JP2012246975A

JP2012246975A - Rolling bearing

Info

Publication number: JP2012246975A
Application number: JP2011118065A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Endo; 雄一遠藤; Koji Ueda; 光司植田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-12-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing which is excellent because of the effect of suppressing electrolytic corrosion, of high rigidity, being excellent in acoustic characteristic.SOLUTION: The rolling bearing includes an inner ring, an outer ring, a rolling element, and a holder. The rolling element is made from alumina-zirconia, yttria based ceramics, which contains the zirconia-yttria component containing yttria by 1.5-5 mol% and the alumina component, by a following mass ratio: alumina component: zirconia-yttria component =10-30 mass%: 70-90 mass%. A volume resistivity is 1.0×10Ωcm or higher, and the maximum diameter of alumina piece on the surface of the rolling element is 20 μm or less.

Description

本発明は転がり軸受に関し、より詳細には、エアコンのファンモータやサーボモータ等のように電食が発生しやすい機器に好適な転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing suitable for a device such as a fan motor or a servo motor of an air conditioner where electric corrosion is likely to occur.

エアコンのファンモータやサーボモータ等の高周波電流が流れる用途では、回転軸を支持する転がり軸受に電食が発生するおそれがあるため、セラミックス製の転動体を用いる場合がある。セラミックスとして窒化珪素や炭化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア等が多用されているが、特許文献１ではジルコニアにアルミナを加えることで、電食防止に加えて曲げ強度を高めることを提案している。また、特許文献２では、ジルコニアにアルミナと希土類元素を加えることで、電食防止に加えて耐摩耗性や耐久性を高めている。 In applications where high-frequency current flows such as a fan motor or a servo motor of an air conditioner, ceramic rolling elements may be used because there is a risk of electric corrosion occurring on the rolling bearing that supports the rotating shaft. Silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride, zirconia, and the like are frequently used as ceramics. However, Patent Document 1 proposes to increase the bending strength in addition to preventing electrolytic corrosion by adding alumina to zirconia. In Patent Document 2, by adding alumina and rare earth elements to zirconia, wear resistance and durability are enhanced in addition to preventing electrolytic corrosion.

特開２００２−５１８０号公報JP 2002-5180 A 特許第３８３３４６５号公報Japanese Patent No. 3833465

しかしながら、電食防止の更なる向上は必至であり、更にはエアコンのファンモータでは静粛性も要求されるが、従来のセラミックス製転動体を用いた転がり軸受では、音響特性が十分とはいえない。 However, further improvement in the prevention of electric corrosion is inevitable, and silence is also required for fan motors of air conditioners. However, conventional rolling bearings using ceramic rolling elements do not have sufficient acoustic characteristics. .

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、電食を抑える効果により優れ、更には高強度で、音響特性にも優れる転がり軸受を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling bearing that solves the above-described problems of the prior art and is excellent in the effect of suppressing electrolytic corrosion, and further has high strength and excellent acoustic characteristics.

前記課題を解決するため、本発明は下記の転がり軸受を提供する。
（１）内輪と、外輪と、転動体と、保持器とを備える転がり軸受において、
前記転動体が、イットリアを１．５モル以上５モル％以下の割合で含むジルコニア・イットリア成分と、アルミナ成分とを、質量比で、アルミナ成分：ジルコニア・イットリア成分＝１０〜３０質量％：７０〜９０質量％の割合で含むアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスからなり、かつ、体積固有抵抗率が１．０×１０^１３Ω・ｃｍ以上で、該転動体の表面におけるアルミナ塊の最大径が２０μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの曲げ強度が２．０ＧＰａ以上であることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの線膨張係数が８．０×１０^−６／℃〜９．０×１０^−６／℃であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following rolling bearing.
(1) In a rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, a rolling element, and a cage,
The rolling element contains a zirconia / yttria component containing yttria at a ratio of 1.5 mol to 5 mol% and an alumina component in a mass ratio of alumina component: zirconia / yttria component = 10 to 30% by mass: 70. It is made of alumina-zirconia-yttria-based ceramics contained at a ratio of ˜90% by mass, has a volume resistivity of 1.0 × 10 ¹³ Ω · cm or more, and the maximum diameter of the alumina lump on the surface of the rolling element is 20 μm. A rolling bearing characterized by:
(2) The rolling bearing according to (1) above, wherein the alumina-zirconia-yttria-based ceramic has a bending strength of 2.0 GPa or more.
(3) the alumina - zirconia - above, wherein the linear expansion coefficient of the yttria-based ceramic is ^{^{8.0 × 10 -6 /℃~9.0×10 -6 / ℃}} (1) or (2) The rolling bearing described.

