エアベアリング用多孔質焼結体の製造方法及びエアベアリング用多孔質焼結体
【課題】密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、通気性が高く、接着剤などの使用によりバックメタルへの接合が可能である軽量エアベアリング用多孔質焼結体を安価に製造できる方法を提供する。
【解決手段】平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング２用多孔質焼結体の製造方法。
【解決手段】平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング２用多孔質焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム粉又はアルミニウム合金粉を原料とした焼結による軽量のエアベアリング（空気軸受）用多孔質焼結体の製造方法及びエアベアリング用多孔質焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアベアリングは、主として銅粉をベースにしてニッケル、錫、グラファイトなどを加えた混合粉又はステンレス鋼粉を、一度高温で焼結して多孔質の焼結板材を成形した後、その板材をステンレス鋼製のバックメタルに重ね、再度加熱・加圧して両者を接合する方法により製造されていた。
このような焼結体の製品は、材料の融点が高いので、高温で焼結が可能であり、したがって、焼結体の強度を高くできるという利点がある。しかし、一方では、銅の密度が８．９ｇ／ｃｍ３、鉄の密度が７．８ｇ／ｃｍ３と大きいので、これらを主原料としたエアベアリングは、非常に重いという欠点を有していた。
【０００３】
このようなことから、アルミニウム又はアルミニウム合金製のエアベアリングの提案もある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかし、市販のアルミニウム粉又はアルミニウム合金粉の原料を出発材料として多孔質の焼結体を製造することは必ずしも容易ではない。上記特許文献では、その製造方法の具体例については、何も触れていない。
【０００４】
市販のアルミニウム粉の粒子径は約０．１ｍｍ程度である。このような微細な粒子径を用いて焼結すると、粒子の間隙が減少し通気性が劣るという問題がある。また、市販のアルミニウム粉は表面が酸化膜で覆われているため、低温での焼結が難しい。
したがって、ある程度高温焼結が必要となるが、この場合には粒子同士が不均一に凝着して、粒子の間隙が一層減少し、通気性が劣る結果となる。
また、表面酸化膜の存在は、バックメタルとの接合が難しくなり、接合強度が低下するという問題もある。このようなことから、従来は、粒子径が約０．１ｍｍ程度の市販のアルミニウム粉を用いてエアベアリングを、安価に製造することは難しいと考えられていた。
【０００５】
このため、本願発明者は、メカニカルミリングを行って酸化膜を除去すると共に、放電プラズマ焼結する方法を提案した（特許文献３参照）。この方法は有効である。特に、放電プラズマ焼結法は、焼結困難なアルミニウム粉もエアベアリング用の多孔質焼結体を容易に製造できる。しかし、この放電プラズマ焼結機は、非常に高価であるため、焼結装置に高額の設備投資が必要であり、また連続生産ができないという欠点がある。
【特許文献１】特開平８−９３７６４号公報
【特許文献２】特開平８−２１９１４５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４８３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、通気性が非常に高く、バックメタルへの接合が可能である軽量エアベアリングを、放電プラズマ焼結機を使用することなく、安価に製造できるエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法及びエアベアリング用多孔質焼結体を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するため、次の方法を提供するものである。
１．平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
２．アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することを特徴とする上記１記載のエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【０００８】
または、本発明は、次のエアベアリングを提供するものである。
３．アルミニウム合金製バックメタルに接合した主成分が９９．５％以上の純度を持つアルミニウム又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金からなるエアベアリング用多孔質焼結体であって、当該アルミニウム焼結体又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有されていることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体。
４．焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記３記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
５．アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上であり、アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする上記３又は４記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、粉末粒子の酸化膜を除去して粒子相互の不規則な凝集を減少させ、これによって低温焼結が可能となり、通気性が非常に高く、バックメタルへの接合が可能である軽量エアベアリング用多孔質焼結体を安価に製造できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、エアベアリングの構造と作動原理の概念図を示す。相手面（テーブル）１上にエアベアリング２を置いて作動させた様子を示す。ベースメタル３上には負荷６をかけている。ベースメタル３に結合した焼結層４には、多数の気孔５が形成されており、ベースメタル３に空気７を供給する。これによって、浮上力を受けて相手面１からエアベアリングが浮上する。
