JP2001233671A - Zirconium oxide sintered compact and ball bearing and bearing member using the same - Google Patents
Zirconium oxide sintered compact and ball bearing and bearing member using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、適度な電気抵抗値
を有する酸化ジルコニウム焼結体、またはそれを用いた
ベアリングボール並びにベアリング部材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconium oxide sintered body having an appropriate electric resistance value, or a bearing ball and a bearing member using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ハードディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）等の磁気記録装置、光ディスク装置またはＤＶＤ、
モバイル製品、各種ゲーム機器などの発達は目覚しいも
のがある。これらは通常、スピンドルモータ等の回転駆
動装置により回転軸を高速回転させることにより各種デ
ィスクドライブを機能させている。2. Description of the Related Art In recent years, hard disk drives (HD)
D) and other magnetic recording devices, optical disk devices or DVDs,
The development of mobile products and various game machines has been remarkable. Usually, these various disk drives are made to function by rotating a rotation shaft at high speed by a rotation drive device such as a spindle motor.
【０００３】従来、このような回転軸を支えるベアリン
グ（軸受）部材、特にベアリングボールには軸受鋼等の
金属が用いられていた。しかしながら、軸受鋼等の金属
は耐摩耗性が十分ではないことから、例えば前記電子機
器等のように5,000rpm以上の高速回転が要求される分野
においては寿命のバラツキが大きく信頼性のある回転駆
動を提供できずにいた。Conventionally, metal such as bearing steel has been used for a bearing (bearing) member for supporting such a rotating shaft, particularly for a bearing ball. However, since metals such as bearing steel do not have sufficient wear resistance, in fields where high-speed rotation of 5,000 rpm or more is required, for example, in the above-mentioned electronic devices, etc., there is a large variation in life and a reliable rotation drive. Could not provide.
【０００４】このような不具合を解決するために近年は
ベアリングボールに窒化珪素を用いることが試みられる
ようになっていた。窒化珪素はセラミックスの中でも摺
動特性に優れることから耐摩耗性は十分であり、高速回
転を行ったとしても信頼性のある回転駆動を提供するこ
とができていることが確認されている。[0004] In recent years, attempts have been made to use silicon nitride for bearing balls in order to solve such problems. Silicon nitride has excellent abrasion resistance because of its excellent sliding properties among ceramics, and it has been confirmed that a reliable rotation drive can be provided even at high speed rotation.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化珪
素製ベアリングボールは電気的に絶縁物であることから
高速回転を行った際に発生する静電気を軸受鋼等の金属
部材により作製された回転軸部、ボール受け部（いわゆ
るベアリングボール以外のベアリング部材の構成要素）
に上手く静電気が発散されないと言った問題が発生して
しまうことが分かった。However, since the bearing balls made of silicon nitride are electrically insulative, static electricity generated during high-speed rotation is reduced by a rotating shaft made of a metal member such as bearing steel. , Ball receiving part (components of bearing members other than so-called bearing balls)
It turned out that the problem that static electricity was not dissipated well occurred.
【０００６】このように静電気が上手く発散されず必要
以上に帯電してしまうと電子機器、例えばハードディス
クドライブ等のように磁気的信号を用いる記録媒体に悪
影響を与えてしまい、その結果ハードディスク等の電子
機器そのものを破壊してしまうと言った現象が起きてい
た。If the static electricity is not sufficiently dissipated and charged more than necessary, the recording medium using a magnetic signal such as an electronic device such as a hard disk drive is adversely affected. A phenomenon that said that the equipment itself was destroyed was occurring.
【０００７】さらに、ハードディスクドライブの小型
化、高容量化に伴い回転数も10,000rpm以上とさらなる
高速回転が要求されている。このような高速回転が行わ
れるとベアリングボールは摺動により加熱される。この
とき窒化珪素製ベアリングボールでは線膨張係数が回転
軸部やボール受け部を構成する軸受鋼、例えばSUJ2とは
大きく異なるため、熱膨張に伴う熱歪により非同期フレ
が生じてしまい、この点からも高速回転を長時間行うこ
と対しての対応は十分ではなかった。Further, with the miniaturization and high capacity of the hard disk drive, the number of rotations is required to be even higher than 10,000 rpm. When such high-speed rotation is performed, the bearing balls are heated by sliding. At this time, since the linear expansion coefficient of the silicon nitride bearing ball is significantly different from that of the bearing steel constituting the rotating shaft portion and the ball receiving portion, for example, SUJ2, asynchronous deflection occurs due to thermal strain accompanying thermal expansion. However, the response to long-time high-speed rotation was not sufficient.
【０００８】一方、従来から電気抵抗値が10-3Ω・cm程
度を示す低電気抵抗の酸化ジルコニウム焼結体は存在し
ている。このような酸化ジルコニウム焼結体は主に切削
工具などに使われているが、低電気抵抗を実現するため
に炭化物などの導電性付与物を多量に添加させねばなら
ない。多量の導電性付与物を添加した酸化ジルコニウム
焼結体は確かに電気抵抗値は下がるものの、多量に添加
された導電性付与物どうしが凝集し易く、凝集粒子が多
数酸化ジルコニウム焼結体中に分散され易くなってしま
う。On the other hand, a zirconium oxide sintered body having a low electric resistance having an electric resistance value of about 10 −3 Ω · cm has conventionally existed. Such a zirconium oxide sintered body is mainly used for a cutting tool or the like, but a large amount of a conductivity-imparting substance such as a carbide must be added in order to realize a low electric resistance. Although the zirconium oxide sintered body to which a large amount of conductivity-imparting substance is added certainly has a lower electric resistance value, a large amount of conductivity-imparting substance is easily aggregated, and a large number of aggregated particles are contained in the zirconium oxide sintered body. It becomes easy to be dispersed.
【０００９】例えば、ベアリングボールのように常に全
体から圧縮荷重を受けるような用途においては、このよ
うな凝集粒子が多数あるとそこから亀裂が入り易く摺動
特性が劣化してしまう。従って、ベアリングボールのよ
うに全体から圧縮荷重を受けながら使用されるものにお
いては凝集粒子があまり多くない方が好ましい。[0009] For example, in an application such as a bearing ball which always receives a compressive load from the whole, if there are a large number of such agglomerated particles, cracks are liable to be formed therefrom and the sliding characteristics are deteriorated. Therefore, it is preferable that there is not so much agglomerated particles in a bearing ball used while receiving a compressive load from the whole, such as a bearing ball.
【００１０】本発明は上記したような問題を解決するた
めになされたものであって、所定の電気抵抗値を有し、
導電性付与物の分散状態を制御した導電性酸化ジルコニ
ウム焼結体を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a predetermined electric resistance value.
An object of the present invention is to provide a conductive zirconium oxide sintered body in which the state of dispersion of a conductivity imparting substance is controlled.
【００１１】さらにこのような導電性酸化ジルコニウム
焼結体を用いることにより、安定した高速回転を実現す
ると共に、導電性付与物を添加することにより電気抵抗
値を制御し必要以上に静電気が帯電することを防止する
ことができることからハーディディスクドライブ等の電
子機器を回転駆動させるためのベアリング部材に適した
ベアリングボール、並びにそのベアリングボールを用い
たベアリング部材を提供することを目的としている。Further, by using such a conductive zirconium oxide sintered body, a stable high-speed rotation is realized, and by adding a conductivity-imparting substance, the electric resistance value is controlled and the static electricity is charged more than necessary. It is an object of the present invention to provide a bearing ball suitable for a bearing member for rotationally driving an electronic device such as a hard disk drive, and a bearing member using the bearing ball.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を為
し得るために、酸化ジルコニウム焼結体中に存在する導
電性付与物の分散状態を特定、具体的には酸化ジルコニ
ウム焼結体中の任意の直線距離50μｍにおける導電性付
与物の数を3〜20個にすることを見い出した。According to the present invention, in order to achieve the above object, the dispersion state of the conductivity imparting substance present in the zirconium oxide sintered body is specified. It has been found that the number of conductivity-imparting materials at an arbitrary linear distance of 50 μm is 3 to 20.
