JP2002005180A - 転がり軸受 - Google Patents
転がり軸受Info
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- JP2002005180A JP2002005180A JP2000190353A JP2000190353A JP2002005180A JP 2002005180 A JP2002005180 A JP 2002005180A JP 2000190353 A JP2000190353 A JP 2000190353A JP 2000190353 A JP2000190353 A JP 2000190353A JP 2002005180 A JP2002005180 A JP 2002005180A
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- rolling bearing
- bearing
- rolling
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低コストで高疲労寿命を有するとともに、高温
や腐食性を有する薬液中や腐食性気相雰囲気での使用に
好適な転がり軸受を提供する。 【解決手段】転動体もしくは軌道輪がアルミナとジルコ
ニアとからなる複合セラミック材料で形成されており、
この複合セラミック材料はアルミナ含有量が６０〜９５
重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％で構成され
ており、この転動体もしくは軌道輪に用いられる複合セ
ラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、ジルコ
ニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナ
の平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工後
の表面粗さはＲａが０．００５μm以下、Ｒｍａｘが
０．０５μｍ以下となることを特徴とする転動体もしく
は軌道輪を備え、高い疲労寿命と耐食性に優れているこ
とを特徴とする転がり軸受。
や腐食性を有する薬液中や腐食性気相雰囲気での使用に
好適な転がり軸受を提供する。 【解決手段】転動体もしくは軌道輪がアルミナとジルコ
ニアとからなる複合セラミック材料で形成されており、
この複合セラミック材料はアルミナ含有量が６０〜９５
重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％で構成され
ており、この転動体もしくは軌道輪に用いられる複合セ
ラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、ジルコ
ニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナ
の平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工後
の表面粗さはＲａが０．００５μm以下、Ｒｍａｘが
０．０５μｍ以下となることを特徴とする転動体もしく
は軌道輪を備え、高い疲労寿命と耐食性に優れているこ
とを特徴とする転がり軸受。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低コストで高疲労寿
命を有するとともに高温や腐食性を有する薬液中や腐食
性気相雰囲気での使用に好適な転がり軸受に関する。
命を有するとともに高温や腐食性を有する薬液中や腐食
性気相雰囲気での使用に好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の軸受けはステンレス製の
ものが多く用いられ、最近では窒化珪素セラミックを用
いたものが商品化されている。窒化珪素セラミックスは
原料コストが高い上に、特殊雰囲気の電気炉で焼結する
ため、鋼製軸受に比べ著しく高価格になるという問題点
があった。高疲労寿命、低コストでしかも酸性やアルカ
リ性の雰囲気環境下で高い耐食性を有する軸受けは存在
しなかった。
ものが多く用いられ、最近では窒化珪素セラミックを用
いたものが商品化されている。窒化珪素セラミックスは
原料コストが高い上に、特殊雰囲気の電気炉で焼結する
ため、鋼製軸受に比べ著しく高価格になるという問題点
があった。高疲労寿命、低コストでしかも酸性やアルカ
リ性の雰囲気環境下で高い耐食性を有する軸受けは存在
しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の窒化珪素製軸受
は、ベアリング鋼を越える疲労寿命をもち、金属製軸受
では使用できない高温、真空等の特殊環境下において利
用されている。また、比重が３．３ｇ／ｃｃと鋼の７．
９ｇ／ｃｃに比べ低いため遠心応力を軽減できるため高
速回転を要する部分に多用されつつある。しかし、窒化
珪素セラミックスは原料コスト、製造コストが高いた
め、鋼製軸受に比べ著しく高価格となることから、応用
範囲が限定される現状にある。また、従来の金属製軸受
あるいは窒化珪素セラミック製軸受などは酸性やアルカ
リ性の雰囲気下では腐食され、実用に供することはでき
なかった。
は、ベアリング鋼を越える疲労寿命をもち、金属製軸受
では使用できない高温、真空等の特殊環境下において利
用されている。また、比重が３．３ｇ／ｃｃと鋼の７．
９ｇ／ｃｃに比べ低いため遠心応力を軽減できるため高
速回転を要する部分に多用されつつある。しかし、窒化
珪素セラミックスは原料コスト、製造コストが高いた
め、鋼製軸受に比べ著しく高価格となることから、応用
範囲が限定される現状にある。また、従来の金属製軸受
あるいは窒化珪素セラミック製軸受などは酸性やアルカ
リ性の雰囲気下では腐食され、実用に供することはでき
なかった。
【０００４】窒化珪素よりも耐食性に優れたセラミック
材料ではアルミナやジルコニアがあるが、アルミナ単体
で構成されたアルミナセラミックスの場合、耐食性には
非常に優れた性能を示すが、窒化珪素に比べ曲げ強度や
破壊靭性値などが低く、軸受として使用した時に疲労寿
命が短かく実用に適さないという欠点があった。またジ
ルコニアセラミックスの場合、窒化珪素に匹敵する曲げ
強度や破壊靭性値を有しており、軸受としての疲労寿命
も実用上問題がないものと考えらるが、水分の存在する
雰囲気や熱負荷のかかる環境下では正方晶より単斜晶へ
の結晶相変態によりセラミックス表面の荒れ、強度低下
などが生じるという致命的な欠陥を有している。
材料ではアルミナやジルコニアがあるが、アルミナ単体
で構成されたアルミナセラミックスの場合、耐食性には
非常に優れた性能を示すが、窒化珪素に比べ曲げ強度や
破壊靭性値などが低く、軸受として使用した時に疲労寿
命が短かく実用に適さないという欠点があった。またジ
ルコニアセラミックスの場合、窒化珪素に匹敵する曲げ
強度や破壊靭性値を有しており、軸受としての疲労寿命
も実用上問題がないものと考えらるが、水分の存在する
雰囲気や熱負荷のかかる環境下では正方晶より単斜晶へ
の結晶相変態によりセラミックス表面の荒れ、強度低下
などが生じるという致命的な欠陥を有している。
【０００５】このような問題を解決するため、例えば特
開平１１−１５３１４２号や特開平１１−２８０７６７
号において、アルミナ−ジルコニア複合セラミックスに
よってコストの低減、耐食性の向上が提案されている。
しかし、これらの材料はアルミナとジルコニアの単純混
