JP2001163673A - Raw material for ceramic ball and method of producing ceramic ball - Google Patents
Raw material for ceramic ball and method of producing ceramic ballInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばベアリング
等の製造に用いられるセラミックスボール用素材及びセ
ラミックスボールの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic ball material used for manufacturing, for example, a bearing and a method for manufacturing a ceramic ball.
【０００２】[0002]
【従来の技術】セラミックスボールはベアリング等に用
いられるものである。セラミックスボールは回転させて
用いるため、表面が平坦であり、かつ真球に近いことが
重要である。2. Description of the Related Art Ceramic balls are used for bearings and the like. Since the ceramic ball is used by rotating, it is important that the surface is flat and close to a true sphere.
【０００３】通常、セラミックスボールは窒化ケイ素や
酸化ジルコニウムなどの各種のセラミックス原料粉末を
焼結助剤及び添加剤と混合し、解砕し、スプレードライ
ヤー等で造粒し、この造粒された粉末をプレス成形法を
用いて球形に成形し、さらにこの成形体を焼成すること
によりセラミックスボール用素材を形成し、必要に応じ
表面加工を施し作製される。[0003] Usually, ceramic balls are prepared by mixing various ceramic raw material powders such as silicon nitride and zirconium oxide with sintering aids and additives, pulverizing them, and granulating them with a spray dryer or the like. Is formed into a spherical shape using a press molding method, and further, the formed body is fired to form a material for ceramic balls.
【０００４】従来のセラミックスボール用素材は図１に
示されるように、上部金型１と下部金型２の間に紛体を
挿入し、上部金型１と下部金型２に圧力をかけて紛体を
プレス成形することによって成形体を作製し、この成形
体を焼成することによって得られている。As shown in FIG. 1, a conventional ceramic ball material is prepared by inserting a powder between an upper mold 1 and a lower mold 2 and applying pressure to the upper mold 1 and the lower mold 2 to form a powder. Is formed by press molding to produce a molded body, and the molded body is fired.
【０００５】しかしながら、このようなプレス成形によ
ってベアリングボールを作製する際、金型を保護するた
めにわずかに上部金型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。従って、プレス成形の際、粉末が金型の先端部分
３、４の間に入ってしまい、図２に示されるようにセラ
ミックスボール用素材５の外周に帯状部６が環状に形成
されてしまう。この帯状部６は、研磨、みがき加工等に
より除去しなければならない。仮に、金型を接触するよ
うにプレスすると、プレス圧により金型に割れやカケが
生じ、すぐに金型が消耗してしまうことになる。従来の
セラミックスボール用素材では、真球外周に帯状部６が
形成されていたため、帯状部が球より突出したような形
状となっており、これが研磨の際に主に研磨材、砥石等
と接触し、それらを磨耗、損傷させてしまっていた。However, when a bearing ball is manufactured by such press molding, a gap is slightly provided between the tip 3 of the upper mold 1 and the tip 4 of the lower mold 2 to protect the mold. Press molding. Therefore, at the time of press molding, the powder enters between the tip portions 3 and 4 of the mold, and as shown in FIG. 2, the belt-like portion 6 is formed in an annular shape on the outer periphery of the ceramic ball material 5. The strip 6 must be removed by polishing, polishing or the like. If the mold is pressed so as to be in contact with the mold, cracks and chips are generated in the mold due to the pressing pressure, and the mold is immediately consumed. In the conventional ceramic ball material, since the band-shaped portion 6 is formed on the outer periphery of the true sphere, the band-shaped portion has a shape protruding from the sphere. And they were worn and damaged.
【０００６】また、セラミックスの硬度が高くなるにつ
れて、このようなセラミックスボール用素材表面の帯状
部による研磨材の磨耗も大きくなるようになった。この
ため、研磨やみがき加工に用いる部材を長期間使用する
ことができず、特に、窒化ケイ素のような高硬度なもの
で、かつ小径のものにおいては、このような帯状部が研
磨材等に及ぼす影響が一層顕著となり、経済的にも問題
となっている。Further, as the hardness of ceramics increases, the wear of the abrasive due to the belt-like portions on the surface of the material for ceramic balls also increases. For this reason, members used for polishing and polishing cannot be used for a long period of time, and in particular, those having a high hardness such as silicon nitride and having a small diameter, such a band-shaped portion is used as an abrasive material or the like. The impact is even more pronounced and is also an economic problem.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】セラミックスボール
は、表面に凹凸がなく、真球であることが好ましい。し
かしながら、セラミックスボールを作るためのセラミッ
クスボール用素材は粉末をプレス成形することによって
作られており、必然的にセラミックスボール用素材の表
面上に帯状部ができてしまう。It is preferable that the ceramic ball has no irregularities on its surface and is a true sphere. However, the ceramic ball material for making the ceramic ball is made by press-molding a powder, and a belt-like portion is inevitably formed on the surface of the ceramic ball material.
【０００８】通常、これらの帯状部は研磨材等により除
去している。しかしながら、近年セラミックスボールの
硬度向上等により、研磨材の消耗が激しくなり、研磨材
を頻繁に取り替えなければならない等の問題が発生して
いる。特に、窒化ケイ素からなる高硬度で小径なもので
は、研磨材の磨耗、損傷は重大な問題となっていた。Usually, these strips are removed with an abrasive or the like. However, in recent years, the wear of the abrasive has become severe due to the improvement of the hardness of the ceramic balls and the like, and problems such as frequent replacement of the abrasive have arisen. In particular, in the case of silicon nitride having a high hardness and a small diameter, wear and damage of the abrasive have been a serious problem.
