JP2016156409A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】防錆能力に優れた被膜を備え、腐食性の高い環境でも長期間使用が可能な転がり軸受の提供を目的とする。
【解決手段】自然エネルギーから発電する発電機または発電設備で使用される転がり軸受１であって、該軸受を構成する１または２以上の軸受部材は、基材の表面の所定の範囲に防錆被膜を形成してなり、該防錆被膜は、該範囲の全部に、該基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜を形成し、該範囲の一部における該多孔質被膜または該範囲の全部における該多孔質被膜に対して、該多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸させる封孔処理をし、該多孔質被膜に該封孔処理をして得られる封孔処理体の表面をエポキシ樹脂塗料で被覆する第１の塗装処理をしてなり、該第１の塗装処理で形成された塗装面をウレタン樹脂塗料で被覆する第２の塗装処理をしてなり、該封孔処理剤が、該エポキシ樹脂塗料を希釈率１５〜２５％で希釈したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋外、沿岸部、洋上などの腐食性の高い環境で使用される設備において使用される転がり軸受に関する。特に、風力発電機などで利用可能な大型の転がり軸受に関する。

風力発電機用転がり軸受等、腐食性の高い環境で使用される転がり軸受として、軸受部材として内輪、外輪、および転動体を備えてなる転がり軸受であって、該軸受部材における腐食環境に曝される部位に、軸受部材の基材に対して犠牲陽極作用を有する金属溶射被膜が形成され、該被膜の孔の一部または全部が封止されてなる転がり軸受が知られている（特許文献１参照）。この転がり軸受においては、該被膜の孔を封止する封孔処理に加え、該被膜の耐久性、耐食性、環境遮断性などを向上するために、さらに塗装処理が行われる。封孔処理には、エポキシ樹脂などの有機系封孔処理剤や、ケイ酸塩やリン酸塩を主成分とする無機系封孔処理剤が用いられる。

特開２０１３−４４３６７号公報

風力発電機などの自然エネルギーから発電する発電設備は、効率面および採算面から無人で運転されたり、大型化されて、洋上や高所に設置されたりすることが多い。このため、これら発電設備に用いられる転がり軸受は、メンテナンスを要するまでの時間を延長することが絶えず望まれている。

特許文献１の犠牲陽極作用を有する金属溶射被膜は多孔質であり、封孔処理を施すことにより防錆能力の向上が図られているが、無機系封孔処理剤を用いる場合には金属溶射被膜と塗装被膜との密着性が低く、また、有機系封孔処理剤を用いる場合であっても、さらに密着力を向上させ、防錆能力を高めることが望まれる。

本発明はこのような課題に対処するためになされたものであり、軸受部材の基材に形成された犠牲陽極作用を有する被膜と、それを覆う塗装被膜との密着性が高く、防錆能力に優れた、腐食性の高い環境でも長期間使用が可能な転がり軸受の提供を目的とする。

本発明の転がり軸受は、該転がり軸受を構成する１または２以上の軸受部材は、基材の表面の所定の範囲に防錆被膜を形成してなり、該防錆被膜は、該範囲の全部に、該基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜を形成し、該範囲の少なくとも一部における該多孔質被膜に対して、該多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸させる封孔処理をし、該多孔質被膜に該封孔処理をして得られる封孔処理体の表面をエポキシ樹脂塗料で被覆する第１の塗装処理をしてなり、該封孔処理剤が、該エポキシ樹脂塗料を希釈したものであることを特徴とする。また、上記防錆被膜は、該第１の塗装処理で形成された塗装面をウレタン樹脂塗料で被覆する第２の塗装処理をしてなることを特徴とする。

上記封孔処理剤が、上記エポキシ樹脂塗料を希釈率１５〜２５％で希釈したものであることを特徴とする。ここで、希釈率は、１００×（配合される希釈剤の重量／配合されるエポキシ樹脂塗料の重量）％で定義される。

上記基材は鉄系材料からなり、上記多孔質被膜が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムのいずれかの元素を含む材料からなることを特徴とする。

上記多孔質被膜が、上記材料を溶射材として用いて形成された溶射被膜であることを特徴とする。

上記軸受部材のうち少なくとも一部の軸受部材の基材は、上記防錆被膜が形成される上記範囲に含まれる軸受固定面を有し、該軸受固定面に形成された上記多孔質被膜に対しては、上記封孔処理および上記塗装処理が行われないことを特徴とする。なお、「上記塗装処理が行われない」とは、上記第１の塗装処理、上記第２の塗装処理のいずれもが行われないことを意味する。

