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滚动轴承用保持架及滚动轴承.pdf

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滚动轴承 保持
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摘要
申请专利号:

CN200680026220.5

申请日:

2006.07.20

公开号:

CN101223301A

公开日:

2008.07.16

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C23C 22/30公开日:20080716|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: C23C22/30; C23C28/00; C25D5/26; C25D7/10; F16C33/38 主分类号: C23C22/30
申请人: NTN株式会社
发明人: 花野匡之; 水谷力; 冈龙太郎
地址: 日本大阪
优?#28909;ǎ?/td> 2005.7.21 JP 211764/2005
专利代理机构: 中国国际贸?#29366;?#36827;委员会专利商标事务所 代理人: 何腾云
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法律状态
申请(专利)号:

CN200680026220.5

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2012.06.20|||2008.09.10|||2008.07.16

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供不含有害物质、不产生环境污染的滚动轴承、和保持滚动轴承的滚动体的冷轧钢板制的滚动轴承用保持架。该保持架如下,对上述冷轧钢板表面实施从电镀锌、电镀锡、电镀锡-锌合金、电镀锌-铁合金、电镀锌-镍合金的处理中选择的至少一种表面处理,并且,还实施3价铬酸盐处理。滚动轴承使用上述滚动轴承用保持架。

权利要求书

权利要求书
1.  一种滚动轴承用保持架,是金属制的,用于保持滚动轴承的滚动体,其特征在于,上述金属是对冷轧钢表面实施了防锈处理后、再实施了3价铬酸盐处理的金属,该3价铬酸盐处理是在上述防锈处理后、经过水洗、浸渍到硝酸水溶液中、再次水洗后、浸渍到3价铬浴中、然后?#31245;?#30340;表面处理。

2.  如权利要求1所述的滚动轴承用保持架,其特征在于,上述防锈处理,是从电镀锌、电镀锡、电镀锡-锌合金、电镀锌-铁合金、和电镀锌-镍合金的处理中选择的至少一种表面处理。

3.  如权利要求2所述的滚动轴承用保持架,其特征在于,上述表面处理是电镀锌。

4.  如权利要求2所述的滚动轴承用保持架,其特征在于,用上述防锈处理在上述冷轧钢表面的一侧实施的?#26448;?#30340;平均涂层量是2~25g/m2

5.  如权利要求2所述的滚动轴承用保持架,其特征在于,对上述冷轧钢表面进行上述防锈处理后得到的金属板的表面粗度Ra是0.2~1.5μm。

6.  一种滚动轴承,其中,外周面具有滚道面的内圈、和内周面具有滚道面的外圈同心地配置着,并备有夹在上述两滚道面间的若干个滚动体、和保持该若干个滚动体的保持架,其特征在于,上述保持架是权利要求1记载的滚动轴承用保持架。

