JP2002193693A - セラミック部品の製造方法及びその部品 - Google Patents

セラミック部品の製造方法及びその部品

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JP2002193693A
JP2002193693A JP2000389340A JP2000389340A JP2002193693A JP 2002193693 A JP2002193693 A JP 2002193693A JP 2000389340 A JP2000389340 A JP 2000389340A JP 2000389340 A JP2000389340 A JP 2000389340A JP 2002193693 A JP2002193693 A JP 2002193693A
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ceramic
bowl
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abrasive grains
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Shuzo Kanzaki
修三 神崎
Yuichi Yoshizawa
友一 吉澤
Shuji Sakaguchi
修司 阪口
Yukihiko Yamauchi
幸彦 山内
Manabu Wakuta
学 和久田
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FINE CERAMICS RES ASS
Fine Ceramics Research Association
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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FINE CERAMICS RES ASS
Fine Ceramics Research Association
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック部品の製造方法及びその部品を提
供する。 【解決手段】 セラミック焼成体の表面を機械加工によ
り平滑にし、次いで、セラミック焼成体表面に設置する
椀状の微小凹部と同等の内径を有する噴射ノズルからセ
ラミック焼成体の表面に砥粒を用いたブラスティングを
施し、前記ブラスティング工程を一定数繰り返すことで
椀状の微小凹部を所定の配列に設置することを特徴とす
るセラミック部品の製造方法、及び上記製造方法によっ
て、製造されてなる、セラミック焼成体の表面に直径及
び深さのはらつきが所望の寸法値に対して5%以内の椀
状の微小凹部を均一に配列させたことを特徴とするセラ
ミック部品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック焼成体
の表面に椀状の微小凹部を均一に配列させたセラミック
部品を製造する方法及びその部品に関するものであり、
さらに詳しくは、本発明は、微小凹部の分布が精密に制
御され、品質のばらつきの少ない高品質のセラミック部
品を安定生産することを可能とする新しいセラミック部
品の表面における微小凹部の形成及び配列技術に関し、
機械部品、自動車部品等として利用されるセラミック部
品の製造方法及びその部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、油等の潤滑剤を用いた摺動条件
下で用いられる摺動部品は、図3に例示するように、そ
の表面に微小凹部を付与すると、凹部が油溜まりとして
機能し、摩擦上昇を抑制する等の効果が得られることが
知られている。また、頻繁に運転と停止を繰り返すよう
な過酷な使用条件下では、微小凹部に潤滑油が残留する
ため、運転開始時のように過酷な潤滑条件での焼き付き
を防止することが可能である。一方で、セラミックは、
耐熱性や耐摩耗性に優れ、摺動部品用の材料として採用
されることが多い。セラミック部品の表面に微小凹部を
