JP5745771B2 - Anisotropic sliding member - Google Patents

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Description

本発明は、異方性摺動材料の製造方法および異方性摺動材料に関し、さらに詳しくは反応により磁性体に変態する弱磁性材料を出発材料とする異方性摺動材料の製造方法および異方性摺動材料に関する。
なお、弱磁性とは磁性を担う電子スピン間の相互作用が弱く、スピンの自発的配向がない場合の弱い磁性をいい、強磁性に対する語である。具体的には常磁性または反磁性をいう。
The present invention relates to a method for producing an anisotropic sliding material and an anisotropic sliding material, and more specifically, a method for producing an anisotropic sliding material starting from a weak magnetic material that transforms into a magnetic material by reaction, and The present invention relates to an anisotropic sliding material.
Note that weak magnetism is a term for ferromagnetism, which means weak magnetism when the interaction between electron spins responsible for magnetism is weak and there is no spontaneous orientation of spins. Specifically, it refers to paramagnetism or diamagnetism.

情報産業等で用いられる高記録密度の磁気記録媒体の代表的な例である薄膜型磁気記録媒体は、通常、磁気金属又はその合金をメッキ、蒸着又はスパッタリング法等によって非磁性基板上に積層して製造される。実際の使用時においては磁気ヘッドと磁気記録媒体とが高速で接触摺動するので、摩耗損傷を受けたり、磁気特性の劣化を起こしたりする。   A thin film type magnetic recording medium, which is a typical example of a high recording density magnetic recording medium used in the information industry, is usually formed by laminating a magnetic metal or an alloy thereof on a nonmagnetic substrate by plating, vapor deposition or sputtering. Manufactured. In actual use, the magnetic head and the magnetic recording medium slide in contact with each other at a high speed, which may cause wear damage or deterioration of magnetic characteristics.

この磁気ヘッドと磁気記録媒体との高速での接触摺動に起因する摩耗損傷や磁気特性の劣化の問題を解決する手段として、磁気抵抗素子と磁気抵抗素子が埋め込まれたガード部材とを有する磁気ヘッドを用いる技術が知られている。この場合、磁気抵抗素子の表面とガード部材の表面とによって、磁気テープが摺動する平滑な摺動面が形成される。ガード部材の役割は、磁気テープを傷付けることなく再生信号や記録信号のS/N比の劣化を防止することである。   As a means for solving the problem of wear damage and deterioration of magnetic characteristics caused by high-speed contact sliding between the magnetic head and the magnetic recording medium, a magnetic element having a magnetoresistive element and a guard member embedded with the magnetoresistive element is provided. A technique using a head is known. In this case, a smooth sliding surface on which the magnetic tape slides is formed by the surface of the magnetoresistive element and the surface of the guard member. The role of the guard member is to prevent the deterioration of the S / N ratio of the reproduction signal and the recording signal without damaging the magnetic tape.

このため、ガード部材としては、硬度と耐摩耗性の高い材料が用いられている。具体的には、例えば複合材料であるアルミナ・チタンカーバイド(Al-TiC)が用いられることが多い。しかしながら、Al-TiCはアルミナ部分がチタンカーバイド部分よりも多く摩耗するため、Al/TiC間に段差が生じ摺動面に凹凸が発生する。このため、磁気テープが傷つき、記録信号が欠落したりS/N比が劣化したりすることがあり、ガード部材の耐摩耗性を均一化する提案がされている。 For this reason, a material having high hardness and wear resistance is used as the guard member. Specifically, for example, alumina / titanium carbide (Al 2 O 3 —TiC) which is a composite material is often used. However, since Al 2 O 3 —TiC wears more alumina part than titanium carbide part, a step is generated between Al 2 O 3 / TiC and unevenness occurs on the sliding surface. For this reason, the magnetic tape may be damaged, the recording signal may be lost, or the S / N ratio may be deteriorated, and proposals have been made to make the wear resistance of the guard member uniform.

例えば、特許文献1には、ガード部材としてNi−Znフェライト又はαヘマタイト(α−Fe)を用いた磁気ヘッドが記載されている。そして、このNi−Znフェライト又はαヘマタイトは単結晶材料若しくは多結晶材料であることが記載されているが、異方性の材料については記載されていない。
一方、異方性材料として、特許文献2に、弱磁性材料を出発材料とし外場を付与して配向させ、磁性体へ変態させる反応工程により得られる異方性磁性材料が記載されている。そして、この磁性材料としてα−Feが記載されているが、この異方性磁性材料の耐摩耗性については記載されていない。
For example, Patent Document 1 describes a magnetic head using Ni—Zn ferrite or α-hematite (α-Fe 2 O 3 ) as a guard member. And although it describes that this Ni-Zn ferrite or alpha hematite is a single crystal material or a polycrystalline material, it is not described about the anisotropic material.
On the other hand, as an anisotropic material, Patent Document 2 describes an anisotropic magnetic material obtained by a reaction process in which a weak magnetic material is used as a starting material, an external field is applied and oriented, and transformed into a magnetic material. And although α-Fe 2 O 3 is described as this magnetic material, the wear resistance of this anisotropic magnetic material is not described.

特開2003−59009号公報JP 2003-59009 A 特開2009−188044号公報JP 2009-188044 A

しかし、一般に、酸化鉄系材料であるNi-Znフェライト、ヘマタイトは、高硬度セラミック材料であるAl-TiCに比べて耐摩耗性が低く、耐摩耗性の向上が必要である。一方、産業界においては、金属として地球上の可採レベルの高い元素(クラーク数の大きい元素)を使用した又は少なくともクラーク数の小さい金属元素の使用量を低下させた材料を提供することが求められている。
従って、本発明の目的は、金属として地球上の可採レベルの高い元素(クラーク数の大きい元素)を使用して又は少なくともクラーク数の小さい金属元素の使用量を低下させて材料自体は耐摩耗性が低いと考えられていた材料であっても特定の処理によって耐摩耗性を向上し得る摺動材料の製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、金属として地球上の可採レベルの高い元素(クラーク数の大きい元素)を使用して又は少なくともクラーク数の小さい金属元素の使用量を低下させて、材料自体は耐摩耗性が低いと考えられていた材料であっても特定の処理によって耐摩耗性を向上し得る摺動材料を提供することである。
However, generally, Ni—Zn ferrite and hematite, which are iron oxide-based materials, have lower wear resistance than Al 2 O 3 —TiC, which is a high-hardness ceramic material, and need to be improved. On the other hand, in the industry, it is required to provide a material that uses an element with a high level of extractability on the earth (an element with a large number of Clarkes) as a metal or at least reduces the amount of a metal element with a small number of Clarkes. It has been.
Therefore, the object of the present invention is to use an element having a high level of extractability on the earth as a metal (an element having a large number of Clarkes) or at least reducing the amount of a metal element having a small number of Clarkes so that the material itself is wear resistant. It is an object to provide a method for manufacturing a sliding material that can improve wear resistance by a specific treatment even if the material is considered to have low properties.
In addition, another object of the present invention is to use an element having a high level of extractability on the earth (an element having a large number of Clarkes) as a metal, or at least reducing the amount of a metal element having a small number of Clarkes, thereby making the material itself Is to provide a sliding material that can be improved in wear resistance by a specific treatment even if the material is considered to have low wear resistance.

