(57)【要約】【課題】セラミックス製の絶縁層を形成した電食防止用絶縁転がり軸受において、絶縁被膜の空孔を減少して膜強度を高める。【解決手段】カルシア（ＣａＯ）を１０〜４０質量％の割合で含有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする絶縁被膜を、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面に形成した電食防止用絶縁転がり軸受。【選択図】図１
2016156403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受において、
前記絶縁層が、カルシア（ＣａＯ）を１０〜４０質量％の割合で含有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とすることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
【請求項２】
前記絶縁層が、合成樹脂を含有する封孔剤により封孔処理されていることを特徴とする請求項１記載の電食防止用絶縁転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道輪をセラミック製の絶縁層で被覆した電食防止用絶縁転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータや発電機等、各種電気機器等の回転軸を支承する転がり軸受では、軸受自体に帰路電流やモータ軸電流等の電流が流れてしまう。転がり軸受に電流が流れた場合、電流の通路となる部分に電食が発生して、転がり軸受の寿命を著しく短縮してしまう。このような電食の発生を防止するため、転がり軸受を構成する外輪や内輪の表面に絶縁層を形成して軸受に電流が流れないようにした電食防止用絶縁転がり軸受が使用されている。
【０００３】
絶縁層として、樹脂層も形成されているが、絶縁性能や耐久性等からセラミックスを溶射して形成することが行われており、溶射ノズルからセラミックス材料の溶滴を軌道面以外の面、即ち、外輪の外周面及び両端面、内輪の内周面及び両端面に噴射して所定厚さの絶縁層を形成している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
しかしながら、セラミックス材料を溶射して形成した絶縁被膜には多数の空孔が発生しており、空孔の分布にもバラツキがある。このような空孔があると、絶縁被膜が脆くなり、場合によってはクラックが発生して剥離することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７９５８８８号公報
【特許文献２】特許第４９２００６６号公報
【特許文献３】特許第４８２６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、絶縁被膜の空孔を減少して膜強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、下記の電食防止用絶縁転がり軸受を提供する。
（１）互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受において、
前記絶縁層が、カルシア（ＣａＯ）を１０〜４０質量％の割合で含有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とすることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
（２）前記絶縁層が、合成樹脂を含有する封孔剤により封孔処理されていることを特徴とする上記（１）記載の電食防止用絶縁転がり軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電食防止用絶縁転がり軸受は、絶縁層として、カルシアを特定量含有するアルミナからなる溶射被膜を形成したものであり、この溶射被膜は従来の溶射被膜よりも空孔の発生量が少なく、膜強度に優れるため、高い絶縁効果を長期間維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電食防止用絶縁転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】ＣａＯ含有量と空孔率との関係を示すグラフである。
【図３】ＣａＯ含有量と破壊靭性値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、電食防止用絶縁転がり軸受の構造には制限はなく、例えば図１に示す電食防止用絶縁転がり軸受を例示することができる。図示される電食防止用絶縁転がり軸受では、内輪１の外周面に形成した内輪軌道２と、外輪３の内周面に形成した外輪軌道４との間に複数の転動体５を設けるとともに、外輪３の外輪軌道４を形成した面以外の面、即ちその外輪３の外周面７、軸方向の両端面８，８、並びに外周面７と両端面８，８とを連続する湾曲部９，９にかけて絶縁層６を形成している。このような電食防止用絶縁転がり軸受では、外輪３を金属製のハウジングに内嵌支持した状態では、絶縁層６が外輪３とハウジングとを絶縁する。その結果、外輪３とハウジングとの間に電流が流れなくなり、他の軸受構成部材に電食が発生しなくなる。
【００１２】
また、図示は省略するが、内輪１の内輪軌道２を形成した面以外に絶縁層を形成してもよい。
