(57)【要約】【課題】サイアロンセラミックスの焼成を可能とする。【解決手段】サイアロンセラミックスの焼結方法では、容器６に充填した充填材にサイアロンの成形体１１，２２を埋入し、当該成形体１１，２２を常圧下で焼成してサイアロンセラミックスを製造する際に、充填材が、成形体１１，２２のＺ値よりも高いＺ値を有するように構成する。この充填材については、Ｚ値が１以上、４．２以下のサイアロン粉末又はサイアロン焼結体であってもよいし、Ｚ値が１以上、４．２以下に相当するように複数種の粉体又は焼結体が合成されて構成された合成サイアロン粉末又は合成サイアロン焼結体であってもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝に充填した充填材にサイアロンの成形体を埋入し、当該成形体を焼成してサイアロンセラミックスを製造するサイアロンセラミックスの焼結方法であって、
前記充填材が、前記成形体のＺ値よりも高いＺ値を有する充填材により構成されていることを特徴とするサイアロンセラミックスの焼結方法。
【請求項２】
請求項１に記載のサイアロンセラミックスの焼結方法において、
前記充填材は、Ｚ値が１以上、４．２以下のサイアロン粉末、又はサイアロン焼結体であることを特徴とするサイアロンセラミックスの焼結方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサイアロンセラミックスの焼結方法において、
前記充填材は、Ｚ値が１以上、４．２以下に相当するように複数種の粉体、又は焼結体から構成されることを特徴とするサイアロンセラミックスの焼結方法。
【請求項４】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のサイアロンセラミックスの焼結方法において、
前記成形体の焼成が、常圧下で行われることを特徴とするサイアロンセラミックスの焼結方法。
【請求項５】
軌道部材と、
前記軌道部材に複数の転動体を介して移動自在に取り付けられる移動部材と、
を備える運動案内装置であって、
サイアロンから成る成形体のＺ値よりも高いＺ値を有する充填材を用意し、坩堝に充填した前記充填材に前記成形体を埋入し、当該成形体を焼成して得られたサイアロンセラミックスにより、前記軌道部材および前記移動部材の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする運動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイアロンセラミックスの焼結方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セラミックス材料の中には、サイアロンセラミックスと呼ばれる種類の材料が知られている。このサイアロンセラミックスは、Ｓｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎといった４つの元素から構成される化合物であり、結晶構造の違いからαサイアロンとβサイアロンに大別されるセラミックス材料である。特に、βサイアロンは、機械的および化学的特性に優れていることから構造用セラミックスとしての用途が期待されており、例えば、軽量で高剛性、高耐食性といったβサイアロンの有意な性能を利用することによって、運用案内装置等の機械要素の構成部材として用いた場合に、案内運動の高速化や高精度化などといった有意な効果を得られると考えられている。また、βサイアロンは、真空環境下での使用に耐え得る点で好ましく、かかる好適な利点を運動案内装置に適用することも、好適であると考えられている。
【特許文献１】特開２００２−２０１０７３号公報
【特許文献２】特開平８−４８５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したサイアロンセラミックスは、高温分解性を有していることから、常圧下での焼成により緻密な焼結体を得ることが困難であった。つまり、従来のサイアロンセラミックスの焼結手法では、５気圧以上の高圧下での焼成を行うためにバッチ炉等を用いた生産性の低い手法を採らざるを得ず、それ故にサイアロンセラミックスは、量産化することが困難な材料であった。そこで、サイアロンセラミックスを常圧下で焼成する技術の確立が求められていた。
【０００４】
