JPH11314970A

JPH11314970A - 窒化珪素焼結体及びその製造方法並びにその窒化珪素焼結体を用いた軸受け及び転がり軸受け

Info

Publication number: JPH11314970A
Application number: JP11054422A
Authority: JP
Inventors: Michinori Niwa; 倫規丹羽; Takeshi Mitsuoka; 健光岡; Kazuhiro Urashima; 和浩浦島; Satoshi Iio; 聡飯尾
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高温の酸溶液中での耐食性に優れ、強度が大
きく、且つ容易に緻密化することができる窒化珪素焼結
体及びその製造方法並びに窒化珪素焼結体を用いた軸受
け及び転がり軸受けを提供する。【解決手段】ＭｇをＭｇＯ換算で０．１〜２重量％、
ＡｌをＡｌ₂Ｏ₃換算で１〜３重量％、及びＴａをＴａ₂
Ｏ₅換算で１〜３重量％含有する窒化珪素焼結体を得
る。Ｍｇは、０．５〜２重量％とすることが好ましい。
また、ＭｇとＡｌとの合計量を４重量％以下とすること
が好ましい。この窒化珪素焼結体は、窒化珪素粉末と所
定の焼結助剤粉末とを、窒素雰囲気下、１０〜１００ｋ
ｇ／ｃｍ²の低い圧力でＨＩＰ焼成することにより、容
易に、且つ安価に製造することができる。更に、還元雰
囲気において焼成することにより、ＴａＣを含有する焼
結体とすることがより好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性に優れ、強
度が大きく、且つ緻密化が容易な窒化珪素焼結体及びそ
の製造方法並びにその窒化珪素焼結体を用いた軸受け及
び転がり軸受けに関する。本発明の窒化珪素焼結体は、
すべり軸受け、転がり軸受け、メカニカルシール、産業
用バルブ、その他の腐食環境等において使用される摺動
部材及び構造部材などとして使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】窒化珪素は優れた耐食性、耐摩耗性及び
機械的特性等を有しており、腐食環境において使用され
る軸受け或いは産業用バルブ等として使用されている。
この窒化珪素は耐食性に優れたセラミックスではある
が、室温以上の温度、特に高温の酸溶液中といった過酷
な条件下では、腐食を生ずることがある。そのため、こ
のような腐食環境における使用にも耐え得る、より優れ
た耐食性（以下、これを「耐酸性」という。）を有する
窒化珪素が必要とされている。この窒化珪素の耐食性に
ついては、特開昭６１−７２６８５号公報、特開平３−
６０４６７号公報、特開平５−１１７０３４号公報、特
開平５−２０８８７１号公報及び特開平６−２２７８６
３号公報等において、その改善が試みられている。

【０００３】窒化珪素は共有結合性が強く難焼結性の物
質である。そのため、緻密化には焼結助剤の配合が不可
欠である。緻密化に有効なこの助剤成分としては、Ｍｇ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃及び希土類元素の酸化物等がよく知られて
いる。これらの焼結助剤は焼成時に液相を生成し、この
液相を介して窒化珪素が溶解し、且つ再析出することに
より焼結が進行する。そして、焼結終了後、この液相は
窒化珪素粒子間に粒界相として残留する。

【０００４】上記の窒化珪素の高温の酸溶液中での腐食
は、窒化珪素粒子そのものの腐食ではなく、この窒化珪
素粒子間の粒界相における腐食であることが知られてい
る。従って、その耐酸性を向上させるためには、粒界相
の量比を低くすること、即ち、焼成時の焼結助剤の使用
量を少なくすることが有効である。しかし、単に焼結助
剤の使用量を少なくするだけでは焼結性が低下し、緻密
化が困難となり、強度の大きな焼結体を得ることができ
ないといった問題がある。また、焼成温度を著しく高く
すれば緻密化することはできるが、コストが高くなり不
利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の問題を解決するものであり、耐酸性に優れ、強度が大
きく、且つ緻密化が容易な窒化珪素焼結体及びその製造
方法並びにその窒化珪素焼結体を用いた軸受け及び転が
り軸受けを提供することを目的とする。本発明の窒化珪
素焼結体は、特に、腐食環境において使用される軸受け
部材として有用である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、窒化珪素粒
子間に形成される粒界相を改質することにより、耐酸性
に優れ、強度が大きく、且つ緻密化が容易な窒化珪素焼
結体を得ることを試みた。ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃及び希土類
元素の酸化物などを、その粒界相に含む窒化珪素焼結体
の耐酸性を検討した結果、Ａｌ₂Ｏ₃はほとんど溶出しな
いが、ＭｇＯ及び希土類元素の酸化物は溶出し易いこと
を見出した。これは、ＭｇＯ等のアルカリ土類金属の酸
化物及び希土類元素の酸化物は塩基性であり、酸と反応
し易いのに対して、Ａｌ₂Ｏ₃は中性であって、酸に対し
て比較的安定であるためと考えられる。

