(57)【要約】  【課題】  高い硬度を有するサイアロン焼結体およびこれを用いた耐磨耗性部品を提供する。  【解決手段】  α−サイアロンからなる主相と、β−サイアロンからなる副相とを有する焼結体であって、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度より大きいサイアロン焼結体である。このようなサイアロン焼結体は高強度なものとすることができる。また、前記サイアロン焼結体を用いた耐磨耗性部品は、高い硬度を有することから、高い信頼性を得ることができる。【選択図】  図１
2014003150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−サイアロンからなる主相と、β−サイアロンからなる副相とを有する焼結体であって、前記β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度が前記α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度より大きいことを特徴とするサイアロン焼結体。
【請求項２】
前記β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度が前記α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度の１．３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のサイアロン焼結体。
【請求項３】
前記α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度が５モル％以上１０モル％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のサイアロン焼結体。
【請求項４】
前記α−サイアロンは希土類元素またはカルシウムを固溶してなり、該α−サイアロン中の希土類元素またはカルシウムのモル濃度が１モル％以上３モル％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサイアロン焼結体。
【請求項５】
前記焼結体を断面視した所定の領域における、前記主相の占める面積の比率が６０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサイアロン焼結体。
【請求項６】
窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタンおよび炭化ケイ素の少なくともいずれかを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のサイアロン焼結体。
【請求項７】
前記焼結体を断面視した所定の領域における、前記窒化チタン、前記炭化チタンおよび前記炭化ケイ素のそれぞれの結晶の占める面積の合計の比率が、１．０％以上４５％以下であることを特徴とする請求項６に記載のサイアロン焼結体。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のサイアロン焼結体を用いたことを特徴とする耐磨耗性部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイアロン焼結体およびこのサイアロン焼結体を用いた耐磨耗性部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サイアロン焼結体は機械的特性が高いことから構造用セラミックスとして利用されている。【０００３】
このような機械的特性が高いサイアロン焼結体として、特許文献１では、α−窒化珪素の結晶、式ＹX（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16（式中、ｘは0.3〜２を満足する数である。）で表されるＹα−サイアロンの結晶、式Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Z（式中、ｚは０＜ｚ≦4.2を満足する数である。）で表されるβ−サイアロンの結晶及びＹを含むガラス相からなる高強度サイアロン基焼結体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−233560号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、特許文献１に記載された高強度サイアロン基焼結体よりもさらに高い硬度を有するものが要求されている。【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、さらに高い硬度を有するサイアロン焼結体およびこれを用いた耐磨耗性部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサイアロン焼結体は、α−サイアロンからなる主相と、β−サイアロンからなる副相とを有する焼結体であって、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度より大きいことを特徴とする。【０００８】