ところで、窒化珪素やＡｌ2Ｏ3系セラミックスなどといった他の焼結材料の製造技術分野では、詰粉を用いて焼結材料を常圧で焼成しようとする技術が提案されていた（例えば、上記特許文献１，２参照）。しかしながら、サイアロンセラミックスの焼成に際して単に上記特許文献１，２等に示された従来の詰粉を用いた焼結手法を適用したとしても、緻密な焼結体を得ることが困難なため、サイアロンセラミックスを安定して得ることはできなかった。また、たとえ上記特許文献１，２等に開示された従来の手法によってサイアロンセラミックスが焼成できたとしても、その品質は非常に不安定であるといった課題が存在していた。
【０００５】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、高品質で量産化が可能であり、しかも多様な形状のサイアロンセラミックスを常圧下で焼成することができるサイアロンセラミックスの焼結方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法は、坩堝に充填した充填材にサイアロンの成形体を埋入し、当該成形体を焼成してサイアロンセラミックスを製造するサイアロンセラミックスの焼結方法であって、前記充填材が、前記成形体のＺ値よりも高いＺ値を有する充填材により構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法において、前記充填材は、Ｚ値が１以上、４．２以下のサイアロン粉末、又はサイアロン焼結体であることが好適である。
【０００８】
また、本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法において、前記充填材は、Ｚ値が１以上、４．２以下に相当するように複数種の粉体、又は焼結体から構成されることとすることができる。
【０００９】
さらに、本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法では、前記成形体の焼成を常圧下で行うこととすることができる。
【００１０】
本発明に係る運動案内装置は、軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して移動自在に取り付けられる移動部材と、を備える運動案内装置であって、サイアロンから成る成形体のＺ値よりも高いＺ値を有する詰粉を用意し、坩堝に充填した前記詰粉に前記成形体を埋入し、当該成形体を焼成して得られたサイアロンセラミックスにより、前記軌道部材および前記移動部材の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サイアロンセラミックスの常圧下での焼結が可能となる。特に、本発明者らの鋭意努力によって、坩堝内の充填材に埋入された成形体と充填材のそれぞれのＺ値の関係を最適化することによって、得られるサイアロンセラミックスのＺ値を所望の値に制御可能であることが見出されており、従来技術では不可能であった品質の安定化が可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
まず、図１を用いて、本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の全体工程の一例を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の全体工程を例示するフローチャートである。図１において例示する製造工程では、まず、セラミック原料粉末、バインダー、溶媒としての水、および焼結助剤を少なくとも用意し、セラミック原料粉末に対して所定量のバインダー、水、および焼結助剤を配合した上で攪拌を行い、セラミック原料粉末の調製処理を行う（調製工程：ステップＳ１０）。
【００１４】
本実施形態で使用されるセラミック原料粉末にはサイアロンを想定しており、本実施形態におけるサイアロンとは、α型とβ型とを含む概念である。セラミック原料粉末にサイアロン粉末を用いることによって、αサイアロンやβサイアロンから成るサイアロンセラミックスを得ることが可能である。なお、このサイアロン粉末は、例えば、還元窒化法、直接窒化法、燃焼合成などにより、所定のＺ値を有するものが得られる。また例えば、βサイアロンは、軽量で高剛性、高耐食性といった有意な性能を備えており、例えば運用案内装置の構成部材として用いた場合に案内運動の高速化や高精度化を実現することに寄与することになる。さらに、βサイアロンは、真空環境下での運動案内装置の使用を可能とするなど、特殊環境下での使用に耐え得る。
【００１５】