合粉末を焼結して作製されているため、その研磨面粗さ
がＲａ≒０．１μｍ、Ｒｍａｘ≒０．４μｍ程度になっ
ている。単純混合粉末の焼結体にあっては、アルミナ粒
子どうし、あるいはジルコニアどうしの粒子の集合体が
生じ、粒成長やボイドの粗大化を阻止することが困難で
あり、いかなる研磨方法をとっても上記の面粗さの程度
に止まらざるを得ない。
開平１１−１５３１４２号や特開平１１−２８０７６７
号において、アルミナ−ジルコニア複合セラミックスに
よってコストの低減、耐食性の向上が提案されている。
しかし、これらの材料はアルミナとジルコニアの単純混
合粉末を焼結して作製されているため、その研磨面粗さ
がＲａ≒０．１μｍ、Ｒｍａｘ≒０．４μｍ程度になっ
ている。単純混合粉末の焼結体にあっては、アルミナ粒
子どうし、あるいはジルコニアどうしの粒子の集合体が
生じ、粒成長やボイドの粗大化を阻止することが困難で
あり、いかなる研磨方法をとっても上記の面粗さの程度
に止まらざるを得ない。
【０００６】一般にセラミックスにおける亀裂の成長速
度は欠陥先端にかかる応力値のべき乗（Ｓｉ３Ｎ４：約
２２乗、Ａｌ２Ｏ３：約３０乗）に依存するため疲労寿
命の向上には、欠陥サイズそのものの低減が不可欠であ
る。また、セラミックスはそれ自体金属材料に対する研
磨材であるため、表面粗さが粗いと相手材を磨耗させる
ことになり、高寿命の軸受は実現できない。
度は欠陥先端にかかる応力値のべき乗（Ｓｉ３Ｎ４：約
２２乗、Ａｌ２Ｏ３：約３０乗）に依存するため疲労寿
命の向上には、欠陥サイズそのものの低減が不可欠であ
る。また、セラミックスはそれ自体金属材料に対する研
磨材であるため、表面粗さが粗いと相手材を磨耗させる
ことになり、高寿命の軸受は実現できない。
【０００７】本発明においては、低コストで窒化珪素に
匹敵する機械的性能を有し、平滑な加工表面を得ること
ができるアルミナ−ジルコニア複合セラミックスを作製
し、高い疲労寿命を有するとともに、腐食性の強い雰囲
気下においても長期にわたって安定的に使用できる転が
り軸受を提供するものである。
匹敵する機械的性能を有し、平滑な加工表面を得ること
ができるアルミナ−ジルコニア複合セラミックスを作製
し、高い疲労寿命を有するとともに、腐食性の強い雰囲
気下においても長期にわたって安定的に使用できる転が
り軸受を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の転がり軸受は、アルミナを主成分としこれに
ジルコニアをナノ構造で複合化させたセラミック材料よ
り作製された転動体もしくは軌道輪を有した転がり軸受
であり、低コスト、高疲労寿命で耐食性に優れているこ
とを特徴とする。
め本発明の転がり軸受は、アルミナを主成分としこれに
ジルコニアをナノ構造で複合化させたセラミック材料よ
り作製された転動体もしくは軌道輪を有した転がり軸受
であり、低コスト、高疲労寿命で耐食性に優れているこ
とを特徴とする。
【０００９】具体的には転動体がアルミナとジルコニア
とからなる複合セラミック材料で形成されており、上記
複合セラミック材料はアルミナ含有量が６０〜９５重量
％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％で構成されてい
る転動体もしくは軌道輪を備えることを特徴とする。
とからなる複合セラミック材料で形成されており、上記
複合セラミック材料はアルミナ含有量が６０〜９５重量
％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％で構成されてい
る転動体もしくは軌道輪を備えることを特徴とする。
【００１０】また転動体もしくは軌道輪に用いられる複
合セラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、焼
結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０
μm、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmで
あり、かつ焼結体加工表面の中心線平均粗さ（Ra）が
０．００５μm以下、Ｒｍａｘ＜０．１μｍであること
を特徴とするものであり、この転動体を用いることによ
り高い疲労寿命と耐食性に優れた転がり軸受が実現でき
る。
合セラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、焼
結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０
μm、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmで
あり、かつ焼結体加工表面の中心線平均粗さ（Ra）が
０．００５μm以下、Ｒｍａｘ＜０．１μｍであること
を特徴とするものであり、この転動体を用いることによ
り高い疲労寿命と耐食性に優れた転がり軸受が実現でき
る。
【００１１】ここで請求項２に示すようにジルコニアの
含有量を５〜４０重量％と規定しているのは、ジルコニ
ア含有量が５％以下であると、アルミナ粒界や粒内に分
散するジルコニア粒子が不十分な状態となり、加わった
応力に対する強度強化機構が発現されず、１ＧＰａを超
える曲げ強度を得ることはできないためである。このよ
うなセラミック材料より形成された転動体を用いた軸受
では疲労寿命が極めて短く、実用には耐えられない。
含有量を５〜４０重量％と規定しているのは、ジルコニ
ア含有量が５％以下であると、アルミナ粒界や粒内に分
散するジルコニア粒子が不十分な状態となり、加わった
応力に対する強度強化機構が発現されず、１ＧＰａを超
える曲げ強度を得ることはできないためである。このよ
うなセラミック材料より形成された転動体を用いた軸受
では疲労寿命が極めて短く、実用には耐えられない。
【００１２】また、ジルコニア含有量が３０重量％を超
えるとアルミナ粒界や粒内に分散するジルコニア粒子の
量が多すぎるために、ジルコニア粒子の正方晶より単斜
晶への相変態による性能低下が生じ、軸受として使用す
る際の信頼性を損なうといった問題が発生する。
えるとアルミナ粒界や粒内に分散するジルコニア粒子の
量が多すぎるために、ジルコニア粒子の正方晶より単斜
晶への相変態による性能低下が生じ、軸受として使用す
る際の信頼性を損なうといった問題が発生する。
【００１３】軸受を構成する転動体は請求項２に示すよ
うに少なくとも１ＧＰａ以上の曲げ強度を有していなけ
れば軸受としての疲労寿命が実用レベルに達することが
できない。転動体を構成するセラミックス材料の曲げ強
度が高いということは粒界強度が強く、破壊の起点とな
りうるボイド等の欠陥も極めて少ないということであ
り、１ＧＰａ以上の曲げ強度であれば現在、実用化され
ている窒化珪素製の転動体に匹敵するものであるといえ
る。アルミナ質焼結体でこのような高強度を実現し、軸
受として十分な疲労寿命を得るにはアルミナとジルコニ
アの両粉末をボールミルなどで単純に粉末混合して得ら
れるものではなく、中和共沈反応によりアルミナ粉体の
表面にアルミナ・ジルコニア系水酸化物を被着させてナ
ノサイズのジルコニア粒子を分散させた構造を持たせた
材料を作製することが必要となる。
うに少なくとも１ＧＰａ以上の曲げ強度を有していなけ
れば軸受としての疲労寿命が実用レベルに達することが
できない。転動体を構成するセラミックス材料の曲げ強
度が高いということは粒界強度が強く、破壊の起点とな
りうるボイド等の欠陥も極めて少ないということであ
り、１ＧＰａ以上の曲げ強度であれば現在、実用化され
