(57)【要約】【課題】摺動装置における動圧部を構成する一対の部材間で火花放電の発生しやすく、長期の使用にともなって表面に脱粒が生じやすい。【解決手段】動圧発生部を生成する一対の部材の双方が、酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、酸化アルミニウムの結晶粒に炭化チタンの結晶粒が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなり、上記部材の体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下であり、かつ、前記一対の部材の体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動圧を生成する一対の部材の双方が、酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、酸化アルミニウムの結晶粒に炭化チタンの結晶粒が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなり、上記部材のいずれの体積固有抵抗値も１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下であり、かつ、各部材の体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
一対の部材の双方が、酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、酸化アルミニウムの結晶粒に炭化チタンの結晶粒が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなり、前記酸化アルミニウムの結晶粒の面に対し前記独立して形成された炭化チタンの結晶粒が突出していることを特徴とする摺動装置。
【請求項３】
前記酸化アルミニウム結晶粒内の炭化チタン結晶粒の最大結晶粒径が１．０μｍ未満であり、前記独立して形成される炭化チタンの平均結晶粒径が１．０〜１０．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の摺動装置。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム結晶粒内の炭化チタン結晶粒の突出高さが、前記酸化アルミニウムの結晶粒の高さと同等もしくは高く、かつ、前記独立して形成された炭化チタンの結晶粒の高さより低いことを特徴とする請求項２又は３に記載の摺動装置。
【請求項５】
前記一対の部材の双方の平均結晶粒径が１．０〜５．０μｍで、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摺動装置。
【請求項６】
上記一対の部材により動圧を生成する動圧軸受であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の摺動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の摺動装置に用いる一対の部材がラジアル軸受部またはスラスト軸受部からなり、少なくとも前記ラジアル軸受部またはスラスト軸受部が外気と遮断されるように構成され、その遮断された内部に不活性ガスまたは実質的に水分を含まない気体が充填されたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械、工作機械、ＯＡ機器等において使用される摺動装置に関し、特に、ハードディスクドライブ（以下単にＨＤＤと称す）、レーザービームプリンタ（以下単にＬＢＰと称す）のポリゴンミラーなどに利用される動圧軸受などの摺動装置及びその摺動装置を用いたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器等に内包されるモータ用の軸受として摺動装置であるセラミックス製の動圧軸受が多用されつつある。かかる従来の動圧軸受の構造を図７に示す。動圧軸受１０１は、シャフト１０２、スリーブ１０３、スラスト１０４からなり、シャフト１０２はスリーブ１０３の中空部に配置され、端部でスラスト１０４と連結している。シャフト２の表面１０２ａにはラジアル方向の動圧を発生する動圧発生溝１０２ｂが形成されており、浮上時には隙間１０５に動圧が発生し、スリーブ１０３の内径と一定の距離を保った状態で回転する。また、スラスト１０４の表面１０４ａにはスラスト方向の動圧を発生する動圧発生溝１０４ｂ、１０４ｃが形成されており、浮上時には隙間１０６に動圧が発生し、スリーブ１０３の端面と一定の距離を保った状態で回転する構造である。
【０００３】
このような構造の動圧軸受に用いられる材質としては、例えば、特許文献１に動圧を生成する部材の材質として、酸化アルミニウム質セラミックス、ジルコニア質セラミックス若しくは窒化珪素質セラミックスからなる基質中に、炭化タングステン、炭化珪素、導電性酸化物等の導電性無機化合物が１５〜７０体積％含有する複合セラミックスを用いたものが示されている。
【０００４】
特許文献１によれば、動圧を生成する部材であるセラミックスの電気抵抗率を１０６Ω・ｃｍ以下とすることにより、部材の帯電を防止し、静電気力による部材同士のリンキング（くっつき）を防止するものである。
【０００５】
また、特許文献２に、ヤング率が３００ＧＰａ以上で、体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下のＡｌ２Ｏ３を主成分とし、２０質量％以上のＴｉＣを含むＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス等からなる焼結体を動圧軸受に用いたものが示されている。
【０００６】
特許文献２によれば、動圧を生成する部材をＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス等とし、ヤング率を３００ＧＰａ、体積固有抵抗値を１０６Ω・ｃｍ以下とすることにより、部材の変形を抑えるだけでなく、耐摩耗性、自己潤滑性にすぐれ、部材に発生した静電気を速やかに逃がすことができるというものである。
【０００７】
さらに、特許文献３には、セラミックス製動圧軸受が０．１〜２０質量％の遊離炭素を含み、体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍ以下の焼結体からなり、焼結体がＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＣ、ＴｉＮ、及びＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣの少なくとも一種以上であることが示されている。
【０００８】
特許文献３によれば、０．１〜２０質量％の遊離炭素を含むことにより、軸受部材に自己潤滑性を持たせるとともに適度な導電性を付与し帯電を防止することが示されている。
