WO2023048120A1 - 潤滑剤組成物および転がり軸受 - Google Patents
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- 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
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Definitions
- the present invention relates to a lubricant composition used in gears and bearings of continuously variable transmissions of automobiles, gearboxes of wind power generators, etc., and rolling bearings using this lubricant composition.
- Hydraulic motors, hydraulic pumps, and axle planetary parts generally use bearings that are lubricated with gear oil or hydraulic fluid. Hydraulic oil is generally used for these oils.
- Patent Literature 1 describes a lubricant composition containing a predetermined amount of a phosphorus-based extreme pressure agent and having excellent metal fatigue life, wear resistance, and electrical insulation even when the viscosity is reduced.
- a seal having a structure that reduces seal torque may be used in bearings using low-viscosity lubricating oil.
- water tends to enter the inner space of the bearing, and contact between steels due to lack of oil film tends to cause adhesion, corrosion wear, and premature flaking at the contact portion (raceway surface, etc.).
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides a lubricant composition capable of suppressing wear and the like in steel bearings under severe conditions, and a rolling bearing using this lubricant composition. for the purpose.
- the lubricant composition of the present invention is used for steel bearings, the lubricant composition contains an inorganic sodium salt (Na x My O z ), and the inorganic sodium salt is 1% by mass.
- the natural potential of the above steel in an aqueous solution at 25° C. dissolved at a concentration of 0.04 V or more is characterized.
- the inorganic sodium salt is characterized by containing at least one selected from sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ).
- the lubricant composition is characterized by containing a sorbitan-based ester. Further, the lubricant composition is characterized by containing zinc alkyldithiophosphate.
- the lubricant composition is characterized by being a grease containing a thickener.
- the rolling bearing of the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a lubricant composition enclosed or supplied in the bearing inner space,
- This lubricant composition is characterized by being the lubricant composition of the present invention described above.
- the lubricant composition of the present invention is used for steel bearings, contains an inorganic sodium salt, and has a natural potential of steel in an aqueous solution at 25 ° C. in which the inorganic sodium salt is dissolved at a concentration of 1% by mass. Since it is 0.04 V or more, a coating (corrosion resistant coating) that is resistant to corrosion can be formed on the steel surface. Due to the effect of the coating, it is possible to suppress adhesion and corrosion wear in the steel bearing part even under severe conditions, and it has excellent wear resistance. Therefore, it is possible to suppress surface damage that accompanies wear on the raceway surface of the bearing.
- the inorganic sodium salt contains at least one selected from sodium molybdate and sodium sulfite, the thickness of the corrosion-resistant coating formed on the steel surface is increased, resulting in superior corrosion wear resistance and adhesion suppression effect.
- the lubricant composition contains sorbitan-based esters or zinc alkyldithiophosphates, it has excellent corrosion wear resistance and anti-adhesion effects.
- the rolling bearing of the present invention uses the above lubricant composition, it is possible to suppress adhesion and corrosion wear in the steel bearing part even under severe conditions such as high speed and high load under high humidity. Therefore, it can be suitably used as a bearing for a continuously variable transmission of an automobile, a gearbox of a wind turbine generator, and the like.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a rolling bearing of the present invention
- FIG. It is a sectional view of a gearbox.
- It is the schematic which shows the measuring method of a self-potential.
- It is a figure which shows the result of a self-potential measurement.
- It is the schematic which shows the measuring method of a wear depth.
- the present inventors have made extensive studies on lubricant compositions that provide lubrication in order to suppress wear and the like in steel bearings under severe conditions such as high speed and high load under high humidity.
- the lubricant composition contains an inorganic sodium salt (25 ° C., 1 mass% aqueous solution) that makes the self-potential of steel 0.04 V or more, so that an unexpectedly excellent wear suppressing effect can be obtained.
- the present invention is based on such findings.
- the lubricant composition of the present invention is used for steel bearings.
- the lubricant composition contains an inorganic sodium salt.
- the present invention is characterized in that the inorganic sodium salt has a natural potential of 0.04 V or more in an aqueous solution at 25° C. in which the inorganic sodium salt is dissolved at a concentration of 1% by mass.
- the natural potential is the metal-specific potential maintained in the environment in which the metal exists.
- a reference electrode, a counter electrode, and a sample electrode are immersed in a sample solution of a predetermined concentration, and left to stand for a certain period of time under predetermined temperature conditions so that the oxidation-reduction state on the surface of the sample electrode is in equilibrium.
- the lubricant composition of the present invention contains an inorganic sodium salt (25° C., 1% by mass aqueous solution) that makes the natural potential of steel 0.04 V or more, so that the steel surface has a coating ( corrosion-resistant film) is formed.
- an inorganic sodium salt 25° C., 1% by mass aqueous solution
- the higher the natural potential the thicker the oxide film formed on the surface of the sample electrode.
- this corrosion-resistant film is an oxide film, it is considered that a thicker oxide film is formed than when the self-potential of steel is less than 0.04V. Due to the effect of this coating, a new surface is less likely to appear in the case of slight wear, and is excellent in corrosion wear resistance and anti-adhesion effect. As a result, it has excellent wear resistance even under severe lubricating conditions where steels normally come into contact with each other.
- the inorganic sodium salt contained in the lubricant composition is dissolved at a concentration of 1% by mass in an aqueous solution at 25 ° C.
- the self-potential of steel is , preferably 0.06 V or higher, more preferably 0.08 V or higher, and even more preferably 0.10 V or higher.
- the inorganic sodium salt is preferably water-soluble. When the inorganic sodium salt is water-soluble, it dissolves in the water that enters the bearing space and forms a corrosion-resistant film more easily.
- the inorganic sodium salt that can be used in the present invention preferably contains at least one selected from sodium molybdate and sodium sulfite, and more preferably contains sodium molybdate.
- the sodium molybdate used in the present invention can be used either as an anhydride or as a hydrate.
- the content of sodium molybdate is preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the total amount of the lubricant composition. More preferably 0.1 to 2% by mass, still more preferably 1 to 2% by mass. If the content of sodium molybdate is less than 0.1% by mass, it is difficult to obtain sufficient wear resistance.
- sodium molybdate forms a film containing molybdenum compounds together with iron oxide by reacting with the frictional wear surface of the bearing or the iron-based metal nascent surface exposed due to wear.
- the rolling surface of the bearing is covered with an iron oxide or molybdenum compound coating, and the thickness of the corrosion-resistant coating formed on the steel surface is increased, resulting in superior corrosion wear resistance and adhesion suppression effects.
