JPH07503B2 - 表面に高精度の凹溝を有するセラミック部材の製造方法 - Google Patents

表面に高精度の凹溝を有するセラミック部材の製造方法

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JPH07503B2
JPH07503B2 JP3242516A JP24251691A JPH07503B2 JP H07503 B2 JPH07503 B2 JP H07503B2 JP 3242516 A JP3242516 A JP 3242516A JP 24251691 A JP24251691 A JP 24251691A JP H07503 B2 JPH07503 B2 JP H07503B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動圧流体軸受のジャー
ナルや非接触動圧型メカニカルシールの動圧発生用密封
環等のように表面に高精度の凹溝を有するセラミック部
材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、動圧流体軸受にあっては、表面
に動圧発生溝を形成したセラミックス製のジャーナルが
使用されることがあるが、このように表面に凹溝を有す
るセラミック部材の製造方法として、ショットブラスト
法がよく知られている。
【0003】すなわち、所定形状に成形,焼結されたセ
ラミックス製の被加工材の表面に、所望する凹溝形成部
分を除いてマスキングをした上、ショットブラスト処理
を施すことによって、マスキングされていない部分に凹
溝を形成するのである。
【0004】而して、従来のショットブラスト法にあっ
ては、一般に、マスキング手段として露光硬化形又は印
刷形の樹脂マスクやゴム被覆の金属マスクが使用されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、樹脂マスク
は、マスク厚さが極めて薄く(最大で20〜30μ
m)、またマスク樹脂中に気泡等によるピンホールが生
じ易いものであることから、長時間のショットブラスト
に耐え得ない。したがって、樹脂マスクを使用する場合
には、ショットブラスト時間が短く(1〜3分程度)、
比較的浅い凹溝を形成できるに止まる。しかも、超硬質
材であるセラミックスの表面に短時間で凹溝を形成する
以上、ブラストノズルを被加工材の表面に近接させてお
く必要があり、均一且つ高精度の凹溝を形成し難い。さ
らに、このような樹脂マスクによるマスキングでは、マ
スクへの凹溝パターンの形成作業やブラスト処理後のマ
スク除去作業が極めて煩雑であり、セラミック部材の製
造を効率良く行い得ない。
【0006】一方、金属マスクを使用したショットブラ
スト処理にあっては、このような問題はないが、マスク
厚さを薄くできないこと、及びマスクを被加工材に嵌合
保持させるにすぎないため被加工材表面へのマスク密着
度が低いことから、正確な凹溝を形成し得ず且つ凹溝の
縁部をシャープに形成できない。したがって、金属マス
クは、上記動圧発生溝のような高精度の凹溝を形成する
場合には到底使用できない。
【0007】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、深い凹溝であっても均一且つ高精度に形成すること
ができ、動圧流体軸受用ジャーナル等の精密加工溝を必
要とするセラミック部材を効率良く製造しうる方法を提
供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の方法は、特に、セラミックスからなる被加工材の表
面に、切り抜き部を形成せるカッティングシートを貼着
した状態でショットブラスト処理を施して、切り抜き部
に対応する凹溝を形成し、その後、カッティングシート
を剥離するようにしたものである。カッティングシート
は、公知のものであり、例えば、片面に粘着剤層を形成
した塩化ビニル製フィルムである。カッティングシート
の厚みは、50〜120μmの範囲で、カッティングシ
ートの材質やショットブラストの処理時間等に応じて適
宜に設定される。ここに、カッティングシートの厚みを
50〜120μmとするのは、本発明者が実験,研究の
結果知得したところによる。すなわち、カッティングシ
ートの材質等に拘わらず、シート厚さが50μm未満で
は、前記した樹脂マスクと同様に、長時間のショットブ
ラストに耐え得ず、動圧流体軸受のジャーナルや非接触
動圧型メカニカルシールの動圧発生用密封環等に動圧を
