JP3282247B2 - 軸受及び燐酸マンガン塩被膜処理方法 - Google Patents
軸受及び燐酸マンガン塩被膜処理方法Info
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Description
【０００１】本発明は産業機械全般に適用される軸受、
特に、鉄鋼製造ライン用、車両用等の大型軸受として好
適な軸受及びその軸受に適用される燐酸マンガン塩被膜
処理方法に関する。
特に、鉄鋼製造ライン用、車両用等の大型軸受として好
適な軸受及びその軸受に適用される燐酸マンガン塩被膜
処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燐酸マンガン塩被膜処理液は、
２価のマンガンイオン、鉄イオン、ニッケルイオンと、
３価の燐酸イオンとからなる燐酸マンガン塩化合物の水
溶液により構成されている。そして、この燐酸マンガン
塩化合物は、金属表面の防錆効果、または鋼板等と塗料
との密着度向上効果や、金属摺動面に対する初期なじみ
促進効果等があることが従来より知られている。
２価のマンガンイオン、鉄イオン、ニッケルイオンと、
３価の燐酸イオンとからなる燐酸マンガン塩化合物の水
溶液により構成されている。そして、この燐酸マンガン
塩化合物は、金属表面の防錆効果、または鋼板等と塗料
との密着度向上効果や、金属摺動面に対する初期なじみ
促進効果等があることが従来より知られている。
【０００３】従って、燐酸マンガン塩被膜処理を施すこ
とにより、各種建設機械、または印刷機械等に防錆効果
を持たせたり、或は圧延鋼板等の塗装下地として鋼板等
と塗料との密着性を改善したり、軸受の内、外輪の軌道
面と転動体の表面との初期なじみを促進させることが従
来から行なわれている。
とにより、各種建設機械、または印刷機械等に防錆効果
を持たせたり、或は圧延鋼板等の塗装下地として鋼板等
と塗料との密着性を改善したり、軸受の内、外輪の軌道
面と転動体の表面との初期なじみを促進させることが従
来から行なわれている。
【０００４】特に鉄鋼製造ライン用、車両用等の大型軸
受に関しては、起動時のかじりを防止するために、低コ
ストで簡易な被膜処理方法である燐酸マンガン塩被膜処
理は不可欠である。
受に関しては、起動時のかじりを防止するために、低コ
ストで簡易な被膜処理方法である燐酸マンガン塩被膜処
理は不可欠である。
【０００５】このような被膜処理における被膜形成過程
は、燐酸マンガン塩水溶液の第１次解離により遊離燐酸
が生じ、母材の金属表面の鉄が溶解し、その金属表面で
水素イオン濃度が減少し、前記燐酸マンガン塩水溶液の
解離平衡が前記金属表面で移行しながら不溶性の燐酸マ
ンガン塩の結晶が表面に析出する。この燐酸マンガン塩
はマンガンと鉄とにより構成され、その結晶粒径、被膜
厚さ及び被膜粗さは、化合物の成分に左右される。即
ち、被膜処理液の組成の如何によっては、金属表面に析
出した燐酸マンガン塩の結晶粒径が大きく、内、外輪の
軌道面及び転動体の表面の粗さが増大し、実際の接触面
積の減少と、それに伴う表面粗さの増大とによって、油
膜の形成能力が不足して早期に表面被膜の剥離現象が発
生する。
は、燐酸マンガン塩水溶液の第１次解離により遊離燐酸
が生じ、母材の金属表面の鉄が溶解し、その金属表面で
水素イオン濃度が減少し、前記燐酸マンガン塩水溶液の
解離平衡が前記金属表面で移行しながら不溶性の燐酸マ
ンガン塩の結晶が表面に析出する。この燐酸マンガン塩
はマンガンと鉄とにより構成され、その結晶粒径、被膜
厚さ及び被膜粗さは、化合物の成分に左右される。即
ち、被膜処理液の組成の如何によっては、金属表面に析
出した燐酸マンガン塩の結晶粒径が大きく、内、外輪の
軌道面及び転動体の表面の粗さが増大し、実際の接触面
積の減少と、それに伴う表面粗さの増大とによって、油
膜の形成能力が不足して早期に表面被膜の剥離現象が発
生する。
【０００６】一般に、油膜形成の条件は、パラメータと
して表面粗さと油の粘性に支配される。
して表面粗さと油の粘性に支配される。
【０００７】従来のこの種の被膜処理においては、遊離
燐酸（Ｈ3ＰＯ4）の濃度（以下、遊離酸度ＦＡと呼ぶ）
と、第１燐酸マンガンの濃度と遊離燐酸の濃度との和
（以下、全酸度ＴＡと呼ぶ）とにより、上述した被膜特
性が得られる。
燐酸（Ｈ3ＰＯ4）の濃度（以下、遊離酸度ＦＡと呼ぶ）
と、第１燐酸マンガンの濃度と遊離燐酸の濃度との和
（以下、全酸度ＴＡと呼ぶ）とにより、上述した被膜特
性が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の被
