JP3833465B2 - Rolling element and rolling bearing using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動体およびこれを用いた転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックス焼結体は、高強度で耐摩耗性や剛性に優れているため構造用機械部品の材料として期待されており、近年ではこれらの特性を利用してベアリングの転動体であるボールやローラーに使用されている。具体的には、その優れた耐摩耗性、低密度等の特徴を生かし、工作機械の主軸用の軸受としては、低密度で高速回転中の遠心力を軽減でき、且つ鉄鋼材料製の内輪外輪に対して耐焼き付き性に優れるセラミックス製転動体を用いることで、軸受の高速回転化、長寿命化を達成している。またその優れた耐食性を生かし、ハロゲン系の腐食ガス環境で使用される半導体製造装置の軸受にはセラミックス性の軸受が使用され、また真空中で特に清浄度が要求される環境で使用される真空成膜装置やその搬送装置では、潤滑材の使用が制限されるため、耐焼き付き性に優れたセラミックス製の軸受が使用されている。その他には、潤滑材の使用を制限される用途としては、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のスピンドルに用いられる軸受が挙げられるが、これに関しても、微少焼き付き損傷による音響劣化を改善する目的でセラミックス製転動体が用いられている。
【０００３】
これらの軸受に用いられるセラミックスとしては、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア等が考えられ、例えば特公平７−３７８８１３号報に記載された窒化珪素、特願平８−２３６０８６号に記載されている炭化珪素等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等のセラミックス焼結体を用いた軸受材料は、耐焼き付き性に優れるものの、電気抵抗が大きいため、これらで構成された軸受は導電性がなく、回転体が帯電して各種の問題を生じることがあった。特にハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用のスピンドルを支持する軸受においては、帯電した電荷が磁気ヘッド等に急激に流れ、電気的損傷（静電破壊）を引き起こすといった問題がある。これらは、ワイヤボンダーや電子部品挿入機、半導体製品を取り扱うロボットアーム等、電気的損傷に敏感な目的物を扱う軸を支持する軸受で共通する問題である。
【０００５】
また、導電性がないことにより、セラミックス製転動体の寿命が短くなる場合もある。例えば、静電気により帯電した転動体が微少な塵埃を捕獲し、軌道面上に持ち込むため、軸受の損傷を促進し、回転精度や寿命劣化を促進する場合がある。また軸受組立時も同様で、組立時には静電気に起因する塵埃の侵入に特に注意する必要がある。
【０００６】
本発明は、前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、耐食性や耐摩耗性、耐久性を維持するとともに、転動体の帯電を防止し、電気的損傷に敏感な目的物を扱う軸を支持する軸受に共通する問題を解決するものである。
【０００７】
【課題を解決するために手段】
本発明者は前記課題に鑑み、種々検討した結果、体積固有抵抗が１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍであるセラミックスを含んでなり、上記セラミックスは、ジルコニアに希土類元素酸化物を２〜５ｍｏｌ％含有してなる主成分１００重量部に対して、アルミナを５〜４０重量部含有するとともに、ジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂの比率が、０．４≦ａ／ｂ≦２．０である転動体を用いることで、上記目的が達成されることを知見し本発明に至った。
【０００８】
また、上記セラミックスがＹ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ2等の安定化剤により部分安定化されたジルコニアを主成分とし、この主成分１００重量部に対して、導電性付与剤としてＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属酸化物のうち１種以上を１０〜３５重量部含有する転動体とすることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【０００９】
また、導電性付与剤の平均粒径が１μｍ以下であるセラミックスを転動体に用いることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
また、前記ジルコニアセラミックスと導電性付与剤の混合粉末を成形した後、酸化性雰囲気中で一次焼成し、その後、酸化性雰囲気中でＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理することにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１１】
また、転動体の体積固有抵抗を１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍにコントロールするために、セラミックスに導電性付与剤としてＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏの酸化物のうち１種以上をその他のセラミックス成分１００重量部に対し１０〜３５重量％の範囲で含有させ、転動体の体積固有抵抗を１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍにコントロールすることができることを見出した。この結果、転動体は静電気や意図的に供与された電荷を蓄積することなく、電荷を適度な速度で逃がすことが可能となり、電荷が急激に除去された時に発生する大気摩擦によって発生する超高電圧の放電が防止できた。
【００１２】
また、セラミックスが実質的にＹ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3等の希土類元素酸化物により部分安定化されたジルコニアからなり、その熱膨張率が９．０×１０-6／℃以上である導電性セラミックス転動体を使うことにより、温度変化により軸受の回転精度や剛性が劣化したり、異音が発生することを防止できることを見出した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の転がり軸受の断面図である。この玉軸受は、外輪１、内輪２、転動体３、保持器４、及びシール５から構成されており、このうち、外輪１及び内輪２はステンレス鋼であり、転動体３は体積固有抵抗が１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍの半導電性セラミックスで構成されている。外輪１や内輪２を構成する材料としては、ステンレス鋼以外に、軸受鋼、高速度工具鋼等が考えられるが、コスト、要求性能を考慮して最適な物を選択する。
