JPH0246538B2

JPH0246538B2 -

Info

Publication number: JPH0246538B2
Application number: JP57039304A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tanaka; Yoshiki Masaki
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1982-03-15
Publication date: 1990-10-16
Also published as: JPS58156578A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、ジルコニア焼結体を使用した摺動
部材に関する。従来の技術たとえば軸受など、機械器具の摺動面を形成す
る部材は、従来、そのほとんどが鋼で作られてい
る。この鋼製の摺動部材は機械的強度が比較的高
く、高荷重にも耐え得るという利点がある。しか
しながら、一方で耐蝕性が劣り、また極く特別な
場合を除いては油やグリースなどの潤滑剤の使用
が不可欠であるから、高温下や水中、その他の特
殊な雰囲気中では使用できない。また、四フツ化エチレンなどの樹脂からなる摺
動部材は、潤滑剤を用いなくても使用可能であ
り、かつ耐蝕性が優れているという利点がある
が、高荷重や高温下での使用には向かず、耐摩耗
性もあまりよくない。また、PV値が大幅に劣る。さらに、近年、炭化ケイ素や窒化ケイ素、アル
ミナからなるセラミツクス製の摺動部材も提供さ
れている。しかしながら、これらのセラミツクス
は、脆いという、摺動部材の構成材料としては致
命的な欠点があり、極く一部の特殊な用途を除い
ては使われていない。一方、昭和56年７月10日付日刊工業新聞には、
主体をなす立方晶ジルコニア（立方晶系の結晶構
造をもつジルコニア）の周囲に正方晶ジルコニア
（正方晶系の結晶構造をもつジルコニア）が分散
している２相構造からなり、かつ平均結晶粒子径
が1μｍ以下であるようなジルコニア焼結体を軸
受に使用することが記載されている。しかしなが
ら、この従来の軸受は、立方晶ジルコニアが主体
をなしているために正方晶ジルコニアの量が少な
く、正方晶ジルコニアの応力誘起変態による強
度、靭性、耐摩耗性などの諸特性の向上があまり
期待できないばかりか、単斜晶ジルコニア（単斜
晶系の結晶構造をもつジルコニア）を含んでいな
いためにそれによる靭性の向上が期待できず、改
善が望まれていた。また、ジルコニア焼結体にお
いては、その気孔率が、単に機械的な特性のみな
らず、表面平滑性や耐熱性、耐蝕性に大きな影響
を及ぼすが、気孔率を制御してこれらの特性を向
上させることの着想が全くない。発明が解決しようとする問題点この発明の目的は、従来の摺動部材の上記欠点
を解決し、強度、靭性、耐摩耗性、表面平滑性、
耐熱性、耐蝕性などの諸特性に優れ、ひいては耐
久性に優れた摺動部材を提供するにある。問題点を解決するための手段上記目的を達成するためのこの発明は、ジルコ
ニア焼結体からなる摺動部材であつて、前記ジル
コニア焼結体は、 (イ) 立方晶系の結晶構造をもつジルコニアを含
み、 (ロ) 正方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少な
くとも70モル％含み、 (ハ) 単斜晶系の結晶構造をもつジルコニアを10モ
ル％を越えない範囲で含み、 (ニ) 平均粒子径が0.1〜1μｍであり、 (ホ) 理論密度と実際の密度とから算出した気孔率
が３％以下であり、かつ少なくとも摺動面が研磨されている摺動部
材を特徴とするものである。気孔率は、好ましく
は１％以下である。この発明において摺動部材とは、摺動面をもつ
