JP2571594B2 - 電食防止型転がり軸受 - Google Patents

電食防止型転がり軸受

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JP2571594B2 JP63007283A JP728388A JP2571594B2 JP 2571594 B2 JP2571594 B2 JP 2571594B2 JP 63007283 A JP63007283 A JP 63007283A JP 728388 A JP728388 A JP 728388A JP 2571594 B2 JP2571594 B2 JP 2571594B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転機器類の摺動部分に広く用いられる
電食防止型転がり軸受に関するものである。
〔従来の技術〕
車輌用駆動装置、車輌用車軸装置、電動機等に使用さ
れている玉軸受、円筒ころ軸受、円すい軸受、ニードル
軸受などの軸受の周囲に、電気機器が存在すると、転動
体を介して軸受の外内輪に電流が流れることがあり、電
流が流れると、外内輪と転道体との接点は点もしくは線
接触であることから、両者の間で放電が起こって局部的
に溶融し、いわゆる電食のために軸受寿命が低下すると
いう問題が生じている。
このような電食を防止するために、たとえば軸受の外
輪と内輪の両方またはいづれか一方の軌道輪の相手材
(ハウジングや軸など)と接触する面に、下地用の被膜
処理を施し、その上にプラスチックなどの非金属材によ
る絶縁被膜を設ける方法(特開昭55-10111号公報)、ま
た、この絶縁被膜には溶射法によるセラミック被膜が有
効であって、さらにこの溶射被膜層の気孔に合成樹脂な
どの有機化合物を充填させ、気孔内に水分や導電物が入
り込むことを防いで絶縁性の低下を防止するという方法
(実開昭61-2454号公報)等が提案されているが、これ
らの方法もつぎのような欠点を有する。すなわち、前者
の絶縁被膜がプラスチックの場合には、プラスチック中
の不純物、吸湿または高分子自身のイオンへの解離など
により、プラスチック中を移動するイオン量が増大し電
流が流れるという問題がある。前述の高分子自身のイオ
ンへの解離のしやすさは、プラスチックのもつ誘電率の
大きさと関係が深く、一般に誘電率の高いもの程イオン
化しやすいことから、フッ素樹脂、その中でも特に誘電
率の低い四フッ化エチレン樹脂やポリエチレン等の誘電
率の非常に小さい無極性高分子の利用が考えられるが、
フッ素樹脂は周知のごとく非粘着性を有するため、基材
と良好な密着強度を得るためには、フッ素樹脂を溶融さ
せる〔これを融着法と略称する〕(ただし四フッ化エチ
レン樹脂は溶融粘度が高いため不適当)か、接着性の良
好な造膜性重合体を溶解した有機溶剤中にフッ素樹脂を
分散させた液を塗布して焼き付ける〔これを塗布法と略
称する〕などの方法をとらなければならず、その結果融
着法においてはフッ素樹脂の溶融温度が高いために軸受
の寸法制度が保たれず使用に耐えられなくなり、一方塗
布法においては接着性の良好な造膜性重合体、具体的に
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
ポリアミドイミド樹脂等は、極性が高いことから誘電率
が大きくてイオンへ解離しやすく、漏れ電流が発生しや
すいという問題があり、また、ポリエチレンを用いたと
きには、密着強度が弱いことおよび使用時の耐熱性に問
題がある。また、フッ素樹脂またはポリエチレン等の低
誘電率を有するプラスチック以外のプラスチック、具体
的には、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド
樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂を選
んだ場合においても、これらはいづれも極性高分子であ
って誘電率が比較的高く、相当量のイオン化が考えられ
るうことから電流が漏れるという危険性があった。
絶縁体被膜としてセラミックを用いたときには前述し
たプラスチックにおけるイオンへの解離の問題はほとん
どないが、その施工法に問題がある。すなわちセラミッ