【０００９】本発明は、従来のセラミックスボール用素
材よりも容易に加工を行え、かつセラミックスボール用
素材の表面を加工する際に用いる研磨材等の磨耗、損傷
を抑制することを可能とするベアリングボール用素材の
提供を目的としている。The present invention provides a bearing which can be processed more easily than a conventional ceramic ball material, and which can suppress wear and damage of an abrasive used for processing the surface of the ceramic ball material. It aims to provide materials for balls.
【００１０】また本発明は、研磨材等の磨耗、損傷を抑
制し、効率的にセラミックスボールを製造するための製
造方法の提供を目的としている。Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for efficiently manufacturing ceramic balls by suppressing wear and damage of abrasives and the like.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックスボ
ール用素材は、両端部に略球面状の球面部を有し、中央
部に円周方向全体にわたる帯状部が形成されたセラミッ
クスボール用素材において、前記帯状部の対角径と前記
球面部の極径との差が１００μｍ以下であることを特徴
とするものである。The ceramic ball material according to the present invention is a ceramic ball material having a substantially spherical surface at both ends and a belt-shaped portion formed in the center in the entire circumferential direction. The difference between the diagonal diameter of the strip and the polar diameter of the spherical part is 100 μm or less.
【００１２】本発明のセラミックスボール用素材におい
ては、前記帯状部の球面部からの高さが１ｍｍ以下であ
ることが好ましい。[0012] In the ceramic ball material of the present invention, it is preferable that the height of the band-like portion from the spherical portion is 1 mm or less.
【００１３】また、本発明のセラミックスボール用素材
においては、前記帯状部の幅が５ｍｍ以下であることが
好ましい。Further, in the ceramic ball material of the present invention, it is preferable that the width of the strip is 5 mm or less.
【００１４】このような本発明のセラミックスボール用
素材は、例えばベアリングボール用素材として用いるこ
とができ、このような場合、主として窒化ケイ素からな
るものであることが好ましい。また、例えばベアリング
ボール用素材として用いる場合には、本発明のセラミッ
クスボール用素材の硬度を、ビッカース硬度で１４００
以上とすることが好ましい。Such a material for a ceramic ball of the present invention can be used, for example, as a material for a bearing ball. In such a case, it is preferable that the material is mainly composed of silicon nitride. For example, when used as a material for a bearing ball, the hardness of the material for a ceramic ball of the present invention is set to 1400 Vickers hardness.
It is preferable to make the above.
【００１５】本発明のセラミックスボールの製造方法
は、主として窒化ケイ素からなる粉末を、両端部に略球
面状の球面部を有し、中央部に円周方向全体にわたる帯
状部が形成された形状にプレス成形し、その後焼成を行
いセラミックスボール用素材を作製する工程と、前記セ
ラミックスボール用素材を研磨する工程とからなるもの
である。According to the method for manufacturing a ceramic ball of the present invention, a powder mainly composed of silicon nitride is formed into a shape having a substantially spherical surface at both ends and a belt formed over the entire circumference at the center. The method comprises a step of forming a ceramic ball material by pressing and then firing, and a step of polishing the ceramic ball material.
【００１６】本発明のセラミックスボール用素材は、帯
状部の対角径と球面部の極径との差を１００μｍ以下と
することにより、球面部より帯状部が突出しない形状と
し、セラミックスボール用素材の帯状部及び球面部の極
部等が平均して研磨材等に接触し、帯状部の接触による
研磨材の磨耗、損傷を抑制することができる。The material for a ceramic ball of the present invention is formed so that the difference between the diagonal diameter of the band portion and the polar diameter of the spherical portion is 100 μm or less, so that the band portion does not protrude from the spherical portion. The belt-shaped portion and the pole portion of the spherical portion contact the abrasive or the like on average, and wear and damage of the abrasive due to the contact of the belt-shaped portion can be suppressed.
【００１７】また、本発明のセラミックスボール用素材
では、帯状部の球面部からの高さを１ｍｍ以下とするこ
とによって、研磨の際に帯状部が研磨材を磨耗させるこ
とを抑制することができる。Further, in the ceramic ball material of the present invention, by setting the height of the band portion from the spherical portion to 1 mm or less, it is possible to prevent the band portion from abrading the abrasive during polishing. .
【００１８】さらに、本発明のセラミックスボール用素
材では、前記帯状部の幅を５ｍｍ以下とすることによっ
て、より一層研磨の際の研磨材の磨耗を抑制することが
できる。Further, in the ceramic ball material according to the present invention, by setting the width of the belt-shaped portion to 5 mm or less, abrasion of the abrasive during polishing can be further suppressed.
【００１９】また、本発明のセラミックスボール用素材
をベアリングボール用素材として使用することで、転が
り寿命等に優れたベアリングボールを容易に作製するこ
とができる。本発明のセラミックスボール用素材を主と
して窒化ケイ素からなるものとすることで、例えばビッ
カース硬度が１４００以上といった優れた強度を有し、
転がり寿命等に優れたベアリングボールを作製すること
ができる。By using the ceramic ball material of the present invention as a bearing ball material, a bearing ball having excellent rolling life and the like can be easily produced. By making the ceramic ball material of the present invention mainly composed of silicon nitride, for example, it has excellent strength such as Vickers hardness of 1400 or more,
A bearing ball having excellent rolling life and the like can be manufactured.
