JPH08295576A

JPH08295576A - 独立球形気孔を有するセラミックス部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08295576A
Application number: JP9883995A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ishiyama; 石山正明; Makoto Komiya; 小宮誠
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】表面または内部に独立気孔が均一に分布して
おり、軽量であると共に耐熱衝撃性および耐衝撃性が優
れていて、更に無浸透性で摩擦係数が小さい独立球形気
孔を有するセラミックス部材およびその製造方法を提供
する。【構成】アルミナ粉末等のセラミックス粉末に離型剤
および中空ガラスビーズを混合し、これを成形材料とす
る。次に、この成形材料を所定形状に成形した後、焼成
する。このようにして製造したセラミックス部材は、組
織中にほぼ球形のポアー２が均一に分散している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表面または内部に独
立気孔を有するセラミックス部材およびその製造方法に
関し、無浸透性低摩擦係数のセラミックス摺動材料、耐
熱衝撃性および耐衝撃性が要求される部分に使用される
構造用セラミックス材料として好適な独立球形気孔を有
するセラミックス部材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術および解決しようとする課題】表面または内
部に気孔（ポアー）を有する所謂有気孔セラミックス部
材は、軽量であると共に耐摩耗性が優れ且つ摩擦係数を
小さくすることができることから、メカニカルシールの
摺動部またはプランジャーポンプのシリンダー等の材料
として注目されている。従来、この種の有気孔セラミッ
クス部材は以下に示す方法等により製造されている。

【０００３】（１）第１の方法先ず、セラミックス粉末に少量の結合材を添加し、内部
に気孔を十分に有した状態に低圧で成形する。次いで、
この成形体を所定の雰囲気中で所定温度に加熱して焼成
する。これにより、低密度のセラミックス（有気孔セラ
ミックス）部材を得ることができる。

【０００４】（２）第２の方法先ず、セラミックス粉末に少量の結合材と多量の樹脂と
を混合し、これを高圧で成形した後、焼成する。この焼
成過程で前記樹脂がガスとなって成形体から飛散し、そ
の結果気孔が形成される。このようにして、低密度のセ
ラミックス部材を得ることができる。

【０００５】（３）第３の方法先ず、セラミックス粉末にビーズ状のポリスチレン樹脂
を混合し、これを高圧で成形した後、焼成する。この焼
成過程で前記樹脂がガスとなって成形体から飛散し、そ
の結果気孔が形成される。このようにして、低密度のセ
ラミックス部材を得ることができる。

【０００６】しかしながら、上述した従来の有気孔セラ
ミックス部材の製造方法には以下に示す問題点がある。

【０００７】即ち、第１および第２の方法においては、
いずれも気孔が連続しやすく、また気孔の分布が均一に
ならない。気孔が連続したセラミックス部材を例えば流
体用ポンプに使用すると、流体がセラミックス部材を浸
透して液漏れが発生することがある。このため、気孔が
連続したセラミックス部材は無浸透性摺動材料として不
適当である。また、気孔が連続するとセラミックス部材
の機械的強度が著しく低下するという問題点もある。気
孔量を下げて気孔が連続しない所謂独立気孔とすること
もできる。しかし、この第１および第２の方法では粒界
に形成される気孔が多角形状となるため、セラミックス
部材の強度が著しく低下してしまうという問題点があ
る。つまり、多角形状の気孔を有するセラミックス部材
が外力または熱応力を受けると、気孔の角部に応力が集
中し、これが破壊の起点となり、セラミックス部材が破
壊されてしまう。また、気孔の分布が不均一であると、
セラミックス部材の機械的性質のばらつきが大きくなる
原因の一つとなり、信頼性を損なうことにもなる。

【０００８】更に、第３の方法では、樹脂の分解に伴っ
て発生する多量のガスが素材内部に亀裂を発生させる原
因になると共に、前記ガスが雰囲気中の酸素と反応して
一酸化炭素が生成され、セラミックスの焼結が阻害され
ることもある。

【０００９】この発明の第１の目的は、独立気孔が均一
に分布しており、無浸透性低摩擦係数の摺動用セラミッ
クス部材として好適な独立球形気孔を有するセラミック
ス部材を提供することである。

