JP2000319064A - セラミック材料およびそれを用いた転がり軸受と切削工具およびセラミック材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具や転動体としての寿命が長いＡｌ₂Ｏ₃-
ＺｒＯ₂複合材からなるセラミック材料およびそれを用
いた転がり軸受および上記セラミック材料の製造方法を
提供する。 【解決手段】 このセラミック材料の製造方法は、ま
ず、平均粒子径０．３μｍの単結晶Ａｌ₂Ｏ₃粉末と事前
にスラリー化して超音波分散した平均粒子径０．３μｍ
のＺｒＯ₂粉末を所定量だけ秤量し、溶媒である純水と
一緒にボールミルで粉砕混合した。そして、図３の表に
示す試料Ｎｏ１〜１３のように、Ａｌ₂Ｏ₃を９９．５体
積％〜８０体積％にし、ＺｒＯ₂を０．５体積％〜２０
体積％にしたセラミック材料を作製した。このセラミッ
ク材料は、１０μｍを越えるＺｒＯ₂の凝集粒子が実質
的に無いことによって、低応力で破壊される破壊源(気
孔等)の発生を抑えることができ、耐久力や機械的強度
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ａｌ₂Ｏ₃とＺｒ
Ｏ₂を主成分とするＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材からなり、
工具や転がり軸受の構成部品としての使用に適するセラ
ミック材料およびそれを用いた転がり軸受、および上記
セラミック材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分としＺｒＯ
₂を副成分とするＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材は、安価だが
靱性に乏しいＡｌ₂Ｏ₃セラミックスの強度をＺｒＯ₂で
高めた高強度部材であることが知られている。このＡｌ
₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材は、種々の耐摩耗部材,構造用部材
として実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このＡｌ₂
Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材では、ＺｒＯ₂が正方晶であることが
必要であった。

【０００４】しかしながら、このＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合
材を、工具や転がり軸受の構成部品,例えば転動体とし
て用いた場合に、以下の２つの問題点があった。

【０００５】 ＺｒＯ₂が、製造工程において、十分
に分散せず、工具や転動体としての寿命が低下する。あ
るいは、１０μｍを越えるＺｒＯ₂の凝集体が存在する
と、工具や転動体としての寿命が低下する。

【０００６】 ＺｒＯ₂の結晶系が正方晶である場合
において、１０μｍ以上の凝集したＺｒＯ₂が存在する
場合に、１００℃程度以上の温度の水中、あるいは、２
００〜３００℃の大気中で使用すると、正方晶系のＺｒ
Ｏ₂が単斜晶に転移し、複合材料の強度が低下し、その
ために、工具や転動体としての寿命が低下する。

【０００７】そこで、この発明の目的は、(１)工具や転
動体としての寿命が長いＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材からな
るセラミック材料およびそれを用いた転がり軸受および
上記セラミック材料の製造方法を提供することにある。

【０００８】また、この発明のもう１つの目的は、(２)
高温の水中や２００〜３００℃の大気中でも、工具や転
動体としての寿命が長いＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合材からな
るセラミック材料およびそれを用いた転がり軸受、およ
び上記セラミック材料の製造方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明のセラミック材料は、Ａｌ₂Ｏ₃とＺ
ｒＯ₂を主成分とし、上記ＺｒＯ₂の結晶系は、単斜晶,
正方晶,立方晶のうちの少なくとも１つであり、上記Ａ
ｌ₂Ｏ₃が、９９．５体積％〜８０体積％、上記ＺｒＯ₂
が、０．５体積％〜２０体積％で、上記ＺｒＯ₂の凝集
粒子サイズが１０μｍ以下であることを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項２の発明のセラミック材料
は、Ａｌ₂Ｏ₃とＺｒＯ₂を主成分とし、上記ＺｒＯ₂の結
晶系は、実質的に、単斜晶と立方晶とのうちのいずれか
または、単斜晶と立方晶との混合晶であり、上記Ａｌ₂
Ｏ₃が、９９．５体積％〜８０体積％、上記ＺｒＯ₂が、
０．５体積％〜２０体積％で、上記ＺｒＯ₂の凝集粒子
サイズが１０μｍ以下であることを特徴としている。