発生させるに必要且つ充分な深さの動圧発生溝を形成し
難い。逆に、シート厚さが120μmを超えると、凹溝
の縁部をシャープに形成できず、高精度が要求される上
記動圧発生溝のような凹溝を形成することができない。
【0009】
【作用】カッティングシートは、冒頭の樹脂マスクのよ
うに極薄のものでなく、また金属マスクのような厚みあ
るものではないから、長時間のショットブラストに充分
に耐え得ると共に、凹溝の加工精度を損なうようなこと
がない。また、カッティングシートは被加工材の表面に
密着させておくことができるから、凹溝の縁部をシャー
プに加工させ得る。
【0010】したがって、ブラストノズルから被加工材
の表面までの距離を充分にとって、時間をかけて徐々に
ショットブラスト処理を施していくことができ、このよ
うにすることによって、深い凹溝でも均一且つ高精度に
加工することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の方法を図1〜図4に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。この実施例は、本発明
を図4に示す動圧流体軸受のジャーナル1を製造する場
合に適用したものである。この動圧流体軸受は、セラミ
ックス製のジャーナル1の外周面に形成した動圧発生溝
1aにより、ジャーナル1とラジアル軸受筒2との対向
面間に動圧を発生させ、両者1,2を高速且つ円滑に相
対回転させるうるように構成されている。
【0012】まず、SiC,WC,TiC,B4 C等の
炭化物セラミックスや超硬合金等の粉末材料(適宜の成
形助剤を含む)を加圧成形した上、これを焼成して、ジ
ャーナル1の形状に対応する中実軸形状の被加工材1´
を得る。
【0013】また、予め、被加工材1´の表面をマスキ
ングするカッティングシート3を用意しておく。カッテ
ィングシート3としては、例えば図2及び図3に示す如
く、下面に粘着剤層を形成した塩化ビニル製フィルム
(厚さ50〜120μm)で、下面粘着剤層を離型紙4
により保護した公知のものが使用される。而して、この
カッティングシート3には、これをNC切断機等により
部分的に切り抜くことによって、動圧発生溝1aに一致
する形状の切り抜きマスクパターンたる切り抜き部3a
が形成されている。ところで、カッティングシート3は
薄いものであるから、離型紙4を剥離して、そのまま被
加工材1´に貼りつけると、シート3が歪んで精密なマ
スクパターンを形成し難い。そこで、この実施例では、
図2及び図3に鎖線図示する如く、低度の粘着剤を塗布
した樹脂フィルムからなるアプリケータ5をカッティン
グシート3の上面に貼着させた三層構造物3,4,5と
なし、カッティングシート3をアプリケータ5で補強し
た状態で被加工材1´に貼着させるようにしている。
【0014】そして、このような三層構造物3,4,5
から離型紙4を剥離して、カッティングシート3の下面
を被加工材1´の表面に貼着させていき(図1
(A))、カッティングシート3を被加工材1´の全周
に亘って貼着させた上、アプリケータ5を除去する(同
図(B))。このようなマスキング作業及び上記のマス
クパターンの形成作業は、冒頭で述べた樹脂マスクにお
ける作業に比して、極めて容易に行うことができる。
【0015】次に、カッティングシート3でマスキング
された被加工材1´の表面にショットブラスト処理を施
し、切り抜き部3aに対応する凹溝たる動圧発生溝1a
を形成する(図1(C))。
【0016】かかるショットブラスト処理は、ブラスト
ノズル(図示せず)から被加工材1´の表面に向けて炭
化珪素,アルミナ,酸化珪素等の硬質粒子を噴射させる
ことにより行われるが、均一且つ高精度の凹溝1aを形
成するために、ブラストノズルから被加工材1´の表面
までのブラスト距離を充分長くとり、且つ時間をかけて
徐々に凹溝1aを形成するようにする。ブラスト粒子の
材質,径及びブラスト距離,ブラスト時間は、被加工材
1´の材質,凹溝1aの形状等の諸条件に応じて適宜に
設定される。例えば、被加工材1´が炭化珪素からな
り、凹溝1aの深さが8〜12μmである場合において
は、ブラスト距離を10〜20cm程度とし、ブラスト
時間を5〜12分程度としておくことが好ましい。
【0017】このように、充分なブラスト距離,ブラス
ト時間をもって被加工材1´の表面を徐々にショットブ
ラスト処理することから、動圧発生溝として良好に機能
しうる均一且つ高精度の凹溝1aを形成することができ
る。ところで、カッティングシート3は、正確な凹溝1
aを形成させるに充分な薄さではあるが、冒頭の樹脂マ