【００１０】また、この発明の第２の目的は、軽量であ
ると共に強度が高く、耐熱衝撃性および耐衝撃性が優れ
た独立球形気孔を有するセラミックス部材を提供するこ
とである。

【００１１】更に、この発明の第３の目的は、焼成時に
ガスの発生量が少なく亀裂の発生を回避できると共に、
独立気孔が均一に分布しており、無浸透性低摩擦係数の
摺動用セラミックス部材として好適な独立球形気孔を有
するセラミックス部材の製造方法を提供することであ
る。

【００１２】更にまた、この発明の第４の目的は、焼成
時にガスの発生量が少なく亀裂の発生を回避できると共
に、軽量であり、強度が高く、耐熱衝撃性および耐衝撃
性が優れた独立球形気孔を有するセラミックス部材の製
造方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記の目的を達成するために、第１発明として、セラミッ
クス粉末と中空ビーズとを混合してこれを成形および焼
成することにより独立球形気孔を形成するという手段を
採用する。

【００１４】また、第２発明として、セラミックス粉末
と中空ビーズとを混合しこれを成形および焼成して形成
された独立球形気孔を有する第１セラミックス層と、独
立球形気孔を有しない第２セラミックス層とが積層され
た構成を採用する。

【００１５】更に、第３発明として、セラミックス粉末
と中空ビーズとを混合しこれを成形および焼成して形成
された独立球形気孔を有する第１セラミックス層の周囲
を、独立球形気孔を有しない第２セラミックス層が被覆
した構成を採用する。

【００１６】なお、上記第１乃至第３発明において、前
記独立球形気孔の直径の好ましい範囲は５〜１５０μ
ｍ、表面気孔率の好ましい範囲は３〜２８％である。

【００１７】また、第４発明として、セラミックス粉末
と中空ビーズとを混合してこれを成形材料として、この
成形材料を成形した後に焼成することにより、独立球形
気孔を有するセラミックス部材を形成するという手段を
採用する。

【００１８】更に、第５発明とし、セラミックス粉末と
中空ビーズと樹脂とを混合してこれを成形材料とし、こ
の成形材料を成形した後に焼成することにより、独立球
形気孔を有するセラミックス部材を形成するという手段
を採用する。

【００１９】なお、上記第４および第５発明において、
中空ビーズは、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、複
合化合物、カーボンおよび有機物等からなるものを使用
することができる。例えば、前記セラミックス粉末とし
てアルミナ粉末を使用し、前記中空ビーズとしてシラス
バルーンを使用することができる。また、前記セラミッ
クス粉末としてシリコンカーバイト粉末を使用し、前記
中空ビーズとしてカーボンバルーンを使用してもよい。
更に、前記セラミックス粉末としてシリコンナイトライ
ド粉末を使用し、前記中空ビーズとしてシラスバルーン
を使用することができる。

【００２０】

【作用】この発明においては、酸化物、炭化物、窒化
物、ホウ化物、複合化合物、カーボンまたは有機物等の
１種または２種以上の材質からなる中空ビーズをセラミ
ックス粉末に混合するため、従来の中空でない樹脂ビー
ズを使用した場合に比べて、焼成過程で生じる分解ガス
が極めて少ない。このため、セラミックス部材の強度を
低下させるような亀裂の発生を回避できる。また、予め
セラミックス粉末中に中空ビーズを均一に混合しておく
ことにより、部材中に独立球形気孔を均一に分布させる
ことができる。

【００２１】中空ビーズの材質はマトリックスとなるセ
ラミックス粉末の成分等に応じて適宜選択すればよく、
この発明によれば、酸化物、炭化物または窒化物等の各
種セラミックスを主成分とし独立球形気孔を有する無浸
透性セラミックス材料の製造が可能である。

【００２２】なお、中空ビーズは、例えばシャボン玉の
ように材料の表面張力を利用して形成することができ
る。このような方法で中空ビーズを形成するとビーズは
ほぼ真球の形状になる。このような中空ビーズを使用す
ると、セラミックス部材中に形成される気孔もほぼ球形
になる。従って、応力が加えられた場合に応力が一点に
集中することを回避でき、セラミックス部材の強度の急
激な低下を回避できる。また、中空ビーズの混合により
あたかも分散剤を添加したかのような効果を得ることが
でき、セラミックス部材の強度が向上する。