【０００９】
また、特許文献４にはセラミックス製摺動部品として金属窒化物が互いに化学的に結合した気孔率５〜３０％の導電性反応焼結セラミックスから構成される部材であって、電気抵抗率が１０−３Ω・ｃｍ以下とすることで帯電防止機能を持たせていることが示されている。
【特許文献１】特開２００２−２４１１７２号公報
【特許文献２】特開平８−１２１４６７号公報
【特許文献３】特開平８−１５２０２０号公報
【特許文献４】特開平３−７５２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図７に示す従来の動圧軸受１０１を構成するいずれのセラミックスも電気抵抗率を低くしているために、動圧軸受１０１を構成する部材同士の摩擦による帯電、周辺部材の動作や装置の梱包・取り出し等の種々の要因により電位差が発生したとき、部材の隙間で火花放電が発生しやすくなり回転が安定しないという課題があった。この現象は全体として小型化した場合に顕著に表れるものである。
【００１１】
すなわち、火花放電が生じると、その衝撃により動圧軸受１０１のシャフト１０２の回転がぶれて不安定になるとともに、火花放電個所の結晶粒が脱落してパーティクルとなり、このパーティクルが動圧軸受１０１の隙間１０５、１０６に侵入して噛み込みが生じ、回転が安定しないものであり、最悪の場合にはモータがストップするということがあった。
【００１２】
また、このようにして発生したパーティクルが動圧軸受１０１の隙間から電子機器の内部に飛散すると、電子回路や部品に付着し、誤動作の要因になることが懸念されていた。さらに、火花放電が生じた際に発生する電磁波が電子機器の誤動作を誘発するという課題もあった。
【００１３】
さらに、従来から提案されてきた動圧軸受１０１は、体積固有抵抗値が低いため、火花放電が生じないように設計がなされてきたが、近年、モバイル環境においても動圧軸受が用いられる状況となりつつあり、振動により回転中の軸受部材が接触して帯電し、火花放電が発生しやすくなっているため、これを改善することが急務となっていた。
【００１４】
一方、従来の動圧軸受１０１に用いられてきた部材として、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスを用いることは良く知られている（例えば、特許文献２、３）。このセラミックスを用いると、摺動性、自己潤滑性にすぐれた特性を有することから、安定した動圧特性が得られ、信頼性の高い動圧軸受が得られるものである。
【００１５】
しかしながら、自動車のように稼働雰囲気が高温で、かつ、温度変化，機械的な振動も激しい環境下で使用する場合には、熱的・機械的振動が激しくなるために、部材に熱膨張が生じ、動圧軸受１０１のシャフト１０２やスリーブ１０３同士の隙間が変化するだけでなく、激しい振動等によって部材同士の摩擦が高まり、特に、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスの結晶の中に占める面積比率が高い酸化アルミニウムの結晶粒子の摩耗が激しくなることから、動圧特性が低下し、モータの回転特性が低下するという課題を有していた。
【００１６】
さらに、動圧軸受１０１に形成する動圧発生溝１０２ｂ、１０４ｂ、１０４ｃは、大型のものである場合、精度はあまり要求されないが、現在の小型ハードディスクに用いられる小型のモータは、動圧特性を向上させるためにも厳しい寸法精度が要求される。しかしながら、動圧発生溝の寸法精度を向上させるためには、結晶粒径を大きくするか、焼結助剤を添加することで、セラミックスの加工性を向上させるが、逆に、動圧発生溝１０２ｂの溝内面と表面１０２ａの境界線となるエッジ部などにおける耐チッピング性が悪くなり、例え、精度良く形成したとしても、軸受の使用中にチッピングが発生しやすくなり動圧特性を安定させることも困難であった。
【００１７】
本発明は上述の課題に鑑みて案出されたものであり、火花放電を有効に抑えることで、回転を安定させることができる動圧軸受及びそれを用いたモータを提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、過酷な環境下で使用しても摺動性、自己潤滑性に優れ、信頼性が向上した摺動装置及びそれを用いたモータを提供することにある。
【００１９】
さらに、本発明の他の目的は、機械加工時の耐チッピング性がよく、加工後の表面品位に優れるとともに、熱伝導率を向上させた摺動装置及びそれを用いたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題を解決するために、本発明の動圧軸受は、動圧を生成する一対の部材の双方が、酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、酸化アルミニウムの結晶粒に炭化チタンの結晶粒が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなり、上記部材のいずれの体積固有抵抗値も１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下であり、かつ、各部材の体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、前記酸化アルミニウムの結晶粒の面に対し前記独立して形成された炭化チタンの結晶粒が突出していることを特徴とする。
【００２２】
さらに、前記酸化アルミニウム結晶粒内の炭化チタン結晶粒の最大結晶粒径が１．０μｍ未満であり、前記独立して形成される炭化チタンの平均結晶粒径が１．０〜１０．０μｍであることを特徴とする。
【００２３】
またさらに、前記酸化アルミニウム結晶粒内の炭化チタン結晶粒の突出高さが、前記酸化アルミニウムの結晶粒の高さと同等もしくは高く、かつ、前記独立して形成された炭化チタンの結晶粒の高さより低いことを特徴とする。
【００２４】
また、前記一対の部材の双方の平均結晶粒径が１．０〜５．０μｍで、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であることを特徴とする。
【００２５】
そして、本発明のモータは、摺動装置に用いる一対の部材がラジアル軸受部またはスラスト軸受部から構成される動圧軸受けであり、少なくとも前記ラジアル軸受部またはスラスト軸受部が外気と遮断されるように構成され、その遮断された内部に不活性ガスまたは実質的に水分を含まない気体が充填されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
このように本発明の摺動装置によれば、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなる部材の双方の体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下であり、かつ、その各部材の体積固有抵抗値の差を１０５Ω・ｃｍ以下としたことにより、部材が何らかの理由で帯電した場合でも、部材間で火花放電が生じにくくなるとともに、部材間における電位差が大きくなることを防止し、これらの相乗効果により部材間の火花放電を抑制することが可能となる。
