KR100355138B1 - 구름베어링 - Google Patents

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KR100355138B1
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다케바야시히로아키
하야시다가즈노리
야베히사오
이케다이사오
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고요 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 산화규소 및 탄화규소 중에서 적어도 산화규소와, MgAl2O4스피넬 구조체를 소결 조제로서 함유하는 질화규소계 소결재료를 소결시킨 세라믹을 사용하여 전동체 또는 전동체와 한 쌍의 궤도륜을 형성하는 구름 베어링에 관한 것이다.
이러한 구름 베어링은 내열성과 내마모성이 뛰어난 동시에 부식 분위기하에서 사용할 때에 내식성이 뛰어나고 수명이 길다.

Description

구름 베어링{rolling bearing}
고온하, 부식 환경하, 진공 중 또는 무윤활 환경하 등의 통상적인 금속 재료를 사용할 수 없는 가혹한 조건하에서 사용되는 구름 베어링으로서 적어도 전동체(보다 바람직하게는 전동체와 궤도륜)가 세라믹으로 형성된 이른바 세라믹 베어링이 있다.
세라믹 베어링의 재료인 세라믹으로서, 특히 질화규소(Si3N4) 미립자를 함유하는 소결 재료를 소결시킨 것이 내열성이나 내마모성이 뛰어나므로 적절하게 채용되고 있다.
그러나, 질화규소는 그 자체의 소결성이 별로 좋지 않으므로 소결 재료에는 통상적으로 질화규소의 소결성을 향상시키는 각종 소결 조제를 소정량으로 첨가하고 있다.
종래부터 사용되던 소결 조제의 예로서, 예를 들면, 산화이트륨(Y2O3) 등의희토류 산화물 또는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 등을 들 수 있다.
소결 조제를 함유하는 질화규소계 소결 재료의 구체적인 예로서, 예를 들면, Si3N4-Y2O3-Al2O3계 소결 재료 및 Si3N4-Y2O3-Al2O3-AlN계 소결 재료 등이 공지되어 있다.
그러나, 질화규소계의 소결 재료로 이루어진 세라믹 베어링은 강산성 분위기, 강알칼리성 분위기 등의 부식성 분위기하에서 사용하면 소결 조제 중에서도 산화이트륨이 부식되어 질화규소 입자간의 결합력이 저하된다, 그 결과, 세라믹 베어링의 강도가 현저하게 저하되고 설계 수명 이전에 파손되어 사용할 수 없게 되는 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은 내열성 및 내마모성이 뛰어난 동시에 부식 분위기하에서 사용될 때에 내식성이 뛰어난 수명이 긴 구름 베어링을 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명의 구름 베어링은 한 쌍의 궤도륜과 양쪽 궤도를 사이에 배치된 복수의 전동체 중에서 적어도 전동체가 산화규소 및 탄화규소 중에서 적어도 산화규소와 MgAl2O4스피넬 구조체를 소결 조제로서 함유하는 질화규소계의 소결 재료를 소결시킨 세라믹을 사용하여 형성된 것이다.
상기한 세라믹으로 이루어진 전동체, 또는 전동체와 한 쌍의 궤도륜은 부식분위기하에서 내성이 뛰어나며, 또한 내열성 및 내마모성도 뛰어나다.
따라서, 본 발명에 따르면 내마모성이 뛰어난 동시에 부식 분위기하에서 사용할 때에 내식성이 뛰어나고, 또한 수명이 긴 구름 베어링을 제공할 수 있다.
본 발명은 구름 베어링(rolling bearing)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전동체 또는 전동체와 궤도륜(軌道輪)이 질화규소계 세라믹으로 형성된 구름 베어링에 관한 것이다.
