JPH10338567A - 高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材 - Google Patents
高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材Info
- Publication number
- JPH10338567A JPH10338567A JP9163363A JP16336397A JPH10338567A JP H10338567 A JPH10338567 A JP H10338567A JP 9163363 A JP9163363 A JP 9163363A JP 16336397 A JP16336397 A JP 16336397A JP H10338567 A JPH10338567 A JP H10338567A
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- JP
- Japan
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- alumina
- low friction
- particles
- titanium
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度が大きく、水存在下にて潤滑性に
優れた高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材を得る。 【解決手段】 ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子
４が、αアルミナ（α-Al2O3）の母相３の内部に固溶体
または化合物として均一に分散しており、それらの粒界
にチタン（Ti）の化合物粒子５と鉄（Fe）の化合物粒子
の内の少くとも１つが存在する。
優れた高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材を得る。 【解決手段】 ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子
４が、αアルミナ（α-Al2O3）の母相３の内部に固溶体
または化合物として均一に分散しており、それらの粒界
にチタン（Ti）の化合物粒子５と鉄（Fe）の化合物粒子
の内の少くとも１つが存在する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水道の蛇口などの開
閉弁に使用される高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材
に関するものである。
閉弁に使用される高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平６−９３２７７号公報や特
開平７−１０８７７４号公報などに開示されるように、
水中における摩擦係数を低減するための材料として、ア
ルミナ材料の表面にダイヤモンドライクカーボンを被覆
したもの、アルミナ材料の表面に炭化ケイ素とカーボン
との混合物を被覆したもの、水溜めとなる多数の気孔が
均一に分散するセラミツクス、固体潤滑材含浸型セラミ
ツクス、油含浸型セラミツクスなどが知られている。し
かし、従来の材料は強度が不十分であり、潤滑の役目を
果たす被覆が剥がれやすく、製造単価が高いなどの難点
がある。
開平７−１０８７７４号公報などに開示されるように、
水中における摩擦係数を低減するための材料として、ア
ルミナ材料の表面にダイヤモンドライクカーボンを被覆
したもの、アルミナ材料の表面に炭化ケイ素とカーボン
との混合物を被覆したもの、水溜めとなる多数の気孔が
均一に分散するセラミツクス、固体潤滑材含浸型セラミ
ツクス、油含浸型セラミツクスなどが知られている。し
かし、従来の材料は強度が不十分であり、潤滑の役目を
果たす被覆が剥がれやすく、製造単価が高いなどの難点
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、機械的強度が大きく、水存在下にて潤滑性
に優れた高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材を提供す
ることにある。
問題に鑑み、機械的強度が大きく、水存在下にて潤滑性
に優れた高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成はαアルミナ（α-Al2O3）の母相中
に、ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子が固溶体ま
たは化合物として均一に分散しており、それらの粒界に
チタン（Ti）の化合物粒子と鉄（Fe）の化合物粒子の内
の少くとも１つが存在することを特徴とするものであ
る。
に、本発明の構成はαアルミナ（α-Al2O3）の母相中
に、ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子が固溶体ま
たは化合物として均一に分散しており、それらの粒界に
チタン（Ti）の化合物粒子と鉄（Fe）の化合物粒子の内
の少くとも１つが存在することを特徴とするものであ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明ではアルミナ（Al2O3 ）系
セラミツクス材料に、副成分として亜鉛（Zn）の化合物
を添加することにより、水との親和性を高め、水存在下
での摩擦係数を小さくしたものである。
セラミツクス材料に、副成分として亜鉛（Zn）の化合物
を添加することにより、水との親和性を高め、水存在下
での摩擦係数を小さくしたものである。
【０００６】アルミナ（Al2O3 ）系セラミツクス材料
