JP3677939B2 - 表面処理転動部材を有する転動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐焼付き性及び耐摩耗性を向上させる表面処理を施した金属製の転動体及び軌道を備えた転動部材を有する転動装置、具体的には転がり軸受，直動案内装置，ボールねじ装置における潤滑性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記転動部材を有する転動装置の潤滑にはオイル又はグリース等の潤滑剤が使用されている。それらの潤滑剤の役割は、転動装置の金属同士の接触面に油膜を形成して当該接触面での摩擦力を低減させ、耐摩耗性を付与することにある。また、潤滑被膜が破れ金属表面同士が接触して固体摩擦や混合摩擦を生じるおそれのあるいわゆる境界潤滑条件下では、耐摩耗性や耐焼付き性を向上させる極圧添加剤を潤滑剤に添加して金属同士の焼付きや摩耗を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、潤滑油やグリース等の潤滑剤は、粘性指数に表されるように、高温になると粘度，稠度が低下する。そのため油膜形成機能が低下して、転動装置の金属製の転動部材の接触面は境界潤滑になる。境界潤滑では、潤滑剤中に添加された極圧添加剤の化学反応によって焼付き等を防止する作用があるが、その場合、極圧添加剤と金属表面との化学反応を起こさせる外的要因（例えば熱）がないと期待する焼付き防止効果は得られないという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、このような従来の転動装置における潤滑上の問題点に着目してなされたもので、接触すべき金属表面に予め極圧性反応膜を形成して潤滑剤との濡れ性を改善し、且つその状態を保持することにより耐焼付き性，耐摩耗性を向上させた表面処理転動部材を有する転動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、金属からなる転動体とその軌道を備えた転動部材を有する転動装置において、その転動部材の少なくとも一方の表面に、当該金属成分とリン化合物，イオウ化合物，ハロゲン化合物又は有機金属化合物の単体またはそれら化合物の組み合せたものとの化合物反応膜層を形成し、且つ有機リン化合物，有機イオウ化合物，有機ハロゲン化合物又は有機金属化合物の少なくともいずれかが極圧成分として添加された潤滑剤（オイルまたはグリース）を前記転動部材の金属接触面間に存在せしめたものである。
【０００６】
即ち、前記化合物反応膜層の形成により、表面の潤滑剤との濡れ性を向上させ、潤滑剤中の極圧性化合物との反応性を促進することができる（耐焼付性，耐摩耗性向上）。よって、通常の金属表面に比べ、極圧添加成分の焼付き，摩耗に対する効果が得られやすい利点がある。
【０００７】
本発明における化合物反応膜層の形成は、有機リン化合物，有機イオウ化合物，有機ハロゲン化合物または有機金属化合物の単体またはそれらの化合物の二種以上の組み合わせ体を油や有機溶剤等で希釈した反応液中に、表面処理すべき金属製の転動部材を浸漬するか、または当該転動部材表面に前記化合物の単体またはそれらの化合物の二種以上の組み合わせ体を含む反応液を塗布し、熱分解させながら反応させることにより行う。上記化合物反応膜層の厚み及び表面粗さは、反応液中の化合物の濃度あるいは反応温度と時間により制御することができる。
【０００８】
本発明の化合物反応膜層であるリン化合物反応膜層を形成するのに必要な有機リン化合物としては、例えば亜リン酸エステル類，正リン酸エステル類，酸性リン酸エステル類等の有機リン化合物を挙げることができ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。
【０００９】
