JP3380703B2 - セラミックボールの製造方法 - Google Patents
セラミックボールの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受の転動
体などに使用されるセラミックボールの製造方法に関す
る。
体などに使用されるセラミックボールの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、セラミック材料の持つ優れた耐熱
性、耐摩耗性、耐腐食性等に着目し、セラミック材料を
機械部品に応用する研究が盛んに行われている。このよ
うな機械部品の１つとして、セラミック材料を球状に加
工したセラミックボールが知られており、転がり軸受の
転動体などに使用されている。
性、耐摩耗性、耐腐食性等に着目し、セラミック材料を
機械部品に応用する研究が盛んに行われている。このよ
うな機械部品の１つとして、セラミック材料を球状に加
工したセラミックボールが知られており、転がり軸受の
転動体などに使用されている。
【０００３】従来のセラミックボールの製造方法とし
て、例えば、特開昭６３−１０１５１９号公報には、金
型プレス成形や乾式ラバープレス成形にて、原料を最終
形状の近似形状に成形し、それを焼結した後、バレル研
磨等の表面加工により最終形状に仕上げる方法が開示さ
れている。
て、例えば、特開昭６３−１０１５１９号公報には、金
型プレス成形や乾式ラバープレス成形にて、原料を最終
形状の近似形状に成形し、それを焼結した後、バレル研
磨等の表面加工により最終形状に仕上げる方法が開示さ
れている。
【０００４】また、特開昭６３−５７２０４号公報に
は、プレス成形などにより円柱体を成形し、旋盤等にて
この円柱体の両端部を截頭円錐状に面取り加工するか、
あるいはこの円柱体をほぼ球状に面取り加工した後、焼
成し、表面加工を施す球体の製造方法が開示されてい
る。
は、プレス成形などにより円柱体を成形し、旋盤等にて
この円柱体の両端部を截頭円錐状に面取り加工するか、
あるいはこの円柱体をほぼ球状に面取り加工した後、焼
成し、表面加工を施す球体の製造方法が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のうち、金型プレス成形により、最終形状（球
体）の近似形状に成形する方法の場合、金型プレス成形
は一方向に圧力をかける一軸プレスであるため、球体の
金型では加圧方向に対し肉厚差が大きいので成形体内部
の圧力差により焼成後の寸法にバラツキが生じやすく、
また、１ton/cm2以上といった高圧で成形を行うと成形
体が破損してしまうため、数百kg/cm2の低圧にて１次成
形を行った後、静水圧プレス等の方法により数ton/cm2
の高圧にて２次成形を行う必要があった。
来技術のうち、金型プレス成形により、最終形状（球
体）の近似形状に成形する方法の場合、金型プレス成形
は一方向に圧力をかける一軸プレスであるため、球体の
金型では加圧方向に対し肉厚差が大きいので成形体内部
の圧力差により焼成後の寸法にバラツキが生じやすく、
また、１ton/cm2以上といった高圧で成形を行うと成形
体が破損してしまうため、数百kg/cm2の低圧にて１次成
形を行った後、静水圧プレス等の方法により数ton/cm2
の高圧にて２次成形を行う必要があった。
【０００６】更に、金型プレス成形では、型の合わせ部
にバリやエッジ部が生じやすく、焼成後の研磨加工ある
いはラッピングにて、これらのバリやエッジ部が欠ける
ことによりクラックが生じ、品質不良となる問題があっ
た。一方、乾式ラバープレス成形を用いる方法では、油
圧にて圧力をかけるため成形ピッチが遅く、量産性に欠
けるという問題があった。
にバリやエッジ部が生じやすく、焼成後の研磨加工ある
いはラッピングにて、これらのバリやエッジ部が欠ける
ことによりクラックが生じ、品質不良となる問題があっ
た。一方、乾式ラバープレス成形を用いる方法では、油
圧にて圧力をかけるため成形ピッチが遅く、量産性に欠
けるという問題があった。
【０００７】また、特開昭６３−５７２０４号公報に記
載されている球体の製造方法では、円柱成形体を旋盤等
により１個ずつ面取り加工するため量産性が悪く、軸受
用セラミックボールのように数万〜数十万個／ロットを
