JP7312591B2

JP7312591B2 - 被膜形成方法

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Publication number: JP7312591B2
Application number: JP2019064617A
Authority: JP
Inventors: 昭彦矢野; 藍礒橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-07-21
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020164595A

Description

本発明は、被膜形成方法及び表面保護油に関する。

転がり軸受などの部材は、摺動により繰り返し応力を受ける。このような部材は、疲労限を超えた面圧条件下では、有限の疲労寿命を有することとなり、この疲労寿命は、安全率などを考慮して設定される。しかし、例えば、部材の潤滑状態が不適切であったり、異物で部材の表面に傷が形成されたり、錆が発生したり、想定より高い負荷が加わった場合などにおいては、設定された疲労寿命より短い時間で損傷が発生するおそれがあり、このように損傷が生じた場合、動作不良を起こしたり、損傷の進展により部材が破損したりするおそれもある。従って、例えば特許文献１には、損傷した摺動面を修復するための摩耗修復剤が記載されており、摺動面を修復することにより、部材の破損などを抑制する旨が記載されている。

特許第６２３６５９３号公報

しかし、部材の破損を抑制する点については、改善の余地がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、部材の破損を抑制可能な被膜形成方法及び表面保護油を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る表面保護油は、部材の表面に被膜を形成するための表面保護油であって、テトラエトキシシランであるシラン化合物と、潤滑油とを含み、前記シラン化合物が、２重量％以上５０重量％以下含まれている。

この表面保護油を用いると、表面保護油のシラン化合物を反応させることで、部材の表面に、シラン化合物の反応による被膜を形成することができる。従って、被膜で部材の損傷箇所を覆うことが可能となり、部材の破損を抑制することができる。

前記表面保護油は、さらに、ＳｉＯ_２の粒子であるシリカ粒子を含むことが好ましい。この表面保護油によると、部材の表面上に、シリカを含む被膜を形成することが可能となり、被膜により部材の破損を抑制することができる。

前記シリカ粒子の平均粒径は、２μｍ以下であることが好ましい。シリカ粒子の粒径をこの範囲とすることで、軸受面にシリカ粒子を入り込ませて被膜を好適に形成させつつ、シリカ粒子の噛み込みによる焼き付きを抑制することができる。

前記シリカ粒子が、２重量％以下含まれていることが好ましい。シリカ粒子をこの量とすることで、被膜の硬度を高く保ちつつ、シリカの研磨作用によって被膜の形成が阻害されることを抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る被膜形成方法は、部材の表面に被膜を形成する被膜形成方法であって、前記表面保護油を、前記部材の表面に接触させる接触ステップと、前記シラン化合物を加水分解して脱水縮合させることで、ＳｉとＯとを含む被膜を前記部材の表面に形成する被膜形成ステップと、を有する。この被膜形成方法によると、部材の表面に表面保護油を接触させて、表面保護油のシラン化合物を反応させることで、表面に被膜を形成する。従って、被膜によって、表面の損傷箇所を覆うことが可能となり、部材の破損を抑制することができる。

前記被膜形成ステップを開始してから所定時間経過後に、前記表面保護油に、前記被膜の形成を停止させる反応停止物を添加する反応停止ステップをさらに有することが好ましい。

前記反応停止物は、アルキル基を含むシラン化合物であることが好ましい。

本発明によれば、部材の損傷を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係る部材を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係る被膜形成方法を説明するフローチャートである。図３は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図４は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図５は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図６は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図７は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図８は、実施例２の疲労強度試験の結果を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

（第１実施形態）
最初に、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る部材を示す模式図である。部材Ａは、潤滑油が充填された環境下で別の部材Ｂの表面Ｂ１と対向しており、部材Ｂから繰り返し荷重を受ける。すなわち、部材Ａと部材Ｂとが収納される収納室Ｃには、潤滑油が充填されており、収納室Ｃ内において、部材Ａが部材Ｂから繰り返し荷重を受ける。本実施形態では、収納室Ｃ内において、部材Ａは、部材Ａの表面Ａ１上で部材Ｂが摺動することで、部材Ｂから繰り返し荷重を受ける。言い換えれば、表面Ａ１は摺動面である。部材Ａは、転がり軸受などの軸受であり、例えば、風車の主軸受や翼旋回輪の軸受に用いられる。ただし、部材Ａは、風車に用いられることに限られず、任意の装置に用いられてよい。また、部材Ａは、軸受であることに限られず、例えばギアなど、任意の部材であってよい。また、図１における部材Ａ、Ｂの形状は模式的に示したものであり、実際の形状は図１で示したものに限られない。