【０００７】この知見によれば、耐酸性に優れた窒化珪
素焼結体を得るためには、ＭｇＯ及び希土類元素の酸化
物は焼結助剤として使用しないことが好ましいと思われ
る。しかし、実際には、ＭｇＯ及び希土酸元素の酸化物
をまったく使用せずに窒化珪素焼結体を緻密化すること
は困難である。そこで、本発明では、塩基性の酸化物で
あるＭｇＯの配合量をでき得る限り少なくし、このＭｇ
Ｏの減量にともなう焼結性の低下を、中性乃至弱酸性の
酸化物であって耐酸性に優れるＡｌ₂Ｏ₃及びＴａ₂Ｏ₅に
よって補うこととした。これによって、耐酸性に優れ、
強度が大きく、且つ緻密化が容易な窒化珪素焼結体が得
られることを見出した。

【０００８】第１発明の窒化珪素焼結体は、マグネシウ
ム元素をＭｇＯ換算で０．１〜２重量％、アルミニウム
元素をＡｌ₂Ｏ₃換算で１〜３重量％、及びタンタル元素
をＴａ₂Ｏ₅換算で１〜３重量％含有することを特徴とす
る。

【０００９】上記「マグネシウム元素」は、上記「窒化
珪素焼結体」において粒界相を形成し、通常、その酸化
物である上記「ＭｇＯ」として含有される。焼結助剤と
して配合されるＭｇＯは、その他の助剤成分及び窒化珪
素粒子の表面に存在するＳｉＯ₂とともに液相を生成
し、焼結に寄与する。そして、このＭｇＯは低融点の液
相を生成するため、焼結性の向上に特に有用である。そ
のため、十分に緻密化され、強度の大きい焼結体を得る
ために必要とされる。しかし、ＭｇＯは塩基性の酸化物
であるため、量比が高くなるとともに焼結体の耐酸性が
低下する。

【００１０】マグネシウム元素の含有量がＭｇＯ換算で
２重量％を越える場合は、耐酸性が相当に低下し、特に
高温の酸溶液に耐えられる焼結体を得ることができな
い。一方、この含有量が０．１重量％未満では、緻密化
が不十分となり、得られる焼結体の強度が大きく低下す
る。このＭｇＯの含有量は特に０．５〜２重量％とする
ことが好ましい。この範囲の含有量であれば、優れた耐
酸性を有し、且つ緻密化も十分に進んで、強度の大きい
焼結体を得ることができる。尚、ＭｇＯの含有量が０．
５重量％未満であると、緻密化し難くなり、強度も低下
するが、耐酸性は特に問題のない焼結体を得ることがで
きる。また、焼結助剤として、ＭｇＯに代えて炭酸マグ
ネシウム等の分解又は酸化によりＭｇＯを生成するマグ
ネシウム化合物を使用することもできる。

【００１１】上記「アルミニウム元素」及び上記「タン
タル元素」も、窒化珪素焼結体において粒界相を形成
し、通常、それらの酸化物である上記「Ａｌ₂Ｏ₃」及び
上記「Ｔａ₂Ｏ₅」として含有される。これらもＡｌ₂Ｏ₃
或いはＴａ₂Ｏ₅、又は分解若しくは酸化により、これら
の酸化物を生成する焼結助剤として配合され、得られる
窒化珪素焼結体に含有される。これらは緻密化に有用な
ＭｇＯ又は分解若しくは酸化によりＭｇＯを生成するマ
グネシウム化合物の配合量の減少による焼結性の低下を
補うため使用される。