【００１６】
本発明の転動体３は半導電性セラミックスからなり、体積固有抵抗が１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍであることを特徴としている。
【００１７】
導電性セラミックスの体積固有抵抗が１．０×１０6Ω・ｃｍより小さいと、静電気等の電荷が一気に逃げやすくなるため、大気摩擦による超高電圧の放電が発生するおそれがあるため好ましくない。また１．０×１０9Ω・ｃｍより大きいと電荷が帯電してしまい、製造工程で、静電気により帯電した転動体３が微少な塵埃を捕獲し、軌道面上に持ち込むため、軸受の損傷を促進し回転精度や寿命劣化に悪影響を及ぼしたり、塵埃を介して静電破壊を誘発して磁器ヘッドを破壊するので好ましくない。
【００１８】
本発明の転動体３を得るために、導電性付与剤としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属酸化物のうち１種以上を１０〜３５重量％の範囲で含有している。即ち、これらの導電性付与剤が粒界層を構成し、セラミックスのもつ強度を大きく低下させることなく、転動体３の体積固有抵抗を１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍにし、静電気等の電荷を適度な速度で逃がすようにしてある。その為、例えば磁器ヘッドのような半導電性転動体とつながっている物体が電気的な影響を受けやすいものであっても破壊することなく、電荷が適度なスピードで逃げていく。導電性付与剤はそれ以外の成分１００重量部に対し、１０〜３５重量部、好ましくは１５〜２５重量部添加するのが好ましい。１０重量部より少ないと、体積固有抵抗を下げる効果が小さく、逆に３５重量部より多くなると、体積固有抵抗が小さくなりすぎ、電荷が急激に流れて、大気摩擦による超高電圧の放電が発生するおそれがある。また、セラミックス焼結体の機械的特性が大きく低下するため、転動体としての特性を満足できなくなる。
【００１９】
また、導電性付与剤の平均粒径は、１μｍ以下とすることが好ましい。平均結晶粒径が１μｍを越えると、導電性付与剤の硬度が母材となるセラミックスの硬度に較べて低いため、転動体加工中に導電性付与剤が選択的に加工され、寸法精度が悪くなったり、軸受として使用した場合に導電性付与剤が異物として作用し、異音が発生してしまうので好ましくない。これに対し、導電性付与剤の平均粒径を１μｍ以下とすると、導先生付与剤が欠陥として作用しなくなる。
【００２０】
導電性付与剤の平均粒径は、転動体３を半球状に切断し、その断面を鏡面研磨した後、電子顕微鏡を用いて２０００倍の写真を撮影して確認する。
【００２１】
また、熱膨張率が９．０×１０-6／℃より小さいと、内輪２および／または外輪１となる軸受鋼の熱膨張率１２．５×１０-6／℃との差が大きくなるので、使用中の温度上昇により回転軸４部分の与圧が抜け、回転軸４の保持が不安定となり、異音が発生したり、摩擦により温度が上昇するので好ましくない。
【００２２】
また、これらの転動体３は酸化雰囲気中で一次焼成した後、たとえば、酸素雰囲気もしくは空気中のような酸化性雰囲気中でＨＩＰ処理することが好ましい。このように酸化性雰囲気中でＨＩＰ処理することにより、異音発生や発熱の原因となる焼結体中のボイドが少なくなり、高品質な軸受とすることができる。これに対し、通常行われているような窒素、アルゴン等の不活性ガス中でＨＩＰ処理を行うと、導電性付与剤として添加している金属酸化物が、還元されることにより溶融したり凝集したりするので、好ましくない。
【００２３】
また、圧砕荷重が４０００Ｎ未満であると、使用中に転動体３が破壊する可能性があるので好ましくない。また、圧砕荷重を４０００Ｎ以上とするためには、主成分を成すジルコニアに対し希土類元素酸化物を２〜５ｍｏｌ％含有し、これら合計１００重量部に対しアルミナを５〜４０重量部含有すると共に、ジルコニアの平均結晶粒径ａが０．２〜０．５μｍであり、ジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂの比率を０．４≦ａ／ｂ≦２．０とすることが好ましい。
【００２４】
上記ジルコニアセラミックスは、主成分を成すジルコニアに希土類元素酸化物を２〜５ｍｏｌ％含有するものを使用することが好ましい。希土類元素酸化物は、共沈法によりジルコニア中に添加することが好ましい。これにより、ジルコニアセラミックス中に希土類元素酸化物が均一に分散するようになり、焼成中に正方晶が生成しやすくなる。しかしながら、この希土類元素酸化物の含有量が２ｍｏｌ％未満になると、ジルコニアセラミックスの相転移の臨界粒径が小さくなり、負荷条件により容易に相転移を起こすようになるので好ましくない。また希土類元素酸化物の量を５ｍｏｌ％を越えるようにすると、焼結体の圧砕荷重が４０００Ｎ未満となるので好ましくない。また希土類元素酸化物の種類としてはＹ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3等、希土類元素金属のうちイオン半径の小さなものを使用する方が単斜晶への相転移を抑制するために好ましい。
【００２５】
さらに、ジルコニアセラミックスにアルミナを添加すれば、ジルコニアセラミックスの粒界に分散し、ジルコニアセラミックスの粒成長を抑制すると同時に、粒界成分としてジルコニアセラミックスの相転移を抑制する働きがある。本発明のジルコニアセラミックスは、ジルコニアセラミックスと希土類元素酸化物の合計１００重量部に対し５〜４０重量部のアルミナを含有すると共に、前記ジルコニアセラミックスの平均結晶粒径が０．２〜０．５μｍであり、ジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂの比率が、０．４≦ａ／ｂ≦２．０とすることが好ましい。
【００２６】
このアルミナの量が５重量部未満となると、ジルコニアセラミックスの粒成長を抑制する効果が減少し、負荷条件中の単斜晶の量が容易に増加するようになるので好ましくない。また、アルミナの量が４０重量部を越えると、アルミナの体積％が過半数を超えるようになり、ジルコニアセラミックスの持つ高耐久性が発揮されにくくなるので好ましくない。
【００２７】
また、このアルミナ添加に関しては、できるだけ全体に均一に分布させるため、ジルコニア、希土類元素酸化物と同時に共沈法により添加するか、もしくは、塩化アルミニウムやアルミナゾルのような形でジルコニアセラミックスの共沈原料分散液中に添加することが好ましい。
【００２８】