部材Ａは、金属製の部材であり、本実施形態では、軸受鋼ＳＵＪ２など、Ｆｅを含む部材である。ただし、部材Ａの材料は任意であってよい。ただし、部材Ａは、表面において、ＯＨ基が終端となる部材であることが好ましい。

図２は、第１実施形態に係る被膜形成方法を説明するフローチャートである。図３から図５は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。図１に示すように、第１実施形態に係る被膜形成方法は、表面保護油１により、部材Ａの表面Ａ１に被膜Ｍを形成する。図２に示すように、第１実施形態に係る被膜形成方法においては、最初に、接触ステップを実行する（ステップＳ１０）。接触ステップにおいては、表面保護油１を、部材Ａに接触させる。具体的には、接触ステップにおいては、部材Ａと部材Ｂとが収納される収納室Ｃに、表面保護油１が充填される。これにより、収納室Ｃ内において、部材Ａの表面Ａ１に表面保護油１が接触する。

第１実施形態における表面保護油１は、シラン化合物１０と、潤滑油１２とを含む。シラン化合物１０は、シランを含む化合物であり、本実施形態では、アルコキシシランである。シラン化合物１０は、シランカップリング剤であるともいえる。シラン化合物１０としては、例えば、テトラエトキシシラン（（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）_４Ｓｉ）、又はテトラメトキシシラン（（ＣＨ_３Ｏ）_４Ｓｉ）が挙げられ、テトラエトキシシランとテトラメトキシシランとの両方を含んでいてもよい。さらに言えば、シラン化合物１０は、テトラエトキシシランであることが好ましく、また、テトラエトキシシランの重合体であってもよい。テトラエトキシシランの重合体は、例えば、テトラエトキシシランのオリゴマーである。テトラエトキシシランの重合体は、粘度が高いため、これを用いることで、表面保護油１の粘度の低下を抑制して、表面保護油１を収納室Ｃに充填した場合の、油膜形成能力の低下や部材Ａの耐摩耗性の低下を抑制できる。

潤滑油１２は、油であり、例えば、鉱油、ポリアルフォオレフィン、ポリオールエステルなどが挙げられる。潤滑油１２は、粘度グレードがＶＧ３２以上ＶＧ６８０以下であることが好ましい。

表面保護油１は、シラン化合物１０が、５重量％以上５０重量％以下含まれることが好ましい。より詳しくは、表面保護油１は、シラン化合物１０と潤滑油１２との合計の重量に対し、シラン化合物１０が、２重量％以上５０重量％以下含まれることが好ましく、５重量％以上１０重量％以下含まれることがより好ましい。従って、表面保護油１は、シラン化合物１０と潤滑油１２との合計の重量に対し、潤滑油１２が、５０重量％以上９８重量％以下含まれることが好ましく、９０重量％以上９５重量％以下含まれることがより好ましい。また、表面保護油１は、４０℃における動粘度が２７ｃＳｔ以上２０７ｃＳＴ以下であることが好ましい。

表面保護油１は、シラン化合物１０が潤滑油１２に添加されることで生成される。表面保護油１において、シラン化合物１０は、潤滑油１２に油溶した状態となっている。なお、表面保護油１は、潤滑油１２にシラン化合物１０が添加された状態、すなわちシラン化合物１０が油溶した状態で、収納室Ｃ内に注入されてもよい。また、シラン化合物１０を含まない潤滑油１２を収納室Ｃ内に充填し、収納室Ｃ内の潤滑油１２に、シラン化合物１０を添加することで、表面保護油１を生成してもよい。

なお、表面保護油１は、シラン化合物１０及び潤滑油１２に加え、さらに、硬化触媒と水とを含んでもよい。また、表面保護油１は、以上説明した成分以外にも、不可避的不純物を含んでもよい。硬化触媒は、シラン化合物１０の加水分解及び縮合反応を促進させる触媒であり、例えば、チタンを含む物質である。硬化触媒は、表面保護油１に添加されなくてもよい。水は、シラン化合物１０の加水分解に用いられるが、潤滑油１２に水が含まれている場合は、表面保護油１に添加されなくてもよい。すなわち、ここでの水とは、潤滑油１２に含まれず、潤滑油１２に対し不純物となる水を指す。硬化触媒は、表面保護油１の全体の重量に対し、０重量％より高く、０．１重量％以下含まれていることが好ましい。また、水は、表面保護油１の全体の重量に対し、０重量％より高く、０．１重量％以下含まれていることが好ましい。なお、表面保護油１が硬化触媒と水（不純物としての水）とを含む場合、潤滑油１２にシラン化合物１０と硬化触媒と水とが添加された状態で、収納室Ｃ内に注入されてもよい。また、潤滑油１２が収納室Ｃ内に充填されており、収納室Ｃ内の潤滑油１２に、シラン化合物１０と硬化触媒と水とを添加することで、表面保護油１としてもよい。

