JPH11319599A

JPH11319599A - 粉砕装置

Info

Publication number: JPH11319599A
Application number: JP13700198A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Takada; 達夫高田; Fumio Matsunaga; 文夫松永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3677390B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックピンの長手寸法をさらに増し、粉砕
の容積を大きくして、粉砕効率を高める。【解決手段】セラミックピン１０、１１を配設したケー
シング２内に被粉砕物を投入して、セラミックピン１
０、１１の回動により被粉砕物を粉砕させるケージ型粉
砕装置１であって、セラミックピン１０、１１はβ−窒
化珪素結晶相と、Ｙおよび／または希土類元素と珪素と
アルミニウムと酸素とからなる粒界相を含む窒化珪素質
焼結体からなり、この窒化珪素質焼結体は窒化珪素を７
５％〜９５重量％、Ｙおよび／または希土類元素を酸化
物換算量で０．５〜１０重量％、アルミニウムを酸化物
換算量で０．０１〜５重量％、不純物的酸素を酸化珪素
換算で１０重量％以下の割合で含み、さらに密度が３．
１７ｇ／ｃｍ³以上、気孔率が３％以下、平均ボイド径
が５μｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックピンを配
設したケーシング内に被粉砕物を投入して、セラミック
ピンの回動により粉砕する粉砕装置に関し、たとえばケ
ージ型粉砕装置などのケ−シング内に円盤を配し、この
円盤にセラミックピンを配設し、円盤の回転によりセラ
ミックピンを回動させて、岩石や砂利、あるいは天然ま
たは人工の鉱石などの被粉砕物を小さく粉砕する衝撃型
の粉砕装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような硬質の被粉砕物を粉
砕するには、セラミックピンから構成されたケ−ジ部材
を円盤上に同心円状に配設し、この円盤の回転によりセ
ラミックピンを回動させ、粉砕をおこなうケージ型粉砕
装置が使用されている。

【０００３】ところが、長期間にわたって使用するとセ
ラミックピンが磨耗したり、チッピングするという問題
があり、そのためにアルミナ質焼結体、ジルコニア質焼
結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体などで構成
し、これによって曲げ強度が３０ｋｇ／ｍｍ²（２９４
ＭＰａ）以上、ビッカース硬度が１２００ｋｇ／ｍｍ²
（１１．８ＧＰａ）以上になることが提示されている
（特開平９−１０６１０号参照）。

【０００４】また、このようなケージ型粉砕装置におい
て、磨耗や破損したセラミックピンのみを交換できるよ
うにするために、セラミックピンの一方端のみを円盤に
取り付ける技術も提案されている（特開平９−７０５４
８号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
セラミックピンを使用した粉砕装置の場合には、その長
尺形状のために、さらに優れた耐磨耗性および高強度、
ならびに高靱性のセラミックピンを用いることが求めら
れているが、いまだ満足し得る程度のセラミックピンが
存在しなかった。

【０００６】とくに一端を固定し、他端を開放状態にし
たセラミックピンでもって粉砕するものである場合に
は、両端を固定したセラミックピンと比べ、耐磨耗性、
高強度および高靱性がもっとも要求されるのであるが、
そのための材料開発が進められていなかった。

【０００７】したがって、より長い寸法のピンにするこ
とに限界があり、そのために被粉砕物が投入されるケー
シング内の容積を大きくすることができず、この結果、
粉砕効率が低下していた。

【０００８】本発明は叙上に鑑みて完成されたものであ
り、その目的は硬度、靱性、強度などをさらに高めた窒
化珪素質焼結体を開発し、それでもってセラミックピン
を構成し、これによって磨耗や破損を低減し、長手寸法
をさらに増し、その結果、粉砕効率を高めて生産コスト
を下げた粉砕装置を提供することにある。

