CN101454586B - 滚动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚动装置,即使有水等侵入也不易生锈或者产生轨道面和滚动面的损伤。自动调心滚子轴承具有内圈(1)、外圈(2)、以及滚动自如地配置于内圈(1)的轨道面(1a)与外圈(2)的轨道面(2a)之间的多个滚动体(3)。并且,内圈(1)、外圈(2)和滚动体(3)中的至少一个在其表面的至少一部分上具有金属覆膜,该金属覆膜通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成。

Description

滚动装置
技术领域
本发明涉及滚动轴承、直线引导装置、滚珠丝杠、直动轴承等滚动装置,特别涉及内部不易生锈的滚动装置。
背景技术
滚动轴承有时会用于水容易侵入到轴承内部的环境下。例如,作为钢铁设备的轧钢机是主要轧制钢板的设备,在轧辊的辊颈部使用用于旋转支撑辊子的滚动轴承。一般来说,使用多列的圆锥滚子轴承或者圆柱滚子轴承。在进行轧制时,为了在轧辊和被轧材料之间进行润滑和冷却,提供了大量的轧制液,因此辊颈部的轴承周围形成被大量的轧制液包围的使用环境。对于安装于轴承或者壳体等上的用于防水的密封装置来说,轧制液的供给通常是称得上恶劣的条件,因此难以完全防止轧制液侵入到轴承内部。
此外,轧辊与被轧材料接触产生的磨损粉末,或者从被轧材料上脱落的鳞屑等,随着大量的轧制液流到密封部,因而密封件本身也是容易产生磨损的条件。因此,难以通过密封装置等完全防止轧制液侵入到轴承内部。
并且,轧辊随着使用的进行由于与被轧材料的接触和摩擦而在表面上产生磨损。因此,当使用了数个小时左右之后,将其在带有轴承的状态下从轧钢机主体上卸下,更换成修补过的轧辊(带轴承)。关于从轧钢机上卸下的轧辊,对辊子进行表面研磨等修补,而对于安装在轧辊上的轴承通常不进行维护等。
轧辊从卸下到再次使用为止的期间,由持有的轧辊的根数或者设备的工作状况而定,但有时会长达数日。即,有时会在轧制液侵入在轴承内部的状态下放置数日。因此,轴承内部容易产生所谓的“放置锈”。由于轧辊通常是水平放置(横放),因而在外圈轨道面下方部容易滞留轧制液,特别是该部分的外圈轨道面和位于该部分的滚动体表面上容易生锈。此外,在作为钢铁设备的轧钢机长时间停机的情况下也容易产生这种放置锈。
若这样产生放置锈,轴承寿命就不是原本的基于材料疲劳的剥离寿命,而以表面的锈为起点的剥离所确定的寿命成为主宰性因素,因此轴承寿命缩短。此外,产生了放置锈的轴承有较高的几率产生这种损伤而导致寿命缩短。当然,若在轧制过程中产生这种损伤,会对被轧材料的尺寸精度和外观带来不良影响,其成本负担也增大了。
另外,作为这些轧钢机的辊颈部的轴承,多为单列或多列地使用圆锥滚子轴承或者圆柱滚子轴承。特别是单侧四列的圆锥滚子轴承采用较多。
并且,例如钢铁连续铸造设备(以下有时也记作连铸机)为制造称作板坯·小方坯·大方坯(slab·billet·bloom)的钢板制品的设备。由于有凝固过程中的炽热的铸片经过轴承附近,因此支撑其导辊的轴承(也有的具有轴箱)的周边环境的温度很高。此外,为了冷却铸片而供给的冷却水变成高温的水蒸气(由于高温环境,冷却水直接变化成水蒸气),从而形成为被该高温水蒸气包围的环境。此外,冷却水有时还会直接飞溅到轴承上。
因此,通过设于导辊部的轴承的密封件、或者设于轴箱的密封件,难以完全防止水蒸气、冷却水这些水分侵入到轴承内部。此外,密封件本身也由于处在高温环境中而容易磨损。
连铸机中,为了检查设备通常在一个月中要停机数日,此时与所述的轧钢机的辊颈部的轴承一样也容易产生放置锈。若使设备在产生了放置锈的状态下再次工作,会以锈为起点产生剥离。此外,在连铸机中,当因辊子的磨损等而需要进行修补时,要按照每个由多个辊子构成的称为辊段的单元来进行更换。更换下来的辊段中使用的轴承被分解检查,没有损伤等的轴承将被再次利用。但是,若轴承在到被分解检查前被长时间放置,则与轧钢机的辊颈部的轴承一样,有时会在外圈轨道面和滚动体上产生放置锈。产生放置锈的轴承当然必须进行更换,因此这也是使成本增加的一个原因。
另外,这些连铸机多采用自动调心滚子轴承,或者在外圈或内圈具有调心圈的圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承。
基于这些情况,为了削减轴承的修补费用等成本,要求耐锈蚀的轴承。
以往,为了抑制该放置锈的产生,采用了如下等方法:牺牲成为滚动疲劳寿命的主要因素的轴承的负荷能力,为了防止水的侵入而安装两重、三重密封件;对轴承整个面进行磷酸盐覆膜处理等化学转化处理;以及通过电镀形成由锌等构成的金属覆膜。
此外,在轧钢机和连铸机所使用的轴承中,除了上述那样的放置锈的问题之外,还具有以下的与轴承损伤相关的问题。即,当在使用过程中轧制液等侵入到轴承内部时,润滑状态劣化,滚动体在轨道面上打滑,使轨道面和滚动体表面产生损伤。作为损伤的形态,以称作磨损、剥落、擦伤、粘着等的表面损伤为代表。
例如,在轧钢机中,有时在使轧制速度在100m/min左右到2500m/min左右的范围内反复进行急速加减速的同时进行轧制。并且在存在以下情况等从低速到高速、从轻载荷到重载荷的较广范围的条件下被使用,即,在被轧材料进入辊子之间时受到冲击载荷,在被轧材料通过过程中受到重载荷,在被轧材料通过后在使轴承的滚子产生打滑的程度的轻载荷条件下旋转。因此,当水侵入到轴承内部而使轴承内部的润滑状态劣化时,根据使用条件等不同而会产生剥落、擦伤、粘着等损伤等。例如,当在高速、重载荷的条件下使用时,容易由于油膜断开而产生剥落、或粘着,当在高速、轻载荷的条件下使用时,容易由于滚子的打滑而产生擦伤,在低速、重载荷的条件下使用时,容易产生磨损。
这些问题同样也会发生于在连铸机或者轧钢机的周围使用的设备的轴承上。例如,设置于轧钢机的轧辊的前后的辊道的轴承也是同样的。另外,作为辊道的轴承,多采用具有分成两部分的形态的内圈或者外圈的圆柱滚子轴承。
作为这些问题的解决方案,以往,如专利文献5中所记载的那样,提出有抗磨损等表面损伤能力强的材料的改良等。
然而,在恶劣条件下运转的轧钢机辊颈轴承的情况下,即使安装了防止水的侵入的密封件,也不一定能够完全防止水的侵入,因此要求即使有水侵入也不会生锈。
此外,由于磷酸锰覆膜等化学转化处理膜是腐蚀覆膜,因此会稍微侵蚀母材。由此,在对轴承的轨道面实施了化学转化处理的情况下,根据侵蚀的程度而产生以该部分为起点的剥离,甚至发生过寿命比未实施化学转化处理时的生锈寿命还要短的情况。
并且,在利用电镀或者化学镀的方法中,在基材为钢的情况下,由于在镀膜工序中有氢侵入到钢材中,因此降低或者管理局部引起氢脆化的可能性比较困难,难以确保滚动装置的充分的可靠性。
并且,在化学转化处理中,若要降低母材的被侵蚀的程度,则会对覆膜的结晶尺寸产生影响,化学转化处理膜容易因滚动而脱落。其结果是,存在引起滚动后的油保持力的降低等,不能延长生锈寿命的问题。
并且,在利用电镀或者化学镀的方法中,不能避免作为前处理的酸洗以及作为后处理的烘焙。因此,工序管理所花费的劳力和费用庞大,该工序管理用于将酸洗工序中的氢向钢材的侵入、以及烘焙对热处理后的钢材的热影响抑制到最小限度,而且还包括为了这些镀膜而使用的排水等处理在内。
并且,在利用电镀或者化学镀的方法中,作为这些镀法特有的特性,容易在镀层中形成气孔等微小的缺陷,为了弥补该缺陷,如果不形成比较厚的膜就难以得到充分的防锈效果。但是,若形成比较厚的膜,不仅镀层自身容易剥落,而且还会产生难以确保轴承内部间隙等轴承精度的问题。
若利用熔融金属镀,虽然少了上述的废液等问题,但是必须要在形成覆膜的金属的熔点以上进行处理,因此不能避免对作为基材的钢材的热影响,容易产生热处理后的钢材的回火或者尺寸变化。此外,由于熔融金属镀也会形成比较厚的膜,因此容易导致剥落或者尺寸变化。
因此,本发明的课题在于,解决上述的现有技术中存在的问题,提供即使有水等侵入也不易生锈和产生轨道面和滚动面的损伤的滚动装置。
专利文献1:日本国专利公开公报 2002年第106588号
专利文献2:日本国专利公开公报 2003年第239992号
专利文献3:日本国专利公开公报 平成9年第329147号
专利文献4:日本国专利公开公报 平成11年第132229号
专利文献5:日本国专利公开公报 平成10年第184700号
专利文献6:日本国专利公开公报 平成5年第240256号
专利文献7:日本国专利公开公报 2002年第139052号
专利文献8:日本国专利公开公报 2002年第147473号
发明内容
为了解决所述课题,本发明由如下结构构成。即,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜用活动性比铁强的金属构成。
此外,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有金属覆膜,该金属覆膜通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成。
通过在构成内侧部件、外侧部件、滚动体的金属材料(以下也记作母材)的表面上,覆盖用活动性比作为上述金属材料的主成分的铁要强的金属构成的金属覆膜,即使在容易生锈的环境下,由于活动性比铁强的金属优先溶出(自我牺牲型防锈作用),因而抑制了内侧部件、外侧部件、以及滚动体的生锈。此外,由于利用机械能形成金属覆膜,因此不会产生在作为现有的覆膜形成方法的化学转化处理、和镀膜中成为问题的侵蚀和氢脆化。此外,利用机械能形成的金属覆膜牢固地密合于母材表面,不易剥落。作为利用了机械能的金属覆膜的形成方法,喷射活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化由于能够在短时间内容易地形成金属覆膜,因而是优选的。此外,作为利用了机械能的金属覆膜的形成方法,也可以采用喷丸法、以及在活动性比铁强的金属的粉末中加入适当的介质实施球磨、滚磨处理等混合处理的方法。
在这样的本发明所述的滚动装置中,优选所述活动性比铁强的金属包括铝、锌、铋中的至少一种。若所述金属覆膜包括所述金属,则金属覆膜的防锈能力更为优秀。另外,本发明中的活动性比铁强的金属并不限定于由一种金属构成的材料,也可以为由多种活动性比铁强的金属构成的混合物或者合金。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜是两层结构,其将用活动性比铁强的金属构成的覆膜作为内层,并将用活动性比铁弱或者与其同等的金属构成的覆膜作为表层。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜是合金覆膜,该合金覆膜是通过活动性比铁弱或者与其同等的金属,对用活动性比铁强的金属构成的覆膜进行合金化而形成的。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜用活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属构成,并且该金属覆膜具有如下结构:从母材侧到表面侧,所述活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜是两层结构,其包括:内层,其通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成;以及表层,其通过活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化而形成在所述内层上。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜通过以下方式形成:在通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,该金属覆膜是由合金构成的合金覆膜,所述合金是所述活动性比铁强的金属、和所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜通过以下方式形成:在通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,该金属覆膜具有如下结构:从母材侧到表面侧,所述活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。
通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化在母材上形成覆膜后,在该覆膜上实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,此时,形成了含有活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的金属覆膜。活动性比铁弱的金属不易被腐蚀,因此利用该防锈能力进一步抑制了外侧部件、内侧部件、滚动体的生锈。
此时,金属覆膜也可以是具有由活动性比铁强的金属构成的内层、和由活动性比铁弱或者与其同等的金属构成的表层的两层结构。此外,金属覆膜也可以是由合金构成的金属覆膜,该合金是活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金。该合金通过以下方式形成:在用活动性比铁强的金属构成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化。
并且,金属覆膜也可以具有如下结构(以下也记作复合化结构):从母材侧到表面侧,活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。这样的复合化结构通过以下方式形成:在用活动性比铁强的金属构成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化。
另外,在具有活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的海岛结构的情况下,也可以得到同样的防锈能力。此外,在具有两层结构、合金、复合化结构以及海岛结构中的两种以上的情况下,也可以得到同样的防锈能力。并且,作为喷丸硬化以外的利用机械能的金属覆膜的形成方法,可以采用向活动性比铁强的金属的粉末中加入适当的介质进行球磨等混合处理的方法。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜是通过合金粉末的喷丸硬化而形成的合金覆膜,所述合金是活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜是通过混合粉末的喷丸硬化而形成的合金覆膜,所述混合粉末是活动性比铁强的金属的粉末、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的混合粉末。