図２に示すように、接触ステップを実行したら、被膜形成ステップを実行する（ステップＳ１２）。被膜形成ステップにおいては、表面保護油１を部材Ａに接触させた状態で、すなわち表面保護油１を収納室Ｃ内に充填させた状態で、表面保護油１に含まれるシラン化合物１０を加水分解して縮合させることで、部材Ａの表面Ａ１に、被膜Ｍを形成する。図３に示すように、表面保護油１は、シラン化合物１０（ここでは（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）_４Ｓｉ）と、水（Ｈ_２Ｏ）とを含む。ここでの水は、潤滑油１２に含まれる水、又は、不純物として添加された水である。シラン化合物１０は、水と反応して加水分解する。図４に示すように、シラン化合物１０は、加水分解により、第１物質１０Ａと第２物質１０Ｂとに分解する。第１物質１０Ａは、ＳｉとＯＨとを含み、Ｓｉ基とＯＨ基とが結合した物質である。第１物質１０Ａは、本実施形態では、テトラシラノール（Ｓｉ（ＯＨ）_４）である。第２物質１０Ｂは、シラン化合物１０及び水から第１物質１０Ａが除去された物質（有機物）であり、本実施形態では、エタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）である。なお、図３及び図４では、説明の便宜上、シラン化合物１０及び水を、それぞれ１つだけ記載しているが、実際には複数存在する。

ここで、図３及び図４に示すように、部材Ａは、ＯＨ基で終端されている。すなわち、部材Ａは、表面Ａ１が金属酸化物（ここでば、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４などの酸化鉄）となっているため、ＯＨ基で終端されている。言い換えれば、部材Ａの表面Ａ１には、ＯＨ基が存在する。第１物質１０Ａ、ここではテトラシラノールは、不安定な物質であり、反応し易い。従って、第１物質１０Ａは、表面Ａ１のＯＨ基と反応して、縮合、ここでは脱水縮合して、図５に示すように、シロキサン結合（Ｓｉ基とＯ基との結合）を生じる。すなわち、第１物質１０Ａに含まれているＳｉ基に結合しているＯＨ基が脱水縮合して、Ｓｉ基が、Ｏ基を介して、部材ＡのＦｅと結合する。従って、部材Ａの表面Ａ１には、ＳｉとＯとを含む被膜Ｍが形成される。また、第１物質１０Ａは、他の第１物質１０Ａとも脱水縮合する。言い換えれば、加水分解したシラン化合物１０同士も、脱水縮合する。すなわち、第１物質１０ＡのＳｉ基は、Ｏ基を介して、他の第１物質１０ＡのＳｉ基とも結合する。従って、被膜Ｍは、Ｓｉ基とＯ基との結合を複数含むように形成され、Ｓｉ基がＯ基を介して部材ＡのＦｅと結合し、かつ、Ｓｉ基同士がＯ基を介して結合した構成となる。従って、被膜Ｍを、厚い膜として形成することができる。なお、図５における被膜Ｍの構成（化学組成）は、一例であり、例えば、さらにＳｉ基が結合してもよい。

なお、被膜形成ステップは、表面保護油１を部材Ａに接触させたら、すなわち表面保護油１を収納室Ｃに充填させたら、開始する。すなわち、被膜形成ステップにおいては、表面保護油１を部材Ａに接触させる以外の処理（表面保護油１を収納室Ｃ内に充填させる以外の処理）は、不要である。ただし、被膜形成ステップにおいて、被膜Ｍの形成促進のため、表面保護油１を部材Ａに接触させる以外の処理を行ってもよい。例えば、被膜形成ステップにおいて、部材Ａと部材Ｂとを有する装置を駆動することで部材Ｂを部材Ａ上で摺動させて、部材Ｂにより部材Ａに繰り返し荷重を負荷してもよい。また、被膜形成ステップにおいて、収納室Ｃを６０℃以上９０℃以下の温度で加熱してもよい。