本発明は、反応により磁性体に変態する弱磁性材料としてのα−FeOOHの棒状粒子を含むスラリーを出発材料として用意する工程と、該材料に外部磁場を付与し固化成形することで構成材料の配向した成形体を得る工程と、該配向状態にある材料を焼成して金属酸化物を生成させて配向制御構造体である異方性摺動部材を得る反応工程とを含み、得られた配向制御構造体における立方体に切り出した試料の3方向についての摩耗試験後の摩耗痕断面積からから式:S2/S1[S1=測定試料についてのSide面(ab面)における最小摩耗痕断面積を示すS1方向の面での摩耗断面積、S2=測定試料についてのSide面(ab面)における最大摩耗痕断面積を示すS2方向の面での摩耗断面積]から求められる摩耗異方性度が174以上である、異方性摺動部材の製造方法によって得られる、前記Side面(ab面)において同一組成を有する無配向構造体より高い硬度およびヤング率を有し、前記S1方向での耐摩耗性が摺動部材である無配向ヘマタイトの少なくとも87倍である耐摩耗性機械部品用の異方性摺動部材に関する。 The present invention comprises a step of preparing a slurry containing α-FeOOH rod-like particles as a weak magnetic material that transforms into a magnetic material by reaction as a starting material, and applying an external magnetic field to the material and solidifying and molding the constituent material. The obtained orientation includes a step of obtaining an oriented molded body and a reaction step of firing a material in the orientation state to produce a metal oxide to obtain an anisotropic sliding member that is an orientation control structure. From the wear scar cross-sectional area after the wear test in three directions of the sample cut into a cube in the control structure, the formula: S2 / S1 [S1 = shows the minimum wear scar cross-sectional area on the Side surface (ab surface) of the measurement sample wear sectional area in the direction S1 of the surface, the side surface wear degree of anisotropy determined from the wear cross-sectional area] in terms of maximum wear scar direction S2 showing the cross-sectional area at (ab plane) of S2 = sample 1 4 Ru der above, obtained by the production method of the anisotropic sliding member, the Side surfaces have a high hardness and Young's modulus than the unoriented structure having the same composition in (ab plane), in the direction S1 The present invention relates to an anisotropic sliding member for wear-resistant mechanical parts having wear resistance at least 87 times that of non-oriented hematite which is a sliding member.

本発明における異方性摺動部材における異方性とは、後述の実施例の欄に詳細に説明される方法によって測定される成形体の耐摩耗性を示す摩擦摩耗試験後の摩耗痕断面積跡から求められる異方性度が10以上であることを意味する。
また、本発明においてトポタクチック(変態)反応とは、出発物質の性状(例えば、粒子の配向など)を維持したまま、生成物(得たい物質)に変化させる反応である。このトポタクチック(変態)反応自体は公知の反応であり、セラミックの配向性付与等に利用する例が知られている。
The anisotropy in the anisotropic sliding member in the present invention means the wear scar cross-sectional area after the frictional wear test indicating the wear resistance of the molded article measured by the method described in detail in the column of the examples below. It means that the degree of anisotropy obtained from the trace is 10 or more.
Further, in the present invention, the topotactic (transformation) reaction is a reaction for changing to a product (substance to be obtained) while maintaining the properties of the starting material (for example, particle orientation). This topotactic (transformation) reaction itself is a well-known reaction, and examples of use for imparting orientation of ceramics and the like are known.

本発明によれば、金属として地球上の可採レベルの高い元素(クラーク数の大きい元素)を使用して又は少なくともクラーク数の小さい金属元素の使用量を低下させて材料自体は耐摩耗性が低いと考えられていた材料であっても耐摩耗性を向上した摺動部材を容易に得ることができる。
また、本発明によれば、金属成分としてクラーク数の大きい金属を使用して耐摩耗性を向上した摺動材料を得ることができる。
According to the present invention, the material itself has wear resistance by using an element having a high level of extractability on the earth (an element having a large number of Clarkes) as a metal or reducing the amount of a metal element having a small number of Clarkes at least. Even if the material is considered to be low, a sliding member having improved wear resistance can be easily obtained.
Moreover, according to this invention, the sliding material which improved wear resistance can be obtained using a metal with a large Clark number as a metal component.

図1は、ヘマタイトの耐摩耗性を比較したグラフである。FIG. 1 is a graph comparing the wear resistance of hematite. 図2は、配向ヘマタイトの面方向を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the surface direction of oriented hematite. 図3は、材料の配向制御バルク化のモデル図である。FIG. 3 is a model diagram of orientation-controlled bulking of a material. 図4は、材料から磁性体に変態させる反応工程の1実施態様のゲーサイト配向体からヘマタイト配向体への変態を示すモデル図である。FIG. 4 is a model diagram showing transformation from a goethite oriented body to a hematite oriented body in one embodiment of the reaction step of transforming the material into a magnetic body. 図5は、試料のサンプリングプロファイル測定箇所を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a sampling profile measurement location of a sample. 図6は、試料の摩擦係数平均値を比較したグラフである。FIG. 6 is a graph comparing the friction coefficient average values of the samples. 図7は、試料の摩擦係数の経時変化を比較したグラフである。FIG. 7 is a graph comparing changes over time in the coefficient of friction of the samples. 図8は、配向試料のSide面でのS2方向の耐摩耗性測定時の相手ボール材の摩耗痕写真の写しである。FIG. 8 is a copy of a wear mark photograph of the mating ball material when measuring the wear resistance in the S2 direction on the Side surface of the oriented sample. 図9は、配向試料のSide面の中央から+0.25mm位置でのS2方向の耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance in the S2 direction at a position of +0.25 mm from the center of the Side surface of the oriented sample. 図10は、配向試料のSide面の中央位置でのS2方向の耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance in the S2 direction at the center position of the Side surface of the oriented sample.

図11は、配向試料のSide面の中央から−0.25mm位置でのS2方向の耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance in the S2 direction at a position of −0.25 mm from the center of the Side surface of the oriented sample. 図12は、配向試料のSide面でのS1方向の耐摩耗性測定時の相手ボール材の摩耗痕写真の写しである。FIG. 12 is a copy of a wear mark photograph of the mating ball material at the time of measuring the wear resistance in the S1 direction on the Side surface of the oriented sample. 図13は、配向試料のSide面の中央から+0.25mm位置でのS1方向の耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of measuring the wear resistance in the S1 direction at a position of +0.25 mm from the center of the Side surface of the oriented sample. 図14は、配向試料のSide面の中央位置でのS1方向の耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a copy of a disk material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance in the S1 direction at the center position of the Side surface of the oriented sample. 図15は、配向試料のSide面の中央から−0.25mm位置でのS1方向耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing a copy of a disk material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance in the S1 direction at a position of −0.25 mm from the center of the Side surface of the oriented sample. 図16は、配向試料のTop面での耐摩耗性測定時の相手ボール材の摩耗痕写真の写しである。FIG. 16 is a copy of a wear mark photograph of the mating ball material at the time of measuring the wear resistance on the top surface of the oriented sample. 図17は、配向試料のTop面の中央から+0.25mm位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing a copy of a disk material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of wear resistance measurement at a position of +0.25 mm from the center of the top surface of the oriented sample. 図18は、配向試料のTop面の中央位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of wear resistance measurement at the center position of the top surface of the oriented sample. 図19は、配向試料のTop面の中央から−0.25mm位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing a copy of a disk material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of wear resistance measurement at a position of −0.25 mm from the center of the top surface of the oriented sample. 図20は、無配向試料の耐摩耗性を測定時の相手ボール材の摩耗痕写真の写しである。FIG. 20 is a copy of a wear mark photograph of the mating ball material when measuring the wear resistance of the non-oriented sample.