【００２０】さらに、本発明のセラミックスボールの製
造方法を用いることによって、強度等に優れたセラミッ
クスボールを、研磨材等を必要以上に傷めずに効率的に
作製することができる。Further, by using the method for producing a ceramic ball of the present invention, a ceramic ball having excellent strength and the like can be efficiently produced without unnecessarily damaging the abrasive or the like.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００２２】図３に本発明のセラミックスボール用素材
の断面図を示す。FIG. 3 is a sectional view of the ceramic ball material of the present invention.
【００２３】本発明のセラミックスボール用素材は、両
端部に略球面状の球面部を有し、中央部に円周方向全体
にわたる帯状部が形成されたもので、前記帯状部の対角
径と前記球面部の極径との差を１００μｍ以下としたも
のである。The ceramic ball material of the present invention has a substantially spherical surface at both ends and a band formed over the entire circumference in the center. The difference from the pole diameter of the spherical portion is 100 μm or less.
【００２４】ここで、図３中、ｒ１は帯状部の対角径を
あらわし、ｒ２は略球面状の球面部の極径をあわわすも
のである。なお、帯状部にテーパが設けられているとき
は、その断面に対角線を引いた場合に最も長い対角線を
ｒ１とする。[0024] Here, in FIG. 3, r 1 represents the diagonal diameter of the strip portion, r 2 is intended Awawasu substantially spherical Goku径spherical portion. Incidentally, when the tapered strip-shaped portion is provided, the longest diagonal line when drawn diagonals in its cross-section and r 1.
【００２５】つまり、本発明のセラミックスボール用素
材では、 ｜ｒ１−ｒ２｜ ≦ １００μｍ とするものである。That is, in the ceramic ball material of the present invention, | r 1 -r 2 | ≦ 100 μm.
【００２６】このように、球面部を完全な真球とせずに
略球面状とし、かつ帯状部の対角径と球面部の極径との
差を１００μｍ以下とすることによって、帯状部６のみ
が研磨材等に接触するのを抑制し、セラミックスボール
用素材全体を均等に研磨材等に接触させ、研磨材等の磨
耗、損傷を抑制するものである。従って、このようなセ
ラミックスボール用素材よりセラミックスボールを作製
することで、研磨材等の寿命を延ばし、効率的にセラミ
ックスボールを作製することができる。As described above, the spherical portion is not formed into a perfect sphere, but is made substantially spherical, and the difference between the diagonal diameter of the belt portion and the polar diameter of the spherical portion is set to 100 μm or less. Is prevented from contacting the abrasive material or the like, and the whole material for ceramic balls is evenly brought into contact with the abrasive material or the like to suppress wear and damage of the abrasive material or the like. Therefore, by producing a ceramic ball from such a ceramic ball material, the life of the abrasive or the like can be extended, and the ceramic ball can be produced efficiently.
【００２７】また、本発明のセラミックスボール用素材
においては、帯状部６の球面部からの高さを１ｍｍ以下
とすることによって、帯状部６のみが研磨材等と接触す
るのを防ぎ、研磨材等の磨耗、損傷を抑制することがで
きる。図３中、Ｈは帯状部の球面部からの高さを表す。Further, in the ceramic ball material of the present invention, by setting the height of the band portion 6 from the spherical portion to 1 mm or less, it is possible to prevent only the band portion 6 from coming into contact with the abrasive or the like, and Wear and damage can be suppressed. In FIG. 3, H represents the height of the strip from the spherical surface.
【００２８】さらに、本発明のセラミックスボール素材
においては、帯状部の幅を５ｍｍ以下とすることによっ
て、より一層研磨材等の磨耗、損傷を抑制することがで
きる。これは、帯状部の幅が広すぎると、主に帯状部が
研磨材等と接触するため、これらを磨耗、損傷させてし
まうからである。図３中、Ｗは帯状部６の幅をあらわ
す。このような本発明においては、主として窒化ケイ素
からなるものが好ましい。窒化ケイ素をセラミックスボ
ール用素材に用いることによって、強度、耐食性に優れ
たセラミックスボールを作製することが可能となる。Further, in the ceramic ball material of the present invention, by setting the width of the belt-shaped portion to 5 mm or less, abrasion and damage of the abrasive can be further suppressed. This is because if the width of the belt-like portion is too wide, the belt-like portion mainly comes into contact with the abrasive or the like, and is worn or damaged. In FIG. 3, W represents the width of the strip 6. In the present invention, those mainly composed of silicon nitride are preferred. By using silicon nitride as a material for a ceramic ball, a ceramic ball having excellent strength and corrosion resistance can be manufactured.
【００２９】セラミックスボールの研磨方法には、ラッ
ピング加工など様々な加工方法がある。ラッピング加工
などの研磨加工では、様々な粗さ（番数）の砥石が使用
されており、セラミックスボールにおいては番数＃８０
〜＃６００程度の砥石が使われることが多い。There are various methods for polishing ceramic balls, such as lapping. In grinding such as lapping, grinding stones of various roughness (number) are used.
