JP2002053371A - 導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材 - Google Patents
導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材Info
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- JP2002053371A JP2002053371A JP2000239490A JP2000239490A JP2002053371A JP 2002053371 A JP2002053371 A JP 2002053371A JP 2000239490 A JP2000239490 A JP 2000239490A JP 2000239490 A JP2000239490 A JP 2000239490A JP 2002053371 A JP2002053371 A JP 2002053371A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導電性、強度、破壊靱性及び耐摩耗性、摺動
特性が良好な酸化ジルコニウム焼結体及びそれを用いた
摺動部材を提供する。 【解決手段】 導電性付与粒子が酸化ジルコニウム結晶
粒界と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗値が１０６Ω
・ｃｍ以下であることを特徴とする、導電性を有する酸
化ジルコニウム焼結体、およびこの酸化ジルコニウム焼
結体を用いたことを特徴とする、摺動部材。
特性が良好な酸化ジルコニウム焼結体及びそれを用いた
摺動部材を提供する。 【解決手段】 導電性付与粒子が酸化ジルコニウム結晶
粒界と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗値が１０６Ω
・ｃｍ以下であることを特徴とする、導電性を有する酸
化ジルコニウム焼結体、およびこの酸化ジルコニウム焼
結体を用いたことを特徴とする、摺動部材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を有する酸
化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材に関
する。
化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材に関
する。
【０００２】
【従来の技術】酸化ジルコニウム焼結体は、強度および
破壊靱性が優れていることから、各種の構造部材、摺動
部材など多岐の用途において利用されている。例えば、
摺動部材の一用途として、ベアリングボール、ローラー
の他、自動車用エンジン部品、例えば燃料噴射装置用プ
ランジャー、シリンダー、カムローラなどの摺動部材に
利用されている。また、他の摺動部材としては、圧縮機
用べーン、タペットパッド、圧延用ロールなど挙げられ
る。
破壊靱性が優れていることから、各種の構造部材、摺動
部材など多岐の用途において利用されている。例えば、
摺動部材の一用途として、ベアリングボール、ローラー
の他、自動車用エンジン部品、例えば燃料噴射装置用プ
ランジャー、シリンダー、カムローラなどの摺動部材に
利用されている。また、他の摺動部材としては、圧縮機
用べーン、タペットパッド、圧延用ロールなど挙げられ
る。
【０００３】従来からこのような摺動部材にはＳＵＪ２
などの軸受鋼、または、その表面に窒化処理を施して表
面を硬化させて耐摩耗性を向上させた材料が使用されて
いた。しかしながら、軸受鋼は、用途によっては耐摩耗
性が十分でない場合があって、使用温度の変化あるいは
摩耗による寸法変化などによって、相互の摺動部品のか
じり（スカッフィング）が生じたり、振動が生じる場合
があった。
などの軸受鋼、または、その表面に窒化処理を施して表
面を硬化させて耐摩耗性を向上させた材料が使用されて
いた。しかしながら、軸受鋼は、用途によっては耐摩耗
性が十分でない場合があって、使用温度の変化あるいは
摩耗による寸法変化などによって、相互の摺動部品のか
じり（スカッフィング）が生じたり、振動が生じる場合
があった。
【０００４】耐摩耗性の観点から近年は軸受鋼に代わり
セラミックス、例えば酸化ジルコニウムや窒化珪素等が
用いられるようになっている。特に酸化ジルコニウム
は、線膨張係数が軸受鋼などの金属と近いことから軸受
鋼などの金属性部材と摺動させる部品、例えば特開平１