本発明のエアベアリングは２０〜５０ｍｍφの円盤状のものを対象とする。例えば、後述する実施例に示すように、３０ｍｍφの円盤状エアベアリングを使用する。この場合、エアベアリングとして要求される性能は、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき、３．２Ｌ／ｍｉｎ以上のガス流量を保持することである。この開放流量を確保するためには、適度の量と大きさの空隙をアルミニウム又はアルミニウム合金多孔質焼結体中に残しつつ、バックメタルと多孔質焼結体が剥離しない十分な強度を備えることである。
【００１１】
本発明は、平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末を原料粉末として使用するが、重要なことは、同径の水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加し、これを混合して焼結用原料とすることである。
この混合粉末を加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結して、多孔質焼結体を製造する。この多孔質焼結体を、さらにバックメタルに接合してエアベアリングを完成する。
【００１２】
アルミニウム粉末の純度は高いほど、焼結性が良好であり、均一な焼結体が得られる。したがって、９９．５％以上の純度を持つのが望ましい。
アルミニウム粉末又はアルミニウムシリコン合金粉末の平均直径０．０５〜０．７ｍｍを用いることが、本願発明の多孔質焼結体を得るための好適な条件である。平均直径０．０５未満では気孔の分布に偏りが生ずるようになり、また０．７ｍｍを超えると孔径の均一性が劣るようになる。したがって、平均直径０．０５〜０．７ｍｍとするのが良い。以上は、多数の試験の結果である。
【００１３】
水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末の添加により、焼結の際には、水素が発生し、この水素が前記アルミニウム又はアルミニウム合金の表層に形成されている酸化膜を還元し、剥き出しのアルミニウムとなるので、焼結性が格段に向上する。
水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末がアルミニウム１に対して０．０５（質量比）未満では、還元効果が十分でない。また、０．２（質量比）を超える添加は、還元効果が飽和し、無駄となるので、水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）とするのが良い。これは、多数の試験の結果である。
以上の結果、当然ではあるが、多孔質のアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有される（水素の原子量が小さく、焼結体中では水素量は無視できるので、ほぼ添加した水素化チタンの量と同一の組成比となる）。
【００１４】
多孔質焼結体中のチタンの存在は、特に通気性の観点から問題となるものではない。特にチタンはアルミニウムと同様に軽量な元素なので、エアベアリングの極端な重量増となることもない。また、チタン自体は耐食性にも優れており、焼結品として問題を発生することはない。以上から、本願発明のエアベアリング用多孔質焼結体は、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンを副成分として含有する。
【００１５】
水素化チタンは、破砕性にも優れているので、微細な形状粉とすることが容易である。さらに、本願発明は、アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って、酸化膜を除去し、平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することができる。
これらの焼結体には、上記の通りチタンを含有するが、以下の説明においては、「純アルミニウム若しくはアルミニウム合金」又は「純アルミニウムを主成分とする若しくはアルミニウム合金を主成分とする材料」として、説明する。
【００１６】
メカニカルミリング工程により、工程数が増加するが、この工程は必須のものではない。酸化膜の除去という意味では、さらに好ましい条件の一つである。
事前にアルミニウム上の酸化膜を除去すれば、水素化チタンによるアルミニウム又はアルミニウム合金の水素還元を効率的に行うことができ、その分、水素化チタンの量を低減できる効果を有している。
【００１７】
以上によって、焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下である多孔質性のエアベアリングを得ることができる。
アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量については、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することができる。これは焼結条件にもよるが、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき６Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することもできる。
【００１８】
アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体においては、ガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上を達成でき、焼結条件によっては、さらにガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することも可能である。本願発明のエアベアリングは、これらを全て包含するものである。
【００１９】
アルミニウム合金の例としては、ＡｌにＳｉ１〜１５質量％を添加したＡｌ−Ｓｉ合金、特にＡｌ−１０質量％Ｓｉ合金が主に使用されるが、アルミニウムが主要成分であれば、他のアルミニウム合金を使用することも当然可能である。本願発明はそれらを含むものである。
【００２０】
アルミニウムのような軟質の金属をアルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行うと、粉末粒子の塑性変形、分断、凝集が繰り返されるため、表面の酸化膜は破壊され、新鮮なアルミ粒子の表面が形成される。
このメカニカルミリングによって、粒子径０．１ｍｍ程度の市販の安価なアルミニウム粉末を分断、凝集させて、直径０．０１〜０．８ｍｍ程度の粒子を生成させることも可能である。これらを、さらに篩い分けして、平均直径が０．０５〜０．７ｍｍ程度の焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末を得ることができる。この粉末粒子の径は、後述するように焼結による効率の良い多孔質化のための大きな要因となる。