제1(a)도는 본 발명의 구름 베어링을 구성하는 세라믹 및 종래의 세라믹 베어링용의 세라믹의 특성을 평가하기 위해 샘플 제1번 내지 제5번의 소결 재료를 사용하여 제작한 트러스트(thrust) 시험용 평판의 외관을 도시한 사시도이며,
제1(b)도는 동일한 샘플 제1번 내지 제5번의 소결 재료를 사용하여 제작한 사각 주상의 굴곡 강도시험용의 시험편의 외관을 도시한 사시도이며,
제2도는 제1(a)도에 도시한 트러스트 시험용 평판을 산에 침지하여 부식시킨 산 침지 시험을 실시할 때의 시험용 평판의 중량 감율(%)을 도시한 그래프이며,
제3도는 제1(b)도에 도시한 굴곡 강도 시험용의 시험편을 상기와 동일한 산 침지 시험에 제공하기 전후의 굴곡 강도의 추이를 도시한 그래프이며,
제4(a)도는 제1(a)도에 도시한 트러스트 시험용 평판의 구름 수명을 시험하기 위해 사용하는 장치의 개략을 도시한 단면도이며,
제4(b)도는 제4(a)도의 장치를 사용하는 구름 수명 시험시의 하중의 추이를 도시한 그래프이며,
제5도는 제4(a)도의 장치를 사용하여 측정한 산 침지 시험 후의 트러스트 시험용 평판의 구름 수명을 도시한 그래프이며,
제6도는 제1(a)도에 도시한 트러스트 시험용 평판을 알칼리에 침지하여 부식시킨 알칼리 침지 시험 실시시의 시험용 평판의 중량 감율(%)을 도시한 그래프이며,
제7도는 제1(b)도에 도시한 굴곡 강도 시험용의 시험편을 상기와 동일한 알칼리 침치 시험에 제공하기 전후의 굴곡 강도의 추이를 도시한 그래프이며,
제8도는 제4(a)도의 장치를 사용하여 측정한 알칼리 침지 시험 후의 트러스트 시험용 평판의 구름 수명을 도시한 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명에서 적어도 전동체를 형성하는 세라믹은 상기한 바와 같이 질화규소를 주체로 하며 산화규소 및 탄화규소 중에서 적어도 산화규소와 MgAl2O4스피넬 구조체를 소결 조제로서 함유하는 소결 재료를 소결함으로써 형성된다.
소결 재료의 주체인 질화규소(Si3N4)로서 α 형, β 형 등의 각종 결정계가 사용되며, 특히 α 형이 적절하게 채용된다. 상기한 질화규소의 소결 전의 소결 재료의 단계에서 입자 직경은 특별히 한정되지 않으며, 보다 치밀한 소결체를 형성시키는 데는 평균 입자 직경이 0.4 내지 1.5㎛ 정도인 것이 바람직하다.
소결 조제 중에서 MgAl2O4스피넬 구조체는 소결시에 질화규소 입자 사이를 결합하여 소결 구조를 치밀화하는 소결 조제 본래의 작용을 하는 이외에 질화규소 입자와 함께 특히 강산이나 강알칼리에 대해 내성이 강한 입계상을 형성하여 세라믹의 내식성을 향상시키기 위해서도 작용한다.
또한, 산화규소는 질화규소 입자와 MgAl2O4스피넬 구조체 등의 소결 조제와의 결합을 견고하게 하여 세라믹의 내식성을 보다 향상시키는 작용을 한다.
그리고, 탄화규소는 MgAl2O4스피넬 구조체를 도와 세라믹의 내식성을 보다 향상시키는 작용을 하는 이외에 세라믹의 기계적 특성, 특히 경도의 향상에 기여하고 세라믹의 강성을 향상시키기 위해서도 작용한다. 또한, 탄화규소는 세라믹의 마찰 저항을 감소시키고 표면 윤활성을 향상시키는 작용도 있다.
또한, 본 발명에서 상기한 각 화합물의 작용을 방해하지 않는 범위에서 기타 소결 조제를 병용할 수 있다.