膜処理を施した従来の軸受（例えば、特開昭５８−１１
３６２７号）においては、その初期なじみ終了後は表面
被膜の脱膜により母材の金属表面が露出してくるため、
転動体の表面と、内、外輪の軌道面との転がり接触部
は、油膜を介して潤滑しなければならない。
膜処理を施した従来の軸受（例えば、特開昭５８−１１
３６２７号）においては、その初期なじみ終了後は表面
被膜の脱膜により母材の金属表面が露出してくるため、
転動体の表面と、内、外輪の軌道面との転がり接触部
は、油膜を介して潤滑しなければならない。
【０００９】しかしながら、従来の軸受にあっては、母
材の金属表面の鉄の溶解速度が高く、該金属表面の粗さ
が増大するため、初期なじみが終了し、表面被膜の脱膜
後における内、外輪の軌道面と転動体の表面との間での
油膜形成能力が不足するという問題点があった。
材の金属表面の鉄の溶解速度が高く、該金属表面の粗さ
が増大するため、初期なじみが終了し、表面被膜の脱膜
後における内、外輪の軌道面と転動体の表面との間での
油膜形成能力が不足するという問題点があった。
【００１０】特に大型ころ軸受等において、負荷のかた
よりによって、ころの滑りが発生する場合は、油膜形成
能力不足が軸受の寿命に多大な悪影響を及ぼす。これを
防止するため母材の金属表面の鉄の溶解速度よりも燐酸
マンガン塩の結晶生成速度を高くすると、生成された膜
が厚くなり、軸受としての寸法公差に悪影響を与えると
いう問題点があった。
よりによって、ころの滑りが発生する場合は、油膜形成
能力不足が軸受の寿命に多大な悪影響を及ぼす。これを
防止するため母材の金属表面の鉄の溶解速度よりも燐酸
マンガン塩の結晶生成速度を高くすると、生成された膜
が厚くなり、軸受としての寸法公差に悪影響を与えると
いう問題点があった。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、寸法公差に悪影響を与えること
なく、内、外輪の軌道面と転動体の表面との間での油膜
形成能力を向上させた軸受を提供することである。ま
た、本発明の第２の目的は、上述した軸受を得るための
燐酸マンガン塩被膜処理方法を提供することにある。
で、その第１の目的は、寸法公差に悪影響を与えること
なく、内、外輪の軌道面と転動体の表面との間での油膜
形成能力を向上させた軸受を提供することである。ま
た、本発明の第２の目的は、上述した軸受を得るための
燐酸マンガン塩被膜処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した第１の目的を達
成するために本発明の請求項１記載の軸受は、内、外輪
の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの表面を、燐酸
マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処理液で被膜処
理して前記１つの表面に燐酸マンガン塩被膜を形成して
なる軸受において、前記燐酸マンガン塩被膜の厚さを２
〜１０μｍに設定すると共に、前記被膜処理後の前記表
面の粗さと前記被膜処理前の前記表面の粗さとの比を２
以下に設定し且つ前記被膜処理後の前記表面の粗さをＲ
ａで０．４μｍ以下に設定したことを特徴とする。ま
た、上述した第１の目的を達成するために本発明の請求
項２記載の軸受は、請求項１記載の軸受において、前記
燐酸マンガン塩被膜中の燐酸マンガン塩結晶の粒径が
１．５μｍを超え１５μｍ以下であることを特徴とす
る。また、上述した第２の目的を達成するために本発明
の請求項３記載の燐酸マンガン塩被膜処理方法は、内、
外輪の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの表面を、
燐酸マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処理液で被
膜処理して前記１つの表面に燐酸マンガン塩被膜を生成
する燐酸マンガン塩被膜処理方法において、前記燐酸マ
ンガン塩化合物の水溶液のＭｎ（マンガン）イオン濃度
が３０００ｐｐｍを超え１０，０００ｐｐｍ以下、前記
燐酸マンガン塩化合物の水溶液の遊離酸濃度（ＦＡ）が
０．３〜０．５ｍｏｌ／ｌ、全酸度（ＴＡ）が４〜７ｍ
ｏｌ／ｌ、酸比（ＡＲ）が８〜１３であることを特徴と
する。
成するために本発明の請求項１記載の軸受は、内、外輪
の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの表面を、燐酸
マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処理液で被膜処
