WO2007102452A1 - 転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

転がり軸受およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2007102452A1
WO2007102452A1 PCT/JP2007/054155 JP2007054155W WO2007102452A1 WO 2007102452 A1 WO2007102452 A1 WO 2007102452A1 JP 2007054155 W JP2007054155 W JP 2007054155W WO 2007102452 A1 WO2007102452 A1 WO 2007102452A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling bearing
outer ring
inner ring
ring
peripheral surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/054155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tatsuo Nakajima
Kouya Oohira
Original Assignee
Ntn Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2006062638A external-priority patent/JP2007239858A/ja
Priority claimed from JP2006062603A external-priority patent/JP2007239856A/ja
Application filed by Ntn Corporation filed Critical Ntn Corporation
Priority to CN200780008079.0A priority Critical patent/CN101395394B/zh
Priority to US12/281,580 priority patent/US8172463B2/en
Priority to DE112007000436T priority patent/DE112007000436T5/de
Publication of WO2007102452A1 publication Critical patent/WO2007102452A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49643—Rotary bearing
    • Y10T29/49679—Anti-friction bearing or component thereof
    • Y10T29/49686—Assembling of cage and rolling anti-friction members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49705—Coating or casting

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing provided with a ceramic coating, and more particularly to a rolling bearing excellent in insulation performance and corrosion resistance against chemicals such as acid and alkali and a manufacturing method thereof.
  • Rolling bearings used in the main motors of railroad vehicles have a main current flowing through the inner and outer rings of the rolling bearings when the grounding current collector for grounding the current of the main motor from the wheel to the rail is incomplete. It flows between the wheels and rails through the rolling elements. At this time, electric discharge may occur between the bearing rolling element and the outer ring rolling surface or between the inner ring rolling surface and the electrolytic corrosion may occur in the discharge portion.
  • At least the outer ring is made of polyimide material.
  • Bearings (see Patent Document 1) and raceway rings are made of polyarylene sulfide-based resin such as polyphenylene glycol (hereinafter referred to as PPS) resin with a flexural modulus of 2000 to 6000 MPa.
  • Roller bearings made of resin see Patent Document 2), Rolls with polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) oil lubrication film on the surface that causes rolling friction or sliding friction of inner and outer rings Bearings (see Patent Document 3) are known.
  • PPS polyphenylene glycol
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a film-forming member containing crystalline high molecular weight PTFE resin is pressed onto at least the surface of the parts constituting the rolling bearing, which generates rolling friction or sliding friction, and sliding is provided between the two.
  • Rolling bearings see Patent Document 4 that form a solid lubricating film of PTFE resin on the surface are known.
  • rolling bearings whose inner ring or outer ring has a rolling surface as described above are generally inferior to steel in terms of load resistance, and are harder than the resin that forms the rolling surface.
  • the rolling elements roll, there is a problem that the wear of the rolling surface is remarkable and the durability of the rolling bearing is not sufficient, so that applicable applications are limited.
  • the method of providing a ceramic layer on the outer diameter surface and the width surface of the bearing using thermal spraying technology is to prevent tempering due to heat during thermal spraying of the bearing steel cured by heat treatment.
  • the ceramic layer had to be formed while cooling the workpiece, which was very complicated and caused a decrease in productivity.
  • a ceramic layer is provided on the outer diameter surface and the width surface of the bearing by the thermal spraying method, it is necessary to thermally spray a layer of nickel aluminum or the like as a pretreatment, which also causes a decrease in productivity. .
  • a sealing resin containing at least one selected from the group consisting of a synthetic resin, a polymerizable organic solvent, a fluorine-based surfactant, and a perfluoro group-containing organic cage compound is used.
  • Patent Document 5 A method to beat (see Patent Document 5) and permeability A method of sealing by forming a combination layer with a sealing layer with a good insulating resin as the lower layer and a completely permeable sealing layer with an insulating resin as the upper layer (see Patent Document 6) Etc. are known. However, when these sealing methods are used, there is a problem that the cost is very high.
  • the ceramic layer obtained by the thermal spraying method transforms to ⁇ -alumina that is poor in insulation at a high temperature during the thermal spraying process. For this reason, this method has to ensure insulation by increasing the film thickness, resulting in high cost.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-279997
  • Patent Document 2 JP-A-10-47355
  • Patent Document 3 JP-A-8-93774
  • Patent Document 4 JP-A-5-106638
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-183806
  • Patent Document 6 Japanese Patent No. 3009516
  • the present invention has been made in order to cope with such a problem.
  • a dense ceramic layer is formed by a method instead of the thermal spraying method, and the insulation performance and the corrosion resistance against chemicals such as acid and alkali are improved.
  • An object is to provide an excellent rolling bearing.
  • the rolling bearing of the present invention comprises an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface force of the outer ring are selected.
  • the rolling bearing of the present invention has the ceramic coating on at least a surface in contact with a corrosive substance on the surface including the inner peripheral surface of the inner ring and the surface including the outer peripheral surface of the outer ring, and the inner ring
  • a seal member is provided at both axial end openings of the outer ring.
  • the ceramic coating is provided at a portion where the inner ring and the outer ring are in contact with the seal member.
  • corrosion resistance * chemical resistance refers to a property that does not cause quality deterioration such as corrosion, swelling, dissolution, and decomposition even when in contact with chemicals (corrosive substances) such as various acids and alkalis.
  • the ceramic coating is a coating using alumina fine particles as an aerosol raw material.
  • the average particle size of the alumina fine particles is 0.01 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the average particle diameter is a value measured by Nikkiso Co., Ltd .: Laser type particle size analyzer Microtrac MT3000.
  • the thickness of the ceramic coating is 4 ⁇ to 200 / ⁇ m.
  • a method for manufacturing a rolling bearing according to the present invention is a method for manufacturing a rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between raceway surfaces of the inner and outer rings.
  • the outer surface force of the outer ring and the surface includes a step of forming a ceramic film on at least one selected peripheral surface by an AD method.
  • the formation of the ceramic coating by the AD method is performed by fixing the aerosol injection nozzle and rotating the outer ring or the inner ring by using a motor for rotating an object in the axial direction by using an XY table for positioning. It is characterized by being moved.
  • the nozzle length is equal to or greater than the outer ring bearing width, it is possible to form a film without using an XY table.
  • the ceramic coating is formed on at least one circumferential surface selected from the inner circumferential surface of the inner ring and the outer circumferential surface of the outer ring by the AD method. Without communicating, a dense ceramic film can be obtained and high insulation performance can be maintained.
  • the film is formed using ⁇ -alumina by the AD method, which is not exposed to high temperatures, a highly insulating scintillator-alumina coating that does not transform lumina into ⁇ -alumina can be obtained.
  • the rolling bearing of the present invention includes a surface including an inner peripheral surface of the inner ring and an outer surface of the outer ring. Since a ceramic film is formed by AD method on at least the surface including the peripheral surface that comes into contact with corrosive substances, a dense ceramic coating that does not allow the coating surface to communicate with the raceway substrate at room temperature is obtained. High corrosion resistance and chemical resistance can be maintained.
