JP2001335369A - 窒化ケイ素セラミックス焼結体およびそれを用いた耐摩耗性部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードディスクドライブ用ベアリング部材の
ような電子機器用耐摩耗性部材に用いた際に優れた耐摩
耗性を示すと共に、摩擦熱の放熱性の良好な窒化ケイ素
セラミックス焼結体およびそれを用いた耐摩耗性部材を
提供する。 【解決手段】 ３ａ族化合物、２a族及び４a族化合物の
少なくとも１種以上を所定量含有させた窒化ケイ素焼結
体に、SiC等の炭化物を１〜５重量部含有させることに
より、窒化ケイ素結晶粒子の異常粒成長を抑制すると共
に熱伝導率の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性に優れか
つ耐摩耗性に優れた窒化ケイ素セラミックス焼結体およ
びそれを用いた耐摩耗性部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化ケイ素セラミックス焼結体は酸化ア
ルミニウムなどの酸化物系のセラミックスと比較し機械
的強度が高く、耐摩耗性に優れ、高信頼性が要求される
ベアリングボール、カムローラなどの自動車部品、ロー
ラなどの各種耐摩耗性部材に使用されている。耐摩耗性
部材の一種として、ハードディスクドライブ（HDD）等
を回転駆動させるスピンドルモータの軸受部を構成する
ベアリングボールにも適用されるようになっている。こ
のようなスピンドルモータにおいても窒化ケイ素セラミ
ックス焼結体からなるベアリングボールは優れた耐摩耗
性を示していた。しかしながら、近年、このハードディ
スクドライブ等の電子機器の高容量化に伴いスピンドル
モータを５０００ｒｐｍ、さらには８０００ｒｐｍ以上
と高速回転せねばならなくなっていた。このような高速
回転となった場合、従来の窒化ケイ素セラミックス焼結
体は熱伝導率が１０〜３０W/m・ｋ程度であったためモ
ータの回転駆動に伴い発生する摩擦熱を効率よく発散す
ることができずにいた。熱の発散が十分でないとベアリ
ング部材が必要以上に熱を有してしまい電子回路の誤動
作等の不具合の原因となってしまう。

【０００３】また、ハードディスクドライブ等の電子機
器に用いるベアリングボールは直径が３ｍｍ以下と小さ
く、窒化ケイ素セラミックス焼結体でこのような小さな
部材を作製した場合、耐摩耗性にバラツキが生じること
が多かった。通常、窒化ケイ素結晶粒子は所定のアスペ
クト比を持つ構造を有しているが、従来の窒化ケイ素セ
ラミックス焼結体はこの結晶粒子のサイズにバラツキが
大きく異常粒成長がみられ、これが耐摩耗性のバラツキ
の原因になっていた。一方、熱伝導率が60W/m・k以上と
高い窒化ケイ素焼結体として例えば特開平７−１４９５
８８号公報のような粒界相を結晶化させたものが開発さ
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１４９５８８号公報に開示された高熱伝導性窒化ケ
イ素焼結体はあくまで半導体回路基板に用いることを主
体としたものであるため、例えばベアリングボールなど
の各種耐摩耗性部材に用いた場合、必ずしも耐摩耗性が
十分ではなかった。また、前述の通り、電子機器用耐摩
耗性部材で用いられる場合、従来の熱伝導率が１０〜３
０W/m・k程度の窒化ケイ素では、熱伝導率が低く、電子
機器内での放熱性を妨げ、電子回路の誤動作の原因にな
り、信頼性を妨げていた。さらに、従来の熱伝導率が１
０〜３０W/m・k程度の窒化ケイ素では窒化ケイ素結晶粒
子サイズのばらつきが大きく、耐摩耗特性のバラツキの
原因となっていた。従って、現状では耐摩耗性及び熱伝
導性の両方の特性に優れた窒化ケイ素セラミックス焼結
体の開発は十分であるとは言えなかった。特に、電子機
器用耐摩耗性部材であるハードディスクドライブ等の電
子機器用ベアリング部材の分野においては、耐摩耗性お
よび熱伝導性の良い窒化ケイ素セラミックス焼結体の要
望は強かった。そこで本発明では、熱伝導性および耐摩
耗性の両方の特性に優れた窒化ケイ素セラミックス焼結
体およびそれを用いた耐摩耗性部材の提供を目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化ケイ素セラ
ミックス焼結体は、焼結体の結晶粒子の成長のバラツキ
を低減し、耐摩耗性を向上させるだけでなく、高熱伝導
率により、電子機器用耐摩耗性部材に用いた場合の放熱
性を向上させることを可能とするものである。このよう
な窒化ケイ素セラミックス焼結体を為し得るために、本
発明では、３ａ族元素の酸化物または窒化物を少なくと
も１種類以上を５〜１５重量部、２a族及び４a族の酸化
物または窒化物の少なくとも１種以上を0.5〜3.0重量
部、炭化物を１〜５重量部含有し、窒化ケイ素結晶およ
び粒界相からなる構成を具備することにより熱伝導率が
５０W/m・K以上為し得た。また、炭化物が炭化珪素であ
ることが好ましい。また、 （３ａ族元素の酸化物また
は窒化物の量／２a族及び４a族の酸化物または窒化物の
量）の含有量比率、粒界相中における結晶化合物層の粒
界相全体に対する割合が２０％以上であること、さらに
は窒化ケイ素セラミックス焼結体における窒化ケイ素結
晶粒子の最大径が１０μｍ以下、最小径が３μｍ以下と
様々な項目を制御することにより熱伝導率の向上だけで
はなく、強度および耐摩耗性の向上をも為し得ることを
可能にしている。