【００１３】すなわち、本発明の酸化ジルコニウム焼結
体は、任意の直線距離50μｍにおける導電性付与物の数
が3〜20個であることを特徴とする酸化ジルコニウム焼
結体であり、好ましくはこの該導電性付与物の数は5〜1
0個である。That is, the zirconium oxide sintered body of the present invention is a zirconium oxide sintered body characterized in that the number of conductivity-imparting substances at an arbitrary linear distance of 50 μm is 3 to 20, preferably 5 to 1
There are zero.
【００１４】この導電性付与物は4a族，5a族，6a族，7a
族元素、硼素の炭化物，窒化物，硼化物の少なくとも１
種以上からなることが好ましく、さらに好ましくはタン
タル、チタン、ニオブ、タングステン、硼素の炭化物の
少なくとも１種以上である。また、導電性付与物の最大
径が10μｍ以下であることが好ましい。[0014] The conductivity-imparting substance is a group 4a, a group 5a, a group 6a, or a group 7a.
At least one of a group III element, boron carbide, nitride, and boride
Preferably, it is composed of at least one kind, more preferably at least one kind of carbides of tantalum, titanium, niobium, tungsten and boron. Further, the maximum diameter of the conductivity-imparting substance is preferably 10 μm or less.
【００１５】このような酸化ジルコニウム焼結体を、例
えばベアリングボールに適用すると特に効果的であり、
その際回転軸部材および／またはベアリングボール受部
が軸受鋼で形成されているとベアリングボールを形成す
る酸化ジルコニウムと線膨張係数の差が少ないので摺動
特性、例えば高速回転性が向上する。It is particularly effective to apply such a zirconium oxide sintered body to, for example, a bearing ball.
At this time, if the rotating shaft member and / or the bearing ball receiving portion is made of bearing steel, the difference in the coefficient of linear expansion from zirconium oxide forming the bearing ball is small, so that sliding characteristics, for example, high-speed rotation, are improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１７】本発明の酸化ジルコニウム焼結体は、導電
性付与物の分散状態に関し任意の直線距離50μｍにおけ
る導電性付与物の数が3〜20個としている。In the zirconium oxide sintered body of the present invention, regarding the dispersion state of the conductivity imparting material, the number of the conductivity imparting materials at an arbitrary linear distance of 50 μm is 3 to 20.
【００１８】この導電性付与物の数の数え方は、まず任
意の表面もしくは断面の拡大写真を取り、その写真に対
して任意に50μｍに相当する直線（太さ0.3mm）を引
き、その直線上に存在する導電性付与物をカウントす
る。In order to count the number of the conductivity-imparting materials, first, an enlarged photograph of an arbitrary surface or cross section is taken, and a straight line (thickness: 0.3 mm) corresponding to 50 μm is drawn on the photograph, and the straight line is drawn on the straight line. The conductivity imparting substance present is counted.
【００１９】拡大写真については2000倍（50μｍを10cm
で表示）以上が好ましく、この程度もしくはそれ以上の
倍率において酸化ジルコニウム焼結体の表面または断面
を観察した場合、直線距離50μｍに相当する長さの直線
を引くとき線径0.3mmであれば導電性付与物の数を数え
る上で、直線上に触れる触れないの判断のバラツキが小
さくなる。また、その酸化ジルコニウム焼結体中の導電
性付与物の数を数える上で直線距離50μｍあれば導電性
付与物の数のバラツキが少ないことから本発明では直線
距離50μｍを適用した。For an enlarged photograph, 2000 times (50 μm is converted to 10 cm
When the surface or cross section of the zirconium oxide sintered body is observed at a magnification of this level or more, when a straight line having a length corresponding to a linear distance of 50 μm is drawn, if the wire diameter is 0.3 mm, it is conductive. In counting the number of the property imparting substances, the variation in the judgment of touching on a straight line and not touching is reduced. In addition, when counting the number of conductivity-imparting substances in the zirconium oxide sintered body, if the linear distance is 50 μm, the variation in the number of conductivity-imparting substances is small, so the present invention applied a linear distance of 50 μm.
【００２０】また、酸化ジルコニウム焼結体中の直線距
離50μｍ中の導電性付与物の数の測定場所については後
述する均一混合を用いているのであれば導電性付与物が
均一混合されていることから簡易的に表面１ヶ所のみの
測定であっても問題はないが、通常、焼結体の表面２ヶ
所、断面２ヶ所合計４ヶ所について単位面積100μｍ×1
00μｍに相当する場所を選び、各測定個所の拡大写真に
対して直線距離50μｍに相当する線径0.3mmの直線を引
きその線に接触する導電性付与物の数を測定し該４ヶ所
の平均値で示すことが好ましい。In addition, as for the measurement place of the number of the conductivity-imparting substances within a linear distance of 50 μm in the zirconium oxide sintered body, if the uniform mixing described later is used, since the conductivity-imparting substances are uniformly mixed, it is simple. Although there is no problem even if the measurement is performed only at one surface, the unit area is usually 100 μm × 1 at two locations on the surface of the sintered body and two locations on the cross section.
A place corresponding to 00 μm was selected, a straight line having a line diameter of 0.3 mm corresponding to a linear distance of 50 μm was drawn on an enlarged photograph of each measurement point, and the number of conductive objects provided in contact with the line was measured. The average value of the four places was obtained. Preferably.
【００２１】拡大写真については特に限定されるもので
はないが、電子顕微鏡、ＸＤＳ、ＥＰＭＡなどが一般的
でありカラーマッピング処理を行うと導電性付与物を判
断し易くなる。Although there is no particular limitation on the enlarged photograph, an electron microscope, XDS, EPMA, or the like is generally used, and a color mapping process makes it easy to determine the conductivity imparting material.
【００２２】なお、拡大写真にて判断するときベアリン
グボールのように球面状を写真にとると写真の端部が湾
曲して写るため正確に表面の導電性付与物の存在状態を
示さないことが考えられるが単位面積100μｍ×100μｍ
のように微小な範囲を捕らえる上ではこの問題は考慮し
なくても実質的に問題はない。It should be noted that when judging from an enlarged photograph, if a spherical shape like a bearing ball is photographed, the end of the photograph is curved and may not accurately indicate the presence of the conductive material on the surface. Possible but unit area 100μm × 100μm
There is no practical problem even if this problem is not taken into consideration in capturing a minute range as described above.
【００２３】このとき導電性付与物は直線上に存在すれ
ばカウントされるため、必ずしも導電性付与物の中心部
が線上になければいけないわけではない。従って、導電
性付与物の端部が直線上に触れているものはすべて直線
距離50μｍにおける導電性付与物の数に含まれるものと
する。At this time, since the conductivity imparting substance is counted if it exists on a straight line, the center of the conductivity imparting substance does not necessarily have to be on the line. Therefore, all the end portions of the conductivity-imparting substance touching the straight line are included in the number of the conductivity-imparting substances at a linear distance of 50 μm.
【００２４】導電性付与物が任意の直線距離50μｍにお
ける数が2個以下である場合は、(1)導電性付与物の含有
量が少ないか(2)導電性付与物１個の最大径が極端に大
きい状態を示す。When the number of the conductivity-imparting substance at an arbitrary linear distance of 50 μm is 2 or less, (1) the content of the conductivity-imparting substance is small or (2) the maximum diameter of one conductivity-imparting substance is Indicates an extremely large state.
【００２５】例えば、(1)の含有量が少ない場合では酸
化ジルコニウム焼結体の電気抵抗値があまり下がらず、
導電性付与物を添加する効果が十分得られない。For example, when the content of (1) is small, the electric resistance of the zirconium oxide sintered body does not decrease so much.
The effect of adding the conductivity-imparting substance cannot be sufficiently obtained.
【００２６】また、(2)の場合では例えば直線距離50μ
ｍ中の導電性付与物の数は２個になるケースとして20μ
ｍの導電性付与物を含有している形態が考えられるが、
このような形態では実質的に酸化ジルコニウム焼結体の
中に導電性付与物の量が多くなりすぎ酸化ジルコニウム
焼結体が本来持つ耐摩耗性や線膨張係数が軸受鋼に近い
とする利点をいかせなくなる。In the case of (2), for example, a linear distance of 50 μm
The number of conductivity-imparting materials in m is 2
The form containing the conductivity imparting material of m is considered,
In such a form, the amount of the conductivity-imparting substance in the zirconium oxide sintered body becomes substantially too large, and the advantage that the wear resistance and the coefficient of linear expansion that the zirconium oxide sintered body originally has is close to that of the bearing steel is obtained. I can't help.