ている窒化珪素製の転動体に匹敵するものであるといえ
る。アルミナ質焼結体でこのような高強度を実現し、軸
受として十分な疲労寿命を得るにはアルミナとジルコニ
アの両粉末をボールミルなどで単純に粉末混合して得ら
れるものではなく、中和共沈反応によりアルミナ粉体の
表面にアルミナ・ジルコニア系水酸化物を被着させてナ
ノサイズのジルコニア粒子を分散させた構造を持たせた
材料を作製することが必要となる。
【００１４】請求項２に示しているように転動体に用い
られる複合セラミック焼結体中のジルコニアの平均結晶
粒子径を０．１〜１．０μm、アルミナの平均結晶粒子
径を０．５〜２．０μmと規定してあるのはジルコニア
の平均結晶粒子径が１．０μmを超えるとアルミナの粒
界あるいは粒内に分散し、粒界強度を向上させる機能が
発現せず、請求項２に示す１ＧＰａ以上の高強度を得る
ことができないためである。またアルミナの平均結晶粒
子径が２．０μmを超えると過大に粒成長しているため
にこれもまた高強度を得るには阻害要因となってしま
う。ボイド等の欠陥がなく、アルミナマトリックス中に
ジルコニアが均一に分散し、ジルコニアがアルミナ粒界
の結合強度を向上させた微細組織を有するアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックスは、ＳｉＯ２ナノ粒子を用い
たメカノケミカル研磨によって転走面を加工すると、そ
の面粗さは、Ｒａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１
μｍを実現することが可能である。
られる複合セラミック焼結体中のジルコニアの平均結晶
粒子径を０．１〜１．０μm、アルミナの平均結晶粒子
径を０．５〜２．０μmと規定してあるのはジルコニア
の平均結晶粒子径が１．０μmを超えるとアルミナの粒
界あるいは粒内に分散し、粒界強度を向上させる機能が
発現せず、請求項２に示す１ＧＰａ以上の高強度を得る
ことができないためである。またアルミナの平均結晶粒
子径が２．０μmを超えると過大に粒成長しているため
にこれもまた高強度を得るには阻害要因となってしま
う。ボイド等の欠陥がなく、アルミナマトリックス中に
ジルコニアが均一に分散し、ジルコニアがアルミナ粒界
の結合強度を向上させた微細組織を有するアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックスは、ＳｉＯ２ナノ粒子を用い
たメカノケミカル研磨によって転走面を加工すると、そ
の面粗さは、Ｒａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１
μｍを実現することが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する。図１
は転がり軸受の構造を示したものである。この発明によ
る軸受の形態は、軸受構成部材のうち内輪および外輪を
アルミナ−ジルコニア複合材料セラミックス、または、
耐食性や耐熱性を有する材料で形成すると共に、転動体
をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミックスで形成
し、組み合わせた軸受構成である。
は転がり軸受の構造を示したものである。この発明によ
る軸受の形態は、軸受構成部材のうち内輪および外輪を
アルミナ−ジルコニア複合材料セラミックス、または、
耐食性や耐熱性を有する材料で形成すると共に、転動体
をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミックスで形成
し、組み合わせた軸受構成である。
【００１６】内輪、外輪、転動体は以下に示すような方
法で作製する。まず、ZrOCl2・8H2Oを３２重量％、YCl3
・6H2Oを１重量％、AlCl3・6H2Oを７重量％の割合で水
に混合して溶液を作製し、この溶液中にアルミナ粉末を
６０重量％添加混合してスラリーを製作した。そしてこ
のスラリーを平均粒子径が０．３μm程度の高純度ジル
コニアビーズとともにビーズミルのベッセル内に入れ、
アルミナ凝集体を解砕しながらアンモニアを加えて中和
反応させることにより、アルミナ粉体の表面にZr(Y)−A
l系水酸化物が被着した準原料粉体を得た。
法で作製する。まず、ZrOCl2・8H2Oを３２重量％、YCl3
・6H2Oを１重量％、AlCl3・6H2Oを７重量％の割合で水
に混合して溶液を作製し、この溶液中にアルミナ粉末を
６０重量％添加混合してスラリーを製作した。そしてこ
のスラリーを平均粒子径が０．３μm程度の高純度ジル
コニアビーズとともにビーズミルのベッセル内に入れ、
アルミナ凝集体を解砕しながらアンモニアを加えて中和
反応させることにより、アルミナ粉体の表面にZr(Y)−A
l系水酸化物が被着した準原料粉体を得た。
【００１７】次にこの準原料粉体を乾燥させたあと、５
００℃程度の温度で仮焼きして粗粉砕することにより、
アルミナ粉体の表面にZr(Y)−Al水酸化物が被着された
原料粉体を作製した。次にこの原料粉体にバインダーと
溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒
体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形
法あるいは金型プレス成形法あるいは射出成形などの成
形方法により所定の形状に成形したあと、この成形体を
１５００℃〜１６００℃の範囲で大気雰囲気中にて焼成
することによりジルコニアを含有してなるアルミナ質焼
結体を得た。
００℃程度の温度で仮焼きして粗粉砕することにより、
アルミナ粉体の表面にZr(Y)−Al水酸化物が被着された
原料粉体を作製した。次にこの原料粉体にバインダーと
溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒
体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形
法あるいは金型プレス成形法あるいは射出成形などの成
形方法により所定の形状に成形したあと、この成形体を
１５００℃〜１６００℃の範囲で大気雰囲気中にて焼成
することによりジルコニアを含有してなるアルミナ質焼
結体を得た。
【００１８】さらにセラミックス中の欠陥を低減させる
ために熱間静水圧プレス（HIP）法による焼結を行い、
完全に欠陥を排除した緻密質なセラミックス焼結体を得
る。こうして得られた焼結体を研磨加工することにより
内輪、外輪、転動体を得ることができる。
ために熱間静水圧プレス（HIP）法による焼結を行い、
完全に欠陥を排除した緻密質なセラミックス焼結体を得
る。こうして得られた焼結体を研磨加工することにより
内輪、外輪、転動体を得ることができる。
【００１９】上記製法により作製した試験片を用いて荷
重を印可して疲労寿命評価を行った。試験方法を図２に
示す。この疲労寿命試験は平板上に３個のアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックス製のボールを転がせる方式
で、２５０ｋｇｆの荷重をかけて１２００ｒｐｍの回転
数で試験を行った。内輪にＳＵＪ２、外輪にＳＵＪ２を
用い、潤滑剤としてスピンドル油＃６０を使用した。外
輪平板に疲労破壊が起きるまでの時間を測定し、疲労破
壊が起きない場合は５００時間をもって終了とした。
重を印可して疲労寿命評価を行った。試験方法を図２に