【０００６】本発明の窒化ケイ素セラミックス焼結体は
熱伝導性および耐摩耗性に優れることから、例えばハー
ドディスクドライブ用ベアリングボールのような電子機
器用耐摩耗性部材に用いた場合に耐摩耗性のバラツキを
低減すると共に放熱性に優れることから摩擦熱による電
子機器への不具合を低減することを実現するものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の窒化ケイ素セラミ
ックス焼結体およびそれを用いた耐摩耗性部材の実施の
形態について説明する。本発明によれば、窒化ケイ素
に、炭化物、好ましくは炭化ケイ素を１〜５重量部を加
えることにより、熱伝導率50W/m・k以上を達成すること
が可能となる。炭化物としては、炭化ケイ素の他に、周
期律表４ａ族、５ａ族、６ａ族、７ａ族元素の炭化物、
例えばニオブ、タングステン、クロム、タンタル、ジル
コニウム、マンガン、ハフニウム、チタン、モリブデン
が適用可能であり、さらには炭化ホウ素も適用可能であ
る。

【０００８】また、これら炭化物は１種のみであっても
良いし、２種以上を組合せて使用してもよい。本発明の
窒化ケイ素セラミックス焼結体は主として耐摩耗性部材
に用いるものであることから、そこに添加する炭化物と
しても耐摩耗性のある材料が好ましく、耐摩耗性を考慮
すると前述の炭化物、好ましくは炭化ケイ素となる。

【０００９】炭化物粒子のサイズは特に限定されるもの
ではないが、好ましくは最大径１μｍ以下である。前述
の通り本発明の窒化ケイ素セラミックス焼結体は主とし
て耐摩耗性部材に用いるものであるため、炭化物粒子の
一部は窒化ケイ素セラミックス焼結体の摺動表面にも存
在する状態となる。このとき表面に存在する炭化物粒子
が１μｍを超えると窒化ケイ素セラミックス焼結体の摩
耗面において該炭化物粒子が主として摺動する個所がで
きてしまうことから摺動特性にバラツキができてしま
う。また、あまり炭化物粒子のサイズが大きいと後述す
る３ａ族元素化合物等からなる粒界相に悪影響を与え、
焼結性の阻害および機械的強度を低下させる原因となっ
てしまう。