１−１５７９２６号公報にあるような自動車部品、精密
機器、重電設備機器、航空機器部品、電子機器などの各
種摺動部品に組み合わせて使用しても、摺動に伴う摩擦
加熱による熱歪量がほぼ同じになるために、熱歪による
部品の不具合を生じないという利点がある。
セラミックス、例えば酸化ジルコニウムや窒化珪素等が
用いられるようになっている。特に酸化ジルコニウム
は、線膨張係数が軸受鋼などの金属と近いことから軸受
鋼などの金属性部材と摺動させる部品、例えば特開平１
１−１５７９２６号公報にあるような自動車部品、精密
機器、重電設備機器、航空機器部品、電子機器などの各
種摺動部品に組み合わせて使用しても、摺動に伴う摩擦
加熱による熱歪量がほぼ同じになるために、熱歪による
部品の不具合を生じないという利点がある。
【０００５】従来の酸化ジルコニウム焼結体は、摺動特
性のみしか着目していないことから導電性を有しておら
ず、静電気による帯電が生じたり、必ずしも加工性が十
分ではないことに加えて、酸化ジルコニウム自体が難加
工材であることから複雑形状の摺動部材を得るには、成
形時に最終製品とほぼ同じ形状に成形しなければならな
かった。しかし、酸化ジルコニウムは焼結時に収縮を起
こすことから焼結前に最終製品と同じ寸法のものを作製
することは難しく、通常、収縮を考慮してやや大きめに
成形して焼結後に切削加工を施すようにしていた。
性のみしか着目していないことから導電性を有しておら
ず、静電気による帯電が生じたり、必ずしも加工性が十
分ではないことに加えて、酸化ジルコニウム自体が難加
工材であることから複雑形状の摺動部材を得るには、成
形時に最終製品とほぼ同じ形状に成形しなければならな
かった。しかし、酸化ジルコニウムは焼結時に収縮を起
こすことから焼結前に最終製品と同じ寸法のものを作製
することは難しく、通常、収縮を考慮してやや大きめに
成形して焼結後に切削加工を施すようにしていた。
【０００６】焼結後に最終製品形状に仕上げる加工方法
としては放電加工があるが、従来の酸化ジルコニウムは
放電加工性が十分でないことから、前記用途に用いる際
に仕上加工等の精密加工を施し難いという問題点があっ
た。
としては放電加工があるが、従来の酸化ジルコニウムは
放電加工性が十分でないことから、前記用途に用いる際
に仕上加工等の精密加工を施し難いという問題点があっ
た。
【０００７】このような問題点を解決するために、例え
ば特開平９−２２１３５２号公報のような導電性粒子を
含有した酸化ジルコニウムが開発されている。
ば特開平９−２２１３５２号公報のような導電性粒子を
含有した酸化ジルコニウムが開発されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
導電性酸化ジルコニウムは放電加工性を良くするための
導電性付与粒子の存在形態をあまり考慮していないこと
から、各種摺動部材に用いた場合、摺動特性および放電
加工性にばらつきが生じることがあった。
導電性酸化ジルコニウムは放電加工性を良くするための
導電性付与粒子の存在形態をあまり考慮していないこと
から、各種摺動部材に用いた場合、摺動特性および放電
加工性にばらつきが生じることがあった。
【０００９】例えば、導電性付与粒子が酸化ジルコニウ
ム結晶粒界にのみに存在していると、摺動部材として用
いた場合に摺動面として主に酸化ジルコニウムが接する
所と、主に導電性付与粒子が接する所とができてしまう
ことから、摺動による摩耗むら（ばらつき）ができてし
まい、かじりの原因となっていた。これは、特に酸化ジ
ルコニウムの結晶粒径が大きくなるほど顕著であった。
ム結晶粒界にのみに存在していると、摺動部材として用
いた場合に摺動面として主に酸化ジルコニウムが接する
所と、主に導電性付与粒子が接する所とができてしまう
ことから、摺動による摩耗むら（ばらつき）ができてし
まい、かじりの原因となっていた。これは、特に酸化ジ
ルコニウムの結晶粒径が大きくなるほど顕著であった。
【００１０】さらに、導電性付与粒子が結晶粒界にのみ
存在していると、放電加工むらが起こることもある。
存在していると、放電加工むらが起こることもある。
【００１１】本発明は、上記したような問題を解決する
ためになされたものであって、所定の電気抵抗値を有
し、導電性付与粒子の存在形態を制御した放電加工性に
優れた酸化ジルコニウム焼結体および摺動部材を提供す
ることを目的とするものである。
ためになされたものであって、所定の電気抵抗値を有
し、導電性付与粒子の存在形態を制御した放電加工性に
優れた酸化ジルコニウム焼結体および摺動部材を提供す
ることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、酸化ジルコ
ニウム焼結体中に存在する導電性付与粒子の存在形態を
特定することによって、上記の目的を達成しようとする
ものである。
ニウム焼結体中に存在する導電性付与粒子の存在形態を
特定することによって、上記の目的を達成しようとする
ものである。
【００１３】すなわち、本発明による酸化ジルコニウム
焼結体は、導電性付与粒子が酸化ジルコニウム結晶粒界
と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗値が１０６Ω・ｃ
ｍ以下であること、を特徴とするものである。
焼結体は、導電性付与粒子が酸化ジルコニウム結晶粒界
と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗値が１０６Ω・ｃ
ｍ以下であること、を特徴とするものである。
【００１４】また、本発明による摺動部材は上記の酸化
ジルコニウム焼結体を用いたこと、を特徴とするもので
ある。
ジルコニウム焼結体を用いたこと、を特徴とするもので
ある。
【００１５】このような本発明によれば、導電性を有す
るとともに強度および破壊靭性に優れた特性を持つ酸化
ジルコニウム焼結体を得ることが可能となる。このよう
な酸化ジルコニウム焼結体は、例えばベアリングボー
ル、燃料装置用プランジャー、回転式圧縮機用べーン、
タペットパッド、シリンダー、カムローラなどの摺動部
材に適用すると特に効果的であり、その際摺動部材と接
する相手部材が軸受鋼等の金属で形成されているときに
は摺動部材を形成する酸化ジルコニウムと線膨張係数の
差が少ないので摺動に伴う熱歪による不具合を抑えるこ
とが可能となる。
るとともに強度および破壊靭性に優れた特性を持つ酸化
ジルコニウム焼結体を得ることが可能となる。このよう
な酸化ジルコニウム焼結体は、例えばベアリングボー
ル、燃料装置用プランジャー、回転式圧縮機用べーン、
タペットパッド、シリンダー、カムローラなどの摺動部
材に適用すると特に効果的であり、その際摺動部材と接
する相手部材が軸受鋼等の金属で形成されているときに
は摺動部材を形成する酸化ジルコニウムと線膨張係数の
差が少ないので摺動に伴う熱歪による不具合を抑えるこ
とが可能となる。
【００１６】
【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。
て説明する。
【００１７】＜酸化ジルコニウム焼結体＞本発明による
酸化ジルコニウム焼結体は、導電性付与粒子が酸化ジル
コニウム結晶粒界と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗
値が１０６Ω・ｃｍ以下であること、を特徴とするもの
である。
酸化ジルコニウム焼結体は、導電性付与粒子が酸化ジル
コニウム結晶粒界と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗
値が１０６Ω・ｃｍ以下であること、を特徴とするもの
である。
【００１８】本発明での導電性付与粒子は、酸化ジルコ
ニウム焼結体の電気抵抗値を下げることができるもので
あれば特に限定されないが、好ましくは、４ａ族、５ａ
族、６ａ族、７ａ族元素、ケイ素あるいはホウ素の炭化
物、窒化物または硼化物の少なくとも１種、特に好まし
くは、タンタル、チタン、ニオブ、タングステン、ケイ
素るいはホウ素の炭化物の少なくとも１種である。
ニウム焼結体の電気抵抗値を下げることができるもので
あれば特に限定されないが、好ましくは、４ａ族、５ａ
族、６ａ族、７ａ族元素、ケイ素あるいはホウ素の炭化
物、窒化物または硼化物の少なくとも１種、特に好まし
くは、タンタル、チタン、ニオブ、タングステン、ケイ
素るいはホウ素の炭化物の少なくとも１種である。
【００１９】本発明による酸化ジルコニウム焼結体は、
その優れた機械的強度および電気的特性を利用していた
例えば各種の機械部品、例えばベアリングボール、燃料
噴射用プランジャー、回転式圧縮機用ベーン、タペット
パッド、シリンダー、カムローラなどの摺動部材に使用
可能なものである。このような摺動部材ではそこに含有
される導電性付与粒子も当然ながら酸化ジルコニウム焼
結体と共に摺動されることになる。このため導電性付与
粒子にもある程度の摺動特性は要求されることから、前
述の炭化物、窒化物、硼化物、特に炭化物が好適であ
る。
その優れた機械的強度および電気的特性を利用していた
例えば各種の機械部品、例えばベアリングボール、燃料
