防电腐蚀用滚动轴承 |
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| 申请号 | CN201480016798.7 | 申请日 | 2014-01-07 | 公开(公告)号 | CN105051240B | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 东华隆株式会社; | 发明人 | 虻川志向; | ||||
| 摘要 | 一种防电 腐蚀 用 滚动 轴承 (1)，其具备金属制的外轮(2)和藉由多个 滚动体 (5)所配置的金属制的内轮(3)，在外轮(2)或内轮(3)的外表面(21)、(31)通过 等离子体 喷 镀 法形成有防电腐蚀用的陶瓷喷镀皮膜(10)。使被覆的外轮(2)或内轮(3)的外表面(21)、(31)的表面粗糙度为Ra：0.5μm～2.0μm，使陶瓷喷镀皮膜(10)的组成为 铝 氧 化物的含量：98.0重量％～99.5重量％、 钛 氧化物的含量：0.5重量％～2重量％，使陶瓷喷镀皮膜(10)的膜厚为50μm～100μm，使陶瓷喷镀皮膜(10)的体积 电阻 率 为1013Ωcm～1016Ωcm，使绝缘击穿 电压 为35kV/mm以上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种防电腐蚀用滚动轴承，其特征在于，其具备： |
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| 说明书全文 | 防电腐蚀用滚动轴承技术领域背景技术[0002] 作为铁路车辆的电动马达的旋转轴等轴承，一般使用滚动轴承，该滚动轴承具备金属制的外轮和金属制的内轮，该金属制的内轮在该外轮的径向内侧藉由滚动体与该外轮配置成同心状。电动马达等中产生的电流沿着外轮、滚动体、内轮而流向支撑铁路车辆的电动马达、发电机、电气设备的旋转轴的滚动轴承。流经滚动轴承的电流在滚动体与内外轮的接触面产生火花，在形成电流通路的外轮、滚动体、内轮中会发生电腐蚀。电腐蚀不仅使滚动轴承的性能降低，而且还会引起寿命减少。 [0003] 通过使滚动轴承的例如外轮与支撑该外轮的外壳之间绝缘，使电流不流至滚动轴承，从而可以防止电腐蚀导致的寿命降低。为此，可以用绝缘材料被覆与外壳接触的滚动轴承的外轮的外表面。作为绝缘材料，陶瓷材料是合适的，为了用陶瓷材料进行被覆，利用喷镀法在滚动轴承的外轮的外表面形成陶瓷皮膜。 [0004] 专利文献1和专利文献2记载有防电腐蚀滚动轴承，其中，将滚动轴承的外轮的外表面粗糙化，在其表面形成了0.15mm～0.45mm的陶瓷喷镀皮膜。还已知一种在外轮的外表面以特定的薄度形成有陶瓷喷镀皮膜的滚动轴承，该陶瓷喷镀皮膜由包含铝氧化物和钛氧化物的灰色氧化铝构成(专利文献3)。已知一种在外轮的外表面形成有陶瓷喷镀皮膜的滚动轴承，该陶瓷喷镀皮膜以氧化铝为主要成分并使二氧化钛的含量为0.01重量％～0.2重量％(专利文献4)。该现有技术中，使用于形成陶瓷喷镀皮膜的陶瓷粉末的粒径为10μm～50μm。 [0005] 专利文献5的滚动轴承中，在外轮的外表面形成气孔率为2％～6％的陶瓷喷镀皮膜，进而填充了有机系的封孔剂。专利文献6所述的滚动轴承中，安装于外壳的外轮的表面用陶瓷制的被覆层和其上方的2层金属层进行了被覆。专利文献7中记载了一种在粗糙化的表面形成有陶瓷皮膜的滚动轴承，其中，将滚动轴承的外轮的外表面粗糙化至Ra为1.0μm～3.0μm。