図２に示すように、被膜形成ステップを実行したら、反応停止ステップを実行する（ステップＳ１４）。反応停止ステップは、被膜形成ステップを開始してから所定時間経過後に実行される。ここで、被膜形成ステップは、表面保護油１を部材Ａに接触させたタイミング、すなわち表面保護油１を収納室Ｃに充填させたタイミングで開始する。従って、反応停止ステップは、表面保護油１を部材Ａに接触させたタイミングから所定時間経過後に実行されると言ってもよい。反応停止ステップにおいては、収納室Ｃに充填された表面保護油１に、被膜Ｍの形成を停止させる反応停止物を添加する。反応停止物は、本実施形態では、アルキル基を含むシラン化合物である。反応停止物としては、例えば、エトキンシラン（（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ_３）_３）、ジエトキンシラン（（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）_２Ｓｉ（ＣＨ_３）_２）、トリエトキンシラン（（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）_３Ｓｉ（ＣＨ_３））などが挙げられ、これらの複数を含んでもよい。ＯＨ基の脱水反応、すなわち脱水縮合によるシロキサン結合は、反応停止物に含まれるアルキル基で停止するため、被膜Ｍを形成する脱水縮合が停止して、被膜Ｍの形成が停止される。なお、反応停止物に含まれるアルキル基は、例えばメチル基（ＣＨ_３）であるが、それに限られず、エチル基（Ｃ_２Ｈ_５）などであってもよい。

なお、図２の例では、このように、被膜形成ステップの後に反応停止ステップを実行するが、反応停止ステップを実行しなくてもよい。また、収納室Ｃ内には、部材Ｂも設けられる。従って、部材Ｂの表面Ｂ１にも、被膜Ｍが形成されてもよい。

本実施形態においては、表面Ａ１上に形成される被膜Ｍの厚みは、０．０１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る被膜形成方法は、表面保護油１を部材Ａの表面Ａ１に接触させる接触ステップＳ１０と、表面保護油１のシラン化合物１０を加水分解して脱水縮合させることで、ＳｉとＯとを含む被膜Ｍを部材Ａの表面Ａ１に形成する被膜形成ステップＳ１２とを有する。表面保護油１は、部材Ａの表面Ａ１に被膜Ｍを形成するためのものであり、シラン化合物１０と潤滑油１２とを含む。

部材Ａは、部材Ｂから繰り返し荷重を受けるため、表面Ａ１に損傷が発生するおそれがある。表面Ａ１に損傷が発生すると、損傷が伸展することで部材Ａが破損するおそれがある。それに対し、本実施形態においては、部材Ａの表面Ａ１に表面保護油１を接触させて、表面保護油１のシラン化合物１０を反応させることで、表面Ａ１に被膜Ｍを形成する。従って、被膜Ｍによって、表面Ａ１の損傷箇所を覆うことが可能となり、損傷の進展が抑制され、部材Ａの破損を抑制することができる。また、損傷が発生する前に、すなわち損傷が発生していない箇所に、被膜Ｍを形成することで、損傷自体が起こることを抑制することもできる。また、被膜Ｍは、シラン化合物１０の反応により形成されるため、損傷箇所が微小なクラックなどであっても、そのクラックに被膜Ｍを充填することが可能となり、クラックを起点とする破損を好適に抑制できる。また、被膜Ｍは、ＳｉとＯとを含むシロキサン結合により形成されるため、例えばシリカ（ＳｉＯ２）などのように硬度が高くなり、部材Ａの破損を好適に抑制できる。また、表面保護油１は、潤滑油１２を含むため、被膜Ｍを形成した後も、部材Ａと部材Ｂとの潤滑油としてそのまま用いることができる。この場合、シラン化合物１０を追加で添加することにより、被膜Ｍを一度形成した後に、さらに被膜Ｍを形成することもできる。

また、シラン化合物１０は、テトラエトキシシランである。本実施形態に係る被膜形成方法は、シラン化合物１０としてテトラエトキシシランを用いることで、加水分解により生成した第１物質１０Ａを、テトラシラノール（Ｓｉ（ＯＨ）_４）とすることが可能となり、シロキサン結合の被膜Ｍを好適に形成することができる。

また、表面保護油１は、シラン化合物１０が、２重量％以上５０重量％以下含まれている。本実施形態に係る被膜形成方法は、この量のシラン化合物１０を表面保護油１に含ませることで、シロキサン結合の被膜Ｍを好適に生成することができる。すなわち、例えばシラン化合物１０が２重量％より少ないと、被膜Ｍの厚みＤ２が薄くなって被膜Ｍの強度が十分に保てないおそれがある。また、シラン化合物１０が５０重量％より多いと、被膜Ｍの厚みＤ２が厚くなり過ぎて部材Ａと部材Ｂとが適切に摺動されなくなったり、表面保護油１の粘度が低くなり過ぎて潤滑性能が低下したりするおそれがある。