ジルコニアセラミックスの平均結晶粒径を０．２〜０．５μｍとしたのは、平均結晶粒径が０．２μｍ未満となるような焼結体とするには、焼成温度を１３５０℃程度に抑えて焼成する必要があるが、焼結を促進するために粒径を小さくすると、成形体の生密度を向上させることが難しく、安定して平均結晶粒径を０．２μｍ未満にすることは困難であるためである。
【００２９】
また、ジルコニアセラミックスの平均結晶粒径を０．５μｍより大きくすると、ジルコニアセラミックスの臨界粒径に対する余裕が小さくなるので、使用中の負荷条件により容易に単斜晶に転移するので好ましくない。
【００３０】
また、ジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂの関係ａ／ｂが０．４未満となると、ジルコニアの結晶粒界に分散するアルミナ粒子の数が減少するため、ジルコニアの正方晶から単斜晶への相転移が進みやすくなるようである。また、逆にａ／ｂが２．０を越えると、原因は明確ではないが飽和水蒸気圧処理に対する圧砕荷重の劣化が大きくなるので、好ましくない。
【００３１】
セラミックスの結晶粒径はサンプルの表面を鏡面研磨した後、１４００〜１５００℃の高温炉中に１０分間挿入し、粒界を観察できるようになるまでこの操作を繰り返して試料とし、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日立製作所Ｓ−８００）を用いて測定した。アルミナとジルコニアを識別するためには、ＢＥＩ（反射電子像）の写真と電子顕微鏡写真を比較することにより判断した。ＢＥＩを利用すると、アルミナに対し原子番号の大きなジルコニアの部分が白く見えるので、両者を識別することができる。
【００３２】
また、圧砕荷重は、窒化珪素板の間に２ｍｍφのセラミックスボールを挿入し、圧力を増加させながら破壊するときの荷重を測定して圧砕荷重とした。セラミックスボールの径が異なる場合、外径ａのセラミックボールの圧砕荷重をＰ0とした場合、Ｐ0／ａ2＝一定として、外径２ｍｍφのセラミックボールの圧砕荷重を計算により求めればよい。
【００３３】
また、単斜晶ジルコニアの量Ｍ（モル％）は、焼結体表面またはその粉末をＸ線回折装置により回折強度を測定し、その回折強度（回折ピークの高さ）から次式によって算出した。
【００３４】
Ｍ＝｛［Ｉｍ（１１−１）＋Ｉｍ（１１１）］／[Ｉｍ（１１−１）＋Ｉｍ（１１１）＋Ｉｔ（１１１）]｝×１００ ・・・・・ 式（１）
ただし、
Ｉｍ（１１−１） ：単斜晶ジルコニア（１１−１）面の回折強度
Ｉｍ（１１１） ：単斜晶ジルコニア（１１１）面の回折強度
Ｉｔ（１１１） ：正方晶および立方晶ジルコニア（１１１）面の回折強度さらに、焼結体中のＹ2Ｏ3、アルミナ、及びＳｉＯ2の量は、焼結体を元素分析することによって求めたＹ、ＡｌまたはＳｉの量を酸化物換算して求めた。
【００３５】
また、転動体３の耐久性については、図２に示す装置を用いて評価した。この装置は、８個の転動体３を外輪１と内輪２の間に装着したベアリングを２組用意して回転軸３に装着し、外輪１はハブ６に固定し内輪２を外側から内側に押圧することにより、両者に設けられた段差を狭めるように転動体３に荷重をかけることにより、耐久テストの荷重を調整するようになっている。そして、回転軸４を高速回転させた際の振動や異音の発生を、振動測定装置７により測定した。
【００３６】
さらに、静電気等の電荷の除去具合を見るために、２．５ｍｍ×６ｍｍ×４０ｍｍの角柱状をした試料を作製し、一方端に１０００Ｖの電圧を印加し、他方端における電圧が１００Ｖとなるまでの降下時間を測定した。そして、両端の電圧が１００Ｖとなるまでの時間を測定し、降下時間が０．１〜２０秒の間にあるものを○とし、それ以外のものを×として評価した。
【００３７】
また、半導電性セラミックスの強度を測定するため、ＪＩＳ Ｒ１６０１に基づく４点曲げ試験により、曲げ強度を測定した。
【００３８】
【実施例】以下、実施例を説明する。
【００３９】
実施例 １
ここでは、セラミックス転動体の導電率と耐久テスト後の外輪１と内輪２間の帯電量の関係を調査した。
【００４０】
希土類元素酸化物としてＹ2Ｏ3３ｍｏｌ％が添加された共沈ジルコニア粉末１００重量部に、５〜５０重量部の導電性付与剤としてＦｅ2Ｏ3粉末、Ｃｒ2Ｏ3粉末、ＮｉＯ粉末、ＣｏＯ粉末をそれぞれ添加し、さらにバインダーと溶媒を加えて混練乾燥することにより顆粒を製作した。そして、この顆粒を金型中に充填してメカプレス成型法により１．０ｔｏｎ／ｃｍ2（９８ＭＰａ）のプレス圧にて所定の形状に成形し、然る後、１３９０℃の大気雰囲気中にて２時間焼成することにより焼結体を得た。その後、２０００気圧の酸素ＨＩＰ（静水圧加圧プレス）した。こうして得られた焼結体を５００ｍｍφ×３ｍｍに加工し、表面に電極を形成した後、４端子法にて体積固有抵抗を測定した。また、静電気の除去具合を調べるために、２．５ｍｍ×６ｍｍ×４０ｍｍの角柱状に試料を切り出し、角柱の一方端に１０００Ｖの電圧を印加し、他方端における電圧値が１００Ｖとなるまでの降下時間を測定し、前記降下時間が０．１〜２０秒のものを○とし、０．１秒未満および２０秒を越えるものを×として標記した。
【００４１】
結果を、表１に示した。
【００４２】
【表１】
表１から判るように、導電性付与剤の添加量がその他のセラミックス成分に対し１０重量部より少ないＮｏ．１、２は、体積固有抵抗が１０10Ω・ｃｍ以上となり、放電特性が×となった。また、導電性付与剤の添加量を３５重量部以上としたＮｏ．７、８は、体積固有抵抗が１０6Ω・ｃｍ未満となり、放電特性が早過ぎて×となった。
【００４４】
これに対し、導電性付与剤の添加量をその他のセラミックスに対し１０〜３５重量部としたＮｏ．３〜１４は、体積固有抵抗が１０6〜１０9Ω・ｃｍとなり、良好な放電特性を示した。
【００４５】
実施例 ２
ここでは、セラミックスの熱膨張率と圧砕荷重に対する異音と耐久性の関係を調査した。
【００４６】
窒化珪素、アルミナ、ＭｇＯからなる試料Ｎｏ．２１〜２３、および実施例１に示した試料Ｎｏ．１、３〜７と同一の組成からなる鏡面研磨した２ｍｍφの転動体を各５０個用意し、８個玉のベアリングにそれぞれ装着し、異音の発生の有無を確認した。
【００４７】
窒化珪素ボールは窒化珪素粉末に、７重量％のＹｂ2Ｏ3、２．５重量％のアルミナを添加し混合した原料を成形圧９８ＭＰａのプレス成形により略球状に成形し、窒素１０気圧×１８００℃で焼成した後、１６００〜１７００℃×２０００気圧の窒素雰囲気中でＨＩＰして焼結体とし、表面を研磨して球状のボールとした。
【００４８】
アルミナボールは、高純度のアルミナ原料に０．３重量％のＭｇＯを添加した原料を成形圧９８ＭＰａのプレス成形により略球状に成形し、１５００〜１６００℃の酸化雰囲気中で焼成した後、１４５０〜１５５０℃×２０００気圧のアルゴン雰囲気中でＨＩＰして焼結体とし、表面を研磨して球状のボールとした。
【００４９】