作製する必要のあるものに適用するのは困難であった。
載されている球体の製造方法では、円柱成形体を旋盤等
により１個ずつ面取り加工するため量産性が悪く、軸受
用セラミックボールのように数万〜数十万個／ロットを
作製する必要のあるものに適用するのは困難であった。
【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、量産性に富み、かつ優れた
品質のセラミックボールを製造できる方法を提供するこ
とを目的とする。
鑑みてなされたものであり、量産性に富み、かつ優れた
品質のセラミックボールを製造できる方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、原料粉
末を所定の金型に充填して、３ton/cm2以上の圧力でプ
レス成形し、得られた成形体に、その平均粒子径が該成
形体の寸法の０．５〜５倍の大きさの砥粒を用いてバレ
ル加工を施して角部を丸めた後、焼成することを特徴と
するセラミックボールの製造方法、が提供される。
末を所定の金型に充填して、３ton/cm2以上の圧力でプ
レス成形し、得られた成形体に、その平均粒子径が該成
形体の寸法の０．５〜５倍の大きさの砥粒を用いてバレ
ル加工を施して角部を丸めた後、焼成することを特徴と
するセラミックボールの製造方法、が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックボールの製造
方法においては、まず原料粉末を所定の金型に充填して
プレス成形を行う。このプレス成形時の圧力は、３ton/
cm2以上とすることが好ましい。３ton/cm2以上の高圧で
プレス成形を行うと、成形体内部のポアが小さくなって
緻密な成形体が得られ、２次成形が不要となる。
方法においては、まず原料粉末を所定の金型に充填して
プレス成形を行う。このプレス成形時の圧力は、３ton/
cm2以上とすることが好ましい。３ton/cm2以上の高圧で
プレス成形を行うと、成形体内部のポアが小さくなって
緻密な成形体が得られ、２次成形が不要となる。
【００１１】プレス成形により成形する成形体の形状は
特に限定されないが、成形圧力を上記のように高圧に設
定する場合には、成形時に破損しにくく、かつ成形体内
部の圧力が均一になるような形状であることが必要であ
り、具体的には円柱又は角柱であることが好ましい。
特に限定されないが、成形圧力を上記のように高圧に設
定する場合には、成形時に破損しにくく、かつ成形体内
部の圧力が均一になるような形状であることが必要であ
り、具体的には円柱又は角柱であることが好ましい。
【００１２】プレス成形により得られた成形体は、バレ
ル加工を施して角部を丸め球状にする。バレル加工は、
成形体をバレル装置の処理槽に所定の砥粒（メディア）
とともに入れ、回転あるいは振動攪拌させることにより
行われる。これにより、成形体とメディアとが衝突、摺
動し、成形体の全周、特にエッジ等の角部が削り取ら
れ、球状に加工されて行く。
ル加工を施して角部を丸め球状にする。バレル加工は、
成形体をバレル装置の処理槽に所定の砥粒（メディア）
とともに入れ、回転あるいは振動攪拌させることにより
行われる。これにより、成形体とメディアとが衝突、摺
動し、成形体の全周、特にエッジ等の角部が削り取ら
れ、球状に加工されて行く。
【００１３】このバレル加工による方法では、旋盤等に
より機械加工するのとは違い、成形体の全周、特に出っ
張り部分が優先的に削られて行くため、容易に球体とす
ることができる。
より機械加工するのとは違い、成形体の全周、特に出っ
張り部分が優先的に削られて行くため、容易に球体とす
ることができる。
【００１４】更に、成形体のバレル加工は数千〜数万個
を１バッチにて処理できるため、上記金型プレス成形
と、このバレル加工とを組み合わせることで、極めて量
産性の高いセラミックボールの製造方法となる。また、
バレル加工により球状にした成形体は、球体成形用の金
型を用いて最初から球状に成形したもののように、型合
わせ部のエッジやバリが存在しないので、焼結後の表面
加工の際に、クラック等の不良が生じにくい。したがっ
て、従来の焼結後の表面加工に比べ、加工時に加える圧
力を上げることができ、加工の効率を格段に向上でき
る。