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1：日本特开2011-117607号公报 [0009] 专利文献2：日本特开2007-170673号公报 [0010] 专利文献3：日本特开2009-299904号公报 [0011] 专利文献4：日本特开2007-147072号公报 [0012] 专利文献5：日本特开2008-50669号公报 [0013] 专利文献6：日本特开2002-181054号公报 [0014] 专利文献7：日本特开2008-32127号公报 发明内容[0015] 发明要解决的课题 [0016] 专利文献1和专利文献2的滚动轴承中，将外轮的外表面粗糙化，形成了具有0.15mm～0.45mm的膜厚的陶瓷喷镀皮膜，但形成该范围的膜厚的陶瓷喷镀皮膜时无法得到充分的降低制造成本的效果。而且，由于这种膜厚的影响，在温度差大的使用环境下，与滚动轴承的外轮之间会产生剪切应力，由于该剪切应力和皮膜内部的残余应力的影响导致的机械强度的降低，有可能引起皮膜的剥离或裂纹等损伤。如果仅减小陶瓷喷镀皮膜的膜厚，则不仅绝缘性降低，而且皮膜容易发生损伤。在形成了包含铝氧化物和钛氧化物的灰色氧化铝构成的陶瓷喷镀皮膜的专利文献3的滚动轴承的情况下，皮膜的膜厚被设为0.1mm～ 0.8mm，虽然采用了灰色氧化铝，但制造成本的降低效果不能说是充分的，还存在陶瓷喷镀皮膜剥离的问题。 [0017] 在使陶瓷粉末的粒径为10μm～50μm的专利文献4、和将有机系的封孔剂填充至陶瓷喷镀皮膜而抑制了绝缘电阻的不均的专利文献5的滚动轴承的情况下，由于陶瓷喷镀皮膜的膜厚为0.4mm左右，因而成本高，除此以外，外轮与陶瓷喷镀皮膜的密合性低。在为由陶瓷喷镀皮膜和金属层构成的3层结构的专利文献6的滚动轴承的情况下，由于需要用于设置金属层的工序，因而成本高。在使滚动轴承的外轮的外表面粗糙化成Ra为1.0μm～3.0μm的专利文献7的滚动轴承的情况下，即便能得到密合性，膜厚也大，与专利文献1等同样具有成本高等问题。另外，特别是在流动高电流的环境下，绝缘性能变得不充分，会发生电腐蚀，也具有引起低寿命的缺点。 [0018] 因此，本发明鉴于上述现有技术的问题，目的在于提供一种防电腐蚀用滚动轴承，其能够大幅降低制造成本，即使在多种多样的环境下也难以受到损伤，同时具有高密合性且可以得到充分的绝缘性能。 [0019] 用于解决课题的方案 [0020] 为了达到上述目的，采取了下述技术手段。即，本发明的防电腐蚀用滚动轴承的特征在于，其具备：金属制的外轮；金属制的内轮，其与所述外轮藉由多个滚动体配置成同心状且相对自由旋转；和防电腐蚀用的陶瓷喷镀皮膜，其通过等离子体喷镀法形成于所述外轮的外表面，所述外轮的外表面的表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm，所述陶瓷喷镀皮膜由以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料构成，铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％，且钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％，利用有机系树脂对所述陶瓷喷镀皮膜实施封孔处理，所述陶瓷喷镀皮膜的膜厚为50μm～100μm，所述陶瓷喷镀皮膜的体积电阻率为1013Ωcm～1016Ωcm。 [0021] 根据上述本发明，陶瓷喷镀皮膜由以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料构成，因此喷镀时的成膜效率高，能够以低成本进行成膜。