JPH0289811A - 静圧気体軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静圧気体軸受に関し、特に多孔質炭化珪素焼
結体によって構成される静圧気体軸受に関する。

（従来の技術） 静圧気体軸受は、圧力気体源から送られた圧縮気体によ
って回転部材を回転自在に浮揚支持してなる軸受であり
、その形式は主として給気絞りで分類されており１例え
ば、多数給気孔、多孔賀絞り、スロット絞り、方面絞り
などが知られている。

前記形式のうち、多孔賀絞りは、軸受をブロンズ、アル
ミニウム、ステンレス、チタニウム等を主体にした金Ｊ
ｌ系材料や黒鉛、アルミナ、炭化珪素などを主体とした
非金属系材料で製作し、その流体抵抗によって絞りの効
果を得るものであり微細な給気孔か軸受面全体に一様に
分布しているので負荷能力、剛性か高く高速安定性に優
れた軸受として最近実用化されている。

（発明か解決しようとする課′ｘＵ） ところで、前記静圧気体軸受の軸受面は１ミクロンオー
ダーの精度を必要とするため、前記多孔質材料は、一般
に機械加工が施されるが、このうち金属系材料は機械加
工すると表面目詰りが生ずるため、目的とする浸透率に
制御することが困難であるという欠点を有しており、一
方弁金属材料は比較的強度か低く４　しかも脆いため軸
受の肉厚を余り薄くすることかできず、コンパクトな軸
受を製造することが困難であった。

そこで、本発明者は前記の如き従来知られた静圧気体軸
受に比較して、製造が容易でしかもコンパクトな軸受を
提供することを目的として１種々の研究を積重ねた結果
、特に高強度の多孔質炭化珪素焼結体を（りるに至り、
この多孔質炭化珪素焼結体を静圧気体軸受の軸受面とし
て適用したところ、極めて負荷能力、剛性が高く、高速
安定性に優れ、しかもコンパクトな軸受を新規に知見す
るに至り１本発明を完成した。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、多孔
質セラミックを基材とする静圧気体軸受であって、前記
基材は平均アスペクト比が１．３〜５０であり、かつ長
軸方向の平均長さが０，５〜２０ｇｍの炭化珪素結晶か
ら主とじてａＩ＆されてなる三次元網目構造を有し、気
孔率が１５〜５０％である多孔質炭化珪素焼結体である
ことを特徴とする静圧気体軸受である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の静圧気体軸受の基材は、平均アスペクト比が１
．３〜５０であり、かつ長軸方向の平均長さが０．５〜
２０ｐｍの炭化珪素結晶から主として構成されてなる三
次元網目構造を有する多孔質炭化珪素焼結体であること
か必要である。その理由は、前記平均アスペクト比が１
．３〜５０であり、かつ長軸方向の平均長さが０．５〜
２０ルｍの酸化珪素結晶から）として構成されてなる多
孔質体は結晶粒か相互に複雑に絡み合った構造を有して
おり、極めて良好な絞りの効果が得られるからである。

また、前記炭化珪素結晶の平均アスペクト比が１．３〜
５０であることが必要な理由は、平均アスペクト比が１
．３より小さいと良好な絞り効果を得難いからであり、
平均アスペクト比はなるべく大きい方が好ましいが、５
０より大きくしようとすると結晶が粗大化し易く絞り効
果が劣化し易いからである。

炭化ＦＩ素結品の長軸方向の平均長さが０．５〜２０ｇ
ｍであることが必要な理由は、結晶の長軸方向の平均長
さが０．５ｇｍより小さいと良好な絞り効果を１１難い
からであり２一方２０ｕＬｍより大きくしようとすると
結晶が粗大化し易く絞り効果か劣化し易いからである。

本発明の多孔質炭化珪素焼結体は、少なくとも５０％が
β型結晶からなるものであることが有利である。その理
由は、多孔質炭化珪素焼結体は、結晶相τの結合が強固
な三次元網目構造を有することが１重要であり、β型結
晶の含有暖を少なくとも５０％とすることにより、前記
結晶粒相１の結合が強固な三次元網目構造を有する多孔
質体を得ることかできるからであり、なかでも７０％以
Ｅであることが右利である。前記β型結晶の含有績を少
なくとも５０％とすることにより、前記結晶粒相〃の結
合か強固な三次元網目構造を有する多孔質を得ることか
できる理由は、炭化珪素のβ型結晶は等方性であるため
熱膨張係数が全ての方向に均一であるため、焼結時に内
部応力か残存しないためと考えられる。

なお、多孔質炭化珪素焼結体としては、従来α型結晶か
らなるものか知られているが、α型結晶の炭化珪素は、
六方晶系又はリョウ面体晶系で結晶的異方性を示すため
、高強度でしかも浸透率の良好な多孔質体を製造するこ
とは困難であったものである。