セラミック原料粉末に配合される焼結助剤については、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、もしくは珪酸等の公知慣用の焼結助剤や、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ系樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化型ウレタン樹脂又は熱硬化型アクリル樹脂等のバインダー、さらにはＬｉ2Ｏ、ＢａＯ、Ｔａ2Ｏ3、ＰｔもしくはＰｄ等の電気的性質を変化させるような各種の添加剤あるいは遷移金属酸化物のような着色剤を加えることができる。
【００１６】
続いて、上記調製工程（ステップＳ１０）にて調製されたセラミック原料粉末を押出成形機やプレス成形機などの成形機に投入し、投入されたセラミック原料粉末を脱気・混練してセラミック練土にしたものに成形処理を行った後、乾燥処理を施すことによって成形体を得る（成形工程：ステップＳ１１）。このとき成形される成形体は、後に実施される工程での形状変形を考慮した寸法精度にて成形された半製品であり、その外郭形状は、後工程での熱収縮や仕上げ加工等を考慮したものとなっている。
【００１７】
成形工程（ステップＳ１１）によって完成した成形体に対しては、続いて行われる脱脂工程にて脱脂処理が行われる（ステップＳ１２）。この脱脂処理は、例えば、最高温度約６００℃程度で行われるものであり、これまで成形体の形状を保持していたバインダーを成形体から除去するために行われる処理工程である。この脱脂工程（ステップＳ１２）にて成形体からバインダーが除去されるのは、バインダーがこの後に行われる焼成処理での焼結性を阻害するからであり、また、成形工程（ステップＳ１１）が実施された段階の成形体は十分乾燥してその形状が安定保持されているので、バインダーによる保形性を維持する必要がもはや不要となっているからである。
【００１８】
その後、焼成工程にて、成形体は常圧下、非酸化性雰囲気にて焼成されて、サイアロンセラミックスとなる（ステップＳ１３）。先に実施された成形工程（ステップＳ１１）において、成形体は熱収縮を考慮した外郭形状に近い形で成形されている。ここで、常圧とは、０〜２ａｔｍをいう。
【００１９】
最後に、サイアロンセラミックスを製品へと仕上げる仕上げ加工が実施され（ステップＳ１４）、製品が完成する。ステップＳ１４で実施される仕上げ加工については、この段階で既にサイアロンセラミックスは製品形状に近い形を有する製品としてほぼ完成されているので、低コストでの仕上げ加工が可能となっている。
【００２０】
以上、図１を用いることによって、本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の全体工程を説明したが、本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の特徴点は、図１のステップＳ１３で示される焼成工程にある。そこで、次に、図２を用いることによって、焼成工程（ステップＳ１３）の具体的な装置構成についての説明を行う。
【００２１】
図２は、本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法で用いられる焼結用坩堝５を例示する断面図である。不図示の焼結炉内に焼結用坩堝を載置して、焼成工程にて焼成処理される。なお、図２では、リニアガイドなどの運動案内装置で用いられる軌道部材としての軌道レール１１と、移動部材としてのガイドブロックの構成部材であるガイドブロック本体部２２とを、サイアロンセラミックスにて製造する場合を例示している。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態に係る焼結用坩堝５は、上方に開口部を有するカーボン製の容器６と、この容器６の開口部を覆うためのカーボン製の蓋７とで構成されている。焼成工程（ステップＳ１３）の実施時において、容器６と蓋７とで形成される空間内には、サイアロン粉末から成る詰粉８が充填材として充填されており、さらにこの詰粉８に埋入されるかたちで、成形体（焼結前の軌道レール１１およびガイドブロック本体部２２）が設置される。なお、容器６と蓋７の構成材料はカーボンには限定されず、焼結用坩堝５としての機能を発揮することのできるその他の材料（例えば、耐火物や耐熱材料など）や形状によって置換することができる。
【００２３】
詰粉８は、焼成時における焼結用坩堝５からの放出ガスやヒーターからの放出ガス等の還元雰囲気による成形体１１，２２への影響を防ぐことによって、成形体１１，２２の周囲の雰囲気を制御したり、詰粉８による酸化物の蒸気圧を高めることによって、成形体１１，２２からの酸化物の蒸発を抑制したりする、といった作用効果を発揮する目的で設置されている。