上記転がり軸受が、風力発電機のブレードまたはヨーを支持する軸受であることを特徴とする。

本発明においては、軸受部材の基材に形成された犠牲陽極作用を有する多孔質被膜に対し、該多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸する封孔処理を行い、その後、エポキシ樹脂塗料で覆う第１の塗装処理が行われる。該封孔処理剤が第１の塗装処理に用いられる該エポキシ樹脂塗料を希釈したものであるので、多孔質被膜の空孔への浸透性がよく、かつ、該多孔質被膜と第１の塗装処理によって形成された塗装層との間の高い密着性が実現される。この結果、本発明の転がり軸受は、防錆能力に優れ、腐食性の高い環境でも長期間使用が可能となる。

また、該多孔質被膜の封孔処理に用いられる該封孔処理剤の希釈率が１５〜２５％であるので、特に防錆能力の高い防錆被膜が実現される。

本発明の一実施例である風力発電機に用いられる大型転がり軸受（内歯車）の正面図および一部断面図である。 図１における一部拡大断面図である。 本発明の他実施例である風力発電機に用いられる大型転がり軸受（歯車なし）の一部拡大断面図である。 本発明の他実施例であるシール付きの深溝玉軸受の断面図である。 本発明における軸受部材の基材上に形成された防錆被膜（複層被膜）の一例を示す被膜断面模式図である。 本発明の実施例に対する防錆能力の比較試験の結果を示すグラフである。 防錆能力の比較試験の概要図である。

本発明の転がり軸受が、主に対象とするのは、大型の転がり軸受であって、耐食性が要求される軸受である。該軸受としては、風力や地熱などの自然エネルギーから発電する発電機や、その周辺設備で用いられる軸受が挙げられる。このような自然エネルギーが有効に得られる場所は腐食性の高い場所が多い。例えば、風力発電機は、近年において、陸地では風力発電用風車の設置条件を満たす場所が少なくなり、大型風車が海岸沿岸または洋上に設置される例が多くなってきている。また、風力発電機などの自然エネルギーから発電する発電設備は、効率面および採算面から無人で運転されたり、大型化されて、上記のように洋上や高所に設置されたりすることが多い。このため、これら発電設備に用いられる転がり軸受は、腐食性の高い環境でありながら、長期間にわたりメンテナンスフリー化を図ることが望まれる。

本発明の転がり軸受のサイズは特に限定されないが、処理浴を利用した耐腐食性処理が困難な大きさにもすることができ、具体的には、内輪、外輪、および転動体を備えてなる転がり軸受の場合、内輪内径が５００ｍｍ以上、さらには８００ｍｍ以上（かつ、６０００ｍｍ以下程度）の大型の転がり軸受とすることができる。このような軸受としては、例えば、大型の風力発電機における主軸支持軸受、ブレードピッチ旋回部に用いられるブレード軸受、ヨー旋回部に用いられるヨー軸受などが挙げられる。ブレード軸受は、効率よく風を受けるために、風の強さによりブレードの角度を調節できるよう、ブレードの付け根に取り付けられてブレードを回転自在に支持する軸受である。また、ヨー軸受は、風向きに合わせて主軸の向きを調節するため、ナセルのヨーを旋回自在に支持する軸受である。

本発明の転がり軸受は、次の３条件を満たす転がり軸受として規定される：
（１）該転がり軸受を構成する１または２以上の軸受部材が、基材の表面の所定の範囲（以下、被膜形成域とよぶ）に防錆被膜を形成してなる。
（２）該防錆被膜は、被膜形成域の全部に、基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜を形成し、被膜形成域の一部における該多孔質被膜または被膜形成域の全部における該多孔質被膜に対して、該多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸させる封孔処理をし、該多孔質被膜に該封孔処理をして得られる封孔処理体の表面をエポキシ樹脂塗料で被覆する第１の塗装処理をしてなる被膜である。また、必要に応じて、上記防錆被膜は、上記第１の塗装処理で形成された塗装面をウレタン樹脂塗料で被覆する第２の塗装処理をしてなる。
（３）該封孔処理剤は、上記エポキシ樹脂塗料を希釈したものである。