本発明の転がり軸受は、電食を抑える効果により優れ、更には高強度で、音響特性にも優れる。 The rolling bearing of the present invention is excellent in the effect of suppressing electric corrosion, and further has high strength and excellent acoustic characteristics.

本発明に係る転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball bearing which is an example of the rolling bearing which concerns on this invention. 体積固有抵抗率とアンデロン値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a volume resistivity and an Anderon value. ジルコニア・イットリア成分の配合比率と寿命比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mixture ratio of a zirconia yttria component, and a life ratio. アルミナ塊の最大径の求め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to obtain | require the maximum diameter of an alumina lump. アルミナ塊の最大径と寿命比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the maximum diameter of an alumina lump, and a life ratio. アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスにおける亀裂の進展形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the crack growth form in an alumina-zirconia-yttria-type ceramic. ジルコニア・イットリア成分の配合比率と曲げ強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the compounding ratio of a zirconia yttria component, and bending strength. 窒化珪素における亀裂の進展形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the propagation form of the crack in silicon nitride. 線膨張係数とアンデロン値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a linear expansion coefficient and an Anderon value. 実施例で得られた、体積固有抵抗率とアンデロン値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the volume resistivity and the Anderon value obtained in the Example. 実施例で得られた、ジルコニア・イットリア成分の配合比率と寿命比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the compounding ratio of a zirconia yttria component and life ratio obtained in the Example. 実施例で得られた、アルミナ塊の最大径と寿命比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the maximum diameter of an alumina lump and a life ratio obtained in the Example. 実施例で得られた、線膨張係数とアンデロン値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the coefficient of linear expansion and the Anderon value obtained in the Example.

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、エアコンのファンモータに使用される転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。図示されるように、玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２により複数の玉１３を回動自在に保持してなり、軸受空間Ｓに充填されたグリース組成物（図示せず）をシール１４で封止して構成されている。内輪１０及び外輪１２は、一般的に採用される鉄鋼材料（例えばステンレス鋼や軸受鋼）で形成されている。本発明では、玉１３を、イットリアを１．５モル％以上５モル％以下の割合で含有するジルコニア・イットリア成分と、アルミナ成分とを、質量比で、アルミナ成分：ジルコニア・イットリア成分＝１０〜３０質量％：７０〜９０質量％となるように含有する特定のアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスで形成する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a ball bearing which is an example of a rolling bearing used for a fan motor of an air conditioner. As shown in the figure, the ball bearing 1 includes a plurality of balls 13 rotatably held by a cage 12 between an inner ring 10 and an outer ring 11, and a grease composition ( (Not shown) is sealed with a seal 14. The inner ring 10 and the outer ring 12 are made of a generally used steel material (for example, stainless steel or bearing steel). In the present invention, the ball 13 is a zirconia / yttria component containing yttria in a proportion of 1.5 mol% or more and 5 mol% or less, and the alumina component in a mass ratio of alumina component: zirconia / yttria component = 10 to 10%. 30% by mass: formed of a specific alumina-zirconia-yttria-based ceramic contained so as to be 70 to 90% by mass.

