(57)【要約】【課題】  耐摩耗性および耐食性に優れているとともに流体の排出量の精度の高いポンプ用部品およびこのポンプ用部品を備えるポンプを提供する。【解決手段】  本発明のポンプ用部品は、円筒状のシリンダと、該シリンダに少なくとも一部が内包される棒状のプランジャとを備えるポンプ用部品であって、前記シリンダおよび前記プランジャは、気孔率が３％以下のセラミックスからなり、前記シリンダは、内周面における一方が前記プランジャとの摺動領域、他方が流体貯留領域であり、前記摺動領域の表面における平均結晶粒径をＤ１、前記流体貯留領域の表面における平均結晶粒径をＤ２としたとき、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のシリンダと、該シリンダに少なくとも一部が内包される棒状のプランジャとを備えるポンプ用部品であって、前記シリンダおよび前記プランジャは、気孔率が０．５％以上３％以下のセラミックスからなり、前記シリンダは、内周面における一方が前記プランジャとの摺動領域、他方が流体貯留領域であり、前記摺動領域の表面における平均結晶粒径をＤ１、前記流体貯留領域の表面における平均結晶粒径をＤ２としたとき、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするポンプ用部品。
【請求項２】
前記Ｄ１が１．５μｍ以上２．５μｍ以下、前記Ｄ２が３．５μｍ以上４．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用部品。
【請求項３】
前記シリンダの前記摺動領域にあたる前記プランジャの表面における平均結晶粒径をＤ３としたとき、前記Ｄ１がＤ３より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ用部品。
【請求項４】
前記シリンダの前記摺動領域における表面は、気孔率が１．２％以上２．４％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポンプ用部品。
【請求項５】
前記シリンダの前記流体貯留領域における表面は、気孔率が０．７％以上１．８％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ポンプ用部品。
【請求項６】
前記シリンダの前記摺動領域における表面の気孔の平均重心間距離をＧ１、前記摺動領域にあたる前記プランジャの表面における気孔の平均重心間距離をＧ３としたとき、Ｇ１がＧ３より小さい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ポンプ用部品。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のポンプ用部品と、該ポンプ用部品におけるシリンダを収容するポンプブラケットとを備えることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ用部品およびこのポンプ用部品を備えるポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の供給口、排出口できるポンプ用部品を構成する部材である円筒状のシリンダと、このシリンダの内面を摺動するプランジャとには、耐摩耗性および耐食性が求められることからセラミックスが用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９６７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今般においては、耐摩耗性および耐食性に加えて、流体の排出量の精度の向上が求められている。
【０００５】
