JP2764589B2 - ベアリング用窒化珪素基焼結体 - Google Patents
ベアリング用窒化珪素基焼結体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はセラミック軸受け材料特に耐圧強度に優れベ
アリング用として好適な窒化珪素基焼結体に関するもの
である。
アリング用として好適な窒化珪素基焼結体に関するもの
である。
<従来の技術> 従来ベアリング材料としては大部分が軸受鋼が用いら
れているが、軸受鋼は比重が大きく、特に高速回転用ベ
アリングとして用いた場合には遠心力が大きくなるので
発熱を生じ、熱膨張及び塑性変形によって寸法安定性が
失なわれ寿命特性が低下する等の問題があり、酸等の化
学薬品に対する耐蝕性にも欠けるものであった。
れているが、軸受鋼は比重が大きく、特に高速回転用ベ
アリングとして用いた場合には遠心力が大きくなるので
発熱を生じ、熱膨張及び塑性変形によって寸法安定性が
失なわれ寿命特性が低下する等の問題があり、酸等の化
学薬品に対する耐蝕性にも欠けるものであった。
そのため、近年は軸受鋼に代わり、窒化珪素等のセラ
ミック焼結体が用いられるようになってきたが、軸受鋼
に比べて密度が小さく、軽量で高温強度及び寸法安定性
に優れているという利点があるが、靭性に欠ける上に軸
受鋼に比べ耐圧強度が小さく、例ば直径3/8インチ(9.5
25mm)の軸受鋼球の圧砕荷重最小値(JIS B 1501によ
る)は4670kgfであり、現行のSi3N4ボールの圧砕荷重は
2000〜2500kgf程度である。これらを解決する手段とし
て、空孔量を減じて転動体であるボールの圧砕荷重を向
上させる技術(特開昭63−74963号、特開昭63−106421
号)が提案されている。
ミック焼結体が用いられるようになってきたが、軸受鋼
に比べて密度が小さく、軽量で高温強度及び寸法安定性
に優れているという利点があるが、靭性に欠ける上に軸
受鋼に比べ耐圧強度が小さく、例ば直径3/8インチ(9.5
25mm)の軸受鋼球の圧砕荷重最小値(JIS B 1501によ
る)は4670kgfであり、現行のSi3N4ボールの圧砕荷重は
2000〜2500kgf程度である。これらを解決する手段とし
て、空孔量を減じて転動体であるボールの圧砕荷重を向
上させる技術(特開昭63−74963号、特開昭63−106421
号)が提案されている。
<発明が解決しようとする課題> しかし空孔量と圧砕荷重との間の相関度は良いとは言
えず、単に空孔のみのコントロールでは耐圧強度を向上
させることはできず、耐圧強度の高い材料の出現が望ま
れていた。
えず、単に空孔のみのコントロールでは耐圧強度を向上
させることはできず、耐圧強度の高い材料の出現が望ま
れていた。
本発明は従来存在しなかった3200kgf以上の圧砕荷重
を有するSi3N4ボールを得ることを目的とするものであ
る。
を有するSi3N4ボールを得ることを目的とするものであ
る。
<課題を解決するための手段> 本発明はベアリングの耐圧強度を向上させる目的で、
ベアリングの転動体であるボールの圧砕荷重の向上のた
めに種々検討の結果、窒化珪素(Si3N4)70重量%以上
と、焼結助剤30重量%以下とからなる窒化珪素基焼結体
であって相対密度95%以上の窒化珪素基焼結体中のSi3N
4粒子が微細であればある程、圧砕荷重が高くなること
を見出した。すなわち本発明によれば焼結体中のSi3N4
粒子の短径が1μm以下のものが90%以上、また長径が
5μm以下であるものが90%以上とすることにより非常
に圧砕荷重の高い焼結体となる。
ベアリングの転動体であるボールの圧砕荷重の向上のた
めに種々検討の結果、窒化珪素(Si3N4)70重量%以上
と、焼結助剤30重量%以下とからなる窒化珪素基焼結体
であって相対密度95%以上の窒化珪素基焼結体中のSi3N
4粒子が微細であればある程、圧砕荷重が高くなること
を見出した。すなわち本発明によれば焼結体中のSi3N4
粒子の短径が1μm以下のものが90%以上、また長径が
5μm以下であるものが90%以上とすることにより非常
に圧砕荷重の高い焼結体となる。
<作用> 上記焼結体を得るためには、常圧焼結、ホットプレ
ス、ガス圧焼結、HIP等の焼結法が用いられるが、粒成
長を抑制しかつ高密度の焼結体を得るにはHIPを用いる
のが好ましい。
ス、ガス圧焼結、HIP等の焼結法が用いられるが、粒成
長を抑制しかつ高密度の焼結体を得るにはHIPを用いる
のが好ましい。
又焼結助剤としてはY2O3等の希土類酸化物、Al2O3,Mg
O,ZrO2等が用いられるが、粒成長を抑制する(微細組織
を得る)必要があるため、低温(例えばY2O3−Al2O3,等
では1700℃以下、Y2O3−MgO系では1550℃以下)で緻密
化可能であるものが望ましい。さらに用いる窒素珪素原
料は微細であるものが望ましい。
O,ZrO2等が用いられるが、粒成長を抑制する(微細組織
を得る)必要があるため、低温(例えばY2O3−Al2O3,等
では1700℃以下、Y2O3−MgO系では1550℃以下)で緻密
化可能であるものが望ましい。さらに用いる窒素珪素原
料は微細であるものが望ましい。
ここで窒化珪素成分を70%以上としたのは強度が低下