噴射用プランジャー、回転式圧縮機用ベーン、タペット
パッド、シリンダー、カムローラなどの摺動部材に使用
可能なものである。このような摺動部材ではそこに含有
される導電性付与粒子も当然ながら酸化ジルコニウム焼
結体と共に摺動されることになる。このため導電性付与
粒子にもある程度の摺動特性は要求されることから、前
述の炭化物、窒化物、硼化物、特に炭化物が好適であ
る。
【００２０】本発明では、導電性付与粒子のうち酸化ジ
ルコニウム結晶粒界に存在する個数の比率（即ち、酸化
ジルコニウム結晶粒界と粒内に存在する導電性付与粒子
の総個数に対する、酸化ジルコニウム結晶粒界に存在す
る導電性付与粒子の個数の割合）が、４０〜９０％、特
に５０〜７０％、であることが好ましい。結晶粒界に存
在する個数の比率が４０％未満あるいは９０％超過であ
る場合、酸化ジルコニウム焼結体の結晶粒界の接合強度
の低下、または目的の導電性（電気抵抗値）が得られ難
いと言った問題が起こる。
ルコニウム結晶粒界に存在する個数の比率（即ち、酸化
ジルコニウム結晶粒界と粒内に存在する導電性付与粒子
の総個数に対する、酸化ジルコニウム結晶粒界に存在す
る導電性付与粒子の個数の割合）が、４０〜９０％、特
に５０〜７０％、であることが好ましい。結晶粒界に存
在する個数の比率が４０％未満あるいは９０％超過であ
る場合、酸化ジルコニウム焼結体の結晶粒界の接合強度
の低下、または目的の導電性（電気抵抗値）が得られ難
いと言った問題が起こる。
【００２１】ここで、導電性付与粒子の数え方は、まず
焼結体の任意の表面または断面を例えばサーマルエッチ
ング等によって粒界がはっきり観察できるようにしたう
えで拡大写真を撮り、その写真に対して酸化ジルコニウ
ム結晶粒界を同定し、１００μｍ×１００μｍの単位面
積当たりの、結晶粒界に存在する導電性付与粒子と結晶
粒内にに存在する導電性付与粒子とをカウントする。導
電性付与粒子の数の測定は、簡易的に表面の１ヶ所のみ
の測定でも問題はないないないが、焼結体の表面の２ヶ
所、断面の２ヶ所の合計４ヶ所に測定し、該４ヶ所の平
均値で示すことが好ましい。
焼結体の任意の表面または断面を例えばサーマルエッチ
ング等によって粒界がはっきり観察できるようにしたう
えで拡大写真を撮り、その写真に対して酸化ジルコニウ
ム結晶粒界を同定し、１００μｍ×１００μｍの単位面
積当たりの、結晶粒界に存在する導電性付与粒子と結晶
粒内にに存在する導電性付与粒子とをカウントする。導
電性付与粒子の数の測定は、簡易的に表面の１ヶ所のみ
の測定でも問題はないないないが、焼結体の表面の２ヶ
所、断面の２ヶ所の合計４ヶ所に測定し、該４ヶ所の平
均値で示すことが好ましい。
【００２２】酸化ジルコニウム焼結体中に存在する導電
性付与粒子は、最大径が１０μｍ以下、好ましくは５μ
ｍ以下、さらに好ましくは０．２〜２μｍ、のものであ
る。ここで、本発明での導電性付与粒子の最大径とは、
凝集粒子を含めてのサイズであり、酸化ジルコニウム焼
結体の表面または断面の拡大写真を見たときに導電性付
与粒子または該凝集粒子において最も長い対角線を最大
径のことをいうものである。
性付与粒子は、最大径が１０μｍ以下、好ましくは５μ
ｍ以下、さらに好ましくは０．２〜２μｍ、のものであ
る。ここで、本発明での導電性付与粒子の最大径とは、
凝集粒子を含めてのサイズであり、酸化ジルコニウム焼
結体の表面または断面の拡大写真を見たときに導電性付
与粒子または該凝集粒子において最も長い対角線を最大
径のことをいうものである。
【００２３】本発明による酸化ジルコニウム焼結体は、
電気抵抗値が１０６Ω・ｃｍ以下、さらには１０−２Ω
・ｃｍ以下のものである。導電性付与粒子は、酸化ジル
コニウム焼結体の電気抵抗値が上記範囲内になるような
量を酸化ジルコニウムに配合する。導電性付与粒子の配
合量は、１０〜４０ｖｏｌ％である。
電気抵抗値が１０６Ω・ｃｍ以下、さらには１０−２Ω
・ｃｍ以下のものである。導電性付与粒子は、酸化ジル
コニウム焼結体の電気抵抗値が上記範囲内になるような
量を酸化ジルコニウムに配合する。導電性付与粒子の配
合量は、１０〜４０ｖｏｌ％である。
【００２４】なお、ここまでは主に導電性付与粒子につ
いて説明してきたが本発明においては他の成分、例えば
安定化剤などの焼結助剤を添加してもよいことは言うま
でもない。焼結助剤としては一般的に使用されているも
のでよく、酸化イットリウム等の希土類酸化物、酸化マ
グネシウム等の金属酸化物が好適である。添加量は特に
限定されるものではないが１５ｍｏｌ％以下が好まし