図21は、無配向試料の面の中央から+0.25mm位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result when measuring the wear resistance at a position of +0.25 mm from the center of the surface of the non-oriented sample. 図22は、無配向試料の面の中央位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of wear resistance measurement at the center position of the surface of the non-oriented sample. 図23は、無配向試料の面の中央から−0.25mm位置での耐摩耗性測定時のディスク材摩耗痕解析用写真の写しおよび摩耗痕断面積測定結果を示すグラフである。FIG. 23 is a graph showing a copy of a disc material wear scar analysis photograph and a wear scar cross-sectional area measurement result at the time of wear resistance measurement at a position of −0.25 mm from the center of the surface of the non-oriented sample. 図24は、配向試料のSide面のS2方向の摩擦係数測定結果を示すグラフである。FIG. 24 is a graph showing the result of measuring the friction coefficient in the S2 direction of the Side surface of the oriented sample. 図25は、配向試料のSide面のS1方向の摩擦係数測定結果を示すグラフである。FIG. 25 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient in the S1 direction of the Side surface of the oriented sample. 図26は、配向試料のTop面の摩擦係数測定結果を示すグラフである。FIG. 26 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient of the top surface of the oriented sample. 図27は、無配向試料の面の摩擦係数測定結果を示すグラフである。FIG. 27 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient of the surface of the non-oriented sample. 図28は、試料のナノインデンテーション硬度測定結果を比較して示すグラフである。FIG. 28 is a graph showing a comparison of nanoindentation hardness measurement results of samples. 図29は、試料のビッカース硬度測定結果を比較して示すグラフである。FIG. 29 is a graph showing a comparison of Vickers hardness measurement results of samples. 図30は、試料のヤング率測定結果を比較して示すグラフである。FIG. 30 is a graph showing a comparison of Young's modulus measurement results of samples.

本発明の実施態様においては、反応により磁性体に変態する弱磁性材料、例えばα−FeOOHを出発材料として用意する工程と、該材料に外場を付与し固化成形することで、構成材料の配向した成形体を得る工程と、該配向状態にある材料を前記反応により磁性体材料、例えばα−Feへ変態させるトポタクチック(変態)反応工程とを含み、得られた配向成形体の摺動特性の異方性に応じた摺動方向で使用し得る異方性摺動部材を得ることができる。 In an embodiment of the present invention, a weak magnetic material that transforms into a magnetic material by reaction, for example, a step of preparing α-FeOOH as a starting material, and applying an external field to the material and solidifying and molding the orientation of the constituent materials And a topotactic (transformation) reaction step in which the material in the oriented state is transformed into a magnetic material, for example, α-Fe 2 O 3 by the above reaction. An anisotropic sliding member that can be used in a sliding direction according to the anisotropy of dynamic characteristics can be obtained.

以下、本発明について、図1〜図4を用いて説明する。
図1を参照すると、本発明の実施態様の異方性摺動部材である配向ヘマタイトは、図2に示すS1方向の面、S2方向の面およびT方向の面(Top面)のうち、S1方向の面での摩耗断面積(例えば、9μm)が、S2方向の面での摩耗断面積(例えば、1565μm)およびT方向の面での摩耗断面積(例えば、762μm)と比べて小さく、それぞれ1/174以下、1/85以下であり、S1方向の面での耐摩耗性に関して特異的異方性を有している。このS1方向の面での摩耗断面積(例えば、9μm)は、無配向品の摩耗断面積(例えば、786μm)と比較しても小さく、1/87以下である。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 1, oriented hematite, which is an anisotropic sliding member according to an embodiment of the present invention, includes S1 out of the S1 direction surface, S2 direction surface, and T direction surface (Top surface) shown in FIG. Wear cross-sectional area on the surface in the direction (eg 9 μm 2 ) is compared with wear cross-sectional area on the surface in the S2 direction (eg 1565 μm 2 ) and wear cross-sectional area on the surface in the T direction (eg 762 μm 2 ) It is small and is 1/174 or less and 1/85 or less, respectively, and has specific anisotropy with respect to wear resistance on the surface in the S1 direction. The wear cross-sectional area (for example, 9 μm 2 ) on the surface in the S1 direction is smaller than that of the non-oriented product (for example, 786 μm 2 ), and is 1/87 or less.

本発明の実施態様によれば、α−FeOOHを出発材料として耐摩耗性が低いと考えられていた材料であっても、図2に示すS1方向の面での特異的に良好な耐摩耗性に着目して摺動部材として用いることによって、容易に耐摩耗性を向上し得る摺動部材として提供することが可能となる。   According to the embodiment of the present invention, even a material that is considered to have low wear resistance using α-FeOOH as a starting material has a particularly good wear resistance on the surface in the S1 direction shown in FIG. By using as a sliding member by paying attention to the above, it is possible to provide a sliding member that can easily improve the wear resistance.

以下、本発明の各工程について、本発明の1実施態様のナノ材料の配向・配列制御によるバルク化のモデル図である図3を用いて説明する。
図3に示すように、反応により磁性体に変態する弱磁性材料を出発材料として用意する工程である工程Aと、該材料に外場を付与することで材料の構成材料を配向させる配向工程である工程Bよって、配列制御された弱磁性材料のバルク体を得る。
Hereinafter, each step of the present invention will be described with reference to FIG. 3 which is a model diagram of bulking by orientation / arrangement control of the nanomaterial of one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the process A is a process of preparing a weak magnetic material that transforms into a magnetic body by a reaction as a starting material, and the orientation process of aligning the constituent materials of the material by applying an external field to the material. According to a certain step B, a bulk body of weakly magnetic material whose sequence is controlled is obtained.

