[发明专利]陶瓷球体检查装置

说明书

本申请是申请日为2010年11月11日、申请号为201080060739.1、发明名称为“陶瓷烧结体、陶瓷球体以及陶瓷球体检查装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及陶瓷球体检查装置，尤其涉及在用于球、圆柱、圆锥台、桶形或者鼓形状的轴承、滚珠螺母等滑动装置的滚动部件、或者控制高压流体的流体阀的阀芯等中适用的陶瓷烧结体、以及适用于检查陶瓷球体的表面层的内部状态的陶瓷球体检查装置。

背景技术

陶瓷烧结体的特征在于，虽然与钢等金属相比制造成本高，但是因高强度而耐磨损性、刚性优异，并且，与钢相比比重小且因绝缘性而耐腐蚀性高。

利用这些特性，通过作为耐磨损部件而在轴承、滚珠螺母等滑动装置或控制高压流体的流体阀的阀芯等中使用，能够实现轻型化，并且，能够抑制由加载载荷或反复滑动引起的损伤或磨损、由腐蚀或电蚀引起的损伤等，从而能够长期地维持性能，实现构成部件的长寿命化并减少维护作业。

尤其在风力发电的发电机、空调装置的压缩机、电动汽车或混合动力汽车等各车辆等、接近电气系统并且温度、湿度等变化激烈的环境下使用的轴承等中，由腐蚀或电蚀引起的损伤等影响极大，所以代替制造成本低的钢等金属而多采用能够降低维持成本的陶瓷球体。

另外，尤其在高压下高速开闭的流体阀中，需要刚性高且轻型而长寿命的阀芯，采用陶瓷球体来作为阀芯的优点也非常多。

一般的陶瓷使用多个原材料以及烧结辅助剂而进行烧结，例如当进行氮化硅质烧结体的烧结时，作为原材料的氮化硅(Si₃N₄)很难引起其自身的固相烧结，无法得到致密的烧结体，所以作为烧结辅助剂而混合Y₂O₃等稀土类氧化物或Al₂O₃等氧化物而成型之后，通过液相烧结来进行致密化，从而得到氮化硅质烧结体。

这样，在使用多个原材料、烧结辅助剂来进行烧结的情况下，根据条件而容易在表面或内部产生微小的缺陷，若存在这些缺陷，则成为由于反复载荷所引起的疲劳而在表面引起剥离的原因。

例如，公知的专利文献1中公开如下，即，由于滚动体表面的伤痕或龟裂等缺陷导致品质的可靠性的降低，所以通过对烧结体的气孔率以及晶界相中的最大气孔径进行规定，来获得滚动寿命优异的氮化硅质烧结体制耐磨损性部件。

然而，专利文献1所记载的技术仅以伤痕、龟裂、气孔来作为缺陷对象，而对于比上述伤痕、龟裂、气孔更能影响耐磨损性以及耐久性的白色斑点(雪片(snow flake))没有任何对策。

另外，公知的专利文献2公开如下，着眼于从表面至深度1mm的范围内观察到的由微孔(相当于微小的缺陷的微小气孔)的集合体构成的白色树枝状的组织，若该微孔的集合体在某特定的大小以下，则与相对于滚珠的总表面积所占的面积比例无关地，产生在作为轴承材料的使用上成为妨碍的由滚动疲劳引起的剥离。

然而，虽然说微孔的集合体的大小小，但若其量多，则引起压碎载荷的降低，从而不仅成为破损的原因，也会成为因反复载荷的疲劳而在表面引起剥离的原因。

另外，该白色树枝状部分与非白色树枝状部分在刚性、密度等特性方面不同，从而即使白色树枝状部分小，也妨碍作为耐磨损部件的氮化硅球或氮化硅辊进行研磨加工时的球度、表面粗糙度等尺寸精度的提高，结果成为因反复载荷的疲劳而在表面引起剥离的原因。

并且，由于在作为耐磨损部件的氮化硅球或氮化硅辊内部所存在的缺陷或所残留的内部应变，而有如下问题，即，由于内部应力状态不均匀而成为破坏的起点，或者如上所述地由于无法提高尺寸精度而成为磨损或振动的原因。

在将这些陶瓷球体作为产品来检查的情况下，需要一种不施以破损就能进行观察、检查的机构，以不仅对存在于表面附近的伤痕、龟裂、气孔等缺陷的有无进行观察、检查，还能对雪片的有无进行观察、检查。

作为不会破坏陶瓷球体就能检查的装置，公知有例如如专利文献3所示的对陶瓷球体的表面进行光学观察的装置、或如专利文献4所示的利用超声波来对陶瓷球体的表面以及表面层的内部进行观察的装置。

专利文献1:日本特开2002-326875(所有页，图2)

专利文献2:日本特开平6-329472(所有页，图1)

专利文献3:日本特开2008-51619(所有页，图1、图3)

专利文献4:日本特开2010-127621(所有页，图2)