(57)【要約】【課題】  環境保全に適するとともに、金属シールド部材における刻印形成に伴う最表層の剥がれ落ちが無く、音響特性の低下やトルクムラを招来することの無い転がり軸受を提供する。【解決手段】  外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪との間に、複数の転動体を保持器を介して転動自在に保持し、グリースを金属シールド部材により封止してなる転がり軸受において、前記金属シールド部材が、鋼製の芯金を、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜を５ｇ／ｍ2以上１６ｇ／ｍ2以下の被膜量で被覆し、更に最表層としてリチウムとシリカの無機物からなる被膜を２００ｍｇ／ｍ2以上７００ｍｇ／ｍ2未満の被膜量で被覆してなり、かつ軸受の種類を識別するための刻印が０．０７ｍｍ以下の深さで形成されていることを特徴とする転がり軸受。【選択図】  図１
2005220933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪との間に、複数の転動体を保持器を介して転動自在に保持し、グリースを金属シールド部材により封止してなる転がり軸受において、
前記金属シールド部材が、鋼製の芯金を、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜を５ｇ／ｍ2以上１６ｇ／ｍ2以下の被膜量で被覆し、更に最表層としてリチウムとシリカの無機物からなる被膜を２００ｍｇ／ｍ2以上７００ｍｇ／ｍ2未満の被膜量で被覆してなり、かつ軸受の種類を識別するための刻印が０．０７ｍｍ以下の深さで形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜が亜鉛または亜鉛合金であり、かつＺＡＦ補正法により定量した金属シールド部材中のクロム含有量が１質量％未満であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
ＺＡＦ補正法により定量した最表層中の珪素の比率が６質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
【請求項４】
ＺＡＦ補正法により定量される最表層中の珪素の比率が、１５ｋＶの電圧を印加したタングステンフィラメントから発せられる電子線を照射したときの珪素、酸素、亜鉛及び鉄の各量から算出された値であることを特徴とする請求項３記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関し、特にその音響特性を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受では、封入グリースの漏洩や外部からの異物の侵入を防止するために、金属製のシールド部材が軌道輪に取り付けられている。例えば、図１に断面図で示す玉軸受は、内輪軌道１を有する内輪２と、外輪軌道３を有する外輪４との間に、複数の玉５を保持器７を介して転動自在に保持し、更に外輪４に、鋼板等を所定形状に加工してなる金属シールド部材６を固定して構成されている。
【０００３】
通常、金属シールド部材６には、酸化による腐食を防ぐために、耐食処理が施されている。図５は金属シールド部材の芯金の一部を模式的に示す拡大図であるが、鋼板１０の表面に亜鉛被膜１１をメッキして成膜した亜鉛メッキ鋼板の上に、クロメート被膜１２を設けて亜鉛被膜１１を保護し、更にその上にリチウムシリケートからなる保護膜１３を設けたものが、従来より広く使用されている。
【０００４】
前記亜鉛メッキ鋼板は、鋼板１０中の鉄よりも電気化学的に卑な金属である亜鉛を選択的にイオン化させることにより鋼板１０の腐食を防ぐ、所謂自己犠牲型の耐食性鋼板である。しかし、亜鉛被膜１１の上に形成されたクロメート被膜１２により亜鉛の溶出が抑えられるため、本来の自己犠牲型による耐食性が十分に発揮されず、発錆が十分に抑えてられているとは言い難い状況にある。軸受では、軌道面に錆が発生すると、音響不良やトルクムラ等の不具合を起こすため、致命的な欠陥となる。特に、グリースを封入した軸受では軌道面に錆が発生し易く、大きな問題となっている。
【０００５】
