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JP2002181055A - セラミックス溶射軌道輪および封孔処理方法 - Google Patents

セラミックス溶射軌道輪および封孔処理方法

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Publication number
JP2002181055A
JP2002181055A JP2000379734A JP2000379734A JP2002181055A JP 2002181055 A JP2002181055 A JP 2002181055A JP 2000379734 A JP2000379734 A JP 2000379734A JP 2000379734 A JP2000379734 A JP 2000379734A JP 2002181055 A JP2002181055 A JP 2002181055A
Authority
JP
Japan
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fine powder
inorganic fine
ceramic
insulating layer
pores
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000379734A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoatsu Murata
友厚 村田
Hideji Ito
秀司 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Priority to DE10161820A priority patent/DE10161820A1/de
Publication of JP2002181055A publication Critical patent/JP2002181055A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性能差が少なく、かつ比較的簡素な処理
で封孔できるセラミックス溶射軌道輪および封孔処理方
法を提供する。 【解決手段】 溶射により得られたセラミックス絶縁層
3を有する軌道輪1において、上記セラミックス絶縁層
3の気孔4が無機微粉末5により封孔されたものとす
る。封孔処理は、気孔部4に、揮発性のある有機溶剤と
無機微粉末5との混合液を浸透させた後、有機溶剤を揮
発させ、気孔4内に無機微粉末5を残留させることによ
り行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両の主電
動機用、駆動装置用、および車両用等として用いられる
軸受を始め、軸受の組み込まれる装置の構造上から、軸
受に電圧が印加される用途の軸受等におけるセラミック
ス溶射軌道輪、およびセラミックス溶射絶縁層の封孔処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄道車両の主電動機等に用いられる軸受
転がり軸受では、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の軌道輪および転動体を通って、
車輪とレール間に流れる。このため、転動体と軌道輪の
転走面の間でスパークし、いわゆる電食が生じて、軸受
寿命を縮めることがある。このような電食を防止する軸
受として、軌道輪にセラミックス溶射からなる絶縁層を
設けたものがある。セラミックス溶射による絶縁層は、
溶射膜の特性から、通常、気孔が残り、電気絶縁性を与
えるには、この気孔を埋める処理、つまり封孔処理が必
要である。この封孔処理として、従来は、実開昭60−
85626号にも見られるように、合成樹脂による封孔
が一般的で、良く知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】溶射されたセラミック
ス内に発生する気孔は、溶射された材料(粉状)が高温
下で溶解した後、軌道輪等の母材に付着する。この際
に、クラック発生に伴う微小気孔や、各々溶解された粉
体が溶射膜となって積層されたときに、十分に溶解され
てない粉体間で発生する気孔等、気孔サイズは一定でな
い。そのため、このサイズの異なる気孔を十分な性能を
有するように樹脂で封止させるためには、浸透性の適し
た材料の選定、および浸透のため手法(例えば、大気下
含浸,真空下含浸,加圧下含浸等)の選定が必要であ
る。しかし、材料の状態や、処理時の温度,圧力の管理
を十分に行わなければ、絶縁性能に大きく影響する。こ
のため、封孔処理が難しく、処理コストが高くなる。
【0004】この発明の目的は、絶縁性能差が少なく、
かつ比較的簡素な処理で封孔できるセラミックス溶射軌
道輪および封孔処理方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明のセラミックス
溶射軌道輪は、溶射により得られたセラミックス絶縁層