また、本発明の化合物反応膜層であるイオウ反応膜層を形成するのに必要な有機イオウ化合物としては、例えば硫化油脂類，硫化オレフィン類，メルカプタン類，サルファイド類，スルホキシド類，スルホン類等を挙げることができ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。
【００１０】
また、本発明の化合物反応膜層であるハロゲン反応膜層を形成するのに必要な有機ハロゲン化合物としては、例えばハロゲン化パラフィン類，ハロゲン化油脂類、特に塩素化パラフィン類，塩素化油脂類等を挙げることができ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。
【００１１】
また、本発明の化合物反応膜層である有機金属化合物反応膜層を形成するのに必要な有機金属化合物としては、例えば金属ジヒドロカルビルジチオフォスフェート類，金属ジヒドロカルビルジチオカーバメート類，ナフテン酸塩類等を挙げることができる。
【００１２】
本発明の化合物反応膜層と共に使用する潤滑剤は、オイルでもグリースでもよく、少なくともリン，イオウ，ハロゲンのいずれかを含む化合物の少なくとも一つが極圧成分としてオイルまたはグリース中に添加されていればよい。その潤滑剤の極圧成分として添加される極圧添加剤は、潤滑剤を構成するベースオイルとの相溶性がありさえすれば、極性化合物，非極性化合物を問わない。また、前記金属製の転動部材の金属表面に形成された化合物反応膜層との取り合わせを特に考慮する必要はない。上記ベースオイルに添加する極圧添加剤の具体例として、リン酸エステル類，有機金属化合物類，ジチオリン酸亜鉛，あるいは有機モリブデン化合物であるＭｏＤＴＰ，Ｍｏ−ジチオカルバメート等を例示することができる。
【００１３】
上記潤滑剤への極圧成分の配合量は、リン，イオウ，ハロゲンの各濃度として１０ｐｐｍ以上あれば良く、好ましくは１０〜５０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５０〜５０００ｐｐｍの範囲である。潤滑剤中の極圧成分の配合量下限値が１０ｐｐｍ未満の場合には、金属製の転動部材の金属表面に本発明の化合物反応膜層を形成しても耐焼付き性向上の効果に乏しい。一方、潤滑剤中の極圧成分の配合量の上限が５０００ｐｐｍを超えると、極圧成分の配合比率が高くなり過ぎて潤滑剤としての油膜形成が損なわれる可能性がある。従って、極圧成分中のリン，イオウ，ハロゲンの含有率にもよるが、５０００ｐｐｍ以下が配合比率としては望ましい。
【００１４】
本発明によれば、転動装置における転動部材の金属表面にリン，イオウ，ハロゲンまたは有機金属化合物の単体またはそれら化合物の組み合せ体のいずれかを含む化合物反応膜層を形成することで、金属表面と潤滑剤との濡れ性が向上して金属面が露出し難くなる。さらに、潤滑剤に一定濃度範囲で配合添加された極圧成分が、活性化した化合物反応膜層と再反応するため、潤滑剤による油膜形成が保持される。よって、通常の金属表面に比べて極圧添加成分の焼付きや摩耗に対する効果が得られやすくなり、転動装置における耐焼付き性や耐摩耗性が改善される。
【００１５】
なお、本発明の転動装置は転がり軸受（図１）とすることができ、その場合の転動部材は、転動体が金属ころ又はボールで、軌道はその転動体が転動する軌道輪である。また、本発明の転動装置はリニアガイド装置（図４）とすることができ、その場合の転動部材は、転動体が金属ころ又はボールで、軌道はその転動体が転動する案内レールの転動体転動溝である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕：
図１は、本発明を、金属製転動体とその軌道を備えた転動部材を有する転動装置としてのスラスト軸受に適用して耐焼付き性を改善した第１の実施形態の断面図である。
【００１７】
図示の転動装置であるスラスト軸受１は、軌道としての上レース２及び下レース３と、その軌道を転動する転動体としての玉５とを有する転動部材であり、保持器のない総ボール型の軸受である。このスラスト軸受１の上レース２及び下レース３に、本発明の表面処理を施して化合物反応膜層を形成した後、極圧添加剤成分を配合した潤滑油を組み合わせて焼付き試験を行った。