示す。この疲労寿命試験は平板上に３個のアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックス製のボールを転がせる方式
で、２５０ｋｇｆの荷重をかけて１２００ｒｐｍの回転
数で試験を行った。内輪にＳＵＪ２、外輪にＳＵＪ２を
用い、潤滑剤としてスピンドル油＃６０を使用した。外
輪平板に疲労破壊が起きるまでの時間を測定し、疲労破
壊が起きない場合は５００時間をもって終了とした。
【００２０】上記方法による疲労寿命試験結果は表１に
示す。 本発明の実施例とともに請求範囲に入らない比
較例もともに評価を行い、全試料の疲労寿命、曲げ強度
をまとめた。
示す。 本発明の実施例とともに請求範囲に入らない比
較例もともに評価を行い、全試料の疲労寿命、曲げ強度
をまとめた。
【００２１】
【表１】
【００２２】比較例１のＺｒＯ２（３Ｙ）の組成が３％
ではボイド率が０．２％、表面粗さが０．０２μｍ、Ｒ
ｍａｘが０．３μｍであり、疲労寿命は１００ｈに止ま
っている。これに対し、実施例２〜６のＺｒＯ２量５〜
４０％では、ボイド率が０．０２％より小さく、表面粗
さはＲａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍ、疲
労寿命２５０ｈ以上と長く、長寿命が達成されている。
これに対し、比較例７においてはＺｒＯ２量５０％であ
り、共沈法粉末をもってしてもＺｒＯ２粒子集合体が発
生し、粒成長が促進されるため、ボイド率が大きくな
り、到達できる表面粗さは、Ｒａ＝０．０１１μｍ、Ｒ
ｍａｘ＝０．１１であり、疲労寿命は１５６ｈと短くな
る。比較例８は、ＺｒＯ２２０％で共沈粉末からの焼結
体であってもメカノケミカル研磨を行わずダイヤモンド
粉末による加工表面ではＲａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ
＝０．２μｍであって疲労寿命は１０５ｈと短い。混合
粉末からなるＺｒＯ２２０％の焼結体にあっては、ボイ
ド率が０．０５％でＲａ＝０．０３μｍ、Ｒｍａｘ＝
０．２５μｍと平坦度の低い表面しか得られないため、
疲労寿命は９２ｈと短い。したがって、表面粗さがＲａ
＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍの平坦な表面
に加工できるアルミナ−ジルコニアセラミックスによっ
てはじめて長い疲労寿命が達成できることが示される。
ではボイド率が０．２％、表面粗さが０．０２μｍ、Ｒ
ｍａｘが０．３μｍであり、疲労寿命は１００ｈに止ま
っている。これに対し、実施例２〜６のＺｒＯ２量５〜
４０％では、ボイド率が０．０２％より小さく、表面粗
さはＲａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍ、疲
労寿命２５０ｈ以上と長く、長寿命が達成されている。
これに対し、比較例７においてはＺｒＯ２量５０％であ
り、共沈法粉末をもってしてもＺｒＯ２粒子集合体が発
生し、粒成長が促進されるため、ボイド率が大きくな
り、到達できる表面粗さは、Ｒａ＝０．０１１μｍ、Ｒ
ｍａｘ＝０．１１であり、疲労寿命は１５６ｈと短くな
る。比較例８は、ＺｒＯ２２０％で共沈粉末からの焼結
体であってもメカノケミカル研磨を行わずダイヤモンド
粉末による加工表面ではＲａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ
＝０．２μｍであって疲労寿命は１０５ｈと短い。混合
粉末からなるＺｒＯ２２０％の焼結体にあっては、ボイ
ド率が０．０５％でＲａ＝０．０３μｍ、Ｒｍａｘ＝
０．２５μｍと平坦度の低い表面しか得られないため、
疲労寿命は９２ｈと短い。したがって、表面粗さがＲａ
＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍの平坦な表面
に加工できるアルミナ−ジルコニアセラミックスによっ
てはじめて長い疲労寿命が達成できることが示される。
【００２３】次に本発明の耐食性を評価した。従来の窒
化珪素を上回る耐食性を確認するために本発明を含む５
種類の試験片を作製し、それぞれ５％濃度の塩酸（常
温）、５％濃度の硫酸（常温）、８０％水酸化ナトリウ
ム（８０℃）溶液中に試験片を２４時間漬けた後に、そ
の重量減少率と本発明品の曲げ強度を測定した。評価し
た結果を表２および表３に示す。
化珪素を上回る耐食性を確認するために本発明を含む５
種類の試験片を作製し、それぞれ５％濃度の塩酸（常
温）、５％濃度の硫酸（常温）、８０％水酸化ナトリウ
ム（８０℃）溶液中に試験片を２４時間漬けた後に、そ
の重量減少率と本発明品の曲げ強度を測定した。評価し
た結果を表２および表３に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】従来使用されている金属製試料はいずれも
酸、アルカリに対し腐食された結果、大きく重量減少し
ている。窒化珪素においても市販品２種類を評価した
が、塩酸、硫酸には腐食が生じる結果となった。これら
の比較材に対し本発明品はいずれの酸、アルカリにも全
く浸食されず、重量減少は全く見られなかった。
酸、アルカリに対し腐食された結果、大きく重量減少し
ている。窒化珪素においても市販品２種類を評価した
が、塩酸、硫酸には腐食が生じる結果となった。これら
の比較材に対し本発明品はいずれの酸、アルカリにも全
く浸食されず、重量減少は全く見られなかった。
【００２７】また本発明品に関しては耐食試験後の試料
の曲げ強度確認を行ったが、耐食試験前と比べ強度低下
などの腐食による特性低下は全く認められなかった。こ
れにより腐食性の強い環境下においても本発明による転
がり軸受は長期にわたって腐食されることのない信頼性
の高い軸受であるといえる。
の曲げ強度確認を行ったが、耐食試験前と比べ強度低下
などの腐食による特性低下は全く認められなかった。こ
れにより腐食性の強い環境下においても本発明による転
がり軸受は長期にわたって腐食されることのない信頼性
の高い軸受であるといえる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明の転がり軸受によれ
ば、請求項１、２、３に示すようにアルミナ含有量が６
０〜９５重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％の
複合セラミック材料を用い、この複合セラミック材料の
ボイド率が０．０２％以下、曲げ強度が１ＧＰａ以上で
あり、この複合セラミック材料の焼結体中のジルコニア
の平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナの平
均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工表面の
中心線平均粗さ（Ra）が０．００５μm以下、Ｒｍａｘ
が０．１μｍ以下であるような複合セラミック材料で作
製された転動体もしくは軌道輪を使用することにより、
従来の軸受よりも耐食性に優れ、軸受鋼を上回る疲労寿
命を備えた転がり軸受を実現することができる。これに
より従来の金属製軸受や窒化珪素製軸受では使用するこ
とのできなかった腐食性の強い環境下においても十分長
期にわたって使用することができる。
ば、請求項１、２、３に示すようにアルミナ含有量が６
０〜９５重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％の
複合セラミック材料を用い、この複合セラミック材料の
ボイド率が０．０２％以下、曲げ強度が１ＧＰａ以上で
