JPH0446219A - Rolling bearing for vacuum and formation of coated layer - Google Patents
Rolling bearing for vacuum and formation of coated layerInfo
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Abstract
Description
本発明は特に半導体製造装置などに使用される真空用転
がり軸受ならびに真空用転がり軸受の潤滑を行うための
コーティング層の形成方法に関する。The present invention particularly relates to a vacuum rolling bearing used in semiconductor manufacturing equipment and the like, and a method for forming a coating layer for lubricating the vacuum rolling bearing.
従来、真空用転がり軸受にはたとえばＡｇやＭ。
Ｓ２等の固体潤滑剤が用いられている。これは、通常の
転がり軸受に使用される潤滑油やグリースでは、油分が
蒸発したりして、潤滑性能が劣化したり、使用環境を汚
染したりするおそれがあったからである。Conventionally, vacuum rolling bearings have been made of Ag or M, for example. A solid lubricant such as S2 is used. This is because with the lubricating oil and grease used in ordinary rolling bearings, there is a risk that the oil content may evaporate, deteriorating the lubrication performance or contaminating the operating environment.
しかしながら、Ａｇを固体潤滑剤として用いた真空周転
がり軸受は、準備工程、加工工程の終了後あるいは補修
時に大気雰囲気にさらされると、Ａｇが酸化に伴って潤
滑性を失うために、軸受の寿命が短くなるという欠点が
ある。また、真空雰囲気のみでの使用であってもその雰
囲気中で腐食性ガスが使用される場合には、Ａｇは耐食
性に劣るたぬ、転がり軸受の軌道部までが腐食される問
題があり、この点においても、軸受の短寿命化を招いて
いる。
また、ＭｏＳ、の場合には、摩耗粉が発生して、雰囲気
を汚すという欠点がある。
そこで、本発明の目的は、大気雰囲気と真空雰囲気とに
おける使用においても潤滑性能が劣化せず、耐食性にも
優れ、したがって長寿命となり、しかも摩耗粉の発生が
殆んどなく真空雰囲気を汚すことのない真空周転がり軸
受を提供することにある。However, when vacuum peripheral rolling bearings that use Ag as a solid lubricant are exposed to the atmosphere after the preparation process, machining process, or during repair, the lubricity of Ag oxidizes and the bearing loses its lifespan. The disadvantage is that it is shorter. Furthermore, even when used only in a vacuum atmosphere, if a corrosive gas is used in that atmosphere, Ag not only has poor corrosion resistance, but also has the problem of corroding the raceway of the rolling bearing. This also leads to a shortened bearing life. Moreover, in the case of MoS, there is a drawback that abrasion powder is generated and pollutes the atmosphere. Therefore, the object of the present invention is to provide a system that does not deteriorate in lubricating performance even when used in both air and vacuum environments, has excellent corrosion resistance, has a long service life, and generates almost no abrasion powder, which pollutes the vacuum atmosphere. The purpose of the present invention is to provide a vacuum circumferential rolling bearing without any
上記目的を達成するために、本発明の真空周転がり軸受
は、耐食性材料でなる軌道輪、転動体および保持器を有
し、少なくとも軌道部に、ポリテトラフルオロエチレン
と有機バインダーとからなるコーティング層を有するこ
とを特徴としている。
上記有機バインダーはポリアミドイミドであるのが望ま
しい。
また、この発明のコーティング層形成方法は、被コーテ
ィング部材を脱脂する工程と、上記被コーティング部材
の被コーティング部分以外の部分をマスクで被覆する工
程と、上記被コーティング部分を所定の表面粗さを有す
るまでサンドブラストを施す工程と、脱砂工程と、上記
被コーティング部分に、ポリテトラフルオロエチレンと
有機バインダーとを溶剤で溶かした流動体を複数回スプ
レーしてボンデットフィルム状にコーティングする工程
と、上記マスクを除去する工程と、上記被コーティング
部材を焼き付け、硬化させる工程とを有する方法によっ
て形成することを特徴としている。
上記有機バインダーはポリアミドイミドであるのが望ま
しい。In order to achieve the above object, the vacuum peripheral rolling bearing of the present invention has a raceway ring, a rolling element, and a cage made of a corrosion-resistant material, and has a coating layer made of polytetrafluoroethylene and an organic binder on at least the raceway part. It is characterized by having the following. Preferably, the organic binder is polyamideimide. Further, the coating layer forming method of the present invention includes a step of degreasing the member to be coated, a step of covering a portion of the member to be coated other than the portion to be coated, and a step of forming the portion to be coated to a predetermined surface roughness. a step of sandblasting until it has a bond, a step of removing sand, and a step of spraying a fluid prepared by dissolving polytetrafluoroethylene and an organic binder in a solvent multiple times on the part to be coated to coat it in the form of a bonded film; It is characterized in that it is formed by a method that includes the step of removing the mask and the step of baking and curing the member to be coated. Preferably, the organic binder is polyamideimide.
