本发明专利技术提供氮化硅烧结体，实施方式的氮化硅烧结体含有：铝，以氧化物换算量计为2～10质量%的范围；R元素，为选自稀土元素中的至少一种，以氧化物换算量计为1～5质量%的范围；M元素，为选自IVA族元素、VA族元素和VIA族元素中的至少一种，以氧化物换算量计为1～5质量%的范围。铝的含量与R元素的含量之比以氧化物换算量计为2：1～5：1的范围，且铝的含量与M元素的含量之比以氧化物换算量计为2：1～10：1的范围。实施方式的氮化硅烧结体作为轴承滚珠这样的耐磨部件使用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供氮化硅烧结体，实施方式的氮化硅烧结体含有：铝，以氧化物换算量计为2～10质量%的范围；R元素，为选自稀土元素中的至少一种，以氧化物换算量计为1～5质量%的范围；M元素，为选自IVA族元素、VA族元素和VIA族元素中的至少一种，以氧化物换算量计为1～5质量%的范围。铝的含量与R元素的含量之比以氧化物换算量计为2：1～5：1的范围，且铝的含量与M元素的含量之比以氧化物换算量计为2：1～10：1的范围。实施方式的氮化硅烧结体作为轴承滚珠这样的耐磨部件使用。【专利说明】氮化硅烧结体及其制造方法、及使用其的耐磨部件和轴承
本专利技术的实施方式涉及氮化硅烧结体及其制造方法、及使用该氮化硅烧结体的耐磨部件和轴承。
技术介绍
氮化硅烧结体适用于轴承滚珠和滚筒等耐磨部件。作为现有氮化硅烧结体的烧结组成，例如，已知有氮化娃-氧化钇-氧化招-氮化招-氧化钛系。通过使用氧化钇、氧化铝、氮化铝、氧化钛作为烧结助剂，能够得到烧结性提高，具有良好的耐磨性的氮化硅烧结体。作为烧结助剂，还已知氧化钇-尖晶石(MgAl2O4)-碳化硅-氧化钛等。现有的氮化硅烧结体虽然具有良好的耐磨性，但是，硬度大，加工性上存在难点。轴承滚珠等耐磨部件需要将滑动面加工平坦，使表面粗糙度Ra为0.1 μ m以下。氮化硅烧结体的表面加工通常使用金刚石磨粒。现有氮化硅烧结体为难加工材料，因此，研磨加工的负担大，这是造成制造成本增加的主要原因。现有的氮化硅烧结体为了提高耐磨性，重点着眼于提高断裂韧性等材料性能。基于改善材料性能提高了耐磨性的氮化硅烧结体适用于在工程机械这样的高负载环境下使用的轴承滚珠。另一方面，以轴承滚珠为代表的耐磨部件不限于在高负载环境下使用，还可以在风扇电动机用轴承这样的低负载环境下使用。现有氮化硅烧结体的性能良好，因此，也能够在风扇电动机用轴承中使用，但是，存在加工性差，制造成本高的问题。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2001-328869号公报专利文献2:特开2003-034581号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于，提供加工性提高的氮化硅烧结体及其制造方法、以及能够通过使用所述氮化硅 烧结体降低制造成本的耐磨部件和轴承。实施方式的氮化硅烧结体含有:铝，以氧化物换算量计为2~10质量％的范围；R元素，为选自稀土元素中的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％的范围；M元素,为选自IVA族元素、VA族元素和VIA族元素中的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％的范围。在实施方式的氮化硅烧结体中，所述铝的含量与所述R元素的含量之比以氧化物换算量计，为2:1~5:1的范围，且所述铝的含量与所述M元素的含量之比以氧化物换算量计，为2:1~10:1的范围。实施方式的耐磨部件具备实施方式的氮化硅烧结体。实施方式的轴承具备由实施方式的氮化硅烧结体构成的轴承滚珠。【专利附图】【附图说明】图1是通过局部截面表示实施方式的轴承的图；图2是用于测量氮化硅烧结体中晶界相的面积比率的SEM图像的一例。【具体实施方式】以下，说明实施方式的氮化硅烧结体及其制造方法、以及使用该氮化硅烧结体的耐磨部件和轴承。该实施方式的氮化硅烧结体含有:铝(Al)，以氧化物换算量计为2~10质量％的范围；R元素,为选自稀土元素中的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％范围；M元素，为选自IVA族元素、VA族元素和VIA族元素中的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％的范围。