JPH06505956A - 緊張下でかつエージング中自己付着のないセラミツク材料の製造方法 - 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】 緊張下でかつエージング中自己付着のないセラミック材料の製造方法 技術分野 本発明は摩擦下で使用される誘電体絶縁材料かつとくにセラミック材料の分野に 関する。かかる材料はとくにモノリシックまたは複合絶縁体およびポリマのごと き有機材料からなるけれども、本発明はセラミックに関してのみ記載されるが、 理解されるべきことは、これが単なる例を構成しかつ本発明の用途に関して限定 的な特徴を有するものとして解釈されるべきでないということである。

背景技術 現在、互いに機械的に接触する可動セラミック要素を使用する多数の機械的摩擦 装置がある。これはとくにセラミック部品が相対的に摺動する熱モータの場合で ある。

これはまたセラミック材料から製造される幾つかのクラッチ、特殊なベアリング または走行歯車の場合である。

それはまたセラミック材料が弁を製造するのに頻繁に使。

用される弁および取り付は具の分野においても広範に発生する。

水栓または蛇口の弁は水栓回転軸線に対して中心のずれた開口を有しかつ互いに 摺動できる２枚の略円板形状部品により形成される。他方に対する円板の一方の 相対的な位置により、開口は流体の通路の制御を可能にするより大きいまたはよ り小さい範囲に一致する。接触セラミック部品はこれらが前記水栓を密封するの に適切な粗さおよび平坦さを有することを保証する仕上げ処理を受ける。この分 野および前記で言及された分野におけるセラミック部品の使用は多く利点を提供 し、それらには完全な密封、延長された作動期間でも同様に磨耗の不存在、不変 性および同様に最も攻撃的なまたは腐食性の化学薬品に対する非常に高い抵抗が 包含される。

これにも拘わらず、接触および圧力下のセラミック部品間の接着力は多くのパラ メータかつとくに作動時間の関数として自然に展開することが不幸にも認められ る。

、とくに、前記部品の圧力下での長期の停止はかなりの摩擦係数の増加にかつ時 折同様に停止または全体的な係正に至る。これまで救済されなかったセラミック 摩擦構造のこの欠点はかかる用途におけるこれらの製品の将来に疑問を投げ掛け ている。

発明の開示 本発明は緊張下でかつエージングの間中自己付着現象がなくかつ前記で言及され た不都合の完全かつ確実な回避を可能にする摩擦部品用セラミック材料の製造方 法に向けられる。

化学材料を構成する化学成分が圧縮し、焼結し、得られた表面を研磨し、該研磨 から生じる固形体を洗浄しかつ酸素の存在下で焙焼する連続作業に従う、摩擦を 受ける部品用セラミック材料の製造方法は、前記作業が誘電体性を増加しそして 互いに接触しかつ電荷の移動度を増加する摩擦面の近傍で質量を均一にさせるの に役立つ処理により仕上げられることにより特徴付けられる。

質量を均一にさせるそれらの誘電体性状の増加を得るためにセラミックを処理す ることからなる本発明の必須の手段は従来観察された自動／自己付着、停止およ び係止現象が静電気的原因であることを明らかにした最近の理論的研究から結果 として生じた。

付着の静電気的理論は異なる誘電体性を有する絶縁材料の中間面に配置された電 荷の存在による圧力の計算に、基礎を置いている。極性付与エネルギが電気的応 力または機械的応力の作用下で欠点または欠陥（固体の物理的特性の意味におい て）のまわりにどのような絶縁材料において蓄積することが実験的に示された。

極性付与エネルギが高ければ高い程、付着力は益々大きい。前記エネルギは誘電 体の変更によりまたは変更なしで弛緩により消散され得る。

かくして、絶縁材料の誘電体および機械的特性は、２つの異なる形状においてそ れらが材料の特性を示すため、もちろん相関される。これらの特性を導く顕微鏡 パラメータは接触材料の誘電体性質ならびに欠陥の性質および密度に依存してい る。

したがって非付着特性を改善するための解決は材料内の欠陥の良好な分布からな り、その結果接触領域のまわりのそれらの密度はできるだけ低くかつしたがって これらの欠陥上に捕らえられた電荷が質量内に分布される。

これが本発明による方法において推奨される性状を増加する目途である。

本発明によるセラミック材料製造方法の第１の特徴によれば、誘電体性状増加は 、好ましくは酸化マンガンおよびチタンから選ばれる少なくとも１つの酸化金属 により絶縁体をドーピングすることにより得られる。これら２つの酸化物は、こ れらの酸化物がセラミック塩にドーピングにより挿入されるとすぐに、材料の潜 在井戸内に捕らえられた電荷の移動度の増加を可能にする電気化学、特性を有す る。

本発明による方法の他の特徴によれば、前記同一のセラミック性状増加は電離放 射線による照射により得られる。例えば、通常ガンマまたはＸ−線である電離放 射線は当該表面の近傍に存在する欠陥の数を増加しかつ欠陥を取り囲む潜在井戸 内に捕らえられた電荷の移動度を増加する。

摩擦係数を増加するそれらの自然の傾向の表面を硬化させるのに実施される処理 の強さは、本発明がまたこのようにして得られたセラミックの製造をチェックす る方法を提案することを記憶に留めて、専門化の評価に委ねられる。この方法は このようにして処理された材料が静電電位測定プローブとして使用される電子顕 微鏡により試験されかっこの方法においてセラミックの誘電率、ならびに欠陥の 分布およびセラミックの劣化を生じることなしに該セラミックを構成する誘電媒 体中で消散し得る電力が決定されることにより特徴付けられる。