【００１０】また、炭化物粒子の形態としては、ウイス
カや繊維状のものではなく粉末粒子であることが好まし
い。例えば、ベアリングボールのような耐摩耗性部材に
適用する場合、添加した炭化物が繊維であると摩耗面に
炭化物繊維が存在する状態になってしまい相手部材への
攻撃性を高めてしまうため好ましくない。

【００１１】炭化物の含有量は１〜５重量部、好ましく
は３〜５重量部である。含有量が１重量部未満である場
合、含有させる効果がなく、逆に５重量部を超えると添
加の効果が飽和状態になるだけでなく、窒化ケイ素セラ
ミックス焼結体の強度ばらつきの原因となる。また、こ
れら炭化物は熱伝導性を向上させる効果だけではなく、
窒化ケイ素焼結体の窒化ケイ素結晶粒子の異常粒成長を
抑制する効果も有している。従来の窒化ケイ素結晶粒子
はアスペクト比が１〜２０程度の長楕円形状の粒子がラ
ンダムに存在していたため、結果として耐摩耗性にバラ
ツキが生じ易かった。それに対し本発明では前述のよう
に炭化物を１〜５重量部含有させることにより、窒化ケ
イ素結晶粒子の最大径を１０μｍ以下、好ましくは３〜
１０μｍ、最小径を３μｍ以下の均一な結晶粒子のみに
制御することが可能となる。

【００１２】なお、本発明の最大径とはアスペクト比の
長軸ものであり、最小径とはアスペクト比の短軸を示す
ものである。

【００１３】このように窒化ケイ素結晶粒子サイズを制
御することにより耐摩耗性のバラツキを抑制することが
可能となる。例えば、最大径１０μｍを超えた異常粒成
長を無くすことにより、相手部材との摩擦係数を低減さ
せることができる。特に、電子機器用耐摩耗性部材であ
るハードディスクドライブ等のベアリングボールのよう
に直径が３ｍｍ以下と小さな耐摩耗性部材においてその
効果は顕著である。これは直径が３ｍｍ以下と小さくな
ることにより、窒化ケイ素セラミックス焼結体の摩耗面
に存在する個々の窒化ケイ素結晶粒子の影響が大きくな
るためであると考えられる。このような観点からすると
ベアリングボールの直径は小さい程本発明の効果を得易
く、ベアリングボールの直径は３ｍｍ以下、さらには２
ｍｍ以下と小さいものほど好ましいこととなる。

【００１４】また、相手部材との摩擦係数を低減させる
ことが可能となることから、ハードディスクドライブの
駆動に伴うノイズ発生量を低減することが可能となるた
め、結果的にハードディスクドライブの寿命を長くする
効果も有する。さらに、高熱伝導であるため、電子機器
内での放熱性にも優れ、回路の誤動作を防ぐことも可能
となる。

【００１５】次に、その他の含有成分について説明す
る。本発明の窒化ケイ素窒化ケイ素セラミックス焼結体
においては焼結助剤として、周期表３ａ族元素の酸化物
または窒化物の少なくとも１種類以上を５〜１５重量部
含み、かつ２ａ及び４ａ族元素の酸化物または窒化物を
0.5〜3.0重量部含有するものである。これら３ａ族元素
の酸化物または窒化物は、焼結促進剤として機能するも
のであり、Ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌａ，Ｓｃ，Ｐｒ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｓｍ，Ｇｄなどの酸化物または窒化
物の少なくとも１種が好ましく、２種以上を組合せるこ
とも可能である。含有量は５〜１５重量部が好ましく、
５重量部未満では焼結性が劣化するため窒化ケイ素のα
→β転移が不十分になり、アスペクト比のばらつきがで
やすく、結果として熱伝導性及び強度の低い焼結体しか
得られなくなる。一方、１５重量部を超えると、粒成長
し過ぎ異常粒成長を招き、また粒界相量が多くなりすぎ
るため、こちらも結果として熱伝導性、摩耗特性及び強
度が低い焼結体しか得られなくなる。