機械器具またはそれらの部品の総称である。一例
をあげれば、次のようなものである。ポンプ類：プランジヤポンプのピストンロツドや
シリンダライナ、圧力調整弁など。歯車ポンプ
の歯車や側板など。圧縮機や真空ポンプのピス
トンリング、シリンダ、シリンダライナ、ベー
ンなど。内燃機関：ガソリン機関やデイーゼル機関のピス
トンリング、シリンダライナ、タペツト、動弁
カムなど。工作機関：旋盤等の滑り案内、スライダなど。プ
レス機の打抜ダイス、深絞ダイスなど。繊維機械：捲縮加工機のクリンパローラ、側板な
ど。そのほか：各種機械器具の軸受、軸スリーブ、軸
封機構（メカニカルシール、ラビリンスシー
ル、環シール）、走行レール、スライダ、弁体、
弁座など。ボールミルのボール、容器のライナ
など。この発明を詳細に説明するに、この発明の摺動
部材はジルコニア焼結体からなつている。しかし
て、そのジルコニア焼結体は、立方晶ジルコニア
を含み、正方晶ジルコニアを少なくとも70モル％
含み、単斜晶ジルコニアを10モル％を越えない範
囲で含み、平均結晶粒子径が0.1〜1μｍであり、
理論密度と実際の密度とから算出した気孔率が３
％以下、好ましくは１％以下であるようなもので
ある。ジルコニア焼結体中におけるジルコニアの結晶
構造は、後述する原料粉末の純度、粒径、組成
や、焼結条件、冷却条件など、さまざまな条件に
よつて変わり、立方晶、正方晶および単斜晶のう
ちの少なくともひとつの結晶構造をとる。したが
つて、この発明においては、製造に際してこれら
の条件を厳密に制御し、立方晶ジルコニアと、少
なくとも70モル％の正方晶ジルコニアと、10モル
％以下の単斜晶ジルコニアとが共存しているジル
コニア焼結体を得る。この発明が、立方晶ジルコニアを含むジルコニ
ア焼結体を使用するのは、立方晶ジルコニアはジ
ルコニアのなかでも熱に対する安定性が最も高い
ため、摺動部材の耐熱性が向上するからである。
また、高温使用時における耐蝕性が大きく向上す
るからである。すなわち、正方晶ジルコニアを少なくとも70モ
ル％含むジルコニア焼結体中の立方晶ジルコニア
は、いわゆるマトリクスを形成している正方晶ジ
ルコニアの周囲および／または結晶粒子間に分散
して存在している。そのような焼結体に高温下で
水分、酸、アルカリなどが作用すると、正方晶ジ
ルコニアの安定性が低下し、安定な単斜晶ジルコ
ニアに変態して正方晶ジルコニアの粒界に微細な
亀裂ができ、この亀裂を起点として焼結体の破壊
が進行するようになるが、立方晶ジルコニアが存
在していると、立方晶ジルコニアはそのような変
態を伴わないばかりか、破壊の進行を抑制するよ
うに作用し、耐熱性や耐蝕性が向上するようにな
る。このような耐熱性や耐蝕性の向上は、特に使
用時に温度上昇が起こりやすく、しかも水分や油
分などが作用する摺動部材にとつて大変好都合な
ことである。この発明が、正方晶ジルコニアを少なくとも70
モル％含むジルコニア焼結体を使用する理由は、
次のとおりである。すなわち、正方晶ジルコニアは、それが応力を
受けたとき単斜晶ジルコニアに変態する。応力誘
起変態である。したがつて、そのような正方晶ジ
ルコニアを含むジルコニア焼結体が外部応力を受
けると、その一部が変態に費され、結果的に、変
態に必要なエネルギー分だけ小さな応力が加わつ
たことと同じことになり、その分だけ焼結体の強
度が向上するわけである。しかして、70モル％以
上もの大量の正方晶ジルコニアが含まれている
と、かかる応力誘起変態による大きな強度向上効
果が得られる。強度が向上するということは、靭
性や耐摩耗性が向上するということでもある。ま
た、強度や靭性が向上すると、摩擦係数が小さく
なつて耐摩耗性や耐久性が一層向上するようにな
る。機械的強度や靭性が高いということは、摺動
部材を構造部材として用いるうえで重要なことで