陶瓷喷镀皮膜中的铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％，并且钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％，因此与通常的以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料相比能够维持高绝缘性能，能够实现1013Ωcm～16 10 Ωcm的体积电阻率。由于被陶瓷喷镀皮膜被覆的外轮的外表面的表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm，因此能够得到与陶瓷喷镀皮膜的高密合性。陶瓷喷镀皮膜的膜厚为50μm～100μm，降低制造成本的效果大，而且难以因在温度差大的使用环境下与滚动轴承的外轮之间产生的剪切应力、或皮膜内部的残余应力的影响而发生机械强度的降低，可以防止引起皮膜的剥离和裂纹等损伤。 [0022] 本发明的防电腐蚀用滚动轴承的特征在于，其具备：金属制的外轮；金属制的内轮，其与所述外轮藉由多个滚动体配置成同心状且相对自由旋转；和防电腐蚀用的陶瓷喷镀皮膜，其通过等离子体喷镀法形成于所述内轮的外表面，所述内轮的外表面的表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm，所述陶瓷喷镀皮膜由以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料构成，铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％，且钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％，利用有机系树脂对所述陶瓷喷镀皮膜实施封孔处理，所述陶瓷喷镀皮膜的膜厚为50μm～100μm，所述陶瓷喷镀皮膜的体积电阻率为1013Ωcm～1016Ωcm。 [0023] 根据上述本发明，陶瓷喷镀皮膜由以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料构成，因此喷镀时的成膜效率高，能够以低成本进行成膜。陶瓷喷镀皮膜中的铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％，并且钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％，因此与通常的以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料相比能够维持高绝缘性能，能够实现1013Ωcm～1016Ωcm的体积电阻率。由于被陶瓷喷镀皮膜被覆的内轮的外表面的表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm，因此能够得到与陶瓷喷镀皮膜的高密合性。陶瓷喷镀皮膜的膜厚为50μm～100μm，制造成本的降低效果大，而且难以因在温度差大的使用环境下与滚动轴承的内轮之间产生的剪切应力、或皮膜内部的残余应力的影响而发生机械强度的降低，可以防止引起皮膜的剥离和裂纹等损伤。 [0024] 优选使所述陶瓷喷镀皮膜的在所述封孔处理后实施的精加工处理后的表面粗糙度Ra小于1μm，且将偏度Rsk调整为小于0。由于使精加工处理后的表面粗糙度Ra小于1μm，使作为表面凹凸的基准的偏度Rsk小于0，因而表面上突起少。因此，能够减少电流流动时在表面上产生的电场集中的散布，能够格外提高绝缘击穿性。 [0025] 所述陶瓷喷镀皮膜优选通过喷镀平均粒径为3μm～15μm的陶瓷粉末而形成。若平均粒径过小，则成膜时的陶瓷粉末的流动性降低，无法稳定地供给，厚度容易不均匀。若平均粒径过大，则会产生在未完全熔融的状态下而成膜的部分，被过度地多孔质化，难以填充封孔剂，绝缘性能降低。 [0027] 发明的效果 [0028] 如上所述，根据本发明，喷镀时的成膜效率高，皮膜的膜厚薄，因而能够大幅降低制造成本。由于使钛氧化物为低含量，因此能够维持高绝缘性能。由于减小了外轮或内轮的外表面的表面粗糙度，因此可以得到与皮膜的高密合性。由于陶瓷喷镀皮膜的膜厚薄，因此难以因与外轮或内轮之间产生的剪切应力、或皮膜内部的残余应力的影响而发生机械强度的降低，可以防止引起皮膜的裂纹和剥离等。附图说明 [0029] 图1是在外轮形成有陶瓷喷镀皮膜的本发明的一个实施方式的防电腐蚀用滚动轴承的截面图。 [0030] 图2是在内轮形成有陶瓷喷镀皮膜的另一个实施方式的防电腐蚀用滚动轴承的截面图。 具体实施方式[0031] 下面说明本发明的实施方式。图1是本发明的一个实施方式的防电腐蚀用滚动轴承1的截面图。防电腐蚀用滚动轴承1是使用球作为滚动体的球轴承，主要由环状的金属制的外轮2、与外轮2配置成同心状且相对自由旋转的环状的金属制的内轮3、配置于外轮2与内轮3间的环状的保持器4、和被保持器4所保持的多个滚动体5构成。需要说明的是，本发明不限定于该实施方式，适用于其它形状、形式或设置有其它部件的所有防电腐蚀用滚动轴承。作为其它防电腐蚀用滚动轴承，例如可以举出圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。 [0032] 在外轮2的内周形成有截面圆弧状的外轮侧轨道面2a，在外轮侧轨道面2a的两侧形成有外轮侧小径部2b等。在内轮3的外周形成有截面圆弧状的内轮侧轨道面3a，在内轮侧轨道面3a的两侧形成有内轮侧小径部3b等。保持器4在圆周方向具有多个凹部4a，在各凹部4a以可旋转的方式保持有金属制球状的滚动体5。内轮3相对于外轮2旋转时，多个滚动体5在外轮侧轨道面2a和内轮侧轨道面3a上转动，滚动体5向与内轮3的旋转方向相同的方向移动。保持多个滚动体5的保持器4也向与滚动体5相同的方向移动。 [0033] 防电腐蚀用滚动轴承1主要适用于支撑车辆的电动马达、发电机、电气设备的旋转轴的滚动轴承，电动马达等中产生的电流沿着外轮2、滚动体5、内轮3流动的情况下，使防电腐蚀用滚动轴承1不产生电腐蚀。在用于安装防电腐蚀用滚动轴承1的未图示的外壳上，以接触的状态固定有外轮2。对于作为与外壳的接触部分的外轮2的外表面21，整体赋予了绝缘功能。通过使外轮2的外表面21为绝缘状态，电流不流至防电腐蚀用滚动轴承1，能够防止电腐蚀。 [0034] 为了防止这种电腐蚀，在外轮2的外表面21形成有作为绝缘层的陶瓷喷镀皮膜10。需要说明的是，本实施方式中在外轮2形成了陶瓷喷镀皮膜10，但也可以如图2所示那样在内轮3的外表面31形成同样的陶瓷喷镀皮膜。该情况下，内轮3的外表面31与未图示的旋转轴接触。作为用于形成喷镀皮膜的陶瓷材料，通常已知Al2O3、MgO、TiO2、Cr2O3、ZrO2、HfO2、SiO2、Y2O3、Al2O3·TiO2、Al2O3·SiO2、Al2O3·MgO等。其中，作为构成本实施方式的陶瓷喷镀皮膜10的陶瓷，可以使用以铝氧化物或钛氧化物等为主要成分的材料。更具体来说，可以举出灰色氧化铝(Al2O3、TiO2)、氧化铝·氧化钇(3Al2O3·5Y2O3)、氧化铝·氧化镁(Mg·Al2O4)、氧化铝·二氧化硅(3Al2O3·2SiO2)等。特别是，以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的灰色氧化铝是合适的。 [0035] 作为防电腐蚀用的陶瓷喷镀皮膜的材料，已知绝缘击穿电压和体积电阻率高的白色氧化铝(Al2O3)。上述灰色氧化铝(Al2O3、TiO2)中含有作为导电物质的钛氧化物，灰色氧化铝的体积电阻率低于白色氧化铝，绝缘击穿电压也小于白色氧化铝。另一方面，作为选择灰色氧化铝的优点，可以举出成膜效率。