JPS61177204A - 硬球状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業Ｉ−の利用分野〉 本発明は、セラミック製の硬球状体、例えば超硬マイク
ロボールベアリングの製造に適する硬球状体の製造法に
関する。

〈従来技術〉 従来、この種の硬球状体を製造するに当っては、予め粉
状にしたチッ化ケイ素等のセラミック基材にポリビニー
ルアルコール（ＰＶ／１）等の化学剤バインダを混合し
て適宜粘度の液状または泥状とし、これを所定内径の金
型に流し込んだのち加熱焼成して硬球状体を得るもので
あった。

このような方法によると次のような欠点があった。

■金型による成形であるため、所定の球径以下の球状体
、例えば直径φ６■以下の球状体の成形が困難である。

また、金型から取り出した後、パリ除去の作業を必要と
する。

■金型によるバッチ式成形であるため、スピーディな連
続大量生産に適さない。

■バインダとして、ＰＶＡ等の化学剤を用いるのでコス
ト高となる。

く目的〉 本発明は、上記の欠点を除去するために提供されたもの
であり、その目的は、 ■直径数１０ｍｍから　１１以下のものまで幅広く任意
所定の直径の硬球状体を、金型を使用せずに成形可能な
製造方法を提供することにある。

■本発明の他の目的は、所定径の硬球状体の成形および
焼成を連続的に大量生産可能な製造方法を提供すること
にある。

■本発明の更に他の目的は、原料の粉状基材の種類に拘
らず、バインダとじて安価な水を使用し得る硬球状体の
製造方法を提供することにある。

く構成〉 本発明の−に記目的は、［粉状の基材を球状に焼成して
硬球状体を製造する方法において、該基材にバインダを
混合して混合体とする工程と、該混合体を分散滴下する
工程と、分散後の混合体を落下中に加熱して乾燥し、球
状体とする工程と、該乾燥された球状体を研磨する工程
と、該研磨された球状体を焼成する工程と、からなる硬
球状体の製置方法」によって達成される。。

而して、原料となる粉状の基材は公知のセラミック材料
、例えばチッ化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アル
ミナ等を公知の仮焼成（不純物の除去）工程、粉砕工程
、ミーリング工程等により粉状に生成したものを用いる
。

この粉状基材にバインダとして適宜量の水（好ましくは
純水）を混合して粘度５０〜５０００　ｃｐｓの混合体
とする。次いでこれを、第１図に示す成形塔（１）の上
部に設置した滴下機構（２）へ誘導し、該滴下機構中の
複数のノズル（２１）により所定量ずつ分散して塔内下
方へ滴下する。滴下された基材滴（３）　（３）・・・
は、ノズル（２１）から分離直後の外径は球形のものは
少なく、ランダムな外径のものが多いが、そののち落下
するに従って表面張力の作用により、次第に球状体に成
形されていく。

一方、成形塔の胸部（１１）の適所には加熱器（４）が
設けられており、塔内空間を　１００〜５００°Ｃに加
温している。

而して、球形または球状となって落下してくる基材滴（
３）は、加熱空間に至ると加熱されバインダとして含ま
れている水が蒸発分離して基材が固化、し、セラミック
基材の球状体（３１）となって塔床部（Ｉ２）に落着す
る。

得られた球状体（３１）・・・の直径は基材滴（３）の
゛滴量によって決定され、また落下中の基材滴の球状化
の速度はこの滴量・濃度とノズル（２１）の孔径によっ
て左右されるので、成形塔（１）の高さを効率化するに
はこの滴量・濃度とノズルの孔径をバランスよく組合せ
ることが望ましい。

また、基材を滴下する手段としては、所定孔径のノズル
（２１）から腋状または泥状の混合体を自然落下板しく
はパルス的液圧により分割送出してもよいが、液圧な一
定として公知の開閉手段によりノズル（２１）孔部を間
歇的に開閉して分割送出するものとしてもよい。

更に、滴下の直前に基材部（３）に空気等のガス流を吹
き付けて回転力を付与することにより、球状化を促進す
るものとしてもよい。

（１３）は成形路（１）の上部に選択的に設けられる脱
気口であり、胴部（１１）内の大気を自然排気、または
強制排気可能とするものである。而して、成形路（１）
の下方、少なくとも加熱器（４）以下を密閉構造として
おけば、塔内は減圧桃薄な空間もしくは強制排気の併用
による真空状態となる。従って、落下する基材部（３）
への空気抵抗が減少し、表面張力による球状化が短い落
下距離で可能となり、成形路（１）の高さを節約するこ
とができるとともに、良好な乾燥状態を得ることができ
る。