もある。正方晶ジルコニアが70モル％に満たない
場合には、強度的には問題ない場合もあるが、靭
性が不足するようになり、摩擦係数は大きくなつ
て耐摩耗性や耐久性が低下するようになる。次に、この発明が単斜晶ジルコニアを含むジル
コニア焼結体を使用する理由を説明する。上述したように、ジルコニア焼結体中の正方晶
ジルコニアは応力誘起変態機構をもつが、その変
態を起こさせるためには核が必要であると考えら
れている。この点、単斜晶ジルコニアを含んでい
るということは、それが正方晶ジルコニアから変
態して生ずる際に焼結体に微細な亀裂や欠陥を作
つているということであり、その亀裂や欠陥が核
の役目をするようになる。すなわち、単斜晶ジル
コニアは、正方晶ジルコニアに応力誘起変態を起
こさせる核を生成するために必要なのである。このように、単斜晶ジルコニアは正方晶ジルコ
ニアに応力誘起変態を起こさせるために必要なも
のである。しかしながら、一方で、単斜晶ジルコ
ニアの存在は焼結体に亀裂や欠陥があるというこ
とでもあり、これは焼結体の強度維持の面からは
好ましいことではない。すなわち、核は、正方晶
ジルコニアに応力誘起変態を起こさせるために必
要なものではあるが、多すぎると焼結体の強度が
大きく低下してしまうわけである。そのため、こ
の発明においては、応力誘起変態の促進と強度維
持とのバランスを考慮し、単斜晶ジルコニアの量
を10モル％以下に制限している。この発明において、正方晶ジルコニアおよび単
斜晶ジルコニアの量は、次のようにして求める。すなわち、正方晶ジルコニアの量は、まず摺動
部材の、摺動面として使用する研磨した表面をＸ
線回折装置を用いて分析し、立方晶ジルコニア
400面、正方晶ジルコニア004面および正方晶ジル
コニア400面の回折パターンをチヤート上に記録
する。次に、上記チヤートから立方晶ジルコニア400
面の回折パターンの面積強度を求め、さらにその
値を同じくチヤート上から読み取つた立方晶ジル
コニア400面の回折角θを用いてローレンツ因子
Ｌ［ただし、Ｌ＝（１＋cos²2θ）／sin2θ・cosθ］
で除し、立方晶ジルコニア400面の回折強度I_C400
を求める。これと全く同様にして、正方晶ジルコ
ニア004面の回折強度I_T004および正方晶ジルコニ
ア400面の回折強度I_T400を求め、これらの値から
次式によつて正方晶ジルコニアの量C_T（モル％）
を求める。 C_T＝［（I_T004＋I_T400）／（I_C400＋I_T004＋I_T400）］×100 単斜晶ジルコニアの量C_M（モル％）もまた、全
く同様に、正方晶ジルコニア111面の回折強度
I_T111と、単斜晶ジルコニア111面の回折強度I_M111
と、単斜晶ジルコニア11１面の回折強度I_M111と
から、次式によつて求める。 C_M＝［（I_M111＋I_M111）／（I_T111＋I_M111＋I_M111）］×100 正方晶ジルコニアおよび単斜晶ジルコニアの量
が求まれば、残余が立方晶ジルコニアということ
になる。次に、平均結晶粒子径が0.1〜1μｍであるジル
コニア焼結体を使用するということについてであ
るが、これは、強度、靭性、耐摩耗性に優れ、表
面平滑性に優れ、摩擦係数の低い摺動部材を得る
うえで必須の要件である。すなわち、上述した正方晶ジルコニアの応力誘
起変態は、結晶粒子径にも大きく依存し、粒子径
が0.1μｍ未満では変態が起こりにくくなる。これ
は、粒子径があまりにも微細すぎて変態を生起さ
せるのに必要な核が生成されず、また弾性歪エネ
ルギーが大きくなつて正方晶構造が安定してしま
うためであると考えられる。応力誘起変態が抑制
されたのでは、強度、さらには靭性や耐摩耗性の
向上、ひいては摺動部材としての耐久性の向上は
もはや期待できない。一方、1μｍを越えると、
焼結後、冷却する過程で正方晶から単斜晶への結