本实施方式的氮化硅烧结体含有Al，以换算成氧化物(Al2O3)的量计，为2~10质量％的范围。Al的含量(氧化物换算量)小于2质量％或大于10质量％均会导致强度降低，作为耐磨部件的耐久性降低。作为烧结助剂的Al成分优选作为选自Al2O3和尖晶石(MgAl2O4)中的至少一种来添加。作为氮化硅烧结体的烧结助剂，历来一直使用氮化铝(AlN)，在本实施方式中，作为Al成分，优选不使用A1N。若并用Al2O3和AlN作为烧结助剂，则AlN抑制氮化硅和SiO2分解成SiO，促进了氮化硅粒子的均匀生长，晶界组织变得坚固。其结果是，氮化硅烧结体的材料性能提高，但是加工性降低。本实施方式中，为了提高氮化硅烧结体的加工性，Al成分优选作为氧化物添加。氮化硅烧结体含有R元素，R元素为选自稀土元素中的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％的范围。R元素优选为选自乾⑴、镧(La)、铺(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钦(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)中的至少一种。R元 素的含量(氧化物换算量)小于I质量％或大于5质量％均会导致烧结性降低，不能得到能够作为耐磨部件使用的氮化硅烧结体。R元素的氧化物换算量表示将稀土元素R的量换算成R2O3而得到的值。作为烧结助剂的R元素成分(稀土元素成分)优选作为R元素的氧化物添加。另外,氮化硅烷结体含有M元素，M元素为选自IVA族元素、VA族元素和VIA族元素的至少一种，以氧化物换算量计为I~5质量％的范围。IVA族元素为钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)。VA族元素为钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)。VIA族元素为铬(Cr)、钥(Mo)、钨(W)。M元素成分有助于强化Al成分和R元素成分形成的晶界相。由此，能够调节氮化硅烧结体的韧性和硬度。若M元素的含量(氧化物换算量)小于I质量％，则不能得到充分的添加效果，若大于5质量％，则烧结性降低。作为M元素成分，优选并用IVA族元素成分和VIA族元素成分。IVA族元素的氧化物换算量表示将IVA族元素的量换算成Ti02、Zr02、Hf02而得到的值。VA族元素的氧化物换算量表示将VA族元素的量换算成V205、Nb2O5, Ta2O5而得到的值。VIA族元素的氧化物换算量表示将VIA族元素的量换算成Cr203、Mo03、W03而得到的值。作为烧结助剂的M元素成分优选作为含有M元素的化合物添加。含有M元素的化合物优选为选自氧化物、碳化物和氮化物中的至少一种。在实施方式的氮化硅烧结体中，Al的含量(氧化物换算量)与R元素的含量(氧化物换算量)之比为2:1~5:1的范围，且Al的含量(氧化物换算量)与M元素的含量(氧化物换算量)之比为2:1~10:1的范围。Al成分和R元素成分构成晶界相，M元素成分(IVA族元素成分、VA族元素成分、VIA族元素成分)强化晶界相。若Al的含量与R元素的含量之比超出上述范围，则均会导致强度和烧结性降低。若M元素的含量相对于Al的含量之比(Μ/Al比)大于0.5，则氮化硅烧结体的加工性降低。若M元素的含量相对于Al的含量之比(Μ/Al比)小于0.1，则氮化硅烧结体的强度和韧性等降低，不能满足作为耐磨部件的性能。Al的含量与M元素的含量之比(Μ/Al比)更优选0.2~0.4的范围。实施方式的氮化硅烧结体除了上述必要成分以外，作为可选成分，还可以含有碳化硅(SiC)。SiC抑制液相的偏析，提高烧结性，同时有助于强化晶界相。由此，容易得到氮化硅烧结体作为目的的韧性和硬度等。SiC的含量优选I~5质量％的范围。若SiC的含量小于I质量％，则不能得到充分的添加效果。若SiC的含量大于5质量％，则烧结性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：青木克之，小松通泰，船木开，山口晴彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：
国别省市：
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