【００２３】ところで、中空ビーズは、その材質によっ
ては通常用いられるセラミックスの圧縮成形に対し強度
的に弱く、耐えられないこともある。この場合は、適量
の樹脂を添加し、中空ビーズの強度以下の低圧力で成形
した後、焼成することが好ましい。

【００２４】また、通常、セラミックスの常圧焼結には
焼結助材といわれる物質が添加されるが、この発明のご
とく中空ビーズを用いる場合には、焼結条件を調整する
ことにより、中空ビーズが焼結助材として作用するよう
にもできる。

【００２５】なお、独立球形気孔の直径が５μｍ未満の
場合は表面気孔率を大きくしても摩擦係数を低減する効
果を十分に得ることができない。一方、独立球形気孔の
直径が１５０μｍを超える場合は、強度が低下する。こ
のため、独立球形気孔の直径は５〜１５０μｍとするこ
とが好ましい。但し、この発明を構造材に使用する場合
は、独立球形気孔の直径が５０μｍ未満であると、強度
向上効果が十分でない。従って、この場合は、独立球形
気孔の直径を５０〜１５０μｍとすることが好ましい。
また、この発明をメカニカルシールに使用する場合は、
気孔の直径が５０μｍを超えると、摺動相手のカーボン
が気孔内に入り込むという不具合が発生する。従って、
この場合は、独立球形気孔の直径は５〜５０μｍとする
ことが好ましい。

【００２６】更に、セラミックス部材の表面気孔率が３
％未満の場合は、無浸透性摺動材料として使用した場合
に、摩擦係数を十分に低減することができず、また構造
用材料とした場合に機械的強度を改善する効果が十分で
ない。一方、表面気孔率が２８％を超える場合は、無浸
透性摺動材料として使用した場合にシール性を確保する
ことが困難になる。このため、表面気孔率は３〜２８％
とすることが好ましい。

【００２７】また、この発明に係るセラミックス部材
は、その表面または内部に気孔を有しており、この気孔
内のガス等が熱的または機械的な緩衝材として作用する
ため、耐熱衝撃性および耐衝撃性が優れている。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。

【００２９】（１）実施例１、比較例１、比較例２先ず、実施例１として、平均粒径が０．５μｍの易焼結
性アルミナ粉末１００重量部に対し、フェノール樹脂を
１０重量部、離型剤（ステアリン酸）１重量部を添加
し、更に中空ガラスビーズ（平均粒径１５μｍ）を２重
量部加え、小型ニーダーにて２〜３時間混合して成形材
料を得た。

【００３０】一方、比較例１として、アルミナ粉末にフ
ェノール樹脂および離型剤を加えてこれをニーダーにて
混合して、成形材料を得た。

【００３１】次に、１８０℃に加熱した金型を用いて、
これらの実施例１および比較例１の各成形材料を成形し
て成形体を得た。このときの成形圧力は５００ｋｇ／ｃ
ｍ²である。次いで、これらの成形体を大気雰囲気中で
１６００℃の温度で２時間加熱して焼結させ、セラミッ
クス部材を得た。

【００３２】図１は実施例１のセラミックス部材の組織
を示す図、図２は比較例１のセラミックス部材の組織を
示す図である。図１から明らかなように、実施例１のセ
ラミックス部材は、マトリックスであるアルミナ１中に
直径が１０〜１５μｍ程度のほぼ球形の独立ポアー（気
孔）２がほぼ均一に分散した組織を有しており、表面気
孔率は約８％であった。また、この実施例１のセラミッ
クス部材は流体に対し不浸透性を示した。

【００３３】一方、図２から明らかなように、比較例１
のセラミックス部材においては、内部に著しいクラック
３が発生していた。

【００３４】次に、上述の実施例１のセラミックス部材
をメカニカルシールの硬質材料として使用し、カーボン
シールを相手側摺動材料として使用して、回転数と摺動
トルクとの関係を調べた。また、比較例２として、メカ
ニカルシールの硬質材料としてアルミナ純度が９９％の
セラミックスからなる部材を使用し、カーボンシールを
相手側摺動材料として使用して、回転数と摺動トルクと
の関係を調べた。これらの結果を図３に示す。但し、密
封液としては水道水を使用し、液温度は９０℃、液圧力
は大気解放である。