またＭｇＯボールは、０．５μｍの高純度ＭｇＯ原料を９８ＭＰａのプレス成形により略球状に成形し、大気中１６００〜１７００℃で焼成した後、１５００〜１６００℃×２０００気圧でＨＩＰして焼結体とし、表面を研磨して球状のボールとした。
【００５０】
また、実施例１と同様にして実施例１の試料Ｎｏ．３〜６の略球状焼結体を作成し、１３００〜１３５０℃×２０００気圧の酸素雰囲気中でＨＩＰして焼結体とし、表面を研磨して球状のボールとした。
【００５１】
研磨加工することにより、それぞれの転動体はＪＩＳの５級以上の寸法精度および回転精度を有するように加工し、それぞれ２組の軸受を作製した。これらの軸受を用い、図２に示すような予圧２０Ｎをかけたスピンドルに組み上げ、回転数１００００ｒｐｍで、雰囲気温度を２０℃から１２０℃まで２℃／分のスピードで昇温させて、テスト中の異音の発生の有無を確認した。
【００５２】
また同様な手法で円盤状の試料をそれぞれ作製し、図３に示す転がり疲労寿命試験機にて荷重１４．７Ｎ、１００００ｒｐｍの条件で１００時間評価した。
【００５３】
また、球状セラミックスの圧砕荷重は、同じ寸法の２個の玉を重ねて圧縮方向に荷重を加えるもので、ＪＩＳ−Ｂ−１５０１に準じ、２．０ｍｍ玉を用いてインストロン万能試験機によりクロスヘッドスピード５ｍｍ／分で測定した。
【００５４】
また熱膨張係数については、ＪＩＳ−Ｃ−２１４１に準じ測定した。
【００５５】
結果を表２に示した。
【００５６】
【表２】
表２から明らかなように、熱膨張率が９．０×１０-6／℃未満であるＮｏ．２１〜２３とは、使用中に異音が発生し耐久性が悪くなるので好ましくなかった。また、圧砕強度が４０００Ｎ未満であるＮｏ．７は、耐久テスト中に一部が破損し異音が発生するようになった。
【００５８】
これに対し、熱膨張率が９．０×１０-6／℃以上であり、圧砕荷重が４０００Ｎ以上であるＮｏ．１、３〜６は、温度が上昇しても予圧が抜けて回転精度が悪くなったり異音が発生することが無く、また耐久性についても良好であった。
【００５９】
実施例 ３
ここでは、導電性付与剤として原料粒径の異なるＦｅ2Ｏ3を用いて転動体を作製し、Ｆｅ2Ｏ3の平均結晶粒子径と転がり軸受を作動させた場合の異音の発生との関係を調べた。
【００６０】
実施例２と同様な手法で、導電性付与剤であるＦｅ2Ｏ3の平均粒径を変更し２ｍｍφのボールを作製した。その後、圧砕荷重の測定および図２に示す装置を用い、異音の有無を回転数１００００ｒｐｍ、室温にて１００時間連続回転させ、異音の発生の有無を確認した。
【００６１】
また、球状セラミックスの圧砕荷重は、同じ寸法の２個の球を重ねて圧縮方向に荷重を加えるもので、ＪＩＳ−Ｂ−１５０１に準じ、２．０ｍｍ玉を用いてインストロン万能試験機によりクロスヘッドスピード５ｍｍ／分で測定した。
【００６２】
結果を表３に示す。
【００６３】
【表３】
表３から明らかなように、Ｆｅ2Ｏ3の平均粒径が１μｍを越える試料Ｎｏ．３１〜３４は、高速回転させるにつれて、異音が発生するようになった。これに対し、試料Ｎｏ．５〜８は圧砕荷重も大きく、異音の発生のないものが得られた。
【００６５】
異音の発生原因は、異材質間の硬度の差によるものと推定している。しかしながら、導電性付与材の平均粒径を１μｍ以下にすることにより、異音を防止できることが判った。
【００６６】
実施例 ４
実施例２と同様な手法で、２ｍｍφのボールを作製した。また、一部のボールは一次焼成後に、酸素ＨＩＰを行わず、そのままボールを作成した。その後それぞれ２組のベアリングを作製し、図２に示す装置を用いて回転数１００００ｒｐｍ、室温にて異音発生の有無を確認した。また、圧砕荷重もそれぞれ測定した。
【００６７】
結果を表４に示した。
【００６８】
【表４】
酸素ＨＩＰしなかった試料番号Ｎｏ．４３、４４は、ボイド径が６〜８μｍとなり、評価テストで異音が発生することが判った。これに対し、酸素ＨＩＰを実施したＮｏ．４１、４２は、ボイド径が３μｍ以下となり、異音が発生せず圧砕荷重の高い転動体および軸受が得られた。
【００７０】
実施例５
以下は、本発明の実施例を説明するものであり、導電性付与材を添加したジルコニアセラミックスに対するアルミナの添加効果を調べた。
【００７１】
３ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3安定化の共沈ジルコニア１００重量％に対し、アルミナを３〜５０重量％混合したスラリーを調整し、これらの原料全体を１００重量部として、さらに２０重量部の平均粒径０．５μｍのＦｅ2Ｏ3からなる導電性付与材を添加混合した原料を準備し、スプレードライヤーで造粒した後、球状にプレス成形し、１３８０℃で焼成して焼結体とし、その後、それぞれの転動体はＪＩＳの５級以上の寸法精度および回転精度を有するように加工した。
【００７２】
前記焼結体中のジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂおよび導電性付与材であるＦｅ2Ｏ3の平均粒径ｃは、２０００倍の電子顕微鏡写真と波長分散による面分析データから判定した。なお、ジルコニアの平均結晶粒径は、０．２〜０．５μｍとし、ａ／ｂは０．６〜１．０に調整した。
【００７３】
その後、それぞれの転動体の初期の圧砕荷重と１２１℃×２気圧の飽和水蒸気圧下で４００時間処理した後の圧砕荷重の関係を調べた。
【００７４】
結果を表５に示した。
【００７５】
【表５】
表５から判るように、アルミナの添加量を４０重量部を越える量としたＮｏ．５７は初期に較べて耐久後の圧砕荷重が８０％未満に減少した。これに対し、アルミナを５〜４０重量％添加したＮｏ．５２〜５６は、アルミナを添加していないＮｏ．５１に較べて圧砕荷重が１０％程度上昇し、１２１℃の飽和蒸気圧中の耐久テスト後の圧砕荷重の低下率が小さくなることが判った。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、体積固有抵抗が１．０×１０6〜１．０×１０9Ω・ｃｍのセラミックスからなる転動体とすることにより、転動体は静電気や意図的に供与された電荷を蓄積することなく、電荷を適度な速度で逃がすことが可能となり、大気摩擦によって蓄積された超高電圧の急激な放電により、磁器ヘッド等が破壊することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転動体およびそれを用いた転がり軸受の断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の耐久装置の概略図である。
【図３】本発明の転がり軸受の評価装置の概略図である。
【符号の説明】
１：外輪
２：内輪
３：転動体
４：保持器
５：シール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling element and a rolling bearing using the same.