钛氧化物(TiO2)的熔点低于白色氧化铝。因此，与铝氧化物(Al2O3)为100％的情况相比，含有钛氧化物(TiO2)时容易附着至金属基材，容易形成均匀的皮膜。因此，选择灰色氧化铝时的成品率好，能够降低制造成本。 [0036] 因此，需要考虑绝缘击穿电压和体积电阻率的性能方面和成本方面的平衡来选择陶瓷喷镀皮膜的材料，本实施方式中最适合使用以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料灰色氧化铝。作为不损害绝缘击穿电压和体积电阻率的性能方面、能够实现低成本的混配比例，使陶瓷喷镀皮膜中的铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％、钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％。进一步优选使陶瓷喷镀皮膜中的钛氧化物的含量为0.5重量％～小于1重量％。 [0037] 在陶瓷喷镀皮膜中至少含有钛氧化物的原因在于如上所述考虑到制造成本方面，含有大量铝氧化物的原因在于可维持高的绝缘击穿电压和高的体积电阻率。即，通过使钛氧化物的含量最大为2重量％，抑制了导电物质钛氧化物引起的绝缘性能的降低。除此之外，通过使钛氧化物的含量限定于所述混配比例，可得到高的体积电阻率。具体来说，实现了1013Ωcm～1016Ωcm的体积电阻率。由此，能够维持高的绝缘性能和良好的体积电阻率，能够同时降低制造成本。 [0038] 调整陶瓷喷镀皮膜的膜厚在本发明中特别重要。本实施方式的膜厚为50μm～100μm，形成了与以往相比极薄的陶瓷喷镀皮膜。膜厚的更优选范围为70μm～85μm。通过使形成于外轮2或内轮3的外表面21、31的陶瓷喷镀皮膜10极薄，具有下述优点。在陶瓷喷镀皮膜10的成膜工序中，对作为对象的金属基材的整个被成膜面喷遍陶瓷粉末的工序需要最长的时间，当然膜厚越厚则喷镀时间也越长。若能使膜厚薄至本实施方式的程度，可以与以往相比大幅缩短成膜时间，制造成本的降低效果极高。 [0039] 进而在铁路车辆的电动马达等温度差大的使用环境下，防电腐蚀用滚动轴承1的外轮2或内轮3与陶瓷喷镀皮膜10的界面有时会产生强剪切应力。剪切应力形成欲从外轮2或内轮3撕下陶瓷喷镀皮膜10的力，招致皮膜的剥离。另外，在陶瓷喷镀皮膜10的内部存在成膜时发生的热收缩引起的残余应力，由于该残余应力的影响，有时机械强度也会降低，引起耐冲击性的降低。 [0040] 关于这些方面，本实施方式的陶瓷喷镀皮膜10的膜厚为50μm～100μm，形成了极薄的皮膜，剪切应力小，难以发生皮膜的剥离。而且，成膜时的残余应力也小，因而难以引起机械强度的降低。因此，能够不引起皮膜的剥离及裂纹等损伤。使陶瓷喷镀皮膜10的膜厚的上限为100μm的意义如上所述，使膜厚的下限为50μm是因为，若膜厚薄于50μm则无法维持绝缘性能。需要说明的是，为了控制陶瓷喷镀皮膜10的膜厚，例如调整成膜时间即可。 [0041] 对陶瓷喷镀皮膜10实施了封孔处理以堵塞气孔。喷镀皮膜通常在其原理上具有气孔，根据喷镀皮膜所具有的气孔的结构的不同，气体、液体有时会渗透至所被覆的基材。若不实施封孔处理，则例如水会进入气孔中使绝缘性能降低。封孔剂不仅可对喷镀层的气孔进行封孔，而且还具有维持封孔处理后的皮膜的密合力的作用。本实施方式中，使陶瓷喷镀皮膜10的气孔率为6％以下。若使陶瓷喷镀皮膜10的气孔率大于6％，则有时无法充分填充封孔剂，无法发挥出封孔剂的作用。关于气孔率的控制，除了调整陶瓷粉末的粒度以外，也可以通过对喷镀枪与作为被处理体的外轮2或内轮3的外表面21、31之间的距离、喷镀气氛的压力进行调整等来进行。 [0042] 作为封孔处理用的有机系树脂，只要是能够侵入陶瓷喷镀皮膜10的气孔的具有流动性的树脂即可。在选择时，考虑合成树脂的平均分子量和粘度。合成树脂可以使用例如双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、多缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯等环氧树脂、丙烯酸类树脂、氟系树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂、三聚氰胺树脂等公知的合成树脂。它们可以单独或混合2种以上使用。 [0043] 陶瓷喷镀皮膜10通过喷镀平均粒径为3μm～15μm的陶瓷粉末而形成。通过喷镀平均粒径为3μm～15μm的陶瓷粉末，可以将喷镀层的气孔率控制为6％以下，可以抑制气孔大小的偏差。通过如本实施方式那样使用粒径小的陶瓷粉末，得到气孔小且气孔大小均匀的陶瓷喷镀皮膜10。若能够使气孔的大小均匀，可以使封孔剂的填充程度良好，可抑制绝缘性能的偏差，从这方面出发是有利的。 [0044] 优选陶瓷粉末的平均粒径小，但若过小，则在形成喷镀皮膜的喷镀工序中陶瓷粉末的流动性降低，有可能无法稳定地供给。若陶瓷粉末的运送中产生不均，则皮膜的强度容易产生偏差，厚度容易变得不均匀。从这种观点来看，优选使用平均粒径为3μm～15μm的范围、更优选为3μm～12μm的陶瓷粉末。若陶瓷粉末的平均粒径超过15μm，则会产生在未完全熔融的状态下而成膜的部分，被过度地多孔质化，难以填充封孔剂，绝缘性能降低。 [0046] 关于陶瓷喷镀皮膜10的表面性状，以JISB0660规定的算术平均粗糙度(Ra)和JISB0601规定的偏度Rsk为指标。偏度Rsk是基准长度中的高度偏差的立方平均值除以均方根的立方而得到的物理量。偏度Rsk是表现表面的凹凸的差异的数学指标，成为表示对象面的凹凸的对称性的基准。偏度Rsk的值会被研磨后残留于表面的少数的突起和低谷的存在而大幅影响。在表面存在尖锐的突起、表面粗糙度的凸面积大的情况下，偏度Rsk为正值；在突起和低谷对称的情况下，偏度Rsk接近0；在下方尖锐凹陷的凹部多、表面粗糙度的凹面积大的情况下，偏度Rsk显示出负值。因此，表面粗糙度Ra小于1μm、且偏度Rsk小于0的防电腐蚀用滚动轴承1的外轮2或内轮3具有尖锐突起极少的表面性状。 [0047] 也可以通过调整喷镀时的陶瓷粉末的粒径来控制表面性状。陶瓷喷镀皮膜10如下得到：向热源中供给陶瓷粉末，一边将该陶瓷粉末加热使其熔融一边喷吹至外轮2或内轮3的外表面21、31，使熔融颗粒堆积而得到陶瓷喷镀皮膜10。陶瓷粉末以数万个单位连续供给至热源中，结果扁平度不同的颗粒无秩序地堆积。除了研磨加工之外，通过如本实施方式这样使用平均粒径为3μm～15μm的范围的陶瓷粉末，也可以控制成表面粗糙度(Ra)和偏度Rsk显示出上述值。进而通过利用有机系树脂进行封孔处理，表面粗糙度Ra和偏度Rsk容易显示出上述值。 [0048] 若喷镀皮膜的表面有许多突起，则电流欲流至防电腐蚀用滚动轴承1时，对该突起优先施加电压，电场集中的部位散布。通过如本实施方式这样形成具有表面粗糙度Ra小于1μm、且偏度Rsk小于0的表面性状的外轮2或内轮3，皮膜表面的尖锐突起减少，可以减少在表面上产生的电场集中的散布，可以格外地提高绝缘击穿性。由此，能够使陶瓷喷镀皮膜10的每单位膜厚的绝缘击穿电压为35kV/mm以上。 [0049] 陶瓷喷镀皮膜10通过大气等离子体喷镀法、减压等离子体喷镀法、高速火焰喷镀法、气体火焰喷镀法、电弧喷镀法、水等离子体喷镀法、电弧喷镀法、爆炸喷镀法中的任一种来形成。通过使用这些各种喷镀法，可以得到耐久性优异、且高品质的陶瓷喷镀皮膜10。