氮化硅烧结体、使用其的滚动体和轴承制造技术

本发明专利技术提供机械特性、特别是断裂韧性良好、加工成产品时具有良好的产品寿命的氮化硅烧结体、使用有其的滚动体、以及轴承。氮化硅烧结体含有稀土元素和铝元素，稀土元素的含量相对于氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下，铝元素的含量相对于氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下，在氮化硅烧结体的距表面2mm以内的区域即表层部具有夹杂物(I)，夹杂物(I)的总截面积相对于表层部的总截面积的比例为0.05％以上。截面积的比例为0.05％以上。截面积的比例为0.05％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硅烧结体、使用其的滚动体和轴承


[0001]本专利技术涉及氮化硅烧结体、使用其的滚动体和轴承。

技术介绍

[0002]由于氮化硅(Si3N4)烧结体具有优异的机械特性、导热性及电绝缘性，因此正在推进向轴承构件、发动机部件、工具材料及散热基板材料等的应用。已知使用氮化硅粉末作为起始原料来制造氮化硅烧结体。由于氮化硅粉末具有难烧结性，因此为了制造致密化的氮化硅烧结体，与氮化硅粉末一起使用烧结助剂。作为这样的烧结助剂，一般可以举出稀土元素的氧化物、氧化铝、氧化镁、氧化硅等，为了提高氮化硅烧结体的机械特性，还研究了使用含有过渡金属元素的材料作为烧结助剂(例如专利文献1、2)。
[0003]由于氮化硅粉末的价格高，所以若使用氮化硅粉末制造氮化硅烧结体，则氮化硅烧结体的价格也有上升的倾向。因此，使用与氮化硅粉末相比价格低的硅粉末(金属硅粉末)作为起始原料，通过使其反应烧结来制造氮化硅烧结体的制造方法受到关注(例如专利文献3～5)。作为这样的制造方法，已知有被称为PS
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RBSN(Post
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Sintering of Reaction Bonded Silicon
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Nitride)法的方法。PS
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RBSN法包括：在含有氮气的环境下，通过在例如温度1100℃～1450℃附近进行热处理，从而使将硅粉末成型而成的压粉体氮化的第1工序；通过在例如温度1600℃～1950℃附近对笫1工序中得到的氮化体进行热处理而使其致密化的第2工序。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2013
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234120号公报
[0007]专利文献2：国际公开第2015/099148号
[0008]专利文献3：日本特开2004
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149328号公报
[0009]专利文献4：日本特开2008
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247716号公报
[0010]专利文献5：日本特开2013
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49595号公报

