(57)【要約】【課題】摺動面２１、３１に金属成分や塩類が付着するのを低減して、操作トルクの上昇を抑制し、微振動の発生をなくして、長期間使用してもスムーズで密着性に優れた摺動を維持することができ、且つ、耐摩耗性や機械的強度を損なわず、耐熱衝撃性の良い摺動装置を提供すること。【解決手段】互いに摺動する２つの摺動部品２０、３０から成り、摺動部品２０が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物を分散したアルミナセラミックスよりなり、かつ、摺動面における表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに摺動する２つの摺動部品から成り、該摺動部品の一方が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物が分散したアルミナセラミックスを用い、かつ、摺動面における表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□としたことを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
上記Ｔｉ及びＴｉ酸化物をＴｉ換算で０．６〜３重量％含有させたことを特徴とする請求項１記載の摺動装置。
【請求項３】
上記一方の摺動部品の摺動面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動装置。
【請求項４】
上記他方の摺動部品の摺動面における算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動装置。
【請求項５】
上記他方の摺動部品が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物が分散したアルミナセラミックスを用い、かつ、摺動面の表面抵抗を１０２〜１０１２Ω／□としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の摺動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ、バルブ、回転体の軸受などのアルミナセラミックスからなる摺動部品を用いたセラミック摺動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高耐摩耗性を要求される摺動装置に用いられる摺動部品として、従来から超硬合金（タングステンカーバイト）が広く使用されている。例えば、排水ポンプで使用するポンプの軸を超硬合金で形成し、軸受をセラミックスで形成することが提案されている（特許文献１参照）。このような超硬合金は卓抜した耐摩耗性を有しているが、Ｃｏが含まれているので耐塩水性に乏しく、排水ポンプの軸が海水に曝される環境で使用される場合、その摺動面が浸食されて耐久性に問題が生じる。
【０００３】
一方、耐塩水性の材料としては、「オーステナイト系ステンレス鋼」（例えばＪＩＳ  ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ）や、Ｎｉ基合金である「ハステロイＣ合金」（１４〜１７％Ｃｒ，１５〜１７％Ｍｏ，３〜５％Ｗ，４〜７％Ｆｅ，Ｎｉ残部）、「インコネル６２５合金」（２０〜２３％Ｃｒ，８〜１０％Ｍｏ，３．１５〜４．１５％（Ｎｂ＋Ｔａ），５％≧Ｆｅ，Ｎｉ残部）等が知られている。しかし、これらの材料はいずれも耐摩耗性に乏しく、特に珪砂が混入した海水に曝される環境で摺動装置として使用する場合、摺動部品が海水と珪砂とからなる懸濁粒子の衝突・接触で摩耗が生じるため、摺動部品として長期安定性に欠けるものである。
【０００４】
そこで、これらの問題点を解決すべく、摺動部品として耐食性と耐摩耗性を同時に備えたアルミナセラミックスが使用されることが多くなってきている。このアルミナセラミックスは、高硬度、耐食性などの優れた特性を活かし、従来より、種々の摺動部品に応用されてきた。
【０００５】
しかしながら、高温下や硬い粒子を含む流体を使用するような苛酷な環境下の摺動条件では、その耐摩耗性が不十分であり、また、他方の部材に大きな摩耗を生じさせるので、近年は、より高耐摩耗を得る為に、アルミナと炭化チタンの複合材料（特許文献２）やアルミナと酸化ジルコニウムの複合材料（特許文献３）が提案されている。
【０００６】
