JPS61219772A - 加工性に優れた高耐摩耗性セラミツクス材料 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は加工性に優れた高耐摩耗性セラミックス材料に
関し、更に詳しくは、とくに、ドツトプリンタ用ビンガ
イドの材料として好適なセラミックス焼結体に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、ＯＡ機器の普及に伴ない、小型プリンタが広い範
囲で使用されている。このようなプリンタの中でも、と
くに、インクを含浸させたリボンにピンを押し当てて印
字を行なう、所謂、インパクト方式のものが汎用されて
いる。

かかるインパクト方式のプリンタにあっては。

上述した印字用のピンを所定間隔で保持するためのビン
ガイド部材を設け、このガイド部材に穿設された複数の
ガイド孔にピンを摺動自在に挿通せしめて保持している
。

かかるビンガイド部材にあっては、ピンが高い頻度で移
動してガイド孔に摺接するので、この摺接によりガイド
孔が摩耗しないような材料、すなわち、高い耐摩耗性を
具備した材料で該ビンガイド部材を形成する必要がある
。

一般に、ピンの材料としては、ハイス鋼、超硬タングス
テンなどが使用されており、ビンガイド部材としては、
アルミナ（Ａｕ２０３）のＨＩＰ焼結体、ルビーなどが
主として使用されてきた。

しかしながら、これらの材料で形成されたビンガイド部
材の耐摩耗性には限界があり、例えば印字速度２４０印
字／ｓｅｃで、２〜４億回程度でガイド孔が摩耗して孔
径が拡大してしまうという問題があった。

このような問題を解消するために、ビンガイド部材を上
述のアルミナやルビーに代えて、耐摩耗性に特に優れた
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）系焼結体で形成することが試
みられている。

ところが、Ｓｉ３Ｎ４焼結体は、優れた耐摩耗性を有す
るものの１反面、硬度があまりにも高いために加工性が
悪く、仕上げ用の切削加工やガイド孔の穴加工などに多
大の時間を要し、その結果、製造コストを上昇せしめる
という問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、従来のかかる問題を解消し、窒化ケイ素系焼
結体が本来的に有する高い耐摩耗性を損なうことなく、
良好な切削加工性を具備せしめることにより、プリンタ
用ビンガイド部材の材料として好適な加工性に優れた高
耐摩耗性セラミックス材料を提供することを目的とする
。

［発明の概要］ 本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねる中
で、Ｓｉ３Ｎ４焼結体中の気孔（ボア）の大きさと、そ
の含有率が焼結体自身の切削性に及ぼす影響に着目した
。すなわち、一般に、　Ｓｉ３Ｎ４焼結体はその中に含
まれるボアが少なければ少ないほど、また、含まれてい
たとしてもその径が小さければ小さいほど緻密で高品質
な焼結体とされる。しかしながら、このようなＳｉ３Ｎ
４焼結体は、硬度が極めて高いために、切削加工に多大
の時間を要するとともに、例えば切削屑により砥石が目
詰まりを起こすという問題がある。

一方、Ｓｉ３Ｎ４焼結体に含まれるボアの径が大きく、
シかも、大量に含まれている場合、硬度は低くなり切削
性は向上するが、逆に耐摩耗性が低下してしまう。

以上のことから、本発明者は、プリンタ用ガイド部材に
要求される耐摩耗性を充分満たしながら、しかも、良好
な加工性を有する気孔径ならびに気孔含有率について種
々検討を重ねた結果、後述する最適値範囲を見出して本
発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の加工性に優れた高耐摩耗性セラミッ
クス材料は、気孔径が２０〜６０μｍである気孔が内部
に存在する窒化ケイ素系焼結体よりなることを特徴とす
る。

本発明のセラミックス材料は、高い耐摩耗性と良好な切
削加工性の両者のみを要求され、むしろ、高い機械的強
度などはその程必要とされない各種部材、例えば上述し
たようなプリンタ用のビンガイド部材の材料としてとく
に好適である。

また、かかるセラミックス材料、すなわち、Ｓｉ３Ｎ４
系焼結体は、Ｓｉ３Ｎ４の他に、例えば、Ａ見２０３゜
Ｙ２Ｏ３，ＡＩＬＨ，ＴｉＯ２などを焼結助剤として含
んでいてもよい。

このＳｉ３Ｎ４系焼結体にあっては、焼結体内部に内包
される気孔径が２０〜８０−のものを主体とするもの　
（全気孔数の５０％以上、好ましくは７０％以上）であ
ることが必要である。この気孔径が２０ｕ未満であると
、耐摩耗性は優れているものの。

切削性が悪い、また、気孔径がｇｏ−を超えると、切削
性は向上するが、耐摩耗性が著しく低下する。

また、かかる気孔の含有率は、得られた焼結体の硬度が
ビッカーズ硬度で１８００〜１８００となるように設定
されることが好ましく、具体的には３００〜１５００個
／■麿２である。

本発明のＳｉ３Ｎ４系焼結体よりなるセラミックス材料
は次のようにして製造される。

まず、　５ｉ３）１４粉末に所定の割合で焼結助剤粉末
を配合したのち、造粒する。

ついで、得られた造粒粉を成形する。成形工程には通常
のプレス成形などを適用することができるが、成形密度
を　１．５〜２．０ｇ／　ｃｄ程度とすることが好まし
い。

しかるのち、得られた成形体を脱脂し、さらに１７００
〜１８００℃において０．５〜ｅ時間焼結する。このと
き、理論焼結密度比が８５〜８８％の焼結体が得られる
。

［発明の実施例］ Ｓｉ３Ｎ４粉末に対し、焼結助剤Ａｌ２Ｏ３，Ａ９．Ｎ
。

Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２を添加してなる混合粉末を造粒し、
平均粒径的　１００−の造粒粉を得た。この造粒粉を成
形したのち、脱脂を行ない、更に１７７０℃で約４時間
焼結することにより、縦４■１．横６麿腸、厚さ１薦畠
の焼結体を製造した。この焼結体の断面を金属顕微鏡で
観察した結果、平均径２０〜ｇｏＰｍの気孔が約６００
個／層■２程度観察された。更に、この焼結体に直径０
６２５腸■のガイド孔を形成してプリンタ用ビンガイド
部材を得た。

このビンガイド部材を実際のプリンタに装着し、超硬合
金よりなるピンを用いて印字速度２４０字／ｓｅｃで耐
久試験を行なった結果、１０億回後もガイド孔の摩耗が
全くなく印字も鮮明であった。

なお、比較のために、得られた焼結体の気孔径が約１０
ｐｍ、および約７０μｍであることを除いては上記実施
例と同様にして得られたガイド部材についても同様の耐
久試験を行なった。その結果、気孔径が１０−のものは
上記実施例と同様良好な耐久性を示したが、切削加工に
実施例のものの１０倍の時間を要した。一方、気孔径が
７０−のものは、　１億回でガイド孔が摩耗して隣接孔
との間壁が破損してしまい使用が困難となった。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明のセラミックス
材料は、良好な切削加工性と優れた耐摩耗性を兼ね備え
た窒化ケイ素焼結体であり、とくに、ドツトプリンタ用
ビンガイド部材に適用した際、優れた印字性能を有する
部材を高い製造効率で得ることができるため、その工業
的価値は極めて大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気孔径が２０〜６０μｍである気孔が内部に存在す
   る窒化ケイ素系焼結体よりなることを特徴とする加工性
   に優れた高耐摩耗性セラミックス材料。 ２、該気孔の数が３００〜１５００個／ｍｍ＾２である
   特許請求の範囲第１項記載のセラミックス材料。