7.  如权利要求6所述的滚动轴承,其特征在于,上述滚动轴承用于产业机械。

8.  如权利要求7所述的滚动轴承,其特征在于,上述产业机械是铁道车辆、轧钢机、工作机械和马达。

说明书

说明书滚动轴承用保持架及滚动轴承
?#38469;?#39046;域
本发明涉及不产生环境污染的滚动轴承用保持架及滚动轴承。
背景?#38469;?
在已往的滚动轴承、特别是球轴承中,金属制保持架用的金属板使用防锈性能好的锌合金电镀钢板。该锌合金电镀钢板,是对作为母材的冷轧钢板,用含有以锌为主要成分的钼、钴等金属的处理液进行电解处理,形成了一次表面?#26448;?#21518;,再用6价铬酸盐进行电解处理,形成了2次表面?#26448;ぁ?
但是,上述的锌合金电镀钢板含有有害的6价铬。因此,在滚动轴承的折卸、检查、清洗等的维护?#20445;?#30001;于存在含有6价铬的有害物质流出、污染作业者、损害健?#26723;?#30340;环境污染的问题,故难以使用。
尤其是,根据在?#29992;薊U(欧盟)的15国中生效的、对电气·电子设备含有的6种特定有害物质的使用限制指令(RoHS指令),2006年7月以后,在EU?#29992;?#22269;出售的约70种电气·电子设备产品中,禁止使用铅、6价铬、水银、镉、溴系阻?#25216;?PBB(聚溴联苯)、PBDE(聚溴二?#20132;?#37274;))。以?#20998;?#30340;RoHS指令的生效为契机,综合电机厂家的各公司,也对本公司产品限制使用作为环境负荷物质的该6种特定有害物质。
针对该问题,已有?#38469;?#20013;提出了对滚动轴承的密封装置中使用的金属板进行包括3价铬铬酸盐处理在内的表面处理的方法(专利文献1)。
滚动轴承用保持架和滚动轴承常常是封入了润滑脂使用,由封入的润滑脂来决定滚动轴承的特性。因此,封入的润滑脂与被表面处理的金属材料相互间的适应性是极为重要的。但是,对于铬酸盐处理后的金属材料与润滑脂的适应性这一课题,没有研究过。
另外,滚动轴承的维护?#20445;?#35201;进行润滑脂封入轴承的清洗。在该清?#35789;保?#34920;面的铬酸盐处理层有时剥落,对于3价铬酸盐处理与清洗性的关系,没有研究过。
专利文献1:日本特开2002-357227号公报
发明内容
本发明是针对上述问题而作出的,其目的是提供不含有害物质而不产生环境污染的滚动轴承用保持架及滚动轴承。
本发明的滚动轴承用保持架,是金属制的,用于保持滚动轴承的滚动体,其特征在于,上述金属是对冷轧钢表面实施了防锈处理后,再实施了3价铬酸盐处理的金属。
上述防锈处理,是从电镀锌、电镀锡、电镀锡-锌合金、电镀锌-铁合金、电镀锌-镍合金的处理中选择的至少一种表面处理。
上述3价铬酸盐处理,是在上述防锈处理后,经过水洗、浸渍到硝酸水溶液中,再次水洗后,浸渍到3价铬浴中,然后?#31245;?#30340;表面处理。
本发明的滚动轴承,将外周面具有滚道面的内圈、和内周面具有滚道面的外圈同心地配置着,备有夹在上述两滚道面间的若干个滚动体、和保持该若干个滚动体的保持架,其特征在于,上述保持架,是上述滚动轴承用保持架。
上述滚动轴承用于产业机械。
上述产业机械是铁道车辆、辊轧机、工作机械和马达。
本发明的滚动轴承用保持架由不含有毒的6价铬的金属板构成,所以,不会从备有上述保持架的滚动轴承中溶出有毒的6价铬,不产生环境污染。
附图说明
图1是本发明一个例子的深槽球轴承用保持架的局部放大立体图。
图2是本发明一个例子的润滑脂封入深槽球轴承的剖面图。
图3是本发明一个例子的铁道车辆的车轴用轴承的剖面图。
图4是本发明一个例子的辊轧机辊颈用轴承的剖面图。
图5是本发明一个例子的马达的构造的剖面图。
具体实施方式
为了提供不含6价铬那样的有毒物质、不产生环境污染的滚动轴承用保持架,本发明?#31169;?#34892;了锐意研究。结果发现,在对作为保持架母材的冷轧钢板进行了镀锌等的1次表面处理后的2次表面处理中,把已往实施的6价铬酸盐处理置换为3价铬酸盐处理,可以确保防锈性能,并且,铬不流出到润滑脂中。把对作为保持架母材的冷轧钢板实施的2次表面处理从6价铬酸盐处理切换为3价铬酸盐处理,可以得到不含有毒物质、不产生环境污染的滚动轴承用保持架。本发明是基于该理念作出的。