を１バッチにて処理できるため、上記金型プレス成形
と、このバレル加工とを組み合わせることで、極めて量
産性の高いセラミックボールの製造方法となる。また、
バレル加工により球状にした成形体は、球体成形用の金
型を用いて最初から球状に成形したもののように、型合
わせ部のエッジやバリが存在しないので、焼結後の表面
加工の際に、クラック等の不良が生じにくい。したがっ
て、従来の焼結後の表面加工に比べ、加工時に加える圧
力を上げることができ、加工の効率を格段に向上でき
る。
【００１５】なお、一般的なセラミック焼結体のバレル
加工では、メディアとして通常数mm以下の炭化珪素、ア
ルミナ、ジルコニア等のセラミック材及びこれにダイヤ
モンド等の砥粒を加えたものなどが用いられるが、本発
明のように焼結前の成形体の段階でバレル加工を施す場
合、このような大きさのメディアでは加工効率が悪く、
特に円柱体や角柱体の成形体を球状に加工することは困
難である。
加工では、メディアとして通常数mm以下の炭化珪素、ア
ルミナ、ジルコニア等のセラミック材及びこれにダイヤ
モンド等の砥粒を加えたものなどが用いられるが、本発
明のように焼結前の成形体の段階でバレル加工を施す場
合、このような大きさのメディアでは加工効率が悪く、
特に円柱体や角柱体の成形体を球状に加工することは困
難である。
【００１６】そこで、本発明では、その平均粒子径が加
工する成形体の寸法の０．５〜５倍程度の大きさのメデ
ィアを用いてバレル加工を行うのが好ましい。ここで、
成形体の寸法とは、成形体の最大肉厚部の寸法（厚さ）
をいう。メディアの平均粒子径が成形体寸法の０．５倍
未満だと加工の能率が著しく悪くなり、５倍より大きい
と加工時に成形体が破損したり、加工された成形体の寸
法のバラツキが大きくなる。メディアの材質は上記のい
ずれも適用可能であるが、加工の効率及び耐久性より炭
化珪素のものが好ましい。
工する成形体の寸法の０．５〜５倍程度の大きさのメデ
ィアを用いてバレル加工を行うのが好ましい。ここで、
成形体の寸法とは、成形体の最大肉厚部の寸法（厚さ）
をいう。メディアの平均粒子径が成形体寸法の０．５倍
未満だと加工の能率が著しく悪くなり、５倍より大きい
と加工時に成形体が破損したり、加工された成形体の寸
法のバラツキが大きくなる。メディアの材質は上記のい
ずれも適用可能であるが、加工の効率及び耐久性より炭
化珪素のものが好ましい。
【００１７】バレル加工により角部を丸め球状にした成
形体は、その後所定の条件で焼成して焼結体とし、必要
によりラッピング等の仕上げ加工を施す。
形体は、その後所定の条件で焼成して焼結体とし、必要
によりラッピング等の仕上げ加工を施す。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００１９】（実施例１）窒化珪素８２重量％に、酸化
イットリウム１０重量％、酸化マグネシウム５重量％及
び酸化ジルコニウム３重量％を助剤として調合し、混合
して得られた原料に、バインダーを添加し、スプレード
ライヤーを用いて乾燥・造粒することにより成形用原料
粉末を調製した。
イットリウム１０重量％、酸化マグネシウム５重量％及
び酸化ジルコニウム３重量％を助剤として調合し、混合
して得られた原料に、バインダーを添加し、スプレード
ライヤーを用いて乾燥・造粒することにより成形用原料
粉末を調製した。
【００２０】機械式プレス機に上型、下型及びシリンダ
ー部よりなるφ１３mm×高さ１３mmの円柱体成形用金型
を取り付け、原料供給用ホッパーに上記成形用原料粉末
を充填し、圧力４ton/cm2にて連続的にプレス成形を行
い、図２に示すような１０００個の円柱状プレス成形体
３を得た。
ー部よりなるφ１３mm×高さ１３mmの円柱体成形用金型
を取り付け、原料供給用ホッパーに上記成形用原料粉末
を充填し、圧力４ton/cm2にて連続的にプレス成形を行
い、図２に示すような１０００個の円柱状プレス成形体
３を得た。
【００２１】これらの成形体を、平均粒子径が１５mmの
炭化珪素製メディア５kgとともにバレル加工機の処理槽
内に入れ、回転数４０rpmにて２４時間回転処理した。
処理終了後１０mm幅のメッシュを持つ篩に通し、図１に
示すような直径１２mmの球状の成形体１を得た。
炭化珪素製メディア５kgとともにバレル加工機の処理槽