本発明の真空周転がり軸受のコーティング層の成分であ
るポリテトラフルオロエチレンは耐薬品性、耐摩耗性等
に非常にすぐれた樹脂で、自己潤滑性を有し、大気雰囲
気で使用されても酸化による潤滑性能の劣化がなく、ま
た腐食性ガスのある真空雰囲気で使用されても非常に腐
食されにくい。
したがって、このコーティング層を有する軌道部分等は
上述のごとき使用条件下での使用に対しても摩耗したり
腐食したりする度合が極めて小さく、したがってこの発
明の真空周転がり軸受は長寿命となる。
また、この発明の真空周転がり軸受のコーティング層は
、成分の１つである有機バインダーによりて、軌道部等
に強力に接着されており、またポリテトラフルオロエチ
レン同士も互いに強固に接着されているたぬ、コーティ
ング層の剥離が殆んど生じず、また、万一剥離が生じて
も、再度軌道部への付着が容易に行なわれるので、摩耗
粉の発生は殆んどなく、したがって、真空雰囲気を汚す
ことがない。
なお、上記コーティング層を上述の方法で形成した場合
には、スパッタリングとか粉体塗装方法などの方法に比
して、均一膜厚の制御が簡単にでき、しかもコーティン
グ層の軌道部分等の被コーティング部材に対する付着強
度を高ぬることができる。また、極小軸受や小型軸受な
どの小形でかつ複雑な形状のものにも均一なコーティン
グ膜を形成することができる。Polytetrafluoroethylene, which is a component of the coating layer of the vacuum circumferential rolling bearing of the present invention, is a resin with excellent chemical resistance and wear resistance, and has self-lubricating properties, so it does not oxidize even when used in the atmospheric environment. There is no deterioration in lubrication performance caused by corrosion, and it is extremely resistant to corrosion even when used in a vacuum atmosphere with corrosive gases. Therefore, even when used under the above-mentioned operating conditions, the raceway portions and the like having this coating layer are extremely unlikely to wear or corrode, and therefore the vacuum circumferential rolling bearing of the present invention has a long life. In addition, the coating layer of the vacuum circumferential rolling bearing of the present invention is strongly adhered to the raceways etc. by an organic binder, which is one of the components, and polytetrafluoroethylene is also strongly adhered to each other. There is almost no peeling of the coating layer, and even if it does peel off, it is easily reattached to the raceway, so there is almost no wear powder generated, and therefore the vacuum It doesn't pollute the atmosphere. In addition, when the coating layer is formed by the above-mentioned method, it is easier to control the uniform thickness compared to methods such as sputtering or powder coating, and moreover, it is possible to easily control the coating layer such as the orbital part of the coating layer. The strength of adhesion to the member can be increased. Furthermore, a uniform coating film can be formed even on small and complex-shaped objects such as extremely small bearings and small bearings.