对作为保持架母材的冷轧钢板实施的1次处理,有电镀锌、电镀锡、电镀锡-锌合金、电镀锌-铁合金、电镀锌-镍合金等的处理。
电镀锌,是把冷轧钢板浸渍到硫酸锌电镀浴、氯化锌电镀浴等中进行处理的方法。上述电镀浴,如果使用添加了钼、钴等的微量成分的处理液,则可形成含有微量成分的镀锌?#26448;ぃ?#25925;提高?#36879;?#34432;性。
另外,电镀锡,是把冷轧钢板浸渍到氟硼酸浴、硫酸浴、烷基磺酸浴、烷醇磺酸浴、苯酚磺酸浴等的酸性镀锡浴、或钠浴、钾浴等的碱金属镀锡浴等中,进行处理的方法。经过该处理,在冷轧钢板的表面形成了镀锡?#26448;ぁ?#30005;镀锡比电镀锌具有好的?#36879;?#34432;性,具有与电镀锌合金大致相同程度的?#36879;?#34432;性。
另外,电镀锡-锌合金,是将锌的替化?#36879;?#34432;性、和对铁离子化倾向低的锡的强?#36879;?#34432;性组合起来的?#36879;?#34432;性电镀。从?#36879;?#34432;性的平衡方面考虑,锌和锡的比例优选为3∶7左右。电镀锡-锌合金,是把冷轧钢板浸渍到氟硅化物浴、氟硼化物浴、磺酸盐浴、苯酚磺酸浴、烷醇磺酸浴、烷基磺酸浴等中,进行处理的方法。经过该处理,在冷轧钢板的表面形成了锡-锌合金?#26448;ぁ?#30005;镀锡-锌合金具有比电镀锌好的?#36879;?#34432;性,具有与电镀锌合金大致相同程度的?#36879;?#34432;性。
另外,电镀锌-铁合金中,锌和铁的比例是,锌99.3%~99.8%,铁0.2%~0.7%,在铁为0.4%?#26412;?#26377;最好的?#36879;?#34432;性。电镀锌-铁合金是把冷轧钢板浸渍到锌酸盐浴等中进行处理的方法。经过该处理,在冷轧钢板的表面形成了锌-铁合金?#26448;ぁ?#30005;镀锌-铁合金具有比电镀锌好的?#36879;?#34432;性,具有与电镀锌合金大致相同程度的?#36879;?#34432;性。
另外,电镀锌-镍合金中,锌和镍的比例是,锌80~95%,镍5~20%,由于含有?#36879;?#34432;性非常强的镍,所以,与单独的锌相比,具有好的?#36879;?#34432;性。随着镍含量的增多,?#36879;?#34432;性提高,但是,镍的含有量多?#20445;?#25104;本也随之提高。电镀锌-镍合金,是把冷轧钢板通过氯化铵浴等中进行处理的方法,经过该处理,在冷轧钢板的表面形成了锌-镍合金?#26448;ぁ?#30005;镀锌-镍合金,虽然其?#36879;?#34432;性根据镍含量而有所不同,但具有比电镀锌、电镀锌合金好的?#36879;?#34432;性。
这些1次表面处理法中,最好实施与母材即冷轧钢板的密?#26377;浴?#19982;在2次处理中实施的3价铬?#26448;?#30340;密?#26377;浴?价铬?#26448;?#30340;坚实性、?#26448;?#24418;成的作业性等良好、在成本方面、环境方面、防锈方面有利的镀锌处理。
本发明中,冷轧钢板的1次表面?#26448;?#30340;平均涂层量(单面),以2~25g/m2为宜。
如果平均涂层量超过了25g/m2,则虽然?#36879;?#34432;性提高,但是表面处理的成本也提高。另外,如果平均涂层量不足2g/m2,则表面?#26448;?#36807;薄,气孔的发生概率高,可能会以气孔为起点生锈。结果,?#36879;?#34432;性不够,实用性?#26723;停?#25152;以,从?#36879;?#34432;性的平衡方面和成本方面考虑,平均涂层量最好为2.5~12g/m2。