【００１１】ＺｒＯ₂の結晶系が正方晶であると、この
複合体を１００℃あるいはそれ以上の温度の水分存在下
に長時間、たとえば、５００時間程度浸漬しておくと、
５〜１０μｍの粒子は、単斜晶系に転移してしまう。ま
た、大気中でも、２００〜３００時間で同様な転移が生
じる。

【００１２】ＺｒＯ₂の粒子が正方晶系から単斜晶系に
転移すると、Ａｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合体の中で、ＺｒＯ₂
粒子は体積膨張し、周囲に歪みやクラックを与えること
によって、複合体の機械的性質を低下させるので、Ｚｒ
Ｏ₂の結晶系は単斜晶系、および、立方晶系であること
が望ましい。

【００１３】しかし、原料に単斜晶系のＺｒＯ₂を用い
ても、この単斜晶系のＺｒＯ₂複合体を焼結する１５０
０℃以上の高温では、正方晶、または、立方晶になって
おり、焼結終了後、室温に戻った時には、単斜晶に一部
が転移した構造となっている。このため、複合体中に正
方晶系のＺｒＯ₂が存在することは避けられない。

【００１４】しかし、一般に使用されるＹ₂Ｏ₃やＭｇＯ
などでもって、部分的に安定化させた、いわゆる、部分
安定化ＺｒＯ₂を添加したＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合体で
は、前述の使用条件下で単斜晶に転移し、複合体全体の
破壊を誘発する。

【００１５】これに対し、本発明のように、単斜晶が多
いＺｒＯ₂が分散したＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂複合体、もしく
は、立方晶の多いＺｒＯ₂が分散したＡｌ₂Ｏ₃-ＺｒＯ₂
複合体では、同じ条件でも転移が起こりにくく、また、
以下に述べるように、その凝集体の大きさを１０μｍ以
下にすれば、実用上、大きな問題は生じない。

【００１６】ＺｒＯ₂の体積％の下限を、０．５体積％
とする理由は、０．５体積％未満では、複合材の分散強
化で強度を高める効果が乏しい上に、Ａｌ₂Ｏ₃結晶の焼
結中の粒成長を抑制する効果が乏しいからからである。
また、ＺｒＯ₂の体積％の上限を、２０体積％とする理
由は、ＺｒＯ₂の体積％が２０体積％を越えると、１０
μｍ以上のＺｒＯ₂凝集粒子を実質的に無くすことが技
術的に困難になるからである。

【００１７】ここで、図７(Ａ)〜(Ｃ)｛(写真１)〜(写
真３)｝を参照して、ＺｒＯ₂凝集粒子が実質的に無いこ
とが必須である理由を説明する。

【００１８】Ａｌ₂Ｏ₃が９０体積％、ＺｒＯ₂が１０体
積％で、ＺｒＯ₂が単斜晶系であって、ＺｒＯ₂の１つ１
つの粒子は、１μｍ以下である複合体の転動試験を行っ
たところ、図７(Ａ)｛(写真１)｝に示すように、約３０
０μｍ×６００μｍの大きな欠けを生じた。上記複合体
の欠けを拡大した様子を、図７(Ｂ)｛(写真２)｝に示
す。図７(Ｂ)に示すように、ＺｒＯ₂の凝集した白色部
分では、粒子が脱落しているが、この図中、小さい白色
に見える凝集していないＺｒＯ₂粒子の近傍では、粒子
の脱落は見られない。なお、図７(Ｃ)に示すように、転
動試験を行っていない試料では、白色部に粒子の脱落が
無いことから、上述の粒子の脱落が転動試験によって起
こったことが分かる。図７(Ｂ)に示したような、粒子の
脱落が引き金になって、図７(Ａ)に示すような、大きな
欠けが発生するから、複合体の寿命を長くするために
は、ＺｒＯ₂の凝集を無くすことが必要である。