[0002]
[Prior art]
Ceramic sintered bodies are expected as materials for structural machine parts because of their high strength and excellent wear resistance and rigidity. In recent years, these characteristics have been used for balls and rollers that are rolling elements of bearings. in use. Specifically, taking advantage of its excellent wear resistance, low density, etc., the bearings for spindles of machine tools can reduce centrifugal force during low-speed, high-speed rotation, and inner and outer rings made of steel materials. In contrast, the use of ceramic rolling elements with excellent seizure resistance achieves high-speed rotation and long life of the bearing. Also, taking advantage of its excellent corrosion resistance, ceramic bearings are used as bearings for semiconductor manufacturing equipment used in halogen-based corrosive gas environments, and vacuums are used in environments where cleanliness is particularly required in a vacuum. In the film forming apparatus and its transfer apparatus, since the use of a lubricant is restricted, a ceramic bearing excellent in seizure resistance is used. Other applications that restrict the use of lubricants include bearings used in the spindles of hard disk drives (HDDs). Again, this is due to the improvement of acoustic rotation due to the slight seizure damage. A moving object is used.
[0003]
Examples of ceramics used in these bearings include silicon nitride, silicon carbide, alumina, zirconia, and the like. For example, silicon nitride described in Japanese Patent Publication No. 7-378813, described in Japanese Patent Application No. 8-236086. There are silicon carbide and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, bearing materials using ceramic sintered bodies such as silicon nitride, silicon carbide, and zirconia as described above are excellent in seizure resistance, but have high electrical resistance. The rotating body may be charged and cause various problems. In particular, in a bearing that supports a spindle for a hard disk drive (HDD), there is a problem that a charged electric charge suddenly flows to a magnetic head or the like and causes electrical damage (electrostatic breakdown). These are common problems with bearings that support shafts that handle objects that are sensitive to electrical damage, such as wire bonders, electronic component insertion machines, and robot arms that handle semiconductor products.
[0005]
Further, the lack of electrical conductivity may shorten the life of the ceramic rolling element. For example, since the rolling element charged by static electricity captures minute dust and brings it onto the raceway surface, it may promote damage to the bearing and promote rotation accuracy and life deterioration. The same applies to the assembly of the bearing, and special attention must be paid to the intrusion of dust caused by static electricity during assembly.
[0006]
The present invention has been developed to solve the above problems, and maintains the corrosion resistance, wear resistance, and durability, prevents the rolling elements from being charged, and handles shafts that are sensitive to electrical damage. It solves the problems common to bearings that support
[0007]
[Means for solving the problems]
As a result of various studies in view of the above problems, the present inventor includes ceramics having a volume resistivity of 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Ω · cm, and the ceramics include rare earth elements in zirconia. While containing 5 to 40 parts by weight of alumina with respect to 100 parts by weight of the main component containing 2 to 5 mol% of oxide, the ratio of the average crystal grain size a of zirconia and the average crystal grain size b of alumina is It was found that the above object was achieved by using a rolling element satisfying 0.4 ≦ a / b ≦ 2.0, and the present invention was achieved.
[0008]
Further, the ceramic is mainly composed of zirconia partially stabilized by a stabilizer such as Y 2 O 3 , CaO, MgO, CeO 2 , and Fe, as a conductivity imparting agent, with respect to 100 parts by weight of the main component. It discovered that the said subject could be solved by setting it as the rolling element containing 10-35 weight part of 1 or more types among metal oxides, such as Cr, Ni, and Co.
[0009]
Moreover, it discovered that the said subject could be solved by using the ceramic whose average particle diameter of an electroconductivity imparting agent is 1 micrometer or less for a rolling element.
[0010]
Moreover, after forming the mixed powder of the zirconia ceramics and the conductivity-imparting agent, primary firing is performed in an oxidizing atmosphere, and then HIP (hot isostatic pressing) treatment is performed in the oxidizing atmosphere. I found that it can be solved.
[0011]
Further, in order to control the volume resistivity of the rolling element to 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Ω · cm, among the oxides of Fe, Cr, Ni and Co as a conductivity imparting agent to ceramics One or more kinds are contained in the range of 10 to 35% by weight with respect to 100 parts by weight of the other ceramic components, and the volume resistivity of the rolling element is controlled to 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Ω · cm. I found that I can do it. As a result, the rolling elements can release charges at an appropriate speed without accumulating static electricity or intentionally donated charges, and the super high speed generated by atmospheric friction generated when the charges are rapidly removed. Voltage discharge could be prevented.