基于各喷镀法的成膜条件可以根据基材、原料粉末、膜厚、制造环境等适当设定。 [0050] 其中，等离子体喷镀法是以电能作为热源的喷镀法，利用氩或氢等作为等离子体的产生源而进行成膜。由于热源温度高、火焰速度快而能够将高熔点的陶瓷材料致密地成膜，适合作为陶瓷喷镀皮膜10的制造方法。 [0051] 若举出用于得到陶瓷喷镀皮膜10的工序的一例，依次进行作为基材的外轮2或内轮3的外表面21、31的净化处理、外表面21、31的基于喷射加工的粗糙化处理、底涂层处理、作为顶涂层的陶瓷喷镀皮膜10的喷镀、陶瓷喷镀皮膜10的表层的封孔处理、表面研磨处理。根据喷镀材料的差异，有时也省略底涂层处理、或包括预热工序等其它工序。 [0052] 在喷射加工之前，通过脱脂、酸洗、喷砂处理等除去附着于外轮2或内轮3的外表面21、31的油脂、铁锈等。接着，以压缩空气作为驱动源，将SiC颗粒、Al2O3颗粒等硬质磨削颗粒对净化后的外轮2或内轮3的外表面21、31进行喷射加工，形成表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm的粗糙化状态。在之后的喷镀时，由于熔融状态的微粒在喷射时沿着粗糙化的形状物理上良好地啮合，因此，如上粗糙化的外轮2或内轮3的外表面21、31对于提高喷镀皮膜的密合力而言有效地发挥作用。底涂层可以提高外轮2或内轮3的外表面21、31与陶瓷喷镀皮膜10的密合性，防止皮膜的剥离或裂纹。 [0053] 未必需要设置底涂层，在对外轮2或内轮3直接喷镀陶瓷粉末进行成膜的情况下，只要采用陶瓷粉末能够完全熔融的喷镀条件即可。因此，使陶瓷粉末的平均粒径如本实施方式那样为3μm～15μm的范围，并且将等离子体热源和等离子体颗粒的飞行速度等适当化即可。 [0054] 如上述说明那样，在防电腐蚀用滚动轴承1的外轮2的外表面21或内轮3的外表面31形成有陶瓷喷镀皮膜10，因此例如即使在铁路车辆用的电动马达的旋转轴、发电机的旋转轴产生高电压，支撑该旋转轴的该滚动轴承1也可以充分发挥防电腐蚀效果。需要说明的是，本实施方式中，以单层结构的方式在防电腐蚀用滚动轴承1的外轮2或内轮3设置陶瓷喷镀皮膜10，但也可以使不同的陶瓷喷镀皮膜为多层、或者在陶瓷喷镀皮膜的上层设置其它金属层。 [0055] 根据上述本实施方式的防电腐蚀用滚动轴承1，陶瓷喷镀皮膜10由以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料构成，因此喷镀时的成膜效率高，能够以低成本进行成膜。由于陶瓷喷镀皮膜10中的铝氧化物的含量为98.0重量％～99.5重量％、并且钛氧化物的含量为0.5重量％～2重量％，因此与通常的以铝氧化物和钛氧化物为主要成分的材料相比能够维持高绝缘性能，能够实现1013Ωcm～1016Ωcm的体积电阻率。由于被陶瓷喷镀皮膜10被覆的外轮2或内轮3的外表面21、31的表面粗糙度Ra为0.5μm～2.0μm，因此能够得到与陶瓷喷镀皮膜10的高密合性。陶瓷喷镀皮膜10的膜厚为50μm～100μm，制造成本的降低效果大，而且难以因在温度差大的使用环境下与滚动轴承的外轮2或内轮3之间产生的剪切应力、或皮膜内部的残余应力的影响而发生机械强度的降低，可以防止引起皮膜的剥离和裂纹等损伤。 由此，能够大幅降低制造成本，即使在多种多样的环境下也难以受到损伤，同时具有高密合性且可以表现出充分的绝缘性能。 [0056] 另外，由于使精加工处理后的表面粗糙度Ra小于1μm，使作为表面凹凸的基准的偏度Rsk小于0，因而表面上突起少。因此，能够减少电流流动时在表面上产生的电场集中的散布，能够格外提高绝缘击穿性。 [0057] 实施例 [0058] 下面，通过实施例来更详细地说明本发明。本发明不限定于这些实施例。