特定用途向けの軸受鋼と表面処理を使用することで、軸受の信頼性を大幅に向上させることができ、それが機械設備のTCO（総所有コスト）の削減につながります。
高性能軸受の場合、（鋼）材料の選択と最適化が開発の中心的な役割を果たします。このため、材料工学はNSKの4つのコア研究開発技術の1つです。
特殊合金と特定の熱処理を組み合わせて、NSKのスーパータフ鋼を開発
材料の純度
たとえば、100 Cr6（または日本の規格ではSUJ2）などの合金軸受鋼の疲労寿命は、主に介在物含有量に依存します。特に酸化物または非金属の介在物は、軌道面での悪影響を促進します。例として、溶融中の酸化プロセスによって形成される酸化アルミニウム介在物は、ベアリングの疲労寿命を大幅に短縮する可能性があることが知られています。この影響は、酸化アルミニウム介在物が比較的硬く、鋼は、鍛造中などに処理されています。破壊が発生すると、介在物は収縮し、微細構造を弱めます。
BNEQARTET深溝玉軸受は、家電製品などの電気機械の駆動に使用されています
NSKは大手鉄鋼メーカーと協力して、この種の悪影響を防止するためにZ鋼、EP鋼、BNEQUARTETなどの材料を開発しました。これらの材料のいくつかは、非金属含有量を減らし、疲労寿命を延ばす特別な溶融プロセスを使用して製造されています。
特定用途向け熱処理
熱処理は、鋼の特定の特性に影響を及ぼし、その結果、ベアリングにも影響を与える別のパラメータです。このため、NSKのSHX鋼などの材料は、高い動作温度での摩耗に特に強い特定の熱処理を受けます。このタイプのベアリングは、プロセスの固有の部分として熱が存在する場所だけでなく、工作機械などのアプリケーションで、高速のスピンドル速度によりドライブコンポーネントに高温が発生する場合に必要です。
開発中、SHX鋼の特性は、4ボールおよびローラーテストを含む包括的な耐摩耗性テスト、ならびに材料および表面疲労寿命テストによって証明されました。
典型的な損傷パターン：材料表面の下の白いエッチング領域
違いは合金にあります
軸受の信頼性を高めるための3番目のパラメータは合金です。合金は、ベアリングの微細構造における亀裂の形成を防止、または少なくとも最小限に抑えることができます。再び鉄鋼メーカーと協力して、NSKはこのアプリケーションプロファイル用にさまざまな特殊合金を開発しました。
風力タービンの統合遊星軸受として使用される磨かれた4列円筒ころ軸受
NSKのスーパータフ鋼などの素材は、最適な熱処理と特殊合金を組み合わせたものです（画像1）。例えば、浸炭窒化などのプロセスを使用した鋼の硬化は、汚染された潤滑条件下での推定耐用年数と比較して、耐用年数を2倍に増加させます。潤滑剤に通常の不純物がある環境では、ベアリングの寿命が10倍に伸びることもあります。この改善された性能の理由は、潤滑剤の不十分な潤滑または汚染によって引き起こされる表面起因の摩耗が大幅に減少するためです。次に、「白いエッチング亀裂」（WEC）によって引き起こされる可能性のある損傷はすべて遅延します。
例1
新しい材料の開発は、通常、業界のトレンドやアプリケーション要件の変化に対応しています。これは、2年前にNSKが最初に導入したBNEQUARTETテクノロジーの場合です（画像2）。 BNEQUARTETは、洗濯機ドラムのサイズの着実な増加に対応して最初に作成されました。ヨーロッパ全域のフロントローディング洗濯機に広く見られる深溝玉軸受は、不均一で非対称的な負荷の影響を受けます。ドラムのサイズが大きくなると、洗浄負荷が高くなると、ベアリングに対する要求がさらに大きくなります。
汚染された潤滑剤で動作する場合のSuper-TFの利点
それに応えて、NSK材料の専門家は、特殊鋼の合金組成を改善することに着手しました。さらに、この特定の鋼は特に純粋です。 BNEQARTETテクノロジーに適用された一連の対策により、高負荷および不利な環境条件の下で、ベアリングの寿命が倍増しました。
例2
アプリケーション指向の材料開発のもう1つの例は、風力タービン技術にあります。ここで、WECの形でベアリングに損傷が発生する可能性があります（画像3）。微細構造の変化によって形成される脆性フェライトのこれらの白い構造は、材料のエッチングおよび研磨された断面で観察できます。変更された構造は、適用される高負荷に耐えることができなくなります。 WECが形成されて広がり、ピッチングやWSF（白い構造のフレーキング）などの表面欠陥につながります。
セラミック部品とベアリングのコーティングは、NSKの追加の研究分野です。
科学者はWECの理由を完全に説明することはできませんでした。現在の考えでは、条件はパワートレイン内のコンポーネントの相互作用の影響によって引き起こされると想定しています。これらには、ダイナミクス、混合摩擦、電荷/電流、化学的要因、スリップ/スライドの動き、水素拡散が含まれます。
対策の開発
実験室でWECを複製することに成功したおかげで、NSKはその後、特定のその他の材料と共に、マルテンサイト硬化軸受鋼のバニシングを含む対策を開発することができました（画像4）。この追加のプロセスは、WECdamageの発生を大幅に遅らせることが示されています。
WEC損傷の可能性を低減するもう1つの効果的な方法は、NSKのタフスチール製のベアリングリングを使用することです。この材料と表面処理の組み合わせを使用すると、通常、動定格荷重を23％改善できます。これは、転がり軸受では、疲労寿命が2倍になることに相当します。
WECダメージの軽減
不十分な潤滑や汚染された潤滑剤による表面の摩耗に関しては、STFベアリング（画像5）を使用することでこれが大幅に減少し、潜在的なWEC損傷が遅れます。一連のNSKテストでは、損傷が発生する前の時間が2倍になったことが示されました。
別の有利な戦略は、WECの損傷を防ぐために特別に開発された独自のNSK材料である「Anti-White Structure-Tough」（AWS-TF）で作られたベアリングリングを使用することです。一連の広範なテストで、従来の鋼製ベアリングリングの寿命は、WEC損傷が検出された瞬間まで測定されました。次に、AWS-TFを使用して一連のテストを繰り返しました。従来の鋼製ベアリングリングの8倍の耐用年数の後、WEA（白いエッチング領域）は材料で検出されませんでした。
プラスチックとセラミック
NSKの素材開発は鋼だけではありません。ケージの特性を的確に改善するために、真ちゅうなどの非鉄金属だけでなくプラスチック材料もテストされています。さらに、導電性特性の調整が必要な場合、セラミックとセラミックコーティング（画像6）の役割が大きくなります。ベアリングとその耐摩耗性。この件に関して、NSKは最近、最適化された絶縁および熱伝導特性を特徴とするHDY2と呼ばれるセラミック開発を導入しました。
最後に、材料開発のもう1つの重点分野は潤滑剤です。トライボロジーは、材料技術と並んで、NSKの研究開発組織における別個のコアコンピテンシーです。