專利名稱：陶瓷燒結(jié)體、陶瓷球體以及陶瓷球體檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨損性以及耐久性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體、陶瓷球體以及陶瓷球體檢查裝置，尤其涉及在用于球、圓柱、圓錐臺(tái)、桶形或者鼓形狀的軸承、滾珠螺母等滑動(dòng)裝置的滾動(dòng)部件、或者控制高壓流體的流體閥的閥芯等中適用的陶瓷燒結(jié)體、陶瓷球體以及適用于檢查該陶瓷球體的表面層的內(nèi)部狀態(tài)的陶瓷球體檢查裝置。
背景技術(shù)：
陶瓷燒結(jié)體的特征在于，雖然與鋼等金屬相比制造成本高，但是因高強(qiáng)度而耐磨損性、剛性優(yōu)異，并且，與鋼相比比重小且因絕緣性而耐腐蝕性高。利用這些特性，通過(guò)作為耐磨損部件而在軸承、滾珠螺母等滑動(dòng)裝置或控制高壓流體的流體閥的閥芯等中使用，能夠?qū)崿F(xiàn)輕型化，并且，能夠抑制由加載載荷或反復(fù)滑動(dòng)引起的損傷或磨損、由腐蝕或電蝕引起的損傷等，從而能夠長(zhǎng)期地維持性能，實(shí)現(xiàn)構(gòu)成部件的長(zhǎng)壽命化并減少維護(hù)作業(yè)。尤其在風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電機(jī)、空調(diào)裝置的壓縮機(jī)、電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車等各車輛等、接近電氣系統(tǒng)并且溫度、濕度等變化激烈的環(huán)境下使用的軸承等中，由腐蝕或電蝕引起的損傷等影響極大，所以代替制造成本低的鋼等金屬而多采用能夠降低維持成本的陶瓷球體。另外，尤其在高壓下高速開(kāi)閉的流體閥中，需要?jiǎng)傂愿咔逸p型而長(zhǎng)壽命的閥芯，采用陶瓷球體來(lái)作為閥芯的優(yōu)點(diǎn)也非常多。一般的陶瓷使用多個(gè)原材料以及燒結(jié)輔助劑而進(jìn)行燒結(jié)，例如當(dāng)進(jìn)行氮化硅質(zhì)燒結(jié)體的燒結(jié)時(shí)，作為原材料的氮化硅(Si3N4)很難引起其自身的固相燒結(jié)，無(wú)法得到致密的燒結(jié)體，所以作為燒結(jié)輔助劑而混合Y2O3等稀土類氧化物或Al2O3等氧化物而成型之后，通過(guò)液相燒結(jié)來(lái)進(jìn)行致密化，從而得到氮化硅質(zhì)燒結(jié)體。這樣，在使用多個(gè)原材料、燒結(jié)輔助劑來(lái)進(jìn)行燒結(jié)的情況下，根據(jù)條件而容易在表面或內(nèi)部產(chǎn)生微小的缺陷，若存在這些缺陷，則成為由于反復(fù)載荷所引起的疲勞而在表面引起剝離的原因。例如，公知的專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)如下，S卩，由于滾動(dòng)體表面的傷痕或龜裂等缺陷導(dǎo)致品質(zhì)的可靠性的降低，所以通過(guò)對(duì)燒結(jié)體的氣孔率以及晶界相中的最大氣孔徑進(jìn)行規(guī)定，來(lái)獲得滾動(dòng)壽命優(yōu)異的氮化硅質(zhì)燒結(jié)體制耐磨損性部件。然而，專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)僅以傷痕、龜裂、氣孔來(lái)作為缺陷對(duì)象，而對(duì)于比上述傷痕、龜裂、氣孔更能影響耐磨損性以及耐久性的白色斑點(diǎn)(雪片(snow flake))沒(méi)有任何對(duì)策。另外，公知的專利文獻(xiàn)2公開(kāi)如下，著眼于從表面至深度Imm的范圍內(nèi)觀察到的由微孔(相當(dāng)于微小的缺陷的微小氣孔)的集合體構(gòu)成的白色樹(shù)枝狀的組織，若該微孔的集合體在某特定的大小以下，則與相對(duì)于滾珠的總表面積所占的面積比例無(wú)關(guān)地，產(chǎn)生在作為軸承材料的使用上成為妨礙的由滾動(dòng)疲勞引起的剝離。
然而，雖然說(shuō)微孔的集合體的大小小，但若其量多，則引起壓碎載荷的降低，從而不僅成為破損的原因，也會(huì)成為因反復(fù)載荷的疲勞而在表面引起剝離的原因。另外，該白色樹(shù)枝狀部分與非白色樹(shù)枝狀部分在剛性、密度等特性方面不同，從而即使白色樹(shù)枝狀部分小，也妨礙作為耐磨損部件的氮化硅球或氮化硅輥進(jìn)行研磨加工時(shí)的球度、表面粗糙度等尺寸精度的提高，結(jié)果成為因反復(fù)載荷的疲勞而在表面引起剝離的原因。并且，由于在作為耐磨損部件的氮化硅球或氮化硅輥內(nèi)部所存在的缺陷或所殘留的內(nèi)部應(yīng)變，而有如下問(wèn)題，即，由于內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)不均勻而成為破壞的起點(diǎn)，或者如上所述地由于無(wú)法提高尺寸精度而成為磨損或振動(dòng)的原因。另外，在將陶瓷球體作為產(chǎn)品來(lái)檢查的情況下，需要一種不施以破損就能進(jìn)行觀察、檢查的機(jī)構(gòu)，以不僅對(duì)存在于表面附近的傷痕、龜裂、氣孔等缺陷的有無(wú)進(jìn)行觀察、檢查，還能對(duì)雪片的有無(wú)進(jìn)行觀察、檢查?！?br> 作為不會(huì)破壞陶瓷球體就能檢查的裝置，公知有例如如專利文獻(xiàn)3所示的對(duì)陶瓷球體的表面進(jìn)行光學(xué)觀察的裝置、或如專利文獻(xiàn)4所示的利用超聲波來(lái)對(duì)陶瓷球體的表面以及表面層的內(nèi)部進(jìn)行觀察的裝置。專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2002-326875 (所有頁(yè)，圖2)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平6-329472 (所有頁(yè)，圖I)專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2008-51619 (所有頁(yè)，圖I、圖3)專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2010-127621 (所有頁(yè)，圖2)本發(fā)明人等鑒于上述的現(xiàn)狀，反復(fù)專心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)施對(duì)燒結(jié)輔助劑組成的限定，體積密度、平均結(jié)晶粒徑在某特定范圍內(nèi)的調(diào)整，從表面至某特定深度的組織控制，并且在所限定的條件下的制造，能夠得到解決上述問(wèn)題的耐磨損性以及耐久性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體?，F(xiàn)有技術(shù)中，亦如上述專利文獻(xiàn)所示地作為產(chǎn)生由滾動(dòng)疲勞引起的剝離的原因，考慮了由傷痕、龜裂以及氣孔等引起的缺陷的對(duì)策。然而，本發(fā)明人等專心研究的結(jié)果判明出，只通過(guò)盡可能地減少這些缺陷，不足以提高耐磨損性以及耐久性。