晶構造の変態が著しく促進されるようになり、単
斜晶ジルコニアの量が増大しすぎて10モル％を越
えるようになる。また、正方晶構造が極端に不案
定になり、わずかな応力でも応力誘起変態が起こ
つてしまうようになる。したがつて、焼結体の強
度は大きく低下し、摺動部材としてもはや使用し
得ない。また、熱や、水分、酸、アルカリに対し
ても不安定になり、摺動部材の耐熱性や耐蝕性を
低下させることにもなる。なお、結晶粒子径の大
きさは、焼結体を電子顕微鏡で観察することで求
めることができる。次に、この発明においては、気孔率が３％以下
であるジルコニア焼結体を使用する。好ましいの
は、気孔率が１％以下である焼結体を使用するこ
とである。ここで、気孔率Ｐ（％）は、式、Ｐ＝［１−（実際の密度／理論密度）］×100 で表わされるものである。理論密度は、各結晶構
造をもつジルコニアについて、４・Ｍ／Ｎ・d³ を求め、それらの和として求める。ここで、Ｍは
結晶構造と組成に基くジルコニアの分子量、Ｎは
アボガドロ数、ｄは結晶の格子定数である。しか
して、気孔率が低ければ低いほど、焼結体の強
度、靭性、耐摩耗性が向上し、表面平滑性に優
れ、かつ摩擦係数の低い摺動部材を得ることがで
きる。すなわち、ジルコニア焼結体の気孔は主として
結晶粒界に存在するため、気孔があると結晶粒子
間の結合面積が小なくなり、粒子同士の結合力が
小さくなる。また、力学上明らかなように、気孔
があるとそれに応力が集中するようになる。粒子
同士の結合力の低下は、当然、焼結体の強度を低
くするが、強度は、気孔に応力が集中し、その部
分が破壊すると、粒子間の結合力が弱いために破
壊が粒界を伝つて容易に拡がるようになるために
加速度的に低下する。また、他の焼結体にはみら
れない、ジルコニア焼結体に特有の問題として、
気孔に応力が集中すると、応力が結晶粒子に十分
に作用しなくなり、上述した応力誘起変態が十分
に働かなくなる。したがつて、応力誘起変態によ
る強度の向上効果が期待できなくなる。さらに、
気孔率が高いと表面平滑性が悪くなつてくる。こ
のような理由から、気孔率は低いほどよいといえ
るが、後述する実施例にも示すように、３％以下
であれば事実上問題はない。なお、焼結体中にお
ける気孔の大きさ、数、形状は不特定であるが、
気孔はできるだけ小さく、また集中的に存在しな
いことが好ましい。また、気孔率が３％以下であるジルコニア焼結
体を使用することにより、摺動部材の耐熱性や高
温使用時における耐蝕性が大きく向上する。すなわち、正方晶ジルコニアは常温で準安定状
態にあるが、焼結体に熱と水分が同時に作用する
と、それが引金となつて正方晶ジルコニアが単斜
晶ジルコニアに変態しやすくなり、単斜晶ジルコ
ニアの量が異常に増大してくる。これは、熱と水
分とが同時に作用すると、水分と焼結体中のジル
コニアの安定化剤とが反応し、正方晶構造の安定
性が損われるためであると考えられる。また、水
分は気孔に最も作用しやすいから、その気孔を起
点とし、粒界を伝う破壊が起こりやすくなるとい
う問題もある。この点、気孔率が３％以下である
ジルコニア焼結体は、そのような不都合による特
性の低下が少ない。加えて、気孔率が３％以下であるということは
製造上も大変有利なことである。すなわち、ジルコニア焼結体の結晶構造は、後
述する焼結段階では、正方晶系と立方晶系との共
存状態にある。しかして、正方晶ジルコニアは焼
結後の冷却過程で単斜晶ジルコニアに変態しよう
とする。また、立方晶ジルコニアは正方晶ジルコ
ニアに、さらにその正方晶ジルコニアが単斜晶ジ
ルコニアに変態しようとするが、正方晶ジルコニ
アから単斜晶ジルコニアへの変態は粒子間の結合
状態にも依存し、結合力が低下してくる、気孔率
が３％を越える領域では、準安定な正方晶構造が
極めて容易に単斜晶構造に変わるようになる。ま