【００１６】また、２ａ族または４ａ族の酸化物または
窒化物は、上記３ａ族元素化合物の焼結促進剤としての
効果をさらに促進させると共に低温での緻密化を可能に
する。したがって、窒化ケイ素結晶粒子の粒成長を抑制
することが可能となる。つまり、本発明の窒化ケイ素セ
ラミックス焼結体は、前述の炭化物および２ａ族または
４ａ族の酸化物または窒化物の両方を添加含有させるこ
とにより、相乗的に窒化ケイ素結晶粒子の異常粒成長を
無くすことを可能にしたものである。

【００１７】２ａ族または４ａ族の酸化物または窒化物
としては、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの酸化
物または窒化物が好ましく、含有量は0.5〜3.0重量部が
好ましい。0.5重量部未満では添加の効果がなく、3.0重
量部を超えると添加の効果が飽和するだけでなく、粒界
相量が多くなりすぎ、結果として熱伝導性、摩耗特性及
び強度が低い焼結体しか得られなくなる。さらに、３ａ
族元素の酸化物または窒化物の合計量を合計量（１）、
２ａ族または４ａ族の酸化物または窒化物の合計量を合
計量（２）とした場合、［合計量（１）／合計量
（２）］の比率が少なくとも２以上、さらには３以上で
あることが好ましい。前述の通り、３ａ族並びに２ａ族
または４ａ族元素の化合物は、粒界相を形成するもので
あるが、［合計量（１）／合計量（２）］の比率が２未
満であると、後述する粒界相の結晶化を行い難いため好
ましい形態とは言えない。

【００１８】以上のように本発明の窒化ケイ素セラミッ
クス焼結体は、３ａ族元素の酸化物または窒化物の少な
くとも１種類以上を５〜１５重量部、２a族及び４a族の
酸化物または窒化物の少なくとも１種以上を0.5〜3.0重
量部、炭化物を１〜５重量部含有し、窒化けい素結晶お
よび粒界相からなる構成を有することにより、熱伝導率
が５０W/m・K以上を為し得るものである。

【００１９】さらに熱伝導率を向上させる方法として、
粒界相の結晶化がある。窒化ケイ素セラミックス焼結体
中の全粒界相量に対して２０％以上を結晶化させること
により熱伝導率を確実に70W/m・k以上さらには90W/m・k
以上とすることができる。従って、耐摩耗性部材の用途
に応じて、より高い熱伝導率が必要な場合は粒界相の結
晶化を行うことが望ましい。なお、粒界相の結晶化につ
いては必ずしも必須構成ではなく要求特性に応じ適宜選
択可能である。

【００２０】粒界相の結晶化を行うと粒界相のヤング率
が小さくなるため、繰り返し疲労特性が低下し、窒化ケ
イ素セラミックス焼結体の耐摩耗性が低下することが考
えられるが、例えばハードディスクドライブ等の電子機
器用耐摩耗性部材においては、通常の一般工作機械の耐
摩耗性部材と比較して耐摩耗性部材にかかる荷重が小さ
いこと、さらには一般工作機械のような激しい振動を伴
う環境で使用されるものではないことから粒界相の結晶
化に伴う若干の繰り返し疲労特性低下は特に問題とはな
らない。むしろ、熱伝導性の向上により摺動摩擦熱によ
る電子機器への悪影響を低減できることから電子機器の
長寿命化を為し得ることも可能である。例えば、ハード
ディスクドライブ等の電子機器に用いられる小型モータ
は、コンパクトに設計されているため摺動に伴う熱を効
率よく放熱するための放熱部材をさらに追加で設けるこ
とは難しい。そのため本発明のように放熱性のよい材料
を用いることにより放熱効果を上げることは重要なこと
である。

【００２１】従って、本発明の窒化ケイ素セラミックス
焼結体であれば熱伝導率50W/m・k以上と優れた熱伝導率
を有するだけでなく、窒化ケイ素結晶粒子の異常粒成長
を抑制していることから４点曲げ強度が600MPa以上かつ
無潤滑下での摩擦係数が0.3以下と優れた強度並びに耐
摩耗性をも具備することが可能となる。