セラミックス製の玉１３として多用されている窒化珪素は、体積固有抵抗率が１０^１２Ω・ｃｍ以上であり、ほぼ十分な電気絶縁性を有する。また、アルミナも多用されており、その体積固有抵抗率は１０^１４Ω・ｃｍ以上で、最も電気絶縁性が高いとされている。本発明で用いるアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスは、窒化珪素と同等の体積固有抵抗率を持つジルコニア・イットリアと、アルミナとの複合材料であり、下記の電食試験に示すようにその体積固有抵抗率は１０^１３Ω・ｃｍ以上であり、窒化珪素よりも高い電気絶縁性を有し、電食防止効果に優れる。 Silicon nitride, which is frequently used as the ceramic ball 13, has a volume resistivity of 10 ¹² Ω · cm or more and has almost sufficient electrical insulation. Alumina is also frequently used, and its volume resistivity is 10 ¹⁴ Ω · cm or more, and is said to have the highest electrical insulation. The alumina-zirconia-yttria-based ceramic used in the present invention is a composite material of zirconia yttria having a volume resistivity equivalent to that of silicon nitride and alumina, and its volume resistivity as shown in the following electrolytic corrosion test. The rate is 10 ¹³ Ω · cm or more, has higher electrical insulation than silicon nitride, and is excellent in the effect of preventing electrolytic corrosion.

（電食試験）
日本精工株式会社製軸受「呼び番号６０８」（内輪・外輪はＳＵＪ２）に、表１に示す材料（体積固有抵抗率は表記のとおり）からなる玉を組み込み、試験軸受とした。そして、試験軸受に日本精工株式会社製「ＮＳ７グリース」を封入し、回転数：１８００ｍｉｎ^−１、予圧：３０Ｎ、印加電圧：ＡＣ、２０ｋＨｚ、正弦波、負荷電流：１４ｍＡ、試験時間：２００時間にて回転させたときのアンデロン値（Ｈ．Ｂ）を測定した。また、試験後に試験軸受を分解して、軌道面を観察して電食の有無を確信した。結果を表１及び図２に示す。 (Electrical corrosion test)
A ball made of the material shown in Table 1 (volume specific resistivity is as described) was incorporated into a bearing “No. 608” manufactured by NSK Ltd. (inner and outer rings are SUJ2) to obtain a test bearing. Then, “NS7 grease” manufactured by NSK Ltd. is sealed in the test bearing, and the rotation speed is 1800 min ⁻¹ , the preload is 30 N, the applied voltage is AC, 20 kHz, the sine wave, the load current is 14 mA, and the test time is 200 hours. Anderon value (H.B) was measured when rotated. In addition, after the test, the test bearing was disassembled and the raceway surface was observed to confirm the presence or absence of electrolytic corrosion. The results are shown in Table 1 and FIG.

体積固有抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以下では、アンデロン値のバラツキが大きく、高い値を示しており、軌道面にも電食による痕跡が見られる。これに対し体積固有抵抗が１０^１２Ω・ｃｍ程度では、アンデロン値のバラツキが見られるものの、電食の発生は無くなる。そして、体積固有抵抗が１０^１３Ω・ｃｍ以上になると、アンデロン値のバラツキが見られず、１．５以下の低い値となり、電食の発生も無い。 When the volume resistivity is 10 ¹⁰ Ω · cm or less, the variation of the Anderon value is large and shows a high value, and traces of electrolytic corrosion are also seen on the raceway surface. On the other hand, when the volume resistivity is about 10 ¹² Ω · cm, although the Anderon value varies, the occurrence of electrolytic corrosion is eliminated. When the volume resistivity is 10 ¹³ Ω · cm or more, there is no variation in the Anderon value, a low value of 1.5 or less, and no occurrence of electrolytic corrosion.