【００２１】
次に、このように粒子形状を調整した粉末を、黒鉛型内に充填し、上下をパンチで押え加圧力２．５〜５ＭＰaで成形する。加圧力２．５ＭＰa未満では、十分な焼結体が得られ難くなる。また加圧力５ＭＰを超えると、本願で目的とする十分な多孔質性の焼結体となり難い。したがって、加圧力２．５〜５ＭＰaで成形するのが望ましい。
さらに、これを２〜７×１０−３Ｐａ程度の真空中で、加熱して焼結を行う。焼結温度は任意であるが、好ましい焼結温度は５００〜６５０°Ｃである。焼結温度は、純アルミニウムとアルミニウム合金で、若干異なる。最適な焼結密度を得るために、それを調整することが可能である。以上の焼結条件は、多数の試験の結果である。
焼結の際には、上記にも述べたように、水素化チタンの水素が分離し、アルミニウムの酸化被膜を還元するので、焼結性は著しく向上する。これは、本願発明の大きな利点であり、放電プラズマ焼結法といった高価な焼結方法を使用することなく、より安価な焼結方法で、純アルミニウム又はアルミニウム合金が焼結できるという優れた特徴を持つ。
【００２２】
但し、焼結温度が５００°Ｃ未満、そして加圧力が２．５ＭＰａ未満では、十分な強度をもつ焼結体が得られない。製品とするためには、最終的な表面加工が必要となるが、強度が低いと表面加工の際に剥がれ落ちるという問題があるので、それに必要な焼結温度と加圧力が必要となる。
また、焼結温度が６５０°Ｃ、そして加圧力が５ＭＰａを超えると、アルミニウム又はアルミニウム合金の粒子が凝着し過ぎて密度が上がり、適度な多孔質体が得られず、エアベアリングとしての特性を維持するための通気性が低下することになるので、焼結温度を５００〜６５０°Ｃとし、加圧力は２．５〜５ＭＰａとするのが望ましい。
【００２３】
以上によって、焼結体の密度を２．７ｇ／ｃｍ３以下にして孔を増加させ、通気性を良好にすることができる。そして、焼結体のガスの開放流量を、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき、目標とする流量を達成することが可能となる。
純アルミニウムのエアベアリングの最高流量は、６．５Ｌ／ｍｉｎと少ないが、精密機器への利用では、このような条件でも十分な場合があり、有用である。
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明の実施例及び比較例を説明する。なお、実施例はあくまで、発明の理解を容易にするためであり、この実施例の条件に制限されない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、他の態様、他の実施条件は、本願発明に全て含まれるものである。
【００２５】
（実施例１）
純アルミニウム粉末を用いた例を説明する。原料として、平均直径が０．１ｍｍである市販のアルミニウム粉末（純度９９．５％）を使用した。この純アルミニウム粉末に、同径の純度９９．５％の水素化チタン粉末をアルミニウム粉末１に対して、０．１（質量比）となるように添加し、混合して混合粉を得た。
【００２６】
次に、この混合粉を黒鉛型に１２ｇを充填し、上下を黒鉛パンチで押え、加圧して成形した。これを真空中で加熱して焼結してほぼ３０ｍｍφの円盤状多孔質体とした。真空度は２〜７×１０−３Ｐａとした。焼結には、高周波誘導加熱真空炉を使用した。この真空炉の仕様は、次の通りである。最大出力：５ｋＷ、発振周波数：１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚ、最高温度：１６００°Ｃ、到達真空度：２×１０−３Ｐａ。
成形圧力５ＭＰａ、焼結温度は５００〜６００°Ｃの範囲で行った。焼結の際に、昇温後６０分間保持し、その後炉中冷却した。昇温後、４００°Ｃ付近から真空度が徐々に悪くなり、ロータリーポンプの排気音が変わったので、水素化チタン（ＴｉＨ２）からの水素放出が確認された。
【００２７】
焼結の結果、焼結温度５２０°Ｃ以下では焼結が十分でなく、焼結体を研磨した際に、粒子が脱落するという現象がおきた。しかし、５３０〜５４０°Ｃという温度範囲で焼結が十分に進行し、耐水紙による研磨が可能であった。
仕上げ研磨後の表面外観は、金属光沢を有し、肉眼でも空孔が識別できる状態であり、さらに光学顕微鏡（×１００）で、３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体が得られたことを確認した。
なお、この最適温度条件は、焼結粉の平均直径及び水素化チタン（ＴｉＨ２）の添加量によって変化するので、純アルミニウムを原料粉末として使用する場合には、５００〜６５０°Ｃの範囲で、良好な焼結体が得られる。
【００２８】
次に、焼結が十分行われた材料について、焼結体の表面を、耐水性研磨紙を用いて、＃１００〜＃１２００まで研磨し、その後アルミナ懸濁液で仕上げ研磨した。そして、この５４０°Ｃ及び５３０°Ｃで焼結した多孔質焼結体をＡｌベースメタルに、強力セメダインで接合し、これを水槽（ビーカー）に入れてこのベースメタルに穿孔した給気孔より０．５ＭＰａで窒素ガスを通入した。
【００２９】
この結果を、表１に示す。また、水中におけるガスの放出の状況を図２に示す。表１に示すように、５４０°Ｃで焼結した焼結体では３．２Ｌ／ｍｉｎの流量で、５３０°Ｃで焼結した焼結体では６．５Ｌ／ｍｉｎの流量となった。５３０°Ｃで焼結した焼結体の方が約２倍の流量であった。
このガス流量は、焼結原料の平均粒子径によっても調整でき、粒子径が大きいほどガス流量は大きくなることが確認できた。
図２の（ａ）は焼結温度５４０°Ｃで焼結した場合、（ｂ）は焼結温度５３０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図であるが、上記表１に示す様子が確認できる。
以上より、純アルミニウムを原料とする焼結体は、水素化チタンを添加することにより、放電プラズマ焼結法といった高価な焼結方法を使用することなく、より安価な焼結方法でも容易に多孔質焼結体を得ることができることが確認できた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
（実施例２）
次に、アルミニウム合金（１０質量％シリコン）粉末を用いて焼結した場合について説明する。アルミニウム−１０質量％シリコンの合金粉は、同組成の合金棒を作製し、これを削り、削り屑を篩いにかけて、平均直径が０．１ｍｍのアルミニウム合金粉末を得た。
【００３２】