に、焼結助材としてチタン（Ti）の化合物と鉄（Fe）の
化合物の内の一方または両方を添加することにより焼結
性を高め、焼結体の機械的強度を高める。
に、焼結助材としてチタン（Ti）の化合物と鉄（Fe）の
化合物の内の一方または両方を添加することにより焼結
性を高め、焼結体の機械的強度を高める。
【０００７】
【実施例】図１に示すように、本発明による高親水性低
摩擦セラミツクス摺動部材２は、アルミナ（Al2O3 ）系
のセラミツクス焼結体からなり、詳しくは粒径が平均６
μｍのαアルミナ（α-Al2O3）の母相３の内部に、粒径
が平均６μｍのZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子
４が、固溶体または化合物として均一に分散しており、
これらの粒界にチタン（Ti）の化合物粒子５が存在す
る。
摩擦セラミツクス摺動部材２は、アルミナ（Al2O3 ）系
のセラミツクス焼結体からなり、詳しくは粒径が平均６
μｍのαアルミナ（α-Al2O3）の母相３の内部に、粒径
が平均６μｍのZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子
４が、固溶体または化合物として均一に分散しており、
これらの粒界にチタン（Ti）の化合物粒子５が存在す
る。
【０００８】粒界にチタン（Ti）の化合物粒子の代り
に、鉄（Fe）の化合物粒子が存在してもよく、また、粒
界にチタン（Ti）の化合物粒子と、鉄（Fe）の化合物粒
子との両方が存在してもよい。
に、鉄（Fe）の化合物粒子が存在してもよく、また、粒
界にチタン（Ti）の化合物粒子と、鉄（Fe）の化合物粒
子との両方が存在してもよい。
【０００９】以下、本発明を具体的実施例に基づき説明
する。
する。
【００１０】［実施例１］本発明では、アルミナ（Al2O
3 ）粉末を主原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末の添加量
を種々変えたものから複数の成形体を作製した。各成形
体を温度１５５０℃大気中で３時間焼成して焼結体を得
た。上述の焼結体から直径３５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラ
ミツクス摺動部材用試験片を作製し、該セラミツクス摺
動部材用試験片の表面をラツプ仕上げにより、平滑度Ｒ
max が０．４以下に平滑化した。上述のようにして得ら
れたセラミツクス摺動部材用試験片の表面に水道水を滴
下し、水滴の接触角を測定した。また、本発明によるセ
ラミツクス摺動部材用試験片にアルミナ（Al2O3 ）試験
片を重ね合せ、温度２５℃の水中にて両者を押圧荷重２
３．６kgf で摺り合せる摺動試験を行い、摩擦係数を測
定した。
3 ）粉末を主原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末の添加量
を種々変えたものから複数の成形体を作製した。各成形
体を温度１５５０℃大気中で３時間焼成して焼結体を得
た。上述の焼結体から直径３５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラ
ミツクス摺動部材用試験片を作製し、該セラミツクス摺
動部材用試験片の表面をラツプ仕上げにより、平滑度Ｒ
max が０．４以下に平滑化した。上述のようにして得ら
れたセラミツクス摺動部材用試験片の表面に水道水を滴
下し、水滴の接触角を測定した。また、本発明によるセ
ラミツクス摺動部材用試験片にアルミナ（Al2O3 ）試験
片を重ね合せ、温度２５℃の水中にて両者を押圧荷重２
３．６kgf で摺り合せる摺動試験を行い、摩擦係数を測
定した。
【００１１】さらに、上述の焼結体から幅４ｍｍ、厚さ
３ｍｍ、長さ４０ｍｍの棒状のセラミツクス４点曲げ強
度用試験片を作製し、４点曲げ強度試験（JIS R1601 ）
を行つた。
３ｍｍ、長さ４０ｍｍの棒状のセラミツクス４点曲げ強
度用試験片を作製し、４点曲げ強度試験（JIS R1601 ）
を行つた。
【００１２】図２から明らかなように、本発明によるセ
ラミツクス摺動部材は、アルミナ（Al2O3 ）粉末原料に
酸化亜鉛（ZnO ）粉末を添加することにより、水滴の接
触角（濡れ角）が２５°と小さく、摩擦係数が０．２５
と小さくなる。つまり、本発明によるセラミツクス摺動
部材は高い親水性と低摩擦性を有することが分かる。し
かし、アルミナ（Al2O3 ）粉末原料に対する酸化亜鉛
（ZnO ）粉末の添加量が８wt％以下では、成形体の焼結
性についての効果が十分でなく、またアルミナ（Al2O
3 ）粉末原料に対する酸化亜鉛（ZnO ）粉末の添加量が
３０％を超えると、図３に示すように、成形体の焼結性
が著しく悪化し、機械的強度も急激に低下する。また、
焼結性の劣化が原因で、焼結体から得た試験片の摺動試
験中に結晶粒が脱落し、摩擦係数が大きくなることが分
かつた。
ラミツクス摺動部材は、アルミナ（Al2O3 ）粉末原料に
酸化亜鉛（ZnO ）粉末を添加することにより、水滴の接
触角（濡れ角）が２５°と小さく、摩擦係数が０．２５
と小さくなる。つまり、本発明によるセラミツクス摺動
部材は高い親水性と低摩擦性を有することが分かる。し
かし、アルミナ（Al2O3 ）粉末原料に対する酸化亜鉛
（ZnO ）粉末の添加量が８wt％以下では、成形体の焼結
性についての効果が十分でなく、またアルミナ（Al2O
3 ）粉末原料に対する酸化亜鉛（ZnO ）粉末の添加量が
３０％を超えると、図３に示すように、成形体の焼結性
が著しく悪化し、機械的強度も急激に低下する。また、
焼結性の劣化が原因で、焼結体から得た試験片の摺動試
験中に結晶粒が脱落し、摩擦係数が大きくなることが分
かつた。
【００１３】［実施例２］アルミナ（Al2O3 ）粉末を主