あり、この複合セラミック材料の焼結体中のジルコニア
の平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナの平
均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工表面の
中心線平均粗さ（Ra）が０．００５μm以下、Ｒｍａｘ
が０．１μｍ以下であるような複合セラミック材料で作
製された転動体もしくは軌道輪を使用することにより、
従来の軸受よりも耐食性に優れ、軸受鋼を上回る疲労寿
命を備えた転がり軸受を実現することができる。これに
より従来の金属製軸受や窒化珪素製軸受では使用するこ
とのできなかった腐食性の強い環境下においても十分長
期にわたって使用することができる。
【００２９】一般的な転がり軸受けの構造は図１に示し
たようなもので、軸受けはケーシングに圧入した外輪１
は、軸を挿入した内輪２を転動体３を介してその回転を
支える構造である。従来のステンレス鋼または窒化ケイ
素を材料とした軸受けを腐食液中または腐食雰囲気内で
使用した場合、腐食による摩耗が大きく内外輪と転動体
との間に隙間を生じて回転精度の低下、さらには回転不
能に陥る。これに対して、本発明により得られる軸受け
部材で内外輪および転動体を制作することにより長時間
の精度維持が可能で安定した稼働が得られることにな
る。
たようなもので、軸受けはケーシングに圧入した外輪１
は、軸を挿入した内輪２を転動体３を介してその回転を
支える構造である。従来のステンレス鋼または窒化ケイ
素を材料とした軸受けを腐食液中または腐食雰囲気内で
使用した場合、腐食による摩耗が大きく内外輪と転動体
との間に隙間を生じて回転精度の低下、さらには回転不
能に陥る。これに対して、本発明により得られる軸受け
部材で内外輪および転動体を制作することにより長時間
の精度維持が可能で安定した稼働が得られることにな
る。
【図１】本発明の転がり軸受の構造図である。
【図２】寿命評価試験装置の概略図である。
１ 外輪 ２ 内輪 ３ 転動体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２９日（２００１．８．２
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の窒化珪素製軸受
は、ベアリング鋼を越える疲労寿命をもち、金属製軸受
では使用できない高温、真空等の特殊環境下において利
用されている。また、比重が３．３ｇ／ｃｃと鋼の７．
９ｇ／ｃｃに比べ低く遠心応力を軽減できるため高速回
転を要する部分に多用されつつある。しかし、窒化珪素
セラミックスは原料コスト、製造コストが高く、鋼製軸
受に比べ著しく高価格となるため、応用範囲が限定され
る現状にある。また、従来の金属製軸受あるいは窒化珪
素セラミック製軸受などは酸性やアルカリ性の雰囲気下
では腐食され、実用に供することはできなかった。
は、ベアリング鋼を越える疲労寿命をもち、金属製軸受
では使用できない高温、真空等の特殊環境下において利
用されている。また、比重が３．３ｇ／ｃｃと鋼の７．
９ｇ／ｃｃに比べ低く遠心応力を軽減できるため高速回
転を要する部分に多用されつつある。しかし、窒化珪素
セラミックスは原料コスト、製造コストが高く、鋼製軸
受に比べ著しく高価格となるため、応用範囲が限定され
る現状にある。また、従来の金属製軸受あるいは窒化珪
素セラミック製軸受などは酸性やアルカリ性の雰囲気下
では腐食され、実用に供することはできなかった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】窒化珪素よりも耐食性に優れたセラミック
材料ではアルミナやジルコニアがあるが、アルミナ単体
で構成されたアルミナセラミックスの場合、耐食性には
非常に優れた性能を示すが、窒化珪素に比べ曲げ強度や
破壊靭性値などが低く、軸受として使用した時に疲労寿
命が短かく実用に適さないという欠点があった。またジ
ルコニアセラミックスの場合、窒化珪素に匹敵する曲げ
強度や破壊靭性値を有しており、軸受としての疲労寿命
も実用上問題がないものであるが、水分の存在する雰囲
気や熱負荷のかかる環境下では正方晶より単斜晶への結
晶相変態によりセラミックス表面の荒れ、強度低下など
が生じるという致命的な欠陥を有している。
材料ではアルミナやジルコニアがあるが、アルミナ単体
で構成されたアルミナセラミックスの場合、耐食性には
非常に優れた性能を示すが、窒化珪素に比べ曲げ強度や
破壊靭性値などが低く、軸受として使用した時に疲労寿
命が短かく実用に適さないという欠点があった。またジ
ルコニアセラミックスの場合、窒化珪素に匹敵する曲げ
強度や破壊靭性値を有しており、軸受としての疲労寿命
も実用上問題がないものであるが、水分の存在する雰囲
気や熱負荷のかかる環境下では正方晶より単斜晶への結
晶相変態によりセラミックス表面の荒れ、強度低下など
が生じるという致命的な欠陥を有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】また転動体もしくは軌道輪に用いられる複
合セラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、焼
結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０
μm、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmで
あり、かつ焼結体加工表面の中心線平均粗さ（Ra）が
０．００５μm以下、Ｒｍａｘが０．０５μｍ以下であ
ることを特徴とするものであり、この転動体を用いるこ
とにより高い疲労寿命と耐食性に優れた転がり軸受が実
現できる。
合セラミック材料は曲げ強度が１ＧＰａ以上であり、焼
結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０
μm、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmで
あり、かつ焼結体加工表面の中心線平均粗さ（Ra）が
０．００５μm以下、Ｒｍａｘが０．０５μｍ以下であ
ることを特徴とするものであり、この転動体を用いるこ
とにより高い疲労寿命と耐食性に優れた転がり軸受が実
現できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、ジルコニア含有量が４０重量％を超
えるとアルミナ粒界や粒内に分散するジルコニア粒子の
量が多すぎるために、ジルコニア粒子の正方晶より単斜
晶への相変態による性能低下が生じ、軸受として使用す
る際の信頼性を損なうといった問題が発生する。
えるとアルミナ粒界や粒内に分散するジルコニア粒子の
量が多すぎるために、ジルコニア粒子の正方晶より単斜
晶への相変態による性能低下が生じ、軸受として使用す
る際の信頼性を損なうといった問題が発生する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】請求項２に示しているように転動体に用い
られる複合セラミック焼結体中のジルコニアの平均結晶
粒子径を０．１〜１．０μm、アルミナの平均結晶粒子
径を０．５〜２．０μmと規定してあるのはジルコニア
の平均結晶粒子径が１．０μmを超えるとアルミナの粒
界あるいは粒内に分散し、粒界強度を向上させる機能が
発現せず、請求項２に示す１ＧＰａ以上の高強度を得る
ことができないためである。またアルミナの平均結晶粒
子径が２．０μmを超えると過大に粒成長しているため
