フェログラフィー分析とは？摩耗粉5つの形状で故障を見抜く方法

フェログラフィー分析とは何か、なぜ摩耗粉の形状が重要なのか

フェログラフィー分析とは、潤滑油やグリース中に含まれる摩耗粉を磁気の力で抽出し、観察・測定する設備診断手法です。摩耗粉の大きさ・量・色・そして形状を調べることで、機械内部のどこで、どのような摩耗が進行しているかを推定します。

一般的なオイル分析では、油そのものの状態を調べる性状分析が広く使われています。具体的には、動粘度（油の硬さの変化）、酸価（酸化）（油の劣化度）、水分（水の混入量）、不溶解分・汚染度（固形分やコンタミの量）などを測定し、油が適切な状態を保てているかを判断します。

これらの性状分析は油の劣化や汚染を捉えるのに有効ですが、機械内部で「どのような摩耗が進行しているか」までは直接わかりません。たとえば不溶解分や汚染度が摩耗粉の総量の目安にはなっても、その粉が正常な摩耗によるものか、異常摩耗によるものか、形状までは判別できないのです。

フェログラフィー分析の基本的な仕組み

フェログラフィー分析には大きく2つの手法があります。1つは分析フェログラフィで、ガラス基板（フェログラム）上に摩耗粉を大きさ順に並べて固定し、顕微鏡で一粒ずつ詳細に観察します。形状や色、材質まで踏み込んで判断できるのが特長です。

もう1つは定量フェログラフィで、抽出した摩耗粉のうち大粒子と小粒子の量を光学的に測定し、その比率から摩耗の進行度を数値で把握します。日常的な傾向管理（トレンド監視）に向いています。多くの現場では、まず定量フェログラフィで異常の兆候を掴み、変化が見られた油を分析フェログラフィで精密に観察するという二段構えで運用されています。

なぜ「形状」を見ることが故障予知につながるのか

摩耗粉は、発生したメカニズムによって特徴的な形をとります。正常な慣らし運転で出る粉と、焼き付き寸前に出る粉とでは、形も大きさもまったく異なります。つまり摩耗粉の形状は、機械内部で起きている現象を映す「指紋」のようなものです。

近畿インペリアルでは、創業60年以上で培った知見と累計約1,000設備以上の導入実績をもとに、オイル分析や設備診断のサポートを行っています。性状分析やフェログラフィー分析を組み合わせた多角的な診断で、現場の保全担当者の判断を支えています。

COLUMN ｜ あわせて読みたい 状態基準保全(CBM)における潤滑診断の役割と活用5ステップ 摩耗粉診断はCBMの一部。潤滑診断全体の役割と導入5ステップを整理して解説します。 詳しく読む →

摩耗粉5つの形状と、そこから見抜く故障の前兆

ここからは、フェログラフィー分析で実際に観察される代表的な摩耗粉を、形状別に5つに分けて解説します。それぞれの形が、設備内部のどんな状態を示しているのかを理解することが、故障予知の核心です。

形状1：正常摩耗粉（ラビング摩耗粉）

もっとも一般的に見られるのが、薄い板状・平らな形をした正常摩耗粉です。大きさはおおむね0.5〜15µm程度で、機械が正常に運転している際に滑り面から発生します。量が安定していれば、設備は健全な状態にあると判断できます。

形状2：切削摩耗粉（カッティング摩耗粉）

らせん状・湾曲した線状・コイル状の形をしているのが切削摩耗粉です。硬い異物や突起が軟らかい金属面を削り取ることで発生し、まるで旋盤の切り屑のような見た目になります。これが多く検出される場合、研磨摩耗（アブレシブ摩耗）が進行しているサインです。

形状3：球状摩耗粉（スフェリカル摩耗粉）

その名の通り、直径1〜5µm程度の小さな球形をしているのが球状摩耗粉です。これは転がり軸受の内部に生じた微小な疲労亀裂（クラック）の中で形成されると考えられており、転がり疲れ（フレーキング）の初期段階を示す重要なサインとされています。

球状摩耗粉は、本格的なはく離が表面化するよりも前の段階で検出できる可能性があるため、軸受の余寿命を推定するうえで注目される摩耗粉です。

形状4：層状摩耗粉（ラミナー摩耗粉）

薄く引き伸ばされ、表面に穴が空いたような形状をしているのが層状摩耗粉です。転がり軸受で転動体が摩耗粉を押しつぶしながら通過することで生じるとされ、転がり疲れの進行を示唆します。比較的大きく、数十µmに達することもあります。

形状5：疲労摩耗粉・大型摩耗粉（ファティーグ／シビア摩耗粉）

厚みのある塊状で、表面がざらついた大型の摩耗粉が疲労摩耗粉です。大きさが20µm以上、ときには数百µmに達することもあり、これが検出された場合は摩耗が深刻な段階に進んでいる可能性が高くなります。歯車や軸受の表面が大きく剥離・損傷している状態を示します。

5つの摩耗粉の特徴を一覧で整理

色や材質からさらに踏み込んで診断する

分析フェログラフィでは、形状に加えて色も重要な情報になります。たとえば加熱を受けた鋼の摩耗粉は、温度に応じて青や藁色に変色します。これにより、その粉が異常な高温にさらされた場所から出たものかどうかを推定できます。銅合金なら黄色〜赤、アルミなら白っぽいといった具合に、材質ごとの色の違いから発生部位を絞り込むことも可能です。

CASE STUDY ｜ 関連する導入事例 鉄鋼アンローダーのギア摩耗を油種変更で抑制｜異常発熱と摩耗粉が減少 摩耗粉の増加が異常摩耗の予兆に。油種変更で摩耗粉と発熱を同時に抑えた実例です。 事例を読む →

フェログラフィー分析に関するよくある質問

まとめ

1. フェログラフィー分析は潤滑油中の摩耗粉を抽出・観察し、形状・大きさ・色から設備の摩耗状態を診断する手法です。
2. 一般的な性状分析（動粘度・酸価・水分・汚染度）が捉えにくい「摩耗のメカニズム」を、粒子の形状から直接読み解けます。
3. 分析フェログラフィ（精密観察）と定量フェログラフィ（量の数値把握）を使い分けることで、効率的な状態監視ができます。
4. 正常・切削・球状・層状・疲労の5つの摩耗粉形状を読み解くことで、摩耗のメカニズムと進行度を推定できます。
5. 日常はトレンド監視、異常時は精密観察という二段構えの運用が、突発故障の予防に効果的です。

この記事を書いた人

郁（フミ）

近畿インペリアル　営業部 主任

工業用潤滑剤の専門商社に5年間勤務。適油選定・オイル分析サポートから現場での更油作業まで自ら担当し、鉄鋼・食品・プラントなど多業種の設備保全を支援。営業担当としてお客様と現場に向き合い続けた実体験をもとに、「現場の担当者が本当に知りたいこと」を軸に記事を執筆しています。