＲａ１が、０．０５μｍ〜０．２μｍであり、
前記研磨工程後の前記被膜の表面粗さＲａ２が、０．１μｍ以下であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、本発明の転がり摺動部材の表面処理方法に適用できる被研磨物としては、転動摺動部材の転動面及び摺動面に形成された被膜のみならず、外形面や端面等の摺動に直接関与しない面に形成された被膜も含むことができる。
請求項１に係る発明によれば、研磨工程を行うことにより、高負荷環境においても基材と被膜との密着性を高く維持し、かつ十分な耐久性を示す被膜が形成された転がり摺動部材を提供することができる。また、研磨工程をショットブラストにより行うことによって製造コストを低減することができる。
【００１０】
なお、前記基材の表面粗さＲａ１が０．０５μｍ未満であると、基材と被膜との間に十分なアンカー効果が得られない。また、前記基材の表面粗さＲａ１が０．２μｍより大きいと、研磨工程を行っても被膜の表面粗さＲａ２が十分に小さくならない。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記被膜が、炭素からなる硬質炭素膜であることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、前記被膜が炭素からなる硬質炭素膜であるため、高負荷かつ貧潤滑下において摺動部材が直接接触を起こしても、凝着性が小さく、表面の損傷が発生しにくいという効果を奏する。
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記研磨粒子に含まれる砥粒の割合が１０〜９０質量％であることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記研磨粒子の平均粒径が０．０２ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする。
前記研磨粒子の大きさが０．０２ｍｍを下回ると、前記研磨粒子１個当たりの重量が軽くなり、衝突エネルギーが小さく効率的な研磨が困難となる。また、前記研磨粒子の大きさが３ｍｍを超えても研磨効率の改善効果は少なく衝突エネルギーが過大となり、被研磨面（被膜の最表面）に好ましくない損傷を与える場合があるので好ましくない。前記研磨粒子の大きさは０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍがより好ましい。なお、前記研磨粒子の形状は球状に限らない。不定形の場合は、その粒子の最長径部を０．０２ｍｍ〜３ｍｍとすればよい。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記弾性体がゴムまたは熱可塑性エラストマであることを特徴としている。
砥粒を含有する前記研磨粒子を被研磨物（被膜）に衝突させることにより仕上げ研磨を行う研磨工程において、前記研磨粒子が被研磨面に衝突した際には、衝突エネルギーにより発熱するため、前記研磨粒子の素材が熱硬化性樹脂である場合は好ましくない。被研磨面に対して入射角をもって被研磨面に衝突した前記研磨粒子は、弾性変形すると同時に発熱し、被研磨面形状にならいながら、被研磨面を滑走し、この滑走中に被研磨物表面を研磨するものと考えられる。この滑走時に前記研磨粒子と被研磨物表面で発生している現象としては、前記研磨粒子に含まれる砥粒が前記研磨粒子表面に露出した部分では、研磨及び元々被研磨物表面に突き刺さって残留している砥粒の引き剥がしが行われ、前記研磨粒子に含まれる砥粒が前記研磨粒子表面に露出していない部分、すなわち弾性体表面では、研磨カスや引き剥がされた砥粒を被研磨物表面から押し出して、もしくは弾性体内に取り込んで除去しているものと思われる。熱可塑性樹脂もしくはゴムであれば衝突エネルギーによる発熱により軟化する傾向にあり、滑走時に被研磨面の形状にならい易くなるため好ましい。
【００１４】
ゴムもしくは熱可塑性エラストマとしては、天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、合成樹脂が使用できる。また、これらのゴムもしくは熱可塑性エラストマには、種々の添加剤等が配合されていてもよい。