原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末を１０wt％添加し、さ
らに酸化チタン（TiO2）粉末の添加量を０wt％から１０
wt％まで変えたものから複数の成形体を作製した。各成
形体を実施例１の場合と同様にして焼成し、得られた焼
結体から試験片を加工し、水滴の接触角と摩擦係数と４
点曲げ強度を測定した。
原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末を１０wt％添加し、さ
らに酸化チタン（TiO2）粉末の添加量を０wt％から１０
wt％まで変えたものから複数の成形体を作製した。各成
形体を実施例１の場合と同様にして焼成し、得られた焼
結体から試験片を加工し、水滴の接触角と摩擦係数と４
点曲げ強度を測定した。
【００１４】図４から明らかなように、アルミナ（Al2O
3 ）粉末を主原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末の他に酸
化チタン（TiO2）粉末を添加することにより、成形体の
焼結性が向上し、４点曲げ強度が３００〜３８０ＭＰａ
と機械的強度が高くなることが認められた。しかし、ア
ルミナ（Al2O3 ）粉末と酸化亜鉛（ZnO ）粉末に対する
酸化チタン（TiO2）粉末の添加量が０．５wt％以下で
は、成形体の焼結性についての効果が十分でなく、アル
ミナ（Al2O3 ）粉末と酸化亜鉛（ZnO ）粉末に対する酸
化チタン（TiO2）粉末の添加量が５％を超えると、試験
片の機械的強度が急激に低下することが分かつた。成形
体の焼結性が著しく悪化し、機械的強度も急激に低下す
る。また、焼結性の劣化が原因で、焼結体から得た試験
片の摺動試験中に結晶粒が脱落し、摩擦係数が大きくな
ることが認められた。
3 ）粉末を主原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末の他に酸
化チタン（TiO2）粉末を添加することにより、成形体の
焼結性が向上し、４点曲げ強度が３００〜３８０ＭＰａ
と機械的強度が高くなることが認められた。しかし、ア
ルミナ（Al2O3 ）粉末と酸化亜鉛（ZnO ）粉末に対する
酸化チタン（TiO2）粉末の添加量が０．５wt％以下で
は、成形体の焼結性についての効果が十分でなく、アル
ミナ（Al2O3 ）粉末と酸化亜鉛（ZnO ）粉末に対する酸
化チタン（TiO2）粉末の添加量が５％を超えると、試験
片の機械的強度が急激に低下することが分かつた。成形
体の焼結性が著しく悪化し、機械的強度も急激に低下す
る。また、焼結性の劣化が原因で、焼結体から得た試験
片の摺動試験中に結晶粒が脱落し、摩擦係数が大きくな
ることが認められた。
【００１５】［実施例３］添加物として酸化チタン（Ti
O2）粉末の代りに酸化鉄（Fe2O3 ）粉末を用いた試験片
にいて、実施例１と同様の試験を行つた結果、親水性と
低摩擦性を損なわずに、焼結性が優れたをセラミツクス
摺動部材用焼結体が得られることが分かつた。
O2）粉末の代りに酸化鉄（Fe2O3 ）粉末を用いた試験片
にいて、実施例１と同様の試験を行つた結果、親水性と
低摩擦性を損なわずに、焼結性が優れたをセラミツクス
摺動部材用焼結体が得られることが分かつた。
【００１６】［実施例４］アルミナ（Al2O3 ）粉末を主
原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末を１０wt％と、酸化チ
タン（TiO2）粉末を１wt％とを添加し、さらに酸化鉄
（Fe2O3 ）粉末の添加量を０wt％から３wt％まで種々変
えたものから複数の成形体を作製した。各成形体を実施
例１の場合と同様にして焼成し、得られた焼結体から試
験片を加工し、水滴の接触角と摩擦係数と４点曲げ強度
を測定した。
原料とし、酸化亜鉛（ZnO ）粉末を１０wt％と、酸化チ
タン（TiO2）粉末を１wt％とを添加し、さらに酸化鉄
（Fe2O3 ）粉末の添加量を０wt％から３wt％まで種々変
えたものから複数の成形体を作製した。各成形体を実施
例１の場合と同様にして焼成し、得られた焼結体から試
験片を加工し、水滴の接触角と摩擦係数と４点曲げ強度
を測定した。
【００１７】図５から明らかなように、主原料としての
アルミナ（Al2O3 ）粉末に、焼結助剤としての酸化チタ
ン（TiO2）粉末と酸化鉄（Fe2O3 ）粉末を適量ずつ添加
することにより、得られるセラミツクス摺動部材用焼結
体の機械的強度が向上することが分かつた。
アルミナ（Al2O3 ）粉末に、焼結助剤としての酸化チタ
ン（TiO2）粉末と酸化鉄（Fe2O3 ）粉末を適量ずつ添加
することにより、得られるセラミツクス摺動部材用焼結
体の機械的強度が向上することが分かつた。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上述のように、ZnAl2O4 を主成
分とする複合酸化物粒子が、αアルミナ（α-Al2O3）の
母相中に固溶体または化合物として均一に分散してお
り、それらの粒界にチタン（Ti）の化合物粒子と鉄（F
e）の化合物粒子の内の少くとも１つが存在することを
特徴とするものであり、アルミナ系のセラミツクス焼結
体として高い機械的強度を有し、アルミナ系のセラミツ
クス摺動部材として、高い親水性を有し、水存在下にお
いて低摩擦性と低摩耗性を発揮する。
分とする複合酸化物粒子が、αアルミナ（α-Al2O3）の
母相中に固溶体または化合物として均一に分散してお
り、それらの粒界にチタン（Ti）の化合物粒子と鉄（F
e）の化合物粒子の内の少くとも１つが存在することを
特徴とするものであり、アルミナ系のセラミツクス焼結
体として高い機械的強度を有し、アルミナ系のセラミツ
クス摺動部材として、高い親水性を有し、水存在下にお