また、本実施形態に係る被膜形成方法は、被膜形成ステップＳ１２を開始してから所定時間経過後に、表面保護油１に、被膜Ｍの形成を停止させる反応停止物を添加する反応停止ステップＳ１４をさらに有してもよい。反応停止ステップＳ１４を行うことで、被膜Ｍが厚くなり過ぎることを抑制して、部材Ａと部材Ｂとが適切なクリアランスを保持して摺動されなくなることを抑制できる。また、反応停止物は、アルキル基を含むシラン化合物であることが好ましい。アルキル基を含むシラン化合物を用いることで、脱水縮合によるシロキサン結合を停止させて、被膜Ｍの形成を好適に停止できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、表面保護油１ａに、シリカ粒子１４が含まれる点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

第２実施形態に係る表面保護油１ａは、シラン化合物１０及び潤滑油１２に加え、シリカ粒子１４を含む。シリカ粒子１４は、シリカ（ＳｉＯ_２）の粒子であり、表面保護油１ａに複数個添加される。シリカ粒子１４は、表面保護油１ａの全体の重量に対し、０重量％より高く、２重量％以下含まれていることが好ましい。シリカ粒子１４をこの量とすることで、被膜の硬度を高く保ちつつ、シリカの研磨作用によって被膜の形成が阻害されることを抑制できる。また、シリカ粒子１４の平均粒径は、０．２μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。また、シリカ粒子１４の平均粒径は、部材Ａの表面Ａ１と部材Ｂの表面Ｂ１との間の距離Ｄ１に対し、１％以上１０％以下の大きさであることが好ましい。シリカ粒子１４の粒径をこの範囲とすることで、軸受面、すなわち表面Ａ１とＢ１との間にシリカ粒子１４を入り込ませて被膜を好適に形成させつつ、シリカ粒子１４の噛み込みによる焼き付きを抑制することができる。また、このようにシリカ粒子１４の径をある程度大きくすることで、例えば、表面Ａ１に圧痕など比較的面積や深さが大きい損傷が発生した場合に、シリカ粒子１４でその圧痕を埋めることが可能となるため、大きな損傷起点の破損も抑制できる。なお、表面保護油１ａは、第１実施形態の表面保護油１と同様に、さらに、硬化触媒と水とを含んでもよい。

なお、本実施形態におけるシリカ粒子１４の粒径の測定方法は任意であるが、例えば、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布に基づき求められた粒径である。粒度分布として、体積分布を用いてもよいし個数分布を用いてもよい。この場合、シリカ粒子１４の平均粒径は、例えば、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布の平均値である。

図６及び図７は、部材に被膜が形成される反応を説明する模式図である。第２実施形態における被膜形成方法も、第１実施形態と同様に、接触ステップＳ１０と被膜形成ステップＳ１２とを実行する。また、必要に応じて反応停止ステップＳ１４を実行してもよい。図６に示すように、第２実施形態においては、被膜形成ステップＳ１２において、シラン化合物１０は、加水分解により、第１物質１０Ａと第２物質１０Ｂとに分解する。ここで、シリカ粒子１４は、部材Ａの表面Ａ１と同様に、ＯＨ基で終端されている。すなわち、シリカ粒子１４の表面には、ＯＨ基が存在する。従って、第１物質１０Ａは、部材Ａの表面Ａ１のＯＨ基と反応すると共に、シリカ粒子１４の表面のＯＨ基とも反応する。すなわち、第１物質１０Ａは、図７に示すように、脱水縮合してシロキサン結合を生じて、Ｓｉ基がＯ基を介して、部材ＡのＦｅと結合する。また、第１物質１０Ａは、脱水縮合して、Ｓｉ基が、Ｏ基を介して、シリカ粒子１４とも結合する。従って、第２実施形態においては、部材ＡのＦｅとシリカ粒子１４とが、第１物質１０ＡのＳｉ基及びＯ基を介して、結合する。また、シリカ粒子１４同士も、第１物質１０ＡのＳｉ基及びＯ基を介して、互いに結合する。従って、第２実施形態においては、部材Ａの表面Ａ１に、Ｓｉ及びＯと、シリカ粒子１４とが含まれる被膜Ｍが形成される。言い換えれば、第２実施形態における被膜Ｍは、部材ＡのＦｅとシリカ粒子１４とが、Ｓｉ基及びＯ基を介して結合し（シロキサン結合で結合し）、シリカ粒子１４同士が、Ｓｉ基及びＯ基を介して結合した（シロキサン結合で結合した）構成となる。なお、図７における被膜Ｍの構成（化学組成）は、一例であり、例えば、さらにＳｉ基やシリカ粒子１４などが結合してもよい。