기타 소결 조제로서, 예를 들면, 산화티타늄, 산화하프늄, 산화텅스텐 등의 산화물 또는 탄화티타늄, 탄화하프늄, 탄화텅스텐 등의 탄화물을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 이외의 소결 재료는 MgAl2O4스피넬 구조체와 상승적으로 작용하여 치밀화를 촉진시키는 소결 촉진제로서 작용하는 이외에 소결 후의 세라믹 속에서 고융점 화합물의 독립된 입자로 되어 조직내에 분산되어 세라믹의 강도 및 내마모성을 향상시키는 작용을 한다. 또한, 산화티타늄은 특히 흑색 착색제로서도 작용한다.
상기한 각 소결 조제의 비율은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, MgAl2O4스피넬 구조체의 소결 재료의 총량에 대한 점유 비율은 0.5 내지 6중량%가 바람직하다. MgAl2O4스피넬 구조체의 비율이 0.5중량% 미만이면, 질화티타늄의 소결 구조를 치밀화하는 효과가 불충분해지고 세라믹의 내열성 및 내마모성이 악화될 염려가 있다. 한편, MgAl2O4스피넬 구조체의 비율이 6중량%를 초과하는 경우에는오히려 세라믹의 내식성이 저하될 염려가 있다. 또한, MgAl2O4스피넬 구조체의 비율의 보다 바람직한 범위는 2 내지 5중량%이며, 특히 3.5중량% 전후이다.
또한, 산화규소의 비율은 0.1 내지 1중량%가 바람직하다. 산화규소의 비율이 0.1중량% 미만이면, 이의 첨가 효과가 충분하지 않으며 세라믹의 내식성이 불충분해질 염려가 있다. 한편, 산화규소의 비율이 1중량%를 초과하는 경우에는 소결성이 억제될 염려가 있다. 산화규소의 비율의 보다 바람직한 범위는 0.5중량% 전후이다.
탄화규소는 배합되지 않아도 양호하므로 탄화규소의 비율의 하한은 0중량%까지 한정되지 않지만, 배합하는 경우에 바람직한 범위는 3 내지 5중량%이다. 탄화규소의 비율이 3중량% 미만이면, 이의 첨가 효과가 충분하지 않으며 기계적 특성의 개선 효과 및 마찰 저항의 감소 효과가 불충분해질 염려가 있다. 한편, 탄화규소의 비율이 5중량%를 초과하는 경우에는 소결성이 억제될 염려가 있다. 탄화규소의 비율의 보다 바람직한 범위는 5중량%이다.
상기 이외의 기타 소결 조제의 비율은 0 내지 1중량%가 바람직하다. 기타 소결 조제의 비율이 1중량%를 초과하는 경우에는 세라믹의 내식성이 저하될 염려가 있다.
상기한 각 소결 조제의 합계 비율에 대해서도 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 탄화규소를 함유하지 않는 시스템에서는 합계 비율이 3 내지 6중량%인 것이 바람직하며 탄화규소를 함유하는 시스템에서는 6 내지 11중량%인 것이 바람직하다. 어느 경우에도 소결 조제의 합계 비율이 하한 범위 미만이면, 소결 조제의 첨가 효과가 불충분해지고 세라믹의 내식성이 충분하게 개선되지 않을 염려가 있다. 한편, 소결 조제의 합계 비율이 상한 범위를 초과하는 경우에는 세라믹의 내열성 및 내마모성이 악화될 염려가 있다.
전자인 탄화규소를 함유하지 않는 시스템의 소결 재료는 소결 후의 세라믹 표면의 변질층이 적어진다는 이점이 있으며 비용 성능면에서 뛰어나므로 범용 용도의 구름 베어링에 적합하다. 이것은 당해 재료가 세라믹 표면 변질층의 대소를 좌우하는 탄화규소를 함유하지 않기 때문이다. 탄화규소가 세라믹 표면 변질층의 대소를 좌우하는 것은 탄화규소의 소결 온도가 질화규소의 통상적인 소결 온도인 1800 내지 1850℃ 보다 높은 약 2000℃이며 소질이 부족한 경향에 있기 때문이라고 생각된다.