付与する手段として、サンドブラストなどのショット材
を使用したブラスティングを用い、無数の微小凹部を付
与する考え方があった(例えば、特開平10−2368
78号公報)。
【0003】しかしながら、従来の場合には、セラミッ
ク未焼成の段階でブラスティングを行うため、ショット
ブラスト、サンドブラスト、ガラスビーズ玉ブラストな
どの比較的硬度が低くて安価なショット材を利用するこ
とができるという利点を有するものの、焼成工程中のセ
ラミックの収縮により形状が変化するため、凹部が均一
に分布したばらつきの少ない完成品を得ることが困難で
あるという問題点があった。そして、生産性を高めるた
めに、通常、部品表面の全体をねらってブラスティング
が施されるため、微小凹部がランダムに配置されてしま
い、また、凹部の深さもまちまちになるため、微小凹部
が均一に分布した完成品を得にくいという問題点があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記のような従来の課題に鑑みて、
微小凹部をブラスティングで形成するにあたり、その形
状や分布のばらつきを抑制し、品質が安定したセラミッ
ク部品を提供できるようにすることを目標として、鋭意
研究を積み重ねた結果、セラミック焼成体の表面に砥粒
を用いたブラスティングを施して、椀状の微小凹部を配
列することにより所期の目的を達成し得ることを見出
し、本発明を完成するに至った。本発明は、微小凹部の
分布が精密に制御され、品質のばらつきの少ない高品質
のセラミック部品を製造する方法及びその製品を提供す
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)セラミック部品の表面に直径及び深さのばらつき
が所望の寸法値に対して5%以内の椀状の微小凹部を均
一に配列させたセラミック部品を製造する方法であっ
て、所定の内径を有する噴射ノズルからセラミック焼成
体の表面に砥粒を用いたブラスティングを施して、椀状
の微小凹部を配列することを特徴とするセラミック部品
の製造方法。 (2)セラミック焼成体の表面を機械加工により平滑に
し、次いで、砥粒を用いたブラスティングを施して、椀
状の微小凹部を配列することを特徴とする前記(1)記
載のセラミック部品の製造方法。 (3)セラミック焼成体の表面を機械加工により平滑に
し、次いで、セラミック焼成体表面に設置する椀状の微
小凹部と同等の内径を有する噴射ノズルからセラミック
焼成体の表面に砥粒を用いたブラスティングを施し、前
記ブラスティング工程を一定数繰り返すことで椀状の微
小凹部を所定の配列に設置することを特徴とする前記
(1)記載のセラミック部品の製造方法。 (4)噴射ノズルの内径寸法が、要求された微小凹部の
直径に対して80%乃至100%である前記(3)記載
のセラミック部品の製造方法。 (5)前記(1)乃至(4)のいずれかの製造方法によ
って製造されてなる、セラミック焼成体の表面に直径及
び深さのはらつきが所望の寸法値に対して5%以内の椀
状の微小凹部を均一に配列させたことを特徴とするセラ
ミック部品。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳細
に説明する。本発明に係わるセラミック部品の製造方法
は、上記したように、セラミック焼成体の表面に、砥粒
を用いたブラスティングを施して、椀状の微小凹部を配
列するような構成としたことを特徴としている。本発明
に係わるセラミック部品の製造方法の好適な実施態様に
おいては、上記したように、セラミック焼成体の表面を
機械加工により平滑にし、次いで、砥粒を用いたブラス
ティングを施して、椀状の微小凹部を配列するようにし
たことを特徴としている。そして、本発明に係わるセラ
ミック部品の製造方法の他の好適な実施態様において
は、上記したように、セラミック焼成体表面に設置する
椀状の微小凹部と同等の内径を有する噴射ノズルからブ
ラスティング作業を行うことで微小凹部を形成する一連
のブラスティング工程を繰り返すことによって椀状の微
小凹部を所定の配列に設置していくようにしたことを特
徴としている。
【0007】次に、図面に基づいて本発明を説明する。
図1は、本発明によるセラミック部品を示すものであ