【００２４】
さらに、本実施形態では、詰粉８が、成形体１１，２２のＺ値よりも高いＺ値を有する粉体により構成されていることが挙げられる。ここで、Ｚ値とは、サイアロンセラミックスに対する酸素の固溶度合いを表す指標であり、Ｚ値が高いほど酸素の固溶度が高いことを示しており、Ｚ＝４．２が最大の値とされている。また、Ｚ＝０（ゼロ）のときの物性は、サイアロンではなく窒化珪素となることを示している。
【００２５】
そして、焼結用坩堝５を用いて、常圧下で窒素ガス雰囲気中、温度１７００℃〜１８００℃にて焼成工程（ステップＳ１３）を実施すると、成形体１１，２２が成形体１１，２２のＺ値よりも高いＺ値を有する詰粉８によって埋入されている効果によって、焼成時における成形体１１，２２の周囲をシリカガスおよびアルミナガスから成る酸化物ガスリッチな雰囲気とすることができるので、成形体１１，２２の焼結が進行しやすくなって常圧焼結であっても緻密な焼結体を得ることが可能となる。また、成形体１１，２２のＺ値よりも高いＺ値を有する詰粉８の作用によって、得られるサイアロンセラミックスのＺ値が、成形体１１，２２のときのＺ値よりも低くなるのを抑制することができるので、サイアロンセラミックスの品質を安定化することが可能となっている。
【００２６】
なお、本実施形態で用いられる詰粉８については、発明者らの研究によって、Ｚ値が１以上、４．２以下のサイアロン粉末の採用が可能であることが確認されており、また、Ｚ値が１以上、４．２以下の値に相当するように複数種の粉体が合成されて構成された合成サイアロン粉末を採用できることも確認されている。この合成サイアロン粉末については、サイアロン粉末にＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉＯ2粉末を添加したものを用いたり、窒化珪素粉末とＡｌＮ粉末とＳｉＯ2粉末とＹ2Ｏ3粉末とを添加したものを用いたりすることが可能である。その他、ＭｇＯ２、コージェライト、ＺｒＯ２などの酸化物や、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮなどの窒化物を用いることができる。これら合成サイアロン粉末から成る詰粉であっても、上述したサイアロン粉末から成る詰粉８と同様の作用効果を発揮できることが確認されている。また、本実施形態によれば、焼結体の表層近傍の構成相と、表層内部の構成相は、ほぼ同一のものが得られる。このことは、Ｘ線回折法を用いることで確認できる。
【００２７】
さらに、本実施形態で用いられる充填材は、詰粉８である場合について説明したが、充填材は、図３に示すようにＺ値が１以上、４．２以下のサイアロン焼結体９を充填しても構わない。このように充填材にサイアロン焼結体９を用いれば焼結炉内の雰囲気を真空状態にした場合であっても、詰粉が容器内に飛散することなく焼成処理を行なうことができるので、焼結炉の耐用寿命を延ばすことができる。なお、サイアロン焼結体９は、どのような形状でも構わないが、棒状に形成したサイアロン焼結体９を交差して積み重ねてもよい。
【００２８】
また、Ｚ値が１以上、４．２以下の値に相当するように複数種の焼結体から構成された合成サイアロン焼結体を採用できることも確認されている。この合成サイアロン焼結体については、サイアロン焼結体とＡｌ2Ｏ3焼結体とＳｉＯ2焼結体を用いたり、窒化珪素焼結体とＡｌＮ焼結体とＳｉＯ2焼結体とＹ2Ｏ3焼結体とを用いたりすることが可能である。これら合成サイアロン焼結体から成る充填材であっても、上述したサイアロン焼結体９から成る充填材と同様の作用効果を発揮できることが確認されている。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の実施例について、表を用いて説明する。以下で示す表１は、本発明方法による実施例１〜５と、比較例１〜４のそれぞれについて、焼結条件と得られた焼結体の評価結果を示している。なお、表１に示す焼成処理は、図２で示した焼結用坩堝５を用い、窒素ガス雰囲気中にて最高保持温度１８００℃、最高保持時間２Ｈｒの焼成条件にて行われている。また、焼結体密度の評価については、絶対密度３．１５ｇ／ｃｍ2以上を「○」、絶対密度３．１５〜３．０ｇ／ｃｍ2を「△」、絶対密度３．０ｇ／ｃｍ2以下を「×」にて示しており、機械的性質の評価については、１×１０7回のスラスト試験および高速耐久試験でフレーキングの発生無しを「○」、スラスト試験ではフレーキング発生無いが、高速耐久試験でフレーキング発生有りを「△」、スラスト試験および高速耐久試験でフレーキングの発生有りを「×」にて表記している。そして、焼結体密度評価および機械的性質評価のいずれにおいても「○」となることによって、合格と判断している。
