CN1702340A - 滑动部件、流体动压轴承及采用其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止在滑动面间产生火花放电的滑动部件和应用该构成的流体动压轴承及电机，由陶瓷形成用于对流体产生动压的相互对向的滑动面，该陶瓷包含Al₂O₃的晶粒、含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒、和与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，且Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量为5～20质量％，同时将形成两滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂的范围内规定为同时满足式(1)～(3)。

10⁶Ω·cm＜R₁≤10¹²Ω·cm (1)

10⁶Ω·cm＜R₂≤10¹²Ω·cm (2)

|R₁－R₂|≤10⁵Ω·cm (3)

Description

滑动部件、流体动压轴承及采用其的电机

技术领域

本发明涉及计算机的周边设备或各种工业用机械、机床等使用的、将流体的动压用于润滑的滑动部件、应用该滑动部件的构成的流体动压轴承、和装入该流体动压轴承的电机。

背景技术

近年来，作为计算机的周边设备，尤其，硬盘驱动器(HDD)的电机或构成激光打印机(LBP)的激光的扫描系统的多面反射体的电机等上的轴承，代替以往的组合转动体(滚珠、滚柱等)和润滑剂(润滑油、润滑脂等)的滚动轴承，多采用将流体的动压用于润滑的流体动压轴承。

图11是表示在一例流体动压轴承101中的使旋转部件1R旋转的状态的剖面图。图12是表示图11的状态的流体动压轴承101的外观的立体图。图13是表示流体动压轴承101中由轴102和法兰盘104构成的固定部件1S的外观的俯视图。图14是表示法兰盘104的滑动面104a的俯视图。

参照图11～图13，此例的流体动压轴承101，具备：圆柱状的轴102；圆筒状的套筒103，具有插入该轴102的剖面圆形的通孔103a；两个圆板状的法兰盘104，在套筒103的通孔103a内插入轴102的状态下，以将套筒103夹在两法兰盘之间的方式固定在轴102的两端。

两个法兰盘104，以使各自的相互对向的侧面即滑动面104a与轴102的中心轴X₂正交的状态，固定在轴102的两端。

套筒103，与套筒103的中心轴X₃正交地形成与两滑动面104a对向的开有通孔103a的两端面即滑动面103b。

在将流体动压轴承101用作例如HDD的电机轴承的情况下，相互固定的轴102和两个法兰盘104被固定在未图示的电机的壳体等的固定侧的部件上，用作固定部件1S。

此外，套筒103，用于安装电机的转子或磁盘等旋转侧的部件，用作以中心轴X₃为中心旋转的旋转部件1R。

参照图11、图13，套筒103，以两滑动面103b间的中心轴X₃的轴向的距离L₃比两个法兰盘104的滑动面104a间的中心轴X₂的轴向的距离L₄稍小的尺寸形成。

参照图11、图14，在两个法兰盘104的滑动面104a上分别形成多个人字(herringbone)形状的动压发生槽104b，在旋转套筒103时，动压发生槽104b用于对存在相互对向的滑动面103b、104a间的气体或润滑油等流体产生推力方向(中心轴X₂、X₃的方向)的动压。

参照图11、图13，套筒103，以通孔103a的内径D₃比轴102的外径D₂稍大的尺寸形成。

在轴102的外周面即滑动面102a上形成多个人字形状的动压发生槽102b，在使套筒103旋转时，动压发生槽102b向存在该套筒103的与通孔103a的内周面即对向的滑动面103c的之间的流体产生轴方向的动压。

如果以中心轴X₃为中心使作为旋转部件1R的套筒103旋转，就通过动压发生槽104b的作用，分别向该套筒103的存在图11中上下两侧的相互对向的滑动面103b、104a之间的流体产生轴方向的动压。

另外，基于该动压，如该图所示，在套筒103的上下两侧的、与法兰盘104的之间，分别生成基于距离L₃、L₄的尺寸差的间隙G₃₄，套筒103相对于固定部件1S向推力方向上浮。

此外，在此旋转状态下，通过动压发生槽102b的作用，对存在相互对向的滑动面102a、103c之间的流体，沿两部件102、103的全周，产生推力方向的动压。

另外，基于该动压，沿两部件102、103的全周，生成基于径D₂、D₃的尺寸差的间隙G₂₃，套筒103相对于固定部件1S，向推力方向上浮。

为此，由于能够以不与固定部件1S完全接触，通过充填在间隙G₂₃、G₃₄内的流体润滑的状态，旋转作为旋转部件1R的套筒103，从而能够大大减小其旋转阻力，降低电机的转矩，同时能够谋求轴承的长寿命化。

在流体动压轴承101上，在从旋转开始到达到图11、图12所示的旋转状态的期间、和从该旋转状态到旋转停止的期间，由于流体的动压小，因此以相互对向的滑动面102a、103c间及滑动面103b、104a间直接接触的状态旋转旋转部件1R。

因此，为了使构成流体动压轴承101的作为旋转部件1R的套筒103以及作为固定部件1S的轴102及法兰盘104提高耐磨损性，优选，由陶瓷形成各部件102～104的至少滑动面102a、103b、103c及104a。

但是，如果陶瓷是绝缘性的，则因在相互对向的滑动面直接接触的状态下旋转时的摩擦，旋转部件和固定部件带电，就容易在流体动压轴承内积存静电，如果积存静电，尤其在HDD中，存在容易产生数据的写入错误或读出错误等误工作的问题。

为此，提出都用体积固有电阻值小的导电性陶瓷形成构成流体动压轴承的旋转部件和固定部件，并进行了实施。

例如，在日本国特许公开公报JP，03-75281，A(1991)中，记载了通过在氮化性气体气氛(气体环境)中热处理金属粉末，使其氮化，同时使其相互间化学结合，形成由气孔率5～30％、体积固有电阻值10^-3Ω·cm以下的导电性反应烧结陶瓷(金属氧化物)构成的、轴承等的滑动部件。认为可在流体动压轴承中应用该构成。

在日本国特许公开公报JP，08-121467，A(1996)中，记载了用以Al₂O₃为主成分，通过含有20质量％以上的TiC，使杨氏模量达到300GPa以上，使体积固有电阻值达到10⁶Ω·cm以下的陶瓷，形成旋转部件和固定部件。

在日本国特许公开公报JP，08-152020，A(1996)中，记载了用以从由SiC、Si₃N₄、TiC、TiN及Al₂O₃-TiC构成的组中选择的至少1种无机化合物主成分的、通过含有0.1～20质量％的游离碳，使体积固有电阻值达到10⁶Ω·cm以下的陶瓷，形成旋转部件和固定部件。

另外，在日本国特许公开公报JP，2002-241172，A中，记载了用以从由Al₂O₃、ZrO₂及TiN构成的组中选择的至少1种无机化合物主成分的、通过分别含有具有导电性的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物或金属碳氮化物，使体积固有电阻值达到10⁶Ω·cm以下的陶瓷，形成旋转部件和固定部件。

但是，如果用文献1～4中记载的体积固有电阻值小的陶瓷形成旋转部件和固定部件，则存在问题，即，尤其在旋转部件旋转时，在处于通过夹着绝缘体即气体或润滑油等的流体被绝缘的状态的旋转部件和固定部件的相互对向的滑动面间，容易产生火花放电、不能使旋转部件连续稳定旋转的问题。该问题，与HDD等设备的小型化形成配合，越使流体动压轴承小型化，越显著。

其原因例如认为在于：在采用HDD等设备，或使其工作时，在固定固定部件的电机的壳体或固定该壳体的HDD的框体等固定侧的部件，和安装在旋转部件上的电机的转子或磁盘等旋转侧的部件的之间产生的电位差，经由体积固有电阻值小的旋转部件和固定部件，直接外加给相互对向的两部件的滑动面间的小间隙。

例如，在输送或保管HDD等设备的过程中，一般情况下，使用含有发泡苯乙烯等绝缘性的缓冲材的包装材料，但在用包装材料包装设备时，或从包装材料中取出设备等时，缓冲材和设备的框体摩擦，容易形成框体带电的状态。

另外，由于框体的带电电位，经由电机的壳体和体积固有电阻值小的固定部件，外加给固定部件的滑动面，所以如果使旋转部件旋转，在与固定部件间的相互对向的滑动面间产生间隙，与对向的旋转部件的滑动面间的电位差就会增大，发生火花放电。