前記の摺動部材としては、単一金属を含むものであってもよく又は2種類以上の金属を含むものであってもよいが、単一金属を含む場合の物質としてはFe、Feなどの酸化鉄、CoO、CoOなどの酸化コバルト、2種類以上の金属を含む場合の物質として、例えば、Fe にMnO、ZnO、NiO、MgO、CuO、Li O等を組み合わせたフェライト、例えばNiO−MnO−ZnO−Fe 、MnO−ZnO−Fe 、NiO−ZnO−Fe 等のスピネル型フェライト、ガーネット型フェライト、スピネル型(立方晶)のγ−Fe 、γ−Fe 等を挙げることができる。なかでも、好適にはα−Fe、Fe、γ−Feなど、特にα−Feが挙げられる。また、摺動部材は単一形状のものであってもよいが、2種類以上の形状のものであってよい。 The sliding member may include a single metal or may include two or more kinds of metals, but as a substance in the case of including a single metal, Fe 2 O 3 , For example, Fe 2 O 3 may contain MnO, ZnO, NiO, MgO, CuO, Li 2 O as a material in the case of containing two or more types of metals, such as Fe 3 O 4 , iron oxide such as Fe 3 O 4 , cobalt oxide such as CoO and CoO 2. Etc., for example, spinel ferrite such as NiO—MnO—ZnO—Fe 2 O 3 , MnO—ZnO—Fe 2 O 3 , NiO—ZnO—Fe 2 O 3 , garnet type ferrite, spinel type (cubic crystal) ) of γ-Fe 2 O 3, it may be mentioned γ-Fe 3 O 4 or the like. Among these, α-Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , γ-Fe 2 O 3 and the like, particularly α-Fe 2 O 3 are preferable. Further, the sliding member may have a single shape, but may have two or more shapes.

前記の出発材料としては、摺動部材が酸化鉄あるいは酸化コバルトである場合にはFeOOH、Fe(OH)や、Co(OH)などが挙げられ、好適にはFeOOHが挙げられる。また摺動部材がフェライトである場合は前記鉄成分以外の金属酸化物を与える出発物質としてはそれら金属の水酸化物、ヒドロキシ炭酸塩などが挙げられる。前記の材料は、外部磁場により配向可能であるために結晶磁気異方性を有することが必要である。形状は任意の形状でよい。 Examples of the starting material include FeOOH, Fe (OH) 3 , and Co (OH) 2 when the sliding member is iron oxide or cobalt oxide, and preferably FeOOH. When the sliding member is ferrite, examples of starting materials that give metal oxides other than the iron component include metal hydroxides and hydroxy carbonates. Since the material can be oriented by an external magnetic field, it needs to have magnetocrystalline anisotropy. The shape may be any shape.

前記の出発原料が鉄系化合物である場合、弱磁性材料のゲーサイト:α−FeOOHを出発物質とし、脱水工程によってヘマタイト:α−Feを得ることができる。
前記の材料から磁性体への変態の例として、特に材料としてのゲーサイト:α−FeOOHから弱い強磁性材料であるヘマタイト:α−Feへの変態を好適に挙げることができる。
When the starting material is an iron-based compound, hematite: α-Fe 2 O 3 can be obtained by a dehydration step using the weak magnetic material goethite: α-FeOOH as a starting material.
As an example of the transformation from the material to the magnetic material, a transformation from goethite: α-FeOOH as a material to hematite: α-Fe 2 O 3 which is a weak ferromagnetic material can be preferably exemplified.

前記の工程において、材料に外場を付与することで材料の構成材料を配向させる配向工程と、該配向状態にある材料を前記反応により磁性体に変態させる反応工程とを組み合わせることが必要であり、外部磁場によって材料が容易に回転して配向し得る条件を選択することが必要となる。
前記の条件を満足させるために、材料としてのナノ粒子を分散させた溶媒混合物であるスラリーによって液相中での配向制御工程を用意することができる。
In the above step, it is necessary to combine the alignment step of aligning the constituent materials of the material by applying an external field to the material and the reaction step of transforming the material in the alignment state into a magnetic material by the reaction. It is necessary to select conditions that allow the material to be easily rotated and oriented by an external magnetic field.
In order to satisfy the above conditions, an alignment control step in the liquid phase can be prepared by a slurry which is a solvent mixture in which nanoparticles as a material are dispersed.

前記の溶媒混合物の溶媒としては、粒子と反応しない溶媒であれば水または非水溶媒で特に制限はなく、通常は安定したスラリーの調製しやすさから水、メタノール、エタノール、水/メタノール混合液、水/エタノール混合液、好適には水を用いる。
また、前記の材料を分散させた溶媒混合物スラリー中には、粒子間の凝集を防止するため界面活性剤を含有させることが好ましい。
前記の界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤の多種にわたるものが適用できる。
前記の材料、溶媒および界面活性剤を含む溶媒混合物によって均一なスラリーを形成することが好ましい。
The solvent of the solvent mixture is not particularly limited as long as it is a solvent that does not react with particles, and is usually water or a non-aqueous solvent. Usually, water, methanol, ethanol, and a water / methanol mixed solution are used because of the ease of preparing a stable slurry. A water / ethanol mixture, preferably water.
The solvent mixture slurry in which the above materials are dispersed preferably contains a surfactant in order to prevent aggregation between particles.
As the surfactant, various types of nonionic surfactants, cationic surfactants and anionic surfactants can be applied.
It is preferable to form a uniform slurry by the solvent mixture containing the above-mentioned material, solvent and surfactant.

前記の方法において、前記の材料、好適には前記のスラリー中の材料に、前記図3の工程Bに示すように、外部磁場を付与することで材料の構成材料を配向させる。
この配向工程は、例えば外部磁場の印加方向が重力方向(重力に平行な方向)である磁場中でスリップキャストしてゲーサイト成形体とし得る。
前記の材料は容器中に用意される。容器としては、外部磁場によって影響を受けない物質から形成されているものであれば特に制限はなく、例えば樹脂製、セラミック製又はガラス製の容器が挙げられる。
In the above method, the constituent material of the material is oriented by applying an external magnetic field to the material, preferably the material in the slurry, as shown in Step B of FIG.
In this orientation step, for example, a goethite molded body can be formed by slip casting in a magnetic field in which the application direction of the external magnetic field is the gravitational direction (direction parallel to gravity).
Said material is provided in a container. The container is not particularly limited as long as it is formed from a substance that is not affected by an external magnetic field, and examples thereof include a resin container, a ceramic container, and a glass container.

前記の方法において、材料に外部磁場を付与することで材料の構成材料を配向させることが必要であり、そのため、例えば容器中の材料を含む溶媒混合物に外部磁場を加えて配向させた材料を、堆積、バルク化して配向成形体として取得する必要がある。
前記の材料の構成材料を配向させた配向成形体として取得する方法としては、外場を加えつつ材料の配向と堆積、バルク化を同時に行う方法が好ましく、このような条件を満足できる方法としては、例えば外部磁場を加えつつスリップキャストや電気泳動などによって堆積、バルク化を行う方法を挙げることができる。
In the above-mentioned method, it is necessary to orient the constituent materials of the material by applying an external magnetic field to the material.For this reason, for example, a material obtained by applying an external magnetic field to the solvent mixture containing the material in the container is oriented. It is necessary to obtain an oriented molded body by depositing and bulking.
As a method for obtaining an oriented molded body in which the constituent materials of the material are oriented, a method in which orientation, deposition, and bulking of the material are simultaneously performed while applying an external field is preferable. For example, a method of depositing and bulking by slip casting or electrophoresis while applying an external magnetic field can be mentioned.