（２）の条件から、本発明における防錆被膜が、被膜形成域の全部にわたって複層被膜（即ち、封孔処理体とその上に第１および第２の塗装処理によって形成された塗装膜とからなる被膜）である場合と、被膜形成域の一部において複層被膜であって、それ以外においては該各処理が施されていない多孔質被膜である場合とがある。複層被膜は、多孔質被膜の封孔処理体からなる基礎層と、基礎層上に第１の塗装処理によって形成された第１塗装層（中塗り層）と、第１塗装層上に第２の塗装処理によって形成された第２塗装層（上塗り層）とからなる。

本発明における封孔処理は、多孔質被膜の表面に封孔処理剤を塗布するなどの方法により、多孔質被膜の表面から多孔質被膜に封孔処理剤を含浸させる処理である。これに用いられる封孔処理剤が、第１の塗装処理に用いられるエポキシ樹脂塗料を希釈したものであるため、第１の塗装処理で形成される塗装膜と、封孔処理体における硬化した封孔処理剤成分とが強く結合することができる。こうして、本発明においては、多孔質被膜と第１塗装層との高い密着性が実現される。

被膜形成域は、転がり軸受の使用態様に応じて設定できるが、軸受部材の基材における腐食環境に曝される箇所と少なくとも部分的に重複するよう設定される。防錆被膜は、その多孔質被膜の犠牲陽極作用により、基材の被膜形成部分およびその近傍における腐食を防止できる。

軸受部材の基材が軸受固定面を有している場合には、軸受固定面に防錆被膜が形成されることが好ましい。ここで、軸受固定面とは、転がり軸受を軸箱などの他の部材と固定する際に、該他の部材と直接または間接に接触する面である。軸受固定面に形成された多孔質被膜の犠牲陽極作用により、基材の該被膜形成部分およびその近傍における腐食を防止でき、特に、腐食による軸受固定面での取り付け精度悪化、固定力低下、振動発生を防止できる。また、軸受固定面に形成される防錆被膜は、上記各処理（即ち、封孔処理、第１塗装処理、および第２塗装処理）がされていない多孔質被膜であることが好ましい。上記各処理がされていない、溶射等による多孔質被膜であることにより、ボルト締結などによって他の部材（軸箱など）と固定される際に、形状精度によらず各ボルトで均質な締結力が得られやすくなり、使用中の振動によるボルトの緩みや締結部のスティックスリップの発生を防止できる。多孔質被膜が形成された軸受固定面は、摩擦接合により他の部材と締結される。多孔質被膜が形成された軸受固定面と該他の部材との摩擦係数μは０．４以上であることが好ましい。

本発明の転がり軸受の一実施例について図１および図２に基づいて説明する。図１は、風力発電機の大型軸受（ヨー軸受、ブレード軸受）の正面図および一部断面図を、図２は、図１における一部拡大断面図をそれぞれ示す。図１および図２に示すように、この転がり軸受１は、軸受部材として、内輪２、外輪３、複数の転動体４を備えてなる。転動体４は、内輪２と外輪３との間に複列または単列で介在され、保持器５または間座により保持されている。転動体の周囲の軸受内空間６には、潤滑剤としてグリースが封入されている。転がり軸受１は、内輪２および外輪３から選ばれる少なくとも一方の軸受端面で軸箱に締結され固定される。図１および図２に示す態様では、内輪２および外輪３に形成されたボルト穴８を介して軸箱（図示省略）とボルト締結される。また、この態様では、内輪２の内径に歯車７を有するが、適用箇所に応じて、該歯車７は外輪３の外径に有してもよい。

図２において、外輪３の軸受端面ｃおよび内輪２の軸受端面ｄは、軸箱（図示省略）と固定される軸受固定面である。転がり軸受１では、ａ〜ｆの部位に、上述の防錆被膜が形成されている。ここで、ａおよびｃは外輪３の軸受端面、ｂは外輪３の外径面、ｄおよびｅは内輪２の軸受端面、ｆは内輪２の内径面（歯車部を除く）である。ａ〜ｆのうち、軸受固定面ｃ、ｄ以外の部位においては、該防錆被膜は、基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜に封孔処理、第１および第２塗装処理を施して形成される複層被膜であり、軸受固定面ｃ、ｄにおいては該各処理が施されていない、基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜である。なお、形成される被膜の膜厚は、軸受寸法に対して非常に薄いため、被膜自体の図示は省略している（破線で示す範囲が被膜形成域、図３、図４においても同様）。