本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、耐摩耗性および耐食性に優れているとともに流体の排出量の精度の高いポンプ用部品およびこのポンプ用部品を備えるポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のポンプ用部品は、円筒状のシリンダと、該シリンダに少なくとも一部が内包される棒状のプランジャとを備え、前記シリンダおよび前記プランジャは、気孔率が３％以下のセラミックスからなり、前記シリンダは、内周面における一方が前記プランジャとの摺動領域、他方が流体貯留領域であり、前記摺動領域の表面における平均結晶粒径をＤ１、前記流体貯留領域の表面における平均結晶粒径をＤ２としたとき、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のポンプは、上記構成のポンプ用部品と、該ポンプ用部品におけるシリンダを収容するポンプブラケットとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポンプ用部品およびこのポンプ用部品を備えるポンプは、耐摩耗性および耐食性に優れているとともに、流体の排出量において高い精度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のポンプ用部品を備えるポンプにおいて、図１（ａ）は流体の供給工程を示す概略図であり、図１（ｂ）は流体の排出工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態のポンプ用部品の一例について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のポンプ用部品を備えるポンプにおいて、図１（ａ）は流体の供給工程を示す概略図であり、図１（ｂ）は流体の排出工程を示す概略図である。
【００１１】
本実施形態のポンプ２０は、円筒状のシリンダ１、シリンダ１に少なくとも一部が内包
される棒状のプランジャ６を備えるポンプ用部品１０と、シリンダ１を収容するポンプブラケット９とを備える。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）においては、ポンプブラケット９およびシリンダ１のみを断面で示している。
【００１２】
そして、ポンプブラケット９は、流体を供給するポンプブラケット供給口１１と、流体を排出するポンプブラケット排出口１２とを備える。
【００１３】
次に、ポンプブラケット９に収容されるシリンダ１は、ポンプブラケット供給口１１と連通する供給口２と、ポンプブラケット排出口１２と連通する排出口３とを備える。なお、シリンダ１は、樹脂によって覆われていてもよい。すなわち、ポンプブラケット９とシリンダ１との間に樹脂が存在していてもよい。また、シリンダ１の最深部には、シール部材が存在していてもよい。
【００１４】
また、プランジャ６は、シリンダ１に内包される一端側から平坦に切り欠かれた切欠部７を有し、他端側にプランジャ６の駆動機構に接続される接続用部材１３を備える。そして、プランジャ６は、シリンダ１内において、図１（ａ）および図１（ｂ）における左右方向に往復するとともに、流体の供給工程や排出工程などの工程に応じて回転するものである。
【００１５】
以下、具体的に説明する。図１（ａ）は、流体の供給工程を示す概略図であり、駆動機構によってプランジャ６が引き上げられる（図１（ａ）における左方向）とともに、シリンダ１の切欠部７が供給口２と対向している状態を表している。このように、シリンダ１の切欠部７が供給口２と対向していることにより、ポンプブラケット供給口１１および供給口２と、シリンダ１内部とが連通し、シリンダ１内部に流体が流入することとなる。なお、このとき排出口３側にあたっては、シリンダ１によって塞がれた状態となっているため、排出口３に流体が漏れないようになっている。図１（ａ）および図１（ｂ）においては、流体の存在の有無を色調（明暗）により示している。
【００１６】
次に、図１（ｂ）は流体の排出工程を示す概略図である。図１（ａ）の状態から、プランジャ６が押し込まれるとともに回転することによって、シリンダ１内部における流体が排出口３およびポンプブラケット排出口１２から排出される。なお、このとき供給口２側にあたっては、シリンダ１によって塞がれた状態となっているため、排出時においてさらに流体が流入することはない。
【００１７】
ここまで、図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて流体の供給工程および排出工程について説明したが、あくまでポンプ２０における流体の制御の一例を示したものであり、本実施形態は、流体の制御を特徴とするものではない。
【００１８】
そして、上述したポンプ２０の構成において、ポンプ用部品１０を構成するシリンダ１の内周面は、主にプランジャ６による摺動を受ける摺動領域Ａと、摺動領域Ａより摺動を受ける機会の少ない流体貯留領域Ｂとを有する。言い換えれば、供給工程において流体が貯留される領域が、流体貯留領域Ｂであり、それ以外が摺動領域Ａである。