【００１８】
（１）供試体の作製：
試料としてスラスト軸受１の軸受レース２，３の表面（軌道）４を石油ベンジンで洗浄後、ジブチルサルファイドを１０重量％に希釈した合成油に浸漬して温度１６０℃で１０時間加熱処理し、レース表面４に４０ｎｍのイオウ化合物反応膜層を形成した。
【００１９】
この化合物反応膜層の膜厚は、Ｘ線光電子分光分析機（ＸＰＳ）を用いて測定した。ＸＰＳは、試料表面にＸ線を照射し、試料の最外表面（およそ数オングストローム）より放出される光電子のエネルギー解析により、試料表面の元素の定性，定量情報及び結合状態を知るものである。更にアルゴン（Ａｒ）イオン銃を用いて試料表面をスパッタ（エッチング）しながら測定を行うことにより、元素の深さ方向の分布状態の解析も可能である。例えば有機イオウ化合物によって得られた化合物反応膜層の厚みを測定する場合、アルゴンイオン銃による一定のエッチング速度（例えば３ｎｍ／ｍｉｎ）でスパッタしながらＸＰＳを用いて試料のデプスプロファイルをとり、化合物反応膜層中のイオウの光電子強度が変化しなくなる直前までを膜厚とする。
【００２０】
ちなみに、本発明の化合物反応膜層は、試料（母材）の表面の上に積層されるものではない。母材と化学的に反応し母材成分と入り混じって表面から内部に向かって一体的に形成された反応膜層であり、単に母材表面上に積層された膜とは異なり、極めて剥離しにくいという特性を備えたものである。したがって、その膜厚（即ち、母材表面からの深さ）測定も上記のようなイオン銃によるスパッタリングを必要とする。
【００２１】
（２）耐焼付き性試験：
こうして得られた表面処理を施した供試体スラスト軸受１について、耐焼付き性を評価した。
【００２２】
焼付き性試験は、図２に示す縦型スピンドル６に、供試体であるスラスト軸受１の上レース２と下レース３を取り付け４００ｋｇｆのスラスト加重Ｆａを負荷して７０００ｒｐｍで回転させて行った。供試体スラスト軸受１には、予めマイクロシリンジで３マイクロリッタのスピンドル油を潤滑剤として転動体５およびレース面４に滴下しておく。当該潤滑剤は極圧添加剤成分としてｎ−ブチルメルカプタンを、その配合量を変えて添加したものを複数種用意し、これを用いて複数の試験を実施し、起動時から焼付き発生までの時間を測定した。焼付き発生までの時間は、下レース３に挿入した熱電対による測定値が、１００℃以下の平衡状態から逸脱して２００℃を超える迄とした。
【００２３】
焼付き迄の耐久時間を図３に示す。
この試験結果から、イオウを含む化合物反応膜層を形成した軸受１のレース２，３の表面４と、有機イオウ化合物を含む極圧添加剤との組み合わせは、極圧成分の広い範囲の濃度にわたって未処理の場合に比べ耐焼付き性が大きく向上していることが明らかである。
【００２４】
この実施形態における化合物反応膜層の膜厚は、表面粗さに悪影響を及ぼさない範囲であれば特には限定されず、処理条件により膜厚を自由に制御することができる。
【００２５】
極圧成分（この場合はイオウ）の好適な含有量の範囲は１０〜５００００ｐｐｍであり、さらに好適には１００〜１００００ｐｐｍの範囲が耐焼付き性には特に効果があるといえる。１０ｐｐｍ未満であると耐焼付き性向上の効果は少ない。一方、５００００ｐｐｍを超えると潤滑剤の基油の潤滑特性が劣る結果、性能向上が望めない。
【００２６】
〔第２の実施形態〕：
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、金属製転動体とその軌道を備えた転動部材を有する転動装置としてのリニアガイド装置の全体斜視図、図５はその断面図である。
【００２７】