軸受固定面ｃ、ｄに形成される防錆被膜は、金属溶射などによる多孔質被膜の形成後に封孔処理および第１、第２塗装処理をあえて行わず、多孔質状のままとする（即ち、防錆被膜は、軸受固定面ｃ、ｄにおいては多孔質被膜それ自体である）。図１に示すように、軸箱への固定は、多くのボルトで締結することで行なうが、軸受固定面の防錆被膜を多孔質被膜それ自体とすることで、固定時に各ボルトで均質な締結力が得られやすくなり、使用中の振動によるボルトの緩み、締結部のスティックスリップの発生、異音の発生などを防止できる。

本発明の転がり軸受の他の実施例について図３に基づいて説明する。図３は、風力発電機の大型軸受（ヨー軸受、ブレード軸受）の一部断面拡大図を示す。図３に示す態様の転がり軸受１は、歯車７が設けられていない以外は、図１および図２に示す態様と同様である。この態様では歯車７を有さないので、上述の防錆被膜が、図１および図２に示す態様の箇所に加えて、内輪２の内径面の全面に形成されている。

本発明の転がり軸受の他の実施例について図４に基づいて説明する。図４は、シール付きの深溝玉軸受の断面図を示す。図４に示す態様の転がり軸受１は、内輪２および外輪３の軸方向両端開口部をシールするシール部材９を備えてなる。シール部材９のシール面側となる内輪２および外輪３の軸受端面（軸受両幅面）に、上述の防錆被膜が形成されている。該転がり軸受１は、内輪内径、外輪外径が他部材に嵌合されて使用されるものである。軸受端面の一部も軸受固定面となる。このため、内輪２および外輪３の軸受端面に形成される該防錆被膜は、軸受固定面である部分においては封孔処理および第１、第２塗装処理を行っていない、基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜のままであり、それ以外では基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜に封孔処理、第１および第２塗装処理を施して形成される複層被膜である。嵌合面となる内輪内径面、外輪外径面には、上記被膜は形成していないが、必要に応じて、これらの面に上記の各処理を行っていない多孔質被膜を形成してもよい。

内輪２および外輪３の軸受端面に形成された上記防錆被膜における多孔質被膜の犠牲陽極作用により、シール部材９を含むシール部の腐食を防止できる。これにより、シール部の腐食によるシール性の低下、それに伴うグリースなどの潤滑剤の漏えいおよび寿命低下を防止できる。

本発明の転がり軸受は、上記例示したものの他、自動調心ころ軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受としても使用できる。

本発明において防錆被膜が形成される軸受部材の基材は、鉄系材料（鋼材）からなることができ、鋼材の例としては高炭素クロム軸受鋼、浸炭鋼（肌焼き鋼）、ステンレス鋼、高速度鋼、冷間圧延鋼、熱間圧延鋼などが挙げられる。また、これらの鋼材に、高周波熱処理、窒化処理などを施したものも使用できる。これらの中でも、浸炭鋼（肌焼き鋼）は、浸炭焼入れにより、表面から適当な深さまで硬化させ、比較的硬さの低い心部を形成することにより、硬さと靭性を兼ね備え、耐衝撃性に優れているため、本発明の軸受部材（特に大型転がり軸受のもの）の基材として好ましい。具体的には、ＳＣＭ４４５、ＳＣＭ４４０などに代表されるクロムモリブデン鋼などの鉄系機械構造用合金鋼（ＪＩＳ Ｇ４０５３）、または、Ｓ４８Ｃ、Ｓ５０Ｃなどに代表される機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ４０５１）が挙げられる。

本発明における犠牲陽極作用を有する多孔質被膜は、軸受部材の基材との関係で、犠牲陽極作用を発揮し得る被膜である。該被膜は、被膜形成対象となる軸受部材の基材よりも、イオン化傾向の大きい金属を含んだ被膜であればよく、特に材質、形成方法は制限されない。なお、イオン化傾向は、水溶液中における水和金属イオンと単体金属との間の標準酸化還元電位の順であり、該電位が負の場合、その絶対値が大きいものほど、「イオン化傾向が大きい」という。