また、アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの剥離形態は、軸受鋼や窒化珪素で見られるような鱗片状の小片が表面から徐々に進行する形態（フィッシュアイ）であるため、割損等の突発的な全損を起こすことがない。但し、下記の寿命試験に示すように、アルミナ成分の配合比率が１０〜３０質量％の範囲外になると、玉１３の表面に剥離や欠けが生じ易くなり、寿命が短くなる。特に、アルミナ成分の配合比率が２０〜３０質量％においてより長寿命となる。 Also, the alumina-zirconia-yttria-based ceramics are peeled off from the surface (fish-eye) of the flake-like pieces as seen in bearing steel and silicon nitride, so there are sudden breaks such as breakage. Will not cause any total loss. However, as shown in the following life test, when the blending ratio of the alumina component is out of the range of 10 to 30% by mass, the surface of the ball 13 is likely to be peeled off or chipped and the life is shortened. In particular, the life becomes longer when the blending ratio of the alumina component is 20 to 30% by mass.

（寿命試験）
アルミナ粒子とジルコニア・イットリア粒子とを、両者の配合比率を変えて混合し、焼結して、アルミナ成分とジルコニア・イットリア成分との配合比率が表１に示すように異なるアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスを作製し、玉径が３／８インチの玉に加工した。この玉を３個、日本精工株式会社製軸受「呼び番号５１３０５」（内輪・外輪はＳＵＪ２製）に組み込み、試験軸受とした。そして、試験軸受を、荷重４４１０Ｎ、回転数１０００ｍｉｎ^−１、Ｒ０６８油浴潤滑にて回転させ、寿命比（実寿命／計算寿命）を求めた。結果を表２及び図３に示す。 (Life test)
Alumina particles and zirconia / yttria particles are mixed at different mixing ratios, sintered, and the alumina-zirconia / yttria system in which the mixing ratios of the alumina component and the zirconia / yttria component are different as shown in Table 1 is shown. Ceramics were produced and processed into balls having a ball diameter of 3/8 inch. Three of these balls were incorporated into a bearing “No. 51305” manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd. (the inner ring and the outer ring were made of SUJ2) to obtain a test bearing. Then, the test bearing was rotated with a load of 4410 N, a rotation speed of 1000 min ⁻¹ , and R068 oil bath lubrication, and a life ratio (real life / calculated life) was obtained. The results are shown in Table 2 and FIG.

更に、特定のアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスは、ジルコニア・イットリア成分の配合比率が高いため、ジルコニア・イットリア粒子の凝集がアルミナ粒子の凝集よりも起こり易く、玉１３の表面にもジルコニア・イットリア粒子の凝集体（ジルコニア・イットリア塊）の出現頻度が高くなる。そのため、アルミナ粒子の凝集体（アルミナ塊）の出現頻度は低くなるが、製造工程（混合・プレス・焼結）の条件管理や環境によってはアルミナ塊が玉１３の表面に出現することがある。しかし、基地組織であるアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの硬度がＨＶ１５００程度であるのに対し、アルミナ塊の硬度はＨＶ２０００程度で、ジルコニア・イットリア塊の硬さ（ＨＶ１４００程度）よりも大きいため、ジルコニア・イットリア塊よりも応力集中源になり易く、剥離の起点になりやすい。そのため、本発明では、下記のように玉１３の表面におけるアルミナ塊の大きさを規定する。 Furthermore, since the specific alumina-zirconia-yttria-based ceramic has a high blending ratio of zirconia / yttria components, the zirconia / yttria particles are more likely to aggregate than the alumina particles, and the zirconia / yttria particles are also formed on the surface of the balls 13. The appearance frequency of the aggregate (zirconia / yttria lump) is increased. Therefore, the frequency of appearance of the aggregates of alumina particles (alumina lump) is reduced, but the alumina lump may appear on the surface of the ball 13 depending on the condition management and environment of the manufacturing process (mixing / pressing / sintering). However, the hardness of the alumina-zirconia-yttria-based ceramics which is the base structure is about HV1500, whereas the hardness of the alumina lump is about HV2000, which is larger than the hardness of the zirconia-yttria lump (about HV1400).・ It is more likely to be a stress concentration source than yttria mass, and it is likely to be a starting point of peeling. Therefore, in this invention, the magnitude | size of the alumina lump in the surface of the ball | bowl 13 is prescribed | regulated as follows.