- the lubricant composition preferably contains a sorbitan-based ester.
- sorbitan esters include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan laurate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tribehelate, sorbitan stearate, sorbitan tristearate, and sorbitan caprylate. It is not limited to this.
- the sorbitan-based ester is more preferably sorbitan monooleate or sorbitan trioleate from the viewpoint of dispersibility of inorganic sodium salts.
- the sorbitan-based ester forms an adsorption film on the particle surface and stabilizes the particles through interaction between the surface of the inorganic sodium salt particles dispersed in the lubricant composition and the sorbitan-based ester.
- the sorbitan-based ester has a tetrahydrofuran structure (5-membered ring cyclic ether structure) with an appropriate coordinating ability, and is therefore excellent in dispersibility of the inorganic sodium salt.
- finer inorganic sodium salts can stably exist in the lubricant composition for a long period of time without agglomeration, and can form a corrosion-resistant coating more effectively.
- the adsorption film of the sorbitan-based ester is also formed on the surface of the bearing rolling surface, which can contribute to the improvement of wear resistance.
- the blending ratio of the sorbitan-based ester in the lubricant composition of the present invention is preferably 0.05 to 5% by mass. It is more preferably 0.1 to 2% by mass, and may be 1 to 2% by mass. If it is less than 0.05% by mass, the effect of dispersing the inorganic sodium salt and the effect of improving wear resistance may be inferior. If it exceeds 5% by mass, the effect of dispersing the inorganic sodium salt and the effect of improving wear resistance may reach a ceiling.
- a wet pulverization method may be employed in the production of the lubricant composition in which the inorganic sodium salt is dispersed.
- an inorganic sodium salt or the like that has no affinity for the liquid phase is pulverized in the presence of a sorbitan ester, and then this mixture is adjusted to a predetermined concentration. and diluting it with a base oil, and adding other additives as needed.
- the lubricant composition preferably contains zinc alkyldithiophosphate. Formation of a film with zinc alkyldithiophosphate protects the corrosion-resistant film and further improves corrosion wear resistance and anti-adhesion effect.
- the film is a reaction film with the oxide film or molybdenum compound described above.
- the zinc alkyldithiophosphate is more preferably zinc alkyldithiophosphate (hereinafter referred to as pri-ZnDTP) having a primary alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- pri-ZnDTP is represented by the following formula (1).
- R 1 and R 2 are each a primary alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- a primary alkyl group means that the carbon atom directly bonded to the oxygen atom in the zinc dialkyldithiophosphate in the substituents R 1 and R 2 is a primary carbon atom.
- R 1 and R 2 include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isobutyl group, pentyl group, isopentyl group, hexyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, heptyl group, octyl group and nonyl group.
- R 1 and R 2 may be the same or different.
- substituents R 1 and R 2 preferably have 6 to 24 carbon atoms, more preferably 8 to 16 carbon atoms.
- pri-ZnDTP As the pri-ZnDTP represented by the above formula (1), one type may be used, or two or more types may be used in combination.
- the content of the zinc alkyldithiophosphate is preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the total amount of the lubricant composition. More preferably 0.1 to 2% by mass, still more preferably 1 to 2% by mass. If the content of the zinc alkyldithiophosphate is less than 0.1% by mass, it is difficult to improve the corrosion wear resistance and the anti-adhesion effect.
- the base oil used in the lubricant composition of the present invention can be used without particular limitation as long as it is usually used for rolling bearings.
- Examples thereof include mineral oils such as paraffinic mineral oils and naphthenic mineral oils, poly- ⁇ -olefin oils (PAO oils), synthetic hydrocarbon oils such as alkylbenzene oils, ester oils, ether oils, silicone oils, and fluorine oils. These base oils may be used alone or in combination of two or more.
- PAO oil is more preferable as the synthetic hydrocarbon oil.
- PAO oils are mixtures of alpha-olefins or isomerized alpha-olefin oligomers or polymers. Specific examples of ⁇ -olefins include 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1 -nonadecene, 1-eicosene, 1-docosene, 1-tetradocosene and the like, and mixtures thereof are usually used.
- ester oils include polyol ester oils, phosphate ester oils, polymer ester oils, aromatic ester oils, carbonate ester oils, diester oils, and polyglycol oils.
- the kinematic viscosity of the base oil is preferably 10 to 150 mm 2 /s at 40°C. It is more preferably 10 to 100 mm 2 /s, still more preferably 20 to 80 mm 2 /s, most preferably 20 to 40 mm 2 /s.
- the lubricant composition of the present invention may further contain other additives as long as they do not impair the purpose of the present invention.
- additives include antioxidants such as amine-based, phenol-based, and sulfur-based compounds, rust preventives such as sulfonates, and oily agents such as esters and alcohols.
- the form of the lubricant composition of the present invention includes (1) a lubricant composition containing a base oil and an inorganic sodium salt, and (2) a grease composition containing a base oil, a thickener and an inorganic sodium salt. mentioned.
- the components other than the inorganic sodium salt and other additives are the base oil.
- the base oil is preferably contained in an amount of 90% by mass or more, and may be 95% by mass or more, based on the total amount of the lubricating oil composition.
- the base oil is preferably contained in an amount of 60% by mass to 95% by mass based on the total amount of the base oil and the thickener. If the content of the base oil is less than 60% by mass, the service life may be shortened.
- the thickener to be blended when the lubricant composition of the present invention is used as a grease composition is not particularly limited, and a general one commonly used in the field of grease can be used.
- soap thickeners such as metallic soaps and composite metal soaps, and non-soap thickeners such as bentone, silica gel, urea compounds, and urea/urethane compounds can be used.
- Metallic soaps include sodium soap, calcium soap, aluminum soap, lithium soap, etc.
- Urea compounds, and urea/urethane compounds include diurea compounds, triurea compounds, tetraurea compounds, other polyurea compounds, diurethane compounds, and the like.
- a urea compound is obtained by reacting a polyisocyanate component and a monoamine component.
- the polyisocyanate component include phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenyldiisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, octadecane diisocyanate, decane diisocyanate, and hexane diisocyanate.
- an aliphatic monoamine, an alicyclic monoamine, and an aromatic monoamine can be used as the monoamine component.
- Aliphatic monoamines include hexylamine, octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, stearylamine, oleylamine, and the like. Cyclohexylamine etc. are mentioned as an alicyclic monoamine. Aromatic monoamines include aniline and p-toluidine.