また、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記研磨粒子に含まれる前記砥粒の粒度が♯２０００以上であることを特徴としている。前記砥粒の粒度が♯２０００以上の細粒であれば、表面粗さＲａ２が０．１μｍ以下の被研磨面が効率良く得られる。また、０．１μｍを下回る表面粗さＲａ２を効率よく得るためには、＃２０００を超える細粒を前記研磨粒子として用いるのが好ましい。また、＃２０００未満の比較的大きな砥粒を含む研磨粒子で加工した後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工し、その後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工することも好ましい。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記研磨粒子に含まれる前記砥粒がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはダイヤモンドまたは炭化けい素（ＳｉＣ）からなることを特徴としている。
また、請求項８に係る発明は、請求項１に記載の転がり摺動部材の表面処理方法において、前記研磨粒子を前記被膜に衝突させる方式がエアーブラスト方式であることを特徴としている。ここで、前記研磨粒子を被研磨物に衝突させる手段としては、所定の衝突エネルギーを持って被研磨物に衝突させるものであれば特に限定はないが、遠心力を利用した回転羽方式、水や研削液と共に前記研磨粒子を吐出する液体方式、気体と共に前記研磨粒子を吐出するエアー式ブラスト方式等を適用することが好ましい。これらの中でも、エアー式ブラスト方式によれば、加工時の研磨カス等もエアーの流れに乗せてフィルター等で簡便に回収でき、被研磨物に付着して残る研削液等も無いため、加工全体が効率の良いものとなるため、最も好適である。回転羽方式では、研磨カス等が被研磨面に残りやすく、液体方式では被研磨面に付着した液体の除去作業、使用後の研削液の処理作業等の負担が発生する。エアーは、いわゆる空気に限らず、窒素、アルゴン等の不活性ガス等も使用できる。エアー式ブラスト方式で前記研磨粒子を吐出する場合の吐出圧力は０．１Ｍｐａ〜１．５Ｍｐａが好ましく、０．２Ｍｐａ〜０．６Ｍｐａがより好ましい。吐出圧力が０．１ＭＰａ未満だと、研磨効率が落ち、吐出圧力が１．５Ｍｐａを超えると、投射される研磨粒子が粉砕されやすくなる。
【００１６】
また、請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれかの方法によって作製され、
前記基材の表面粗さＲａ１が０．０５μｍ〜０．２μｍであり、
前記被膜表面粗さＲａ２が０．１μｍ以下であることを特徴としている。
請求項９に係る発明によれば、研磨工程を行うことにより、高負荷環境においても基材と被膜との密着性を高く維持し、かつ十分な耐久性を示す被膜が形成された転がり摺動部材を提供することができる。特に、大型軸受等の大型の装置に適用できるのみならず、回転精度の要求される工作機械用の内径２００ｍｍ〜１０ｍｍのアンギュラ玉軸受、音響的に長寿命が要求されるエアコンファンモータ用の内径３０ｍｍ〜５ｍｍの小型玉軸受、小型コンピュータの冷却等のための内径１０ｍｍ〜１ｍｍ程度のミニチュア玉軸受、等の比較的小型で回転精度・音響性能の要求される装置に転がり摺動部材として用いることで特段の効果がある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高負荷環境においても十分な耐久性を示す被膜を形成する転がり摺動部材の表面処理方法及び転がり摺動部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る転がり摺動部材の表面処理方法の手順を示す断面図である。
【図２】本発明に係る転がり摺動部材の第一実施形態として、転がり摺動部材を備えた直動案内装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の直動案内装置を軸方向から見た正面図である。
【図４】本発明に係る転がり摺動部材の第二実施形態として、転がり摺動部材を備えたボールねじの構成を示す断面図である。
【図５】実施例１で用いたスラスト型玉軸受の構成を示す断面図である。
【図６】実施例１の試験片の表面の顕微鏡画像写真である。
【図７】比較例１の試験片の表面の顕微鏡画像写真である。