内に入れ、回転数４０rpmにて２４時間回転処理した。
処理終了後１０mm幅のメッシュを持つ篩に通し、図１に
示すような直径１２mmの球状の成形体１を得た。
【００２２】球状に加工した成形体を、窒素雰囲気炉に
て１２００℃で２時間熱処理した後、熱間静水圧処理炉
にて３００気圧、１７００℃の条件で焼結させることに
より直径約１０mmの球状窒化珪素焼結体を得た。これら
の焼結体をボール研磨機にて粗加工した後、ラッピング
機にて精密研磨を行った。研磨加工終了後、すべてのボ
ールについて光学顕微鏡にて５０倍の倍率で目視検査を
行ったが、外観にクラック、欠け等の異常が認められる
ものは皆無であった。
て１２００℃で２時間熱処理した後、熱間静水圧処理炉
にて３００気圧、１７００℃の条件で焼結させることに
より直径約１０mmの球状窒化珪素焼結体を得た。これら
の焼結体をボール研磨機にて粗加工した後、ラッピング
機にて精密研磨を行った。研磨加工終了後、すべてのボ
ールについて光学顕微鏡にて５０倍の倍率で目視検査を
行ったが、外観にクラック、欠け等の異常が認められる
ものは皆無であった。
【００２３】（実施例２）機械式プレス機に上型、下型
及びシリンダー部よりなるφ３mm×高さ３mmの円柱体成
形用金型を取り付け、原料供給用ホッパーに上記実施例
１と同様にして調製した成形用原料粉末を充填し、圧力
４ton/cm2にて連続的にプレス成形を行い、１０００個
の円柱状プレス成形体を得た。
及びシリンダー部よりなるφ３mm×高さ３mmの円柱体成
形用金型を取り付け、原料供給用ホッパーに上記実施例
１と同様にして調製した成形用原料粉末を充填し、圧力
４ton/cm2にて連続的にプレス成形を行い、１０００個
の円柱状プレス成形体を得た。
【００２４】これらの成形体を、平均粒子径が５mmの炭
化珪素製メディア５００ｇとともにバレル加工機の処理
槽内に入れ、回転数４０rpmにて２４時間回転処理し
た。処理終了後３mm幅のメッシュを持つ篩に通し、直径
２．５mmの球状の成形体を得た。球状に加工した成形体
を実施例１と同様に焼成及び研磨し、研磨加工終了後、
すべてのボールについて光学顕微鏡にて５０倍の倍率で
目視検査を行ったが、外観にクラック、欠け等の異常が
認められるものは皆無であった。
化珪素製メディア５００ｇとともにバレル加工機の処理
槽内に入れ、回転数４０rpmにて２４時間回転処理し
た。処理終了後３mm幅のメッシュを持つ篩に通し、直径
２．５mmの球状の成形体を得た。球状に加工した成形体
を実施例１と同様に焼成及び研磨し、研磨加工終了後、
すべてのボールについて光学顕微鏡にて５０倍の倍率で
目視検査を行ったが、外観にクラック、欠け等の異常が
認められるものは皆無であった。
【００２５】（比較例）実施例１と同様にして調製した
成形用原料粉末を球状金型に充填し、圧力５００kg/cm2
にて連続的にプレス成形を行い、図３に示すような１０
００個のφ１２mmの球状成形体５を得た。これらの球状
成形体を、内径１８mm×長さ２５０mmのゴムチューブ内
に２０個づつ詰め込み、チューブ内を減圧処理した後、
静水圧プレス機にて４ton/cm2の圧力処理を行った。そ
の後、実施例１と同様に熱間静水圧処理炉にて焼結さ
せ、直径約１０mmの球状窒化珪素焼結体を得た。これら
の焼結体を研磨加工した後、光学顕微鏡にて５０倍の倍
率で目視検査を行ったところ、１０００個中約５０個に
クラックあるいは欠け等の表面欠陥が認められた。
成形用原料粉末を球状金型に充填し、圧力５００kg/cm2
にて連続的にプレス成形を行い、図３に示すような１０
００個のφ１２mmの球状成形体５を得た。これらの球状
成形体を、内径１８mm×長さ２５０mmのゴムチューブ内
に２０個づつ詰め込み、チューブ内を減圧処理した後、
静水圧プレス機にて４ton/cm2の圧力処理を行った。そ
の後、実施例１と同様に熱間静水圧処理炉にて焼結さ
せ、直径約１０mmの球状窒化珪素焼結体を得た。これら
の焼結体を研磨加工した後、光学顕微鏡にて５０倍の倍
率で目視検査を行ったところ、１０００個中約５０個に
クラックあるいは欠け等の表面欠陥が認められた。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クボールの製造方法は、量産性に富むものであり、か