- the worked penetration (JIS K 2220) when using the lubricant composition of the present invention as a grease composition is preferably in the range of 200-350. If the consistency is less than 200, oil separation may be small, resulting in poor lubrication. On the other hand, if the consistency exceeds 350, the grease composition is soft and tends to flow out of the bearing, which is undesirable.
- the worked penetration is more preferably in the range of 250-300.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a deep groove ball bearing.
- a rolling bearing 1 an inner ring 2 having an inner ring rolling surface 2a on its outer peripheral surface and an outer ring 3 having an outer ring rolling surface 3a on its inner peripheral surface are arranged concentrically.
- a plurality of rolling elements 4 are arranged between.
- This rolling element 4 is held by a retainer 5 .
- the axial end openings 8a and 8b of the inner and outer rings are sealed by seal members 6, and the lubricant composition 7 is enclosed at least around the rolling elements 4 in the inner space of the bearing.
- the inner ring 2, the outer ring 3 and the rolling elements 4 are made of steel, and the lubricant composition 7 is interposed between the rolling surfaces of the rolling elements 4 to lubricate them.
- the steel materials constituting the bearing members such as the inner ring 2, the outer ring 3, and the rolling elements 4 are arbitrary materials commonly used as bearing materials.
- the sealing member 6 may be made of a metal or a rubber molding alone, or may be a composite of a rubber molding and a metal plate, a plastic plate, or a ceramic plate. A composite of a rubber molded body and a metal plate is preferred because of its durability and ease of fixation.
- FIG. 1 illustrates a ball bearing (with a seal member) as a bearing
- the form of the rolling bearing of the present invention is not limited to this.
- it can be used as a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, a needle roller bearing, a thrust cylindrical roller bearing, a thrust tapered roller bearing, a thrust needle roller bearing, a thrust self-aligning roller bearing, and the like.
- the lubricant composition is supplied and enclosed in the inner space (bearing portion) of the bearing, so even under severe conditions such as high humidity, high speed, and high load, the steel bearing Adhesion and corrosive wear can be suppressed, and excellent wear resistance is achieved. Therefore, it can be suitably used as a bearing for a continuously variable transmission of an automobile, a gearbox of a wind turbine generator, and the like.
- FIG. 2 shows an example of a gearbox of a wind power generator to which the rolling bearing of the present invention is applied.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the gearbox.
- the gearbox main body 21 has a planetary gear mechanism 26 serving as a primary gearbox and a secondary gearbox 27 between an input shaft 22 and an output shaft 23 .
- the planetary gear mechanism 26 has a planetary gear 29 mounted on a carrier 28 integral with the input shaft 22, the planetary gear 29 is meshed with an internal ring gear 30 and a sun gear 31, and a shaft integral with the sun gear 31 is used as an intermediate output.
- Axis 32 is used.
- the secondary gearbox 27 consists of a gear train that transmits the rotation of the intermediate output shaft 32 to the output shaft 23 via a plurality of gears 33-36.
- the planetary gear 29, the rolling bearing 37 made of bearing steel that supports the planetary gear 29, the ring gear 30, and the gear 33 of the secondary gearbox 27 are the lubricating oil in the lubricating oil storage tank 24a in the housing 24. 25.
- This lubricating oil 25 is the lubricant composition described above.
- the lubricating oil storage tank 24a is circulated by a circulating oil supply means (not shown) consisting of a pump and piping. Note that the circulating lubricating means may not necessarily be provided, and an oil bath lubrication system may be used.
- the speed increaser in this wind power generator is installed outdoors and exposed to humidity fluctuations, wind and rain, and there is a possibility that moisture will enter the lubricating oil.
- the lubricant composition of the present invention even under such lubricating conditions, adhesion and corrosive wear in steel bearings can be suppressed, so that the life of the gearbox can be extended. As a result, it is possible to reduce the maintenance frequency of the wind turbine generator.
- the present invention can also be used as a method for evaluating a lubricant composition.
- the evaluation method is an evaluation method for evaluating the wear resistance of a lubricant composition used in steel bearings
- the evaluation method is an inorganic system contained in the lubricant composition. It is characterized by measuring the natural potential of steel in an aqueous solution at 25°C in which a sodium salt is dissolved at a concentration of 1% by mass, and evaluating the wear resistance of the lubricant composition based on the natural potential obtained by the measurement.
- evaluating wear resistance means judging the superiority or inferiority of the wear resistance of the lubricant composition.
- the magnitude of the natural potential affects the wear resistance in the sliding test in the presence of the lubricant composition, as shown in Examples below.
- a lubricant composition containing an inorganic sodium salt having a spontaneous potential of 0.04 V or more tends to be excellent in wear resistance.
- the wear resistance can be evaluated based on the magnitude of the natural potential of the inorganic sodium salt.
- a lubricant composition containing an inorganic sodium salt with a natural potential of 0.04 V or more is more durable than a lubricant composition containing an inorganic sodium salt with a natural potential of less than 0.04 V (for example, 0.02 V or less). It can be evaluated as excellent in abrasion resistance.
- Fig. 4 shows the results of self-potential measurement. It can be seen that all the three sample solutions show a large increase in the potential difference at the beginning of the measurement, and show a substantially constant value after 10 hours from the start of the measurement.
- the solution concentration is 1% by mass
- the spontaneous potential of sodium molybdate is 0.05 to 0.06 V
- the spontaneous potential of sodium tungstate is 0.02 to 0.03 V.
- sodium molybdate forms a thicker oxide film than sodium tungstate.
- the natural potential of 0.5% by mass of sodium molybdate was 0.07 to 0.09V.
- the wear depth test was performed under the following test conditions using the test apparatus shown in FIG. An annular flat steel plate and three steel balls were immersed in a hot water bath of various lubricant compositions, and the steel ball was rotated along the ring for a predetermined time while applying a load in the direction of the steel flat plate. The wear depth was measured by measuring the depth of a slight recess formed on the rolling surface of the flat steel plate after rotating the steel ball for a predetermined period of time. A region surrounded by a dotted line in FIG. 5 is a measurement site.
- Test piece steel ball/steel flat plate Steel material: SUJ2 P max : 3.0 GPa Rotation (sliding) speed: 300mm/s Time: 20 hours Oil temperature: 100°C
- Table 1 shows the composition, self-potential, and wear depth results of lubricant compositions containing various inorganic sodium salts.