しベアリング材料として使用できなくなるためである。
しベアリング材料として使用できなくなるためである。
又、焼結体中のSi3N4粒子の短径が1μm以下である
ものが90%以上、長径が5μm以下であるものが90%以
上としたのは、3/8インチのボールで3200kgf以上の圧砕
荷重を得るためで、短径が1μmを超える粒子が10%を
超え、長径が5μmを超える粒子が10%を超える場合、
圧砕荷重が3200kgf未満となり、軸受鋼球の最小値4670k
gfに対して著しく劣るものとなるためである。
ものが90%以上、長径が5μm以下であるものが90%以
上としたのは、3/8インチのボールで3200kgf以上の圧砕
荷重を得るためで、短径が1μmを超える粒子が10%を
超え、長径が5μmを超える粒子が10%を超える場合、
圧砕荷重が3200kgf未満となり、軸受鋼球の最小値4670k
gfに対して著しく劣るものとなるためである。
更に相対密度95%以上としたのは95%未満だと粒径の
如何にかかわらず圧砕荷重が密度に支配されるためであ
る。
如何にかかわらず圧砕荷重が密度に支配されるためであ
る。
<実施例> 実施例1(試料No.1〜7) 平均粒径0.6μmの窒化珪素粉末88重量%に焼結助剤
としてY2O3とAl2O3を各6重量%を加えて、ボールミル
で24時間混合した後、有機バインダー6重量%を加えて
スプレードライ法にて乾燥造粒した。この粉末を金型プ
レスにて球形に成形した後、圧力2ton/cm2でCIPを行な
い、直径11mmの球状成形体を得た。成形体を脱脂後、1
気圧の窒素ガス雰囲気下で1600℃×2時間の条件で予備
焼結を行ない、相対密度93%の予備焼結体を得た。これ
を第1表に示す条件で二次焼結を行ない緻密な焼結体と
した。
としてY2O3とAl2O3を各6重量%を加えて、ボールミル
で24時間混合した後、有機バインダー6重量%を加えて
スプレードライ法にて乾燥造粒した。この粉末を金型プ
レスにて球形に成形した後、圧力2ton/cm2でCIPを行な
い、直径11mmの球状成形体を得た。成形体を脱脂後、1
気圧の窒素ガス雰囲気下で1600℃×2時間の条件で予備
焼結を行ない、相対密度93%の予備焼結体を得た。これ
を第1表に示す条件で二次焼結を行ない緻密な焼結体と
した。
この焼結体を研磨加工し、直径が9.525mm(3/8イン
チ)、表面粗さ0.01μmRaのボール試料とし以下の評価
を行なった。
チ)、表面粗さ0.01μmRaのボール試料とし以下の評価
を行なった。
1)相対密度:アルキメデス法 2)Si3N4粒子 粒径解析:焼結体断面を鏡面研磨後SEM
により面積占有率を解析 3)圧砕荷重:JIS B 1501による(10点測定平均値) これらの結果も同第1表に示してある。
により面積占有率を解析 3)圧砕荷重:JIS B 1501による(10点測定平均値) これらの結果も同第1表に示してある。
本表の中でNo.1〜4は本発明の実施例、No.5〜7は比
較例である。
較例である。
これによれば本発明の実施例は圧砕荷重は空孔の有無
や焼結体密度にかかわらず、3200kgf以上であるが、比
較例は2800kgf未満で、鋼球の最小値4670kgfに対し著し
く劣るものであった。
や焼結体密度にかかわらず、3200kgf以上であるが、比
較例は2800kgf未満で、鋼球の最小値4670kgfに対し著し
く劣るものであった。
実施例2(試料No.8〜11) 平均粒径0.6μmの窒化珪素粉末88重量%に焼結助剤
としてY2O3,MgOを各々6重量%を配合し、実施例1と同
様の方法で成形体を得た。この成形体を脱脂後、1気圧
の窒素ガス雰囲気下で1500℃・2時間の条件で予備焼結
を行ない相対密度92%の予備焼結体を得た。これを第1
表に示す条件で二次焼結を行い実施例1と同様な方法で
評価をし、その結果を第1表に示してある。
としてY2O3,MgOを各々6重量%を配合し、実施例1と同
様の方法で成形体を得た。この成形体を脱脂後、1気圧
の窒素ガス雰囲気下で1500℃・2時間の条件で予備焼結
を行ない相対密度92%の予備焼結体を得た。これを第1
表に示す条件で二次焼結を行い実施例1と同様な方法で
評価をし、その結果を第1表に示してある。
本表の中でNo.8,9は本発明の実施例、No.10,11は比較
例である。これによれば本発明の実施例は圧砕荷重が鋼
球に近いものまで得られ、比較例より著しく大きいこと
がわかる。
例である。これによれば本発明の実施例は圧砕荷重が鋼
球に近いものまで得られ、比較例より著しく大きいこと
がわかる。
<発明の効果> 以上の説明から明らかなように、本発明の焼結体はSi
3N4粒子の粒成長を抑制し、微細組織を有することによ
り、3/8インチのボールにおいて3200kgf以上の(最高値
は4500kgf程度で鋼球のレベルに近い)圧砕荷重を有す
る。
3N4粒子の粒成長を抑制し、微細組織を有することによ
り、3/8インチのボールにおいて3200kgf以上の(最高値
は4500kgf程度で鋼球のレベルに近い)圧砕荷重を有す