クを融着させるには相当な高温が必要であるが、そのよ
うな高温度下では軸受材に変質または大きな寸法変化が
起こるということである。そこで、これらを防ぐため
に、基材に高熱がかかる時間を短くして被害を極力小さ
くした方法(セラミック溶射法)があるが、この方法に
よって形成される被膜はポーラス状であり種々の欠点が
あるため、前述したような溶射被膜層の気孔に合成樹脂
などの有機物を充填するという方法が提案されている。
この方法は溶射法の欠点を補う優れた方法ではあるが、
気孔の封孔剤として使用されるフェノール系、エポキシ
系等の合成樹脂は、前述のように、イオンへ解離しやす
い性質をもつものであるため、漏れ電流が流れるという
問題点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような漏れ電流がいかに微小であっても、軸受に
電食を起こすに充分な効果があり、根本的に電食を防止
するような転がり軸受は未だ存在しないという問題点が
あり、それを解決することが課題であった。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、この発明は転がり軸受
の外輪および内輪の両方またはそのいづれか一方のの軌
道の少なくともはめあい面側の表面に、金属アルコキシ
ドを有機溶剤に溶解した塗液を塗布し、200℃以下の低
温にて焼き付けすることによって金属酸化物系のセラミ
ック被膜を形成した電食防止型転がり軸受とする手段を
採用したものである。以下その詳細を説明する。
この発明に用いる金属アルコキシドは一般式 M(OR)n 〔ここでMはSi、Zr等の金属もしくは部分アルキル化さ
れた金属、Rはアルキル基、nは4以下の正の整数〕 で示される化合物で容易に加水分解され、有機高分子の
ような縮合過程を経て金属酸化物もしくはその水和物に
変化する。たとえば、つぎのような反応である。
M(OR)n+nH2O→M(OR)n+nROH M(OR)n→MOn/2+(n/2)H2O つぎにこの発明の有機溶剤はアルコール類であり、中
でも沸点がその他の性質からイソプロピルアルコールが
実用的であるが、上記金属アルコキシドをこれら有機溶
剤に溶解させる。この際の金属アルコキシドの濃度は特
に限定されるものではなく、浸漬法、吹き付け法、ロー
ティング法その他塗装法に適用した粘度の溶液とすれば
よい。
さらにこの発明における低温焼き付けとは、基材の軸
受材が変質しない200℃、好ましくは180℃以下における
熱処理であり、この焼き付けによって金属アルコキシド
塗膜はセラミックコーティング被膜(金属酸化物被膜)
に変化する。
この発明に用いるセラミックコーティング被膜の下地
材との結合性を高めるために、脱脂処理、ブラスト処
理、リン酸塩被膜処理、黒ぞめ処理などの表面処理を予
め施しておくことは好ましい。
また、この発明に用いる金属アルコキシド溶液中に、
絶縁性、高度等に悪影響を及ぼさない範囲で、炭酸カル
シウム、マイカ、タルク等の無機充填材を添加してもよ
い。
なお、金属アルコキシド溶液を塗布する方法として
は、特に限定するものではなく、吹き付け、浸漬、ロー
ルコーティング、刷毛塗り等通常広く利用されている各
種の塗布法が適用でき、実施例のように被膜層の厚みが
20μm程度の薄膜であっても、ピンホールが生じないた
めに充分な効果が得られる。
さらに、薄膜で漏れ電流に対しても充分な絶縁性を得
ることができ、膜厚のバラツキがほとんどないことか
ら、この被膜を形成した後に後加工(研削等)によって
寸法精度を高める必要はなく、また、この被膜が高硬度
で耐傷性に優れることから、ハウジングおよび軸とのか
ん合時における傷が原因となって電気絶縁性が低下する
という問題も生じない。
〔実施例〕
実施例1: 軸受鋼(SUJ−2)の板材(50mm平方、厚み2mm)の表
面に、金属アルコキシド(日本合成ゴム社製:SiO2・Zr
O2系)を55重量%含有するイソプロピルアルコール溶液
を塗布し、180℃に調整された加熱器の中で焼き付け処
理を行ない、厚み20μmの被膜を形成した。得られた板
材に対し、ASTM−D257に基づく体積抵抗率の測定および
JIS−Z2371に基づく塩水噴霧試験とを実施したところ、
体積抵抗率は1015Ω−cmであり、また塩水噴霧試験にお