この供試体のリニアガイド装置１０は、側面に軌道としての転動体転動溝１２を有する金属製の案内レール１１と、その転動体転動溝１２を転動する金属製ボールからなる多数の転動体１３と、それらの転動体１３を介して案内レール１１に嵌合されたスライダ１４とを備えている。そのスライダ１４には、軸方向の貫通孔１５と、両端に取り付けたエンドキャップ１６に設けられたＵ型の通路とで、転動体循環回路が形成されており、転動体１３がその循環回路を循環しつつスライダ１４が案内レール１１に沿って往復運動するようになっている。なお、１７は合成樹脂製のボール保持器である。
【００２８】
（１）供試体の作製：
この実施形態では、化合物反応膜層を転動体１３の表面に形成した。すなわち、合成炭化水素で５重量％の濃度に希釈したジラウリルハイドロゲンフォスファイト中に転動体１３を浸漬して温度１１０℃で４時間処理することにより膜厚５０ｎｍの化合物反応膜層を転動体１３の表面に形成した。この処理を施した転動体１３をスライダ１４に組み込み、そのスライダ１４を案内レール１１に取り付けて供試体のリニアガイド装置１０とした。
【００２９】
（２）耐摩耗性試験：
こうして得られた表面処理を施した供試体リニアガイド装置１０について、耐摩耗性を評価した。
【００３０】
すなわち、供試体リニアガイド装置１０に取り付けたスライダ１４内の空間容積中に、潤滑剤として極圧添加剤を添加した市販グリースを１ｇ充填した。転動体１３のボール径を調節することにより２００ｋｇｆの予圧を付与した状態で、案内レール１１上にスライダ１４を延べ５００ｋｍ往復走行させ、その後案内レール１１の転動体転動溝１２の摩耗量を測定した。
【００３１】
グリース中に配合した極圧添加剤としては、トリオクチルフォスファイトを選定し、そのリン濃度を変えたグリースを組み合わせた複数種の供試体を用いて、同一条件で試験して転動体転動溝１２の摩耗量を測定した。その結果を図６に示す。
【００３２】
この結果から、グリース中に配合した極圧成分（この場合はリン）の好適な含有量の範囲は１０〜２００００ｐｐｍであり、さらに好適には１００〜５０００ｐｐｍの範囲が耐摩耗性の向上に対し特に効果があるといえる。１０ｐｐｍ未満であると耐摩耗性向上の効果は少ない。一方、２００００ｐｐｍを超えるとグリースの基油の潤滑性能に悪影響を及ぼす結果、耐摩耗性向上が望めない。
【００３３】
この実施形態によって、リンを含む化合物反応膜層とグリース中の極圧添加剤である有機リン化合物とを組み合わせた場合の耐摩耗性の改善効果が大きいことが明らかである。
【００３４】
〔第３の実施形態〕：
供試体に単列深溝玉軸受（６２０６）を使用し、図２に示す試験装置に横置きにセットして回転試験を実施した。すなわち、供試体玉軸受の玉（ボール）または内輪のいずれかに、本発明の表面処理を施して化合物反応膜層を形成した後、極圧添加剤成分を配合した潤滑油を組み合わせて焼付き試験を行い、比較例と比べた。
【００３５】
（１）供試体の作製：
試料の玉軸受のボールまたは内輪を、合成炭化水素中に４重量％のＴＣＰ（トリクレシルフォスフェート）を添加した希釈オイル中に浸漬して、１８０℃，４０時間熱分解反応させ、試料表面に厚み０．２μｍの化合物反応膜層を形成した。
【００３６】
（２）耐焼付き性試験：
こうして得られた表面処理を施した供試体玉軸受について、耐焼付き性を評価した。
【００３７】
焼付き性試験は、図２に示す縦型スピンドル６に、供試体である玉軸受を横置きしてに取り付け、４００ｋｇｆのスラスト加重Ｆａを負荷して６０００ｒｐｍで回転させて行った。供試体玉軸受の潤滑剤には、鉱油系グリースを使い、極圧成分としてＭｏＤＴＣ（モリブデンジチオカルバメート）をＳ量で１００００ｐｐｍまでグリース中に添加したものを使用した。
【００３８】
焼付き迄の耐久時間と、添加剤濃度（Ｓ量：ｐｐｍ）との関係を図７に示す。また、各供試体の表面処理を施した部位及び潤滑剤（グリース）中の極圧添加剤含有量を表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