【０００９】なお、特開平８−２０６５２４号には３点
曲げ強度で９０ｋｇｆ／ｍｍ²（８８３ＭＰａ）のサイ
アロン焼結体もしくは８５ｋｇｆ／ｍｍ²（８３４ＭＰ
ａ）の窒化珪素質焼結体からなるセラミックピンが提示
されているが、硬度や靱性をさらに高めてセラミックピ
ンを長くする技術について、記載されていない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の粉砕装置は、セ
ラミックピンを配設したケーシング内に被粉砕物を投入
し、このセラミックピンの回動により被粉砕物を粉砕す
る構成であって、上記セラミックピンはβ−窒化珪素結
晶相と、Ｙおよび／または希土類元素と珪素とアルミニ
ウムと酸素とからなる粒界相を含む窒化珪素質焼結体か
らなり、この窒化珪素質焼結体は窒化珪素を７５％〜９
５重量％、Ｙおよび／または希土類元素を酸化物換算量
で１〜１０重量％、アルミニウムを酸化物換算量で０．
０１〜５重量％、不純物的酸素を酸化珪素換算で１０重
量％以下の割合で含み、密度が３．２ｇ／ｃｍ³以上、
気孔率が３％以下、平均ボイド径が５μｍ以下であるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の粉砕装置を衝撃型
の装置を例にして詳述する。ケージ型粉砕装置図１はケージ型粉砕装置の断面図、図２はセラミックピ
ンの一部拡大断面図、図３は図２における切断面線Ｘ−
Ｘによる横断面図である。また、図４は他のケージ型粉
砕装置の断面図、図５はセラミックピンの一部拡大断面
図である。

【００１２】図１のケージ型粉砕装置１において、２は
ケ−シング、３はケ−シング２の内壁面に形成した保護
ライナ−、４は被粉砕物の投入口、５は破砕されたもの
の排出口である。また、ケ−シング２内には２つのケ−
ジ部材Ａ、Ｂが配設され、ケ−ジ部材Ａについては、回
転円盤６とバンド８に回転軸１２を貫通させ、さらに回
転円盤６上に複数のセラミックピン１０を同心円状に、
かつ等間隔となるように立設し、そのセラミックピン１
０の他方端をバンド８に係止させ、各セラミックピン１
０を回転円盤６とバンド８との間で挟持した構造であ
る。

【００１３】他方のケ−ジ部材Ｂについても、回転円盤
７とバンド９に回転軸１３を貫通させ、さらに回転円盤
７上に複数のセラミックピン１１を同心円状に、かつ等
間隔になるように立設し、そのセラミックピン１１の他
方端をバンド９に係止させ、各セラミックピン１１を回
転円盤７とバンド９との間で挟持している。

【００１４】このようにサイズの異なる２つのケ−ジ部
材Ａ、Ｂを回転軸１２、１３に対し同軸となるように配
設するとともに、各回転軸１２、１３を駆動軸１４を介
してモ−タ（不図示）を接続し、そして、回転軸１２、
１３の回転にともなって回転円盤６、７が回転し、セラ
ミックピン１０、１１が回動するようになっている。

【００１５】上記構成のケージ型粉砕装置１でもって被
粉砕物を粉砕するには、モ−タによりケ−ジ部材Ａ、Ｂ
を、相互に逆方向に回転させた状態でもって、投入口４
より被粉砕物を投入すると、小径で回動しているケ−ジ
部材Ｂのセラミックピン１１と衝突し、次いで大径で回
動しているケ−ジ部材Ａのセラミックピン１１と衝突
し、続けてケ−シング２の保護ライナ−３と衝突し、こ
れにより、相当に小さくなった粒子に粉砕され、かかる
粉砕粒子はケ−シング２の排出口５より取り出される。

【００１６】次に図２および図３に示すケージ部材Ａの
セラミックピン１０を述べる。ただし、ケージ部材Ｂの
セラミックピン１１も同様である。

【００１７】このセラミックピン１０は中空の円柱状も
しくは円筒状であって、その長尺状の孔１５には両端部
にメネジ部１７を備えた金属軸１８を挿入させている。
この孔１５の一方もしくは両方の端の内面付近にはキー
溝１６を形成し、セラミックピン１０の端の内面にもキ
ー溝１９を形成している。そして、孔１５に金属軸１８
を挿入し、セラミックピン１０のキー溝１９と金属軸１
８のキー溝１６との双方で間隙を形成し、その間隙にセ
ラミックス、金属、硬質ゴム、プラスチック、および樹
脂などからなるキー２０を係合させ、これにより、金属
軸１８に対しセラミックピン１０を固定する。