る。この図1に示すセラミック部品1は、円板状をなす
セラミック焼結体2を用い、その平滑な表面に、椀状の
微小凹部3が均一に多数配置されている。このような構
成のセラミック部品1を製造するに際しては、まず、セ
ラミック粉末を原料とし、ホットプレス焼結、ガス圧焼
結等の適宜の焼結法によってセラミック焼成体を得る。
次いで、研削加工によって所定の形状及び寸法に加工し
た後、セラミック焼成体の表面を機械加工、例えば、ラ
ッピングや超仕上げ等の仕上げ加工によってセラミック
焼成体の表面2a(被加工面)を平滑にする。次に、セ
ラミック焼成体の表面2aに対してブラスティングを施
し、所定の分布で配置された椀状の微小凹部3を形成す
る。
【0008】ブラスティング工程は、図2に示した方法
で行われる。噴射ノズルはセラミック焼成体の表面2a
(平坦面)に対して近距離に固定され、このノズルを通
過して砥粒が高圧ガスとともにセラミック焼成体の表面
に噴射される。このとき、噴射ノズルの内径寸法は、要
求された微小凹部の直径に対して80%乃至100%で
あることが望ましく、また、噴射距離は0.5mm以上
1.0mm以下とすることが望ましい。その理由は、噴
射距離が大きすぎると得られる凹部の直径が極端に大き
くなってしまうし、噴射距離が近すぎると噴射された砥
粒の逃げ場がせまくなって加工効率が低下するためであ
る。噴射距離と凹部の直径及び深さとの関係に関する実
験結果を表1に例示する。ここで凹部の直径は噴射ノズ
ルの内径寸法を1としたときの比で表していて、噴射距
離の増加にともなって次第に増大していることが明らか
である。所望の微小凹部を得るためには、その直径に対
して80%乃至100%の内径寸法を有する噴射のノズ
ルを用いて、噴射距離を1.0mmの以下にするのが望
ましいと考える根拠でもある。また、凹部の深さは噴射
距離が1.0mmのときの値を1とした比で表されてい
る。もっとも加工効率が高いのは噴射距離が3〜4mm
のときであり、噴射距離を小さくすると砥粒の逃げ場が
せまくなって加工効率は低下する。このため、噴射距離
を短くしすぎることは好ましくなく、好適な範囲として
0.5mm以上とした。
【0009】
【表1】
【0010】噴射される砥粒の材質は、加工されるセラ
ミック焼結体自身の硬度よりも高い硬度を有することが
必要であり、好適なものとして、WA砥粒、GC砥粒、
B4C砥粒、CBN砥粒、ダイヤモンド砥粒が例示され
る。例えば、窒化けい素に対してはWA砥粒あるいはG
C砥粒を用いるのが好ましく、アルミナに対してはGC
砥粒を用いるのが好ましい。噴射砥粒の粒度は、ノズル
内径寸法に対して十分に小さい必要があるため、#40
0以上であることが望ましく、また、逆に極端に細かい
と凝集してしまいスムーズな噴射が困難になることから
#4000以下とするのが好適である。噴射条件は、高
圧ガスの噴射圧力0.1〜0.6MPa、単位時間あた
りの噴射砥粒供給量0.2〜3.0g/minが好まし
い。所定時間のブラスティングを行い所望の微小凹部3
が形成されると、その一連の工程を繰り返すことによ
り、微小凹部3が所定の配置で分布したセラミック部品
1が得られる。
【0011】セラミック焼結体の表面に直径及び深さの
ばらつきが所望の寸法値に対して5%以内の椀状の微小
凹部を均一に配列させた品質のばらつきのない高品質の
セラミック部品を安定して生産することを可能にする点
で、従来方法にない格別の技術的特徴を有するものであ
る。
【0012】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例 主として窒化けい素(Si34 )からなる原料粉末
に、2重量%のアルミナ(Al23 )と5重量%のイ
ットリア(Y23 )を焼結助剤として加えて十分に混
合し、その後、焼成温度1850℃、圧力40MPa、
焼成時間1時間なる条件にてホットプレス焼結すること
によってセラミック焼成体を得た。この焼成体を、主と
してダイヤモンド砥石を用いた研削加工によって直径3
0mm、厚さ4mmの円板状にした。次に、その片方の
表面をダイヤモンドスラリーによるラッピング仕上げに
よって表面粗さRy0.1μm以下の平滑面にした。続
いて、その平滑面から0.5mm上方に内径サイズ0.