！　　　　　このように乾燥された球状体（３１）の外
面を精密外面研磨機（図示せず）により研磨し、一定の
寸法の球状体（３１）とする。

精密外面研磨機は、上記球状体（３１）の外面を正確な
球面に研磨するものであり、公知のものを使用すればよ
い。

而して球状体（３１）は前述のように基材部の滴下乾燥
工程によりほぼ真珠に近くなっており、またパリもない
ので、外面の研磨は容易迅速に行われる。

次に研磨された球状体（３１）を第２図に示すような焼
成炉（７）に入れて焼成する。焼成炉（７）においては
、球状体（３１）をジルコニア粉（７１）中に分散して
埋設載置するのが、球状体（３１）同士の重量による変
形を防ぎ、真円の形状を保持するために好ましい。

焼成温度は、原料がジルコニアの場合には約１３８０°
Ｃ、アルミの場合には約１８００°Ｃ、チツ化ケイ素の
場合には約２２００″Ｃとする。

さらに、焼成された球状体（３１）を必要に応じて仕−
Ｌ用の外面研磨機により仕上研磨を行う。

このようにして、本発明の硬球状体が得られる。

〈実施例１〉 ジルコニア塊を水洗いの後、プレスにて脱水したものを
１２００°Ｃで仮焼成し不順物を除去し、次いで粉砕機
およびボールミルにてグｌ／ンサイズＩｇｍにミーリン
グしたのち乾燥した公知のジルコニア粉ＩＫｇを原料基
材として、本発明を適用した。

第一工程として、」−記原料に純水を混合して粘度的１
５００　ｃｐｓの液（泥）状混合体とし、第二工程とし
て、これを配管（５）を介して成形路（１）の滴下機構
（２）に液圧２０Ｋｇ賢／ｃ＋＋’で圧送し、孔径８．
８ｍｍのノズル（２１）より滴下した。

なお、この実施例では基材の分割滴下手段として第３．
４図に示すノズル開閉機構を用いた。図中、（６）は回
転板であり、放射状のスリット（６１）を有しており、
駆動軸（６３）により回転するように設けられている。

このスリット（６１）に換えて円孔状としてもよい。回
転板（６）の回転により、スリット（６１）がノズル（
２１）・・・の上面をスライドしながら順次通過して間
歇的にノズルを開閉する。面して、回転板（６１）を２
２゜ｒｐｍで回転したとき、ノズル（２１）・・・から
は約５９０ｍｍの基材部が断続的に滴下した。

一方、成形路（１）の胴部（１１）内を加熱器（４）に
より加熱するとともに、脱気口（１３）は自然開放、し
た。加熱器（４）は電熱式とし、ノズル（２１）の下方
３．５ｍから　５．０ｍの範囲で胴部（１１）を囲繞す
るように配設した。これにより、塔内温度を加熱器内方
で約２５０°Ｃ、ノズル下面で約２５〜５０６Ｃに保持
した。

而して、滴下した基材滴（３）は３．０〜３．５ｍの落
下距離で殆ど球状体となり、約２５０°Ｃの温度域に入
り、急速に水分が蒸発し、直径φ８ｍｍの球状体（３１
）となって着床した。

このように成形後乾燥固化された直径φ８ｍｍのセラミ
ック球状体（３１）を公知の自動外面研磨機（図示せず
）により外面を研磨し、しかる後、第２図に示す焼成炉
（７）に入れ、ジルコニア粉（７１）中に分散配置して
１３８０°Ｃで焼成した。

以」二のようにして得られたセラミック製の硬球状体を
ランダムに３個抽出し、その直径をそれぞれ１０箇所で
測定したところ、表１のような値が得られた。

表１ この実施例により得られたセラミック硬球状体（３１）
は、表１のデータから極めて真珠に近いことがわかる。

またこのように製造された直径φ８ｍｍのセラミック硬
球状体（３１）をランダムに２個抽出し、その硬度をそ
れぞれ１０箇所で、明石ビッカース硬度計により測定し
たデータを表２に示す。この測定方法は、硬度計に取付
けられた先端四角錐のダイヤモンド部材の先端をポール
に押圧したときのポールに残る四部の平均辺長を基にポ
ールの硬度を測定するものである。