にこれもまた高強度を得るには阻害要因となってしま
う。ボイド等の欠陥がなく、アルミナマトリックス中に
ジルコニアが均一に分散し、ジルコニアがアルミナ粒界
の結合強度を向上させた微細組織を有するアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックスは、ＳｉＯ２ナノ粒子を用い
たメカノケミカル研磨によって転走面を加工すると、そ
の面粗さは、Ｒａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．０
５μｍを実現することが可能である。
られる複合セラミック焼結体中のジルコニアの平均結晶
粒子径を０．１〜１．０μm、アルミナの平均結晶粒子
径を０．５〜２．０μmと規定してあるのはジルコニア
の平均結晶粒子径が１．０μmを超えるとアルミナの粒
界あるいは粒内に分散し、粒界強度を向上させる機能が
発現せず、請求項２に示す１ＧＰａ以上の高強度を得る
ことができないためである。またアルミナの平均結晶粒
子径が２．０μmを超えると過大に粒成長しているため
にこれもまた高強度を得るには阻害要因となってしま
う。ボイド等の欠陥がなく、アルミナマトリックス中に
ジルコニアが均一に分散し、ジルコニアがアルミナ粒界
の結合強度を向上させた微細組織を有するアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックスは、ＳｉＯ２ナノ粒子を用い
たメカノケミカル研磨によって転走面を加工すると、そ
の面粗さは、Ｒａ＜０．００５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．０
５μｍを実現することが可能である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する。図１
は実施例に係る転がり軸受の構造を示したものである。
この発明による軸受の形態は、軸受構成部材のうち内輪
および外輪をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミック
ス、または、耐食性や耐熱性を有する材料で形成すると
共に、転動体をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミッ
クスで形成し、組み合わせた軸受構成である。
は実施例に係る転がり軸受の構造を示したものである。
この発明による軸受の形態は、軸受構成部材のうち内輪
および外輪をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミック
ス、または、耐食性や耐熱性を有する材料で形成すると
共に、転動体をアルミナ−ジルコニア複合材料セラミッ
クスで形成し、組み合わせた軸受構成である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】次にこの準原料粉体を乾燥させたあと、５
００℃程度の温度で仮焼きして粗粉砕することにより、
アルミナ粉体の表面にZr(Y)−Al水酸化物が被着された
原料粉体を作製した。次にこの原料粉体にバインダーと
溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒
体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形
法あるいは金型プレス成形法あるいは射出成形などの成
形方法により所定の形状に成形したあと、この成形体を
１５００℃〜１６００℃の範囲で大気雰囲気中にて焼成
することによりジルコニアを含有してなるアルミナ−ジ
ルコニア質焼結体（ジルコニア２０重量％）を得た。
００℃程度の温度で仮焼きして粗粉砕することにより、
アルミナ粉体の表面にZr(Y)−Al水酸化物が被着された
原料粉体を作製した。次にこの原料粉体にバインダーと
溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒
体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形
法あるいは金型プレス成形法あるいは射出成形などの成
形方法により所定の形状に成形したあと、この成形体を
１５００℃〜１６００℃の範囲で大気雰囲気中にて焼成
することによりジルコニアを含有してなるアルミナ−ジ
ルコニア質焼結体（ジルコニア２０重量％）を得た。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】さらにセラミックス中の欠陥を低減させる
ために熱間静水圧プレス（HIP）法による焼結を行い、
完全に欠陥を排除した緻密質なセラミックス焼結体を得
る。こうして得られた焼結体をナノシリカ粒子を用いた
メカケミカル研磨を含む研磨加工することにより内輪、
外輪、転動体を得ることができる。この方法でジルコニ
ア含有量が３〜５０重量％の焼結体を作製した。
ために熱間静水圧プレス（HIP）法による焼結を行い、
完全に欠陥を排除した緻密質なセラミックス焼結体を得
る。こうして得られた焼結体をナノシリカ粒子を用いた
メカケミカル研磨を含む研磨加工することにより内輪、
外輪、転動体を得ることができる。この方法でジルコニ
ア含有量が３〜５０重量％の焼結体を作製した。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】上記製法により作製した試験片を用いて荷
重を印可して疲労寿命評価を行った。試験方法を図２に
示す。この疲労寿命試験は平板上に３個のアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックス製のボールを転がせる方式
で、２５０ｋｇｆの荷重をかけて１２００ｒｐｍの回転
数で試験を行った。内輪にＳＵＪ２、外輪にＳＵＪ２を
用い、潤滑剤としてスピンドル油＃６０を使用した。ボ
ールに疲労破壊が起きるまでの時間を測定し、疲労破壊
が起きない場合は５００時間をもって終了とした。
重を印可して疲労寿命評価を行った。試験方法を図２に
示す。この疲労寿命試験は平板上に３個のアルミナ−ジ
ルコニア複合セラミックス製のボールを転がせる方式
で、２５０ｋｇｆの荷重をかけて１２００ｒｐｍの回転
数で試験を行った。内輪にＳＵＪ２、外輪にＳＵＪ２を
用い、潤滑剤としてスピンドル油＃６０を使用した。ボ
ールに疲労破壊が起きるまでの時間を測定し、疲労破壊
が起きない場合は５００時間をもって終了とした。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】上記方法による疲労寿命試験結果は表１に
示す。表中、曲げ強度はＪＩＳ１６０１に記載されいて
る方法によって測定した。ポイド率は光学顕微鏡写真の
面積中のボイドによる面積率から求めた値である。な
お、本発明の実施例とともに特許請求の範囲に入らない
比較例もともに評価を行い、全試料の疲労寿命、曲げ強
度をまとめた。
示す。表中、曲げ強度はＪＩＳ１６０１に記載されいて
る方法によって測定した。ポイド率は光学顕微鏡写真の
面積中のボイドによる面積率から求めた値である。な
お、本発明の実施例とともに特許請求の範囲に入らない
比較例もともに評価を行い、全試料の疲労寿命、曲げ強
度をまとめた。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】比較例１のＺｒＯ２（３Ｙ）の組成が３％
ではボイド率が０．２％、表面粗さが０．０２μｍ、Ｒ
ｍａｘが０．３μｍであり、疲労寿命は５０時間（以