【００１９】
シリンダ１およびプランジャ６は、気孔率が０．５％以上３％以下のセラミックスからなる。ここで、セラミックスの材質としては、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、ジルコニア質セラミックス等が挙げられる。なお、アルミナ質セラミックスとは、アルミナを主成分とするセラミックスということであり、主成分とは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で７０質量％以上含有するものである。窒化珪素質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、ジルコニア質セラミックスについても同様である。なお、材質の選定にあたっては、
流体の性質、ポンプ用部品１０への要求特性等から選択すればよいが、安価であり、他のセラミックスと比較して加工が容易でありながら、優れた機械的特性を有しているという点では、アルミナ質セラミックスからなることが好適である。
【００２０】
そして、本実施形態のポンプ用部品１０は、シリンダ１の摺動領域Ａの表面における平均結晶粒径をＤ１、流体貯留領域Ｂの表面における平均結晶粒径をＤ２としたとき、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下である。
【００２１】
なお、平均結晶粒径の算出にあたっては、実際の表面から内周面における径が拡がる方向に０．５ｍｍ程度研磨するものであることから、本実施形態における摺動領域Ａの表面とは、摺動領域Ａの実際の表面から内周面における径が拡がる方向に０．５ｍｍ程内部に入った部分までを指すものである。流体貯留領域Ｂの表面についても同様である。
【００２２】
シリンダ１およびプランジャ６は、気孔率が０．５％以上３％以下のセラミックスからなることから、緻密であるために優れた機械的特性を有する。また、シリンダ１の内周面およびプランジャ６の表面に開気孔（空隙）を有するため、この開気孔に入り込んだ流体が潤滑作用を為し、良好な摺動性を有する。
【００２３】
そして、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下であることにより、摺動領域Ａでは、相対的に平均結晶粒径が小さく、優れた機械的特性を有するために耐摩耗性に優れ、流体貯蔵領域Ｂでは、相対的に平均結晶粒径が大きく、粒界が少ないものであることから耐食性に優れる。また、耐摩耗性に優れていることから摺動による脱粒が少なく、耐食性に優れていることから粒界の浸食や腐食による脱粒が少ない。それ故、本実施形態のポンプ用部品１０は、流体の排出量の精度が高い。このように、本実施形態のポンプ用部品１０におけるシリンダ１は、部分最適性の高いものである。
【００２４】
これに対し、Ｄ１が１．１μｍ未満であるときには、結晶粒径が小さすぎるために摺動によって脱粒が生じる。Ｄ１が４．５μｍを超えるときには、摺動領域Ａは流体貯蔵領域Ｂのように流体が存在するわけではなく、流体が入り込む開気孔間隔が広いものとなるため、摩擦抵抗を十分に小さくことができず、脱粒が生じる。そして、脱粒が生じると、さらなる脱粒が生じることとなるため、Ｄ１が１．１μｍ未満であったり、４．５μｍを超えたりするときには摩耗が進むこととなる。すなわち耐摩耗性が低いのである。
【００２５】
また、流体貯蔵領域Ｂの表面におけるＤ２が２．９μｍ未満であるときには、流体貯蔵領域Ｂは流体に接触しやすい部分のため、粒界が浸食や腐食されやすくなる。また、流体貯蔵領域Ｂの表面におけるＤ２が１０μｍを超えるときには、セラミックの結晶粒径が大きすぎるために硬度が低下して摩耗しやすくなる。
【００２６】
耐摩耗性および耐食性に優れているとともに、流体の排出量の精度を高いものとするには、Ｄ１が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であり、Ｄ２が３．５μｍ以上４．５μｍ以下であることが好適である。
【００２７】
