JP2005029623A

JP2005029623A - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP2005029623A
Application number: JP2003193866A
Authority: JP
Inventors: Mika Obara; 美香小原; Kenji Tamada; 健治玉田; Takayuki Kawamura; 隆之川村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】軸受において水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止できる潤滑油組成物を提供する。
【解決手段】軸受部に用いられる潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物が亜硝酸金属塩を含有し、特に亜硝酸金属塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムおよび亜硝酸カルシウムから選ばれた少なくとも一つの亜硝酸金属塩であり、上記潤滑油組成物のベース油がギアー油、エンジン油または油圧作動油である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧モータや油圧ポンプなどの軸受部に使われる潤滑油に関し、特に軸受の転走面に生じる白色組織変化を伴う早期剥離現象の抑制を図った潤滑油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧モータや油圧ポンプ、アクスル遊星部には、一般的にギアオイルや油圧作動油で潤滑される軸受が使用されている。これらのオイルには、一般的には鉱油や水−グリコール系作動油が用いられている。
近年、上記軸受の使用条件が高速・高荷重など過酷化するのに伴い、軸受の転走面に白色組織変化を伴った剥離が早期に発生し問題となっている。
このような早期に発生する白色組織変化を伴った特異な剥離は、通常の金属疲労により生じる転走面内部からの剥離と違い、転走面表面の比較的浅い部分から生じる破壊現象であり、水素を原因とする水素脆性であると考えられる。この剥離の原因となる水素は、潤滑油の分解により発生する。潤滑油からの水素の発生は、（１）熱やせん断による分解、（２）摩耗により生成される金属新生面を触媒とする分解反応、の２つの原因が考えられる。このように発生した水素は容易に軸受鋼内部に侵入し、水素脆性による剥離を生じさせる。水素発生に対して上記（１）（２）のどちらの影響が大きいかは軸受の使用条件によると考えられるが、（２）が主原因の場合、摩耗により生成される金属新生面の露呈時間を短くする、すなわち生成した金属新生面をすぐに酸化させ不活性な状態にしてしまう酸化剤の添加が、水素発生の抑制には効果的であることが知られている。
【０００３】
従来このような知見に基づく水素脆性剥離の防止対策として、転走面に黒染め処理法を用いて酸化被膜を形成したもの（特許文献１参照）、グリース封入軸受において、転走面に摩耗によって生じる新生面に酸化被膜を形成するため、グリース中に不動態化剤を添加したもの（特許文献２参照）、または、軸受の軌道輪の材料自体にＣｒなどを含有させることにより、転走面において酸化被膜を形成し剥離を防止するもの（特許文献３参照）などがある。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−４３３４９号公報（段落［０００８］）
【特許文献２】
特開平３−２１０３９４号公報（２頁、右上欄、６〜１５行目）
【特許文献３】
特許第３００９２５４号公報（段落［０００７］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、低温加熱（１３０〜１６０℃）の苛性ソーダ水溶液中に軌道輪を浸漬して、軸受転走面に予め四三酸化鉄膜を形成する必要があり手間がかかるという問題がある。また、上記各従来技術において、転走面に形成された酸化被膜が、転動体との摩擦摩耗により剥がれてしまう場合があり、十分な対策であるとはいえないのが現状である。
一方、上記特許文献２および特許文献３のように、その軸受の軌道輪自体、または、封入するグリースに転走面の酸化を促す物質を含有させたものはあるが、軸受に用いる潤滑油に着目した上記剥離に対する対策については、有効な処方が明らかでなく、これまでほとんど行なわれてこなかった。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、軸受において水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止できる潤滑油組成物の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸受部に用いられる潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物が亜硝酸金属塩を含有することを特徴とする。
また、上記亜硝酸金属塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムおよび亜硝酸カルシウムから選ばれた少なくとも一つの亜硝酸金属塩であることを特徴とする。
また、上記潤滑油組成物がギアー油、エンジン油または油圧作動油に亜硝酸金属塩が配合されてなることを特徴とする。
【０００８】
軸受用の潤滑油組成物に、亜硝酸金属塩を添加することにより、軸受の摩擦摩耗面または摩耗により露出した触媒作用のある鉄系金属新生面に対して酸化剤として作用し、軸受転走面を触媒作用のない酸化物膜の状態とする。この酸化物膜が、潤滑油の分解により発生した水素の軸受鋼内への進入を防止し、水素脆性による剥離が抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に使用できる潤滑油組成物のベース油としては、水系潤滑油、非水系潤滑油のいずれでもよく、潤滑油として汎用されているものであれば使用できる。具体的には、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、ポリブテン、ポリαオレフィン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂とポリオールとのエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン、フッ素化油等の非炭化水素系合成油、水−グリコール系作動油等の水系潤滑油を使用できる。
【００１０】
特に低摩擦が求められる場合には、エステル油、シリコーン油などを用いることで好ましい結果が得られる。
また、亜硝酸金属塩は水溶性であるため、均一に配合できる水系潤滑油に配合することで水素脆性による剥離を抑制する効果をより発揮することができる。
また、非水系潤滑油を使用する場合では、亜硝酸金属塩を予め微粉化する、または分散剤を配合するなどが好ましい。
【００１１】
本発明は、ギアー油、エンジン油または油圧作動油として使用されている潤滑油に亜硝酸金属塩を配合することが摩耗により生成した金属新生面と反応して酸化物膜を生成し易いので好ましい。
油圧作動油としては、水−グリコール系作動油等の水系ベース油を含む。
【００１２】
亜硝酸金属塩は、ＨＮＯ_２の金属塩として表され、金属としては１価ないし３価金属を用いることができ、好ましくは１価または２価金属である。具体的には、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、銅、亜鉛、バリウム等が例示できる。
軸受部における摩擦摩耗面または摩耗により露出した鉄系金属新生面において反応して、酸化鉄をより形成しやすい、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウムが金属として好ましい。
【００１３】
本発明の潤滑油組成物は、上記潤滑油に亜硝酸金属塩を添加することで得られる。亜硝酸金属塩の添加量は、潤滑油組成物全体に対して０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０５〜３重量％である。添加量が０．０１重量％未満であると水素脆性剥離を抑制することができない。また、１０重量％をこえると、剥離抑制効果が頭打ちになりコストが高くなるとともに、潤滑不良が起こり表面起点型の疲労剥離が生じ易くなる。
【００１４】
本発明の潤滑油組成物には、摩擦摩耗面に露出した鉄系金属新生面に形成される酸化膜の生成を害しない範囲で、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、油性剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、消泡剤などの公知の配合剤を配合できる。
特に水系潤滑油を用いる場合などは、軸受鋼の錆発生を防止するため、防錆剤を適量配合することが好ましい。防錆剤としては、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩、アミン、アルケニルこはく酸またはその部分エステル等が挙げられる。
【００１５】
本発明の潤滑油組成物が用いられる転がり軸受の一例を図１に示す。図１はシェル型針状ころ軸受の一例を示す斜視図である。
針状ころ軸受１は、鋼板から精密深絞り加工等で作製された外輪２に、保持器４付針状ころ３が組み込まれている。針状ころ軸受１は、軸を直接軌道面にすることができ、潤滑油組成物により潤滑されることが多い。
【００１６】
【実施例】
実施例１〜１０、比較例１〜７
針状ころ軸受（内輪外径φ ２４ｍｍ、外輪内径φ ３２ｍｍ、幅２０ｍｍ、コロφ ４×１６．８ｍｍ × １４本）を、表１の示す組成の潤滑油組成物にて潤滑させて、寿命試験を行なった。
寿命試験は、ラジアル荷重６．７６ｋＮ、回転数３０００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、５００ｒｐｍを順に繰り返す急加減速で、雰囲気温度１００℃にて軸受を回転させ、転走面に剥離が発生する時間（剥離発生時間）を測定した。結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】