理して前記１つの表面に燐酸マンガン塩被膜を形成して
なる軸受において、前記燐酸マンガン塩被膜の厚さを２
〜１０μｍに設定すると共に、前記被膜処理後の前記表
面の粗さと前記被膜処理前の前記表面の粗さとの比を２
以下に設定し且つ前記被膜処理後の前記表面の粗さをＲ
ａで０．４μｍ以下に設定したことを特徴とする。ま
た、上述した第１の目的を達成するために本発明の請求
項２記載の軸受は、請求項１記載の軸受において、前記
燐酸マンガン塩被膜中の燐酸マンガン塩結晶の粒径が
１．５μｍを超え１５μｍ以下であることを特徴とす
る。また、上述した第２の目的を達成するために本発明
の請求項３記載の燐酸マンガン塩被膜処理方法は、内、
外輪の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの表面を、
燐酸マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処理液で被
膜処理して前記１つの表面に燐酸マンガン塩被膜を生成
する燐酸マンガン塩被膜処理方法において、前記燐酸マ
ンガン塩化合物の水溶液のＭｎ（マンガン）イオン濃度
が３０００ｐｐｍを超え１０，０００ｐｐｍ以下、前記
燐酸マンガン塩化合物の水溶液の遊離酸濃度（ＦＡ）が
０．３〜０．５ｍｏｌ／ｌ、全酸度（ＴＡ）が４〜７ｍ
ｏｌ／ｌ、酸比（ＡＲ）が８〜１３であることを特徴と
する。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
る。
【００１６】図１は本発明の一実施例に係る軸受におけ
る内輪の要部拡大断面図であり、同図中、１は金属より
なる内輪で、その軌道面１ａには燐酸マンガン塩化合物
の水溶液からなる被膜処理液で被膜処理することにより
燐酸マンガン塩被膜２が施されている。
る内輪の要部拡大断面図であり、同図中、１は金属より
なる内輪で、その軌道面１ａには燐酸マンガン塩化合物
の水溶液からなる被膜処理液で被膜処理することにより
燐酸マンガン塩被膜２が施されている。
【００１７】ここで、本発明の軸受において従来と異な
る新規な点は、前記被膜処理液の成分を調整することに
より、前記被膜処理後の前記内輪１の軌道面１ａの粗さ
Ａと、前記被膜処理前の前記内輪１の軌道面１ａの粗さ
Ｂとの比を２以下、即ちＡ／Ｂ≦２に設定したことであ
る。
る新規な点は、前記被膜処理液の成分を調整することに
より、前記被膜処理後の前記内輪１の軌道面１ａの粗さ
Ａと、前記被膜処理前の前記内輪１の軌道面１ａの粗さ
Ｂとの比を２以下、即ちＡ／Ｂ≦２に設定したことであ
る。
【００１８】本発明における燐酸マンガン塩被膜特性
は、その被膜処理液の組成を構成する全酸度ＴＡ、遊離
酸度ＦＡ、これらの比（以下、酸比ＡＲと称す。ＡＲ＝
ＴＡ／ＦＡ）及びマンガン（Ｍｎ）イオン濃度により決
まる。また、燐酸マンガン塩被膜は、被膜される母材金
属表面の粗さ（下地表面粗さ）、析出する燐酸マンガン
塩結晶の粒径及び膜厚を左右する。更に燐酸マンガン塩
被膜には摺動性があり、摩擦を一時的に減少させる効果
がある。
は、その被膜処理液の組成を構成する全酸度ＴＡ、遊離
酸度ＦＡ、これらの比（以下、酸比ＡＲと称す。ＡＲ＝
ＴＡ／ＦＡ）及びマンガン（Ｍｎ）イオン濃度により決
まる。また、燐酸マンガン塩被膜は、被膜される母材金
属表面の粗さ（下地表面粗さ）、析出する燐酸マンガン
塩結晶の粒径及び膜厚を左右する。更に燐酸マンガン塩
被膜には摺動性があり、摩擦を一時的に減少させる効果
がある。
【００１９】次に本発明の具体的実施例１，２及び比較
例１〜５として、前記ＡＲとＭｎイオン濃度が軸受母材
の金属表面におよぼす影響と、被膜形成された表面が流
体（油）潤滑の構成要因として焼き付き寿命に関係する
ことを説明する。
例１〜５として、前記ＡＲとＭｎイオン濃度が軸受母材
の金属表面におよぼす影響と、被膜形成された表面が流
体（油）潤滑の構成要因として焼き付き寿命に関係する
ことを説明する。
【００２０】まず下記表１に示す内容の試験片を用意す
る。
る。
【００２１】
【表１】 上記表１の内容の試験片をアセトンにより３０℃で１０
分間超音波洗浄後、７０℃で２分間アルカリ脱脂処理を
行ない、更にイオン交換水で洗浄した後、表面調整剤と
して日本パーカーライジング社製プレパレンＶＭＡ，Ｖ
ＭＢ（商品名）を各３０ｇ使用して４０℃で４０秒間前
処理を行なった。
分間超音波洗浄後、７０℃で２分間アルカリ脱脂処理を
行ない、更にイオン交換水で洗浄した後、表面調整剤と
して日本パーカーライジング社製プレパレンＶＭＡ，Ｖ
ＭＢ（商品名）を各３０ｇ使用して４０℃で４０秒間前
処理を行なった。