- the self-potential shown in Table 1 is the self-potential of steel in an aqueous solution at 25° C. in which the inorganic sodium salt contained in each composition is dissolved at a concentration of 1% by mass.
- the content of the base oil, additive, and inorganic sodium salt is the content (% by mass) relative to the lubricant composition (base oil + additive + inorganic sodium salt). ing.
- Examples 1 to 8 have a wear depth of 3 ⁇ m or less, while Comparative Examples 1 to 8 have a wear depth of 8 ⁇ m or more and a natural potential of 0.04 V or more. It can be seen that lubricant compositions containing sodium salts are excellent in wear resistance. Since the higher the natural potential, the more resistant the steel surface is to oxidation (corrosion), Examples 1 to 8 have a thicker oxide film than Comparative Examples 1 to 8, and wear , are considered to be particularly protected against corrosive wear.
- Example 2 The wear depth of Example 2 is smaller than that of Example 8, and it was found that sodium molybdate, which has a higher natural potential than sodium sulfite, is more effective in improving wear resistance. Moreover, the wear depth of Examples 3 and 2 was smaller than that of Example 4, and it was found that the combined use of sorbitan-based ester and sodium molybdate is excellent in the effect of improving wear resistance. Furthermore, since the wear depth decreases in the order of Example 3>Example 2>Example 6, when the compounding amounts are the same, the effect of improving wear resistance is in the order of sorbitan monooleate ⁇ sorbitan trioleate ⁇ zinc dithiophosphate. It turned out to be big.
- Example 7 since the wear depth is smaller in Example 7 than in Examples 2 and 6, the combined use of sorbitan-based ester, zinc dithiophosphate, and sodium molybdate is particularly excellent in the effect of improving wear resistance. I found out. This is considered to be due to the synergistic effect of the adsorption film formation effect on the sodium molybdate particle surface by the sorbitan ester and the effect of the zinc dithiophosphate reaction film protecting (strengthening) the sodium molybdate anti-corrosion film. . Further, since the wear depth of Example 5 is smaller than that of Example 2, it was found that PAO oil is superior to ester oil in improving wear resistance. Although Example 1, in which the amount of sodium molybdate compounded was relatively small, exhibited a higher self-potential than Example 2, the wear depth was the same value.
- the lubricant composition of the present invention can suppress wear in steel bearings under severe conditions such as high speed and high load under high humidity, and has excellent wear resistance. Therefore, it can be widely used for bearings used in continuously variable transmissions for automobiles, step-up gears for wind power generation, and the like.
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Abstract
過酷条件における鋼製の軸受部での摩耗などを抑制できる潤滑剤組成物、および、この潤滑剤組成物を用いた転がり軸受を提供する。潤滑剤組成物７は、鋼製の軸受部に用いられ、無機系ナトリウム塩を含み、無機系ナトリウム塩が１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上であり、無機系ナトリウム塩が、モリブデン酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１つを含み、潤滑剤組成物は、さらにソルビタン系エステルまたはアルキルジチオリン酸亜鉛を含む。
Description
本発明は、自動車の無段変速機、風力発電装置の増速機など、歯車や軸受部に使われる潤滑剤組成物と、この潤滑剤組成物を用いた転がり軸受に関する。
油圧モータや油圧ポンプ、アクスル遊星部には、一般的にギアオイルや油圧作動油で潤滑される軸受が使用されている。これらのオイルには、一般的には作動油が用いられている。
また、近年、高速・高荷重などの使用条件の過酷化、および省エネルギー化による潤滑油の低粘度化に伴って油膜切れが起こりやすく、鋼製の軸受部材から構成される軸受においては、鋼同士が接触する潤滑状態で運転される傾向にある。その結果、軸受の軌道面に摩耗を伴う表面損傷（早期剥離など）が発生する場合がある。