【００１８】また、上記金属軸１８とセラミックピン１
０は、双方の長手寸法をほぼ同等にし、さらにセラミッ
クピン１０の両端面にリング状をしたスペーサ２１と弾
性部材２２とを配し、これらを介して回転円盤６とバン
ド８を配設している。しかも、金属軸１８の各メネジ部
１７にボルト２３を螺入し、これにより、セラミックピ
ン１０を回転円盤６およびバンド８との間で挾持してい
る。また、回転円盤６およびバンド８の周囲全体には、
被粉砕物との衝撃による磨耗を防止するためにセラミッ
クスからなる保護ライナー２４、２５、２６が固着され
ている。

【００１９】上記のように弾性部材２２を設けること
で、セラミックピン１０の長手方向が精度よく位置決め
でき、さらにキー２０が抜けないようにする防止でき
る。しかも、金属軸１８の一方端のメネジ部１７は逆ネ
ジとし、ボルト２３の締め付け時に他方端のボルト２３
が緩まないようにする方がよい。

【００２０】上記構成のケージ型粉砕装置１では、各セ
ラミックピン１０、１１を回転円盤６とバンド８、また
は回転円盤７とバンド９とでもって挾持しているが、こ
れに代えて図４に示すように各セラミックピン１０ａ、
１１ａを回転円盤６、７、円盤９ａだけで固定してもよ
い。

【００２１】すなわち、図４のケージ型粉砕装置１ａの
ように前記ベルトを使用しないで、回転円盤６、７、円
盤９ａの上に先細りの金属軸１８ａを立設し、この金属
軸１８ａに、その先細り形状と密着させるようにセラミ
ックピン１０ａを貫通させている。そして、円盤９ａに
ついては、ライナー（内貼り）８ａで固定されている。

【００２２】また、図５のセラミックピン１０ａについ
ては、２７は金属軸１８ａの一端に設けたオネジ部であ
り、このオネジ部２７にネット２８を設けている。２９
はセラミックピン１０ａに対するクッション部である。

【００２３】上記構成のケージ型粉砕装置１ａによれ
ば、下記のような利点がある。すなわち、ケージ部材は
被粉砕物との衝撃により磨耗するために、定期的なメン
テナンスが必要となり、とくにセラミックピンおよびバ
ンドの磨耗が激しく、位相角をずらしたり、反転させて
再使用しているが、このような作業の度にクレーンやレ
ッカー等を用いた大がかりな作業でもってケージ部材を
ケーシング内から取り出しており、さらにケージ部材の
組立に多大な労力と時間を要し、作業効率が低下してい
た。これに対し、ケージ型粉砕装置１ａにおいては、ケ
ージ部材をケーシングより外さないでも、１本もしくは
数本のセラミックピンが交換でき、それを熟練技術者で
なくても調整して接合することができ、その結果、メン
テナンスが非常に容易になる。

【００２４】セラミックピンの材質前記セラミックピン１０、１１については、窒化珪素質
焼結体に対し下記のように成分組成、密度、気孔率およ
びボイド径を規定することで、優れた強度を得られ、靱
性を高め、これによって粉砕に当たって摩耗の少ない優
れたセラミックピン１０、１１となる。

【００２５】このような窒化珪素質焼結体はβ−窒化珪
素結晶相と、Ｙおよび／または希土類元素と珪素とアル
ミニウムと酸素とからなる粒界相とから構成する。そし
て、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）を７５〜９５重量％、好適
には８０〜９０重量％、Ｙおよび／または希土類元素
（ＲＥ）を酸化物（Ｙ₂Ｏ₃および／またはＲＥ
₂Ｏ₃）換算量で０．５〜１０重量％、好適には３〜８
重量％、アルミニウムを酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃）換算量で
０．０１〜５重量％、好適には１〜３重量％、不純物的
酸素を酸化珪素（ＳｉＯ₂）換算で１０重量％以下、好
適には８重量％以下の割合で含む。また、密度を３．１
７ｇ／ｃｍ³以上、好適には３．２３ｇ／ｃｍ³以上
に、気孔率を３％以下、好適には１．５％以下、平均ボ
イド径を５μｍ以下にするとよい。