スクのように極薄のものではないから、ピンホールが生
じるようなものでもないことと相俟って、長時間のショ
ットブラストに充分耐え得るものである。また、カッテ
ィングシート3は、被加工材1´の表面に充分密着して
いるから、凹溝1aの縁部をシャープに加工させること
ができる。
【0018】そして、ショットブラスト処理後、カッテ
ィングシート3を被加工材1´の表面から剥離する。か
かる剥離作業は、冒頭の樹脂マスクに比して極めて容易
に行うことができる。
【0019】かくして、図1(D)及び図4に示す如き
外周面に動圧発生溝1aが形成されたセラミック部材た
るジャーナル1が得られるのである。
【0020】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。例えば、本発明
は、ジャーナルの下端面に対向するスラスト軸受板に螺
旋状の動圧発生溝を形成して、ジャーナルのスラスト荷
重を受けるように構成された動圧流体軸受における上記
スラスト軸受板や、非接触型メカニカルシールにおける
動圧発生溝付シールリング等のセラミック部材を製造す
る場合においても、上記実施例同様に好適に適用するこ
とができる。特に、従来のショットブラスト法によって
は加工できないような深い凹溝をも形成できることか
ら、その適用範囲は極めて広範である。
【0021】また、マスキング手段としては、上記実施
例の如き塩化ビニル製のカッティングシート3を使用す
る他、ポリエステルフィルム製のカッティングシート
等、あらゆる公知のカッティングシートを使用すること
ができ、ショットブラスト処理条件等に応じて適宜に選
択することができる。
【0022】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、厚さ50〜120μmのカッティングシー
トを貼着することによりマスキングさせるようにしたか
ら、ショットブラスト処理を被加工面までのブラスト距
離を充分にとり、時間をかけて徐々に行うことができ
る。したがって、従来の方法では到底得ることのできな
い、深い凹溝や複雑な形状の凹溝を均一且つ高精度に形
成したセラミック部材を製造することができる。しか
も、マスキング作業(カッティングシートの貼着,除
去)を極めて簡単に行うことができるから、動圧流体軸
受のジャーナルや非接触動圧型メカニカルシールの動圧
発生用密封環等のような表面に高精度の凹溝を有する
ラミック部材の製造効率を大幅に向上させることがで
き、延いてはかかるセラミック部材を安価に提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造方法の一実施例を示したもの
で、(A)図は被加工材へのカッティングシート貼着工
程の開始状態を、(B)図はカッティングシート貼着工
程の完了状態を、(C)図はショットブラスト処理工程
の完了状態を、(D)図はカッティングシートの剥離工
程の完了状態を、夫々示す断面図である。
【図2】カッティングシートの平面図である。
【図3】カッティングシートの断面図である。
【図4】本発明の方法により得られたセラミック部材を
使用した動圧流体軸受の断面図である。
【符号の説明】
1…ジャーナル(セラミック部材)、1a……動圧発生
溝(凹溝)、1´…被加工材、3…カッティングシー
ト、3a…切り抜き部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックスからなる被加工材の表面
    に、切り抜き部を形成せる厚さ50〜120μmのカッ
    ティングシートを貼着した状態でショットブラスト処理
    を施して、切り抜き部に対応する凹溝を形成し、その
    後、カッティングシートを剥離するようにしたことを特
    徴とする、表面に高精度の凹溝を有するセラミック部材
    の製造方法。
JP3242516A 1991-08-27 1991-08-27 表面に高精度の凹溝を有するセラミック部材の製造方法 Expired - Lifetime JPH07503B2 (ja)

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PT2543653E (pt) * 2011-07-04 2014-07-25 Comadur Sa Método para o fabrico de uma cerâmica mate que não marca

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