A grindstone of about # 600 is often used.
【００３０】従来の方法等では、窒化ケイ素からなるも
のは硬度が高いため、研磨材等を磨耗、損傷させやすか
った。特にプレス成形により作製されたものは、外周部
に帯状部が存在するため、この帯状部が研磨材等を磨
耗、損傷させてしまった。本発明のセラミックスボール
用素材では、このような硬度に優れるものを用いること
によっても、研磨材等の磨耗、損傷を抑制し、効率的に
セラミックスボールを作製することが可能となる。In the conventional method and the like, since the material made of silicon nitride has a high hardness, the abrasive or the like is easily worn or damaged. In particular, the one manufactured by press molding has a belt-like portion on the outer peripheral portion, and the belt-like portion wears and damages the abrasive or the like. In the ceramic ball material of the present invention, even when such a material having excellent hardness is used, wear and damage of the abrasive and the like can be suppressed, and the ceramic ball can be efficiently manufactured.
【００３１】このような本発明においてより一層研磨材
の磨耗、損傷を防ぐには、ｒ１を帯状部の対角径とし、
ｒ２を略球面状の球面部の極径とした場合、 ｜ｒ１−ｒ２｜ ≦ ６０μｍ とすることがよい。In the present invention, in order to further prevent the abrasive from being worn or damaged, r 1 is defined as the diagonal diameter of the belt-like portion,
When r 2 is the pole diameter of the substantially spherical spherical portion, | r 1 −r 2 | ≦ 60 μm is preferable.
【００３２】また、Ｈを帯状部の球面部からの高さと
し、Ｗを帯状部の幅とした場合、 Ｈ ≦ ０．２ｍｍ Ｗ ≦ ５ｍｍ とすることがよい。さらに、上記Ｗの値に関してはｒ２
の１／２以下、つまりはＷ≦ｒ２／２を満たす構造が好
ましい。When H is the height of the strip from the spherical portion and W is the width of the strip, it is preferable that H ≦ 0.2 mm and W ≦ 5 mm. Further, regarding the value of W, r 2
1/2 or less of, that is, the structure satisfying W ≦ r 2/2 is preferred.
【００３３】このようにすることで、帯状部が研磨材等
と接触する割合を減らすことができ、それらの磨耗、損
傷をより一層減少させることができる。By doing so, the rate at which the belt-shaped portion comes into contact with the abrasive or the like can be reduced, and their wear and damage can be further reduced.
【００３４】また、上記したような帯状部の接触による
研磨材等の磨耗、損傷の問題は、セラミックスボールが
小さいほど顕著となる。具体的には、セラミックスボー
ル用素材の対角径ｒ１や略球面部の極径ｒ２が１０ｍｍ
以下の場合、これらの問題の発生が顕著となる。The problem of abrasion and damage of the abrasive due to the contact of the belt-like portion as described above becomes more remarkable as the ceramic ball becomes smaller. Specifically, Goku径r 2 of the diagonal diameter r 1 and substantially spherical portion of the raw material for ceramics ball 10mm
In the following cases, the occurrence of these problems becomes remarkable.
【００３５】従って、本発明のセラミックスボール用素
材は、セラミックスボール用素材の対角径ｒ１や略球面
部の極径ｒ２が１０ｍｍ以下のものに対して用いると、
特に効果的である。[0035] Therefore, ceramic ball material of the invention, when Goku径r 2 of the diagonal diameter r 1 and substantially spherical portion of the raw material for ceramics balls used to that of 10mm or less,
Especially effective.
【００３６】次に、本発明のセラミックスボール用素材
の作製例を示す。Next, a production example of the ceramic ball material of the present invention will be described.
【００３７】原料となる窒化ケイ素に適当量の焼結助
剤、添加剤、溶剤及びバインダー等を加え混合、解砕
し、スプレードライヤーにて造粒を行う。An appropriate amount of a sintering aid, an additive, a solvent, a binder and the like are added to silicon nitride as a raw material, mixed, crushed, and granulated by a spray drier.
【００３８】このようにして作製した粉末を、例えば図
４に示すような略球面状の凹部７、８を有する金型１、
２によりプレス成形し、さらに焼結させて作製する。セ
ラミックスボール用素材の帯状部の対角径ｒ１や球面部
の極径ｒ２は、この金型１、２の略球面状の凹部７、８
の形状を変化させることにより調節することができる。
凹部７、８の形状としては、例えば真球をある軸方向に
引き伸ばしたような形状のもの、つまりある極径とそれ
に垂直な方向の極径の比が異なるようなものが挙げられ
る。また、帯状部の高さＨは、図４における金型１、２
の先端部３、４の厚さを変化させることにより調節する
ことができる。さらに、帯状部の幅Ｗはプレス成形する
際の金型１、２の先端部３、４の間隔を調整することに
より調整することができる。The powder produced in this manner is mixed with a mold 1 having substantially spherical concave portions 7 and 8 as shown in FIG.
2 and press-formed and then sintered. The diagonal diameter r 1 of the belt-shaped portion and the polar diameter r 2 of the spherical portion of the ceramic ball material are substantially spherical concave portions 7 and 8 of the molds 1 and 2.
Can be adjusted by changing the shape of.