【００２６】窒化珪素が７５重量％未満の場合には、焼
結助剤が多くなるために、硬度が低下し、耐磨耗性が劣
化し、９５重量％を越えると、焼結性が劣り、緻密化し
なくなる。

【００２７】Ｙおよび／または希土類元素が酸化物換算
量で０．５重量％未満の場合には、焼結性が劣り、緻密
化しなくなり、１０重量％を越えると、硬度が低下し、
耐磨耗性が劣化する。上記希土類元素としては、Ｅｒ、
Ｙｂ、ＬｕおよびＳｍ等がある。

【００２８】アルミニウムが酸化物換算量で０．０１重
量％未満の場合には、焼結性が劣り、緻密化しなくな
り、５重量％を越えると、硬度が低下し、耐磨耗性が劣
化する。

【００２９】不純物的酸素が酸化珪素換算で１０重量％
を越えると、ＳｉＯ₂量が増して耐磨耗性が劣化する。
なお、不純物的酸素とは、焼結体中の全酸素量から焼結
体中のＹまたは希土類元素（ＲＥ）およびＡｌに対して
化学量論組成（ＲＥ₂Ｏ₃およびＡｌ₂Ｏ₃）で結合し
ていると仮定される酸素量を差し引いた残りの酸素量で
あり、そのほとんどは窒化珪素粉末中の不可避的酸素ま
たは意図的に添加されたＳｉＯ₂成分より構成される。

【００３０】密度が３．１７ｇ／ｃｍ³未満の場合には
粉砕時において、セラミックピンの磨耗が大きくなる。

【００３１】気孔率が３％を越えると、大きな脱粒が生
じやすくなり、耐磨耗性が劣化する。

【００３２】また、平均ボイド径が５μｍを越えると、
ボイドが破壊源となり、強度や耐衝撃性が低下し、微小
な欠け、脱粒が増し、これによって耐磨耗性が劣化す
る。好適には５〜３０μｍのボイド径が３０％以下の割
合で、３０μｍを越えるボイド径が５％以下の割合で、
残部が５μｍ未満のボイド径になるようなボイド分布に
するとよい。このようなボイド分布にすると、ボイドを
均一に点在させることができ、破壊源であるクラックが
発生した場合でも、その進展を防止することができ、こ
れにより、高い耐衝撃性が達成できる。

【００３３】このようにボイドを均一に点在させるに
は、窒化珪素原料を混合粉砕し、造粒なしに、成形、焼
成したり、混合粉末を一旦造粒した後、この造粒した粉
体を成形時に成形圧力を十分に上げて造粒粉体をつぶす
ことにより、均一に点在させることができる。なお、ボ
イド径分布は、原料粉末と成形時の圧力、さらには焼成
温度などの焼成条件による緻密化の程度など周知の手法
によって制御できる。

【００３４】また、窒化珪素質焼結体をβ−窒化珪素結
晶相と上述のような粒界相により構成するには、α−Ｓ
ｉ₃Ｎ₄含有量の大きい成形体を作製し、これを焼成す
ると針状のβ−窒化珪素結晶相の生成を増加させ、これ
により、焼結体の強度および靱性が高くなる。そこで、
窒化珪素原料としてα化率が９０％以上の窒化珪素粉末
を用いると、窒化後の成形体のα−Ｓｉ₃Ｎ₄の含有量
を高めることができる点でよい。もしくは窒化珪素原料
の８０重量％以下の範囲内の相当量を珪素粉末に置き換
え、その珪素粉末を低温で窒化しても同様である。

【００３５】かくして得られた窒化珪素質焼結体によれ
ば、ビッカ−ス硬度は１４ＧＰａ以上、破壊靱性値（Ｋ
１Ｃ) は６．０ＭＰａ√ｍ以上、強度は８００ＭＰａ以
上が達成され、被粉砕物との衝撃に対し十分に耐えられ
るような強度と耐磨耗性が得られた。