通过在母材上实施活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金的粉末的喷丸硬化,或者活动性比铁强的金属的粉末、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的混合粉末的喷丸硬化,能够进一步提高防锈能力。另外,也可以通过喷丸硬化等利用了机械能的金属覆膜的形成方法,预先在母材上形成用活动性比铁强的金属构成的覆膜,然后在该覆膜上实施上述那样的喷丸硬化。
在这些本发明所述的滚动装置中,优选所述活动性比铁强的金属包括铝、锌、铋、铬中的至少一种,所述活动性比铁弱的金属包括镍、铜、钛、锡中的至少一种。所述金属覆膜如果包括上述那样的金属,则金属覆膜的防锈能力更为优秀。另外,本发明中的活动性比铁强的金属并不限定于由一种金属构成的材料,也可以为由多种活动性比铁强的金属构成的混合物或者合金。活动性比铁弱的金属也是同样的。此外,作为活动性与铁同等的金属,例如列举铁、以铁为主要成分的合金、由铁以外的金属构成且与铁活动性同等的合金。
并且,在本发明所述的滚动装置中,优选所述金属覆膜的厚度在0.05μm以上且在8μm以下。若金属覆膜的厚度不足0.05μm,有可能无法得到充分且持续的防锈效果。另一方面,若金属覆膜的厚度超过8μm,则存在金属覆膜容易产生脱落、从而对滚动装置来说成为异物的危险。并且,均匀覆盖金属覆膜变得困难,覆盖有金属覆膜的部件的各种尺寸精度和滚动装置的内部间隙等产生波动的可能性增大。
此外,本发明中的金属覆膜还具有作为固体润滑材料的作用,特别具有降低大型轴承中的由擦伤或者大型轴承中的由差动滑动导致的滚动面的磨损的效果。考虑到该效果,优选金属覆膜的厚度在0.1μm以上且在6μm以下。若不足0.1μm,则不易发挥磨损降低效果,若超过6μm,则在通常的滚动装置中会产生擦伤或者差动滑动的使用条件下,金属覆膜容易剥落,反而有可能会使效果受损。
并且,如果金属覆膜的厚度在0.1μm以上且在5μm以下(最优选的是在0.1μm以上且在3μm以下),则通过防锈效果和润滑效果的相辅相成作用,即使有水混入,也不易生锈,且可以良好地保持轨道面和滚动面的润滑性。为了防止大型轴承的擦伤或者动作滑动和防锈效果,特别优选金属覆膜的厚度在0.1μm以上且在2μm以下。
并且,为了解决所述课题的本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过在进行锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸而形成的。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸而形成的。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌和锡的合金的粉末的喷丸而形成的。
在这样的具有通过喷丸形成的金属覆膜的滚动装置中,优选所述金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在80质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在20质量%以上。更为优选的是:所述金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在45质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在55质量%以上,进一步优选的是:所述金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在35质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在65质量%以上。
此外,在这些滚动装置中,优选的是:所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中具有所述金属覆膜的构成部件用钢构成,该钢中的氢浓度在0.5ppm以下。
并且,这些本发明所述的滚动装置可以为用于钢铁设备中的自动调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、或者圆锥滚子轴承。
如图5~7所示,连铸机通过将十多组称作辊段的单元组合起来而构成,所述辊段是将有多个(10~30个左右)导辊50和导辊用轴承51(以及轴箱)上下配置起来而成的。通过使钢液(铸片)从上游侧的辊段流入上下的导辊之间来开始铸造,向该铸片添加冷却水使铸片从表面开始逐渐凝固,当通过最终的辊段后完成称作板坯·小方坯·大方坯的钢板制品。
由于必须使铸片缓慢凝固,因此导辊50(轴承51)在1rpm~几rpm左右的极低速度下使用。此外,为了用导辊50压下凝固过程中铸片的隆起,导辊50(轴承51)上作用有较大的反作用力(载荷)。因此,导辊50成为产生了较大的挠曲(弯曲)的状态。
由于凝固过程中的炽热的铸片通过支撑该导辊50的轴承51附近,因此轴承51(轴箱)的周边环境变得温度很高,并且由于高温环境,成为被冷却水蒸发所产生的水蒸气包围的环境。
这样,连铸机中使用的导辊用轴承在高载荷、极低速且水蒸气环境下使用,因此在滚动体和轨道面之间难以形成充分的油膜,从而成为在非常严酷的润滑条件下使用。
导辊由于挠曲(由于产生倾斜),因此多使用自动调心滚子轴承作为导辊用轴承,以便能够容许轴的倾斜。然而,自动调心滚子轴承从其机构方面讲容易在轴承内部产生动作滑动,因此若在连铸机那样严酷的润滑条件下使用,则外圈的轨道面会产生显著的磨损,其结果是有可能导致早期剥离。另一方面,关于轴承内部不会产生动作滑动的圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承,对轴的倾斜的调心性不足。
为此,采用以下方法解决了所述问题:在自动调心滚子轴承的情况下,用即使在润滑不良的情况下也不易产生磨损的钢来构成;在圆柱滚子轴承或者圆锥滚子轴承的情况下,则在外圈的外径表面上设置调心圈从而能够容许倾斜。
然而,连铸机中使用的导辊用轴承如前所述在水蒸气环境下使用,因此难以完全防止水侵入到轴承内。此外,为了检查设备,连铸机通常在一个月中必须停机数日,因此存在以下问题:由于设备停机时的温度降低,水蒸气会在轴承内结露,因其影响而会出现生锈。其结果是,存在随着设备的再次运转会产生以锈为起点的剥离的可能。
此外,导辊快到寿命时,要从连铸机切开辊段以进行导辊的更换,但由于导辊的数量很多,因此有时导辊和轴承要保管数周乃至一个月左右,在该保管时有时会产生放置锈。
目前,关于炼铁厂中的连铸机的导辊用轴承的报废原因,生锈占据了很大的比例。因此,为了削减导辊用轴承的修补费用,需要不易生锈的轴承。
钢铁设备中使用的轴承主要用于支撑连续铸造设备的辊子的用途或者支撑辊道的用途。并且,是在高温下、冷却水容易侵入到轴承内的条件下使用,而且在高载荷下以从低速到高速的各种速度驱动。本发明所述的滚动装置中的前述那样的滚子轴承具有前述那样的金属覆膜,因此即使为了上述那样的用途而在上述那样的条件下使用,不仅不易产生放置锈,而且使用时也不易生锈。此外,关于在容易有水侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述那样的用途要比一般的用途表现得更为显著。
并且,在本发明所述的滚动装置中的所述那样的滚子轴承中,也可以使内圈和外圈的至少一方在周向上分割成两部分以上。并且,本发明所述的滚动装置中的所述那样的滚子轴承,也可以在所述内圈或者所述外圈上具有调心圈。该调心圈也可以在周向上分割成两部分以上。这些滚子轴承为正适合于钢铁设备,特别是轧钢机的辊颈部、连铸机的导辊、轧钢机的辊道的轴承形式,与一般形式的轴承相比,上述效果表现得更为显著。
并且,本发明所述的滚动装置中的所述那样的滚子轴承也可以具有密封件或者密封装置。通过具有密封件或者密封装置,可以期待所述效果的提高。并且,本发明所述的滚动装置中的所述那样的滚子轴承也可以单列使用或者将多个滚子轴承组合起来后多列使用。这些滚子轴承为正适合于钢铁设备,特别是轧钢机的辊颈部、连铸机的导辊、轧钢机的辊道的轴承形式,与一般形式的轴承相比,上述效果表现得更为显著。
并且,本发明所述的滚动装置能够为用于农业机械、造纸机械、多用途四轮手推车或者建筑机械中的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者滚针轴承。用于农业机械、造纸机械、多用途四轮手推车或者建筑机械中的轴承经常会在水中使用,因此即使装有机械密封件,也经常会有水侵入到内部,但是若具有如前所述的金属覆膜,则即使有水侵入也不易生锈。此外,关于在容易有水侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述那样的用途的轴承要比一般的用途表现得更为显著。
并且,本发明所述的滚动装置能够为用于水润滑压缩机中的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者四点接触球轴承。这些轴承主要用作支撑水润滑压缩机的主轴的轴承,即使装有机械密封件,也经常会有水侵入到轴承内部,但是若具有如前所述的金属覆膜,则即使有水侵入也不易生锈。此外,关于在容易有水侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述那样的用途的轴承要比一般的用途表现得更为显著。
并且,本发明所述的滚动装置能够为用于矿山设备中的自动调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者球轴承。这些轴承主要用作支撑作为矿山设备的振动筛、粉碎机、破碎机的主轴的轴承,或者用作支撑搬送装置(输送机)的辊子的轴承,多在暴露于粉尘、雨中等的条件下使用,而且在振动冲击下以从低速到高速的各种速度驱动。因此,虽然水容易侵入到轴承内部,但是若具有如前所述的金属覆膜,则即使有水侵入也不易生锈。此外,关于在容易有水侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述那样的用途的轴承要比一般的用途表现得更为显著。
并且,本发明所述的滚动装置能够为用于泵中的深沟球轴承、角接触球轴承或者圆柱滚子轴承。这些轴承主要用作支撑泵的主轴的轴承,在泵处理水的时候,即使装有机械密封件,也经常会有水侵入到轴承内部,但是若具有如前所述的金属覆膜,则即使有水侵入也不易生锈。此外,关于在容易有水侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述那样的用途的轴承要比一般的用途表现得更为显著。
另外,本发明可以应用于各种滚动装置中。例如,滚动轴承、滚珠丝杠、直线引导装置、直动轴承等。此外,关于本发明中的内侧部件,在滚动装置为滚动轴承的情况下指内圈,在滚动装置为滚珠丝杠的情况下指丝杠轴,在滚动装置为直线引导装置的情况下指导轨,在滚动装置为直动轴承的情况下指轴。此外,关于外侧部件,在滚动装置为滚动轴承的情况下指外圈,在滚动装置为滚珠丝杠的情况下指螺母,在滚动装置为直线引导装置的情况下指滑块,在滚动装置为直动轴承的情况下指外筒。
并且,解决所述课题的本发明所述的滚动轴承的特征在于,其具有:内圈;外圈;多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述内圈和所述外圈之间;耐腐蚀性覆膜,其在所述内圈和所述外圈中的至少一方的表面上,通过利用具有防锈效果的固体润滑材料进行喷丸硬化而形成;以及导电性润滑脂,其设于所述内圈和所述外圈之间。
在该滚动轴承中,优选所述耐腐蚀性覆膜具有:以Zn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第一层覆膜;和以Sn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第二层覆膜。此外,在该滚动轴承中,优选所述耐腐蚀性覆膜的厚度在0.5μm以上且在5μm以下。
并且,该滚动轴承可以为带止动环的轴承、带导电性隔热衬套的轴承、带凸缘的轴承或者树脂包裹轴承。并且,该滚动轴承可以为办公设备用轴承。
附图说明
图1是表示作为本发明所述的滚动装置的第一实施方式的自动调心滚子轴承的结构的局部纵剖视图。
图2是表示作为第一实施方式的变形例的圆柱滚子轴承的结构的局部纵剖视图。
图3是表示作为第一实施方式的其他变形例的圆柱滚子轴承的结构的局部纵剖视图。
图4是表示作为第一实施方式的另一变形例的圆锥滚子轴承的结构的局部纵剖视图。
图5是表示连铸机的结构的概要图。
图6是将图5中的A部分放大表示的辊段的概要图。
图7是导辊的局部剖视图。
图8是表示导辊用轴承的试验装置的结构的概念图。
图9是说明四段串列式冷轧精轧机(
Figure G2007800193229D0016143741QIETU
間タンデム仕上げ四段式延機)的结构的图。
图10是说明机架(スタンド)的结构的图。
图11是组装到辊颈部的四列圆锥滚子轴承的图。
图12是热轧钢机的说明图。
图13是热轧设备(辊道)的说明图。
图14是表示拖拉机(トラクタ—)的行走部分的结构的图。
图15是表示液压挖掘机的行驶减速器的结构的图。
图16是表示轮式装载机的前桥的结构的图。
图17是表示推土机的行驶减速器的结构的图。
图18是表示翻斗汽车的轮的结构的图。
图19是表示螺旋压缩机的转子的结构的图。
图20是表示输送机的一部分的结构的图。
图21是表示粉碎机的主轴周边部的结构的图。
图22是表示离心泵的结构的图。
图23是表示作为本发明所述的滚动装置的第四实施方式的深沟球轴承的结构的纵剖视图。
图24是表示金属覆膜中所含锌的含量与防锈能力的关系的图表。
图25是表示第五实施方式所述的滚动轴承的概要结构的剖视图。
图26是表示喷丸硬化处理的剖视图。
图27是表示第五实施方式所述的滚动轴承的评价结果的图。
图28是表示第五实施方式所述的滚动轴承的生锈试验结果的图表。
图29是表示第五实施方式所述的滚动轴承的导电性耐久试验结果的图表。
图30是表示第五实施方式所述的滚动轴承的高温耐久试验结果的图表。