【００３０】
【表１】
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実施例１〜５で共通するように、詰粉のＺ値が成形体のＺ値よりも高い値となるようにすることによって、得られる焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値は、成形体のＺ値からほとんど変化することがなく、緻密な結晶構造を持つサイアロンセラミックスとなっていた。また、実施例１〜５の条件で得られたいずれの焼結体（サイアロンセラミックス）も、焼結体密度評価および機械的性質評価が「○」となっており、例えば運動案内装置の構成部材のような繰り返しの負荷を受ける部材に対しても好適に用いることができる。
【００３１】
なお、実施例２および実施例３で示すように、詰粉に合成サイアロン粉末を用いることも可能である。実施例２の場合については、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、Ｚ値が３相当となるように合成サイアロン粉末が用意されており、この合成サイアロン粉末の具体的な構成は、９９ｗｔ％のサイアロン粉末（Ｚ値が２）に、０．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3粉末と０．５ｗｔ％のＳｉＯ2粉末を合成したものとなっている。このような構成であれば、窒素ガス雰囲気中での焼成時において焼結用坩堝５内を酸化物ガスリッチな雰囲気とすることができるので、実施例１で示されるような詰粉にＺ値が３のサイアロン粉末を用いた場合と同様の焼結体（サイアロンセラミックス）を得ることが可能となっている。
【００３２】
また、実施例３は、詰粉にサイアロン粉末を使うことなくＺ値が３に相当する合成サイアロン粉末を用意することが可能であることを示している。すなわち、実施例３の場合については、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、Ｚ値が３相当となるように合成サイアロン粉末が用意されており、この合成サイアロン粉末の具体的な構成は、９０ｗｔ％の窒化珪素粉末と、２．０ｗｔ％のＡｌＮ粉末と、３．０ｗｔ％のＳｉＯ2粉末と、５ｗｔ％のＹ2Ｏ3粉末とを合成したものとなっている。このような構成であっても、窒素ガス雰囲気中での焼成時において焼結用坩堝５内を酸化物ガスリッチな雰囲気とすることができるので、実施例１や実施例２で示されるような詰粉にＺ値が３のサイアロン粉末を用いた場合と同様の焼結体（サイアロンセラミックス）を得ることが可能となっている。
【００３３】
実施例４は、構造部材として好適に用いることのできるＺ値の下限値であるＺ＝０．５となる焼結体（サイアロンセラミックス）を得る際の条件を示す実施例であり、この場合には、詰粉のＺ値が１であるサイアロン粉末を用いることが好適であることを確認できている。
【００３４】
また、実施例５は、焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値の上限近傍の条件を確認するためになされた実施例であり、焼結体のＺ値が３．５となる場合には、詰粉のＺ値が４．０であるサイアロン粉末を用いることが好適であることを示している。ちなみに、詰粉としてのサイアロン粉末の取り得るＺ値の上限値は、４．２である。
【００３５】
次に、比較例１〜４を検証することにより、本発明方法から除外された条件について整理しておく。比較例１は、サイアロン成形体とサイアロン粉末から成る詰粉のＺ値が同じ値である場合の実験例である。この場合、得られた焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値が成形体のときのＺ値である２よりも低い１．５となってしまった。また、焼結体密度および機械的性質を評価した結果、「△」と判定された。この原因としては、詰粉のＺ値を成形体のＺ値よりも大きくしなかったために、炉内の還元雰囲気が満足な値とならず、サイアロンセラミックスは得られたものの、品質の安定化を得るまでには至らなかったものと思われる。
【００３６】
