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公開番号2025128410
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025107503,2023551860
出願日2025-06-25,2022-09-29
発明の名称セラミックボール用素材、セラミックボール及びその製造方法
出願人株式会社東芝,株式会社Niterra Materials
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類C04B 35/587 20060101AFI20250826BHJP(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】研磨加工の際、特に定盤加工のセラミック材料の加工時間を短縮できる真球度の高いセラミックボール用素材を提供すること。
【解決手段】実施形態にかかるセラミックボール用素材は、球面部と、帯状に形成された帯状部とを有する。当該セラミックボール用素材は、帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をCとしたとき、真円度Cが0%を超えて2.5%以下の範囲に入ることを特徴とする。このセラミックボール用素材は研磨加工したとき、砥石の耐久性を向上させることができる。また、セラミックは酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化ジルコニウムのいずれか1種以上を適用することができる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
球面部と、
帯状に形成された帯状部と、
を有したセラミックボール用素材であって、
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をＣとしたとき、真円度Ｃが０％を超えて１．３％以下の範囲に入り、
前記帯状部の高さ方向の直交方向から観察した場合の真円度をＣ´´としたとき、真円度Ｃ´´が０％を越えて１．５％以下の範囲に入ることを特徴とするセラミックボール用素材。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の前記球面部の真円度をＣ´としたとき、真円度Ｃ´が０％を超えて１．５％以下の範囲に入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。
【請求項３】
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の前記球面部の真円度Ｃ´が０％を超えて１．３％以下の範囲に入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。

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、セラミックボール及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,800 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、炭化ケイ素、サイアロン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。また、前述のようなセラミックボールは特許第５３３４０４０号公報（特許文献５）に記載のような定盤加工などを用いて、ベアリング用途などといった各用途に適した研磨加工が施されることがある。
【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、プレス成型により生成された成形体には球面部と帯状部が形成されていた。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に特許文献４に記載のセラミックボール用素材を示した。図２中、７はセラミックボール用素材、６は球面部、５は帯状部、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
特許第５３３４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
球面部６と帯状部５とを有するセラミックボール用素材を研磨加工することによりセラミックボールになる。研磨加工を施されたセラミックボールは特にベアリングボールとしての用途に好適である。球面部６と帯状部５とを有するセラミックボール用素材７を素球と呼ぶこともある。例えば、ベアリングボールは表面粗さＲａが０．１μｍ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】
セラミック材料は耐摩耗性に優れるが、脆性材料でありさらに高い硬度を有することから、金属と比較して加工に必要な工程が多くなる。特に真球度を必要な値まで高める初期工程は、加工代が多いため全工程の大半を占める加工時間となることが多い。加工前の真球度（真円度）が大きいものほどこの加工時間が延びるため、加工前のセラミックボール用素材の真球度をなるべく小さな値にすることが必要である。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するものであり、研磨加工の際、特に定盤加工のセラミック材料の加工時間を短縮できる真球度の高い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】
実施形態にかかるセラミックボール用素材は、球面部と、帯状に形成された帯状部とを有する。帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をＣとしたとき、真円度Ｃが０％を超えて２．５％以下の範囲に入ることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
金型プレス成型の一例を示す図。
従来のセラミックボール用素材の一例を示す図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材において、測定方向（第１の測定方向）を模式的に示す図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材を第１の測定方向から観察して得られた像を模式的に示す図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材において、測定方向（第２の測定方向）を模式的に示す図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材を第２の測定方向から観察して得られた像を模式的に示す図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材の帯状部の幅を例示した図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材の帯状部の高さを例示した図。
図４に示す像と図６に示す像の位置関係を模式的に示した図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材において、真円度Ｃの測定によって得られた半径の一例を示した図。
実施形態にかかるセラミックボール用素材において、真円度Ｃ´の測定によって得られた半径の一例を示した図。
ゴム型等方圧成型の一例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態にかかるセラミックボール用素材は、球面部と、帯状に形成された帯状部とを有する。当該セラミックボール用素材は、帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をＣとしたとき、真円度Ｃが０％を超えて２．５％以下の範囲に入ることを特徴とするものである。前記高さ方向とは、帯状部の幅方向に対して垂直となる方向である。
また、帯状部は円周に渡って形成されていることが好ましい。円周のうち部分的に帯状部が存在していると、例えば定盤加工の際に部分的に応力の集中などが起こりやすく、ボール用素材に対して割れカケなどが発生する虞があるからである。
また、より好ましくは真円度Ｃが０．０１％以上２％以下を満たす値となることである。真円度Ｃが２．５％以下、特に２％以下を満たす程度に小さいと、セラミックボール用素材の加工時に定盤との初期接触面積が均一になり、必要な加工量を低減することができる。したがって、加工性を考えた場合には、真円度Ｃは小さいほどよいものである。一方、真円度Ｃを０．０１％未満、特に０％とするためには帯状部が極端に小さく、かつ球面部の真円度も小さくする必要がある。帯状部を有した成形体の真円度を小さくするために、帯状部自体を小さくしすぎると上部金型と下部金型との境界部において造粒粉が十分に充填されない虞がある。そのため、歩留まりが悪化する虞がある。したがって、歩留まりを考えると０．０１％以上であることがより好ましい。また、真円度Ｃはセラミックボール用素材の半径の平均値ｒＡに対して０．０１％以上１．５％以下の値となることがさらに好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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