従来、軸受の摩耗対策には公知の極圧剤や油性剤を使用することで軸受の軌道面の摩耗に対する対策が行われている。例えば、特許文献１には、リン系極圧剤を所定量含み、低粘度化しても、金属疲労寿命、耐摩耗性、および電気絶縁性に優れる潤滑剤組成物が記載されている。
特許文献１記載の潤滑剤組成物の場合、通常の使用条件下において、金属疲労寿命や、耐摩耗性が良好であったとしても、高湿度下での高速・高荷重などの過酷条件においては、腐食摩耗の対策として不十分となる可能性がある。例えば、自動車の電動化に際して省エネルギー化を図るべく、低粘度潤滑油を適用した軸受において、シールトルクを低減した構造のシールを採用することがある。この場合、軸受の内部空間内に水が入りやすくなり、油膜切れによる鋼同士の接触により、接触部（軌道面など）での凝着や腐食摩耗、早期剥離が起こりやすくなる。
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、過酷条件における鋼製の軸受部での摩耗などを抑制できる潤滑剤組成物、および、この潤滑剤組成物を用いた転がり軸受を提供することを目的とする。
本発明の潤滑剤組成物は、鋼製の軸受部に用いられ、上記潤滑剤組成物は、無機系ナトリウム塩（ＮａｘＭｙＯz）を含み、上記無機系ナトリウム塩が１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での上記鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上であることを特徴とする。
上記無機系ナトリウム塩が、モリブデン酸ナトリウム（Ｎａ２ＭｏＯ４）および亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）から選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする。
上記潤滑剤組成物は、ソルビタン系エステルを含むことを特徴とする。また、上記潤滑剤組成物は、アルキルジチオリン酸亜鉛を含むことを特徴とする。
上記潤滑剤組成物は、増ちょう剤を含むグリースであることを特徴とする。
本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、該内輪および外輪の間に介在する複数の転動体と、軸受内空間に封入または供給される潤滑剤組成物とを有する転がり軸受であって、この潤滑剤組成物が上述した本発明の潤滑剤組成物であることを特徴とする。
本発明の潤滑剤組成物は、鋼製の軸受部に用いられ、無機系ナトリウム塩を含み、無機系ナトリウム塩が１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上であるので、鋼表面に腐食されにくい被膜（耐腐食被膜）を形成できる。その被膜の効果により、過酷条件においても、鋼製の軸受部での凝着や腐食摩耗を抑制でき、耐摩耗性に優れる。そのため、軸受の軌道面における摩耗を伴う表面損傷を抑制できる。
無機系ナトリウム塩が、モリブデン酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１つを含むので、鋼表面に形成される耐腐食被膜の厚さがより厚くなり、腐食摩耗耐性および凝着抑制効果により優れる。
潤滑剤組成物は、ソルビタン系エステルまたはアルキルジチオリン酸亜鉛を含むので、腐食摩耗耐性および凝着抑制効果により優れる。
本発明の転がり軸受は、上記潤滑剤組成物を用いるので、高湿度下での高速・高荷重などの過酷条件においても、鋼製の軸受部での凝着や腐食摩耗を抑制できる。このため、自動車の無段変速機、風力発電装置の増速機などに用いられる軸受として好適に使用できる。
本発明者らは、高湿度下での高速・高荷重などの過酷条件における鋼製の軸受部での摩耗などを抑制すべく、潤滑に供する潤滑剤組成物について鋭意検討を行なった。その結果、潤滑剤組成物が、鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上となる無機系ナトリウム塩（２５℃、１質量％水溶液）を含むことで、予想外に優れた摩耗抑制効果が得られることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
本発明の潤滑剤組成物は、鋼製の軸受部に用いられる。この潤滑剤組成物は、無機系ナトリウム塩を含む。本発明では、この無機系ナトリウム塩が、これを１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上であることに特徴を有する。
ここで、自然電位とは、金属がその存在している環境で維持している金属固有の電位である。具体的には、所定の濃度の試料溶液中に参照電極と、対極と、試料極とを浸漬して、所定の温度条件下で一定時間静置して試料極表面での酸化還元状態が平衡になった時点での電位差をいう。試料極としては、板状、円環状などの自由な形状の試験片を用いることができ、本発明においては円環状の試験片を用いることが好ましい。
本発明の潤滑剤組成物は、上述のように、鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上となる無機系ナトリウム塩（２５℃、１質量％水溶液）を含むので、鋼表面に腐食されにくい被膜（耐腐食被膜）が形成される。一般的に、試料極の種類、試料溶液濃度が同一の場合、自然電位が高いほど、試料極表面に厚い酸化膜が形成されていると考えられる。そして、この耐腐食性被膜は酸化膜であることから、鋼の自然電位が０．０４Ｖ未満の場合よりも厚い酸化膜が形成されていると考えられる。この被膜の効果により、少しの摩耗の場合は新生面が表出しにくく、腐食摩耗耐性および凝着抑制効果に優れる。その結果、通常では鋼同士が接触するような厳しい潤滑状態でも耐摩耗性に優れる。
潤滑剤組成物が含む無機系ナトリウム塩は、より厚い耐腐食被膜を形成して耐摩耗性を向上させる観点から、１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位が、０．０６Ｖ以上であることが好ましく、０．０８Ｖ以上であることがより好ましく、０．１０Ｖ以上であることがさらに好ましい。また、無機系ナトリウム塩は、水溶性であることが好ましい。無機系ナトリウム塩が水溶性である場合、軸受空間内に入った水に溶解して、耐腐食被膜がより形成されやすい。
本発明に使用できる無機系ナトリウム塩は、モリブデン酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましく、モリブデン酸ナトリウムを含むことがより好ましい。
本発明に用いるモリブデン酸ナトリウムは、無水物でも水和物でも使用できる。モリブデン酸ナトリウムの配合量は、潤滑剤組成物全量に対して、０．１～５質量％が好ましい。より好ましくは０．１～２質量％であり、さらに好ましくは１～２質量％である。モリブデン酸ナトリウムの配合量が０．１質量％未満では十分な耐摩耗性が得られにくい。
モリブデン酸ナトリウムは、軸受部における摩擦摩耗面または摩耗により露出した鉄系金属新生面に反応して、酸化鉄とともにモリブデン化合物を含む膜を形成すると考えられる。軸受の転走面が酸化鉄やモリブデン化合物被膜で覆われて、鋼表面に形成される耐腐食被膜の厚さがより厚くなることで、腐食摩耗耐性および凝着抑制効果により優れる。
潤滑剤組成物は、ソルビタン系エステルを含むことが好ましい。ソルビタン系エステルの例としては、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレート、ソルビタントリベヘレート、ソルビタンステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンカプリレートなどのソルビタン脂肪酸エステルを挙げることができるが、これに限定されるものではない。ソルビタン系エステルは、無機系ナトリウム塩の分散性の観点から、ソルビタンモノオレートまたはソルビタントリオレートであることがより好ましい。