Examples of the shape of the concave portions 7 and 8 include a shape in which a true sphere is elongated in a certain axial direction, that is, a shape in which the ratio of a certain pole diameter to a pole diameter in a direction perpendicular thereto is different. In addition, the height H of the belt-shaped portion is determined by the molds 1 and 2 shown in FIG.
The thickness can be adjusted by changing the thickness of the distal end portions 3 and 4. Further, the width W of the band-shaped portion can be adjusted by adjusting the interval between the tips 3 and 4 of the dies 1 and 2 at the time of press molding.
【００３９】また、本発明のセラミックスボール用素材
よりセラミックスボールを作製する方法としては、例え
ば上記した条件をみたすセラミックスボール用素材を、
上下に平行に設けられた研磨用板の間に挿入し、研磨用
板の運動により、セラミックスボール用素材より帯状部
を除去して真球状に加工することが挙げられる。Further, as a method for producing a ceramic ball from the ceramic ball material of the present invention, for example, a ceramic ball material satisfying the above-mentioned conditions may be used.
Inserting between polishing plates provided in parallel up and down, and removing the belt-like portion from the ceramic ball material by the movement of the polishing plate to form a true spherical shape.
【００４０】[0040]
【実施例】以下、本発明のセラミックスボール用素材の
実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the ceramic ball material of the present invention will be described below.
【００４１】実施例１〜３、比較例１〜３ 原料となる窒化ケイ素に焼結助剤、添加剤、溶剤及びバ
インダー等を加え混合、解砕し、スプレードライヤーに
て造粒を行った。Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 A sintering aid, an additive, a solvent, a binder and the like were added to silicon nitride as a raw material, mixed, pulverized, and granulated by a spray drier.
【００４２】このようにして作製した粉末をプレス成形
し、さらに脱脂、焼成を行い、焼結した後のセラミック
スボール用素材がｒ１を帯状部の対角径とし、ｒ２を略
球面状の球面部の極径とした場合、｜ｒ１−ｒ２｜ ≦
１００μｍを満たすセラミックスボール用素材を作製
した （以下、実施例１〜３とする）。The powder thus produced is press-molded, further degreased and fired, and after sintering, the ceramic ball material has a shape in which r 1 is a diagonal diameter of a band-like portion and r 2 is a substantially spherical shape. Assuming that the polar diameter of the spherical portion is | r 1 −r 2 | ≦
A material for a ceramic ball satisfying 100 μm was produced (hereinafter referred to as Examples 1 to 3).
【００４３】同様の方法により、比較例として焼結後の
セラミックスボール用素材が｜ｒ１−ｒ２｜ ＞ １０
０μｍであるものを作製した（以下、比較例１〜３とす
る）。By the same method, as a comparative example, the sintered ceramic ball material was | r 1 -r 2 |> 10
Those having a thickness of 0 μm were produced (hereinafter referred to as Comparative Examples 1 to 3).
【００４４】なお、｜ｒ１−ｒ２｜の調整は、図４に示
されるような金型において略球面状の凹部の形状を変化
させて、プレス成形することにより行った。また、ビッ
カース硬度はいずれも１５００に統一した。The adjustment of | r 1 -r 2 | was performed by press-forming while changing the shape of the substantially spherical concave portion in a mold as shown in FIG. The Vickers hardness was unified to 1500 in all cases.
【００４５】このようにして作製された実施例及び比較
例のセラミックスボール用素材を用いて、これらのセラ
ミックスボール用素材が砥石に与える影響について検討
を行った。評価は、各セラミックスボール用素材を番数
＃１８０の砥石を用いて加工する際、本発明のセラミッ
クスボール用素材１万個を１バッチとし、砥石が何バッ
チに耐えうるかを調べることにより行った。なお、実施
例１及び比較例１は結果的に５／１６インチのセラミッ
クスボールになるための素材であり、実施例２及び比較
例２は３／８インチ、実施例３と比較例３は１／２イン
チのセラミックスボールになるための素材である。Using the ceramic ball materials of the examples and the comparative examples manufactured as described above, the effect of these ceramic ball materials on the grindstone was examined. The evaluation was performed by processing 10,000 ceramic ball materials of the present invention into one batch when processing each ceramic ball material using a grindstone having a number of # 180, and examining how many batches the grindstone can withstand. . It should be noted that Example 1 and Comparative Example 1 are materials for forming a 5/16 inch ceramic ball as a result, Example 2 and Comparative Example 2 are 3/8 inch, and Example 3 and Comparative Example 3 are 1/8 inch. / 2 inch ceramic ball.
【００４６】試験の結果を表１に示す。Table 1 shows the results of the test.
【００４７】[0047]
【表１】 ｜ｒ１−ｒ２｜ ≦ １００μｍとした本発明の実施例
においては、砥石の磨耗量が少なく、いずれの実施例に
おいても砥石を長持ちさせられることが認められた。[Table 1] In the examples of the present invention in which | r 1 -r 2 | ≦ 100 μm, the amount of wear of the grindstone was small, and it was recognized that the grindstone can be prolonged in any of the examples.
【００４８】これに対して、｜ｒ１−ｒ２｜ ＞ １０
０μｍとした比較例では、砥石の磨耗が進行し、どれも
実施例１〜３の１／３程度しかもたないことが分かっ
た。On the other hand, | r 1 -r 2 |> 10
In the comparative example with 0 μm, the wear of the grindstone progressed, and it was found that all of them had only about １ ／ of Examples 1-3.