具体实施方式
【第一实施方式】
参照附图对本发明所述的滚动装置的实施方式进行详细说明。图1是表示作为本发明所述的滚动装置的第一实施方式的自动调心滚子轴承的结构的局部纵剖视图。
该自动调心滚子轴承具有内圈1(内侧部件)、外圈2(外侧部件)、滚动自如地配置于内圈1和外圈2之间的两排球面滚子3、和在内圈1和外圈2之间保持球面滚子3的保持器4,并且在形成于内圈1和外圈2之间的空间中配置有未图示的润滑剂。
在内圈1的外周面形成有两排球面滚子3的轨道面1a、1a,关于内圈1的外周面中形成有轨道面1a、1a的部分,中央部的外径形成得比宽度方向的两端部的外径要大。此外,外圈2的内周面形成为两排为一体的球面轨道面2a。并且,内圈1、外圈2和滚动体3中的至少一方在其表面的至少一部分具有金属覆膜(未图示),该金属覆膜通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成。
这样的自动调心滚子轴承即使在容易生锈的环境下,由于构成金属覆膜的活动性比铁强的金属优先溶出,因此能够抑制内圈1、外圈2和滚动体3的生锈。此外,由于金属覆膜是利用机械能形成的,因此不会出现在作为现有覆膜形成方法的化学转化处理或镀膜中成为问题的侵蚀或者氢脆化。
形成金属覆膜的部位只要是内圈1、外圈2和滚动体3的表面,并不特别限定,都能够抑制形成有金属覆膜的部位的生锈,而由于只要在内圈1的轨道面1a、外圈2的轨道面2a和滚动体3的滚动面3a中的至少一方上形成金属覆膜,就能够抑制这些面生锈,因此能够延长自动调心滚子轴承的寿命。此外,由于金属覆膜具有润滑性,因此能够使自动调心滚子轴承的润滑性提高从而进一步延长寿命。
也可以在该由活动性比铁强的金属构成的金属覆膜上实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,从而形成由活动性比铁强的金属以及活动性比铁弱或者与其同等的金属构成的金属覆膜。此时得到的金属覆膜可以是具有内层和表层的双层结构,所述内层由活动性比铁强的金属构成,所述表层形成在所述内层上,并且由活动性比铁弱或者与其同等的金属构成,所得金属覆膜也可以是由活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金形成的合金覆膜。此外,也可以具有这样的复合化结构:从母材侧到表面侧,活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。
另外,关于由活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金形成的合金覆膜,可以由活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金粉末的喷丸硬化来形成,也可以由活动性比铁强的金属粉末、和活动性比铁弱或者与其同等的金属粉末的混合粉末的喷丸硬化来形成。
作为活动性比铁强的金属,优选包括铝、锌、铋、铬中的至少一种。此外,作为活动性比铁弱的金属,优选包括镍、铜、钛、锡中的至少一种。并且,该金属覆膜的厚度优选在0.05μm以上且在8μm以下。
在该自动调心滚子轴承这样的滚动装置中,优选在内侧部件(内圈1)的表面、外侧部件(外圈2)的表面和滚动体(滚动体3)的表面中的至少覆盖有金属覆膜的部分,设有深度在0.1μm以上且在5μm以下的凹坑,并在形成有凹坑的面上通过喷丸硬化设置金属覆膜。
无论是在母材的表面形成有凹坑的情况还是没有形成凹坑的情况,覆盖金属覆膜前的母材的表面粗糙度都优选在0.001μmRa以上且在10μmRa以下。若母材的表面粗糙度不足0.001μm,则有时金属覆膜与母材的密合性降低,若超过10μmRa,则有时不能得到金属覆膜所产生的提高润滑性的效果。
另外,覆盖金属覆膜前的母材的表面粗糙度更优选在0.01μmRa以上且在5μmRa以下,进一步优选在0.01μmRa以上且在3μmRa以下,特别优选在0.01μmRa以上且在1μmRa以下,最为优选在0.1μmRa以上且在0.5μmRa以下。
此外,优选金属覆膜的厚度为以粗糙度算术平均偏差值表示的母材表面粗糙度的数值的两倍至四倍的程度的厚度(单位为μm)。若在该范围内,则密合性良好,能够使防锈效果和润滑效果两者都适当。
并且,金属覆膜的优选的表面粗糙度(最表面的粗糙度)根据覆盖金属覆膜的部位不同而不同,虽然是只要在无损于其功能的范围内即可,不过优选在10μmRa以下。例如,轨道面、滚动面、滑动面或者与其他部件的配合面优选在10μmRa以下。特别是在轨道面、滚动面和滑动面的情况下,优选在5μmRa以下,更优选在3μmRa以下,进一步优选在1μmRa以下,最优选在0.5μmRa以下。在本发明中,由于利用机械能在母材上覆盖金属覆膜,因此金属覆膜的表面粗糙度受到母材的表面粗糙度的影响。因此,通过控制母材的表面粗糙度,也能够控制金属覆膜的表面粗糙度。
特别是在滚动装置为用于钢铁设备中的自动调心滚子轴承、外圈具有调心圈的圆柱滚子轴承、外圈具有调心圈的圆锥滚子轴承的情况下,覆盖于其轨道面或滚动面的金属覆膜的表面粗糙度优选在0.01μmRa以上且在5μmRa以下,更优选在0.01μmRa以上且在3μmRa以下,进一步优选在0.01μmRa以上且在1μmRa以下,最优选在0.01μmRa以上且在0.5μmRa以下。若在该范围内,使用初期的所谓磨合良好,作为防锈覆膜、润滑覆膜的耐久性也良好。而且认为:若金属覆膜的表面粗糙度过好,则从微观来讲润滑油或水分等存在的余地减少,金属覆膜与对方侧会直接接触而产生胶粘等。
此外,在本发明的滚动装置中,也不是必须使像轨道面和滚动面这样的接触的两个面具有相同组成的金属覆膜。相互接触的两个面只要具有由不同种类金属或者不同种类合金形成的金属覆膜,就可以期待防止由所谓的同质组织现象引起的金属覆膜胶粘的效果。
并且,在本发明的滚动装置中,由于其防锈作用为所谓自我牺牲型防腐蚀,因此只要在一部分形成金属覆膜就能够得到防锈效果。然而,如果是对润滑作用有要求的部位,即、轨道面、滚动面等滚动接触面或者滑动面,则优选在该面的50%以上的面积上覆盖金属覆膜。
如果该金属覆膜的覆盖率最初就不足50%,则所谓的磨合不能顺利进行,可能发生金属覆膜由于滚动或者滑动而脱落从而无法奏效的情况。特别是滚动装置为在高载荷下使用的滚动装置的话,譬如上述滚动装置为用于钢铁设备的自动调心滚子轴承、外圈具有调心圈的圆柱滚子轴承或外圈具有调心圈的圆锥滚子轴承的情况,则上述可能性会进一步增大。
金属覆膜的覆盖率更优选在75%以上,进一步优选在85%以上,特别优选在95%以上,最优选为100%。另外,在滚动面和滑动面以外的部分覆盖金属覆膜的情况下,考虑到自我牺牲型防腐蚀效果的耐久性,金属覆膜的覆盖率优选在50%以上,更优选在75%以上,进一步优选在85%以上,特别优选在95%以上,最优选为100%。
由于金属覆膜的覆盖利用机械能来进行,因此具有能够简单地在部件的一部分进行覆盖的优点。特别是若是喷丸硬化,通过调整喷出嘴仅对必要的部位进行喷射是很容易的。此外,在该情况下,只要实施针对机械能的掩蔽即可,与需要对化学处理液或产生的气体进行掩蔽的化学转化处理、电镀、或化学镀相比,在质量稳定性、成本等方面都格外优秀。具体来说,可以设置掩蔽部件,或者也可以通过研磨、切削等机械手段除去多余的金属覆膜。
关于金属覆膜的厚度,在例如部件的厚度尺寸、内径尺寸、外径尺寸能够通过千分尺、千分表、气动测微仪等测量的情况下,根据金属覆膜的覆盖处理前后的尺寸差来求出金属覆膜的厚度的方法简便而且精度高,因此优选通过该方法测量。此外,也可以通过电磁式、超声波式的非破坏膜厚测量装置来进行测量。并且,若有必要,也可以切开金属覆膜的截面,使用光学显微镜或者电子显微镜进行放大来测量厚度。在使用电子显微镜的情况下,为了避免极其微观的凹凸对测量的影响,将预定长度的截面(例如100μm)在截面方向上隔开相等间隔分割成五部分左右,计测在该五个左右的线上求出的母材上的金属覆膜的厚度。通过重复十次左右该步骤,得到五十个左右的测量值,可以将所述五十个左右的测量值的平均值作为金属覆膜的厚度。
金属覆膜的覆盖率表示预定的单位面积的母材以何种程度被覆盖。该覆盖率可以通过光学显微镜目视观察,或者可以对通过光学显微镜得到的图像进行电子图像处理等后进行测量。另外,也可以将电子显微镜和电子射线显微分析仪组合起来,在预定的单位面积上得到五十个左右的测量值(覆膜的X射线强度),对这些值求平均值后,通过换算成覆盖率来求出覆盖率。
并且,金属覆膜的厚度也可以根据覆盖处理前后的质量差来求得。即,利用机械能形成的金属覆膜,特别是利用喷丸硬化形成的金属覆膜的缺陷较少,覆盖处理前后质量仅增加了金属覆膜的量,因此还能够测量质量、并根据被处理部分的面积和金属覆膜的比重来求得金属覆膜的厚度。该方法在覆盖率不足100%的情况下是特别有效的测量方法。以锌为例,金属覆膜的厚度1μm相当于7.1g/m2。即,在锌的情况下,比重为7.1,因此金属覆膜的厚度的优选范围为0.3~57g/m2,更优选的范围为0.7~43g/m2,进一步优选的范围为0.7~36g/m2,最优选的范围为0.7~14.2g/m2
金属覆膜的厚度以及覆盖率可以通过对利用机械能覆盖金属覆膜时的各种条件进行设定来控制。下面,对喷丸硬化的情况进行说明。
喷射的活动性与铁等同或者活动性比铁更强的金属的粉末的粒径优选平均在100μm以下。此外,最大粒径优选在300μm以下。即,如果是锌,则其比重为7.1,因此每单位喷射材料的质量优选在大约0.12g以下。此外,如果是锡,则其比重为7.3,因此每单位喷射材料的质量优选在0.13g以下。另外,金属粉末的粒径更优选在20μm以上且在100μm以下,进一步优选在20μm以上且在60μm以下,最优选在30μm以上且在50μm以下。
喷丸硬化时的喷射压力优选在196kPa以上且在1470kPa以下,更优选在392kPa以上且在980kPa以下,进一步优选在392kPa以上且在784kPa以下,最优选在392kPa以上且在588kPa以下。
喷丸硬化时的喷射速度优选在100m/s以上且在350m/s以下,更优选在100m/s以上且在300m/s以下,进一步优选在100m/s以上且在200m/s以下,最优选在100m/s以上且在150m/s以下。
这些金属粉末的粒径、喷射压力和喷射速度若超过各自的上限值,则金属覆膜的表面粗糙度容易变差,而若不足各自的下限值,则难以形成金属覆膜。
优选将所有的被处理面均等地暴露于上述那样的条件下的喷射中。并且,其喷射时间优选在10秒以上,更优选在10秒以上且在20分钟以下,进一步优选在20秒以上且在10分钟以下,最优选在20秒以上且在5分钟以下。若喷射时间超过上限值,则金属覆膜的表面粗糙度容易变差,而若不足下限值,则难以形成金属覆膜。
另外,在喷丸硬化中,也可以利用空气来喷射金属粉末,也可以利用氮气或者惰性气体来进行喷射。此外,以该喷丸硬化为代表的利用了机械能的金属覆膜的形成方法还具有在母材上产生残余应力的副效果。并且,为了得到这样的效果,可以实施玻璃珠或者SiC粉末的喷丸硬化来作为前处理。并且,通过利用了机械能的金属覆膜的形成方法,无需进行电镀等中所必需的烘焙处理下的高温暴露。
为了有效地得到该副效果,优选的是:母材为钢,并且利用机械能进行金属覆膜的覆盖处理前的表面硬度通过预定的热处理而达到HRc(洛氏硬度)58以上。并且,更优选的是:对以SUJ2、SUJ3为代表的轴承用高碳铬钢,实施热处理,以将其表层部分的残留奥氏体量调整为5体积%以上且在40体积%以下,将表面硬度调整为HRc57以上且在HRc67以下,将这样得到的材料作为母材。并且,也可以以SCM420、SCr420、SCM420H、SNCM420H、SNCM815等渗碳钢或者可进行热处理的不锈钢材料作为母材。并且,构成滚动装置的各部件不必以同一种材质构成,例如,滚动体与内侧部件、外侧部件可以为不同的钢种。
并且,本发明的滚动装置也可以具有保持器、密封装置或者其他附属部件,而对于这些保持器、密封装置或者其他附属部件,也可以覆盖前述的利用机械能形成的金属覆膜。
特别是在这些保持器、密封装置或者其他附属部件为钢制的情况下,可以期待与前述相同的效果。如果是保持器,其至少具有相对滚动体的滑动部分,因此可以期待润滑和防锈效果,如果是密封装置,其具有与外部环境的接点,因此在与水分接触的情况下等可以期待防锈效果。对于衬垫和隔离件也是一样的。
并且,在本发明的滚动装置中,若在除滚动装置外的其他部件与滚动装置的接触部的、至少滚动装置侧接触部覆盖有上述的金属覆膜,也能够期待作为润滑效果的下位概念的防止微振磨损效果。
另外,在本实施方式中,对滚动装置以自动调心滚子轴承为例进行了说明,然而滚动轴承的种类并不限定于自动调心滚子轴承,本发明也可以应用于各个种类的滚动轴承。例如,深沟球轴承、角接触球轴承、自动调心球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承(图2中表示了具有调心圈的总滚动类型的圆柱滚子轴承,图3中表示了具有调心圈的两半(2割り)型圆柱滚子轴承)、圆锥滚子轴承(图4中表示了具有调心圈和保持器的圆锥滚子轴承)等向心型的滚动轴承;或者是推力球轴承、推力滚子轴承等推力型的滚动轴承。并且,本发明并不限于滚动轴承,也可以应用于其他各个种类的滚动装置。例如,滚珠丝杠、直线引导装置、直动轴承等。
在以下示出实施例,对本发明进行更为具体的说明。
【防锈性的评价1】
准备了轴承,该轴承除了在内圈、外圈、滚子和保持器中的任意一方部件(参照表1)上通过喷丸硬化覆盖有由锌构成的金属覆膜这点之外,与图1中的自动调心滚子轴承具有大致相同的结构。另外,金属覆膜覆盖于该部件的整个表面,其厚度为0.1~1μm。此外,喷丸硬化这样进行:平均粒径为45μm的金属粉末以喷射压力392~588kPa、喷射速度100~150m/s进行30~60秒的喷射。
在该轴承中封入有10g的市售的润滑脂,并组装在如图5所示的连铸机所使用的导辊的两端部。并且,采用如图8中的装置,在下述条件下,连续两个月进行驱动五天停止两天这样的运转后,通过目视来观察外圈的轨道面等的生锈情况。
【表1】
 
外圈 内圈 滚子 保持器 生锈情况的评价
实验例11 有覆膜 有覆膜 有覆膜 有覆膜 AAAA
实验例12 有覆膜 有覆膜 无覆膜 无覆膜 BABA
实验例13 有覆膜 无覆膜 有覆膜 无覆膜 AAAB
 
实验例14 无覆膜 无覆膜 有覆膜 无覆膜 BBCB
实验例15 无覆膜 无覆膜 无覆膜 无覆膜 DCDD
实验例16 有覆膜 有覆膜 有覆膜 有覆膜 BBCC