此外，例如，即使如前所述减小两部件的体积固有电阻值，在开始或停止旋转部件的旋转时的相互对向的滑动面直接接触旋转的状态下，两部件依然容易因摩擦而带电。另外，如果以所述带电的状态，进一步使旋转部件旋转，在与固定部件间的相互对向的滑动面之间产生间隙，两滑动面间的电位差就会增大，发生火花放电。

如果发生火花放电，因其冲击，旋转部件的旋转轴振动，旋转就会不稳定。此外，引起火花放电的地方的晶粒脱落，成为微粒，由于该微粒进入到相互对向的滑动面间的小间隙内，发生嵌入，因此有时旋转部件的旋转更加不稳定，或旋转完全停止。

进而，由于产生的微粒从滑动面间的间隙向流体动压轴承外飞散，附在HDD等设备的内部，因此也有时产生设备的误工作，或火花放电产生的电磁波感生出设备误工作。

为此，对于用文献1～4记载的体积固有电阻值小的陶瓷形成旋转部件和固定部件的流体动压轴承，采取通过电连接旋转部件和固定部件，防止产生火花放电的对策。

但是，近年来，即使在移动环境下，使用流体动压轴承的机会也增多，因施加给设备的振动，旋转中的旋转部件瞬间与固定部件接触，在摩擦带电后，在旋转稳定分离时，产生火花放电的机会继续增多，需求其对策。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效地抑制火花放电的发生和伴随其产生的微粒或电磁波的滑动装置。

本发明的另一目的在于提供一种能够有效地抑制火花放电的发生和伴随其产生的微粒或电磁波，稳定旋转部件的旋转，同时能够防止因微粒附在设备的内部而产生设备的误工作或电磁波感生出的设备的误工作的流体动压轴承和装入该流体动压轴承的电机。

本发明的滑动装置，其特征在于，都由含有Al₂O₃晶粒、包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒、与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，且Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量为5～20质量％的陶瓷，至少形成具有用于对流体产生动压的相互对向的滑动面的至少两个滑动部件的滑动面，同时将形成一方的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁和形成另一方的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₂，规定为同时满足式(1)～(3)：

10⁶Ω·cm＜R₁≤10¹²Ω·cm    (1)

10⁶Ω·cm＜R₂≤10¹²Ω·cm    (2)

｜R₁-R₂｜≤10⁵Ω·cm         (3)的范围内。

在本发明中，采用以Al₂O₃为主成分、含有TiC的陶瓷，是因为考虑到，该陶瓷是耐磨损性优异的致密的烧结体，除杨氏模量高外，能够进行高精度的加工，同时能够减少加工时的积屑。

在上述陶瓷中，由于Al₂O₃是绝缘性的，而TiC是导电性的，所以该TiC含有量越高，此外，多个TiC晶粒越在陶瓷中形成连续的大的组织，陶瓷的体积固有电阻值就越小，相反，TiC含有量越低，此外，TiC晶粒越在陶瓷中不连续地零零散散地分散，就有陶瓷的体积固有电阻值越大的倾向。

另外，在Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量超过5～20质量％的情况下，或即使TiC含有量在5～20质量％的范围内，但TiC晶粒全部与Al₂O₃晶粒独立存在的情况下(此情况容易形成TiC晶粒在陶瓷中连续的大的组织)，由于陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂达到10⁶Ω·cm以下，所以如上所述，容易在相互对向的滑动面间发生火花放电。

在Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量小于5质量％的情况下，由于陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂超过10¹²Ω·cm，所以，例如，在流体动压轴承上，在相互对向的滑动面直接接触的状态下，因旋转部件旋转时的磨损，旋转部件和固定部件带电，其后，在通过流体的动压滑动面离开时，在两滑动面间产生电位差，容易发生火花放电。

此外，在流体动压轴承内积存静电的情况下，尤其在HDD中，也存在容易产生数据的写入错误或读出错误等误工作的问题。

另外，在形成相互对向的滑动面的陶瓷中，在Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量有较大不同，或TiC晶粒的分布状态有较大差异，体积固有电阻值R₁、R₂的差超过10⁵Ω·cm的情况下，例如，即使在各自的体积固有电阻值R₁、R₂满足式(1)、(2)的范围内，也因以相互对向的滑动面直接接触的状态旋转时的摩擦，而使旋转部件和固定部件带电，其后，在通过流体的动压滑动面分离时，体积固有电阻值低的滑动面，与体积固有电阻值高的滑动面相比，通过与各自的部件电连接的固定侧或旋转侧的部件，更快地放电带电，因此在两滑动面间产生电位差，容易发生火花放电。

与此相对，在本发明的滑动装置中，至少形成旋转部件或固定部件等滑动部件的滑动面的陶瓷中所含的TiC晶粒，如上所述，分成包含在Al₂O₃晶粒中的、和与Al₂O₃晶粒独立存在的，限制在陶瓷中形成的、连接TiC晶粒的组织的尺寸，同时将Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量控制在5～20质量％。

为此，通过将形成相互对向的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂调整到同时满足式(1)～(3)的范围内，能够确实防止因在滑动面间产生电位差而发生火花放电，或因火花放电而发生微粒或电磁波。

即，由于形成相互对向的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂都超过10⁶Ω·cm，所以，例如，在操作HDD等设备，使其工作时，能够抑制在该设备的固定固定部件的固定侧的部件，和安装在旋转部件上的旋转侧的部件的之间产生的电位差，经由旋转部件和固定部件，外加给两部件的滑动面间的小间隙，能够减小滑动面间的电位差。

此外，在具有所述结晶结构的陶瓷中，在绝缘性的Al₂O₃晶粒的内部和外侧分别分布导电性的TiC晶粒，形成导通路径。

为此，抑制形成TiC连续的晶粒大的组织，尽管将形成相互对向的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂，调整到超过10⁶Ω·cm且在10¹²Ω·cm以下的、比以往例高的范围内，却因在相互对向的滑动面直接接触的状态下旋转时的磨擦，Al₂O₃晶粒也带电，但通过使其经过多个TiC晶粒，快速放电，能够进行除电。

因此，能够抑制因在两滑动面直接接触的状态下旋转部件旋转时的摩擦而带电，能够减小两滑动面分离时产生的电位差。

另外，由于将形成相互对向的滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂的差规定在10⁵Ω·cm且以下，因此在两滑动面分离时，从带电的两部件放电电荷的速度大致相等，能够减小滑动面间的电位差。

因此，根据本发明的滑动装置，能够确实防止因在相互对向的滑动面间产生电位差而发生火花放电，或因火花放电而发生微粒或电磁波。

此外，在由具有上述结晶结构的陶瓷构成的滑动面上，能够一同使包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒、和与A1₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，具有作为固体润滑剂的功能。

为此，在提高滑动面的滑动特性或自润滑性，例如滑动装置是流体动压轴承的情况下，即使在开始或停止旋转部件的旋转时，或在移动环境下，对设备施加振动时等，旋转部件和固定部件直接接触的状态下，也能够使旋转部件继续稳定旋转。

此外，由于能够降低开始旋转部件的旋转时的摩擦阻力，因此也能够迅速提高旋转部件的旋转速度，使其迅速从固定部件上浮。

而且，由于TiC晶粒比Al₂O₃的晶粒硬，因此尤其通过包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的作用，也能够抑制Al₂O₃晶粒的磨损。即，在磨损Al₂O₃晶粒时，包含在该晶粒中的TiC晶粒露出，防止进一步的磨损。

因此，根据本发明，能够提高两部件的滑动面的耐磨损性，也能够抑制短时间磨损。

但是，在Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量低于5质量％的情况下，由于得不到上述的功能，所以陶瓷的耐磨损性降低。为此，TiC含有量，从陶瓷的耐磨损性的观点出发，也限定在5质量％以上。

然而，尤其，如装入汽车驾驶导航系统中的HDD，在环境温度高、或环境温度变化大、振动剧烈的严酷的使用环境下使用的滑动装置中，不能充分得到TiC形成的润滑效果，在滑动面占有大的面积比率的Al₂O₃晶粒，有时在短时间内被急速磨损。

其原因是，环境温度越高，构成作为滑动装置的流体动压轴承的旋转部件和固定部件的热膨胀量越大，除两部件的相互对向的滑动面间的间隙比规定小外，因在该状态下施加剧烈的振动，滑动面彼此间被强的接触力接触，而且频繁地接触，所以滑动面间的磨损增大。