对冷轧钢板进行表面处理后得到的金属板的表面粗度Ra优选在0.2~1.5μm的范围内。如果表面粗度Ra超过了1.5μm,则为了减小表面粗度必须进行钝性处理等的后处理,如果表面粗度Ra不足0.2μm,则为了加大表面粗度的成本提高。另外,表面?#26448;?#30340;厚度不均匀,?#36879;?#34432;性?#26723;汀?#20026;?#35828;?#21040;足够的?#36879;?#34432;性,表面粗度Ra优选在0.25~1.0μm的范围内。
本发明中,2次表面处理的3价铬酸盐通常是为了对实施了1次表面处理的保持架付与更强的?#36879;?#34432;性,所以,称为付与3价铬的铬酸盐(铬酸盐)薄皮膜的表面处理。冷轧钢板的1次表面处理是采用以镀锌为代表的防锈电镀法,该1次处理在广泛领域中应用,对铁的防腐蚀极为有效。但是,单独的1次表面处理通常比?#20808;?#26131;变色、腐蚀,所以,3价铬酸盐是在1次表面处理后、作为2次表面处理进行的铬酸盐处理,在1次表面?#26448;?#19978;面形成3价的铬酸盐?#26448;?#26469;作为2次表面?#26448;ぁ?
3价的铬酸盐?#26448;?#21487;这样形成:将1次表面处理后的冷轧钢板通过以硫酸铬(III)或氯化铬(III)为基质的3价铬浴等中,在冷轧钢板的1次表面?#26448;?#19978;形成了3价的铬酸盐?#26448;?#26469;作为2次表面?#26448;ぁ?
具体地说,3价铬酸盐处理,是在镀锌后,经过水洗,浸渍到硝酸水溶液中,再次水洗后,浸渍到3价铬浴中,然后?#31245;鎩?
图1表示本发明滚动轴承用保持架的一构造例。
图1是波型铁板保持架的局部放大立体图。滚动轴承用保持架5是将2个零件5a、5a组合而成的,形成了保持球形滚动体的滚动体保持用球形收容部5b。上述2个零件5a、5a是将SUS材料、SPCC材料等的冷轧钢板冲压形成的。
图2表示采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的一个例子。图2是润滑脂封入深槽球轴承的剖面图。
深槽球轴承1中,外周面具有内圈滚道面2a的内圈2、和内周面具有外圈滚道面3a的外圈3同心地配置着。在内圈滚道面2a与外圈滚道面3a之间配置着若干个滚动体4。固定在保持该若干个滚动体4的保持架5和外圈3等上的密封部件6,分别设在内圈2及外圈3的轴方向两端开口部8a、8b。至少在滚动体4的周围封入了润滑脂7。
本实施方式中,作为滚动轴承,以深槽球轴承为例作了说明,但是本发明的滚动轴承也适用于其它各种滚动轴承。例如,可适用于角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承、自动调心滚子轴承等的向心形滚动轴承、和推力球轴承、推力滚子轴承等的推力滚动轴承。
本发明的滚动轴承采用通过3价铬酸盐处理而初始防锈性能好的保持架。因此,如上所述,防锈性能好,不产生环境污染,并且在维修清?#35789;保?#20316;业者也不被有害物质污染,所以,作为安全的滚动轴承,可广泛应用于产业中。
尤其是,经过3价铬酸盐处理后的保持架,可用于铁道车辆、马达、轧钢辊、工作机械等,可在雨水浸入的环境、和在工艺中经常接触?#20154;?#21644;冷却水的环?#25345;?#20351;用,可作为要求维护上的安全性的滚动轴承用保持架?#23454;?#22320;使用。
下面,对使用采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的、铁道车辆用滚动轴承、马达用滚动轴承、轧钢辊用滚动轴承、工作机械用滚动轴承进行说明。
参照图3,对使用采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的、铁道车辆用滚动轴承进行说明。图3是铁道车辆的车轴用轴承的剖面图。