试验轴承:代号为22210的自动调心滚子轴承(内径:50mm,外径:90mm,宽度:23mm,基本动额定载荷:99kN,基本静额定载荷:119kN)
旋转速度:6rpm(Revolutions per minute:每分钟转数)
径向载荷:30kN
周边环境:90℃的水蒸气气氛
对生锈情况的观察结果标以如下等级。完全没有生锈的情况为A等级,可看到少许生锈的情况为B等级,局部地确认有稍微严重的生锈的情况为C等级,在较广的部分确认有严重的生锈的情况(特别是确认到在滚子的周节(pitch)上具有严重的生锈的情况)为D等级。
结果在表1中示出。在本试验中,使用两根导辊对四个试验轴承(图8中的轴承1~4)进行了评价,表1中示出了四个试验轴承的评价结果。并且,由该四个字母构成的评价结果中最左侧的字母表示图8中的轴承1的评价结果,向右侧依次为图8中的轴承2、3、4的评价结果。例如,在轴承1的评价结果为A等级,轴承2为B等级,轴承3为C等级,轴承4为D等级的情况下,表示为“A B C D”。
根据表1的结果可以知道具有这样的趋势:在越多的部件上覆盖金属覆膜,防锈效果越好。还可以确认到:即使是没有覆盖金属覆膜的部件,如果在周围的部件上覆盖有金属覆膜,则也可以得到一定的防锈效果。此外,根据利用现有的电镀锌的方式形成有由锌构成的金属覆膜的实验例16(膜厚为4~6μm)的结果可以知道:利用喷丸硬化形成了金属覆膜的实验例11~14的防锈效果优秀。
【防锈性的评价2】
除了金属覆膜的种类不同外,与前述的防锈性的评价1一样地进行自动调心滚子轴承的防锈性评价。若将锌放置在大气中,则会担心因与氧反应被氧化而使防锈效果降低。因而,为了抑制锌的氧化,在轴承上覆盖由锌与锡构成的金属覆膜。
关于该金属覆膜,首先最初通过喷丸硬化形成厚度为0.1~1μm的锌覆膜,继而通过在该锌覆膜上进行锡粉末的喷丸硬化来形成金属覆膜。锌、锡的喷丸硬化的条件与防锈性的评价1的情况相同。
得到的金属覆膜的厚度为0.5~2μm。对该金属覆膜的表面中的直径为100μm的圆形部分、和金属覆膜的截面中的长度为100μm的部分放大到二百倍后通过目视进行观察,并利用特性X射线进行确认,然后推断为锌和锡的合金、两层结构、复合化结构的混合存在。
【表2】
Figure G2007800193229D00251
结果在表2中示出。实验例21中,金属覆膜是与防锈性的评价1相同的锌覆膜,实验例22中,是由前述的锌和锡构成的金属覆膜。对它们分别进行运转期间为两个月的情况和为四个月的情况的生锈情况的评价。实验例21在运转期间为两个月的情况下,得到了防锈效果高的结果,而试验期间若为四个月,则出现稍微严重的生锈。与此相对地,实验例22得到了防锈效果持续了四个月的结果。
【防锈性的评价3】
准备与图1中的自动调心滚子轴承大致相同结构的轴承,并将其组装到板坯连铸机(实际机器)的No.12辊段中。试验轴承是代号为24036的自动调心滚子轴承(内径:100mm,外径:280mm,宽度:100mm),轴承材质为SUJ2(HRc60~61)。此外,其基本动额定载荷为965kN,基本静额定载荷为1750kN。
No.12辊段由上下各六根导辊构成,但是轴承组装在其中下侧的固定侧导辊上。并且,该板坯连铸机在常用旋转速度1rmp的条件下运转了大约七个月。其中,在大约七个月的运转期间中,一个月停止一次(两天)运转来进行设备的维修。在运转大约七个月后,从导辊上卸下轴承,并在工地放置了大约一个月。若这样放置,通常会在外圈的轨道面上产生放置锈,因此分解轴承并对外圈轨道面的生锈情况通过目视进行了观察。并且,该生锈情况的观察结果与前述一样标以A~D的等级。
对两个轴承进行试验,该两个轴承的内圈、外圈和滚子的整个表面被与前述的防锈性的评价2的情况相同的由锌和锡构成的金属覆膜(厚度为0.5~2μm)所覆盖,试验结果为,两个轴承完全没有生锈,都是A等级。此外,对两个在内圈、外圈和滚子的整个表面上覆盖有由锌构成的金属覆膜(厚度为0.1~1μm)的轴承进行试验,试验结果为,由于锌的反应速度的关系,在一个轴承上发现了轻度的生锈(一个为A等级,另一个为B等级)。
与此相对地,关于不具有金属覆膜的轴承,在两个轴承上都看到了生锈(均为D等级),并且在其中一个上还确认到了以锈为起点的剥离。
【防锈性的评价4】
将试验轴承组装到热轧精轧机(实际机器)的热金属辊道中并运转,对锈和表面损伤的产生情况进行了调查。该热金属辊道为在辊道上连续地配置数百根导辊而构成,并且设置在轧钢机的最终机架后。
准备代号为23022的自动调心滚子轴承(内径:110mm,外径:180mm,宽度:69mm)和代号为110RUB41的带调心圈的圆柱滚子轴承作为试验轴承,并将自动调心滚子轴承组装到热金属辊道的导辊中的固定侧导辊上,将带调心圈的圆柱滚子轴承组装到自由侧导辊上。另外,自动调心滚子轴承的基本动额定载荷为293kN,基本静额定载荷为465kN,圆柱滚子轴承的基本动额定载荷为271kN,基本静额定载荷为490kN。
使组装有试验轴承的轧钢机运转,使导辊以数百rpm的旋转速度进行旋转。该轧钢机与连铸机相比在比较容易在轴承上形成油膜的条件下运转,但是由于通常一年以上的时间内都不进行维护,因此随着使用期间的变长,水因轴箱的密封件劣化而侵入,除了锈以外有时会因润滑不良而产生表面损伤(磨损、擦伤、剥落)。将轧钢机运转六个月然后放置大约两周后,分解试验轴承并通过目视来观察外圈的轨道面的生锈情况和表面损伤的产生情况。
【表3】
Figure G2007800193229D00261
结果在表3中表示。另外,在表3中,完全没有锈和表面损伤(磨损、擦伤、剥落)的情况用记号○表示,轻度的情况用记号△表示,稍微明显的情况用记号■表示,明显的情况用记号×表示。
对自动调心滚子轴承和带调心圈的圆柱滚子轴承(每种轴承两个)进行试验,所述自动调心滚子轴承和带调心圈的圆柱滚子轴承在内圈、外圈和滚子的整个表面上覆盖有与所述的防锈性的评价2的情况相同的由锌和锡构成的金属覆膜(厚度为0.5~2μm),实验结果为基本没有发现锈和表面损伤。此外,对于在内圈、外圈和滚子的整个表面上覆盖有由锌构成的金属覆膜(厚度为0.1~1μm)的自动调心滚子轴承和带调心圈的圆柱滚子轴承,也同样基本没有发现锈和表面损伤。
与此相对地,关于不具备金属覆膜的自动调心滚子轴承和带调心圈的圆柱滚子轴承(实验例31),分别在两个中发现一个有表面损伤。此外,虽然程度不同,但是所有轴承上都发现了生锈。
这样,由于金属覆膜具有自我牺牲型防锈作用和润滑作用,因此即使在有水混入的环境下也可以抑制生锈,并且抑制表面损伤,从而有助于延长轴承的寿命。
【防锈性的评价5】
将试验轴承组装到模拟实际的轧钢机的试验机的辊颈部中并使其运转,对锈和表面损伤的产生情况进行了调查。作为试验轴承,采用了具有密封件的代号为343KVE4557的四列圆锥滚子轴承(参照图11)。该试验轴承的内径为343mm,外径为457mm,宽度为254mm。
此外,该试验机模拟了如图9所示的四段串列式冷轧精轧机60,串行排列有五个机架63(参照图10),所述机架63由两根工作辊61和两根备用辊62构成。将试验轴承组装到五个机架中的No.5机架(最终机架)的两根工作辊的辊颈部。详细来说,组装在工作侧部位的上下(部位2和部位4)和驱动侧部位的上下(部位1和部位3)合计四个位置(参照图10)。No.5机架(最终机架)与其他机架相比,由于随轧制的进行钢板的厚度变化较少,因此通常载荷轻、速度快。由此,轴承产生擦伤的几率比其他机架要高。
使组装有试验轴承的试验机在如下条件下运转。重复如下的周期运转六个月:在以旋转速度100rpm运转一个小时后,以1000rpm运转两个小时,接着以100rpm运转一个小时后,停止(0rpm)二十个小时。这期间没有进行轴承的维护等。此外,附加在试验轴承上的载荷满足P/C=0.2(P:动等效载荷,C:基本动额定载荷)。
并且,在试验过程中,向试验轴承的内部注入了轧制液。在所述的每个一周期24小时的运转中进行三次轧制液的注入。详细来说,在以100rpm的旋转速度运转一个小时后并增速到1000rpm之前,注入2ml的轧制液,在以1000rpm运转一个小时后,注入2ml的轧制液,并在以1000rpm运转两个小时后并减速至100rpm之前,注入2ml的轧制液。另外,试验过程中的外圈外径部的最高温度为80℃左右。
接着,对设于试验轴承上的覆膜进行说明。组装到所述部位1的试验轴承中,在多列的所有外圈和滚子的整个表面上覆盖有由锌构成的金属覆膜(厚度为0.1~1μm),在所有内圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。此外,在组装到部位2的试验轴承中,预先通过喷丸而附着了锌覆膜附之后,通过用锡进行喷丸而在所有外圈和滚子的整个表面上覆盖有由锌和锡构成的金属覆膜(厚度为0.5~2μm),在所有的内圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。并且,组装到部位3和部位4的试验轴承中,在所有内圈和外圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。另外,金属覆膜的形成方法及其条件与防锈性的评价1、2的情况相同。
如上所述使试验机运转六个月后,分解试验轴承,并通过目视观察外圈轨道面的生锈情况和表面损伤的产生情况。结果在表4中示出。另外,在表4中,完全没有锈和表面损伤(磨损、擦伤、剥落)的情况用记号○表示,轻度的情况用记号△表示,稍微明显的情况用记号■表示,明显的情况用记号×表示。
【表4】
 
磨损 擦伤 剥落
部位1
部位2
部位3
部位4 ×
覆盖有磷酸锰覆膜的、组装到部位3和部位4的试验轴承,表面损伤随处可见,锈比较明显。关于产生了表面损伤的轴承,推测是由于产生了锈,润滑状态因水的侵入而变差,从而难以抑制表面损伤。
另一方面,关于覆盖有用锌构成的金属覆膜的组装到部位1的试验轴承、以及覆盖有用锌和锡构成的金属覆膜的组装到部位2的试验轴承,完全没有表面损伤和锈。
接着,改变试验轴承的组装部位,进行同样的试验。即,组装到所述部位1和部位2的试验轴承中,在多列的所有的内圈和外圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。此外,组装到部位3的试验轴承中,在所有外圈和滚子的整个表面上覆盖有用锌构成的金属覆膜(厚度为0.1~1μm),并在所有内圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。组装到部位4的试验轴承中,在所有外圈和滚子的整个表面上覆盖有用锌和锡构成的金属覆膜(厚度为0.5~2μm),并在所有内圈的整个表面上覆盖有磷酸锰覆膜。结果在表5中示出。
【表5】
 
磨损 擦伤 剥落
部位1 ×
部位2
部位3
部位4
覆盖有磷酸锰覆膜的、组装到部位1和部位2的试验轴承,与所述表4的结果相同,表面损伤随处可见,锈也比较明显。
另一方面,覆盖有用锌构成的金属覆膜的组装到部位3的试验轴承,虽然没有表面损伤,但是发现了轻度的锈。覆盖有用锌和锡构成的金属覆膜的组装到部位4的试验轴承,与所述表4的结果相同,完全没有表面损伤和锈。
综合表4、5的结果,可以说用锌构成的金属覆膜、以及用锌和锡构成的金属覆膜与作为现有技术的磷酸锰覆膜相比,抑制表面损伤和锈的效果更为优秀。此外,可以说用锌和锡构成的金属覆膜比用锌构成的金属覆膜的防锈效果更为优秀。
【第二实施方式】
滚动轴承有时会在水容易侵入轴承内部的环境下使用。例如,拖拉机、插秧机等农业机械或者造纸机械、建筑机械在作业时有时机械本身就浸在水中,因此有时水会侵入到用于这些机械的轴承的内部,经常使轴承内部生锈。
此外,多用途四轮手推车有时也会在有积水的糟糕路面上行驶,有时还会横穿河流,因此大多在多用途四轮手推车主体上安装有机械密封件以使水不会侵入。然而,即使安装了机械密封件,有时水也会侵入多用途四轮手推车所使用的轴承内部,经常会在轴承内部生锈。在这样的使用环境下,轴承寿命不是基于内部剥离的滚动疲劳寿命,而是存在由包括以锈为起点的剥离等损伤在内的生锈来主宰的情况。
以往,作为抑制生锈的方法,有为了防止水的侵入而在轴承周围安装机械密封件的方法,以及使轴承材料为不锈钢的方法等。
此外,除了上述的锈的问题之外,还有如下问题。即,还存在这样的问题:在使用过程中水等侵入到轴承内部时,润滑状态劣化,滚动体在轨道面上打滑,容易产生使轨道面和滚动体表面损伤的称为擦伤的现象。
作为这些问题的解决方案,如专利文献5所述,提出有耐磨损性较强的材料的改良等。
然而,在为农业机械、造纸机械、建设机械和多用途四轮手推车中使用的轴承的情况下,即使为了防止水的侵入而安装了机械密封件,也未必能完全地防止水的侵入,因此要求即使有水侵入也不会生锈。
具有与第一实施方式相同的结构的滚动轴承(深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承)具有如上所述的金属覆膜,因此即使由于用在农业机械、造纸机械、建设机械和多用途四轮手推车中而有水等侵入到轴承内部,也不易生锈或者产生轨道面和滚动面的损伤。此外,关于在水容易侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述用途的轴承比一般的用途表现得更为显著。
在农业机械、造纸机械、建设机械和多用途四轮手推车中使用的滚动轴承中,金属覆膜的表面粗糙度、覆盖率等的优选值与第一实施方式的情况相同,因此省略其说明。
另外,作为农业机械的例子,可以举出如图14所示的拖拉机。滚动轴承71组装于拖拉机的行走部分,用于车轮的旋转支撑机构等。此外,作为建筑机械的例子,可以举出液压挖掘机、轮式装载机、推土机、翻斗汽车。液压挖掘机中主要使用圆柱滚子轴承、角接触球轴承和滚针轴承,并且组装在行走部分(行驶减速机)的旋转支撑机构等中(参照图15)。轮式装载机中主要使用圆锥滚子轴承,并且组装在行走部分(前桥)的旋转支撑机构等中(参照图16)。推土机中主要使用圆锥滚子轴承,并且组装在行走部分(行驶减速机)的旋转支撑机构等中(参照图17)。翻斗汽车中主要使用圆锥滚子轴承,并且组装在行走部分(车轮)的旋转支撑机构等中(参照图18)。
【第三实施方式】
滚动轴承有时会在容易有水侵入到轴承内部的环境下使用。例如,螺旋压缩机的转子的润滑一般使用油,但是由于考虑到油混入到压缩空气中时会对环境产生不好的影响,因此从环境保护方面考虑有以水取代油进行润滑的水润滑压缩机。在水润滑压缩机的对轴进行支撑的压缩机轴承上安装有机械密封件以使水不会侵入,然而由于有时会因机械密封件的损伤而导致水侵入到轴承内部,因此轴承内部容易生锈。