为此，尤其，在上述的严酷的使用环境下使用的滑动装置中，优选，由陶瓷的Al₂O₃晶粒的表面规定滑动面，同时，在该滑动面内存在的TiC晶粒中，至少使与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的至少一部分从滑动面突出。

如果形成使与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，从由Al₂O₃晶粒的表面规定的滑动面突出的状态，就能够比现在更加提高通过该TiC赋予滑动面良好的滑动特性、自润滑性的效果。

不仅能够使突出的TiC晶粒具有作为维持相互对向的滑动面间的间隔的隔垫的功能，在开始或停止旋转部件的旋转时，或移动环境对设备施加振动时等，而且能够防止规定两滑动面的Al₂O₃晶粒的表面彼此间直接接触，能够抑制其磨损。

为此，能够抑制尤其在上述的苛刻的使用环境下的Al₂O₃晶粒的急剧的磨损，能够谋求滑动装置的长寿命化。

此外，在与相对于固定部件使旋转部件上浮TiC晶粒的突出高度程度相同的状态下，由于能够开始旋转旋转部件，所以也能够使该旋转部件从固定部件迅速上浮。

在本发明的滑动装置中，优选，也使包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的至少一部分从滑动面突出，同时将其突出高度H₁和与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的从滑动面突出高度H₂，规定为满足式(4)：

H₁≤H₂       (4)的范围内。

如果也使包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒，从由Al₂O₃晶粒规定的滑动面突出，就能够通过该TiC晶粒，辅助与前面的Al₂O₃晶粒独立存在的、且从滑动面突出的TiC晶粒的作用，谋求滑动装置的进一步的长寿命化。此外，如果将包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的突出高度，规定在满足式(4)的范围内，在磨损Al₂O₃晶粒时，就能够防止只较高突出与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，能够抑制其磨损或脱落等。

在本发明的滑动装置中，优选，将包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的最大粒径规定为小于1.0μm，将与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的平均粒径规定为1.0～10.0μm。

如果包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的最大粒径小于1.0μm，就能够使该TiC晶粒更牢固地包含在Al₂O₃晶粒中。为此，能够防止TiC晶粒从Al₂O₃晶粒中脱落，利用该晶粒发挥作为固体润滑剂的作用，能够长期维持提高滑动面的润滑特性、自润滑性的效果，或辅助利用与Al₂O₃晶粒独立存在的、且从滑动面突出的TiC晶粒的作用的效果。

此外，也能够防止脱落的晶粒成为微粒，产生上述说明的种种问题。

此外，如果将与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的平均粒径规定为1.0～10.0μm，就能够利用该TiC晶粒，对滑动面赋予良好的润滑特性、自润滑性，同时维持两滑动面间的间隔，能够更加提高作为用于抑制Al₂O₃晶粒的磨损的隔垫的效果。

此外，通过将上述的晶粒的平均粒径规定为1.0～10.0μm，也能够控制形成在陶瓷中的多个晶粒连接的组织的尺寸，也能够将该陶瓷的体积固有电阻值调整在上述的范围内。

在本发明的滑动装置中，优选，将构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径规定为1.0～5.0μm，将最小粒径规定为0.2μm以上。

如上所述，一般在滑动部件的滑动面上，形成用于产生动压的动压发生槽，但为了在相互对向的滑动面间，通过流体的动压，产生预先设定的规定的间隔的间隙，需要严格控制动压发生槽的尺寸精度。尤其，与HDD等设备的小型化形成配合，越使流体动压轴承小型化，越需要提高动压发生槽的尺寸精度。

可是，所有晶粒的平均粒径小于1.0μm的陶瓷，一般，由于烧结助剂的添加量小，因此晶粒彼此间的结合力弱，在与对向的滑动面接触时，尤其在成为动压发生槽的内面和滑动面的边界线的腐蚀部，容易发生称为所谓积屑的晶粒的脱落。

另外，如果发生积屑，则由于动压发生槽变化，因此在相互对向的滑动面间有不能通过流体的动压，产生预先设定的规定的间隔的间隙的顾虑。此外，通过积屑脱落的晶粒成为微粒，也有产生前面说明的种种问题的顾虑。

此外，在构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径小于0.2μm，陶瓷中含有小于0.2μm的微小晶粒的情况下，由于其机械加工性恶化，因此，例如，在通过切削加工在滑动面上形成动压发生槽时，容易产生积屑。

另外，如果发生积屑，由于加工面粗糙，因此尤其在旋转部件的旋转时受到冲击，相互对向的滑动面接触时等，晶粒容易脱落，脱落的晶粒成为微粒，有产生前面说明的种种问题的顾虑。

此外，在陶瓷中含有小于0.2μm的微小晶粒的情况下，由于通过增加晶界，有导热率下降的倾向，所以构成流体动压轴承的各部件的散热性下降，或温度分布的均匀性下降。为此，在环境温度变化时，由于上述各部件非均匀热变形，因此也有相互对向的滑动面间的间隙的尺寸变动，不能继续使旋转部件稳定旋转的顾虑。

另外，在构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径超过5.0μm的情况下，可提高加工性，不易产生积屑。但是，即使研磨其表面，也难进行镜面加工。因此，尤其，如果不能镜面加工滑动面，就有不能在相互对向的滑动面间，通过流体的动压，产生预先设定的规定间隔的间隙的顾虑。

本发明的流体动压轴承，是将构成本发明的滑动装置的各滑动部件，形成在相互对向的滑动面间通过流体的动压产生间隙的状态下，能以共通轴为中心相对旋转的形状，能够抑制火花放电的发生、和随之的微粒或电磁波的发生，在滑动部件中能使旋转部件的旋转稳定，同时能够防止因在设备的内部附着微粒产生设备的误工作，或电磁波感生设备的误工作。

本发明的电机，是从外部气体屏蔽本发明的流体动压轴承的两个滑动面间的间隙，同时在该间隙内，作为流体填充惰性气体、或实质上不含水分的气体，能够抑制形成两滑动面的陶瓷的变质，提高可靠性。

附图说明

图1是表示在作为本发明的滑动装置的一例实施方式的流体动压轴承中使旋转部件旋转的状态的剖面图。

图2是表示图1的状态的流体动压轴承的外观的立体图。

图3是表示流体动压轴承中由轴和法兰盘构成的固定部件的外观的主视图。

图4是表示法兰盘的滑动面的平面图。

图5是模式表示图1的流体动压轴承的形成轴、套筒及法兰盘的陶瓷的一例结晶结构的图示。

图6及图7是分别模式地说明图5的陶瓷中的Al₂O₃的晶粒和与该Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的分布状态例的图示。

图8是模式表示图1的流体动压轴承中的轴、套筒及法兰盘的各滑动面上的陶瓷的一例结晶结构的图示。

图9是模式表示在实施例中用于调整含在浆料中的粒子的粒径的一例超滤装置的模式图。

图10是表示超滤处理前后的浆料中含有的粒子的粒度分布的曲线图。

图11是表示在以往的流体动压轴承中，使旋转部件旋转的状态的剖面图。

图12是表示图11的状态的流体动压轴承的外观的立体图。

图13是表示流体动压轴承中由轴和法兰盘构成的固定部件的外观的主视图。

图14是表示法兰盘的滑动面的俯视图。

具体实施方式

图1是表示在作为本发明的滑动装置的一例实施方式的流体动压轴承1中使旋转部件1R旋转的状态的剖面图。图2是表示图1的状态的流体动压轴承1的外观的立体图。图3是表示流体动压轴承1中由轴2和法兰盘4构成的固定部件1S的外观的主视图。图4是表示法兰盘4的滑动面4的平面图。

参照图1～图3，此例的流体动压轴承1具有：圆筒状的轴2；圆筒状的套筒3，具有插入该轴2的剖面圆形的通孔3a；两个圆板状的法兰盘4，在套筒3的通孔3a内插入轴2的状态下以夹在两法兰盘4之间的方式固定在轴2的两端。

两个法兰盘4，以使各自的相互对向的侧面即滑动面4a与轴2的中心轴X₂正交的状态，例如通过用粘合剂粘接或螺栓等固定在轴2的两端。此外，套筒3的与两滑动面4a对向的开有通孔3a的两端面即滑动面3b与套筒3的中心轴X₃正交形成。

在将流体动压轴承1用作例如HDD的电机的轴承的情况下，相互固定的轴2和两个法兰盘4，固定在未图示的电机的壳体等的固定侧的部件上，用作固定部件1S。套筒3，用于安装电机的转子或磁盘等旋转侧的部件，用作以中心轴X₃为中心旋转的旋转部件1R。