[0012]
Further, the ceramic is substantially made of zirconia partially stabilized by rare earth element oxides such as Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Er 2 O 3, Dy 2 O 3 , and the coefficient of thermal expansion is 9.0. It has been found that by using a conductive ceramic rolling element of × 10 −6 / ° C. or higher, it is possible to prevent the rotational accuracy and rigidity of the bearing from deteriorating due to temperature changes and the generation of abnormal noise.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing according to this embodiment. This ball bearing is composed of an outer ring 1, an
[0016]
The rolling
[0017]
If the volume resistivity of the conductive ceramic is smaller than 1.0 × 10 6 Ω · cm, charges such as static electricity easily escape at a stretch, which may cause an ultrahigh voltage discharge due to atmospheric friction. Also, if it is larger than 1.0 × 10 9 Ω · cm, the electric charge is charged, and in the manufacturing process, the rolling
[0018]
In order to obtain the rolling
[0019]
The average particle diameter of the conductivity imparting agent is preferably 1 μm or less. When the average crystal grain size exceeds 1 μm, the conductivity of the conductivity imparting agent is lower than the hardness of the ceramic as the base material, so that the conductivity imparting agent is selectively processed during rolling element processing, resulting in poor dimensional accuracy. Or when used as a bearing, the conductivity-imparting agent acts as a foreign substance, and abnormal noise is generated. On the other hand, when the average particle diameter of the conductivity imparting agent is 1 μm or less, the guidance imparting agent does not act as a defect.
[0020]
The average particle size of the conductivity-imparting agent is confirmed by cutting the rolling
[0021]
If the coefficient of thermal expansion is smaller than 9.0 × 10 −6 / ° C., the difference from the coefficient of thermal expansion of 12.5 × 10 −6 / ° C. of the bearing steel used as the
[0022]
These rolling
[0023]
In addition, if the crushing load is less than 4000 N, the rolling
[0024]
As the zirconia ceramics, it is preferable to use a zirconia containing 2 to 5 mol% of a rare earth element oxide in zirconia as a main component. The rare earth element oxide is preferably added to zirconia by a coprecipitation method. Thereby, the rare earth element oxide is uniformly dispersed in the zirconia ceramics, and tetragonal crystals are easily generated during firing. However, if the content of the rare earth element oxide is less than 2 mol%, the critical particle diameter of the phase transition of the zirconia ceramics becomes small, and phase transition easily occurs depending on the load condition, which is not preferable. If the amount of the rare earth element oxide exceeds 5 mol%, the crushing load of the sintered body becomes less than 4000 N, which is not preferable. As the kind of rare earth element oxide, it is more preferable to use a rare earth element metal having a small ionic radius, such as Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , Dy 2 O 3, etc. It is preferable for suppressing the phase transition.
[0025]
Further, if alumina is added to zirconia ceramics, it is dispersed at the grain boundaries of zirconia ceramics, and suppresses the grain growth of zirconia ceramics and at the same time suppresses the phase transition of zirconia ceramics as a grain boundary component. The zirconia ceramic of the present invention contains 5 to 40 parts by weight of alumina with respect to 100 parts by weight of the total of zirconia ceramics and rare earth element oxide, and the average crystal grain size of the zirconia ceramics is 0.2 to 0.5 μm. The ratio of the average crystal grain size a of zirconia and the average crystal grain size b of alumina is preferably 0.4 ≦ a / b ≦ 2.0.
[0026]
When the amount of alumina is less than 5 parts by weight, the effect of suppressing grain growth of zirconia ceramics is reduced, and the amount of monoclinic crystals under load conditions is easily increased. On the other hand, when the amount of alumina exceeds 40 parts by weight, the volume percentage of alumina exceeds a majority, and the high durability of zirconia ceramics is hardly exhibited, which is not preferable.
[0027]
In addition, in order to distribute the alumina uniformly as much as possible, it is added by coprecipitation simultaneously with zirconia and rare earth element oxide, or a coprecipitation raw material of zirconia ceramics in the form of aluminum chloride or alumina sol. It is preferable to add to the dispersion.
[0028]
The average crystal grain size of zirconia ceramics is set to 0.2 to 0.5 μm. To obtain a sintered body having an average crystal grain size of less than 0.2 μm, the firing temperature is suppressed to about 1350 ° C. Although it is necessary to fire, if the particle size is reduced to promote sintering, it is difficult to improve the green density of the molded body, and it is difficult to stably reduce the average crystal grain size to less than 0.2 μm. Because there is.
[0029]
In addition, if the average crystal grain size of zirconia ceramics is larger than 0.5 μm, the margin for the critical grain size of zirconia ceramics is reduced, so that the zirconia ceramics easily transitions to monoclinic crystals depending on the loading conditions during use.
[0030]
Further, when the relationship a / b between the average crystal grain size a of zirconia and the average crystal grain size b of alumina is less than 0.4, the number of alumina particles dispersed in the crystal grain boundary of zirconia decreases, so the square of zirconia It seems that the phase transition from crystal to monoclinic crystal proceeds easily. On the other hand, if a / b exceeds 2.0, the cause is not clear, but the degradation of the crushing load with respect to the saturated steam pressure treatment becomes large, which is not preferable.
[0031]
For the crystal grain size of the ceramic, the surface of the sample is mirror-polished and then inserted into a high-temperature furnace at 1400-1500 ° C. for 10 minutes, and this operation is repeated until the grain boundary can be observed. (SEM: Hitachi S-800). In order to distinguish between alumina and zirconia, judgment was made by comparing a BEI (reflection electron image) photograph with an electron micrograph. When BEI is used, the portion of zirconia having a large atomic number with respect to alumina looks white, so that both can be identified.
[0032]
The crushing load was determined by inserting a ceramic ball of 2 mmφ between the silicon nitride plates and measuring the load when breaking while increasing the pressure. If the diameter of the ceramic ball is different, if the crushing load of ceramic balls having an outer diameter of a set to P 0, as P 0 / a 2 = constant may be determined by calculating the crushing load of ceramic balls having an outer diameter of 2 mm.