此外,关于支撑作为矿山设备的振动筛的不平衡重滚筒(アンバランスウエイトロ—ル)的自动调心滚子轴承,从轴承被组装到机械中到设置于矿山的工地为止,要经过长时间的保管、运送,因此在该期间内有时会生锈。此外,在由于定期检查等而使其停止运转数个小时的情况下,在该停止期间中在轴承内部容易生锈(所谓放置锈)。
并且,在处理水的情况较多的泵中,在支撑主轴的泵用轴承上安装有机械密封件以使水不会侵入,但是有时水会因机械密封件的损伤而侵入到轴承内部,因此轴承内部容易生锈。
在这样的使用环境中,轴承寿命不是介于内部剥离的滚动疲劳寿命,而是存在由包括以锈为起点的剥离等损伤在内的生锈来主宰的情况。
以往,作为抑制上述锈的产生的方法,有以下等方法:为了防止水的侵入而在轴承周围安装机械密封件的方法;在轴承整个表面上实施磷酸盐覆膜处理等化学转化处理的方法;以及利用电镀形成由锌等构成的金属覆膜的方法。
此外,除了上述的锈的问题之外,还有如下问题。即,还存在这样的问题:在使用过程中水等侵入到轴承内部时,润滑状态劣化,滚动体在轨道面上打滑,容易产生使轨道面和滚动体表面损伤的称为擦伤的现象。
此外,振动筛多采用自动调心滚子轴承,但是作为自动调心滚子轴承的特性,在轨道面和滚动体的滚动面之间不可避免地会产生动作滑动。当水、异物等侵入到自动调心滚子轴承的内部时,会因动作滑动而加重表面损伤。
作为这些问题的解决方案,如专利文献5所述,提出有耐磨损性较强的材料的改良等。
然而,在为用于上述的用途的轴承的情况下,即使为了防止水的侵入而安装了机械密封件,也未必能完全地防止水的侵入,因此要求即使有水侵入也不会生锈。
具有与第一实施方式相同的结构的滚动轴承(深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、四点接触球轴承)具有如上所述的金属覆膜,因此,即使由于用作支撑水润滑压缩机的主轴的轴承而有水等侵入到轴承内部,也不易生锈或者产生轨道面和滚动面的损伤。此外,关于在水容易侵入的条件下的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述用途的轴承比一般的用途表现得更为显著。
此外,具有与第一实施方式相同的结构的滚动轴承(自动调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、球轴承)具有如上所述的金属覆膜,因此即使由于用作支撑作为矿山设备的振动筛、粉碎机、破碎机的主轴的轴承、和支撑搬送装置(输送机)的辊子的轴承,而有水等侵入到轴承内部,也不易生锈或者产生轨道面和滚动面的损伤。此外,关于在水容易侵入的条件的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述用途的轴承比一般的用途表现得更为显著。
并且,具有与第一实施方式相同的结构的滚动轴承(深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承)具有如上所述的金属覆膜,因此即使由于用作支撑泵的主轴的轴承而有水等侵入到轴承内部,也不易生锈或者产生轨道面和滚动面的损伤。此外,关于在水容易侵入的条件的防磨损性能、即润滑性能的提高,上述用途的轴承比一般的用途表现得更为显著。
即使在用于水润滑压缩机、矿山设备、泵的滚动轴承中,金属覆膜的表面粗糙度、覆盖率等的优选值与第一实施方式的情况相同,因此省略其说明。
另外,作为水润滑压缩机的例子,可以举出如图19所示的螺旋压缩机。圆柱滚子轴承81、角接触球轴承82等滚动轴承使用于主轴83的旋转支撑机构。此外,作为矿山设备的例子,可以举出如图20所示的输送机或者如图21所示的粉碎机。深沟球轴承84、自动调心滚子轴承85等等滚动轴承使用于轴86的旋转支撑机构。并且,作为泵的例子,可以举出如图22所示的离心泵。深沟球轴承87、角接触球轴承88等滚动轴承使用于主轴89的旋转支撑机构。
【第四实施方式】
本实施方式涉及滚动轴承、直线引导装置、滚珠丝杠、直动轴承等滚动装置,特别涉及内部不易生锈的滚动装置。
例如用于复印机等办公设备中的滚动轴承由于为了调色剂的定影等而在高温高湿的环境下使用,因此要求在该使用环境下的耐腐蚀性。以往,这样的滚动轴承的耐腐蚀性都是通过在表面涂布防锈油来确保的。作为防锈油,使用合成烃油或矿物油等,这些都具有防止生锈的作用,这样的防锈油的涂布是在用轴承钢构成的现有滚动轴承中一般都有进行的防锈技术。
另一方面,关于组装有滚动轴承的办公设备,以轻量化和构成部件的成本降低为目的,对于支撑滚动轴承的轴承支撑部,使用高分子材料的情况在增多。例如,感光鼓、定影辊等的轴承支撑部,特别是固定外圈的壳体,由高分子材料构成的情况在增多。作为使用的高分子材料,例如是聚苯乙烯(PS),或者是为了提高韧性使用使苯乙烯和乙烯共聚形成的耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)。此外,也经常使用对外部环境适应性强的聚甲醛(POM)或者聚碳酸酯(PC)。
然而,防锈油具有使高分子材料的强度劣化、并由于连续地附加的应力以致破坏的作用(以下也记作化学侵蚀)。这是由防锈油侵入到构成高分子的区域中导致强度降低而引起的。如前所述,为了使滚动轴承具有耐腐蚀性,以往防锈油的使用是不可或缺的,然而若例如办公设备的轴承支撑部由高分子材料构成,则会有因防锈油而受到化学侵蚀以致破损的可能性。
作为不使用防锈油的防锈技术,有将滚动轴承的材料由轴承钢改变成不锈钢的方法,然而不锈钢虽然耐腐蚀性优秀,但是其可加工性不够好,因此有着加工效率降低、并且制造成本升高的问题。此外,还有在滚动轴承的表面上通过化学转化处理(镀膜处理)形成覆膜的方法,但是需要对表面进行酸洗作为前处理,因此存在因在酸洗过程中产生的氢而使钢脆化的问题。
因此,本发明的课题为解决上述现有技术中存在的问题,提供一种不必担心产生钢的氢脆化或者对高分子材料的化学侵蚀的、便宜且不易生锈的滚动装置。
为了解决上述课题,本发明由如下结构构成。即,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过在进行锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸而形成的。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸而形成的。
并且,本发明所述的滚动装置具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,该滚动装置的特征在于,所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌和锡的合金的粉末的喷丸而形成的。
在如上所述具有通过喷丸而形成的金属覆膜的滚动装置中,优选所述金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在80质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在20质量%以上。
在这些滚动装置中,优选所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中具有所述金属覆膜的构成部件用钢构成,该钢中的氢浓度在0.5ppm以下。
若铁是构成内侧部件、外侧部件和滚动体的钢的主要成分、并且在表面上覆盖有含有作为活动性比铁强的金属的锌的金属覆膜,则即使是在容易生锈的环境下,也是活动性比铁强的锌优先溶出,因此能够抑制铁溶出而变成锈。此外,金属覆膜中含有不易生锈的锡,锡是活动性比铁弱的金属,因此可以通过金属覆膜保护基材(母材)从而抑制生锈。
并且,由于是通过喷丸来形成金属覆膜,因而本发明的滚动装置价格便宜。并且,由于是在不使用防锈油的情况下进行防锈处理,因此不必担心配置于滚动装置周边的由高分子材料构成的部件受到化学侵蚀。并且,由于是在不使用化学转化处理(镀膜处理)的情况下进行防锈处理,因此构成结构部件(内侧部件、外侧部件以及滚动体)的钢中的氢浓度(通过喷丸形成了金属覆膜之后的氢浓度)为不会产生氢脆化的程度(0.5ppm以下)。此外,在以往的利用电镀法进行防锈处理的情况下,为了抑制氢脆化,作为后处理,必须实施烘焙处理来进行脱氢,但是本发明的滚动装置无需进行这样的后处理。
关于通过在锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸而形成的金属覆膜,被认为是构成如下结构:下述的两层结构、合金结构、复合化结构或者这些结构中的两种以上的结构混合存在的结构。即,所谓两层结构,是金属覆膜由内侧的锌层和表面侧的锡层这两层构成的结构。此外,所谓合金结构,是金属覆膜的大致整体由锌和锡的合金构成的结构。并且,所谓复合化结构,是金属覆膜的大致整体由锌和锡的混合物构成的结构,而且是如下结构:从内侧(母材侧)到表面侧,锌的比例逐渐减少,而且锡的比例逐渐增加。并且,若表示混合有这些结构中的两种以上的结构的一个例子,则可以列举由内侧(母材侧)的锌层、中间的合金层和表面侧的锡层这三层构成的三层结构。
此外,通过锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸而形成的金属覆膜、与通过锌和锡的合金的粉末的喷丸而形成的金属覆膜构成了上述合金结构。
这样,本发明所述的滚动装置价格便宜且不易生锈。此外,不必担心配置于滚动装置周边的由高分子材料构成的部件受到化学侵蚀。而且,也不必担心钢的氢脆化。
下面参照附图对第四实施方式进行详细说明。图23是表示作为本发明所述的滚动装置的一个实施方式的深沟球轴承的结构的纵剖视图。该深沟球轴承101具有:内圈102(内侧部件)、外圈103(外侧部件)、以及滚动自如地配置于内圈102和外圈103之间的多个滚动体104。并且,在内圈102的内周面嵌入有轴部件106,并且外圈103的外周面嵌入在未图示的旋转鼓的轴承支撑部107中。由此,通过深沟球轴承101以所述旋转鼓能够旋转的方式支撑所述旋转鼓。另外,也可以在内圈102和外圈103之间具备保持滚动体104的保持器、密封件等密封装置。
内圈102、外圈103和滚动体104中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜105。该金属覆膜105可以通过在锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸来形成,也可以通过锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸来形成,还可通过锌和锡的合金的粉末的喷丸来形成。
另外,在图23中,内圈102和外圈103具有金属覆膜105,然而本发明并不限定于图23的例子,也可以使滚动体104具有金属覆膜。此外,在图23中,在内圈102和外圈103的整个表面上形成有金属覆膜105,然而即使是在表面的一部分形成有金属覆膜的情况,也能够得到防锈效果。
为了得到优秀的防锈效果,优选使金属覆膜105中含有的锌的含量在5质量%以上且在80质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在20质量%以上。当利用在锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸的方法来形成金属覆膜105的情况时,能够通过锡粉末的喷丸时的条件(投射压力等)将金属覆膜105中含有的锌和锡的含量控制为希望的值。此外,当利用进行锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸的方法来形成金属覆膜105的情况时,能够通过混合粉末中锌粉末和锡粉末的量比来进行控制。并且,当利用进行锌和锡的合金的粉末的喷丸的方法来形成金属覆膜105的情况时,能够通过构成合金的锌和锡的量比来进行控制。
另外,本发明的滚动装置也可以具有保持器、密封装置或者其他附属部件,而这些保持器、密封装置或者其他附属部件也可以具有前述的金属覆膜105。特别是在这些保持器、密封装置或者其他附属部件由钢制成的情况下,能够期待与前述相同的效果。如果是保持器,则至少具有相对于滚动体的滑动部分,因此可以期待润滑和防锈效果,如果是密封装置,则具有与外部环境的接点,因此在与水分接触的情况下等,可以期待防锈效果。对于衬垫和隔离件也是一样的。
此外,在本实施方式中,作为滚动装置的例子列举深沟球轴承进行了说明,然而滚动轴承的种类并不限定于深沟球轴承,本发明能够应用于各个种类的滚动轴承。例如,角接触球轴承、自动调心球轴承、自动调心滚子轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等向心型的滚动轴承,或者是推力球轴承、推力滚子轴承等推力型的滚动轴承。并且,本发明并不限于滚动轴承,也可以应用于其他各个种类的滚动装置。例如,滚珠丝杠、直线引导装置、直动轴承等。
【实施例】
下面表示了实施例,以对本发明进行更为具体的说明。
【防锈性的评价】
准备了在内圈和外圈的整个表面上都形成有金属覆膜的深沟球轴承(与图23中的深沟球轴承大致相同结构的轴承),并对其防锈性进行了评价。另外,该深沟球轴承的外径为19mm、内径为8mm、宽度为6mm。
金属覆膜通过在锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸而形成,通过改变锡粉末的喷射压力和喷射时间,得到了具有锌和锡的含量各不相同的金属覆膜的轴承(参照表6中的实施例101~110)。金属覆膜的形成使用了喷丸硬化装置,采用了平均粒径为45μm(基于JIS R6001的规定)的锌粉末和锡粉末。喷射压力为0.196~0.882MPa,喷射时间为10~20min。一次处理中使用的内圈、外圈的质量分别为1~20kg。
另外,表6中的比较例101为不具有金属覆膜而是以往的通过涂布防锈油来实施了防锈处理的轴承。此外,比较例102、103为利用以往的电镀法形成锌覆膜或者锡覆膜以实施防锈处理的轴承。并且,比较例104为通过进行平均粒径为45μm(基于JIS R6001的规定)的锡粉末的喷丸而形成有锡覆膜的轴承。喷射压力、喷射时间等喷丸条件与实施例101~110的情况相同。
【表6】
Figure G2007800193229D00381
1)单位为质量%。
2)单位为ppm。
