[發明專利]氮化硅耐磨部件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210378592.1
• 申請日: 2004-09-27
• 公開（公告）號: CN102951905A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 小松通泰;高尾實
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;東芝高新材料公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東;譚邦會

1.一種由氮化硅燒結體形成的氮化硅耐磨部件所構成的軸承滾球，所述氮化硅燒結體含有以其氧化物計2-4質量%的用作燒結助劑的稀土元素、以其氧化物計2-6質量%的鋁Al組分、及2-7質量%的碳化硅，其中所述氮化硅燒結體具有1%或更低的孔隙率、800-1000MPa的三點彎曲強度、及5.7-6.5MPa·m^1/2的斷裂韌度，

其中控制氮化硅粉末，以使其含有2800-3000ppm的Fe和700-1200ppm的Ca，

其中對所述碳化硅耐磨部件進行研磨加工，并且

其中所述氮化硅燒結體由通過金屬氮化方法合成的氮化硅原料粉末形成，并且所述鋁組分是氧化鋁和/或氮化鋁，

其中在晶界相中形成的粘結聚集部分的最大寬度為5μm或更小，并且

其中當氮化硅燒結體具有的破碎強度為150-200MPa、斷裂韌度為5.7-6.5MPa·m^1/2時，由所述氮化硅燒結體形成的耐磨部件制成的、直徑為9.35mm的3個滾球被放置在直徑為40mm的軌道上，該軌道放在SUJ2鋼板的上表面上，并且當所述3個滾球在5.9GPa的最大接觸應力下以1200rpm旋轉時，定義為在燒結的氮化硅滾球發生剝落前已經過的時間的滾動疲勞壽命為至少400小時。

2.權利要求1的軸承滾球，其中所述氮化硅燒結體含有以其氧化物計3質量%或更低的至少一種選自以下組中的元素：Ti、Zr、Hf、W、Mo、Ta、Nb和Cr。

3.一種制造氮化硅耐磨部件的方法，其包括以下步驟：

向氮化硅粉末加入以其氧化物計2-4質量%的稀土元素、以其氧化物計2-6質量%的鋁組分[2-4質量%的Al₂O₃]、2-7質量%的碳化硅，

分別控制氮化硅粉末中的Fe含量為2800-3000ppm，且Ca含量為700-1200ppm；

將所述原料混合物模制成為成型體；

在非氧化性氛圍中燒結所述成型體，以形成燒結體；

其中對所述燒結體[碳化硅耐磨部件]進行研磨加工，以形成破碎強度為150-200MPa、斷裂韌度為5.7-6.5MPa·m^1/2的滾球；并且

其中所述氮化硅粉末由金屬氮化方法合成，含有1.5質量%或更低的氧及至少80質量%的α-相型氮化硅，并且具有1μm或更小的平均粒徑，并且所述鋁組分是氧化鋁和/或氮化鋁。

4.權利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中以其氧化物計3質量%或更低的選自以下組中的至少一種元素被加入所述氮化硅粉末中：Ti、Hf、Zr、W、Mo、Ta、Nb和Cr。

5.權利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中2-4質量%的Al₂O₃和1-3質量%的AlN被加入所述氮化硅粉末中，并且所述原料混合物中以其氧化物計鋁組分的總含量為6質量%或更低。

6.權利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中在燒結步驟后對所述氮化硅燒結體在非氧化性氛圍中在30MPa或更高的壓力下進行HIP處理。

7.權利要求1的氮化硅耐磨部件，其中所述作為耐磨部件的滾球的破碎強度為155-190MPa。