次に、このようにして得たアルミニウム−１０質量％シリコンの合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して、０．１（質量比）となるように添加し、混合して混合粉を得た。
次に、この混合粉を、黒鉛型に１２ｇ充填し、上下を黒鉛パンチで押え、真空中で加熱して焼結した。
焼結には、高周波誘導加熱真空炉を使用した。この真空炉の仕様は、実施例１と同様である（最大出力：５ｋＷ、発振周波数：１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚ、最高温度：１６００°Ｃ、到達真空度：２×１０−３Ｐａ）。
【００３３】
圧力５ＭＰａで成形し、焼結温度は５５０〜６３０°Ｃの範囲で行った。焼結の際に、昇温後３０分間保持し、その後炉中冷却した。昇温後、実施例１と同様に、４００°Ｃ付近から真空度が徐々に悪くなり、ロータリーポンプの排気音が変わったので、水素化チタン（ＴｉＨ２）からの水素放出が確認された。
【００３４】
焼結の結果、５５０〜６３０°Ｃという温度範囲で焼結が十分に進行し、耐水紙による研磨が可能であった。仕上げ研磨後の表面外観は、金属光沢を有し、肉眼でも空孔が識別できる状態であり、さらに光学顕微鏡（×１００）で、ほぼ３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体が得られたことを確認した。
なお、この最適温度条件は、焼結粉の平均直径及び水素化チタン（ＴｉＨ２）の添加量によって変化するので、アルミニウム合金を原料粉末として使用する場合には、５００〜６５０°Ｃの範囲で、良好な焼結体が得られる。
【００３５】
次に、焼結が十分行われた材料について、焼結体の表面を、耐水性研磨紙を用いて、＃１００〜＃１２００まで研磨し、その後アルミナ懸濁液で仕上げ研磨した。そして、前記５５０°Ｃ及び６００°Ｃで焼結した３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体を、Ａｌベースメタルに強力セメダインで接合し、これを水槽（ビーカー）に入れてこのベースメタルに穿孔した給気孔より０．５ＭＰａで窒素ガスを通入した。
【００３６】
この結果を、表２に示す。また、水中におけるガスの放出の状況を図３に示す。この表２に示すように、６００°Ｃで焼結した焼結体では１８．５Ｌ／ｍｉｎの流量で、５５０°Ｃで焼結した焼結体では９Ｌ／ｍｉｎの流量となった。６００°Ｃで焼結した焼結体の方が約２倍の増加があった。このガス流量は、焼結原料の平均粒子径によっても調整でき、粒子径が大きいほどガス流量は大きくなることが確認できた。
図３の（ａ）は焼結温度６００°Ｃで焼結した場合、（ｂ）は焼結温度５５０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図であるが、上記表２に示す様子が確認できる。
以上より、アルミニニウム合金を原料とする焼結体は、水素化チタンを添加することにより、通常の焼結方法でも容易に多孔質焼結体を得ることができることが確認できた。
なお、上記実施例１及び実施例２については、いずれも平均直径が０．１ｍｍのアルミニウム粉末及びアルミニウム合金粉末を使用したが、アルミニウム粉末及びアルミニウム合金粉末の平均直径が０．０５〜０．７ｍｍの範囲であれば、上記と同様の結果を得ることができた。
【００３７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のエアベアリング多孔質素材は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、通気性が非常に高く、焼結と同時にバックメタルへの接合が可能であり、軽量エアベアリングを安価に製造できるので、平面又は曲面加工機、露光装置、位置制御装置、各種軽量軸受装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】エアベアリングの構造と作動原理の概念図である。
【図２】純アルミニウム粉を原料とし、（ａ）焼結温度５４０°Ｃ、（ｂ）焼結温度５３０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図である。
【図３】アルミニウム合金粉を原料とし、（ａ）焼結温度６００°Ｃ、（ｂ）焼結温度５５０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：相手面（テーブル）
２：エアベアリング
３：ベースメタル
４：焼結層
５：気孔
６：負荷
７：空気
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム粉又はアルミニウム合金粉を原料とした焼結による軽量のエアベアリング（空気軸受）用多孔質焼結体の製造方法及びエアベアリング用多孔質焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアベアリングは、主として銅粉をベースにしてニッケル、錫、グラファイトなどを加えた混合粉又はステンレス鋼粉を、一度高温で焼結して多孔質の焼結板材を成形した後、その板材をステンレス鋼製のバックメタルに重ね、再度加熱・加圧して両者を接合する方法により製造されていた。
このような焼結体の製品は、材料の融点が高いので、高温で焼結が可能であり、したがって、焼結体の強度を高くできるという利点がある。しかし、一方では、銅の密度が８．９ｇ／ｃｍ３、鉄の密度が７．８ｇ／ｃｍ３と大きいので、これらを主原料としたエアベアリングは、非常に重いという欠点を有していた。
【０００３】
このようなことから、アルミニウム又はアルミニウム合金製のエアベアリングの提案もある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかし、市販のアルミニウム粉又はアルミニウム合金粉の原料を出発材料として多孔質の焼結体を製造することは必ずしも容易ではない。上記特許文献では、その製造方法の具体例については、何も触れていない。
【０００４】
市販のアルミニウム粉の粒子径は約０．１ｍｍ程度である。このような微細な粒子径を用いて焼結すると、粒子の間隙が減少し通気性が劣るという問題がある。また、市販のアルミニウム粉は表面が酸化膜で覆われているため、低温での焼結が難しい。
したがって、ある程度高温焼結が必要となるが、この場合には粒子同士が不均一に凝着して、粒子の間隙が一層減少し、通気性が劣る結果となる。
また、表面酸化膜の存在は、バックメタルとの接合が難しくなり、接合強度が低下するという問題もある。このようなことから、従来は、粒子径が約０．１ｍｍ程度の市販のアルミニウム粉を用いてエアベアリングを、安価に製造することは難しいと考えられていた。
【０００５】