【００３６】したがって、図４に示すケージ型粉砕装置
１ａであれば、セラミックピンの付け根の部分に大きな
応力がかかり、そのためにクラックや折れなどの破損が
生じやすく、しかも、長期間にわたる使用によりセラミ
ックピンが磨耗して、強度低下を引き起こしやすいので
あるが、上記の程度にまで高硬度、高靱性、高強度が達
成されたことで、セラミックピンを従来よりもさらに長
くすることができた。

【００３７】また、上記窒化珪素質焼結体には、Ｍｇ、
Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＣｕおよびＦｅの酸化物、窒化物、酸
窒化物もしくは珪化物の群から選ばれる少なくとも１種
を８重量％以下の割合で含有させてもよく、これによ
り、焼結性を高め、緻密化を促進し、その結果、焼結体
の強度および靱性を向上させる。

【００３８】さらにまた、上記窒化珪素質焼結体によれ
ば、ラマン分光分析法によって検出される程度に微量の
Ｓｉを焼結体中に存在させると、強度および靱性を向上
させる点でよい。好適にはβ−窒化珪素の２０６ｃｍ^-1
付近に存在するピークの強度をＸ₁、Ｓｉの５２１ｃｍ
^-1付近のピークの強度をＸ₂としたとき、Ｘ₂／Ｘ₁で
表されるピーク比が０．２〜３、最適には１〜２になる
ように存在させるとよい。

【００３９】次に本発明の窒化珪素質焼結体の製造方法
を述べる。

【００４０】窒化珪素粉末としては、平均粒径が０．４
〜１．２μｍ、不純物酸素量が１．５重量％以下、たと
えば０．５〜１．５重量％にするよく、結晶相としては
α−Ｓｉ₃Ｎ₄、β−Ｓｉ₃Ｎ₄のいずれでもよい。焼
結性を高めるためにはα化率を９０％以上にするとよ
い。

【００４１】また、上記窒化珪素粉末の８０重量％以下
の相当量に対し珪素粉末に置き換え、珪素粉末を低温で
窒化し、成形体中のα−Ｓｉ₃Ｎ₄含有量を高めてもよ
い。

【００４２】このようにα−Ｓｉ₃Ｎ₄含有量の大きい
成形体を焼成すると、前述した柱状のβ−窒化珪素結晶
相の生成を増加させることができ、焼結体の強度および
靱性を高くできる。

【００４３】このような窒化珪素粉末に対して、希土類
元素酸化物粉末、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、必要に応じてＳｉＯ
₂粉末を混合し、焼成前の成形体組成が、Ｙまたは希土
類元素のうちの少なくとも１種の酸化物換算量が０．５
〜１０重量％、好適には３〜８重量％、アルミニウムが
酸化物換算で０．０１〜５重量％、好適には１〜３重量
％、さらには成形体中の全酸素量から希土類元素酸化物
粉末およびＡｌ₂Ｏ₃粉末中の各酸素分を差し引いた残
りの酸素量が、ＳｉＯ₂換算で１０重量％以下、好適に
は８重量％以下となるように添加する。

【００４４】さらに必要に応じ、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍ
ｎ、ＣｕおよびＦｅの酸化物、窒化物、酸窒化物もしく
は珪化物のうちの少なくとも１種の粉末を８重量％以下
の割合で添加混合する。

【００４５】このような混合粉末をメッシュパス造粒、
スプレー造粒、乾式造粒等により３０〜３００μｍの大
きさの造粒体を形成し、次いで公知の成形法、たとえば
プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、射出成形、冷
間静水圧成形などにより所望の形状に成形する。

【００４６】そして、成形体をＳｉＯを含む窒素雰囲気
下で１６５０〜１９５０℃の温度で常圧焼成する。Ｓｉ
Ｏの雰囲気は、ＳｉＯ₂＋Ｓｉ、もしくはＳｉＯ₂＋Ｓ
ｉ₃Ｎ₄の混合粉末を成形体が収納される焼成鉢内に一
緒に入れて焼成することで得られる。