いては錆の発生は全く認められなかった。
実施例2: 第1図に示すように材質がSUS440Cである外輪1、内
輪2、転動体3および保持器4で構成される深みぞ玉軸
受(呼び型番6217、内径85mm、外径150mm、巾28mm)の
外輪1の外周面に、実施例1で用いたと同じ金属アルコ
キシドを45重量%含有するイソプロピルアルコール溶液
を塗布し、150℃に調節された過熱器の中で焼き付け処
理を行ない、厚み10μmの被膜5を形成した。このよう
なセラミック被膜処理を施した軸受について、つぎのよ
うな方法で試験を行なった。その結果電気抵抗は1014Ω
−cmとなり、非常に薄い皮膜でも絶縁性はきわめて良好
であった。
試験方法: アドバンテスト社製デジタルマルチメーターを用い、
軸受の外輪外径面と内輪内径面との間の電気抵抗を測定
する。
実施例3: 第2図に示すようなシール体6を有することのみが異
る以外は実施例2と同じ深みぞ玉軸受の外輪1の外周面
および内輪2の内周面に、実施例1で用いたと同じ金属
アルコキシドを55重量%含有するイソプロピルアルコー
ル溶液を塗布し、実施例2と同様の焼き付け処理を行な
って、厚み20μmの被膜5を形成した。この軸受に対し
て実施例1と同様の試験を行なった結果、実施例2と同
様きわめて優れた絶縁性の軸受であることが認められ
た。なお、玉軸受に代わる円筒ころ軸受についても全く
同様の効果が認められた。
比較例1および2: 実施例1と同じ板材を使用し、比較例1においては表
面にリン酸樹被膜処理を行なった後フッ素樹脂焼き付け
用コーティング剤であるダイキン工業社製:TC7105GN
(バインダーはポリアミドイミド樹脂)を吹き付けて30
μmの膜厚に塗布し、また比較例2においては、表面に
リン酸塩被膜処理した後エポキシ樹脂(ソマール工業社
製:エピフォームF−219)を静電粉体塗装にて50μm
の膜厚に塗布したこと以外は、いずれも実施例1と同様
であり、得られた板材について同様の試験を行なった結
果、体積抵抗率は比較例1では1011Ω−cm、比較例2で
は1012Ω−cmといずれも低く、また塩水噴霧試験はいず
れも錆が発生した。
以上のことから、この発明の金属アルコキシドを出発
物質としたセラミックコーティングを用いたものは、被
膜の厚さが薄いにもかかわらず体積抵抗率が大きく、し
かも塩水噴霧試験においても錆が発生していないことか
ら、ピンホールのない電気絶縁性に優れたものであるこ
とがわかる。これに対してフッ素樹脂を使用しても焼き
付けするために必要なバインダー樹脂を使っている比較
例1、またはエポキシ樹脂を絶縁体として使用している
比較例2は厚膜にもかかわらず体積抵抗率が比較的小さ
く、塩水噴霧試験においては錆が発生しており、ピンホ
ールが存在していて好ましくないことがわかる。
〔効果〕
前記したように、この発明に用いたセラミックコーテ
ィング剤である金属アルコキシドは、通常の塗料のよう
に種々の方法で簡単に塗布でき、しかも、軸受材を変質
させたり寸法変化を起こすことのない低温下で焼き付け
するだけで、ピンホールがなく、電気絶縁性が高く、耐
傷性に優れた高硬度の被膜が形成され、さらにこれらの
性質は薄い膜であっても充分に発揮されることから、研
削などの後加工をする必要もなく、経済的にも優れた電
食防止軸受となる。したがって、この発明の意義は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、この発明の実施例に用いた深み
ぞ玉軸受の構造を示す断面図である。 1……外輪、2……内輪、3……転動体、4……保持
器、5……被膜、6……シール体。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転がり軸受の外輪および内輪の両方または
    そのいづれか一方の軌道の少なくともはめあい面側の表
    面に、金属アルコキシドを有機溶剤に溶解した塗液を塗
    布し、200℃以下の低温にて焼き付けすることによって
    金属酸化物系のセラミック被膜を形成したことを特徴と
    する電食防止型転がり軸受。
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