このため、本願発明者は、メカニカルミリングを行って酸化膜を除去すると共に、放電プラズマ焼結する方法を提案した（特許文献３参照）。この方法は有効である。特に、放電プラズマ焼結法は、焼結困難なアルミニウム粉もエアベアリング用の多孔質焼結体を容易に製造できる。しかし、この放電プラズマ焼結機は、非常に高価であるため、焼結装置に高額の設備投資が必要であり、また連続生産ができないという欠点がある。
【特許文献１】特開平８−９３７６４号公報
【特許文献２】特開平８−２１９１４５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４８３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、通気性が非常に高く、バックメタルへの接合が可能である軽量エアベアリングを、放電プラズマ焼結機を使用することなく、安価に製造できるエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法及びエアベアリング用多孔質焼結体を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するため、次の方法を提供するものである。
１．平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
２．アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することを特徴とする上記１記載のエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【０００８】
または、本発明は、次のエアベアリングを提供するものである。
３．アルミニウム合金製バックメタルに接合した主成分が９９．５％以上の純度を持つアルミニウム又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金からなるエアベアリング用多孔質焼結体であって、当該アルミニウム焼結体又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有されていることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体。
４．焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記３記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
５．アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上であり、アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする上記３又は４記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、粉末粒子の酸化膜を除去して粒子相互の不規則な凝集を減少させ、これによって低温焼結が可能となり、通気性が非常に高く、バックメタルへの接合が可能である軽量エアベアリング用多孔質焼結体を安価に製造できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、エアベアリングの構造と作動原理の概念図を示す。相手面（テーブル）１上にエアベアリング２を置いて作動させた様子を示す。ベースメタル３上には負荷６をかけている。ベースメタル３に結合した焼結層４には、多数の気孔５が形成されており、ベースメタル３に空気７を供給する。これによって、浮上力を受けて相手面１からエアベアリングが浮上する。
本発明のエアベアリングは２０〜５０ｍｍφの円盤状のものを対象とする。例えば、後述する実施例に示すように、３０ｍｍφの円盤状エアベアリングを使用する。この場合、エアベアリングとして要求される性能は、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき、３．２Ｌ／ｍｉｎ以上のガス流量を保持することである。この開放流量を確保するためには、適度の量と大きさの空隙をアルミニウム又はアルミニウム合金多孔質焼結体中に残しつつ、バックメタルと多孔質焼結体が剥離しない十分な強度を備えることである。
【００１１】
本発明は、平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末を原料粉末として使用するが、重要なことは、同径の水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加し、これを混合して焼結用原料とすることである。
この混合粉末を加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結して、多孔質焼結体を製造する。この多孔質焼結体を、さらにバックメタルに接合してエアベアリングを完成する。
【００１２】
アルミニウム粉末の純度は高いほど、焼結性が良好であり、均一な焼結体が得られる。したがって、９９．５％以上の純度を持つのが望ましい。
アルミニウム粉末又はアルミニウムシリコン合金粉末の平均直径０．０５〜０．７ｍｍを用いることが、本願発明の多孔質焼結体を得るための好適な条件である。平均直径０．０５未満では気孔の分布に偏りが生ずるようになり、また０．７ｍｍを超えると孔径の均一性が劣るようになる。したがって、平均直径０．０５〜０．７ｍｍとするのが良い。以上は、多数の試験の結果である。
【００１３】
水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末の添加により、焼結の際には、水素が発生し、この水素が前記アルミニウム又はアルミニウム合金の表層に形成されている酸化膜を還元し、剥き出しのアルミニウムとなるので、焼結性が格段に向上する。
水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末がアルミニウム１に対して０．０５（質量比）未満では、還元効果が十分でない。また、０．２（質量比）を超える添加は、還元効果が飽和し、無駄となるので、水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）とするのが良い。これは、多数の試験の結果である。
以上の結果、当然ではあるが、多孔質のアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有される（水素の原子量が小さく、焼結体中では水素量は無視できるので、ほぼ添加した水素化チタンの量と同一の組成比となる）。
【００１４】