参照图1、图3，套筒3，以两滑动面3b间的中心轴X₃的轴向的距离L₃比两个法兰盘4的滑动面4a间的中心轴X₂的轴向的距离L₄稍小的尺寸形成。

参照图1、图4，在两个法兰盘4的滑动面4a上，分别形成多个人字形状的动压发生槽4b，在旋转套筒3时，动压发生槽4b用于对存在相互对向的滑动面3b、4a间的气体或润滑油等流体产生推力方向(中心轴X₂、X₃的方向)的动压。

参照图1、图3，套筒3以通孔3a的内径D₃比轴2的外轴2的外经D₂稍大的尺寸形成。在轴2的外周面即滑动面2a上形成多个人字形状的动压发生槽2b，在使套筒3旋转时，动压发生槽2b向存在该套筒3的与通孔3a的内周面即对向的滑动面3c的之间的流体产生推力方向的动压的。

如果以中心轴X₃为中心使作为旋转部件1R的套筒3旋转，就通过动压发生槽4b的作用，分别向该套筒3的存在图1中上下两侧的相互对向的滑动面3b、4a之间的流体产生推力方向的动压。

另外，基于该动压，如该图所示，在套筒3的上下侧的、与法兰盘4的之间，分别生成基于距离L₃、L₄的尺寸差的间隙G₃₄，套筒3相对于固定部件1S向推力方向上浮。

此外，在此旋转状态下，通过动压发生槽2b的作用，对存在相互对向的滑动面2a、3c之间的流体，沿两部件2、3的全周，产生推力方向的动压。

另外，基于该动压，沿两部件2、3的全周，生成基于径D₂、D₃的尺寸差的间隙G₂₃，套筒3相对于固定部件1S，向径向方向上浮。

为此，由于能够以完全不与固定部件1S接触，通过充填在间隙G₂₃、G₃₄内的流体润滑的状态下，旋转作为旋转部件1R的套筒3，从而能够显著减小其旋转阻力，降低电机的转矩，同时能够谋求轴承的长寿命化。

间隙G₂₃、G₃₄的具体的尺寸不特别限定，但是，例如，在组装在磁盘直径为3.5英寸、2.5英寸的小型HDD的电机内的小型流体动压轴承1的情况下，优选1～5μm。

如果间隙G₂₃、G₃₄的尺寸小于此范围，可得到大的动压，相反，由于必须极高精度地管理各部件2～4的尺寸精度或表面粗糙度、组装的精度等，所以存在流体动压轴承1的生产性降低、制造成本增加的顾虑。此外，间隙G₂₃、G₃₄的尺寸超过此范围，由于在旋转部件的旋转时得不到足够的动压，因此有中心轴X₂、X₃容易振动，旋转部件1R的旋转不稳定的顾虑。

上述流体动压轴承1的轴2、套筒3及法兰盘4，至少其滑动面由以Al₂O₃为主成分且含有TiC的陶瓷形成。具体是，上述各部件2～4，也可以分别用上述陶瓷一体地形成其整体、或在由金属或其它陶瓷构成的芯材的表面上具有由上述陶瓷形成包含各滑动面2a、3b、3c及4a的表层部的复合结构。但是，如果考虑到简化结构，优选，分别用上述陶瓷一体地形成轴2、套筒3及法兰盘4。

图5是模式表示形成轴2、套筒3及法兰盘4的陶瓷的一例结晶结构的图示。

参照图5，形成各部件2～4的陶瓷，具有包含Al₂O₃晶粒40、包含在该Al₂O₃晶粒40中的TiC晶粒42、与Al₂O₃晶粒40独立存在的TiC晶粒41的结晶结构。

此外，陶瓷中，形成晶粒41、42的TiC的合计含有量为Al₂O₃和TiC的总量中的5～20质量％，同时相互对向的滑动面2a、3c及滑动面3b、4a的体积固有电阻值R₁、R₂，规定为同时满足式(1)～(3)：

10⁶Ω·cm＜R₁≤10¹²Ω·cm    (1)

10⁶Ω·cm＜R₂≤10¹²Ω·cm    (2)

｜R₁-R₂｜≤10⁵Ω·cm         (3)的范围内。

由此，根据前面说明的机理，在开始或停止旋转部件的旋转时或在移动环境下对设备施加振动时等，在旋转部件和固定部件直接接触的状态下，能够防止旋转部件旋转时的磨损或带电，以及火花放电的发生。

另外，为了进一步提高：防止对相互对向的滑动面直接外加旋转侧及固定侧的部件的电位差，或在两滑动面直接接触的状态下在旋转部件旋转时抑制旋转部件和固定部件带电、或防止火花放电发生的效果，陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂，即使在式(1)、(2)规定的范围内，也特别优选在10⁷～10¹¹Ω·cm。

此外，为了进一步提高：在相互对向的滑动面分离开时，通过使从带电的两部件放电电荷的速度大致相等，减小分离的滑动面间的电位差，防止火花放电发生的效果，体积固有电阻值R₁、R₂，即使在式(3)规定的范围内，也优选越小越好，最优选是0Ω·cm。

但是，对于流体动压轴承，在旋转部件相对于固定部件上浮的期间，有时只能够向空中放电，在此种情况下，为了促进向气体中放电，也能够将旋转部件的体积固有电阻值，相对于固定部件，较低地设定在10¹～10³Ω·cm的范围。

另外，在本说明书中，规定为用根据日本工业标准JIS C2141：1992“电绝缘用陶瓷材料试验方法(Testing methods of ceramic insulators forelectrical and electronic applications)”所记载的测定方法测定的值，表示陶瓷的体积固有电阻值R₁、R₂。此外，由于能用该测定方法测定的体积固有电阻值在10²Ω·cm以上，因此对于其以下的体积固有电阻值，规定以采用四探针法测定的值表示。

图6、图7是分别模式说明图5的陶瓷中的Al₂O₃晶粒40和与该Al₂O₃晶粒40独立存在的TiC晶粒41的分布状态例的图示。在两图中省略记载，但在Al₂O₃晶粒40中，包含TiC晶粒42。

参照图6、图7，由于陶瓷中的TiC含有量越高、TiC晶粒41越在陶瓷中相互连结，形成连续的大的组织(structure)，因此有陶瓷的体积固有电阻值减小的倾向(图6)。相反，由于陶瓷中的TiC含有量越低，TiC晶粒41越在陶瓷中不连续地零零散散地分散，所以有陶瓷的体积固有电阻值增大的倾向(图7)。

为此，在本发明中，如前面说明，为了调整由TiC晶粒41形成的组织的大小，将陶瓷的体积固有电阻值规定在同时满足所述式(1)～(3)的范围，并且提高陶瓷的耐磨损性，将Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量，限定在5～20质量％。

另外，陶瓷，除Al₂O₃和TiC外，也可以含有第3陶瓷成分或烧结助剂等其它成分。其中，作为烧结助剂，例如，可列举MgO、ZrO₂、Y₂O₃、Yb₂O₃等以往公知的种种金属化合物。但是，如果出于形成耐磨损性优异的致密的烧结体的考虑，优选，陶瓷按构成该陶瓷的各成分的总量中的50质量％以上、最好60质量％以上的比例含有Al₂O₃。为此，优选，相对于Al₂O₃和TiC的合计100质量份，将第3陶瓷成分或烧结助剂等其它成分的合计的配合量规定在60质量份以下。

为了通过具有图5所示的结晶结构的陶瓷一体地形成轴2、套筒3及法兰盘4整体，按规定的比例混合具有大致与TiC晶粒41同等的粒径的大粒径的TiC粒子、大致与TiC晶粒42同等的粒径的小粒径的TiC粒子、粒径比Al₂O₃晶粒40小的Al₂O₃粒子、另外根据需要添加的第3陶瓷成分或烧结助剂等其它成分。

接着，在该混合物中添加溶剂，一边用碾磨机等混合，一边粉碎粒子的凝聚物，调制成浆料，在添加树脂粘合剂后，使其干燥，制作陶瓷的原料粉末。

然后，如果在用粉末压力机等，将该原料粉末成型成轴2、套筒3及法兰盘4的形状后进行烧结，Al₂O₃与TiC相比，由于烧结温度低，烧结速度快，所以在烧结工序，Al₂O₃粒子反复结合，在Al₂O₃晶粒40生长的过程中，粒径小的TiC粒子被包含在晶粒40中，成为TiC晶粒42。