【００３５】この図３から明らかなように、実施例１に
おいては回転数が０〜２０００ｒ．ｐ．ｍの間で摺動ト
ルクが約０．４ｋｇ−ｃｍと低く、且つ安定していた。
また、メカニカルシールで問題となる異音の発生も認め
られなかった。一方、比較例２においては、特に低い回
転数での摺動トルクが大きいものであった。

【００３６】この実施例において、中空ビーズの直径が
５μｍ未満の場合には表面気孔率を大きくしても摺動ト
ルクを下げることができず、逆に中空ビーズの直径が５
０μｍを超える場合には相手側摺動材料であるカーボン
摺動材がポアーに入り込み、潤滑効果が低下して好まし
くなかった。このため、中空ビーズの直径は５〜５０μ
ｍとすることが好ましい。

【００３７】また、表面気孔率が３％未満の場合も摺動
トルクを下げる効果が十分でなく、表面気孔率が２８％
を超える場合には気密性の保持が困難であった。このた
め、表面気孔率は３〜２８％とすることが好ましい。

【００３８】なお、この実施例のように常圧焼結の場合
は、焼結条件を調整することにより、中空ビーズが焼結
助材として作用するようにもできる。また、中空ビーズ
は、例えばシャボン玉のように材料の表面張力を利用し
て形成することができ、このようにして形成された中空
ビーズはほぼ球形の形状になる。そして、中空ビーズが
焼成時に揮発飛散する材料からなる場合は、クラック防
止および焼結阻害防止の観点から、中空ビーズの膜厚が
薄く、焼成時にガスの発生量が少ないことが好ましく、
例えば、中空ビーズの膜厚を１０μｍ以下と薄くするこ
とが好ましい。更に、セラミックスの圧縮成形に対し中
空ビーズの強度が低い場合は、少量の潤滑剤と共に樹脂
を添加し、中空ビーズの強度以下の低圧力で成形した
後、焼成すればよい。

【００３９】（２）実施例２、比較例３実施例２として、平均粒径が３．０μｍのＳｉＣ粉末１
００重量部に対し、フェノール樹脂を１５重量部、離型
剤（ステアリン酸）を１重量部添加し、更に中空カーボ
ンビーズ（粒径５０μｍ以下）を２重量部加え、これを
小型ニーダーにて２〜３時間混合して、成形材料を得
た。

【００４０】一方、比較例３として、中空カーボンビー
ズを入れない以外は実施例２と同様にして成形材料を得
た。

【００４１】次に、１８０℃に加熱した金型を用いてこ
れらの成形材料を５００ｋｇ／ｃｍ²の成形圧力にて成
形した後、１６００℃の温度で２時間に亘って加熱し、
金属シリコン（Ｓｉ）とカーボンとを反応させる反応焼
結を行って、セラミックス部材を得た。そして、これら
のセラミックス部材の組織を調べた。

【００４２】図４は実施例２（中空カーボンビーズ配合
ＳｉＣ焼結体）の組織を示す図、図５は比較例３（Ｓｉ
Ｃ焼結体）の組織を示す図である。この図４から明らか
なように、実施例２のセラミックス部材においては、マ
トリックスとしてのＳｉＣ４中にほぼ球形のポアー２お
よび金属Ｓｉ５がほぼ均一に分散している。即ち、実施
例２においては、カーボンビーズがＳｉＣ化し、組織中
に独立した球形のポアー２を形成している。一方、図５
から明らかなように、比較例３ではマトリックスとして
のＳｉＣ４中に金属Ｓｉ５およびカーボン６が分散され
ているものの、ポアーは存在していない。