2mmの噴射ノズルをセットし、粒度2000のGC砥
粒を噴射圧力0.3MPaで2秒間ブラスティングし、
椀状の凹部を形成させた。同様のブラスティング動作
を、セラミック焼成体の平滑面上に0.5mmごとに繰
り返し、凹部を一定間隔の格子状に配列させた。この結
果、微小凹部の直径及び深さはともに所望の寸法値に対
して5%以内のばらつきに収まった。
【0013】比較例 一方、焼成体表面の全体をねらって、100mm上方か
ら粒度2000のGC砥粒を用いてブラスティングを施
した従来の製造方法では、大小様々な凹部が形成され、
凹部の直径及び深さのばらつきはいずれも所望の寸法値
に対して50%以上であった。
【0014】
【発明の効果】本発明のセラミック部品の製造方法によ
れば、セラミック焼成体の表面に砥粒を用いたブラステ
ィングを施して、椀状の微小凹部を配列するようにした
から、微小凹部の分布が精密に制御され、品質ばらつき
の少ない安定したセラミック部品を提供することが可能
である、という著しく優れた効果が奏される。そして、
本発明によれば、セラミック焼成体の表面を機械加工に
より平滑にし、次いで、砥粒を用いたブラスティングを
施して、椀状の微小凹部を配列するようにしたため、焼
成によるセラミックの収縮の影響を受けずに、品質のば
らつきの少ない安定したセラミック部品を提供すること
が可能である、という著しく優れた効果が奏される。ま
た、本発明によれば、セラミック焼成体の表面に設置す
る椀状の微小凹部と同等の内径を有する噴射ノズルから
セラミック焼成体の表面に砥粒を用いたブラスティング
を施し、このブラスティング工程を一定数繰り返すよう
にしたため、同様の形状、寸法を持った微小凹部を所定
の配列に設置することが可能である、という著しく優れ
た効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるセラミック部品の一実施形態を
示し、図(A)はセラミック部品の平面説明図、図
(B)はセラミック部品の断面の説明図である。
【図2】本発明に係わるセラミック部品の製造方法にお
いて、ブラスティング工程を示した説明図である。
【図3】従来例によるセラミック部品を示し、図(A)
はセラミック部品の平面説明図、図(B)はセラミック
部品の断面説明図である。
【符号の説明】
1 セラミック部品 2 セラミック焼成体 3 椀状の微小凹部
フロントページの続き (72)発明者 吉澤 友一 愛知県名古屋市西区稲生町1丁目89番地 (72)発明者 阪口 修司 愛知県名古屋市名東区一社2丁目58番3号 (72)発明者 山内 幸彦 愛知県名古屋市北区名城2丁目2番 4− 43号 (72)発明者 和久田 学 神奈川県鎌倉市寺分2−3−7

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック部品の表面に直径及び深さの
    ばらつきが所望の寸法値に対して5%以内の椀状の微小
    凹部を均一に配列させたセラミック部品を製造する方法
    であって、所定の内径を有する噴射ノズルからセラミッ
    ク焼成体の表面に砥粒を用いたブラスティングを施し
    て、椀状の微小凹部を配列することを特徴とするセラミ
    ック部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミック焼成体の表面を機械加工によ
    り平滑にし、次いで、砥粒を用いたブラスティングを施
    して、椀状の微小凹部を配列することを特徴とする請求
    項1記載のセラミック部品の製造方法。
  3. 【請求項3】 セラミック焼成体の表面を機械加工によ
    り平滑にし、次いで、セラミック焼成体表面に設置する
    椀状の微小凹部と同等の内径を有する噴射ノズルからセ
    ラミック焼成体の表面に砥粒を用いたブラスティングを
    施し、前記ブラスティング工程を一定数繰り返すことで
    椀状の微小凹部を所定の配列に設置することを特徴とす
    る請求項1記載のセラミック部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 噴射ノズルの内径寸法が、要求された微
    小凹部の直径に対して80%乃至100%である請求項
    3記載のセラミック部品の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4記載のいずれかの製造方
    法によって製造されてなる、セラミック焼成体の表面に
    直径及び深さのはらつきが所望の寸法値に対して5%以
    内の椀状の微小凹部を均一に配列させたことを特徴とす
    るセラミック部品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109251061A (zh) * 2017-07-13 2019-01-22 株式会社不二制作所 陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品

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