また、比較例２からも明らかな通り、合成サイアロン粉末を用いた場合でも、サイアロン成形体とサイアロン粉末から成る詰粉のＺ値が同じ値である場合には、比較例１と同じ結果となることが確認できた。
【００３７】
さらに、比較例３に示すように、サイアロン成形体とサイアロン粉末から成る詰粉のＺ値が同じ値であり、且つ、そのＺ値が０．５の場合には、サイアロンは焼成されず、窒化珪素が得られるのみであった。これは、低いＺ値の場合には、焼結時の炉内が酸素ガスリッチな雰囲気を得られず、焼結体が緻密化できないことを示している。
【００３８】
またさらに、比較例４に示すように、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、ＳｉＯ2粉末のみから成る詰粉を適用した場合には、サイアロンセラミックスが焼成されるものの、Ａｌ2Ｏ3の欠損によって成形体よりもＺ値が低下したサイアロンセラミックスが得られるために、焼結体密度および機械的性質は満足のいく評価は得られず、さらに表面に酸化膜が生成するといった悪影響も出た。
【００３９】
さらに、以下で示す表２は、本発明方法による実施例６〜１０と、比較例５〜８のそれぞれについて、焼結条件と得られた焼結体の評価結果を示している。なお、表２に示す焼成処理は、図３で示した焼結用坩堝５を用い、充填材にサイアロン焼結体９を用い、表１で示した焼成処理と同様に、窒素ガス雰囲気中にて最高保持温度１８００℃、最高保持時間２Ｈｒの焼成条件にて行われている。また、焼結体密度の評価については、絶対密度３．１５ｇ／ｃｍ2以上を「○」、絶対密度３．１５〜３．０ｇ／ｃｍ2を「△」、絶対密度３．０ｇ／ｃｍ2以下を「×」にて示しており、機械的性質の評価については、１×１０7回のスラスト試験および高速耐久試験でフレーキングの発生無しを「○」、スラスト試験ではフレーキング発生無いが、高速耐久試験でフレーキング発生有りを「△」、スラスト試験および高速耐久試験でフレーキングの発生有りを「×」にて表記している。そして、焼結体密度評価および機械的性質評価のいずれにおいても「○」となることによって、合格と判断している。
【００４０】
【表２】
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表２に示す実施例６〜１０からも明かなように、サイアロン焼結体のＺ値が成形体のＺ値よりも高い値となるようにすることによって、充填材としてサイアロン焼結体を用いて焼成処理を行った場合であっても、上述した実施例１〜５と同様に、得られる焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値は、成形体のＺ値からほとんど変化することがなく、緻密な結晶構造を持つサイアロンセラミックスとなっていた。さらに、実施例６〜１０の条件で得られたいずれの焼結体（サイアロンセラミックス）も、焼結体密度評価および機械的性質評価が「○」となっており、例えば運動案内装置の構成部材のような繰り返しの負荷を受ける部材に対しても好適に用いることができる。
【００４１】
なお、実施例７および実施例８で示すように、充填材に合成サイアロン焼結体を用いることも可能である。実施例７の場合については、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、Ｚ値が３相当となるように合成サイアロン焼結体が用意されており、この合成サイアロン焼結体の具体的な構成は、９９ｗｔ％のサイアロン焼結体（Ｚ値が２）と、０．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3焼結体と０．５ｗｔ％のＳｉＯ2焼結体とからなり、Ｚ値が３に相当するものとなっている。このような構成であれば、窒素ガス雰囲気中での焼成時において焼結用坩堝５内を酸化物ガスリッチな雰囲気とすることができるので、実施例６で示されるような充填材にＺ値が３のサイアロン焼結体を用いた場合と同様の焼結体（サイアロンセラミックス）を得ることが可能となっている。
【００４２】
また、実施例８は、充填材にサイアロン焼結体を使うことなくＺ値が３に相当する合成サイアロン焼結体を用意することが可能であることを示している。すなわち、実施例８の場合については、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、Ｚ値が３相当となるように合成サイアロン焼結体が用意されており、この合成サイアロン焼結体の具体的な構成は、９０ｗｔ％の窒化珪素焼結体と、２．０ｗｔ％のＡｌＮ焼結体と、３．０ｗｔ％のＳｉＯ2焼結体と、５ｗｔ％のＹ2Ｏ3焼結体とからなる。このような構成であっても、窒素ガス雰囲気中での焼成時において焼結用坩堝５内を酸化物ガスリッチな雰囲気とすることができるので、実施例６や実施例７で示されるような充填材にＺ値が３のサイアロン焼結体を用いた場合と同様の焼結体（サイアロンセラミックス）を得ることが可能となっている。