【００１２】これらＡｌ₂Ｏ₃及びＴａ₂Ｏ₅は中性乃至弱
酸性の酸化物であり、ＭｇＯの量比が高い場合に比べ
て、得られる焼結体の耐酸性が向上する。アルミニウム
元素の含有量がＡｌ₂Ｏ₃換算で１重量％未満では、緻密
化が十分に進まない。一方、この含有量が３重量％を越
える場合は、焼結体の耐酸性が低下する。また、タンタ
ル元素の含有量がＴａ₂Ｏ₅換算で１重量％未満では、緻
密化が十分に進まず、この含有量が３重量％を越える場
合は、焼結体の耐酸性が低下する。更に、ＭｇＯ換算に
よるマグネシウム元素と、Ａｌ₂Ｏ₃換算によるアルミニ
ウム元素との合計量は、第２発明のように、４重量％以
下とすることが好ましい。この合計量が４重量％を越え
る場合は、耐酸性が低下する傾向にある。

【００１３】Ｔａ₂Ｏ₅又は分解若しくは酸化によりＴａ
₂Ｏ₅を生成する焼結助剤は、焼成時、ＭｇＯ及びＡｌ₂
Ｏ₃とともに液相を生成し、焼結体の緻密化に寄与す
る。この焼成時、カーボンの発熱体を用いた焼成炉、或
いはカーボン鞘等を使用した場合は、このカーボンから
発生する一酸化炭素によってＴａ₂Ｏ₅の一部が還元され
てＴａＣに変化し、第３発明のように、ＴａＣを含む窒
化珪素焼結体とすることができる。このＴａＣは耐酸性
に優れており、これによって粒界相の耐酸性がより向上
する。尚、焼成雰囲気に一酸化炭素を添加することもで
き、特に、カーボンの発熱体を用いた焼成炉などを使用
しない場合も、一酸化炭素の添加によって還元雰囲気と
することができる。

【００１４】更に、焼成過程においてＴａＣが生成する
ことにより焼結体は黒色となる。窒化珪素焼結体は焼結
助剤の組成により灰色、黒色或いは茶色等、種々の色調
となるが、焼成雰囲気の影響を受けて焼結体に微妙な色
むらを生ずることが多い。この色むらは商品価値の低下
を招くため問題であるが、第３発明の焼結体では、Ｔａ
Ｃの生成による黒色化のため色むらが解消され、商品価
値が高められるとの効果も併せ奏される。また、生成し
たＴａＣは粒径がおよそ１μｍ以下（通常、０．１〜１
μｍ程度）の微粒子であり、粒界相に均一に分散して、
含有されている。そして、このように均一に分散したＴ
ａＣの微粒子は、ピンニング効果により窒化珪素粒子の
粒成長を抑制する作用を有する。この作用によって、窒
化珪素粒子の異常粒成長が抑制され、破壊起点となり得
る異常に成長した粒子が生成しないため、焼結体の強度
が向上する。

【００１５】第１乃至第３発明の窒化珪素焼結体は、緻
密化し易く、強度が大きい。それとともに優れた耐酸性
を有することを最も大きな特徴とする。特に、第４発明
のように、特定の方法によって測定した腐食減量が１０
^-3ｋｇ／ｍ²以下の優れた耐酸性を有する焼結体とする
ことができる。この耐酸性は、特に５×１０^-5〜５×１
０^-4ｋｇ／ｍ²、更には５×１０^-5〜３×１０^-4ｋｇ／
ｍ²とすることができる。また、ＭｇＯを０．５〜１．
５重量％、Ａｌ₂Ｏ₃を１〜１．５重量％、Ｔａ₂Ｏ₅を１
〜２．５重量％含有する焼結体では、その耐酸性は５×
１０^-5〜２×１０^-4ｋｇ／ｍ²となり、非常に優れた耐
酸性を有する窒化珪素焼結体とすることができる。尚、
第４発明の腐食減量の測定方法において、沸騰状態と
は、１気圧において穏やかに沸騰している状態であり、
その温度は１０７℃程度である。

【００１６】更に、この焼結体のＪＩＳＲ１６０１
に準じて測定した３点曲げ強度は、１０００ＭＰａ以
上、多くの場合に１２００〜１４５０ＭＰａであり、十
分な強度を併せ有する窒化珪素焼結体を得ることができ
る。また、特に、１００ｋｇ／ｃｍ²以下の低圧での熱
間静水圧加圧法（ＨＩＰ法）によっても、１２５０〜１
４００ＭＰａと強度の大きい焼結体を得ることができ
る。

