特許ウォッチ

公開番号2024133684
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-02
出願番号2024111261,2024512536
出願日2024-07-10,2023-03-28
発明の名称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
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類C04B 35/587 20060101AFI20240925BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】研磨加工時におけるセラミックス材料の損傷を抑制し研磨時間を短縮すること。
【解決手段】実施形態に係るセラミックスボール用素材は、球面部と、球面部の表面の円周に亘って形成された帯状部とを備える。帯状部の外周面に係る粗さ曲線の最大断面高さRtbと、球面部の外周面に係る粗さ最大断面高さRtsとの比であるRtb/Rtsが1.0以上である。球面部の任意の直径が0.5mm以上であることが好適である。また、セラミックスボール用素材は、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ほう素、酸化ジルコニウムのいずれか1種を含むことが好適である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
造粒粉を調製する造粒工程と、前記造粒粉から成形体を成形する成形工程と、前記成形体を焼結してセラミックスボール用素材を得る焼結工程と、を備えたセラミックスボール用素材の製造方法であって、
前記焼結工程で得られた前記セラミックスボール用素材が、球面部と、前記球面部の表面の円周に亘って形成された帯状部と、を備え、
前記焼結工程で得られた前記セラミックスボール用素材が、前記帯状部の外周面に係る粗さ曲線の最大断面高さＲｔｂと、前記球面部の外周面に係る粗さ最大断面高さＲｔｓとの比であるＲｔｂ／Ｒｔｓが１．０超過かつ３．０以下であることを特徴とするセラミックスボール用素材の製造方法。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記球面部の任意の直径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項３】
前記セラミックスボール用素材が酸化アルミニウム焼結体、窒化ケイ素焼結体、炭化ケイ素焼結体、窒化ほう素焼結体、酸化ジルコニウム焼結体のいずれか１種からなることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項４】
前記セラミックスボール用素材が窒化ケイ素を８５質量％以上含有するセラミックス焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項５】
前記造粒工程は、分級により粒径の範囲が異なる２種類以上の造粒粉を混合し、
前記成形工程は、前記分級後に混合された造粒粉から前記成形体を成形することを特徴とする請求項１に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項６】
前記成形工程は、前記分級後に混合された造粒紛のプレス成型を行うことにより前記成形体を成形することを特徴とする請求項５に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項７】
前記成形工程は、ダイスの断面の内側が凹形状であり、前記凹形状の部分の深さが０．０１ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下である金型プレス成型装置により前記プレス成型を行うことを特徴とする請求項６に記載のセラミックスボール用素材の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のセラミックスボール用素材の製造方法により製造された前記セラミックスボール用素材を定盤加工により研磨加工することを特徴とするセラミックスボールの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、セラミックスボール用素材および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に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
種々のセラミックス材料は高硬度、絶縁性、耐摩耗性などの特性を有し、特に純度を高め粒子径を均一化させたファインセラミックスは、コンデンサ、アクチュエータ材料、耐火材など様々な分野に用いられる特性を発現させる。セラミックス材料の特性の中で、耐摩耗性、絶縁性を活かした製品としてボール用途の製品がある。ボール用途の製品には、ベアリング、治具、工具、ゲージ、電磁弁、チェック弁、各種バルブなどがある。このうち、ベアリングボール用途の製品には、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミックス材料が用いられている。例えば、特開平６－４８８１３号公報（特許文献１）、特許第２７６４５８９号公報（特許文献２）において窒化ケイ素材料、特開昭６０－１８６２０号公報（特許文献３）において酸化ジルコニウム材料を用いたベアリングボールが開示されている。
【０００３】
これらのベアリングボール用材料を製造するプロセスにおいては、成形体を焼結する方法が用いられている。また、その成形体を得るための成型方法は金型を用いたプレス成型が用いられている。プレス成型は、一般的に図１に示されるように、上部パンチ２と、下部パンチ３と、ダイス４とを備え、上部パンチ２と下部パンチ３との間に粉体を挿入し、圧力をかける方法である。プレス成型時に、金型を保護するために上部パンチ２の先端部２ａと下部パンチ３の先端部３ａの間に隙間を設けてプレス成形しなければならない。このため、プレス成型で得られる成形体には球面部と帯状部が形成される。例えば、特許第４７６１６１３号公報（特許文献４）には、球面部と帯状部を有する成形体を焼結して得られた、球面部と帯状部を有するベアリングボール用素材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平６－４８８１３号公報
特許第２７６４５８９号公報
特開昭６０－１８６２０号公報
特許第４７６１６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焼結工程後の球面部と帯状部を有するセラミックスボール用素材を研磨加工することによりセラミックスボールになる。球面部と帯状部を有するセラミックスボール用素材を素球と呼ぶこともある。例えば、セラミックスボール用素材に対して表面粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面加工で研磨加工が行われる。鏡面加工には定盤加工が用いられている。
【０００６】
一般的に、セラミックス材料は耐摩耗性に優れるが、脆性材料であるため強い衝撃が加わった際に欠けが生じ易い。曲面は衝撃を逃がしやすいが、角部は衝撃による欠けが生じやすい。このため、帯状部を有したセラミックスボール用素材に定盤加工を行う場合、帯状部の角部である両肩部が選択的に定盤に接触し欠けが生じる可能性を低減するように抑えた加工を行うため研磨時間が長引くことが原因となっていた。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するものであり、研磨加工時におけるセラミックス材料の損傷を抑制し研磨時間を短縮できるセラミックスボール用素材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るセラミックスボール用素材は、球面部と、球面部の表面の円周に亘って形成された帯状部とを備える。前記帯状部の外周面に係る粗さ曲線の最大断面高さＲｔｂと、球面部の外周面に係る粗さ最大断面高さＲｔｓとの比であるＲｔｂ／Ｒｔｓが１．０以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一般的な金型プレス成型装置の一例を示す断面図。
実施形態に係るセラミックススボール用素材の一例を示す外観図。
実施形態に係る金型プレス成型装置のダイスの一例を示す外観図。
実施形態に係る冷間静水圧プレスゴム型成型の一例を示す断面図。
実施形態に係る冷間静水圧プレスゴム型成型に敷設された穴形状と成型体の一例を示す断面図。
実施形態に係る冷間静水圧プレスゴム型成型に敷設された穴形状と成型体の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、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の実施形態について詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許