また、前記の方法において、外部磁場を加えつつ材料の配向と堆積、バルク化を同時に行う場合、磁場と堆積、バルク化手段としてのスリップキャストとの組合せが簡便であり好適である。
このため、例えば、溶媒を分離可能な容器を使用し、磁場によって配向させた材料を含む溶媒混合物から材料の堆積、バルク化を達成することによって、材料の配向成形体を得ることが好ましい。
前記の材料の配向成形体は、外部から力を加えない限り形状保持性を有するが比較的脆いバルク体であって、ナイフやカッターなどによって切断して容易に所望の形状のバルク成形体に成形することができる。
In the above method, when the orientation, deposition, and bulking of the material are performed simultaneously while applying an external magnetic field, a combination of the magnetic field, deposition, and slip casting as the bulking means is simple and preferable.
For this reason, for example, it is preferable to obtain an oriented molded body of a material by using a container capable of separating a solvent and achieving deposition and bulking of the material from a solvent mixture containing the material oriented by a magnetic field.
The oriented molded body of the above material is a bulky body that is shapeless and retains shape unless an external force is applied, and can be easily cut into a bulk molded body of a desired shape by cutting with a knife or a cutter. can do.

前記の方法の好適な態様において、材料を含む溶媒混合物であるスラリー中の溶媒は、スラリーを設置している溶媒を分離可能な容器によって吸収される。この時の吸収速度は大きすぎては非磁性材料粒子の配向度を低下させ、吸収速度が小さ過ぎては固化成形時間がかかりすぎるので、適した速度となるように容器の細孔径、細孔密度を調整することが好ましい。このため、前記容器としては多孔性容器、例えば、石こうやアルミナ多孔体などの容器を用いることが好ましい。そして、多孔性容器を使用するとともに孔径の決ったフィルターを適宜選定・利用することが好ましい。また、多孔性基板上にフィルターを置き、その上にガラスまたは樹脂製の円筒容器を設置する形態とすることもできる。   In a preferred embodiment of the above method, the solvent in the slurry, which is a solvent mixture containing the material, is absorbed by a container capable of separating the solvent in which the slurry is installed. If the absorption rate at this time is too high, the degree of orientation of the non-magnetic material particles is reduced, and if the absorption rate is too low, it takes too much time for solidification molding. It is preferable to adjust the density. For this reason, it is preferable to use a porous container, for example, a container such as gypsum or alumina porous body, as the container. It is preferable to use a porous container and appropriately select and use a filter having a determined pore size. Moreover, it can also be set as the form which puts a filter on a porous substrate and installs a glass or resin cylindrical container on it.

また、磁場の磁界強度が強過ぎると材料粒子同士又は粒子と磁場を与えるマグネットとの磁気的相互作用が大きくなり均一な成形体を得ることが困難となり、従ってバルク成形体に成形することが困難になる。また磁界強度が弱すぎては、材料粒子を配向させることができない。磁界強度は磁場を印加する間一定でもよく徐々に増大させてもよい。好適な磁界条件としては、均一な成形体を得ることが可能である、従ってバルク成形体に成形することが可能である条件である。磁界強度の目安としては1T以上10T未満、特に1.5T以上8T以下であることが好ましい。また、磁場を加える場合、磁界の方向については特に制限がなく任意の方向であり得るが、例えば重力の方向に対して反対方向(地面に対して垂直方向)であってもよくあるいは重力の方向に対して直角方向(地面に平行方向)であってよい。   In addition, if the magnetic field strength of the magnetic field is too strong, the magnetic interaction between the material particles or the particles and the magnet that gives the magnetic field becomes large, making it difficult to obtain a uniform molded body, and therefore, it is difficult to form a bulk molded body. become. If the magnetic field strength is too weak, the material particles cannot be oriented. The magnetic field strength may be constant while the magnetic field is applied, or may be gradually increased. As a preferable magnetic field condition, a uniform molded body can be obtained, and therefore, a bulk molded body can be molded. The standard of the magnetic field strength is preferably 1T or more and less than 10T, particularly preferably 1.5T or more and 8T or less. In addition, when a magnetic field is applied, the direction of the magnetic field is not particularly limited and may be any direction. For example, the direction may be opposite to the direction of gravity (perpendicular to the ground) or the direction of gravity. It may be perpendicular to the direction (parallel to the ground).

外場として磁場を用いて、前記の材料粒子を回転・配向させる駆動力(磁化エネルギー)は次式で表される。
ΔE=ΔχVB/2μ
但し、Δχ:磁化率の異方性
V:体積
B:磁場強度
μ:真空の透磁率
そして、粒子が配向するための配向条件は、下記の関係にある場合である。
ΔE>kT
kT:熱振動エネルギー
A driving force (magnetization energy) for rotating and orienting the material particles using a magnetic field as an external field is expressed by the following equation.
ΔE = ΔχVB 2 / 2μ 0
However, Δχ: Anisotropy of magnetic susceptibility V: Volume B: Magnetic field strength μ 0 : Vacuum permeability The orientation conditions for orienting the particles are as follows.
ΔE> kT
kT: Thermal vibration energy

前記の外場として磁場を、堆積、バルク化の方法としてのスリップキャストとを組合せて用い、さらに、前記の材料としてFeOOH粒子を使用することが好ましく、磁場の強さは1T(テスラ)以上7T未満、特に1.5〜6.5T以下であることが好ましい。   It is preferable to use a magnetic field as the external field in combination with slip casting as a method of deposition and bulking, and further to use FeOOH particles as the material, and the strength of the magnetic field is 1T (Tesla) or more and 7T. It is preferable that it is less than 1.5, especially 6.5-6.5T or less.

次いで、配向状態にある配向成形体の材料を反応により磁性体へ変態させる。
この磁性体へ変態させる反応工程を、材料から磁性体に変態させる反応工程の1実施態様のゲーサイト配向体からヘマタイト配向体への変態を示すモデル図である図4を用いて説明する。
図4の左図において、針状ゲーサイト粒子は横に寝た状態である。一方、図4の右図において、焼成後のヘマタイトは板状となっている。
このゲーサイト配向体から焼成後のヘマタイト配向体への変態によって、図4に示すように粒子の形骸は失われるが、粒子の配向で示される異方性が得られる。
Next, the material of the oriented molded body in the oriented state is transformed into a magnetic body by reaction.
The reaction step for transforming to a magnetic body will be described with reference to FIG. 4 which is a model diagram showing the transformation from a goethite oriented body to a hematite oriented body in one embodiment of the reaction process for transforming from a material to a magnetic body.
In the left figure of FIG. 4, the acicular goethite particles are in a lying state. On the other hand, in the right diagram of FIG. 4, the fired hematite has a plate shape.
Due to the transformation from the goethite oriented body to the hematite oriented body after firing, the shape of the particles is lost as shown in FIG. 4, but the anisotropy indicated by the orientation of the particles is obtained.