また、高い耐摩耗性と高い温度安定性を有する摺動部品として、アルミナ結晶相を主相とし、そのアルミナ結晶粒内に、ＴｉＯ２、ＭｇＡｌ２Ｏ４から選ばれる少なくとも１種の結晶相を含むアルミナセラミックスも提案されている（特許文献４）。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−６７０４８号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平７−３３０４２３号公報
【０００９】
【特許文献３】特開平８−６７５５７号公報
【００１０】
【特許文献４】特開平１１−２２８２１５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２〜４のように耐食性と耐摩耗性を同時に有するアルミナセラミックスを摺動部品としても、例えば、ＣａやＦｅなどの金属イオンなどを多く含むような水や海水等の流体を介在させる場合には、摺動部品の摺動面に金属成分、炭酸カルシウムまたは塩化ナトリウム等が付着することがあった。
【００１２】
この原因としては、摺動部品同士の摺動面はシール性が高まる程、摺動界面に流体が介在する割合が少なくなり、次第に摺動部品同士のみが流体の介在なく存在するようになる。このような状態で摺動部品同士が摺動すると、摺動部品が絶縁材料であるので摺動界面に静電気が生じる。一般的には流体中の水が導体となって微弱ながら静電気を逃がすものであるが、摺動界面には水が殆ど介在していない為、摺動部品の表面に金属成分や炭酸カルシウムや塩化ナトリウムなどの不純物の付着を誘発したものと考えられる。
【００１３】
そして、これらの付着物が摺動部品の摺動界面に存在すると、摺動部品が摺動する際に、付着物が噛み込みの原因となり、摩擦抵抗が向上して操作トルクを上昇させるといった問題があった。また、付着物のある部分では、密着性が崩れて微振動を発生させるといった問題があった。
【００１４】
これらは、エネルギー分散型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のＸ線マイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）により、本発明者らがＣａ、Ｃ（炭素）、Ｎａ、Ｃｌや他の金属元素で、摺動面に対し、面分析を行ったマッピング結果によれば、それぞれの元素による付着物であることが判り、金属成分、炭酸カルシウムまたは塩化ナトリウム等の塩類が析出したことを推定することができる。
【００１５】
一方、静電気を逃がす為に、摺動部品に導電性セラミックスを用いることも考えられるが、これらの多くの導電性セラミックスは、ＦｅやＴｉなどの導電性材料を多く含有させないと導電性を得ることができない。しかしながら、導電性材料の含有が多くなると、結果として耐摩耗性や機械的強度を損ない、一般的に摺動部品に使用することができなかった。特に温度変化のある環境下で導電性セラミックスを使用する場合、複雑な形状や薄肉な部分を有する形状とした摺動部品は、耐熱衝撃性（ヒートショック性）によって破損することが問題であった。
【００１６】
本発明は、上述の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は摺動界面に金属成分、炭酸カルシウムまたは塩化ナトリウム等の塩類が付着するのを低減して、噛み込みをなくし、操作トルクの上昇を抑制するとともに、微振動の発生をなくして、長期間使用してもスムーズに摺動し、密着性に優れた摺動を維持することができる摺動装置を提供することにある。
【００１７】
また、他の目的は耐摩耗性や機械的強度を損なわず、耐熱衝撃性の良い摺動装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の摺動装置は、互いに摺動する２つの摺動部品から成り、該摺動部品の一方が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物が分散したアルミナセラミックスを用い、かつ、摺動面における表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□としたことを特徴としている。この場合、上記Ｔｉ及びＴｉ酸化物をＴｉ換算で０．６〜３重量％含有させるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の摺動装置は、上記一方の摺動部品の摺動面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下であることを特徴としている。
【００２０】
さらに、本発明の摺動装置は、上記他方の摺動部品の摺動面における算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴としている。
【００２１】