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第１図に本発明の一実施例である真空周転がり軸受を示
す。第１図において、ｌはステンレス製内輪、２はステ
ンレス製外輪、３はステンし・ス製ホール、５はステン
レス製保持器である。これらステンレスは、例えば５Ｕ
Ｓ４４０Ｃや５ＵＳ６３０などである。ステンレス製に
することにより無潤滑下での腐食を防いでいる。上記内
輪ｌの軌道部１ａを含む外周面、上記外輪２の軌道部２
ａを含む内周面、および上記保持器５のポケット表面に
は、それぞれコーティング層６が形成されている。上記
コーティング層６は、上記内外輪１．２の外周面および
内周面においては３〜５μ−の膜厚を、また保持器５に
おいては８μ諷±３μ曙の膜厚を有し、その成分は、ポ
リテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと言う。）
７５〜９０ｖｔ％とポリアミドイミド２５〜１（ｌｅｔ
％からなる。ポリアミドイミドはＰＴＦＥ粉末のバイン
ダーとして作用し、また、被コーティング面への接着性
を向上させる。
上記コーティング層６は以下の方法で形成されたもので
ある。
■ まず、被コーティング部材である内輪１、外輪２お
よび保持器５のそれぞれを脱脂する。
■ 次に、上記被コーティング部材の被コーティング部
分すなわち内輪■の外周面、外輪２の内周面、および保
持器５の表面以外の部分を図示しないマスクで被覆する
。
■ 次に、上記被コーティング部分にサンドブラストを
施すことによって、表面粗さを、Ｒａ−〇３８、Ｒｍａ
ｘ＝３Ｓ程度とする。この処理を行う目的は、被コーテ
ィング面に対するコーティング層の付着力を高ぬると共
に、軌道面が高面圧に耐えるようにすることである。
■ 次に、上記サンドブラスト処理で使用したサンドを
除去する。
上記工程■■■■はコーティング層６形成のための前処
理というべきものである。
■ 続いて、マスクで覆われていない上記被コーティン
グ面に、ポリテトラフルオロエチレンとポリアミドイミ
ドとを溶剤であるＮ−メチルピロリドンで溶かした流動
体を複数回スプレーすることによって、上記流動体を被
コーティング面に塗布する。この方法をホンデッドフィ
ルム法と言う。
Ｊ−、配流動体の成分比は、ポリアミドイミド粉末５％
、ＰＴＦＥ粉末２５％、Ｎ−メチルピロリドン７０％で
ある。
第２図はこのホンデッドフィルム法による塗布工程を説
明する図である。この塗布方法はディスバージョン法と
も言われる方法で、溶剤を分散媒体として樹脂粉末等を
被コーティング面に塗布する方法である。本実施例にお
いては、この第２図に示すように、１回のスプレーによ
ってＰＴＦＥおよびポリアミドイミドの粉末がまばらに
被コーティング面に付着し、それを数回繰り返すことに
よって、精度高く膜厚の制御が行え、均一なコーティン
グ層が形成される。
コーティング層の成分にポリアミドイミドを含ませるの
は、本来、ＰＴＦＥは被コーティング面に付着しにくく
、この欠点を補うために、有機バインダーとしてポリア
ミドイミドを使用するのである。有機バインダーとして
は、本実施例におけるポリアミドイミドの他に、ポリイ
ミド、ポリアミドを使用することができる。このような
バインダーの使用により、ＰＴＦＥの被コーティング面
への付着力を高ぬると共に、後の加熱・溶融処理を経る
ことによってＰＴＦＥ間の結合力を高めることができる
。
■ 次に、上記マスクを除去した後、上記内輪１、外輪
２、保持器５を１８０℃±ＩＯ℃の温度で約９０分、焼
き付け・硬化処理を行って、コーティング層６の形成工
程を完了する。
この焼き付け・硬化処理を施すことにより、高圧下では
外側に逃げやすいというＰＴＦＥ膜の性質を最小限に抑
えることができる。
上記構成の真空用転がり軸受は、自己潤滑性を有するＰ
ＴＦＥが耐薬品性等に非常にすぐれているため、真空雰
囲気ばかりでなく大気雰囲気中でも高頻度に使用されて
も、酸化による潤滑性の劣化がなく、また、軌道面がＰ
ＴＦＥでコーティングされているため、腐食性ガスのあ
る雰囲気中で使用されても、腐食されないため、Ａｇ等
の固体潤滑剤を使用していた従来の軸受の寿命に比して
、寿命を延ばすことができる。また、ＰＴＦＥはポリア
ミドイミドによってしっかりと付着しているため、Ｍｏ
５ｔのように摩耗粉を発生させることがなく、真空雰囲
気を汚すおそれもない。また、コーティング層６は内輪
１の軌道面１ａばかりではなく外周面全体に形成してい
るので、肩部ｉｂの摩耗を防止できる。
上記構成の真空用転がり軸受を従来の固体潤滑剤を備え
た真空用転がり軸受とを、低速用スラスト荷重試験機に
よる試験を行い、大気、真空雰囲気中での寿命を調べた
。その結果を次頁の表１に示す。