【００２７】一方、任意の直線距離50μｍ中の導電性付
与物の数が31個以上の場合は、(3)非常に細かい粒子を
多数添加しているか(4)焼結体を構成している成分のほ
とんどが導電性付与物である状態を示している。On the other hand, when the number of conductive substances in an arbitrary linear distance of 50 μm is 31 or more, (3) whether a large number of very fine particles are added or (4) the components constituting the sintered body This shows a state in which most of the material is a conductivity imparting material.
【００２８】(3)の状態では確かに所定の電気抵抗値は
得られるものの添加された導電性付与物が小さすぎるた
め、例えばベアリングボールに加工する際または加工後
にベアリングボールとして使用する際に導電性付与物の
脱粒が起き易い。脱粒が起きると、そこからクラックま
たはポアとなってしまうため割れ・カケの原因となりベ
アリングボールの寿命を短くしてしまう。In the state of (3), although a predetermined electric resistance value is obtained, the added conductivity imparting material is too small. For example, when the bearing ball is processed or used as a bearing ball after the processing, Shedding of the property imparting material is likely to occur. If shedding occurs, cracks or pores are formed from the shedding, causing cracks and chips, and shortening the life of the bearing ball.
【００２９】(4)の状態では(2)の状態と実質的に同じ状
態となる。そのため、このような形態では実質的に酸化
ジルコニウム焼結体の中に導電性付与物の量が多くなり
すぎ酸化ジルコニウム焼結体が本来持つ耐摩耗性の良さ
や線膨張係数が軸受鋼に近いとする利点をいかせなくな
る。The state (4) is substantially the same as the state (2). Therefore, in such a form, the amount of the conductivity imparting substance is substantially too large in the zirconium oxide sintered body, and the good wear resistance and the coefficient of linear expansion that the zirconium oxide sintered body originally has are close to those of the bearing steel. The advantage is that it cannot be neglected.
【００３０】従って、任意の直線距離50μｍ中の導電性
付与物の数は3〜20個がよく、好ましくは5〜10個であ
る。Therefore, the number of the conductivity-imparting substances within an arbitrary linear distance of 50 μm is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 10.
【００３１】導電性付与物の材質は酸化ジルコニウム焼
結体の電気抵抗値を下げることができるものであれば特
に限定されるものではないが、好ましくは4a族，5a族，
6a族，7a族元素、硼素の炭化物，窒化物，硼化物の少な
くとも１種以上からなる化合物であり、さらに好ましく
はタンタル、チタン、ニオブ、タングステン、硼素の炭
化物の少なくとも１種以上である。The material of the conductivity-imparting substance is not particularly limited as long as it can reduce the electric resistance value of the zirconium oxide sintered body.
It is a compound composed of at least one of the group 6a and 7a elements, boron carbide, nitride and boride, and more preferably at least one of tantalum, titanium, niobium, tungsten and boron carbide.
【００３２】本発明の酸化ジルコニウム焼結体は、例え
ばベアリングボールに使用されるため含有する導電性付
与物も当然ながら酸化ジルコニウム焼結体と共に摺動さ
れる。このため、導電性付与物にもある程度の摺動特性
は要求されることから前述の炭化物、窒化物、硼化物、
特に炭化物が好適である。Since the zirconium oxide sintered body of the present invention is used for, for example, a bearing ball, a conductivity imparting substance contained therein is naturally slid together with the zirconium oxide sintered body. For this reason, since the conductivity imparting material is required to have some sliding properties, the above-mentioned carbide, nitride, boride,
Particularly, carbide is preferable.
【００３３】酸化ジルコニウム焼結体中に存在する導電
性付与物の最大径が10μｍ以下、好ましくは5μｍ以
下、さらに好ましくは0.5〜3μｍである。The maximum diameter of the conductivity imparting substance present in the zirconium oxide sintered body is 10 μm or less, preferably 5 μm or less, more preferably 0.5 to 3 μm.
【００３４】本発明の導電性付与物の最大径とは凝集粒
子を含めてのサイズであり、酸化ジルコニウム焼結体の
表面または断面の拡大写真を見たときの導電性付与物粒
子または該凝集粒子において最も長い対角線を最大径と
する。The maximum diameter of the conductivity-imparting material of the present invention is a size including the agglomerated particles, and the conductivity-imparting material particles or the agglomeration when viewed on an enlarged photograph of the surface or cross section of the zirconium oxide sintered body. The longest diagonal line in the particle is the maximum diameter.
【００３５】なお、直線距離50μｍ中の導電性付与物の
数を数える上では個々の粒子一つ一つをカウントするた
め、凝集粒子のように多数の粒子が集まったものは線上
に存在する粒子一つ一つをカウントするものとする。従
って、例えば、直線距離50μｍ中に最大径が7μｍの凝
集粒子が1つと凝集していない導電性付与物粒子が1つ存
在していた場合、導電性付与物の数は2個ではなく、直
線距離50μｍ上に存在する該凝集粒子中の個々の粒子数
をカウントすることになる。つまり、最大径7μｍの凝
集粒子が３つの導電性付与物の凝集体（もちろん３つと
も50μｍの直線上に乗っている）だった場合、前述の凝
集していない導電性付与物粒子１つと合せて直線距離50
μｍ上に存在する導電性付与物の数は合計４個とカウン
トすることになる。When counting the number of conductive substances within a linear distance of 50 μm, each individual particle is counted. Therefore, a large number of particles such as agglomerated particles are counted as one particle existing on the line. One shall be counted. Therefore, for example, when there is one conductive imparting particle that is not aggregated with one aggregated particle having a maximum diameter of 7 μm in a linear distance of 50 μm, the number of conductive imparting substances is not two, and the linear distance is 50 μm. The number of individual particles in the aggregated particles present above will be counted. In other words, when the aggregated particles having a maximum diameter of 7 μm are aggregates of three conductivity-imparting substances (all three are on a straight line of 50 μm), the above-mentioned one non-aggregated conductivity-imparting substance particles are combined. Straight line distance 50
The number of the conductivity imparting substances existing on μm is counted as four in total.
【００３６】前述のように本発明では任意の直線距離50
μｍ中における導電性付与物の数を規定したものであ
る。このような形態を示す酸化ジルコニウム焼結体の電
気抵抗値が107〜0.1Ω・ｃｍであることが好ましい。本
発明の酸化ジルコニウム焼結体は特に用途が限定される
ものではないが、ハードディスクドライブなどの電子機
器を回転駆動させるためのモータ機器に具備されるベア
リングボールに用いることが最適である。As described above, in the present invention, an arbitrary linear distance 50
This defines the number of conductive substances in μm. The zirconium oxide sintered body having such a form preferably has an electric resistance of 10 7 to 0.1 Ω · cm. Although the use of the zirconium oxide sintered body of the present invention is not particularly limited, it is optimally used for a bearing ball provided in a motor device for rotating and driving an electronic device such as a hard disk drive.
【００３７】このとき電気抵抗値が107Ω・ｃｍを超え
るようであるとベアリングボールの摺動時に発生する静
電気の帯電を効率よく防ぐことが難しく、逆に0.1Ω・
ｃｍ未満であると静電気の帯電を防ぐことは可能である
ものの酸化ジルコニウム焼結体中に導電性付与物が大量
に添加されている状態となり易くなるため酸化ジルコニ
ウム焼結体が本来持つ破壊靭性の良さや線膨張係数が金
属、特に軸受鋼に近いとする利点を十分いかせなくなる
のであまり好ましくはない。At this time, if the electric resistance value exceeds 10 7 Ω · cm, it is difficult to efficiently prevent electrostatic charge generated when the bearing balls slide, and conversely, 0.1 Ω · cm.
cm, it is possible to prevent electrification of static electricity, but it is easy for the zirconium oxide sintered body to be in a state where a large amount of the conductivity imparting substance is added to the zirconium oxide sintered body. It is not preferable because the advantage that the goodness and the coefficient of linear expansion are close to those of a metal, especially bearing steel, cannot be sufficiently provided.