多孔質焼結体中のチタンの存在は、特に通気性の観点から問題となるものではない。特にチタンはアルミニウムと同様に軽量な元素なので、エアベアリングの極端な重量増となることもない。また、チタン自体は耐食性にも優れており、焼結品として問題を発生することはない。以上から、本願発明のエアベアリング用多孔質焼結体は、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンを副成分として含有する。
【００１５】
水素化チタンは、破砕性にも優れているので、微細な形状粉とすることが容易である。さらに、本願発明は、アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って、酸化膜を除去し、平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することができる。
これらの焼結体には、上記の通りチタンを含有するが、以下の説明においては、「純アルミニウム若しくはアルミニウム合金」又は「純アルミニウムを主成分とする若しくはアルミニウム合金を主成分とする材料」として、説明する。
【００１６】
メカニカルミリング工程により、工程数が増加するが、この工程は必須のものではない。酸化膜の除去という意味では、さらに好ましい条件の一つである。
事前にアルミニウム上の酸化膜を除去すれば、水素化チタンによるアルミニウム又はアルミニウム合金の水素還元を効率的に行うことができ、その分、水素化チタンの量を低減できる効果を有している。
【００１７】
以上によって、焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下である多孔質性のエアベアリングを得ることができる。
アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量については、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することができる。これは焼結条件にもよるが、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき６Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することもできる。
【００１８】
アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体においては、ガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上を達成でき、焼結条件によっては、さらにガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上を達成することも可能である。本願発明のエアベアリングは、これらを全て包含するものである。
【００１９】
アルミニウム合金の例としては、ＡｌにＳｉ１〜１５質量％を添加したＡｌ−Ｓｉ合金、特にＡｌ−１０質量％Ｓｉ合金が主に使用されるが、アルミニウムが主要成分であれば、他のアルミニウム合金を使用することも当然可能である。本願発明はそれらを含むものである。
【００２０】
アルミニウムのような軟質の金属をアルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行うと、粉末粒子の塑性変形、分断、凝集が繰り返されるため、表面の酸化膜は破壊され、新鮮なアルミ粒子の表面が形成される。
このメカニカルミリングによって、粒子径０．１ｍｍ程度の市販の安価なアルミニウム粉末を分断、凝集させて、直径０．０１〜０．８ｍｍ程度の粒子を生成させることも可能である。これらを、さらに篩い分けして、平均直径が０．０５〜０．７ｍｍ程度の焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末を得ることができる。この粉末粒子の径は、後述するように焼結による効率の良い多孔質化のための大きな要因となる。
【００２１】
次に、このように粒子形状を調整した粉末を、黒鉛型内に充填し、上下をパンチで押え加圧力２．５〜５ＭＰaで成形する。加圧力２．５ＭＰa未満では、十分な焼結体が得られ難くなる。また加圧力５ＭＰを超えると、本願で目的とする十分な多孔質性の焼結体となり難い。したがって、加圧力２．５〜５ＭＰaで成形するのが望ましい。
さらに、これを２〜７×１０−３Ｐａ程度の真空中で、加熱して焼結を行う。焼結温度は任意であるが、好ましい焼結温度は５００〜６５０°Ｃである。焼結温度は、純アルミニウムとアルミニウム合金で、若干異なる。最適な焼結密度を得るために、それを調整することが可能である。以上の焼結条件は、多数の試験の結果である。
焼結の際には、上記にも述べたように、水素化チタンの水素が分離し、アルミニウムの酸化被膜を還元するので、焼結性は著しく向上する。これは、本願発明の大きな利点であり、放電プラズマ焼結法といった高価な焼結方法を使用することなく、より安価な焼結方法で、純アルミニウム又はアルミニウム合金が焼結できるという優れた特徴を持つ。
【００２２】
但し、焼結温度が５００°Ｃ未満、そして加圧力が２．５ＭＰａ未満では、十分な強度をもつ焼結体が得られない。製品とするためには、最終的な表面加工が必要となるが、強度が低いと表面加工の際に剥がれ落ちるという問題があるので、それに必要な焼結温度と加圧力が必要となる。
また、焼結温度が６５０°Ｃ、そして加圧力が５ＭＰａを超えると、アルミニウム又はアルミニウム合金の粒子が凝着し過ぎて密度が上がり、適度な多孔質体が得られず、エアベアリングとしての特性を維持するための通気性が低下することになるので、焼結温度を５００〜６５０°Ｃとし、加圧力は２．５〜５ＭＰａとするのが望ましい。
【００２３】
以上によって、焼結体の密度を２．７ｇ／ｃｍ３以下にして孔を増加させ、通気性を良好にすることができる。そして、焼結体のガスの開放流量を、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき、目標とする流量を達成することが可能となる。
純アルミニウムのエアベアリングの最高流量は、６．５Ｌ／ｍｉｎと少ないが、精密機器への利用では、このような条件でも十分な場合があり、有用である。
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明の実施例及び比較例を説明する。なお、実施例はあくまで、発明の理解を容易にするためであり、この実施例の条件に制限されない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、他の態様、他の実施条件は、本願発明に全て含まれるものである。