또한, 후자인 탄화규소를 함유하는 시스템은 탄화규소가 갖는 마찰 저항 감소작용으로 인해 소결 후의 세라믹이 자기 윤활성을 발휘하므로 그리스 등의 윤활제를 사용할 수 없는 무윤활 조건하에서 사용되는 구름 베어링에 적합하다.
본 발명의 구름 베어링은 상기한 바와 같이 한 쌍의 궤도륜과 양쪽 궤도륜 사이에 배치된 복수의 전동체를 구비하고 양자 중에서 적어도 전동체는 특정 조성의 세라믹이 사용되어 형성된다. 즉, 본 발명의 구름 베어링으로서 하기의 두 종류를 생각할 수 있다,
① 전동체만이 상기한 특정 조성의 세라믹이 사용되어 형성된다.
② 전동체와 궤도륜 모두에 세라믹이 사용되어 형성된다.
이중에서 ②의 전동체와 한 쌍의 궤도를 모두에 세라믹이 사용되어 형성되는구름 베어링은 내열성, 내마모성 및 내식성면에서 가장 바람직하며, 요구된 성능이나 용도 등에 따라서 전동체만이 상기한 특정 조성의 세라믹으로 형성된 ①의 구름 베어링도 유용하다.
전동체만이 특정 조성의 세라믹으로 형성되는 경우, 궤도륜은 종래부터 공지된 각종 궤도륜용 재료, 예를 들면, 스텐레스강 SUS440C 등으로 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 구름 베어링은 상기한 어느 구성에서도 전동체를 유지시키는 유지기(retainer)를 구비하는 것이 바람직하다. 유지기는 특히 무윤활 환경하에서 사용되는 구름 베어링의 경우, 표면의 자기 윤활성이 뛰어난 것이 바람직하다. 이러한 유지기로서, 예를 들면, 전체가 불소계 수지로 형성된 것이나 스텐레스강 SUS304로 이루어지고 표면 전체에 불소계 수지 소성 막이 형성된 것을 들 수 있다.
전동체나 궤도륜을 특정 조성의 세라믹으로 형성시키는 데는, 예를 들면, 상기한 각 성분을 소정량 배합하여 소결 재료를 조제하고 이것을 금형 프레스 등으로 소정의 형상으로 성형한 다음, 이러한 성형체를 불활성 개스 분위기 중에서 소정 시간 동안 소결시키는 방법 등의 통상적인 세라믹체의 성형 및 소결 방법을 채용할 수 있다. 소결에는, 예를 들면, 열 프레스(HP)법, 분위기 가압법, 열 아이소탁틱프레스(HIP)법 등의 종래부터 공지된 각종 소결 방법을 모두 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구름 베어링은 내열성 및 내마모성이 뛰어난 동시에 부식성 분위기하에서 사용할 때에 내식성이 뛰어나고 수명이 길기 때문에, 고온하, 부식 환경하, 진공 중 또는 무윤활 환경하 등의 통상적인 금속 재료를 사용할 수 없는 가혹한 조건하에서 사용하는데 적합하다.
시험 실시예
샘플 제1번 내지 제3번
본 발명에서 이러한 구름 베어링을 구성하는 세라믹의 조성예로서 평균 입자직경이 0.7㎛인 α형 질화규소와 하기 표 1에 기재된 각 소결 조제를 동일 표내에 기재된 비율로 배합하고 에탄올을 용매로 하여 볼 밀로 48시간 동안 혼합하여 샘플 제1번 내지 제3번의 질화규소계 소결 재료를 조제한다.
표 1
샘플 제4번 및 제5번
종래의 세라믹 베어링을 구성하는 세라믹 조성예로서 평균 입자 직경이 0.7㎛인 α형 질화규소와 하기 표 2에 기재된 각 소결 조제를 동일 표내에 기재된 비율로 배합하고 에탄올을 용매로 하여 볼 밀로 48시간 동안 혼합하여 샘플 제4번 및 제5번의 질화규소계 소결 재료를 조제한다.