【００３８】また、酸化ジルコニウム焼結体は線膨張係
数が例えばSUJ2等の軸受鋼に近いことからベアリング部
材を構成する回転軸部材および／またはボール受け部が
軸受鋼等の金属で構成されたものが好ましい。Further, since the zirconium oxide sintered body has a linear expansion coefficient close to that of bearing steel such as SUJ2, the rotary shaft member and / or the ball receiving portion constituting the bearing member are made of metal such as bearing steel. Is preferred.
【００３９】さらに、ベアリングボールの直径が3ｍｍ
以下、さらには２ｍｍ以下と小さくなった場合、直線距
離50μｍ中における導電性付与物の数が3〜20個と調整
することによりハードディスクドライブの回転数が5,00
0rpm以上であっても静電気による不具合を改善でき、さ
らには電気抵抗値を107〜0.1Ω・ｃｍ となるよう調整
することによりハードディスクドライブの回転数が8,00
0rpm以上であっても静電気による不具合を無くすことが
可能となる。Further, the diameter of the bearing ball is 3 mm
In the following, when the diameter is further reduced to 2 mm or less, the number of rotations of the hard disk drive is adjusted to 5,000 by adjusting the number of conductivity imparting substances in a linear distance of 50 μm to 3 to 20 pieces.
Even if the rotation speed is 0 rpm or more, the problem caused by static electricity can be improved, and furthermore, by adjusting the electric resistance value to be 10 7 to 0.1 Ωcm, the number of rotations of the hard disk drive can be reduced to 8,000.
Even at 0 rpm or more, it is possible to eliminate problems caused by static electricity.
【００４０】なお、ここまでは主に導電性付与物につい
て説明してきたが本発明においては他の成分、例えば安
定化剤などの焼結助剤を添加してよいことは言うまでも
ない。焼結助剤としては一般的に使用されているもので
よく、酸化イットリウム等の希土類化合物、酸化マグネ
シウム等の金属酸化物が好適である。Although the conductivity-imparting material has been mainly described so far, it goes without saying that other components, for example, a sintering aid such as a stabilizer may be added in the present invention. As the sintering aid, those generally used may be used, and rare earth compounds such as yttrium oxide and metal oxides such as magnesium oxide are preferable.
【００４１】添加量としては特に限定されるものではな
いが15mol%以下が好ましく、ベアリングボールのような
摺動部材においては熱的に安定性のある酸化ジルコニウ
ムを得易い酸化イットリウムを用いることが好ましく、
その添加量は15mol%以下、好ましくは2〜7mol%である。The amount of addition is not particularly limited, but is preferably 15 mol% or less. In a sliding member such as a bearing ball, it is preferable to use yttrium oxide which is easy to obtain thermally stable zirconium oxide. ,
The addition amount is 15 mol% or less, preferably 2 to 7 mol%.
【００４２】次に製造方法について説明する。製造方法
は直線距離50μｍ中における導電性付与物の数が3〜20
個である酸化ジルコニウム焼結体を得られるのであれば
特に限定されるものではないが、例えば次のような方法
がある。Next, the manufacturing method will be described. The production method is such that the number of conductive substances in a linear distance of 50 μm is 3 to 20.
There is no particular limitation as long as a zirconium oxide sintered body can be obtained, but for example, there is the following method.
【００４３】まず、酸化ジルコニウム粉末、安定化剤な
どの焼結助剤、導電性付与物粉末を所定量均一混合した
後、造粒、成形、焼結する方法である。First, a predetermined amount of zirconium oxide powder, a sintering aid such as a stabilizer, and a conductivity-imparting powder are uniformly mixed, followed by granulation, molding, and sintering.
【００４４】特に、導電性付与物粉末の凝集を防ぐこと
が重要である。そのため例えば、１ロット分（総量約５
ｋｇ）の原料粉末を混合するにあたり、各原料粉末をそ
れぞれ２分割以上、好ましくは３〜５分割して比較的少
量ずつ混合したものを最終的に１つに混ぜ合わせる方法
が有効である。In particular, it is important to prevent agglomeration of the conductivity imparting substance powder. Therefore, for example, for one lot (total amount of about 5
In mixing the raw material powders of (kg), a method of dividing each raw material powder into two or more parts, preferably three to five parts, and mixing them in a relatively small amount, and finally mixing them is effective.
【００４５】１ロット分で導電性付与物粉末の凝集粒子
の少ない混合粉末が得られれば特に問題ではないが、こ
のような場合において凝集粒子の少ない均一混合を行お
うとすると混合時間が必要以上に長くなってしまうこと
が多く、必ずしも製造性が良いとは言えない。また、１
度に大量に各原料粉末を混ぜ合わせると最終的な酸化ジ
ルコニウム焼結体となったときに直線距離50μｍ中にお
ける導電性付与物の数が20個を超える場所ができ易くな
る。There is no particular problem as long as a mixed powder with less aggregated particles of the conductivity-imparting substance powder can be obtained in one lot, but in such a case, if the uniform mixing with less aggregated particles is attempted, the mixing time becomes longer than necessary. In many cases, the length is long, and the productivity is not always good. Also, 1
When each raw material powder is mixed in large quantities each time, when the final zirconium oxide sintered body is formed, a place where the number of the conductivity imparting substances exceeds 20 in a linear distance of 50 μm is easily formed.
【００４６】別の方法では、まず酸化ジルコニウム粉
末、安定化剤などの焼結助剤を混合する。その混合粉の
中に導電性付与物粉末を添加する際、添加する導電性付
与物粉末を数回に分けて添加する方法が有効である。例
えば、導電性付与物粉末の添加量を２分割以上、好まし
くは３〜５分割し、１回目の添加を行い所定時間経過し
た後（30分以上が好ましい）２回目以降を順に添加する
方法である。導電性付与物粉末を少量ずつ添加混合する
ことにより導電性付与物粉末どうしの凝集を防ぐことが
可能となり直線距離50μｍ中における導電性付与物の数
が3〜20個である酸化ジルコニウム焼結体を得易い。In another method, first, a sintering aid such as zirconium oxide powder and a stabilizer is mixed. When adding the conductivity-imparting substance powder to the mixed powder, it is effective to add the conductivity-imparting substance powder to be added in several times. For example, a method in which the addition amount of the conductivity-imparting substance powder is divided into two or more, preferably three to five parts, the first addition is performed, and after a predetermined time (preferably 30 minutes or more), the second and subsequent additions are sequentially added. is there. It is possible to prevent aggregation of the conductivity-imparting powders by adding and mixing the conductivity-imparting powder little by little, and obtain a zirconium oxide sintered body in which the number of the conductivity-imparting substances in a linear distance of 50 μm is 3 to 20. easy.
【００４７】このような方法によって原料粉末を均一混
合すれば導電性付与物粉末どうしの凝集を抑えることが
できるので、酸化ジルコニウム焼結体中での導電性付与
物の最大径を10μｍ以下、好ましくは5μｍ以下にする
ことが可能となる。If the raw material powders are uniformly mixed by such a method, the aggregation of the conductivity imparting powders can be suppressed. Therefore, the maximum diameter of the conductivity imparting substance in the zirconium oxide sintered body is preferably 10 μm or less. Can be reduced to 5 μm or less.
【００４８】特に、直径3ｍｍ以下、さらには2ｍｍ以下
の小型ベアリングボールを作製する場合は、導電性付与
物の凝集粒子ができるだけなくすことが重要である。さ
らに、このような方法によれば均一混合が行われ易くな
るため直線距離50μｍ中の導電性付与物の数のバラツキ
も少なくなり、１つの焼結体中でのバラツキが±３個程
度になる。例えば、平均10個のものは１つの焼結体中で
はおおむね7〜13個の範囲に納まる。In particular, when producing a small bearing ball having a diameter of 3 mm or less, or even 2 mm or less, it is important to minimize the aggregation particles of the conductivity-imparting substance. Furthermore, according to such a method, uniform mixing is easily performed, so that the variation in the number of the conductivity-imparting substances within a linear distance of 50 μm is reduced, and the variation in one sintered body is about ± 3. For example, those having an average of 10 fit in a range of about 7 to 13 in one sintered body.
