JPH06658B2 - セラミック摺動部品およびその製造方法 - Google Patents

セラミック摺動部品およびその製造方法

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JPH06658B2 JP63268695A JP26869588A JPH06658B2 JP H06658 B2 JPH06658 B2 JP H06658B2 JP 63268695 A JP63268695 A JP 63268695A JP 26869588 A JP26869588 A JP 26869588A JP H06658 B2 JPH06658 B2 JP H06658B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミック部品に関し、特にボールベアリン
グなどの摺動部品に用いられるセラミック摺動部品およ
びその製造方法に関する。
（従来の技術） 近年、耐摩耗性、耐熱性あるいは耐酸性などの諸特性に
すぐれたセラミック材料を、各種摺動部材として用いる
ことが試みられている。たとえば、セラミック材料で構
成されたボールベアリングは、金属のそれに比べて、運
転中に潤滑油が切れても焼付きを起こさず、また耐摩耗
性にすぐれることから各種機械用のベアリング部材とし
て期待されている。
従来、このような摺動部材を構成するセラミック材料と
しては、機械的強度にすぐれた窒化ケイ素系、炭化ケイ
素系、アルミナ系、あるいは窒化チタン系セラミック材
料が主として用いられている。また、これらのセラミッ
ク材料を用いて摺動部品を製造する方法も種々実施され
ている。たとえば、ボールベアリングを形成する場合の
一例を挙げると、まず所定の原料セラミック粉末をバイ
ンダーと共に混合して所定の手段で成形したのち、これ
を焼結し、必要な後処理を施すことにより得られる。
（発明が解決しようとする課題） 従来の方法で得られる摺動部品、たとえばボールベアリ
ングは、その使用過程において、短時間でボール表面に
材料の剥離が生ずるものがしばしばあることが判明して
いる。このような剥離現象の出現はセラミック摺動部品
にとっては致命的であり、部品の品質の安定性ならびに
信頼性の点で問題となる。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、剥離などの欠陥部が発生せず安定した品質を
有するセラミック摺動部品ならびにその製造方法を提供
することを目的としている。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段および作用） 発明の概要 本発明に係るセラミック摺動部品は、セラミック材料中
の金属成分の含有量が３５００ppm以下であることを特
徴としている。
さらに、本発明のセラミック摺動部品の製造方法は、原
料セラミック粉末をスラリー化したのち、これを造粒
し、所定形状に成形し、焼結することによってセラミッ
ク摺動部品を得る方法であって、前記工程の少なくとも
一つの工程において含有金属成分の実質的な除去を行う
ことを特徴としている。
発明の具体的説明 本発明者の研究によれば、摺動部品の使用中に剥離が生
じたものの表面をＸ線マイクロアナライザによって分析
した結果、当該剥離部分から多量の鉄（Ｆｅ）が検出さ
れた。この事実に着目して更に研究したところ、原料セ
ラミック材料中に不可避的に存在する鉄に起因して、焼
結時にこの鉄粒子を核とする何らかの凝集現象が生じ、
これが部品表面に析出して表面層に３０〜１００μｍ程
度の凝集体が形成されることが分かった。この凝集体は
剥離され易く、機械的応力に伴ってウロコ状に剥離して
いき、これが摺動部品の品質低下の原因となっていたの
である。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、セ
ラミック材料中に不可避的に存在する上記のような剥離
の要因となる金属成分を積極的に排除することを特徴と
している。なお、上述したような部品表面層での剥離現
象は、鉄のみならず、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗなどの金属成分に
おいても同様に生じ、さらに、ＷＣなど金属化合物など
の存在によっても生じ得る。したがって、本発明におい
ては、金属成分としては、このような成分をも含むもの
とする。
本発明のセラミック摺動部品を構成する原料セラミック
材料は、従来、摺動部品用の材料として用いられている
セラミックスが適宜用いられ得る。具体的には、その用
途に応じて、たとえば、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系、
アルミナ系、あるいは窒化チタン系セラミック材料が用