比較例３−１と実施例３−１との耐久試験結果から、本発明の表面処理と潤滑剤中の極圧添加剤との相乗作用による軸受寿命延長効果が確認できる。
また、比較例３−２と実施例３−１，３−２との比較から、極圧添加剤含有の条件下での本発明の表面処理の効果が確認できる。
【００４１】
潤滑剤中の極圧添加剤含有量の有効な濃度範囲としては、図７から好ましくはＳ量として１０〜２０００ｐｐｍであり、更に好ましくは１０〜１５００ｐｐｍである。
【００４２】
なお、上記の濃度範囲は、極圧添加剤として使用する有機化合物中のＳ量の比率などにより変わり得るものであり、必ずしも上記に限定されるものではない。
〔第４の実施形態〕：
前記第３の実施形態におけると同じ玉軸受を用い、表面への化合物反応膜層の形成条件である熱分解反応の反応温度と反応時間とを制御して、試料表面の化合物反応膜層厚み（深さ）０．００３〜０．６μｍ（３〜６００ｎｍ）の範囲とした供試体を作製し、その供試体について上記同様の焼付き性試験を行って化合物反応膜層深さが軸受耐久時間に及ぼす影響を評価した。
【００４３】
各供試体の表面処理を施した部位及び形成された化合物反応膜層の深さを表２に示す。
【００４４】
【表２】

【００４５】
供試体玉軸受の潤滑剤には鉱油系グリースを使い、極圧成分としてＭｏＤＴＣをＳ量で５００ｐｐｍ添加したものをもちいた。
得られた焼付き迄の耐久時間と化合物反応膜層深さ（ｎｍ）との関係を図８に示す。図８中に示される比較例４−１と実施例４−１，４−２との比較から、本発明の表面処理の効果が確認できる。当該表面処理によって得られる化合物反応膜層の深さの有効な範囲としては、１０〜５００ｎｍであり、好ましくは３０〜３００ｎｍ、更に好ましくは３０〜２００ｎｍ、最適には５０〜１００ｎｍである。
【００４６】
上記第３及び第４の両実施形態によって、リンを含む化合物反応膜層と極圧添加剤が有機イオウ化合物である潤滑剤とを組み合わせた場合の耐摩耗性の改善効果も、第１の実施形態（イオウ系化合物反応膜層とイオウ系添加剤を含む潤滑剤との組合せ）及び第２の実施形態（リン系化合物反応膜層とリン系添加剤を含む潤滑剤との組合せ）の場合と同様に大きいことが明らかである。
【００４７】
なお、本発明の潤滑剤に使用する極圧添加剤の種類としては、上記以外に有機金属イオウ化合物，有機金属リン化合物，有機金属塩素化合物，金属を含まない有機イオウ化合物，有機リン化合物，有機塩素化合物などが有効であり、その中で窒素，酸素等が構成元素として含まれるものがある。しかして、一般に、市販の潤滑剤にはリン（Ｐ）系とイオウ（Ｓ）系の添加剤が単独ではなく併用して添加されているのが普通であり、したがって本発明の化合物反応膜層はリン系，イオウ系のいずれであっても、こうした市販の潤滑剤と有効に組合せて使用することができる。
【００４８】
〔第５の実施形態〕：
供試体として過給器主軸用軸受を使用し、これに本発明を適用したものを給油遮断状態で試験した場合について説明する。
【００４９】
供試体玉軸受は転動体（ボール）及び内外輪の全てに、本発明の表面処理を施して化合物反応膜層を形成し、極圧添加剤成分を配合した潤滑油を組み合わせて焼付き試験を行い、比較例と比べた。
【００５０】
（１）供試体の作製：
試料の過給器主軸用軸受は、内径４２ｍｍ，外径８６ｍｍで内輪が二つ割れの三点接触玉軸受である。実施例の供試体は、玉軸受のボール，内輪，外輪を、合成炭化水素中に５重量％のＴＣＰを添加した希釈オイル中に浸漬して、２００℃，５０時間熱分解反応させ、試料表面に厚み（深さ）１００〜１２０ｎｍとほぼ一定の化合物反応膜層（リンと酸素とを含む）を形成した。比較例の供試体は、玉軸受のボール，内輪，外輪を、１０ｐｐｍ未満のＴＣＰを含む合成炭化水素中に浸漬して２００℃，５０時間の表面処理を施した。
【００５１】
（２）耐焼付き性試験：
こうして得られた表面処理を施した供試体玉軸受について、耐焼付き性を評価した。
【００５２】