そして、本発明の摺動装置は、上記他方の摺動部品が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物が分散したセラミックス焼結体よりなり、かつ、摺動面の表面抵抗を１０２〜１０１２Ω／□としたことを特徴としている。
【００２２】
上記一方の摺動部品の摺動面を表面抵抗が１０４〜１０１１Ω／□の範囲として導通または半導通状態にすることにより、水中における金属イオンまたは塩類が付着するのを低減し、微振動の発生をなくすことや、摺動時における操作トルクの上昇を抑制することが可能となった。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明の摺動部品が用いられる定量ポンプの正面中央断面図である。
【００２５】
本発明の摺動装置として用いられる定量ポンプは、バルブレスピストン方式の定量ポンプである。
【００２６】
この定量ポンプは、本体１０と、本体１０の内部に配置した摺動部品であるシリンダー２０と、シリンダー２０内を移動する摺動部品であるプランジャー３０とで構成されている。
【００２７】
本体１０はフッ素系樹脂で構成されており、両端が開口した円筒体構造とし、この内部に後述のシリンダー２０を配置している。また、一方の開口をフッ素系樹脂から成る封止材部材１１で封止している。また、本体１０の側面外周の２カ所には、本体１０の空洞及びシリンダー２０内部に連通する流体の吸入路１２及び吐出路１３を有している。さらに、本体１０の他方の開口にはプランジャー３０をシールすると同時にシリンダー２０を本体１０に固定するための封止部材１４が形成されている。
【００２８】
シリンダー２０は、摺動部品として用いられ、スリーブ形状に形成されている。詳細は後述する。
【００２９】
プランジャー３０は先端がＤカット形状を備えた円筒形状であり、後端が金属製のレバー３２を有している。
【００３０】
この定量ポンプは、図１に示すような構成をもとにバルブレスピストン方式が採用されている。
【００３１】
バルブレスピストン方式とは、ポンプ自体にバルブの機能を備えたものである。即ち、図１に示すように、プランジャー３０を矢印の方向に移動することでシリンダー２０の内部を負圧とし、その後、吸入路１２から入れた流体がシリンダー２０とプランジャー３０とで形成される空間内に入り込み、プランジャー３０を回転させることによって流体を遮断し、矢印と反対方向にプランジャー３０を移動させることによって吐出路１３から流体を排出させるものである。
【００３２】
そのため、バルブの開閉とプランジャー３０の吸入と吐出は完全に同期して、優れた安定流量を得られるものである。そして、流体が漏れないためにもプランジャー３０とシリンダー２０のクリアランスは数μｍ以下に形成されている。
【００３３】
以下に本発明の摺動部品が用いられる定量ポンプの具体的構成について説明する。
【００３４】
シリンダー２０は、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物が分散したアルミナセラミックスより形成されており、シリンダー２０の摺動面２１の表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□としてある。そして、このアルミナセラミックスにはＴｉ及びＴｉ酸化物がＴｉ換算で０．６〜３重量％含有させている。
【００３５】
ところで、摺動面２１の表面抵抗が１０４〜１０１１Ω／□の範囲としたのは、１０１１Ω／□より大きいと摺動面２１が絶縁体となってしまい、発生した静電気を逃がす効果が無くなるからである。また、１０４Ω／□より小さくなると、シリンダー２０の摺動面２１は、静電気を逃がすことは可能になるが、そのようなアルミナセラミックスを製作する為には導電性材料を多く含有させねばならず、耐摩耗性や強度が損なわれてしまうからである。その為、摺動面２１の表面抵抗が１０４〜１０１１Ω／□の範囲とすることが好ましく、さらに、１０４〜１０６Ω／□の範囲が良い。
【００３６】
表面抵抗としては高抵抗領域の１０６Ω以上はＪＩＳ  Ｋ−６９１１に準拠して測定したものであり、また、低抵抗領域の１０６Ω以下は、ＪＩＳ  Ｋ−７１９４に準拠して測定したものである。
【００３７】
摺動面２１に対してプランジャー３０の摺動面３１とのシール性を高めると摺動界面に水を介在しなくなり静電気が発生しやすくなるが、摺動面２１、３１で静電気が発生しても静電気を摺動界面から逃すことができるため、摺動面２１、３１の金属成分や塩類などの付着を低減することが可能となる。
【００３８】
これにより、一度停止した後に装置を再稼働させる際に、使用流体に含まれる金属成分や塩類による固着が防げるので、再稼働時のトルク上昇を抑制することが可能となる。