【００１７】第５発明の窒化珪素焼結体の製造方法は、
原料粉末を、窒素雰囲気下、１０〜２０００ｋｇ／ｃｍ
²の圧力で焼成し、第１乃至第４発明の窒化珪素焼結体
を得ることを特徴とする。

【００１８】軸受け、メカニカルシール及び産業用バル
ブ等の用途において使用されるセラミックスには、高い
信頼性及び優れた強度等が必要とされる。そのため、Ｈ
ＩＰ法によって製造されることが多く、通常、数１００
〜３０００ｋｇ／ｃｍ²の高圧下で焼成される。従っ
て、転がり軸受けの内外輪等、比較的大型の成形品で
は、ＨＩＰ法により焼成した場合、得られる製品は非常
に高価なものとなる。これに対して、本発明では、特に
１６００〜１８５０℃の温度範囲において、第６発明の
ように、ガスの圧力が１００ｋｇ／ｃｍ²以下といった
低圧で焼成（低圧ＨＩＰ法）することができ、ガスの圧
力が１０００ｋｇ／ｃｍ²程度の通常のＨＩＰ法によっ
て得られる製品と同等の強度を有する窒化珪素焼結体を
得ることができる。この低圧ＨＩＰ法は通常のＨＩＰ法
に比べてコストの面で非常に有利であり、安価な軸受け
等を提供することができる。また、第７発明のように、
還元雰囲気下で焼成することによって、Ｔａ₂Ｏ₅の一部
を耐酸性に優れたＴａＣに変化させることができ、より
耐酸性に優れた焼結体とすることができる。

【００１９】本第８発明の軸受けは、軸受けを構成する
部材の少なくとも１種が請求項１乃至４のうちのいずれ
か１項に記載の窒化珪素焼結体により形成されることを
特徴とする。上記「軸受け」には、転がり軸受け及びす
べり軸受けが含まれる。

【００２０】第９発明の転がり軸受けは、転動体、内輪
及び外輪を備える転がり軸受けにおいて、該転動体、内
輪及び外輪のうちの少なくとも１種が請求項１乃至４の
うちのいずれか１項に記載の窒化珪素焼結体により形成
であることを特徴とする。

【００２１】この転動体は、内輪及び外輪に挟持され
て、この内輪及び外輪間において転動することができる
形状であればよい。従って、その形状は球形、円柱形及
び円錐台形等、各種の形状とすることができる。内輪及
び外輪は、転動体を挟持し、転動体の軌道を構成する部
材である。また、耐食性の観点からは、これらの転動
体、内輪及び外輪の全ての部材が窒化珪素のみから形成
されることが特に好ましい。尚、この軸受けは、転動体
同士が摺動することのないように、通常、転動体を保持
する保持器を備え、転動体等と同様に、第１乃至第４発
明のうちのいずれか１つに記載されている窒化珪素焼結
体により形成することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（１）窒化珪素焼結体の製造窒化珪素粉末（比表面積；１０ｍ²／ｇ、平均粒径；
０．６μｍ）と、焼結助剤粉末［ＭｇＯ（比表面積；３
７．１ｍ²／ｇ）、Ａｌ₂Ｏ₃（比表面積；８．６１ｍ²／
ｇ）及びＴａ₂Ｏ₅（比表面積；１．８７ｍ²／ｇ）］と
を、表１の所定の量比となるように秤量した。これらの
粉末を、窒化珪素ポット及び窒化珪素ボールを用いて、
回転数７０ｒｐｍで４０時間湿式にて混合し、粉砕し
た。その後、５００メッシュの篩によって得られたスラ
リーから夾雑物を取り除き、溶媒を除去し、粉末を回収
した。次いで、６０メッシュの篩を用いて造粒粉を得、
この造粒粉を一軸加圧成形した後、２ｔ／ｃｍ²の圧力
で冷間静水圧加圧法によって成形体を得た。