この被膜の材質としては、軸受部材の基材が上記の鉄系材料からなる場合、鉄よりもイオン化傾向の大きい金属である、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムなどの元素を含む材料とする。この被膜の形成方法としては、例えば、亜鉛を含んだジンクリッチペイント（ジンクリッチ塗装）による塗装処理や、亜鉛やアルミニウム、アルミニウムと亜鉛からなる合金や擬合金、アルミニウムとマグネシウムやアルミニウムとチタンからなる合金などを溶射材として用いる溶射被膜処理が挙げられる。溶射被膜を形成する前処理として、溶射被膜と基材との密着力を確保するために、ブラスト処理による基材の粗面化を行うことが好ましい。

溶射方法としては、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、レーザ溶射などの公知の溶射方法を採用できる。これらの中でも、アーク溶射を用いることが好ましい。アーク溶射は、２本の金属ワイヤの間にアークを発生させてワイヤを溶融し、該ワイヤを送給しながらガス噴射によって溶滴を微細化させて基材に吹き付けて被膜形成する方法であり、上記亜鉛、アルミニウム、マグネシウムなどを含む材料を溶射材として利用でき、基材との密着力も確保し易い。

溶射被膜は、いずれの溶射方法を採用した場合でも、粒子径分布のある多数の粒子が粒子間表層のみで融着して形成され、必然的に粒子境界に空隙や間隙が生成し、多孔質となる。溶射時に溶射材の融点が低いほど小さな粒子となり易いため、得られる被膜（多孔質体）の空孔も小さくなり易く、軸受固定面において、締結部の緩み防止やスティックスリップの防止効果は得られにくくなる。このことから、上記溶射材の中でも、亜鉛よりも融点の高いアルミニウムや、アルミニウムとマグネシウムからなる合金を用いることが好ましい。

溶射被膜の気孔率は、３〜４０％、好ましくは５〜２０％とすることが好ましい。気孔率は、溶射条件などにより調整可能である。気孔率が３％未満であると、締結部の緩み防止やスティックスリップの防止効果は得られにくくなる。一方、気孔率が４０％をこえる場合、耐食性の向上が十分に図れないおそれがある。

上記溶射材の種類および気孔率の範囲は、軸受固定面における好適条件であるが、他の部位における溶射被膜についても同じ条件で形成してよい。

本発明における犠牲陽極作用を有する多孔質被膜の表面は、平滑なほど汚れが付着し難く、より高い耐久性が得られることから、表面粗さを１３０μｍＲｚ以下とすることが好ましく、１００μｍＲｚ以下とすることがより好ましい。また、軸受固定面に該被膜を形成することを考慮すると、膜厚の均一性も合わせて要求される。これらのことから、具体的には膜厚の相互差１００μｍ以下とすることで、使用時にガタの発生や固定の緩み、スティックスリップによる軸箱との滑りなどの発生を防止できる。相互差は、好ましくは７０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。

本発明における犠牲陽極作用を有する多孔質被膜の厚みについては、要求される耐久性を確保できれば、特に何ら制限されるものではない。例えば、犠牲陽極作用を有する多孔質被膜自体の膜厚は、１０〜５００μｍが好ましく、５０〜５００μｍがより好ましく、１００〜２００μｍが最も好ましい。また、塗装被膜（第１塗装層と第２塗装層をあわせたもの）の膜厚は、１０〜５００μｍが好ましく、５０〜５００μｍがより好ましく、１００〜５００μｍがさらに好ましく、１００〜２００μｍが最も好ましい。

上述のように、本発明においては、犠牲陽極作用を有する多孔質被膜が被膜形成域全体上に形成され、そのうち、被膜形成域の少なくとも一部の上に形成されたものが、上述の封孔処理、第１および第２の塗装処理を施される。この封孔処理、第１および第２の塗装処理は、該被膜の耐久性、耐食性、環境遮断性などを向上させる目的で施される。

上記封孔処理に用いられる封孔処理剤は、第１の塗装処理に使われるエポキシ樹脂塗料を有機溶剤などの希釈剤で希釈したものである。封孔処理剤の希釈率は、封孔処理剤を作るときに配合される該エポキシ樹脂塗料および希釈剤の重量を用いて、１００×（配合される希釈剤の重量／配合されるエポキシ樹脂塗料の重量）％で定義される。封孔処理剤の希釈率は、１０〜３０％であることが好ましく、１５〜２５％であることが更に好ましい。希釈率が１０％未満であると多孔質被膜の空孔への浸透性が悪く、希釈率が３０％を越えると防錆能力が低くなる。