く、酸化イットリウムであれば３〜６ｍｏｌ％、酸化マ
グネシウムであれば６〜１２ｍｏｌが好ましい。
いて説明してきたが本発明においては他の成分、例えば
安定化剤などの焼結助剤を添加してもよいことは言うま
でもない。焼結助剤としては一般的に使用されているも
のでよく、酸化イットリウム等の希土類酸化物、酸化マ
グネシウム等の金属酸化物が好適である。添加量は特に
限定されるものではないが１５ｍｏｌ％以下が好まし
く、酸化イットリウムであれば３〜６ｍｏｌ％、酸化マ
グネシウムであれば６〜１２ｍｏｌが好ましい。
【００２５】＜酸化ジルコニウム焼結体の製造＞本発明
による酸化ジルコニウムは、合目的的な任意の方法にし
たがって製造することができる。例えば、酸化ジルコニ
ウム粉末に、必要に応じて安定化剤などの焼結助剤、導
電性付与粒子を、混合、造粒、成形、焼結することによ
って製造することができる。
による酸化ジルコニウムは、合目的的な任意の方法にし
たがって製造することができる。例えば、酸化ジルコニ
ウム粉末に、必要に応じて安定化剤などの焼結助剤、導
電性付与粒子を、混合、造粒、成形、焼結することによ
って製造することができる。
【００２６】酸化ジルコニウム粉末、焼結助剤および導
電性付与粒子の混合は、三者の混合を乾燥状態で行う乾
式混合、および水、有機バインダなどの結合剤を共存さ
せてスラリー状態で混合を行う湿式混合のいずれでもよ
い。
電性付与粒子の混合は、三者の混合を乾燥状態で行う乾
式混合、および水、有機バインダなどの結合剤を共存さ
せてスラリー状態で混合を行う湿式混合のいずれでもよ
い。
【００２７】そして、本発明による酸化ジルコニウム焼
結体の製造法において採用される成形および焼結条件等
も、この種の酸化ジルコニウム焼結体の製造において従
来から採用されてきたものの中から適当なものを選択し
て用いることができる。例えば、本発明では、静水圧成
形（ＣＩＰ）を採用することができる。なお、成形に先
だって、導電性付与粒子と酸化ジルコニウム粉体との混
合物を、必要に応じて造粒することもできる。
結体の製造法において採用される成形および焼結条件等
も、この種の酸化ジルコニウム焼結体の製造において従
来から採用されてきたものの中から適当なものを選択し
て用いることができる。例えば、本発明では、静水圧成
形（ＣＩＰ）を採用することができる。なお、成形に先
だって、導電性付与粒子と酸化ジルコニウム粉体との混
合物を、必要に応じて造粒することもできる。
【００２８】成形体の焼成は、不活性雰囲気中で１４０
０〜１８５０℃、好ましくは１５００〜１７００℃の温
度で、１〜６時間、成形体を保持することによって行う
ことができる。焼成は、常圧焼成、加圧焼成のいずれか
を一回行うだけでも良いが、より高強度の焼結体を製造
するには焼成を複数回行うことが好ましい。例えば、常
圧焼成または加圧焼成を行った後、熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）またはアニール処理を行うこともできる。
０〜１８５０℃、好ましくは１５００〜１７００℃の温
度で、１〜６時間、成形体を保持することによって行う
ことができる。焼成は、常圧焼成、加圧焼成のいずれか
を一回行うだけでも良いが、より高強度の焼結体を製造
するには焼成を複数回行うことが好ましい。例えば、常
圧焼成または加圧焼成を行った後、熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）またはアニール処理を行うこともできる。
【００２９】このような焼成によって気孔率の低い焼結
体が得られ、強度、破壊靭性ならびに耐摩耗性、摺動特
性がより向上した酸化ジルコニウム焼結体を得ることが
可能となる。
体が得られ、強度、破壊靭性ならびに耐摩耗性、摺動特
性がより向上した酸化ジルコニウム焼結体を得ることが
可能となる。
【００３０】このようにして製造された本発明による酸
化ジルコニウム焼結体は、そのまま、あるいは必要に応
じて研磨、切削、放電加工などの二次加工に付した後、
各種の用途に利用することができる。
化ジルコニウム焼結体は、そのまま、あるいは必要に応
じて研磨、切削、放電加工などの二次加工に付した後、
各種の用途に利用することができる。
【００３１】本発明による酸化ジルコニウム焼結体は、
特に用途が限定されるものではないが、各種の機械部品
あるいは電子機器部品、例えば自動車部品、精密機器、
重電設備機器、航空機部品、電子機器用の摺動材、具体
的には、ベアリング部材、燃料噴射装置用プランジャ
ー、回転式圧縮機用ベーン、シリンダー、カムローラ、