  • a motor for rotating the object is installed on the positioning XY table, the aerosol injection nozzle is fixed, and the bearing outer ring or bearing inner ring is rotated and moved in the axial direction. Therefore, the ceramic coating can be uniformly formed on the predetermined surfaces of the inner ring and the outer ring of the rolling bearing that are curved surfaces.
  • the nozzle opening length is equal to or greater than the outer ring bearing width, it is possible to form a film without using an XY table.
  • a dense ceramic coating of several / z m to several tens / z m can be formed with good adhesion.
  • the manufacturing cost is greatly reduced because there is no need to cool the workpiece, no grounding treatment such as nickel aluminum, and no sealing treatment.
  • the inner ring surface and the outer ring surface are coated with a thin film ceramic layer, the inner ring surface and the outer ring surface have a higher hardness than a resin film such as PTFE resin, and are excellent in load resistance and wear resistance. In addition, when compared to a single PPS resin bearing, it has a high elastic modulus and is excellent in load resistance.
  • FIG. Fig. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing with a ceramic film formed by the AD method on the outer peripheral surface of the outer ring.
  • the ceramics coating is very thin, a few / zm to several tens; zm coating, but in FIG. 1 and FIGS. 2, 3, and 4 to be described later, it is shown thicker than the actual for convenience of explanation.
  • the rolling bearing shown in FIGS. 1, 2 and 3 is an example of an insulating rolling bearing having insulating performance.
  • the rolling bearing shown in Fig. 4 is an example of a corrosion-resistant / chemical-resistant rolling bearing that shows corrosion resistance and chemical resistance against chemicals such as acid and alkali.
  • a plurality of rolling elements 4 held by a cage 3 are interposed between an inner ring 1 and an outer ring 2, the outer ring 2 is accommodated in a nosing 5 or the like, and a shaft 6 is The bearing is fixed to the inner diameter of the inner ring 1, and the ceramic film 7 is formed on the outer peripheral surface 2 a of the outer ring 2 by the AD method.
  • Inner ring Outer ring 2 and rolling element 4 are made of a metal material such as bearing steel.
  • the outer peripheral surface 2a of the outer ring 2 that forms the ceramic coating 7 is the outer surface of the outer ring 2. This is the entire area where the outer ring 2 and the housing 5 etc. that hold at least the outer ring are in contact with each other only with the radial surface a.
  • the outer peripheral surface 2a of the outer ring 2 is a surface in the range including the outer diameter surface a force width surface b of the outer ring 2 and the chamfered portion c.
  • the ceramic film 7 may be formed on the inner peripheral surface la of the inner ring 1 in addition to the outer peripheral surface 2 a of the outer ring 2.
  • FIGS. Another embodiment of the rolling bearing according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the ceramic coating 7 is formed on the inner peripheral surface la of the inner ring 1, and in the example shown in FIG. 3, the ceramic coating 7 is applied on the outer peripheral surface 2a of the outer ring 2 and the inner peripheral surface la of the inner ring 1.
  • the inner peripheral surface la of the inner ring 1 is at least the entire surface in a range where the inner ring 1 is in contact with the shaft 6 and the like, and in the case shown in FIGS. 2 and 3, is the inner diameter surface of the inner ring 1 itself. .
  • the insulating performance is ensured by forming the ceramic film on at least one of the entire surface where the outer ring and the housing contact and the entire surface where the inner ring and the shaft contact.
  • the rolling bearing shown in FIG. 4 is a seal member that seals the grease sealed around the rolling element 4 by interposing a plurality of rolling elements 4 held by the cage 3 between the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • 8 is a bearing that is provided at the openings on both ends of the inner ring 1 and the outer ring 2 in the axial direction, and fixes the outer ring 2 to the housing 5 and the like, and the shaft 6 to the inner diameter of the inner ring 1.
  • the ceramic film formed by the AD method on the contact surface la of the inner ring 1 and the contact surface 2a of the outer ring 2 that constitutes a space in contact with various corrosive substances together with the rotating shaft 6, the seal member 8, and the housing 5.
  • Has 7 The inner ring 1 and the outer ring 2 are also made of metal materials such as bearing steel.
  • the surface on which the ceramic coating 7 is formed on the inner ring 1 and the outer ring 2 is a surface that comes into contact with at least a corrosive substance on the surface including the inner peripheral surface of the inner ring 1 and the surface including the outer peripheral surface of the outer ring 2. It includes the surfaces that come into contact and the surfaces that might come into contact.
  • the AD method involves spraying an aerosol, in which fine particles of raw material ceramics are dispersed in a gas, from an aerosol injection nozzle toward a base material such as an inner ring or an outer ring, and the aerosol is supplied to the base material.
  • This is a method in which a film made of a constituent material of fine particles is formed on a substrate by colliding with the surface at high speed.
  • the ceramic fine particles are pulverized by collision to form a clean new surface and cause low-temperature bonding, so that bonding between the fine particles can be realized at room temperature.
  • the ceramic fine particles remain dispersed.
  • the coating obtained by the thermal spraying method is porous, whereas the coating obtained by the AD method forms a coating of fine particles dispersed in the aerosol as described above, so that the resulting coating is extremely dense. It becomes a ceramic layer.
  • the insulating rolling bearing with the coating formed on the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the outer ring is protected by a ceramic layer that does not have pores that allow moisture to penetrate even if exposed to moisture due to rain or condensation. Therefore, there is no reduction in insulation resistance that is not energized.
  • a corrosion-resistant and chemical-resistant rolling bearing in which the coating is formed on the contact surface of the inner ring and the contact surface of the outer ring that come into contact with the corrosive substance these are not affected even when exposed to corrosive substances such as acid and alkali. Since it does not have vacancies that can penetrate, it is protected by the ceramic layer, so that corrosive substances do not enter the substrate substrate, thus preventing a decrease in corrosion resistance and chemical resistance.
  • the ceramic coating by the AD method is dense and has excellent insulation, corrosion resistance, and chemical resistance
  • the film thickness required to ensure a certain level of insulation resistance, corrosion resistance, and chemical resistance is thinner than that by thermal spraying. can do.
  • the ceramic fine particles used as an aerosol raw material for forming a ceramic coating by the AD method include oxides such as alumina, zirconium oxide, and titanium, which have good insulation and corrosion resistance. And ceramics fine particles. In the high purity grades of the ceramics, alumina fine particles are preferred because they have a small true specific gravity and are more easily aerosolized.
  • the average particle diameter of the alumina fine particles that can be used in the present invention is 0.01 ⁇ m to 2 m. If it is less than 0.01 ⁇ m, it is easy to agglomerate and it is difficult to form an aerosol. If it exceeds 2 m, film formation by the AD method cannot be performed (film growth does not occur).
  • the particle size adjustment method of the alumina fine particles includes the alkoxide method, colloid method, ammonia-type alum pyrolysis method, ammonium-aluminum carbonate pyrolysis method, modified buyer method, and ethylene chlorohydrin method.
  • fine particles of several tens of nanometers or less that are produced using physical methods such as gas evaporation, sputtering (gas phase oxidation), and aluminum underwater spark discharge are heated to several
  • aluminum is It is preferable to pre-form the crack using a pulverizer such as a ball mill or jet mill so that the fine particles are easily pulverized.
  • the AD method does not require high-temperature treatment, and therefore, the insulating property is not deteriorated due to transformation of the raw material ceramic due to exposure to high temperature.
  • the thermal spraying method transforms to ⁇ -alumina and lowers the insulation properties. Therefore, it is necessary to increase the film thickness. Since the film can be formed with high ⁇ -alumina, a highly insulating ceramic layer can be obtained.
  • a bearing in which the inner ring surface and the outer ring surface are coated with a ceramic layer by the above-described AD method has a higher hardness than a PTFE resin coating, and therefore has high load resistance and wear resistance.