【００４９】以上のことより、帯状部の対角径と、帯状
部に垂直な極径との差を１００μｍ以下とすることで、
砥石の磨耗を抑え、砥石の寿命を長くできることが確認
された。From the above, by setting the difference between the diagonal diameter of the strip and the pole diameter perpendicular to the strip to 100 μm or less,
It was confirmed that the wear of the grindstone can be suppressed and the life of the grindstone can be prolonged.
【００５０】実施例４、５、比較例４、５ 原料となる窒化ケイ素に焼結助剤、添加剤、溶剤及びバ
インダー等を加え混合、解砕し、スプレードライヤーに
て造粒を行った。このようにして作製した粉末をプレス
成形し、さらに脱脂、焼成を行い、｜ｒ１−ｒ２｜ ≦
１００μｍを満たし、かつ帯状部の球面部からの高さ
（Ｈ）が１ｍｍ以下であるものを作製した（以下、実施
例４、５とする）。また、同様の方法を用いて、帯状部
の球面部からの高さ（Ｈ）を１．０ｍｍ超としたものを
作製した（以下、比較例４、５とする）。Examples 4 and 5, Comparative Examples 4 and 5 Sintering aids, additives, solvents, binders, etc. were added to silicon nitride as a raw material, mixed, pulverized, and granulated with a spray drier. The powder thus produced is press-formed, further degreased and fired, and | r 1 −r 2 | ≦
Ones satisfying 100 μm and having a height (H) of 1 mm or less from the spherical portion of the belt-shaped portion were produced (hereinafter referred to as Examples 4 and 5). Further, by using the same method, a belt-shaped portion having a height (H) from the spherical portion exceeding 1.0 mm was produced (hereinafter referred to as Comparative Examples 4 and 5).
【００５１】なお、各部の調整は、プレス成形する際の
金型の凹部の形状及び金型の先端部の厚さを変化させる
ことにより行った。また、ビッカース硬度はいずれも１
５００に統一した。The adjustment of each part was carried out by changing the shape of the concave portion of the mold and the thickness of the tip of the mold during press molding. The Vickers hardness is 1
Unified to 500.
【００５２】このようにして作製された実施例及び比較
例のセラミックスボール用素材を用いて、これらのセラ
ミックスボール用素材が砥石に与える影響について検討
を行った。評価は、実施例１と同様の方法によりラッピ
ング加工の砥石の耐久性で調べた。なお、実施例４、５
及び比較例４、５はいずれも最終的に５／１６インチの
セラミックスボールを形成するための素材とした。Using the ceramic ball materials of the examples and comparative examples manufactured as described above, the influence of these ceramic ball materials on the grindstone was examined. The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 by examining the durability of the lapping grindstone. Examples 4 and 5
In each of Comparative Examples 4 and 5, a material for finally forming a ceramic ball of 5/16 inch was used.
【００５３】試験の結果を表２に示す。Table 2 shows the test results.
【表２】 表２に示される結果から明らかなように、帯状部の球面
部からの高さ（Ｈ）を１ｍｍ以下としたものでは、１５
回以上の加工まで砥石が耐えられることが分かった。[Table 2] As is clear from the results shown in Table 2, when the height (H) of the belt-shaped portion from the spherical portion was 1 mm or less, 15
It was found that the grindstone can withstand more than one machining.
【００５４】これに対して、帯状部の球面部からの高さ
を１ｍｍ超とした比較例では、砥石が７回の加工までし
か耐えられないことが分かった。On the other hand, in the comparative example in which the height of the belt-like portion from the spherical portion was more than 1 mm, it was found that the grindstone could withstand only up to seven machining operations.
【００５５】以上のことより、帯状部の球面部からの高
さ（Ｈ）を１．０ｍｍ以下にすることによって、砥石の
磨耗を抑制し、砥石の寿命を延ばすことができることが
分かった。From the above, it was found that by setting the height (H) of the belt-shaped portion from the spherical portion to 1.0 mm or less, the wear of the grindstone can be suppressed and the life of the grindstone can be extended.
【００５６】実施例６、７、比較例６、７ 原料となる窒化ケイ素に焼結助剤、添加剤、溶剤及びバ
インダー等を加え混合、解砕し、スプレードライヤーに
て造粒を行った。このようにして作製した粉末をプレス
成形し、さらに脱脂、焼成を行い、焼結した後のセラミ
ックスボール用素材が｜ｒ１−ｒ２｜ ≦ １００μｍ
を満たし、かつ帯状部の幅（Ｗ）が５ｍｍ以下のものを
作製した（以下、実施例６、７とする）。また同様の方
法により、帯状部の幅（Ｗ）が５ｍｍ超のものを作製し
た（以下、比較例６、７とする）。Examples 6 and 7, Comparative Examples 6 and 7 A sintering aid, an additive, a solvent, a binder and the like were added to silicon nitride as a raw material, mixed, pulverized, and granulated by a spray drier. The powder thus produced is subjected to press molding, further degreasing and firing, and the sintered ceramic ball material is | r 1 -r 2 | ≦ 100 μm
And the width (W) of the strip was 5 mm or less (hereinafter referred to as Examples 6 and 7). Further, in the same manner, a belt-shaped portion having a width (W) of more than 5 mm was produced (hereinafter referred to as Comparative Examples 6 and 7).