を有する軌道輪において、上記セラミックス絶縁層が無
機微粉末により封孔されていることを特徴とする。上記
無機微粉末は、セラミックス微粉末であることが好まし
い。無機材料は、温度や湿度等の周囲環境の変化に対し
て物理的特性が影響され難い。そのため、封孔材として
無機微粉末を用いることにより、材料の状態や処理時の
温度,圧力等の管理を厳しく行わなくても、安定した封
孔処理が行える。このように、気孔部の封孔を安定化す
ることにより、溶射層であるセラミックス絶縁層内に侵
入しようとする通電物、例えば大気中の水蒸気、水分
等、軌道輪を取り巻く気体、液体状の通電物等を遮断
し、適正な電気絶縁性能を安定して得ることができる。
また、封孔処理の管理が簡単で済み、比較的簡素な処理
で封孔することができて、処理コストが削減できる。
【0006】この発明の軌道輪において、上記無機微粉
末の粒子同士の間に合成樹脂が介在したものとしても良
い。気孔内を無機微粉末で封孔した場合においても、微
粉末間でさらに細かい気孔部が発生することになる。上
記無機微粉末の粒子同士の間に合成樹脂を介在させる
と、封孔性をより向上させることができ、また無機微粉
末が気孔から排出され難くなる。そのため、さらに電気
絶縁性能が高められる。
【0007】上記軌道輪は、各種の機器や部品の軌道輪
に適用できるが、転がり軸受の外輪または内輪であって
も良い。これにより、電気絶縁性能に優れた電食防止軸
受が製作できる。
【0008】この発明のセラミックス溶射絶縁層の封孔
処理方法は、母材表面の、溶射により得られたセラミッ
クス絶縁層に発生した気孔部に、揮発性のある有機溶剤
と無機微粉末との混合液を浸透させた後、自然放置また
は加熱処理により有機溶剤を揮発させ、気孔内に上記無
機微粉末を残留させる方法である。上記母材は、例えば
転がり軸受等の軌道輪における鋼材部分である。このよ
うに、揮発性のある有機溶剤と無機微粉末との混合液を
浸透させることにより、セラミックス絶縁層の気孔部に
容易に無機微粉末を入れ、容易に溶剤を揮発させて無機
微粉末のみを残すことができる。
【0009】この封孔処理方法において、気孔内に無機
微粉末を残留させた後、合成樹脂を気孔部に浸透させて
も良い。このように、再封孔処理で合成樹脂を浸透させ
ることにより、封孔性をより向上させることができ、さ
らに電気絶縁性能を高めることができる。この合成樹脂
による再封孔処理は、前処理された無機微粉末を、気孔
内から排出され難くする効果もある。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図面と共に
説明する。図1に示すように、このセラミックス溶射軌
道輪1は、鋼材からなる軌道輪本体2の表面に、溶射に
より得られたセラミックス絶縁層3を有する軌道輪1に
おいて、同図の一部Aを拡大して右上に概念的に示すよ
うに、セラミックス絶縁層3の気孔4が無機微粉末5に
より封孔されたものである。軌道輪1は、転がり軸受の
外輪となるものである。図1の例では、軌道輪1は円筒
ころ軸受の外輪を示したが、図3に示すような深溝玉軸
受の外輪であっても良く、また図2や図4にそれぞれ示
すように、軌道輪1は、円筒ころ軸受や深溝玉軸受等の
内輪であっても良い。セラミックス絶縁層3は、軌道輪
1が外輪の場合は、外径面および幅面に渡って設け、軌
道輪1が内輪の場合は、内径面および幅面に渡って設け
られる。これらのセラミックス絶縁層3を有する軌道輪
1に、内輪および転動体を組み合わせることで、電食防
止軸受が構成される。
【0011】セラミックス絶縁層3の封孔処理を説明す
る。図5に概念的に示すように、溶射により母材2Aの
表面に得られたセラミックス絶縁層3は、十分に溶解さ
れてない粉体状の溶射材6の間に気孔4が発生する。母
材2Aは、図1の軌道輪本体2からなる。気孔4は、図
6(A)に示すように、セラミックス絶縁層3の表面か
ら母材2Aに繋がったものも生じる。
【0012】このような気孔4に対して、揮発性の良好
な有機溶剤(例えばアセトン、エタノール、アルコール
等)に、シリカ、アルミナ等のセラミックス等の無機微
粉末を混ぜた物を浸透させ(図7(A))、自然放置ま
たは加熱処理等で有機溶剤のみを揮発させる(図7
(B))。これにより、気孔4内に無機微粉末5のみを
残す。
【0013】このようにして気孔4内に無機微粉末5を
残すことにより、図6(B)に示すように、気孔4が封
止される。これにより、溶射層であるセラミックス絶縁
層3内に侵入しようとする通電物、例えば大気中の水蒸
気、水分など、軸受軌道輪1を取り巻く気体や液体状の
通電物を遮断して、適正な絶縁性能を得ることができ
る。無機材料は、温度や湿度等の周囲環境の変化に対し
て、物理的に影響され難く、無機微粉末5を用いること
により、材料面から影響される絶縁性能差を抑制するこ
とができる。また、上記封孔処理における浸透過程で
は、毛細管現象を応用し、大気中で、有機溶剤と無機微
粉末の混合物を浸透させる方法が採れる。これにより、
真空含浸装置等を使用した場合に比べて、簡素な方法で
浸透が行え、そのため処理時の管理項目、例えば混合液
の濃度や処理温度等の管理項目も少なくでき、このため