【図８】ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による被膜の表面を示す画像写真であり、（ａ）〜（ｄ）は研磨処理を行った被膜のそれぞれ違う箇所の表面状態を示し、（ｅ）及び（ｆ）は研磨処理を行わなかった被膜のそれぞれ違う箇所の表面状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（転がり摺動部材の表面処理方法）
本実施形態の転がり摺動部材の表面処理方法は、被膜形成工程と、研磨工程とを含む。
＜被膜形成工程＞
前記被膜形成工程は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、鋼からなる基材１０の表面１０ａに、スパッタリングにより被膜２０を形成する工程である。なお、この被膜形成工程前の基材１０の表面１０ａの表面粗さＲａ１が、０．０５μｍ〜０．２μｍである。このように、基材１０の表面１０ａの表面の粗さＲａ１が０．０５μｍ〜０．２μｍであることで、被膜２０（被膜２０の裏面２０ｂ）と基材１０（基材１０の表面１０ａ）との間でアンカー効果が得られ、十分な耐久性を有する転がり摺動部材が得られる。なお、基材１０の表面１０ａの表面粗さＲａ１が０．０５μｍ未満であると、基材１０と被膜２０との間に十分なアンカー効果が得られない。また、基材１０の表面１０ａの表面粗さＲａ１が０．２μｍより大きいと、研磨工程を行っても被膜２０の表面２０ａの表面粗さＲａ２が十分に小さくならない。
【００２０】
［被膜］
ここで、被膜２０は、炭素からなる硬質炭素膜であることが好ましい。被膜２０が炭素からなる硬質炭素膜であることにより、前記被膜が炭素からなる硬質炭素膜であるため、高負荷かつ貧潤滑下において摺動部材が直接接触を起こしても、凝着性が小さく、表面の損傷が発生しにくいという効果を奏する。
［表面粗さの測定］
ここで、本実施形態における表面粗さの測定方法としては、例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６０１で定義される算術平均粗さ（Ｒａ）を採用する。
【００２１】
＜研磨工程＞
前記研磨工程は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、被膜形成工程において基材１０上に形成された被膜２０に研磨粒子（図示せず）を衝突させて被膜２０の表面２０ａの小さな凸部のみを除去する工程である。ここでいう「凸部」とは、表面２０ａの粗さ曲線における平均線より上に飛び出した山を指す。前記研磨粒子は、弾性体からなり、且つ砥粒を含有する。また、当該研磨工程後の被膜２０の表面２０ａの表面粗さＲａ２は、０．１μｍ以下である。すなわち、前記研磨工程は、砥粒を含む弾性体（弾性材）からなる研磨粒子をショットブラスト用ノズルから被膜２０の表面２０ａに所定の角度で投射して、研磨する方法である。この角度（投射角度）は、基材１０の軸方向（例えば、転動体の回転軸方向）に対してなす角度に相当する。
【００２２】
このように、前記研磨粒子を衝突させた後の被膜の表面粗さＲａ２が０．１μｍ以下であることで、相手材と滑らかに接触することができ、接触面圧の増加を抑制（被膜の剥がれ低減）することができる。すなわち、被膜の最表面の凸部を除去して、表面粗さＲａ２を小さくすることにより、局所的な接触面圧を小さくすることができ、被膜の剥がれを低減できる。
なお、「研磨後の基材表面粗さ」／「研磨前の基材表面粗さ」は０．５〜０．８が好ましい。この下限値０．５は、研磨処理工程の限界値である。前述の凸部の定義どおり、平均線より上の山を全部とると、おおよそＲａが半分になるからである。
【００２３】
［研磨方式］
ここで、本実施形態における、前記研磨粒子を被研磨物に衝突させる手段としては、所定の衝突エネルギーを持って被研磨物に衝突させるものであれば特に限定はないが、遠心力を利用した回転羽方式、水や研削液と共に前記研磨粒子を吐出する液体方式、気体と共に前記研磨粒子を吐出するエアー式ブラスト方式等を適用することが好ましい。これらの中でも、エアー式ブラスト方式によれば、加工時の研磨カス等もエアーの流れに乗せてフィルター等で簡便に回収でき、被研磨物に付着して残る研削液等も無いため、加工全体が効率の良いものとなるため、最も好適である。回転羽方式では、研磨カス等が被研磨面に残りやすく、液体方式では被研磨面に付着した液体の除去作業、使用後の研削液の処理作業等の負担が発生する。エアーは、いわゆる空気に限らず、窒素、アルゴン等の不活性ガス等も使用できる。エアー式ブラスト方式で前記研磨粒子を吐出する場合の吐出圧力は０．１Ｍｐａ〜１．５Ｍｐａが好ましく、０．２Ｍｐａ〜０．６Ｍｐａがより好ましい。吐出圧力が０．１ＭＰａ未満だと、研磨効率が落ち、吐出圧力が１．５Ｍｐａを超えると、投射される研磨粒子が粉砕されやすくなる。