此外，如果将Al₂O₃晶粒40的最终的粒径设定在与粒径大的TiC粒子的同等程度，进行烧结，在结束烧结的时候，虽然粒径大的TiC粒子与生长的Al₂O₃晶粒40烧结，但是不进入晶粒40中，以独立的状态存在，成为TiC晶粒41。

因此，能够用具有图5所示的结晶结构的陶瓷一体形成轴2、套筒3及法兰盘4。

在上述的制造方法中，作为原料的两种TiC粒子和Al₂O₃粒子的配合比例，大致与Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量一致。因此，为了将TiC含有量调整在前面说明的5～20质量％的范围内，只要将两种TiC粒子和Al₂O₃粒子的总量中的两种TiC的配合比例规定在5～20质量％就可以。

此外，通过变化两种TiC粒子的配合比例，能够调整TiC晶粒41、42的存在比率。规定TiC晶粒41、42的存在比率的两种TiC粒子的配合比例的范围不特别限定，但如果考虑到一同良好地发挥具有图5的结晶结构的陶瓷上的两种TiC晶粒41、42的作用，优选：按成为晶粒41的原料的粒径大的TiC粒子的质量W₁、和成为晶粒42的原料的粒径小的TiC粒子的质量W₂的比W₁/W₂表示，为5/95～95/5。

另外，在从已经制造的轴2、套筒3及法兰盘4，求出TiC含有量的情况下，通过荧光X射线分析，特定陶瓷中所含的元素，同时通过X射线衍射同定各元素的结晶相，在确认Al₂O₃和TiC存在后，通过荧光X射线分析，进行元素的定量分析，求出Al和Ti的含有量，只要从其结果计算Al₂O₃和TiC的总量中的TiC含有量就可以。

在本发明中，优选：由Al₂O₃晶粒40的表面40a规定轴2、套筒3及法兰盘4的各滑动面2a、3b、3c、4a，同时使该滑动面2a、3b、3c、4a中存在的两种TiC晶粒41、42中的至少晶粒41，从滑动面2a、3b、3c、4a突出。

如果如此构成，就能够利用突出的TiC晶粒41的作用，对滑动面2a、3b、3c、4a赋予良好的滑动特性、自润滑性，同时抑制Al₂O₃晶粒40的磨损，能够谋求流体动压轴承1的长寿命化，同时能够在旋转部件1R的旋转时，使该旋转部件1R从固定部件1S迅速上浮。

图8是模式表示轴2、套筒3及法兰盘4的各滑动面上的陶瓷的一例结晶结构的图示。

参照图8，在此例中，从由Al₂O₃晶粒40的表面40a规定的各滑动面2a、3b、3c、4a，使该滑动面2a、3b、3c、4a中存在的两种TiC晶粒41、42，都从滑动面2a、3b、3c、4a突出。

如此，如果使TiC晶粒42从滑动面2a、3b、3c、4a突出，就能够利用TiC晶粒41辅助所述的功能，能够谋求流体动压轴承1的更加长寿命化。

为了使TiC晶粒41、42从滑动面2a、3b、3c、4a突出，优选利用Al₂O₃和TiC的硬度的差异形成的研磨速度的差。

即，如果作为烧制后的精加工，利用抛光研磨、滚研磨、离子研磨等，短时间研磨由Al₂O₃和TiC晶粒混合存在的所述陶瓷构成的滑动面2a、3b、3c、4a，由于相对于Al₂O₃的硬度2100～2300GPa，TiC的硬度达到2800～3200GPa，所以比TiC晶粒快且多地研磨Al₂O₃晶粒。

因此，如图8所示，能够使TiC晶粒41、42，从由Al₂O₃晶粒40的表面40a规定的滑动面2a、3b、3c、4a突出。

TiC晶粒41的突出高度H₁及TiC晶粒42的突出高度H₂，优选满足式(4)：

H₁≤H₂    (4)

为此，只要使TiC晶粒42的粒径小于TiC晶粒41的粒径就可以，尤其，优选将TiC晶粒42的最大粒径规定为小于1.0μm，将TiC晶粒41的平均粒径规定为1.0～10.0μm。

如由在前面的制造方法中说明的烧结机理所明示，TiC晶粒41、42的粒径，分别与成为其原料的TiC粒子的粒径大致一致。因此，为了使TiC晶粒42的最大粒径小于1.0μm，只要将成为其原料的TiC粒子的粒径规定小于1.0μm就可以。此外，为了使TiC晶粒41的平均粒径达到1.0～10.0μm，只要将成为其原料的TiC粒子的粒径规定在1.0μm～10.0μm就可以。

如上所述，通过规定两晶粒41、42的粒径，能够将各自的晶粒41、42的突出高度设定为满足式(4)的范围。

此外，通过将晶粒42的最大粒径规定为小于1.0μm，如前所述，能够使该晶粒42更牢固地包含在Al₂O₃晶粒40中，能够防止脱落，同时通过将TiC晶粒41的平均粒径规定在1.0～10.0μm，能够更加提高利用使该晶粒41突出的所述效果。

此外，为了将TiC晶粒42的最大粒径规定为在1.0μm以上，由于必须将成为其原料的TiC粒子的粒径规定在1.0μm以上，因此为了用所述的制造方法，使该粒子包含在Al₂O₃晶粒40中，形成晶粒42，必须将Al₂O₃晶粒40生长到相当大，在陶瓷中产生的空隙也增大，有各部件2～4的强度降低的顾虑。

与此相对，如果TiC晶粒42的最大粒径小于1.0μm，由于能够使成为其原料的TiC粒子的粒径小于1.0μm，所以能够将可包含该粒子的Al₂O₃晶粒40的粒径规定在例如2～8μm，能够提高各部件2～4的强度。

此外，为了将TiC晶粒41的平均粒径规定为小于1.0μm，必须将成为其原料的TiC粒子的粒径规定为小于1.0μm，与成为晶粒42的原料的粒子的粒径差异不明显，在前面说明的制造方法中，几乎不存在不包含在Al₂O₃晶粒40中而独立存在的晶粒41，有不能将形成各部件2～4的陶瓷形成图5的结晶结构的顾虑。

与此相对，如果TiC晶粒41的平均粒径为1.0μm以上，将成为其原料的TiC粒子的粒径规定为1.0μm以上，与成为晶粒42的原料的粒子的粒径差异明显，能够将在前面说明的制造方法中，防止包含在Al₂O₃晶粒40中，形成各部件2～4的陶瓷，形成图5的结晶结构。

为了将TiC晶粒41的平均粒径规定为超过10.0μm的值，必须将成为其原料的TiC粒子的粒径规定为超过10.0μm的值，由于与Al₂O₃晶粒40的烧结性显著降低，产生多个间隙，因此有各部件2～4的强度降低的顾虑。

与此相对，如果TiC晶粒41的平均粒径在10.0μm以下，将成为其原料的TiC粒子的粒径规定在10.0μm以下，由于能够与Al₂O₃晶粒40良好地烧结，能够提高各部件2～4的强度。

在本发明中，如上所述，优选，将构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径规定在1.0～5.0μm，最小粒径规定在0.2μm以上。为此，只要调整成为各自的晶粒的原料的Al₂O₃粒子或两种TiC粒子的粒径、烧结助剂的种类和含有量、烧制条件等就可以。

此外，为了使陶瓷不含小于0.2μm的微小的晶粒，在制作成为其原料的、前面说明的原料粉末的过程中，例如，利用超滤膜过滤浆料，除去小于0.2μm的微小成分，也是一种有效的方法。

根据此方法，由于不需要进行各成分的粒子的选择，或烧制温度的严格管理，所以能够提高原料粉末的、进而采用该原料粉末形成的各部件2～4的生产性。

另外，成为TiC晶粒41的原料的TiC粒子的平均粒径，可以在所述小于1.0μm的范围内，更优选在0.3～0.7μm。此外，成为TiC晶粒42的原料的TiC粒子的平均粒径，可以在所述1.0～10.0μm的范围内，更优选在1.0～5.0μm。此外，作为成为Al₂O₃晶粒40的原料的Al₂O₃粒子，其平均粒径，优选与成为晶粒41的原料的TiC粒子同等，或比其小，更优选在0.5～0.9μm。

