JP2002356375A - 窒化珪素製細長物の製造方法 - Google Patents
窒化珪素製細長物の製造方法Info
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Abstract
生しやすい直動軸受用レール等の窒化珪素製細長物につ
いて、反りが矯正された真直度の優れた窒化珪素製細長
物の製造方法を提供する。 【解決手段】 窒化珪素製細長物の焼結体10に対し、
上方から荷重用SiC基板14を被せて5MPa以上の
曲げ応力を付与しつつ1300〜1500℃の範囲の温
度で加熱することにより、窒化珪素製細長物の反りを矯
正する。
Description
ル等の厳しい真直度が要求される窒化珪素製細長物の製
造方法に関する。特に詳しくは、焼成時に反りが発生し
やすい直動軸受用レール等の窒化珪素製細長物につい
て、焼成後に所定の加熱処理を施して反りを矯正する窒
化珪素製細長物の製造方法に関するものである。
熱電対保護管などのセラミック製細長物に対し、寸法精
度の良好なものが望まれている。
反りが発生しやすく、寸法精度に狂いが生じることが多
い。反りの原因としては、焼成炉内の温度差、成形体の
形状、成形体の密度差等が考えられる。このような反り
解消手段としては、細長物では、従来から、成形体を吊
って焼成する、いわゆる吊り焼成が採られているが、反
り解消のためには充分ではなかった。
定すると、原料ロスや研削代が増加し、コストアップに
つながる。特に、直動軸受用レール等は、厳しい真直度
が要求されるため、焼結体の反り具合によって焼成後の
研削代が所定以上に大きくなりコストに大きく影響す
る。そこで、特開昭61−44782号公報では、セラ
ミック磁器をスライシング後、3〜10g/cm2の加
重をかけ500〜900℃の範囲で熱処理を行うことに
より、スライシングによる歪み(反り)を取り除くこと
が提案されている。
動軸受用レール等の窒化珪素製細長物に発生した反りを
充分に矯正することはできなかった。
上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、その
目的は、厳しい真直度が要求されるとともに焼成時に反
りが発生しやすい直動軸受用レール等の窒化珪素製細長
物について、反りが矯正された真直度の優れた窒化珪素
製細長物の製造方法を提供することにある。
れば、窒化珪素製細長物の焼結体に対し、5MPa以上
の曲げ応力を付与しつつ1300〜1500℃の範囲の
温度で加熱することにより、反りを矯正することを特徴
とする窒化珪素製細長物の製造方法、が提供される。本
発明においては、細長物焼結体の長手方向に垂直な方向
に曲げ応力を付与することが好ましい。この窒化珪素製
細長物の具体例としては、厳しい真直度が要求される直
動軸受用レールや軸が挙げられる。
は、図2に示すような単純形状を想定した場合、次式で
表されるように、断面における外周寸法(外周長)の総
和に対して3倍以上の長さを有する部材をいう。 (20+20+10+10)×3≦A(長さ:180以
上) (10×π)×3≦A(長さ:30π以上)
に従ってさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実
施の形態に限定されるものではない。本発明の製造方法
は、窒化珪素製細長物の焼結体に対し、5MPa以上の
曲げ応力を付与しつつ1300〜1500℃の範囲の温
度で加熱することにより、反りを矯正することに特徴を
有する。
に対して、反りを矯正する方向に5MPa以上の曲げ応
力を付与する。曲げ応力としては、好ましくは8MPa
以上、さらに好ましくは10MPa以上である。曲げ応
力が5MPa未満の場合には、反り矯正の効果が低い。
細長物焼結体に対する曲げ応力の付与方向は、反りの矯
正方向、通常は厚み方向である。
力を付加するとともに、1300〜1500℃の範囲の
温度で加熱処理を施す。1300℃未満の温度では、反
り矯正効果を得ることができず、一方、1500℃を超
える温度で加熱処理を施すと、反りの矯正は可能でも、
得られる細長物焼結体の強度が著しく低下する。なお、
加熱処理は、窒化珪素製の焼結体が対象であることか
ら、通常、窒素雰囲気等の不活性雰囲気で行われる。ま
た、加熱圧力としては限定されず、常圧、加圧のいずれ
の圧力条件でも、当該処理を行うことができるが、HI
Pなどの高圧焼結を行ったものに対しては加圧下の方が
好ましい。
を対象とする。このような窒化珪素焼結体の細長物は、
たとえば次のようにして製造することができる。まず、
窒化珪素原料に焼結助剤と適当量のバインダーを添加、
混合する。この混合物を成形後仮焼してバインダーを除
去し、得られた仮焼体を窒素雰囲気中、1700〜18
00℃程度の高温で焼結することにより窒化珪素焼結体
を得る。次いで、得られた窒化珪素焼結体をスライスな
どの加工により、窒化珪素製細長物の焼結体を得ること
ができる。なお、スライスなどの加工を行わず、直接焼