【００２４】
［研磨粒子の平均粒径］
ここで、前記研磨粒子の平均粒径は、０．０２ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましく、０．５ｍｍ〜１ｍｍがより好ましい。前記研磨粒子の平均粒径が小さいほど均一な研磨加工が可能であるが、粉砕されることによって集塵されない上記範囲が好ましい。
前記研磨粒子の大きさが０．０２ｍｍを下回ると、前記研磨粒子１個当たりの重量が軽くなり、衝突エネルギーが小さく効率的な研磨が困難となる。また、前記研磨粒子の大きさが３ｍｍを超えても研磨効率の改善効果は少なく衝突エネルギーが過大となり、被研磨面（被膜の最表面）に好ましくない損傷を与える場合があるので好ましくない。前記研磨粒子の大きさは０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍがより好ましい。なお、前記研磨粒子の形状は球状に限らない。不定形の場合は、その粒子の最長径部を０．０２ｍｍ〜３ｍｍとすればよい。
［研磨粒子の粒度の測定方法］
また、前記研磨粒子の粒度の測定方法としては、ＪＩＳ  Ｒ６００１による電気抵抗法が挙げられる。前記研磨粒子の平均粒径の測定方法としては、ＪＩＳ  Ｒ６００１による電気抵抗法が挙げられる。
【００２５】
［弾性体］
前記弾性体（弾性材）としては、ゴム、熱可塑性エラストマなどが挙げられる。
砥粒を含有する前記研磨粒子を被膜に衝突させることにより仕上げ研磨を行う研磨工程において、前記研磨粒子が被研磨面に衝突した際には、衝突エネルギーにより発熱するため、前記研磨粒子の素材が熱硬化性樹脂である場合は好ましくない。被研磨面に対して入射角をもって被研磨面に衝突した前記研磨粒子は、弾性変形すると同時に発熱し、被研磨面形状にならいながら、被研磨面を滑走し、この滑走中に被研磨物表面を研磨するものと考えられる。この滑走時に前記研磨粒子と被研磨物表面で発生している現象としては、前記研磨粒子に含まれる砥粒が前記研磨粒子表面に露出した部分では、研磨及び元々被研磨物表面に突き刺さって残留している砥粒の引き剥がしが行われ、前記研磨粒子に含まれる砥粒が前記研磨粒子表面に露出していない部分、すなわち弾性体表面では、研磨カスや引き剥がされた砥粒を被研磨物表面から押し出して、もしくは弾性体内に取り込んで除去しているものと思われる。熱可塑性樹脂もしくはゴムであれば衝突エネルギーによる発熱により軟化する傾向にあり、滑走時に被研磨面の形状にならい易くなるため好ましい。
ゴムもしくは熱可塑性エラストマとしては、天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、合成樹脂が使用できる。また、これらのゴムもしくは熱可塑性エラストマには、種々の添加剤等が配合されていてもよい。
【００２６】
［砥粒］
前記砥粒は、粒度が＃２０００以上、又は平均粒径が６μｍ以下であることが好ましく、粒度が＃３０００以上、又は平均粒径が４μｍ以下であることがより好ましく、粒度が＃８０００以上、又は平均粒径が１μｍ以下であることが特に好ましい。粒度が＃２０００以上、又は平均粒径が６μｍ以下であると、軸受として必要な粗さレベルにすることができる。
【００２７】
前記砥粒の粒度が♯２０００以上の細粒であれば、表面粗さＲａ２が０．１μｍ以下の被研磨面が効率良く得られる。また、０．１μｍを下回る表面粗さＲａ２を効率よく得るためには、＃２０００を超える細粒を前記研磨粒子として用いるのが好ましい。また、＃２０００未満の比較的大きな砥粒を含む研磨粒子で加工した後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工し、その後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工することも好ましい。
【００２８】