【００２５】
（実施例１）
純アルミニウム粉末を用いた例を説明する。原料として、平均直径が０．１ｍｍである市販のアルミニウム粉末（純度９９．５％）を使用した。この純アルミニウム粉末に、同径の純度９９．５％の水素化チタン粉末をアルミニウム粉末１に対して、０．１（質量比）となるように添加し、混合して混合粉を得た。
【００２６】
次に、この混合粉を黒鉛型に１２ｇを充填し、上下を黒鉛パンチで押え、加圧して成形した。これを真空中で加熱して焼結してほぼ３０ｍｍφの円盤状多孔質体とした。真空度は２〜７×１０−３Ｐａとした。焼結には、高周波誘導加熱真空炉を使用した。この真空炉の仕様は、次の通りである。最大出力：５ｋＷ、発振周波数：１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚ、最高温度：１６００°Ｃ、到達真空度：２×１０−３Ｐａ。
成形圧力５ＭＰａ、焼結温度は５００〜６００°Ｃの範囲で行った。焼結の際に、昇温後６０分間保持し、その後炉中冷却した。昇温後、４００°Ｃ付近から真空度が徐々に悪くなり、ロータリーポンプの排気音が変わったので、水素化チタン（ＴｉＨ２）からの水素放出が確認された。
【００２７】
焼結の結果、焼結温度５２０°Ｃ以下では焼結が十分でなく、焼結体を研磨した際に、粒子が脱落するという現象がおきた。しかし、５３０〜５４０°Ｃという温度範囲で焼結が十分に進行し、耐水紙による研磨が可能であった。
仕上げ研磨後の表面外観は、金属光沢を有し、肉眼でも空孔が識別できる状態であり、さらに光学顕微鏡（×１００）で、３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体が得られたことを確認した。
なお、この最適温度条件は、焼結粉の平均直径及び水素化チタン（ＴｉＨ２）の添加量によって変化するので、純アルミニウムを原料粉末として使用する場合には、５００〜６５０°Ｃの範囲で、良好な焼結体が得られる。
【００２８】
次に、焼結が十分行われた材料について、焼結体の表面を、耐水性研磨紙を用いて、＃１００〜＃１２００まで研磨し、その後アルミナ懸濁液で仕上げ研磨した。そして、この５４０°Ｃ及び５３０°Ｃで焼結した多孔質焼結体をＡｌベースメタルに、強力セメダインで接合し、これを水槽（ビーカー）に入れてこのベースメタルに穿孔した給気孔より０．５ＭＰａで窒素ガスを通入した。
【００２９】
この結果を、表１に示す。また、水中におけるガスの放出の状況を図２に示す。表１に示すように、５４０°Ｃで焼結した焼結体では３．２Ｌ／ｍｉｎの流量で、５３０°Ｃで焼結した焼結体では６．５Ｌ／ｍｉｎの流量となった。５３０°Ｃで焼結した焼結体の方が約２倍の流量であった。
このガス流量は、焼結原料の平均粒子径によっても調整でき、粒子径が大きいほどガス流量は大きくなることが確認できた。
図２の（ａ）は焼結温度５４０°Ｃで焼結した場合、（ｂ）は焼結温度５３０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図であるが、上記表１に示す様子が確認できる。
以上より、純アルミニウムを原料とする焼結体は、水素化チタンを添加することにより、放電プラズマ焼結法といった高価な焼結方法を使用することなく、より安価な焼結方法でも容易に多孔質焼結体を得ることができることが確認できた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
（実施例２）
次に、アルミニウム合金（１０質量％シリコン）粉末を用いて焼結した場合について説明する。アルミニウム−１０質量％シリコンの合金粉は、同組成の合金棒を作製し、これを削り、削り屑を篩いにかけて、平均直径が０．１ｍｍのアルミニウム合金粉末を得た。
【００３２】
次に、このようにして得たアルミニウム−１０質量％シリコンの合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して、０．１（質量比）となるように添加し、混合して混合粉を得た。
次に、この混合粉を、黒鉛型に１２ｇ充填し、上下を黒鉛パンチで押え、真空中で加熱して焼結した。
焼結には、高周波誘導加熱真空炉を使用した。この真空炉の仕様は、実施例１と同様である（最大出力：５ｋＷ、発振周波数：１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚ、最高温度：１６００°Ｃ、到達真空度：２×１０−３Ｐａ）。
【００３３】
圧力５ＭＰａで成形し、焼結温度は５５０〜６３０°Ｃの範囲で行った。焼結の際に、昇温後３０分間保持し、その後炉中冷却した。昇温後、実施例１と同様に、４００°Ｃ付近から真空度が徐々に悪くなり、ロータリーポンプの排気音が変わったので、水素化チタン（ＴｉＨ２）からの水素放出が確認された。
【００３４】
焼結の結果、５５０〜６３０°Ｃという温度範囲で焼結が十分に進行し、耐水紙による研磨が可能であった。仕上げ研磨後の表面外観は、金属光沢を有し、肉眼でも空孔が識別できる状態であり、さらに光学顕微鏡（×１００）で、ほぼ３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体が得られたことを確認した。
なお、この最適温度条件は、焼結粉の平均直径及び水素化チタン（ＴｉＨ２）の添加量によって変化するので、アルミニウム合金を原料粉末として使用する場合には、５００〜６５０°Ｃの範囲で、良好な焼結体が得られる。
【００３５】
次に、焼結が十分行われた材料について、焼結体の表面を、耐水性研磨紙を用いて、＃１００〜＃１２００まで研磨し、その後アルミナ懸濁液で仕上げ研磨した。そして、前記５５０°Ｃ及び６００°Ｃで焼結した３０ｍｍφの円盤状多孔質焼結体を、Ａｌベースメタルに強力セメダインで接合し、これを水槽（ビーカー）に入れてこのベースメタルに穿孔した給気孔より０．５ＭＰａで窒素ガスを通入した。
【００３６】
この結果を、表２に示す。また、水中におけるガスの放出の状況を図３に示す。この表２に示すように、６００°Ｃで焼結した焼結体では１８．５Ｌ／ｍｉｎの流量で、５５０°Ｃで焼結した焼結体では９Ｌ／ｍｉｎの流量となった。６００°Ｃで焼結した焼結体の方が約２倍の増加があった。このガス流量は、焼結原料の平均粒子径によっても調整でき、粒子径が大きいほどガス流量は大きくなることが確認できた。
図３の（ａ）は焼結温度６００°Ｃで焼結した場合、（ｂ）は焼結温度５５０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図であるが、上記表２に示す様子が確認できる。
以上より、アルミニニウム合金を原料とする焼結体は、水素化チタンを添加することにより、通常の焼結方法でも容易に多孔質焼結体を得ることができることが確認できた。