  • the elastic modulus is high, so it has excellent load resistance.
  • the method for manufacturing a rolling bearing according to the present invention includes a step of forming a ceramic film on a predetermined surface of the inner ring and the outer ring of the rolling bearing by an AD method.
  • a method for forming a ceramic coating by the AD method a method of forming a coating by fixing a rolling bearing and moving an aerosol spray nozzle or a method of forming a coating by moving a rolling bearing while fixing an aerosol spray nozzle Either of these can be adopted.
  • aerosol can be sprayed in a stable state, and by using the positioning ⁇ table and the object rotation motor in combination, the bearing inner ring or outer ring is moved in the axial direction while rotating.
  • the latter method is preferably used because the ceramic film can be easily applied by repeated coating.
  • FIG. Fig. 5 is a diagram showing an apparatus for forming a ceramic film by the AD method.
  • the ceramic film forming apparatus 9 by the AD method has a vacuum chamber 10.
  • an outer ring or an inner ring 12 of a rolling bearing, which is a ceramic film formation target, and an aerosol injection nozzle 17 are disposed! Aerosol is supplied to the aerosol injection nozzle 17 as much as the force of the aerosol generator 16.
  • the inside of the vacuum chamber 10 is depressurized by the vacuum pump 11.
  • a particulate filter 18 is provided immediately before the vacuum pump 11.
  • the outer ring or inner ring 12 is rotated in the vacuum chamber 10 by an object rotating motor 14 ( ⁇ in the figure), and axially moved by a positioning ⁇ ⁇ ⁇ table 13. (B in the figure).
  • the aerosol spray nozzle 17 sprays ceramic fine particles from a nozzle tip having a rectangular opening or the like onto at least one peripheral surface selected from the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the outer ring.
  • the number of aerosol spray nozzles 17 may be one or more.
  • the aerosol injection nozzle 17 may be configured to be displaceable in the vacuum chamber 110.
  • an inert gas is used and supplied from the gas supply facility 15 to the air aerosol generator 16.
  • the inert gas include argon, nitrogen, and helium.
  • Aerosol made from ceramic fine particles is injected from the fixed aerosol injection nozzle 17 to the outer ring or inner ring 12 rotated at a predetermined rotation speed by the object rotating motor 14, and the outer peripheral surface of the outer ring or the inner peripheral surface of the inner ring.
  • a ceramic coating is applied over the top of the film.
  • the outer ring or the inner ring 12 is moved in the axial direction by the positioning XY table 13, so that a film is uniformly formed in the axial direction of each peripheral surface.
  • the film formation is preferably performed until the film thickness reaches about 4 m.
  • the coating thickness is preferably 4 ⁇ m to 200 ⁇ m, depending on the bearing application! If it is less than 4 m, sufficient insulation resistance cannot be obtained, and if it exceeds 200 m, the manufacturing cost increases.
  • the insulated rolling bearing shown in Fig. 1 was created and used as a test bearing (NU214, outer ring outer diameter: ⁇ 125 mm, outer ring width: 24 mm).
  • a coating 7 having an alumina fine particle force was formed on the outer peripheral surface 2a of the outer ring 2 by the AD method.
  • the AD method uses a bearing drive device that uses both a positioning XY table and an object rotation motor to reduce the pressure of 100 Pa or less on the outer ring outer peripheral surface that rotates in the axial direction while rotating at a peripheral speed of 6 mmZ.
  • an aerosol of fine alumina particles was sprayed through a nozzle with an opening size of 5 mm x 0.3 mm to form a coating. The coating was formed until the coating thickness reached 4 / z m.
  • Alumina fine particles were used by Daimei Chemical Industry Co., Ltd .: Tymicron TM-DAR, with an average particle size of 0.16 m and heat drying under reduced pressure of 10 Pa or less.
  • Tymicron TM-DAR Tymicron TM-DAR
  • carrier gas Helium was used, and the particle velocity was controlled by the carrier gas flow rate.
  • the obtained test bearing can obtain a predetermined insulation resistance (at 10 M ⁇ or more under Z500V load) between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the outer ring.
  • the insulated rolling bearing shown in Fig. 2 was created and used as a test bearing.
  • a coating 7 made of alumina fine particles was formed on the inner peripheral surface la of the inner ring 1 by the AD method.
  • the AD method uses a bearing drive device that uses both a positioning XY table and an object rotation motor to reduce the pressure of 100 Pa or less to the inner ring inner peripheral surface that rotates in the axial direction while rotating at a peripheral speed of 6 mm mZ.
  • an aerosol of fine alumina particles was sprayed through a nozzle with an opening size of 5 mm x 0.3 mm to form a coating. The film was formed until the film thickness reached 4 m.
  • Example 2 The same alumina fine particles as in Example 1 were used. It was confirmed that the test bearings obtained had a predetermined insulation resistance (at least 10 ⁇ and Z500V load) between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the outer ring.
  • a predetermined insulation resistance at least 10 ⁇ and Z500V load
  • the insulated rolling bearing shown in Fig. 3 was created and used as a test bearing.
  • a coating 7 having an alumina fine particle force was formed on the outer peripheral surface 2a of the outer ring 2 and the inner peripheral surface la of the inner ring 1 by the AD method.
  • the AD method uses a bearing drive device that uses both a positioning XY table and an object rotation motor to reduce the pressure of 100 Pa or less to the outer ring outer peripheral surface that rotates in the axial direction while rotating at a peripheral speed of 6 mmZ.
  • an aerosol of fine alumina particles was sprayed through a nozzle with an opening size of 5 mm x 0.3 mm to form a coating. The film was formed until the film thickness reached 4 m.
  • a film was formed on the inner peripheral surface of the inner ring.
  • Example 2 The same alumina fine particles as in Example 1 were used. It was confirmed that the test bearings obtained had a predetermined insulation resistance (at least 10 ⁇ and Z500V load) between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the outer ring.
  • a predetermined insulation resistance at least 10 ⁇ and Z500V load
  • a coating made of alumina fine particles was formed on the contact surface la of the inner ring 1 and the contact surface 2a of the outer ring 2 by the AD method.
  • AD method uses both positioning XY table and object rotation motor Using the above-mentioned bearing drive unit, the opening size is 5 mm on the contact surface la of the inner ring 1 and the contact surface 2a of the outer ring 2 that move in the axial direction while rotating at a peripheral speed of 6 mmZ under reduced pressure of 100 Pa or less
  • a film was formed by spraying an aerosol of alumina fine particles through a nozzle of X 0.3 mm. The film was formed until the film thickness reached 4 m.
  • Alumina fine particles were used by Daimei Chemical Industry Co., Ltd .: Tymicron TM-DAR, with an average particle size of 0.16 m and heat drying under reduced pressure of 10 Pa or less. Helium was used as the carrier gas, and the particle velocity was controlled by the carrier gas flow rate.
  • test bearing was immersed in a chemical solution and rotated at a rotational speed of 2000 rpm for 20 hours.
  • a dense ceramic coating that does not allow the coating surface and the raceway ring base to communicate with each other is selected from the inner ring inner circumferential surface and the outer ring outer circumferential surface. Therefore, high insulation performance can be maintained. For this reason, it can be suitably used as an anti-corrosion rolling bearing and an insulating rolling bearing used in various industrial machines with a structure in which current flows mainly inside the bearing, such as general-purpose motors, generators for generators, and main motors for railway vehicles. .
  • the ceramic coating is formed on at least the surfaces of the inner ring and outer ring that come into contact with the corrosive substance, high corrosion resistance and chemical resistance can be maintained. For this reason, metals are easily corroded by contact with chemicals such as various acids and alkalis used in chemical plants, etc./Can be suitably used as rolling bearings for corrosion resistance and chemical resistance that can be used in an environment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a rolling bearing of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rolling bearing of the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the rolling bearing of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the rolling bearing of the present invention.
  • It is a diagram showing a ceramic film forming apparatus by the AD method. Explanation of symbols