また、前記砥粒の材質としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはダイヤモンドまたは炭化けい素（ＳｉＣ）が挙げられる。また、前記研磨粒子に含まれる砥粒の割合としては、１０〜９０質量％が好ましく、６０〜８０質量％がより好ましい。
研磨粒子に含まれる砥粒の割合が１０質量％以上であることにより、研削力を確保し、研磨粒子に含まれる砥粒の割合が９０質量％以下であることにより、砥粒と弾性体との結合状態を良好に保つことができる。砥粒の割合が１０質量％を下回ると、研磨効率が悪くなる。砥粒の割合が９０質量％を超えると、前記研磨粒子に起因する砥粒の残留が発生する確率が多くなる。また、弾性体の割合が１０質量％を下回ると、相対的に前記研磨粒子の硬度が上がり、衝突による打痕の発生等被研磨表面に損傷を与える場合があり、衝突時に前記研磨粒子が破断する割合も多くなるので好ましくない。弾性体の割合が９０質量％を超えると研磨効率が低下するため好ましくない。より好ましい組成は、前記研磨粒子全体に対する砥粒の割合が６０〜８０質量％である。すなわち、弾性体の割合の方が砥粒の割合より多いことが好ましい。
【００２９】
［研磨粒子の投射角度］
また、研磨工程において、転動体の表面に対して前記研磨粒子を投射する角度は、０°以上９０°以下が好ましく、４５°以下がより好ましく、２０°以下が更に好ましい。上記範囲において、投射角度が小さいほど、投射される研磨粒子が転動体の表面を滑走する距離が長くなり、研磨効率が向上する。
このように、被膜形成工程の後に研磨工程を行うことにより、高負荷環境においても基材と被膜との密着性を高く維持し、かつ十分な耐久性を示す被膜が形成された転がり摺動部材を提供することができる。また、研磨工程をショットブラストにより行うことによって製造コストを低減することができる。
【００３０】
（転がり摺動部材）
次に、上述した転がり摺動部材の表面処理方法が適用される転がり摺動部材について以下に説明する。
〔第一実施形態〕
図２は、本発明に係る転がり摺動部材の第一実施形態として、転がり摺動部材を備えた直動案内装置の構成を示す斜視図であり、図３は、図２の直動案内装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）である。
図２に示すように、この直動案内装置は、軸方向に延びる横断面略角形の案内レール１上に、横断面形状が略コ字状のスライダ２が軸方向に相対直線移動可能に取り付けられている。なお、案内レール１及びスライダ２は鋼で構成されている。
この案内レール１の上面と両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝７，７が形成され、また、案内レール１の両側面１ａ，１ａの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝７，７が形成されている。この転動体転動溝７の内面が、後述する転動体３が転動する軌道面を形成している。
【００３１】
また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口部をシールするサイドシール５，５が装着されている。
さらに、スライダ本体２Ａの両袖部６，６の内側面の角部には、案内レール１の転動体転動溝７，７に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝８，８が形成され、両袖部６，６の内側面の中央部には、案内レール１の転動体転動溝７，７に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝８，８が形成されている。この転動体転動溝８の内面が、後述する転動体３が転動する軌道面を形成している。
【００３２】
そして、案内レール１の転動体転動溝７，７，７，７と両袖部６，６の転動体転動溝８，８，８，８とで、断面ほぼ円形の転動体転動路Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒが形成されていて、これらの転動体転動路Ｒは軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝７，８の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。また、転動体転動溝７，８の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せてなる略Ｖ字状（ゴシックアーク形状溝）でもよい。