また、本発明の耐磨耗性部品は、上記サイアロン焼結体を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のサイアロン焼結体によれば、高い硬度を得ることができる。【００１０】
本発明の耐磨耗性部品は、上記サイアロン焼結体を用いたことから、磨耗しにくく、長寿命の部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のサイアロン焼結体の断面の一例を示す、（ａ）は概略模式図であり、（ｂ）はＡ部の拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態のサイアロン焼結体の断面の一例を示す、（ａ）は概略模式図であり、（ｂ）はＡ部の拡大概略図である。
【００１４】
本実施形態のサイアロン焼結体は、図１に示すように、主相を形成するα−サイアロンの粒状の結晶粒子１と、副相を形成するβ−サイアロンの柱状の結晶粒子２とを有している。これら結晶粒子１同士の間および結晶粒子１と結晶粒子２との間に形成される粒界相３として例えば、窒素，酸素，アルミニウム，珪素およびイットリウムの成分を含むことができるが、本実施形態のサイアロン焼結体は、粒界相３を有していなくても構わない。
【００１５】
また、サイアロン焼結体は不可避不純物を含んでいてもよく、サイアロン焼結体100質量％に対して、不可避不純物を0.5質量％以下含んでいても何等差し支えない。
【００１６】
本実施形態のサイアロン焼結体は、α−サイアロンからなる主相と、β−サイアロンからなる副相とを有する焼結体であって、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度より大きい。
【００１７】
このように、α−サイアロンからなる主相と、β−サイアロンからなる副相とを有してなり、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度よりも大きいことにより、硬度の高いサイアロン焼結体とすることができる。
【００１８】
これは、α−サイアロンが、共有結合性が高いため、α−サイアロンの結晶粒子１自体の硬度が高く、このような硬度の高いα−サイアロンが主相として存在しているからである。
【００１９】
また、β−サイアロンが、α−サイアロンよりもアルミニウムのモル濃度が大きいことにより、β−サイアロンの結晶粒子２のイオン結合性が高く、線膨張係数が大きいため、本実施形態のサイアロン焼結体の作製過程において焼結後に冷却したとき、β−サイアロンの結晶粒子２がその長軸方向に大きく収縮して、この収縮に伴い、図１（ｂ）に示すように、β−サイアロンの結晶粒子２の短軸方向側の端面２ａ（以下、単に端面２ａという）に接するα−サイアロンの結晶粒子１に、圧縮力Ｆが加わることによっても、硬度を高めることができると考えられる。
【００２０】
なお、サイアロン中のアルミニウムのモル濃度によるイオン結合性の変化は、下記に示すPaulingのイオン結合性の関係式（１）式により確認できる。
【００２１】
α−サイアロンおよびβ−サイアロンを含めサイアロンは、Ｓｉ3Ｎ4のＳｉ元素の位置にＡｌ元素、Ｎ元素の位置にＯ元素が置換固溶した化合物であり、Ａｌ元素はＳｉ元素よりも電気陰性度が小さいことから、Ａｌ−Ｏ結合およびＡｌ−Ｎ結合のイオン結合性は、それぞれＳｉ−Ｏ結合およびＳｉ−Ｎ結合のイオン結合性よりも大きくなることが（１）式によって計算できる。すなわち、サイアロン中のアルミニウムのモル濃度によって、Ａｌ−Ｏ結合およびＡｌ−Ｎ結合の割合が変わることとなるため、イオン結合性が変化する。
（Ａｌ元素の電気陰性度：1.5，Ｓｉ元素の電気陰性度：1.8，Ｏ元素の電気陰性度：3.5，Ｎ元素の電気陰性度：3.0）
ＰAB＝1-ｅｘｐ｛-１／４×（χA−χB）2｝                                （１）
χA，χB：Ａ元素，Ｂ元素の電気陰性度
ＰAB    ：Ａ−Ｂ結合のイオン結合性
ここで、α−サイアロン、β−サイアロンの同定は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いればよい。また、α−サイアロン中およびβ−サイアロン中のそれぞれのアルミニウムのモル濃度は、リートベルト法により得られた組成式から算出できるほか、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて定量化してもよい。