표 2
시험편의 제작
상기한 샘플 제1번 내지 제5번의 각 소결 재료에 소정량의 유기 결합제를 첨가하여 교반 혼합하고 이것을 1000kgf/㎠의 성형 압력으로 가압 성형한 다음, 수득된 성형체를 온도 500℃의 질소 개스 분위기 중에서 탈지하고 다시 질소 개스 분위기 중에서 1800℃로 2시간 동안 상압 소결시켜 제1(a)도에 도시한 원판상의 트러스트 시험용 평판(직경 d1=60mm, 중심 구멍의 직경 d2=25mm, 두께 t=5mm)과 제 1(b)도에 도시한 사각 주상의 굴곡 강도 시험용 시험편(세로 h=3mm, 가로 w=4mm, 길이 L=40mm)을 제조한다.
물성 시험
상기한 시험편의 제작으로 수득한 굴곡 강도 시험용 시험편[제1(b)도의 것]을 사용하여 각 소결 재료로 이루어진 세라믹의 밀도(g/㎤), 비커스 경도 Hv, 굴곡강도(kgf/㎟) 및 파괴인성 Klc(MPam1/2)의 각 물성을 통상적인 방법에 따라 측정한다.
변질층의 측정
상기한 시험편을 현미경으로 관찰하여 표면 변질층의 두께를 측정한다. 상기한 결과를 표 3에 기재한다.
표 3
산 침지 시험
상기한 트러스트 시험용 평판[제1(a)도의 것]을 80℃로 가열한 35% 염산 중에 침지하여 100시간 동안 방치하는 산 침지 시험을 실시하고 침지 전후의 중량으로부터 중량 감율(%)[=(침지 전 중량-침지 후 중량)/침지 전 중량 x 100]을 구한다. 결과를 제2도 및 표 4에 기재한다.
이들 결과를 보면 샘플 제1번 내지 제3번의 각 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 모두 샘플 제4번 및 제5번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 것과 비교하여 중량 감율이 현저하게 작은 것을 알 수 있다.
굴곡 강도 시험
굴곡 강도 시험용 시험편[제1(b)도의 것]에 대해 상기와 동일한 산 침지 시험을 실시한 다음, 이의 굴곡 강도를 측정한다. 결과를 산 침지 시험 전의 굴곡 강도의 결과와 함께 제3도 및 표 4에 기재한다. 또한, 제3도에서 각 샘플의 좌측 막대 그래프는 산 침지 시험 전의 굴곡 강도를 나타내고 우측의 막대 그래프는 산 침지 시험 후의 굴곡 강도를 나타낸다.
이들 결과로부터 명백한 바와 같이 샘플 제5번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험편은 이미 산 침지 시험 전의 단계에서 굴곡 강도가 목표치인 90kgf/㎟를 만족시키지 않는다. 또한, 샘플 제4번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시혐편은 산 침지 시험 전에는 굴곡 강도가 상기한 목표치(90kgf/㎟ 이상)에 달하며 산 침지 시험에 의해 굴곡 강도가 현저하게 저하되어 목표치를 하회하게 된다. 이에 대해 샘플 제1번 내지 제3번의 각 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험편은 모두 산 침지 시험 전의 단계에서 굴곡 강도가 상기한 목표치에 달하며, 또한 산 침지 시험에 따른 굴곡 강도의 저하가 작고 산 침지 시험 후에도 상기한 목표치에 달할 수 있다.