【００４９】各原料粉末の大きさは特に限定されるもの
ではないが、酸化ジルコニウム粉末の平均粒径は0.2〜3
μｍ、焼結助剤は平均粒径3μｍ以下が好ましい。Although the size of each raw material powder is not particularly limited, the average particle size of the zirconium oxide powder is 0.2 to 3
μm, the average particle size of the sintering aid is preferably 3 μm or less.
【００５０】また、導電性付与物粉末のサイズは平均粒
径3μｍ以下、好ましくは0.3〜2μｍである。導電性付
与物粒子が0.3μｍ未満であるとベアリングボールに適
用した場合、表面から脱粒し易くなる。一方、3μｍを
超えるとわずかな凝集だけで最大径が10μｍを超えてし
まうので好ましくない。さらには前述の最大径を制御し
易いように平均粒径のバラツキが少ない例えば標準偏差
1.5μｍ以下の粉末を用いることが好ましい。The size of the conductivity-imparting substance powder is 3 μm or less in average particle size, preferably 0.3 to 2 μm. When the particle size of the conductivity imparting substance is less than 0.3 μm, when it is applied to a bearing ball, it is easy to fall off the surface. On the other hand, if it exceeds 3 μm, the maximum diameter exceeds 10 μm with only slight aggregation, which is not preferable. Furthermore, there is little variation in the average particle diameter so that the aforementioned maximum diameter can be easily controlled, for example, a standard deviation.
It is preferable to use a powder having a size of 1.5 μm or less.
【００５１】さらにベアリングボールとしての摺動特性
を損なわないためには前記サイズを満たしていたとして
も導電性付与物粉末としてウイスカーや繊維を用いるこ
とは好ましくはなく、粒子状粉末を用いることが望まし
い。ウイスカーや繊維は、その形状から表面にトゲのよ
うな凸部を有しておりベアリングボールの表面にこのよ
うなものが存在していた場合耐摩耗性を劣化させてしま
う。In order not to impair the sliding characteristics of the bearing ball, it is not preferable to use whiskers or fibers as the conductivity-imparting powder even if the size is satisfied, and it is preferable to use particulate powder. . Whiskers and fibers have projections such as thorns on the surface due to their shapes, and if such objects are present on the surface of the bearing ball, the wear resistance is degraded.
【００５２】成形方法については、窒化珪素製焼結体並
びにベアリングボールを製造するための方法が適用可能
である。従って、通常の成形方法や静水圧成形（ＣＩ
Ｐ）などが適用可能であり、ベアリングボールを製造す
る際は静水圧成形が好適である。As a forming method, a method for manufacturing a sintered body made of silicon nitride and a bearing ball can be applied. Therefore, normal molding methods and hydrostatic molding (CI
P) and the like can be applied, and hydrostatic molding is preferable when manufacturing a bearing ball.
【００５３】焼結方法についても窒化珪素製焼結体並び
にベアリングボールを製造するための方法が適用可能で
ある。従って、常圧焼結、加圧焼結、熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）焼結が適用可能であり、ベアリングボールを
製造する際は常圧焼結または加圧焼結を行った後にＨＩ
Ｐ焼結を行うことが好ましい。As for the sintering method, a method for manufacturing a sintered body made of silicon nitride and a bearing ball can be applied. Therefore, normal pressure sintering, pressure sintering, and hot isostatic pressing (HIP) sintering can be applied. When producing bearing balls, HI is performed after normal pressure sintering or pressure sintering.
P sintering is preferably performed.
【００５４】以上のような工程を経た後、ベアリングボ
ールとして使用する場合はJIS規格で定められた表面粗
さを得るための表面研磨加工を施す。After the above steps, when used as a bearing ball, the surface is polished to obtain the surface roughness specified by the JIS standard.
【００５５】[0055]
【実施例】実施例１〜６、比較例１〜２ 導電性付与物粉末として平均粒径1.8μｍ以下（標準偏
差1.5μｍ以下）の炭化ニオブ粉末、焼結助剤として平
均粒径1.5μｍの酸化イットリウム粉末を3mol%、残部平
均粒径0.7μｍの酸化ジルコニウム粉末を用意した。こ
れら原料粉末をそれぞれ3分割して混合して3つの混合粉
末を得た後に、この3つの混合粉末を混合して混合原料
粉末を製造することにより導電性付与物粉末が凝集する
のを防いだ。EXAMPLES Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 Niobium carbide powder having an average particle size of 1.8 μm or less (standard deviation 1.5 μm or less) as a conductivity imparting powder, and 1.5 μm or less as a sintering aid. A 3 mol% yttrium oxide powder and a zirconium oxide powder having a balance average particle diameter of 0.7 μm were prepared. Each of these raw material powders was divided into three parts and mixed to obtain three mixed powders, and then the three mixed powders were mixed to produce a mixed raw material powder, thereby preventing the conductivity imparting substance powder from aggregating. .
【００５６】この混合原料粉末をＣＩＰ法により成形
し、不活性雰囲気中1350〜1680℃常圧焼結、続いて該常
圧焼結より低い温度でＨＩＰ焼結を行い表１に示した酸
化ジルコニウム焼結体を作製した。This mixed raw material powder was molded by the CIP method, and was sintered under normal pressure at 1350 to 1680 ° C. in an inert atmosphere, followed by HIP sintering at a temperature lower than the normal pressure sintering, and the zirconium oxide shown in Table 1 was obtained. A sintered body was produced.
【００５７】なお、各実施例はサイズ３×３×１０ｍｍ
の四角柱状の試料とし、さらにJIS規格で認定されたベ
アリングボールのグレード３に相当する表面研磨加工を
施したものとする。Each embodiment has a size of 3 × 3 × 10 mm.
And a surface-polished surface equivalent to grade 3 of a bearing ball certified by the JIS standard.
【００５８】このような各実施例に対し、電気抵抗値、
線膨張係数、破壊靭性を測定した結果を併せて表１に示
した。電気抵抗値は各試料の上下をラップ加工し同一平
面上に２ヶ所電極を設置し、室温にてその間の抵抗を絶
縁抵抗計で測定した。破壊靭性値は該ラップ加工を施し
た試料を用いJIS-R-1607に基づくIF法により測定した。
線膨張係数はJIS-C-2141に基づいた測定方法を採用する
ことにより対応した。For each of these embodiments, the electric resistance value,
Table 1 also shows the results of measuring the linear expansion coefficient and the fracture toughness. The electric resistance value was obtained by lapping the top and bottom of each sample, placing two electrodes on the same plane, and measuring the resistance between them at room temperature with an insulation resistance meter. The fracture toughness value was measured by the IF method based on JIS-R-1607 using the wrapped sample.
The coefficient of linear expansion corresponded by adopting a measuring method based on JIS-C-2141.
【００５９】本実施例では便宜的に試料形状を四角柱状
としたが、例えば真球状のベアリングボールについて各
特性を測定する場合でも同様にラップ加工を施すことに
より対応可能である。In this embodiment, the sample shape is a quadrangular prism for the sake of convenience. However, for example, when measuring each characteristic of a true spherical bearing ball, it can be dealt with by lapping similarly.
【００６０】また、各酸化ジルコニウム焼結体中の直線
距離50μｍ中の導電性付与物の数の測定は、各焼結体の
表面２ヶ所、断面２ヶ所合計４ヶ所を任意（単位面積10
0μｍ×100μｍに相当する任意の面積）に選び、各測定
個所の拡大写真に対して直線距離50μｍに相当する線径
0.3mmの直線を引きその線に接触する導電性付与物の数
を測定し該４ヶ所の平均値で示した。In addition, the number of conductivity-imparting materials within a linear distance of 50 μm in each zirconium oxide sintered body was measured by arbitrarily measuring a total of four places (two unit surfaces and two cross sections) (unit area of 10 μm).
0 µm x 100 µm), and a wire diameter equivalent to a linear distance of 50 µm for the enlarged photograph at each measurement point
A straight line of 0.3 mm was drawn, and the number of conductive objects provided in contact with the line was measured, and the average value of the four points was shown.