【００２２】
本実施形態のサイアロン焼結体は、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度の1.3倍以上であることが好適である。
【００２３】
上記構成であると、α−サイアロンの結晶粒子１およびβ−サイアロンの結晶粒子２の各線膨張係数の差が大きくなるため、圧縮力Ｆが大きくなり、さらに高い硬度のサイアロン焼結体を得ることができる。さらに、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度は、α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度の1.5倍以上であると硬度をより高めることができる。
【００２４】
また、本実施形態のサイアロン焼結体は、α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度が５モル％以上10モル％以下であることが好適である。主相であるα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度が５モル％以上10モル％以下であるときには、イオン結合性を失うことなく共有結合性が高くなるため、サイアロン焼結体の硬度をさらに高めることができる。
【００２５】
また、本実施形態のサイアロン焼結体は、主相に希土類元素またはカルシウムを固溶してなり、主相中の希土類元素またはカルシウムのモル濃度が１モル％以上３モル％以下であることが好適である。上述した構成を満たしているときには、高温で焼結した後、室温に冷却する際に希土類元素またはカルシウムに起因する圧縮力がα−サイアロンの結晶粒子１に作用した状態となるので、この結晶粒子１が容易に脱粒しにくく、耐磨耗性を向上させることができる。さらにα−サイアロンのイオン結合性が低くなる、すなわち共有結合性が高くなるため、より高い硬度を有するサイアロン焼結体とすることができる。なお、主相に希土類元素またはカルシウムが固溶しているかどうかは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認すればよい。
【００２６】
また、α−サイアロンが主相であるかどうかは、焼結体を断面視した所定の領域における、主相が占める面積の比率が50％以上であればよく、主相が占める好ましい面積の比率としては60％以上90％以下である。主相が占める面積の比率が上記範囲であれば、共有結合性の高いα−サイアロンの結晶粒子１とイオン結合性の高いβ−サイアロンの結晶粒子２との存在比率の最適化が図られ、より高い硬度のサイアロン焼結体を得ることができる。
【００２７】
なお、所定の領域とは、サイアロン焼結体を研磨して得られた研磨面から、縦および横がそれぞれ15μｍ〜20μｍ，20μｍ〜30μｍの範囲を指定し、この範囲を所定の領域とすればよく、主相が占める面積の比率は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて倍率を4000倍〜6000倍として撮影した画像を、画像解析ソフト（Ａ像くん：：旭化成エンジニアリング（株）製）で解析することで求めれることができる。
【００２８】
特に、希土類元素はランタノイド系元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂおよびＬｕ）であることが好適であり、特に、イットリウム（Ｙ），エルビウム（Ｅｒ），イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）の少なくとも１種であることが好適である。これは、イットリウム（Ｙ）を含むときには、粒界相にＹＡＧ（３Ｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3）が析出しやすく、ＹＡＧ（３Ｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3）が析出すると、高温に曝しても強度が低下しにくくなるからである。また、周期表第３族元素の中でイオン半径が小さい元素であるエルビウム（Ｅｒ），イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）を含むときには、α−サイアロンおよびβ−サイアロンを構成する元素であるＳｉ，ＯおよびＮとの結合が強くなるため、フォノンの伝達および熱伝導率を高くすることができるからである。また、エルビウム（Ｅｒ），イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）を含むときには、Ｓｉ，ＯおよびＮとの結合が強いために熱エネルギーによる格子振動が小さく、温度変化による体積膨張が小さくなるため、熱膨張係数を小さくすることができ、耐熱衝撃特性を高くすることができるからである。