後、時間をｈと略記する）に止まっている。これに対
し、実施例２〜７のＺｒＯ２量５〜４０％では、ボイド
率が０．０５％より小さく、表面粗さはＲａ＜０．００
５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍ、疲労寿命２５０ｈ以上
と長く、長寿命が達成されている。これに対し、比較例
８においてはＺｒＯ２量５０％であり、共沈法粉末をも
ってしてもＺｒＯ２粒子集合体が発生し、粒成長が促進
されるため、ボイド率が大きくなり、到達できる表面粗
さは、Ｒａ＝０．０１１μｍ、Ｒｍａｘ＝０．１１であ
り、疲労寿命は１５６ｈと短くなる。比較例９は、Ｚｒ
Ｏ２２０％で共沈粉末からの焼結体であってもメカノケ
ミカル研磨を行わずダイヤモンド粉末による加工表面で
はＲａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ＝０．２μｍであって
疲労寿命は１０５ｈと短い。混合粉末からなるＺｒＯ２
２０％の焼結体にあっては、ボイド率が０．０５％でＲ
ａ＝０．０３μｍ、Ｒｍａｘ＝０．２５μｍと平坦度の
低い表面しか得られないため、疲労寿命は９２ｈと短
い。したがって、表面粗さがＲａ＜０．００５μｍ、Ｒ
ｍａｘ＜０．１μｍの平坦な表面に加工できるアルミナ
−ジルコニアセラミックスによってはじめて長い疲労寿
命が達成できることが示される。
ではボイド率が０．２％、表面粗さが０．０２μｍ、Ｒ
ｍａｘが０．３μｍであり、疲労寿命は５０時間（以
後、時間をｈと略記する）に止まっている。これに対
し、実施例２〜７のＺｒＯ２量５〜４０％では、ボイド
率が０．０５％より小さく、表面粗さはＲａ＜０．００
５μｍ、Ｒｍａｘ＜０．１μｍ、疲労寿命２５０ｈ以上
と長く、長寿命が達成されている。これに対し、比較例
８においてはＺｒＯ２量５０％であり、共沈法粉末をも
ってしてもＺｒＯ２粒子集合体が発生し、粒成長が促進
されるため、ボイド率が大きくなり、到達できる表面粗
さは、Ｒａ＝０．０１１μｍ、Ｒｍａｘ＝０．１１であ
り、疲労寿命は１５６ｈと短くなる。比較例９は、Ｚｒ
Ｏ２２０％で共沈粉末からの焼結体であってもメカノケ
ミカル研磨を行わずダイヤモンド粉末による加工表面で
はＲａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ＝０．２μｍであって
疲労寿命は１０５ｈと短い。混合粉末からなるＺｒＯ２
２０％の焼結体にあっては、ボイド率が０．０５％でＲ
ａ＝０．０３μｍ、Ｒｍａｘ＝０．２５μｍと平坦度の
低い表面しか得られないため、疲労寿命は９２ｈと短
い。したがって、表面粗さがＲａ＜０．００５μｍ、Ｒ
ｍａｘ＜０．１μｍの平坦な表面に加工できるアルミナ
−ジルコニアセラミックスによってはじめて長い疲労寿
命が達成できることが示される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】次に本発明のベアリングボールの耐食性を
評価した。従来の窒化珪素を上回る耐食性を確認するた
めに本発明を含む５種類のボールおよび試験片を作製
し、それぞれ５％濃度の塩酸（常温）、５％濃度の硫酸
（常温）、８０％水酸化ナトリウム（８０℃）溶液中に
試験片を２４時間漬けた後に、その重量減少率と本発明
品の曲げ強度を測定した。評価した結果を表２および表
３に示す。
評価した。従来の窒化珪素を上回る耐食性を確認するた
めに本発明を含む５種類のボールおよび試験片を作製
し、それぞれ５％濃度の塩酸（常温）、５％濃度の硫酸
（常温）、８０％水酸化ナトリウム（８０℃）溶液中に
試験片を２４時間漬けた後に、その重量減少率と本発明
品の曲げ強度を測定した。評価した結果を表２および表
３に示す。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明の転がり軸受によれ
ば、請求項１、２、３に示すようにアルミナ含有量が６
０〜９５重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％の
複合セラミック材料を用い、この複合セラミック材料の
ボイド率が０．００５％以下、曲げ強度が１ＧＰａ以上
であり、この複合セラミック材料の焼結体中のジルコニ
アの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナの
平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工表面
の中心線平均粗さ（Ra）が０．００５μm以下、Ｒｍａ
ｘが０．０５μｍ以下であるような複合セラミック材料
で作製された転動体もしくは軌道輪を使用することによ
り、従来の軸受よりも耐食性に優れ、軸受鋼を上回る疲
労寿命を備えた転がり軸受を実現することができる。こ
れにより従来の金属製軸受や窒化珪素製軸受では使用す
ることのできなかった腐食性の強い環境下においても十
分長期にわたって使用することができる。
ば、請求項１、２、３に示すようにアルミナ含有量が６
０〜９５重量％、ジルコニア含有量が４０〜５重量％の
複合セラミック材料を用い、この複合セラミック材料の
ボイド率が０．００５％以下、曲げ強度が１ＧＰａ以上
であり、この複合セラミック材料の焼結体中のジルコニ
アの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μm、アルミナの
平均結晶粒子径が０．５〜２．０μmであり、加工表面
の中心線平均粗さ（Ra）が０．００５μm以下、Ｒｍａ
ｘが０．０５μｍ以下であるような複合セラミック材料
で作製された転動体もしくは軌道輪を使用することによ
り、従来の軸受よりも耐食性に優れ、軸受鋼を上回る疲
労寿命を備えた転がり軸受を実現することができる。こ
れにより従来の金属製軸受や窒化珪素製軸受では使用す
ることのできなかった腐食性の強い環境下においても十
分長期にわたって使用することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】一般的な転がり軸受けの構造は図１に示し
たようなもので、軸受けはケーシングに圧入した外輪１
は、軸を挿入した内輪２を転動体３を介してその回転を
支える構造である。従来のステンレス鋼または窒化ケイ
素を材料とした軸受けを腐食液中または腐食雰囲気内で
使用した場合、腐食による摩耗が大きく内外輪と転動体
との間に隙間を生じて回転精度の低下、さらには回転不
能に陥る。これに対して、本発明により得られる軸受け
部材で内外輪および転動体を製作することにより長時間
の精度維持が可能で安定した稼働が得られることにな
る。
たようなもので、軸受けはケーシングに圧入した外輪１
は、軸を挿入した内輪２を転動体３を介してその回転を
支える構造である。従来のステンレス鋼または窒化ケイ
素を材料とした軸受けを腐食液中または腐食雰囲気内で
使用した場合、腐食による摩耗が大きく内外輪と転動体
との間に隙間を生じて回転精度の低下、さらには回転不
能に陥る。これに対して、本発明により得られる軸受け
部材で内外輪および転動体を製作することにより長時間
の精度維持が可能で安定した稼働が得られることにな