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−74963(JP,A) 特開 昭63−55163(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/584
Claims (1)
- 【請求項1】窒化珪素(Si3N4)70重量%以上と、焼結
助剤30重量%以下とからなる窒化珪素基焼結体であっ
て、相対密度95%以上で、焼結体中のSi3N4粒子の短径
が1μm以下のもの90%以上、長径が5μm以下のもの
90%以上であることを特徴とするベアリング用窒化珪素
基焼結体。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63292524A JP2764589B2 (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | ベアリング用窒化珪素基焼結体 |
DE19893938644 DE3938644A1 (de) | 1988-11-21 | 1989-11-21 | Sinterkoerper auf der basis von siliciumnitrid zur verwendung in waelzlagern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63292524A JP2764589B2 (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | ベアリング用窒化珪素基焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02141474A JPH02141474A (ja) | 1990-05-30 |
JP2764589B2 true JP2764589B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=17782923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63292524A Expired - Fee Related JP2764589B2 (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | ベアリング用窒化珪素基焼結体 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2764589B2 (ja) |
DE (1) | DE3938644A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022138579A1 (ja) | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | セラミックボール用素材およびそれを用いたセラミックボールの製造方法並びにセラミックボール |
WO2023003040A1 (ja) | 2021-07-21 | 2023-01-26 | 株式会社 東芝 | 冷間等方圧成形用ゴム型、セラミックスボール用素材の製造方法、および、セラミックスボールの製造方法 |
WO2023054611A1 (ja) | 2021-09-29 | 2023-04-06 | 株式会社 東芝 | セラミックボール用素材およびセラミックボール及びその製造方法 |
WO2023190467A1 (ja) | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社 東芝 | セラミックスボール用素材およびそれを用いたセラミックスボールの製造方法並びにセラミックスボール |
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DE4011710A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Mtu Muenchen Gmbh | Umfangsdichtung fuer einen axialspalt |
DE19859591A1 (de) * | 1998-12-22 | 2000-06-29 | Kennametal Inc | Gesinterter Keramikkörper und dessen Verwendung |
JP2000337386A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-05 | Kyocera Corp | セラミックス製転動体用素材とその製造方法及びこれを用いた転動体 |
US6610113B1 (en) | 1999-09-09 | 2003-08-26 | Kennametal Pc Inc. | Process for heat treating ceramics and articles of manufacture made thereby |
DE10041420A1 (de) * | 2000-08-23 | 2002-03-14 | Alfred Jaeger | Lager für ein Werkstück |