【００２２】さらには、本発明の窒化ケイ素セラミック
ス焼結体を耐摩耗性部材、例えばベアリングボールに適
用した場合、その圧砕強度が２００MPa以上と優れた特
性をも示す。そのため直径が３ｍｍ以下、さらには２ｍ
ｍ以下と小型のベアリングボールに用いた場合に、特に
有効である。なお、本発明の耐摩耗性部材として主にベ
アリングボールについて説明しているが、本発明の窒化
ケイ素セラミックス焼結体を他の耐摩耗性部材に適用し
てもよいことは言うまでもない。他の耐摩耗性部材とし
ては、ころベアリング、動圧軸受、カムローラなどの自
動車部品、圧延ローラなどの各種耐摩耗性部材が挙げら
れる。また、本発明の窒化ケイ素セラミックス焼結体を
一般工作機械のベアリング部材として用いてもよいこと
は言うまでもない。

【００２３】次に製造方法について説明する。製造方法
は特に限定されるものではないが、例えば以下のような
方法がある。

【００２４】まず、原料粉として、窒化ケイ素粉末、周
期律表３ａ族元素の酸化物或いは窒化物の粉末、２ａ族
及び４ａ族元素の酸化物或いは窒化物の粉末、炭化物粉
末を所定量添加混合し、原料混合体を調製する。

【００２５】次いで、得られた原料混合体を金型プレス
等の汎用の成形法によって、所定の形状の成形体（セラ
ミックス混合物成形体）とした後、この成形体を窒素ガ
スあるいはアルゴンガス等の非酸化雰囲気中で、１４０
０〜１９００℃の温度で所定時間焼結する。焼結条件と
しては１４００〜１７００℃の間の加熱時間が１時間以
上かつ１７００〜１９００℃までの加熱時間が３時間以
上の２段階焼結が好ましい。１４００℃〜１７００℃の
範囲で窒化ケイ素はα→βへ転移するため、ある一定時
間以上加熱することにより、均一な組織を形成できる。
また、１７００℃〜１９００℃での加熱時間を最初の加
熱時間より長く設けることにより、緻密化が促進される
だけでなく、アスペクト比のバラツキを小さくできる。

【００２６】なお、上記焼結操作は、常圧焼結法によっ
ても、あるいはその他の焼結法、例えば、ホットプレス
法、雰囲気加圧焼結法、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ）等
を適用して実施してもよい。特に、ボールベアリング用
では、上記のいずれかの焼結法により得られた焼結体を
さらに雰囲気加圧焼結法或いは熱間静水圧焼結法を再び
適用することが好ましい。

【００２７】また、粒界相の結晶化を行う場合は、焼結
後に主として焼結助剤からなる液相が凝固する温度まで
に至る焼結体の冷却速度を毎時１００℃以下に徐冷する
ことにより粒界相の結晶化を促進することが可能とな
る。

【００２８】

【実施例】（実施例１ 〜１３及び比較例１〜５）窒化
ケイ素粉末及び焼結助剤を表１に示した割合で混合し、
窒化ケイ素製の容器とボールからなるボールミルで９０
時間混合した。その後スラリーを適当な容器に移し数時
間乾燥させた。その後、ＰＶＡ水溶液を加え、攪拌後、
５００μｍの篩で通篩することにより混合原料粉末を調
整した。得られた混合原料粉末は９８ＭＰａで金型プレ
スし、次いで３００ＭＰａの静水圧成形を行ない、成形
体を得た。得られた成形体を脱脂した後、その後窒素雰
囲気中で表１に示す焼結温度にて２時間焼結を行なうこ
とにより各実施例となる窒化ケイ素セラミックス焼結体
を得た。