为了更准确地求出形成轴2、套筒3及法兰盘4的陶瓷中的Al₂O₃晶粒40或TiC晶粒41、42的粒径，优选，采用透射型电子显微镜(TEM)，拍下组织照片，计量印在该照片上的各晶粒40～42的粒径。然后，可以从计量结果，算出TiC晶粒41的平均粒径、晶粒42的最大粒径、构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径、以及最小粒径。

本发明的电机，由于以空气屏蔽相互对向的滑动面2a、3c间及3b、4a间的间隙G₂₃、G₃₄，同时在该间隙G₂₃、G₃₄内，作为流体，填充惰性气体、或基本上不含水分的气体的状态，装入上述流体动压轴承1，所以能够抑制火花放电造成的振动或电磁波、微粒的发生。因此，上述电机，能够特别适合用于咬合少的HDD等电子设备。

本发明的构成，并不局限于以上说明的图例的构成。

例如，在将图1～图4的例子的流体动压轴承1，用于构成LBP的激光扫描系统的多面反射体的电机的情况下，将套筒部件3固定在未图示的电机的壳体等上，用作固定部件，同时在两个推力部件4中的一方上安装多面反射体，能够将轴部件2和两个推力部件4，用作以中心轴X₂为中心旋转的旋转部件。

此外，例如，在图1～图4的例子中，分别单独形成两个法兰盘4，固定在其两端，但也能够一个法兰盘4与轴2一体地形成。

此外，构成流体动压轴承1的各部，能够根据该流体动压轴承1的形状或结构，适当变更。

本发明的构成，不局限于流体动压轴承，也能够用于将流体的动压用作润滑的种种滑动装置。

此外，在不变更本发明的要旨的范围内，能够实施多种设计变更。

实施例

实施例1～7、比较例1～6

配合以下3种粒子和作为烧结助剂的MgO、ZrO₂、Y₂O₃及Yb₂O₃的各成分，调制成为形成图1～图4所示的流体动压轴承1的轴2、套筒3及法兰盘4的陶瓷的原料。

Al₂O₃粒子：平均粒径0.5μm、纯度99％以上

大粒径的TiC粒子：平均粒径3μm、纯度98％以上

小粒径的TiC粒子：平均粒径0.6μm、纯度98％以上

两种TiC粒子的配合比例，按大粒径的TiC粒子的质量W₁和小粒径的TiC粒子的质量W₂的比W₁/W₂表示，为50/50。

Al₂O₃粒子和两种TiC粒子的配合比例，以该3种粒子的总量中的2种TiC粒子的合计含有量(质量％)达到表1所示的值的方式调整。

烧结助剂的配合比例，以所述各成分的总量按每3种粒子的合计100质量份达到0.1～15质量份的方式调整。具体是，与Al₂O₃粒子相比，烧结温度高、烧结速度慢的两种TiC粒子的配合比例越大，越多地配合烧结助剂。

在上述混合物中添加溶剂，一边用碾磨机混合，一边粉碎粒子的凝聚物，调制成浆料，在添加了树脂粘合剂后，使其干燥，制作陶瓷的原料粉末，用机械压力机将该原料粉末成型成轴2、套筒3及法兰盘4的形状，装入真空炉，用1600～1800℃进行烧制，然后镜面加工包括其滑动面的表面，制造各部件2～4。

另外，在轴2的外周面即滑动面2a及法兰盘4的侧面及滑动面4a，分别通过喷砂表面清理形成多个人字形状的动压发生槽2b、4b。

此外，轴2和套筒3，每个实施例、比较例，都准备以各自的形成在相互对向的滑动面2a、3c间的间隙G₂₃间隔达到表1所示的方式，调整好直径D₂、D₃的。另外，形成在套筒3和法兰盘4的相互对向的滑动面3b、4a间的间隙G₃₄间隔始终固定。

比较例7～13

除代替3种粒子，使用下述两种粒子外，与实施例1～7、比较例1～6同样，制造轴2、套筒3及法兰盘4。

Al₂O₃粒子：平均粒径1μm、纯度99％以上

TiC粒子：平均粒径1.5μm、纯度98％以上

两种粒子的配合比例，以该2种粒子的总量中的TiC粒子含有量(质量％)达到表1所示的值的方式调整。

对按上述实施例、比较例制造的各部件2～4，进行以下的各试验，评价其特性。

体积固有电阻值的测定：

从轴2上切下测定用试样，采用直流电源(KIKUSUI Electronics Corp.制造的PAB110-0.6)、电流计(Hewlett-Packard Company制造的34401A)及电压计(Yokogawa Electric Corp.制造的7561)，测定体积固有电阻值(Ω·cm)。

结晶结构的观察：

从轴2上切下测定用试样，为了易于发现晶界，在真空中用1450～1700℃加热其表面，在热腐蚀后，在蒸镀碳的状态下，采用扫描型电子显微镜(SEM、JEOL.LTD制造的JSM-6700F)观察。

另外，如图5所示，在Al₂O₃晶粒40中包含TiC晶粒42，同时与Al₂O₃晶粒40独立地存在TiC晶粒41的评价为好(○)、尽管与Al₂O₃晶粒40独立地存在TiC晶粒41，但在Al₂O₃晶粒40中不包含TiC晶粒42的，评价为差(×)。

另外，在实施例1～7、比较例1～13中，采用相同的原料粉末，在相同的条件下，烧制轴2、套筒3及法兰盘4，在该3个部件2～3中，由于考虑到体积固有电阻值显示相同的值，结晶结构也相同，因此只对轴2进行上述的测定。

旋转试验(I)：

按图1～图4所示，组装轴2、套筒3及法兰盘4，同时在电机的壳体上固定轴2和法兰盘4，构成固定部件1S。此外，在套筒3上安装电机的转子，作为旋转部件1R。

然后，向该电机通电，开始旋转部件1R的旋转，在旋转部件1R相对于固定部件1S呈上浮的状态下，继续一定时间的旋转，然后停止通电，停止旋转部件1R的旋转，采用所述SEM观察轴2和套筒3的相互对向的滑动面2a、3c，同时测定是否发生Ti的氧化物。

如果发生火花放电，就会观察到：因其冲击构成滑动面2a、3c的晶粒的一部分脱落，或存在滑动面2a、3c附近的部分TiC氧化，生成Ti的氧化物。

为此，将确认在用SEM观察的滑动面2a、3c上，未发现晶粒脱落的痕迹，并且通过X射线衍射未发生Ti的氧化物的，评价为好(○，未发生火花放电)；发现晶粒脱落的痕迹，或确认发生Ti的氧化物的，评价为差(×，发生火花放电)。

旋转试验(II)

按图1～图4所示，组装轴2、套筒3及法兰盘4，同时在电机的壳体上固定轴2和法兰盘4，构成固定部件1S。此外，在套筒3上安装电机的转子，作为旋转部件1R。

然后，向该电机通电，开始旋转部件1R的旋转，旋转部件1R相对于固定部件1S上浮，同时在其后，立即停止通电，停止旋转部件1R的旋转，如此的操作在重复进行5万次后，采用所述SEM观察轴2和套筒3的相互对向的滑动面2a、3c。

此外，求出两滑动面2a、3c的、在日本工业标准JIS B0601-1994“Surface roughness-Definition and Designation”中规定的算术平均粗糙度Ra。旋转试验前的滑动面2a、3c，都研磨到算术平均粗糙度Ra达到0.15μm以下。

另外，将确认在用SEM观察的滑动面2a、3c上，未发现损伤或晶粒脱落的痕迹，并且平均粗糙度Ra达到0.15μm以下的，评价为非常好(◎)，将在滑动面2a、3c的局部发现损伤或晶粒脱落的痕迹，并且平均粗糙度Ra超过0.15μm，且在小于0.3μm的，评价为好(○)，将在滑动面2a、3c的整面发现多个损伤或晶粒脱落的痕迹，并且平均粗糙度Ra在0.3μm以上的，评价为好差(×)。

进而，作为综合评价，将旋转试验(I)的评价全部为好(○)、且(II)的评价为非常好(◎)的，评价为非常好(◎)，将旋转试验(I)的评价全部为好(○)、且(II)的评价为非常好(◎)或好(○)的，评价为好(○)，将在任何一旋转试验中即使有1个差(×)的，也都评价为差(×)。