【００２２】次いで、この試験片を本発明の実施例１，
２及び従来例である比較例１〜４の被膜処理液（化成処
理液）により、９５℃で１０分間被膜処理を施した。
２及び従来例である比較例１〜４の被膜処理液（化成処
理液）により、９５℃で１０分間被膜処理を施した。
【００２３】上述のようにして被膜処理した実施例１，
２、比較例１〜４の試験片及び被膜処理を行なわない比
較例５の試験片について、油潤滑による転がり滑りトル
クの経時変化を、「２円筒試験機」により調べた。
２、比較例１〜４の試験片及び被膜処理を行なわない比
較例５の試験片について、油潤滑による転がり滑りトル
クの経時変化を、「２円筒試験機」により調べた。
【００２４】図２は「２円筒試験機」の構成図である。
同図において、モータ３により動力伝達機構４を介して
第１の軸５と一体回転する第１の試験片ａの外周面と、
第１の軸５と変速ギヤ機構６を介して１０％増速されて
一体回転する第２の軸７と一体回転する第２の試験片ｂ
の外周面との摺接面間に０．３ｍ／秒の転がり滑りを与
えて、レバー比１：１０の荷重負荷装置で７０kgｆの荷
重Ｆをかけ、両試験片ａ，ｂにギヤオイルを１０cc塗布
した状態で試験を行ない、起動トルクと油膜の形成状態
を周波数変換器８により調べ、その起動トルクをレコー
ダ９で検出記録した。
同図において、モータ３により動力伝達機構４を介して
第１の軸５と一体回転する第１の試験片ａの外周面と、
第１の軸５と変速ギヤ機構６を介して１０％増速されて
一体回転する第２の軸７と一体回転する第２の試験片ｂ
の外周面との摺接面間に０．３ｍ／秒の転がり滑りを与
えて、レバー比１：１０の荷重負荷装置で７０kgｆの荷
重Ｆをかけ、両試験片ａ，ｂにギヤオイルを１０cc塗布
した状態で試験を行ない、起動トルクと油膜の形成状態
を周波数変換器８により調べ、その起動トルクをレコー
ダ９で検出記録した。
【００２５】実施例１，２、比較例１〜４の被膜処理液
の組成、実施例１，２、比較例１〜５の被膜特性及び
「２円筒試験機」による試験結果（起動トルク及び焼き
付き時間）を下記表２に示す。
の組成、実施例１，２、比較例１〜５の被膜特性及び
「２円筒試験機」による試験結果（起動トルク及び焼き
付き時間）を下記表２に示す。
【００２６】
【表２】 表２に示す如く本発明の実施例１における被膜処理液の
組成は、ＴＡが４０、ＦＡが４．０、ＡＲが１０、Ｍｎ
イオン濃度が２４８９ｐｐｍであり、本発明の実施例２
における被膜処理液の組成は、ＴＡが４５、ＦＡが５．
０、ＡＲが９、Ｍｎイオン濃度が１００００ｐｐｍであ
る。
組成は、ＴＡが４０、ＦＡが４．０、ＡＲが１０、Ｍｎ
イオン濃度が２４８９ｐｐｍであり、本発明の実施例２
における被膜処理液の組成は、ＴＡが４５、ＦＡが５．
０、ＡＲが９、Ｍｎイオン濃度が１００００ｐｐｍであ
る。
【００２７】また比較例１における被膜処理液の組成
は、ＴＡが４０、ＦＡが８．０、ＡＲが５、Ｍｎイオン
濃度が２５０５ｐｐｍであり、比較例２における被膜処
理液の組成は、ＴＡが４５、ＦＡが３．２、ＡＲが１
４、Ｍｎイオン濃度が２６００ｐｐｍであり、比較例３
における被膜処理液の組成は、ＴＡが４０、ＦＡが４．
０、ＡＲが１０、Ｍｎイオン濃度が１０００ｐｐｍであ
り、比較例４における被膜処理液の組成は、ＴＡが６
０、ＦＡが１０、ＡＲが６、Ｍｎイオン濃度が１２００
０ｐｐｍである。
は、ＴＡが４０、ＦＡが８．０、ＡＲが５、Ｍｎイオン
濃度が２５０５ｐｐｍであり、比較例２における被膜処
理液の組成は、ＴＡが４５、ＦＡが３．２、ＡＲが１
４、Ｍｎイオン濃度が２６００ｐｐｍであり、比較例３
における被膜処理液の組成は、ＴＡが４０、ＦＡが４．
０、ＡＲが１０、Ｍｎイオン濃度が１０００ｐｐｍであ
り、比較例４における被膜処理液の組成は、ＴＡが６
０、ＦＡが１０、ＡＲが６、Ｍｎイオン濃度が１２００
０ｐｐｍである。
【００２８】また実施例１及び２の特性は、被膜処理後
の試験片の表面粗さ（下地表面粗さ）がＲａで０．３μ
ｍ及び０．４μｍ、その粗さ変化量（被膜処理後の下地
表面粗さ／被膜処理前の下地表面粗さ）は１．５及び
２．０、燐酸マンガン塩結晶の粒径は８μｍ及び１０μ
ｍ、得られた被膜の厚さ（膜厚）は４．０μｍ及び７．
０μｍ、起動トルクは１８５kgｆ−cm及び２００kgｆ−
cm、焼き付き時間は９５分及び７８分である。
の試験片の表面粗さ（下地表面粗さ）がＲａで０．３μ
ｍ及び０．４μｍ、その粗さ変化量（被膜処理後の下地
表面粗さ／被膜処理前の下地表面粗さ）は１．５及び
２．０、燐酸マンガン塩結晶の粒径は８μｍ及び１０μ
ｍ、得られた被膜の厚さ（膜厚）は４．０μｍ及び７．
０μｍ、起動トルクは１８５kgｆ−cm及び２００kgｆ−