【００１９】理想的には、ＺｒＯ₂粒子が全く凝集して
おらず、１μｍ以下の単粒子がＡｌ₂Ｏ₃粒子に挟まれた
微構造にすることが望ましい。しかし、それを実現する
ことは現実の集合体では困難であるから、寿命との関連
で、ＺｒＯ₂の凝集粒子サイズが１０μｍ以下であるこ
とが必要である。言い換えれば、１０μｍを越える凝集
粒子が実質的に無いことが必要である。なお、ここで、
実質的に無いとは、１ｍｍ×１ｍｍの面積の中に、１０
μｍ程度の凝集粒子が数個程度だけ存在することを含ん
でいる。より好ましくは、５μｍ程度を越える凝集粒子
が実質的に無いことが望ましい。

【００２０】また、請求項３の発明のセラミック材料の
製造方法は、請求項１または２に記載のセラミック材料
を製造する方法であって、原料の一次粒子が、９５体積
％以上のαアルミナの単結晶を含有していることを特徴
としている。

【００２１】この請求項３の発明では、単結晶のアルミ
ナ原料粒子は、表面活性が均一で、粉末混合時に一次粒
子がほぐれやすくて、ＺｒＯ₂との均一混合が可能とな
り、焼結時の焼結速度が均一であるので、異常粒成長の
ない均一粒子径の焼結複合体が得られる。

【００２２】また、請求項４の発明のセラミック材料の
製造方法は、請求項３に記載のセラミック材料の製造方
法において、予め物理的分散,化学的分散,電気的分散の
うちの少なくとも１つを行った上記ＺｒＯ₂を、上記９
５体積％以上のαアルミナの単結晶を含有している原料
の一次粒子に添加し、粉砕,混合、焼結を行うことを特
徴としている。

【００２３】この請求項４の発明では、単斜晶,正方晶,
立方晶のうちの少なくとも１つのＺｒＯ₂に予め物理的
分散,化学的分散,電気的分散のうちの少なくとも１つを
行うから、Ａｌ₂Ｏ₃中のＺｒＯ₂の分散を促進できる。
したがって、焼結時の気孔発生を抑えることができ、機
械的寿命向上を図ることができる。

【００２４】また、請求項５の発明の転がり軸受は、外
輪,内輪および転動体のうちの少なくとも１つを、請求
項１または２に記載のセラミック材料で作製したことを
特徴としている。

【００２５】この請求項５の発明では、耐摩耗性が優
れ、耐久性が優れた転がり軸受を提供できる。

【００２６】また、請求項６の発明の切削工具は、請求
項１または２に記載のセラミック材料で作製したことを
特徴としている。

【００２７】この請求項６の発明では、耐摩耗性が優
れ、耐久性が優れた切削工具を提供できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。

【００２９】この発明の実施の形態としてのセラミック
材料の製造方法を説明する。まず、平均粒子径０．３μ
ｍの単結晶Ａｌ₂Ｏ₃粉末と事前にスラリー化して超音波
分散した平均粒子径０．３μｍのＺｒＯ₂粉末、また
は、Ｚｒ(ＯＨ)₂粉末を、所定量だけ秤量し、溶媒であ
る純水とともにボールミルで粉砕混合した。

【００３０】上記所定量とは、図３の表に示す試料Ｎｏ
１〜１３のように、Ａｌ₂Ｏ₃が、９９．５体積％〜８０
体積％、ＺｒＯ₂が、０．５体積％〜２０体積％になる
量である。

【００３１】次に、上記ボールミルから、上記粉砕混合
物を取り出した後、スプレードライヤーにて、乾燥造粒
した調整粉末を焼結した後に、５０×５０×５ｔｍｍと
なる金型を用いて、３００ｋｇ/ｃｍ²で一軸加圧成形
し、さらに、１０００ｋｇ/ｃｍ²で、静水圧加圧成形
し、平板状セラミック材料の試料を作製した。

【００３２】そして、脱脂の後、上記試料を大気雰囲気
中で１５５０℃で１時間で予備焼結し、その後、Ａｒガ
ス中，１８００気圧，１４００℃で１時間処理して焼結
を行った。