【００４３】次に、実施例２のセラミックス部材を使用
して図６に示す軸受を製造し、水中でのトルクを計測し
て軸受の摩擦係数μを求めた。即ち、実施例２のセラミ
ックス部材からなる薄板リング状の２枚の軸受（スラス
ト軸受）１１、１２を固定側リテイナー１３と回転側リ
テイナー１４との間に配置した。固定側リテイナー１３
は固定用ピン１５がリテイナー１３および固定部１６の
双方に設けられた孔に嵌合することにより固定部１６に
固定されている。また、回転側リテイナー１４は固定用
ピン１７により回転軸１８に固定されている。なお、回
転側リテイナー１４の回転軸挿通孔１４ａは回転軸１８
の径とほぼ等しく設定されている。また、固定側リテイ
ナー１３の回転軸挿通孔１３ａは回転軸１８の径よりも
若干大きく設定されている。そして、回転軸１８が回転
すると、スラスト軸受１２がスラスト軸受１１に摺動し
つつ回転するようになっている。

【００４４】上述のごとく軸受１１、１２をリテイナー
１３、１４間に配置し、回転軸１８を回転させ、トルク
計測を行って軸受の摩擦係数μを求めた。但し、トルク
計測時の回転軸１８の回転数は６０００ｒ．ｐ．ｍ、荷
重は５０ｋｇ／ｃｍ²、液は水道水を使用し、液温は９
０℃である。その結果、この軸受の摩擦係数μは０．０
１と低い値で安定していた。これは、スラスト軸受１
１、１２の各摺動面の表面にポアーが存在するため、ス
ラスト軸受１１、１２の摺動面間に液膜が容易に形成さ
れ、この液膜が潤滑剤として作用するためと考えられ
る。

【００４５】なお、この実施例において、気孔の直径が
５μｍ未満では液体がポアーに入らず、摩擦係数を下げ
る効果が十分に得られなかった。また、気孔の直径が１
５０μｍを超える場合は素材の強度が低下し始めること
から好ましくなかった。更に、表面気孔率が３％未満の
場合は摩擦係数を下げる効果が少なく、２８％を超える
場合はシール性に難点があった。このため、セラミック
ス部材の気孔の直径は５〜１５０μｍ、表面気孔率は３
〜２８％とすることが好ましい。

【００４６】（３）実施例３平均粒径が０．５μｍのＳｉＣ粉末１００重量部に対し
て、Ｂ₄Ｃ粉末を０．５重量部、カーボンブラック粉末
を３．０重量部、ポリビニルアルコールを３．０重量部
添加し、更に水を加えてボールミル混合（２時間）した
後、このボールミル混合スラリーをスプレードライして
成形材料Ａを得た。

【００４７】また、上記と同様の配合にて作成したボー
ルミル混合スラリーに、更に平均粒径が１００μｍの中
空ポリスチレンビーズを２重量部添加し、これをスプレ
ードライ造粒して成形材料Ｂを得た。

【００４８】そして、金型に成形材料Ａを充填し、次に
成形材料Ｂを充填し、更に成形材料Ａを充填するという
ようにして成形材料Ａ、Ｂを交互に充填した。その後、
この成形材料Ａ、Ｂの積層体に１．５トン／ｃｍ²の圧
力を印加し圧縮成形して、図７に示すように、成形材料
Ａからなる第１の層２１および成形材料Ｂからなる第２
の層２２が交互に積層されてなる多重積層成形体２０を
得た。第１の層２１および第２の層２２の層厚ｔはいず
れも約１ｍｍである。

【００４９】この成形体をＡｒガス雰囲気中で２０５０
℃の温度で２時間加熱して焼結させ、独立球形気孔を有
する第１セラミックス層と、独立球形気孔を有しない第
２セラミックス層との積層体からなる構造用セラミック
ス部材を得た。

【００５０】このようにして得たセラミックス部材に対
して、ＪＩＳＲ１６０７（１９８１）に準じる方法
により破壊じん性値（Ｋ１ｃ）を測定した。その結果、
この構造用セラミックス部材の破壊じん性値の測定値Ｋ
１ｃは測定値Ｋ１ｃ＝４．２であり、従来の構造用セラ
ミックス部材である炭化ケイ素焼結体（Ｋ１ｃ＝２．２
〜４．１）に比べて高い値を示した。

【００５１】次に、上述の方法により独立球形気孔を有
する第１セラミックス層と独立球形気孔を有しない第２
セラミックス層とが積層されてなる耐熱鋼用の熱間鍛造
用治具を製作した。そして、鍛造温度が１１００℃、衝
撃力が３００ｋｇ・ｆ／ｃｍ²の条件で鍛造を実施し、
耐久性能を調べた。その結果、この熱間鍛造用治具は、
２０００ショットを経過しても何ら損傷が認められなか
った。