cm、焼き付き時間は９５分及び７８分である。
【００２９】また比較例１の場合は、ＴＡとＦＡとの酸
比ＡＲが実施例１及び２の場合のそれより小さく、この
組成の被膜処理液で被膜処理して得られた被膜は、試験
片の表面粗さを拡大し、析出される燐酸マンガン塩結晶
の粒径を増大させる。即ち、ＦＡはＰＨ＝３の弱酸性下
で金属表面を侵食する。即ち、ＰＨ＝８付近ではＭ ｎ2+
＋２Ｈ2ＰＯ4→Ｍｎ（Ｈ2ＰＯ4）が析出する。従って、
ＦＡが８．０と過剰になることでＡＲが５と小さくな
り、燐酸マンガン塩から解離する水素イオンが増えるた
め、鉄の溶解速度が高くなって侵食量が進み、試験片の
表面粗さが実施例１，２に比してＲａで１．５、粗さ変
化量が７．５と増加する。これは、試験片の表面粗さが
増大しているため転がり滑りの潤滑機構に不可欠な油膜
の形成能力に乏しく、焼き付き時間が実施例１，２に比
べて４７分と短くなった原因と推察できる。
比ＡＲが実施例１及び２の場合のそれより小さく、この
組成の被膜処理液で被膜処理して得られた被膜は、試験
片の表面粗さを拡大し、析出される燐酸マンガン塩結晶
の粒径を増大させる。即ち、ＦＡはＰＨ＝３の弱酸性下
で金属表面を侵食する。即ち、ＰＨ＝８付近ではＭ ｎ2+
＋２Ｈ2ＰＯ4→Ｍｎ（Ｈ2ＰＯ4）が析出する。従って、
ＦＡが８．０と過剰になることでＡＲが５と小さくな
り、燐酸マンガン塩から解離する水素イオンが増えるた
め、鉄の溶解速度が高くなって侵食量が進み、試験片の
表面粗さが実施例１，２に比してＲａで１．５、粗さ変
化量が７．５と増加する。これは、試験片の表面粗さが
増大しているため転がり滑りの潤滑機構に不可欠な油膜
の形成能力に乏しく、焼き付き時間が実施例１，２に比
べて４７分と短くなった原因と推察できる。
【００３０】また比較例１において、燐酸マンガン塩結
晶の粒径が実施例１，２のそれに比して２０μｍと大き
いのは、燐酸マンガン塩結晶の生成速度が遅いため、単
位時間に生成する燐酸マンガン塩結晶粒の数が少なくな
るためである。
晶の粒径が実施例１，２のそれに比して２０μｍと大き
いのは、燐酸マンガン塩結晶の生成速度が遅いため、単
位時間に生成する燐酸マンガン塩結晶粒の数が少なくな
るためである。
【００３１】また比較例２のようにＡＲが１４以上の組
成ではＦＡが３．２と少なくなり、金属表面の水素イオ
ン濃度が減少するため反応に乏しく、燐酸マンガン塩結
晶が生成されないため、化成処理被膜ができ難くなる。
従って、燐酸マンガン塩結晶が生成されないため被膜不
可となって被膜処理後の下地表面粗さは被膜処理前と略
同等の粗さになる。また上述した「２円筒試験機」によ
る焼き付き試験では、上述した如く燐酸マンガン塩結晶
が下地表面に存在しないため、起動トルクが実施例１，
２に比して２８０kgｆ−cmと大きく、下地表面の損傷に
よって早期に剥離が起こり、油膜による潤滑ができ難い
まま、起動後１６分で焼き付きが発生すると推測され
る。
成ではＦＡが３．２と少なくなり、金属表面の水素イオ
ン濃度が減少するため反応に乏しく、燐酸マンガン塩結
晶が生成されないため、化成処理被膜ができ難くなる。
従って、燐酸マンガン塩結晶が生成されないため被膜不
可となって被膜処理後の下地表面粗さは被膜処理前と略
同等の粗さになる。また上述した「２円筒試験機」によ
る焼き付き試験では、上述した如く燐酸マンガン塩結晶
が下地表面に存在しないため、起動トルクが実施例１，
２に比して２８０kgｆ−cmと大きく、下地表面の損傷に
よって早期に剥離が起こり、油膜による潤滑ができ難い
まま、起動後１６分で焼き付きが発生すると推測され
る。
【００３２】以上のことから、酸比ＡＲとしては、実施
例１，２の場合の１０及び９に限られるものではない
が、８〜１３の範囲に設定することが望ましい。
例１，２の場合の１０及び９に限られるものではない
が、８〜１３の範囲に設定することが望ましい。
【００３３】また被膜処理液中のＭｎイオン濃度は、被
膜に影響するもう１つの要因である。即ち実施例１でＭ
ｎイオン濃度を２４８９ｐｐｍとしたが、それよりも低
濃度では比較例３に見られるように、下地表面粗さがＲ
ａで２．０μｍ、粗さ変化量が１０と増大してしまう。
これは燐酸マンガン塩結晶の生成速度にＭｎイオン濃度
が影響するため、このＭｎイオン濃度領域では鉄の溶解
速度と燐酸マンガン塩結晶の生成速度とが平衡状態にな
らず、安定した被膜が形成され難くなる。従って、焼き
付き試験においては被膜形成が不十分なため、起動トル
クが３００kgｆ−cmと大きく、表面剥離の原因になり、
焼き付き時間が１９分と短くなる。
膜に影響するもう１つの要因である。即ち実施例１でＭ