对于实施例101~110和比较例102~104的轴承,对形成的金属覆膜进行了EDX(Energy Dispersive X-ray:能量弥散X射线)测量,测量金属覆膜中含有的锌的含量和锡的含量。测量范围为金属覆膜表面的250μm×200μm的区域,加速电压为10kV。结果在表6中表示。另外,在每一个轴承上金属覆膜的厚度均为0.05~8μm。此外,利用特性X射线对金属覆膜的截面组织进行观察,其结果是,实施例101~110中,推测为所述的两层结构、合金结构以及复合化结构混合存在。
使这样得到的轴承脱脂后,放置在温度为60℃、湿度为90%的环境下,测量到在外圈的外周面或内圈的内周面产生点状的红锈为止的时间(生锈时间)。将结果在表6和图24的图表中表示。另外,表6和图24的图表中的生锈时间的数值是用以比较例101的轴承的生锈时间为1的情况下的相对值表示的。
实施例101~110的轴承具有含有锌和锡的金属覆膜,因此与通过涂布防锈油来实施防锈处理的比较例101的轴承相比,极其不容易生锈。此外,可知:若金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在80质量%以下,则防锈性更为优秀,若在20质量%以上且在40质量%以下,则防锈性进一步优化。
【氢脆性的评价】
对构成实施例101~110和比较例101~104的轴承的外圈的钢中的氢浓度利用加热氢分析法进行了测量。以下对该方法进行详细说明。
首先,切开外圈的一部分,使用1μm直径的金刚石磨削液和抛光布对形成有金属覆膜的表面进行研磨,除去金属覆膜。将如此得到的试验片放入玻璃管内,使用通过从外部照射红外线来进行加热的红外线聚焦炉(赤外
Figure G2007800193229D0039103004QIETU
イメ—ジ
Figure G2007800193229D0039103007QIETU
)进行了加热(升温速度为15℃/min)。并且,在从室温到450℃为止的温度范围内,将从试验片放出的氢引导到质量分析仪(日本真空技术株式会社制的Massmate200)中进行氢含量的测量。另外,温度的测量通过与试验片接触的热电偶来进行。
在质量分析仪中,在真空中放出的氢气在质量分析管内离子化。该离子化强度以校准过的标准泄漏孔的离子化强度为基准换算成氢放出速度。氢浓度通过对氢放出速度进行积分来求出。此时,比较储氢材料(水
Figure G2007800193229D0040153214QIETU
素チヤ—ジ材)和未储氢材料的氢放出速度曲线(プロフアイル)来确定是否有氢放出,并且,将其前后的稳定在最低位的部位连接起来,作为本底(バツクグランド)求得氢浓度。得到的钢中的氢浓度在表6中示出。
实施例101~110的轴承与通过以往的电镀法实施了防锈处理的比较例102、103的轴承相比,钢中的氢浓度格外低,在0.5ppm以下。这与比较例101的轴承处于相同水平。
接着,调查钢中的氢浓度和产生氢脆化的程度的关系。首先,切断外圈取出1/3左右的部分,制作出由余下的2/3左右的部分构成的大致C字状的试验片。对该试验片的开口的两端部附加一定载荷(400N),以便封闭该两端部,测量直到产生断裂为止的时间(断裂时间)。结果表示在表6中。另外,表6中的断裂时间的数值是用以比较例102的轴承的断裂时间为1的情况下的相对值进行表示的。此外,在即使超过了比较例102的断裂时间的100倍的时间后仍未发生断裂的情况下,中断试验,将断裂时间表示为100。
实验例101~110与通过以往的电镀法实施了防锈处理的比较例102、103相比,钢中的氢浓度低,因此不易产生氢脆化,耐久性优秀。
【第五实施方式】
本实施方式涉及滚动轴承,特别是最适合应用作复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备中使用的轴承的部件。
以感光鼓为代表的复印机和打印机等的单元部件在维护时经常进行部件更换,当所使用的轴承生锈时,就不能进行顺利的更换,因此要求轴承要有防锈性。
此外,在办公设备的用纸托盘拉出部的辊子、或者现金自动支出机或售票机的用纸搬送辊子的情况下,有使轴承外圈直接具有辊子的作用的方法,由于这样的轴承要在高温高湿的环境下使用,因此需要有耐腐蚀性。
并且,为了实现复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备的画质的提高,或者为了实施防电磁波对策或者防静电对策,轴承还大多具有导电性。
通常,为了使轴承具有防锈性和耐腐蚀性,内外圈多采用不锈钢材料。此外,在专利文献7、8中,公开了通过在轴承钢表面实施无电解镀镍来使轴承具有防锈性和耐腐蚀性的方法。并且,专利文献7中公开了通过在轴承钢表面实施Sn单体的喷丸硬化处理,来在轴承钢表面形成防锈覆膜的方法。
然而,在办公设备等中,要求对一般环境具有耐腐蚀性,将不锈钢材料用于在复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备中使用的轴承,存在从材料成本和加工成本方面考虑比较困难的问题。
此外,在轴承钢表面实施无电解镀镍的方法中,该工序时间长且涉及到多个方面,成为成本增加的重要原因,并且存在不能避免使用镉或铅等环境限制物质的问题。
并且,在轴承钢表面实施Sn单体的喷丸硬化处理的方法中,存在不能得到充分的防锈性的问题。
因此,本发明的课题为提供一种可以在抑制成本增加的同时,具有防锈性、耐腐蚀性和导电性的滚动轴承。
为了解决所述课题,本发明由如下所述结构构成。即,本发明所述的滚动轴承的特征在于,其具有:内圈;外圈;多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述内圈和所述外圈之间;耐腐蚀性覆膜,其在所述内圈和所述外圈中的至少一方的表面上,通过利用具有防锈效果的固体润滑材料进行喷丸硬化而形成;以及导电性润滑脂,其设于所述内圈和所述外圈之间。
由此,可以通过喷丸硬化这样简单的方法在轴承钢的表面形成耐腐蚀性覆膜,不必使用高价的不锈钢作为母材,也不必在轴承钢表面实施无电解镀镍。因此,可以在抑制成本增加的同时,使滚动轴承具有防锈性和耐腐蚀性。此外,通过在内圈和外圈之间封入导电性润滑脂,在确保了滚道面的润滑性的同时,能够防止对导电性有害的滚道面的氧化,从而能够长时间地确保滚动轴承的导电性。
在该滚动轴承中,优选所述耐腐蚀性覆膜具有:以Zn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第一层覆膜;和以Sn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第二层覆膜。
由此,即使在母材采用Fe的情况下,也可以用活动性比Fe强的Zn来覆盖母材,并且能够以活动性比Fe弱的Sn来覆盖Zn。由此,即使是滚动轴承放置于高湿环境的情况下,Zn比Fe优先氧化生成氧化锌ZnO,从而可以防止Fe生锈。并且,即使在生成了ZnO的情况下,也可以利用自身不易生锈的Sn来防止ZnO所致的白色粉末的产生,从而能够有效地保护母材不被氧化。
此外,在该滚动轴承中,优选所述耐腐蚀性覆膜的厚度在0.5μm以上且在5μm以下。通过使耐腐蚀性覆膜的厚度在0.5μm以上,可以得到充分且持续的防锈效果,并且通过使耐腐蚀性覆膜的厚度在5μm以下,可以抑制耐腐蚀性覆膜的剥离。
并且,该滚动轴承可以为带止动环的轴承、带导电性隔热衬套的轴承、带凸缘的轴承或者树脂包裹轴承。由此,可以作为具有防锈性、耐腐蚀性和导电性的轴承,有效地用于复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备中。
并且,该滚动轴承能够为办公设备用轴承。由此,能够满足对一般环境的耐腐蚀性要求,能够在抑制成本增加的同时使轴承具有防锈性、耐腐蚀性和导电性。
如以上所说明的那样,根据本发明,能够在抑制成本增加的同时使轴承具有防锈性、耐腐蚀性和导电性,从而能够有效地用于复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备中。
以下,参照附图对第五实施方式所述的滚动轴承进行说明。图25是表示第五实施方式所述的滚动轴承的概要结构的剖视图。在图25中,在滚动轴承201中,设有内圈202和外圈203,在内圈202和外圈203之间滚动自如地配置有多个滚动体(球)204。并且,内圈202的内径部固定于轴部件206,并且外圈203的外径部固定于旋转鼓的轴承支撑部207,由此,能够将轴承支撑部207支撑为可旋转。
这里,在内圈202和外圈203中的至少一方的表面上形成有耐腐蚀性覆膜205,耐腐蚀性覆膜205可以通过利用具有防锈效果的固体润滑材料进行喷丸硬化来形成。此外,内圈202和外圈203之间能够设置导电性润滑脂。
由此,能够利用处理时间短、可以一次进行多个处理的喷丸硬化这样简单的方法,在轴承钢的表面形成耐腐蚀性覆膜205,不必使用高价的不锈钢作为母材,也不必在轴承钢表面实施无电解镀镍。因此,能够在抑制成本增加的同时,使滚动轴承201具有防锈性和耐腐蚀性。
此外,通过在内圈202和外圈203的整个表面上形成耐腐蚀性覆膜205,能够得到滚道面的润滑效果,能够实现滚动轴承201寿命的延长。特别是在复印机、打印机、现金自动支出机、售票机等办公设备中,由于在低速且高载荷条件下使用的部位较多,因此耐腐蚀性覆膜205产生的润滑效果明显。
此外,通过在内圈202和外圈203上形成耐腐蚀性覆膜205,就没有必要在内圈202和外圈203的表面上涂布防锈油,因此即使是周围配置有树脂部件的情况下,也能够防止化学侵蚀对树脂部件的腐蚀。
此外,通过在内圈202和外圈203之间封入导电性润滑脂,在确保了滚道面的润滑性的同时,能够防止对导电性有害的滚道面的氧化,能够长时间地确保滚动轴承201的导电性。
另外,优选耐腐蚀性覆膜205的厚度在0.5μm以上且在5μm以下。这里,通过使耐腐蚀性覆膜205的厚度在0.5μm以上,能够得到充分且持续的防锈效果,并且通过使耐腐蚀性覆膜的厚度在5μm以下,能够抑制耐腐蚀性覆膜的剥离。
此外,金属覆膜205可以形成在内圈202、外圈203的整个表面上,即内圈202的内周面、包括轨道面的外周面和两侧面,以及外圈203的包括轨道面的内周面、外周面和两侧面,然而在表面的一部分形成也能够得到所述的效果。此外,可以在预定的精加工面上实施喷丸硬化处理,也可以在喷丸硬化处理后进行研磨加工或者抛光处理。
此外,上述滚动轴承可以为带止动环的轴承、带导电性隔热衬套的轴承、带凸缘的轴承或者树脂包裹轴承。并且,上述滚动轴承优选用作复印机、打印机、现金自动支出机、售票机等办公设备用的轴承。
此外,优选耐腐蚀性覆膜205具有:以Zn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第一层覆膜;和以Sn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第二层覆膜。
图26是表示喷丸硬化处理的剖视图。在图26(a)中,准备了轴承钢221。并且,轴承钢221可以采用便宜的Fe。
接着,如图26(b)所示,通过向轴承钢221的表面投射投射材料223a,在轴承钢221的表面上形成耐腐蚀性覆膜222a。另外,通过采用Zn粉末作为投射材料223a,能够形成Zn膜作为耐腐蚀性覆膜222a。
接着,如图26(c)所示,通过向形成有耐腐蚀性覆膜222a的轴承钢221上投射投射材料223b,在耐腐蚀性覆膜222a的表面上形成耐腐蚀性覆膜222b。另外,通过采用Sn粉末作为投射材料223b,能够形成Sn膜作为耐腐蚀性覆膜222b。
由此,即使在轴承钢221使用Fe的情况下,也能够用活动性比Fe强的Zn覆盖轴承钢221,并且用活动性比Fe弱的Sn覆盖Zn。因此,即使是滚动轴承放置于高湿环境的情况下,也是Zn比Fe优先氧化而生成氧化锌ZnO,从而能够防止Fe生锈。并且,即使在生成了ZnO的情况下,也能够利用自身不易生锈的Sn防止氧化锌ZnO所致的白色粉末的产生,从而能够有效地保护母材不被氧化。
以下对导电性润滑脂进行详细说明。关于导电性润滑脂的种类,只要是含有炭黑并具有导电性,则并不特别限定,但是优选将两种或者三种炭黑一起使用。
首先,在将两种一起使用的情况下,优选如下的导电性润滑脂:含有具有矿物油和合成油的至少一方的基础油、以及两种炭黑,所述两种炭黑为比表面积在20m2/g以上且在80m2/g以下的第一炭黑、和比表面积在200m2/g以上且在1500m2/g以下的第二炭黑。
如果是这样的结构,则表现出优秀的导电性,并且不易产生导电性润滑脂的泄漏。即,通过第一炭黑赋予优秀的导电性,并且通过第二炭黑抑制导电性润滑脂的分油。并且,由于同时含有两种炭黑,因此可以抑制炭黑之间的凝聚,赋予导电性润滑脂适度的流动性。
若两种炭黑的比表面积在所述范围内,则可以得到前述的优秀的效果,然而第一炭黑的比表面积更优选在23m2/g以上且在80m2/g以下,进一步优选在23m2/g以上且在60m2/g以下,最优选在27m2/g以上且在42m2/g以下。此外,第二炭黑的比表面积更优选在250m2/g以上且在1000m2/g以下,进一步优选在320m2/g以上且在1000m2/g以下,最优选在370m2/g以上且在1000m2/g以下。另外,本发明中的比表面积的数值为通过氮吸附法测量得到的值。
此外,由于矿物油或合成油对树脂的化学侵蚀较弱,因此即使导电性润滑脂或者基础油从滚动轴承中泄漏出来并接触到周边的树脂制部件,也不易产生树脂制部件的劣化。由于复印机、打印机、现金自动支出机等办公设备中多使用树脂制部件,因此优选以矿物油或者合成油作为基础油的润滑脂。在矿物油、合成油中,特别是合成烃油的化学侵蚀很弱。
此外,优选第一炭黑的DBP吸收量在30ml/100g以上且在160ml/100g以下,优选第二炭黑的DBP吸收量在80ml/100g以上且在500ml/100g以下。
若第一炭黑的DBP吸收量不足30ml/100g,则容易使第一炭黑在导电性润滑脂中的分散性不充分,而若超过160ml/100g,则防止炭黑之间的凝聚的效果减弱。为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑的DBP吸收量更优选在50ml/100g以上且在160ml/100g以下,进一步优选在60ml/100g以上且在150ml/100g以下,最优选在67ml/100g以上且在140ml/100g以下。
此外,若第二炭黑的DBP吸收量不足80ml/100g,则容易产生基础油的泄漏等,若超过500ml/100g,则炭黑之间凝聚的趋势变强。为了使这样的问题更不易发生,第二炭黑的DBP吸收量更优选在90ml/100g以上且在450ml/100g以下,进一步优选在100ml/100g以上且在400ml/100g以下,最优选在140ml/100g以上且在360ml/100g以下。