表1～3示出结果。在各表中，间隙G₂₃间隔栏的数字，表示是下述的间隔。

0.7-1：0.7μm以上、低于1μm

1-2：1μm以上、低于2μm

2-3：2μm以上、低于3μm

3-4：3μm以上、低于4μm

4-5：4μm以上、低于5μm

5-6：5μm以上、低于6μm

6-7：6μm以上、低于7μm

                                                                 表1

	TiC(wt％)	体积固有电阻值(Ω·cm)	结晶结构	旋转试验	间隙G23间隔(μm)							综合评价
													0.7-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7
					比较例1	1	1013	○	火花放电	×	×									○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	×	×								×	×	×
									比较例2	3	1012.8				○	火花放电	×	×	○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	×	×	○	○	○
								实施例1				5	1012.0	○		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		○
Ra	○	○	○	○	○	◎	◎
									实施例2	7	1011.2				○	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	○
Ra	○	○	○	◎	◎	◎	◎
								实施例3				10	1010.6	○		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		◎
Ra	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
									实施例4	13	1010.1				○	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	◎
Ra	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
								实施例5				15	109.0	○		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		◎
Ra	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎

                                                                                      表2

	TiC(wt％)	体积固有电阻值(Ω·cm)	结晶结构	旋转试验	间隙G23间隔(μm)							综合评价
													0.7-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7
					实施例6	17	107.0	○	火花放电	○	○									○	○	○	○	○	◎
Ra	◎	◎	◎	◎								◎	◎	◎
									实施例7	20	106.1				○	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	○
Ra	○	○	◎	◎	◎	◎	◎
								比较例3				23	105.5	○		火花放电	×	×	×	×	×	○	○		×
Ra	○	○	○	○	○	○	○
									比较例4	25	103				○	火花放电	×	×	×	×	×	×	○	×
Ra	○	○	○	○	○	○	○
								比较例5				27	10-1	○		火花放电	×	×	×	×	×	×	×		×
Ra	○	○	○	○	○	○	○
									比较例6	30	10-2				○	火花放电	×	×	×	×	×	×	×	×
Ra	○	○	○	○	○	○	○

                                                                                        表3

	TiC(wt％)	体积固有电阻值(Ω·cm)	结晶结构	旋转试验	间隙G23间隔(μm)							综合评价
													0.7-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7
					比较例7	5	1011.6	×	火花放电	○	○									○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	○	○								◎	◎	◎
									比较例8	7	1011.2				×	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	○	○	○	○	◎
								比较例9				10	1010.6	×		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		×
Ra	×	×	×	○	○	○	○
									比较例10	13	1010.1				×	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	×	○	○	○	○
								比较例11				15	109.0	×		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		×
Ra	×	×	×	○	○	○	○
									比较例12	17	107.4				×	火花放电	○	○	○	○	○	○	○	×
Ra	×	×	×	×	○	○	○
								比较例13				19	106.1	×		火花放电	○	○	○	○	○	○	○		×
Ra	×	×	×	○	○	○	○

由表中的比较例1、2的结果得出，陶瓷即使具有图5所示的结构，由于如果TiC含有量低于5质量％，得不到利用TiC赋予导电性的效果，因此体积固有电阻值超过10¹²Ω·cm，同时容易发生带电引起的火花放电，并且，由于尤其得不到利用包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒，提高耐磨损性的效果，所以因摩擦产生损伤等，表面粗糙度变大。

此外，由比较例3～6的结果得出，陶瓷即使具有图5所示的结构，在TiC含有量超过20质量％的情况下，也会导电性过高，体积固有电阻值达到10⁶Ω·cm以下，同时容易发生火花放电。

此外，由比较例7～13的结果得出，在陶瓷即使不具有图5所示的结构，在Al₂O₃晶粒中不包含TiC晶粒的情况下，即使TiC含有量在5～20质量％的范围内，也会体积固有电阻值超过10⁶Ω·cm、且10¹²Ω·cm以下的范围内，也因摩擦产生损伤等，表面粗糙度变大。

与此相对，由实施例1～7的结果得出，如果陶瓷即使具有图5所示的结构，TiC含有量在5～20质量％的范围内，就能利用TiC对陶瓷赋予适度的导电性，将体积固有电阻值调整到超过10⁶Ω·cm且10¹²Ω·cm以下的范围内，确实防止火花放电的发生，并且通过包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒，能够提高耐磨损性，确实防止因摩擦产生损伤等，表面粗糙度变大。

实施例8、9

镜面加工与按实施例1、7制造的相同的轴2、套筒3的滑动面2a、3c，然后，与水及研磨剂(白刚玉)一同投入滚筒，旋转1小时。采用原子间力显微镜(AFM)，测定进行上述处理的滑动面2a、3c的表面形状，结果发现，如图9所示，TiC晶粒41、42，从由Al₂O₃晶粒40的表面规定的滑动面2a、3c突出。同样测定进行上述处理前的滑动面2a、3c的表面形状，结果未发现TiC晶粒突出。

对上述实施例8、9，进行与上述相同的试验。轴2和套筒3的形成在相互对向的滑动面2a、3c间的间隙G₂₃间隔，设定在4μm以上且小于5μm。表4一并示出与实施例1、7和实施例8、9的结果。

                         表4

	TiC(wt％)	体积固有电阻值(Ω·cm)	TiC的突出	旋转试验		综合评价
							实施例1	5	2012.0	无	火花放电	○	○
Ra	○
		实施例8	5	1012.0	有	火花放电					○	◎
Ra	◎
						实施例7	20	106.1	无	火花放电	○		○
Ra	◎
		实施例9	20	106.1	有					火花放电	○	◎
Ra	◎

由表中看出，如果使TiC晶粒突出，能够更进一步确实防止因摩擦产生损伤等，防止表面粗糙度变大。

实施例10～12、比较例14

组装与按实施例1制造的相同的轴2及法兰盘4、和由调整TiC含有量并将与上述轴2、法兰盘4的体积固有电阻值的差规定为表5所示的值的、体积固有电阻值小的陶瓷构成的套筒3，构成流体动压轴承1。轴2和套筒3的、形成在相互对向的滑动面2a、3c间的间隙G₂₃隔设定在2μm。另外，进行了所述旋转试验(I)。表5一并示出实施例1和上述实施例及比较例的结果。

               表5

	体积固有电阻值(Ω·cm)	火花放电
			实施例1	0	○
实施例10	101.7	○
			实施例11	103.6	○
实施例12	105	○
			比较例14	105.5	×

由表中看出，如果将形成轴2的陶瓷和形成套筒3的陶瓷的体积固有电阻值的差规定在10⁵Ω·cm以下，能够确实防止火花放电的发生。

实施例13～18、比较例15～18

配合下述3种粒子和作为烧结助剂的MgO、ZrO₂、Y₂O₃及Yb₂O₃的 各成分，调制成为形成图1～图4所示的流体动压轴承1的轴2、套筒3及法兰盘4的陶瓷的原料。

Al₂O₃粒子：平均粒径0.5μm、纯度99％以上

大粒径的TiC粒子：平均粒径3.5μm、纯度98％以上

小粒径的TiC粒子：平均粒径0.5μm、纯度98％以上

两种TiC粒子的配合比例，按粒径大的TiC粒子的质量W₁和粒径小的TiC粒子的质量W₂的比W₁/W₂表示，为50/50。

Al₂O₃粒子和两种TiC粒子的配合比例，以该3种粒子的总量中的2种TiC粒子的合计含有量(质量％)达到表6所示的值的方式调整。

烧结助剂的配合比例，以所述各成分的总量按每3种粒子的合计100质量份达到0.1～15质量份的方式调整。具体是，与Al₂O₃粒子相比，烧结温度高、烧结速度慢的两种TiC粒子的配合比例越大，越多地配合烧结助剂。

在上述混合物中添加溶剂，一边用碾磨机混合，一边粉碎粒子的凝聚物，调制成浆料，在添加了树脂粘合剂后，使其干燥，制作陶瓷的原料粉末。

此外，在表6中的实施例14、16、18中，在调制的浆料加入溶剂，进行4倍稀释，采用图9所示的超滤膜装置56过滤该稀释的浆料50，然后，加入树脂粘合剂，使其干燥，如此制作原料粉末。