【００４７】そして、この焼成によって焼結体密度が
３．２０ｇ／ｃｍ³以上となる条件で焼成緻密化する。
すなわち、焼成温度を、窒化珪素が常圧にてＳｉ₃Ｎ₄
が珪素と窒素ガスに分解する平衡温度よりも約３０℃低
い温度範囲でもって焼成し、ごく微量のＳｉ₃Ｎ₄を分
解させるとよい。この分解によって、生成されたＳｉが
粒界中に粒子として存在することになる。なお、Ｓｉ量
は、上記温度範囲での保持時間などにより任意に制御す
ることが可能である。

【００４８】さらに上記のようにして常圧焼成によって
Ｓｉが特定範囲にて析出した焼結体を熱間静水圧焼成に
よって、１６００〜１８００℃の温度で窒素ガスまたは
アルゴンガス中で１０００〜２０００ａｔｍの圧力下で
焼成し、いっそう緻密化を図ることもできる。

【００４９】

【実施例】（例１）窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）粉末、各種
のＹまたは希土類元素の酸化物（ＲＥ₂Ｏ₃）、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）および酸化珪素（ＳｉＯ₂）
の各粉末を用いて、各成分が表１および表２に示す組成
になるように調合し、スプレードライによって粒径が４
０〜２００μｍの造粒体を作製した。その後、１〜３ｔ
ｏｎ／ｃｍ²の圧力でもってラバープレス（アイソスタ
テイックプレス）成形をおこなった。なお、ＳｉＯ₂量
はＳｉ₃Ｎ₄粉末中の不純物酸素をＳｉＯ₂換算したも
のも含む。

【００５０】各成形体を炭化珪素質の匣鉢に入れ、カー
ボンヒータを用いて、成形体重量の５％のＳｉＯ₂＋Ｓ
ｉ（重量比で１：１）混合粉末を配置し、表１、２の条
件で５時間、常圧焼成した。ただし、試料Ｎo.２６につ
いては、ＳｉＯ₂＋Ｓｉ混合粉末を配置せずに焼成し
た。

【００５１】成形体中にＳｉ粉末を含まない場合には、
窒素圧９気圧の窒素中、表１、２の焼成温度で５時間焼
成し、その後に炉冷して焼結体を得た。また、Ｓｉ粉末
を含む場合には、１１５０℃で５時間加熱して窒化さ
せ、その後に表１、２の焼成温度で５時間焼成し、続け
て炉冷して焼結体を得た。なお、ボイドの大きさは成形
時の圧力によって制御した。

【００５２】比較例としてアルミナ焼結体やジルコニア
焼結体も作製した。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】かくして得られた各焼結体に対して、密
度、気孔率、強度、靭性、硬度、ボイド分布状態を以下
の方法で測定したところ、表３、４に示すような結果が
得られた。

【００５６】密度および気孔率は、ＪＩＳＲ１６０１に
て規定された条件の形状にまで加工し、アルキメデス法
に基づく比重測定から求めた。

【００５７】強度は、ＪＩＳＲ１６０１に基づき室温の
４点曲げ抗折強度試験をおこなって求めた。靭性は鏡
面仕上げをおこなった試料に対して、ＪＩＳ−Ｒ１６０
７に基づく室温での破壊靱性を測定することで求めた。

【００５８】硬度はビッカース硬度（荷重２ｋｇ）によ
り測定した。

【００５９】さらにボイドの状態はＳＥＭや実体顕微鏡
を用いて平均ボイド径、ボイドの分布状態を調べた。

【００６０】さらに、得られた焼結体に対して、ラマン
分光分析法により窒化珪素の２０６ｃｍ^-1のピーク強度
Ｘ₁と、Ｓｉの５２１ｃｍ^-1のピーク強度Ｘ₂とのＸ₂
／Ｘ₁比を求めた。

【００６１】摩耗試験として下記のとおり摩耗率を求め
る試験をおこなった。摩耗率については、６０ｍｍ×３
０ｍｍ×６ｍｍの試料板を作製し、表面を平滑に仕上げ
て評価面となし、この面に対してメディアとして水を含
んだＳｉＣ製ＧＣ＃２４０番（８０〜１３０μｍ）を噴
射圧力３．０ｋｇ／ｃｍ²で、３分間、試料板に直角
（９０°）にあてることで、試料板の重量変化を測定
し、これを摩耗率とした。なお、上記噴射のノズル径は
φ７．６ｍｍとし、衝突距離は１０ｍｍとした。