潤滑剤組成物に分散された無機系ナトリウム塩の粒子表面とソルビタン系エステルが相互作用することにより、ソルビタン系エステルは粒子表面に吸着膜を形成して粒子を安定化すると考えられる。詳細には、ソルビタン系エステルは、適度な配位能を有するテトラヒドロフラン構造（５員環の環状エーテル構造）を備えるため、無機系ナトリウム塩の分散性に優れる。その結果、より微小な無機系ナトリウム塩が、凝集することなく、潤滑剤組成物中に長期間安定して存在でき、耐腐食被膜をより効果的に形成できると考えられる。また、ソルビタン系エステルの吸着膜は、軸受転走面の表面にも形成されることで、耐摩耗性の向上に寄与し得る。
本発明の潤滑剤組成物中に占めるソルビタン系エステルの配合割合は０．０５～５質量％であることが好ましい。より好ましくは０．１～２質量％であり、１～２質量％であってもよい。０．０５質量％未満では無機系ナトリウム塩の分散効果や耐摩耗性向上効果に劣るおそれがある。５質量％をこえると無機系ナトリウム塩の分散効果や耐摩耗性向上効果が頭打ちになるおそれがある。
本発明では無機系ナトリウム塩を分散させた潤滑剤組成物の製造において、湿式粉砕法を採用してもよい。例えば、液相となる一定量の基油中で、液相に対して親和性のない無機系ナトリウム塩などをソルビタン系エステルの存在下で粉砕し、その後、この混合物を所定の濃度となるように基油で希釈するとともに、必要に応じて他の添加剤を加える方法などが挙げられる。これにより、モリブデン酸塩などの無機系ナトリウム塩がソルビタン系エステルに包み込まれやすくなり、分散性が向上し凝集や沈澱が生じにくくなる。
潤滑剤組成物は、アルキルジチオリン酸亜鉛を含むことが好ましい。アルキルジチオリン酸亜鉛による被膜形成によって、耐腐食被膜を保護し、腐食摩耗耐性および凝着抑制効果にさらに優れる。上記被膜は、上述した酸化膜やモリブデン化合物との反応膜である。
アルキルジチオリン酸亜鉛は、炭素数１～３０の第１級アルキル基を有するアルキルジチオリン酸亜鉛（以下、ｐｒｉ－ＺｎＤＴＰという）であることがより好ましい。本発明において、ｐｒｉ－ＺｎＤＴＰは下記式（１）で示される。
式（１）において、Ｒ１およびＲ２は、各々、炭素数１～３０の第１級（プライマリー）アルキル基である。第１級アルキル基とは、置換基Ｒ１およびＲ２において、ジアルキルジチオリン酸亜鉛中の酸素原子に直接結合する炭素原子が１級炭素原子であることをいう。Ｒ１およびＲ２としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、２－エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基などが挙げられる。なお、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一であっても異なっていてもよい。式（１）において、置換基Ｒ１およびＲ２は、炭素数６～２４が好ましく、炭素数８～１６がより好ましい。
本発明では、アルキルジチオリン酸亜鉛を用いることで、無機系ナトリウム塩、特にモリブデン酸ナトリウムとの相乗効果により転走面での摩耗を効果的に防止できる。特に、ｐｒｉ－ＺｎＤＴＰを用いることで、この効果に優れる。なお、上記式（１）で表されるｐｒｉ－ＺｎＤＴＰとして、１種を用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルキルジチオリン酸亜鉛の配合量は、潤滑剤組成物全量に対して、０．１～５質量％であることが好ましい。より好ましくは０．１～２質量％であり、さらに好ましくは１～２質量％である。アルキルジチオリン酸亜鉛の配合量が０．１質量％未満では腐食摩耗耐性および凝着抑制効果の向上が得られにくい。
本発明の潤滑剤組成物に用いる基油は、通常、転がり軸受に用いられるものであれば、特に制限なく用いることができる。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－α－オレフィン油（ＰＡＯ油）、アルキルベンゼン油などの合成炭化水素油、エステル油、エーテル油、シリコーン油、フッ素油などが挙げられる。これらの基油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
合成炭化水素油としてはＰＡＯ油がより好ましい。ＰＡＯ油は、α－オレフィンまたは異性化されたα－オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α－オレフィンの具体例としては、１－オクテン、１－ノネン、１－デセン、１－ドデセン、１－トリデセン、１－テトラデセン、１－ペンタデセン、１－ヘキサデセン、１－ヘプタデセン、１－オクタデセン、１－ノナデセン、１－エイコセン、１－ドコセン、１－テトラドコセンなどが挙げられ、通常はこれらの混合物が使用される。エステル油としては、ポリオールエステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油などが挙げられる。
基油の動粘度（混合油の場合は、混合油の動粘度）としては、４０℃において１０～１５０ｍｍ２／ｓが好ましい。より好ましくは１０～１００ｍｍ２／ｓであり、さらに好ましくは２０～８０ｍｍ２／ｓであり、最も好ましくは２０～４０ｍｍ２／ｓである。
本発明の潤滑剤組成物には、本発明の目的を損なわない範囲でさらに他の添加剤を配合してもよい。例えば、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、スルホン酸塩などの防錆剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。
本発明の潤滑剤組成物の形態としては、（１）基油と無機系ナトリウム塩を含む潤滑油組成物、（２）基油と増ちょう剤と無機系ナトリウム塩を含むグリース組成物、が挙げられる。
本発明の潤滑剤組成物が潤滑油組成物の場合、無機系ナトリウム塩と他の添加剤以外は上記基油となる。その場合、基油は、潤滑油組成物全量に対して９０質量％以上含むことが好ましく、９５質量％以上であってもよい。本発明の潤滑剤組成物がグリース組成物の場合、基油は、基油および増ちょう剤の合計量に対して６０質量％～９５質量％含むことが好ましい。基油の含有量が６０質量％未満では、寿命低下のおそれがあり、９５質量％をこえると、相対的に増ちょう剤量が少なくなり、グリース化が困難になるおそれがある。
本発明の潤滑剤組成物をグリース組成物として用いる場合に配合する増ちょう剤としては、特に限定されず、通常グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、金属石けん、複合金属石けんなどの石けん系増ちょう剤、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物などの非石けん系増ちょう剤を使用できる。金属石けんとしては、ナトリウム石けん、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム石けんなどが、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物としては、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、他のポリウレア化合物、ジウレタン化合物などが挙げられる。
