転がり軸受
【課題】水環境下での耐水性、耐摩耗性を向上させた軸受を提供することを目的とするものである。
【解決手段】軸受寿命と耐水性、耐摩耗性の性能を向上させる為に、内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一つが耐食鋼よりなり、前記複数の転動体をジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスで構成した。
【解決手段】軸受寿命と耐水性、耐摩耗性の性能を向上させる為に、内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一つが耐食鋼よりなり、前記複数の転動体をジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスで構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体洗浄装置や水中ポンプなどの水環境下に用いられる転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体洗浄装置や水中ポンプなどに用いられる軸受は、洗浄液や水などが浸入する空間に転がり軸受が設置されている。そのため、このような水環境下で使用される軸受には、高い耐腐食性能が求められている。軸受の腐食対策の一例としては、軸受内部に耐水性に優れたグリースを封入することが考えられている。例えば、非特許文献１のように、潤滑油中に僅か１００ｐｐｍの水分が混入するだけで鋼の転がり強さが３２〜４８％の低下することが開示されている。
このような寿命低下は、混入した水分から発生した水素が軸受材料に作用し、白色組織剥離と呼ばれる金属剥離を引き起こすことが考えられる。
【０００３】
この剥離を抑制するために従来から封入グリースを改良したものが多く提案されており、例えば以下の特許文献１〜３には、亜硝酸ナトリウムなどの不動態を形成する酸化剤を添加したグリースや、有機アンチモン化合物や有機モリブデン化合物を添加したグリースや、粒径２μｍ以下の無機系化合物を添加したグリースなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】P.Schatzberg、I.M.Felsen:Effects of water and oxygen during rollingcontact lubrication、wear 12,pp.331-342,1968
【特許文献１】特許第２８７８７４９号公報
【特許文献２】特許第３５１２１８３号公報
【特許文献３】特開平９−１６９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３の様に、グリースの組成の改良で軸受の耐水性を高めるだけでは、水環境下での軸受の永年使用による腐食の進行は避けられず、耐腐食手段として抜本的な対策が求められていた。そこで、本発明では前記問題点を解決する為になされたものであり、軸受の寿命、すなわち耐水性能、対摩耗性能を向上させた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】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の発明は、内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一が耐食鋼よりなり、前記複数の転動体がジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る転がり軸受にあっては、外輪や内輪に耐食鋼、転動体にジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスを用いることにより、水環境下における軸受寿命すなわち耐水性、耐摩耗性などの軸受性能を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に相当する転がり軸受を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の一形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受１０の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの転がり軸受１０は、外輪１と内輪２間に互いの間隔を所定になるように保持器４によって保持された複数の転動体３が設けられた構成となっている。
【００１０】
（実施例・比較例）
ここで、転動体３を表１に示すように、ジルコニアを主成分としてイットリアを含有させたものを実施例１、窒化珪素を主成分としてイットリア、アルミナを含有させたものを比較例１、アルミナを主成分としたものを比較例２とした。
【００１１】
【表１】
【００１２】
試験軸受の諸元と試験条件は以下のように設定した。
使用軸受：スラスト軸受
内輪、外輪材料：耐食鋼（ＳＵＳＣ４４０相当）
転動体直径：３／８インチ
転動体個数：６個
保持器材料：フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）
試験荷重：１６６６Ｎ（軸受アキシアル方向）
試験回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑剤：なし
シール及び潤滑剤を有しない転がり軸受を水中に浸し、上記条件により軸受寿命と摩耗性の試験を行った。
【００１３】
（試験結果）
実施例１と比較例１、２の測定結果を表２に示す。これによると転動体の主成分をジルコニアとした実施例１が最も軸受寿命が長くなり、外輪、内輪の軌道面及び転動体の摩耗も比較例１、２に比べ少ないことが分かった。転動体主成分に窒化珪素を用いた比較例１に比べ、軸受寿命は１．５倍向上し、転動面の磨耗は３／４に、転動体の磨耗は１／６に減少した。また実施例１が比較例１、２に比べ摩耗量が減少した理由としては、実施例１では相手材料を摩耗させ易いアルミナ成分が含まれていないためであることが考えられる。この結果により水環境下での軸受の転動体成分としては、ジルコニアを主成分としアルミナを含有しないセラミックスとすること、外輪、内輪を耐食鋼とすることが軸受寿命上、耐摩耗上最も相性が良いことが分かった。
【００１４】
【表２】
【００１５】
なお表２に示した軌道面摩耗率とは、内輪と外輪の最大摩耗深さの和を試験時間で除算して算出したものであり、転動体摩耗率とは、転動体の直径変化量を試験時間で除算して算出したものである。
【符号の説明】
【００１６】
１…外輪
２…内輪
３…転動体
４…保持器
１０…軸受