処理自体のバラツキも抑制できる。また、簡素な処理方
法であることから、処理にかかるコストも低減できる。
【0014】このように、気孔4を封止するための材料
をセラミックス等の無機微粉末5とし、管理状態におけ
る材料自体のバラツキを抑え、さらに処理方法を大気下
で行う手法を採用したことによって、処理装置の機械的
誤差要因や、処理コストの削減に寄与することが可能に
なる。
【0015】実験例を説明する。軌道輪1として、図1
に示す円筒ころ軸受の外輪、および図3に示す深溝玉軸
受の外輪を用い、それぞれ同図に示すように外周部に溶
射により得られたセラミックス絶縁層3を形成したもの
に、次の封孔処理を行った。この封孔処理として、有機
溶剤とアルミナ微粉末からなる混合液を浸透させ、上記
実施形態のように有機溶剤を揮発させた。微粉末の粒径
は、0.05μm〜20μmである。このように封孔処
理を行った結果、いずれも、100MΩ/500V負荷
以上の絶縁抵抗値を得ることができた。
【0016】さらに絶縁性能を高めるためには、次の方
法が好ましい。気孔4内を前述した無機微粉末5で封孔
した場合においても、微粉末5間でさらに細かい気孔部
が発生することになる。これに対して、有機溶剤と無機
微粉末による封孔処理の後、液体から固定に変態できる
樹脂材で封孔処理を行うことが効果的である。上記の樹
脂材による再封孔処理は、前処理された無機微粉末を、
気孔4内より排出され難くする効果もある。図8は、再
封孔処理により、無機微粉末5に合成樹脂8が介在した
状態を概念的に示す図である。合成樹脂8は、必ずしも
気孔4の奥部4aまで侵入させる必要はなく、開口側部
4bだけに侵入させても良い。
【0017】
【発明の効果】この発明のセラミックス溶射軌道輪は、
セラミックス絶縁層が無機微粉末により封孔されている
ため、絶縁性能差が少なく、かつ比較的簡素な処理で封
孔が行えて、電気絶縁性能を高めることができる。この
発明のセラミックス溶射絶縁層の封孔処理方法は、母材
表面の、溶射により得られたセラミックス絶縁層に発生
した気孔部に、揮発性のある有機溶剤と無機微粉末との
混合液を浸透させた後、自然放置または加熱処理により
有機溶剤を揮発させ、気孔内に上記無機微粉末を残留さ
せる方法であるため、比較的簡単な処理で、安定した封
孔性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態にかかるセラミックス溶
射軌道輪の断面図とその一部の概念的拡大図とを示す説
明図である。
【図2】この発明の他の実施形態にかかるセラミックス
溶射軌道輪の断面図である。
【図3】この発明のさらに他の実施形態にかかるセラミ
ックス溶射軌道輪の断面図である。
【図4】この発明のさらに他の実施形態にかかるセラミ
ックス溶射軌道輪の断面図である。
【図5】溶射によるセラミックス絶縁層の気孔を概念的
に示す断面図である。
【図6】同気孔の封孔処理前と処理後の状態を示す説明
図である。
【図7】封孔処理過程の工程説明図である。
【図8】再封孔処理後の結果を概念的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1…軌道輪 2…軌道輪本体 3…セラミックス絶縁層 4…気孔 5…無機微粉末 8…合成樹脂

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶射により得られたセラミックス絶縁層
    を有する軌道輪において、上記セラミックス絶縁層が無
    機微粉末により封孔されていることを特徴とするセラミ
    ックス溶射軌道輪。
  2. 【請求項2】 上記無機微粉末が、セラミックス微粉末
    からなる請求項1に記載のセラミックス溶射軌道輪。
  3. 【請求項3】 上記無機微粉末の粒子同士の間に合成樹
    脂が介在している請求項1または請求項2に記載のセラ
    ミックス溶射軌道輪。
  4. 【請求項4】 上記軌道輪が転がり軸受の外輪または内
    輪である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のセ
    ラミックス溶射軌道輪。
  5. 【請求項5】 母材表面の、溶射により得られたセラミ
    ックス絶縁層に発生した気孔部に、揮発性のある有機溶
    剤と無機微粉末との混合液を浸透させた後、自然放置ま
    たは加熱処理により有機溶剤を揮発させ、気孔内に上記
    無機微粉末を残留させるセラミックス溶射絶縁層の封孔
    処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の封孔処理方法において、
    気孔内に無機微粉末を残留させた後、合成樹脂を気孔部
    に浸透させるセラミックス溶射絶縁層の封孔処理方法。
JP2000379734A 2000-12-14 2000-12-14 セラミックス溶射軌道輪および封孔処理方法 Withdrawn JP2002181055A (ja)

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