次に、シリンダ１の摺動領域Ａにあたるプランジャ６の表面における平均結晶粒径をＤ３としたとき、Ｄ１がＤ３より小さいことが好適である。このように、Ｄ１がＤ３より小さいときには、Ｄ１とＤ３が同じ、若しくは、Ｄ１がＤ３より大きいときよりも、長期間にわたる使用が可能となる。すなわち、摺動を受ける側（シリンダ１の摺動領域Ａ）と、摺動する側（プランジャ６）とにおいては、Ｄ１がＤ３より小さいことが好適なのである。Ｄ３は４．９μｍ以上１５．２μｍ以下であることが好適である。
【００２８】
耐摩耗性および耐食性に優れているとともに、流体の排出量の精度を高いものとするには、シリンダ１の摺動領域Ａにおける表面は、気孔率が１．２％以上２．４％以下、シリンダ１の流体貯留領域Ｂにおける表面は、気孔率が０．７％以上１．８％以下であることが好適である。
【００２９】
また、シリンダ１の摺動領域Ａにおける表面の気孔の平均重心間距離をＧ１、摺動領域Ａにあたるプランジャ６の表面における気孔の平均重心間距離をＧ３としたとき、Ｇ１はＧ３より小さいことが好適である。このような構成を満たしているときには、耐摩耗性および耐食性に優れているとともに、流体の排出量の精度が高まる。Ｇ１は３．９μｍ以上９．８μｍ以下、Ｇ３は７．１μｍ以上１３．９μｍ以下であることが好適である。
【００３０】
以下に、気孔率、平均結晶粒径、平均重心間距離の算出方法について説明する。まず、シリンダ１の気孔率は次のようにして算出する。まず、シリンダ１の内周面における摺動領域Ａおよび流体貯留領域Ｂのそれぞれの表面につき、内周面における径が拡がる方向に鏡面加工する。そして、この鏡面加工した面を測定面とし、光学顕微鏡で４００倍〜１０００倍に拡大し写真を撮る。この写真を画像解析専用ソフトウェア「Ａ像くん」（登録商標  旭化成エンジニアリング(株)）を用いて粒子解析することにより、気孔率を算出することができる。なお、解析条件としては、例えば次の通りである。粒子の明度は「暗」とする。２値化の方法は、自動に設定したときの閾値の９０〜９８％に手動で設定する。シェーディングは「有」とすることが好適である。
【００３１】
気孔率を正確に求めるには、次のように測定することが好ましい。撮影した顕微鏡写真に薄紙または透明シートをあてて気孔の部分のみを黒く塗りつぶし、敷き写し（トレース）し、白色と黒色に２値化する。こうしてトレースした用紙の画像を「Ａ像くん」で解析する。「画像解析」の項目の中から「粒子解析」の項目を選択すると「粒子解析パラメータ」の設定画面が表示される。「粒子解析パラメータ」のうち、粒子の明度を「暗」とし、２値化の方法を「自動」とし、「計測項目」として「面積」を選択すると、計測結果が表示される。計測結果の「面積％」が気孔率（％）である。
【００３２】
シリンダ１の摺動領域Ａにあたるプランジャ６の気孔率は、次のようにして算出する。まず、シリンダ１の摺動領域Ａにあたるプランジャ６の表面を鏡面加工する。この鏡面加工した面を測定面とし、シリンダ１と同様に画像解析専用ソフトウェアＡ像くん（登録商標  旭化成エンジニアリング(株)）を用いて粒子解析することにより、気孔率を算出することができる。
【００３３】
平均結晶粒径は次のようにして求める。シリンダ１の内周面における摺動領域Ａおよび流体貯留領域Ｂのそれぞれの表面につき、内周面における径が拡がる方向に鏡面加工する。次に、鏡面加工した面を熱処理または化学エッチングして、粒界を除去する。そしてこの面を測定面とし、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００倍〜２０００倍に拡大してＳＥＭ写真を撮る。次に、このＳＥＭ写真を用いてコード法により平均結晶粒径を求める。具体的には、ＳＥＭ写真に対し一定長さの直線上にある結晶の個数から粒径を測定し、これを複数カ所で行ない平均結晶粒径を求める。また、撮影したＳＥＭ写真において結晶の輪郭を例えば黒く縁取りすれば、画像解析専用ソフトウェアＡ像くん（登録商標  旭化成エンジニアリング(株)）を用いて平均結晶粒径を算出することができる。
【００３４】
また、平均重心間距離の算出方法については、まず、気孔率の算出に用いたのと同様の写真を準備する。そして、画像解析専用ソフトウェア「Ａ像くん」（登録商標  旭化成エンジニアリング(株)）を用いて重心間距離法という手法を適用して画像解析することにより算出することができる。解析条件としては、次の方法が好ましい。
【００３５】