（以下、余白）
表 １
（条件）
試験軸受：＃６０８（φ８×φ２２ｘｔ７）圧 カニ
１．３Ｘ１０−３Ｐａ以下
回転速度：２００ｒｐ＠
荷 重：Ｆｒ＝９．８Ｎ、Ｆａ＝ １４７Ｎ表１に示
した試験結果からも明らかなように、本実施例のＰＴＦ
Ｅコーティングを有する真空用転がり軸受は他の軸受に
比して、真空雰囲気においても真空雰囲気においても格
段に長い寿命を有することがわかる。
なお、上記実施例では、保持器５におけるコーティング
層６はポケット部分だけに形成したが、保持器をたとえ
ば軌道輪肩部で案内する場合には、コーティング層を保
持器の内周面や外周面にも形成するのが望ましい。こう
することにより、保持器の摩耗を防止できる。
上記実施例では、耐食性を考慮して軌道輪や玉をステン
レス製としているが、窒化珪素を主体としたセラミック
ス製としてもよい。さらに、保持器をＰＴＦＥやナイロ
ンあるいはポリアセタールなどの合成樹脂で形成しても
よい。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 shows a vacuum peripheral rolling bearing which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a stainless steel inner ring, 2 is a stainless steel outer ring, 3 is a stainless steel hole, and 5 is a stainless steel retainer. These stainless steels are, for example, 5U
These include S440C and 5US630. Made of stainless steel to prevent corrosion without lubrication. The outer peripheral surface including the raceway part 1a of the inner ring l, the raceway part 2 of the outer ring 2
A coating layer 6 is formed on the inner circumferential surface including a and the pocket surface of the cage 5, respectively. The coating layer 6 has a thickness of 3 to 5 μm on the outer and inner peripheral surfaces of the inner and outer races 1.2, and has a thickness of 8 μm ± 3 μm on the cage 5, and its components is polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE).
75-90vt% and polyamideimide 25-1 (let
Consists of %. The polyamideimide acts as a binder for the PTFE powder and also improves its adhesion to the surface to be coated. The coating layer 6 was formed by the following method. (2) First, each of the inner ring 1, outer ring 2, and cage 5, which are the members to be coated, is degreased. (2) Next, the parts to be coated of the member to be coated, that is, the parts other than the outer circumferential surface of the inner ring (2), the inner circumferential surface of the outer ring 2, and the surface of the cage 5 are covered with a mask (not shown). ■Next, the surface roughness was adjusted to Ra-〇38, Rma by sandblasting the above-mentioned part to be coated.