【００２９】
また、本実施形態のサイアロン焼結体によれば、窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタンおよび炭化ケイ素の少なくともいずれかを含有することが好適である。このように、窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタンおよび炭化ケイ素の少なくともいずれかを含有することにより、さらに硬度の高いサイアロン焼結体を得ることができる。
【００３０】
ここで、窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタンおよび炭化ケイ素は、組成式でＴｉＮ，Ｔｉ2Ｎ，ＴｉＣ，ＴｉＣxＮ1-x（固溶量ｘは、例えば、0.01≦ｘ≦0.08を満足する値である。），ＳｉＣで表されるものである。そして、これらがサイアロン焼結体に存在するときには、0.5〜50μｍ、望ましくは２〜20μｍの粒子として焼結体中に点在していることが好適である。これらの粒子はβ−サイアロンよりも硬度の高い粒子であるために、焼結体の硬度を高めることができる。中でもＴｉＮはサイアロン焼結体の焼結性を向上させる効果もあり、より好適である。
【００３１】
また、硬度を高めるためには、サイアロン焼結体の前述した所定の領域において、窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタンおよび炭化ケイ素の粒子が占める面積の合計の比率が、1.0％以上35％以下であることがよく、さらには10％以上30％以下であることがより好適である。なお、硬度であれば、表面における上述した粒子の面積を求めるべきところであるが、ＳＥＭ等を用いての測定上、所定の領域と表面における粒子の存在状態は同じものとみなす。
【００３２】
また、本実施形態のサイアロン焼結体は、硬度に優れたものであるが、具体的には、16.0ＧＰａ以上のビッカース硬度（Ｈｖ）を有する。このような優れた硬度を有するサイアロン焼結体は、表面に傷が入りにくくなるため、ガラスまたは金属からなる塵埃のような硬度の高い物質と接触しても表面に容易に傷が生じにくい。この表面のビッカース硬度（Ｈｖ）はＪＩＳ  Ｒ  1610−2003に準拠して測定することができ、特に、ビッカース硬度（Ｈｖ）は、17.6ＧＰａ以上であることが好適である。
【００３３】
また、本実施形態の耐磨耗性部品は、本実施形態の高い硬度を有するサイアロン焼結体を用いたことから、摺接させても表面に傷が入りにくいため、長期間に亘って使用することができ信頼性が高い。なお、耐磨耗性部品が釣糸用ガイドリングである場合には、その表面を透明な耐磨耗性の高い膜、例えば、非晶質硬質炭素からなる膜で被覆して、耐磨耗性をさらに向上させてもよい。
【００３４】
また、サイアロン焼結体を、身に付けて用いる場合は、軽い方が一般的に好まれるため、本実施形態のサイアロン焼結体では、その見掛け密度が3.4ｇ／ｃｍ3以下（０ｇ／ｃｍ3を除く）であることが好適であり、この見掛け密度はＪＩＳ  Ｒ  1634−1998に準拠して測定すればよい。また、水銀，ニッケル，錫，亜鉛およびパラジウム等のアレルギー金属は、皮膚に長時間触れると、皮膚が炎症を起こすおそれがあるので、その含有量は少ない方が好適で、これらアレルギー金属はサイアロン焼結体100質量％に対して、それぞれの含有量は0.1質量％以下であり、合計で0.5質量％以下であることが好適である。このようなアレルギー金属の含有量は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）発光分光分析法で測定することができる。
【００３５】
次に、本実施形態のサイアロン焼結体および該サイアロン焼結体を用いた耐磨耗性部品の製造方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、β化率が50％未満であって、組成式がＭX（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16（式中、固溶量ｘは0.3≦ｘ≦２を満足する値である。Ｍは、希土類元素，カルシウム，マグネシウム，ナトリウムまたはリチウムである。）であるα−サイアロンの粉末を、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミルまたはアトライター等に供給して湿式混合し、粉砕してスラリーとする。特に、α−サイアロンの粉末のβ化率は、10％以下であることが好適である。
【００３７】