た、気孔は、粒子間に粒子同士が結合していない
自由空気を形成する結果、焼結体の弾性歪エネル
ギーが小さくなり、これがまた単斜晶ジルコニア
への変態を促進するようになる。これらの相乗作
用により、気孔率が３％を越えるようなジルコニ
ア焼結体では結晶構造の制御が極めて難しい。このように、ジルコニア焼結体の気孔率は、単
に焼結体の強度、靭性、耐摩耗性といつた機械的
特性のみならず、耐蝕性や耐熱性にも大きな関わ
りをもつている。この発明においては、少なくとも摺動面が研磨
されている。この研磨は、ラツプ加工やバレル加
工によつて100μｍから数百μｍもの深さにわた
つて施されるものである。これは、正方晶ジルコ
ニアを主体とし、その正方晶ジルコニアの応力誘
起変態による機械的特性の向上を期待できるジル
コニア焼結体を使用するがゆえに必要であるもの
で、寸法精度や平滑性をだすなどの目的で行われ
る一般の研磨加工によるとりしろがせいぜい数十
μｍ程度にすぎないことを考えると、それとは十
分に区別することができるものである。すなわち、ジルコニア焼結体の強度、靭性、耐
摩耗性などの機械的特性には、上述したように正
方晶ジルコニアの応力誘起変態が大きな関わりを
もつているが、焼結体の表層部には、焼結後、冷
却する過程における熱応力や、後の研削加工時に
おける機械的応力などによつて正方晶ジルコニア
が変態してできた単斜晶ジルコニアが大量に存在
していて、正方晶ジルコニアの量が極端に少なく
なつている。焼結体の表層部と内部とでは、結晶
構造や各結晶構造をもつジルコニアの割合が異な
り、表層部ではこの発明の範囲を満たしていない
のである。しかしながら、深さ100μｍから数百
μｍに及び研磨を施すことで、このような、単斜
晶ジルコニアが過度に存在する層を取り除くこと
ができる。換言すれば、この発明の摺動部材は、
表層部から内部に至るまで、各結晶構造をもつジ
ルコニアの割合がほぼ一様になつている。ここ
で、能率の高い研削によらないで研磨によるの
は、研削だと大きな応力が焼結体に加わり、その
応力で正方晶ジルコニアが単斜晶ジルコニアに変
態し、単斜晶ジルコニアが一層増えることになる
からである。研削加工が必要な場合でも、その後
に研磨加工を施すことが必要である。この発明で使用するジルコニア焼結体は、ジル
コニアにイツトリア、カルシア、マグネシアなど
の安定化剤を固溶させ、焼結することによつて得
ることができる。なかでも、比較的低温で焼結す
ることが可能になるために焼結時における結晶成
長が少なく、緻密で、また結晶構造や粒子径の制
御が容易になるイツトリアやカルシアを用いるの
が好ましい。その場合、イツトリアにあつては１
〜５モル％固溶させ、カルシアにあつては１〜９
モル％固溶させる。もちろん、イツトリアとカリ
シアとを併用することもでき、その場合には、上
記範囲内で、かつ両者の和が２〜10モル％になる
ようにする。これら安定化剤の量は、結晶構造な
どを決定するうえでの必要条件であるが、十分条
件ではない。この発明の摺動部材は、いろいろな方法によつ
て製造することができる。次に、その好ましい一
例を説明する。すなわち、まず、純度がともに99.9％以上であ
る高純度オキシ塩化ジルコニルと塩化イツトリウ
ムおよび／または塩化カルシウムとを、塩化イツ
トリウムおよび／または塩化カルシウムが所望の
割合になるように混合し、水溶液を調製する。次に、上記水溶液を徐々に加熱して水を飛ば
し、さらに50〜150℃／時の速度で1000℃程度に
昇温し、その温度に数時間保持してジルコニアと
イツトリアおよび／またはカルシアとの混合粉末
を得る。次に、上記混合粉末を粉砕し、乾燥した後、
1000℃程度で数時間仮焼し、粉砕し、さらにポリ
ビニルアルコールなどの有機バインダを加えて造