산 침지 시험 후의 구름 수명 시험
제4(a)도에 도시한 바와 같이, 3개의 베어링용 볼(2)(베어링강 SUJ2제, 직경3/8in), 궤도륜(3)(베어링강 SUJ2제) 및 유지기(4)(황동제)를 조합시킨 것을 산 침지 시험 후의 트러스트 시험용 평판(1)[제1(a)도의 것] 위에 적재시킨 샘플을 트러스트 시험 장치의 정해진 반면(5) 위에 적재하고 상기한 장치의 하중 축(6)에 의해 궤도륜(3)에 하중을 걸면서 하기의 조건으로 도면내에 화살표로 도시한 방향으로 회전시킨다. 그리고 회전 시간 400시간을 상한으로 하여 상기한 트러스트 시험용 평판(1)의 수명을 측정한다. 수명의 판단은 트러스트 시험 장치에 부착된 진동계의 계측치가 일정한 값을 초과하는 시점으로 한다. 또한, 당해 트러스트 시험용 평판(1)에서 시험 후의 회전 주행면의 상태를 관찰한다.
조건
윤활제 : 스핀들유 #60
하중 : 제4(b)도에 도시한 바와 같이 단계적으로 하중을 증가시킨다(100kgf에서 24시간 동안, 250kgf에서 48시간 동안, 400kgf에서 328시간 동안, 합계 400시간)
회전 속도 : 1200rpm
시험 시간 : 최장 400시간
결과를 제5도 및 표 4에 기재한다.
이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 샘플 제4번 및 제5번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 표면 박리[필링(peeling)]를 수반하는 전주(全周) 마모에 의해 100시간 미만에서 파손되어 버린다. 이에 대해 샘플 제1번 내지 제3번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 400 시간의 시험으로 회전 주행면의 박리 등이 발생되지 않으며 산 침지 시험 후에도 강도가 충분한 것을 알 수 있다.
표 4
알칼리 침지 시험
산 침지 시험에서 사용한 것과 동일한 세라믹으로 이루어진 제1(a)도에 도시한 원판 모양의 트러스트 시험용 평판을 80℃로 가열한 35% 수산화칼륨 속에 침지하여 100시간 동안 방치하는 알칼리 침지 시험을 실시하고 침지 전후의 중량으로부터 중량 감율(%)[=(침지 전 중량-침치 후 중량)/침지 전 중량 x 100]을 구한다. 결과를 제6도 및 표 5에 기재한다.
이들 결과를 보면 샘플 제1번 내지 제3번의 각 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 모두 샘플 제4번 및 제5번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 것과 비교하여 중량 감율이 현저하게 작아지는 것을 알 수 있다.
굴곡 강도 시험
산 침지 후의 굴곡 강도 시험에서 사용한 것과 동일한 세라믹으로 이루어진제1(b)도에 도시한 사각 주상의 굴곡 강도 시험용 시험편에 대해서 상기와 동일한 조건으로 알칼리 침지 시험을 실시한 다음, 이의 굴곡 강도를 측정한다. 결과를 알칼리 침지 시험 전의 굴곡 강도의 결과와 함께 제7도 및 표 5에 기재한다. 또한, 제7도에서 각 샘플 좌측의 막대 그래프는 알칼리 침지 시험 전의 굴곡 강도를 나타내고 우측의 막대 그래프는 알칼리 침지 시험 후의 굴곡 강도를 나타낸다.
이들 결과로부터 명백한 바와 같이, 샘플 제5번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험편은 이미 알칼리 침지 시험 전의 단계에서 굴곡 강도가 목표치인 90kgf/㎟를 만족시키지 않는다. 또한, 샘플 제4번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험편은 알칼리 침지 시험 전에는 굴곡 강도가 상기한 목표치(90kgf/㎟ 이상)에 달하고 알칼리 침지 시험에 의해 굴곡 강도가 현저하게 저하되어 목표치를 하회하게 된다. 이에 대해 샘플 제1번 내지 제3번의 각 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험편은 모두 알칼리 침지 시험 전의 단계에서 굴곡 강도가 상기한 목표치에 달하고, 또한 알칼리 침지 시험에 따른 굴곡 강도의 저하가 작으며 알칼리 침지 시험 후에도 상기한 목표치에 달한다.