Let x=about 3S. The purpose of this treatment is to increase the adhesion of the coating layer to the surface to be coated and to make the raceway surface able to withstand high surface pressure. ■ Next, remove the sand used in the sandblasting process. The above step ■■■■ can be called a pretreatment for forming the coating layer 6. ■Next, a fluid made by dissolving polytetrafluoroethylene and polyamideimide in N-methylpyrrolidone, which is a solvent, is sprayed multiple times on the surface to be coated that is not covered with the mask, thereby coating the surface with the fluid. Apply to coated surface. This method is called the hung film method. J-, the component ratio of the distribution fluid is polyamideimide powder 5%
, 25% PTFE powder, and 70% N-methylpyrrolidone. FIG. 2 is a diagram illustrating the coating process using this Honed Film method. This coating method is also called a dispersion method, and is a method in which resin powder or the like is applied to the surface to be coated using a solvent as a dispersion medium. In this example, as shown in Fig. 2, the PTFE and polyamideimide powders are sparsely attached to the surface to be coated by one spray, and by repeating this several times, the film thickness can be controlled with high precision. A uniform coating layer is formed. The reason why polyamide-imide is included as a component of the coating layer is that PTFE is inherently difficult to adhere to the surface to be coated, and to compensate for this drawback, polyamide-imide is used as an organic binder. As the organic binder, polyimide and polyamide can be used in addition to the polyamideimide in this example. By using such a binder, it is possible to increase the adhesion of PTFE to the surface to be coated, and to increase the bonding force between the PTFE through subsequent heating and melting treatment. ■ Next, after removing the mask, the inner ring 1, outer ring 2, and cage 5 are baked and hardened at a temperature of 180°C ± IO°C for about 90 minutes to complete the process of forming the coating layer 6. do. By performing this baking and hardening treatment, it is possible to minimize the property of the PTFE membrane that it tends to escape to the outside under high pressure. The vacuum rolling bearing with the above structure has self-lubricating properties.
TFE has excellent chemical resistance, so even if it is frequently used not only in a vacuum atmosphere but also in the air, there is no deterioration in lubricity due to oxidation, and the raceway surface is
Because it is coated with TFE, it will not corrode even when used in an atmosphere with corrosive gas, extending the life of conventional bearings that use solid lubricants such as Ag. I can do it. In addition, since PTFE is firmly attached by polyamideimide, Mo
Unlike 5t, it does not generate abrasion powder and there is no risk of contaminating the vacuum atmosphere. Further, since the coating layer 6 is formed not only on the raceway surface 1a of the inner ring 1 but also on the entire outer peripheral surface, wear of the shoulder portion ib can be prevented. The vacuum rolling bearing of the above configuration and the vacuum rolling bearing equipped with a conventional solid lubricant were tested using a low-speed thrust load tester to examine their lifespan in air and vacuum atmospheres. The results are shown in Table 1 on the next page. (The following is a margin) Table 1 (Conditions) Test bearing: #608 (φ8 As is clear from the test results, the PTF of this example
It can be seen that the vacuum rolling bearing with the E-coating has a much longer life than other bearings both in and out of a vacuum atmosphere. In the above embodiment, the coating layer 6 of the cage 5 was formed only on the pocket portion, but when the cage is guided, for example, by the shoulder of the raceway, the coating layer 6 is formed on the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the cage. It is also desirable to form a By doing so, it is possible to prevent wear of the retainer. In the above embodiment, the bearing rings and balls are made of stainless steel in consideration of corrosion resistance, but they may also be made of ceramics mainly made of silicon nitride. Furthermore, the cage may be made of synthetic resin such as PTFE, nylon, or polyacetal.
以上より明らかなように、本発明の真空用転がり軸受は
、少なくとも軌道部に、優れた耐薬品性、自己潤滑性等
の特性を有するポリテトラフルオロエチレンと有機バイ
ンダーとからなるコーティング層を有しているので、大