超滤膜装置56，是在搅拌罐51内，采用搅拌机52搅拌稀释的浆料50，同时使送液泵53工作，送入超滤膜装置54，使其通过超滤膜装置54，去除含有小于0.2μm的粒子的浆料55，然后环流到搅拌机51，反复进行此操作的装置。在浆料50通过超滤膜装置54时，如上所述，由于不仅小于0.2μm的粒子，部分溶剂也一同作为浆料55被除去，因此沿超滤膜装置56内环流的浆料50逐渐被浓缩。因此，反复环流到稀释的浆料50的浓度达到稀释前的原浓度，除去小于0.2μm下的粒子。

图10是表示在实施例16中，测定超滤处理前后的浆料中含有的粒子的粒度分布的结果的曲线图。

如图所示，通过进行过滤处理，几乎不会改变0.2μm以上的成分的分布，能够除去不足0.2μm的成分。作为超滤装置56的超滤膜，可以根据浆料的组成及性状等来选择使用不同目数的膜

接着，采用机械压力机，将按上述制作的原料粉末成型成轴2、套筒3及法兰盘4的形状，装入真空炉，用1600～1800℃进行烧制，然后镜面精加工包括其滑动面的表面，制造各部件2～4。

另外，在轴2的外周面即滑动面2a及法兰盘4的侧面及滑动面4a，分别通过喷砂表面清理形成多个“人”字形状的动压发生槽2b、4b。

对按上述实施例、比较例制造的各部件2～4，进行以下的各试验，评价其特性。

结晶结构观察：

从轴2上切下测定用的试样，采用TEM，拍照倍率200,000倍的照片。另外，确认在拍摄的照片中，是否含有小于0.2μm的晶粒。此外，采用图像分析装置(Nireco Corp.制造的LUZEX FS)，分析图像，求出小于0.2μm的晶粒的单位面积的占有率(％)。

平均粒径的测定：

从轴2上切下测定用的试样，采用金属显微镜，拍照倍率2,000倍的照片。另外，利用标记法，从拍照的照片中算出平均平均粒径(μm)。

破坏韧性值的测定：

从轴2上切下测定用的试样，采用维氏试验机，利用IndentationFracture法，即，在负荷98.065N的条件下，通过将维氏压头压入试样，从产生的压印和裂纹长度，根据日本工业标准JIS R1607：1995“精密陶瓷的破坏韧性试验方法(Testing methods for fracture toughness of fineceramics)”所记载的公式，求出韧性值K1c(MPa·m^1/2)。

导热率的测定：

从轴2上切下测定用的试样，采用激光闪光法，测定导热率(W/m·K)。

积屑试验：

在相同条件下，成型与在实施例、比较例中使用的相同的原料粉末，然后烧制，成型成纵3×横4×长30mm的柱状，采用锡盘研磨到其表面成镜面，作为测定用试样。

接着，采用金刚石砂轮(树脂#325、直径110mm×厚1mm)，在砂轮的旋转数5500rpm、送入速度40mm/分钟的条件下，向与柱的长度方向平行的方向切断，然后评价积屑情况。

即，在试样的切剖面的任意的位置上设定长500μm的测定线，测定存在该测定线的范围内的积屑部分的在测定线上的长度，选择包括最长的积屑部分的、按长度长的顺序在上位的5个积屑部分，求出测定线上的长度的平均值。然后，按以下的基准，评价积屑的发生状况。

◎：平均值不足100μm。非常好

○：平均值100μm以上、小于150μm。很好

△：平均值150μm以上、小于200μm。好

×：平均值200μm以上。差

机械加工试验：

在相同条件下，成型与在实施例、比较例中使用的相同的原料粉末，然后烧制，成型直径76mm×厚4mm的圆盘状，研磨其表面，作为测定用试样。

接着，采用金刚石砂轮(树脂#325、直径110mm×厚1mm)，在砂轮的旋转数5500rpm、送入速度100mm/分钟的条件下，在圆盘的直径方向切断，此时，测定使金刚石砂轮旋转的电机的负荷电流值，求出研磨电阻值(N)。然后，以该研磨电阻值为基础，按以下基准，评价是否易于机械加工。

◎：研磨电阻值在0.98N以下。非常好

○：研磨电阻值超过0.98N、在1.96N以下。很好

△：研磨电阻值超过1.96N、在2.94N以下。好

×：研磨电阻值超过2.94N。差

表6示出以上的结果。

                                                                  表6

	TiC(wt％)	体积固有电阻值(Ω·cm)	超滤	平均粒径(μm)	小于0.2μm的结晶		破坏韧性值(MPa·m1/2)	导热率(W/m·K)	积屑	机械加工
											存在	占有率(％)
					比较例15	1							1013	无	5.5	有	0.6	2.9	32	×	×
比较例16	3	1012.8	无	5.3			有	0.5	2.9	29	×	△
					实施例13	5							1011.8	无	5	有	0.8	3.1	24	△	○
实施例14	5	1012.0	有	4.9			无	0	3.2	26	○	◎
					实施例15	13							1010.1	无	3.6	有	1.1	3.2	22	○	○
实施例16	13	1010.2	有	3.4			无	0	3.4	24	◎	◎
					实施例17	20							106.1	无	1.7	有	1.5	3.5	20	○	○
实施例18	20	106.2	有	1.4			无	0	3.7	23	◎	◎
					比较例17	21							105.5	无	0.9	有	1.5	3.7	20	○	○
比较例18	30	10-2	无	0.8			有	1.7	3.8	18	×	×

由表中的比较例15、16的结果得出，在TiC含有量低于5质量％，同时平均粒径超过5.0μm的情况下，韧性破坏值小，并且容易发生积屑，而且难于机械加工。此外，由比较例17、18的结果得出，在TiC含有量超过20质量％，同时平均粒径小于1.0μm的情况下，韧性破坏值大，并且容易发生积屑，而且难于机械加工。

与此相对，由实施例13～18的结果得出，在TiC含有量在5～20质量％的范围内，同时平均粒径在1.0～5.0μm的情况下，韧性破坏值显示良好的值，并且不容易发生积屑，而且容易机械加工。

此外，如果比较各实施例，通过超过滤处理浆料，除去小于0.2μm的晶粒，不含小于0.2μm的晶粒的实施例14、16、18，与不经过上述处理的实施粒13、15、17相比，能够增大破坏韧性值及导热率，同时不容易发生积屑，并且容易机械加工。

本说明书中，引用插入2004年5月28日提出的日本国专利申请No.2004-160090号，及2004年9月28日提出的日本国专利申请No.2004-281698号的申请的全部公开内容。

Claims (7)

1.一种滑动装置，其含有至少2个滑动部件，该滑动部件具有用于对流体产生动压的相互对向的滑动面，其特征在于：

至少由陶瓷形成各滑动部件的滑动面，该陶瓷都含有Al₂O₃晶粒、含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒、和与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒，并且TiC在Al₂O₃和TiC的总量中的含有量为5～20质量％，同时将形成1个滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₁和形成另一个滑动面的陶瓷的体积固有电阻值R₂的范围规定为同时满足式(1)～(3)。

10⁶Ω·cm＜R₁≤10¹²Ω·cm      (1)

10⁶Ω·cm＜R₂≤10¹²Ω·cm      (2)

|R₁-R₂|≤10⁵Ω·cm             (3)

2.如权利要求1所述的滑动装置，其特征在于：由陶瓷的Al₂O₃晶粒的表面规定滑动面，同时使存在于该滑动面中的TiC晶粒中的至少与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的至少一部分从滑动面突出。

3.如权利要求2所述的滑动装置，其特征在于：还使包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的至少一部分从滑动面突出，同时将其突出高度H₁和与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的从滑动面突出高度H₂的范围规定为满足式(4)。

H₁≤H₂       (4)

4.如权利要求2所述的滑动装置，其特征在于：将包含在Al₂O₃晶粒中的TiC晶粒的最大粒径规定为小于1.0μm，将与Al₂O₃晶粒独立存在的TiC晶粒的平均粒径规定为1.0～10.0μm。

5.如权利要求1所述的滑动装置，其特征在于：将构成陶瓷的所有晶粒的平均粒径规定为1.0～5.0μm，将最小粒径规定为0.2μm以上。

6.一种流体动压轴承，其特征在于，将构成权利要求1的滑动装置的各滑动部件形成为：在相互对向的滑动面间以通过流体的动压产生间隙的状态下能够以通用轴为中心相对旋转的形状。

7.一种电机，其特征在于：具有权利要求6的流体动压轴承，屏蔽该流体动压轴承的2个滑动面间的间隙而与外界气体隔离，同时在该间隙内作为流体填充惰性气体、或基本上不含水分的气体。

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