【００２７】
このような火花放電の発生を抑制することにより、特に動圧軸受は火花放電の衝撃による回転のぶれが抑制される。また、火花放電により部材表面から結晶粒が脱落し、パーティクルが発生することを防止し、さらに、火花放電に伴って発生する電磁波による電子機器の誤動作を防止する効果も得られる。
【００２８】
また、酸化アルミニウムを主成分とし、微量の炭化チタンを含有すると、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣセラミックスの結晶の中に占める酸化アルミニウムの面積比率が高くなるが、本発明では、酸化アルミニウムの結晶粒の面に対し、独立して形成された炭化チタンの結晶粒が突出していることにより、例えば、動圧軸受の動圧を生成する部位において、炭化チタン結晶粒がコロ的役割を担うため、酸化アルミニウムの結晶の上側に存在する大きな空気層が部材同士の間隙に存在することになり、しかも、包含された炭化チタンの結晶粒が独立して形成されている炭化チタンの結晶粒のコロ的役割を補助するため、自己潤滑性に特に優れ、回転開始時に摩擦抵抗が軽減されることから速やかに浮上し、動圧特性を向上させることができる。
【００２９】
そして、酸化アルミニウム結晶に包含された炭化チタン結晶粒の最大結晶粒径を１．０μｍ未満とすると、酸化アルミニウム結晶粒に炭化チタンを強固に包含させることができ、独立して形成される炭化チタンのコロ的役割の補助を確実に行うようにするとともに、脱粒によるパーティクルの発生を抑制することができる。
【００３０】
しかも、独立して形成される炭化チタンの平均結晶粒径を１．０〜１０．０μｍとすると、部材同士の接触面に確実に空気層を形成することができ、自己潤滑性を更に高めることが可能となる。
【００３１】
また、粒界における炭化チタンの結晶粒同士の連結を図５（ａ）に示す不連続な網目構造のように適度な状態に保ち、体積固有抵抗値を制御できるものである。
【００３２】
なお、酸化アルミニウム結晶粒内の炭化チタン結晶粒の突出高さが、酸化アルミニウムの結晶粒の高さと同等もしくは高く、包含された炭化チタンの結晶粒の高さを独立して形成された炭化チタンの結晶粒の高さより低くすることにより、包含された炭化チタン結晶粒が酸化アルミニウム結晶粒の摩耗を抑制するとともに、アルミナ結晶粒の摩耗により独立して形成された炭化チタンの突出量が増加することを抑え、自身の摩耗と脱粒を抑制することができる。
【００３３】
一方、前記一対の部材の双方の平均結晶粒径が１．０〜５．０μｍで、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であることから、結晶粒界における研削抵抗も減少するため、機械加工時の耐チッピング性がよく、微細な結晶を有しながらも熱伝導率が高まり、しかも、結晶粒子脱落を防止することができる。
【００３４】
以上のように、本発明では、過酷な環境下においても、摺動性、自己潤滑性に優れ、信頼性が向上した動圧軸受及びそれを用いたモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明を実施するための最良の形態について図を用いて説明する。
【００３６】
図１は、本発明の摺動装置の一例である動圧軸受１を示す断面図である。動圧軸受１は、動圧が発生する一対の部材の双方が、酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、酸化アルミニウムの結晶粒に炭化チタンの結晶粒が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなるものである。
【００３７】
この一対の部材としては、図１に示すシャフト２、スリーブ３、スラスト４のいずれかの組み合わせで構成したものであり、具体的な構造としては、シャフト２がスリーブ３の中空部に配置され、端部でスラスト４と連結している。
【００３８】
シャフト２の表面２ａには上述した動圧、具体的にはラジアル方向の動圧を発生する動圧発生溝２ｂが形成されており、浮上時には隙間５に動圧が発生し、スリーブ３の内径と一定の距離Ａを保った状態で回転する。同様に、スラスト４の表面４ａにはスラスト方向の動圧を発生する動圧発生溝４ｂが形成されており、浮上時には隙間６に動圧が発生し、スリーブ３の端面３ａと一定の距離Ｂを保った状態で回転する構造である。
【００３９】
但し、スリーブ３を回転する浮上部材とし、シャフト２及びスラスト４を固定する固定部材とする構成でも構わない。例えば、シャフト２が回転するものとしてＬＢＰのポリゴンミラーなどがあり、スリーブ３が回転するものとしてＨＤＤなどがある。
【００４０】
また、スラスト４はシャフト２と一体的に形成される場合と、個別の部材として形成し、後で接着剤やネジ等でシャフト２に固定する場合がある。スラスト４とシャフト２を一体的に形成するか、個別の部材として形成するかは、製品形状、加工精度、製造コスト等を考慮して設計することが望ましい。
【００４１】
また、隙間５、６の距離Ａ、Ｂは電子機器に用いられる小型の動圧軸受の場合、１〜５μｍ程度とするのが好ましい。これは、隙間５、６の距離Ａ、Ｂを１μｍ未満とした場合、大きな動圧が得られる反面、部材の真円度、円筒度、面粗さなどを極めて高精度に加工する必要が生じて製造コストが高価になるという問題があり、逆に、隙間５、６の距離Ａ、Ｂの間隔を５μｍ超える場合には、回転軸がぶれるという問題が生じるためである。
【００４２】
そして、隙間５、６には潤滑流体としてオイルが充填されているものが多く、浮上時には動圧軸受の隙間からオイルが飛散しないよう確実にシールを行い、さらに、オイルが酸化など劣化しないよう発熱や回転速度などの使用環境を考慮した設計をする必要がある。また、潤滑流体に空気を用いる場合は、回転の開始／停止時に部材同士が直接接触するため、耐摩耗性や耐熱性に優れたセラミックスやサーメットなどで部材を構成することが望ましく、本発明は、潤滑流体に気体を用いる場合に好適である。
【００４３】
また、図２は本発明の摺動部材の一例である動圧軸受１が浮上している状態の斜視図であり、図３（ａ）はシャフト２の斜視図で、シャフト２の表面２ａに形成されたラジアル方向の動圧を発生するヘリングボーン状の動圧発生溝２ｂを示しており、（ｂ）はスラスト４の正面図でスラスト４の表面４ａに形成されたスラスト方向の動圧を発生する動圧発生溝４ｂを示している。そして、動圧軸受１は、例えば、シャフト２が回転することにより、動圧発生溝２ｂ、４ｂが回転時に周囲の気体を動圧発生溝２ｂ、４ｂに取り込み、対向面との隙間５及び６に動圧を発生させ、上述のような隙間５，６の距離Ａ、Ｂを保った状態で浮上する。
【００４４】