【００３３】そして、得られた試料を、４×３×４０ｍ
ｍの曲げ試験片、および、５０×５０×５ｔｍｍの転動
試験用板に＃２４０のダイヤモンドホイールを用いて加
工した。さらに、加工の傷による影響を防止するため
に、ダイヤモンド砥粒で研磨し、平均面粗さＲａ＝０．
０１μｍ以下、最大面粗さＲmax＝０．２μｍ以下と
し、各種評価テストに供した。

【００３４】また、焼結体中のＺｒＯ₂粒子分散状態
は、鏡面加工後に画像解析装置で解析し、粒子径、分散
状態を定量的に算出した。図３および図４に示す表に、
組成とその諸特性を示し、それについて、以下に説明す
る。

【００３５】(１) 添加するＺｒＯ₂粒子の粒子径の効
果 Ａｌ₂Ｏ₃に添加するＺｒＯ₂の添加効果は、主として、
マトリックスであるＡｌ₂Ｏ₃の分散強化および、粒成長
抑制効果によるＡｌ₂Ｏ₃結晶粒子の微細化にあり、複合
材の強度，靱性，硬さを向上する効果である。

【００３６】図５に示す比較品Ｎｏ２３のようなＡｌ₂
Ｏ₃単体に比べ、図３に示す本発明品Ｎｏ１〜１３で
は、機械的性質(強度,靱性,硬さ)が大幅に向上すること
が認められる。この効果は、ＺｒＯ₂粒子がＡｌ₂Ｏ₃の
粒界に存在する数によって、決定されるので、添加量が
多いか、あるいは、ＺｒＯ₂粒子が多い(いいかえれば、
細かい粒子)という条件が必要になる。

【００３７】この発明の実施形態で作製されたセラミッ
ク材料(試料Ｎｏ１〜Ｎｏ１３)のように、ＺｒＯ₂粒子
の平均粒子径が１μｍ以下の場合には、ＺｒＯ₂の添加
量が、０．５体積％からＺｒＯ₂の添加効果が発現す
る。

【００３８】しかし、ＺｒＯ₂の添加量には、制限があ
り、ＺｒＯ₂添加量の増加に伴い、強度や靱性が向上す
るものの、ＺｒＯ₂の粒子数が増えることによって、Ｚ
ｒＯ₂粒子が凝集し、図５,図６に示す比較用の試料Ｎｏ
１７〜Ｎｏ２２のように、ＺｒＯ₂が２０体積％以上の
ものでは、ＺｒＯ₂の性質がＡｌ₂Ｏ₃の性質よりも優先
的に現れ、硬さの低下や転動試験におけるＺｒＯ₂粒子
の脱落,摩耗が進行するという特性の劣化が生じる。

【００３９】このため、成分の凝集が性能の劣化を引き
起こすような用途では、ＺｒＯ₂の添加量は、０．５〜
２０体積％に限定される。

【００４０】(２) 添加するＺｒＯ₂の結晶系の効果 添加するＺｒＯ₂の結晶系は、次の,,の３つの種
類が考えられる。

【００４１】 粉末の状態では単結晶で、１０００℃
で正方晶に転移する安定化剤の無い未安定化ＺｒＯ₂、 ３〜８モルのＹ₂Ｏ₃などで安定化し、１０００℃で
一部は正方晶、残りが単斜晶で残る部分安定化Ｚｒ
Ｏ₂、 ８モル以上のＹ₂Ｏ₃などで安定化し、立方晶のまま
安定化している完全安定化ＺｒＯ₂。

【００４２】この発明の実施形態では、図３の試料Ｎｏ
１〜Ｎｏ１３の欄に示すように、添加するＺｒＯ₂は、
上記,,のいずれでも、０．５〜２０体積％の範囲
内である。さらに、この発明の実施形態では、図４のＺ
ｒＯ₂凝集の欄に示すように、１ｍｍ×１ｍｍの面積の
中に、φ５μｍ以上の凝集粒子が１０個以下(◎印：試
料Ｎｏ１,２,３,６,７,１０,１１)、あるいは、１００
個以下(○印：試料Ｎｏ４,５,８,９,１２,１３)存在す
る。