この配向状態にある材料を磁性体に変態させる反応としては、例えば、加熱による脱水反応が挙げられる。
前述のように、このトポタクチック(変態)反応自体は公知の反応であるが、従来公知の技術と異なる点は、予め配向された材料に適用する点と、適用される材料が変態後に磁性体とすることによって摺動特性に異方性を有する部材が得られることである。
An example of the reaction that transforms the material in this orientation state into a magnetic material is a dehydration reaction by heating.
As described above, this topotactic (transformation) reaction itself is a known reaction, but is different from the conventionally known technique in that it is applied to a pre-oriented material and the applied material is a magnetic substance after transformation. By doing so, a member having anisotropy in sliding characteristics is obtained.

前記の材料の磁性体へ変態させる反応、例えば、加熱による脱水反応は、使用する弱磁性材料によって適宜選択することができ、例えば出発原料として材料が反磁性のα−FeOOHの場合には250〜300℃以上の温度、好適には焼結体の得られる900〜1500℃、特に粒成長により配向度が向上する1100〜1200℃で加熱することが好ましい。
前記の脱水反応は配向状態の弱磁性材料からなる配向成形体をそのまま又は切断、積層などの任意の加工法によって板材あるいは立方体などの任意の形状に成形した後、耐熱性容器、例えばアルミナなどの任意の耐熱材料製の容器中で空気の存在下に脱水が完了する温度・時間で反応を行って磁性体へ変態させて、配向制御バルク成形体である異方性摺動部材を得ることができる。あるいは、前記の反応後に、さらに磁性体を任意の加工法によって任意の形状に成形して配向制御バルク成形体として異方性摺動部材を得ることも可能である。
A reaction for transforming the material into a magnetic material, for example, a dehydration reaction by heating, can be appropriately selected depending on the weak magnetic material used. For example, when the material is diamagnetic α-FeOOH as a starting material, 250 to It is preferable to heat at a temperature of 300 ° C. or higher, preferably 900 to 1500 ° C. at which a sintered body is obtained, particularly 1100 to 1200 ° C. in which the degree of orientation is improved by grain growth.
In the dehydration reaction, an oriented molded body made of a weak magnetic material in an oriented state is directly or after being formed into an arbitrary shape such as a plate material or a cube by an arbitrary processing method such as cutting or laminating, and then a heat resistant container such as alumina. It is possible to obtain an anisotropic sliding member that is an orientation-controlled bulk molded body by performing a reaction in a container made of an arbitrary heat-resistant material at a temperature and time at which dehydration is completed in the presence of air and transforming it into a magnetic body. it can. Alternatively, after the reaction, it is also possible to form an anisotropic sliding member as an orientation controlled bulk molded body by further molding the magnetic body into an arbitrary shape by an arbitrary processing method.

本発明によって得られる異方性摺動部材は新規な材料であり、配向制御した機械的強度の大きいバルク構造体を得ることができる。
本発明によれば、構造体についての耐摩耗性試験による摩耗痕断面積で図2に示すSide面の2方向で異方性を示す摺動部材からなる配向制御構造体を得ることができる。
The anisotropic sliding member obtained by the present invention is a novel material, and a bulk structure with high mechanical strength and controlled orientation can be obtained.
According to the present invention, it is possible to obtain an orientation control structure composed of a sliding member exhibiting anisotropy in two directions of the Side surface shown in FIG.

本発明における異方性摺動部材は、後述の実施例の欄に詳細に説明されるように成形体の耐摩耗性を示す耐磨耗性試験による磨耗痕断面積の下記により求められる異方性度が10以上、特に50以上である場合をいう。
異方性度=磨耗痕断面積(S2)/磨耗痕断面積(S1
磨耗痕断面積(S2):配向試料についての耐摩耗性試験での最も大きい磨耗痕断面積
磨耗痕断面積(S1):配向試料についての耐摩耗性試験での最も小さい磨耗痕断面積
The anisotropic sliding member according to the present invention is anisotropically determined by the following of the wear scar cross-sectional area according to the wear resistance test showing the wear resistance of the molded body, as will be described in detail in the section of the examples below. The case where the nature is 10 or more, particularly 50 or more.
Anisotropy = Wear mark cross-sectional area ( S2 ) / Wear mark cross-sectional area ( S1 )
Wear scar cross-sectional area ( S2 ): the largest wear scar cross-sectional area in the wear resistance test for the oriented sample Wear scar cross-sectional area ( S1 ): the smallest wear scar cross-sectional area in the wear resistance test for the oriented sample

本発明によって得られる配向部材は、配向しているため方向によってトライボロジー特性が異なる。このため、例えば磁気ヘッドのガイド部材の一定方向に摺動する分野に適用すると好適である。   Since the orientation member obtained by the present invention is oriented, the tribological characteristics differ depending on the direction. For this reason, for example, it is preferable to apply to the field where the guide member of the magnetic head slides in a certain direction.

以下、本発明の実施例を示す。
以下の各例において、材料の物性評価を以下の測定法によって行った。なお、以下に示す方法は例示であって、同等の他の測定法を採用し得ることは当然である。
1.トライボロジー特性評価方法
イ.耐摩耗性
1)試験方法
CSM Instruments社製トライボメーター(製品番号S/N:12−170)を用いて摩擦摩耗試験を行った。測定方法は以下の通りである。図5に試料のプロファイル測定箇所を示す。
スタート⇒ トライボメーターで一定距離摺動させる⇒ 試料の摩耗痕のプロファイルを3箇所測定する⇒ ボール摩耗痕の長さを測定する⇒ 終了
2)試験条件
測定条件
往復距離:2.0mm、速度:5.0cm/sec、荷重:5.0N
往復回数:4000サイクル
相手材
材質:Al、形状:Ball、直径:6.35mm、供給元:ナノテック株式 会社
3)試験環境
温度:22〜24℃、湿度:40〜50%
4)測定内容
i.相手ボール材摩耗痕の光学顕微鏡写真
ii.試料摩耗痕の光学顕微鏡写真と断面解析
試料摩耗痕は、中央部、中央部から±0.25mmの位置の3ラインでの測定結果を示す。
Examples of the present invention will be described below.
In each of the following examples, the physical properties of the materials were evaluated by the following measurement methods. In addition, the method shown below is an illustration and it cannot be overemphasized that other equivalent measuring methods can be employ | adopted.
1. Tribological characteristics evaluation method a. Abrasion resistance 1) Test method A friction and abrasion test was conducted using a tribometer (product number S / N: 12-170) manufactured by CSM Instruments. The measuring method is as follows. FIG. 5 shows the profile measurement points of the sample.
Start ⇒ Slide for a certain distance with a tribometer ⇒ Measure the wear scar profile of the sample at three locations ⇒ Measure the length of the ball wear scar ⇒ End 2) Test conditions Measurement conditions Round trip distance: 2.0 mm, speed: 5 .0cm / sec, load: 5.0N
Number of reciprocations: 4000 cycles Mating material: Al 2 O 3 , Shape: Ball, Diameter: 6.35 mm, Supplier: Nanotech Corporation 3) Test environment Temperature: 22-24 ° C., Humidity: 40-50%
4) Measurement content
i. Optical micrograph of the ball wear scar
ii. Optical micrograph and cross-sectional analysis of sample wear trace The sample wear trace shows the measurement results in three lines at the center and at a position of ± 0.25 mm from the center.