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的课题
[0012]采用PS
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RBSN法制造氮化硅烧结体时，如果硅粉末没有充分氮化，则在氮化硅烧结体中残留硅。由于残留的硅可成为引起氮化硅烧结体的机械特性降低的原因，因此采用PS
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RBSN法制造的氮化硅烧结体与使用氮化硅粉末作为起始原料制造的氮化硅烧结体相比，有时机械特性差。另外，还发现在将氮化硅烧结体加工成滚动体等产品的情况下，有时产品寿命短。
[0013]本专利技术的目的在于提供机械特性、特别是断裂韧性良好、在加工成产品时具有良好的产品寿命的氮化硅烧结体、使用有其的滚动体以及轴承。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]本专利技术的氮化硅烧结体是含有稀土元素和铝元素的氮化硅烧结体，其特征在于，所述稀土元素的含量相对于所述氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下，所述铝元素的含量相对于所述氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下。
[0016]其特征在于，所述稀土元素包含选自Y、Ce、Nd和Eu中的1种以上。另外，其特征在于所述稀土元素包含Ce。
[0017]其特征在于，在所述氮化硅烧结体的距表面2mm.以内的区域即表层部具有夹杂物(I)，所述夹杂物(I)的总截面积相对于所述表层部的总截面积的比例为0.05％以上。
[0018]其特征在于，所述夹杂物(I)包含含有过渡金属元素的夹杂物(It)。另外，其特征在于，所述夹杂物(It)是过渡金属元素的硅化物。
[0019]其特征在于，所述过渡金属元素包含选自Ti、Cr和Mn中的1种以上。另外，其特征在于，所述过渡金属元素包含Cr。
[0020]其特征在于，所述夹杂物(I)的最大直径为50μm以下。
[0021]其特征在于，在所述氮化硅烧结体的距表面2mm以内的区域即表层部具有空孔，该空孔的最大直径为50μm以下。
[0022]本专利技术的滚动体的特征在于，使用有本专利技术的氮化硅烧结体。
[0023]本专利技术的轴承的特征在于，使用有本专利技术的滚动体。
[0024]其特征在于，所述轴承是搭载于具备多个具有旋转叶片和使该旋转叶片旋转的马达的驱动部、通过所述旋转叶片的旋转而飞行的电动垂直起降机、支承所述驱动部中的旋转轴的轴承。
[0025]专利技术的效果
[0026]根据本专利技术，能够提供断裂韧性良好、加工成产品时具有良好的产品寿命的氮化硅烧结体、使用其的滚动体以及轴承。
附图说明
[0027]图1是显示本专利技术的轴承的一例的纵向剖视图。
[0028]图2是搭载本专利技术的轴承的电动垂直起降机的立体图。
[0029]图3是电动垂直起降机的驱动部中的马达的局部剖视图。
具体实施方式
[0030]以下对本专利技术的实施方式进行说明。
[0031](氮化硅烧结体)
[0032]本实施方式的氮化硅烧结体含有稀土元素和铝元素。在氮化硅烧结体中，稀土元素的含量相对于氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下，铝元素的含量相对于氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下。
[0033]作为稀土元素，例如可列举出钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、钐(Sm)、钕(Nd)、镝(Dy)、铕(Eu)、铒(Er)等。其中，优选钇(Y)、铈(Ce)、钕(Nd)、铕(Eu)。特别地，从能够进一步促进氮化、实现制造效率的提高的方面出发，更优选含有铈(Ce)。
[0034]稀土元素的上述含量为6重量％以上，优选为6.5重量％以上，也可以为7重量％以上。稀土元素的上述含量为13重量％以下，可以为12重量％以下，也可以为11重量％以下。通过使稀土元素的含量在上述范围内，从而容易得到具有良好的断裂韧性、加工成产品时具有良好的产品寿命的氮化硅烧结体。
[0035]稀土元素来源于例如制造氮化硅烧结体时使用的含有稀土元素的烧结助剂(通常为稀土元素的氧化物)。通过使氮化硅烧结体中的稀土元素的含量在上述范围内，在采用PS
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RBSN法制造氮化硅烧结体的情况下，能够促进作为原料的硅粉末(金属硅粉末)的氮化反应，能够促进其后的烧结。PS
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RBSN法是指包括硅的氮化工序和其后的烧结工序的2阶段烧结法。稀土元素的含量可以通过添加到原料中的含有稀土元素的烧结助剂(例如稀土元素的氧化物)的添加量来调整。
[0036]铝元素的上述含量为6重量％以上，优选为6.5重量％以上，也可以为7重量％以上。铝元素的上述含量为13重量％以下，可以为12重量％以下，也可以为11重量％以下。铝元素的含量(以氧化物换算计)可以在稀土元素的含量(以氧化物换算计)的
±
5重量％以内，也可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.氮化硅烧结体，其为含有稀土元素和铝元素的氮化硅烧结体，其特征在于，所述稀土元素的含量相对于所述氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下，所述铝元素的含量相对于所述氮化硅烧结体的总重量，以氧化物换算计，为6重量％以上且13重量％以下。2.根据权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述稀土元素包含选自Y、Ce、Nd和Eu中的1种以上。3.根据权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述稀土元素包含Ce。4.根据权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，在距所述氮化硅烧结体的表面2mm以内的区域即表层部具有夹杂物(I)，所述夹杂物(I)的总截面积相对于所述表层部的总截面积的比例为0.05％以上。5.根据权利要求4所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述夹杂物(I)包含含有过渡金属元素的夹杂物(It)。6.根据权利要求5所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村文耶，早川康武，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：