即ち、上記の（寿命試験）の後、試験軸受を分解して玉の表面をＳＥＭ（２０００倍）で観察し、剥離の起点となったアルミナ塊の最大径を測定した。尚、アルミナ塊は、図４に示すように円または楕円で近似し、その最長部分ａの長さを測定した。結果を表３及び図５に示すが、アルミナ塊の最大径が２０μｍ以下であれば、寿命比が１を超えて長寿命となる。 That is, after the above (life test), the test bearing was disassembled, and the surface of the ball was observed with SEM (2000 times), and the maximum diameter of the alumina lump which was the starting point of peeling was measured. The alumina lump was approximated by a circle or an ellipse as shown in FIG. 4, and the length of the longest portion a was measured. The results are shown in Table 3 and FIG. 5. As long as the maximum diameter of the alumina lump is 20 μm or less, the life ratio exceeds 1 and the life is long.

アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスは、アルミナ粒子とジルコニア・イットリア粒子を混合・焼結して得られるが、焼結後の冷却過程において両者の体積収縮の差からアルミナ粒子には圧縮応力が負荷され、ジルコニア・イットリア粒子には引張応力が負荷される。その際、残留応力の違いから、図６に模式的に示すように亀裂が迂回して進展し、更に亀裂は強度の低いアルミナ粒子を進展する。そのため、アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスにおけるアルミナ成分が少ない方が亀裂の進展が妨げられ、結果として高い曲げ強度が得られるようになる。アルミナ成分の配合比率が１０〜３０質量％である特定のアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスでは、下記の曲げ強度試験に示すように２．０ＧＰａ以上の曲げ強度が得られ、アルミナ成分の比率が２０質量％のときにより高い曲げ強度が得られる。 Alumina-zirconia-yttria ceramics are obtained by mixing and sintering alumina particles and zirconia-yttria particles. During the cooling process after sintering, alumina particles are subjected to compressive stress due to the difference in volume shrinkage between the two. In addition, tensile stress is applied to the zirconia / yttria particles. At that time, due to the difference in residual stress, as schematically shown in FIG. 6, the crack detours and propagates, and further, the crack progresses with low-strength alumina particles. Therefore, the smaller the alumina component in the alumina-zirconia-yttria-based ceramics, the more the crack progress is hindered, and as a result, a high bending strength can be obtained. In the specific alumina-zirconia-yttria-based ceramics in which the mixing ratio of the alumina component is 10 to 30% by mass, a bending strength of 2.0 GPa or more is obtained as shown in the following bending strength test, and the ratio of the alumina component is 20 Higher bending strength can be obtained when the content is% by mass.

（曲げ強度試験）
アルミナ粒子とジルコニア・イットリア粒子とを、両者の配合比率を変えて混合・焼結し、アルミナ成分とジルコニア・イットリア成分との配合比率が表４に示すように異なるアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスを作製した。そして、ＪＩＳＲ１６０１（３点曲げ試験）に準拠するインストロン万能試験機を用いて曲げ強度を測定した。結果を表４及び図７に示す。 (Bending strength test)
Alumina particles and zirconia / yttria particles were mixed and sintered at different mixing ratios, and alumina-zirconia-yttria ceramics having different mixing ratios of alumina component and zirconia / yttria component as shown in Table 4 were obtained. Produced. And bending strength was measured using the Instron universal testing machine based on JISR1601 (three-point bending test). The results are shown in Table 4 and FIG.

比較のために、図８に窒化珪素における亀裂の進展形態を示すが、亀裂の進展に際して迂回が少なくなっており、高い曲げ強度が得られない。 For comparison, FIG. 8 shows a form of crack growth in silicon nitride. However, there is less detour when the crack progresses, and high bending strength cannot be obtained.