ここで、α−サイアロンの粉末の粉砕で用いるボールは、α−サイアロン，β−サイアロン，窒化珪素質，ジルコニア質およびアルミナ質等の各種焼結体からなるボールを用いることができるが、不純物が混入しにくい材質、あるいは同じ材料組成のα−サイアロン焼結体，β−サイアロン焼結体または窒化珪素質焼結体からなるボールが好適である。
【００３８】
なお、α−サイアロンの粉末の粉砕は、粒度分布曲線の累積体積の総和を100％としたときの累積体積が50％となる粒径（Ｄ50）および90％となる粒径（Ｄ90）がそれぞれ0.7μｍ以下，0.8μｍ〜1.2μｍとなるまで粉砕することが、焼結性の向上の点から好適である。なお、粉砕によって得られる粒度分布は、ボール等の外径，ボール等の量，スラリーの粘度または粉砕時間等で調整することができる。
【００３９】
また、パラフィンワックスやポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機バインダをα−サイアロンの粉末100質量％に対して１質量％以上10質量％以下でスラリーに混合することが、成形性を良好にするために好適である。さらに、分散性を高めるために分散剤を添加することが好適である。なお有機バインダを添加する前にスラリーの脱鉄を行なっておくことが好適である。
【００４０】
また、希土類元素を固溶してなり、α−サイアロン中の希土類元素またはカルシウムのモル濃度が１モル％以上３モル％以下であるサイアロン焼結体を得るには、上記組成式におけるＭを希土類元素またはカルシウムとし、固溶量ｘは0.28≦ｘ≦0.87を満たすα−サイアロンの粉末を用いればよい。
【００４１】
また、窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタン，および炭化ケイ素の少なくともいずれかを含有させるためには、0.5〜50μｍ、望ましくは２〜20μｍのＴｉＮ、Ｔｉ2Ｎ、ＴｉＣ、ＴｉＣxＮ1-x（固溶量ｘは、例えば、0.01≦ｘ≦0.08を満足する値である。）、ＳｉＣの粉末の少なくともいずれかをα−サイアロンの粉末に添加すればよい。また、ＴｉＯ2の粉末を添加しても後述の焼結後に窒化チタンとなるためかまわない。
【００４２】
次に、篩いにスラリーを通して異物を除去した後に、このスラリーを噴霧乾燥して、顆粒にする。
【００４３】
得られた顆粒を所望の金型、ゴム型等に充填し、一軸加圧法や冷間静水圧加圧法（ＣＩＰ）により加圧して成形体とする。成型時の加圧力は50〜300ＭＰａが好適である。成形後に切削加工等によって、さらに所望の形状に近づける方が望ましい。また、ベアリング用ボール等の球状体としてサイアロン焼結体が用いられる場合には、所定の成形型に顆粒を充填し、一軸加圧法により加圧し、この加圧された顆粒をシート状ゴムに内包し、冷間静水圧加圧法（ＣＩＰ）により加圧して成形体とする。
【００４４】
得られた成形体は、窒素雰囲気中または真空雰囲気中などで必要に応じて脱脂する。脱脂温度は添加した有機バインダの種類によって異なるが、900℃以下がよく、特に500℃以上800℃以下とすることが好適である。また大気中で脱脂する場合はα−サイアロン粉末の酸化防止のために600℃以下が望ましい。
【００４５】
次に、焼成炉内に成形体を配置して焼成する。温度については、室温から300〜1000℃までは真空雰囲気中にて昇温し、その後、窒素ガスを導入して、窒素分圧を10〜2000ｋＰａに維持する。そして、1000〜1400℃付近で、上記含有成分が固相反応を経て、液相成分を形成し、例えば、1400℃以上1500℃未満で、保持時間を１〜５時間として熱処理する。
【００４６】
本実施形態のサイアロン焼結体の製造方法においては、このβ化が始まる1400℃以上1500℃未満の温度で１〜５時間保持する熱処理を行なうことにより、焼結過程品の表面にβ−サイアロン層が形成されることとなる。そして、この後の焼成工程において、焼結過程品の内部のα−サイアロンからβ化したβ−サイアロンは、α−サイアロンよりもアルミニウムのモル濃度が大きくなる。
【００４７】
ここで、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度の1.3倍以上であるサイアロン焼結体を得るには、例えば、組成式がＭ0.5（Ｓｉ9.7，Ａｌ2.3）（Ｏ，Ｎ）16（Ｍは、希土類元素，カルシウム，マグネシウム，ナトリウムまたはリチウムである。）であるα−サイアロンの粉末を用いて、温度および保持時間をそれぞれ1400℃以上1500℃未満，1.5〜５時間とし、熱処理すればよい。また、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度をα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度の1.5倍以上とするためには、1400℃以上1500℃未満，３〜５時間として熱処理すればよい。
【００４８】