【００４３】
実施例９は、構造部材として好適に用いることのできるＺ値の下限値であるＺ＝０．５となる焼結体（サイアロンセラミックス）を得る際の条件を示す実施例であり、この場合には、充填材はＺ値が１であるサイアロン焼結体を用いることが好適であることを確認できている。
【００４４】
また、実施例１０は、焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値の上限近傍の条件を確認するためになされた実施例であり、焼結体のＺ値が３．５となる場合には、充填材はＺ値が４．０であるサイアロン焼結体を用いることが好適であることを示している。ちなみに、充填材としてのサイアロン焼結体の取り得るＺ値の上限値は、４．２である。
【００４５】
次に、比較例５〜８を検証することにより、本発明方法から除外された条件について整理しておく。比較例５は、サイアロン成形体とサイアロン焼結体から成る充填材のＺ値が同じ値である場合の実験例である。この場合、得られた焼結体（サイアロンセラミックス）のＺ値が成形体のときのＺ値である２よりも低い１．５となってしまった。また、焼結体密度および機械的性質を評価した結果、「△」と判定された。この原因としては、充填材のＺ値を成形体のＺ値よりも大きくしなかったために、炉内の還元雰囲気が満足な値とならず、サイアロンセラミックスは得られたものの、品質の安定化を得るまでには至らなかったものと思われる。
【００４６】
また、比較例６からも明らかな通り、合成サイアロン焼結体を用いた場合でも、サイアロン成形体と合成サイアロン焼結体から成る充填材のＺ値が同じ値である場合には、比較例５と同じ結果となることが確認できた。
【００４７】
さらに、比較例７に示すように、サイアロン成形体とサイアロン焼結体から成る充填材のＺ値が同じ値であり、且つ、そのＺ値が０．５の場合には、サイアロンは焼成されず、窒化珪素が得られるのみであった。これは、低いＺ値の場合には、焼結時の炉内が酸素ガスリッチな雰囲気を得られず、焼結体が緻密化できないことを示している。
【００４８】
またさらに、比較例８に示すように、Ｚ値が２のサイアロン成形体に対して、ＳｉＯ2焼結体のみから成る充填材を適用した場合には、サイアロンセラミックスが焼成されるものの、Ａｌ2Ｏ3の欠損によって成形体よりもＺ値が低下したサイアロンセラミックスが得られるために、焼結体密度および機械的性質は満足のいく評価は得られず、さらに表面に酸化膜が生成するといった悪影響も出た。
【００４９】
以上説明した実施例１〜１０、および比較例１〜８によって、成形体のＺ値よりも高いＺ値を有する充填材の採用によって、好適なサイアロンセラミックスを製造できることが確認できた。そして、本発明に係るサイアロンセラミックスの焼結方法によれば、サイアロンセラミックスの常圧下での焼結が可能となり、さらに上述したような容器内の充填材に埋入された成形体と充填材のそれぞれのＺ値の関係の最適化によって、得られるサイアロンセラミックスのＺ値を所望の値に制御することが可能である。これにより、従来技術では不可能であった品質の安定化が可能となった。
【００５０】
上述した製法にて得られたサイアロンセラミックスについては、図４および図５に示すような運動案内装置に対して適用することが可能である。ここで、図４は、本実施形態に係るサイアロンセラミックスにより構成される運動案内装置の一形態を例示する外観斜視図である。また、図５は、図４で示した運動案内装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
【００５１】
まず、図４および図５に例示する運動案内装置４０の構成について説明すると、本実施形態に係る運動案内装置４０は、軌道部材としての軌道レール４１と、軌道レール４１に多数の転動体として設置されるボール４２…を介してスライド可能に組み付けられた移動部材としての移動ブロック４３とを備えている。
【００５２】
軌道レール４１はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その長手方向の表面（上面および両側面）にはボールが転がる軌道になる転動体転走面４１ａ…が軌道レール４１の全長に渡って形成されている。また、軌道レール４１の長手方向と直交する方向には、複数のボルト孔４５が形成されており、このボルト孔４５を用いることによって基台等のベースに対する固定設置が可能となっている。
