JPWO2023054611A5

JPWO2023054611A5 - セラミックボール用素材、セラミックボール及びその製造方法

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Publication number: JPWO2023054611A5
Application number: JP2023551860A
Authority: JP
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-03-15

Description

後述する実施形態は、セラミックボール用素材、セラミックボール及びその製造方法に関する。

これらのベアリングボール用材料を製造するプロセスにおいては、成形体を焼結する方法が用いられている。また、成型方法は金型を用いたプレス成型が用いられている。プレス成型は、一般的に図１に示されるように、上部金型１と下部金型２の間に粉体を挿入し、圧力をかける方法である。プレス成型時に、金型を保護するために上部金型１の先端部分３と下部金型２の先端部分４の間に隙間を設けてプレス成形しなければならない。このため、プレス成型により生成された成形体には球面部と帯状部が形成されていた。例えば、特許第４７６１６１３号公報（特許文献４）には、球面部と帯状部を有するベアリングボール用素材が開示されている。図２に特許文献４に記載のセラミックボール用素材を示した。図２中、７はセラミックボール用素材、６は球面部、５は帯状部、である。

実施形態にかかるセラミックボール用素材は、球面部と、帯状に形成された帯状部とを有する。当該セラミックボール用素材は、帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をＣとしたとき、真円度Ｃが０％を超えて２．５％以下の範囲に入ることを特徴とするものである。前記高さ方向とは、帯状部の幅方向に対して垂直となる方向である。
また、帯状部は円周に渡って形成されていることが好ましい。円周のうち部分的に帯状部が存在していると、例えば定盤加工の際に部分的に応力の集中などが起こりやすく、ボール用素材に対して割れカケなどが発生する虞があるからである。
また、より好ましくは真円度Ｃが０．０１％以上２％以下を満たす値となることである。真円度Ｃが２．５％以下、特に２％以下を満たす程度に小さいと、セラミックボール用素材の加工時に定盤との初期接触面積が均一になり、必要な加工量を低減することができる。したがって、加工性を考えた場合には、真円度Ｃは小さいほどよいものである。一方、真円度Ｃを０．０１％未満、特に０％とするためには帯状部が極端に小さく、かつ球面部の真円度も小さくする必要がある。帯状部を有した成形体の真円度を小さくするために、帯状部自体を小さくしすぎると上部金型と下部金型との境界部において造粒粉が十分に充填されない虞がある。そのため、歩留まりが悪化する虞がある。したがって、歩留まりを考えると０．０１％以上であることがより好ましい。また、真円度Ｃはセラミックボール用素材の半径の平均値ｒＡに対して０．０１％以上１．５％以下の値となることがさらに好ましい。

第１の測定方向８から観察した場合のセラミックボール用素材７の真円度（真円度Ｃ（％））は、対象の内接円と外接円の半径差を半径の平均値で割った値を用いて定義される。内接円の半径とは、第１の測定方向８から観察した場合に、得られる半径の最小値（ｒ_ｍｉｎ）である。他方、外接円とは、第１の測定方向８から観察した場合に、得られる半径の最大値（ｒ_ｍａｘ）である。したがってセラミックボール用素材７の真円度Ｃ（％）は、次の式（１）により求められる。
真円度Ｃ（％）
＝（ｒ_ｍａｘ－ｒ_ｍｉｎ）／ｒＡ×１００ …（１）

また、第１の測定方向８から観察した場合の球面部６（帯状部を除いた箇所）の真円度（真円度Ｃ´）は０％以上１．５％以下の値となることが好ましい。球面部６の真円度Ｃ´とは、ｒ´１～ｒ´１２（図１１に示す１２個の半径）の最大値（ｒ´_ｍａｘ）と最小値（ｒ´_ｍｉｎ）の差を求め、求めた半径の差を半径の平均値（ｒ´Ａ）で割った値に１００をかけパーセント（％）に変換したものを示す。また、この帯状部５の測定値を除いた球面部６のみの測定箇所は最初の測定時の値を用いずに、球面部６のみの箇所を１２分割し、図１０とは別に測定するものとする。この時、帯状部５の測定値を除いた半径の平均値を平均径ｒＡ´とする。この時、球面部６の真円度Ｃ´が０とは装置の分解能以下の値の差であることを示す。
この時に測定によって得られた半径の一例を図１１に球面部６のみの測定によって得られた半径ｒ´１～ｒ´１２を半径１５で示した。

また、帯状部の高さ方向の直交方向からの測定方向を第２の測定方向とする。この第２の測定方向は図５に９として示した。第２の測定方向９から投影した模式図である図６に対し図４と１２カ所の直径を得て同様の手順を踏んで半径を求め、半径の最大値（ｒ´´_ｍａｘ）、最小値（ｒ´´_ｍｉｎ）、平均値（ｒＡ´´）を導くことで真円度Ｃ´´（％）を求める。その場合のセラミックボール用素材７平均径をｒＡ´´、真円度Ｃ´´と定義する。セラミックボール用素材７の真円度Ｃ´´は、次の式（３）により求められる。
真円度Ｃ´´（％）
＝（ｒ´´_ｍａｘ－ｒ´´_ｍｉｎ）／ｒＡ´´×１００ …（３）

また、比較例１、２、３は上記式（１）から求められる真円度Ｃが２．５％を超え、上記式（２）から求められる真円度Ｃ´が１．５％を超えるものである。また比較例３は上記式（３）から求められる真円度Ｃ´´が１．５％を超えないものの１．０％を超えるものである。

Claims

球面部と、
帯状に形成された帯状部と、
を有したセラミックボール用素材であって、
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の真円度をＣとしたとき、
真円度Ｃが０％を超えて２．５％以下の範囲に入ることを特徴とするセラミックボール用素材。
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の前記球面部の真円度をＣ´としたとき、
真円度Ｃ´が０％以上１．５％以下の範囲に入ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材。
前記帯状部の高さ方向から観察した場合の前記球面部の真円度Ｃ´が０％以上１．３％以下の範囲に入ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材。
前記帯状部の高さ方向の直交方向から観察した場合の真円度をＣ´´としたとき、
真円度Ｃ´´が０％以上１．５％以下の範囲に入ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材。
酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、サイアロンのいずれか１種または２種以上を８５質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材。
窒化ケイ素を８５質量％以上含む焼結体であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックボール用素材。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記セラミックボール用素材を研磨加工することを特徴とするセラミックボールの製造方法。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記セラミックボール用素材を研磨加工することにより得られたことを特徴とするセラミックボール。
請求項８に記載の前記セラミックボールを用いたことを特徴とするベアリング。