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

　溶射法に代わる方法で緻密なセラミックス層を形成し、絶縁性能および酸、アルカリ等の薬品に対する耐食・耐薬品性に優れた転がり軸受を提供する。内輪１、外輪２、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体４を備えてなり、上記内輪１の内周面および上記外輪２の外周面から選ばれた少なくとも一つの周面にセラミックス被膜７を有する転がり軸受であって、該セラミックス被膜は、アルミナ微粒子等をエアロゾル原料として使用したエアロゾルデポジション法により形成される被膜であり、該被膜は、例えば、エアロゾル噴射ノズルを固定し、外輪または内輪を、対象物回転用モータを用いて回転させつつ、位置決め用ＸＹテーブルを用いて軸方向に移動させて形成する。

Description

明 細 書
転がり軸受およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、セラミックス被膜を備えた転がり軸受に関し、特に絶縁性能および酸、ァ ルカリ等の薬品に対する耐食 '耐薬品性に優れた転がり軸受およびその製造方法に 関する。
背景技術
[0002] 鉄道車両の主電動機に用いられる転がり軸受は、主電動機の電流を車輪からレー ルへ接地する接地用集電装置が不完全な場合に、主電動機の電流が転がり軸受の 内外輪および転動体を通って、車輪とレール間に流れる。このとき、軸受転動体と外 輪転走面との間または内輪転走面との間で放電が生じ、放電部分に電食を生じるこ とがある。
このような電食を防止する有効な手段として、従来、軸受軌道輪の外表面にセラミツ タス等の絶縁体の溶射被膜を形成することが知られている。
[0003] 高分子材料製造プラント、液晶用フィルム製造装置などの化学プラント設備では、 各種の酸やアルカリ等の薬品が用いられる各種処理装置が存在する。この中で撹拌 や搬送用などに使用される転がり軸受は、各種の酸やアルカリ等の薬品に接触する ことにより、軸受構成材料が腐食、膨潤、溶解、分解等の品質劣化を起こすことから 比較的短寿命であるという問題がある。このような軸受を構成する内輪、外輪、転動 体および保持器には、一般に耐食性ゃ耐薬品性を有するステンレス鋼、セラミックス および榭脂等が用いられる。しかしステンレス鋼は必ずしも万能ではなぐ適用できる 酸、アルカリ等の薬品には制限がある。また、セラミックスは酸、アルカリ等の薬品に 対し優れた耐食 ·耐薬品性を示すが高価であると!ヽぅ問題がある。
[0004] 榭脂は機械的強度や摺動性を有する種類の選定や、各種の酸、アルカリ等の薬品 に対し耐食'耐薬品性のある種類の選択などにより、近年、腐食環境、各種薬品使用 環境などの分野にぉ 、て多用されて 、る。
従来、合成樹脂製転がり軸受としては、少なくとも外輪がポリイミド材カもなる転がり 軸受（特許文献 1参照）、軌道輪が曲げ弾性率 2000〜6000 MPaの範囲にあるポリフ ェニレンスノレフイド (以下、 PPSと記す)榭脂などのポリアリーレンスルフイド系榭脂で 形成されている榭脂製転がり軸受 (特許文献 2参照）、内輪および外輪の転がり摩擦 または滑り摩擦を生ずる表面等にポリテトラフルォロエチレン (以下、 PTFEと記す） 榭脂の潤滑被膜を形成した転がり軸受 (特許文献 3参照)等が知られて 、る。
また、転がり軸受を構成する部品のうち少なくとも転がり摩擦または滑り摩擦を生ず る表面に、結晶性の高分子量 PTFE榭脂を含む被膜形成部材を圧接し、両者間に 摺動を与えることにより上記表面に PTFE榭脂の固体潤滑被膜を形成する転がり軸 受 (特許文献 4参照）が知られて ヽる。
し力しながら、上述のような内輪または外輪の転走面が榭脂製の転がり軸受は、一 般に耐荷重性が鋼製に比べて劣り、転走面を形成する榭脂より硬質の転動体が転 動することにより、転走面の摩耗が顕著であり転がり軸受の耐久性が十分でないため 、適用できる用途が制限されるという問題がある。
[0005] 一方、鋼製の内輪、外輪に対し耐食 *耐薬品性を付与する方法として、従来、軸受 軌道輪の外表面にセラミックス等の耐食 '耐薬品性を有する溶射被膜を形成する方 法が知られている。
[0006] し力しながら、溶射技術を用いて軸受の外径面および幅面にセラミックス層を設け る方法は、熱処理して硬化させた軸受綱の溶射加工時の熱による焼き戻り防止のた めに、ワークを冷却しながらセラミックス層を成膜せねばならず、非常に煩雑であり、 生産性の低下を招いていた。さらに、溶射法で軸受外径面および幅面にセラミックス 層を設けようとすると、下地処理としてニッケルアルミ等の層を予め溶射する必要があ り、これも生産性の低下を招く原因となっている。
[0007] 一方、溶射法で得られたセラミックス層は、多孔質となることから結露などによりセラ ミックス層内に水分が侵入する。この結果、絶縁抵抗の低下あるいは耐食'耐薬品性 の低下が生じる。したがって、セラミックス層内の空孔を封孔処理して水分の侵入を 防止する必要がある。封孔処理については合成樹脂、重合性有機溶剤、並びにフッ 素系界面活性剤およびパーフルォロ基含有有機ケィ素化合物カゝらなる群カゝら選ば れる少なくとも 1種を含有する封孔処理剤を用 ヽる方法 (特許文献 5参照)や、浸透性 良好な絶縁榭脂による封孔処理層を下層とし、浸透性が完全でな ヽ絶縁樹脂による 封孔処理層を上層とする組合せ層を形成することにより封孔する方法 (特許文献 6参 照）等が知られている。しかし、これらの封孔処理方法を用いる場合は、非常にコスト 高となるという問題がある。
また、溶射法で得られたセラミックス層は、絶縁性を得るために原料粉に αアルミナ を用いても、溶射過程の高温で絶縁性の劣る γアルミナに変態してしまう。このため、 この方法は膜厚を厚くすることで絶縁性を確保せねばならず、コスト高となる。
特許文献 1：特開平 7— 279973号公報
特許文献 2 :特開平 10— 47355号公報
特許文献 3：特開平 8— 93774号公報
特許文献 4：特開平 5— 106638号公報
特許文献 5 :特開 2003— 183806号公報
特許文献 6 :特許第 3009516号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、溶射法に代わる方法で 緻密なセラミックス層を形成し、絶縁性能および酸、アルカリ等の薬品に対する耐食' 耐薬品性に優れた転がり軸受を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の転がり軸受は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する 複数の転動体を備えてなり、上記内輪の内周面および上記外輪の外周面力 選ば れた少なくとも一つの周面にセラミックス被膜を有する転がり軸受であって、該セラミツ タス被膜は、エアロゾルデポジション法 (以下、 AD法と記す）により形成される被膜で あることを特徴とする。
[0010] また、本発明の転がり軸受は、上記内輪の内周面を含む表面および上記外輪の外 周面を含む表面の少なくとも腐食性物質と接触する表面に上記セラミックス被膜を有 し、上記内輪および外輪の軸方向両端開口部にシール部材を設けてなることを特徴 とする。 上記内輪および外輪と上記シール部材とが接触する部分に上記セラミックス被膜を 有することを特徴とする。
なお、本発明において耐食 *耐薬品性とは各種の酸、アルカリ等の薬品 (腐食性物 質）に接しても腐食、膨潤、溶解、分解等の品質劣化を起こすことがない性質をいう。
[0011] 上記セラミックス被膜は、アルミナ微粒子をエアロゾル原料として使用した被膜であ ることを特徴とする。
上記アルミナ微粒子の平均粒子径は、 0.01 μ m〜2 μ mであることを特徴とする。な お、本発明にお 、て平均粒子径は日機装株式会社製：レーザー式粒度分析計マイ クロトラック MT3000によって測定した値である。
上記セラミックス被膜の被膜厚さは、 4 πι〜200 /ζ mであることを特徴とする。
[0012] 本発明の転がり軸受の製造方法は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間 に介在する複数の転動体を備えてなる転がり軸受の製造方法であって、上記内輪の 内周面および上記外輪の外周面力 選ばれた少なくとも一つの周面に AD法により セラミックス被膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
また、上記 AD法によるセラミックス被膜の形成は、エアロゾル噴射ノズルを固定し、 上記外輪または上記内輪を、対象物回転用モータを用いて回転させつつ、位置決 め用 XYテーブルを用いて軸方向に移動させて行なうことを特徴とする。あるいはノズ ルロ長さを外輪軸受幅と同等以上にした場合、 XYテーブルを使用することなく成膜 することも可會である。