[0033]
The amount M (mol%) of monoclinic zirconia was calculated from the diffraction intensity (the height of the diffraction peak) by the following equation by measuring the diffraction intensity of the sintered body surface or its powder with an X-ray diffractometer. .
[0034]
M = {[Im (11-1) + Im (111)] / [Im (11-1) + Im (111) + It (111)]} × 100 (1)
However,
Im (11-1): Diffraction intensity of monoclinic zirconia (11-1) plane Im (111): Diffraction intensity of monoclinic zirconia (111) plane It (111): Tetragonal and cubic zirconia (111) Further, the amount of Y 2 O 3 , alumina, and SiO 2 in the sintered body is obtained by converting the amount of Y, Al, or Si obtained by elemental analysis of the sintered body into an oxide. It was.
[0035]
Moreover, about the durability of the rolling
[0036]
Further, in order to see how charges such as static electricity are removed, a 2.5 mm × 6 mm × 40 mm prismatic sample is prepared, a voltage of 1000 V is applied to one end, and the voltage at the other end reaches 100 V The descent time was measured. And the time until the voltage of both ends was set to 100V was measured, the thing which has fall time between 0.1-20 seconds was set as (circle), and the other thing was evaluated as x.
[0037]
Further, in order to measure the strength of the semiconductive ceramic, the bending strength was measured by a four-point bending test based on JIS R1601.
[0038]
EXAMPLES Examples will be described below.
[0039]
Example 1
Here, the relationship between the electrical conductivity of the ceramic rolling element and the charge amount between the outer ring 1 and the
[0040]
100 parts by weight of coprecipitated zirconia powder added with 3 mol% of Y 2 O 3 as a rare earth element oxide, 5 to 50 parts by weight of Fe 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder, NiO powder as conductivity imparting agents, Granules were produced by adding CoO powder, adding a binder and a solvent, and kneading and drying. Then, the granules are filled in a mold and formed into a predetermined shape with a press pressure of 1.0 ton / cm 2 (98 MPa) by a mechanical press molding method, and then 2 in an atmosphere of 1390 ° C. A sintered body was obtained by firing for a period of time. Thereafter, oxygen HIP (hydrostatic pressure press) at 2000 atmospheres was performed. The sintered body thus obtained was processed to 500 mmφ × 3 mm, electrodes were formed on the surface, and then the volume resistivity was measured by a four-terminal method. In addition, in order to investigate the degree of static electricity removal, a sample was cut into a 2.5 mm × 6 mm × 40 mm prism, a voltage of 1000 V was applied to one end of the prism, and the voltage drop at the other end until the voltage value reached 100 V The time was measured, and those with a descent time of 0.1 to 20 seconds were marked with ◯, and those with less than 0.1 seconds and over 20 seconds were marked with x.
[0041]
The results are shown in Table 1.
[0042]
[Table 1]
As can be seen from Table 1, the addition amount of the conductivity imparting agent is less than 10 parts by weight with respect to the other ceramic components. For Nos. 1 and 2, the volume resistivity was 10 10 Ω · cm or more, and the discharge characteristics were x. In addition, No. in which the addition amount of the conductivity imparting agent was 35 parts by weight or more. In Nos. 7 and 8, the volume resistivity was less than 10 6 Ω · cm, and the discharge characteristics were too early, indicating x.
[0044]
On the other hand, No. 1 in which the conductive additive was added in an amount of 10 to 35 parts by weight with respect to the other ceramics. Nos. 3 to 14 had a volume resistivity of 10 6 to 10 9 Ω · cm, indicating good discharge characteristics.
[0045]
Example 2
Here, the relationship between the thermal expansion coefficient of ceramics and the noise and durability against crushing load was investigated.
[0046]
Sample No. made of silicon nitride, alumina, MgO. 21 to 23 and sample Nos. 50 mirror-polished 2 mmφ rolling elements each having the same composition as 1 and 3 to 7 were prepared and mounted on eight ball bearings, respectively, and the presence or absence of abnormal noise was confirmed.
[0047]
A silicon nitride ball was formed into a substantially spherical shape by press molding at a molding pressure of 98 MPa by adding 7% by weight of Yb 2 O 3 and 2.5% by weight of alumina to silicon nitride powder and mixing them, and the nitrogen was 10 atm × 1800. After firing at 0 ° C., it was HIPed in a nitrogen atmosphere at 1600 to 1700 ° C. × 2000 atm to form a sintered body, and the surface was polished into a spherical ball.
[0048]
Alumina balls were formed by adding 0.3 wt% MgO to a high-purity alumina raw material into a substantially spherical shape by press molding with a molding pressure of 98 MPa, fired in an oxidizing atmosphere at 1500 to 1600 ° C., and then 1450 to HIP was performed in an argon atmosphere at 1550 ° C. × 2000 atm to form a sintered body, and the surface was polished to obtain a spherical ball.
[0049]
The MgO ball is a sintered body obtained by forming a high-purity MgO raw material of 0.5 μm into a substantially spherical shape by press molding of 98 MPa, firing at 1600 to 1700 ° C. in the atmosphere, and then HIPing at 1500 to 1600 ° C. × 2000 atm. The surface was polished into a spherical ball.
[0050]
In the same manner as in Example 1, the sample No. 3 to 6 substantially spherical sintered bodies were prepared and HIPed in an oxygen atmosphere of 1300 to 1350 ° C. × 2000 atm to form a sintered body, and the surface was polished to obtain a spherical ball.
[0051]
By grinding, each rolling element was processed so as to have dimensional accuracy and rotational accuracy of
[0052]
In addition, disk-like samples were prepared by the same method, respectively, and evaluated for 100 hours under the conditions of a load of 14.7 N and 10000 rpm with a rolling fatigue life tester shown in FIG.
[0053]
In addition, the crushing load of spherical ceramics is the one in which two balls of the same size are stacked and a load is applied in the compression direction. In accordance with JIS-B-1501, a 2.0 mm ball is used and crossed by an Instron universal testing machine. Measurement was performed at a head speed of 5 mm / min.
[0054]
The thermal expansion coefficient was measured according to JIS-C-2141.