また、これらの動圧発生溝２ｂ、４ｂは、回転する部材か固定されている部材のどちらか一方に形成されていればよい。
【００４５】
次に、本発明の摺動装置の特徴について、動圧軸受１を例にとって図４〜６のセラミックスの結晶状態を示す模式図で説明する。
【００４６】
シャフト２、スリーブ３、スラスト４（図１参照）の材質としては、上述した酸化アルミニウムを主成分とし、５〜２０質量％の炭化チタンが含有されるとともに、図４に示すように酸化アルミニウムの結晶粒４０に炭化チタンの結晶粒４２が包含され、一部の炭化チタンの結晶粒４１が独立して形成されているＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなるが、そのＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスの体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下としている。
【００４７】
この体積固有抵抗値は１０２Ω・ｃｍ以上をＪＩＳ  Ｃ  ２１４１に示される方法で測定し、１０２Ω・ｃｍ未満を４端子法により測定した。以下も同様とする。
【００４８】
ここで、動圧軸受１をＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスで形成したのは、耐摩耗性に優れた緻密な焼結体であり、ヤング率が高く、高精度な加工が可能であり、さらには加工時のチッピングも少なくすることが可能であるからである。
【００４９】
なお、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスの主成分となる酸化アルミニウムの含有量は全体の成分に対し少なくとも５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上の含有量であることを指すものである。
【００５０】
炭化チタンの含有量を５質量％以上としたのは、５質量％未満であると耐摩耗性が低下するためであり、２０質量％以下としたのは、小型化した場合には２０質量％を越えると体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍ以下となり火花放電が生じやすくなるためである。なお、より好ましい体積固有抵抗値の範囲は１０７〜１０１１Ω・ｃｍである。
【００５１】
酸化アルミニウム及び炭化チタンの含有量の測定は、蛍光Ｘ線分析によりセラミックスに含まれる元素を特定し、Ｘ線回折により結晶相を同定して酸化アルミニウムと炭化チタンの結晶相が存在することを確認し、さらに蛍光Ｘ線分析により元素の定量分析を行い、アルミニウムとチタンをそれぞれ酸化物換算、炭化物換算する方法を用いた。
【００５２】
さらに、炭化チタンの結晶粒４２が、酸化アルミニウムの結晶粒４０内に包含され、また一部の独立した炭化チタンの結晶粒４１が酸化アルミニウムの結晶粒４０に隣接する形態で介在していることにより、絶縁体の酸化アルミニウムの結晶粒４０が帯電しても導通経路が常にその内部や周囲に存在し、速やかに除電する効果がある。
【００５３】
そして、本発明の動圧軸受１は、動圧を生成する一対の部材の体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下とするのが好ましい。即ち、本発明の範囲内で部材を組み合わせることにより、部材に帯電した静電気の周囲へ逃げる速度が部材間でほぼ等しくなり、部材間の電位差が大きくなることを抑制し、火花放電の発生を抑制するのである。従って、上記体積固有抵抗値の差は０が好ましいが、軸受部材が帯電した場合、固定部材は周辺部材に直接放電することが可能であるのに対し、浮上部材は浮上している間、空中にしか放電ができないため浮上部材の体積固有抵抗値を固定部材よりも１０１〜１０３Ω・ｃｍ程度低くし気体中への放電を促進することが好ましい。
【００５４】
例えば、シャフト２の体積固有抵抗値が１０−３Ω・ｃｍ、スリーブ３の体積固有抵抗値が１０７Ω・ｃｍの場合、シャフト２とスリーブ３が帯電したとき、シャフト２はスリーブ３よりも早く静電気が逃げるため、両部材間には大きな電位差が生じ、火花放電が発生しやすくなるのである。但し、これらの部材から静電気が逃げる速度は、実際には部材と固定されている他の部品の影響を受けて変動するため、それらと組み付けた状態で評価することが望ましい。このような設計上の都合も考慮に入れると、さらに、一対の部材の体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下としたのは、体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍを超えると、酸化アルミニウムの結晶粒４０に包含されている炭化チタンの結晶粒４１および隣接して介在する一部の独立した炭化チタンの結晶粒４１の除電効果が薄れるためである。
【００５５】
図５（ａ）、（ｂ）に、材料の結晶相を金属顕微鏡で観察した結果を模式図で示す。図５（ａ）は炭化チタンの含有量が２０質量％を超える場合、図５（ｂ）は炭化チタンの含有量が２０質量％以下の場合の結晶相の構造を示している。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスにおいて、炭化チタンの添加量が２０質量％を越えると、図５（ａ）のように、炭化チタン結晶粒４１同士の連結が急激に進展し、網目状の組織を形成している。従って、炭化チタン結晶粒４１が相互に連結しやすくなることにより、体積固有抵抗値が急激に低下し、火花放電が発生しやすくなると考えられる。
【００５６】
しかし、炭化チタンの含有量が２０質量％以下である場合には、図５（ｂ）に示すように、個々の炭化チタン結晶粒４１が比較的独立して存在しているため、体積固有抵抗値を本発明の範囲内に制御することができる。
【００５７】
さらに、上述した図４に示す炭化チタンの微細な結晶粒４２が、酸化アルミニウム結晶粒４０の内部に取り込まれているが、これは、図４に示す酸化アルミニウムの結晶粒４１は、その出発原料で炭化チタンの出発原料と比較して易焼結性であるため、炭化チタンよりも早く焼結が進行し、焼結時に炭化チタンの微細結晶粒４２を包含しながら周囲の結晶粒と結合を繰り返して成長し、そして、大きな炭化チタン結晶粒は酸化アルミニウムに包含されないため、独立した状態でＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスを構成するものである。
【００５８】
そして、この炭化チタンの結晶粒４２が酸化アルミニウムの結晶粒４０の摩耗を緩和しているものと考えられる。即ち、酸化アルミニウム結晶粒４０の内部に取り込まれた炭化チタン結晶粒４２は、酸化アルミニウム結晶粒４０が摩耗したとき、部材の表面に現れ、酸化アルミニウム結晶粒４０を上回る硬度を有するため、酸化アルミニウム結晶粒４０がそれ以上摩耗することを防止するものである。
【００５９】