圧延ローラ、タペットパットなど、として特に有用なも
のである。
特に用途が限定されるものではないが、各種の機械部品
あるいは電子機器部品、例えば自動車部品、精密機器、
重電設備機器、航空機部品、電子機器用の摺動材、具体
的には、ベアリング部材、燃料噴射装置用プランジャ
ー、回転式圧縮機用ベーン、シリンダー、カムローラ、
圧延ローラ、タペットパットなど、として特に有用なも
のである。
【００３２】
【実施例】＜実施例１＞平均粒径２μｍのＭｇＯ粉体１
０ｍｏｌ％と、平均粒径０．９μｍの酸化ジルコニウム
粉体と、導電性付与粒子として平均粒径０．５μｍのＳ
ｉＣ粉末２５ｖｏｌ％とを混合した。この混合物を、成
形（成形条件：１９６ＭＰａ）し、焼成（焼成条件：１
６５０℃×１ｈ）して、結晶粒界に存在する導電性付与
粒子の個数の比率が４０％であるカムローラの原形体と
なる酸化ジルコニウム焼結体を得た。得られた酸化ジル
コニウム焼結体に対して放電加工を行ってカムローラを
製造した。この焼結体は、電気抵抗値が２５×１０−３
Ω・ｃｍ、３点曲げ強度（室温）が７６０ＭＰａのもの
であった。
０ｍｏｌ％と、平均粒径０．９μｍの酸化ジルコニウム
粉体と、導電性付与粒子として平均粒径０．５μｍのＳ
ｉＣ粉末２５ｖｏｌ％とを混合した。この混合物を、成
形（成形条件：１９６ＭＰａ）し、焼成（焼成条件：１
６５０℃×１ｈ）して、結晶粒界に存在する導電性付与
粒子の個数の比率が４０％であるカムローラの原形体と
なる酸化ジルコニウム焼結体を得た。得られた酸化ジル
コニウム焼結体に対して放電加工を行ってカムローラを
製造した。この焼結体は、電気抵抗値が２５×１０−３
Ω・ｃｍ、３点曲げ強度（室温）が７６０ＭＰａのもの
であった。
【００３３】上記カムローラをエンジン用燃料噴射装置
に組込んで、３００時間の連続運転を行った。摺動面の
体積減少を測定したころを、体積減少は１％であった。
に組込んで、３００時間の連続運転を行った。摺動面の
体積減少を測定したころを、体積減少は１％であった。
【００３４】＜実施例２〜６、比較例１〜２＞結晶粒界
に存在する導電性付与粒子の個数の比率が表１の通りに
変更した以外は実施例１と同様にして、カムローラの原
形体となる酸化ジルコニウム焼結体を得た。
に存在する導電性付与粒子の個数の比率が表１の通りに
変更した以外は実施例１と同様にして、カムローラの原
形体となる酸化ジルコニウム焼結体を得た。
【００３５】得られた酸化ジルコニウム焼結体に対して
実施例１と同様に放電加工を行ってカムローラを製造
し、同様にエンジン用燃料噴射装置に組込んで運転し
て、摺動面の体積減少を同様に測定した。結果は表１に
示される通りであった。
実施例１と同様に放電加工を行ってカムローラを製造
し、同様にエンジン用燃料噴射装置に組込んで運転し
て、摺動面の体積減少を同様に測定した。結果は表１に
示される通りであった。
【００３６】
【表１】 表１から分かる通り、導電性付与粒子を同じ割合（２５
ｖｏｌ％）添加したものであっても導電性付与粒子が結
晶粒界および結晶粒内での分散状態によって電気抵抗
値、３点曲げ強度（室温）が変ることが分かった。ま
た、酸化ジルコニウム結晶粒内に所定量導電性付与粒子
が分散したものは摺動特性が優れており、体積減少率が
いずれも４％以下と小さいことがわかった。これは導電
性付与粒子が導電性付与効果のみではなく酸化ジルコニ
ウム焼結体の結晶粒および粒界相を強化する働きをも具
備していることを示すものである。なお、いずれも導電
性付与粒子（凝集部含む）の最大径は０．５〜２μｍの
範囲内であった。
ｖｏｌ％）添加したものであっても導電性付与粒子が結
晶粒界および結晶粒内での分散状態によって電気抵抗
値、３点曲げ強度（室温）が変ることが分かった。ま
た、酸化ジルコニウム結晶粒内に所定量導電性付与粒子
が分散したものは摺動特性が優れており、体積減少率が
いずれも４％以下と小さいことがわかった。これは導電
性付与粒子が導電性付与効果のみではなく酸化ジルコニ
ウム焼結体の結晶粒および粒界相を強化する働きをも具
備していることを示すものである。なお、いずれも導電
性付与粒子（凝集部含む）の最大径は０．５〜２μｍの
範囲内であった。
【００３７】それに対し、本発明の好ましい範囲外の比
較例１および比較例２はいずれも摺動面の体積減少率が
大きくなってしまった。これは導電性付与粒子による結
晶粒および粒界相の強化のバランスが悪くなってしまっ
たものと考えられる。
較例１および比較例２はいずれも摺動面の体積減少率が
大きくなってしまった。これは導電性付与粒子による結