根据上述的实施方式，在金属基材的表面制作使组成、作为原料的陶瓷粉末的粒径、膜厚、封孔处理、基材表面粗糙度、成膜后表面粗糙度和体积电阻率变化后的试验片，对绝缘击穿性进行了评价。实施绝缘击穿试验，测量绝缘击穿电压，进行绝缘击穿性的评价。 [0059] 绝缘击穿试验法如下所述。将80×80mm的铝箔放置于试验片的进行成膜的表面上的中央，在铝箔与试验片背面之间施加电压。将电压慢慢地从0kV提高至皮膜破坏为止，读取即将破坏前的电压值。将该电压值除以膜厚而得到的值作为每单位厚度的绝缘击穿电压。使用菊水电子工业株式会社制造的TOS-5101作为耐电压试验器。 [0060] 膜厚使用Mitutoyo Corporation制造的标准外侧测微器M100进行测定，表面粗糙度使用(株)东京精密SURFCOM制造的2800G进行测定。体积电阻率的测定方法如下所述。将80×80mm的铝箔放置于试验片的进行成膜的表面上的中央，在铝箔与试验片背面之间施加电压。通过将该电压除以此时流通的电流，计算出电阻值R。体积电阻率ρ使用面积S(8× 8cm)、膜厚d(cm)如下表示。体积电阻率的测定中使用的装置为Musashi Intech Inc.制造的直流耐电压试验器IP-701G。 [0061] ρ＝R×(S/d)单位：Ωcm [0062] 首先，利用喷射加工对100×100×10mm的SS400制的平板的单面进行粗糙化处理，之后进行陶瓷喷镀，对成膜出的表层实施封孔处理，最后进行研磨精加工，制作出试验片。在无封孔处理的比较例中，在陶瓷喷镀后进行了研磨精加工。粗糙化处理通过氧化铝网格喷射加工进行，封孔处理在涂布环氧系封孔剂后烧成来进行，最后的研磨精加工使用平面研磨机进行。皮膜的体积电阻率和绝缘击穿电压基本上不会被基材的形状影响，这是因为，在利用容易得到均匀条件的平板状试验片进行比较时会得到更严密的评价结果。 [0063] 喷镀条件如下所述。喷镀法：等离子体喷镀法、电流值：600A、氩气流量：40NLPM、氢气流量：8.5NLPM、喷镀距离：100mm、阶梯扫描(枪进给速度：600mm/sec、3mm间距)。 [0064] 各实施例和比较例的组成(二氧化钛含量)、陶瓷粉末的粒径、膜厚、封孔处理的有无、基材表面粗糙度、成膜后表面粗糙度、体积电阻率、绝缘击穿试验的结果示于表1。绝缘击穿试验的结果用绝缘击穿电压(kV)和每单位厚度的绝缘击穿电压(kV/mm)表示。表1中，基材表面粗糙度是指通过喷射加工对平板的单面进行粗糙化处理后的粗糙度，成膜后的表面粗糙度是指对成膜的表层实施封孔处理、并进行研磨精加工后的表面粗糙度。在无封孔处理的情况下，为对成膜后的表面进行研磨精加工后的表面粗糙度。 [0065] [0066] 实施例1～实施例7中每单位厚度的绝缘击穿电压均高。比较例1中每单位厚度的绝缘击穿电压低。比较例2中膜厚薄，每单位厚度的绝缘击穿电压低。未实施封孔处理的比较例3中，容易包含大气中的水分，观察到容易绝缘击穿的倾向。基材表面粗糙度小的比较例4中，密合性低，在成膜中发生了剥离。比较例5中基材的表面粗糙度大，每单位厚度的绝缘击穿电压低。认为原因是发生了电场集中。在成膜后的表面粗糙度大的比较例6中，虽然每单位厚度的绝缘击穿电压高，但在皮膜表面发现了电场集中的痕迹。比较例7中陶瓷粉末的粒径过小，皮膜变得致密，在操作中产生了裂纹。比较例8中成膜后的表面粗糙度大，每单位厚度的绝缘击穿电压低。认为原因是发生了电场集中。 [0067] 符号说明 [0068] 1 防电腐蚀用滚动轴承 [0069] 2 外轮 [0070] 3 内轮 [0071] 5 滚动体 [0072] 21 外轮的外表面 [0073] 31 内轮的外表面 |
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