【００５３】
なお、軌道レール４１は、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、転動体転走面４１ａ…の本数は左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数は運動案内装置４０の用途等に応じて変更することができる。
【００５４】
一方、移動ブロック４３には、転動体転走面４１ａ…とそれぞれ対応する位置に負荷転動体転走面４３ａ…が設けられている。軌道レール４１の転動体転走面４１ａ…と移動ブロック４３の負荷転動体転走面４３ａ…とによって負荷転走路５２…が形成され、複数のボール４２…が挟まれている。さらに、移動ブロック４３には、各転動体転走面４１ａ…と平行に伸びる４条の無負荷転走路５３…と、各無負荷転走路５３…と各負荷転走路５２…とを結ぶ方向転換路５５…が設けられている。１つの負荷転走路５２および無負荷転走路５３と、それらを結ぶ一対の方向転換路５５との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成されている（図５参照）。
【００５５】
そして、複数のボール４２…が、負荷転走路５２と無負荷転走路５３と一対の方向転換路５５，５５とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック４３が軌道レール４１に対して相対的に往復運動可能となっている。
【００５６】
以上のような構成を備える本実施形態に係る運動案内装置４０において、軌道レール４１および移動ブロック４３の少なくとも一方を、サイアロンセラミックスによって形成することが好適である。運動案内装置４０の構成部材に対してサイアロンセラミックスを採用することによって、案内運動の高速化や高精度化が実現されるとともに、真空環境といった特殊環境下での運動案内装置の使用が可能となる。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。例えば、図１で説明した全体工程は、本発明を適用可能な製造工程の一例に過ぎず、本発明方法の主要構成を変更しない範囲にて、その他の多様な製造工程に変更可能である。例えば、使用する焼結用坩堝については、常圧焼結炉には限られず、炉内が常圧にできるものであればよいことから、加圧炉やミリ波焼結炉のようなものであってもよい。
【００５８】
また、表で示したＺ値の値や合成サイアロン粉末、又は合成サイアロン焼結体の構成等についても、本発明方法の内容を変更しない範囲内において、種々の変形形態を採用することができる。
【００５９】
さらに、本発明に係るサイアロンセラミックスの適用は、図４および図５にて例示した形態の運動案内装置４０には限定されず、ボールねじやボールスプラインといった、その他の運動案内装置の構成部材に対しても使用することができる。
【００６０】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法の全体工程を例示するフローチャートである。
【図２】本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法で用いられる焼結用坩堝を例示する断面図である。
【図３】本実施形態に係るサイアロンセラミックスの焼結方法で用いられる焼結用坩堝を例示する断面図である。
【図４】本実施形態に係るサイアロンセラミックスにより構成される運動案内装置の一形態を例示する外観斜視図である。
【図５】図４で示した運動案内装置が備える無限循環路を説明するためのＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
５  焼結用坩堝、６  容器、７  蓋、８  詰粉、９  サイアロン焼結体、１１  軌道レール、２２  ガイドブロック本体部、４０  運動案内装置、４１  軌道レール、４１ａ  転動体転走面、４２  ボール、４３  移動ブロック、４３ａ  負荷転動体転走面、４５  ボルト孔、５２  負荷転走路、５３  無負荷転走路、５５  方向転換路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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