S卩，發(fā)現(xiàn)了這些缺陷是能夠由掃描電子顯微鏡(SEM)觀察的缺陷，但是除此之外的無(wú)法用SEM觀察但可由光學(xué)顯微鏡觀察的白色斑點(diǎn)(雪片)的有無(wú)對(duì)耐磨損性以及耐久性有非常大的影響。如圖2所示，對(duì)于該雪片部分而言，在SEM觀察下完全看不到，相對(duì)于此，在光學(xué)顯微鏡下觀察得非常清晰。該雪片由于在SEM觀察下沒(méi)有被看到，所以并非專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的由微孔的集合體構(gòu)成的白色樹(shù)枝狀物，雪片部分被認(rèn)為是與其以外的部分在結(jié)晶晶界相有著些許組成差異的部分，該些許組成的差異對(duì)耐磨損性以及耐久性有大的影響。另外，發(fā)現(xiàn)了在作為耐磨損部件來(lái)使用的情況下，不僅是存在于部件表面以及表面附近的傷痕、龜裂、氣孔等缺陷，而且雪片也對(duì)耐磨損性以及耐久性有大的影響，所以表面以及表面附近的缺陷以及雪片的有無(wú)是重要的，通過(guò)對(duì)燒結(jié)輔助劑組成的限定，將體積密度、平均結(jié)晶粒徑調(diào)整為特定的范圍內(nèi)，并在限定的條件下進(jìn)行制造，能夠?qū)崿F(xiàn)沒(méi)有從表面至250 μ m的深度為止的缺陷以及雪片的組織。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供如下陶瓷燒結(jié)體以及陶瓷球體，S卩，能夠減少由反復(fù)載荷的疲勞引起的表面的剝離、在表面加工時(shí)提高尺寸精度，并且耐磨損性以及耐久性優(yōu)異。并且，在考慮本發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的特性而將陶瓷球體作為產(chǎn)品來(lái)檢查的情況下，針對(duì)存在于表面附近的傷痕、龜裂、氣孔等缺陷以及雪片的有無(wú)情況，需要不施以破壞也能觀察、檢查的機(jī)構(gòu)。然而，如上述的專利文獻(xiàn)3的光學(xué)觀察的裝置中，有如下問(wèn)題，S卩，由于檢測(cè)來(lái)自表面的反射光，所以能夠?qū)υ诒砻娉霈F(xiàn)的缺陷、雪片等色調(diào)的差異進(jìn)行檢測(cè)，但是無(wú)法對(duì)在表面不出現(xiàn)的表面層的內(nèi)部的缺陷、雪片等進(jìn)行觀察。 另外，如專利文獻(xiàn)4的利用超聲波來(lái)觀察的裝置中，若為超聲波的反射不同的傷痕、龜裂、氣孔等，則能夠檢測(cè)表面層的內(nèi)部的缺陷，但是難以利用超聲波的反射來(lái)對(duì)基于上述的結(jié)晶晶界相的些許組成的差異而形成的雪片進(jìn)行檢測(cè)。因此，本發(fā)明的其他目的在于提供如下陶瓷球體檢查裝置，S卩，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成，不破壞陶瓷球體地檢測(cè)表面層的內(nèi)部的缺陷以及雪片的有無(wú)。本技術(shù)方案I的發(fā)明是對(duì)包括氮化硅、和由Al2O3以及Y2O3構(gòu)成的燒結(jié)輔助劑的混合物進(jìn)行成型、燒結(jié)來(lái)得到的，其中，體積密度在3. lg/cm3以上，平均結(jié)晶粒徑在3μπι以下，從表面至250 μ m的深度為止沒(méi)有10 μ m以上的缺陷以及20 μ m以上的白色斑點(diǎn)(雪片)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案2的發(fā)明是將包括氮化硅、和由Al2O3以及Y2O3構(gòu)成的燒結(jié)輔助劑的混合物成型、燒結(jié)成球狀來(lái)得到的，其中，體積密度在3. lg/cm3以上，平均結(jié)晶粒徑在3μπι以下，從表面至250 μ m的深度為止沒(méi)有10 μ m以上的缺陷以及20 μ m以上的白色斑點(diǎn)(雪片)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案3的發(fā)明是由陶瓷燒結(jié)體形成的，其中，對(duì)技術(shù)方案I所記載的陶瓷燒結(jié)體的表面進(jìn)行加工，來(lái)作為滾動(dòng)軸承部件，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案4的發(fā)明的陶瓷球體檢查裝置具有將技術(shù)方案2所記載的陶瓷球體支承為在規(guī)定的位置能夠自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)；朝向陶瓷球體的表面照射照射光的照光機(jī)構(gòu)；將來(lái)自陶瓷球體的反射光作為檢查光來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的受光機(jī)構(gòu)；以及接受來(lái)自該受光機(jī)構(gòu)的檢測(cè)輸出來(lái)評(píng)價(jià)陶瓷球體的表面層的內(nèi)部狀態(tài)的處理機(jī)構(gòu)，其中，上述受光機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，不對(duì)從上述照光機(jī)構(gòu)照射的照射光在陶瓷球體的表面反射的反射光進(jìn)行檢測(cè)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案5的發(fā)明在技術(shù)方案4所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上,上述照光機(jī)構(gòu)具有光源、以及將該光源的光作為照射光而引向陶瓷球體的表面的照光部，上述受光機(jī)構(gòu)具有光量檢測(cè)部、以及將來(lái)自上述陶瓷球體的檢查光引向光量檢測(cè)部的受光部，上述照光部和受光部中的至少一個(gè)，在前端具有能夠與陶瓷球體的表面接觸的接觸面，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案6的發(fā)明在技術(shù)方案4或者技術(shù)方案5所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上,上述受光部在穿過(guò)陶瓷球體的中心的剖面的外周圓的半圓周內(nèi)設(shè)置多個(gè)，上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，使陶瓷球體在與設(shè)置有上述受光部的外周圓垂直的方向上自轉(zhuǎn)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案7的發(fā)明在技術(shù)方案4或者技術(shù)方案5所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上,上述受光部沿著穿過(guò)陶瓷球體中心的剖面的外周圓的一部分設(shè)置多個(gè)，上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，使陶瓷球體在與設(shè)置有上述受光部的外周圓垂直的方向上自轉(zhuǎn)的同時(shí)，以在自轉(zhuǎn)了一周時(shí)錯(cuò)開(kāi)上述多個(gè)受光部的寬度大小的方式，使陶瓷球體在設(shè)置有上述受光部的外周圓方向上旋轉(zhuǎn)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案8的發(fā)明在技術(shù)方案4或者技術(shù)方案5所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上,上述受光部?jī)H設(shè)有一個(gè)，上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，使陶瓷球體在規(guī)定的方向上自轉(zhuǎn)的同時(shí)，在與該自轉(zhuǎn)方向垂直的方向上稍微旋轉(zhuǎn)，由此來(lái)解決上述課題。