JPH0675858B2 - Method of manufacturing ceramic sphere - Google Patents
Method of manufacturing ceramic sphereInfo
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- JPH0675858B2 JPH0675858B2 JP60121728A JP12172885A JPH0675858B2 JP H0675858 B2 JPH0675858 B2 JP H0675858B2 JP 60121728 A JP60121728 A JP 60121728A JP 12172885 A JP12172885 A JP 12172885A JP H0675858 B2 JPH0675858 B2 JP H0675858B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はボールベアリング等に用いられるセラミックス
球体の製造方法に関する。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic sphere used for a ball bearing or the like.
ボールベアリング等のボールは耐摩耗性等の機械的特性
が優れていることが要求されるため、その材料としてセ
ラミックスを用いることが注目されている。こうしたセ
ラミックス球体は従来、(a)転動造粒法、(b)攪拌
造粒法、(c)機械プレス法、(d)アイソスタティッ
クプレス法、(e)ダンゴジメ法等により製造されてい
る。Balls such as ball bearings are required to have excellent mechanical properties such as wear resistance, and therefore attention is paid to the use of ceramics as the material thereof. Such ceramic spheres have been conventionally manufactured by (a) rolling granulation method, (b) stirring granulation method, (c) mechanical pressing method, (d) isostatic pressing method, (e) dango dime method and the like.
(a)の転動造粒法又は(b)の攪拌造粒法はセラミッ
クスの粉体を転動又は攪拌しながら、水や有機溶媒、結
合剤、その他可塑剤等の添加物を添加し、球状に成形す
るものである。しかし、これらの方法では球体内で密度
が不均一となる傾向があり、耐摩耗性を向上させること
が困難である。In the rolling granulation method (a) or the stirring granulation method (b), while rolling or stirring the ceramic powder, additives such as water, an organic solvent, a binder and other plasticizers are added, It is formed into a spherical shape. However, with these methods, the density tends to be non-uniform in the sphere, and it is difficult to improve wear resistance.
(c)の機械プレス法は、加圧方向が一方向であるの
で、球体の成形には本質的に適しておらず、シリンダー
状又はたわら状の成形体に適用されるに留まっている。
また、やはり成形体内で密度が不均一となるという問題
がある。The mechanical pressing method of (c) is essentially unsuitable for forming spheres because the pressing direction is one direction, and is applied only to cylindrical or straw-shaped formed bodies.
There is also a problem that the density becomes non-uniform in the molded body.
(d)のアイソスタティック法は、球状成形体を均一な
密度で成形するのに有効な方法である。しかし、球状の
型にセラミックスの粉体を充填するのに時間がかかるた
め、生産性が低い。The isostatic method (d) is an effective method for molding spherical molded bodies with a uniform density. However, since it takes time to fill the spherical mold with the ceramic powder, the productivity is low.
(e)のダンゴジメ法は、粘土を含むようなセラミック
スについては従来から使用されているが、ファインセラ
ミックスの成形法としてはまだ確立されていない。The dango dime method of (e) has been conventionally used for clay-containing ceramics, but has not yet been established as a method for forming fine ceramics.
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、生産
性を低下させることなく、低コストで密度の均一なセラ
ミックス球体を製造し得る方法を提供しようとするもの
である。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method capable of producing a ceramic sphere having a uniform density at a low cost without lowering the productivity.
本発明のセラミックス球体の製造方法は、セラミックス
粉体、液体及び結合剤を転動又は攪拌させて球体を形成
する工程と、この球体を乾燥する工程と、この球体表面
に乾燥状態を維持するための保護膜を形成する工程と、
アイソスタティックプレスにより加圧成形を行なう工程
と、得られた成形体を焼成する工程とを具備したことを
特徴とするものである。The method for producing a ceramic sphere of the present invention comprises a step of rolling or stirring ceramic powder, a liquid and a binder to form a sphere, a step of drying the sphere, and a step of maintaining a dry state on the surface of the sphere. A step of forming a protective film of
The method is characterized by comprising a step of performing pressure molding by an isostatic press and a step of firing the obtained molded body.
