(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒの酸化物０．０５〜０．３重量％と、Ｔｉの酸化物０．５重量％以下と、不純物０．１重量％以下と、残部がＡｌ2 Ｏ3から成り、平均結晶粒子径が５μｍ以下の焼結体から成るセラミックス製ガイド部材。
【請求項２】
Ｖの酸化物０．０５〜０．８重量％と、不純物０．１重量％以下と、残部がＡｌ2 Ｏ3から成り、平均結晶粒子径が５μｍ以下の焼結体から成るセラミックス製ガイド部材。
【請求項３】
曲げ強度が５０ｋｇ／ｍｍ２以上で、ビッカース硬度が１７００ｋｇ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックス製ガイド部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば繊維機械用摺動部材、釣具用の糸道、あるいは磁気テープガイドなどとして使用するセラミックス製ガイド部材に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来のガイド部材は、硬質クロムメッキを施した炭素鋼で作られたものが多くみられた。しかしながら、その様なガイドは硬度が低く、硬質物質との接触によりメッキが剥がれ、極めて著しい摩耗を生じたり、錆等の腐食の問題があった。その結果、寿命が短いだけでなく、ガイド部材の摩耗のため繊維や釣糸にダメージを与えるという不都合があった。
【０００３】
そこで、近年ではアルミナ、ジルコニア、炭化珪素等のセラミックス製のガイド部材が用いられている。これらのセラミックスは耐摩耗性、耐食性に優れるため、錆びる心配がなく長期間良好に使用することができる。例えば、特公昭６３−４１５３２号公報には高強度の部分安定化ジルコニアセラミックスを釣糸ガイドに用いることが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアルミナセラミックス製ガイド部材は、主成分であるＡｌ２  Ｏ３  に焼結助剤としてＳｉＯ２  、ＭｇＯ、ＣａＯ等を添加したものであり、強度が３０〜４０ｋｇ／ｍｍ２  程度とやや低かった。そのため、例えば釣具用糸道として用いた場合、割れや欠けが生じやすい等の問題点があった。
【０００５】
またジルコニアセラミックスの場合は、硬度がやや低く、砂や潤滑剤等に含まれるシリカ（ＳｉＯ，ＳｉＯ２  ）等と同程度であるため、案内面にキズが生じやすく糸にダメージを与えてしまう恐れがあった。
【０００６】
さらに、炭化ケイ素セラミックスでは化学的安定性に欠けるため、表面層からシリカ等に異種変化するトライボケミカル的影響の作用で摩耗が比較的大きかった。
【０００７】
以上の様に、従来のセラミックス製ガイド部材は全ての条件を満足するものではなかった。そこで本発明は、以上の問題を解決し、極めて高い耐摩耗性を有する耐久性に優れたセラミックス製ガイド部材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題点について検討を重ねた結果、Ｃｒの酸化物０．０５〜０．３重量％と、Ｔｉの酸化物０．５重量％以下と、不純物０．１重量％以下と、残部がＡｌ2 Ｏ3から成り、平均結晶粒子径が５μｍ以下の焼結体によりセラミックス製ガイド部材を構成すれば良いことを見出した。
また、Ｖの酸化物０．０５〜０．８重量％と、不純物０．１重量％以下と、残部がＡｌ2 Ｏ3から成り、平均結晶粒子径が５μｍ以下の焼結体によりセラミックス製ガイド部材を構成すれば良いことを見出した。
【０００９】
つまり、本発明のセラミックス製ガイド部材は、Ａｌ2 Ｏ3を主成分とするが、Ｃｒの酸化物０．０５〜０．３重量％と、Ｔｉの酸化物０．５重量％以下と、不純物０．１重量％以下とするか、または、Ｖの酸化物０．０５〜０．８重量％と、不純物０．１重量％以下とすることにより、強度、耐摩耗性を高め、かつ低摩擦特性とできるのである。
【００１０】
。
【００１１】
つまりα型のＡｌ２  Ｏ３  と同型の結晶構造（Ｍ２  Ｏ３  型）をもつＴｉ，Ｖ，Ｃｒの酸化物を微量添加すれば、これらの酸化物はＡｌ２  Ｏ３  分子と容易に固溶置換反応し、粒子間結合距離を短縮変形させて結合力を著しく強化することができ、その結果極めて高い耐摩耗性、及び高い強度を得ることができるのである。また、上記酸化物を添加することにより表面粒子形状が特殊な凹凸面となり、これにより低摩擦特性が得られる。
【００１２】
このような効果を奏するためには、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒの酸化物を単独または複合して添加すれば良く、その合計量を０．０５〜０．８重量％とすれば良い。これは０．０５重量％よりも少ないと、上記のような耐摩耗性、強度を高める効果に乏しく、一方０．８重量％よりも多いと逆に強度、耐摩耗性が低下するためである。なお、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒの酸化物のうち特にＣｒの酸化物を用いた場合が最も上記の効果が大きかった。
【００１３】
また、本発明では上記Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒの酸化物とＡｌ２  Ｏ３  以外の不純物を０．１重量％以下と極めて少なくした点が重要である。つまり通常のアルミナセラミックスには焼結助剤として含まれているＳｉＯ２  、ＭｇＯ等の成分や、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ成分等の合計を０．１重量％以下と微量にすることによって、焼結体の強度、耐摩耗性を高くできるのである。