并且,优选第一炭黑和第二炭黑的质量比在25:75以上且在95:5以下,优选第一炭黑和第二炭黑的总计含量在导电性润滑脂的1.5质量%以上且在20质量%以下。
若这样构成,两种炭黑的特性取得平衡,导电性润滑脂的导电性和流动性都良好。此外,不易产生从滚动轴承的泄漏和基础油的分油。
若第一炭黑和第二炭黑的合计量中的第一炭黑的比例不足25质量%(即第二炭黑的比例超过75质量%),则炭黑的增粘效果增强,因此能够减少炭黑整体的含量,但是可能会使高温下的分油增多。
另一方面,若第二炭黑的比例不足5质量%(即第一炭黑的比例超过95质量%),则由于基础油的保持力不充分,因此需要增加炭黑整体的含量。此外,虽然初期的导电性良好,但是可能不能长时间地维持良好的导电性。
为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑与第二炭黑的质量比更优选在50:50以上且在95:5以下,进一步优选在75:25以上且在90:10以下,最优选在75:25以上且在88:12以下。
此外,若第一炭黑和第二炭黑的合计含量不足导电性润滑脂整体的1.5质量%,则有可能使导电性不充分,并且还可能无法充分抑制基础油的分油。另一方面,若超过20质量%,则有导电性润滑脂的流动性降低的可能。
为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑和第二炭黑的合计含量更优选在导电性润滑脂整体的3质量%以上且在17质量%以下,进一步优选在5质量%以上且在15质量%以下,最优选在7质量%以上且在13质量%以下。
并且,优选第一炭黑的平均一次粒径在40nm以上且在200nm以下,优选第二炭黑的平均一次粒径在10nm以上且在40nm以下。
平均一次粒径若不足10nm,则炭黑之间凝聚的可能性升高,若超过200nm,会有阻碍导电性润滑脂的流动性的可能。并且,通过含有平均一次粒径不同的两种炭黑,炭黑的分散性保持为适度,其结果是,基础油的保持力充分。此外,即使有剪切力作用,也不易破坏炭黑粒子的链结构。
接着,在将三种炭黑一起使用的情况下,优选如下的导电性润滑脂:含有具有矿物油和合成油的至少一方的基础油、以及三种炭黑,所述三种炭黑为比表面积在20m2/g以上且在80m2/g以下的第一炭黑、比表面积在200m2/g以上且在1500m2/g以下的第二炭黑、以及比表面积超过80m2/g且不足200m2/g的第三炭黑。
若是这样的结构,表现出极其优秀的导电性,并且极其不易产生导电性润滑脂的泄漏。即,通过第一和第三炭黑赋予优秀的导电性,并且通过第二炭黑抑制导电性润滑脂的分油。并且,由于含有三种炭黑,因此抑制了炭黑之间的凝聚,并赋予导电性润滑脂适度的流动性。此外,即使有剪切力作用,也不易破坏炭黑粒子的链结构,基础油的保持力高。
若三种炭黑的比表面积在所述范围内,则可以得到如前所述的优秀效果,然而第一炭黑的比表面积更优选在23m2/g以上且在80m2/g以下,进一步优选在23m2/g以上且在60m2/g以下,最优选在27m2/g以上且在42m2/g以下。此外,第二炭黑的比表面积更优选在250m2/g以上且在1000m2/g以下,进一步优选在320m2/g以上且在1000m2/g以下,最优选在370m2/g以上且在1000m2/g以下。并且,第三炭黑的比表面积更优选在90m2/g以上且在180m2/g以下,进一步优选在100m2/g以上且在160m2/g以下,最优选在110m2/g以上且在140m2/g以下。
并且,由于矿物油或合成油对树脂的化学侵蚀弱,因此即使导电性润滑脂或者基础油从滚动轴承中泄漏出来并接触到周边的树脂制部件,也不易产生树脂制部件的劣化。由于车辆用转向装置及其周边多使用树脂制部件,因此优选以矿物油或者合成油作为基础油的润滑脂。在矿物油、合成油中,特别是合成烃油的化学侵蚀很弱。
此外,优选第一炭黑的DBP吸收量在30ml/100g以上且在160ml/100g以下,优选第二炭黑的DBP吸收量在80ml/100g以上且在500ml/100g以下,优选第三炭黑的DBP吸收量在100ml/100g以上且在300ml/100g以下。
若第一炭黑的DBP吸收量不足30ml/100g,则容易使第一炭黑在导电性润滑脂中的分散性不充分,而若超过160ml/100g,则防止炭黑之间的凝聚的效果减弱。为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑的DBP吸收量更优选在50ml/100g以上且在160ml/100g以下,进一步优选在60ml/100g以上且在150ml/100g以下,最优选在67ml/100g以上且在140ml/100g以下。
此外,若第二炭黑的DBP吸收量不足80ml/100g,则容易产生基础油的泄漏等,若超过500ml/100g,则炭黑之间凝聚的趋势变强。为了使这样的问题更不易发生,第二炭黑的DBP吸收量更优选在90ml/100g以上且在450ml/100g以下,进一步优选在100ml/100g以上且在400ml/100g以下,最优选在140ml/100g以上且在360ml/100g以下。
并且,若第三炭黑的DBP吸收量不足100ml/100g,则与第一炭黑的情况一样,容易使第三炭黑在导电性润滑脂中的分散性不充分,而若超过160ml/100g,则与第一炭黑的情况一样,防止炭黑之间的凝聚的效果减弱。为了使这样的问题更不易发生,第三炭黑的DBP吸收量更优选在110ml/100g以上且在250ml/100g以下,进一步优选在120ml/100g以上且在200ml/100g以下,最优选在140ml/100g以上且在180ml/100g以下。
并且,优选第一炭黑和第二炭黑的质量比在25:75以上且在95:5以下,并且,优选第一炭黑、第二炭黑和第三炭黑的总计含量在导电性润滑脂的2质量%以上且在25质量%以下。
若这样构成,三种炭黑的特性取得平衡,导电性润滑脂的导电性和流动性都良好。此外,不易产生从滚动轴承的泄漏和基础油的分油。
若第一炭黑和第二炭黑的合计量中的第一炭黑的比例不足25质量%(即第二炭黑的比例超过75质量%),则炭黑的增粘效果增强,因此虽然可以减少炭黑整体的含量,但是可能会使高温下的分油增多。另一方面,若第二炭黑的比例不足5质量%(即第一炭黑的比例超过95质量%),则由于基础油的保持力不充分,因此需要增加炭黑整体的含量。此外,虽然初期的导电性良好,但是可能不能长时间地维持良好的导电性。
为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑与第二炭黑的质量比更优选在50:50以上且在95:5以下,进一步优选在75:25以上且在90:10以下,最优选在75:25以上且在88:12以下。
此外,若第一炭黑、第二炭黑和第三炭黑的合计含量不足导电性润滑脂的2质量%,则有可能使导电性不充分,并且还可能无法充分抑制基础油的分油。另一方面,若超过25质量%,则有导电性润滑脂的流动性降低的可能。
为了使这样的问题更不易发生,第一炭黑、第二炭黑和第三炭黑的合计含量更优选在导电性润滑脂的5质量%以上且在19质量%以下,进一步优选在7质量%以上且在22质量%以下,最优选在9质量%以上且在20质量%以下。
并且,优选第一炭黑的平均一次粒径在40nm以上且在200nm以下,优选第二炭黑的平均一次粒径在10nm以上且在40nm以下,优选第三炭黑的平均一次粒径在10nm以上且在40nm以下。
若平均一次粒径不足10nm,则炭黑之间凝聚的可能性升高,若超过200nm,会有阻碍导电性润滑脂的流动性的可能。并且,通过含有平均一次粒径不同的三种炭黑,炭黑的分散性保持为适度,其结果是,基础油的保持力充分。此外即使有剪切力作用,也不易破坏炭黑粒子的链结构。
这样的炭黑只要根据平均一次粒径、比表面积和DBP吸收量从各种市售产品中选出即可。例如,可以使用:东海碳素株式会社(东海カ—ボン株式会社)制造的“ト—カブラツク”(商品名)系列或者“シ—スト”(商品名)系列;三菱化学株式会社制造的“三菱カ—ボンブラツク”(商品名:三菱炭黑)系列;电气化学工业株式会社制造的“デンカブラツク”(商品名)系列;ライオンアクゾ社(公司名)制造的“ケツチエンブラツク”(商品名)系列。此外,所谓的乙炔黑或者飞灰(fly ash)等只要其平均一次粒径、比表面积等性状在本发明的范围内就能够使用。
具体来说,作为第一炭黑,可以采用:“ト—カブラツク”系列的ト—カブラツク(商品名)#7360SB、#7350/F、#7270SB、#7100F、#7050、#4500、#4400、#4300、#3845、#3800;或“シ—スト”(商品名)系列的シ—スト3、NH、N、116HM、116、FM、SO、V、SVH、FY、S、SP。此外,也可以采用:“三
Figure G2007800193229D0050103304QIETU
カ—ボンブラツク”系列的MA220、MA230、#25、#20、#10、#5、#95、#260、#3030、#3050、CF9;或“デンカブラツク”系列的デンカブラツク粒状品、粉状品、HS-100等。
在这其中,以下材料能够合适地使用:ト—カブラツク#7050(平均一次粒径:66nm、比表面积:28m2/g,DBP吸收量:66ml/100g)、シ—ストV(平均一次粒径:62nm、比表面积:27m2/g,DBP吸收量:87ml/100g)、シ—ストSVH(平均一次粒径:62nm、比表面积:32m2/g,DBP吸收量:140ml/100g)、シ—ストS(平均一次粒径:66nm、比表面积:27m2/g,DBP吸收量:68ml/100g)、デンカブラツクHS-100(平均一次粒径:48nm、比表面积:39m2/g,DBP吸收量:140ml/100g)。
此外,作为第二炭黑,可以采用:ト—カブラツク#8500/F、#8300/F、#5500;或三菱炭黑#2700、#2650、#2600、#2400、#2350、#2300、#2200、#990、#980、#970、#960、#950、#900、#850、#3230;或ケツチエンブラツクEC等。
在这其中,以下材料能够合适地使用:ト—カブラツク#5500(平均一次粒径:25nm、比表面积:225m2/g,DBP吸收量:155ml/100g);三菱炭黑#3230(平均一次粒径:23nm、比表面积:220m2/g,DBP吸收量:140ml/100g);ケツチエンブラツクEC(平均一次粒径:30nm、比表面积:800m2/g,DBP吸收量:360ml/100g)。
并且,作为第三炭黑,可以采用三菱炭黑#3350(平均一次粒径:24nm、比表面积:125m2/g,DBP吸收量:165ml/100g)等。
此外,作为基础油,矿物油或合成油正合适。作为矿物油,例如列举石蜡类矿物油或环烷类矿物油,作为合成油,例如列举酯油、醚油、聚乙二醇油、硅油、合成烃油、氟硅油、氟油。在这其中,考虑到耐热性强和对树脂的化学侵蚀弱,优选氟油或合成烃油,特别优选全氟聚醚油、聚α-烯烃油。
另外,优选基础油在40℃下的动粘度在10mm2/s以上且在2000mm2/s以下。若40℃时的动粘度不足10mm2/s,则有耐热性不充分的可能,而若超过2000mm2/s,则可能滚动轴承的转矩过大。当滚动轴承在200℃左右的高温下使用时,从兼顾转矩性能和耐热性的角度来看,基础油在40℃时的动粘度更优选在20mm2/s以上且在200mm2/s以下,进一步优选在25mm2/s以上且在100mm2/s以下。此外,在考虑在寒冷地区使用的情况下,优选基础油的流点在-32.5℃以下。
优选这样的导电性润滑脂的混合后稠度在200以上且在400以下。若混合后稠度不足200,则导电性润滑脂较硬,因而流动性不充分,而若超过400,则导电性润滑脂较软因而有产生从滚动轴承的泄漏等的可能。
也可以在导电性润滑脂中添加增稠剂以调整混合后稠度。增稠剂的种类并不特别限定,然而优选使用锂皂、尿素化合物、聚四氟乙烯(以下记作PTFE)中的至少一种。
优选增稠剂的平均一次粒径在5nm以上且在10μm以下。若平均一次粒径不足5nm,则缺乏增稠效果,若超过10μm,则在用于滚动轴承时有可能起到异物的作用。
关于增稠剂的含量,只要使导电性润滑脂的混合后稠度在200以上且在400以下,则并不特别限定,然而在为锂皂的情况下,优选为1质量%以上且在10质量%以下,在为PTFE的情况下,优选为1.5质量%以上且在20质量%以下。在任意一种情况下,若不足下限值,则缺乏增稠效果,若超过上限值,则可能使导电性润滑脂的流动性不充分。
特别是在含有第一、第二、第三炭黑的情况下,若添加锂皂或者PTFE,可得到从低温到高温稠度、流动性、导电性的变化都小的导电性润滑脂。
并且,也可以在导电性润滑脂中添加以下的粉末或者纤维状物作为添加剂。即,也可以添加平均一次粒径在5nm以上且在10μm以下的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、粘土矿物、聚晶金刚石以及富勒烯(fullerene)中的一种以上的粉末,且添加量为导电性润滑脂整体的0.05质量%以上且在5质量%以下。
若这样构成,则能够抑制在滚动轴承的轨道面或滚动体表面产生氧化覆膜。若所述各粉末的平均一次粒径不足5nm,则防止氧化覆膜产生的效果不充分,若超过10μm,则在用于滚动轴承时有可能起到异物的作用。为了使这样的问题更不易发生,所述各粉末的平均一次粒径更优选在5nm以上且在2μm以下,进一步优选在10nm以上且在500nm以下,最优选在10nm以上且在200nm以下。
此外,所述粉末的含量若不足导电性润滑脂整体的0.05质量%,则缺乏防止氧化覆膜的产生的效果,若超过5质量%,则会有导电性润滑脂的流动性降低,或轨道面或滚动体表面过度磨损的可能。为了使这样的问题更不易发生,所述各粉末的含量更优选在导电性润滑脂整体的0.05质量%以上且在2质量%以下,进一步优选在0.1质量%以上且在l质量%以下,最优选在0.1质量%以上且在0.5质量%以下。
作为这样的粉末的具体例子,可以列举硅石(二氧化硅)、矾土(氧化铝)、氧化钛、氧化锌、氧化锆、钛酸钡、钛酸锆、氮化硅、氮化锆、氮化铬、碳化硅、碳化钛、碳化钨、蒙脱石(smectite)、膨润土、氮化硼、氮化碳、C60富勒烯、C72富勒烯、C84富勒烯等。在这其中,氧化镁、氧化锌、氧化锆等金属氧化物特别合适,氧化镁是最合适的。