车轴9的两端部由安装在车辆台架(图未示)上的圆锥滚子轴承15支承着。该圆锥滚子轴承15中,配置着内圈10、外圈11、夹在内圈10与外圈11之间的可自由旋转地滚动的若干个圆锥滚子12、夹在相邻内圈10之间的内圈衬垫14、以及向该圆锥滚子12供给润滑脂的注入孔16。
参照图4,对使用采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的、辊轧机辊颈用轴承进行说明。图4是辊轧机辊颈用轴承的剖面图。如图4所示,安装在辊轧机辊颈上的密封型的4列圆锥滚子轴承17,备有一对内圈18、一对外圈20a、20b、一个外圈20c、4列圆锥滚子22、和保持架23,在两侧的外圈20a、20b的两端部安装着密封部件24。上述一对内圈18具有2列滚道面19a、19b、19c、19d。上述一对外圈20a、20b具有单列的滚道面21a、21b。上述一个外圈20c具有2列的滚道面21b、21c。上述4列圆锥滚子22可滚动地配置在各内圈18的滚道面19a、19d、19b、19c与外圈20a、20b、20c的滚道面21a、21d、21b、21c之间。上述保持架23在圆周方向以预定间隙保持着圆锥滚子22。在各内圈18的中央部设有大挡边25,轴承使用?#20445;?#22278;锥滚子22一边由大挡边25?#23478;?#19968;边在各滚道面19上滚动。
圆锥滚子22在内圈18的滚道面19a、19d、19b、19c与外圈的滚道面21a、21d、21b、21c之间受到滚动摩擦,在内圈18的挡边部25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g、25h之间受到滑动摩擦。为了减低这些摩擦,封入了滚子轴承用润滑脂。
另外,安装在外圈20a、20b端部的密封部件24分别与内圈18的外径面滑接,将轴承内部密封。上述密封部件24,由安装在两侧外圈20a、20b端部的密封盖26a、26b、和接触形油封28构成,该接触形油封28?#24230;?#24418;成在密封盖26a、26b内径部的环状槽27内。
使用采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的、工作机械用滚动轴承的一例,如图2的深槽球轴承的剖面图所示。另外,作为工作机械用轴承,除了深槽球轴承外,多采用角接触球轴承。
图5表示使用采用了本发明滚动轴承用保持架的滚动轴承的、马达的一个例子。图5是马达构造的剖面图。马达备有定子31、转子34、整流子35、电刷保持具36、以及电刷37。定子31由配置在套箱30内周壁上的马达用磁铁构成。转子34卷绕着固定在旋转轴32上的绕线33。整流子35固定在旋转轴32上。电刷保持具36配置在端架38上,该端架38支承在套箱30上。电刷37收容在该电刷保持具36内。上述旋转轴32,借助滚珠轴承等的轴承29和用于该轴承29的支承构造,可旋转地支承套箱30上。
封入滚动轴承的润滑脂,根据滚动轴承的用途,基于基油和增稠剂组合而使用多种。另外,在维护过程中,使用各种清洗液。根据试验的结果,确认了即使是3价铬酸盐处理?#20445;?#38124;也不向润滑脂溶出,另外,铬也不向上述清洗液溶出。因此,即使是3价铬酸盐处理,也能防止滚动轴承用保持架生锈。
实施例
实施例1和实施例2
对铁道用的主电动机中的深槽球轴承中使用的SPCC制保持架实施镀锌,在保持架表面形成了厚度10μm的1次表面?#26448;?#21518;,分别实施3价铬酸盐处理,形成厚度1μm的2次表面?#26448;ぃ?#21487;得到不产生环境污染的保持架。3价铬酸盐处理,是在镀锌后,经过水洗、硝酸浸渍,再次水洗后,浸渍到3价铬浴中,然后?#31245;鎩?
比较例1
除了用6价铬酸盐处理代替3价铬酸盐处理外,得到与实施例1相同的保持架。
由实施例1、实施例2和比较例1得到的保持架的防锈性能、以及铬向润滑脂及清洗液的溶出量,用以下的试验方法测定。结果如表1所示。
(1)防锈性能试验
用上述保持架,采用以下条件,实施JIS Z 2371规定的防锈性能试验,测定保持架表面生锈的时间。
[试验条件]
喷射器内的温度:35±1℃