また、クロメート被膜１２は、通常、６価クロム溶液を電解処理して形成されるが、クロメート処理した部品の廃棄物から６価クロムが土壌に溶出して重大な環境問題になっており、クロメート被膜１２を設けることは環境保全の点から好ましくないという問題もある。
【０００６】
このような背景から、本出願人は先に、鋼製の芯金を、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜で被覆し、更に最表層としてリチウムとシリカの無機物からなる被膜を形成し、クロメート被膜１２を排除した金属シールド部材を提案している（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】国際特許公開公報ＷＯ０３／０７２９８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、金属シールド部材６には一般に、組み込まれる軸受の種類を識別するために、軸受の型番等が刻印されている。この刻印は、上記のように各層を成膜した後に、所定形状にプレス加工する際に同時に形成される。
【０００９】
図５に示すようなクロメート被膜１２を備える金属シールド部材６では、このクロメート被膜１２の密着作用により刻印形成時に保護膜１３が剥がれ落ちることは極く稀であったが、特許文献１に記載の金属シールド部材ではクロメート被膜１２が無いため、刻印の形成の状況によっては最表層の一部が剥がれ落ち、音響特性に悪影響を与えたり、トルクムラを起こす可能性がある。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、環境保全に適するとともに、金属シールド部材における刻印形成に伴う最表層の剥がれ落ちが無く、音響特性の低下やトルクムラを招来することの無い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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は下記に示す転がり軸受を提供する。
（１）外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪との間に、複数の転動体を保持器を介して転動自在に保持し、グリースを金属シールド部材により封止してなる転がり軸受において、
前記金属シールド部材が、鋼製の芯金を、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜を５ｇ／ｍ2以上１６ｇ／ｍ2以下の被膜量で被覆し、更に最表層としてリチウムとシリカの無機物からなる被膜を２００ｍｇ／ｍ2以上７００ｍｇ／ｍ2未満の被膜量で被覆してなり、かつ軸受の種類を識別するための刻印が０．０７ｍｍ以下の深さで形成されていることを特徴とする転がり軸受。
（２）酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜が亜鉛または亜鉛合金であり、かつＺＡＦ補正法により定量した金属シールド部材中のクロム含有量が１質量％未満であることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）ＺＡＦ補正法により定量した最表層中の珪素の比率が６質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受。
（４）ＺＡＦ補正法により定量される最表層中の珪素の比率が、１５ｋＶの電圧を印加したタングステンフィラメントから発せられる電子線を照射したときの珪素、酸素、亜鉛及び鉄の各量から算出された値であることを特徴とする上記（３）記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クロメート被膜が無く環境保全に適するとともに、刻印形成に伴う音響特性の低下やトルクムラ等を起こすことも無い転がり軸受が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明において、転がり軸受自体の構成には制限がなく、例えば図１に示した玉軸受を例示することができる。即ち、内輪軌道１を有する内輪２と、外輪軌道３を有する外輪４との間に、複数の玉５を保持器７を介して転動自在に保持し、グリースを充填し、更に外輪４に金属シールド部材６を固定して構成される。そして、本発明は、金属シールド部材６を以下のように構成し、従来よりも格段に優れた耐食性を付与するとともに、刻印による最表層の剥がれ落ちを防止するものである。