ロ.硬度およびヤング率
ナノインデンテーション法により、硬度(インデンテーション硬度、ビッカース硬度)およびヤング率を評価した。
1)試験方法
CSM Instruments社製 Nano Indentation Testersー(製品番号S/N:02−02877)を用いて硬さ試験を行った。圧子は、ベルコビッチ圧子(B−J81)を用いた。測定条件を以下に示す。
アプローチスピード:1000nm/min
デルタスロープコンタクト:50%
最大荷重:50mN
荷重速度:100mN/min
アンローディング速度:100mN/min
ポーズ:20sec
硬さの算出には、ISO14577規格のインデンテーションハードネス(Oliver & Pharr 計算方法)を用いた。また、ビッカース硬さはインデンテーションハードネスから換算した値である。
2)試験条件
温度:22〜24℃、湿度:40〜50%
B. Hardness and Young's modulus Hardness (indentation hardness, Vickers hardness) and Young's modulus were evaluated by the nanoindentation method.
1) Test method A hardness test was performed using Nano Indentation Testers (product number S / N: 02-02877) manufactured by CSM Instruments. As the indenter, a Belkovic indenter (B-J81) was used. The measurement conditions are shown below.
Approach speed: 1000nm / min
Delta slope contact: 50%
Maximum load: 50mN
Loading speed: 100 mN / min
Unloading speed: 100 mN / min
Pause: 20 sec
Indentation hardness (Oliver & Pharr calculation method) of ISO14577 standard was used for calculation of hardness. The Vickers hardness is a value converted from indentation hardness.
2) Test conditions Temperature: 22-24 ° C, Humidity: 40-50%

ハ.磁性
ゲーサイト成形体およびヘマタイト焼成体の構造について、TOPとは重力に垂直な、従って地面に平行な面を示し、SIDE面とは重力に平行な面を示す。
ヘマタイト焼成体について、成形体のTOP面およびSIDE面についてVSM測定(振動試料型磁力計:Vibrating Sample Magnetometer System)により、装置としてLake Shorc社製のVSM測定装置を用いて磁性体であることの確認を行った。
C. Regarding the structure of the magnetic goethite molded body and the hematite fired body, TOP is a surface perpendicular to gravity, and thus parallel to the ground, and the SIDE surface is a surface parallel to gravity.
About hematite fired body, confirmation of VSM measurement (vibrating sample magnetometer system) on TOP surface and SIDE surface of molded body using VSM measuring device manufactured by Lake Shorc as a magnetic body Went.

実施例1
1.弱磁性材料を出発材料として用意する工程
チタン工業株式会社製のゲーサイト(商品名:LEMON、形状:棒状、平均長さ800nm、アスペクト比は1:5〜1:10の範囲内)16g、東亞合成株式会社製の界面活性剤(商品名:アロンA6114)0.2g、イオン交換水36gをそれぞれ秤量し、混合、超音波ホモジナイザーにより分散し、安定なスラリーを調製した。
Example 1
1. Step of preparing a weak magnetic material as a starting material 16 g, Toagogi manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. (trade name: LEMON, shape: rod, average length 800 nm, aspect ratio within a range of 1: 5 to 1:10) A surfactant (trade name: Aron A6114) 0.2 g and ion-exchanged water 36 g manufactured by Synthetic Co., Ltd. were weighed, mixed and dispersed by an ultrasonic homogenizer to prepare a stable slurry.

2.弱磁性材料の構成材料を配向させる配向工程
アルミナ多孔体の上にフィルター(メンブレンシート)を敷き、この上にガラス製円筒を設置し、円筒内に前記のゲーサイト粒子を分散させたスラリーを流し込んだ。これを超伝導マグネットの中に設置し、円筒の下から上方向への磁界(B)方向で磁界強度6Tにて磁場を加えつつ、室温(20〜25℃)で一晩静置し固化させて、ゲートサイト配向成形体を得た。
この成形体自体は切断して任意の形状に加工可能であり、脆く強い力を加えるとボロボロと崩れる。
2. Orientation process for orienting the constituent material of the weak magnetic material A filter (membrane sheet) is laid on the alumina porous body, a glass cylinder is placed on this, and the slurry in which the goethite particles are dispersed is poured into the cylinder. It is. This is installed in a superconducting magnet and left standing overnight at room temperature (20-25 ° C) and solidified while applying a magnetic field with a magnetic field strength of 6T in the magnetic field (B) direction from the bottom to the top of the cylinder. Thus, a gate-site oriented molded body was obtained.
The molded body itself can be cut and processed into an arbitrary shape. When a strong force is applied, the molded body collapses.

3.磁性体へ変態させる反応工程
前の工程で得られた固化配向成形体を空気中で焼成した。焼成温度は1200℃、焼成時間は2時間で行った。この熱処理によって、ゲーサイトからヘマタイトへの構造変化が生じた。得られたヘマタイトは銀色をしていた。
3. Reaction Step for Transformation to Magnetic Material The solidified oriented molded body obtained in the previous step was fired in air. The firing temperature was 1200 ° C. and the firing time was 2 hours. This heat treatment caused a structural change from goethite to hematite. The resulting hematite was silver.

4.配向構造体の評価
このヘマタイト配向焼成体から物性測定用試料、例えばVSM測定用には最終形状が2mm×2mm×2mmの立方体を切出した。得られたヘマタイト配向焼成体(配向構造体)の磁気特性をVSMにより評価し、磁性体であることを確認した。
また、成形体について前述の測定法により耐摩耗性試験を行った。結果を図8〜図19に示す。また、比較例1の結果とまとめて図1に示す。
また、得られた成形体について摩擦係数、ナノインデンテーション硬度、ビッカース硬度およびヤング率の測定を行った。結果をまとめて図24〜図26、及び図28〜図30に示す。
4). Evaluation of Oriented Structure From this hematite oriented fired body, a sample for measuring physical properties, for example, a cube having a final shape of 2 mm × 2 mm × 2 mm was cut out for VSM measurement. The magnetic properties of the obtained hematite alignment fired body (alignment structure) were evaluated by VSM and confirmed to be a magnetic body.
Moreover, the abrasion resistance test was done about the molded object by the above-mentioned measuring method. The results are shown in FIGS. The results of Comparative Example 1 are shown together in FIG.
Further, the obtained molded product was measured for a friction coefficient, nanoindentation hardness, Vickers hardness and Young's modulus. The results are collectively shown in FIGS. 24 to 26 and FIGS. 28 to 30.