発明の効果
[0013] 本発明の転がり軸受は、内輪内周面および外輪外周面とから選ばれた少なくとも一 つの周面に、 AD法によりセラミックス被膜を形成するので、常温で被膜表面と軌道 輪素地とを連通することのな 、緻密なセラミックス被膜が得られ、高 、絶縁性能を保 持できる。
また、高温にさらされることがない AD法で、 αアルミナを用いて成膜するので、 了 ルミナが γアルミナに変態することがなぐ絶縁性の高いひアルミナの被膜が得られ る。
[0014] また本発明の転がり軸受は、上記内輪の内周面を含む表面および上記外輪の外 周面を含む表面の少なくとも腐食性物質と接触する表面に AD法によりセラミックス被 膜を形成するので、常温で被膜表面と軌道輪素地とを連通することのな ヽ緻密なセ ラミックス被膜が得られ、高 ヽ耐食 ·耐薬品性を保持できる。
[0015] 真空チャンバ一内等で、位置決め用 XYテーブル上に軸を回転させる対象物回転 用モータを設置し、エアロゾル噴射ノズルを固定し、軸受外輪または軸受内輪を回転 させながらかつ軸方向に移動させるので、セラミックス被膜を曲面である上記転がり 軸受の内輪および外輪の所定の表面に均一に形成できる。あるいはノズル口長さを 外輪軸受幅と同等以上にした場合、 XYテーブルを使用することなく成膜することも 可能である。回転させてエアロゾルによる被膜を塗り重ねることで、数/ z m〜数十/ z m の緻密なセラミックス被膜を密着性良好に形成できる。また、ワークの冷却不要、 -ッ ケルアルミ等の下地処理不要および封孔処理不要などにより、製造コストが大幅に安 くなる。
[0016] 内輪表面および外輪表面が、薄膜状のセラミック層で被覆されるので、 PTFE榭脂 等の榭脂被膜と比べて高硬度であり、耐荷重性、耐摩耗性に優れる。また、 PPS榭 脂単体軸受と比べた場合、弾性率が高いため、耐荷重性に優れる。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 本発明の転がり軸受のー実施例を図 1に基づいて説明する。図 1は外輪外周面に AD法によるセラミックス被膜を形成した転がり軸受の断面図である。なお、セラミック ス被膜は非常に薄い、数/ z m〜数十； z mの被膜であるが、図 1および後述する図 2、 図 3、図 4においては説明便宜上、実際よりも厚く図示している。ここで、図 1、図 2お よび図 3に示す転がり軸受は、絶縁性能を有する絶縁転がり軸受の例である。また、 図 4に示す転がり軸受は、酸、アルカリ等の薬品に対して耐食'耐薬品性を示す耐食 •耐薬品性転がり軸受の例である。
[0018] 図 1に示す転がり軸受は、内輪 1と外輪 2との間に保持器 3に保持された複数の転 動体 4を介在させ、外輪 2をノヽウジング 5等に収納し、軸 6を内輪 1の内径に固定する 軸受であって、外輪 2の外周面 2aに AD法によりセラミックス被膜 7が形成されている 。内輪 外輪 2および転動体 4は、軸受鋼等の金属材からなる。
本発明においてセラミックス被膜 7を形成する外輪 2の外周面 2aとは、外輪 2の外 径面 aのみでなぐ少なくとも外輪を保持するハウジング 5等と外輪 2とが接触する範 囲の全面である。図 1に示す場合において、外輪 2の外周面 2aは、外輪 2の外径面 a 力 幅面 bにわたる範囲で、面取部 cも含めた範囲の面である。
[0019] また、セラミックス被膜 7は、上記外輪 2の外周面 2aの他、内輪 1の内周面 laに形成 されていてもよい。本発明の転がり軸受の他の実施例を図 2および図 3に基づいて説 明する。図 2に示す例では、内輪 1の内周面 laにセラミックス被膜 7が形成され、図 3 に示す例では、外輪 2の外周面 2aおよび内輪 1の内周面 laにセラミックス被膜 7がそ れぞれ形成されている。なお、本発明において内輪 1の内周面 laとは、少なくとも内 輪 1が軸 6等と接触する範囲の全面であり、図 2および図 3に示す場合では、内輪 1の 内径面そのものである。
上記のように、外輪とハウジング等とが接触する全面、および、内輪と軸等とが接触 する全面の少なくとも一方にセラミックス被膜を形成することにより絶縁性能が担保さ れる。
[0020] 図 4に示す転がり軸受は、内輪 1と外輪 2との間に保持器 3に保持された複数の転 動体 4を介在させ、転動体 4の周囲に封入したグリースをシールするシール部材 8を 内輪 1および外輪 2の軸方向両端開口部に設けてなり、ハウジング 5等に外輪 2を、 軸 6を内輪 1の内径に、それぞれ固定する軸受である。また、回転軸 6と、シール部材 8と、ハウジング 5とともに各種の腐食性物質に接触する空間を構成する内輪 1の接 触表面 laおよび外輪 2の接触表面 2aに AD法により形成されるセラミックス被膜 7を 有する。内輪 1および外輪 2は、軸受鋼等の金属材カもなる。
なお、内輪 1および外輪 2においてセラミックス被膜 7を形成する表面は、該内輪 1 の内周面を含む表面および外輪 2の外周面を含む表面の少なくとも腐食性物質と接 触する表面であり、直接接触する面および接触するおそれのある面を含む。
[0021] 本発明にお 、て AD法は、原料セラミックスの微粒子をガス中に分散させたエアロゾ ルを内輪や外輪等の基材に向けてエアロゾル噴射ノズルより噴射し、エアロゾルをこ の基材表面に高速で衝突させ、微粒子の構成材料カゝらなる被膜を基材上に形成さ せる方法である。セラミックス微粒子は、衝突により粉砕し、清浄な新生表面を形成し 、低温接合を生じさせるので、室温で微粒子同士の接合を実現できる。 エアロゾル中ではセラミックスの微粒子は分散状態を維持して ヽる。溶射法から得 られる被膜が多孔質であるのに対し、 AD法により得られる被膜は、上記のようにエア 口ゾルに分散した微粒子カゝら被膜を形成するので、得られる被膜は極めて緻密なセ ラミックス層となる。
このため、内輪内周面や外輪外周面に、該被膜を形成した絶縁転がり軸受では、 降雨や結露などで水分にさらされても、水分が浸透できる空孔を持たないセラミックス 層に保護されるので通電することがなぐ絶縁抵抗の低下を招くこともない。また、腐 食性物質に接触する内輪の接触表面および外輪の接触表面に、該被膜を形成した 耐食'耐薬品用転がり軸受では、酸やアルカリ等の腐食性物質にさらされても、これ らが浸透できる空孔を持たな 、セラミックス層に保護されるので腐食性物質が基材素 地に侵入することがなぐ耐食 '耐薬品性の低下を招くことがない。
また、 AD法によるセラミックス被膜は緻密で絶縁性および耐食 ·耐薬品性に優れる ので、一定の絶縁抵抗および耐食 ·耐薬品性を確保するために必要な被膜厚さは、 溶射法に比べて薄くすることができる。
本発明にお 、て AD法によるセラミックス被膜を形成するための、エアロゾル原料と なるセラミックス微粒子としては、絶縁性および耐食'耐薬品性が良好なアルミナ、ジ ルコユア、チタ-ァ等の酸ィ匕物セラミックス微粒子等が挙げられる。それぞれのセラミ ッタスの高純度グレードにお 、て、真比重が小さ 、方がエアロゾル化しやす 、こと力 ら、アルミナ微粒子が好ましい。
本発明に用いることができるアルミナ微粒子の平均粒子径は、 0.01 μ m〜2 mで ある。 0.01 μ m未満では凝集しやすくエアロゾルィ匕は困難であり、 2 mをこえると A D法での膜形成はできな 、 (膜成長しな 、)。
アルミナ微粒子の粒子径調整方法としては、アルコキシド法ゃコロイド法、アンモ- ゥム明礬の熱分解法、アンモ-ゥムアルミニウム炭酸塩熱分解法、改良バイヤー法、 エチレンクロルヒドリン法の化学的手法や、ガス中蒸発法やスパッタリング (気相酸ィ匕 )法、アルミニウムの水中火花放電法などの物理的手法を用いて作製された数 10 n m以下の微細な微粒子を加熱し、粒子径で数 100應程度の 2次粒子に凝集させる 方法等が挙げられる。また、被膜形成を良好に行なうため、基材への衝突時にアルミ ナ微粒子が容易に粉砕するように、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いてクラ ックを予め形成しておくことが好ま U、。
[0023] AD法では、溶射法と異なり高温処理が不要であるため、高温にさらされることによ る原料セラミックスの変態による絶縁性の低下を招くこともない。例えば、絶縁性に優 れた aアルミナを用いても溶射法では γアルミナに変態して絶縁性が低下するため 、膜厚を増加させる必要がある力 AD法で aアルミナを用いると絶縁性の高い αァ ルミナのままで成膜できるので、絶縁性の高 、セラミックス層が得られる。
[0024] また、内輪表面および外輪表面を、上記の AD法によるセラミックス層で被覆された 軸受は、 PTFE榭脂の被膜と比べて高硬度であるため、耐荷重性、耐摩耗性が高い 。また、 PPS単体軸受と比べた場合、弾性率が高いため、耐荷重性に優れる。