結体として細長物として得ることももちろん可能であ
る。上記のようにして得られる窒化珪素製細長物の焼結
体は、通常真直度が低く、反り等が生じており、寸法精
度が劣っている。本発明では、このような窒化珪素製細
長物の焼結体を対象とするものである。
量のバインダーを添加し、混合機にて混合した後、スプ
レードライヤーにて乾燥造粒した。この造粒原料をゴム
型より構成される成形型に充填し、静水圧プレス機によ
り成形し角柱成形体を制作した。これらの成形体を大気
中400℃にて仮焼しバインダーを除去した後、NCフ
ライス盤により所定形状に加工した。
×1hr焼成し窒化珪素製の角柱(12mm×10mm
×長さ300mm)焼結体を得た。得られた窒化珪素製
角柱焼結体の中から反り量3mmのものを6体選択し、
最大曲げ応力5MPaを掛けながら、常圧窒素雰囲気中
で処理温度1300℃、1400℃、1500℃にてそ
れぞれ2本づつ1時間キープして反り修正を行った。
体の窒化珪素製角柱焼結体10を接触面側を研削仕上げ
したSiC基板12上に載置し、上方から同様な仕上げ
を施した荷重用SiC基板14を被せることにより行っ
た。
た。その後、反り修正品から試験片を切りだしJIS
R1601に基づき、4点曲げ強度測定を行った。合格
値は、反り量0.5mm以下、曲げ強度900MPa以
上とし、○と表示した。不合格品は、×と表示した。そ
の結果を表1に示す。
した以外は、実施例1と同様に窒化珪素製角柱焼結体を
製造し、評価を行った。その結果を表2に示す。
50℃、1550℃とした以外は、実施例1と同様に窒
化珪素製角柱焼結体を製造し、評価を行った。その結果
を表1に示す。
50℃、1550℃とした以外は、実施例2と同様に窒
化珪素製角柱焼結体を製造し、評価を行った。その結果
を表2に示す。
mの窒化珪素製角柱焼結体10本を最大曲げ応力を3M
Paとし、処理温度を1200℃、1250℃、130
0℃、1400℃、1500℃、1550℃にてそれぞ
れ2本づつ1時間キープして反り修正を行い、得られた
反り修正品について実施例1と同じようにして測定、評
価を行った。その結果を表3に示す。
要特性であるスラスト転がり寿命試験を行った。試験片
は、実施例1と同材質の窒化珪素素材各2個を実施例1
と同様の熱履歴・曲げ応力を付加し、その後所定の寸法
に仕上げて得た。図3にスラスト型試験機の概要を示
し、試験片たるセラミック円板1に対し、油3中におい
て鋼球2を回転させながら面圧4900MPaをかけて
その寿命を計測した。その結果を表4に示す。
製作された焼結体(未処理)を所定の寸法に仕上げて得
た。得られた試験片について、実施例3と同様の試験を
行った。その結果を表4に示す。
に、角柱焼結体に付与する最大曲げ応力が5MPa以
上、及び加熱処理温度が1300〜1500℃の範囲と
いう要件が臨界的であるということがわかる。この範囲
を逸脱した温度で加熱した場合には、反り矯正が不十分
であるか、あるいは得られる角柱焼結体の曲げ強度が著
しく低下している。さらに、1300〜1500℃の範
囲で加熱処理することで、未処理品に比して転がり寿命
が大幅に向上しており、したがって、本発明の反り矯正
処理を受けた窒化珪素製角柱焼結体は、転がり軸受の1
種である直動軸受用レールとして極めて優れたものとい
うことができる。
法によれば、厳しい真直度が要求され、かつ焼成時に反
りが発生しやすい直動軸受用レール等の窒化珪素製細長
物について、強度等の特性低下がなく、反りが矯正さ
れ、真直度に優れた窒化珪素製細長物を製造することが
できる。
を示す説明図である。
素製角柱焼結体、12…SiC基板、14…荷重用Si
C基板。
Claims (3)
- 【請求項1】 窒化珪素製細長物の焼結体に対し、5M
Pa以上の曲げ応力を付与しつつ1300〜1500℃
の範囲の温度で加熱することにより、反りを矯正するこ
とを特徴とする窒化珪素製細長物の製造方法。 - 【請求項2】 該細長物焼結体の長手方向に垂直な方向
に曲げ応力を付与する請求項1記載の窒化珪素製細長物
の製造方法。 - 【請求項3】 該窒化珪素製細長物が、直動軸受用レー
ル、又は軸である請求項1又は2記載の窒化珪素製細長
物の製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003183078A (ja) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガイドレール |
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2001
- 2001-05-31 JP JP2001164755A patent/JP4955864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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