【表２】

【００１８】
寿命試験後、各実施例における軸受の転走面には変色が見られたが、各比較例については試験後の転走面に変色が見られなかった。転走面の変色は酸化膜の生成と考えられ、この酸化膜が水素脆性による特異な剥離の発生を抑制しているものと考えられる。
以上の分析結果からも明らかなように、摩擦摩耗面または摩耗により露出した金属新生面で分解・反応し、酸化鉄膜を形成することにより、この膜が潤滑油による潤滑油の分解により発生した水素の鋼内への進入を防止し、剥離の発生を抑制する結果、剥離発生時間で評価された寿命特性が向上した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、軸受部に用いられる潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物が亜硝酸金属塩を含有するので、軸受部における水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止できる。特に、亜硝酸金属塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムおよび亜硝酸カルシウムから選ばれた少なくとも一つの亜硝酸金属塩であるので、上記剥離防止効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】針状ころ軸受の斜視図である。
【符号の説明】
１針状ころ軸受
２外輪
３ころ
４保持器

Claims

軸受部に用いられる潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物は亜硝酸金属塩を含有することを特徴とする潤滑油組成物。
前記亜硝酸金属塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウム、および亜硝酸カルシウムから選ばれた少なくとも一つの亜硝酸金属塩であることを特徴とする請求項１記載の潤滑油組成物。
前記潤滑油組成物がギアー油、エンジン油または油圧作動油に亜硝酸金属塩が配合されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の潤滑油組成物。