撮影した顕微鏡写真に薄紙または透明シートをあてて気孔の部分のみを敷き写し（トレース）して黒く塗りつぶし、白色と黒色に２値化する。こうしてトレースした用紙の画像を解析する。「画像解析」の「分散度計測」を選択する。「分散度計測パラメータ」の設定画面が表示されるので、「粒子の明度」を「暗」、「２値化の方法」を「自動」、「計測方法」を「重心間距離法」に設定し、「実行」を選択する。「２値化画像補正」の画面が表示されるので、「２値化画像補正」の画面の中から、「直線分離」と、表示方法の「重ね合せ」とを選択する。この状態で「終了」を選択すると、気孔の平均重心間距離の測定結果が表示される。
【００３６】
次に、シリンダ１、プランジャ６の製造方法の一例について説明する。なお、以下においては、シリンダ１およびプランジャ６の材質がアルミナ質セラミックスからなる場合について説明する。
【００３７】
まず、シリンダ１の作製にあたり、平均粒径の異なるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末を準備する。以下、対比して平均粒径の大きいＡｌ２Ｏ３粉末をＡｌ２Ｏ３粉末Ａ、対比して平均粒径の小さいＡｌ２Ｏ３粉末をＡｌ２Ｏ３粉末Ｂという。なお、Ａｌ２Ｏ３粉末の平均粒径は、例えば、０．１５μｍ〜０．６６μｍである。また、焼結助剤粉末として酸化珪素（ＳｉＯ２）粉末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末および炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）粉末を準備する。
【００３８】
次に、各種粉末の合計１００質量％のうち、Ａｌ２Ｏ３粉末Ｘを９５〜９９．５質量％、ＳｉＯ２粉末を０．２〜２．５質量％、ＣａＣＯ３粉末をＣａＯ換量で０．２〜２．５質量％。ＭｇＣＯ３粉末をＭｇＯ換算で０．１〜１質量％となるように秤量する。その後、秤量したＡｌ２Ｏ３粉末Ｘ、ＳｉＯ２粉末、ＣａＣＯ３粉末、ＭｇＣＯ３粉末を混合することにより混合粉末Ｘを得る。
【００３９】
次に、この混合粉末Ｘ１００質量部に対し、水を５０〜３００質量部と、バインダーとして、固形分換算でポリビニールアルコールを１〜３質量部、アクリル樹脂を１〜３質量部、ポリエチレングリコールを２〜４質量部添加して混合・撹拌し、スラリーＸを得る。その後、得られたスラリーＸを、噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥することにより顆粒Ｘを得る。なお、上述した平均粒径のＡｌ２Ｏ３粉末を用いるのではなく、混合粉末と水とを粉砕機に入れて粉砕することによってＡｌ２Ｏ３粉末の平均粒径を上述した範囲とするものであってもよい。
【００４０】
また、噴霧乾燥条件の変更により、顆粒の大きさを調整することができ、用いる顆粒の大きさによって気孔率を変化させることができる。具体的には、大きい顆粒を用いれば、気孔率は大きくなり、小さい顆粒を用いれば気孔率は小さくなる。
【００４１】
また、Ａｌ２Ｏ３粉末ＡをＡｌ２Ｏ３粉末Ｙとしたこと以外は、上述した方法と同様の方法により顆粒Ｙを得る。
【００４２】
なお、混合粉末Ｘ，Ｙの分散性を向上させ、最終的に得られる焼結体中の気孔の平均重心間距離を変化させるには、スラリー作製の際に、脂肪酸エステル縮合体等の分散剤を、混合粉末Ｘまたは混合粉末Ｙの１００質量部に対して０．２〜２質量部添加すればよい。
【００４３】
次に、金型内における摺動領域に相当する部分に、顆粒Ｙを充填する。その後、流体貯留領域に相当する部分に、顆粒Ｘを充填する。そして、５０〜２００ＭＰａの成形圧でプレス成形する。
【００４４】
次に、得られた成形体を大気中３００〜７００℃で３〜２０時間保持して脱脂する。脱脂後、１５００〜１６５０℃に昇温し、１〜１５時間保持して焼成する。このようにして得られた焼結体においては、Ａｌ２Ｏ３粉末の平均粒径が小さい方は活性が高いために平均結晶粒径が大きくなり、Ａｌ２Ｏ３粉末の平均粒径が大きい方は活性が低いために平均結晶粒径が小さくなる。したがって、上述した方法により、作製して得られた焼結体は、シリンダの摺動領域に相当する部分の平均結晶粒径が、流体貯留領域に相当する部分の平均結晶粒径よりも小さくなる。
【００４５】
その後、得られた焼結体に孔加工を施すことにより、供給口、排出口となる孔を形成する。なお、供給口、排出口となる孔は、成形体に孔加工を施してもよい。
【００４６】
