JPH0615191A - 粉砕機用部材 - Google Patents
粉砕機用部材Info
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- JPH0615191A JPH0615191A JP5088565A JP8856593A JPH0615191A JP H0615191 A JPH0615191 A JP H0615191A JP 5088565 A JP5088565 A JP 5088565A JP 8856593 A JP8856593 A JP 8856593A JP H0615191 A JPH0615191 A JP H0615191A
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- Crushing And Pulverization Processes (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Crushing And Grinding (AREA)
Abstract
軽減し、該部材から摩耗によって混入する不純物摩耗量
をさらに減少させることができる粉砕機用部材を提供す
ることを主な目的とする。 【構成】本発明は、下記の粉砕機用部材を提供するもの
である。 1. (1)Y2 O3 を1.0〜4.5モル%含有するジルコ
ニア焼結体からなり、(2)焼結体の平均結晶粒径が2
μm以下であり、(3)焼結体のかさ密度が5.8g/
cm3 以上であり、(4)焼結体が正方晶系ジルコニア
を40容量%以上含有し、(5)焼結体の破壊靭性が
4.5MPam1/2 以上であり、(6)焼結体の強度が
60kgf/mm2 以上であり、(7)焼結体の平均結
晶粒径(μm)、破壊靭性(MPam1/2 )および強度
(kgf/mm2 )が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材; (平均結晶粒径)1.4 ×(破壊靭性)-2.7×(強度)
-2.7≦1×10-7 2.焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が5容量%以
下である上記項1に記載の粉砕機用部材。
Description
らなる粉砕機用部材に関する。
ールミル、サンドミル、アトリションミル、振動ミルな
どが使用されている。そして、これらの粉砕機の内張
材、メディアなどの摩耗しやすい部分には、通常、金
属、樹脂、ゴム、セラミックスなどが使用されている
が、これらの材料は摩耗しやすいので、被処理粉末に摩
耗粉が混入したり、部材の損耗が大きいなどの多くの問
題がある。特に最近急速に発展しつつある電子部品用材
料においては、摩耗粉として混入する不純物が、微量で
あっても、電子部品の物性に大きな影響を及ぼすので、
より耐摩耗性に優れた粉砕機用部材が求められている。
れ(特開昭58−15079号公報など)、且つ実用さ
れるようになりつつあるが、耐摩耗性については、より
一層の改善が要望されている。
有する欠点を軽減し、該部材から摩耗によって混入する
不純物摩耗量をさらに減少させることができる粉砕機用
部材を提供することを主な目的とする。
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ジルコニア
質焼結体において、特定量のY2 O3 を含有させ、平均
結晶粒径、かさ密度、結晶相および物性値を適切に調整
する場合には、優れた耐摩耗性を有する粉砕機用部材が
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
供するものである。
ニア焼結体からなり、(2)焼結体の平均結晶粒径が2
μm以下であり、(3)焼結体のかさ密度が5.8g/
cm3 以上であり、(4)焼結体が正方晶系ジルコニア
を40容量%以上含有し、(5)焼結体の破壊靭性が
4.5MPam1/2 以上であり、(6)焼結体の強度が
60kgf/mm2 以上であり、(7)焼結体の平均結
晶粒径(μm)、破壊靭性(MPam1/2 )および強度
(kgf/mm2 )が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材; (平均結晶粒径)1.4 ×(破壊靭性)-2.7×(強度)
-2.7≦1×10−7 2.焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が5容量%以
下である上記項1に記載の粉砕機用部材。
べき各要件について、詳細に説明する。
有量が、1.0〜4.5モル%の範囲内にある。
めには、Y2 O3 含有量は、1.0〜4.5モル%の範
囲内にあることを必要とする。Y2 O3 含有量が、1.