封孔処理の方法は、基材上に形成された犠牲陽極作用を有する多孔質被膜の表面から該多孔質被膜に封孔処理剤を含浸できる方法であれば、特に限定されない。例えば、多孔質被膜の表面に封孔処理剤を塗布する方法が挙げられる。多孔質被膜の孔に浸入した封孔処理剤は、例えば、それに含まれるエポキシ基含有成分と硬化剤とが化学反応して３次元網目構造を形成して、硬化する。

第１の塗装処理は、犠牲陽極作用を有する多孔質被膜に対して封孔処理を施したものの外表面を、エポキシ樹脂塗料で塗装する処理である。第２の塗装処理は、第１の塗装処理で形成された塗装膜の外表面を、ウレタン樹脂塗料で塗装する処理である。

上述のように、本発明の防錆被膜は、被膜形成域全体において複層被膜である場合と、被膜形成域の一部（軸受固定面など）を除いて複層被膜である場合がある。複層被膜は、犠牲陽極作用を有する多孔質被膜の封孔処理体からなる基礎層と、基礎層上の、第１の塗装処理によって形成された第１塗装層（中塗り層）と、第１塗装層上の、第２の塗装処理によって形成された第２塗装層（上塗り層）とからなる。図５は、複層被膜の一例を示す該被膜の断面模式図である。

図５に示された本発明の防錆被膜（複層被膜）は、鉄系材料からなる基材１０に形成されており、基材表面１０ａはブラスト処理されている。基礎層１１は、ブラスト処理された基材表面上にアルミニウムを溶射して多孔質被膜を形成し、該多孔質被膜に該多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸させる封孔処理を施して得られた封孔処理体からなる層である。第１塗装層１２は、該封孔処理体の表面にエポキシ樹脂塗料を塗装して形成された層であり、第２塗装層１３は、この層の表面にウレタン樹脂塗料を塗装して形成された層である。

上記封孔処理剤は、上記エポキシ樹脂塗料を希釈したものである。基礎層１１の第１塗装層側には、多孔質被膜において封孔処理剤が浸透した所まで封孔処理層１１ａが形成されており、基礎層１１の残りの部分は、孔が封止されていないアルミニウム溶射層１１ｂとなっている。

本発明の転がり軸受において、潤滑剤として封入するグリースは、通常、転がりに用いられるグリースであれば特に制限なく用いることができる。グリースを構成する基油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、りん酸エステル油、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、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。これらの基油は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。

使用する基油の動粘度（４０℃）としては、３０〜６００ｍｍ^２／ｓが好ましい。特に、風力発電機の大型軸受用途などにおいては、３００〜６００ｍｍ^２／ｓが好ましい。風力発電機の大型軸受は、風力が弱い時には、極めて低い回転数で回転する場合があり、該軸受転走面における油膜は比較的薄く不安定となる。このため、４０℃における動粘度が３００ｍｍ^２／ｓ 未満の場合は、油膜切れを起こしやすくなるおそれがある。一方、４０℃における動粘度が６００ｍｍ^２／ｓより高いと、転走面への潤滑油の供給性に劣り、フレッチング（微動摩耗）が起こりやすくなる。また、風力発電機のブレードまたはヨーを支持する転がり軸受は、通常、連続的な回転はなく、風向にあわせてブレード、ナセルの角度を調整する時に動かすものであり、これらの軸受の基油としては、動粘度（４０℃）が５０ｍｍ^２／ｓ程度のものを使用できる。

また、グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。

また、グリースには、必要に応じて公知の添加剤を添加できる。添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。

グリース組成物の混和ちょう度（ＪＩＳ Ｋ ２２２０）は、２００〜３５０の範囲にあることが好ましい。ちょう度が２００未満である場合は、低温での油分離が小さく潤滑不良となり、風力発電機の大型軸受用途などにおいて、フレッチング（微動摩耗）が起こりやすくなる。一方、ちょう度が３５０をこえる場合は、グリースが軟質で軸受外に流出しやすくなる。