本技術(shù)方案9的發(fā)明在技術(shù)方案6至技術(shù)方案8中的任一項(xiàng)所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，上述照光部設(shè)有與上述多個(gè)受光部相同的個(gè)數(shù)，并設(shè)置為一個(gè)鄰接一個(gè)，由此來(lái)解決上 述課題。本技術(shù)方案10的發(fā)明在技術(shù)方案5至技術(shù)方案9中的任一項(xiàng)所記載的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為可間歇性驅(qū)動(dòng)，上述照光部和受光部中的至少一個(gè)構(gòu)成為，能夠在陶瓷球體的表面方向上進(jìn)退，上述照光部和受光部中的至少一個(gè)的前端的接觸面構(gòu)成為，在上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)緊貼陶瓷球體的表面，并在上述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)時(shí)從陶瓷球體的表面脫離，由此來(lái)解決上述課題。根據(jù)本技術(shù)方案I的發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體、以及本技術(shù)方案2的發(fā)明的陶瓷球體，沒(méi)有微小的缺陷或殘留的內(nèi)部應(yīng)變，并且不會(huì)因由反復(fù)載荷引起的疲勞而在表面引起剝離、內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)不會(huì)變得不均勻而成為破壞的起點(diǎn)，從而能夠提高耐磨損性，并且能夠提高尺寸精度。根據(jù)本技術(shù)方案3的發(fā)明的耐磨損部件，能夠提高滾動(dòng)軸承的耐久性，并能夠減少磨損、振動(dòng)。根據(jù)本技術(shù)方案4的發(fā)明的陶瓷球體檢查裝置，由于受光機(jī)構(gòu)不對(duì)從照光機(jī)構(gòu)照射的照射光在陶瓷球體的表面反射的反射光進(jìn)行檢測(cè)，所以所檢測(cè)的檢查光僅為透過(guò)陶瓷球體的表面層的內(nèi)部并擴(kuò)散的照射光的來(lái)自內(nèi)部的反射光，從而能夠不破壞陶瓷球體并且不受表面狀態(tài)的影響地，正確地對(duì)表面層的內(nèi)部的缺陷、基于結(jié)晶晶界相的些許組成的差異而形成的雪片的有無(wú)進(jìn)行檢測(cè)。另外，由于根據(jù)陶瓷球體的材質(zhì)、燒結(jié)條件來(lái)決定光的透過(guò)率，所以通過(guò)對(duì)在多處檢測(cè)的整體的檢查光的多寡進(jìn)行觀察，還能夠檢查陶瓷球體的材質(zhì)、燒結(jié)的優(yōu)劣。根據(jù)本技術(shù)方案5的構(gòu)成，由于照光部和受光部中的至少一個(gè)在前端具有能夠與陶瓷球體的表面接觸的接觸面，所以即使照光部與受光部接近，也能夠可靠地使受光部不對(duì)從照光部照射的照射光在陶瓷球體的表面反射的反射光進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)本技術(shù)方案6的構(gòu)成，僅通過(guò)使陶瓷球體自轉(zhuǎn)一圈，就能夠觀察陶瓷球體的整個(gè)表面，從而能夠有效地檢查陶瓷球體。根據(jù)本技術(shù)方案7的構(gòu)成，能夠減少照光部以及受光部的數(shù)量，從而簡(jiǎn)化裝置整體，減少成本。
根據(jù)本技術(shù)方案8的構(gòu)成，能夠?qū)⒄展獠恳约笆芄獠糠謩e設(shè)為一個(gè)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化裝置整體，減少成本，并且，完全不需要多個(gè)照光部以及受光部的光量、靈敏度的調(diào)整，從而檢查精度的維護(hù)變得容易。根據(jù)本技術(shù)方案9的構(gòu)成，完全不需要基于照光部與受光部的位置關(guān)系所進(jìn)行的檢測(cè)靈敏度等的調(diào)整，從而檢查精度的維護(hù)變得容易。根據(jù)本技術(shù)方案10的構(gòu)成，照光部和受光部中的至少一個(gè)的前端的接觸面，不會(huì)由于與陶瓷球體的表面的滑動(dòng)而破損或磨損，從而檢查精度的維護(hù)變得容易。


圖I是本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的鹵素光透過(guò)光學(xué)顯微鏡照片。圖2是現(xiàn)有的陶瓷燒結(jié)體的顯微鏡照片。
圖3是現(xiàn)有的陶瓷燒結(jié)體的鹵素光透過(guò)光學(xué)顯微鏡照片。圖4是壓碎載荷的測(cè)定的說(shuō)明圖。圖5是本發(fā)明以及比較例的陶瓷燒結(jié)體的燒制條件。圖6是由本發(fā)明以及比較例的陶瓷球體構(gòu)成的軸承滾珠的耐久試驗(yàn)結(jié)果。圖7是本發(fā)明以及比較例的3/8英寸規(guī)格軸承滾珠的二球壓碎載荷試驗(yàn)結(jié)果。圖8是本發(fā)明以及比較例的5/32英寸規(guī)格軸承滾珠的二球壓碎載荷試驗(yàn)結(jié)果。圖9是作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。圖10是作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的簡(jiǎn)要俯視圖。圖11是作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的簡(jiǎn)要俯視圖。圖12是作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的簡(jiǎn)要主視圖。圖13是作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的簡(jiǎn)要俯視圖。圖14是作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置的其他實(shí)施方式的簡(jiǎn)要俯視圖。圖15是本發(fā)明的陶瓷球體檢查裝置的其他實(shí)施方式的簡(jiǎn)要圖。圖16是本發(fā)明的陶瓷球體檢查裝置的另一其他實(shí)施方式的簡(jiǎn)要圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的耐磨損性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體應(yīng)充分具備的各要件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體需要體積密度在3. lg/cm3以上，優(yōu)選為在3. 