【００１４】
さらに、本発明のセラミックス製ガイド部材は、焼結体の平均結晶粒子径を５μｍ以下とすることによって、強度、耐摩耗性を高くできる。
【００１５】
次に、本発明のセラミックス製ガイド部材の製造方法を説明する。
【００１６】
まず、純度９９％以上、好ましくは純度９９．９重量％以上の高純度で、平均粒径３μｍ以下のアルミナ粉末を用意する。ここで平均粒径３μｍ以下としたのは、３μｍ以上のものを使用すると焼結性が低下し強度が低くなり、また粉末成形時の三重点欠陥が大きくなる等の不具合が生じる為である。
【００１７】
一方、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物粉末は平均粒径５μｍ以下のものが好ましい。上記アルミナ原料に、これらの添加物粉末を合計で０．０５〜０．８重量％だけ添加配合した原料粉末を混合した後、パラフィンワックスを２〜４重量％添加造粒する。得られた原料を公知の方法で所定形状に粉末成形した後、大気雰囲気もしくは真空中にて１４００〜１７００℃にて加熱焼結すれば本発明のセラミックス製ガイド部材を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明実施例を説明する。
【００１９】
高純度アルミナ粉末に、さまざまな量比で添加物を配合し１５時間混合粉砕した。これを乾燥後、パラフィンワックスを４重量％添加し、１．０ｔｏｎ／ｃｍ２  の圧力で加圧成形したものを大気雰囲気にて１５００℃で１時間焼成した。
【００２０】
得られた焼結体を粉砕して、ＩＣＰ（発光分光定量分析装置）により定量分析して得られた値を全て酸化物換算としたものを焼結体組成とした。又、得られた焼結体の表面を研削した後、抗折強度を測定した。また、鏡面研磨した後、ビッカース硬度、摩擦係数の測定および耐摩耗性の評価を行った。
【００２１】
抗折強度はＪＩＳＲ１６０１の３点曲げ試験法に従い、ビッカース硬度の測定はＪＩＳＺ２２４４試験法に従った。
【００２２】
摩擦係数（μ）の測定は図１に示すように、焼結体を直径５ｍｍの円柱体として表面粗さ（Ｒａ）を０．３〜０．５μｍとし、各試料に対して、太さ７５ｄのポリエステル糸を接触角θが９０°となるように接触させ、この糸を１００ｍ／分で摺動させて、試料の前の張力Ｔ１を２０ｇｆとした時の試料の後での張力Ｔ２を測定し、数１のアモントンの法則式から算出した。
【００２３】
【数１】
0003559303.tif 000002
【００２４】
又、耐摩耗性の評価は図２に示すように、リング状とした各試料にナイロンテグス３号の糸を接触させ、１ｋｇの荷重を加えて摺動面に海水を垂らしながら、この糸を３００ｍｍのストロークで、２秒間に１往復の速度で１万回往復させた。その後、各試料の摺動部を２０倍程度の双眼顕微鏡で観察し、摩耗痕跡が確認できないものは○とし、摩耗痕跡は確認できるが深さが１μｍ以下のものは□とし、深さが１μｍ〜３μｍのものは△とし、深さが３μｍ以上のものは×として表した。
【００２５】
これらの結果は表１に示す通りである。
【００２６】
【表１】
0003559303.tif 000003
【００２７】
この結果より、炭化珪素質セラミックスからなるもの（Ｎｏ．１）やジルコニアセラミックスからなるもの（Ｎｏ．２）はいずれも耐摩耗性が悪く、摩擦係数も大きかった。また、本発明の組成のアルミナセラミックスでも、添加物の量が０．８重量％より多いもの（Ｎｏ．３、４）は強度が５０ｋｇ／ｍｍ２  未満と低く耐摩耗性も悪かった。さらに、添加成分として、本発明とは異なる成分を用いたもの（Ｎｏ．７）は強度、耐摩耗性が低かった。
【００２８】
また、サファイアを用いたもの（Ｎｏ．１０）は、強度、耐摩耗性は優れているが、単結晶体であり表面に適度な凹凸が存在しないことから、摩擦係数が大きかった。
【００２９】
これらに対し、本発明の範囲内のもの（Ｎｏ．５、６、８、９）は、いずれも強度が５０ｋｇ／ｍｍ２  以上、ビッカース硬度１７００ｋｇ／ｍｍ２  以上であり、耐摩耗性も高く、摩擦係数も０．３以下と低く、優れた結果であった。
【００３０】
なお、本発明のセラミックス製ガイド部材は各種用途に用いることができる。例えば、釣糸用の糸道や各種繊維機械用糸道、あるいは磁気テープのガイドやその他の線状体のガイドとして用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物を０．０５〜０．８重量％と、不純物０．１％以下と、残部がＡｌ２  Ｏ３  から成り、平均結晶粒子径が５μｍ以下の焼結体によりセラミックス製ガイド部材を構成したことによって、アルミナ本来の高硬度、高耐食性を低下させずに、充分に高い強度、および優れた耐摩耗、摩擦特性を有することができる。この結果、長期に渡り腐食やキズ、摩耗が発生しないセラミックス製ガイド部材を得ることができ、各種用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックス製ガイド部材における、繊維との摩擦係数の測定方法を説明するための図である。
【図２】本発明のセラミックス製ガイド部材における、耐摩耗性を評価する試験方法を説明するための図である。
【図１】
0003559303.tif 000004
【図２】
0003559303.tif 000005