晶粒および粒界相の強化のバランスが悪くなってしまっ
たものと考えられる。
【００３８】＜実施例７〜８、比較例３＞次に、実施例
１の酸化ジルコニウム焼結体からなるカムローラを用い
導電性付与粒子を凝集させ、導電性付与粒子の最大径を
変えた場合の摺動面の体積減少率（％）を測定した。
１の酸化ジルコニウム焼結体からなるカムローラを用い
導電性付与粒子を凝集させ、導電性付与粒子の最大径を
変えた場合の摺動面の体積減少率（％）を測定した。
【００３９】
【表２】 表２から分かる通り、導電性付与粒子の最大径が１０μ
ｍを超えると、そこが破断起点となってしまうことから
摺動特性が劣化することが分かった。
ｍを超えると、そこが破断起点となってしまうことから
摺動特性が劣化することが分かった。
【００４０】＜実施例９〜１３＞次に、導電性付与粒子
の材質、含有率を表３のように変えた酸化ジルコニウム
焼結体を作製した。このとき、電気抵抗値および３点曲
げ強度を測定した。また、実施例１と同様に摺動面の体
積減少率を測定した。
の材質、含有率を表３のように変えた酸化ジルコニウム
焼結体を作製した。このとき、電気抵抗値および３点曲
げ強度を測定した。また、実施例１と同様に摺動面の体
積減少率を測定した。
【００４１】なお、導電性付与粒子は平均粒径０．５μ
ｍ、最大径０．３〜２μｍ、導電性付与粒子の分散状態
は結晶粒界４０％、結晶粒内６０％で統一した。
ｍ、最大径０．３〜２μｍ、導電性付与粒子の分散状態
は結晶粒界４０％、結晶粒内６０％で統一した。
【００４２】
【表３】 表３から分かる通り、導電性付与粒子の材質・含有量を
変えても良好な特性を示すことが分かった。なお、電気
抵抗値の比較的高い実施例９においては、カムローラに
加工するための放電加工性が良くないことから、研磨加
工などを併用してカムローラを作製しなければならなか
った。このため、放電加工を行うような複雑形状を有す
る摺動部材においては電気抵抗値を１０−２Ω・ｃｍ以
下にした方がよいことが分かった。
変えても良好な特性を示すことが分かった。なお、電気
抵抗値の比較的高い実施例９においては、カムローラに
加工するための放電加工性が良くないことから、研磨加
工などを併用してカムローラを作製しなければならなか
った。このため、放電加工を行うような複雑形状を有す
る摺動部材においては電気抵抗値を１０−２Ω・ｃｍ以
下にした方がよいことが分かった。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明による酸化ジルコ
ニウム焼結体は、酸化ジルコニウム焼結体が本来有する
優れた強度、破壊靱性および耐摩耗性、摺動特性を維持
しながら所望の導電性が付与されたものである。従っ
て、このような本発明による酸化ジルコニウム焼結体
は、放電加工により所望の形状に容易に加工できるもの
であり、そして、静電気の帯電が有効に防止されたもの
である。
ニウム焼結体は、酸化ジルコニウム焼結体が本来有する
優れた強度、破壊靱性および耐摩耗性、摺動特性を維持
しながら所望の導電性が付与されたものである。従っ
て、このような本発明による酸化ジルコニウム焼結体
は、放電加工により所望の形状に容易に加工できるもの
であり、そして、静電気の帯電が有効に防止されたもの
である。
【００４４】このような本発明による酸化ジルコニウム
焼結体から得られた摺動部材は、上記特性に加えて、酸
化ジルコニウムが持つ線膨張係数が軸受鋼等に近いとい
う利点をいかせるものであって、かつ放電加工性に優れ
るものである。よって、燃料噴射装置用プランジャー、
回転圧縮機用ベーン、シリンダー、カムローラ、タペッ
トパットなどの各種摺動部材の放電加工などによる複雑
形状への加工が容易であり、特に前記のような一方向性
の摺動部材に用いると優れた摺動特性を示すことが可能
となる。特に、酸化ジルコニウム焼結体中の導電性付与
粒子の最大径が１０μｍ以下に制御されたものは、耐摩
耗性が著しく改善されたものである。
焼結体から得られた摺動部材は、上記特性に加えて、酸
化ジルコニウムが持つ線膨張係数が軸受鋼等に近いとい
う利点をいかせるものであって、かつ放電加工性に優れ
るものである。よって、燃料噴射装置用プランジャー、
回転圧縮機用ベーン、シリンダー、カムローラ、タペッ
トパットなどの各種摺動部材の放電加工などによる複雑
形状への加工が容易であり、特に前記のような一方向性
の摺動部材に用いると優れた摺動特性を示すことが可能
となる。特に、酸化ジルコニウム焼結体中の導電性付与
粒子の最大径が１０μｍ以下に制御されたものは、耐摩