2g/cm3以上。體積密度不足3. lg/cm3的情況下，在燒結(jié)體內(nèi)部存在大量微孔，從而對(duì)于摩擦、沖擊等外部應(yīng)力而言的抵抗性差，并且引起耐磨損性以及耐久性的降低。另外，需要平均結(jié)晶粒徑在3μπι以下，若為2μπι以下則更好。在平均結(jié)晶粒徑超過(guò)3μπι的情況下，平均結(jié)晶粒徑變大、且結(jié)晶晶界相面積變大，在該結(jié)晶晶界形成了雪片的情況下缺陷尺寸變大，所殘留的內(nèi)部應(yīng)變也變大，而成為耐磨損性以及耐久性大幅降低的原因。此外，對(duì)于本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的平均結(jié)晶粒徑的測(cè)定，是使用金剛石磨石以及磨粒來(lái)對(duì)燒結(jié)體表面進(jìn)行鏡面精加工，實(shí)施HF蝕刻或等離子體蝕刻，并且以在一個(gè)視野下能夠觀察100個(gè)以上的平均結(jié)晶粒徑的倍率來(lái)進(jìn)行SEM觀察的。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的氮化硅結(jié)晶粒子主要為柱狀，所以測(cè)定結(jié)晶粒子的長(zhǎng)徑與短徑，以粒子徑=(長(zhǎng)徑+短徑)/2來(lái)求出一個(gè)結(jié)晶粒子的粒子徑。這樣，求出100個(gè)結(jié)晶粒子的粒子徑，將100個(gè)的平均值作為平均結(jié)晶粒徑。另外，需要從表面至250 μ m的深度為止沒(méi)有10 μ m以上的缺陷以及20 μ m以上的雪片。若有10 μ m以上的缺陷或者20 μ m以上的雪片，則對(duì)于沖擊等外部應(yīng)力而言的抵抗性差，并且引起耐磨損性以及耐久性的降低，若沒(méi)有5 μ m以上的缺陷以及10 μ m以上的雪片，則更好。這里所說(shuō)的缺陷不僅指?jìng)邸斄?、氣孔，也包括燒結(jié)輔助劑的凝結(jié)、含有雜質(zhì)的·
第二相。對(duì)于表面以及表面附近的缺陷以及雪片的有無(wú)，能夠通過(guò)使500nnT800nm的波長(zhǎng)的鹵素光透過(guò)燒結(jié)體來(lái)評(píng)價(jià)，該觀察條件下，光能夠從表面透過(guò)至250 μ m的深度。圖I是將本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體切片為板厚O. 2mm并進(jìn)行研磨、而在透過(guò)500nnT800nm的波長(zhǎng)的齒素光時(shí)的光學(xué)顯微鏡照片,無(wú)法觀察雪片、缺陷。與此相對(duì)，圖3是將現(xiàn)有的陶瓷燒結(jié)體切片為板厚O. 2mm并進(jìn)行研磨、而在透過(guò)500nnT800nm的波長(zhǎng)的鹵素光時(shí)的光學(xué)顯微鏡照片，能夠清晰地觀察出雪片、認(rèn)為是偏析的缺陷。光不從表面透過(guò)至250 μ m的深度的情況或透過(guò)光不均勻的情況，意味著在從表面至250 μ m的深度的部分不僅存在缺陷，也存在至少20 μ m以上的雪片。因此，在鹵素光不從表面透過(guò)至250 μ m、或者不均勻的情況下，成為耐磨損性以及耐久性的降低的原因。此外，本發(fā)明中，對(duì)于缺陷的測(cè)定，利用金剛石磨石以及磨粒，來(lái)將燒結(jié)體研磨至鏡面，并利用SEM，以1000倍的倍率來(lái)隨意地觀察10處，并將所觀察到的缺陷的最大尺寸設(shè)為缺陷尺寸。另外，對(duì)于雪片，使用500nnT800nm的波長(zhǎng)的齒素光,在光學(xué)顯微鏡下，以100倍的倍率，來(lái)對(duì)同樣進(jìn)行了鏡面研磨的燒結(jié)體隨意地觀察10處，所確認(rèn)出的雪片的最大尺寸。本發(fā)明的耐磨損性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體具有高機(jī)械特性，例如使用本發(fā)明的由陶瓷燒結(jié)體制成的3/8英寸規(guī)格的軸承滾珠，則與SUJ2鋼球的二球式壓碎載荷在IOOkN以上，而相同的軸承滾珠彼此的二球式壓碎載荷在20kN以上。另外，本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體具有優(yōu)異的耐磨損性與耐久性、機(jī)械特性，所以作為滾動(dòng)軸承部件是有用的。此外，如圖4所示，對(duì)于壓碎載荷的測(cè)定，在利用上下設(shè)置的具有硬度在HRC60以上、且角度為120°的圓錐座的加壓砧510、520來(lái)將相同尺寸的2個(gè)被測(cè)定球體SI、S2在上下重疊的狀態(tài)下，通過(guò)以2 6kN/s (204 612kgf/s)的速度來(lái)施加載荷(基于舊JISB1501的方法)來(lái)進(jìn)行。在與SUJ2鋼球的測(cè)定中，將陶瓷球體配置于上、將SUJ2鋼球配置于下來(lái)進(jìn)行測(cè)定。以下，對(duì)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
其中，以下說(shuō)明的是制造方法的一個(gè)例子，本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體以及陶瓷球體不限定于通過(guò)該制造方法來(lái)制造。所使用的氮化硅粉體包括α相在80%以上，優(yōu)選為90%以上。需要純度在98%以上，優(yōu)選為98. 5%以上。在雜質(zhì)超過(guò)2%的情況下，在燒結(jié)體內(nèi)部形成大量的含有雜質(zhì)的第二相。比表面積為6m2/g以上,優(yōu)選為8m2/g以上。在比表面積不足6m2/g的情況下，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)性的降低。
對(duì)具有以上特性的氮化硅粉體，添加氧化鋁(Al2O3)以及氧化釔(Y2O3)來(lái)作為燒結(jié)輔助劑。通過(guò)分別添加3飛wt%，優(yōu)選為添加4飛被％的量的氧化鋁以及氧化釔，不僅能夠得到優(yōu)異的耐磨損性，也能夠成為可使500nnT800nm的齒素光透過(guò)的組織。所使用的氧化鋁的純度需要在99%以上，優(yōu)選為99. 5%以上，比表面積需要在6m2/g以上，優(yōu)選為7m2/g以上。另外，氧化釔的純度需要在99%以上，優(yōu)選為99. 5%以上，比表面積需要在8m2/g以上，優(yōu)選為9m2/g以上。在氧化鋁以及氧化釔粉體的純度不滿足規(guī)定值的情況下，與氮化硅粉體的純度不足規(guī)定值的情況相同，導(dǎo)致雜質(zhì)量的增加。另外，在粉體的比表面積不滿足既定值的情況下，很難在氮化硅粉體中均勻地分散，而會(huì)在燒結(jié)體內(nèi)部形成燒結(jié)輔助劑的凝結(jié)體，或者玻璃相組成的不均勻性變大，導(dǎo)致雪片的產(chǎn)生。由于氮化硅粉體與氧化鋁以及氧化釔粉體的混合、分散需要均勻分散，所以與使用球磨機(jī)之類的磨機(jī)相比,優(yōu)選使用介質(zhì)攪拌型磨機(jī)。對(duì)所得到的均勻混合粉體添加規(guī)定量的粘合劑，并進(jìn)行SD干燥而得到成型用粉體。該成型用粉體的比表面積為l(Tl5m2/g，優(yōu)選為l(Tl3m2/g。