粒、乾燥し、平均粒径が80μｍ程度である原料粉
末を得る。次に、上記原料粉末を金型成形法やラバープレ
ス法などの周知の成形法を用いてほぼ所定の摺動
部材の形に成形し、成形体を得る。次に、上記成形体を、100〜200℃／時の速度で
1000℃程度まで昇温し、さらに50〜200℃／時の
速度で1550℃程度まで昇温し、その温度に数時間
保持して焼結した後、1000℃程度までは200〜300
℃の速度で、それから500℃程度までは100〜200
℃／時の速度で冷却し、さらに室温まで冷却して
焼結体を得る。このようにして得た、ほぼ所望の摺動部材の形
状をした焼結体を必要に応じて研削加工した後、
少なくとも摺動面となる面をラツプ加工やバレル
加工によつて研磨し、表層部の、単斜晶ジルコニ
アが過度に生成している部分を取り除き、同時に
寸法精度を向上させて摺動部材とする。研磨の深
さは、上述したように100μｍから数百μｍであ
る。上記において、成形体を、1300〜1600℃で加熱
して、いわゆる予備焼結した後、その予備焼結体
を500〜3000Kg／cm²の圧力下に1200〜1500℃に加
熱して、いわゆる本焼結した後、室温まで冷却す
る熱間静水圧焼結法（HIP法）を使用すると、よ
り緻密で、機械的特性が一層優れた摺動部材が得
られるので好ましい。次に、実施例に基いてこの発明をさらに詳細に
説明する。実施例第１表および第２表に示すNo.１〜14のジルコニ
ア焼結体を製造するため、純度がともに99.9％で
あるオキシ塩化ジルコニルと塩化イツトリウムと
をイツトリアとしての量が表に示す値になるよう
に混合し、水溶液を得た。次に、上記水溶液を200℃まで徐々に加熱して
水を飛ばし、さらに100℃／時の速度で1000℃ま
で昇温し、その温度に３時間保持してジルコニア
粉末とイツトリア粉末との混合粉末を得た。次に、上記混合粉末を粉砕し、乾燥した後1000
℃で３時間仮焼し、湿式粉砕し、さらに２重量％
ポリビニルアルコールを加えて造粒、乾燥し、平
均粒径が80μｍである原料粉末を得た。次に、上記原料粉末をラバープレス法を用いて
円柱状または板状に成形し、成形体を得た。成形
圧力は、1000Kg／cm²とした。次に、上記成形体を加熱炉に入れ、100℃／時
の速度で1000℃まで昇温し、さらに50℃／時の速
度で昇温し、表に示す条件で焼結し、冷却した。
なお、No.３、４、７〜11については、焼結後にさ
らにHIP法による処理を施した。次に、焼結体の表面を、粒径10μｍのダイアモ
ンド砥粒を用いて100μｍほど研磨し、さらに粒
径3μｍのダイアモンド砥粒を用いて平均表面粗
さ（Ra）が0.1μｍになるように仕上げた。次に、上記焼結体について、立方晶ジルコニア
の量と、正方晶ジルコニアの量と、単斜晶ジルコ
ニアの量と、平均結晶粒子径と、気孔率を求め
た。平均結晶粒子径は、後述する曲げ試験後の破
断面を走査型電子顕微鏡で観察することによつて
求めた。測定結果を第１表および第２表に示す。次に、上記焼結体について、曲げ強度と破壊靭
性を測定した。曲げ強度は、JIS R1601によつ
た。また、破壊靭性の測定はMI法（微小圧子圧
入法）によつた。この方法は、焼結体の表面に荷
重20Kgでビツカース圧痕を入れ、その時発生する
亀裂の長さを測定し、新原の式から計算により求
めるものである。測定結果を第１表および第２表
に示す。次に、キヤビテーシヨン摩耗試験による摩耗量
（キヤビテーシヨン摩耗量）と、アブレーシブ摩
耗試験による摩耗量（アブレーシブ摩耗量）と、
耐クラツキング性と、限界荷重と、耐蝕性と、熱
安定性を求めた。ただし、No.11〜14については、
耐蝕性と熱安定性の試験を除き、1000番のダイア
モンド砥石で平均粗さが0.1μｍになるように仕上
げただけで、研磨加工を施さないものについて求
めた。キヤビテーシヨン摩耗量の測定には、円柱
