研究開発された技術紹介

連続鋳造設備のロールや熱処理炉内ロールなど、高温環境で使用される回転部材の軸受には耐熱間摩耗性が要求される。サイズと強度（負荷容量）の問題から金属製が使用されているが、早期損傷に伴う操業ロスが生じたり、耐熱性の乏しさから軸受の炉外設置や冷却構造を設けるなど設備構造の複雑化や大型化を招くなどの問題がある。本研究開発では、非モルテンプール型レーザークラッディング法で必要箇所(ボール軌道面)に限定した表面改質をすることで低コストかつ信頼性の高い耐熱ベアリングの開発を行った。

①表面改質方法の開発
非モルテンプール型レーザークラッディングの施工技術を開発した。
内外輪ボール軌道面へのクラッディング施工において、母材希釈率2%以下、肉盛厚さ0.5mm以上の手法を確立した。
②表面改質材料の開発
600℃温度下においても耐摩耗性を発揮する溶接材料を独自に開発した。大阪府立大学の開発材料であるNi基金属間化合物合金は、600℃においても硬さの低下が極めて小さく、現行のSUS440Cを上回る硬さを示す材料である。これに成分改良により溶接性を付与し、さらに硬質粒子を複合添加させることで、耐摩耗性を向上させた。複合添加する硬質粒子は高温摩耗試験(ボールオンディスク試験)により最適材を選定した。
③耐熱潤滑構造の開発
現行のカーボンリテーナは耐熱性に乏しいが、セラミック含有カーボン製のリテーナを適用することで、600℃温度下での耐久性と潤滑性を確保した。

開発した技術（非モルテンプール型レーザークラッディング、Ni基金属間化合物合金+硬質粒子、セラミック含有カーボンリテーナ）によりボールベアリングを試作し、炉内運転試験により性能評価を行った。その結果、目標である2000時間耐久を達成した。現行品は233時間でリテーナが破損し、内外輪はそれぞれφ0.8mm、φ0.6mmの摩耗が確認されたが、開発品は2000時間経過後も摩耗量は内外輪の摩耗量がφ0.05mmであった。

・PCT出願済(アメリカ国内移行)
・レーザクラッディングセミナー(主催：産報出版㈱　2021年11月2日)にて講演
・成長産業育成コンソーシアム事業　ネットワーキング交流会(主催：NIRO　2021年11月16日)にて講演
・中小企業テクノロジー展(2021年12月8~10日)に出展

・軌道面の摩耗抑制による性能安定化。
・熱処理炉内ロールのように高温下で使用され早期に損傷するケースに対して、その改善や解決に寄与できる。
・既存品の適用で問題がある場合（金属製ボールベアリングでは摩耗が激しい場合や、セラミックス製使用時の破損など）の解決法となりえる。

令和3年度も開発を継続。エンドユーザーによる試作品の評価をおこない製品化へとつなげていく。

超耐熱玉軸受を開発し600℃で2000時間の耐用寿命を達成。
超耐熱玉軸受を開発し600℃の環境において摩擦係数0.05を達成。

令和3年度も開発を継続。エンドユーザーによる試作品の評価をおこない製品化へとつなげていく。

安定生産を見据えたクラッディング条件の最適化
リテーナ材質と形状の最適化