0モル%を下回る場合には、ジルコニア焼結体中の単斜
晶の量が増加するのみならず、機械的特性も低下するの
で、耐摩耗性が低下して、粉砕機用部材としての実用性
に欠けるものとなる。一方、Y2 O3 含有量が、4.5
モル%を上回る場合には、立方晶の量が増加し、焼結体
の結晶粒径が大きくなって、やはり耐摩耗性を低下させ
る。
CaO及び希土類酸化物の少なくとも1種を添加しても
良い。希土類酸化物としては、原子番号57〜71の化
合物地の酸化物を使用できる。MgO、CaO及び希土
類酸化物の少なくとも1種を配合する場合には、Y2 O
3 含有量を、上記範囲内において比較的少なくすること
ができ、コストを低減できる。また、これらの酸化物
は、靭性の向上に寄与する。MgO、CaO及び希土類
酸化物の少なくとも1種の酸化物の添加量は、焼結体中
に所定量の結晶相が形成される様に適宜決定すれば良
く、通常は、ジルコニア焼結体中に約6モル%以下配合
できる。
2μm以下である。
耗による損耗が大きくなる。平均結晶粒径が2μmを上
回ると、正方晶の安定性が劣るようになり、使用中に応
力腐食による単斜晶への変態が起こりやすくなる。単斜
晶量が増加すると、焼結体中に微細なクラックを生じ、
このクラックを起点として摩耗が促進されるだけでな
く、耐摩耗性も低下して、割れなどのトラブルを発生し
やすくなる。ジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、好ま
しくは1μm以下である。
を鏡面にまで研磨し、熱エッチングまたは化学エッチン
グした後、走査電子顕微鏡で観察してインターセプト法
により、10点の平均値から求める。算出式は、D=
1.5×n/Lである(但し、Lは測定長さ、Dは平均
結晶粒径、nは長さL当たりの結晶の数である。)。
8g/cm3 以上である。
は、焼結体中に多数のポアーが存在することになり、ポ
アーが起点となって摩耗を促進し、耐衝撃性を低下させ
るので、好ましくない。かさ密度は、5.85g/cm
3 以上とすることがより好ましい。
容量%以上含有する。
回る場合には、正方晶から単斜晶への応力相変態の効果
が少なくなり、靭性の低下を生じ、負荷される応力によ
って微細なクラックが生成しやすくなって、耐摩耗性お
よび耐衝撃性が低下する。
場合には、相対的に立方晶系ジルコニアの量が増加する
ため、平均結晶粒径が大きくなり、この点からも焼結体
の耐摩耗性および耐衝撃性を低下させる。
は、5容量%まで存在していても良い。
(M)の存在の有無および含有量、正方晶系ジルコニア
(T)および立方晶系ジルコニア(C)の量について
は、X線回折により求めた。すなわち、焼結体および加
工した焼結体製品の表面は、応力誘起相変態により正方
晶が単斜晶に転移しており、真の結晶相を同定すること
は困難である。したがって、焼結体表面を鏡面まで研磨
し、X線回折により、回折角27−34°の範囲で測定
し、単斜晶系ジルコニアの有無および含有量は、単斜晶
系ジルコニア回折ピーク(111)および
コニア回折ピーク(111)のピーク高さから、次式に
より求めた。
方晶系ジルコニア(C)は、単斜晶系ジルコニアの有無
を確認したのと同様にして、回折角70−77°の範囲
で測定し、立方晶系ジルコニア回折ピーク(400)と
正方晶系ジルコニア回折ピーク(400)、(004)
のピーク高さから、次式により求めた。
am1/2 )および強度(kgf/mm2 )が相互に関連
して下記の式を満足する。
-2.7≦1×10-7 本発明者の研究によれば、ジルコニア質焼結体を媒体攪
拌ミルなどの高速・高負荷運転の粉砕用メディア、内張
材などとして使用する場合には、焼結体の結晶粒径、密
度、結晶相の構成などが特定の規定値を満足するととも
に、焼結体の平均結晶粒径(μm)、破壊靭性(MPa
m1/2 )および強度(kgf/mm2 )が上記の特定の
関係式を充足しなければならないことが判明した。換言
すれば、これらの物性値は、それぞれが個々に優れてい
るだけでは不十分であり、同時に上記の関係式をも満た
さなければならない。即ち、結晶粒径は、粒子体積を示
すもので粒脱離摩耗に関与し、さらには応力腐食につな
がり、破壊靭性はクラック発生および伸展の抵抗性を示
すものであり、強度は摩耗を律速する欠陥のサイズおよ
び量を示すものである。このことから、上記関係式中の
1項または2項の値がどの様に優れていても、全体とし
ての値が1×10-7を上回る場合には、摩耗を効果的に
抑制することはできない。上記の関係式の値は、5×1
0-8以下であることがより好ましい。
前記に示した通りである。
1/2 以上であることを要する。
/mm2 以上であることを要する。本発明における破壊
靭性値は、焼結体表面を鏡面まで研磨し、JIS160
7に従ってIF法により、負荷荷重を30kgfとし
て、測定する。
である場合には、試料1個をWC製の2枚の板の間に挟
んで材料試験機にセットし、クロスヘッドスピード0.