在成型用粉體的比表面積不足10m2/g的情況下，燒結(jié)性低，另一方面，在超過(guò)15m2/g的情況下，粉體變得微小且成型時(shí)的成型壓力傳遞性降低，在成型體內(nèi)部形成大量缺陷，而成為在燒結(jié)后的燒結(jié)體內(nèi)部形成大量缺陷的原因。成型用粉體使用CIP (冷等靜壓成型)成型來(lái)成型為規(guī)定的形狀，從而得到均勻的成型體。在使用模具的沖壓成型法中，成型壓力只施加于一個(gè)方向，并且成型體內(nèi)部與外部部分的密度差變大，而在燒結(jié)體內(nèi)部由燒制收縮差產(chǎn)生殘留應(yīng)力，導(dǎo)致龜裂等的產(chǎn)生，從而變得容易向成型體內(nèi)部導(dǎo)入缺陷。得到的成型體在脫脂后進(jìn)行燒制。成型體在氮化硅制燒制用容器內(nèi)，在10_2Pa以下的真空下從室溫升溫至100(Γ1250 ，之后在氮?dú)猸h(huán)境氣中，以160(Tl850°C、優(yōu)選為160(Tl80(TC來(lái)進(jìn)行燒制。這一真空下的加熱的目的在于，通過(guò)加熱將從成型體蒸發(fā)的對(duì)燒結(jié)體特性有負(fù)面影響的成分除去、以及將通過(guò)原料處理工序等而吸附于氮化硅粉體表面的羥基或氧除去。真空下的加熱在不足1000°C的情況下沒(méi)有該效果，若在真空下加熱至超過(guò)1250°C的溫度，則成型體所含有的氧等被排出的量變多，其結(jié)果，在燒結(jié)體內(nèi)部形成的玻璃相量減少，而在結(jié)晶晶界上氣孔等的缺陷增加。另外，在燒制溫度不足1600°C的情況下，燒結(jié)不繼續(xù)進(jìn)行，在超過(guò)1850°C的情況下，氮化硅進(jìn)行分解，形成大量缺陷等，而引起機(jī)械性抑制的降低。此外，成型體是放入氮化硅制燒制用容器而燒制的。在使用碳制燒制用容器的情況下，在1500°C以上時(shí)產(chǎn)生碳?xì)怏w，而固溶于燒制中的成型體，從而色調(diào)變濃，不僅鹵素光不透過(guò)，表面以及表面附近的缺陷也增加，機(jī)械特性降低。并且，通過(guò)對(duì)得到的燒結(jié)體進(jìn)行HIP處理來(lái)得到缺陷更少的高品質(zhì)的燒結(jié)體。其中，HIP處理?xiàng)l件為150(Tl70(TC、更優(yōu)選為155(Tl700°C、IOOMPa以上的氣壓。得到的陶瓷燒結(jié)體被加工成規(guī)定的尺寸，而成為耐磨損部件，由于本發(fā)明的陶瓷 燒結(jié)體沒(méi)有缺陷以及雪片，所以能夠提高加工精度以及表面粗糙度。因此，在作為軸承滾珠的情況下，容易使球度在0.05 μ m以下，使表面粗糙度(Rmax)在 O. 01 μ m 以下。作為本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例，在圖5所示的各條件下燒制陶瓷燒結(jié)體，并制作3/8英寸規(guī)格的軸承滾珠。對(duì)于這些軸承滾珠，將氮化硅粉體與氧化鋁以及氧化釔粉體進(jìn)行濕式粉碎混合，向得到的混合漿料添加相對(duì)于粉體重量為3重量％的蠟乳液，利用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥，并使用橡膠模具在IOOMPa的壓力下進(jìn)行CIP成型。然后，在大氣中以400°C來(lái)對(duì)得到的成型體進(jìn)行脫脂，將成型體放入氮化硅制燒制容器，在10_2Pa的真空下從室溫加熱至1100°C，之后，在氮?dú)猸h(huán)境氣下以156(Tl880°C進(jìn)行4個(gè)小時(shí)的燒制，從而制成CplOmmm的球。其中，比較例No. 3是在小于10_2Pa的真空下從室溫加熱至1350°C進(jìn)行燒制的，No. 2是在小于10_2Pa的真空下從室溫加熱至800°C進(jìn)行燒制的。另外，比較例No. 9在燒制時(shí)使用碳制燒制用容器來(lái)進(jìn)行燒制的。對(duì)制成的球分別進(jìn)行研磨加工，而制成3/8英寸規(guī)格的軸承滾珠。圖6表示這些軸承滾珠的特性、微構(gòu)造觀察以及耐久試驗(yàn)結(jié)果。其中，對(duì)于耐久試驗(yàn)，將軸承滾珠組裝至Brg6206 (有9個(gè)/Brg)，用學(xué)振型壽命試驗(yàn)機(jī)(gakushin-type life teseter)(純滾動(dòng))以加載載荷850kgf (純徑向載荷)、主軸轉(zhuǎn)速2000rpm、潤(rùn)滑使用清潔油(60°C )來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，只要無(wú)異常地旋轉(zhuǎn)1300h，則停止。圖7表示如上得到的作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的3/8英寸規(guī)格的軸承滾珠的二球壓碎載荷試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所使用的樣本，本申請(qǐng)發(fā)明的例子是圖5、圖6所示的實(shí)施例5，比較例是圖5、圖6所示的比較例4、比較例6，實(shí)施例、比較例均將相同制造批次的產(chǎn)品作為樣本。另外，施加壓碎載荷的速度為6kN/s (612kgf/s)。對(duì)于比較例4的軸承滾珠，在軸承滾珠彼此的二球壓碎中，壓碎載荷大概在20kN以上，壓碎強(qiáng)度良好且穩(wěn)定，但是在與對(duì)鋼球(SUJ-2球)的二球壓碎中，壓碎載荷為67. 7^115. 7kN，包含壓碎強(qiáng)度低的，存在很大偏差，特性不穩(wěn)定。對(duì)于比較例6的軸承滾珠，在與對(duì)鋼球(SUJ-2球)的二球壓碎中，壓碎載荷為78. 5^112. 8kN，與現(xiàn)有例I相比偏差少，但是包含壓碎強(qiáng)度低的，存在偏差，在軸承滾珠彼此的二球壓碎中，壓碎載荷為13. 7^19. 2kN，壓碎強(qiáng)度低，并且存在偏差，特性不穩(wěn)定。在比較例4、6的軸承滾珠中，由于如下因素而無(wú)法穩(wěn)定地確保壓碎強(qiáng)度，多個(gè)軸承滾珠的特性難以實(shí)現(xiàn)均勻化雪片在軸承滾珠內(nèi)部不規(guī)則地存在而內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變得不均勻、成為破壞的起點(diǎn)；或者在內(nèi)部殘留應(yīng)力等、輔助劑量過(guò)度超過(guò)規(guī)定量；或者由于燒制溫度超過(guò)規(guī)定過(guò)高而氮化硅結(jié)晶與玻璃相的熱膨脹差變大從而內(nèi)部應(yīng)變變大；或者組織的不均勻性變大等。與此相對(duì)，對(duì)于實(shí)施例5的軸承滾珠，在軸承滾珠彼此的二球壓碎中，壓碎載荷在20kN以上，即便在與對(duì)鋼球(SUJ-2球)的二球壓碎中，壓碎載荷也在IOOkN以上，壓碎強(qiáng)度均良好且偏差也少、特性穩(wěn)定。在實(shí)施例5的軸承滾珠中，由于在光學(xué)顯微鏡下所能觀察出的雪片不存在于軸承滾珠內(nèi)部，且在內(nèi)部未殘留應(yīng)變等，所以能夠穩(wěn)定地確保壓碎強(qiáng)度，并能夠使多個(gè)軸承滾珠 的特性均勻化。另外，圖8表示5/32英寸規(guī)格的軸承滾珠的尺寸精度測(cè)定結(jié)果。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所使用的樣本，本申請(qǐng)發(fā)明的例子是圖5、圖6所示的實(shí)施例5，比較例是圖5、圖6所示的比較例4，實(shí)施例與比較例分別從相同制造批次的產(chǎn)品中隨機(jī)抽出10個(gè)來(lái)作為樣本。實(shí)施例5以及比較例4的軸承滾珠，均以球度為O. 03 μ m的方式進(jìn)行最終研磨加工，均以O(shè). 02、. 04 μ m的范圍精加工至大致穩(wěn)定的精度。該樣本中，比較例4的軸承滾珠的表面粗糙度(Rmax)為O. 0053、. 0127 μ m，偏差