耗性が著しく改善されたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福 田 悦 幸 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 矢 部 久 雄 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 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 近 藤 和 行 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） 3J011 AA20 SD01 SD10 4G031 AA12 AA36 AA37 AA38 BA02 BA19 BA20
Claims (8)
- 【請求項１】導電性付与粒子が酸化ジルコニウム結晶粒
界と粒内のそれぞれに存在し、電気抵抗値が１０６Ω・
ｃｍ以下であることを特徴とする、導電性を有する酸化
ジルコニウム焼結体。 - 【請求項２】電気抵抗値が１０−２Ω・ｃｍ以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載の導電性を有する酸
化ジルコニウム焼結体。 - 【請求項３】該導電性付与粒子のうち、酸化ジルコニウ
ム結晶粒界に存在する個数の比率が、４０〜９０％であ
ることを特徴とする、請求項１または２に記載の酸化ジ
ルコニウム焼結体。 - 【請求項４】該導電性付与粒子が、４ａ族、５ａ族、６
ａ族、７ａ族元素、ケイ素あるいはホウ素の炭化物、窒
化物または硼化物の少なくとも１種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酸化
ジルコニウム焼結体。 - 【請求項５】該導電性付与粒子が、タンタル、チタン、
ニオブ、タングステン、ケイ素あるいはホウ素の炭化物
から選ばれた少なくとも１種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酸化ジルコ
ニウム焼結体。 - 【請求項６】該導電性付与粒子が、最大径が１０μｍ以
下のもの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酸化ジルコニウム焼結体。 - 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれに記載の
酸化ジルコニウム焼結体を用いたことを特徴とする、摺
動部材。 - 【請求項８】放電加工により加工された加工部を有する
ことを特徴とする、請求項７に記載の摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239490A JP2002053371A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239490A JP2002053371A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002053371A true JP2002053371A (ja) | 2002-02-19 |
Family
ID=18731019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239490A Pending JP2002053371A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002053371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009069154A (ja) * | 2007-09-15 | 2009-04-02 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 測長装置 |
-
2000
- 2000-08-08 JP JP2000239490A patent/JP2002053371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009069154A (ja) * | 2007-09-15 | 2009-04-02 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 測長装置 |
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