すなわち、供試体玉軸受に対し、アメリカ空軍規格であるＭＩＬＬ−２３６９９適合のガスタービンオイルを潤滑剤として使用し、給油遮断試験を次の如く行った。当該潤滑剤油中のリン系極圧添加剤のリン濃度はＴＣＰでいろいろに調整した。毎分３リットルの給油量で前記供試体を５００００ｒｐｍで回転させた後、給油を遮断して供試体の温度を測定しつつ１０分間運転を継続する。その後、供試体を分解して各部材を点検した。給油遮断後、供試体の温度は上昇するが、定常温度にならずに発散するものについては、その発散状態に至るまでの時間を耐久時間としてリン濃度の異なる各潤滑剤につきプロットした。
【００５３】
耐久時間と、添加剤濃度（Ｐ量：ｐｐｍ）との関係を図９に示す。また、各供試体の表面処理を施した部位及び潤滑剤（オイル）中の極圧添加剤含有量を表３に示す。
【００５４】
【表３】

【００５５】
比較例５と実施例５との試験結果（図９）から、ガスタービンオイル中のリン濃度は、ＴＣＰの場合１０ｐｐｍ以上あれば耐久性向上の効果が認められる。それ以下の濃度では添加剤の効果は薄い。しかし１００００ｐｐｍを越えると、オイル中の含有水分による腐食の問題が生じてくる。したがって、潤滑剤中のリン濃度の範囲は１０〜１００００ｐｐｍとするのが良く、好ましくは、１００〜１００００ｐｐｍであり、更に好ましくは２００〜５０００ｐｐｍである。
【００５６】
ここで、市販のガスタービンオイルに含まれるリン濃度をみてみると、例えばモービルジェットオイル２，モービルジェットオイル２２５４はリン濃度２０００〜５０００ｐｐｍ、エーロシェルタービンオイル５５５，５６０はリン濃度４００ｐｐｍ以上、エクソンターボオイル２５はリン濃度１００ｐｐｍ以上、エクソンターボオイル２３８はリン濃度１５００ｐｐｍ以上であり、いずれも上述の本発明におけるリン添加濃度の有効範囲にある。よって、本発明の化合物反応膜層との共存で良好な耐久寿命をうることができる潤滑剤といえる。
【００５７】
なお、本発明の潤滑剤としては、その他の市販の潤滑油やグリースも十分に使用可能である。それらに既に、有機リン化合物，有機イオウ化合物，有機ハロゲン化合物又は有機金属化合物の少なくともいずれかが極圧添加剤として予め配合されているものをも包含する。具体的に例示すれば、市販のタービンオイル，ガソリンエンジンオイル，ディーゼルエンジンオイル，２サィクルエンジンオイル，レーシングエンジンオイル，オートマチツクトランスミツションオイル，ギヤーオイル，ハイポイドギヤーオイル，スピンドル油なども適用可能である。さらに詳細には、例えば特にタービンオイルであれば、ガスタービンオイルに代表される、モービルジェットオイル２５４，モービルジェットオイル２，エ一ロシェルタービンオイル３０８，同３９０，同５００，同５５５，同５６０，同７５０，エクソンターボオイル２３８０，同２５，同２７４，同８５，同２３８９，同３９０等があげられる。同様に他のオイルやグリースであれぱ、エクソン化学（株），エッソ石油（株），エヌ・オー・ケイ・クリューバー（株），カストロール（株），キグナス石油（株），出光興産（株），九州石油（株），共同石油（株），協同油脂（株），コスモ石油（株），三愛石油（株），（株）ジャパンエナジー，昭和シェル石油（株），新日鉄化学（株），ダウコーニング（株），日本グリース（株），日本石油（株），宮士興産（株），三井石油（株），松村石油（株）三菱石油（株），モービル石油（株），ユシロ化学工業（株）等の製品も使用可能である。グリースの銘柄・製造業者はこれらに限定されるものではない。
【００５８】
〔第６の実施形態〕：
前記第５の実施形態におけると同じ過給器主軸用軸受を用い、潤滑剤中のリン濃度を３０００ｐｐｍに固定し、化合物反応膜層深さを種々に変化させたものについて、上記同様に給油遮断状態で焼付き性を試験した。
【００５９】
実施例の供試体の化合物反応膜層の深さは、反応温度と反応時間とを制御して１０〜１０００ｎｍの範囲とした。その供試体について焼付き性試験を行って化合物反応膜層深さが軸受耐久時間に及ぼす影響を評価した。使用した潤滑剤、各供試体の表面処理を施した部位及び形成された化合物反応膜層の深さを表４に示す。
