今日のプロセスと制御

Mar 08, 2024

2023/08/23 SMB ベアリング株式会社

セラミックベアリングは、スチールでは対応できない環境でも耐食性を発揮します。

海中アプリケーションは、常に過酷な条件と極端な環境によって特徴付けられます。 海洋環境では、水中ロボットや通信システムのプロペラ シャフトやコンポーネントがさまざまな用途に使用されます。 ただし、水、塩分、過酷な要素が存在する場合は、ベアリングを選択するだけでは十分ではありません。— 最適なパフォーマンスと耐久性を実現するには、適切なものを選択することが重要です。こちらは、ベアリング専門サプライヤーのマネージングディレクター、クリス・ジョンソン氏です。SMBベアリング、海洋環境におけるセラミックベアリングの可能性を調査します。

世界腐食機関は、世界の腐食による年間コストは驚異的な2兆2000億米ドルに達し、これは世界の国内総生産（GDP）の3パーセント以上に相当すると報告しています。 海底産業用途のベアリングが腐食し始めると、一連の悪影響が引き起こされます。

まず、腐食によりベアリングの軌道、転動体、保持器の摩耗が促進されます。 この摩耗の増加は、表面の完全性の低下と相まって、研磨粒子や汚染物質の侵入に対するベアリングの感受性を高めます。 これらの汚染物質は、シール、ギア、その他のベアリングなどの重要なコンポーネントの摩耗や損傷をさらに悪化させ、最終的にさらなる故障、メンテナンスおよび交換コストの増加につながる可能性があります。

これらのリスクを軽減し、海中機器の完全性と寿命を確保するには、迅速な介入と耐食性ベアリングの使用が不可欠です。

ベアリングが完全に水没すると、材料の組成によってはベアリングの寿命に大きな影響が出る可能性があります。 440 グレードのステンレス鋼ベアリングを例に挙げます。 真水や弱い化学薬品に対しては高い耐性を示しますが、塩水にさらされたり、水に完全に浸されたりすると、急速に腐食する傾向があります。

440 グレードのステンレス鋼ベアリングは、不動態化などの外部保護があっても、これらの環境の腐食性に耐えるのが難しく、性能の低下や早期故障につながります。

不動態化には、硝酸またはクエン酸を使用して表面から遊離鉄を除去する金属仕上げプロセスが含まれます。 この化学処理により保護酸化層が形成され、空気との化学反応の可能性が低減され、腐食が防止されます。 しかし、海洋環境では、風雨から保護しないと、不動態化された金属は最終的に腐食してしまいます。 それでは、海中用途に最適な材料はどれでしょうか?

セラミックベアリングは腐食環境に優れていますが、初期コストは高くなります。 Si3N4 ベアリングなどのセラミック ベアリングは、海水や多くの強力な化学物質と反応しないため、永久に水没した場合でも安定した性能を発揮します。 この特性により、海底オペレータに、運用効率を向上させ、メンテナンスや交換に伴うダウンタイムを削減する信頼性の高いベアリング ソリューションが提供されます。

摩擦と摩耗の低減

セラミックベアリングは、スチールベアリングに比べて摩擦係数が大幅に低いため、エネルギー消費が削減され、システム全体の効率が向上し、寿命が長くなります。

セラミックベアリングの材質であるジルコニア（ZrO2）と窒化ケイ素（Si3N4）は、いずれも耐食性に優れています。 これらの材料は摩擦係数が低いため、低速用途では無潤滑で使用することもできます。 セラミック材料の優れた硬度は、摩耗率の低下にも貢献し、ベアリングの耐用年数を延ばし、メンテナンスや交換にかかるダウンタイムを削減します。

破片や汚染に対する耐性