【００２９】なお、各実施例の試験片は各JISで指定さ
れたサイズを用いた。また添加した炭化ケイ素の最大径
は１μｍ以下とした。

【００３０】得られた窒化ケイ素セラミックス焼結体に
対し、室温４点曲げ強度（ＪＩＳＲ１６０１）にて測定
を行なった。また、熱伝導率は、熱拡散率測定（ＪＩＳ
Ｒ１６１１）により測定を行なった。摩耗試験はボール
オンディスク法による摩耗試験（ＪＩＳ Ｒ１６１３）
に準じた方法で測定した。また、窒化ケイ素結晶粒子の
最大径および最小径を測定するために各実施例の試験片
の単位面積１００μｍ×１００μｍについて任意の内部
２ヶ所、表面２ヶ所を測定し、その範囲における窒化ケ
イ素結晶粒子の最大径および最小径を測定した。

【００３１】比較のために、本発明の範囲外である組成
を具備する窒化ケイ素セラミックス焼結体を用意し、実
施例と同様の測定を行った。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１から分かる通り、本発明の実施例の窒
化ケイ素セラミックス焼結体においては、４点曲げ強度
が６００MPa以上、摩耗係数0.3以下、熱伝導率が50W/m
・k以上と優れた特性を示すことが分かった。それに対
し、比較例の４点曲げ強度、摩耗係数、熱伝導率のすべ
てを満たすものはなかった。また、表中には示さないが
各実施例の窒化ケイ素セラミックス焼結体において窒化
ケイ素結晶粒子の最大径は３〜１０μｍ、最小径は３μ
ｍ以下となっており異常粒成長は確認されなかった。そ
れに対し、炭化ケイ素の添加されていない比較例１およ
び比較例２については最大径１８μｍの異常粒成長した
粗大粒子が確認されており、これが摩耗係数の原因にな
ったものと考えられる。

【００３４】（実施例１４〜２６及び比較例６〜１０）
次に、実施例１〜１３および比較例１〜５と同様の組成
を用い、焼結条件を窒素雰囲気中１６００℃×２時間の
常圧焼結を行った後、熱間静水圧プレスを1850℃×５時
間行うことにより直径２ｍｍのベアリングボールを作製
した。このベアリングボールに対し、 圧砕試験を行っ
た結果を表２に示す。なお、各ベアリングボールの表面
はグレード３に相当する表面研磨を施したものとする。
また、圧砕荷重については、「旧ＪＩＳ−Ｂ１５０１」
の測定法に準じ、インストロン型試験機で荷重をかけ、
破壊時の荷重を記録して圧砕荷重とした。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２から分かる通り、本発明の耐摩耗性部
材であるベアリングボールは圧砕荷重２００MPa以上と
優れていることが判明した。このように本発明のベアリ
ングボールは圧砕荷重についても優れた特性を示すこと
が判明した。なお、念のため窒化ケイ素結晶粒子の最大
径および最小径を測定したところ、いずれも最大径３〜
１０μｍ、最小径３μｍ以下であった。

【００３７】（実施例２７〜３０）次に実施例２および
実施例１５の窒化ケイ素セラミックス焼結体並びにベア
リングボールを用い焼結後の徐冷速度を変えることによ
り表３に示したように粒界相の結晶化率を変化させたも
のを作製し、実施例２および実施例１５と同様の測定を
行った。その結果を表３に表示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から分かる通り、粒界相の結晶化率を
上げることにより熱伝導率は向上することが分かった。
同様に摩耗係数および曲げ強度に関して若干の低下が確
認されたが、いずれも摩耗係数0.3以下、かつ４点曲げ
強度600MPa以上と優れた特性が確認された。

【００４０】（実施例３１〜３３）次に、実施例２およ
び実施例１５の窒化ケイ素セラミックス焼結体並びにベ
アリングボールを用い、添加する炭化ケイ素粒子の最大
径を表４に示すように変えたものを作製し、実施例２お
よび実施例１５と同様の測定を行った。その結果を表４
に示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】表４から分かる通り、炭化物粒子の最大径
が１μｍ以下のものが優れた特性を示すことが判明し
た。

【００４３】（実施例３４〜３５および比較例１１）実
施例１４、実施例２３、比較例９のベアリングボールを
用い、回転軸およびボール受け部をSUJ2鋼からなるベア
リング部材を作製し、高速回転させた場合の外輪の温度
上昇を測定した。測定条件は、グリース潤滑下で２００
０ｒｐｍ、５０００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０
００ｒｐｍでそれぞれ回転させた場合の、最初の１時間
における温度と、１０時間後の温度を比較し、［（１０
時間後の外輪の温度）−（１時間後の外輪の温度）］の
温度差を測定した。その結果を図１に示す。