알칼리 침지 시험 후의 구름 수명 시험
제4(a)도에 도시한 시험 장치를 사용하여 산 침지 후의 구름 수명 시험과 동일한 조건으로 알칼리 침지 시험 후의 트러스트 시험용 평판[제4(a)도]의 수명을 측정하는 동시에 당해 트러스트 시험용 평판의 시험 후의 회전 주행면의 상태를 관찰한다. 결과를 제8도 및 표 5에 기재한다.
이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 샘플 제4번 및 제5번의 소결 재료를소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 모두 200시간 미만에서 파손되어 버린다. 이에 대해 샘플 제1번 내지 제3번의 소결 재료를 소결시킨 세라믹으로 이루어진 시험용 평판은 모두 수명이 300시간을 초과하며 알칼리 침지 시험 후에도 강도가 충분한 것을 알 수 있다.
표 5
실시예 1
샘플 제3번의 소결 재료를 사용하여 일본 공업규격(JIS)에 규정된 호칭 번호 6206 상당의 래디얼 볼 베어링의 내외륜과 볼을 제작하고 이것을 폴리테트라플루오로에틸렌제의 유지기와 조합시킨다. 그리고, 10% 염산+30% 황산 분위기 중에서 래디얼 하중 5kg, 회전 속도 10rpm의 조건으로 연속 회전시킨 바, 4000시간 이상 양호하게 회전하는 것을 확인할 수 있다.
비교실시예 1
샘플 제4번의 소결 재료를 사용하여 일본 공업규격(JIS)에 규정된 호칭 번호6206 상당의 래디얼 볼 베어링의 내외륜과 볼을 제작하고 이것을 폴리테트라플루오로에틸렌제의 유지기와 조합시킨다. 그리고, 실시예 1과 동일한 조건으로 연속 회전시킨 바, 4000시간 이내에 베어링 간극이 커지고 베어링으로서 기능을 다할 수 없게 된다.

Claims (12)

  1. 한 쌍의 궤도륜과 양쪽 궤도륜 사이에 배치된 복수의 전동체 중에서 적어도 전동체가 산화규소와 MgAl2O4스피넬 구조체를 소결 조제로서 함유하는, 질화규소계 소결 재료를 소결시결 세라믹으로 형성되어 있는 구름 베어링(rolling bearing).
  2. 제1항에 있어서, 소결 재료가 α형 질화규소를 함유하는 구름 베어링.
  3. 제1항에 있어서, 소결 재료가, 평균 입자 직경이 0.4 내지 1.5㎛인 질화규소를 함유하는 구름 베어링.
  4. 제1항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 MgAl2O4스피넬 구조체의 점유 비율이 0.5 내지 6중량%인 구름 베어링.
  5. 제1항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 산화규소의 점유 비율이 0.1 내지1중량%인 구름 베어링.
  6. 제1항에 있어서, 소결 재료가 탄화규소를 소결 조제로서 추가로 함유하는 구름 베어링.
  7. 제6항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 탄화규소의 점유 비율이 3 내지 5중량%인 구름 베어링.
  8. 제1항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 소결 조제의 점유 비율이 3 내지 6중량%인 구름 베어링.
  9. 제6항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 소결 조제의 점유 비율비 6 내지 11중량%인 구름 베어링.
  10. 제1항에 있어서, 전동체를 유지하는 유지기(retainer)를 구비하고, 당해 유지기가, 이의 전체가 불소계 수지로 형성되어 있거나, 이의 표면 전체에 불소계 수지의 소성 막이 형성되어 있는 구름 베어링.
  11. 제1항 또는 제6항에 있어서, 소결 재료가 산화티타늄, 산화하프늄, 산화텅스텐, 탄화티타늄, 탄화하프늄 및 탄화텅스텐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성분의 배합을 기타 소결 조제로서 추가로 함유함을 특징으로 하는 구름 베어링.
  12. 제11항에 있어서, 소결 재료의 총량에 대한 기타 성분의 점유 비율이 1중량% 이하인 구름 베어링.
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