なお、上記実施例１及び実施例２については、いずれも平均直径が０．１ｍｍのアルミニウム粉末及びアルミニウム合金粉末を使用したが、アルミニウム粉末及びアルミニウム合金粉末の平均直径が０．０５〜０．７ｍｍの範囲であれば、上記と同様の結果を得ることができた。
【００３７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のエアベアリング多孔質素材は、密度が銅又は鋼の約１／３であり、粒子径は約０．１ｍｍ程度であるアルミニウム粉又はアルミニウムを主成分とする合金粉末を出発原料とし、通気性が非常に高く、焼結と同時にバックメタルへの接合が可能であり、軽量エアベアリングを安価に製造できるので、平面又は曲面加工機、露光装置、位置制御装置、各種軽量軸受装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】エアベアリングの構造と作動原理の概念図である。
【図２】純アルミニウム粉を原料とし、（ａ）焼結温度５４０°Ｃ、（ｂ）焼結温度５３０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図である。
【図３】アルミニウム合金粉を原料とし、（ａ）焼結温度６００°Ｃ、（ｂ）焼結温度５５０°Ｃで焼結した場合の、焼結体の水中におけるガス放出の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：相手面（テーブル）
２：エアベアリング
３：ベースメタル
４：焼結層
５：気孔
６：負荷
７：空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【請求項２】
アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することを特徴とする請求項１記載のエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【請求項３】
アルミニウム合金製バックメタルに接合した主成分が９９．５％以上の純度を持つアルミニウム又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金からなるエアベアリング用多孔質焼結体であって、当該アルミニウム焼結体又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有されていることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体。
【請求項４】
焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項３記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【請求項５】
アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上であり、アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項３又は４記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【請求項１】
平均直径が０．０５〜０．７ｍｍであり、９９．５％以上の純度を持つアルミニウム粉末又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金粉末に、同径の水素化チタン粉末をアルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）となるように添加及び混合し、この混合粉末を黒鉛型に充填して加圧力２．５〜５ＭＰａで加圧成形し、さらにこれを真空中、焼結温度５００〜６５０°Ｃで焼結することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【請求項２】
アルゴンガス雰囲気中でメカニカルミリングを行って平均直径０．３〜０．７ｍｍの焼結用アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末とした後、焼結することを特徴とする請求項１記載のエアベアリング用多孔質焼結体の製造方法。
【請求項３】
アルミニウム合金製バックメタルに接合した主成分が９９．５％以上の純度を持つアルミニウム又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金からなるエアベアリング用多孔質焼結体であって、当該アルミニウム焼結体又はシリコンを１〜１５質量％含有するアルミニウムシリコン合金焼結体に、アルミニウム１に対して０．０５〜０．２（質量比）のチタンが含有されていることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウムシリコン合金を主成分とするエアベアリング用多孔質焼結体。
【請求項４】
焼結体の密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項３記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【請求項５】
アルミニウムを主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき３．２Ｌ／ｍｉｎ以上であり、アルミニウムシリコン合金を主成分とする多孔質焼結体のガスの開放流量が、０．５ＭＰaのガス圧をかけたとき９Ｌ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項３又は４記載のエアベアリング用多孔質焼結体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１７４０１６（Ｐ２００９−１７４０１６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５２８（Ｐ２００８−１４５２８）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（５０４１９３８３７）国立大学法人室蘭工業大学 (70)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（５０４１９３８３７）国立大学法人室蘭工業大学 (70)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
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