このような方法によれば、転動造粒法又は攪拌造粒法の
量産性を生かすとともに、アイソスタティック法を用い
ることにより成形密度の均一性の高いセラミックス球体
を得ることができる。この結果、耐摩耗性等に優れたセ
ラミックス球体を低コストで得ることができる。According to such a method, the mass productivity of the rolling granulation method or the stirring granulation method can be utilized, and by using the isostatic method, it is possible to obtain a ceramic sphere having a high uniformity of the molding density. As a result, ceramic spheres having excellent wear resistance can be obtained at low cost.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例1 まず、比表面積5m2/gのイットリア部分安定化ジルコニ
ア粉100重量部と、ポリビニルアルコールの5%水溶液3
0重量部とを予め混合した後、転動造粒機を用いて、直
径がそれぞれ2.5mm、6.3mm、12.5mmの3種の球体に造粒
した。次に、この球体を乾燥し、球体中の残留水分を0.
5%に調整した。つづいて、市販のゴムノリを灯油で3
倍に希釈したものを用意し、前記球体に吹きかけなが
ら、転動乾燥を行ない、球体の表面に約0.1mmのゴム膜
を形成させた。Example 1 First, 100 parts by weight of yttria partially stabilized zirconia powder having a specific surface area of 5 m 2 / g and 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol 3
After premixing with 0 part by weight, three types of spheres having diameters of 2.5 mm, 6.3 mm and 12.5 mm were granulated using a rolling granulator. Next, the spheres are dried to reduce the residual water content in the spheres to zero.
Adjusted to 5%. Next, use commercially available rubber paste with kerosene 3
A double diluted product was prepared and tumbled and dried while spraying on the sphere to form a rubber film of about 0.1 mm on the surface of the sphere.
次いで、得られた球体をそれぞれ2つのグループに分
け、一方のグループ(実施例)については湿式のアイソ
スタティックプレスを用いて、2トン/cm2の圧力で加
圧した。この成形により球体の直径はそれぞれ2mm、5m
m、10mm程度まで圧縮された。他方のグループ(比較
例)についてはアイソスタティックプレスによる加圧を
行なわなかった。Then, each of the obtained spheres was divided into two groups, and one group (Example) was pressurized with a pressure of 2 ton / cm 2 using a wet isostatic press. By this molding, the diameter of the sphere is 2 mm and 5 m
It was compressed to about m and 10 mm. The other group (Comparative Example) was not pressed by the isostatic press.
次いで、各球体をアルミナ製匣鉢の中に入れ、空気中、
1500℃で2時間焼成を行なった。この結果、実施例の球
体の直径はそれぞれ1.4mm、3.6mm、7.1mmとなった。ま
た、比較例の球体の直径はそれぞれ1.6mm、3.9mm、7.8m
mとなった。Then, put each sphere in an alumina bowl, in air,
Baking was performed at 1500 ° C. for 2 hours. As a result, the diameters of the spheres of the examples were 1.4 mm, 3.6 mm and 7.1 mm, respectively. Also, the diameters of the spheres of the comparative examples are 1.6 mm, 3.9 mm and 7.8 m, respectively.
It became m.
以上のようにして得られたジルコニア球体をポリビン中
に投入して一昼夜空ずりを行ない、表面を滑らかにし
た。その後、ポットミル中に投入して時間と摩耗率との
関係を調べ、耐摩耗テストを行なった。この結果を図に
示す。The zirconia spheres obtained as described above were placed in a polybin and subjected to skid for a whole day and night to smooth the surface. Then, it was put into a pot mill, the relationship between time and wear rate was investigated, and a wear resistance test was conducted. The results are shown in the figure.
図から明らかなように、実施例の方法により得られたジ
ルコニア球体と、転動のみを行ない、アイソスタティッ
クプレスによる加圧を行なわなかった比較例のジルコニ
ア球体とを比較すると、同一時間では比較例の方が摩耗
率がはるかに大きくなっている。これは、比較例の方法
ではアイソスタティックプレスによる加圧を行なってい
ないため、球体中の密度が不均一となっていることによ
ると考えられる。As is clear from the figure, when comparing the zirconia spheres obtained by the method of the example with the zirconia spheres of the comparative example that were rolling only and were not pressurized by the isostatic press, the comparative examples were the same time. Has a much higher wear rate. It is considered that this is because the density of the spheres was non-uniform because the method of the comparative example did not apply pressure by the isostatic press.