【００３９】
例えば、透析に定量ポンプを使用すると使用流体に生理食塩水を用いる為、塩化ナトリウムなど塩類の付着が発生しやすい状態であったものが、本発明のシリンダー２０を使用することにより、塩類の付着の低減が可能となり、再稼働時にスムーズな摺動を得ることが可能となる。
【００４０】
アルミナセラミックスにＴｉ及びＴｉ酸化物をＴｉ換算で０．６〜３重量％含有させるのは、含有するＴｉ及びＴｉ酸化物の量が０．６重量％よりも少ない場合、所定の導電性が得られない。一方、３重量％より多い場合、アルミナセラミックスの耐摩耗性や機械的強度が損なわれ、耐熱衝撃性が悪くなる。
【００４１】
特に使用される流体や使用条件の温度変化が大きい場合、複雑な形状をしたものであれば、破損しやすく製品として問題となってしまう。その為、Ｔｉ及びＴｉ酸化物の含有量はＴｉ換算で０．６〜３重量％の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１．８〜２．４重量％の範囲とする。
【００４２】
このＴｉ及びＴｉ酸化物の含有量はＩＣＰ発光分光分析装置（セイコー電子工業製ＪＹ３８Ｐ２型）にてアルミナセラミックスを強アルカリ溶液に投入し、３日間放置して溶出したＴｉを定量分析した値である。
【００４３】
また、摺動面２１は算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下の平滑面とすることが好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下とすれば、シール性を高めることができるとともに、摩擦係数を低減させることができる。より好ましくは算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１２μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下とすると長期間にわたって滑らかに摺動させることができる。
【００４４】
一方、摺動面３１は、算術平均粗さ（Ｒａ）で１．０μｍ以下の面とすることが好ましい。摺動面３１の表面粗さを、摺動面２１よりも若干粗くすることによって、リンキングなどを改善することが可能となる。
【００４５】
さらに、流体の液漏れ対策として、シール性が要求される際には、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下とすれば、シール性を高めることが出来るとともに、摩擦係数を低減させることができる。また、リンキングが発生しないならば、より好ましいものとして、双方の摺動面２１、３１の算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１２μｍ以下さらに好ましくは０．１μｍ以下とすると、トルク上昇を抑制し、長期間にわたって滑らかに摺動させることができる。
【００４６】
双方の摺動面２１、３１における表面状態が上述した範囲を超えて粗くなると、双方の摺動面２１、３１間に大きな水圧が加わった際に、水漏れを生じさせる恐れがあるからである。
【００４７】
また、摺動面３１の表面抵抗は１０２〜１０１２Ω／□とすることが好ましく、より好ましくは１０２〜１０６Ω／□の範囲とする。
【００４８】
摺動面３１の表面抵抗が１０２〜１０１２Ω／□の範囲としたことにより、双方の摺動面２１、３１において、水中における金属イオンまたは塩類の付着を低減させ、摺動時における操作トルクの低減を可能とすることができる。
【００４９】
ここで算術平均粗さ（Ｒａ）は、■小坂研究所製のＳｕｒｆｃｏｒｄｅｒ  ＳＥ−２３００等の表面粗さ測定装置を用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠して測定することができる。また、表面抵抗の測定は、ＪＩＳ  Ｃ２１４１に規定する超絶縁抵抗計により測定することができる。
【００５０】
また、摺動面２１、３１は、シール性を高め、円滑な摺動を行うために、それぞれ円筒度を５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下とすることが好ましい。ここで、円筒度は、ミツトヨ製ラウンドテストＲａ−４００真円度円筒形状測定機にて測定すればよい。
【００５１】
