金属とセラミックをそれぞれ用いて作ったベアリングの動作中の現象の違いについて

質問

ベアリングについて質問です。

ベアリングに用いられる代表的な材料として、金属とセラミックがあります。一般的に両者の電気的特性は金属は導体であり、セラミックは絶縁体です。

金属を用いてベアリングを作った時、摩擦が生じたときに電流が流れ、電気化学的腐食（＝電食）が生じやすいと思います。

一方、セラミックでは絶縁性のため電流が流れないですが、摩擦に起因した静電気を材料表面に帯びて、粉塵を吸着し、寿命を低下させるとありました。

ここで質問です。
(1)金属とセラミックで摩擦に起因した電流または静電気が発生するメカニズムを教えてください。
金属は格子が歪んで自由電子が移動？セラミックでは・・・ちょっとわからないです。

(2)ベアリング動作中にどこに粉塵が吸着するのでしょうか？また何故寿命が低下するのでしょうか？
金属ベアリングではそのような現象は起きないのでしょうか？

長文になってご迷惑おかけいたします。
参考となるURLを教えていただいても幸いです。よろしくお願いします。

回答No.1

DexMachina

帯電についてはこちらのサイトがわかりやすいかと思います：
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denshi.html

つまり、物質によって正/負の帯電のしやすさが異なるため、2つ以上の物質が
接触(摩擦)した場合、その差によって静電気が発生する、ということです。

なお、金属などの導体同士の場合は、「電気を通しやすい」という性質によって、
たとえ一時的に帯電が起きたとしても、瞬時に電流となって帯電が解消されます。
従って、「帯電による粉塵の吸着」という問題は、絶縁体が絡む場合に限られるの
ではないかと思います(→金属が誘導起電によって帯電する場合を除いて)。
http://www.shishido-esd.co.jp/menace/hassei/index.html
(「4. 導体の静電気による誘導」の項などを参照)

> ベアリング動作中にどこに粉塵が吸着するのでしょうか？

外界から遮断(密閉)されていなければ、周りを漂う粉塵がベアリングの内外ともに
吸着されます。
(ベアリングそのものを扱ったことはあまりないのですが、多くのボールベアリングは、
　どちらかの面から見たときに中のボールが見える(=密閉されていない)ものが多い
　のではないでしょうか)

寿命低下については、粉塵粒子が硬いものであれば傷の原因になりますし、
粉砕されるような脆いものであっても、ボールとレール(?)の間に挟まれば厚みが0に
なるわけではないため、微小ながら変形(真円度?の低下)の原因になると思います。

ところで、金属で電食が発生するのは、水などが共存した場合なのではないでしょうか。
(上で「電流によって帯電が解消」と言いましたが、水などが共存しない状況では、
　電流による発熱が生じるだけではないかと・・・)

お礼

返信おくれてもうしわけございません。

大変わかりやすいサイトを教えていただき
ありがとうございました。

自分が推測していた内容と一部合致するところもあり、
納得できる内容でした。

ありがとうございました。