【００１３】
絶縁層６は、ＣａＯ（カルシア）とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とを含有する溶射材を溶射して得られる溶射被膜である。アルミナ−カルシアの融点は、他の酸化物とアルミナとの複合セラミックス、例えばアルミナ−ジルコニアよりも低いため、焼結性が改善されて空孔の発生量がより少なくなる。従って、アルミナ−ジルコニアを主成分とする絶縁層よりも膜特性、例えば耐摩耗性等が良好になる。
【００１４】
この溶射被膜からなる絶縁層６において、カルシア含有量は１０〜４０質量％である。カルシア含有量が１０質量％未満では溶射材全体として融点の低下が十分ではなく、空孔が減少しない。また、カルシア含有量が４０質量％を超えると粗大化したＣａＯ粒子が生成し、その周囲に空孔が発生して被膜の強度が低下する。ＣａＯ含有量は、２０〜３０質量％が好ましい。
【００１５】
また、アルミナは高純度であることが好ましく、具体的にはＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下の高純度アルミナが好ましい。このような高純度アルミナは、例えばバイヤ−法により製造することができる。
【００１６】
溶射材は、アルミナとカルシアとを酸素気流中の電気炉内で溶解して、アルミナ中にカルシアを均一分散させた後、得られたインゴットを粉砕・整粒して得られる。粒径は微細で、粒径が揃っていることが好ましく、粒径を５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍに整粒していることが好ましい。このように整粒された溶射材を用いることにより、空孔が無く、緻密で高強度の絶縁層６を形成することができる。
【００１７】
このように、絶縁層６をＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の溶射被膜にすることにより、空孔をより少なく、具体的には空孔率を８％以下に低減することができ、膜強度を大きく向上させる。
【００１８】
尚、溶射方法には制限はなく、例えばプラズマ溶射法を採用することができる。また、絶縁層６の厚さにも制限はなく、従来と同様に０．５〜０．７μｍ程度である。
【００１９】
また、溶射後に封孔処理を施してもよい。空孔が多いと、全ての空孔に封孔剤が十分に浸透せず、封孔されない空孔が多く残存していたが、カルシアを特定量含有するアルミナ溶射被膜は緻密で、従来に比べて空孔が極めて少なくなっているため、この封孔処理により確実に空孔を埋めることができ、優れた絶縁性能を確保することができる。
【００２０】
封孔処理には合成樹脂、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、あるいはこれらを複合した樹脂を有機溶剤に溶解または分散させた封孔剤を塗布し、乾燥させればよい。封孔剤が溶射被膜の空孔内に浸透し、合成樹脂が空孔内を充填して封孔する。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２２】
カルシア含有量が５、１０、２０、３０、４０または５０質量％の溶射材からなるインゴットを作製し、得られたインゴットを粉砕して粒径１０〜５０μｍに整粒してカルシア含有量の異なる溶射材を用意した。
【００２３】
そして、呼び番号６３１６の単列深溝玉軸受（外径：１７０ｍｍ、内径：８０ｍｍ、幅：３９ｍｍ）を構成する外輪の外周面及び両端面に、溶射材をプラズマ溶射したＵ図１参照）。溶射被膜の膜厚は、加工研磨により２００μｍ一定とした。溶射後、成膜部分からテストピースを採取し、断面研摩後に溶射被膜の断面について下記手順にて気孔率を求めた。
（１）デジタルマイクロスコープでテストピースの断面の画像をパソコンに取り込む。
（２）取り込んだ画像を適切な閾値で２値化（黒と白の２色に変換）する。
（３）黒色部分の面積を気孔としてカウントし、「黒色部面積／測定範囲面積」から気孔率を算出する。
（４）１テストピースにつき、１２箇所でこの作業を実施し、その平均値を算出する。
【００２４】
結果を図２に示すが、カルシア含有量が１０質量％未満で空孔率が最大で、４０質量％を超えても空孔率が大きい。これに対し、カルシア含有量が１０〜４０質量％の範囲で空孔率が少なくなり、特に２０〜３０質量％の範囲で最も少なくなっている。
【００２５】
また、被膜の強度を破壊靭性値から評価した。結果を図３に示すが、空孔率と同様の傾向が見られ、カルシア含有量が１０質量％未満では空孔の多く発生していることに由来して破壊靭性値が低くなっている。４０質量％超で破壊靭性値が最低になっているが、これは粗大なＣａＯが生成したことによる。これに対し、カルシア含有量が１０〜４０質量％の範囲であれば破壊靭性値が高く、特に２０〜３０質量％の範囲で最大になっている。市販の溶射材による溶射被膜の破壊靭性値は３ＭＰａ・ｍ０．５程度であり、カルシアを１０〜４０質量％含有することにより高強度の溶射被膜が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００２６】
１  内輪
２  内輪軌道
３  外輪
４  外輪軌道
５  転動体
６  絶縁層
７  外周面
８  端面
９  湾曲部
【図１】
2016156403.tif 000003
【図２】
2016156403.tif 000004
【図３】
2016156403.tif 000005