此外,也可以纤维长度在5nm以上且在10μm以下的、而且纵横尺寸比在5以上且在1000以下的碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米角、碳纤维以及金属氧化物晶须中的一种以上,并且添加量为导电性润滑脂整体的0.05质量%以上且在5质量%以下。
含有这样的纤维状物的导电性润滑脂的导电性更为优秀。若所述各纤维状物的纤维长度不足5nm,则缺乏提高导电性的效果,若超过10μm,则在用于滚动轴承的情况下有起到异物的作用的可能。此外,若纤维状物的含量不足导电性润滑脂整体的0.05质量%,则缺乏提高导电性的效果,若超过5质量%,则存在导电性润滑脂的流动性降低的可能。
并且,也可以在导电性润滑脂中添加一般在润滑剂中使用的各种添加剂,在添加剂中,优选添加高压润滑油添加剂和油性剂中的至少一方。优选高压润滑油添加剂和油性剂的合计含量占导电性润滑脂整体的0.1质量%以上且在5质量%以下。
高压润滑油添加剂的种类并不特别限定,例如可以列举:二硫代磷酸锌(Zn-DTP)、二硫代磷酸钼(Mo-DTP)等二硫代磷酸盐金属化合物;二硫代氨基甲酸镍(Ni-DTC)、二硫代氨基甲酸钼(Mo-DTC)等二硫代氨基甲酸盐金属化合物。此外,含有硫、磷、氯等的有机金属化合物也是合适的。并且,二硫化钼等极压性能优秀的固体润滑剂也可以用作高压润滑油添加剂使用。这些高压润滑油添加剂可以单独使用,也可以将两种以上组合起来使用。
作为油性剂的例子,可以列举油酸等脂肪酸、琥珀酸酯等脂肪酸衍生体、有机磷类化合物。作为有机磷类化合物,例如是:以通式(RO)3PO表示的正磷酸酯;或者以通式(RO)2P(O)H表示的亚磷酸二酯和以通式(RO)3P表示的亚磷酸三酯这样的亚磷酸酯(R为烷基、芳基、烷芳基等烃基)。作为正磷酸酯的具体例子,可以列举磷酸三甲苯酯或者磷酸三辛酯。这些油性剂可以单独使用,也可以将两种以上组合起来使用。
此外,也可以根据期望来添加除高压润滑油添加剂、油性剂以外的添加剂。例如,抗氧化剂、防锈剂、金属减活剂。
作为防锈剂,例如可以列举金属防锈剂、无灰防锈剂。作为金属防锈剂的具体例子,可以列举(石油)磺酸金属盐(钡盐、钙盐、镁盐、钠盐、锌盐、铝盐、锂盐等)那样的油溶性磺酸盐;酚盐、水杨酸盐、膦酸盐等。作为无灰防锈剂的具体例子,可以列举琥珀酰亚胺、苄胺、琥珀酸酯、琥珀酸半酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丁烯、聚羧酸铵盐等。并且,作为抗氧化剂,可以列举胺类抗氧化剂(脂肪族胺类和芳香族胺类)、酚类抗氧化剂、硫类抗氧化剂等。
并且,作为金属减活剂,可以列举苯并三唑衍生体、亚硝酸钠、氧化锌等。这些可以形成钝化膜,因此具有抑制轨道表面随磨损等而氧化的效果。
【实施例】
使用内径为30mm、外径为42mm、宽度为7mm的滚动轴承,进行了高温高湿生锈试验、导电性耐久试验和高温耐久试验。
其中,作为实施例,准备了在轴承钢的表面实施了Zn和Sn两个阶段的喷丸硬化处理的滚动轴承(膜厚:4μm)。此外,作为比较例,准备了在轴承钢表面实施了Zn单体的喷丸硬化处理的滚动轴承(膜厚:3μm)、在轴承钢表面实施了Sn单体的喷丸硬化处理的滚动轴承(膜厚:3μm)、在轴承钢表面实施了无电解镀镍的滚动轴承(膜厚:3μm)、以及轴承钢本身。
此外,高温高湿生锈试验中,使用完全脱脂后的轴承内圈单体,在70℃、90%的高温高湿条件下评价产生点锈时的时间。
在导电性耐久试验中,仅对内圈实施了喷丸硬化处理,作为导电性润滑脂,使用这样的常温用润滑脂:以炭黑作为导电剂、以PAO作为基础油、以锂皂作为增稠剂,并且添加了极压添加剂。并且,在常温下以150min-1的速度使内圈旋转,使径向载荷为200N,计量经过3000小时后内外圈的最大电阻值。
在高温耐久试验中,仅对内圈实施喷丸硬化处理,作为导电性润滑脂,采用以炭黑作为导电剂、氟油作为基础油的高温用润滑脂。并且,在200℃下以150min-1的速度使内圈旋转,使径向载荷为300N,评价轴承的耐久时间。
图27是将本发明的一个实施例所述的滚动轴承的评价结果与比较例一起示出的图,图28是将本发明的一个实施例所述的滚动轴承的生锈试验结果与比较例一起示出的图表。此外,图29是将本发明的一个实施例所述的滚动轴承的导电性耐久试验结果与比较例一起示出的图表,图30是将本发明的一个实施例所述的滚动轴承的高温耐久试验结果与比较例一起示出的图表。
在图27和图28中,在为轴承钢本身的情况下,经过24小时后生锈,在轴承钢表面实施了Zn单体的喷丸硬化处理的滚动轴承的情况下,经过100小时后生锈,在轴承钢表面实施了Sn单体的喷丸硬化处理的滚动轴承的情况下,经过200小时后生锈。与这些相对地,在轴承钢表面实施了Zn和Sn两阶段的喷丸硬化处理的滚动轴承的情况下,经过720小时后也没有生锈,从而可知其具有良好的防锈性。
此外,在图27和图29中,关于经过3000小时后内外圈的最大电阻值,在为轴承钢本身的情况下,为120kΩ,在轴承钢表面实施了无电解镀镍的滚动轴承的情况下,为130kΩ。与这些相对地,在轴承钢表面实施了Zn和Sn两阶段的喷丸硬化处理的滚动轴承的情况下,为40kΩ,能够充分满足用于办公设备的轴承的通电性能。
此外,在图27和图30中,关于高温耐久性,在为轴承钢本身的情况下,为3000小时,在轴承钢表面实施了无电解镀镍的滚动轴承的情况下,为2800小时。与这些相对地,在轴承钢表面实施了Zn和Sn两阶段的喷丸硬化处理的滚动轴承的情况下,为5000小时,从而可知其具有良好的高温耐久性。
产业上的可利用性
本发明并不限于连铸机、轧钢机中使用的导辊用轴承,也可以应用于农业机械、造纸机械、多用途四轮手推车、建筑机械、水润滑压缩机、矿山设备、泵等几乎所有用途的滚动装置。例如,作为钢铁相关设备用轴承,可以列举轧钢机的辊颈部用轴承。此外,也可以应用于摆动斗架(swing ladder)轴承、印刷机的筒滚、发电机用轴承、铁道车辆用电动机和车轴轴承、机动车用轮毂单元、机动车的电气设备用轴承、机动车的等速万向节、机动车的水泵用轴承、机动车的变速器用轴承、空调机等的风扇电动机用轴承、IC冷却风扇电动机用轴承、一般通用电动机用轴承、机床主轴用轴承、电动注塑成型机用的滚珠丝杠。
并且,也可以用作以XY工作台用的直线导轨为首的半导体制造装置用轴承,以糊状制品的搅拌机为首的食品机械用轴承、各种辊式输送机、挺杆辊子。并且,也可以用作复印机或自动检票机等办公设备或民用机器、吸尘器的电动机用轴承、压缩机用轴承、电动助力转向装置的蜗杆。并且,也可以用于滑动轴承中。

Claims (30)

1.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜是两层结构,其将用活动性比铁强的金属构成的覆膜作为内层,并将用活动性比铁弱或者与其同等的金属构成的覆膜作为表层。
2.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜是合金覆膜,该合金覆膜是通过活动性比铁弱或者与其同等的金属,对用活动性比铁强的金属构成的覆膜进行合金化而形成的。
3.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有利用机械能形成的金属覆膜,该金属覆膜用活动性比铁强的金属、和活动性比铁弱或者与其同等的金属构成,并且该金属覆膜具有如下结构:从母材侧到表面侧,所述活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。
4.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜是两层结构,其包括:内层,其通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成;以及表层,其通过活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化而形成在所述内层上。
5.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜通过以下方式形成:在通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,该金属覆膜是由合金构成的合金覆膜,所述合金是所述活动性比铁强的金属、和所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的合金。
6.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有通过金属粉末的喷丸硬化而形成的金属覆膜,该金属覆膜通过以下方式形成:在通过活动性比铁强的金属的粉末的喷丸硬化而形成的覆膜上,实施活动性比铁弱或者与其同等的金属的粉末的喷丸硬化,该金属覆膜具有如下结构:从母材侧到表面侧,所述活动性比铁强的金属的比例逐渐减少,而且所述活动性比铁弱或者与其同等的金属的比例逐渐增加。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
所述活动性比铁强的金属包括铝、锌、铋、铬中的至少一种;所述活动性比铁弱的金属包括镍、铜、钛、锡中的至少一种。
8.如权利要求1至6中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
所述金属覆膜的厚度在0.05μm以上且在8μm以下。
9.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过在进行锌粉末的喷丸后进行锡粉末的喷丸而形成的。
10.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌粉末和锡粉末的混合粉末的喷丸而形成的。
11.一种滚动装置,其具有:内侧部件,其在外表面具有轨道面;外侧部件,其配置于所述内侧部件的外侧,并具有与所述内侧部件的轨道面对置的轨道面;以及多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述两个轨道面之间,
该滚动装置的特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中的至少一个在其表面的至少一部分上,具有由锌和锡构成的金属覆膜,该金属覆膜是通过进行锌和锡的合金的粉末的喷丸而形成的。
12.如权利要求9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
所述金属覆膜中所含的锌的含量在5质量%以上且在80质量%以下,锡的含量在95质量%以下且在20质量%以上。
13.如权利要求9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
所述内侧部件、所述外侧部件以及所述滚动体中具有所述金属覆膜的构成部件用钢构成,该钢中的氢浓度在0.5ppm以下。
14.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于钢铁设备中的自动调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、或者圆锥滚子轴承。
15.如权利要求14所述的滚动装置,其特征在于,
内圈和外圈的至少一方在周向上分割成两部分以上。
16.如权利要求15所述的滚动装置,其特征在于,
所述内圈或者所述外圈上具有调心圈。
17.如权利要求16所述的滚动装置,其特征在于,
所述调心圈在周向上分割成两部分以上。
18.如权利要求14所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置具有密封装置。
19.如权利要求14所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置具有密封件。
20.如权利要求14所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置单列使用或者将多个滚动装置组合起来后多列使用。
21.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于农业机械、造纸机械或者建筑机械中的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者滚针轴承。
22.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于多用途四轮手推车中的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者滚针轴承。
23.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于水润滑压缩机中的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者四点接触球轴承。
24.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于矿山设备中的自动调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或者球轴承。
25.如权利要求1至6、9至11中的任一项所述的滚动装置,其特征在于,
该滚动装置为用于泵中的深沟球轴承、角接触球轴承或者圆柱滚子轴承。
26.一种滚动轴承,其特征在于,
该滚动轴承具有:内圈;外圈;多个滚动体,它们滚动自如地配置于所述内圈和所述外圈之间;耐腐蚀性覆膜,其在所述内圈和所述外圈中的至少一方的表面上,通过利用具有防锈效果的固体润滑材料进行喷丸硬化而形成;以及导电性润滑脂,其设于所述内圈和所述外圈之间。
27.如权利要求26所述的滚动轴承,其特征在于,
所述耐腐蚀性覆膜具有:以Zn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第一层覆膜;和以Sn为投射材料进行喷丸硬化而形成的第二层覆膜。
28.如权利要求26或27所述的滚动轴承,其特征在于,
所述耐腐蚀性覆膜的厚度在0.5μm以上且在5μm以下。
29.如权利要求26或27所述的滚动轴承,其特征在于,
该滚动轴承为带止动环的轴承、带导电性隔热衬套的轴承、带凸缘的轴承、或者树脂包裹轴承。
30.如权利要求26或27所述的滚动轴承,其特征在于,
该滚动轴承为办公设备用轴承。
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