第12回英文輪読
'アルデル'訳
エネルギーイオンの注入は表面材料の構造を変化させる、2つの方法で：注入された種の導入による、固溶体または化合物を形成する可能性があること、および放射線損傷によるもの―それは格子欠陥の導入によるマトリックス原子の変位、イオン衝突による。放射線損傷の範囲は、基板の各原子が被る変位の平均数でいうものは図8.16に示されている。イオン注入により、多くの材料でのすべり摩耗速度が大幅に減少するが、これにはいくつかの理由が示唆されている。一部の金属の注入、特定のイオンによるものは、摩耗の低減にもつながり、これは、直接関与している、低下させた摩耗速度に、滑るときに伝達される接線力の低下による。
'清野'訳
スラストベアリング（図9.1）もシャフトに回転を可能にするが，回転軸に平行な荷重を伝達する．ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を伝達することのできるシャフトベアリングの設計も存在する．ベアリングにおける最も重要な役割は低摩擦で動作することである．これは2つある方法のうち1つで通常達成される．それは，滑り軸受における滑らかな潤滑すべり表面の使用，または転がり軸受の摺動面間に玉やローラを挿入することである．リニア軸受およびジャーナル軸受の両方（アキシアル荷重またはラジアル荷重における）は，滑り軸受または転がり軸受のいずれかとして構成される．ほとんどのタイプのベアリングは限られた動作条件でのみ十分に機能し，ベアリングにより伝達される動作中の荷重およびすべり速度は，ベアリングの寿命を決定するための2つの最も重要な要素である．
'馬場'訳
ここでは、軸受の選択及び設計で重要となる要因の中でも、サイズ、重量、コスト、シャフト位置の精度、潤滑材の要件、及び摩擦抵抗に注意すれば十分である。軸受が使用される幅広い用途の異なる要求により、それに応じて軸受の種類も幅広くなっている。この章では、これらのタイプについて振り返り、特にその構造に使用されている材料に注目する。 9.2転がり軸受 9.2.1導入 転がり軸受では、荷重は、一対の内側と外側の軌道または内・外輪の間に配置された一組のボールまたはローラによって伝達される。
'吉田'訳
表面工学での注入に一般的に使用されるイオンには、N+,N2+,C+およびB+、さらに金属イオンが含まれる。例：Ti+,Al+,Y+。それらのエネルギーは通常50〜200keVの範囲であり、1μm未満の侵入深さを与える。例えば図8.16は、鉄に注入された100keVの窒素イオン濃度が、表面の下の深さによってどのように変化するかを示している。この全体の線量1017イオン/cm2でのピーク濃度は10原子パーセントよりも大きい。このレベルの線量は、トライボロジー特性に実用的な変化を与える最小の線量であり、半導体の電子特性を変更するために使用される線量よりも数桁大きい。イオン注入の影響を受ける材料の深さが浅いため、このプロセスでは、基板の寸法または表面仕上げにごくわずかな変化が起こる。それは金属同様、セラミックやサーメットにも適応できる。
'秋澤'訳
例えば、チタンイオンによる注入は、表面組織、その酸化特性、形成される酸化物の性質を変更することによって、ハードベアリングスチール自体の乾燥滑り接触の摩擦係数を0.6から0.3に減らす。それは摩耗速度の低下にもつながる。しかし、窒素イオンの注入すると、摩擦の低下がないにもかかわらず、比較的延性のある鋼（硬いマルテンサイト硬ではない）の摩耗速度も低下する。この場合、耐摩耗性の増加の主な原因はおそらく表面付近の機械的特性の変化、特に硬度とひずみ硬化速度である。非常に小さな荷重での微小硬度測定は、ナトリウムイオンを注入した鋼の表面硬度が50〜100%増加していることを明らかにした。窒化物構成物（アルミニウム、クロム、バナジウムなど）を含む鋼は、他の鋼よりも大きな効果を示す。
'福島'訳
3番目に重要なPVDプロセスはイオンプレーティングで、そこではコーティング材の原子や分子が通常0.1~10Paの圧力のアルゴン中で高温の源からグロー放電に蒸発する。図8.15（ｃ）はその工程を示している。蒸気源は抵抗的または電子ビームによって加熱されてもよく、または固体源材料に衝突したアークによってもたらされてもよい。蒸気の一部の原子はプラズマ内で正にイオン化され、2~5kVの負の電位に保たれた基盤に向けて加速される。他のものは高エネルギーのアルゴンとの衝突で高まった熱速度の下で動き、アルゴンイオンによって連続的に衝突されている基盤にも衝突する。