【００４３】そして、この発明の実施形態で作製したセ
ラミック材料によれば、図３に示す優れた機械的特性
(硬さ,曲げ強度,破壊靱性)を示し、かつ、図４の転動試
験の欄に示すように１００時間以上の転動試験寿命特性
を示すことが認められた。

【００４４】上記転動試験とは、図２に示すように、ス
ラスト型転がり疲労試験機２０を用い、上記実施形態で
作製した平板状セラミック材料２１を台２３上に載置
し、保持器２５で保持されたボール２２を、上記平板状
セラミック材料２１と上側軌道輪２６とで挟み、荷重９
８０Ｎ，回転数１２００回転/分で、寿命試験を行っ
た。上記荷重は、台２３の下側凹部に配置したボール２
２と上記軌道輪２６を回転させる回転軸２７との間に加
えた。相手材としての上記ボール２２は、窒化けい素製
とし、直径φ３/８”＝９．５２５ｍｍとした。また、
潤滑剤２４としては、スピンドル油を用いた。そして、
寿命判定は、振動値が初期の３倍になった時点とし、そ
の時点でアラームにより試験機２０が停止するようにし
た。

【００４５】図４に示すように、この実施形態のセラミ
ック材料の製造方法でもって製造したセラミック材料
(試料Ｎｏ１〜１３)によれば、上記転動試験寿命が、１
００時間以上であり、図６に示す発明外品(試料Ｎｏ１
４〜２２)や比較品(Ｎｏ２３,２４)に比べて、優れた転
動寿命特性を示した。

【００４６】さらには、この実施形態によるセラミック
材料(Ｎｏ１〜１３)によれば、図３に示すように、硬
さ,曲げ強度,破壊靱性が、９３．１〜９４．２(ＨＲ
Ａ),８２０〜１０５０(ＭＰａ),３．９〜４．９(ＭＰａ
・ｍ^1/2)であった。これに対し、図５に示す発明外品
(試料Ｎｏ１４〜２２)や比較品(Ｎｏ２３〜２５)では、
硬さ,曲げ強度,破壊靱性が、９１．０〜９４．３(ＨＲ
Ａ),６９０〜１７００(ＭＰａ),３．５〜７．８(ＭＰａ
・ｍ^1/2)であった。

【００４７】すなわち、この発明の実施の形態で作製し
たセラミック材料によれば、機械的性質や転動特性が結
晶系に関与せず、優れた性質(硬さ,曲げ強度,破壊靱性)
と性能(転動寿命)の両方を得ることができることを実験
で確認できた。

【００４８】(３)凝集ＺｒＯ₂が諸特性に及ぼす影響と
その存在確率 凝集ＺｒＯ₂の存在が摩耗特性、特に、転動摩耗特性に
及ぼす影響について以下に説明する。

【００４９】ＺｒＯ₂の凝集粒子が生じる第１の原因と
して、粉末混合時に一時粒子が電気的力(静電引力)、も
しくは、ファンデルワールス力による物理的な結合が原
因となって、数個の粒子から数万個以上の粒子塊となっ
て、ボールミルなどの物理的解砕や粉砕で一次粒子にな
らなかった場合がある。この凝集ＺｒＯ₂は、プレス体
のように、一次粒子が密に充填されていない(圧粉体密
度が低い)ため、セラミック材料をなす複合体の焼結時
に同時に凝集ＺｒＯ₂の単位で焼結が進行するときに内
部に気孔が残る。この気孔が存在する凝集ＺｒＯ₂の部
分は、強度,靱性が低く、応力が加わった場合に応力集
中を生じ、低い応力で破壊する破壊源となる。曲げ応力
が低下したり、図６の試料Ｎｏ２０〜２２のように、転
動試験にて短い寿命となるのは、この凝集ＺｒＯ₂に起
因するものである。