ウレア化合物は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られる。ポリイソシアネート成分としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜などが挙げられる。また、モノアミン成分は、脂肪族モノアミン、脂環式モノアミンおよび芳香族モノアミンを用いることができる。脂肪族モノアミンとしては、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどが挙げられる。脂環式モノアミンとしては、シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。芳香族モノアミンとしては、アニリン、ｐ－トルイジンなどが挙げられる。
本発明の潤滑剤組成物をグリース組成物として用いる場合の混和ちょう度（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、油分離が小さく潤滑不良となるおそれがある。一方、ちょう度が３５０をこえる場合は、グリース組成物が軟質で軸受外に流出しやすくなり好ましくない。混和ちょう度は、２５０～３００の範囲にあることがより好ましい。
本発明の潤滑剤組成物を封入してなる転がり軸受について図１に基づいて説明する。図１は深溝玉軸受の断面図である。転がり軸受１は、外周面に内輪転走面２ａを有する内輪２と内周面に外輪転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面２ａと外輪転走面３ａとの間に複数個の転動体４が配置される。この転動体４は、保持器５により保持される。また、内・外輪の軸方向両端開口部８ａ、８ｂがシール部材６によりシールされ、軸受内空間の少なくとも転動体４の周囲に上述の潤滑剤組成物７が封入される。内輪２、外輪３および転動体４は鋼材からなり、潤滑剤組成物７が転動体４との転走面に介在して潤滑される。
転がり軸受１において、内輪２、外輪３、転動体４などの軸受部材を構成する鋼材は、軸受材料として一般的に用いられる任意の材料であり、例えば、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ１、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５など；ＪＩＳＧ４８０５）、浸炭鋼（ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０など；ＪＩＳＧ４０５３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃなど；ＪＩＳＧ４３０３）、高速度鋼（Ｍ５０など）、冷間圧延鋼などが挙げられる。また、シール部材６は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、またはセラミック板との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
図１では軸受として玉軸受（シール部材有り）について例示したが、本発明の転がり軸受の形態はこれに限定されない。例えば、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、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などとしても使用できる。
本発明の転がり軸受は、上記潤滑剤組成物が軸受内空間（軸受部）に供給・封入されているので、高湿度下かつ高速・高荷重などの過酷条件であっても、鋼製の軸受部における凝着や腐食摩耗を抑制でき、耐摩耗性に優れる。このため、自動車の無段変速機、風力発電装置の増速機などに用いられる軸受として好適に使用できる。
本発明の転がり軸受を適用した風力発電装置の増速機の一例を図２に示す。図２は、増速機の断面図である。増速機本体２１は、入力軸２２と出力軸２３との間に、一次増速機となる遊星歯車機構２６と、二次増速機２７とを設けたものである。遊星歯車機構２６は、入力軸２２と一体のキャリア２８に遊星歯車２９を設置し、遊星歯車２９を、内歯のリングギヤ３０と太陽歯車３１に噛み合わせ、太陽歯車３１と一体の軸を中間出力軸３２とするものである。二次増速機２７は、中間出力軸３２の回転を出力軸２３に複数の歯車３３～３６を介して伝達する歯車列からなる。遊星歯車２９や、この遊星歯車２９を支持する軸受鋼からなる転がり軸受３７、リングギヤ３０、二次増速機２７の歯車３３となる各部品が、ハウジング２４内の潤滑油貯留槽２４ａの潤滑油２５内に浸漬される。この潤滑油２５が、上述の潤滑剤組成物である。潤滑油貯留槽２４ａは、ポンプおよび配管からなる循環給油手段（図示せず）によって循環させられる。なお、循環給油手段は必ずしも設けなくてもよく、油浴潤滑形式としてもよい。
この風力発電装置における増速機では、屋外に設置され、湿度の変動や風雨にさらされて水分が潤滑油中に混入する可能性がある。本発明の潤滑剤組成物では、このような潤滑条件下であっても、鋼製の軸受部での凝着や腐食摩耗を抑制できるので、増速機の長寿命化が図れる。この結果、風力発電装置のメンテナンス頻度を減少させることができる。
また、本発明は潤滑剤組成物の評価方法とすることもできる。具体的には、上記評価方法は、鋼製の軸受部に用いられる潤滑剤組成物の耐摩耗性を評価する評価方法であって、上記評価方法は、上記潤滑剤組成物に含まれる無機系ナトリウム塩が１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位を測定し、その測定によって得られる自然電位に基づいて潤滑剤組成物の耐摩耗性を評価することを特徴とする。ここで、耐摩耗性を評価するとは、該潤滑剤組成物の耐摩耗性の優劣を判断することである。自然電位の大小は、後述の実施例で示すように、該潤滑剤組成物存在下における摺動試験において耐摩耗性に影響する。具体的には、自然電位が０．０４Ｖ以上の無機系ナトリウム塩を含む潤滑剤組成物は、耐摩耗性に優れる傾向がある。本発明の評価方法は、例えば、無機系ナトリウム塩以外は同じ組成の潤滑剤組成物間において、無機系ナトリウム塩の自然電位の大小によって耐摩耗性を評価することができる。例えば、自然電位が０．０４Ｖ以上の無機系ナトリウム塩を含む潤滑剤組成物は、自然電位が０．０４Ｖ未満（例えば０．０２Ｖ以下）の無機系ナトリウム塩を含む潤滑剤組成物よりも耐摩耗性に優れると評価することができる。
無機系ナトリウム塩の耐腐食被膜形成能と耐摩耗性を評価するため、種々の無機系ナトリウム塩の自然電位測定と、それらを含む潤滑剤組成物の摩耗深さ試験を行った。
＜自然電位＞
自然電位測定の例として、モリブデン酸ナトリウム水溶液（０．５質量％、１質量％）、およびタングステン酸ナトリウム水溶液（１質量％）の３つの試験溶液の測定結果について説明する。各試料溶液について、図３に示す装置を用いて以下の測定条件で自然電位測定を行った。試料溶液は、測定前に窒素バブリングを４０時間行い、溶存酸素の脱気を行った。測定時にはバブリングを止め、約４０時間電位差を測定した。測定開始から３０時間後の電位差を自然電位の値として採用した。
自然電位測定の例として、モリブデン酸ナトリウム水溶液（０．５質量％、１質量％）、およびタングステン酸ナトリウム水溶液（１質量％）の３つの試験溶液の測定結果について説明する。各試料溶液について、図３に示す装置を用いて以下の測定条件で自然電位測定を行った。試料溶液は、測定前に窒素バブリングを４０時間行い、溶存酸素の脱気を行った。測定時にはバブリングを止め、約４０時間電位差を測定した。測定開始から３０時間後の電位差を自然電位の値として採用した。
測定条件
装置：北斗電工製ポテンショスタット
参照電極：飽和カロメル電極（Ｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｃａｌｏｍｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ＳＣＥ）
対極：白金電極
試料極：ＳＵＪ２製試験片（円環形状）
測定温度：２５℃
装置：北斗電工製ポテンショスタット