気雰囲気で使用されても酸化による潤滑性能の劣化がな
く、また腐食性ガスのある真空雰囲気で使用されても非
常に腐食されにくい。したがつて、本発明の真空用転が
り軸受は長寿命となる。
また、この発明の真空用転がり軸受のコーティング層は
成分の１つである打機バインダーによって軌道部等に強
力に接着されているため、コーティング層の剥離が生じ
ず、したかって、摩耗粉により真空雰囲気を汚すことが
ない。
また、この発明のコーティング層の形成方法によれば、
スパッタリングとか粉体塗装方法などの方法に比して、
ポリテトラフルオロエチレンと有機バインダーからなる
コーティング層を形成するに際して、均一膜厚の制御が
簡単にてき、しかもコーティング層を軌道部分等の被コ
ーティング部材に対して強力に付着させるとともにポリ
テトラフルオロエチレン同士を互いに強固に接着させる
ことができる。したかって、この方法で形成されたコー
ティング層を有する真空用転がり軸受は、長期の使用に
よっても、従来使用されていたＭ。
Ｓｔとは異なり、摩耗粉の発生かなく、真空雰囲気を汚
すおそれがない。また、極小軸受や小型軸受などの小さ
くて複雑な形状のものにコーティングが可能である。As is clear from the above, the vacuum rolling bearing of the present invention has a coating layer made of polytetrafluoroethylene, which has properties such as excellent chemical resistance and self-lubricating properties, and an organic binder, at least on the raceway portion. Therefore, there is no deterioration in lubricating performance due to oxidation even when used in an air atmosphere, and it is extremely resistant to corrosion even when used in a vacuum atmosphere with corrosive gases. Therefore, the vacuum rolling bearing of the present invention has a long life. In addition, since the coating layer of the vacuum rolling bearing of this invention is strongly adhered to the raceway etc. by the hammer binder, which is one of the ingredients, the coating layer does not peel off, and therefore the vacuum It doesn't pollute the atmosphere. Further, according to the method for forming a coating layer of the present invention,
Compared to methods such as sputtering and powder coating,
When forming a coating layer made of polytetrafluoroethylene and an organic binder, it is easy to control the uniform thickness, and the coating layer can be strongly adhered to the member to be coated, such as the raceway, and the polytetrafluoroethylene can be bonded to other parts. can be firmly adhered to each other. Therefore, the vacuum rolling bearing having the coating layer formed by this method can maintain the conventionally used M even after long-term use. Unlike St, it does not generate wear powder and there is no risk of contaminating the vacuum atmosphere. Furthermore, it is possible to coat small and complex-shaped objects such as extremely small bearings and small bearings.
第１図は本発明の真空用転がり軸受の一実施例の断面図
、第２図は本発明のコーティング層の影成の１工程であ
るボノデットフイルム工程を説明する図である。
１・・内輪、２ 外輪、３・・ボール、５・保持器。FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the vacuum rolling bearing of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating the bonodet film process, which is one process of forming a coating layer of the present invention. 1. Inner ring, 2. Outer ring, 3. Ball, 5. Cage.
Claims (4)
有し、少なくとも軌道部に、ポリテトラフルオロエチレ
ンと有機バインダーとからなるコーティング層を有する
真空用転がり軸受。(1) A vacuum rolling bearing that has a raceway, rolling elements, and cage made of a corrosion-resistant material, and has a coating layer made of polytetrafluoroethylene and an organic binder on at least the raceway.
記有機バインダーはポリアミドイミドである真空用転が
り軸受。(2) The vacuum rolling bearing according to claim 1, wherein the organic binder is polyamideimide.
ィング層を形成するコーティング層形成方法であって、 被コーティング部材を脱脂する工程と、 上記被コーティング部材の被コーティング部分以外の部
分をマスクで被覆する工程と、 上記被コーティング部分を所定の表面粗さを有するまで
サンドブラストを施す工程と、 脱砂工程と、 上記被コーティング部分に、ポリテトラフルオロエチレ
ンと有機バインダーとを溶剤で溶かした流動体を複数回
スプレーしてボンデットフィルム状にコーティングする
工程と、 上記マスクを除去する工程と、 上記被コーティング部材を焼き付け、硬化させる工程と
を有するコーティング層形成方法。(3) A coating layer forming method for forming a coating layer on a member to be coated of a vacuum rolling bearing, which includes a step of degreasing the member to be coated, and covering the part of the member to be coated other than the part to be coated with a mask. a step of sandblasting the coated part until it has a predetermined surface roughness; a desanding step; and applying a plurality of fluids in which polytetrafluoroethylene and an organic binder are dissolved in a solvent to the coated part. A method for forming a coating layer comprising the steps of spraying twice to form a bonded film coating, removing the mask, and baking and curing the member to be coated.
て、上記有機バインダーはポリアミドイミドであるコー
ティング層形成方法。(4) The coating layer forming method according to claim 3, wherein the organic binder is polyamideimide.
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| JP (1) | JP2999222B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 1990-06-12 JP JP2154730A patent/JP2999222B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2999222B2 (en) | 2000-01-17 |
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