また、直径7.8mmの焼成ジルコニア球体100kgを製造する
のに従来のアイソスタティックプレス法では10.25時間
の労務が必要であったのに対し、本発明方法ではわずか
に1.5時間の労務を要するだけとなり、大幅に生産性を
向上することができた。Further, in the conventional isostatic press method in order to produce 100 kg of sintered zirconia spheres having a diameter of 7.8 mm, labor of 10.25 hours was required, whereas in the method of the present invention, labor of only 1.5 hours was required, We were able to greatly improve productivity.
実施例2 まず、比表面積25m2/g、純度99.99%のアルミナ粉100重
量部を転動造粒機に投入し、回転させながら、予め0.5
重量部の硫酸マグネシウムを50重量部のポリエチレンオ
キサイド10%水溶液に溶解させた溶液を吹きかけ、直径
8mmの球体に造粒した。次に、この球体を乾燥し、水分
を除去した。つづいて、ポリビニルブチラールをメチル
エチルケトンに溶解したものを用意し、前記球体に吹き
かけながら、転動乾燥を行ない、球体の表面に約0.05mm
のポリビニルブチラール膜を形成させた。Example 2 First, 100 parts by weight of alumina powder having a specific surface area of 25 m 2 / g and a purity of 99.99% was put into a tumbling granulator and, while rotating, 0.5
A solution prepared by dissolving 50 parts by weight of magnesium sulfate in 50 parts by weight of a 10% aqueous solution of polyethylene oxide is sprayed, and the diameter is
Granulated into 8 mm spheres. Next, this sphere was dried to remove water. Then, prepare a solution of polyvinyl butyral dissolved in methyl ethyl ketone, tumbling dry while spraying on the sphere, about 0.05 mm on the surface of the sphere.
Of polyvinyl butyral film was formed.
次いで、この球体を20メッシュの網で製作した袋に入
れ、アイソスタティックプレスを用いて1.5トン/cm2の
圧力で加圧した。この加圧により球体の直径は5.5mmと
なった。つづいて、この球体と比較のためアイソスタテ
ィックプレスで加圧していない球体とをアルミナ匣鉢に
入れ、空気中、1450℃で2時間焼成し、アルミナ球体を
得た。Then, the spheres were placed in a bag made of a 20 mesh net and pressed with an isostatic press at a pressure of 1.5 ton / cm 2 . This pressure resulted in a sphere diameter of 5.5 mm. Subsequently, for comparison, this sphere and a sphere that was not pressed by an isostatic press were placed in an alumina bowl and baked in air at 1450 ° C. for 2 hours to obtain an alumina sphere.
得られたアルミナ球体の密度は3.95g/cm3であり、ビッ
カース硬度は荷重5kgにて1600kgf/mm2であった。一方、
アイソスタティックプレスを行なわずに焼成した球体の
密度は3.58g/cm3であり、ビッカース硬度は荷重5kgにて
1080kgf/mm2であった。The density of the obtained alumina spheres was 3.95 g / cm 3 , and the Vickers hardness was 1600 kgf / mm 2 at a load of 5 kg. on the other hand,
The density of the spheres fired without isostatic pressing is 3.58 g / cm 3 , and the Vickers hardness is 5 kg load.
It was 1080 kgf / mm 2 .
次に、これら2種類のアルミナ球体を直径4mmに研摩
し、スラスト軸受にそれぞれ10個づつはめこみ、接触応
力200kgf/mm2、毎分600回転でころがり耐久試験を行な
った。その結果、アイスタティックプレスを行なわなか
った球体では26時間経過した時点で表面にかけが発生し
たのに対し、本発明方法により得られたアルミナ球体は
100時間経過しても何ら変化が認められなかった。Next, these two types of alumina spheres were polished to a diameter of 4 mm, 10 thrust bearings each were fitted, and a rolling durability test was conducted at a contact stress of 200 kgf / mm 2 and 600 rpm. As a result, in the spheres which were not subjected to the eye static pressing, the surface was cracked after 26 hours, whereas the alumina spheres obtained by the method of the present invention were
No change was observed after 100 hours.