参照電極：飽和カロメル電極（Ｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｃａｌｏｍｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ＳＣＥ）
対極：白金電極
試料極：ＳＵＪ２製試験片（円環形状）
測定温度：２５℃
図４に、自然電位測定の結果を示す。３つの試料溶液の全てが、測定開始初期に電位差が大幅に上昇し、測定開始から１０時間以降はほぼ一定の値を示していることがわかる。溶液濃度１質量％の場合、モリブデン酸ナトリウムの自然電位は０．０５～０．０６Ｖであるのに対し、タングステン酸ナトリウムの自然電位は０．０２～０．０３Ｖであり、モリブデン酸ナトリウムは比較的高い自然電位の値を示した。この結果より、モリブデン酸ナトリウムはタングステン酸ナトリウムよりも厚い酸化膜を形成することが示唆された。なお、０．５質量％のモリブデン酸ナトリウムの自然電位は０．０７～０．０９Ｖであった。
＜耐摩耗性（摩耗深さ）＞
摩耗深さ試験は、図５に示す試験装置を用いて以下の試験条件で行った。各種潤滑剤組成物の湯浴中に、円環状の鋼製平板と３つの鋼球を浸漬し、鋼球に鋼製平板方向に荷重を掛けながら、円環に沿って所定時間回転させた。摩耗深さの測定は、鋼球を所定時間回転させた後の鋼製平板の転走面上に形成されたわずかな凹部の深さを測定することにより行った。図５において点線で囲った領域が測定部位である。
摩耗深さ試験は、図５に示す試験装置を用いて以下の試験条件で行った。各種潤滑剤組成物の湯浴中に、円環状の鋼製平板と３つの鋼球を浸漬し、鋼球に鋼製平板方向に荷重を掛けながら、円環に沿って所定時間回転させた。摩耗深さの測定は、鋼球を所定時間回転させた後の鋼製平板の転走面上に形成されたわずかな凹部の深さを測定することにより行った。図５において点線で囲った領域が測定部位である。
試験条件
試験片：鋼球／鋼製平板
鋼材の材質：ＳＵＪ２
Ｐｍａｘ：３．０ＧＰａ
回転（すべり）速度：３００ｍｍ／ｓ
時間：２０時間
油温：１００℃
試験片：鋼球／鋼製平板
鋼材の材質：ＳＵＪ２
Ｐｍａｘ：３．０ＧＰａ
回転（すべり）速度：３００ｍｍ／ｓ
時間：２０時間
油温：１００℃
表１に種々の無機系ナトリウム塩を含む潤滑剤組成物の組成、自然電位、および摩耗深さの結果を示す。表１記載の自然電位は各組成物が含む無機系ナトリウム塩を１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位である。潤滑剤組成物の調製に関し、基油、添加剤、無機系ナトリウム塩の含有量は、それぞれ、潤滑剤組成物（基油＋添加剤＋無機系ナトリウム塩）に対する含有率（質量％）を示している。なお、実施例１～８の潤滑剤組成物には、無機系ナトリウム塩として、１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上である無機系ナトリウム塩が配合されている。
表１において、実施例１～８は、摩耗深さが３μｍ以下であるのに対し、比較例１～８は、摩耗深さが８μｍ以上であり、自然電位が０．０４Ｖ以上を示す無機系ナトリウム塩を含む潤滑剤組成物は耐摩耗性に優れることが分かる。自然電位が高いほど鋼表面が酸化（腐食）を受けにくい状態となっていることを表わすことから、実施例１～８は、比較例１～８よりも厚い酸化膜が形成されており、摩耗、特に腐食摩耗から保護されていると考えられる。
実施例８よりも実施例２の方が摩耗深さが小さく、亜硫酸ナトリウムよりも自然電位が高いモリブデン酸ナトリウムの方が耐摩耗性向上効果に優れることが分かった。また、実施例４よりも実施例３や実施例２の方が摩耗深さが小さく、ソルビタン系エステルとモリブデン酸ナトリウムの併用は耐摩耗性向上効果に優れることが分かった。さらに、摩耗深さが、実施例３＞実施例２＞実施例６の順に小さくなることから、同一配合量の場合、ソルビタンモノオレート＜ソルビタントリオレート＜ジチオリン酸亜鉛の順に耐摩耗性向上効果が大きいことが分かった。
また、実施例２や実施例６よりも実施例７の方が摩耗深さが小さいことから、ソルビタン系エステルと、ジチオリン酸亜鉛と、モリブデン酸ナトリウムとの併用は耐摩耗性向上効果に特に優れることが分かった。これは、ソルビタン系エステルによるモリブデン酸ナトリウム粒子表面への吸着膜形成効果と、ジチオリン酸亜鉛の反応膜がモリブデン酸ナトリウムの耐腐食被膜を保護（強化）する効果との相乗効果によるものと考えられる。また、実施例２よりも実施例５の方が摩耗深さが小さいことから、エステル油よりもＰＡＯ油の方が耐摩耗性向上効果に優れることが分かった。なお、モリブデン酸ナトリウムの配合量が比較的少ない実施例１は実施例２よりも高い自然電位を示したものの、摩耗深さは同等の値であった。
本発明の潤滑剤組成物は、高湿度下での高速・高荷重などの過酷条件における鋼製の軸受部での摩耗などを抑制でき、耐摩耗性に優れる。このため、自動車の無段変速機、風力発電の増速機などに用いられる軸受に広く使用できる。
１ 転がり軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ 保持器
６ シール部材
７ 潤滑剤組成物
８ａ、８ｂ 軸方向両端開口部
２１ 増速機本体
２２ 入力軸
２３ 出力軸
２４ ハウジング
２５ 潤滑油
２６ 遊星歯車機構
２７ 二次増速機
２８ キャリア
２９ 遊星歯車
３０ リングギヤ
３１ 太陽歯車
３２ 中間出力軸
３３～３６ 歯車
３７ 転がり軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ 保持器
６ シール部材
７ 潤滑剤組成物
８ａ、８ｂ 軸方向両端開口部
２１ 増速機本体
２２ 入力軸
２３ 出力軸
２４ ハウジング
２５ 潤滑油
２６ 遊星歯車機構
２７ 二次増速機
２８ キャリア
２９ 遊星歯車
３０ リングギヤ
３１ 太陽歯車
３２ 中間出力軸
３３～３６ 歯車
３７ 転がり軸受
Claims (9)
- 鋼製の軸受部に用いられる潤滑剤組成物であって、
前記潤滑剤組成物は、無機系ナトリウム塩を含み、
前記無機系ナトリウム塩が１質量％の濃度で溶解した２５℃の水溶液中での前記鋼の自然電位が０．０４Ｖ以上であることを特徴とする潤滑剤組成物。 - 前記無機系ナトリウム塩が、モリブデン酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物は、ソルビタン系エステルを含むことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物は、アルキルジチオリン酸亜鉛を含むことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物は、増ちょう剤を含むグリースであることを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物は、基油としてエステル油またはポリ－α－オレフィン油を含む潤滑油組成物であり、ソルビタン系エステルとアルキルジチオリン酸亜鉛とを含み、
前記無機系ナトリウム塩がモリブデン酸ナトリウムであり、該モリブデン酸ナトリウムの含有量は、前記潤滑剤組成物全量に対して０．１～２質量％であることを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。 - 前記ソルビタン系エステルがソルビタントリオレートであることを特徴とする請求項６記載の潤滑剤組成物。
- 前記基油の４０℃における動粘度は２０～４０ｍｍ２／ｓであることを特徴とする請求項６記載の潤滑剤組成物。
- 内輪と、外輪と、該内輪および外輪の間に介在する複数の転動体と、軸受内空間に封入または供給される潤滑剤組成物とを有する転がり軸受であって、
前記潤滑剤組成物が請求項１記載の潤滑剤組成物であることを特徴とする転がり軸受。
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