[0025] 本発明の転がり軸受の製造方法は、上記転がり軸受の内輪および外輪の所定の 表面に AD法によりセラミックス被膜を形成する工程を含む。
AD法によるセラミックス被膜の形成方法としては、転がり軸受を固定してエアロゾル 噴射ノズルを移動させて被膜を形成する方法、または、エアロゾル噴射ノズルを固定 して転がり軸受を移動させて被膜を形成する方法のいずれも採用できる。
これらの方法の中で、エアロゾルを安定な状態で吹きつけることができ、位置決め 用 ΧΥテーブルおよび対象物回転用モータを併用し、軸受の内輪または外輪を回転 させつつ軸方向に移動させることで、セラミックス被膜を容易に塗り重ねて形成できる ことから、後者の方法を用いることが好ましい。
[0026] 本発明における AD法を図 5に基づいて説明する。図 5は AD法によるセラミックス 被膜形成装置を示す図である。図 5に示すように、 AD法によるセラミックス被膜形成 装置 9は真空チャンバ一 10を有する。真空チャンバ一 10内には、セラミックス被膜形 成対象である転がり軸受の外輪または内輪 12と、エアロゾル噴射ノズル 17とが配設 されて!/、る。エアロゾル噴射ノズル 17にはエアロゾル発生装置 16力もエアロゾルが 供給される。真空チャンバ一 10の内部は真空ポンプ 11によって減圧される。セラミツ タス微粒子の混入を防止するため、真空ポンプ 11の直前に微粒子フィルター 18が 設けられている。外輪または内輪 12は、真空チャンバ一 10内において、対象物回転 用モータ 14により回転させられ（図中 Α)、位置決め用 ΧΥテーブル 13により軸方向 に移動させられる（図中 B)。
[0027] エアロゾル噴射ノズル 17は、セラミックス微粒子を、長方形等の開口部を有するノズ ル先端から、内輪内周面および外輪外周面から選ばれた少なくとも一つの周面に噴 射するものである。なお、エアロゾル噴射ノズル 17は、 1本であっても複数本であって もよい。また、エアロゾル噴射ノズル 17は、真空チャンバ一 10内で変位可能に構成し てもよい。
エアロゾルの搬送ガスとしては、不活性ガスを使用し、ガス供給設備 15からエア口 ゾル発生装置 16に供給されている。使用可能な不活性ガスとしては、アルゴン、窒 素、ヘリウム等が挙げられる。
固定したエアロゾル噴射ノズル 17から、対象物回転用モータ 14により所定回転数 で回転している外輪または内輪 12に、セラミックス微粒子を原料とするエアロゾルが 噴射され、外輪の外周面または内輪の内周面にセラミックス被膜が塗り重ねられて形 成される。同時に、位置決め用 XYテーブル 13により外輪または内輪 12を軸方向に 移動させることで、各周面の軸方向にも均一に被膜が形成される。
被膜形成は、被膜厚さが 4 m程度となるまで行なうことが好ましい。被膜厚さは軸 受の用途により異なる力 4 μ m〜200 μ mであることが好まし!/、。 4 m未満であると 十分な十分な絶縁抵抗が得られず、 200 mをこえると製造コストが高くなる。
実施例
[0028] 実施例 1
図 1に示す絶縁転がり軸受を作成し試験用軸受 (NU214、外輪外径： φ 125mm,外 輪幅: 24mm)とした。ここで、外輪 2の外周面 2aに、アルミナ微粒子力もなる被膜 7を AD法により形成した。 AD法は、位置決め用 XYテーブルおよび対象物回転用モー タを併用した軸受駆動装置を用いて、周速 6 mmZ分で回転しつつ軸方向に移動す る外輪外周面に、 100 Pa以下の減圧下で、開口サイズ 5 mm X 0.3 mmのノズルを通 してアルミナ微粒子のエアロゾルを噴射して被膜形成を行なった。被膜形成は、被膜 厚さが 4 /z mとなるまで行なった。
アルミナ微粒子は、大明化学工業社製:タイミクロン TM- DARを用い、平均粒子径 0.16 mで、 10 Pa以下の減圧下、加熱乾燥処理して使用した。なお、搬送ガスに はヘリウムを用い、粒子速度は搬送ガス流量で制御した。
得られた試験用軸受は、外輪内周面と外輪外周面との間で、所定の絶縁抵抗（ 10 M Ω以上 Z500V負荷時）が得られることが確認できた。
[0029] 実施例 2
図 2に示す絶縁転がり軸受を作成し試験用軸受とした。ここで、内輪 1の内周面 la に、アルミナ微粒子カゝらなる被膜 7を AD法により形成した。 AD法は、位置決め用 X Yテーブルおよび対象物回転用モータを併用した軸受駆動装置を用いて、周速 6 m mZ分で回転しつつ軸方向に移動する内輪内周面に、 100 Pa以下の減圧下で、開 口サイズ 5 mm X 0.3 mmのノズルを通してアルミナ微粒子のエアロゾルを噴射して 被膜形成を行なった。被膜形成は、被膜厚さが 4 mとなるまで行なった。
アルミナ微粒子は、実施例 1と同様のものを用いた。得られた試験用軸受は、外輪 内周面と外輪外周面との間で、所定の絶縁抵抗（ 10 Μ Ω以上 Z500V負荷時）が得 られることが確認できた。
[0030] 実施例 3
図 3に示す絶縁転がり軸受を作成し試験用軸受とした。ここで、外輪 2の外周面 2a 、および、内輪 1の内周面 laにアルミナ微粒子力もなる被膜 7を AD法により形成した 。 AD法は、位置決め用 XYテーブルおよび対象物回転用モータを併用した軸受駆 動装置を用いて、周速 6 mmZ分で回転しつつ軸方向に移動する外輪外周面に、 10 0 Pa以下の減圧下で、開口サイズ 5 mm X 0.3 mmのノズルを通してアルミナ微粒子 のエアロゾルを噴射して被膜形成を行なった。被膜形成は、被膜厚さが 4 mとなる まで行なった。同様に内輪内周面にも被膜形成を行なった。
アルミナ微粒子は、実施例 1と同様のものを用いた。得られた試験用軸受は、外輪 内周面と外輪外周面との間で、所定の絶縁抵抗（ 10 Μ Ω以上 Z500V負荷時）が得 られることが確認できた。
[0031] 実施例 4
図 4に示す耐食 *耐薬品用転がり軸受を作成し試験用軸受とした。ここで、内輪 1の 接触表面 laおよび外輪 2の接触表面 2aに、アルミナ微粒子カゝらなる被膜を AD法に より形成した。 AD法は、位置決め用 XYテーブルおよび対象物回転用モータを併用 した軸受駆動装置を用いて、周速 6 mmZ分で回転しつつ軸方向に移動する、内輪 1の接触表面 laおよび外輪 2の接触表面 2aに、 100 Pa以下の減圧下で、開口サイズ 5 mm X 0.3 mmのノズルを通してアルミナ微粒子のエアロゾルを噴射して被膜形成 を行なった。被膜形成は、被膜厚さが 4 mとなるまで行なった。
アルミナ微粒子は、大明化学工業社製:タイミクロン TM- DARを用い、平均粒子径 0.16 mで、 10 Pa以下の減圧下、加熱乾燥処理して使用した。なお、搬送ガスに はヘリウムを用い、粒子速度は搬送ガス流量で制御した。
[0032] 得られた試験用軸受を、薬液中に浸漬し、回転数 2000 rpmで 20時間回転させた。
薬液は水酸化ナトリウムおよび硫酸の各 20重量％水溶液の 2種類について試験を 行なった。試験後において、軸受の薬液接触表面を目視で確認した結果、いずれの 薬液の場合でも侵食や損傷等は認められず、被膜が非常に薄い (4 m)にもかかわ らず優れた耐食 ·耐薬品性を示した。
産業上の利用可能性
[0033] 本発明の転がり軸受は、内輪内周面および外輪外周面とから選ばれた少なくとも一 つの周面に、被膜表面と軌道輪素地とを連通することのない緻密なセラミックス被膜 を AD法により形成するので、高い絶縁性能を保持できる。このため、汎用モータ、発 電機用ジェネレータ、鉄道車両の主電動機等、主に軸受内部を電流が流れるような 構造の各種産業機械に用いられる電食防止転がり軸受、絶縁転がり軸受として好適 に利用できる。また、内輪および外輪の少なくとも腐食性物質と接触する表面に上記 セラミックス被膜を形成したので、高い耐食'耐薬品性を保持できる。このため、化学 プラント等で用いられる、各種の酸やアルカリ等の薬品に接触することにより金属が 腐食しやす!/ヽ環境で使用可能な耐食 ·耐薬品用転がり軸受として好適に利用できる
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]本発明の転がり軸受のー実施例を示す断面図である。
[図 2]本発明の転がり軸受の他の実施例を示す断面図である。
[図 3]本発明の転がり軸受の他の実施例を示す断面図である。
[図 4]本発明の転がり軸受の他の実施例を示す断面図である。 圆 5]AD法によるセラミックス被膜形成装置を示す図である。 符号の説明
1 内輪
2 外輪
3 保持器
4 転動体
5 ハウジング
6 軸
7 セラミックス被膜
8 シール部材
9 セラミックス被膜形成装置
10 真空チャンノ一
11 真空ポンプ
12 外輪または内輪
13 位置決め用 XYテーブル
14 対象物回転用モータ
15 ガス供給設備
16 エアロゾル発生装置
17 エアロゾル噴射ノズル
18 微粒子フィルター

