氮化硅烧结体及其制造方法、及使用其的耐磨部件和轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103764596103764596A(43)申请公布日2014.04.30(21)申请号201280043049.4(74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专(22)申请日2012.09.04利商标事务所11038代理人王永红(30)优先权数据2011-1933992011.09.05JP(51)Int.Cl.C04B35/584(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F16C19/02(2006.01)2014.03.05F16C33/32(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2012/0055922012.09.04(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/035302JA2013.03.14(71)申请人株式会社东芝地址日本东京都申请人东芝高新材料公司(72)发明人青木克之小松通泰船木开山口晴彦权权利要求书2页利要求书2页说明书11页说明书11页附图1页附图1页(54)发明名称氮化硅烧结体及其制造方法、及使用其的耐磨部件和轴承(57)摘要本发明提供氮化硅烧结体，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。CN103764596ACN10376459ACN103764596A权利要求书1/2页1.氮化硅烧结体，其含有：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；其特征在于，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。2.如权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述氮化硅烧结体的维氏硬度(Hv)为1000～1500的范围，断裂韧性值(K1c)为4.5～6.5MPa·m1/2的范围，压痕载荷Fn为20kgf时，9/81/25/8由式：Mc＝Fn/(K1c·Hv)算出的可切削系数Mc为0.125～0.150的范围。3.如权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，含有碳化硅1～5质量%的范围。4.如权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，构成所述氮化硅烧结体的氮化硅晶粒的长轴的平均粒径为5μm以上。5.如权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，在所述氮化硅烧结体的任意截面中，每单位面积100μm×100μm中存在的晶界相的面积比率为35～50%的范围。6.耐磨部件，具备权利要求1所述的氮化硅烧结体。7.如权利要求6所述的耐磨部件，其特征在于，对所述氮化硅烧结体的滑动面进行研磨加工，使表面粗糙度Ra为0.1μm以下。8.如权利要求6所述的耐磨部件，其特征在于，所述耐磨部件为轴承滚珠。9.如权利要求8所述的耐磨部件，其特征在于，所述轴承滚珠用于风扇电动机用轴承。10.如权利要求8所述的耐磨部件，其特征在于，所述轴承滚珠的滚动寿命在最大接触压力为5.1GPa，转速为1200rpm的条件下通过推力型轴承试验机进行测量时，为400小时以上。11.轴承，其特征在于，具备由权利要求1所述的氮化硅烧结体构成的轴承滚珠。12.氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于，具备如下各工序：准备氧含量为4质量%以下、含α相型氮化硅为85质量%以上、平均粒径为1μm以下的氮化硅粉末；向所述氮化硅粉末中添加：氧化铝粉末，为2～10质量%的范围；R元素的氧化物粉末，R元素为选自稀土元素中的至少一种，为1～5质量%范围；含有M元素的化合物粉末，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，为1～5质量%的范围，从而制备原料混合物；将所述原料混合物成形成预期的形状，得到成形体；将所述成形体脱脂，得到脱脂体；以及2CN103764596A权利要求书2/2页在1600～1900℃的范围的温度烧结所述脱脂体，得到烧结体。13.如权利要求12所述的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于，还向所述氮化硅粉末中添加碳化硅粉末1～5质量%的范围。14.如权利要求12所述的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于，还具备以下工序：对所述烧结体在非氧化性氛围气中