実際に、自己付着現象のないセラミックの製造は得られた結果を評価する過程が それに続く第１処理段階かつ次いで補完処理を必要としそしてさらに他のチェッ クが次いで必要かもしれない。したがって、その場その場で、専門化はセラミッ クが正確に所望の特性を有する点に製造を持ち来すために製造を監視することが できる。

本発明による方法の実施例をその実施条件に関して例示のかつ非限定的な方法に おいて以下に説明する。

発明を実施するための好適な態様 水栓および蛇口密封に使用されかつ通常の圧縮、成形および焼結方法により成形 される工業用アルミナの場合を検討する。研磨作業はほぼ１０ミクロンの材料厚 さを除去する。研磨作業に続いて、セラミック円板は必要な密封を保証するため に所定の粗さおよび平坦さを持たねばならない。しかしながら、表面はすべての 研磨製品および廃棄材料から形成される固形の、厚いかつ付着性の物質により被 覆される。該物質は連続浴槽（異なるｐＨ値、温度２００８Ｃ１超音波）中で洗 浄される。一般に約１５００°Ｃで空気中または酸素により焙焼する最終処理は 利用可能である結合の飽和および残留応力の弛緩を可能にする。これらのすべて の作業はセラミックの専門化に公知である。

本発明によれば、ドーピングおよび／または照射により、機械加工後残っている 表面および容積欠陥の分布の変更がある。

ドーピングは表面層の誘電体性状を増加する。したがって、性状は欠陥の顕微鏡 考察である。それを変更するために、ｌまたはそれ以上の金属酸化物のの拡散が 行われる。例は酸化マンガンおよびチタンである。拡散温度および期間は後述の 静電方法により決定される。例えば、誘電体性状傾斜最適条件は３分間１３００ °Ｃでの酸化チタンの拡散により得られる。このドーピングにより、摩擦雑音が 非常に低く、振動作用がなくかつ摩擦が始動時通常であることが認められる。こ の製造段階に到達時、製造過程をチェックすることが必要である。

付着特性と電気的特性との間の以前に確率された相関に基づいて、処理は静電チ ェックにより最適化される。

これは極めて感度が良く、迅速かつ高い実施方法である。

その処理は通常平面上で多数の通過後摩擦係数を測定することからなる従来の機 械的作業を回避する。

静電製造チェックまたは検査は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により行われる。本方 法は装置の公称エネルギ（例えば、５０ｋｅＶ）でＳＥＭビームにより絶縁サン プルの区域を荷電し、それに続いて低いエネルギのＳＥＭビ−ム、例えば０．３ ｋｅＶにより照射された区域の観察が行われる。荷電された区域はビームを反射 しかつ「ミラー効果」がある。観察電圧の関数としてのミラー寸法の測定は、そ の傾斜が欠陥の分布かつそれゆえ材料の付着特性と相関される曲線のプロットを 可能にする。この方法においてセラミックの誘電率ε、ならびに欠陥の分布およ びその劣化を導くことなくセラミック中に消散され得る電力が決定される。

セラミックの処理（ドーピングまたは照射）の最適条件は曲線の傾斜が最大に達 するとき得られる。標準の市販装置は、サンプル電流用測定装置を備えかつ非常 に低い電圧で作動し得るならば、使用可能である。

国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ブライジー、ギュイ フランス国　９２１１０　クリシー、リュ・ドウ・ヴイルヌーヴ　１３ （７２）発明者　トレーオイク、ダニエルフランス国　６９１００　ヴイロイル バネ、リュ・メリー　７

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミツク材料を構成する化学成分が圧縮し、焼結し、得られた表面を研磨 し、該研磨から生じる固形体を洗浄しかつ酸素の存在下で焙焼する連続作業に従 う、摩擦部品用セラミツク材料の製造方法において、前記作業が誘電体性状を増 加しかつ互いに接触しかつ電荷の移動度を増加すべくなされた摩擦表面の近傍で 質量を均一にするのに向けられる処理により仕上げられることを特徴とする摩擦 部品用セラミツク材料の製造方法。
2. ２．前記誘電体性状の増加は少なくとも１つの金属酸化物により絶縁体をドーピ ングすることにより得られることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の摩擦部 品用セラミツク材料の製造方法。
3. ３．前記金属酸化物は酸化マンガンおよびチタンから選ばれることを特徴とする 請求の範囲第２項に記載の摩擦部品用セラミツク材料の製造方法。
4. ４．前記セラミツク性状増加が電離放射線による照射により行われることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の摩擦部品用セラミツク材料の製造方法。
5. ５．前記照射がほぼ１０００Ｒａｄの投与量によるＸ−線により構成されること を特徴とする請求の範囲第４項に記載の摩擦部品用セラミツク材料の製造方法。
6. ６．請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の摩擦部品用セラミツ ク材料の製造をチエツクするチエツク方法において、このようにして処理された 材料が静電電位測定プローブとして使用される電子顕微鏡により試験されかつこ の方法においてセラミツクの誘電率、ならびに欠陥の分布およびセラミツクの劣 化を生じることなしに該セラミツクを構成する誘電媒体中で消散し得る電力が決 定されることを特徴とするセラミツク材料の製造チエツク方法。