いて低摩擦性と低摩耗性を発揮する。
【図１】本発明に係る高親水性低摩擦セラミツクス摺動
部材を模式的に表す組織図である。
部材を模式的に表す組織図である。
【図２】同高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材の特性
を表す線図である。
を表す線図である。
【図３】同高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材の特性
を表す線図である。
を表す線図である。
【図４】同高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材の特性
を表す線図である。
を表す線図である。
【図５】同高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材の特性
を表す線図である。
を表す線図である。
２：高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材 ３：αアル
ミナ（α-Al2O3）の母相 ４：ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子 ５：チタ
ン（Ti）の化合物粒子
ミナ（α-Al2O3）の母相 ４：ZnAl2O4 を主成分とする複合酸化物粒子 ５：チタ
ン（Ti）の化合物粒子
Claims (5)
- 【請求項１】αアルミナ（α-Al2O3）の母相中に、アル
ミン酸亜鉛（ZnAl2O4 ）を主成分とする複合酸化物粒子
が固溶体または化合物として均一に分散しており、それ
らの粒界にチタン（Ti）の化合物粒子と鉄（Fe）の化合
物粒子の内の少くとも１つが存在することを特徴とす
る、高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材。 - 【請求項２】前記セラミツクス材料は、原料配合比で３
〜２５wt％の亜鉛（Zn）の化合物と、残部のアルミナ
（Al2O3 ）とからなる、請求項１に記載の高親水性低摩
擦セラミツクス摺動部材。 - 【請求項３】原料粉の配合比が、３〜２５wt％の亜鉛
（Zn）の化合物と、０．１〜５wt％のチタン（Ti）の酸
化物と、０．１〜３wt％の鉄（Fe）の酸化物と、残部の
アルミナ（Al2O3 ）とからなる、請求項１に記載の高親
水性低摩擦セラミツクス摺動部材。 - 【請求項４】前記αアルミナ（α-Al2O3）の粒径は平均
６μｍであり、前記ZnAl2O4 の粒径は平均６μｍであ
る、請求項１に記載の高親水性低摩擦セラミツクス摺動
部材。 - 【請求項５】前記セラミツクス摺動部材が水存在下にお
いて使用される、請求項１に記載の高親水性低摩擦セラ
ミツクス摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163363A JPH10338567A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163363A JPH10338567A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10338567A true JPH10338567A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15772466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9163363A Pending JPH10338567A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 高親水性低摩擦セラミツクス摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10338567A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1006090A1 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-07 | Isuzu Ceramics Research Co., Ltd. | Highly hydrophilic and low friction ceramic sliding member |
| JP2006062921A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | アルミナ・ジルコニア系セラミックスおよびその製法 |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP9163363A patent/JPH10338567A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1006090A1 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-07 | Isuzu Ceramics Research Co., Ltd. | Highly hydrophilic and low friction ceramic sliding member |
| JP2006062921A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | アルミナ・ジルコニア系セラミックスおよびその製法 |
| JP4514563B2 (ja) * | 2004-08-27 | 2010-07-28 | 京セラ株式会社 | アルミナ・ジルコニア系セラミックスおよびその製法 |
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