そして、熱処理後にさらに昇温を続け、最高温度を1700℃以上1800℃未満として、３〜14時間保持して焼成する。そして、研削加工を行なうことにより、本実施形態のサイアロン焼結体を得ることができる。なお、表面にβ−サイアロン層を有するサイアロン焼結体は、針状結晶であるβ−サイアロンを表面に有しているため、破壊靭性に優れたサイアロン焼結体である。また、内部は硬度が高いものであるため、曲げ強度にも優れたサイアロン焼結体ともいうことができる。
【００４９】
焼結体を断面視した所定の領域における、主相の占める面積の比率が60％以上90％以下であるサイアロン焼結体を得るには、例えば、最高温度の保持時間を８〜12時間とすればよい。
【００５０】
また、成形体の配置方法として、成形体を窒化珪素または炭化珪素を主成分とする粉末または、これらの粉末のいずれかにカーボン粉末を適宜添加した粉末と一緒に配置する方法を用いれば、電気炉において大気中で焼成することができる。このような方法を用いると、成形体と一緒にそれら粉末を配置したことにより、大気中の酸素ガスは前記粉末と化学反応することにより消費され、実質的に焼成雰囲気は窒素雰囲気となる。
【００５１】
そして、ベアリングボールとしてサイアロン焼結体が用いられる場合は、得られた焼結体を、例えば、直径不同（variation of ball diameter）が0.1μｍ、真球度が0.1μｍ、算術平均粗さ（Ｒａ）が0.003μｍとなるようにバレル研磨、ボール研磨等の仕上げ加工を順次施すことにより、本実施形態の耐磨耗性部品の一例であるベアリングボールを得ることができる。なお、直径不同、真球度および算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  1501−2009に準拠して測定すればよい。
【００５２】
一方、釣糸用ガイドリングとしてサイアロン焼結体が用いられる場合には、所定の成形型に顆粒を充填して、成形圧力を50ＭＰａ以上200ＭＰａ以下として一軸加圧法により加圧し、必要に応じて、上述した方法と同じ方法で、脱脂する。焼成についても、上述した方法と同じ方法で行ない、得られた焼結体の装飾的価値が求められる面（以下、装飾面という。）をバレル研磨することにより、本実施形態の耐磨耗性部品の一例である釣糸用ガイドリングを得ることができる。
【００５３】
なお、このような装飾面に開口する気孔は、その開口部の最大径を30μｍ以下にすることが好適である。開口部の最大径をこの範囲にすることで、装飾面に開口した気孔内への異物や汚染物等の凝着を低減し、耐磨耗性を損ねないようにすることができる。釣糸用ガイドリングの装飾面に開口する気孔の開口部の最大径を30μｍ以下とするためには、成形圧力を150ＭＰａ以上200ＭＰａ以下とすればよい。
【００５４】
耐磨耗性部品の形状が複雑な形状の場合には、予め乾式加圧成形法，冷間静水圧加圧成形法，押し出し成形法若しくは射出成形法等によってブロック形状または製品形状に近い形状に成形し、これを焼結した後に、製品形状になるように研削加工を施した後、順次ラップ加工，バレル研磨を行なってもよく、あるいは最初から射出成形法によって製品形状とし、焼成後に、順次ラップ加工およびバレル研磨を行なってもよい。
【００５５】
ここで、装飾面の算術平均高さ（Ｒａ）を0.03μｍ以下とすることが好適で、装飾面の算術平均高さ（Ｒａ）を0.03μｍ以下にするには、バレル研磨すればよく、回転バレル研磨機を用い、メディアとしてグリーンカーボランダム（ＧＣ）を回転バレル研磨機に投入し、湿式で24時間以上行なえばよい。
【００５６】
なお、装飾面の算術平均高さ（Ｒａ）はＪＩＳ  Ｂ  0601−2001に準拠して測定すればよく、測定長さおよびカットオフ値をそれぞれ５ｍｍおよび0.8ｍｍとし、触針式の表面粗さ計を用いて測定する場合であれば、例えば、耐磨耗性部品の装飾面に触針先端半径が２μｍの触針を当て、触針の走査速度は0.5ｍｍ／秒に設定し、この測定で得られた５箇所の平均値を算術平均高さ（Ｒａ）の値とする。
【００５７】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００５８】
α化率100％であって、組成式が表１および表２に示されるα−サイアロンの粉末を振動ミルに供給して湿式混合し、粉砕、脱鉄してスラリーとした。またスラリーにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の有機バインダをα−サイアロンの粉末100質量％に対して６質量％混合した。【００５９】
次に、ＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が200のメッシュの篩いにスラリーを通し、異物を除去した後に、このスラリーを噴霧乾燥して、顆粒にした。【００６０】