次に、得られた焼結体の内径部分の円筒度の精度を向上させるべくホーニング加工を施す。シリンダの大きさは、例えば、外径が５〜３０ｍｍであり、内径が２〜２０ｍｍであり、長さが３０〜９０ｍｍであり、供給口および排出口の直径が１〜５ｍｍである。
【００４７】
次に、プランジャ６の作製にあたり、Ａｌ２Ｏ３粉末を準備する。なお、識別のために、以下、Ａｌ２Ｏ３粉末Ｚと記載する。また、焼結助剤粉末としてＳｉＯ２粉末、ＣａＣＯ３粉末およびＭｇＣＯ３粉末を準備する。その後については、一端側から平坦に切り欠かれた切欠部を有する棒状の成形体が得られる金型を用いたこと以外は、上述した方法と同様の方法により焼結体を得る。
【００４８】
その後、得られた焼結体の外周をセンタレス加工することによりプランジャを得ることができる。
【００４９】
以上のようにして、本実施形態のポンプ用部品を構成するシリンダおよびプランジャを作製することができる。
【００５０】
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限定されるものではない。
【実施例１】
【００５１】
プランジャと、摺動領域および流体貯留領域における平均結晶粒径を異ならせたシリンダとを作製し、耐摩耗性および耐食性を行なった。
【００５２】
まず、表１に示す平均粒径のＡｌ２Ｏ３粉末と、焼結助剤粉末としてＳｉＯ２粉末、ＣａＣＯ３粉末およびＭｇＣＯ３粉末とを準備した。
【００５３】
次に、Ａｌ２Ｏ３粉末を９８．５質量％、ＳｉＯ２粉末を０．６質量％、ＣａＣＯ３粉末をＣａＯ換量で０．５質量％。ＭｇＣＯ３粉末をＭｇＯ換算で０．４質量％となるように秤量して混合することにより混合粉末を得た。
【００５４】
この混合粉末１００質量部に対し、水を１００質量部と、バインダーとして、固形分換算でポリビニールアルコールを１．５質量部、アクリル樹脂を２質量部、ポリエチレングリコールが３質量部添加して混合・撹拌することによりスラリーを得た。その後、得られたスラリーを、噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥することにより、顆粒を得た。なお、シリンダの摺動領域用顆粒の平均は８０μｍであり、シリンダの流体貯留領域用顆粒の平均は７０μｍ、プランジャ用顆粒の平均は７４μｍとした。
【００５５】
次に、シリンダとなる成形体については、円筒状の成形体が得られる金型を用意し、最初に、摺動領域に相当する部分に摺動領域用顆粒を充填し、その後、流体貯留領域に相当
する部分に流体貯留領域用顆粒を充填し、１００ＭＰａの成形圧でプレス成形した。また、プランジャとなる成形体については、一端側から平坦に切り欠かれた切欠部を有する棒状の成形体が得られる金型を用意し、プランジャ用顆粒を充填し、１００ＭＰａの成形圧でプレス成形した。
【００５６】
そして、シリンダとなる成形体については、供給口および排出口となる孔加工を施した。
【００５７】
得られた成形体を大気中５００℃で５時間保持して脱脂した。その後、１５８０℃で３時間保持して焼成することにより、焼結体を得た。次に、円筒状の焼結体について、内径部分をホーニング加工することによりシリンダを得た。ここで、シリンダは、外径を２０ｍｍ、内径を１０ｍｍ、長さを３０ｍｍ、供給口および排出口の直径を２ｍｍとした。
【００５８】
また、棒状の焼結体について、外周をセンタレス加工することによりプランジャを得た。ここで、プランジャは、外径を１０ｍｍ、長さを４０ｍｍ、切欠部の平面の幅を１０ｍｍ、長さを７ｍｍとした。なお、シリンダの外径は、プランジャの内径よりも、数μｍ程度小さく加工した。
【００５９】
次に、各試料につき、気孔率の算出を行なった。具体的には、シリンダの摺動領域、シリンダの流体貯留領域、プランジャを測定試料とし、それぞれ切り出しと鏡面加工を行なった。そして、鏡面加工した面を光学顕微鏡で５００倍に拡大し写真を撮った。この写真を画像解析専用ソフトウェア「Ａ像くん」（旭化成エンジニアリング(株)登録商標））を用いて粒子解析することにより、気孔率を求めた。シリンダの流体貯留領域の気孔率は１．８％であり、シリンダの摺動領域の気孔率は１．３％であり、プランジャの摺動領域における気孔率は１．５％であった。
【００６０】
なお、粒子解析における解析条件は、粒子の明度を「暗」、２値化の方法は、自動に設定したときの閾値を１００％としたときの９０〜９８％になるように手動で設定し、シェーディングは「有」とした。
【００６１】