【００５２】この実施例において、中空ビーズの直径が
５０μｍ未満の場合はＫ１ｃを向上させる効果が少な
く、直径が１５０μｍを超える場合は素材強度の低下を
来した。また、表面気孔率が３％未満の場合はＫ１ｃを
改善する効果が少なく、表面気孔率が２５％を超える場
合は素材強度の低下を招き、好ましくなかった。このた
め、中空ビーズの直径は５０〜１５０μｍ、表面気孔率
は３〜２５％とすることが好ましい。

【００５３】なお、上述の実施例においては独立球形気
孔を有する第１セラミックス層と独立球形気孔を有しな
い第２セラミックス層とが積層されてなるセラミックス
部材について説明したが、独立球形気孔を有する第１セ
ラミックス層の周囲を気孔を有しない第２セラミックス
層で被覆した場合も、上述の実施例と同様に、軽量且つ
高強度の構造用セラミックス部材を得ることができた。

【００５４】（４）実施例４平均粒径が２．０μｍのＳｉ₃Ｎ₄粉末１００重量部に
対して、Ｙ₂Ｏ₃粉末を５．０重量部、Ａｌ₂Ｏ₃粉末
を５．０重量部、ポリスチレンを２０重量部混合し、更
に直径が５０〜１５０μｍの中空ガラスビーズ（シラス
バルーン）を３重量部加え、これを小型ニーダーにて混
合して成形材料を得た。その後、この成形材料を１５０
℃に加熱して射出成形し、両端が解放した筒状のシリン
ダー形状の成形体を得た。

【００５５】次に、窒素ガス雰囲気中でこの成形体を１
７００℃の温度で４時間加熱することにより、１次焼結
を行った。その後、この１次焼結体を１８５０℃に加熱
し、２時間に亘って１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を印加
するＨＩＰ（熱間静水圧）処理を行った。次いで、この
焼結体を研削仕上加工して、筒状のシリンダーを得た。

【００５６】このようにして製造したシリンダーの内側
にピストンを挿入し、ピストンをその軸方向に往復運動
させて作動抵抗を測定した。

【００５７】図８は作動抵抗の測定方法を示す断面図で
ある。上述の方法により製造したシリンダー２３はその
軸方向を水平にし、一端側が小型ロードセル２６に接触
するように配置した。このロードセル２６は固定部２９
に固定されており、シリンダー２３は、ロードセル２６
との間に隙間がないようにボルト２８ａにより位置決め
されて支持部２５に支持されている。そして、シリンダ
ー２３の内側に、ボルト２８ｂにより駆動軸２７と連結
された検査標準のピストン（材質：窒化ケイ素）２４を
挿入し、駆動装置（図示せず）により駆動軸２７を軸線
方向に往復運動させることにより、油中でピストン２４
を軸線方向に定速度で定間隔を往復移動させた。そし
て、ロードセル２６の出力より荷重を計測し、これから
作動抵抗を得た。

【００５８】このようにして作動抵抗を測定した結果、
この実施例のシリンダーは、従来の常圧焼結窒化ケイ素
製のシリンダーに比べて、作動抵抗が約２０％低減する
ことが確認できた。

【００５９】なお、この実施例において、気孔径が５μ
ｍ未満の場合は、流体がポアーに浸入しないため、摩擦
係数を下げる効果を十分に得ることができず、気孔径が
１５０μｍを超える場合は、素材の強度が低下し始める
ことから好ましくなかった。また、表面気孔率が３％未
満の場合は摩擦係数を下げる効果が十分でなく、表面気
孔率が２８％を超える場合は流体の流出が多く、効果の
持続性が悪いものであった。このため、気孔径は５〜１
５０μｍ、表面気孔率は３〜２８％とすることが好まし
い。

【００６０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、セラミ
ックス粉末に中空ビーズを混合し、これを成形および焼
成することにより気孔が形成されているので、気孔が連
続しておらず、液体の浸透を回避できる。また、表面の
気孔中に液体が入り込み、これが潤滑剤として作用する
ため、摩擦係数が小さくなる。従って、この発明に係る
セラミックス部材は、無浸透摺動材料として極めて適し
ている。