大，精度不穩(wěn)定。在比較例4的軸承滾珠中，雪片還不規(guī)則地存在于陶瓷燒結(jié)體的表層部，該雪片部分與其他部分耐磨損性不同、或者輔助劑量過(guò)度超過(guò)規(guī)定量而氮化硅結(jié)晶與玻璃相的熱膨脹差變大且內(nèi)部應(yīng)變變大、或者組織的不均勻性變大，從而妨礙研磨加工后的表面粗糙度的提高，并且，難以實(shí)現(xiàn)多個(gè)軸承滾珠的表面粗糙度的均勻化。與此相對(duì)，實(shí)施例5的軸承滾珠的表面粗糙度(Rmax)為O. 0040、. 0077 μ m,良好
且偏差也少，精度穩(wěn)定。在實(shí)施例5的軸承滾珠中，由于不存在光學(xué)顯微鏡下所能觀察出的雪片，所以表面的耐磨損性均勻，研磨加工后的表面粗糙度提高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)軸承滾珠的表面粗糙度的均勻化。通過(guò)在軸承或滾珠螺母等滑動(dòng)裝置的滾動(dòng)部件、控制高壓流體的流體閥的閥芯等中，采用使用了具有上述特性的本申請(qǐng)發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的軸承滾珠，能夠?qū)崿F(xiàn)滑動(dòng)裝置或流體閥的輕型化，并且，能夠抑制由加載載荷或反復(fù)滑動(dòng)引起的損傷或磨損、由腐蝕或電蝕引起的損傷等，能夠長(zhǎng)期維持性能，在能夠?qū)崿F(xiàn)滑動(dòng)裝置或流體閥的構(gòu)成部件的長(zhǎng)壽命化、并且能夠減少維護(hù)作業(yè)這樣的源自陶瓷燒結(jié)體本來(lái)的特性的效果的基礎(chǔ)上，還能夠減少由反復(fù)載荷的疲勞引起的表面的剝離，并且，能夠消除基于批次的特性、精度等的偏差、相同批次內(nèi)的各個(gè)軸承滾珠的特性、精度等的偏差，而穩(wěn)定地提供多個(gè)產(chǎn)品，并且，由于能夠減少制造時(shí)間、制造成本，從而能夠更穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高性能化、長(zhǎng)壽命化，減少維護(hù)作業(yè)，還減少成本。
并且，由于軸承滾珠的球度、表面粗糙度等尺寸精度提高，所以能夠抑制磨損、振動(dòng)、噪聲，并能夠排除由磨損或振動(dòng)引起的對(duì)所使用的整個(gè)機(jī)械裝置的影響。此外，上述實(shí)施例的陶瓷燒結(jié)體形成為球狀而被加工成軸承滾珠，但是也可以形成球狀以外的形狀，例如圓柱、圓錐臺(tái)、桶形或者鼓形狀等輥形狀或軸承的座圈形狀等任意形狀，其用途也可以作為能夠使用陶瓷燒結(jié)體的任意裝置的任意構(gòu)成部件來(lái)使用。實(shí)施例I接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的陶瓷球體檢查裝置進(jìn)行說(shuō)明。如圖9、圖10所示，作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置100具有將作為被檢查體的陶瓷球體S支承為在規(guī)定的位置可自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)；朝向陶瓷球體S的表面照射照射光的照光機(jī)構(gòu)110 ;將來(lái)自陶瓷球體S的反射光作為檢查光來(lái)檢測(cè)的受光機(jī)構(gòu)120 ;以及接受來(lái)自該受光機(jī)構(gòu)120的檢測(cè)輸出而評(píng)價(jià)陶瓷球體S的表面層的內(nèi)部狀態(tài) 的處理機(jī)構(gòu)140。旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥131和多個(gè)從動(dòng)輥132構(gòu)成，多個(gè)從動(dòng)輥132可旋轉(zhuǎn)地軸支承于保持件134。保持件134構(gòu)成為，通過(guò)能夠以其擺動(dòng)軸135為中心擺動(dòng)地支承于擺動(dòng)支承部133，而將陶瓷球體S可自轉(zhuǎn)地保持于一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥131與多個(gè)從動(dòng)輥132之間，并且能夠?qū)⑻沾汕蝮wS從保持狀態(tài)進(jìn)行解放。照光機(jī)構(gòu)110具有光源111、和將該光源111的光作為照射光而將其引向陶瓷球體S的表面的照光部112。受光機(jī)構(gòu)120具有光量檢測(cè)部121、和將來(lái)自陶瓷球體S的檢查光引向光量檢測(cè)部121的受光部122。照光部112和受光部122的前端形成為能夠與陶瓷球體S的表面接觸的接觸面，且利用未圖示的進(jìn)退機(jī)構(gòu)而可在陶瓷球體S的表面方向上進(jìn)退地保持在保持件134上。對(duì)于光源111，只要是包含照射光透過(guò)至表面層的內(nèi)部的波長(zhǎng)，并且具有在內(nèi)部漫反射、散射而到達(dá)受光部122的光量的光即可，也可以是能夠有效地僅輸出最佳波長(zhǎng)的激光光源、廉價(jià)且光量大的齒素光源等任意光源。例如，在對(duì)上述的本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的表面以及表面附近的缺陷以及雪片的有無(wú)進(jìn)行觀察的情況下，齒素光能夠透過(guò)至約250 μ m為止,能夠以500nnT800nm的波長(zhǎng)的光進(jìn)行觀察，所以采用一般的鹵素光源等即可，不必設(shè)置激光等成本高的光源、或復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)等。另外，照光部112和受光部122只要構(gòu)成為能夠遮擋來(lái)自接觸面以外的光即可，例如使用光纖等即可。驅(qū)動(dòng)輥131構(gòu)成為可間歇性驅(qū)動(dòng)，照光部112和受光部122的前端的接觸面在驅(qū)動(dòng)輥131的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)緊貼于陶瓷球體S的表面來(lái)對(duì)表面層的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)觀察，而在驅(qū)動(dòng)棍131的驅(qū)動(dòng)時(shí)從陶瓷球體S的表面脫離,反復(fù)上述動(dòng)作。在以上的構(gòu)成中，在陶瓷球體S的表面的多處，不是檢測(cè)來(lái)自表面的反射光，而是能夠只觀察透過(guò)表面層的內(nèi)部并擴(kuò)散的照射光的來(lái)自內(nèi)部的反射光。