【００１５】
即ち、金属シール部材６は、図２に模式的に示すように、鋼板１０の表面に、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属またはその合金からなる被膜２０（以下、「耐食性被膜」という）を成膜し、更にその上に、最表層として、リチウムとシリカの無機物（シリケート）からなる保護膜１３を設けたものを所定形状に加工したものである。従来のクロメート被膜を施した場合のクロム含有量はＸ線のＺＡＦ補正で１質量％以上であるが、この構成ではクロメート被膜が施されておらず、不純物として不可避的に含まれるもの以外のクロムは含まれておらず、その含有量も１質量％未満である。尚、鋼板１０は制限されるものではなく、通常の冷間圧延鋼板等を用いることができる。
【００１６】
耐食性被膜２０を形成する酸化還元電位が鉄よりも小さい金属としては、ガリウム、亜鉛、バナジウム、チタン、アルミニウム、マグネシウムまたはこれらの合金が好ましく、特に亜鉛、バナジウムもしくはその合金が価格の点から好ましく、更には鉄との酸化還元電位の差の大きさから亜鉛またはその合金（例えば、Ｚｎ−Ｃｏ）が最も好ましい。また、耐食性被膜２０はこれらの金属または合金からなる層を複数積層してもよい。
【００１７】
耐食性被膜２０は５ｇ／ｍ2以上１６ｇ／ｍ2以下、好ましくは８〜１６ｇ／ｍ2の被膜量で成膜される。被膜量が５ｇ／ｍ2未満でが犠牲防食に耐え得る時間が不十分であり、１６ｇ／ｍ2より多くしても効果の増分が認められず不経済であるとともに、加工性が悪くなる。
【００１８】
耐食性被膜２０を成膜する方法は、制限されるものではないが、電解メッキ法や、溶融金属液中に鋼板１０を浸漬する方法等が可能である。耐食性薄膜２０を比較的薄く成膜する場合は電解メッキ法が望ましく、比較的厚く成膜する場合は浸漬する方法が望ましい。
【００１９】
一方、リチウムとシリケートからなる保護膜１３は、２００ｍｇ／ｍ2以上７００ｍｇ／ｍ2未満、好ましくは２５０〜６００ｇ／ｍ2の被膜量で形成される。被膜量が２００ｍｇ／ｍ2未満では耐食性を改善する効果が不十分であり、７００ｍｇ／ｍ2以上では下記に示す特定深さで刻印を形成した場合でも保護膜１３が剥がれ易くなる。尚、この保護膜１３の成膜方法は従来と同様の方法で構わない。
【００２０】
また、保護膜１３における珪素含有量により耐食性が異なる。十分な耐食性を確保するには、ＺＡＦ補正法により定量した珪素含有量で６質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。尚、珪素含有量は、１５ｋＶの電圧を印加したタングステンフィラメントから発せられる電子線を照射したときの珪素、酸素、亜鉛及び鉄の各量から算出された値である。このＺＡＦ補正法により定量した保護膜中の珪素含有量が６質量％未満では、保護膜１３としての機能が十分でなく、また３０質量％を越えると、保護膜１３にクラックが発生して保護膜１３が剥がれ落ち、軸受性能に悪影響を及ぼすようになる。
【００２１】
耐食性被膜２０及び保護膜１３は、鋼板１０の両面に形成されることが好ましい。また、
耐食性被膜２０と保護膜１３との密着性を高めるために、腐食性被膜２０の表面を活性にすることが好ましい。活性化の方法としては、プラズマ洗浄やイオンボンバード等の物理的洗浄、あるいは酸やアルカリを用いた化学的洗浄の何れでもよい。製造工程的にはインラインの処理ができることから、酸溶液やアルカリ溶液でのエッチングもしくは電解処理が好適である。このとき使用する酸溶液としては硝酸、塩酸、リン酸、硫酸等の水素イオン濃度が１０-4以下のものが好ましく、アルカリ溶液としてはアンモニアやソーダ類が好ましい。中でも、長期間にわたり酸濃度の変化の少ないリン酸や硫酸等の不揮発性の酸溶液を用いることが特に好ましい。
【００２２】
上記の如く耐食性被膜２０及び保護膜１３が成膜された後に刻印が形成されるが、本発明においてはこの刻印の深さを０．０７ｍｍ以下とする。刻印の深さが０．０７ｍｍを越えると、保護膜１３が剥がれやすくなる。尚、刻印の深さは、鋼板１０の板厚によっても変化し、後述する実施例の結果から下記（Ｉ）式を満足することが望ましい。また、刻印の深さの下限は、視認性を考慮すると０．０１ｍｍ以上とすることが適当である。