【００２３】その後、１５５０〜１８００℃のうちの所
定の温度（表１参照）、２ｋｇ／ｃｍ²の窒素圧力の条
件下、２時間一次焼成を行った。次いで、１６００℃、
１０００ｋｇ／ｃｍ²の窒素圧力の条件下、２時間ＨＩ
Ｐ法により二次焼成を行った（表１参照）。また、一部
の試料では、１８００℃、８０ｋｇ／ｃｍ²の窒素圧力
の条件下、２時間低圧ＨＩＰ焼成を行った（表１参
照）。尚、これらの焼成において使用した炉の発熱体及
び断熱材は、いずれもカーボン製であり、焼成時にはカ
ーボンから発生するＣＯガスにより還元雰囲気となる。
このようにして得られた焼結体を２００番ダイヤモンド
ホイールを用いて全面研削加工し、耐酸性の評価に供し
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の「助剤系」の欄において、Ｙは希土
類元素であるイットリウムの酸化物、Ｙ₂Ｏ₃である。ま
た、Ｍｇ、Ａｌ及びＴａは、それぞれＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃
及びＴａ₂Ｏ₅を表わす。更に、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ及びＴａ
に付された数値は、それぞれＹ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃
及びＴａ₂Ｏ₅の配合量（窒化珪素粉末と焼結助剤粉末と
の合計量を１００重量％とした場合の「重量％」で表わ
す。）である。

【００２６】（２）耐酸性の評価耐酸性の評価は、ＪＩＳＲ１６１４（ファインセラ
ミックスの酸及びアルカリ腐食試験方法）に準じて行っ
た。還流管を取り付けた容量１ｌの三角フラスコに、純
水及び試薬特級の硫酸により調整した６Ｎ硫酸（３ｍｏ
ｌ／ｌ）５００ｍｌを入れ、これをマントルヒーターで
加熱し、静かな沸騰状態とした。その後、予め重量及び
寸法を測定しておいた焼結体を静かな沸騰状態となった
硫酸水溶液に２４時間浸漬した。次いで、硫酸水溶液か
ら取り出した焼結体を純水で十分に洗浄した。この焼結
体を乾燥した後、秤量し、浸漬前後の重量変化を浸漬前
の焼結体の表面積で除し、単位表面積当たりの重量変化
を求めた。結果を表１に併記する。尚、この重量変化を
表１では「腐食減量」と標記している。また、試料の秤
量には感度０．０１ｍｇの精密化学天秤を用いた。

【００２７】（３）強度の評価ＪＩＳＲ１６０１に準じ、３点曲げ試験によって曲
げ強度を測定した。結果を表１に併記する。

【００２８】表１の結果によれば、第１及び第２発明に
対応する実施例１〜８の窒化珪素焼結体は、Ｙ₂Ｏ₃とＡ
ｌ₂Ｏ₃とを焼結助剤とする比較例１の従来の焼結体に比
べて著しく優れた耐食性を有している。また、曲げ強度
も、多くの場合に１２００ＭＰａ以上、更には１３００
ＭＰａ以上であり、耐食性とともに十分な強度をも併せ
有する焼結体であることが分かる。更に、ＭｇＯが１重
量％以上であれば、１５５０℃或いは少なくとも１６０
０℃程度の比較的低い温度で焼成しても、二次焼成後の
相対密度が９８％以上の十分に緻密化された焼結体を得
ることができることが分かる。

【００２９】尚、実施例５、７及び８を比較すると、Ｍ
ｇＯが少なくなるとともに相対密度は低下するが、耐酸
性は向上する傾向にあり、特に、ＭｇＯが０．５重量％
である実施例８の焼結体は著しく優れた耐酸性を有す
る。このように、特に優れた耐酸性が要求される場合
は、ＭｇＯは緻密化することができる範囲において少な
いほどよい。但し、このＭｇＯの少ない実施例８では、
十分に緻密化するためには一次焼成温度を高くする必要
がある。また、ＭｇＯが第１発明の上限を越えている比
較例２では、耐酸性は大きく低下しているが、ＭｇＯが
２重量％以下の各実施例の焼結体では、その耐酸性は比
較例２に比べれば十分に優れている。これらの結果か
ら、焼結性の向上において特に有用であるＭｇＯは、耐
酸性と焼結性とを勘案して、特に０．５〜２重量％、更
には１〜２重量％の範囲で適量を配合することが好まし
い。

