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公開番号2025010236
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024188771,2022571460
出願日2024-10-28,2021-12-20
発明の名称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
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 35/622 20060101AFI20250109BHJP(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】定盤加工時におけるセラミック材料の損傷を抑制するセラミックボール用素材を提供すること。
【解決手段】実施形態に係るセラミックボール用素材の製造方法は、造粒工程と、プレス成型工程と、等方圧成型工程と、脱脂工程と、焼結工程と、を具備する。造粒工程は、原料となるセラミック粉末に焼結助剤等を加えて混合し、スプレードライヤーにて造粒を行う。プレス成型工程は、造粒工程で得られた造粒粉を用いてプレス成型する。等方圧成型工程は、ショア硬さHs30以上50以下、かつ、プレス成型工程で得られた成形体の直径r1よりも1[%]以上35[%]以下大きな半球状の穴を両面に敷設したゴム型を用いて成形体を等方圧成型する。脱脂工程は、等方圧成型工程で得られた成形体を脱脂する。焼結工程は、脱脂工程で得られた成形体を1600℃以上2000℃以下で焼結することにより球面部及び帯状部を有するセラミックボール用素材を得る。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
原料となるセラミック粉末に焼結助剤、添加剤、溶剤及びバインダーを加えて混合し、スプレードライヤーにて造粒を行う造粒工程と、
前記造粒工程で得られた造粒粉を用いてプレス成型するプレス成型工程と、
ショア硬さＨｓ３０以上５０以下、かつ、前記プレス成型工程で得られた成形体の直径ｒ１よりも１［％］以上３５［％］以下大きな半球状の穴を両面に敷設したゴム型を用いて前記成形体を等方圧成型する等方圧成型工程と、
前記等方圧成型工程で得られた成形体を脱脂する脱脂工程と、
前記脱脂工程で得られた成形体を１６００℃以上２０００℃以下で焼結することにより球面部及び帯状部を有するセラミックボール用素材を得る焼結工程と、を具備することを特徴とするセラミックボール用素材の製造方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記プレス成型工程は、上部金型と下部金型との間に前記造粒粉を挿入して行われるものであり、前記上部金型の先端部分と前記下部金型の先端部分の間を０．５［ｍｍ］以上４［ｍｍ］とすることを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項３】
前記帯状部を有するセラミックボール用素材は、前記帯状部の幅が０．５［ｍｍ］以上４．０［ｍｍ］以下の範囲内であり、前記帯状部の両肩部に曲率半径が０．０２［ｍｍ］以上のＲ部を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項４】
前記帯状部の外周部が平坦、もしくは凹形状をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項５】
前記帯状部の外周部がなす凹形状の曲率半径が５［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項６】
前記帯状部の外周部がなす凹形状の曲率半径が５［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項３に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項７】
前記帯状部の高さが前記帯状部の任意の直径の２．５［％］以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項８】
前記帯状部の高さが前記帯状部の任意の直径の２．５［％］以下であることを特徴とする請求項６に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項９】
前記球面部の任意の直径が０．５［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
【請求項１０】
前記球面部の任意の直径が０．５［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項８に記載のセラミックボール用素材の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、セラミックボール用素材およびセラミックボールの製造方法並びにセラミックボールに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
種々のセラミック材料は高硬度、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。その中で、耐摩耗性、絶縁性を生かした製品としてベアリングボール用途があり、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどの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、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、上部金型１と下部金型２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金型１の先端部分３と下部金型２の先端部分４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、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ベアリングボール用素材が開示されている。図２に従来のセラミックボール用素材を示した。図２中、５Ａはセラミックボール用素材、６Ａは球面部、７Ａは帯状部、ＷＡは帯状部７Ａの幅、ＨＡは帯状部７Ａの高さ、である。
【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】
図２に示す球面部６Ａと帯状部７Ａを有するセラミックボール用素材５Ａを研磨加工することによりセラミックボールになる。球面部６Ａと帯状部７Ａを有するセラミックボール用素材５Ａの素球と呼ぶこともある。例えば、セラミックボール用素材５Ａに対して表面粗さＲａが０．１［μｍ］以下の鏡面加工が行われる。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。そのため、帯状部７Ａを有したセラミックボール用素材５Ａに定盤加工を行う場合、帯状部７Ａ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、定盤加工時におけるセラミック材料の損傷を抑制するセラミック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。帯状部の幅が０．５［ｍｍ］以上４．０［ｍｍ］以下の範囲内である。帯状部の両肩部に曲率半径が０．０２［ｍｍ］以上のＲ部を具備する。
【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。
従来のセラミックスボール用素材の一例を示す外観図。
実施形態に係るセラミックスボール用素材の一例を示す外観図。
帯状部の一例を示す外観図。
帯状部の他の一例を示す外観図。
帯状部のさらに別の一例を示す外観図。
実施形態に係るセラミックスボール用素材を成型する金型プレス成型の一例を示す図。
【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）

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