Claims

請求の範囲
[1] 内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体を備えてな り、前記内輪の内周面および前記外輪の外周面力 選ばれた少なくとも一つの周面 にセラミックス被膜を有する転がり軸受であって、
前記セラミックス被膜は、エアロゾルデポジション法により形成される被膜であること を特徴とする転がり軸受。
[2] 前記内輪の内周面を含む表面および前記外輪の外周面を含む表面の少なくとも 腐食性物質と接触する表面に前記セラミックス被膜を有し、前記内輪および外輪の 軸方向両端開口部にシール部材を設けてなることを特徴とする請求項 1記載の転が り軸受。
[3] 前記内輪および外輪と前記シール部材とが接触する部位に前記セラミックス被膜を 有することを特徴とする請求項 2記載の転がり軸受。
[4] 前記セラミックス被膜は、アルミナ微粒子をエアロゾル原料として使用した被膜であ ることを特徴とする請求項 1記載の転がり軸受。
[5] 前記アルミナ微粒子の平均粒子径は、 0.01 μ m〜2 μ mであることを特徴とする請 求項 4記載の転がり軸受。
[6] 前記セラミックス被膜の被膜厚さは、 4 μ m〜200 μ mであることを特徴とする請求項
4記載の転がり軸受。
[7] 内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体を備えてな る転がり軸受の製造方法であって、
前記内輪の内周面および前記外輪の外周面力 選ばれた少なくとも一つの周面に エアロゾルデポジション法によりセラミックス被膜を形成する工程を含むことを特徴と する請求項 1記載の転がり軸受の製造方法。
[8] 前記エアロゾルデポジション法によるセラミックス被膜の形成は、エアロゾル噴射ノ ズルを固定し、前記外輪または前記内輪を、対象物回転用モータを用いて回転させ つつ、位置決め用 XYテーブルを用いて軸方向に移動させて行なうことを特徴とする 請求項 7記載の転がり軸受の製造方法。
PCT/JP2007/054155 2006-03-08 2007-03-05 転がり軸受およびその製造方法 WO2007102452A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200780008079.0A CN101395394B (zh) 2006-03-08 2007-03-05 滚动轴承及其制造方法
US12/281,580 US8172463B2 (en) 2006-03-08 2007-03-05 Rolling bearing with a ceramic coating and method for manufacturing the same
DE112007000436T DE112007000436T5 (de) 2006-03-08 2007-03-05 Wälzlager und Verfahren zur Herstellung desselben