【００６１】なお、比較のために直線距離50μｍ中の導
電性付与物の量を本発明より少ないものを比較例１、多
いものを比較例２として用意した。また、導電性付与物
を添加しないこと以外は実施例と同様の酸化ジルコニウ
ム焼結体を比較例３とした。For comparison, Comparative Example 1 was prepared when the amount of the conductivity-imparting substance in the linear distance of 50 μm was smaller than that of the present invention, and Comparative Example 2 was prepared when the amount was large. Further, Comparative Example 3 was a zirconium oxide sintered body similar to that of the example except that the conductivity imparting substance was not added.
【００６２】[0062]
【表１】 [Table 1]
【００６３】表１から分かる通り、本発明の酸化ジルコ
ニウム焼結体は電気抵抗値が107〜0.1Ω・ｃｍの範囲内
であることが分かった。線膨張係数は全く導電性付与物
を添加しない比較例３に近い9.2×10-6／℃以上、破壊
靭性値に関しても7.9 MN／ｍ 3/2以上と良好な数値を示
している。As can be seen from Table 1, the zirconium oxide of the present invention
The sintered body has an electrical resistance of 107Within 0.1Ωcm
It turned out to be. The coefficient of linear expansion is completely conductive.
9.2 × 10 similar to Comparative Example 3 without the addition of-6/ ℃ or more, destruction
7.9 MN / m for toughness 3/2Above and good figures
are doing.
【００６４】それに対して、導電性付与物の数が少ない
比較例１は電気抵抗値がかなり高く、導電性付与物の数
が多い比較例２は電気抵抗値が小さいものの線膨張係数
および破壊靭性値があまりよいとは言えない。On the other hand, in Comparative Example 1 in which the number of conductivity-imparting substances is small, the electric resistance value is considerably high, and in Comparative Example 2 in which the number of conductivity-imparting substances is large, the electric resistance value is small but the linear expansion coefficient and the fracture toughness value are very good. It can not be said.
【００６５】なお、実施例１〜６の酸化ジルコニウム焼
結体中の導電性付与物の最大径は最も大きいもので2.0
〜2.2μｍであった。これは添加した導電性付与物粉末
どうしがあまり凝集していないこともしくは凝集してい
たとしても２〜３個程度であることを意味するものであ
る。The maximum diameter of the conductivity-imparting material in the zirconium oxide sintered bodies of Examples 1 to 6 was 2.0
2.22.2 μm. This means that the added conductivity-imparting substance powders are not so agglomerated, or even if they are agglomerated, about 2 to 3 pieces.
【００６６】最大径の測定については、前記４ヶ所の単
位面積100μｍ×100μｍの拡大写真を用い、その中で最
も大きなものを最大径とした。従って、導電性付与物の
最大径が2.0〜2.2μｍであったとしても全ての導電性付
与物の大きさがこのような範囲になっているわけではな
いことは言うまでもない。For the measurement of the maximum diameter, the enlarged photograph of the four locations having a unit area of 100 μm × 100 μm was used, and the largest one was determined as the maximum diameter. Therefore, even if the maximum diameter of the conductivity-imparting substance is 2.0 to 2.2 μm, it is needless to say that the sizes of all the conductivity-imparting substances are not in such a range.
【００６７】このような電気抵抗値等の特性を持つ酸化
ジルコニウム焼結体は後述するハードディスクドライブ
等の電子機器用ベアリングボールに用いると静電気によ
る不具合を無くすことが可能となる。When a zirconium oxide sintered body having such characteristics as electric resistance is used for a bearing ball for an electronic device such as a hard disk drive, which will be described later, it is possible to eliminate problems caused by static electricity.
【００６８】実施例６〜１５ 導電性付与物の材質を表２に示した材質に変えた以外は
実施例４（直線距離50μｍ中の導電性付与物の数10個、
導電性付与物の最大径2.2μｍ以下）と同じ酸化ジルコ
ニウム焼結体を作製し、同様に電気抵抗値、線膨張係
数、破壊靭性値の測定を行った。Examples 6 to 15 Example 4 was repeated except that the material of the conductivity-imparting material was changed to the material shown in Table 2 (10 pieces of the conductivity-imparting material in a linear distance of 50 μm,
A zirconium oxide sintered body having the same size as the conductivity-imparting material having a maximum diameter of 2.2 μm or less was produced, and the electrical resistance, the coefficient of linear expansion, and the fracture toughness were measured in the same manner.
【００６９】[0069]
【表２】 [Table 2]
【００７０】表２から分かる通り、導電性付与物の材質
を変えても優れた特性が得られることが分かった。As can be seen from Table 2, it was found that excellent characteristics could be obtained even when the material of the conductivity imparting material was changed.
【００７１】実施例１６〜２１、比較例４〜７ 実施例１〜６、比較例１〜３と同様の組成並びに製法を
用い直径２ｍｍの酸化ジルコニウム製ベアリングボール
を作製した。該ベアリングボールはグレード３の表面研
磨を施したものとする。また、更なる比較のために導電
性付与物を含まない同サイズの窒化珪素（線膨張係数4
×10-6／℃）製ベアリングボールを作製し比較例７とし
た。Examples 16 to 21 and Comparative Examples 4 to 7 By using the same composition and manufacturing method as in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, bearing balls made of zirconium oxide having a diameter of 2 mm were produced. It is assumed that the bearing balls have been subjected to grade 3 surface polishing. In addition, for further comparison, silicon nitride of the same size without a conductivity-imparting substance (linear expansion coefficient 4
× 10 −6 / ° C.) was made as Comparative Example 7.
【００７２】その他のベアリング部材として、軸受鋼SU
J2製の回転軸部並びにボール受け部を用いた。このよう
なベアリング部材をモータ（スピンドルモータ）に組込
みハードディスクドライブの回転駆動機構を構成した。As other bearing members, bearing steel SU
A rotating shaft part and a ball receiving part made of J2 were used. Such a bearing member was incorporated in a motor (spindle motor) to constitute a rotation drive mechanism of a hard disk drive.
【００７３】該モータを回転速度9,000rpmで100時間連
続稼動させたときの静電気による不具合の有無を調べ
た。静電気による不具合とは、100時間の連続稼動後に
ハードディスクドライブが通常通り可動するか否かによ
り判定した。When the motor was operated continuously at a rotation speed of 9,000 rpm for 100 hours, the presence or absence of a defect due to static electricity was examined. The malfunction due to static electricity was determined based on whether or not the hard disk drive could operate normally after 100 hours of continuous operation.
【００７４】また、合せて摺動特性を考慮する上で高速
回転性を測定した。具体的には、100時間の連続稼動を
行う上で最初の１時間での摺動音と100時間での摺動音
の大きさの変化率を測定した。摺動音の変化率（％）＝
［（100時間後の摺動音−1時間後の摺動音）／1時間後
の摺動音］×１００。In addition, high-speed rotation was measured in consideration of sliding characteristics. Specifically, the rate of change in the loudness of the sliding sound in the first hour and the loudness of the sliding sound in 100 hours were measured for continuous operation for 100 hours. Change rate of sliding noise (%) =
[(Sliding sound after 100 hours-sliding sound after 1 hour) / sliding sound after 1 hour] x 100.
【００７５】摺動音が変化すると言うことは、熱歪によ
り同期フレなどが発生していることを意味するものであ
る。例えば、ベアリングボールと軸受鋼SUJ2製回転軸部
並びにボール受け部が回転駆動に伴う摺動により加熱さ
れ、この加熱により当然ながらベアリングボール、回転
軸部、ボール受け部に熱歪が発生する。このとき各構成
部品の線膨張係数に差がありすぎると摺動音の変化が大
きく、あまり長時間連続稼動させておくとベアリング部
材が熱歪により安定した高速回転を維持できなくなるこ
とが考えれられる。The fact that the sliding sound changes means that synchronous deflection or the like has occurred due to thermal strain. For example, the bearing ball, the rotating shaft portion made of bearing steel SUJ2 and the ball receiving portion are heated by sliding caused by the rotational driving, and the heating naturally causes thermal strain in the bearing ball, rotating shaft portion, and ball receiving portion. At this time, if there is too much difference in the linear expansion coefficients of the components, the change in the sliding noise is large, and if the components are continuously operated for a long time, the bearing member may not be able to maintain stable high-speed rotation due to thermal strain. .