また、転動体がセラミックス製で、内外輪がＳＵＪ２等の金属製の転がり軸受では、膨張係数の違いから、温度が高くなるほど転動体と内外輪とのクリアランスが大きくなり、予圧が変化して内外輪・転動体のキズ音が発生したり、保持器音が大きくなるなどして音響特性が低下するようになる。そのため、本発明では、下記に示す音響試験から、アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの線膨張係数を８．０×１０^−６／℃〜９．０×１０^−６／℃とする。 Also, in the case of rolling bearings with a rolling element made of ceramics and an inner and outer ring made of metal such as SUJ2, the clearance between the rolling element and the inner and outer rings increases as the temperature increases due to the difference in expansion coefficient, and the preload changes to The sound characteristics are deteriorated due to the generation of scratches on the wheels and rolling elements or the increase in the cage sound. Therefore, in the present invention, an acoustic test shown below, the alumina - zirconia - a linear expansion coefficient of the yttria-based ceramic and ^{^{8.0 × 10 -6 /℃~9.0×10 -6 / ℃}} .

（音響試験）
表５に示すように、異なるセラミックス材料の玉を、日本精工株式会社製軸受「呼び番号６０８」（内輪・外輪はＳＵＪ２製）に組み込み、試験軸受とした。そして、試験軸受を、予圧２０Ｎ、回転数１８００ｍｉｎ^−１にて回転させ、保持器音の発生の有無及びアンデロン値（Ｈ．Ｂ）を測定した。また、同じ材料からなる試験片を作製し、線膨張係数を測定した。結果を表５及び図９に示すが、線膨張係数が８．０×１０^−６／℃以上であれば、内外輪を金属製にしても保持器音の発生がなく、アンデロン値も低く抑えることができる。 (Sound test)
As shown in Table 5, balls made of different ceramic materials were incorporated into a bearing “No. 608” manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd. (the inner ring and the outer ring were manufactured by SUJ2) to obtain a test bearing. Then, the test bearing was rotated at a preload of 20 N and a rotation speed of 1800 min ^−1, and the presence or absence of cage noise and the Anderon value (H.B) were measured. Moreover, the test piece which consists of the same material was produced, and the linear expansion coefficient was measured. The results are shown in Table 5 and FIG. 9, and if the linear expansion coefficient is 8.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. or more, no cage noise is generated even if the inner and outer rings are made of metal, and the Anderon value is kept low. be able to.

尚、アルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの線膨張係数は、ジルコニア・イトリア成分の割合を多くすると高めることができる。しかし、本発明で用いる特定のアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスでは、ジルコニア・イトリア成分の割合を９０質量％以上に高めることができず、線膨張係数を９．０×１０^−６／℃よりも大きくすることは困難である。そのため、線膨張係数の上限を９．０×１０^−６／℃とする。 The linear expansion coefficient of alumina-zirconia-yttria-based ceramics can be increased by increasing the proportion of the zirconia / itria component. However, in the specific alumina-zirconia-yttria-based ceramic used in the present invention, the ratio of the zirconia-itria component cannot be increased to 90% by mass or more, and the linear expansion coefficient is more than 9.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. It is difficult to enlarge. Therefore, the upper limit of the linear expansion coefficient is set to 9.0 × 10 ⁻⁶ / ° C.

また、ジルコニア−イットリア成分中のイットリアの含有量を、３〜５モル％とすることにより組織の緻密化がより高まり、好ましい。 In addition, it is preferable that the content of yttria in the zirconia-yttria component is 3 to 5 mol% because the densification of the structure is further increased.

玉１３の製造に用いるアルミナ粒子及びジルコニア・イットリア粒子は、共に微細粉であることが好ましく、平均粒径１μｍ以下の微粉であることが好ましい。微細粉、特に平均粒径１μｍ以下の微粉を用いることにより、焼結後のアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスの結晶粒が微細になり、剥離した場合でも剥離面積が小さく、凹凸も小さくなる。 Both the alumina particles and the zirconia / yttria particles used in the production of the balls 13 are preferably fine powders, and are preferably fine powders having an average particle diameter of 1 μm or less. By using fine powder, particularly fine powder having an average particle diameter of 1 μm or less, the crystal grains of the alumina-zirconia-yttria ceramic after sintering become fine, and even when peeled, the peeled area is small and the unevenness is also small.