また、シリンダの摺動領域およびシリンダの流体貯留領域については、それぞれ切り出しと鏡面加工を行なった後、１４５０℃で２時間熱処理して粒界を除去した。そしてこの面を測定面とし、ＳＥＭで１０００倍に拡大したＳＥＭ写真を撮った。このＳＥＭ写真を用いて、コード法により、平均結晶粒径を測定した。
【００６２】
作製したシリンダにプランジャを挿入した。フッ素樹脂からなり、本体とブラケットが一体となった部品を準備した。プランジャの外側に、フッ素樹脂からなる本体およびブラケット（蓋体）が一体となった部品を圧入、接着して取り付け、ポンプ用部品を作製した。本体には、供給管および排出管が取り付けられている。
【００６３】
＜耐摩耗性試験＞
摩擦抵抗の大きい大気中でシリンダ内においてプランジャを摺動させる乾式試験を行なった。まず、シリンダにプランジャを挿入し、プランジャを回転させるとともに、プランジャの長手方向に往復させて摺動させた。回転速度は１００ｒｐｍとし、往復速度は５０回／分とした。なお、プランジャには、駆動源からの回転および往復に対応可能な継ぎ手を接続して試験を行なった。
【００６４】
そして、１００時間経過後に、水を用いて回転および往復を伴う摺動を行なうことにより、水の供給および排出を行なった。このとき、シリンダにおけるプランジャの挿入側から液漏れを目視で確認した。１００時間経過後に液漏れが無かった試料については、２０
０時間まで乾式試験を行ない、その後同様に液漏れの目視確認を行なった。
【００６５】
＜耐食性試験＞
シリンダとプランジャを水中で超音波洗浄し、１００℃で乾燥後、シリンダとプランジャの質量をそれぞれ測定した。そして、流体として、水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ１３）を用い、回転および往復を伴う摺動を行なうことにより、水酸化ナトリウム水溶液の供給および排出を行なった。なお、回転速度は、１００ｒｐｍとし、往復速度は５０回／分とした。摺動時間は、表１に示す通りとした。
【００６６】
そして、１００時間経過後に、シリンダ、プランジャを水中で超音波洗浄し、１００℃で乾燥後、シリンダとプランジャの質量を測定し、以下の式により、質量減少量（Ｍ）の合計を求めた。
【００６７】
次の式で、Ｍを求めた。
Ｍ＝（（（ＷＳ１＋ＷＰ１）―（ＷＳ２＋ＷＰ２））／（ＷＳ１＋ＷＰ１））／（ＡＳ＋ＡＰ）×１００
Ｍ：シリンダとプランジャの質量減少率の合計（ｍｇ／ｃｍ２）
ＷＳ１：耐食性試験前のプランジャの質量（単位：ｍｇ）
ＷＰ１：耐食性試験前のシリンダの質量（単位：ｍｇ）
ＷＳ２：耐食性試験後のプランジャの質量（単位：ｍｇ）
ＷＰ２：耐食性試験後のプランジャの質量（単位：ｍｇ）
ＡＳ：シリンダの表面積（ｃｍ２）
ＡＰ：プランジャの表面積（ｃｍ２）
Ｍが０．０６ｍｇ／ｃｍ２以下の場合を耐食性が良好であるとして表１に「１」と記載し、Ｍが０．０６ｍｇ／ｃｍ２よりも大きい場合、表１に「２」と記載した。また、１００時間経過後のＭの値が０．０６ｍｇ／ｃｍ２以下であった試料については、２００時間まで耐食性試験を行ない、その後同様にＭの値の算出を行なった。結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2017115789.tif 000003
【００６９】
表１より、Ｄ１がＤ２より小さく、Ｄ１が１．１μｍ以上４．５μｍ以下であり、Ｄ２が２．９μｍ以上１０μｍ以下であることにより、耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。特に、Ｄ１が１．５μｍ以上２．５μｍ以下、Ｄ２が３．５μｍ以上４．５μｍ以下であることにより、さらに耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。
【実施例２】
【００７０】
平均結晶粒径を異ならせたプランジャと、シリンダとを作製し、耐磨耗試験および耐食性の比較を行なった。なお、試料Ｎｏ．２４は、試料Ｎｏ．１０と同じものであり、試料Ｎｏ．２３は、プランジャの作製にあたり、Ａｌ２Ｏ３粉末の平均粒径を変えただけのものである。
【００７１】
そして、試験時間を表２に示す時間としたこと以外は、実施例１と同様の方法により耐摩耗性および耐食性を行なった。結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