【００７６】以上のような項目について測定した結果を
表３に示す。Table 3 shows the measurement results of the above items.
【００７７】[0077]
【表３】 [Table 3]
【００７８】表３から分かる通り、本発明の酸化ジルコ
ニウム焼結体を用いたベアリングボールを使用したもの
は静電気による不具合がなく、摺動音の変化率も１５％
以下と優れた特性を示すことが分かった。As can be seen from Table 3, the bearing ball using the zirconium oxide sintered body of the present invention has no trouble due to static electricity and the sliding noise change rate is 15%.
The following excellent characteristics were found.
【００７９】これは前述の通り、本発明の酸化ジルコニ
ウムは導電性付与物が所定の分散状態を具備しているた
め適度な電気抵抗値を示し、その結果、ベアリング部材
の回転駆動に伴い発生する静電気を必要以上に帯電しな
いようにすることが可能となったものと考察する。As described above, the zirconium oxide of the present invention exhibits an appropriate electric resistance value because the conductivity imparting substance has a predetermined dispersion state, and as a result, the zirconium oxide is generated with the rotation of the bearing member. It is considered that static electricity can be prevented from being charged more than necessary.
【００８０】また、摺動音の変化率についても本発明の
各実施例では変化率が１５％以下であり、変化率が少な
いことが分かる。これは導電性付与物の添加により酸化
ジルコニウム焼結体が持つ線膨張係数が軸受鋼（例えば
SUJ2の線膨張係数は12×10-6／℃程度）に近いとする利
点を損なわずに十分いかせている証拠である。The rate of change of the sliding noise is 15% or less in each embodiment of the present invention, indicating that the rate of change is small. This is because the zirconium oxide sintered body has a linear expansion coefficient of bearing steel (eg,
This is evidence that the advantage that SUJ2 has a coefficient of linear expansion close to 12 × 10 −6 / ° C.) is sufficiently maintained without impairing the advantage.
【００８１】一方、導電性付与物の数が少ない比較例４
および導電性付与物を添加しない窒化珪素を用いた比較
例６では静電気による不具合が発生してしまっている。
これは導電性付与物を添加していないためであることは
明らかである。On the other hand, Comparative Example 4 in which the number of conductivity imparting substances was small
In Comparative Example 6 using silicon nitride without adding a conductivity-imparting substance, a problem due to static electricity has occurred.
It is clear that this is because no conductivity-imparting substance was added.
【００８２】また、比較例５のように導電性付与物の数
が多い場合は、静電気による不具合が発生しないもの
の、摺動音の変化率が大きくなっている。これは、導電
性付与物の数が多すぎるため摺動面（ベアリングボール
の表面）に導電性付与物が多く出過ぎていたり、凝集粒
子ができすぎているため酸化ジルコニウム焼結体の持つ
線膨張係数が軸受鋼に近いとする利点をいかせなくなっ
ているものと言うことができる。In the case where the number of the conductivity-imparting substances is large as in Comparative Example 5, the rate of change of the sliding noise is large although no trouble due to static electricity occurs. This is because the number of the conductivity-imparting substances is too large, the amount of the conductivity-imparting substances is too large on the sliding surface (the surface of the bearing ball), and the linear expansion coefficient of the zirconium oxide sintered body is too large because the agglomerated particles are formed too much. It can be said that the advantage of being close to bearing steel has been neglected.
【００８３】実施例２２〜３０ 導電性付与物粉末として平均粒径2.0μｍ以下（標準偏
差1.5μｍ以下）の炭化ニオブ粉末、焼結助剤として平
均粒径1.5μｍの酸化イットリウム粉末を3mol%、残部を
平均粒径0.5μｍの酸化ジルコニウム粉末を用意した。
まず、酸化ジルコニウム粉末と酸化イットリウムを混合
し、所定量の炭化ニオブ粉末を３回に分割して混入混合
することにより混合原料粉末を作製した。Examples 22-30 Niobium carbide powder having an average particle size of 2.0 μm or less (standard deviation of 1.5 μm or less) was used as the conductivity imparting material powder, and 3 mol% of yttrium oxide powder having an average particle size of 1.5 μm was used as a sintering aid. The remainder was prepared as zirconium oxide powder having an average particle size of 0.5 μm.
First, a mixed raw material powder was prepared by mixing zirconium oxide powder and yttrium oxide, and mixing and mixing a predetermined amount of niobium carbide powder three times.
【００８４】この混合原料粉末をＣＩＰ法により成形
し、不活性雰囲気中1350〜1680℃常圧焼結、続いて該常
圧焼結より低い温度でＨＩＰ焼結を行い直径１〜３ｍｍ
の酸化ジルコニウム製ベアリングボールを作製した。This mixed raw material powder was molded by the CIP method, and was sintered under normal pressure at 1350 to 1680 ° C. in an inert atmosphere, followed by HIP sintering at a temperature lower than the normal pressure sintering to obtain a diameter of 1 to 3 mm.
Zirconium oxide bearing balls were manufactured.
【００８５】このとき、直線距離50μｍにおける導電性
付与物の数を10個に統一し、その導電性付与物を適度に
凝集させることにより最大径を変えたものを作製した。
凝集させる場合は、例えば、混入させる導電性付与物の
みを予め造粒させてから混入させるなどの方法を用い
た。At this time, the number of conductivity-imparting substances at a linear distance of 50 μm was unified to ten, and the conductivity-imparting substances were appropriately agglomerated to produce one having a different maximum diameter.
In the case of agglomeration, for example, a method was used in which only the conductivity imparting substance to be mixed was granulated in advance and then mixed.
【００８６】なお、本実施例の直線距離50μｍにおける
導電性付与物の数を10個とはベアリングボールの表面か
ら２ヶ所、断面から２ヶ所合計４ヶ所任意に選び測定し
た平均値である。The number of the conductivity-imparting substances at a linear distance of 50 μm in the present example is 10 and is an average value obtained by arbitrarily selecting and measuring two places from the surface of the bearing ball and two places from the cross section.
【００８７】このようにして作製された各ベアリングボ
ールに対し、実施例１６と同様の条件にて静電気による
不具合並びに摺動音の変化率を測定した。その結果を表
４に示す。With respect to each of the bearing balls manufactured in this manner, the defect caused by static electricity and the rate of change in sliding noise were measured under the same conditions as in Example 16. Table 4 shows the results.
【００８８】[0088]
【表４】 [Table 4]
【００８９】表４から分かる通り、導電性付与物を添加
している各実施例では静電気による不具合はないことが
判明した。As can be seen from Table 4, it was found that there was no problem due to static electricity in each of the examples in which the conductivity imparting substance was added.
【００９０】また、導電性付与物の最大径が小さいもの
の方が摺動音の変化率が小さい。これは、いわゆる凝集
粒子がないものの方が摺動音の変化率が小さいことを意
味するものである。ベアリングボールは表面全体が摺動
面となり、全体に圧縮荷重を受けながら摺動する摺動部
材であるため添加される導電性付与物が凝集していると
その部分だけは局所的に酸化ジルコニウム焼結体とは異
なる特性を示してしまうため摺動音の変化率が大きくな
ってしまう。Further, the smaller the maximum diameter of the conductive material, the smaller the rate of change of the sliding noise. This means that those without so-called aggregated particles have a smaller rate of change of sliding noise. Since the entire surface of the bearing ball is a sliding surface and is a sliding member that slides while receiving a compressive load over the entire surface, if the added conductivity-imparting substance is agglomerated, only that portion is locally burned with zirconium oxide. Since the characteristics differ from those of the union, the rate of change of the sliding noise increases.
【００９１】このような観点からすると導電性付与物の
凝集部がベアリング表面にあることは特に好ましくな
く、耐摩耗性と言う観点からもこの凝集部が破壊起点に
なるため好ましくはない。From such a viewpoint, it is not particularly preferable that the agglomerated portion of the conductivity-imparting substance is on the bearing surface, and it is not preferable from the viewpoint of abrasion resistance, because the agglomerated portion serves as a fracture starting point.