本発明の転がり軸受では、グリースを封入したシール付軸受において、腐食性の高い環境下での使用においても、シール部の腐食によるシール性の低下を防止できるので、漏えいなどのおそれが少なく、上記の中で要求特性に応じた任意のグリースを採用できる。

防錆被膜の形成に用いる封孔処理剤の希釈率が互いに異なる実施例１〜５の試験片に対して防錆能力の比較試験を行った。各試験片は、材質がＳＳ４００であり、寸法が８０ｍｍ×２０ｍｍ×ｔ３ｍｍである。各試験片の基材の全面に、アルミニウム溶射材を用いてアーク溶射により溶射被膜を形成し、この表面を希釈率が実施例毎に異なる封孔処理剤を用いて封孔処理した。封孔処理に用いた封孔処理剤は、第１の塗装処理に用いるべきエポキシ樹脂塗料を希釈剤で希釈したものである。希釈率は、実施例１〜５において、順に１０％、２０％、４０％、６０％、８０％とした。実施例１〜５は、この希釈率が異なることを除き、共通の条件で作成した。

図７に示す試験槽１４を用い、作成された各試験片１５を、該試験漕内の空気バブリングにより酸素飽和状態とした温度３０℃の３．５重量％塩化ナトリウム水溶液に浸漬した。図７において、１６はシリコンゴム栓、１７は空気であり、図中黒矢印は空気の流れである。浸漬期間は１か月とし、浸漬前および浸漬期間経過後の試験片の重量を計測し、その変化を確認した。図６はこの結果を示す図であり、各実施例の試験片の重量変化量を示している。

図６で示されているように、封孔処理剤の希釈率を２０％とした実施例２が最も重量増加量が小さく、希釈率をこれより高くしても低くしても重量増加量が大きくなる。これにより、封孔処理剤の希釈率を２０％付近に設定すると、被膜の高い防錆能力が得られることがわかった。

本発明の転がり軸受は、耐食性に優れ、高湿環境や、結露の発生し易い環境、洋上、沿岸などの腐食性の高い環境で使用する大型軸受として利用でき、例えば、風力発電機のブレードまたはヨーを支持する軸受として好適に利用できる。

１ 転がり軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ 保持器
６ 軸受内空間
７ 歯車
８ ボルト穴
９ シール部材
１０ 基材
１０ａ 基材表面
１１ 基礎層
１１ａ 封孔処理層
１１ｂ アルミニウム溶射層
１２ 第１塗装層
１３ 第２塗装層
１４ 試験槽
１５ 試験片
１６ シリコンゴム栓
１７ 空気

Claims (7)

1. 転がり軸受であって、該転がり軸受を構成する１または２以上の軸受部材は、基材の表面の所定の範囲に防錆被膜を形成してなり、
   前記防錆被膜は、前記範囲の全部に、前記基材に対して犠牲陽極作用を有する多孔質被膜を形成し、
   前記範囲の少なくとも一部における前記多孔質被膜に対して、前記多孔質被膜の表面から封孔処理剤を含浸させる封孔処理をし、前記多孔質被膜に前記封孔処理をして得られる封孔処理体の表面をエポキシ樹脂塗料で被覆する第１の塗装処理をしてなり、
   前記封孔処理剤が、前記エポキシ樹脂塗料を希釈したものであることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記防錆被膜は、前記第１の塗装処理で形成された塗装面をウレタン樹脂塗料で被覆する第２の塗装処理をしてなることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記封孔処理剤が、前記エポキシ樹脂塗料を希釈率１５〜２５％で希釈したものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受。
4. 前記基材は鉄系材料からなり、前記多孔質被膜が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムのいずれかの元素を含む材料からなることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の転がり軸受。
5. 前記多孔質被膜が、前記材料を溶射材として用いて形成された溶射被膜であることを特徴とする請求項４記載の転がり軸受。
6. 前記軸受部材のうち少なくとも一部の軸受部材の基材は、前記防錆被膜が形成される前記範囲に含まれる軸受固定面を有し、
   該軸受固定面に形成された前記多孔質被膜に対しては、前記封孔処理および前記塗装処理が行われないことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載の転がり軸受。
7. 前記転がり軸受が、風力発電機のブレードまたはヨーを支持する軸受であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の転がり軸受。

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