そして、所定の成形型に顆粒を充填して、成形圧力を50ＭＰａとして一軸加圧法により加圧した後、成形圧力を300ＭＰａとして冷間静水圧加圧法（ＣＩＰ）により成形した。【００６１】
そして、焼成炉内に得られた成形体を配置して焼成した。温度については、室温から800℃までは真空雰囲気中にて昇温し、その後、窒素ガスを導入して、窒素分圧を1000ｋＰａに維持し、昇温を続けた。そして、表１および表２に示す温度および保持時間で、熱処理した後、さらに昇温を続け、焼成温度を1750℃として、10時間保持して、試料Ｎｏ．１〜44を作製した。【００６２】
そして、Ｘ線回折法を用いて、各試料を構成する相を同定し、リートベルト法を用いて、各相を構成するα−サイアロンおよびβ−サイアロンの組成式をそれぞれ決定した。また、決定した組成式からα−サイアロンおよびβ−サイアロン中のアルミニウムの各モル濃度Ｍα，Ｍβを算出した。【００６３】
また、各試料のビッカース硬度をＪＩＳ  Ｒ  1610−2003に準拠し、試験力およびその保持時間をそれぞれ9.8Ｎ，15秒として測定した。【００６４】
各相を構成するα−サイアロンおよびβ−サイアロンの組成式、α−サイアロンおよびβ−サイアロン中のアルミニウムの各モル濃度Ｍα，Ｍβ，α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαに対するβ―サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβの比率Ｍ、およびビッカース硬度の値を表１，表２に示す。【００６５】
【表１】
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【００６６】
【表２】
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【００６７】
表１および表２に示すように、試料Ｎｏ．２〜11，13〜22，24〜33および35〜44は、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度がα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度より大きいことから、ビッカース硬度Ｈｖが16.4ＧＰａ以上と高いことがわかる。【００６８】
また、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβがα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαの1.3倍以上である試料Ｎｏ．２，４〜９，13，15〜20，24，26〜31，35および37〜42はビッカース硬度Ｈｖが17.5ＧＰａ以上と高かった。【００６９】
また、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβがα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαの1.5倍以上である試料Ｎｏ．２，４，７〜９，13，15，18〜20，24，26，29〜31，35，37および40〜42はビッカース硬度Ｈｖが18.4ＧＰａ以上とさらに高く、モル濃度Ｍβがモル濃度Ｍαの1.5倍以上であることにより、硬度が高まる傾向にあることがわかった。【００７０】
さらに、α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαが５モル％以上10モル％以下である試料Ｎｏ．２，４〜10，13，15〜21，24，26〜32，35および37〜43は、ビッカース硬度Ｈｖが17.0ＧＰａ以上となり、モル濃度Ｍαが５モル％以上10モル％以下であることにより、硬度が高まる傾向にあることがわかった。【００７１】
またさらに、β−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβがα−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαの1.5倍以上で、α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαが５モル％以上10モル％以下である試料Ｎｏ．２，４，７〜９，13，15，18〜20，24，26，29〜31，35，37および40〜42はビッカース硬度Ｈｖが18.4ＧＰａ以上となり硬度が特に高まる傾向があることがわかった。
【実施例２】
【００７２】
α化率100％であって、組成式が表３に示されるα−サイアロンの粉末を振動ミルに供給して湿式混合し、粉砕、脱鉄してスラリーとした。【００７３】
そして、焼成炉内に成形体を配置し、窒素ガスを導入して、窒素分圧を1000ｋＰａに維持し、昇温を続けるまでは、実施例１に示した手順と同じ手順を採用した。そして、温度および保持時間をそれぞれ1490℃，４時間として、熱処理した後、さらに昇温を続け、焼成温度を1750℃として、10時間保持した。【００７４】