このように、第２実施形態に係る表面保護油１ａは、ＳｉＯ_２の粒子であるシリカ粒子１４を含む。従って、第２実施形態によると、部材Ａの表面Ａ１上に、シリカを含む被膜Ｍを形成することが可能となり、被膜Ｍにより部材Ａの破損を抑制することができる。言い換えれば、第２実施形態においては、加水分解したシラン化合物１０同士（第１物質１０Ａ同士）を脱水縮合し、加水分解したシラン化合物１０と部材Ａとを接合し、加水分解したシラン化合物とシリカ粒子１４とを結合して、被膜Ｍを形成する。

また、シリカ粒子１４の平均粒径は、２μｍ以下であることが好ましい。シリカ粒子１４の粒径をこの範囲とすることで、軸受面にシリカ粒子１４を侵入させて被膜を好適に形成させつつ、シリカ粒子１４の噛み込みによる焼き付きを抑制することができる。

また、表面保護油１は、シリカ粒子１４が２重量％以下含まれていることが好ましい。シリカ粒子１４をこの量とすることで、被膜Ｍの硬度を高く保ちつつ、シリカの研磨作用によって被膜Ｍの形成が阻害されることを抑制できる。

（実施例１）
次に、実施例について説明する。実施例１においては、部材Ａとして、円錐ころ軸受に対し、表面保護油１に被膜Ｍが形成されるかを確認した。実施例１においては、シラン化合物１０を５０重量％として潤滑油を５０重量％とした表面保護油１を用いた場合に、部材Ａの表面Ａ１に厚みＤ２が５μｍとなる被膜Ｍが形成されることが確認された。また、シラン化合物１０を５重量％として潤滑油を９５重量％とした表面保護油１を用いた場合に、部材Ａの表面Ａ１に厚みＤ２が０．３μｍとなる被膜Ｍが形成されることが確認された。このように、表面保護油１を用いることで、適切に被膜Ｍが形成されることが分かる。

（実施例２）
実施例２においては、部材Ａに被膜Ｍを形成した上で、疲労強度試験を行った。図８は、実施例２の疲労強度試験の結果を示すグラフである。実施例２においては、内輪内径が２５ｍｍの円すいころ軸受を使用し、疲労寿命を求める試験を行った。試験を加速するため、軸受の外輪部にはブラスト処理によって疵を設けた。また、軸受に加える面圧は、２．６ＧＰａとし、回転数は３５００ｒｐｍとした。実施例２に係る表面保護油１は、潤滑油１２の粘度グレードをＶＧ３２とし、シラン化合物１０として、テトラエトキシシランのオリゴマーを５重量％とし、チタン系の硬化触媒を０．１重量％、水を０．１重量％添加した。また、比較例としては、実施例２と同じ潤滑油１２を使用したが、シラン化合物１０、硬化触媒及び水を加えなかった。図８は、実施例２と比較例との疲労試験の結果を示している。図８のデータＴ１が実施例２の結果で、データＴ２が比較例の結果である。図８に示すように、シラン化合物１０を添加剤として加えた場合、加えない場合と比較して、軸受の寿命が延びる傾向にあることが分かり、延命効果は、少なくとも約２倍であることが分かる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１表面保護油
１０シラン化合物
１０Ａ第１物質
１２潤滑油
１４シリカ粒子
Ａ部材

Claims

部材の表面に被膜を形成する被膜形成方法であって、
シラン化合物と潤滑油とを含み、前記シラン化合物が２重量％以上５０重量％以下含まれている表面保護油を、前記部材の表面に接触させる接触ステップと、
前記シラン化合物を加水分解して脱水縮合させることで、ＳｉとＯとを含む被膜を前記部材の表面に形成する被膜形成ステップと、
前記被膜形成ステップを開始してから所定時間経過後に、前記表面保護油に、前記被膜の形成を停止させる反応停止物を添加する反応停止ステップと、を有する、被膜形成方法。
前記反応停止物は、アルキル基を含むシラン化合物である、請求項１に記載の被膜形成方法。