【００６２】

【表３】

【００６３】

【表４】

【００６４】これらの表から明らかなとおり、本発明の
試料については、強度、靭性、硬度ならびに耐磨耗性の
いずれの特性とも優れていることがわかる。

【００６５】（例２）次にアルミナ（試料Ｎｏ．２
８）、炭化珪素（ＳｉＣ約９８％、Ｙ₂Ｏ₃約０．５
％、Ａｌ₂Ｏ₃約１．５％）、従来の窒化珪素質焼結体
（試料Ｎｏ．２２）および本発明の窒化珪素質焼結体
（試料Ｎｏ．１０）について、長さ１７０ｍｍ、内径φ
２０ｍｍ、φ５０ｍｍ、外径φ８０ｍｍのセラミックピ
ンを作製し、図４の粉砕装置１ａに装着し、稼働試験を
おこなった。すなわち、砂利１００ｋｇを投入し、４０
時間粉砕し、経時的にクラック発生の状況を調べたとこ
ろ、アルミナでは１０時間経過で、炭化珪素では２０時
間経過で、従来の窒化珪素質焼結体では３０時間でクラ
ックが発生したのに対し、本発明の窒化珪素質焼結体で
は４０時間経過してもまったくクラックが発生しなっ
た。

【００６６】（例３）従来の窒化珪素質焼結体（試料Ｎ
ｏ．２２）および本発明の窒化珪素質焼結体（試料Ｎ
ｏ．１０）について、内径φ２０ｍｍ、φ５０ｍｍ、外
径φ８０ｍｍのセラミックピンを作製し、さらに長さを
変えることで、各種セラミックピンを作製した。そし
て、図４の粉砕装置１ａに装着し、稼働試験をおこなっ
た。砂利１００ｋｇを投入し、４０時間粉砕し、経時的
にクラック発生の状況を調べたところ、表５に示すとお
りの結果が得られた。この表においてはクラックが発生
した経過時間を表す。

【００６７】

【表５】

【００６８】この表から明らかなとおり、いずれもセラ
ミックピンが長くなるとクラックが発生しやすいが、本
発明の１７０ｍｍ寸法のセラミックピンでは４０時間経
過してもまったくクラックが発生しなかった。

【００６９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の粉砕装置によれ
ば、組成を規定した硬度、靱性、強度に優れた窒化珪素
質焼結体でもってセラミックピンを構成したことで、磨
耗や破損を低減したり、なくすことができ、これによっ
て長手寸法をさらに増し、粉砕の容積を大きくすること
ができ、その結果、粉砕効率を高めて生産コストが低減
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケージ型粉砕装置の断面図である。

【図２】セラミックピンの一部拡大断面図である。

【図３】図２における切断面線Ｘ−Ｘによる横断面図で
ある。

【図４】本発明の他のケージ型粉砕装置の断面図であ
る。

【図５】セラミックピンの一部拡大断面図である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂケ−ジ部材１ケージ型粉砕装置２ケ−シング４投入口５排出口６回転円盤８、９バンド１０、１１セラミックピン１２、１３回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックピンを配設したケーシング内に
被粉砕物を投入して、上記セラミックピンの回動により
被粉砕物を粉砕せしめる粉砕装置であって、上記セラミ
ックピンはβ−窒化珪素結晶相と、Ｙおよび／または希
土類元素と珪素とアルミニウムと酸素とからなる粒界相
を含む窒化珪素質焼結体からなり、この窒化珪素質焼結
体は窒化珪素を７５％〜９５重量％、Ｙおよび／または
希土類元素を酸化物換算量で０．５〜１０重量％、アル
ミニウムを酸化物換算量で０．０１〜５重量％、不純物
的酸素を酸化珪素換算で１０重量％以下の割合で含み、
さらに密度が３．１７ｇ／ｃｍ³以上、気孔率が３％以
下、平均ボイド径が５μｍ以下であることを特徴とする
粉砕装置。