【００６０】
【表４】

【００６１】
潤滑剤にはオイルに極圧成分としてＴＣＰ添加（リン濃度３０００ｐｐｍ）したものをもちいた。
焼付き迄の耐久時間と化合物反応膜層深さ（ｎｍ）との関係を図１０に示す。図１０中に示される実施例６から、本発明の表面処理の効果が確認できる。化合物反応膜層の深さが３０ｎｍ未満では耐久性が劣る。好ましくは３０〜６００ｎｍであり、更に好ましくは５０〜５００ｎｍ、最適には８０〜３００ｎｍである。６００ｎｍを越えると表面粗さが悪くなって耐久性向上効果が低くなる。
【００６２】
また、前記市販オイルのモービルジェットオイル２，同じく２５４を使用した実施形態でも、化合物反応膜層が５０〜５００ｎｍのとき６００ｓｅｃ以上の耐久性が得られた。
【００６３】
更に、これらの化合物反応膜層を形成させるには、潤滑油として使用した前記市販のガスタービンオイルを使用して例えば浸漬加熱などをしても生成可能である。
【００６４】
なお、上記各実施形態では、金属からなる転動体とその軌道を備えた転動部材を有する転動装置として、転がり軸受を例示して説明したが、本発明はこの実施形態に限定するものではなく、その他の転動装置としてリニアガイド装置及びボールねじ装置に対しても本発明を適用することができる。ボールねじ装置の場合、転動体は金属ボール、その転動体の軌道はボールねじ軸のねじ溝であって、当該ボールとボールねじ軸で転動部材が構成される。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、転動装置の金属製の転動部材の表面に形成されたリン，イオウ，ハロゲンなどの化合物反応膜層が当該金属製部材の表面と潤滑剤との濡れ性を向上させ、更に潤滑剤に配合された極圧成分が活性化した前記化合物反応膜層と再反応するため、転動装置の耐焼付き性や耐摩耗性が従来より向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をスラスト軸受に適用した第１の実施形態の断面図である。
【図２】第１の実施形態の評価試験装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【図４】本発明をリニアガイド装置に適用した第２の実施形態の斜視図である。
【図５】第２の実施形態の断面図である。
【図６】第２の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【図７】第３の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【図８】第４の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【図９】第５の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【図１０】第６の実施形態の評価試験結果のグラフである。
【符号の説明】
１ 転動部材（スラスト軸受）
２ 軌道（上レース）
３ 軌道（下レース）
５ 転動体
１０ 転動装置（リニアガイド装置）
１２ 軌道（転動体転動溝）
１３ 転動体

Claims (1)

1. 金属からなる転動体とその軌道を備えた転動部材を有する転動装置において、
   その転動部材の少なくとも一方の表面に、当該金属成分とリン化合物との化合物反応膜層であってリンと酸素とを含む層からなる化合物反応膜層を形成し、前記化合物反応膜層の深さが３０〜６００ｎｍであり、
   且つ有機リン化合物が極圧成分として添加されて、その配合量がリンの濃度として１０〜１００００ｐｐｍである潤滑剤を前記転動部材の金属接触面間に存在せしめたことを特徴とする表面処理転動部材を有する転動装置。

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