由此，不破壞陶瓷球體、并且不受到表面狀態(tài)影響地，能夠?qū)⒒诒砻鎸拥膬?nèi)部的缺陷、結(jié)晶晶界相的些許組成的差異而形成的雪片F(xiàn)，作為受光機(jī)構(gòu)所檢測(cè)的檢查光的變化來(lái)正確地檢測(cè)，并且，通過(guò)觀察整體的檢查光的多寡，還能夠檢查陶瓷球體的材質(zhì)或燒結(jié)的優(yōu)劣。此外，本實(shí)施例中，照光部112與受光部122形成一體，并可在陶瓷球體S的表面方向上進(jìn)退地保持于保持件134，但可以僅將照光部112或者受光部122中的任意一個(gè)保持為能夠進(jìn)退，也可以以與陶瓷球體S的表面接觸的狀態(tài)固定雙方。另外，也可以構(gòu)成為，若照光部112和受光部122的前端的距離離開(kāi)為不檢測(cè)來(lái)自表面的反射光的程度，則照光部112和受光部122雙方也可固定于不與陶瓷球體S的表面接觸的位置。在照光部112和受光部122雙方固定的情況下，驅(qū)動(dòng)輥131也可以連續(xù)驅(qū)動(dòng)而不是間歇驅(qū)動(dòng)。另外，陶瓷球體檢查裝置100不僅適用于上述的本發(fā)明的陶瓷球體，也可以適用于由其他的組成、制造法形成的氮化硅燒結(jié)體、例如以氧化鋁、氧化鋯、硅鋁氧氮耐熱陶瓷 (sialon)等為主成分的陶瓷等由照射光透過(guò)至表面層的內(nèi)部的材質(zhì)構(gòu)成的任意陶瓷球。例如，在照射鹵素光源的情況下，若為氧化鋁則已知能夠透過(guò)3 8mm左右的材質(zhì)，若為氧化鋯則已知能夠透過(guò)2 3_左右的材質(zhì)，這些材質(zhì)的檢查是可能的。實(shí)施例2接下來(lái)，對(duì)具有用于無(wú)間隙地觀察陶瓷球體S的表面整體的構(gòu)成的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置200，其旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥231和多個(gè)從動(dòng)輥232構(gòu)成，多個(gè)從動(dòng)輥232可旋轉(zhuǎn)地軸支承于保持件 234。而且，如圖11、圖12所示，照光部212和受光部222，在穿過(guò)陶瓷球體S的中心、且與自轉(zhuǎn)方向垂直的剖面的外周圓的半圓周內(nèi)，設(shè)置多個(gè)。由此，僅使陶瓷球體S自轉(zhuǎn)一圈，就能夠觀察整個(gè)表面，從而能夠有效地檢查陶瓷球體S。其中，為了在圖示中容易分辨，用粗線繪制了照光部212以及受光部222，但是由于使用光纖等細(xì)的部件，所以能夠設(shè)置圖示以上的數(shù)量。另外，也可以是照光部212的數(shù)量比受光部222的數(shù)量少。實(shí)施例3作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的陶瓷球體檢查裝置300，如圖13所示，旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥331和多個(gè)從動(dòng)輥332構(gòu)成，多個(gè)從動(dòng)輥332可繞平行的旋轉(zhuǎn)軸線C2旋轉(zhuǎn)地軸支承于保持件334，驅(qū)動(dòng)輥331能夠繞與多個(gè)從動(dòng)輥332的旋轉(zhuǎn)軸線C2傾斜規(guī)定的角度Θ的旋轉(zhuǎn)軸線Cl旋轉(zhuǎn)。而且，照光部312和受光部322沿著穿過(guò)陶瓷球體S的中心、并且與自轉(zhuǎn)方向垂直的剖面的外周圓，設(shè)置多個(gè)。驅(qū)動(dòng)輥331的旋轉(zhuǎn)軸線Cl的傾斜角度Θ設(shè)定為，在使陶瓷球體S自轉(zhuǎn)了一周時(shí)，能夠錯(cuò)開(kāi)多個(gè)受光部322的寬度大小。為了觀察整個(gè)表面，需要使陶瓷球體S自轉(zhuǎn)數(shù)圈，但利用比第二實(shí)施例數(shù)量少的受光部322能夠觀察整個(gè)表面。
此外，與第二實(shí)施例相同，為了在圖示中容易分辨，用粗線繪制了照光部312以及受光部322，但是由于使用光纖等細(xì)的部件，所以能夠設(shè)置圖示以上的數(shù)量。另外，也可以是照光部312的數(shù)量比受光部322的數(shù)量少。并且，如圖14所示，也可以設(shè)置一個(gè)照光部312和一個(gè)受光部322，并使驅(qū)動(dòng)輥331的旋轉(zhuǎn)軸線Cl的傾斜角度Θ極小。由此，完全不需要調(diào)整多個(gè)照光部以及受光部的光量或靈敏度的作業(yè)，從而檢查精度的維護(hù)變得容易。其中，若旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)以與上述實(shí)施例I至實(shí)施例3相同的動(dòng)作而將陶瓷球體S支承為在規(guī)定的位置能夠自轉(zhuǎn)，則不限定于上述實(shí)施例，也可以為任意的構(gòu)成。例如，如圖15所示，也可以使將陶瓷球體S支承為可旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)輥432中的對(duì)置 的兩個(gè)，作為具有沿縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸437的圓錐臺(tái)形狀。該構(gòu)成中，將齒輪436以偏離偏心量r的方式分別安裝于對(duì)置的2個(gè)從動(dòng)輥432的旋轉(zhuǎn)軸437，使2個(gè)從動(dòng)輥432的旋轉(zhuǎn)速度分別周期性地變動(dòng)，從而能夠使陶瓷球體S自轉(zhuǎn)的同時(shí)，施加扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)無(wú)間隙地觀察陶瓷球體S的表面整體。另外，也可以如圖16所示，驅(qū)動(dòng)輥531形成為具有平行槽538和螺紋槽539的軸狀，而能夠連續(xù)地檢查多個(gè)陶瓷球S。在圖9所示的實(shí)施方式中，遍及軸狀的驅(qū)動(dòng)輥531的大約半周，形成有沿圓周方向延伸的多個(gè)平行槽538，與該平行槽538連續(xù)且在剩余的大約半周上，形成有以與鄰接的平行槽538連接的方式延伸的多個(gè)螺紋槽539。而且，與各平行槽538對(duì)應(yīng)地分別設(shè)有受光部522，陶瓷球S在受光部522的位置上，通過(guò)平行槽538而自轉(zhuǎn)，并通過(guò)螺紋槽539而沿驅(qū)動(dòng)輥531的軸向移動(dòng)的同時(shí)變更自轉(zhuǎn)軸。由此，陶瓷球S從圖16中的左向開(kāi)始連續(xù)地導(dǎo)入，依次向右向的平行槽538部分送出，通過(guò)與各平行槽538對(duì)應(yīng)的受光部522，而依次變更自轉(zhuǎn)軸進(jìn)行觀察，從而能夠連續(xù)地觀察整個(gè)球面。此外，如圖15、圖16所示的旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的其他實(shí)施方式中，受光部以及照光部的個(gè)數(shù)可以為一個(gè)也可以為多個(gè)，另外，驅(qū)動(dòng)輥可間歇性驅(qū)動(dòng)，受光部以及照光部構(gòu)成為能夠在陶瓷球S的表面方向上進(jìn)退，并也可以構(gòu)成為，僅在驅(qū)動(dòng)輥停止時(shí)與陶瓷球S的表面緊貼。附圖標(biāo)記說(shuō)明100、200、300…陶瓷球體檢查裝置；110…照光機(jī)構(gòu)；111…鹵素光源；112、212、312…照光部；120…受光機(jī)構(gòu)；121…光量檢測(cè)部；122、222、322、522…受光部；131、231、331、431、531…驅(qū)動(dòng)輥；132、232、332、432…從動(dòng)輥；133…擺動(dòng)支承部；134…保持件；135…擺動(dòng)軸；436…齒輪；437…旋轉(zhuǎn)軸；538…平行槽；539…螺紋槽；S…陶瓷球體；F…雪片；S1、S2…被測(cè)定球體；510、520…加壓砧。