なお、上記実施例ではジルコニア及びアルミナの球体を
製造する場合について説明したが、本発明方法はこれに
限らず窒化珪素や炭化珪素等の非酸化物、あるいはムラ
イト、スピネル、コージュライトのような複合酸化物に
も同様に適用できることは勿論である。In the above examples, the case of producing spheres of zirconia and alumina was described, but the method of the present invention is not limited to this, non-oxides such as silicon nitride and silicon carbide, or composites such as mullite, spinel and cordierite. Needless to say, the same applies to oxides.
また、セラミックス粉体と転動造粒に用いる液体との組
合せについては、例えばβ−アルミナやマグネシアのよ
うに水をきらうセラミックス粉体を使用する場合にはア
セトンやトルエン等の有機溶媒とし、結合剤もそれに合
わせたものを用いればよい。Regarding the combination of the ceramic powder and the liquid used for rolling granulation, for example, when a water-resistant ceramic powder such as β-alumina or magnesia is used, an organic solvent such as acetone or toluene may be used. The agent may be used according to it.
以上詳述した如く本発明によれば、高い生産性で密度の
均一性の高いセラミックス球体を製造することができ、
ひいては耐摩耗性が良好で長寿命のセラミックス製ベア
リング等を安価に製造できる等顕著な効果を奏するもの
である。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to manufacture a ceramic sphere having high productivity and high density uniformity,
As a result, it is possible to produce a ceramic bearing or the like having good wear resistance and long life at low cost, which is a remarkable effect.
図は本発明の実施例の方法及び比較例の方法によりそれ
ぞれ製造されたジルコニア球体の耐摩耗テストにおける
時間と摩耗率との関係を示す線図である。The figure is a diagram showing the relationship between time and wear rate in a wear resistance test of zirconia spheres produced by the method of the example of the present invention and the method of the comparative example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 達生 千葉県東金市小沼田字戌開1573の8 東芝 セラミツクス株式会社東金工場内 (56)参考文献 特公 昭55−16044(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuo Nomura 87-1573, Tokai, Onuma, Togane-shi, Chiba, Toshiba Ceramics Co., Ltd. Togane Plant (56) References Japanese Patent Publication Sho 55-16044 (JP, B2)
Claims (2)
又は攪拌させて球体を形成する工程と、この球体を乾燥
する工程と、この球体表面に乾燥状態を維持するための
保護膜を形成する工程と、アイソスタティックプレスに
より加圧成形する工程と、得られた成形体を焼成する工
程とを具備したことを特徴とするセラミックス球体の製
造方法。1. A step of rolling or stirring ceramic powder, a liquid and a binder to form a sphere, a step of drying the sphere, and a protective film for maintaining a dry state on the surface of the sphere. And a step of press-molding by an isostatic press, and a step of firing the obtained molded body.
がら液体及び結合剤を添加するか、又はセラミックス粉
体に予め結合剤溶液を添加した後、転動もしくは攪拌す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のセラミ
ックス球体の製造方法。2. A method of adding a liquid and a binder while rolling or stirring ceramic powder, or adding a binder solution to ceramic powder in advance and then rolling or stirring. 2. The method for producing a ceramic sphere according to item 1 above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121728A JPH0675858B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Method of manufacturing ceramic sphere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121728A JPH0675858B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Method of manufacturing ceramic sphere |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279508A JPS61279508A (en) | 1986-12-10 |
| JPH0675858B2 true JPH0675858B2 (en) | 1994-09-28 |
Family
ID=14818409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60121728A Expired - Lifetime JPH0675858B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Method of manufacturing ceramic sphere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675858B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516044A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-04 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP60121728A patent/JPH0675858B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61279508A (en) | 1986-12-10 |
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