空气饱和器的温度:35±1℃
盐溶液的浓度:5±0.1重量%
供给空气的压力:98±10kPa
喷射采取液的液量:1.0~2.0ml/h/80cm2
喷射采取液在34±1℃时的pH:6.5~7.2
喷射采取液的20℃时的密度:1.0268~1.0410g/cm3
(2)向润滑脂的铬溶出试验
用上述保持架,浸渍到表1所示的8?#36136;?#21806;润滑脂内,测定铬的溶出量。
[试验条件]
浸渍温度:设想主电动机工作时的轴承温度,用120℃实施
浸渍时间:500小时
评价方法:用萤光X射线测定及外观目?#23588;?#35748;的方法确定铬溶出量
(3)向清洗液的铬溶出试验
用上述保持架,浸渍到表1所示的4?#36136;?#21806;清洗液内,测定铬的溶出量。
[试验条件]
浸渍温度:常温
浸渍时间:500小时
评价方法:用萤光X射线测定及外观目?#23588;?#35748;的方法确定铬溶出量
表1
  实施例1  实施例2  比较例1  防锈性能确认试验  白锈发生时间(h)  240  1224  432  红锈发生时间(h)  360  1464  792  对润滑脂的铬溶出确认试验  对ユニマツクスR2*1)的溶出  无  无  无  对ユニマツクスSR2*2)的溶出  无  无  无  对ユニマツクスR300*3)的溶出  无  无  无  FG-13*4)的溶出  无  无  无  MK-8*5)的溶出  无  无  无  对マルチノツク润滑脂*6)的溶出  无  无  无  对モビリスSHC100*7)的溶出  无  无  无  对アルバニアS3*8)的溶出  无  无  无  对清洗液的铬溶出确认试验  对クリ一ンベ一ルト*9)的溶出  无  无  无  对?#20114;ぅ轔?100、500*10)的溶出  无  无  有剥落*12)  对C-800*11)的溶出  无  无  无
  润滑脂厂家  基油或增稠剂  *1)  共同油脂社  锂复合物
  *2)  *3)  *4)  *5)  *6)  *7)  *8)  共同油脂社  共同油脂社  日本矿物油社  日本矿物油社  新日本油社  埃克森美孚公司  昭和壳牌公司  醚系合成油  锂复合物  尿素  尿素  矿物油  锂复合皂  锂皂
  清洗液厂家  *9  *10  *11  *12)  太阳化学社  油化产业社  山一化学工业社  有黄色铬酸盐剥落
关于防锈性能,实施例2显?#22659;?#27604;作为?#20013;?#21697;的比较例1好的防锈性能。
另外,各保持架,对浸渍后的8种润滑脂,全部没有铬溶出。这一点,即使是把6价铬酸盐处理置换为3价铬酸盐处理,也可以?#21368;?#20026;不向润滑脂中溶出。
另外,对浸渍后的3种清洗液,也都没有铬的溶出。
但是,对?#20114;ぅ轔?100、500,通过外观目视观察到在比较例1中有6价铬即黄色铬酸盐的剥离,所以,有铬流出的可能性。之所以未能检测出铬,?#19988;?#20026;铬的溶出量是微量而清洗液的绝对量大得多,清洗液中的铬浓度在检测界限以下。
(4)向清洗液的铬溶出试验
用实施例1、实施例2、比较例1的保持架制作试验轴承,润滑脂采用ユニマツクスR No.2,在旋转速度5370/cm-1、励振频率70Hz~120Hz的条件下,进行450小时的旋转励振试验。结果,旋转励振试验中的轴承的温度上升,在各实施例和比较例中没有差别。另外,测定经过了450小时后的润滑脂中所含的铁、铬、水?#33267;浚?#21508;实施例和比较例中没有差别。
本发明的滚动轴承用保持架不合有毒的6价铬,所以,不会从备有上述保持架的滚动轴承中溶出有毒的6价铬,不产生环境污染,所以,作为产业机械用滚动轴承,能广泛应用于制造业、建筑业、运输业、服务业等。

关于本文
本文标题:滚动轴承用保持架及滚动轴承.pdf
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