權(quán)利要求
1.一種耐磨損性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體，其是對(duì)包括氮化硅、和由Al2O3以及Y2O3構(gòu)成的燒結(jié)輔助劑的混合物進(jìn)行成型、燒結(jié)來(lái)得到的，其特征在于， 體積密度在3. lg/cm3以上， 平均結(jié)晶粒徑在3μπι以下， 從表面至250 μ m的深度為止，沒(méi)有IOym以上的缺陷以及20 μ m以上的白色斑點(diǎn)(雪片)。
2.一種耐磨損性優(yōu)異的陶瓷球體，其是將包括氮化硅、和由Al2O3以及Y2O3構(gòu)成的燒結(jié)輔助劑的混合物成型、燒結(jié)成球形來(lái)得到的，其特征在于， 體積密度在3. lg/cm3以上， 平均結(jié)晶粒徑在3μπι以下， 從表面至250 μ m的深度為止，沒(méi)有IOym以上的缺陷以及20 μ m以上的白色斑點(diǎn)(雪片)。
3.一種耐磨損部件，其是由陶瓷燒結(jié)體形成的，其特征在于， 對(duì)權(quán)利要求I所述的陶瓷燒結(jié)體的表面進(jìn)行加工，來(lái)作為滾動(dòng)軸承部件。
4.一種陶瓷球體檢查裝置，其具有 將權(quán)利要求2所述的陶瓷球體支承為在規(guī)定的位置能夠自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)；朝向陶瓷球體的表面照射照射光的照光機(jī)構(gòu)；將來(lái)自陶瓷球體的反射光作為檢查光來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的受光機(jī)構(gòu)；以及接受來(lái)自該受光機(jī)構(gòu)的檢測(cè)輸出來(lái)評(píng)價(jià)陶瓷球體的表面層的內(nèi)部狀態(tài)的處理機(jī)構(gòu)， 其特征在于， 所述受光機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，不對(duì)從所述照光機(jī)構(gòu)照射的照射光在陶瓷球體的表面反射的反射光進(jìn)行檢測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述照光機(jī)構(gòu)具有光源、以及將該光源的光作為照射光而引向陶瓷球體的表面的照光部， 所述受光機(jī)構(gòu)具有光量檢測(cè)部、以及將來(lái)自所述陶瓷球體的檢查光引向光量檢測(cè)部的受光部， 所述照光部和受光部中的至少一個(gè)，在前端具有能夠與陶瓷球體的表面接觸的接觸面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述受光部在穿過(guò)陶瓷球體中心的剖面的外周圓的半圓周內(nèi)設(shè)有多個(gè)， 所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，使陶瓷球體在與設(shè)置有所述受光部的外周圓垂直的方向上自轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述受光部沿著穿過(guò)陶瓷球體中心的剖面的外周圓的一部分設(shè)有多個(gè)， 所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為， 使陶瓷球體在與設(shè)置有所述受光部的外周圓垂直的方向上自轉(zhuǎn)的同時(shí)， 以在自轉(zhuǎn)了一周時(shí)錯(cuò)開(kāi)所述多個(gè)受光部的寬度大小的方式，使陶瓷球體在設(shè)置有所述受光部的外周圓方向上旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述受光部?jī)H設(shè)有一個(gè)， 所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，使陶瓷球體在規(guī)定的方向上自轉(zhuǎn)的同時(shí)，在與該自轉(zhuǎn)方向垂直的方向上稍微旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求61中的任一項(xiàng)所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述照光部設(shè)有與所述多個(gè)受光部相同的個(gè)數(shù)，并設(shè)置為相互間一個(gè)鄰接一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5、中的任一項(xiàng)所述的陶瓷球體檢查裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)構(gòu)成為可間歇性驅(qū)動(dòng)， 所述照光部和受光部中的至少一個(gè)構(gòu)成為，能夠在陶瓷球體的表面方向上進(jìn)退， 所述照光部和受光部中的至少一個(gè)的前端的接觸面構(gòu)成為，在所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)緊貼陶瓷球體的表面，并在所述旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)時(shí)從陶瓷球體的表面脫離。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠減少由反復(fù)載荷的疲勞引起的表面的剝離、并在表面加工時(shí)提高尺寸精度、并且耐磨損性以及耐久性優(yōu)異的陶瓷燒結(jié)體以及陶瓷球體，并提供不破壞它們地檢測(cè)表面層的內(nèi)部的缺陷以及雪片的有無(wú)的陶瓷球體檢查裝置。陶瓷球體檢查裝置(100)將陶瓷球體(S)支承為在規(guī)定的位置能夠自轉(zhuǎn)，并利用受光機(jī)構(gòu)(120)檢測(cè)照光機(jī)構(gòu)(110)的照射光來(lái)評(píng)價(jià)表面層的內(nèi)部狀態(tài)，其中受光機(jī)構(gòu)(120)不對(duì)從照光機(jī)構(gòu)(110)照射的照射光在陶瓷球體的表面反射的反射光進(jìn)行檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/84GK102918006SQ201080060739
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者大西宏司, 池田博, 瀧本大樹(shù), 植村浩, 山田賢司, 小野秀樹(shù), 松山博進(jìn) 申請(qǐng)人:日化陶股份有限公司, 椿中島股份有限公司