2017115789.tif 000004
【００７３】
表２より、Ｄ１がＤ３より小さいことにより、耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。
【実施例３】
【００７４】
プランジャと、摺動領域の気孔率を異ならせたシリンダとを作製し、耐摩耗性および耐食性を行なった。なお、試料Ｎｏ．２７は、試料Ｎｏ．１０と同じものであり、試料Ｎｏ．２５、２６、２８、２９は、シリンダの作製にあたり、噴霧乾燥条件の変更により、摺動領域に相当する部分に表３に示す大きさの顆粒を用いたことが異なるだけのものである。
【００７５】
そして、試験時間を表３に示す時間としたこと以外は、実施例１と同様の方法により耐摩耗性および耐食性を行なった。結果を表３に示す。
【００７６】
【表３】
2017115789.tif 000005
【００７７】
表３から、シリンダの摺動領域における表面の気孔率が１．２％以上２．４％以下であることにより、耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。
【実施例４】
【００７８】
プランジャと、流体貯留領域の気孔率を異ならせたシリンダとを作製し、耐摩耗性および耐食性を行なった。なお、試料Ｎｏ．３２は、試料Ｎｏ．１０と同じものであり、試料Ｎｏ．３０、３１、３３、３４は、シリンダの作製にあたり、噴霧乾燥条件の変更により、流体貯留領域に相当する部分に表４に示す大きさの顆粒を用いたことが異なるだけのものである。
【００７９】
そして、試験時間を表４に示す時間としたこと以外は、実施例１と同様の方法により耐摩耗性および耐食性を行なった。結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】
2017115789.tif 000006
【００８１】
表４から、シリンダの流体貯留領域における表面の気孔率が０．７％以上１．８％以下であることにより、耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。
【実施例５】
【００８２】
プランジャにおける気孔の平均重心間距離と、シリンダの摺動領域における気孔の重心間距離とを異ならせたシリンダとを作製し、耐摩耗性および耐食性を行なった。なお、試料Ｎｏ．３５、３６は、表５に示す分散剤を添加したこと以外は試料Ｎｏ．１０と同じものである。したがって、試料Ｎｏ．３５は、試料Ｎｏ．１０と同じである。
【００８３】
そして、各試料につき、気孔の平均重心間距離の算出を行なった。具体的には、シリンダの摺動領域、プランジャを測定試料とし、それぞれ切り出しと鏡面加工を行なった。そして、鏡面加工した面を光学顕微鏡で５００倍に拡大し写真を撮った。
【００８４】
その後、撮影した写真に薄紙または透明シートをあてて気孔の部分のみをトレースして黒く塗りつぶし、白色と黒色に２値化した。次に、こうしてトレースした用紙の画像を画像解析専用ソフトウェア「Ａ像くん」（登録商標  旭化成エンジニアリング(株)）を用いて重心間距離法という手法を適用して画像解析した。なお、「画像解析」の「分散度計測」を選択し、「分散度計測パラメータ」の設定画面において、「粒子の明度」を「暗」、「２値化の方法」を「自動」、「計測方法」を「重心間距離法」に設定し、「実行」を選択した。その後、「２値化画像補正」の画面の表示において、「２値化画像補正」の画面の中から、「直線分離」と、表示方法の「重ね合せ」とを選択することにより、表示された値を気孔の平均重心間距離の値とした。
【００８５】
そして、試験時間を表５に示す時間としたこと以外は、実施例１と同様の方法により耐摩耗性および耐食性を行なった。結果を表５に示す。
【００８６】
【表５】
2017115789.tif 000007
【００８７】
表５より、Ｇ１がＧ３より小さいことにより、耐摩耗性および耐食性に優れることがわかった。
【符号の説明】
【００８８】
１：シリンダ
２：供給口
３：排出口
４：摺動領域におけるシリンダの内周面
５：流体貯留領域におけるシリンダの内周面
６：プランジャ
７：切欠部
８：摺動領域におけるプランジャの表面
９：ポンプブラケット
１０：ポンプ用部品
１１：ポンプブラケット供給口
１２：ポンプブラケット排出口
１３：接続用部材
２０：ポンプ
Ａ：摺動領域
Ｂ：流体貯留領域
【図１】
2017115789.tif 000008