また、アルミナ粒子及びジルコニア・イットリア粒子における不純物は少ないほど好ましく、一般的な不純物であるＳｉＯ_２やＦｅ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏはそれぞれ０．３質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．２質量％、更に好ましくは０．１質量％とする。不純物は焼結性を低下させて機械的強度を低下させ、早期剥離の原因になり疲労寿命を著しく短くする。そのため、それぞれの不純物濃度が０．３質量％を超えると剥離が起こり易くなり、表面粗さが低下して軌道面が損傷しやすくなり、音響寿命を短くするおそれがある。 The impurity is as small as possible preferably in the alumina particles and zirconia-yttria particles, it is preferable that SiO ₂ and _Fe 2 _O 3 is a common impurity, Na ₂ O is 0.3 wt% or less, more preferably 0.2% by mass, more preferably 0.1% by mass. Impurities reduce sinterability and mechanical strength, cause premature delamination and significantly shorten fatigue life. For this reason, if the impurity concentration exceeds 0.3% by mass, peeling tends to occur, the surface roughness is lowered and the raceway surface is likely to be damaged, and the acoustic life may be shortened.

玉１３を製造するには、アルミナ粒子とジルコニア・イットリア粒子とを所定割合で混合、成形、焼成し、表面研磨して得られるが、成形はＣＩＰ成形（冷間水圧成形）が好ましく、焼結後はＨＩＰ処理（熱間等方加圧）を行うことが好ましい。 In order to manufacture the balls 13, alumina particles and zirconia / yttria particles are mixed at a predetermined ratio, molded, fired and surface-polished, and the molding is preferably CIP molding (cold hydraulic molding), sintering. After that, it is preferable to perform HIP processing (hot isostatic pressing).

本発明の転がり軸受に封入されるグリースには制限はないが、例えば玉１３との親和性を考慮すると、極性を有するエステル系の潤滑油を基油に用いることが好ましい。また、低トルク化を図る必要がある場合は低粘度の基油を用いる。 Although there is no restriction | limiting in the grease enclosed with the rolling bearing of this invention, For example, when the affinity with the ball | bowl 13 is considered, it is preferable to use ester-type lubricating oil which has polarity for a base oil. When it is necessary to reduce the torque, a low viscosity base oil is used.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。 Examples The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereby.

（実施例１〜３、比較例１〜１８）
表５に示すように、材質の異なる３／１６インチ径の玉を作製した。尚、実施例１〜３、比較例１１〜１６については、アルミナ成分と、ジルコニア・イットリア成分とを表に示す配合比率とした。また、ジルコニア・イットリア成分中のイットリア含有量は１．５〜５モル％である。更に、セラミックス製の玉の作製では、原料粒子の粉砕、混合、ＣＩＰ成形、ＨＩＰ処理、研削加工、研磨加工の各工程を行った。 (Examples 1-3, Comparative Examples 1-18)
As shown in Table 5, 3/16 inch diameter balls made of different materials were produced. In addition, about Examples 1-3 and Comparative Examples 11-16, it was set as the mixture ratio which shows an alumina component and a zirconia yttria component in a table | surface. Moreover, the yttria content in a zirconia yttria component is 1.5-5 mol%. Furthermore, in the production of the ceramic balls, each step of pulverization, mixing, CIP molding, HIP treatment, grinding and polishing was performed.

また、同一ロッドから試験片を作製し、体積固有抵抗率及び線膨張係数を測定した。 Moreover, the test piece was produced from the same rod and the volume resistivity and the linear expansion coefficient were measured.

更に、上記の（電食試験）、（寿命試験）、（曲げ試験）及び（音響試験）に従い、寿命比、曲げ強度、電食発生の有無、アンデロン値、保持器音を測定した。 Further, according to the above (electric corrosion test), (life test), (bending test) and (acoustic test), the life ratio, bending strength, presence / absence of electrolytic corrosion, Anderon value, and cage sound were measured.