5mm/分で荷重を印加し、試料が破壊した時点の荷重
(W)を測定し、試料の断面積(A)で割った値(W/
A)を強度とした。球型以外の形状の場合には、焼結体
からJIS 1601に準拠する形状に試料を切り出し
て、試料サイズを除いて上記JIS法に従って強度を測
定した。
って製造することができる。その一例を挙げると、Zr
O2 中にY2 O3 が1.0〜4.5モル%含有される様
に、ジルコニア化合物(例えばオキシ塩化ジルコニル)
の水溶液とイットリア化合物(例えば塩化イットリウ
ム)の水溶液を均一に混合し、脱水、乾燥した後、40
0〜1200℃で仮焼し、粉砕して平均粒径0.5μm
以下のZrO2 一次結晶粉体を得る。MgO、CaO及
び希土類酸化物の少なくとも一種をZrO2 に含有させ
る場合には、Mg、Ca及び希土類元素の少なくとも一
種を含有する水溶液を所定量加えれば良い。また、焼結
助剤としてAl2 O3 を添加することもできる。Al2
O3 を添加することにより、強度、靭性が向上し、また
結晶粒径を小さくすることができ耐摩耗性の向上にも効
果がある。Al2 O3 の添加量は、焼結体中のAl2 O
3 量が15容量%以下となるようにすればよい。Al2
O3量が15容量%をこえると高硬度のAl2 O3 結晶
の含有量が多くなって、相手部材を傷付ける原因とな
り、また組織の不均一性が増大して耐摩耗性低下の原因
となる。次いで、該ZrO2 一次結晶粉体を湿式粉砕に
より分散させた後、公知の成型助剤(ワックスエマルジ
ョン、PVA、CMCなど)を加え、公知のセラミック
ス成形方法により、成形する。或いは、公知の転動造粒
法、アルコキシド法、液中加水分解法などによって、小
球を製造することもできる。次いで、得られた成形体を
1200〜1600℃程度の温度で焼成して、焼結体を
得る。焼成は、常温焼結により行なっても良いが、HI
P焼結によることがより好ましい。
て、加工、研削、研磨などを施して製品とする。
固体を乾式または湿式で粉砕、分散乃至解砕処理するた
めに使用する器具、治具または機械装置などにおける固
体と接触する部材の総称である。「粉砕機」としては、
具体的には、粉砕機、解砕機などが主なものであるが、
広義には分散機、分級機、混合機、造粒機、整粒機、撹
拌機、乾燥機、運搬機などをも包含する。また、「粉砕
機用部材」としては、粉砕・分散用メディア、内張材、
粉砕用容器、ロール、撹拌用ピン、アームなどを挙げる
ことができる。
は焼肌のままで使用することもできるが、この焼成面は
焼成過程中の汚染などによって、単斜晶や立方晶系の結
晶が析出している場合があるので、事前に研磨、研削な
どによって表面層を仕上げ、除去しておくことが、初期
摩耗を低減する上で望ましい。しかしながら本発明の条
件で測定した焼結体自体の結晶相が規定範囲内である場
合には、部材表面に単斜晶および/または立方晶が存在
していてもよい。これは、焼肌面の凹部にこれらの結晶
相が残存したり、研摩、研削加工中に応力誘起相変態に
よって正方晶から転移した単斜晶が存在するためで、こ
の存在する深さが非常に浅い領域に限られるためであ
る。X線回折から求める表面単斜晶量は、上限量として
15モル%程度まで許容できる。
による粉砕機用部材は、下記の様な優れた効果を発揮す
る。
いるので、高負荷での耐摩耗性に秀でている。
いので、相手材料を傷付け難い。
物への摩砕粉の混入が少なく、また被粉砕物に摩砕粉が
混入する場合にも、摩砕粉が微細であるため、被粉砕物
の均一性を害することが少ない。
ころをより一層明らかにする。
硝酸イットリウムを表1の組成となる様に水溶液にして
混合した。また、Y2 O3 以外の成分を含有させる場合
には、それぞれの成分を硝酸塩水溶液をさらに添加し
た。次に、この溶液を加熱還流下で加水分解し、Y2 O
3 (およびMgOまたはCaOまたは希土類酸化物)が
固溶した水和ジルコニアの沈殿を生成させ、脱水し、乾
燥し、1000℃で1時間仮焼し、得られた粉末を水洗
した後、湿式条件下に比表面積が10m2 /gになるま
で粉砕した。次いでアクリル樹脂系バインダーを2%添
加し、乾燥し、造粒して平均粒度80μmの成形用粉体
を得た。
gf/cm2 で成形し、1350〜1600℃で焼結し
た後、放冷し、直径5mmのボールの焼結体を得た。この
ボールをバレル研磨によって仕上して、評価用試料とし
た。これらのボールの結晶相をも表1に併記する。ま
た、これらのボールに特性を表2に示す。
6は本発明による焼結体であり、試料7〜10は本発明
の要件の少なくとも1つを満たしていない比較品であ
る。
×(強度)-2.7 次いで、上記で得た試料ボール400mlと水300m
lとを内容積650mlのアトリションミルに入れ、ア
ーム回転数400rpmで100時間運転し、ボールの
摩耗率を測定した。結果を表3に示す。なお、摩耗率
は、テスト前後の重量変化の差をテスト前のボール重量
で割り、さらに単位時間当たりの重量変化率として算出
した。
6)は、摩耗率が1ppm/時間以下と耐摩耗性に極め