【００５７】なお、各部の調整は、プレス成形する際の
金型の凹部の形状、金型間の間隔等を変化させることに
より行った。また、ビッカース硬度はいずれも１５００
に統一した。The adjustment of each part was carried out by changing the shape of the concave portion of the mold during press molding, the interval between the molds, and the like. The Vickers hardness was 1500
Unified.
【００５８】このようにして作製された実施例及び比較
例のセラミックスボール用素材を用いて、これらのセラ
ミックスボール用素材が砥石に与える影響について検討
を行った。評価は、実施例１と同様の方法によりラッピ
ング加工の砥石の耐久性で調べた。なお、実施例６、７
及び比較例６、７はいずれも５／１６インチのセラミッ
クスボールを形成するための素材である。Using the ceramic ball materials of the examples and comparative examples manufactured as described above, the effect of these ceramic ball materials on the grindstone was examined. The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 by examining the durability of the lapping grindstone. Examples 6 and 7
And Comparative Examples 6 and 7 are both materials for forming a ceramic ball of 5/16 inch.
【００５９】試験の結果を表３に示す。Table 3 shows the test results.
【表３】 帯状部の幅（Ｗ）を５ｍｍ以下とした本発明の実施例に
おいては、砥石の磨耗量が少なく、１０回の加工にまで
砥石が耐えられることがことが分かった。[Table 3] In the example of the present invention in which the width (W) of the belt-shaped portion was 5 mm or less, it was found that the amount of wear of the grindstone was small, and the grindstone could withstand up to 10 times of processing.
【００６０】これに対して、帯状部（Ｗ）を５ｍｍ超と
した比較例においては、砥石の磨耗量が多く、砥石が５
回の加工までしか耐えられないことが分かった。On the other hand, in the comparative example in which the band (W) exceeds 5 mm, the amount of wear of the grindstone was large, and
It turned out that it can only withstand the processing up to the number of times.
【００６１】以上のことより、帯状部の幅は研磨材の磨
耗に大きな影響を与えることが分かり、特に帯状部の幅
が５ｍｍを超える場合には、砥石の磨耗が顕著になり、
砥石の耐久性を著しく落とすことが分かった。From the above, it can be seen that the width of the band has a great effect on the wear of the abrasive, and particularly when the width of the band exceeds 5 mm, the wear of the grindstone becomes remarkable,
It was found that the durability of the whetstone was significantly reduced.
【００６２】実施例８〜１１、比較例８〜１１ 原料となる窒化ケイ素に焼結助剤、添加剤、溶媒及びバ
インダー等を加え混合、解砕し、スプレードライヤーに
て造粒を行った。このようにして作製した粉末をプレス
成形し、さらに脱脂、焼成を行いビッカース硬度の異な
るセラミックスボール用素材を作製した（実施例８〜１
１）。Examples 8 to 11 and Comparative Examples 8 to 11 A sintering aid, an additive, a solvent, a binder and the like were added to silicon nitride as a raw material, mixed, pulverized, and granulated with a spray drier. The powder thus produced was press-molded, and further degreased and fired to produce ceramic ball materials having different Vickers hardness (Examples 8 to 1).
1).
【００６３】なお、セラミックスボール用素材は５／１
６インチ用とし、｜ｒ１−ｒ２｜を６０μｍ、帯状部の
球面部からの高さ（Ｈ）を０．８ｍｍ、帯状部の幅
（Ｗ）を２ｍｍに統一した。The material for ceramic balls is 5/1
For 6 inches, | r 1 −r 2 | was unified to 60 μm, the height (H) from the spherical portion of the band portion to 0.8 mm, and the width (W) of the band portion to 2 mm.
【００６４】また、上記実施例との比較のために、｜ｒ
１−ｒ２｜を１１０μｍに変え、上記実施例と同様にビ
ッカース硬度を変えたセラミックスボール用素材を作製
した（比較例８〜１１）。なお、比較例においては、｜
ｒ１−ｒ２｜を１１０μｍとした以外は上記実施例と同
様の形状とした。For comparison with the above embodiment, | r
1 -r 2 | changed to 110 [mu] m, to produce a ceramic ball materials with different Vickers hardness similar to the above examples (Comparative Examples 8 to 11). In the comparative example, |
The shape was the same as that of the above example except that r 1 -r 2 | was 110 μm.
【００６５】次に、各セラミックスボール用素材に対
し、実施例１と同様にラッピング加工を行い砥石の耐久
性を確認した。また、ラッピング加工によりベアリング
ボールを作製し、各ベアリングボールに対して転がり寿
命試験を行った。Next, lapping was performed on each ceramic ball material in the same manner as in Example 1 to confirm the durability of the grindstone. In addition, bearing balls were produced by lapping, and rolling life tests were performed on each bearing ball.
