油中摩耗粉の早期検知ガイド（潤滑系）

潤滑油中の摩耗粉を早期に検知する取り組みは、潤滑系トラブルや設備停止を未然に防ぐ有効な手段です。
本記事では摩耗粉の種類や発生メカニズム、トラブル事例、粒径の見方などを解説します。

摩耗粉とは何か

潤滑油中に混入する、機械部品の表面が削れた微小な金属片や酸化物、樹脂・ゴム片などの粒子物質を指します。
機械が稼働する限り発生する摩耗粉は、設備内部で起きている変化を反映し、示してくれる存在です。

摩耗粉には摩耗量や摩耗形態、異常の有無といった重要な情報が凝縮されています。

摩耗粉の種類について

代表的な摩耗形態として「凝着摩耗」「アブレシブ摩耗」「疲労摩耗」などが挙げられます。

凝着摩耗は油膜切れなどで金属同士が直接接触し、表面同士が溶着・剥離する現象です。比較的大きな金属光沢粒子が発生します。

アブレシブ摩耗は砂や硬い異物が表面を削り取るタイプです。細長い切削片が生じやすい傾向にあります。

疲労摩耗では材料内部の亀裂から表面が剥離。角の立った破片が生じます。

発生している摩耗形態によって粒子の形状やサイズが変化するため、油中の摩耗粉観察は設備内部の損傷状態を推定する有力な根拠です。

摩耗粉の発生原因

摩耗粉が発生する上流側の原因は、潤滑油自体の酸化や熱劣化、スラッジの発生といった油の性能低下です。
油温上昇による粘度低下や、外部からの砂・金属粉・水分などの異物混入も要因となります。

油そのものの性能低下と外部からの異物混入が組み合わさると、十分な油膜が形成されずに金属接触や腐食が進行し、摩耗粉の発生速度が加速。
摩耗粉が増える現象は、設備内部で摩耗形態が悪化しているサインと言えます。

摩耗粉の生成過程

通常、潤滑油は部品同士の接触部に油膜を作りクッションの役割を果たしますが、荷重増加や振動、油温上昇などで油膜が不足すると局所的に油膜が破断。
金属接触により表面が塑性変形を起こして微小な凸部が削り取られ、ナノレベルからサブミクロンレベルの微細な粉が発生し始めます。

状態が悪化して疲労や凝着が進むと、数μmから数十μmの大きな摩耗粉（摩耗片）が剥離して油中に流出。
初期段階では微細粒子が増え、進行に伴い大粒子が増えるパターンが多く、こういった粒径分布の変化は摩耗ステージの推移を表しています。

摩耗粉によるトラブルとは

フィルタの詰まりによる油圧低下やアクチュエータの停止など、生産ラインの停止や品質不良といった大きな損害につながります。

潤滑油中に混入する摩耗粉は、シール劣化物や砂埃と同様にコンタミネーション（汚染物質）として扱われる物質です。

硬い摩耗粉がポンプやバルブのスプール部に噛み込むと、動作不良や吐出量低下が発生。
ベアリングやギヤにおいては、摩耗粉が部品表面を削り、新たな摩耗粉を生み出す摩耗の連鎖が起きることもあります。

試作品評価と検証

試作評価試験での突発的な破損は、手戻りやコスト増大の要因です。しかし潤滑油中の摩耗粉をモニタリングすれば、完全破損の前に予兆を捉えることが可能です。
オイルパーティクルカウンタを用いて、試作品を壊さずに内部の摩耗状態を可視化・評価する手法について解説します。

摩耗粉の見方（潤滑油中）｜
粒径分布と傾向観察

摩耗粉の粒径・個数・形状の変化を追跡することは、どの部位でどのような摩耗がどの程度のスピードで進行しているかを推定する重要な手がかりになります。

一般的な産業設備では、通常運転時には5μm未満の微細粒子が中心^※で、一定のレベルに収まっていることが多いとされています。

異常が進行すると5μm以上の大粒子が急増し、粒径分布も大粒子寄りにシフト。表面剥離や凝着摩耗の悪化など、重大な損傷リスクが高まる危険なサインです。

定期的なサンプリングとパーティクルカウント、形状観察を継続することで、設備を止めずに異常兆候をつかむ予知保全が可能です。