ｎイオン濃度を２４８９ｐｐｍとしたが、それよりも低
濃度では比較例３に見られるように、下地表面粗さがＲ
ａで２．０μｍ、粗さ変化量が１０と増大してしまう。
これは燐酸マンガン塩結晶の生成速度にＭｎイオン濃度
が影響するため、このＭｎイオン濃度領域では鉄の溶解
速度と燐酸マンガン塩結晶の生成速度とが平衡状態にな
らず、安定した被膜が形成され難くなる。従って、焼き
付き試験においては被膜形成が不十分なため、起動トル
クが３００kgｆ−cmと大きく、表面剥離の原因になり、
焼き付き時間が１９分と短くなる。
【００３４】またＭｎイオン濃度が高くなると燐酸マン
ガン塩水溶液として平衡を保つためＴＡが増える。この
ＴＡの変化量に対しＦＡの変化量が約２倍と大きいた
め、相対的にＦＡが上昇しＡＲが減少する。従って、比
較例４に見られるようにＭｎイオン濃度が１２０００ｐ
ｐｍになると実施例１，２に比し下地表面粗さがＲａで
０．９と増加し、粗さ変化量も４．５と実施例１，２に
比し上まわる。このような比較例４の被膜条件下では焼
き付き時間は５０分と他の比較例に比して長く、耐久性
は向上するが、実施例１，２の耐久性には及ばない。ま
た比較例４においては、膜厚１５μｍの被膜が形成さ
れ、軸受の寸法公差に悪影響を及ぼす。
ガン塩水溶液として平衡を保つためＴＡが増える。この
ＴＡの変化量に対しＦＡの変化量が約２倍と大きいた
め、相対的にＦＡが上昇しＡＲが減少する。従って、比
較例４に見られるようにＭｎイオン濃度が１２０００ｐ
ｐｍになると実施例１，２に比し下地表面粗さがＲａで
０．９と増加し、粗さ変化量も４．５と実施例１，２に
比し上まわる。このような比較例４の被膜条件下では焼
き付き時間は５０分と他の比較例に比して長く、耐久性
は向上するが、実施例１，２の耐久性には及ばない。ま
た比較例４においては、膜厚１５μｍの被膜が形成さ
れ、軸受の寸法公差に悪影響を及ぼす。
【００３５】以上のことからＭｎイオン濃度としては実
施例１，２の組成に限られるものではないが、２０００
ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲に設定することが望ま
しい。また膜厚は２〜１０μｍに設定することが望まし
い。その理由は、２μｍ未満の場合は単位面積当りの燐
酸マンガン塩結晶の存在率（被膜カバー率）が小さくな
り、被膜の耐久寿命が低下する。また１０μｍ以上の場
合は、軸受としての寸法公差の悪影響を及ぼす。比較例
５は、試験片の表面に燐酸マンガン塩被膜処理を施して
いないため、起動トルクが２８０kgｆ−cmと大きく、表
面の微小剥離が早期に起こり、起動後１５分で焼き付き
に至る。これは被膜による初期なじみがないため損傷が
起こり下地表面粗さが増大することによって、潤滑に必
要な油膜形成が極めて行なわれ難いためと推測できる。
施例１，２の組成に限られるものではないが、２０００
ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲に設定することが望ま
しい。また膜厚は２〜１０μｍに設定することが望まし
い。その理由は、２μｍ未満の場合は単位面積当りの燐
酸マンガン塩結晶の存在率（被膜カバー率）が小さくな
り、被膜の耐久寿命が低下する。また１０μｍ以上の場
合は、軸受としての寸法公差の悪影響を及ぼす。比較例
５は、試験片の表面に燐酸マンガン塩被膜処理を施して
いないため、起動トルクが２８０kgｆ−cmと大きく、表
面の微小剥離が早期に起こり、起動後１５分で焼き付き
に至る。これは被膜による初期なじみがないため損傷が
起こり下地表面粗さが増大することによって、潤滑に必
要な油膜形成が極めて行なわれ難いためと推測できる。
【００３６】実施例１，２は、燐酸マンガン塩結晶によ
り起動トルクが低下し、比較例１〜５に比べて１．５倍
以上もトルク上昇が起こるまでの時間が長い。これは本
発明の被膜処理液の組成を調整することによって、被膜
処理後の下地表面粗さと被膜処理前（侵食前）の下地表
面粗さ（平均値）との比を２以下に設定した結果、上述
した比較例１〜５の問題点がいずれも解決されたためと
推測される。
り起動トルクが低下し、比較例１〜５に比べて１．５倍
以上もトルク上昇が起こるまでの時間が長い。これは本
発明の被膜処理液の組成を調整することによって、被膜
処理後の下地表面粗さと被膜処理前（侵食前）の下地表
面粗さ（平均値）との比を２以下に設定した結果、上述
した比較例１〜５の問題点がいずれも解決されたためと
推測される。
【００３７】以上のことから、本発明における被膜処理
液としては、遊離酸度ＦＡが０．３〜０．５mol／ｌ、
全酸度ＴＡが４〜７mol／ｌ、そのときのＡＲが８〜１