次に、本発明の摺動装置に用いられるシリンダー２０の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、出発原料として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）純度９６％以上で、平均粒子径が１〜２μｍのアルミナ粒子を作製する。そしてＴｉ酸化物とＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯの焼結助剤及び有機物添加剤を添加して、湿式状態にて混合、粉砕したあと、スプレードライヤーによって乾燥、造粒を行い、２次原料を作製する。得られた２次原料は、ＣＩＰ成形またはメカプレス成形にて８０〜２００ＭＰａの範囲の圧力にて円筒形状に成形する。
【００５３】
次に、最高温度が１５００〜１７００℃の範囲となるように焼成することでアルミナセラミックスを形成する。このアルミナセラミックスを所望の形状に研削加工を行い、所定の面状態に仕上げる。そして、アルミナセラミックスの摺動面２１を、還元雰囲気中で熱処理を行う。即ち、窒素あるいはアルゴンなどの還元雰囲気の焼成炉にて５００〜１６００℃で熱処理を行う。そして、研磨によって最終の面状態に仕上げる。
【００５４】
ここで、本発明のシリンダー２０のアルミナセラミックスが還元雰囲気にて焼成されたかどうかを確認するのは、呈色を確認すればよく、本発明のシリンダー２０のようにアルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物を分散したアルミナセラミックスは、還元雰囲気で熱処理が行われると青色の呈色となる。このように呈色は最終的な熱処理の雰囲気に左右される。
【００５５】
このアルミナセラミックスは、還元雰囲気にて熱処理されることにより、アルミナセラミックス中のＴｉ酸化物の酸素量が欠乏し、Ｔｉとなることにより導電性を付与することができる。従って、実際にはＴｉとＴｉ酸化物の双方が分散した状態が得られる。
【００５６】
このようなＴｉ及びＴｉ酸化物が分散させたアルミナセラミックスを用いることにより、以下のような優れた製品となる。
【００５７】
まず、Ｔｉ及びＴｉ酸化物の含有量がＴｉ換算で０．６〜３重量％と少ない金属酸化物の添加でアルミナセラミックスの表面抵抗を導電性又は半導電性とできるので、アルミナセラミックスの材料特性を損なわない摺動部品を作製することができる。すなわち、シリンダー２０は強度面、硬度面及び剛性などの機械的特性が損なわれることがなく、耐熱衝撃性が良く、耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００５８】
次に、Ｔｉは還元性雰囲気で加熱すると、Ｔｉのイオン価数が４＋から３＋となり、アルミナ結晶に対する溶解度が高くなって固溶体を形成が、この固溶体は、還元された表層から内部に向かって徐々に進行することからムライト層を形成することになり、表層近傍に強化機構を形成することが可能となる。
【００５９】
さらには、プランジャー３０の材質は、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪
素、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスにより構成すれば良い。特にアルミナセラミックスを用いる場合には９０％以上のアルミナセラミックスが用いられる。アルミナセラミックスは、ヤング率が２５０〜４００ＧＰａで、かつビッカース硬度（Ｈｖ１）が１２ＧＰａより大きな値を有するため、シリンダー２０から受ける押圧力を大きくしても摺動面３１を変形させることがなく、また、耐薬品性にも優れることから長期間に渡って使用可能な摺動部品を提供することができる。
【００６０】
また、プランジャー３０の材質は、シリンダー２０と同じ材質としても良く、アルミナセラミックスを主成分とし、Ｔｉを１〜５重量％分散したアルミナセラミックスよりなり、かつ、摺動面３１の表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□とすることによって双方に導電性を持たせることができる。
【００６１】
さらに、プランジャー３０の材質としては上述のようにセラミックスを用いることもできるが、樹脂や金属といったセラミックスに比べて硬度の小さい材料を用いることもできる。樹脂で形成する場合にはポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）などのロックウェル硬度１００以上を有する樹脂を用いれば良く、金属で形成する場合には真鍮、ステンレス、超硬合金などを用いれば良い。
【００６２】