【００３０】更に、実施例５−５、５−６及び６−１で
は、８０ｋｇ／ｃｍ²の窒素圧力の条件下に低圧ＨＩＰ
法によって焼成しているが、得られた焼結体は、その他
の通常のＨＩＰ法によって得られた焼結体とまったく同
等の耐酸性及び曲げ強度を有していることが分かる。ま
た、相対密度も非常に高く十分に緻密化されている。こ
の低圧ＨＩＰ法によれば、得られる焼結体のコストは通
常のＨＩＰ法に比べて相当に低くなり、軸受けを構成す
る部材を安価に提供することができる。

【００３１】図１は、実施例１−２の焼結体のＸ線回折
のチャートである。このチャートによれば、実施例１−
２の焼結体の結晶相は、β−窒化珪素及びＴａＣによっ
て構成されていることが分かる。このＴａＣは、焼結助
剤として配合したＴａ₂Ｏ₅の一部が、焼成過程において
一酸化炭素によって還元され、生成したものである。こ
れらβ−窒化珪素及びＴａＣ以外の顕著な結晶相は確認
されず、配合した他の焼結助剤は主にガラス相として窒
化珪素粒子の粒界に存在しているものと考えられる。

【００３２】また、図２は、実施例１−２の焼結体の耐
酸性を評価した後の断面を研磨し、走査型電子顕微鏡に
よって観察し、撮影した写真である。この写真には特に
顕著な腐食層は観察されない。尚、この写真にみられる
白点はＴａＣの結晶である。このように、ＴａＣは粒径
１μｍ以下の微細な粒子として粒界相に均一に分散して
おり、この微細な粒子が均一に析出する過程において窒
化珪素の異常な粒成長が抑えられる。また、この微細な
粒子によって粒界が強化され、それによって焼結体の強
度が向上するものと考えられる。

【００３３】図３及び図４は、実施例１−２の焼結体の
表面の極く近傍（表面から１μｍの深さ）及び焼結体の
内部（表面から１０μｍの深さ）のエネルギー分散型Ｘ
線分析の結果である。焼結体の表面と内部とを比較した
場合、Ａｌの存在量はそれほど変化していないが、Ｍｇ
の存在量は表面で著しく減少している。また、図２の顕
微鏡写真にみられる白点がＴａＣであることは上記のと
おりであるが、この写真のようにＴａＣは焼結体の表面
近傍にも存在する。これらのことから、Ａｌ₂Ｏ₃及びＴ
ａ₂Ｏ₅は高温の酸に対して優れた抵抗力を有することが
分かる。一方、ＭｇＯは容易に溶出し、酸による腐食は
主にＭｇＯの溶出によるものであることが分かる。これ
は、ＭｇＯが塩基性の酸化物であり、酸に対して高い反
応性を有しているためであると考えられる。

【００３４】（４）転がり軸受け用ボールの寿命評価実施例１−２及び６の窒化珪素焼結体を３／８”のボー
ル形状に加工し、学振形寿命試験機（高千穂精機株式会
社製、形式「II型」）により寿命を評価した。この寿命
評価は以下の条件の下に行った。試験軸受けは深溝玉軸
受け＃６２０６、ラジアル荷重は３９０ｋｇｆ、軸回転
数は３０００ｒｐｍとし、潤滑方式は重力滴下方式によ
り潤滑油（昭和シェル株式会社製、商品「テラスオイル
＃３２」）を５ｃｃ／分で供給した。この結果、２００
０時間後においても、また３０００時間後も、ボールに
は表面の剥離等の異常は認められなかった。

【００３５】この結果より、本発明の窒化珪素焼結体と
同様な成分及び配合割合を有する原料粉末を用い、同様
な方法により軸受けの各部材を成形し、焼成することに
より優れた耐腐食性及び機械的強度を備えた、耐久性の
高い軸受け部材及び軸受けが得られることが分かる。ま
た、この軸受け部材は、本発明の窒化珪素焼結体と同様
に腐食減量は０．６〜４．０ｋｇ／ｍ²、曲げ強さは１
１０４〜１４１０ＭＰａとすることができる。