結果を表６及び図１０〜１３に示すが、実施例１〜３のように、アルミナ成分：ジルコニア・イットリア成分＝１０〜３０質量％：７０〜９０質量％の割合で含むアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスは、体積固有抵抗率が１０^１３Ω・ｃｍ以上で、線膨張係数が８．０×１０^−６／℃〜９．０×１０^−６／℃で、曲げ強度も２ＧＰａ以上と高くなっており、同材料からなる玉を用いることで、長寿命で、電食の発生もなく、音響特性にも優れた軸受となる。 The results are shown in Table 6 and FIGS. 10 to 13. As in Examples 1 to 3, alumina-zirconia-yttria contained at a ratio of alumina component: zirconia / yttria component = 10-30% by mass: 70-90% by mass. system ceramics is a volume resistivity of ^{10 13 Ω} · cm or more, in the linear expansion coefficient of ^{^{8.0 × 10 -6 /℃~9.0×10 -6 / ℃}} , high flexural strength 2GPa or By using balls made of the same material, the bearing has a long service life, no electrolytic corrosion, and excellent acoustic characteristics.

これに対し、比較例１〜６のように、体積固有抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍを下回る材料からなる玉を用いると、電食が発生し、アンデロン値も高くなる。また、比較例７〜９、１８では、体積固有抵抗率が１０^１２・ｃｍ程度であり、電食の発生を抑えるには十分であるが、アンデロン値が高くなっている。比較例１０、１７は体積固有抵抗率が高く、電食の発生を抑えるには十分であるが、アンデロン値が高くなっている。また、比較例１１〜１３のようにアルミナ−ジルコニア−イットリア系セラミックスにおけるアルミナ成分の含有量が本発明の範囲よりも多くなると、寿命が短くなり、曲げ強度も低下する。また、比較例１４〜１６のように、玉の表面に存在するアルミナ塊が２０μｍを超えるようになると、寿命が短くなる。 On the other hand, when a ball made of a material having a volume resistivity of less than 10 ¹⁰ Ω · cm is used as in Comparative Examples 1 to 6, electrolytic corrosion occurs and the Anderon value increases. In Comparative Examples 7 to 9 and 18, the volume resistivity is about 10 ¹² · cm, which is sufficient to suppress the occurrence of electrolytic corrosion, but the Anderon value is high. Comparative Examples 10 and 17 have a high volume resistivity and are sufficient to suppress the occurrence of electrolytic corrosion, but the Anderon value is high. Moreover, when the content of the alumina component in the alumina-zirconia-yttria-based ceramics is larger than the range of the present invention as in Comparative Examples 11 to 13, the life is shortened and the bending strength is also lowered. Moreover, when the alumina lump which exists on the surface of a ball exceeds 20 micrometers like Comparative Examples 14-16, a lifetime will become short.

１玉軸受
１０内輪
１１外輪
１２保持器
１３玉
１４シール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball bearing 10 Inner ring 11 Outer ring 12 Cage 13 Ball 14 Seal

Claims

In a rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, a rolling element, and a cage,
The rolling element contains a zirconia / yttria component containing yttria at a ratio of 1.5 mol to 5 mol% and an alumina component in a mass ratio of alumina component: zirconia / yttria component = 10 to 30% by mass: 70. It is made of alumina-zirconia-yttria-based ceramics contained at a ratio of ˜90% by mass, has a volume resistivity of 1.0 × 10 ¹³ Ω · cm or more, and the maximum diameter of the alumina lump on the surface of the rolling element is 20 μm. A rolling bearing characterized by:

The rolling bearing according to claim 1, wherein the bending strength of the alumina-zirconia-yttria-based ceramics is 2.0 GPa or more.

The alumina - zirconia - claim 1 or 2 rolling bearing, wherein the linear expansion coefficient of the yttria-based ceramic is ^{^{8.0 × 10 -6 /℃~9.0×10 -6 / ℃}} .