【００３３】
さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路Ｒと平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路９，９，９，９を備えている。
一方、図示はされていないが、断面略コ字状のエンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）に、転動体転動路Ｒとこれに平行な転動体戻し路９とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路を有しており、これら転動体転動路Ｒと転動体戻し路９と両端の湾曲路とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体（ボール）３が転動自在に装填されている。
【００３４】
案内レール１に組みつけられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路Ｒ内に装填されている転動体３は、転動体転動路Ｒ内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路Ｒの一端に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部によって転動体転動路Ｒからすくい上げられ、湾曲路へ送られる。
【００３５】
湾曲路に入った転動体３はＵターンして転動体戻し路９に導入され、転動体戻し路９を通って反対側の湾曲路に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路Ｒに戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
このような直動案内装置の案内レール１の転動体転動溝７及び両袖部６，６の転動体転動溝８の少なくとも一方は、本発明に係る転がり摺動部材として、上述したスパッタリングによる被膜形成工程と、研磨粒子を衝突させる研磨工程とからなる表面処理が施されている。
【００３６】
〔第二実施形態〕
図４は、本発明に係る転がり摺動部材の第二実施形態として、転がり摺動部材を備えたボールねじの構成を示す断面図である。ボールねじは、断面円弧状の螺旋状のねじ溝３１ａを外周面に有するねじ軸３１と、ねじ軸３１のねじ溝３１ａに対向する断面円弧状の螺旋状のねじ溝３２ａを内周面に有しねじ軸３１に螺合される円筒状のナット３２と、ねじ軸３１のねじ溝３１ａとナット３２のねじ溝３２ａとで形成される断面ほぼ円形の螺旋状のボール転動路３６に転動自在に装填された多数のボール３３とを備えている。
【００３７】
なお、ねじ軸３１及びナット３２は鋼で構成されている。また、ねじ溝３１ａ，３２ａの内面が、ボール３３が転動する軌道面を形成している。さらに、ボール転動路３６内には潤滑油，グリース等の潤滑剤を配してもよい。さらに、ねじ軸３１の外周面とナット３２の内周面との間の隙間の開口部を密封するシールを、前記開口部近傍に設けてもよい。ボール転動路３６内に潤滑剤を配した場合には、シールを設けて潤滑剤をボールねじ内部に密封することが好ましい。
【００３８】
また、ナット３２には略コ字状に屈曲したリターンチューブ３７が備えられていて、ボール転動路３６内のボール３３がリターンチューブ３７を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール転動路３６内を転動するボール３３は、該ボール転動路３６内を移動しねじ軸３１の回りを複数回回ってから、ボール転動路３６の一端でリターンチューブ３７の一方の端部にすくい上げられる。すくい上げられたボール３３は、リターンチューブ３７の中を通って、リターンチューブ３７の他方の端部からボール転動路３６の他端に戻される。
【００３９】
そして、ボール３３を介してねじ軸３１に螺合されているナット３２と、ねじ軸３１とが、この多数のボール３３の転動を介して相対回転運動することにより、ねじ軸３１とナット３２とが軸方向に相対移動するようになっている。