【００６６】転がり寿命試験としては、スラスト試験機
を用い、相手材がＳＵＪ２鋼製の平板上を回転させる方
法で、荷重は１球あたり最大接触応力５．９ＧＰａ、回
転数１２００ｒｐｍ、タービン油の油浴潤滑条件下で最
高４００時間まで行い、各ベアリングボールの表面が剥
離するまでの転がり寿命を測定することにより対応し
た。各試験結果を表４に示す。なお、表４の転がり寿命
試験の結果については、４００時間以上剥離しなかった
ものを転がり寿命「良好」とし、４００時間未満で剥離
したものを「不良」とした。The rolling life test was carried out by using a thrust tester and rotating the mating material on a flat plate made of SUJ2 steel. The load was 5.9 GPa maximum contact stress per ball, the number of revolutions was 1200 rpm, and the oil of turbine oil was used. The operation was performed for up to 400 hours under bath lubrication conditions, and the rolling life until the surface of each bearing ball was peeled was measured. Table 4 shows the test results. In addition, as for the results of the rolling life test in Table 4, those that did not peel off for 400 hours or more were determined to have "good" rolling life, and those that peeled off for less than 400 hours were determined to be "bad".
【００６７】[0067]
【表４】 表４から分かる通り、ビッカース硬度が１４００以上と
なると、本発明の効果が一層顕著となることが分かる。[Table 4] As can be seen from Table 4, when the Vickers hardness is 1400 or more, the effect of the present invention is more remarkable.
【００６８】また、硬度が低い実施例８および比較例８
のセラミックスボール用素材においては、共に砥石の耐
久回数を１０回以上とすることができるものの、このよ
うなビッカース硬度の低いものは転がり寿命が十分では
ないため、ベアリングボール等の用途に適用することは
困難である。Further, Example 8 and Comparative Example 8 having low hardness
In the material for ceramic balls, the durability of the grindstone can be increased to 10 times or more, but such a material having a low Vickers hardness does not have sufficient rolling life, so it should be applied to applications such as bearing balls. It is difficult.
【００６９】以上のことより、本発明のセラミックスボ
ール用素材は、特に硬度が高く、転がり寿命が必要とさ
れるもの、例えば窒化ケイ素からなるビッカース硬度が
１４００以上のベアリングボールの作製に有効であると
言える。As described above, the ceramic ball material of the present invention is particularly effective for producing a ball having a high hardness and requiring a long rolling life, for example, a bearing ball made of silicon nitride and having a Vickers hardness of 1400 or more. It can be said.
【００７０】[0070]
【発明の効果】本発明のセラミックスボール用素材は容
易に加工を行え、かつセラミックスボール用素材の加工
に用いる研磨材、砥石等の磨耗、損傷を大幅に抑制する
ことができる。The ceramic ball material of the present invention can be easily processed, and the wear and damage of abrasives, grindstones and the like used for processing the ceramic ball material can be greatly suppressed.
【図１】 一般的な金型を示した断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a general mold.
【図２】 従来のセラミックスボール用素材を示した断
面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional ceramic ball material.
【図３】 本発明のセラミックスボール用素材の一例を
示した断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a ceramic ball material of the present invention.
【図４】 本発明のセラミックスボール用素材の作製に
用いられる金型の一例を示した断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a mold used for producing a ceramic ball material of the present invention.
【符号の説明】 ５……セラミックスボール用素材 ６……帯状部[Explanation of Signs] 5: Material for ceramic balls 6: Band-shaped part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 功 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高尾 実 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4G001 BA32 BB32 BC51 BD12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Isao Ikeda, Isao Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Works Co., Ltd. (72) Minoru Takao 8, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa, Japan 4G001 BA32 BB32 BC51 BD12
Claims (8)
部に円周方向全体にわたる帯状部が形成されたセラミッ
クスボール用素材において、 前記帯状部の対角径と前記球面部の極径との差が１００
μｍ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。1. A ceramic ball material having a substantially spherical spherical portion at both ends and a belt-like portion extending in the entire circumferential direction at a center portion, wherein a diagonal diameter of the belt-like portion and a spherical portion of the spherical portion are defined. The difference from the pole diameter is 100
A material for ceramic balls having a diameter of not more than μm.
以下であることを特徴とする請求項１記載のセラミック
スボール用素材。2. The height of the strip from the spherical surface is 1 mm.
2. The ceramic ball material according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載のセラ
ミックスボール用素材。3. The ceramic ball material according to claim 1, wherein the width of the strip is 5 mm or less.
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の
セラミックスボール用素材。4. The ceramic ball material according to claim 1, wherein the spherical portion has a pole diameter of 50 mm or less.
徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のセラミッ
クスボール用素材。5. The ceramic ball material according to claim 1, wherein the material is a bearing ball material.
とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のセラミック
スボール用素材。6. The ceramic ball material according to claim 1, which is mainly composed of silicon nitride.
とを特徴とする請求項６記載のセラミックスボール用素
材。7. The ceramic ball material according to claim 6, wherein the Vickers hardness is 1400 or more.
端部に略球面状の球面部を有し、中央部に円周方向全体
にわたる帯状部が形成された形状にプレス成形し、その
後焼成を行い、前記帯状部の対角径と前記球面部の極径
との差を１００μｍ以下としたセラミックスボール用素
材を作製する工程と、 前記セラミックスボール用素材を研磨する工程とからな
ることを特徴とするセラミックスボールの製造方法。8. A powder mainly composed of silicon nitride is press-molded into a shape having substantially spherical spherical portions at both ends and a belt-like portion extending over the entire circumferential direction at a center portion, and then firing. Producing a ceramic ball material having a difference between the diagonal diameter of the strip portion and the polar diameter of the spherical portion of 100 μm or less; and polishing the ceramic ball material. Manufacturing method of ceramic balls.
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