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006062638A JP2007239858A (ja) 2006-03-08 2006-03-08 絶縁転がり軸受
JP2006-062603 2006-03-08
JP2006062603A JP2007239856A (ja) 2006-03-08 2006-03-08 耐食・耐薬品用転がり軸受
JP2006-062638 2006-03-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007102452A1 true WO2007102452A1 (ja) 2007-09-13

Family

ID=38474880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/054155 WO2007102452A1 (ja) 2006-03-08 2007-03-05 転がり軸受およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8172463B2 (ja)
KR (1) KR20080100269A (ja)
DE (1) DE112007000436T5 (ja)
WO (1) WO2007102452A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007032204A1 (ja) 2005-09-15 2007-03-22 Ntn Corporation 転がり軸受、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造、および軸受構造
DE102009014753A1 (de) * 2009-03-27 2010-09-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lagerring mit einer elektrischen Isolierung sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010004853B4 (de) 2010-01-16 2017-11-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisch isoliertes Wälzlager
US20120272786A1 (en) * 2010-10-22 2012-11-01 Cooligy Inc. activation mechanism for a liquid cooled rack
DE102011075497A1 (de) * 2011-05-09 2012-11-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei Wälzlagern und nach diesem Verfahren hergestelltes Wälzlager
US8523733B1 (en) * 2012-07-30 2013-09-03 Ford Global Technologies, Llc Vehicle driveline differential with improved efficiency during vehicle cold starts
EP3444489B1 (en) * 2016-04-12 2020-09-09 NSK Ltd. Insulated bearing
US10422384B2 (en) * 2018-01-25 2019-09-24 Aktiebolaget Skf Electrical insulating device for bearings
US10931179B2 (en) 2018-03-20 2021-02-23 Aktiebolaget Skf Fiber grounding brush
DE102018206242A1 (de) 2018-04-24 2019-10-24 Aktiebolaget Skf Wälzlager, das elektrisches Isolierungsmaterial hat, und Herstellungsverfahren eines solchen Wälzlagers
DE102021129948A1 (de) 2021-11-17 2023-05-17 HQW Precision GmbH Wälzlagerschmierung mittels Aerosolabscheidung
CN115181928A (zh) * 2022-07-08 2022-10-14 清研瀚高科技(北京)有限公司 一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承
DE102022127979A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager
DE102022127978A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager
DE102022127976A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager
DE102022127980A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182621A (ja) * 1988-01-14 1989-07-20 Yobea Rulon Kogyo Kk 電食防止型転がり軸受
JP2001181859A (ja) * 1999-10-12 2001-07-03 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 複合構造物の作製方法および作製装置
JP2003262231A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Nsk Ltd 転がり軸受用シール、シール付軸受及びハブユニット軸受

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009516B2 (ja) 1991-08-21 2000-02-14 エヌティエヌ株式会社 電食防止型転がり軸受
JPH05106638A (ja) 1991-10-18 1993-04-27 Ntn Corp 転がり軸受における固体潤滑皮膜の形成方法
JPH07279973A (ja) 1994-02-17 1995-10-27 Ntn Corp 転がり軸受
JPH0893774A (ja) 1994-09-21 1996-04-09 Ntn Corp 固体潤滑転がり軸受
JPH1047355A (ja) 1996-08-02 1998-02-17 Ntn Corp 樹脂製転がり軸受
JP3348154B2 (ja) * 1999-10-12 2002-11-20 独立行政法人産業技術総合研究所 複合構造物及びその作製方法並びに作製装置
JP3598401B2 (ja) 2001-12-19 2004-12-08 トーカロ株式会社 封孔処理剤、封孔処理方法及び封孔処理を施した溶射皮膜被覆部材
CN100427784C (zh) * 2002-10-08 2008-10-22 Ntn株式会社 电蚀防止滚动轴承
JP2005133876A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Ntn Corp 電食防止型転がり軸受

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182621A (ja) * 1988-01-14 1989-07-20 Yobea Rulon Kogyo Kk 電食防止型転がり軸受
JP2001181859A (ja) * 1999-10-12 2001-07-03 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 複合構造物の作製方法および作製装置
JP2003262231A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Nsk Ltd 転がり軸受用シール、シール付軸受及びハブユニット軸受

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080100269A (ko) 2008-11-14
DE112007000436T5 (de) 2009-01-15
US8172463B2 (en) 2012-05-08
US20090010585A1 (en) 2009-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007102452A1 (ja) 転がり軸受およびその製造方法
JP5128185B2 (ja) 摩耗性を有するジスプロシア安定化ジルコニア
CN102504678B (zh) 用于石油设备的防护涂料及其施工方法
JP2008082415A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2007239856A (ja) 耐食・耐薬品用転がり軸受
KR100281621B1 (ko) 무리테이너형 구름 베어링
Lan et al. Advanced polymeric coatings and their applications: Green tribology
Singh et al. Wear of plasma sprayed conventional and nanostructured Al 2 O 3 and Cr 2 O 3, based coatings
KR101466967B1 (ko) 내식성이 향상된 다성분계 열용사용 코팅물질, 그 제조방법 및 코팅방법
JP4825001B2 (ja) スーパーエンプラ積層膜の溶射成膜法
JP2007225074A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2008032114A (ja) 耐食・絶縁転がり軸受
JP2011075021A (ja) 摺動部材、保持器および転がり軸受
JP2007270899A (ja) 電食防止等速ジョイント
CN112714834B (zh) 防电蚀滚动轴承
JP2007239858A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2008095887A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2008095884A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2007225076A (ja) 絶縁転がり軸受
JP2008082413A (ja) 絶縁転がり軸受
JP5375160B2 (ja) 自動車専用転がり軸受用保持器
JP2008082411A (ja) 絶縁転がり軸受
JP4826427B2 (ja) 電食防止用絶縁転がり軸受及びその製造方法
CN110004400A (zh) 用于改善部件的耐磨性能的方法以及部件
Wen et al. Effect of Sealing Treatment on the Dielectric Properties of Plasma-Sprayed Al2O3 Coatings

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12281580

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780008079.0

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087023289

Country of ref document: KR

RET De translation (de og part 6b)

Ref document number: 112007000436

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20090115

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07715188

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1