そして、この硬度の差があるため、炭化チタン結晶粒４１、４２は周囲の酸化アルミニウム結晶粒４０と微細な段差を形成する。このような段差は、動圧軸受が停止中でも常に部材同士の接触面に薄い空気相を形成し、優れた自己潤滑性を有する材料となるのものである。
【００６０】
また、動圧軸受１は、動圧を生成する一対の部材となる、例えば、シャフト２、スリーブ３の双方が、図６に示すように、酸化アルミニウムの結晶粒４０の面４０ａに対し、独立して形成された一部の炭化チタンの結晶粒４１の高さＸが突出しているのが好ましい。
【００６１】
このように独立して形成された一部の炭化チタンの結晶粒４１を酸化アルミニウムの結晶粒４０の面４０ａに対して突出させたことにより、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックの結晶の中に占める酸化アルミニウムの面積比率が高いため、例えば動圧軸受１として用いた場合、動圧を生成する部位に大きな空気層を形成することから回転時の摩耗を防止できる。このように、独立して形成された一部の炭化チタンの結晶粒４１を酸化アルミニウムの結晶粒４０の面４０ａに対して突出させるための製造方法としては、部材を所定の寸法に加工した後、表面をバフ研磨、バレル研磨、イオンミリングなどで短時間の最終加工をすることにより作製できる。酸化アルミニウムの結晶粒４０の硬度が２１００〜２３００ＧＰａであるのに対し、炭化チタンの結晶粒４１の硬度は２８００〜３２００ＧＰａであるため、この硬度差による研磨レートの差を利用するものである。
【００６２】
なお、上述の部材の表面４０ａにおける炭化チタンの結晶粒４１による高さＸの突出は、通常の研削加工による研磨砥石による凹凸、即ち、通常の研磨加工では、砥石は目が粗いものから目が細かいものへと段階を経て仕上げが行われるが、後加工になるほど研磨代は少なくなるため、前加工で形成された加工痕が深いと、凹が取りきれず残留する場合があるような凹凸ではなく、結晶粒単位の微視的な凹凸のことであり、動圧軸受１の使用中に部材表面が摩耗しても、結晶粒の硬度差により自動的に新生した凹凸であり、部材同士の接触面に炭化チタンの結晶粒４１がコロ的役割を担い、酸化アルミニウムの結晶粒上に空気層が形成でき、自己潤滑作用が働くものである。
【００６３】
従って、更に好ましくは、酸化アルミニウムの結晶粒４０内の炭化チタンの結晶粒４２の最大結晶粒径が１．０μｍ未満であり、独立して形成される一部の炭化チタンの結晶粒４１の平均結晶粒径が１．０〜１０．０μｍとする。
【００６４】
このように、酸化アルミニウムの結晶粒４０内の炭化チタンの結晶粒４２の最大結晶粒径を１．０μｍ未満としているのは、粒径が１．０μｍ以上の炭化チタン結晶粒を酸化アルミニウムの結晶粒４０で包含するためには、酸化アルミニウムの結晶粒４０の粒径も大きくする必要が生じるが、この場合、酸化アルミニウムの結晶粒径が成長するとボイドも成長し、部材が強度低下を起こすという問題や、成長した酸化アルミニウムの結晶粒４０が脱粒した際、動圧軸受１の隙間で噛み込むという問題や、部材の表面を平滑に加工することが困難になるという問題が生じるためである。なお、酸化アルミニウムの平均結晶粒径は、炭化チタンの結晶粒径とのバランスを考慮すると、２〜８μｍとするのが好ましい。
【００６５】
また、独立して形成される一部の炭化チタンの結晶粒４１の平均結晶粒径を１．０〜１０．０μｍとしたのは、独立して形成される一部の炭化チタンの結晶粒４１の平均結晶粒径が１．０μｍ未満であれば焼成時に酸化アルミニウムが殆どの炭化チタンを包含し適度な体積固有抵抗値に制御することが困難となるためであり、独立して形成される一部の炭化チタンの結晶粒４１の平均結晶粒径を１０．０μｍ以下としているのは、１０．０μｍを越えると焼結性が著しく低下し、多数のボイドが残留して部材の強度低下を引き起こすなどの問題が生じるためである。
【００６６】
さらに、酸化アルミニウムの結晶粒４０の表面４０ａに対し、独立して形成された炭化チタンの結晶粒４１の高さＸが突出していることから、動圧軸受１を構成する一対の部材であるシャフト２，スリーブ３の動圧を生成する部位に空気層が形成され、回転時の摩耗を防止できる。
【００６７】
なお、酸化アルミニウム及び炭化チタンの平均結晶粒径は、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）を用いて組織写真を撮影し、その写真上で結晶粒径を計測した値であり、炭化チタンの最大結晶粒径も同様の方法によって計測した値である。
【００６８】
また、酸化アルミニウムの結晶粒４０内の炭化チタンの結晶粒４２の突出高さＹが、酸化アルミニウムの結晶粒４０の高さと同等もしくは高く、かつ、独立して形成された炭化チタンの結晶粒４１の高さＸより低いことから、炭化チタンの結晶粒４２は酸化アルミニウムの結晶粒４０よりも硬度が高く、表面に突出することにより、酸化アルミニウムの結晶粒４０が相手部材と接触して摩耗が進行することをくい止めることができる。そして、炭化チタンの結晶粒４２の突出高さＹを、独立して形成された炭化チタン結晶粒４１よりも低くするのは、回転中に何らかの原因により炭化チタンの結晶粒４２に直接衝撃が加わり、摩耗や脱粒することを抑制するためである。
【００６９】
ところで、本発明のモータは、図示しないがラジアル軸受部またはスラスト軸受部を有しており、少なくともラジアル軸受部またはスラスト軸受部が外気と遮断されるように構成され、その遮断された内部に不活性ガスまたは実質的に水分を含まない気体が充填されたものが用いられる。
【００７０】
本発明による動圧軸受をモータに用いることにより、火花放電による回転のぶれや電磁波の影響が小さく、パーティクルの発生が抑制され、リンキングの少ない特に電子機器に使用されるモータ等には大きな効果がある。
【００７１】
一方、本発明では、一対の部材の平均結晶粒径が１．０〜５．０μｍで、最小結晶粒径が０．２μｍ以上とするのが好ましい。このように平均結晶粒径が１．０μｍより小さいと焼結助剤成分の添加が極微量であるために耐チッピング性が低下し、逆に５．０μｍより大きいと加工性は向上し、耐チッピング性には優れるが、鏡面に加工しにくくなるという不具合がある。
【００７２】
また、いずれの結晶粒中にも０．２μｍ未満の結晶粒を含むと、機械加工性が悪くなり、チッピングが増大し、加工面が粗くなる。そのため、動圧軸受で大きな衝撃を受けた際に加工面が粗いために結晶粒子が脱落しやすくなる。さらに、いずれの結晶粒中にも０．２μｍ未満の結晶粒を含むと、結晶粒界が増えることにより熱伝導率が下がる傾向にあり、動圧軸受を形成した場合、軸受部材の放熱性や均熱性が低下するため、熱変形が生じ隙間の距離が変化するといった問題がある。
【００７３】
従って、微小粒径は、機械加工性や熱伝導率等の特性の面からは実質的に０．２μｍ未満を含まないのが好ましく、歩留りの面からは０．１μｍ以下を含まないのが望ましい。
【００７４】