【００４４】図１から分かる通り、本発明の窒化ケイ素
セラミックス焼結体を用いたベアリングボールは熱伝導
性が良いことから放熱性に優れ、外輪の温度上昇を防ぐ
ことが可能となる。なお、実施例においてはベアリング
ボールについてのみ検討したが、例えば、ころや動圧軸
受等の各種電子機器用ベアリング部材に用いても優れた
特性を示すことは言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】本発明のように炭化物を有した所定の組
成を満たす窒化ケイ素セラミックス焼結体は、熱伝導
率、曲げ強度、摩擦係数に優れることから耐摩耗性部
材、例えばハードディスクドライブ用ベアリング部材に
用いた場合に優れた耐摩耗性を示す。また、熱伝導性に
優れることから放熱性にも優れ、摩擦熱による影響を抑
制しなければならない電子機器用耐摩耗性部材に用いた
場合に摩擦熱による不具合を無くすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例３４、実施例３５および比較例１１の
ベアリングボールを用いた際の外輪の温度上昇の一例を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J030 EA22 EB02 EC04 3J101 AA02 BA10 EA44 EA75 FA31 FA60 GA01 GA53 3J103 AA02 FA01 FA12 FA13 GA02 GA52 HA03 HA17 HA51 4G001 BA05 BA06 BA08 BA09 BA11 BA12 BA13 BA14 BA22 BA24 BA32 BB06 BB08 BB09 BB11 BB12 BB13 BB14 BB22 BB24 BB32 BC43 BC52 BC56 BC57 BC73 BD03 BD12 BD13 BD14 BE22 BE26

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３ａ族元素の酸化物または窒化物を
   少なくとも１種類以上を５〜１５重量部、２a族及び４a
   族の酸化物または窒化物の少なくとも１種以上を0.5〜
   3.0重量部、炭化物を１〜５重量部含有し、窒化けい素
   結晶および粒界相からなると共に、熱伝導率が５０W/m
   ・K以上であることを特徴とする窒化ケイ素セラミック
   ス焼結体。
2. 【請求項２】 炭化物が炭化珪素であることを特徴とす
   る請求項１に記載の窒化ケイ素セラミックス焼結体。
3. 【請求項３】 （３ａ族元素の酸化物または窒化物の量
   ／２a族及び４a族の酸化物または窒化物の量）の比が２
   以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の窒化ケイ素セラミックス焼結体。
4. 【請求項４】 粒界相中における結晶化合物層の粒界相
   全体に対する割合が２０％以上であることを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の窒化ケイ素
   セラミックス焼結体。
5. 【請求項５】 窒化ケイ素セラミックス焼結体における
   窒化ケイ素結晶粒子の最大径が１０μｍ以下、最小径が
   ３μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求
   項４のいずれかに記載の窒化ケイ素セラミックス焼結
   体。
6. 【請求項６】 ４点曲げ強度が600MPa以上かつ無潤滑下
   での摩擦係数が0.3以下であることを特徴とする請求項
   １ないし請求項５のいずれかに記載の窒化ケイ素セラミ
   ックス焼結体。
7. 【請求項７】 炭化物の最大径が１μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載の窒化ケイ素セラミックス焼結体。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
   載の窒化ケイ素セラミックス焼結体を用いたことを特徴
   とする耐摩耗性部材。
9. 【請求項９】 耐摩耗性部材がベアリングボールである
   ことを特徴とする請求項８記載の耐摩耗性部材。
10. 【請求項１０】 ベアリングボールの圧砕強度が２００
    MPa以上であることを特徴とする請求項９記載の耐摩耗
    性部材。
11. 【請求項１１】 ベアリングボールの直径が３ｍｍ以下
    であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記
    載の耐摩耗性部材。