図1から、前述の摺動部材の異方性度を以下の式から求めると174である。
異方性度=磨耗痕断面積(S2)/磨耗痕断面積(S1)=174
磨耗痕断面積(S2):配向試料についての耐摩耗性試験での最も大きい磨耗痕断面積
磨耗痕断面積(S1):配向試料についての耐摩耗性試験での最も小さい磨耗痕断面積
つまり、S1方向の磨耗量がS2方向の磨耗量の1/174である。
From FIG. 1, the anisotropy of the aforementioned sliding member is 174 when calculated from the following equation.
Anisotropy = Wear mark cross-sectional area ( S2 ) / Wear mark cross-sectional area ( S1 ) = 174
Wear scar cross-sectional area ( S2 ): The largest wear scar cross-sectional area in the wear resistance test for the oriented sample Wear scar cross-sectional area ( S1 ): The smallest wear scar cross-sectional area in the wear resistance test for the oriented sample The amount of wear in the S1 direction is 1/174 of the amount of wear in the S2 direction.

比較例1
磁場を加えなかった(図中では0Tで表示)他は実施例1と同様にして、ゲーサイトの成形体を得た。
このゲーサイトの成形体を用いた他は実施例1と同様にして、1200℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト焼成体を得た。
得られたヘマタイト焼成体は、磁場なしで成形しているため、焼成体に配向が見られない。
また、成形体について前述の測定法により耐摩耗性試験を行った。結果を図20〜図24に示す。また、実施例1の結果とまとめて図1に示す。
また、得られた成形体について摩擦係数、ナノインデンテーション硬度、ビッカース硬度およびヤング率の測定を行った。結果をまとめて図27、及び図28〜図30に示す。
Comparative Example 1
A goethite molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that no magnetic field was applied (indicated by 0T in the figure).
A hematite fired body was obtained by firing at 1200 ° C. for 2 hours in the same manner as in Example 1 except that this goethite shaped body was used.
Since the obtained hematite fired body is molded without a magnetic field, no orientation is observed in the fired body.
Moreover, the abrasion resistance test was done about the molded object by the above-mentioned measuring method. The results are shown in FIGS. The results of Example 1 are shown together in FIG.
Further, the obtained molded product was measured for a friction coefficient, nanoindentation hardness, Vickers hardness and Young's modulus. The results are collectively shown in FIG. 27 and FIGS.

以上の結果から、実施例1で得られた部材は、異方性トライボロジー特性を有する配向ヘマタイトであり、Side面(ab面)における摩擦摩耗特性に大きな異方性が認められ、S1方向での耐摩耗性はS2方向の耐摩耗性の174倍であり、また従来公知の摺動部材である無配向ヘマタイトの87倍にも達する耐摩耗性を有して、摩擦係数においてもS1方向の摩擦係数(0.477)がS2方向の摩擦係数(0.598)よりも20%低く、また従来の摺動部材である無配向品の摩擦係数(0.718)よりも34%低減されている。また、配向ヘマタイトは、硬度、ヤング率においても配向ヘマタイトのS面(ab面)はT面(c面)よりも約5%高く、また無配向品よりも約10%高い。このように、配向ヘマタイト(特にS面、その中でもS1方向)は従来の材料に比べて、極めて優れたトライボロジー特性、すなわち硬く、低摩擦で、摩耗しにくいという配向異方性摺動部材としての特性を有している。   From the above results, the member obtained in Example 1 is oriented hematite having anisotropic tribological characteristics, and a large anisotropy is observed in the friction and wear characteristics on the Side surface (ab surface). The wear resistance is 174 times the wear resistance in the S2 direction, and the wear resistance reaches 87 times that of the non-oriented hematite which is a conventionally known sliding member, and the friction coefficient is also the friction in the S1 direction. The coefficient (0.477) is 20% lower than the friction coefficient (0.598) in the S2 direction and 34% lower than the friction coefficient (0.718) of the non-oriented product that is a conventional sliding member. . Further, oriented hematite also has a hardness and Young's modulus, the S-plane (ab-plane) of oriented hematite is about 5% higher than the T-plane (c-plane) and about 10% higher than the non-oriented product. As described above, oriented hematite (especially S-plane, particularly S1 direction) is extremely superior tribological characteristics compared to conventional materials, that is, as an oriented anisotropic sliding member that is hard, low friction, and difficult to wear. It has characteristics.

本発明によれば、大量に存在する金属材料を用いて従来公知の磁気ヘッドを大幅に凌駕するトライボロジー特性を有しており、磁気ヘッドのガード部材への適用が可能であり、また、一方向とその垂直方向において異方性トライボロジー特性が求められるCVT材料(プーリ/ベルト)などの機械部品やMESなどのあらゆるトライボロジー材料への適用が可能である。   According to the present invention, it has tribological characteristics that greatly surpass a conventionally known magnetic head by using a large amount of metal material, and can be applied to a guard member of a magnetic head. It can be applied to mechanical parts such as CVT materials (pulleys / belts) that require anisotropic tribological characteristics in the vertical direction thereof, and all tribological materials such as MES.

Claims (1)

反応により磁性体に変態する弱磁性材料としてのα−FeOOHの棒状粒子を含むスラリーを出発材料として用意する工程と、該材料に外部磁場を付与し固化成形することで構成材料の配向した成形体を得る工程と、該配向状態にある材料を焼成して金属酸化物を生成させて配向制御構造体である異方性摺動部材を得る反応工程とを含み、得られた配向制御構造体における立方体に切り出した試料の3方向についての摩耗試験後の摩耗痕断面積からから式:S2/S1[S1=測定試料についてのSide面(ab面)における最小摩耗痕断面積を示すS1方向の面での摩耗断面積、S2=測定試料についてのSide面(ab面)における最大摩耗痕断面積を示すS2方向の面での摩耗断面積]から求められる摩耗異方性度が174以上である、異方性摺動部材の製造方法によって得られる、前記Side面(ab面)において同一組成を有する無配向構造体より高い硬度およびヤング率を有し、前記S1方向での耐摩耗性が摺動部材である無配向ヘマタイトの少なくとも87倍である耐摩耗性機械部品用の異方性摺動部材。 A step of preparing a slurry containing α-FeOOH rod-like particles as a weak magnetic material that transforms into a magnetic body by reaction as a starting material, and a molded body in which constituent materials are oriented by applying an external magnetic field to the material and solidifying and molding And a reaction step of obtaining an anisotropic sliding member that is an orientation control structure by firing a material in the orientation state to produce a metal oxide, and in the obtained orientation control structure From the wear scar cross-sectional area after the wear test in the three directions of the sample cut into a cube, the formula: S2 / S1 [S1 = surface in the S1 direction indicating the minimum wear scar cross-sectional area on the Side surface (ab surface) for the sample to be measured wear cross-sectional area of, in S2 = side surface wear degree of anisotropy determined from the wear cross-sectional area] at maximum wear scar direction S2 of the surface showing the cross-sectional area at (ab surface) of the measurement sample 174 or more That is obtained by the production method of the anisotropic sliding member, the Side surfaces have a high hardness and Young's modulus than the unoriented structure having the same composition in (ab plane), the wear resistance of at S1 direction An anisotropic sliding member for wear-resistant mechanical parts that is at least 87 times the non-oriented hematite that is a sliding member.
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