2022年 05月 05日
サビ、特に赤サビは品質悪化の代名詞です。サンゴバンのエンジニアは、高品質で耐久性のあるベアリングの重要性を理解しており、長持ちする素晴らしい耐腐食性ベアリングソリューションを開発してきました。赤サビを減らすことが第一ですが、可能であれば白サビも減らし弾性を向上させ、ベアリングの寿命を延ばすことが必要です。
腐食の種類や原因は様々で、ガルバニック腐食(電解腐食あるいは接触腐食)、動きや環境によるものなどがあります。
ガルバニック腐食は、電気化学反応度の異なる金属が電解質(例えば空気中の水分)に囲まれた状態で接触したときに起こります。ブロンズのような電気化学反応性の低い金属は、腐食や酸化に強く、「貴金属」と呼ばれます。これらの金属がスチールのような非貴金属の隣に置かれた場合、ガルバニック腐食が発生します。腐食速度は、他の要因に加えて、ガルバニ級数で測定される金属の貴金属性の差と、電解液のPH値によって決まります。金属がさらされる環境(つまり電解質)は、例えば、汚れ、ゴミ、塩分などの制御できない外部環境因子と混ざった雨など、予測できないことが多くなります。水や湿気は、軸受などの貴金属部品とシャフトなどの非貴金属部品の間を電子が流れ、ガルバニック腐食が発生する原因となります。図1は、スチールとブロンズの組み合わせの例です。
図1:ガルバニック腐食
ブロンズはその耐食性によりベアリング材料としてよく選ばれますが、ベアリング自体が腐食しなくとも、アセンブリの相手金属がガルバニック腐食を発生させる可能性があります。
つまり、最適な性能を達成し、腐食を減らすためには、例えばヒンジの場合、シャフト、ハウジング、ベアリング、メッキ種類などの構成部品材料をうまく調和させる必要があります。腐食のもう一つの原因は、動きです。一般的にピボットポイントが最も腐食抵抗の弱い部分になります。これは、ヒンジシステムの構成部品の間に永久的な動きと、場合によっては避けられない隙間があるためです。ここで、ベアリングの選択とベアリングの材質が腐食防止に大きな役割を果たすことになります。
簡潔に言うと、腐食電位Ecorrとして測定される金属間の電気化学的な陰性度の差が大きいほど、腐食の危険性が高くなります。
ガルバニック腐食を防ぐには、部品と部品が協力し合うように設計する必要があります。より正確には、部品の“材料”が協力し合う必要があります。反応性の尺度(ガルバニ級数)を使って評価した結果、軸受材料には、アセンブリ内の部品と比較的近い金属を選択することで、ガルバニック腐食の問題を大幅に軽減することができます。
ノルグライドベアリングのスチールバックメタルには、亜鉛メッキやCr6フリー不動態化処理とシーリングの組み合わせによる防錆コーティングを施すことが可能です。特殊なケースでは、ガルバニック腐食を避けるために他の防錆システムを使用することもできます。すべてのノルグライドソリューションは、欧州連合の自動車用耐用年数指令2000/53/EGに準拠しています。
前述の通り、個々の部品の耐食性と組立品の寿命は必ずしも一致しません。ベアリング材料(金属、中間膜、耐食コーティング)だけでなく、構成や使用条件も考慮する必要があります。実使用上の耐食性は、常に組み立てた状態で確認する必要があります。
ノルグライドベアリングの耐腐食性(赤・白サビ)は、DIN EN ISO 9227に準拠し、当社の塩水噴霧試験機で試験されています。特殊なケースでは、塩水噴霧試験は相手部品にベアリングが組み立てられた部品に対して行われます。
ノルグライドの中には、耐食金属構造(表1参照)を用いることで、腐食防止対策を施さずに補強できるものもあります。この場合、接触腐食を防ぐために電気化学的な電位を考慮する必要があります。
ノルグライドベアリングは、裏金にステンレス鋼を使用することも可能で、腐食防止のための保護は必要ありません。また、同様に裏金としてアルミニウムを使用することも可能で、この場合、不働態化するため、さらなる腐食保護は必要ありません。どちらの場合も、組み立てた状態での接触腐食を防ぐために、電気化学的な電位を考慮する必要があります。
亜鉛コーティングは、部品を腐食から保護するための最も一般的なプロセスですが、接触腐食を避けるためには、電気化学的な側面に注意を払う必要があります。例えば、ブロンズを含むすべり軸受は、スチールハウジングの内径をコーティングするためによく使われる材料である亜鉛と組み合わせると、高い電極電位(または電気化学腐食電位)を持つことになります。このため、亜鉛メッキを施したスチール製ハウジングの内径にブロンズを含むベアリングを使用することは、最適なアセンブリとは言えません。
ノルグライドベアリングは、スチール製の裏金に亜鉛メッキを施すことのできる、耐腐食性に優れたベアリングです。このように亜鉛メッキを施すことで、塩水噴霧にさらされても赤サビの発生を抑制し、お客様の仕様に合ったアッセンブリが完成します。さらに、亜鉛と親和性の高い金属、例えばアルミニウムを使用することで、過酷な条件下でも高い耐食性を発揮することができます。ノルグライドSMALC、ノルグライドTALC、ノルグライドSALCなどのアルミクラッドベアリングは、ブロンズを含まず、鋼をアルミクラッド鋼に置き換えているので、この例で使用するのに適しています。ノルグライドSALCでは、ストレッチドメタルが耐腐食性を高めるためにアルミニウムのクラッド鋼になっています。ノルグライドSMALCとノルグライドTALCは、図2および図3に示すように、アルミクラッド鋼の裏金層で構成されています。アルミニウムで覆われたノルグライドの耐食性は、当社の試験において、1,000時間以上の塩水噴霧にさらされても赤サビが発生しませんでした。
お客様に製品の防錆性能に自信を持っていただくために、国際規格、具体的にはISO9227:2017「人工大気中の腐食試験-- 塩水噴霧試験」に準拠した試験を行っています。
図5:プレス加工されたドアヒンジの図解で、ノルグライドベアリングソリューションが適用される箇所(赤色)を示しています。ベアリングは外部環境からの影響にさらされ、高い耐腐食性が要求されます。
さまざまな腐食環境制御試験を実施することで、部品やシステムの使用期間中に、予期せぬ不具合を生じさせないようにします。塩水噴霧試験だけでなく、凝縮水試験など一般的な試験や、お客様のご要望に応じた試験も行っています。
当社のノルグライド、レンコール、スプリングライドは既製品ではありません。それぞれの製品は、形状や素材など、非常に多様な構成で提供することができます。また、お客様の用途に合わせたカスタム設計が可能です。私たちは、お客様のニーズを正確に理解し、それを満たすために、すべての段階においてエンジニア同士で協力します。
もっと詳しく知りたいですか?ノルグライド耐腐食性ベアリングがお客様の課題を解決するためにどのように使用できるか、エンジニアにご相談ください。お問い合わせフォームをご利用いただくか、makingabigdifference@saint-gobain.com までメールでお問い合わせください。