いられ、さらにこれらの混合材料も用いられ得る。
本発明のセラミック摺動部品を製造する場合は、通常、
まず原料セラミック粉末をスラリー化したのち、これを
造粒し、所定形状に成形し、焼結することによつてセラ
ミック摺動部品を得る方法が採られ得るが、上記の工程
の少なくとも一つの工程において含有金属成分の実質的
な除去を行う。
このような金属成分の積極的な除去は、たとえば、原料
セラミック粉末をスラリー化したのち、磁石が装着され
たスクリーンフィルタを用いて該スラリーをろ過するこ
とによって行われ得る。
また、原料段階で金属成分を除去する方法としては、た
とえば、原料セラミック粉末をスラリー化する前に、該
原料セラミック粉末を磁石と接触させることによって、
原料セラミック粉末中の金属成分を予め選別し除去する
方法が有効である。
さらにまた、前述したスラリーを所定方法で造粒したの
ち、該造粒物を磁石と接触させることによって、造粒物
中の金属成分を選別し除去する方法も有効である。
本発明においては、上述した種々の方法の少なくとも１
種、あるいは２種類以上を組合わせて行うことが肝要で
ある。本発明においては、上記のような方法を用して、
セラミック材料中の金属成分を実質的に除去することが
重要であるが、前述した剥離現象を実質的に抑制するた
めには、材料中の金属成分の含有量を３５００ppm以
下、さらには３００ppm以下に制限することが好まし
い。
特に、鉄の含有量は２０００ppm以下、さらには２００p
pm以下に制限することが好ましい。
（実施例） 以下、実際の製造例に基づいて本発明を説明するが、本
発明は下記の実施例の記載に制限されるものではない。
重量比で、Ｓｉ３Ｎ４：１００部、Ｙ２Ｏ３：５部，Ａ
ｌ２Ｏ３：４部，ＡｌＮ：３部，ＴｉＯ２：１．５部の
割合で原料セラミック粉末を調合し、溶剤、バインダー
と共に混合、撹拌して原料スラリーを調製した。
次に、このスラリーを電磁石がその周囲に装着されたス
クリーンを用いてろ過した。さらに、このろ過液を墳霧
乾燥法によって造粒し、得られた顆粒を加圧成形し、そ
の後、添加したバインダーを電気炉中で加熱分解昇華さ
せてから焼結を行った。得られた焼結物に必要に応じて
若干の研磨加工を施すことによって鉄の含有量を２００
０ppm以下とした摺動部品（ボールベアリング）を得
た。
このようにして得られた本発明のボールベアリングなら
びに従来のボールベアリングについて、転がり疲労寿命
を測定したところ、従来のボールベアリングは平均４０
０時間、最短５０時間の寿命であったが、本発明のボー
ルベアリングでは平均４２０時間、最短３００時間の寿
命であった。測定条件は、荷重４００kg回転数１２００
rpm、ボール径１０mm、相手材がＳＵＳ−２（円板）の
条件で行った。
上記の転がり疲労寿命測定の結果からも分るように、本
発明のセラミック摺動部材は、転がり疲労寿命のばらつ
きが格段に減少し、品質が飛躍的に向上することが認め
られた。
〔発明の効果〕
本発明のセラミック摺動部品においては、セラミック材
料中の金属成分が実質的に排除されているので、摺動部
品表面における剥離現象を効果的に防止することがで
き、品質の安定性にすぐれている。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミック材料中の金属成分の含有量が３
    ５００ppm以下であることを特徴とするセラミック摺動
    部品。
  2. 【請求項２】前記金属成分が鉄であり、その含有量が２
    ０００ppm以下である、請求項１のセラミック摺動部
    品。
  3. 【請求項３】前記摺動部品がボールベアリングである請
    求項１のセラミック摺動部品。
  4. 【請求項４】原料セラミック粉末をスラリー化したの
    ち、これを造粒し、所定形状に成形し、焼結することに
    よってセラミック摺動部品を得る方法であって、前記工
    程の少なくとも一つの工程において含有金属成分の実質
    的な除去を行うことを特徴とするセラミック摺動部品の
    製造方法。
  5. 【請求項５】原料セラミック粉末をスラリー化したの
    ち、磁石が装着されたスクリーンを用いて該スラリーを
    ろ過することによってスラリー中の金属成分を除去する
    請求項４の方法。
  6. 【請求項６】原料セラミック粉末をスラリー化する前
    に、該原料セラミック粉末を磁石と接触させることによ
    って、原料セラミック粉末中の金属成分を予め選別し除
    去する請求項４の方法。
  7. 【請求項７】前記スラリーを造粒したのち、該造粒物を
    磁石と接触させることによって、造粒物中の金属成分を
    選別し除去する請求項４の方法。
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