つ、この製造方法によれば、クラック、欠け等の不良が
生じにくく、優れた品質のセラミックボールが得られ
る。
クボールの製造方法は、量産性に富むものであり、か
つ、この製造方法によれば、クラック、欠け等の不良が
生じにくく、優れた品質のセラミックボールが得られ
る。
【図１】実施例におけるバレル加工後の成形体の形状を
示す図である。
示す図である。
【図２】実施例におけるプレス成形体の形状を示す図で
ある。
ある。
【図３】比較例におけるプレス成形体の形状を示す図で
ある。
ある。
１…成形体（バレル加工後）、３…プレス成形体、５…
プレス成形体
プレス成形体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B28B 11/00 - 11/22
B28B 3/02
Claims (2)
- 【請求項１】 原料粉末を所定の金型に充填して、３to
n/cm2以上の圧力でプレス成形し、得られた成形体に、
その平均粒子径が該成形体の最大肉厚部の寸法（厚さ）
の０．５〜５倍の大きさの砥粒を用いてバレル加工を施
して角部を丸めた後、焼成することを特徴とするセラミ
ックボールの製造方法。 - 【請求項２】 成形体の形状が円柱又は角柱である請求
項１に記載のセラミックボールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00843797A JP3380703B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | セラミックボールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00843797A JP3380703B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | セラミックボールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202632A JPH10202632A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3380703B2 true JP3380703B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=11693114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00843797A Expired - Fee Related JP3380703B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | セラミックボールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3380703B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100363121B1 (en) * | 2002-05-29 | 2002-12-05 | Biocera Co Ltd | Method of producing ceramic ball |
| JP5578429B2 (ja) * | 2009-09-30 | 2014-08-27 | 日立金属株式会社 | セラミックボール素球、セラミックボール素球成形用金型およびセラミックボール素球の製造方法 |
| JP6680668B2 (ja) * | 2016-12-19 | 2020-04-15 | 東京窯業株式会社 | 蓄熱体の製造方法 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP00843797A patent/JP3380703B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10202632A (ja) | 1998-08-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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