'最上谷'訳
したがって、このプロセスは、例えば機材の軟化を引き起こすことなく、この温度で微細構造的に安定している工具鋼や他の硬い基材に適用できる。 表面に衝突する原子やイオンのエネルギーが高くなると、コーティングの原子と基材の表面層との間の相互拡散や混合の程度も高くなることがわかりました。 もし、高エネルギーのイオンが表面に衝突すると、マクロな距離まで浸透し、この深さまで物質の性質を変化させることができます。 これは、イオン注入プロセスの原理を提供します。 コーティングというより、表面変成の方法として表現したほうが良いが、化学的作用というより、物理的な作用であるから、ここで議論するのは便利である。
'兼田'訳
トライボロジー的な利益に寄与する可能性があるイオン注入の更なる効果は、表面領域内における残留圧縮応力の導入である。PVD法としてともにまとめられるこのプロセスは、かなりの共通点がある。中間技術はここで説明された単純なプロセスの一つ以上の特徴を組み込むように考案することができ、それは一つのチャンバー内の単一の基板を処理するために、同時または順次に異なるプロセスを組み合わせることが可能である。このようにして、特定用途に被膜と界面の特性は適合することができる。このプロセスの更なる発展は間違いなく起こるだろう。
'廣川'訳
転動体は多くの場合、位置に保持される。トラックの周りに規則的に間隔をあけて。ケージは、ボールまたはローラーを自由に動かすことができる。トラック間で。図9.3は、設計を示している。典型的な単列ラジアル玉軸受と頃軸受の設計を。これらは最もシンプルなデザインである。平行ローラーベアリングは高いラジアル荷重を運べるが。本質的に軸方向の荷重はない。一方、ラジアルボールベアリングは、ある程度耐えられる。両方向の荷重に。多くのほかの軸受けのデザインが使用され、幅広い荷重条件を使用する。ボールスラストレースは、例えば、大きなアキシアル荷重を運ぶことができ、一方円錐ころ軸受け、反対のペアとして使用される。良好なラジアル荷重とアキシアル荷重容量を組み合わせる。転がり軸受は製造されている。標準化された寸法、非常に高い精度、および適度なコストで。大量生産の結果として。
'今野'訳
9.1 導入 ベアリングは機械の２つの部品を1次元か2次元で互いに自由に動かすことができるデバイスであり、残りの次元で拘束しながら。ベアリングはほとんどすべての機械システムで重要な構成成分を形成し、トライボロジストにとって中心的な関心ごとである。 最もシンプルな配列はリニア軸受で、線運動をさせることができるのにかなりの垂直荷重を支えることができる。図9.1(a)は理想的な形のリニア軸受を表している。工学用途にさらに共通して使われるのは、ジャーナル軸受で、円筒シャフト(ジャーナル)を自由に回転できるようにする。ラジアル荷重を伝達しシャフトの軸を固定位置に維持しながら(図9.1(b))。
'本田'訳
母材表面での原子の高エネルギーはアルゴンイオンとの衝突によってもたらされる散乱とともに良好な接着力を備えた均一に分布したコーティングを提供します。界面での混合によってコーティング前の母材の洗浄はグロー放電でのスパッタリングによって容易に実行されます。数μｍ/minの金属の堆積速度はイオングレーティングによって容易に達成できます。上記の他のPVDプロセスと同様に反応性ガスをシステムに組み込むことで化合物を表面に形成できます。このプロセスは反応性イオンプレーティングと呼ばれます。このプロセスは窒化チタンのコーティングを形成する商業プロセスとして広く使用されており、（7,6,2参照）チタン金属は工作物を取り囲む窒素ガスとアルゴンガスの混合物中のグロー放電で蒸発します。それは400℃に達します。
'高内'訳
図9.2は、特定のシャフト直径に対して、さまざまなタイプのジャーナル軸受の回転速度とラジアル荷重に制限動作条件がどのように依存するかを示している。低速では、わずかに潤滑された「ドライ」の平軸受が転がり軸受と同じように機能するが、速度が上がるにつれて転がり軸受は次第に大きな負荷容量をもたらす。流体力学的膜を維持するためにすべり速度が十分に高くなると、流体力学的に潤滑された平軸受は、転がり軸受よりも大きな負荷をかけ、かなりの高速で使用でき、最終的には回転シャフト自体の強度によって制限される。特定のアプリケーションのベアリングタイプの選択は、通常、速度と負荷以外の多くの要因に基づいて行われ、この章の最後にリストされている一部の参考資料で詳しく説明されている内容である。