て優れていることが明らかである。
Claims (2)
- 【請求項1】(1)Y2 O3 を1.0〜4.5モル%含
有するジルコニア焼結体からなり、(2)焼結体の平均
結晶粒径が2μm以下であり、(3)焼結体のかさ密度
が5.8g/cm3 以上であり、(4)焼結体が正方晶
系ジルコニアを40容量%以上含有し、(5)焼結体の
破壊靭性が4.5MPam1/2 以上であり、(6)焼結
体の強度が60kgf/mm2 以上であり、(7)焼結
体の平均結晶粒径(μm)、破壊靭性(MPam1/2 )
および強度(kgf/mm2 )が下記の式を満足するジ
ルコニア焼結体からなることを特徴とする粉砕機用部
材; (平均結晶粒径)1.4 ×(破壊靭性)-2.7×(強度)
-2.7≦1×10-7 - 【請求項2】焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が5
容量%以下である請求項1に記載の粉砕機用部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5088565A JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10472792 | 1992-04-23 | ||
JP4-104727 | 1992-04-23 | ||
JP5088565A JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0615191A true JPH0615191A (ja) | 1994-01-25 |
JP2587767B2 JP2587767B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=26429932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5088565A Expired - Lifetime JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2587767B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001276639A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Toray Ind Inc | 粉砕機用媒体 |
JP2008183527A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Nikko Kinzoku Kk | 粉砕装置のライナー構造 |
JP4597320B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2010-12-15 | 株式会社村田製作所 | 粉砕・分散・混合用メディアおよびその製造方法 |
JP2017056429A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質微小メディア |
WO2023210268A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質メディア、ベアリングボール及びそれらの製造方法 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP5088565A patent/JP2587767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001276639A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Toray Ind Inc | 粉砕機用媒体 |
JP4597320B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2010-12-15 | 株式会社村田製作所 | 粉砕・分散・混合用メディアおよびその製造方法 |
JP2008183527A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Nikko Kinzoku Kk | 粉砕装置のライナー構造 |
JP2017056429A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質微小メディア |
WO2023210268A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質メディア、ベアリングボール及びそれらの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2587767B2 (ja) | 1997-03-05 |
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