【００５０】また、凝集ＺｒＯ₂が生じる第２の原因と
して、ＺｒＯ₂の添加量が多い場合が挙げられる。添加
するＺｒＯ₂の分散状態が一次粒子のみの均一状態であ
っても、図５,６に示す試料Ｎｏ１７〜２２のように、
その添加量が２５体積％を越えると、分散粒子が繋がっ
て、網状構造を生成することになる。すなわち、ＺｒＯ
₂粒子が多いために、ＺｒＯ₂の一次粒子どうしが繋が
り、数粒子の凝集体になることが認められた。Ａｌ₂Ｏ₃
中に一次粒子が独立して均一に存在するＺｒＯ₂と比べ
て、この凝集粒子はＺｒＯ₂多結晶体、つまり、ＺｒＯ₂
の特性を示すことになる。

【００５１】ＺｒＯ₂凝集粒子の大きさと転動破壊との
関係について検討した結果、画像解析で測定し、不定形
を同一面積の円に面積換算した場合に、ＺｒＯ₂凝集粒
子がφ１０μｍ以下の面積、好ましくは、φ５μｍ以下
の凝集体であれば、転動試験時の破壊に影響し難いとい
う知見を得た。さらに、確率的な検討を加えた結果、１
０００μｍ×１０００μｍの面積にφ５μｍのＺｒＯ₂
凝集体が１０個以下、好ましくは、５個以下であれば、
さらに影響を受け難いことが認められた。一方、ＺｒＯ
₂凝集粒子サイズがφ１０μｍを超えると、上記転動試
験で短寿命(１００時間未満)になることが確認されてい
る。

【００５２】この条件を満たすための分散方法として、
Ａｌ₂Ｏ₃,ＺｒＯ₂の粉末を混合する時に、添加前にあら
かじめＺｒＯ₂をスラリー化し、超音波分散，アンモニ
アによるゼータ電位およびＰＨの調整，ポリカルボシラ
ンによる表面処理の少なくとも１種または２種以上の処
理をすることによって、ＺｒＯ₂の分散を飛躍的に促進
でき、ＺｒＯ₂の凝集を抑制できる。

【００５３】さらに、マトリックスであるアルミナは、
原料段階において、９５体積％以上のαアルミナの単結
晶であることが必要になる。これは、５体積％以上のα
相以外のγ相もしくは非晶質のアルミナ原料粒子は活性
が高いために、焼結段階で異常粒成長を生じるからであ
る。また、５体積％以上の多結晶からなるアルミナ原料
粒子も異常粒成長を起こすからである。

【００５４】これに対して、単結晶のαアルミナ原料粒
子は、表面活性が均一で、粉末混合時に一次粒子がほぐ
れやすくて、ＺｒＯ₂との均一混合が可能となり、焼結
時の焼結速度が均一であるので、異常粒成長のない均一
粒子径の焼結複合体が得られる。

【００５５】ところで、セラミックベアリングは、窒化
けい素製のものがすでに実用化されているが、窒化けい
素を構成する粒界のガラス相は酸などの薬品に侵されや
すいので、腐食環境下での窒化けい素製セラミックベア
リングの使用は制限されているのが実状である。

【００５６】これに対し、上記実施形態で作製された本
発明の実施形態としてのセラミック材料は、図４の耐食
性の欄を参照すれば分かるように、浸漬試験における重
量減少率が(０.０１ｍｇ/ｃｍ²・日)以下であって、硝
酸,硫酸,塩酸の各酸雰囲気中でも腐食による強度の低下
がなく、転がり軸受や耐摩耗、摺動材として使用できる
ことが分かった。

【００５７】すなわち、図１に示すように、上記実施形
態で作製されたセラミック材料(試料Ｎｏ１〜１３)で、
転がり軸受の外輪１,内輪２,玉３を作製すれば、耐摩耗
性に優れ、寿命,耐久性能を向上させることができる。
なお、保持器５は、フッ素樹脂で作製した。また、この
セラミック材料で切削工具を作製した場合には、粒子脱
落によるチッピングや破損の頻度が少なくなり、寿命が
向上することが認められた。

【００５８】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のセ
ラミック材料のように、ＺｒＯ₂の凝集粒子サイズが１
０μｍ以下であることによって、耐久力や機械的強度を
向上させることができる。