【００３６】尚、本発明においては、上記の具体的な実
施例に記載されたものに限られず、目的、用途に応じて
本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができ
る。例えば、その相対密度が９７．０〜９９．５％、特
に９８．０〜９９．５％であり、腐食減量が５×１０^-5
〜５×１０^-4ｋｇ／ｍ²、特に５×１０^-5〜３×１０^- ⁴
ｋｇ／ｍ²であって、且つ曲げ強度が１２００〜１４５
０ＭＰａ、特に１２５０〜１４００ＭＰａの、耐酸性に
優れ、強度が大きく、十分に緻密化された窒化珪素焼結
体とすることができる。更に、すべり軸受けにおいて
は、軸受け部材以外に、軸受け部材内を摺動する軸も本
第１発明乃至第４発明の窒化珪素焼結体により形成する
ことができる。また、この窒化珪素焼結体は、軌道の形
状が円形又は曲線の軸受けばかりでなく、軌道の形状が
直線である旋盤等の送り装置等に用いられる摺動部材と
して使用することもできる。

【００３７】

【発明の効果】第１発明の窒化珪素焼結体は、特定の元
素を特定量含む窒化珪素焼結体であって、耐酸性に優
れ、強度が大きく、且つ緻密化が容易である。また、第
３発明のように、ＴａＣを含む焼結体とすることによっ
て、より耐酸性に優れた焼結体とすることができるとと
もに、このＴａＣによって焼結体が黒色となり、色むら
の少ない商品価値の高い窒化珪素焼結体とすることがで
きる。更に、第５発明の製造方法によれば、第１乃至第
４発明の優れた特性を有する窒化珪素焼結体を容易に製
造することができ、特に、第６発明によれば、より安価
に製造することができる。また、第８発明の軸受け及び
第９発明の転がり軸受けは、第１乃至４発明の窒化珪素
焼結体から形成され、優れた耐腐食性及び機械的強度を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１−２の焼結体のＸ線回折のチャートで
ある。

【図２】実施例１−２の焼結体の耐酸性を評価した後の
断面を研磨した、粒子構造を表す走査型電子顕微鏡写真
である。

【図３】実施例１−２の焼結体の表面の極く近傍（表面
から１μｍの深さ）のエネルギー分散型Ｘ線分析のチャ
ートである。

【図４】実施例１−２の焼結体の内部（表面から１０μ
ｍの深さ）のエネルギー分散型Ｘ線分析のチャートであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯尾聡名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシウム元素をＭｇＯ換算で０．１〜
２重量％、アルミニウム元素をＡｌ₂Ｏ₃換算で１〜３重
量％、及びタンタル元素をＴａ₂Ｏ₅換算で１〜３重量％
含有することを特徴とする窒化珪素焼結体。
【請求項２】上記マグネシウム元素と上記アルミニウ
ム元素の合計量が４重量％以下である請求項１記載の窒
化珪素焼結体。
【請求項３】上記タンタル元素の一部はＴａＣとして
含まれる請求項１又は２記載の窒化珪素焼結体。
【請求項４】下記の方法によって測定した腐食減量が
１０^-3ｋｇ／ｍ²以下である請求項１乃至３のうちのい
ずれか１項に記載の窒化珪素焼結体。測定方法；沸騰状態の６Ｎ濃度の硫酸に、予め重量及び
寸法を測定した窒化珪素焼結体を２４時間浸漬した後、
洗浄し、乾燥して、秤量し、以下の式によって算出す
る。腐食減量（ｋｇ／ｍ²）＝（浸漬前の焼結体の重量−浸
漬後の焼結体の重量）／浸漬前の焼結体の表面積
【請求項５】、窒素雰囲気下、１０〜２０００ｋｇ／
ｃｍ²の圧力で焼成し、請求項１乃至４のうちのいずれ
か１項に記載の窒化珪素焼結体を得ることを特徴とする
窒化珪素焼結体の製造方法。
【請求項６】上記圧力が１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²で
ある請求項５記載の窒化珪素焼結体の製造方法。
【請求項７】還元雰囲気下で焼成する請求項５又は６
記載の窒化珪素焼結体の製造方法。
【請求項８】軸受けを構成する部材の少なくとも１種
が請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の窒化珪
素焼結体により形成されることを特徴とする軸受け。
【請求項９】転動体、内輪及び外輪を備える転がり軸
受けにおいて、該転動体、内輪及び外輪のうちの少なく
とも１種が請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載
の窒化珪素焼結体により形成されていることを特徴とす
る転がり軸受け。