【００６１】また、この発明に係るセラミックス部材
は、気孔を有するため軽量であると共に、耐熱衝撃性が
優れている。しかも、前記気孔がほぼ球形であるため、
応力が印加された場合に応力が一点に集中することを回
避できる。このため、この発明に係るセラミックス部材
は機械的強度も高い。

【００６２】更に、この発明に係るセラミックス部材の
製造方法によれば、セラミックス粉末と中空ビーズとを
混合しこれを成形および焼成するから、ほぼ球形の独立
気孔が均一に分布したセラミックス部材を容易に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１のセラミックス部材の組織
を示す図である。

【図２】比較例１のセラミックス部材の組織を示す図で
ある。

【図３】回転数と摺動トルクとの関係を示す図である。

【図４】この発明の実施例２のセラミックス部材の組織
を示す図である。

【図５】比較例３のセラミックス部材の組織を示す図で
ある。

【図６】実施例２のセラミックス部材を用いて製造した
軸受を示す断面図である。

【図７】多重積層成形体を示す斜視図である。

【図８】作動抵抗の測定方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１……アルミナ２……ポアー３……クラック４……ＳｉＣ５……金属Ｓｉ６……カーボン１１、１２……スラスト軸受１３、１４……リテイナー１５、１７……固定用ピン１６……固定部１８……回転軸２０……多重積層成形体２１……第１の層２２……第２の層２３……シリンダー２４……ピストン２５……支持部２６……ロードセル２７……駆動軸２８ａ、２８ｂ……ボルト２９……固定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス粉末と中空ビーズとを混合
しこれを成形および焼成して形成されたことを特徴とす
る独立球形気孔を有するセラミックス部材。
【請求項２】セラミックス粉末と中空ビーズとを混合
しこれを成形および焼成して形成された独立球形気孔を
有する第１セラミックス層と、独立球形気孔を有しない
第２セラミックス層とが積層されてなることを特徴とす
る独立球形気孔を有するセラミックス部材。
【請求項３】セラミックス粉末と中空ビーズとを混合
しこれを成形および焼成して形成された独立球形気孔を
有する第１セラミックス層と、この第１セラミックス層
の周囲を被覆する独立球形気孔を有しない第２セラミッ
クス層とを有することを特徴とする独立球形気孔を有す
るセラミックス部材。
【請求項４】前記独立球形気孔の直径が５〜１５０μ
ｍ、表面気孔率が３〜２８％である請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の独立球形気孔を有するセラミックス
部材。
【請求項５】セラミックス粉末と中空ビーズとを混合
して成形材料を得る工程と、この成形材料を成形して所
定形状の成形体を得る工程と、この成形体を焼成する工
程とを有することを特徴とする独立球形気孔を有するセ
ラミックス部材の製造方法。
【請求項６】セラミックス粉末、中空ビーズおよび樹
脂を混合して成形材料を得る工程と、この成形材料を成
形して所定形状の成形体を得る工程と、この成形体を焼
成する工程とを有することを特徴とする独立球形気孔を
有するセラミックス部材の製造方法。
【請求項７】前記中空ビーズは酸化物、炭化物、窒化
物、ホウ化物、複合化合物、カーボンおよび有機物から
なる群から選択された少なくとも１種からなる請求項５
または６に記載の独立球形気孔を有するセラミックス部
材の製造方法。
【請求項８】前記セラミックス粉末としてアルミナ粉
末を使用し、前記中空ビーズとしてシラスバルーンを使
用する請求項５乃至７のいずれか１項に記載の独立球形
気孔を有するセラミックス部材の製造方法。
【請求項９】前記セラミックス粉末としてシリコンカ
ーバイト粉末を使用し、前記中空ビーズとしてカーボン
バルーンを使用する請求項５乃至７のいずれか１項に記
載の独立球形気孔を有するセラミックス部材の製造方
法。
【請求項１０】前記セラミックス粉末としてシリコン
ナイトライド粉末を使用し、前記中空ビーズとしてシラ
スバルーンを使用する請求項５乃至７のいずれか１項に
記載の独立球形気孔を有するセラミックス部材の製造方
法。