このように構成されたボールねじは、本発明に係る転がり摺動部材として、ねじ軸３１の外周面に、上述したスパッタリングによる被膜形成工程と、研磨粒子を衝突させる研磨工程とからなる表面処理が施されている。これにより、比較的大きなアキシャル荷重がかかるような場合でも、被膜の剥離や欠落が生じにくくなる。また、この表面処理の上にフッ素化合物層を形成してもよい。そのようにすれば、発塵量が少なく、半導体製造装置等に使用されるボールねじのような、パーティクルを極端に嫌う環境下において使用されるボールねじに適用可能である。
【実施例】
【００４０】
図５に示すＳＵＪ２（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５：２００８  高炭素クロム軸受鋼鋼材）からなるスラスト玉軸受の上下レース１０１，１０２の軌道面１０１ａ，１０２ａのそれぞれに、スパッタリングによる被膜形成工程、及び研磨工程を行い、下記条件で回転試験を行った。図５において、１０３は転動体、１０４は保持器である。なお、被膜形成工程には、シリコン及びカーボンの固体ターゲットをスパッタリングする非平衡マグネトロンスパッタリング法を用いた。このスパッタリングでは、アルゴンガス、及びメタンガスをプラズマ化しながら行った。
また、研磨工程では、投射される研磨粒子として、＃２０００以上のダイヤモンド砥粒を含有するゴムからなる弾性体を用いた。そして、研磨粒子の投射する勢い、及び時間を調節して、表１に示す試料を得た。
【００４１】
［回転試験条件］
高負荷かつ貧潤滑下における耐久性評価を行う条件として、次のような条件で回転試験を行った。
荷重：９００ｋｇ、回転速度：３００ｒｐｍ、潤滑方法：油浴（ＶＧ２相当）、転動体数：３個、試験時間：２２時間、計算寿命：２００時間
その後、回転試験後の試験片表面を顕微鏡で観察し、画像処理により被膜の剥がれ面積を算出した。算出結果を表１に示す。本実施例では、被膜の性能は５０％以上残っていれば発揮できるため、本条件における軸受計算寿命まで、被膜が５０％以上残存していることを基準に、試験時間２２時間時点で被膜剥がれ面積が５．５％以下のものを合格とし、５．５％より大きいものを不合格とした。ここで、被膜剥がれ面積の評価基準を５．５％としたのは、「計算寿命まで５０％残っていること」を基準にしている。すなわち、本試験における計算寿命が「Ｌｃａｌ＝２００時間」であり、試験時間２２時間は「計算寿命の１／９（２００／２２≒９）」なので、本試験において被膜剥がれ面積が「５．５（５０／９≒５．５）％以下」であれば、「計算寿命まで５０％残っている」という基準を満たすことになるからである。
【００４２】
【表１】
2013127107.tif 000003
【００４３】
表１に示すように、基材の表面粗さＲａ１を０．０５μｍ〜０．２μｍとしながらも、研磨工程を行っていない比較例１及び比較例２に対して、研磨工程を行った実施例１〜４は、被膜の剥がれ面積が５．５％以下であり、高負荷環境においても良好の耐久性を示す被膜が形成されたことが認められた。特に、表面粗さＲａ１を０．１２μｍとした基材の表面に被膜を形成した比較例１は、２４．５％剥がれていたのに対し（図７参照）、研磨工程を行って被膜の表面粗さＲａ２を０．０６μｍとした実施例１は、０．７％であった（図６参照）。
【００４４】
一方、被膜形成工程前の基材の表面粗さＲａ１が小さい比較例３では、研磨工程を行っても剥がれ面積が７．９％と大きく、基材と被膜の密着性が悪いことがわかった。また、被膜形成工程前の基材の表面粗さＲａ１が大きい比較例４でも、研磨工程を行っても剥がれ面積が８．５％と大きく、基材と被膜の密着性が悪いことがわかった。
ここで、本発明の研磨工程を行ったか否かを判断する方法としては、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による形状測定が有効である。具体的には、図８（ａ）〜（ｆ）に示すように、研磨粒子を衝突させた被膜（図８（ａ）〜（ｄ））は、研磨処理を施していない被膜（図８（ｅ），（ｆ））に比べて、表面に方向性のない（ランダムな）浅い溝（引掻き傷）が形成されることがわかる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  基材
２０  被膜
１０１  レース
１０１ａ  軌道面
１０２  レース
１０２ａ  軌道面
１０３  転動体
１０４  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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