CN101583804B (zh) | 2006-12-20 | 2012-07-11 | Ntn株式会社 | 滚动轴承、轮毂单元、滚动部件、万向接头、万向接头用转矩传递部件及其制造方法 |
US8376624B2 (en) | 2007-06-27 | 2013-02-19 | Ntn Corporation | Rolling contact member and rolling bearing |
EP2211067A4 (en) | 2007-10-18 | 2011-11-02 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | ROLLING ELEMENT AND BEARING BEARING |
EP2302243A4 (en) * | 2008-06-19 | 2012-01-25 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | BEARING PART AND ROLLER BEARINGS |
DE102012207802A1 (de) | 2012-05-10 | 2013-11-28 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Siliziumnitridkeramik sowie Verfahren zu deren Herstellung |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2036429B (en) * | 1978-03-23 | 1982-09-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Semiconductor device comprising at least two semiconductor elements |
JPS6355163A (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 耐摩耗材用窒化けい素質焼結体 |
JPS6374963A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 耐摩耗材用窒化けい素質焼結体 |
JPS63106421A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-11 | Kyocera Corp | セラミツク製ベアリング |
US4800182A (en) * | 1987-01-22 | 1989-01-24 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Silicon nitride-silicon carbide composite material and process for production thereof |
DE68910363T3 (de) * | 1988-04-07 | 1998-02-26 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Siliciumnitrid-Sinterkörper. |
-
1988
- 1988-11-21 JP JP63292524A patent/JP2764589B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-21 DE DE19893938644 patent/DE3938644A1/de not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022138579A1 (ja) | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 株式会社 東芝 | セラミックボール用素材およびそれを用いたセラミックボールの製造方法並びにセラミックボール |
WO2023003040A1 (ja) | 2021-07-21 | 2023-01-26 | 株式会社 東芝 | 冷間等方圧成形用ゴム型、セラミックスボール用素材の製造方法、および、セラミックスボールの製造方法 |
WO2023054611A1 (ja) | 2021-09-29 | 2023-04-06 | 株式会社 東芝 | セラミックボール用素材およびセラミックボール及びその製造方法 |
WO2023190467A1 (ja) | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社 東芝 | セラミックスボール用素材およびそれを用いたセラミックスボールの製造方法並びにセラミックスボール |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02141474A (ja) | 1990-05-30 |
DE3938644A1 (de) | 1990-05-23 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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