【００９２】さらに、導電性付与物の最大径はベアリン
グボールの直径が２ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下と小
さいほど摺動音の変化率に影響するものである。従っ
て、ベアリングボールの直径が２ｍｍ以下の時は導電性
付与物の最大径は５μｍ以下にすることが特に好ましい
と言える。Further, as for the maximum diameter of the conductivity-imparting material, the smaller the diameter of the bearing ball is 2 mm or less, further 1 mm or less, the more the change rate of the sliding noise is affected. Therefore, when the diameter of the bearing ball is 2 mm or less, it is particularly preferable that the maximum diameter of the conductive material is 5 μm or less.
【００９３】言い換えると、直線50μｍ中の導電性付与
物の数が本発明の範囲内であっても導電性付与物の最大
径が10μｍを超えるようなものは、ベアリングボールに
適したものとは言えない。In other words, if the maximum diameter of the conductive material exceeds 10 μm even if the number of conductive materials in a straight line of 50 μm is within the range of the present invention, it cannot be said that the material is suitable for a bearing ball. .
【００９４】また、最大径が10μｍ以下、さらには5μ
ｍ以下と小さいものは導電性付与物がより均一分散して
いるため、例えば前記４ヶ所の導電性付与物の数を測定
した場合、どこをとっても平均値に対して±３個以内に
納まることも分かった。Further, the maximum diameter is 10 μm or less,
In the case where the number is smaller than m, the conductivity-imparting substance is more uniformly dispersed. For example, when the number of the conductivity-imparting substances in the four places is measured, it can be understood that the average value is within ± 3 everywhere. Was.
【００９５】以上の観点からすると本発明の酸化ジルコ
ニウム焼結体を用いたベアリングボールは直線距離50μ
ｍにおける導電性付与物の数を3〜20個に制御すると共
に、導電性付与物の凝集を防ぐことによりその最大径を
10μｍ以下、さらには5μｍ以下に制御したものが最も
好ましい形態であると言える。From the above viewpoint, the bearing ball using the zirconium oxide sintered body of the present invention has a linear distance of 50 μm.
The maximum diameter of the conductive material is controlled by controlling the number of the conductive material in m to 3 to 20 and preventing the aggregation of the conductive material.
It can be said that the one controlled to 10 μm or less, more preferably 5 μm or less is the most preferable mode.
【００９６】また、このようなベアリングボールは軸受
鋼ならなる回転軸部並びにボール受け部を具備するベア
リング部材に適用することにより酸化ジルコニウム焼結
体が持つ線膨張係数が軸受鋼に近いとする利点をいかし
易くなる。Further, by applying such a bearing ball to a bearing member having a rotating shaft portion and a ball receiving portion made of bearing steel, the coefficient of linear expansion of the zirconium oxide sintered body is close to that of bearing steel. Is easy to use.
【００９７】さらに、このようなベアリング部材はハー
ドディスクドライブなどのように静電気による不具合を
考慮しなければならない各種電子機器に適用した場合、
不具合が生じる程の静電気の帯電を防ぐことが可能とな
る。Further, when such a bearing member is applied to various electronic devices such as a hard disk drive which must take into account a problem caused by static electricity,
It is possible to prevent static electricity from being charged enough to cause a problem.
【００９８】[0098]
【発明の効果】以上のように本発明の酸化ジルコニウム
焼結体は、直線距離50μｍおける導電性付与物の数を特
定することにより、所定の電気抵抗値を有するためハー
ドディスクドライブ等の電子機器を回転駆動させるため
のモータに搭載するベアリング部材のベアリングボール
に用いた場合、回転駆動に伴う静電気の帯電を防止する
ことが可能となる。また、酸化ジルコニウム焼結体中の
導電性付与物の最大径を10μｍ以下に制御することによ
り摺動音の変化率を小さくできることも分かった。この
ような形態にすれば酸化ジルコニウム焼結体からなるベ
アリングボールは酸化ジルコニウムが持つ線膨張係数が
軸受鋼に近いとする利点をいかせると共に、ハードディ
スクドライブなどの電子機器に用いた場合、静電気によ
る不具合を無くすことが可能となる。As described above, the zirconium oxide sintered body of the present invention has a predetermined electric resistance value by specifying the number of conductivity-imparting substances at a linear distance of 50 μm, so that an electronic device such as a hard disk drive is rotated. When used for a bearing ball of a bearing member mounted on a motor for driving, it is possible to prevent electrostatic charging due to rotational driving. It was also found that the rate of change in sliding noise could be reduced by controlling the maximum diameter of the conductivity-imparting substance in the zirconium oxide sintered body to 10 μm or less. With this configuration, the bearing ball made of zirconium oxide sintered body takes advantage of the fact that the coefficient of linear expansion of zirconium oxide is close to that of bearing steel, and when used in electronic devices such as hard disk drives, it has problems due to static electricity. Can be eliminated.
フロントページの続き (72)発明者 矢部 久雄 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 池田 功 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 小松 通泰 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 BA10 DA20 EA42 EA75 FA11 GA53 4G030 AA12 AA17 AA45 GA24 GA27 GA29 4G031 AA08 AA12 AA37 AA39 BA02 BA19 GA08 GA11 GA12 Continued on the front page (72) Inventor Hisao Yabe 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Keihin Works, Toshiba Corporation (72) Inventor Isao Ikeda 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Yokohama Office (72) Inventor Tsutsuyasu Komatsu 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Toshiba Keihin Office (Reference) 3J101 AA02 BA10 DA20 EA42 EA75 FA11 GA53 4G030 AA12 AA17 AA45 GA24 GA27 GA29 4G031 AA08 AA12 AA37 AA39 BA02 BA19 GA08 GA11 GA12
Claims (8)
与物の数が3〜20個であることを特徴とする酸化ジルコ
ニウム焼結体。1. A zirconium oxide sintered body characterized in that the number of conductivity-imparting substances at an arbitrary linear distance of 50 μm is 3 to 20.
特徴とする請求項１記載の酸化ジルコニウム焼結体。2. The zirconium oxide sintered body according to claim 1, wherein the number of the conductivity imparting substances is 5 to 10.
族元素、硼素の炭化物，窒化物，硼化物の少なくとも１
種以上からなることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の酸化ジルコニウム焼結体。3. The method according to claim 1, wherein the conductivity-imparting material is a group 4a, 5a, 6a, or 7a.
At least one of a group III element, boron carbide, nitride, and boride
The zirconium oxide sintered body according to claim 1, wherein the zirconium oxide sintered body is made of at least one kind.
オブ、タングステン、硼素の炭化物の少なくとも１種以
上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のい
ずれかに記載の酸化ジルコニウム焼結体。4. The zirconium oxide firing according to claim 1, wherein the conductivity imparting material is at least one kind of a carbide of tantalum, titanium, niobium, tungsten, and boron. Union.
あることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
かに記載の酸化ジルコニウム焼結体。5. The zirconium oxide sintered body according to claim 1, wherein a maximum diameter of the conductive material is 10 μm or less.
載の酸化ジルコニウム焼結体を用いたことを特徴とする
ベアリングボール。6. A bearing ball using the zirconium oxide sintered body according to any one of claims 1 to 5.
与物の数が3〜20個であると共に電気抵抗値が107〜0.1
Ω・ｃｍである酸化ジルコニウム焼結体からなることを
特徴とするベアリングボール。7. The number of conductive substances at an arbitrary linear distance of 50 μm is 3 to 20 and the electric resistance value is 10 7 to 0.1.
A bearing ball comprising a zirconium oxide sintered body of Ω · cm.
与物の数が3〜20個である酸化ジルコニウム焼結体から
なるベアリングボールと、軸受鋼からなる回転軸部材お
よび／またはベアリングボール受部を具備することを特
徴とするベアリング部材。8. A bearing ball comprising a zirconium oxide sintered body having 3 to 20 conductivity imparting substances at an arbitrary linear distance of 50 μm, a rotary shaft member comprising bearing steel and / or a bearing ball receiving portion. A bearing member characterized by the above-mentioned.
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