この実施例により得られたセラミック硬球状体（３１）
は、表２のデータから十分な硬度を有することがわかる
。

表２ １午 〈実施例２〉 ジルコニア塊を水洗いの後、プレスにて脱水したものを
１２００°Ｃで仮焼成し不順物を除去し、次いで粉砕機
およびボールミルにてグレンサイズ　１　ｐ、　’ｍに
ミーリングしたのち乾燥した公知のジルコニア粉ＩＫｇ
を原料として、本発明を適用した。

第一工程として、上記原料に純水を混合して粘度的１５
００　ｃｐｓの液（泥）状況合体とし、第二工程として
、これを配管（５）を介して成形塔（１）の滴下機構（
２）に液圧２０Ｋｇｗ／ｃｎｉで圧送し、孔径（Ｌ８８
ｍｍのノズル（２１）より滴下する。

なお、この実施例でも基材の分割滴下手段として第３．
４図に示すノズル開閉機構を用いた。

１　　　　　面して、回転板（６１）を　２２Ｏｒｐｍ
で回転したとき、ノズル（２１）・・・からは約０．７
９ｍ＋ｓの基材部が断続的に滴下した。

一方、成形塔の胴部（１１）内を加熱器（４）により加
熱するとともに、脱気口（１３）は自然開放した。加熱
器は電熱式とし、ノズル（２１）の下方３．５ｍから５
．０ｍの範囲で胴部（１１）を囲繞するように配設した
。これにより、塔内温度を加熱器内方で約２５０°Ｃ、
ノズル下面で約２５〜５０６Ｃに保持した。

而して、滴下した基材部（３）は３．０〜３．５ｍの落
下距離で殆ど球状体となり、約２５０°Ｃの温度域に入
り、急速に水分が蒸発し、直径φ０．８ｍｍの球状体（
３１）となって着床した。

このように成形され乾燥された直径φ　０．８ｍｍのセ
ラミック球状体（３１）を公知の自動外面研Ｎ機（図示
せず）により外面を研磨し、しかる後、第２図に示す焼
成炉（７）に入れ、ジルコニア粉（７１）中に分散して
１３８０°Ｃで焼成した。

以上のようにして得られたセラミック酸の硬球状体をラ
ンダムに７６個抽出してその直径を測定したところ、表
３のような値がＩＥＪられた。

表３　　　　　　　　（単位：　ｍ　ｍ　）この実施例
により得られたセラミ・ンク硬球状体の直径φは、表３
のデータから極めて均一であることがわかる。

く効　果〉 本発明によれば、金型による成形ではないため、幅広く
任意の直径の超硬球状体を一つの成形路で大量に連続成
形可能であり、しかも金型成形の不可能な小さい径、特
に直径φ８ｍｍ以下の超硬球状体を大量に連続製造する
のに適し、パリ除去の作業も不要である。而して本発明
によれば正確な球状で、均一な直径の、十分な硬度を有
する超硬球状体を製造することができ、精密機械のマイ
クロベアリング、研磨用ボール、ミーリング用ポール等
として種々の用途に利用できる超硬球状体が得られる。

またバインダとして水を使用しているから、安価なコス
トで超硬球状体を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用される成形路の縦断面図、
第２図は本発明の実施に使用される焼成炉の断面図、第
３図はノズル開閉機構を示す一部断面平面図、第４図は
第３図におけるＡ−Ａ断面図である。 （１）・・・・・・成形路、（２）・・・・・・ノズル
、（３）・・・・・・基材滴、（３１）・・・・・・硬
球状体、（４）・・・・・・加熱器、（７）・・・・・
・焼成炉、（１３）・・・・・・脱気口、（１４）・・
・・・・取出口、（８１）　　・・・　・・・　ス　　
リ　　・ン　　ト　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉状の基材を球状に焼成して硬球状体を製造する方
   法において、 該基材にバインダを混合して混合体とする 工程と、 該混合体を分散滴下する工程と、 分散後の混合体を落下中に加熱して乾燥 し、球状体とする工程と、 該乾燥された球状体を研磨する工程と、 該研磨された球状体を焼成する工程と、 からなる硬球状体の製造方法。 ２、基材が、チッ化ケイ素である前記特許請求の範囲第
   １項記載の硬球状体の製造方法。 ３、バインダが、水である前記特許請求の範囲第１項記
   載の硬球状体の製造方法。