状の焼結体（直径15mm、長20mm）を使用し、磁歪
振動式試験機を用いて、イオン交換水中に振動子
と試料を50μｍの間隙を保つて対向配置し、高周
波振動子に19.5KHzの高周波を加えて上記間隙に
キヤビテーシヨンを発生させ、40時間試験後にお
ける試料の摩耗量として求めた。アブレーシブ摩
耗量は、銅輪と円柱状焼結体との間に平均粒子径
500μｍのケイ砂と水とを重量で１：２になるよ
うに混合した混合物を介在させることによるアベ
リー式試験機を用い、押圧力5.2Kg／cm²、速度１
ｍ／秒という条件で、摩耗距離13200ｍ後の摩耗
量として求めた。耐クラツキング性は、上記アブ
レーシブ摩耗試験において、押圧力を12Kg／cm²と
し、全くクラツクを発生しなかつたものを◎、一
部にクラツクを発生したものを〇、クラツクが相
当数にのぼるものを△、著しいクラツクによつて
試験を中断せざるを得なかつたものを×として求
めた。限界荷重は、直径60mm、厚み５mmの円柱状
焼結体に、先端に半径１mmの曲率半径をもつダイ
ヤモンドスライダを有するピンを押し付け、焼結
体を速度0.5ｍ／分で回転させ、押圧力を増大さ
せてクラツクを発生する限界値として求めた。耐
蝕性は、20mm角で、かつ厚みが３mmである焼結体
の一辺を60゜の角度の楔形に加工し、それを試料
を蒸気減菌器に入れて120℃、1.2気圧の条件下に
保持し、先端とほぼ平行に延びるクラツクができ
るまでの時間として求めた。さらに、熱安定性
は、焼結体を300℃で加熱した後の曲げ強度が当
初の値の50％になるまでの時間として評価した。
測定結果を第１表および第２表に示す。

【表】

【表】第１表および第２表から、No.１〜４のもの、つ
まりこの発明のものは、この発明が規定する要件
のいずれかひとつを欠いているNo.５〜14のものに
くらべて、総合評価において著しく優れているこ
とがでわかる。発明の効果この発明の摺動部材は、ジルコニア焼結体から
なるものであつて、しかも、 (イ) 立方晶系の結晶構造をもつジルコニアを含
み、 (ロ) 正方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少な
くとも70モル％含み、 (ハ) 単斜晶系の結晶構造をもつジルコニアを10モ
ル％を越えない範囲で含み、 (ニ) 平均粒子径が0.1〜1μｍであり、 (ホ) 理論密度と実際の密度とから算出した気孔率
が３％以下であり、かつ少なくとも摺動面が研磨されているジルコ
ニア焼結体からなるものであるからして、実施例
にも示したように、強度、靭性、耐摩耗性、耐熱
性、耐蝕性などの諸特性に優れ、耐久性が大きく
向上する。また、表面平滑性も優れている。その
ため、ジルコニア焼結体はもともと表面自由エネ
ルギーが低くて摩擦係数が低いこと、また酸化物
であるために腐蝕の心配がないことと相まつて、
この発明の摺動材料は無潤滑でも十分に使用で
き、しかも高温雰囲気や腐食性雰囲気でも使用で
きるようになる。

Claims

【特許請求の範囲】１ジルコニア焼結体からなる摺動部材であつ
て、前記ジルコニア焼結体は、 (イ) 立方晶系の結晶構造をもつジルコニアを含
み、 (ロ) 正方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少な
くとも70モル％含み、 (ハ) 単斜晶系の結晶構造をもつジルコニアを10モ
ル％を越えない範囲で含み、 (ニ) 平均粒子径が0.1〜1μｍであり、 (ホ) 理論密度と実際の密度とから算出した気孔率
が３％以下であり、かつ少なくとも摺動面が研磨されていることを
特徴とする摺動部材。２気孔率が１％以下であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の摺動部材。