ところで、この時、摺動面３１には自己潤滑性に優れ且つ高硬度を有するダイヤモンド状硬質炭素膜を被着しても良い。ダイヤモンド状硬質炭素膜を被着した場合、無潤滑状態にも関わらず双方の摺動面２１、３１を大きく摩耗させることなく操作トルクを低減して滑らかに摺動させることができる。ところで、摺動面３１に形成しても良いとしたダイヤモンド状硬質炭素膜は、実質的に炭素からなり、若干の結晶質を含んでいても良いが基本的に非晶質構造をしたもので、規則的な結晶構造を持つダイヤモンド、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）とは異なる組成のものである。
【００６３】
このダイヤモンド状硬質炭素膜をグラファイトやダイヤモンドの同定によく用いられるラマン分光分析装置を使って調べると、ダイヤモンドのピーク位置である１３３３ｃｍ−１と、グラファイトのピーク位置である１５５０ｃｍ−１の近傍にそれぞれピークを有するものである。なお、本発明の他方のプランジャー３０に用いるダイヤモンド状硬質炭素膜は、ピークがダイヤモンドあるいはグラファイトのいずれか一方に偏っていても良く、好ましくはダイヤモンドのピーク位置に偏っている方が良い。
【００６４】
このようなダイヤモンド状硬質炭素膜は、ビッカース硬度（Ｈｖ１．０）が２０〜５０ＧＰａと非常に硬い硬度を有しているため、シリンダー２０との摺動においても殆ど摩耗することがない。
【００６５】
以上の本発明の実施形態では、プランジャー３０を形成するセラミックスの主成分がアルミナからなり、あるいは摺動面の表面抵抗が１０４〜１０１１Ω／□の範囲のものとし、プランジャー３０にはダイヤモンド状硬質炭素膜を被着したプランジャー３０について説明したが、シリンダー２０とプランジャー３０の材質を逆にして用いたものであっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００６６】
また、算術平均粗さ（Ｒａ）に関しても同様に、逆にしても同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、実施例として便宜上プランジャー３０とシリンダー２０の組合せを用いて説明したが、軸体と回転体の組合せによる摺動部品であっても良く、さらには軸体が軸心方向の進退往復運動を行う摺動部品で往復運動のストロークに相応する軸方向長さの領域に亘って、摺動面を備えた摺動部品であっても良い。
【００６８】
そして、本発明の摺動部品の形状は、円筒形状限るものではなく、円板状態のディスクバルブや、ボールバルブのような球面形状を有するバルブと弁座であってもその効果は同様である。なお、その際、円筒度の代わりに平面度や真球度が小さいことが重要となり、平面度は１μｍ以下、真球度は５０μｍ以下とすることが好ましい。ここで平面度は、ニコン社製のオプティカルフラット検査測定装置などを用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６２１に準拠して測定すればよい。真球度に関しては３次元測定装置で測定すればよい。
【００６９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図１の図を用いて説明する。
【００７０】
以下のような定量ポンプのシリンダー２０及びプランジャー３０を製作して、それらの摺動特性を調べた。
【００７１】
プランジャー３０の形状は、外径φ１０ｍｍ、長さ７０ｍｍとし、軸方向に幅１６ｍｍ深さ２ｍｍのＤカットが１箇所入った形状とした。また、シリンダー２０の形状は、外径φ２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍのスリーブ形状とし、これらのシリンダー２０、プランジャー３０同士のクリアランスを４μｍに設定した。そして、シリンダー２０はフッ素系樹脂製の本体１０内に挿入し、プランジャー３０のＤカットのある方を内部に入れ、反対側を金属製のレバー３１を形成し、このレバー３１に動力を与えて回転摺動を行うことができるようにした。
【００７２】
シリンダー２０にはアルミナセラミックスを使用し、表１に示すように表面抵抗を変えたものをそれぞれ使用した。表面抵抗は、アルミナに加えるＴｉ酸化物の添加量および／または窒素雰囲気での還元処理条件（温度、時間）を変えて調整した。
【００７３】
なお、アルミナセラミックスを以下のように作製した。
【００７４】
純度が９６％で平均粒径が２μｍのアルミナ粉体に、添加剤としてはＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ及び、本発明のＴｉＯ２（Ｔｉ酸化物）を添加して原料粉末を作製した。
【００７５】