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体洗浄装置や水中ポンプなどの水環境下に用いられる転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体洗浄装置や水中ポンプなどに用いられる軸受は、洗浄液や水などが浸入する空間に転がり軸受が設置されている。そのため、このような水環境下で使用される軸受には、高い耐腐食性能が求められている。軸受の腐食対策の一例としては、軸受内部に耐水性に優れたグリースを封入することが考えられている。例えば、非特許文献１のように、潤滑油中に僅か１００ｐｐｍの水分が混入するだけで鋼の転がり強さが３２〜４８％の低下することが開示されている。
このような寿命低下は、混入した水分から発生した水素が軸受材料に作用し、白色組織剥離と呼ばれる金属剥離を引き起こすことが考えられる。
【０００３】
この剥離を抑制するために従来から封入グリースを改良したものが多く提案されており、例えば以下の特許文献１〜３には、亜硝酸ナトリウムなどの不動態を形成する酸化剤を添加したグリースや、有機アンチモン化合物や有機モリブデン化合物を添加したグリースや、粒径２μｍ以下の無機系化合物を添加したグリースなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】P.Schatzberg、I.M.Felsen:Effects of water and oxygen during rollingcontact lubrication、wear 12,pp.331-342,1968
【特許文献１】特許第２８７８７４９号公報
【特許文献２】特許第３５１２１８３号公報
【特許文献３】特開平９−１６９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３の様に、グリースの組成の改良で軸受の耐水性を高めるだけでは、水環境下での軸受の永年使用による腐食の進行は避けられず、耐腐食手段として抜本的な対策が求められていた。そこで、本発明では前記問題点を解決する為になされたものであり、軸受の寿命、すなわち耐水性能、対摩耗性能を向上させた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】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の発明は、内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一が耐食鋼よりなり、前記複数の転動体がジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る転がり軸受にあっては、外輪や内輪に耐食鋼、転動体にジルコニアを主成分とし、アルミナを含有しないセラミックスを用いることにより、水環境下における軸受寿命すなわち耐水性、耐摩耗性などの軸受性能を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に相当する転がり軸受を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の一形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受１０の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの転がり軸受１０は、外輪１と内輪２間に互いの間隔を所定になるように保持器４によって保持された複数の転動体３が設けられた構成となっている。
【００１０】
（実施例・比較例）
ここで、転動体３を表１に示すように、ジルコニアを主成分としてイットリアを含有させたものを実施例１、窒化珪素を主成分としてイットリア、アルミナを含有させたものを比較例１、アルミナを主成分としたものを比較例２とした。
【００１１】
【表１】
【００１２】
試験軸受の諸元と試験条件は以下のように設定した。
使用軸受：スラスト軸受
内輪、外輪材料：耐食鋼（ＳＵＳＣ４４０相当）
転動体直径：３／８インチ
転動体個数：６個
保持器材料：フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）
試験荷重：１６６６Ｎ（軸受アキシアル方向）
試験回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑剤：なし
シール及び潤滑剤を有しない転がり軸受を水中に浸し、上記条件により軸受寿命と摩耗性の試験を行った。
【００１３】
（試験結果）
実施例１と比較例１、２の測定結果を表２に示す。これによると転動体の主成分をジルコニアとした実施例１が最も軸受寿命が長くなり、外輪、内輪の軌道面及び転動体の摩耗も比較例１、２に比べ少ないことが分かった。転動体主成分に窒化珪素を用いた比較例１に比べ、軸受寿命は１．５倍向上し、転動面の磨耗は３／４に、転動体の磨耗は１／６に減少した。また実施例１が比較例１、２に比べ摩耗量が減少した理由としては、実施例１では相手材料を摩耗させ易いアルミナ成分が含まれていないためであることが考えられる。この結果により水環境下での軸受の転動体成分としては、ジルコニアを主成分としアルミナを含有しないセラミックスとすること、外輪、内輪を耐食鋼とすることが軸受寿命上、耐摩耗上最も相性が良いことが分かった。
【００１４】
【表２】
【００１５】
なお表２に示した軌道面摩耗率とは、内輪と外輪の最大摩耗深さの和を試験時間で除算して算出したものであり、転動体摩耗率とは、転動体の直径変化量を試験時間で除算して算出したものである。
【符号の説明】
【００１６】
１…外輪
２…内輪
３…転動体
４…保持器
１０…軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一つが耐食鋼よりなり、前記複数の転動体がジルコニアを主成分としアルミナを含有しないセラミックスであることを特徴とする転がり軸受。
【請求項１】
内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、上記一対の軌道面間に転動自在に設けられた複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一つが耐食鋼よりなり、前記複数の転動体がジルコニアを主成分としアルミナを含有しないセラミックスであることを特徴とする転がり軸受。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１８９１５３（Ｐ２０１２−１８９１５３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６６６（Ｐ２０１１−５３６６６）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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