３で、Ｍｎイオン濃度が２０００〜１００００ｐｐｍの
組成であることが望ましいが、金属表面（下地表面）の
粗さの変化量が２倍以内であれば、これに限られるもの
ではない。
液としては、遊離酸度ＦＡが０．３〜０．５mol／ｌ、
全酸度ＴＡが４〜７mol／ｌ、そのときのＡＲが８〜１
３で、Ｍｎイオン濃度が２０００〜１００００ｐｐｍの
組成であることが望ましいが、金属表面（下地表面）の
粗さの変化量が２倍以内であれば、これに限られるもの
ではない。
【００３８】なお、上記実施例においては、内輪の軌道
面に被膜処理を施す場合について述べたが、これに限ら
れるものではなく、外輪の軌道面や転動体の表面に被膜
処理を施してもよく、要は内、外輪の軌道若しくは転動
体の少なくとも１つの表面を燐酸マンガン塩化合物の水
溶液からなる被膜処理液で被膜処理する軸受であれば本
発明は適用し得るものである。
面に被膜処理を施す場合について述べたが、これに限ら
れるものではなく、外輪の軌道面や転動体の表面に被膜
処理を施してもよく、要は内、外輪の軌道若しくは転動
体の少なくとも１つの表面を燐酸マンガン塩化合物の水
溶液からなる被膜処理液で被膜処理する軸受であれば本
発明は適用し得るものである。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明の軸受によれ
ば、内、外輪の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの
表面を、燐酸マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処
理液で被膜処理するに際して、前記燐酸マンガン塩被膜
の厚さを２〜１０μｍに設定すると共に、前記被膜処理
後の前記表面の粗さと前記被膜処理前の前記表面の粗さ
との比を２以下に設定し且つ前記被膜処理後の前記表面
の粗さをＲａで０．４μｍ以下に設定したから、寸法公
差に悪影響を与えることなく、初期なじみ終了後、前記
内、外輪の軌道面と転動体の表面との間に油膜が容易に
形成され、早期表面剥離が防止され、耐久性が向上する
という効果がある。また、本発明の燐酸マンガン塩被膜
処理方法によれば、上述した本発明の軸受を得ることが
できるという効果がある。
ば、内、外輪の軌道若しくは転動体の少なくとも１つの
表面を、燐酸マンガン塩化合物の水溶液からなる被膜処
理液で被膜処理するに際して、前記燐酸マンガン塩被膜
の厚さを２〜１０μｍに設定すると共に、前記被膜処理
後の前記表面の粗さと前記被膜処理前の前記表面の粗さ
との比を２以下に設定し且つ前記被膜処理後の前記表面
の粗さをＲａで０．４μｍ以下に設定したから、寸法公
差に悪影響を与えることなく、初期なじみ終了後、前記
内、外輪の軌道面と転動体の表面との間に油膜が容易に
形成され、早期表面剥離が防止され、耐久性が向上する
という効果がある。また、本発明の燐酸マンガン塩被膜
処理方法によれば、上述した本発明の軸受を得ることが
できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る軸受における内輪軌道
面の拡大断面図である。
面の拡大断面図である。
【図２】同軸受における被膜の油潤滑による転がり滑り
トルクの経時変化を調べるための２円筒試験機の構成図
である。
トルクの経時変化を調べるための２円筒試験機の構成図
である。
１ 内輪 １ａ 軌道面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−256920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−81220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−113627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−166980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−155010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−130781（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/30 - 33/66
Claims (3)
- 【請求項１】 内、外輪の軌道若しくは転動体の少なく
とも１つの表面を、燐酸マンガン塩化合物の水溶液から
なる被膜処理液で被膜処理して前記１つの表面に燐酸マ
