氮化硅烧结体及使用了其的耐磨性构件的制作方法

后述的实施方式主要涉及氮化硅烧结体及使用了其的耐磨性构件。

背景技术：

1、氮化硅烧结体被用于耐磨性构件。耐磨性构件例如在轴承滚珠、滚子、辊材、压缩机用叶轮、燃气轮机叶片、发动机部件、摩擦搅拌接合用工具构件等领域中使用。辊材被用于轧制。发动机部件例如为凸轮滚子。

2、例如在日本专利第5362758号公报(专利文献1)中，公开了分散有长宽比为1.0～1.2的氮化钛粒子的氮化硅烧结体。在专利文献1中，控制了氮化钛粒子的长宽比和粒径。此外，在日本专利第6400478号公报(专利文献2)中，控制了晶界相的面积比及氮化硅结晶粒子的长宽比。在专利文献2中，为了控制晶界相的面积比，使用了经氧化处理的氮化硅粉末。

3、在专利文献1中，以最大接触应力5.9gpa、转速1200rpm进行了轴承滚珠的耐磨性试验。此外，在专利文献2中，以最大接触压力5.1gpa、转速1200rpm进行了轴承滚珠的耐磨性试验。专利文献1及专利文献2中记载的轴承滚珠都显示出优异的耐久性。

4、近年来，对于轴承要求高速旋转。作为对轴承施加的载荷，有径向载荷、推力载荷、力矩载荷。径向载荷是沿相对于旋转轴垂直的方向(旋转轴的圆周方向)施加的载荷。此外，推力载荷是沿相对于旋转轴平行的方向(旋转轴的轴向)施加的载荷。力矩载荷是通过旋转轴的偏心而产生的载荷。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利第5362758号公报

8、专利文献2：日本专利第6400478号公报

9、专利文献3：日本特开2022-71426号公报

10、专利文献4：国际公开第2016/047376号

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、若提高轴承的转速，则径向载荷、推力载荷及力矩载荷分别变大。使用了由以往的氮化硅烧结体制成的轴承滚珠的轴承在高速旋转时有时耐久性降低。对该解决计策进行了研究，结果判明：对氮化硅结晶粒子的固溶氧量存在影响。

3、本发明是用于应对这样的课题的发明，提供控制了固溶氧量的氮化硅烧结体。

4、用于解决课题的手段

5、实施方式的氮化硅烧结体具备氮化硅结晶粒子及晶界相。在任意的截面的20μm×20μm的区域中，上述氮化硅结晶粒子的固溶氧量的平均值为0.2wt％以上。在任意的截面的50μm×50μm的区域中，上述氮化硅结晶粒子的长径的平均值为0.1μm以上且10μm以下，上述氮化硅结晶粒子的长宽比的平均值为1.5以上且10以下。

技术特征：

1.一种氮化硅烧结体，其是具备氮化硅结晶粒子及晶界相的氮化硅烧结体，

2.根据权利要求1所述的氮化硅烧结体，其中，在20μm×20μm的所述区域中存在的各个所述氮化硅结晶粒子的固溶氧量为0.2wt％以上且1.5wt％以下。

3.根据权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体，其中，在20μm×20μm的所述区域中，长径低于3μm的所述氮化硅结晶粒子的固溶氧量的平均值与长径为3μm以上的所述氮化硅结晶粒子的固溶氧量的平均值之差为0.1wt％以下。

4.根据权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体，其中，含有1质量％以上且20质量％以下的所述晶界相。

5.根据权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体，其中，在任意的截面的300μm×300μm的区域中，所述氮化硅结晶粒子的长径的最大值为25μm以下。

6.根据权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体，其中，在对任意的截面进行xrd分析时，将在42.4±0.3°下检测到的最强峰强度设定为i42.4°，将在与β-si3n4结晶相应的27.1±0.3°、33.6±0.3°、36.1±0.3°下检测到的最强峰强度设定为i27.1°、i33.6°、i36.1°的情况下，(i42.4°)/(i27.1°+i33.6°+i36.1°)的值为0.005以上且0.030以下。

7.根据权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体，其中，断裂韧性值为6mpa·m1/2以上。

8.一种耐磨性构件，其使用了权利要求1～权利要求2中任一项所述的氮化硅烧结体。

9.根据权利要求8所述的耐磨性构件，其中，所述耐磨性构件为选自轴承滚珠、滚子、辊、摩擦搅拌接合用工具构件中的1种。

技术总结
提供提高了耐磨性的氮化硅烧结体及使用了其的耐磨性构件。实施方式的氮化硅烧结体具备氮化硅结晶粒子及晶界相。在任意的截面的20μm×20μm的区域中，上述氮化硅结晶粒子的固溶氧量的平均值为0.2wt％以上。在任意的截面的50μm×50μm的区域中，上述氮化硅结晶粒子的长径的平均值为0.1μm以上且10μm以下，上述氮化硅结晶粒子的长宽比的平均值为1.5以上且10以下。

技术研发人员：青木克之,深泽孝幸,宝槻直十,山形荣人,岩井健太郎
受保护的技术使用者：株式会社东芝
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16