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598068208 株式会社奥村坩堝製造所 大阪府大阪市東成区中道２丁目13番14号 (72)発明者 宮本 大樹 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 小泉 光惠 大阪府豊中市緑丘４丁目17番11号 (72)発明者 稲村 偉 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 久米 秀樹 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 西川 義人 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 吉村 茂 大阪府堺市中百舌鳥町３丁331番 日本ピ ローブロック製造株式会社内 (72)発明者 藤井 秀和 大阪府堺市中百舌鳥町３丁331番 日本ピ ローブロック製造株式会社内 (72)発明者 前田 岳志 京都府京都市伏見区竹田鳥羽殿町６番地 京セラ株式会社内 (72)発明者 坂下 正幸 京都府京都市伏見区竹田鳥羽殿町６番地 京セラ株式会社内 (72)発明者 加藤 泰三 大阪府大阪市東成区中道２丁目13番14号 株式会社奥村坩堝製造所内 Ｆターム(参考） 3J101 AA01 AA02 AA62 BA01 BA10 BA53 BA54 BA70 DA20 EA41 EA42 EA80 FA06 FA08 FA31 4G030 AA12 AA17 AA36 BA20 BA33 GA08 GA27 GA29
Claims (5)
- 【請求項１】表面の粗さ精度がＲａ＜０．００５μｍ、
Ｒｍａｘ＜０．０５μｍ以下の転走面を有し、アルミナ
とジルコニアからなる複合セラミックスを軌道輪もしく
は転動体とする転がり軸受。 - 【請求項２】アルミナとジルコニアの組成比が３％〜３
０％であり、少なくともＡｌ３＋＋Ｚｒ４＋＋ＯＨ−→
Ｚｒ（Ａｌ）（ＯＨ）４の共沈反応によって作製される
複合粉末を含有する粉末を成形、焼結して得られるアル
ミナ−ジルコニア複合セラミックスである請求項１記載
の転がり軸受。 - 【請求項３】前記２項の複合セラミックスがボイド率が
０．０２％以下、アルミナの粒径０．５〜２．０μｍ、
ジルコニア０．１〜１．０μｍで曲げ強度１ＧＰａ以上
の高強度セラミックスである請求項１項記載の転がり軸
受。 - 【請求項４】転走面の加工において少なくともメカノケ
ミカル研磨によることを特徴とする請求項１、または請
求項２、または請求項３記載の転がり軸受。 - 【請求項５】請求項１〜４で、酸、アルカリ、熱水に対
する耐食性に優れていることを特徴とする転がり軸受。
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|---|---|---|---|
| JP2000190353A JP2002005180A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000190353A JP2002005180A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 転がり軸受 |
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| JP2000190353A Pending JP2002005180A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 転がり軸受 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070910A1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Nsk Ltd. | Rolling device |
| JP2010024128A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-02-04 | Nippon Soken Inc | 複合セラミック体 |
| WO2010134602A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びその製造方法 |
| JP2014145456A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| CN110985531A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种耐腐蚀、耐磨损的陶瓷轴承及其制备方法 |
-
2000
- 2000-06-23 JP JP2000190353A patent/JP2002005180A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070910A1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Nsk Ltd. | Rolling device |
| US6874942B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-04-05 | Nsk Ltd. | Rolling device |
| JP2010024128A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-02-04 | Nippon Soken Inc | 複合セラミック体 |
| JP4711468B2 (ja) * | 2008-06-19 | 2011-06-29 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 複合セラミック体 |
| WO2010134602A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びその製造方法 |
| JPWO2010134602A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2012-11-12 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びその製造方法 |
| KR101233869B1 (ko) * | 2009-05-21 | 2013-02-18 | 닛본 세이고 가부시끼가이샤 | 구름 베어링 및 그 제조 방법 |
| JP5601320B2 (ja) * | 2009-05-21 | 2014-10-08 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びその製造方法 |
| JP2014224608A (ja) * | 2009-05-21 | 2014-12-04 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びその製造方法 |
| JP2014145456A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| CN110985531A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种耐腐蚀、耐磨损的陶瓷轴承及其制备方法 |
| CN110985531B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-25 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种耐腐蚀、耐磨损的陶瓷轴承及其制备方法 |
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