本発明の多孔質体は平均曲げ強度が５にｇｆ／ｍｒｒｒ
’以上であることか有利である。その理由は、前記多孔
質体の平均曲げ強度が５にｇｆ／ｍｒｒ＋′よりも低い
と、コンパクトな静圧気体軸受を製造することか困難で
あるからである。

本発明の多孔質体は平均気孔径か０．１〜ｌＯｐＬｍで
あることが好ましい、その理由は、平均気孔径が０．１
ｇｍより低いと気体の浸透率か低くなって実用的でない
からであり、一方ｌＯμｍより大きいと気体の浸透率が
高くなって、逆に静圧効果かなくなるからである。

本発明の多孔質体は、気孔率が１５〜５０％であること
か必要である。その理由は、気孔率か１５％より低いと
静圧効果がなく、一方５０％より高いと多孔質体の強度
か著しく低くなるため実用的でないからである。

次に５本発明の多孔質体を製造する方法について説明す
る。

未発明の多孔質体は、出発ａ料であるβ型結晶を−Ｆ体
とする炭化珪素粉末を所望の形状の生成形体に形成し、
前記生成形体を耐熱性の容器に挿入して外気の侵入を遮
断しつつ焼結せしめることにより、生成形体中に存在す
る気孔を閉塞させることなく製造することかできる。

前記β型結晶を）体とする炭化珪素粉末は、平均粒径か
１０μｍ以下であることが有利である。

その理由は、平均粒径が１０ｇｍより大きい粉末を使用
すると粒と粒との結合箇所か少なくなるため、高強度の
多孔質体を製造することが困難になりばかりでなく、表
面の面精度が劣化するため静圧気体軸受としての使用が
困難になるからである。

（実施例） 次に本発明を実施例および比較例によって説明する。

実施例１ 出発原料として使用した炭化珪素粉末は、その約９７％
がβ型結晶からなり、０．５重量％の遊ｍ炭稟、０．２
重量％の酸素、０．０３重敬％の鉄、０．０３重量％の
アルミニウムを主として含有し、０．２８ｇｍの平均粒
径な有していた。

前記炭化珪素粉末１００重量部に対し、炭化はう素１虫
量部、ポリビニルアルコール５重量部、水３００１９部
を配合し、ボールミル中で５時間混合した後噴霧乾燥し
た。

この乾燥物を適量採増して、成形型に入れ。

１５００Ｋｇ／ｃｒｎ’の圧力で加圧成形し生成形体を
得た。

次いで、この生成形体を最高温度１９００℃のアルゴン
ガス雰囲気中で焼結し、密度が２．８５／　ｃ　ｒｒｒ
’　、平均気孔径が３ｇｍ、結晶アスペクト比が約２、
強度か４０Ｋｇｆ／ｍｒｎ’で、三次元方向に開放気孔
か均一に分散している多孔質炭化珪素焼結体を（りた、
前記開放気孔率は約ｌＯ容植％であった。またこの焼結
体を肉厚５−鳳に加工し、その通気特性を測定したとこ
ろ６ｘｌＱ−’ｃｔｒｆであった。

以上のようにして、製造された多孔質炭化珪素焼結体を
内径６５膳履、外径８５１園、長さ５０１閣の円筒状に
加工し、静圧気体軸受を作成した。

得られた静圧気体軸受の性能は、その負荷能力が８０Ｋ
ｇ／（１９、軸受は剛性が２．５ｘｌＯ’にｇ／ｃｍ／
個であった。

実施例２〜３．比較例１ 実施例１と同様であるが１表に示した成形及び焼結条件
で得られた焼結体を使用して静圧気体軸受を作成した。

得られた静圧気体軸受の性能は表に示した。

表に示した結果より明らかなように本発明の静圧気体軸
受は極めて優れた性能な有していることが明らかである
。

（以下余白） （発明の効果） 以ト、述べたように本発明の静圧気体軸受は、多孔質セ
ラミックを基材とする静圧気体軸受であって、平均アス
ペクト比が１．３〜５０であり。

かつ長軸方向の平均長さが０．５〜２０μｍの炭化珪素
結晶から主としてＪ＃成されてなる三次元網目構造を有
し、気孔率か１５〜５０％である多孔質炭化珪素焼結体
を基材とすることを特徴とする静圧気体軸受であって、
負荷能力および剛性か極めて高く、高速安定性に優れし
かもコンパクトな軸受を実現できるものであって４＃業
１−寄ケする効果は極めて大きい。

以　　　　Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多孔質セラミックを基材とする静圧気体軸受であって
   、前記基材は、平均アスペクト比が１．３〜５０であり
   、かつ長軸方向の平均長さが０．５〜２０μｍの炭化珪
   素結晶から主として構成されてなる三次元編目構造を有
   し、気孔率が１５〜５０％である多孔質炭化珪素焼結体
   であることを特徴とする静圧気体軸受。