このように、実質的に０．２μｍ未満の微小粒を含まないセラミックスを作製するには、セラミックスの原料となるスラリーに限外ろ過を行い、実質的に０．２μｍ未満の微小粒をろ過し、そのスラリーを用いて造粒、成形、焼成すればよく、これによって、原材料の選択や焼結温度を調整する必要がなくなり、容易に微粒結晶を含まないセラミックスを得ることができる。
【００７５】
次に本発明に用いる部材の製造方法について説明する。
【００７６】
本発明形態の結晶相を有するＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスを作製するには、出発原料の炭化チタンは、平均粒径が０．３〜０．７μｍのものと、１．０〜５．０μｍのものを０．５：９．５〜９．５：０．５の割合で含有したものを５〜２０質量％含有し、酸化アルミニウムは平均粒径が炭化チタンと同等か、さらに小さいもの、例えば、０．５〜０．９μｍのものを８０〜９５質量％含有させた原料粉末を用意する。
【００７７】
次に、これらの原料粉末を調合してミルで混合・粉砕し、乾燥させた後、粉末プレス成形機などを用いて成形体とし、各種の焼成炉を使用して焼成して本発明で用いるＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスとなる。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００７９】
（実施例１）
本発明の摺動装置として、動圧軸受を作製して効果を確認した。
【００８０】
動圧軸受を形成するスリーブ、シャフトを作製するため、先ず、主成分となる純度９９％以上の酸化アルミニウム、純度９８％以上の炭化チタンを材料として用い、焼結助剤として酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム等を前述した酸化アルミニウムと炭化チタンの合計質量に対して合計０．１〜１５質量％の範囲で用いた。
【００８１】
そして、表１に示すように主成分である酸化アルミニウムの組成を７０〜９９質量％、炭化チタンを１〜３０質量％とし、酸化アルミニウムと炭化チタンの合計含有量が１００質量％となるように調合した。
【００８２】
また、酸化アルミニウム結晶粒内に一部の炭化チタンの結晶粒を包含するものを得るため、原料粉末の酸化アルミニウムの平均粒径は０．５μｍとし、添加する炭化チタンの総量の５０質量％を平均粒径０．６μｍで、残り５０質量％を平均粒径３μｍとし、さらに、酸化アルミニウム結晶粒と独立した炭化チタンの結晶粒のみからなるものを得るため、酸化アルミニウムの平均粒径を１μｍとし、炭化チタンの平均粒径を１．５μｍとしてそれぞれ準備した。
【００８３】
次いで、それらの調合原料に焼結助剤を適量添加し、ミルを用いて混合粉砕し、粒度調整のフィルターを通し、バインダーを添加後、乾燥し粉末原料とした。次に、メカプレスを用いて粉末原料から成形体を形成し、真空炉を用いて１６００〜１８００℃の範囲で焼成してそれぞれ機械加工により仕上げを行ってシャフトおよびスリーブを同一のＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスより作製した。
【００８４】
なお、各試料の体積固有抵抗値を直流電源（ＫＩＫＵＳＵＩ製  ＰＡＢ１１０−０．６）、電流計（ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ製  ３４４０１Ａ）、電圧計（ＹＯＫＯＧＡＷＡ製  ７５６１）にて測定し、スリーブ、シャフトの表面にカーボン蒸着をしてＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  走査電子顕微鏡分析、日本電子製  ＪＳＭ−６７００Ｆ）で観察し、酸化アルミニウム結晶粒内に一部の炭化チタンの結晶粒が包含されているか否かを確認した。また、各試料には、カーボン蒸着の前に、真空雰囲気で１４５０〜１７００℃の範囲でファイヤーエッチングを行い、結晶粒界の視認性を改善した。
【００８５】
また、表１における各試料のスリーブ、シャフトの組み合わせは同一組成のセラミックスから成るため、体積固有抵抗値の差はないものとする。
【００８６】
そして、各試料の火花放電の発生を確認するために、シャフトとスリーブの隙間Ａを０．７〜６μｍの範囲で７段階に設定して浮上させた後、スリーブの摺動面をＳＥＭ、Ｘ線回折で調査し、炭化チタンが火花放電によってチタン酸化物に変化していないか否か確認し、表面にチタン酸化物が発生したものを火花放電が発生したとして×、表面に変化が見られなかったものを○とした。
【００８７】
さらに、スリーブの内周に相当するシャフトの摺動面にヘリングボーン形状の溝をブラスト加工により形成しシャフトを固定軸にしてスリーブが回転するように組立て動圧軸受けを用いたモータを作製した。このモータで５万回スタート、ストップを繰り返す試験を行い、試験終了後、スリーブ、シャフトの摺動面をＳＥＭで観察して、表面状態を確認しさらに、表面粗さ計で算術平均粗さＲａを測定した。そして、摺動面に傷や脱粒が広い範囲で多数見られ、Ｒａが０．３μｍを越えるものを×、傷や脱粒が部分的に見られ、Ｒａが０．１５μｍを越え０．３μｍ未満のものを△、傷や脱粒が少なく、Ｒａが０．１５μｍ以下のものを○とした。なお、試験に用いたスリーブ、シャフトのＲａは、試験開始前に０．１５μｍ以下に加工したものを用いた。
【００８８】
そして、各試料の総合評価として、火花放電と算術平均粗さＲａの両方の評価が○のみの試料を◎とし、両方の評価が○と△のみの試料を○とし、両方の評価が△のみ又は×が含まれている試料を×とした。
【００８９】
その結果を表１に示す。
【表１】
2006010058.tif 000003
【００９０】
表１から明らかなように、酸化アルミニウム結晶粒内に一部の炭化チタンの結晶粒が包含される試料（Ｎｏ.１〜１６）のうち、スリーブおよびシャフトの体積固有抵抗値が１０１２Ω・ｃｍを超える試料（Ｎｏ．１，２）および、１０６Ω・ｃｍ以下の試料（Ｎｏ．１３〜１６）は、摺動面に火花放電の跡が見られ、また、スリーブおよびシャフトの体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍを越え、１０１２Ω・ｃｍ以下の試料（Ｎｏ．３〜９）は火花放電の跡が見られなかった。
【００９１】
また、試料Ｎｏ．１は、炭化チタンの含有量が少なく、部材同士の接触面に薄い空気層を形成する作用が小さいため、摺動面が摩耗して算術平均粗さＲａが悪化し、同様に、試料Ｎｏ．２は、試料Ｎｏ．１と比較すると改善されてはいるが不十分な結果となった。そして、試料Ｎｏ．１、２の摺動面をＳＥＭで観察すると、独立して形成された炭化チタンの結晶粒がまばらであり、充分に空気層を形成する効果のないことが判った。
【００９２】
試料Ｎｏ．１３〜１６は、炭化チタンの含有量が十分であり、部材同士の接触面に空気層を形成していたと考えられるが、算術平均粗さＲａがやや低下し△となったのは、火花放電により摺動面の結晶粒が脱粒し、摺動面を傷つけたためと考えられる。
【００９３】