ンガン塩被膜を形成してなる軸受において、前記燐酸マンガン塩被膜の厚さを２〜１０μｍに設定す
ると共に、 前記被膜処理後の前記表面の粗さと前記被膜
処理前の前記表面の粗さとの比を２以下に設定し且つ前
記被膜処理後の前記表面の粗さをＲａで０．４μｍ以下
に設定したことを特徴とする軸受。 - 【請求項２】 前記燐酸マンガン塩被膜中の燐酸マンガ
ン塩結晶の粒径が１．５μｍを超え１５μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の軸受。 - 【請求項３】 内、外輪の軌道若しくは転動体の少なく
とも１つの表面を、燐酸マンガン塩化合物の水溶液から
なる被膜処理液で被膜処理して前記１つの表面に燐酸マ
ンガン塩被膜を生成する燐酸マンガン塩被膜処理方法に
おいて、 前記燐酸マンガン塩化合物の水溶液のＭｎ（マンガン）
イオン濃度が３０００ｐｐｍを超え１０，０００ｐｐｍ
以下、 前記燐酸マンガン塩化合物の水溶液の遊離酸濃
度（ＦＡ）が０．３〜０．５ｍｏｌ／ｌ、全酸度（Ｔ
Ａ）が４〜７ｍｏｌ／ｌ、酸比（ＡＲ）が８〜１３であ
ることを特徴とする燐酸マンガン塩被膜処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33984892A JP3282247B2 (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 軸受及び燐酸マンガン塩被膜処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33984892A JP3282247B2 (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 軸受及び燐酸マンガン塩被膜処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159371A JPH06159371A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3282247B2 true JP3282247B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=18331394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33984892A Expired - Lifetime JP3282247B2 (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 軸受及び燐酸マンガン塩被膜処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3282247B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3538519B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2004-06-14 | 光洋精工株式会社 | カムフォロワ装置 |
| JP2002181050A (ja) * | 2000-03-16 | 2002-06-26 | Nsk Ltd | 転がり摺動部材とその製造方法及び転がり摺動ユニット |
| JP2001335956A (ja) * | 2000-05-23 | 2001-12-07 | Nippon Steel Corp | Ｃｒ含有鋼製油井管継ぎ手のりん酸マンガン系化成処理方法 |
| JP2003097572A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nsk Ltd | 転がり摺動部材及び転がり摺動ユニット |
| JP2012154276A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 制御装置及び同装置を備えたコージェネレーション装置 |
| JP7032469B2 (ja) * | 2020-03-26 | 2022-03-08 | 大同メタル工業株式会社 | 摺動部材 |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP33984892A patent/JP3282247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06159371A (ja) | 1994-06-07 |
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