刻印の深さ（ｍｍ）≦０．１１７３×（鋼板の板厚）＋０．０２３５  ・・・（Ｉ）
【００２３】
尚、封入されるグリースには制限がなく、例えば、リチウム石けん−鉱油系グリース、リチウム石けん−エステル油系グリース、ウレア化合物−エステル油系グリース、ウレア化合物−合成炭化水素油系グリース等を適宜選択して封入することができる。
【実施例】
【００２４】
以下の試験例により、本発明をより明確にする。
【００２５】
（試験１）
厚さ０．１１〜０．４ｍｍの冷間圧延鋼板に、電解めっきにより亜鉛合金（Ｚｎ−Ｃｏ）被膜を１０ｇ／ｍ2の被膜量にて成膜し、その上に４００ｍｇ／ｍ2の被膜量のリチウムとシリケートの化合物からなる保護膜を成膜した。次いで、この亜鉛合金被覆鋼板をプレス成形により日本精工（株）製呼び番号６２０３の軸受用シールド板に加工した。その際、深さを変えて刻印を形成し、保護膜の剥がれ落ちの有無を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて確認した。
【００２６】
結果を図３に示すが、●印が剥がれ無し、▲印が剥がれ発生である。図示されるように、図中に一点鎖線で示す直線「ｙ（刻印深さ）＝０．１１７３ｘ（板厚）＋０．０２３５」の上下で、保護膜の剥がれの有無が明確に分かれている。
【００２７】
（試験２）
厚さ０．３ｍｍの冷間圧延鋼板に、電解めっきにより亜鉛合金（Ｚｎ−Ｃｏ）被膜を１０ｇ／ｍ2の被膜量で成膜し、その上に２００〜１０００ｍｇ／ｍ2の被膜量にてリチウムとシリケートの化合物からなる被膜を成膜した。次いで、この亜鉛合金被覆鋼板をプレス成形により日本精工製呼び番号６０８の軸受用シールド板に加工した。その際、深さを変えて刻印を形成し、保護膜の剥がれ落ちの有無をＳＥＭにて確認した。
【００２８】
結果を図４に示すが、●印が剥がれ無し、▲印が剥がれ発生である。図示されるように、保護膜の被膜量が７００ｍｇ／ｍ2未満下、刻印深さが０．０７ｍｍ以下の範囲で保護膜の剥がれが発生しないことがわかる。
【００２９】
（試験３）
上記試験２で用いた保護膜の被膜量２００ｍｇ／ｍ2と被膜量７００ｍｇ／ｍ2の試験片について、日本電子（株）製２次電子顕微鏡（ＳＥＭ）「ＪＳＭ−５６１０」を使用し、それに付帯した米国ＥＤＡＸ社製エネルギー分散型Ｘ線分光装置「Ｐｈｏｅｎｉｘ／Ｆａｌｃｏｎ」により下記条件にて保護膜中の珪素含有量を測定した測定した。
・加速電圧・・・１５ｋＶ
・視野(倍率)・・３００倍
・取出し角度・・３０°
・チルト角・・・０
・積算時間・・・６０秒
・測定元素・・・酸素、亜鉛、珪素、クロム、鉄
・定量補正・・・ＺＡＦ法
【００３０】
測定の結果、被膜量２００ｍｇ／ｍ2の保護膜の珪素含有量は６質量％で、被膜量７００ｍｇ／ｍ2の保護膜の珪素含有量は３２質量％であり、保護膜における珪素含有量が６〜３０重量％の範囲が好ましいことが確認された。尚、クロメート被膜が施されていないので、クロムは不純物として不可避的に含まれるものだけであり、その含有量は１質量％未満であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明で使用される金属シールド部材の一例を示す模式図である。
【図３】試験１で得られた鋼板の板厚と刻印深さとの関係を示すグラフである。
【図４】試験２で得られた保護膜の被膜量と刻印深さとの関係を示すグラフである。
【図５】従来の金属製シールド部材の芯金の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  内輪軌道
２  内輪
３  外輪軌道
４  外輪
５  玉
６  金属シールド部材
７  保持器
１０  鋼板
１１  亜鉛被膜
１２  クロメート被膜
１３  保護膜
２０  耐食性被膜
【図１】
2005220933.tif 000003
【図２】
2005220933.tif 000004
【図３】
2005220933.tif 000005
【図４】
2005220933.tif 000006
【図５】
2005220933.tif 000007