また、炭化チタンの結晶粒が酸化アルミニウムの結晶粒内に包含していない試料（Ｎｏ.１７〜２３）は、体積固有抵抗値が１０６を越え、１０１２Ω・ｃｍ以下の範囲内であるものの、摺動面に傷や脱粒が広い範囲で多数見られ、算術平均粗さＲａが０．３μｍを越えるものや、傷や脱粒が部分的に見られ、算術平均粗さＲａが０．１５μｍを越え０．３μｍ未満のものが全ての試料において発生した。これより、酸化アルミニウムの結晶粒内に炭化チタンの結晶粒を包含しない場合、酸化アルミニウム結晶粒の摩耗が進展しやすく、部材表面に空気層を保つことが困難となり自己潤滑性が低下し、その結果、部材表面に傷や脱粒が発生しやすくなることが解る。
【００９４】
これに対し、酸化アルミニウム結晶粒内に一部の炭化チタンの結晶粒が包含される試料（Ｎｏ.１〜１６）のうち体積固有抵抗値が１０６を越え、１０１２Ω・ｃｍ以下の範囲の試料（Ｎｏ．３〜９）は、火花放電の痕跡が見られず、摺動面にも傷や脱粒が殆ど見られないことが判った。
【００９５】
また、本発明実施例を代表して試料Ｎｏ.５のスリーブの断面をＳＥＭによって観察した結果は、図５（ｂ）の模式図のような結果となり、炭化チタンの結晶粒が独立して存在すると体積固有抵抗値を１０１０．６Ω・ｃｍと適正な範囲とすることができ、また、酸化アルミニウム結晶粒内に炭化チタンの結晶粒の一部が包含されているため、回転を繰り返しても火花放電が生じることはなく、摺動面が摩耗や脱粒することを抑制することができることがわかった。
【００９６】
（実施例２）
次に、実施例１で作製したＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスを用い、動圧軸受の摺動面に、炭化チタン結晶粒の突起が存在するものと、突起が殆ど存在しないものを作製し、隙間Ａを４μｍ以上、５μｍ未満として、実施例１と同様の条件で、モータのスタート、ストップ試験を５万回行い、摺動面を評価した。
【００９７】
そして、炭化チタン結晶粒の突起は、動圧軸受の摺動面を鏡面加工した後、動圧軸受部材と水と研磨材となるＷＡ（ホワイトアランダム）をバレルに投入し、約１時間回転させることにより形成した。
【００９８】
また、炭化チタン結晶粒の突起は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で試料の表面形状を測定することにより存在の有無を確認した。評価は上述の総合評価と同様にして行った。
【００９９】
評価結果を表２に示す。
【表２】
2006010058.tif 000004
【０１００】
表２から、炭化チタン結晶粒の突起を有する試料Ｎｏ．１は火花放電、算術平均粗さＲａともに○となり、総合評価が◎となった。突起が殆ど存在しない試料Ｎｏ．２は、火花放電は○となったが、算術平均粗さＲａは△となり、摺動特性的にやや劣ることが判った。試料Ｎｏ．３、４は、炭化チタン結晶粒の突起の有無に係わらず、総合評価が◎となった。
【０１０１】
試料Ｎｏ．４は、試験開始時に炭化チタン結晶粒の突起は形成されていなかったが、スタート、ストップ時に部材同士が接触回転する際、酸化アルミニウムの結晶粒が僅かに摩耗して相対的に炭化チタン結晶粒が突起となり、摺動面に空気層が形成され、算術平均粗さＲａが低下しなかったことが判った。また、試料Ｎｏ．２は、Ｎｏ．４と比較し炭化チタンの含有量が少ないため、試験開始時に大きな摩耗が発生し、その後、炭化チタン結晶粒が突起となり空気層が形成された後も、その痕跡が残存したことが判った。
【０１０２】
このことから、独立して形成される炭化チタンの結晶粒の高さが酸化アルミニウムの結晶粒の高さより突出していることが、摺動面の火花放電ならびに回転開始時の接触による傷および脱粒の防止効果があるといえる。
【０１０３】
（実施例３）
次に、実施例１の酸化アルミニウム結晶粒内に炭化チタンの結晶粒が包含されたものと同様な組成、製法により、シャフトとスリーブをそれぞれ作製し、体積固有抵抗値の異なるシャフト、スリーブを組み合わせて体積固有抵抗値の差を０〜１０５．６Ω・ｃｍの範囲となるそれぞれの動圧軸受を作製し、隙間Ａを２μｍに設定した状態で上述と同様な方法にて火花放電の発生テストを実施した。なお、火花放電発生の評価は実施例１と同様に行った。
【０１０４】
表３にその結果を示す。
【表３】
2006010058.tif 000005
【０１０５】
表３から明らかなように、シャフトとスリーブの体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍを越える試料においては、火花放電が発生した。これは、シャフトとスリーブが帯電した場合、体積固有抵抗値の小さい部材からは静電気が早く逃げて部材の電位は低下するが、もう一方の部材は静電気の逃げる速度が比較的遅いため電位が維持され、両者間の電位差が開き、火花放電が発生したと考えられる。
【０１０６】
これに対し、シャフトとスリーブの体積固有抵抗値の差が１０５Ω・ｃｍ以下の試料においては、部材間の電位差が大きくならず、部材が帯電した場合でも、火花放電が発生することはないものであった。
【０１０７】
（実施例４）
動圧軸受を形成するスリーブ、シャフトの平均結晶粒径、最小結晶粒径を種々変化させた場合の特性を評価するため、スリーブ、シャフトを形成するＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス試料を作製した。
【０１０８】
先ず、主成分となる純度９９％以上の酸化アルミニウム、純度９８％以上の炭化チタンを材料として用い、焼結助剤として酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム等を前述した酸化アルミニウムと炭化チタンの合計質量に対して合計０．１〜１５質量％の範囲で用いた。
【０１０９】
そして、表１に示すように主成分である酸化アルミニウムの組成を７０〜９９質量％、炭化チタンを１〜３０質量％とし、酸化アルミニウムと炭化チタンの合計含有量が１００質量％となるように調合した。
【０１１０】
また、酸化アルミニウム結晶粒内に一部の炭化チタンの結晶粒を包含するものを得るため、原料粉末の酸化アルミニウムの平均粒径は０．５μｍとし、添加する炭化チタンの総量の５０質量％を平均粒径０．５μｍとし、残り５０質量％を平均粒径３．５μｍとした。
【０１１１】
次いで、それらの調合原料に焼結助剤を適量添加し、ミルを用いて混合粉砕した。
【０１１２】
こうして得られたスラリーのうち、表４中の試料Ｎｏ.４、６、８には溶媒を添加して４倍に希釈した後、図８に示すような限外ろ過装置５６を用いてろ過を行った。図中、限外ろ過を行うスラリー５０を、攪拌タンク５１で攪拌機５２を用いて攪拌し、送液ポンプ５３を用いて限外ろ過膜装置５４に送りろ過を行い、微粒子含有スラリー５５を除去した。結果、限外ろ過を行ったスラリーは微粒子を含む溶媒が除去されていくため、濃縮されることとなる。このようにして、限外ろ過装置５６を用いてセラミックスで０．２μｍ以下の結晶粒径を含まない条件にて希釈前の容積に戻るまで濃縮、すなわち限外ろ過を行った。