そして、実施例１に示した方法と同様にして各相を構成するα−サイアロンおよびβ−サイアロンの組成式、α−サイアロンおよびβ−サイアロン中のアルミニウムの各モル濃度Ｍα，Ｍβ，α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαに対するβ―サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβの比率Ｍ、およびビッカース硬度Ｈｖの値を求めた。また、α−サイアロン中に希土類元素またはカルシウムが固溶しているか否かは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認し、固溶している希土類元素またはカルシウムのモル濃度については、α−サイアロンの組成式から求めた。なお、これらの結果を表３に示す。【００７５】
【表３】
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【００７６】
表３に示すように、α−サイアロンが希土類元素またはカルシウムを固溶してなり、α−サイアロン中の希土類元素またはカルシウムのモル濃度が１モル％以上３モル％以下である試料Ｎｏ．46〜48，51〜53，54〜58および61〜63は、ビッカース硬度Ｈｖが18.1ＧＰａ以上となり、この範囲を外れる試料Ｎｏ．45，49，50，54，55，59，60および64よりも硬度が高まる傾向にあることがわかった。
【実施例３】
【００７７】
α化率100％であって、組成式が表４に示されるα−サイアロンの粉末を振動ミルに供給して湿式混合し、粉砕、脱鉄してスラリーとした。【００７８】
そして、焼成炉内に成形体を配置し、窒素ガスを導入して、窒素分圧を1000ｋＰａに維持し、昇温を続けるまでは、実施例１に示した手順と同じ手順を採用した。そして、温度を1490℃とし，表４に示す時間で熱処理した後、さらに昇温を続け、焼成温度を1750℃として、10時間保持した。そして、実施例１に示した方法と同じ方法で各相を構成するα−サイアロンおよびβ−サイアロンの組成式、α−サイアロンおよびβ−サイアロン中のアルミニウムの各モル濃度Ｍα，Ｍβ，α−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍαに対するβ−サイアロン中のアルミニウムのモル濃度Ｍβの比率Ｍ、およびビッカース硬度の値を求めた。【００７９】
また、得られた焼結体を研磨して得られた研磨面から、縦および横をそれぞれ17.5μｍ，25μｍとして、α−サイアロンが主相であることを確認した。なお、主相が占める面積は、走査型電子顕微鏡を用いて、倍率を5000倍として、研磨して得られた断面の画像を解析することによって求めた。【００８０】
【表４】
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【００８１】
表４に示すように、主相の占める面積の比率が60％以上90％以下である試料Ｎｏ．66〜68，71〜73および76〜78は、ビッカース硬度Ｈｖが18.2ＧＰａ以上となり、硬度が高まる傾向にあることがわかった。
【実施例４】
【００８２】
α化率100％であって、組成式が実施例２、表３の試料Ｎｏ．62に示されるＣａ0.5（Ｓｉ10.55，Ａｌ1.45）（Ｏ0.9，Ｎ15.1）であるα−サイアロンの粉末に対して、表６に示すような平均粒径が３μｍのＴｉＮ粉末，平均粒径が８μｍのＴｉＣＮ粉末，平均粒径が20μｍのＴｉＣ粉末，平均粒径が2.1μｍのＳｉＣ粉末をそれぞれ25体積％となるように添加し、実施例２と同じ手順で試料Ｎｏ．80〜84を作製した。なお焼結体にこれらの粉末の粒子が存在していることをＸ線開設装置（ＸＲＤ）を用いて確認した。【００８３】
そして、実施例２に示した方法と同様にしてビッカース硬度の値を求めた。これらの結果を表５に示す。【００８４】
【表５】
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【００８５】
その結果、焼結体中にＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣ，ＳｉＣが存在した試料Ｎｏ．80〜83はビッカース硬度Ｈｖが18.9ＧＰａ以上となり、硬度が高まる傾向にあることがわかった。
【符号の説明】
【００８６】
１：主相
２：副相
３：粒界相
【図１】
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【国際調査報告】
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