[0055]
The results are shown in Table 2.
[0056]
[Table 2]
As apparent from Table 2, the thermal expansion coefficient is less than 9.0 × 10 −6 / ° C. 21-23 was not preferable because abnormal noise was generated during use and durability deteriorated. Moreover, No. whose crushing strength is less than 4000N. No. 7 was partly damaged during the endurance test, and abnormal noise was generated.
[0058]
On the other hand, the thermal expansion coefficient is 9.0 × 10 −6 / ° C. or higher, and the crushing load is 4000 N or higher. In Nos. 1 and 3 to 6, even if the temperature rose, the preload was not lost, the rotation accuracy was not deteriorated and no abnormal noise was generated, and the durability was also good.
[0059]
Example 3
Here, a rolling element is produced using Fe 2 O 3 having a different raw material particle size as a conductivity imparting agent, and the average crystal particle size of Fe 2 O 3 and the generation of abnormal noise when the rolling bearing is operated. I investigated the relationship.
[0060]
In the same manner as in Example 2, the average particle diameter of Fe 2 O 3 as the conductivity-imparting agent was changed to produce a 2 mmφ ball. Thereafter, the crushing load was measured and the apparatus shown in FIG. 2 was used, and the presence or absence of abnormal noise was continuously rotated for 100 hours at a rotational speed of 10000 rpm and room temperature to confirm the presence or absence of abnormal noise.
[0061]
In addition, the crushing load of spherical ceramics is that two spheres of the same size are stacked and a load is applied in the compression direction. In accordance with JIS-B-1501, a 2.0 mm ball is used and crossed by an Instron universal testing machine. Measurement was performed at a head speed of 5 mm / min.
[0062]
The results are shown in Table 3.
[0063]
[Table 3]
As is apparent from Table 3, the sample No. 1 in which the average particle size of Fe 2 O 3 exceeds 1 μm. 31-34 came to generate abnormal noise as it rotated at high speed. In contrast, sample no. Nos. 5 to 8 had a large crushing load and no abnormal noise was obtained.
[0065]
The cause of abnormal noise is estimated to be due to the difference in hardness between different materials. However, it has been found that noise can be prevented by setting the average particle size of the conductivity imparting material to 1 μm or less.
[0066]
Example 4
A ball with a diameter of 2 mmφ was produced in the same manner as in Example 2. In addition, some of the balls were made as they were without primary oxygen firing and oxygen HIP. Thereafter, two sets of bearings were prepared, and using the apparatus shown in FIG. 2, the presence or absence of abnormal noise was confirmed at a rotational speed of 10,000 rpm and room temperature. The crushing load was also measured.
[0067]
The results are shown in Table 4.
[0068]
[Table 4]
Sample number No. which did not perform oxygen HIP Nos. 43 and 44 had a void diameter of 6 to 8 μm, and it was found that abnormal noise was generated in the evaluation test. On the other hand, no. Nos. 41 and 42 had void diameters of 3 μm or less, and rolling elements and bearings with high crushing load without generating abnormal noise were obtained.
[0070]
Example 5
In the following, examples of the present invention are described, and the effect of adding alumina to zirconia ceramics to which a conductivity imparting material has been added was examined.
[0071]
A slurry in which 3 to 50% by weight of alumina was mixed with 100% by weight of 3 mol% Y 2 O 3 stabilized coprecipitated zirconia was prepared, and the total particle size of these raw materials was 100 parts by weight. After preparing a raw material in which a conductivity imparting material consisting of 0.5 μm of Fe 2 O 3 was added and mixed, granulated with a spray dryer, pressed into a spherical shape, fired at 1380 ° C. to obtain a sintered body, Each rolling element was processed so as to have dimensional accuracy and rotational accuracy of
[0072]
The average crystal grain size a of zirconia, the average crystal grain size b of alumina, and the average grain size c of Fe 2 O 3 which is a conductivity-imparting material in the sintered body are 2000-fold electron micrographs and a surface by wavelength dispersion. Judgment was made from analytical data. The average crystal grain size of zirconia was 0.2 to 0.5 μm, and a / b was adjusted to 0.6 to 1.0.
[0073]
Then, the relationship between the initial crushing load of each rolling element and the crushing load after processing for 400 hours under a saturated steam pressure of 121 ° C. × 2 atm was examined.
[0074]
The results are shown in Table 5.
[0075]
[Table 5]
As can be seen from Table 5, the amount of alumina added was an amount exceeding 40 parts by weight. As for 57, the crushing load after endurance decreased to less than 80% compared with the initial stage. On the other hand, no. Nos. 52 to 56 are No. to which no alumina was added. It was found that the crushing load increased by about 10% compared to 51, and the reduction rate of the crushing load after the durability test in the saturated steam pressure at 121 ° C. was reduced.
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using a rolling element made of a ceramic having a volume resistivity of 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Ω · cm, the rolling element can be charged with static electricity or an intentionally supplied charge. Without accumulating, it becomes possible to release electric charges at an appropriate speed, and it is possible to prevent the magnetic head or the like from being destroyed due to a rapid discharge of ultrahigh voltage accumulated by atmospheric friction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling element of the present invention and a rolling bearing using the rolling element.
FIG. 2 is a schematic view of a rolling bearing durability device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a rolling bearing evaluation apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Outer ring 2: Inner ring 3: Rolling element 4: Cage 5: Seal
Claims (5)
上記セラミックスは、ジルコニアに希土類元素酸化物を２〜５ｍｏｌ％含有してなる主成分１００重量部に対して、アルミナを５〜４０重量部含有するとともに、ジルコニアの平均結晶粒径ａとアルミナの平均結晶粒径ｂの比率が、
０．４≦ａ／ｂ≦２．０
であることを特徴とする転動体。A rolling element comprising ceramics having a volume resistivity of 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Ω · cm,
The ceramic contains 5 to 40 parts by weight of alumina with respect to 100 parts by weight of the main component obtained by containing 2 to 5 mol% of a rare earth element oxide in zirconia, and the average crystal grain size a of zirconia and the average of alumina. The ratio of the crystal grain size b is
0.4 ≦ a / b ≦ 2.0
A rolling element characterized by
Priority Applications (1)
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