【０１１３】
ここで、Ａｌ２Ｏ３８７％、ＴｉＣ１３％の組成の場合の限外ろ過前後のスラリーの粒度分布測定結果を図９に示す。図９からからわかるように、限外ろ過を行った原料スラリーの粒径分布が、限外ろ過後は粗粒側へシフトしており、微粒がカットされているのがわかる。限外ろ過装置のろ過膜の目開きは、調合組成の比率やスラリーの性状によって変化するので種々条件を見ながら選択すれば良い。そしてバインダーを添加後、乾燥し粉末原料とした。
【０１１４】
次に、メカプレスを用いて粉末原料から成形体を形成し、真空炉を用いて１６００〜１８００℃の範囲で焼成してそれぞれ機械加工により仕上げし、シャフトおよびスリーブを形成するＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス試料を作製した。
【０１１５】
そして、各試料の表面を鏡面加工後、平均結晶粒径が０．２μｍ以下の結晶の有無の確認、破壊靭性値としてＫ１ｃ、熱伝導率の測定を行った。平均結晶粒径の測定は金属顕微鏡により２，０００倍の倍率で写真を撮影し、その写真からコード法を採用して測定を行った。
【０１１６】
また、０．２μｍ以下の結晶粒径の有無の確認は、各試料の任意の個所から測定用試料を切り出し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により２０，０００倍の写真を撮影し、その結晶写真中で０．２μｍ以下の結晶が存在するかを確認することで行った。０．２μｍ以下の結晶の占有率は、前記透過電子顕微鏡写真を画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ−ＦＳ）にて求めた。またＫ１ｃの測定は９８．０６５Ｎの荷重にてＩｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｆｒａｃｔｕｒｅ法（ＩＦ法）により行った。熱伝導率については、レーザーフラッシュ法にて求めた。
【０１１７】
耐チッピング性については試料を３×４×３０ｍｍの矩形状に切断し、その表面が鏡面になるまで錫盤等を用いて研磨し、次いでダイヤモンドホイル（レジン＃３２５、φ１１０ｍｍ×１ｍｍｔ）を回転数５，５００ｒｐｍ、送り４０ｍｍ／ｍｉｎに設定し、これを用いて上記矩形体を切断し、その切断面よりチッピングの評価を得た。評価基準としてダイヤモンドホイルが通過した界面からチッピングにより除去された部分の長さを測定した。ダイヤモンドホイルが通過した界面の任意の５００μｍを選び、最大チッピング幅並びにそれ以下で最も大きなチッピング幅をもつ５点を選び、その５点の平均チッピング幅を評価基準としており、その平均チッピング幅が大きくなると耐チッピング性が劣ると判定した。なお、耐チッピング性の評価は、上記の平均チッピングサイズが１００μｍ未満のものを◎、１００μｍ以上１５０μｍ未満を○、１５０μｍ以上２００μｍ未満を△、２００μｍ以上のものを×とした。
【０１１８】
機械加工性については上記試料をφ７６ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状に研磨し、次いでダイヤモンドホイル（レジン＃３２５、φ１１０ｍｍ×１ｍｍｔ）を回転数５，５００ｒｐｍ、送り１００ｍｍ／ｍｉｎに設定し、これを用いて上記円盤を切断した。その切断に際してダイヤモンドホイルの主軸に接続された回転駆動用モータの負荷電流を測定し、定常切断時の研削抵抗値を求めた。この研削抵抗値が大きくなると機械加工性が低下することを示しており、その評価として研削抵抗が０．９８Ｎ以下のものを◎、０．９８Ｎを超え１．９６Ｎ以下のものを○、１．９６Ｎを超え２．９４Ｎ以下のものを△、２．９４Ｎを超えるものを×として評価した。
【０１１９】
これらの結果を表４に示す。
【表４】
2006010058.tif 000006
【０１２０】
表４から明らかなように、炭化チタンが５質量％未満で、平均結晶粒径が５μｍを超え、粒径０．２μｍ未満の結晶を有する試料（Ｎｏ．１、２）は、Ｋ１ｃが低く耐チッピング性が悪いものであった。また、炭化チタンが２０質量％を超え、平均結晶粒径が０．９μｍ以下、粒径０．２μｍ未満の結晶を有する試料（Ｎｏ．９、１０）は、Ｋ１ｃが大きいが、平均結晶粒径が小さいため、機械加工性が低下し、耐チッピング性も悪いものであった。
【０１２１】
また、炭化チタンが５〜２０質量％、平均結晶粒径が１〜５μｍの試料（Ｎｏ．３〜８）は、Ｋ１ｃが３．１以上であったが、一部耐チッピング性、機械加工性が劣るものがあった。
【０１２２】
これに対し、平均結晶粒径が１〜５μｍ、粒径０．２μｍ未満の結晶を含まない試料（Ｎｏ．４、６、８）は、限外ろ過により０．２μｍ以下の微粒子を含まないことから、熱伝導率が２３〜２６Ｗ／ｍ・ｋと試料Ｎｏ．３、５、７の２０〜２４／ｍ・ｋに比較して非常に向上していることがわかった。同様に、耐チッピング性、機械加工性についても、粒径０．２μｍ未満の結晶を含む試料（Ｎｏ．３、５、７）に比較して平均結晶粒径がほぼ同じであっても微小な粒子が含まれると加工の際に負荷がかかり、チッピングが発生し易くなっていると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の摺動装置の一例である動圧軸受を示す断面図である。
【図２】本発明の摺動装置の一例である動圧軸受を示す斜視図である。
【図３】本発明の摺動装置の一例である動圧軸受における図であり、（ａ）はシャフトの斜視図、（ｂ）はスラストの正面図である。
【図４】本発明の摺動装置の一例である動圧軸受の結晶粒の拡大模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は摺動装置の一例である動圧軸受の表面における結晶粒の模式図である。
【図６】本発明の摺動装置の一例である動圧軸受の表面における結晶粒の拡大模式図である。
【図７】従来の動圧軸受の断面図である。
【図８】本発明の動圧軸受の製法に用いる限外ろ過装置の一例を示す平面図である。
【図９】限外ろ過前後のスラリーの粒径分布の差を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１：動圧軸受
２：シャフト
２ａ：シャフト表面
２ｂ：動圧発生溝
３：スリーブ
４：スラスト
４ａ、４ｂ：動圧発生溝
５：ラジアル方向の隙間
４０：酸化アルミニウムの結晶粒
４１：独立して形成された一部の炭化チタンの結晶粒
４２：炭化チタンの結晶粒
【図１】
2006010058.tif 000007
【図２】
2006010058.tif 000008
【図３】
2006010058.tif 000009
【図４】
2006010058.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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