そして、この原料粉末にアルコール等の有機溶媒を加えてボールミルで湿式状態にて混合、粉砕したあと、スプレードライヤーによって乾燥、造粒を行って２次原料を作製した。得られた２次原料は、ＣＩＰ成形にて１５０ＭＰａの圧力にて成形体を作製した。次に、最高温度が１６００℃で焼成してアルミナ焼結体を形成した。この後、アルミナ焼結体を所望の形状に研削加工を行って表面の面状態を仕上げた。
【００７６】
そして、得られたそれぞれのアルミナ焼結体を、アルゴンからなる還元雰囲気中で１３００℃の熱処理を行った後、研磨により表面を仕上げてアルミナセラミックスを作製した。
【００７７】
そして、このアルミナセラミックスにより作製した摺動部品の双方の摺動面２１、３１に研磨加工を施して円筒度を１μｍ以下、表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下とした。
【００７８】
このようにして形成した摺動部品を、互いの摺動面２１、３１が接するように組み付けてセットし、８０℃の生理食塩水を０．１ＭＰａの圧力で注入した状態のもとで、吸入、吐出の操作を１セットとして繰り返し、操作するのに必要なトルクを測定し、トルク上昇した際のセット摺動回数を測定した。ここで、トルク上昇とは、プランジャー３０のレバー３２を操作する際の荷重が１０Ｎを超えたときをいう。
【００７９】
それらの評価結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
この結果、本発明のシリンダー２０を用いた試料Ｎｏ．１〜５及び８〜１３では、５万回セット以上摺動させてもトルク上昇がなく、長期間にわたって滑らかな摺動特性を得ることができたが、試料Ｎｏ．６及びＮｏ．７では８千回セット未満の摺動でトルク上昇が見られた。
【００８２】
次に、本発明の摺動部品に用いるアルミナセラミックスに含有するＴｉ及びＴｉ酸化物の含有量を変えたアルミナセラミックスの耐熱衝撃性を水中投下試験にて評価した。そして、その際の表面抵抗を参考として測定した。ここで、アルミナセラミックスに含有するＴｉ及びＴｉ酸化物の含有量は、ＩＣＰ発光分光分析装置（セイコー電子工業製ＪＹ３８Ｐ２型）にてアルミナセラミックスを強アルカリ溶液に投入し、３日間放置した場合に溶出するＴｉの値であり、Ｔｉの換算値が表２のようになるように予めアルミナに加えるＴｉ酸化物の添加量を調整した。
【００８３】
試料のサイズは外径φ２０ｍｍ、内径φ１５ｍｍ、厚み４ｍｍのリング形状とした。
【００８４】
水中投下試験において△１８０℃と示すのは、例えば、２００℃の恒温槽にて温めた試料を２０℃の水温の水中に瞬時に投下してクラックが入る際の温度とした。なお、本試験では２０個の試料を準備して同時に水中投下した際にクラックが１個でも入った段階でＮＧとした。
【００８５】
結果は表２に示す。
【００８６】
【表２】
2004352573.tif 000004
【００８７】
以上の結果より１〜５重量％の範囲であれば、耐熱衝撃性試験において△２００℃以上に耐えることが判り、機械的強度を損なわずに表面抵抗も１０４〜１０１１Ω／□の範囲にあることが判る。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、互いに摺動する２つの摺動部品から成り、該摺動部品の一方が、アルミナを主成分としＴｉ及びＴｉ酸化物を分散したセラミックス焼結体よりなり、かつ、摺動面における表面抵抗を１０４〜１０１１Ω／□としたことにより、摺動界面に金属成分、炭酸カルシウムまたは塩化ナトリウム等の塩類が付着するのを低減して、噛み込みをなくし、操作トルクの上昇を抑制するとともに、微振動の発生をなくして、長期間使用してもスムーズに摺動し、密着性に優れた摺動を維持することができる摺動装置を提供することができるものである。
【００８９】
また、耐摩耗性や機械的強度を損なわず、耐熱衝撃性の良い摺動装置を提供することができるものである。
【００９０】
また、上記他方の摺動部品が、アルミナを主成分とし、Ｔｉ及びＴｉ酸化物を分散したセラミックス焼結体よりなり、かつ、摺動面の表面抵抗を１０２〜１０１２Ω／□とすれば、双方に導電性があることから、より摺動界面から静電気を容易に除去されるので、付着物の噛み込みをなくし、操作トルクの上昇をさらに抑制するとともに、微振動の発生をなくして、長期間使用してもスムーズに摺動し、密着性に優れた摺動を維持できる摺動装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摺動装置の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…本体
１１、１４…封止部材
１２…吸入路
１３…吐出路
２０…シリンダー
３０…プランジャー
２１、３１…摺動面
３２…レバー
【図１】
2004352573.tif 000005