【００５９】また、この発明のセラミック材料の製造方
法は、原料の一次粒子が９５体積％以上のαアルミナの
単結晶を含有しているので、異常粒成長のない均一粒子
径の焼結複合体が得られ、機械的寿命向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のセラミック材料の製造方法の実施
の形態で作製したセラミック材料で作製した転がり軸受
の断面図である。

【図２】 上記実施形態で作製したセラミック材料を試
料として、転動試験を行う様子を示す断面図である。

【図３】 上記実施形態で作製した本発明のセラミック
材料の組成,機械的強度等を示す図表である。

【図４】 上記実施形態で作製した本発明のセラミック
材料の結晶構造,転動試験結果等を示す図表である。

【図５】 比較対象のセラミック材料の組成,機械的強
度等を示す図表である。

【図６】 比較対象のセラミック材料の結晶構造,転動
試験結果等を示す図表である。

【図７】 図７(Ａ)は１０μｍを越えるＺｒＯ₂の凝集
粒子が存在したために転動試験において欠けが生じた様
子を示す写真であり、図７(Ｂ)は上記欠けの箇所でＺｒ
Ｏ₂粒子の脱落が起こっていることを示す拡大写真であ
り、図７(Ｃ)は１０μｍを越えるＺｒＯ₂の凝集粒子が
存在するが転動試験を行っていないのでＺｒＯ₂粒子の
脱落が起こっていない様子を示す拡大写真である。

【符号の説明】

１…外輪、２…内輪、３…玉、５…保持器、２０…スラ
スト型転がり疲労試験機、２１…平板状セラミック材
料、２２…ボール、２３…台、２５…保持器、２６…上
側軌道輪、２７…回転軸。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２８Ｂ 3/00 １０２ Ｂ２８Ｂ 3/00 １０２ (72)発明者 服部 智哉 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 北村 和久 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 和田 重孝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 永野 光芳 福岡県福岡市博多区美野島１丁目２番８号 日本タングステン株式会社内 (72)発明者 松尾 繁 福岡県福岡市博多区美野島１丁目２番８号 日本タングステン株式会社内 Ｆターム(参考） 3C046 FF33 FF42 FF51 FF57 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA10 BA53 BA54 BA70 DA20 EA42 FA31 4G030 AA17 AA36 BA19 GA09 GA11 4G054 AA05 BE02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ₂Ｏ₃とＺｒＯ₂を主成分とし、 上記ＺｒＯ₂の結晶系は、単斜晶,正方晶,立方晶のうち
   の少なくとも１つであり、 上記Ａｌ₂Ｏ₃が、９９．５体積％〜８０体積％、 上記ＺｒＯ₂が、０．５体積％〜２０体積％で、 上記ＺｒＯ₂の凝集粒子サイズが１０μｍ以下であるこ
   とを特徴とするセラミック材料。
2. 【請求項２】 Ａｌ₂Ｏ₃とＺｒＯ₂を主成分とし、 上記ＺｒＯ₂の結晶系は、実質的に、単斜晶と立方晶と
   のうちのいずれか、または、単斜晶と立方晶との混合晶
   であり、 上記Ａｌ₂Ｏ₃が、９９．５体積％〜８０体積％、 上記ＺｒＯ₂が、０．５体積％〜２０体積％で、 上記ＺｒＯ₂の凝集粒子サイズが１０μｍ以下であるこ
   とを特徴とするセラミック材料。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のセラミック材
   料を製造する方法であって、 原料の一次粒子が、９５体積％以上のαアルミナの単結
   晶を含有していることを特徴とするセラミック材料の製
   造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のセラミック材料の製造
   方法において、 予め物理的分散,化学的分散,電気的分散のうちの少なく
   とも１つを行った上記ＺｒＯ₂を、上記９５体積％以上
   のαアルミナの単結晶を含有している原料の一次粒子に
   添加し、 粉砕,混合、焼結を行うことを特徴とするセラミック材
   料の製造方法。
5. 【請求項５】 外輪,内輪および転動体のうちの少なく
   とも１つを、請求項１または２に記載のセラミック材料
   で作製したことを特徴とする転がり軸受。
6. 【請求項６】 請求項１または２に記載のセラミック材
   料で作製したことを特徴とする切削工具。