耐摩耗部品及びその製造方法
【課題】 高温、酸化性雰囲気下といった過激な環境でも使用に耐え得る耐摩耗部品を得る。
【解決手段】 Ｉｒ、Ｒｈ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの合金又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属滴を冷却させて凝固し、球体にする。
【解決手段】 Ｉｒ、Ｒｈ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの合金又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属滴を冷却させて凝固し、球体にする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールベアリングのボール等に代表される耐摩耗部品、特に高温下、酸化性雰囲気下での使用に耐え得る耐摩耗部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より耐摩耗部品であるボールベアリングのボールには主として鉄系材料、真ちゅう等が用いられている。その理由は、材料が安価で且つ加工が比較的容易であることによる。しかし、これらの材料は酸化性雰囲気下での使用においては、腐食の進展が早い。また、腐食しにくいステンレス系材料を用いたボールでも、高温下では腐食が激しいので、使用できなかった。特に原子力関係の施設においては、高温、酸化性雰囲気下の環境が多く、このような過激な環境でも使用し得るような好ましい耐摩耗部品は見当たらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高温、酸化性雰囲気下といった過激な環境でも使用に耐え得る耐摩耗部品及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための本発明の耐摩耗部品は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成るものである。
【０００５】上記の耐摩耗部品を作る本発明の製造方法は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの金属体、合金体又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にすることを特徴とするものである。
【０００６】上記の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融は、該金属体、合金体又は焼結体の対向位置に電極を設置し、金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、前記電極を陰極として、アーク放電により溶融するものであることが好ましい。
【０００７】
【作用】上記のように本発明の耐摩耗部品は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成るので、非常に硬く、またＩｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等は耐薬品性にもすぐれるので、高温、酸化性不雰囲気下でも非常に腐食しにくく、過激な環境でも使用に耐え得る。
【０００８】また、上記のような本発明の耐摩耗部品の製造方法は、従来の機械加工では真球に近い球体に加工することが困難であったＩｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金より成る略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を、不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により連続的に飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にするので、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体を短時間に容易に且つ安価に大量に製造できて、生産性が向上する。また、溶融、冷却を不活性ガス中で行うので、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の酸化を抑制することができ、清浄な品質の良い球体を製造できる。さらに、本発明の耐摩耗部品の製造方法においては、回転させる略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体の径（回転半径）及び回転数を変化させることで、製造される球体の大きさ（径）を調整することができる。尚、回転させる金属体、合金体又は焼結体を略円柱形状とするのは、製造される球体の大きさをできるだけ均一にするためである。
【０００９】然して、本発明の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融を、該金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、これに対向設置した電極を陽極して、アーク放電により溶融する方法を採っているので、装置構成が簡便であり、瞬時に金属体、合金体又は焼結体を溶融できて、効率がよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明すると、先ずＩｒ２００ｇをアーク溶解し、次に１３００℃にて熱間鍛造、さらに１３００℃の溝ロールにて直径１０mmの棒状とし、長さ５０mmに切断しＩｒの円柱状体を得た。次に図１に示す回転装置１を用いて前記Ｉｒ円柱体からＩｒの球体の製造を行った。即ち、スピンドル２の先端にＩｒ円柱体３を取付けた後、図示せぬモーターを駆動し、駆動ベルト４を介してスピンドル２を６０００rpm で回転させた。そして、Ｉｒ円柱体３を陽極とし、Ｉｒ円柱体３の対向位置に予め設置したタングステン電極５を陰極として４０ｖの電圧をかけ、アーク放電を生じさせてＩｒ円柱体３を溶融した。溶融したＩｒ滴６は回転による遠心力で飛散するが、予めドラム７内に充満したヘリウガスにより冷却されて凝固し、球体として下部に落下する。こうして製造したＩｒ球体８をドラム７の下部捕集口９から捕集し、これを分級したところ、粒径０．３〜１．６mmのＩｒ球体８を得た。このＩｒ球体８は、外観上表面が滑らかで金属光沢を有し、また、電子顕微鏡で表面を観察したところ、明確な結晶粒界が観察され、良好な品質のＩｒ球体８を得ることができたことが確認された。このＩｒ球体８の硬度を測定したところ３００HV程度と非常に高かった。また、長時間におよぶ高温、酸化性雰囲気への放置においても、殆んど腐食が見られなかった。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の耐摩耗部品は、非常に硬く、高温、酸化性雰囲気下でも非常に腐食しにくい球体であるので、原子力関係の施設の過激な環境でも使用し得る耐摩耗部品となる。
【００１２】また、本発明の耐摩耗部品の製造方法は、回転電極と不活性ガス中のアーク放電とにより球体を作るのであるから上記の優れた耐摩耗部品を短時間に容易に且つ安価に大量に製造できて生産性が向上する。また、清浄な品質の球体の耐摩耗部品を得ることができ、その上回転電極の大きさと回転数の調整することにより所要の大きさの球体の耐摩耗部品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐摩耗部品の製造方法を実施するための装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 回転装置
２ スピンドル
３ Ｉｒ円柱体
４ 駆動ベルト
５ タングステン電極
６ Ｉｒ滴
７ ドラム
８ Ｉｒ球体
９ 下部捕集口
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールベアリングのボール等に代表される耐摩耗部品、特に高温下、酸化性雰囲気下での使用に耐え得る耐摩耗部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より耐摩耗部品であるボールベアリングのボールには主として鉄系材料、真ちゅう等が用いられている。その理由は、材料が安価で且つ加工が比較的容易であることによる。しかし、これらの材料は酸化性雰囲気下での使用においては、腐食の進展が早い。また、腐食しにくいステンレス系材料を用いたボールでも、高温下では腐食が激しいので、使用できなかった。特に原子力関係の施設においては、高温、酸化性雰囲気下の環境が多く、このような過激な環境でも使用し得るような好ましい耐摩耗部品は見当たらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高温、酸化性雰囲気下といった過激な環境でも使用に耐え得る耐摩耗部品及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための本発明の耐摩耗部品は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成るものである。
【０００５】上記の耐摩耗部品を作る本発明の製造方法は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの金属体、合金体又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にすることを特徴とするものである。
【０００６】上記の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融は、該金属体、合金体又は焼結体の対向位置に電極を設置し、金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、前記電極を陰極として、アーク放電により溶融するものであることが好ましい。
【０００７】
【作用】上記のように本発明の耐摩耗部品は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成るので、非常に硬く、またＩｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等は耐薬品性にもすぐれるので、高温、酸化性不雰囲気下でも非常に腐食しにくく、過激な環境でも使用に耐え得る。
【０００８】また、上記のような本発明の耐摩耗部品の製造方法は、従来の機械加工では真球に近い球体に加工することが困難であったＩｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金より成る略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を、不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により連続的に飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にするので、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体を短時間に容易に且つ安価に大量に製造できて、生産性が向上する。また、溶融、冷却を不活性ガス中で行うので、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の酸化を抑制することができ、清浄な品質の良い球体を製造できる。さらに、本発明の耐摩耗部品の製造方法においては、回転させる略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体の径（回転半径）及び回転数を変化させることで、製造される球体の大きさ（径）を調整することができる。尚、回転させる金属体、合金体又は焼結体を略円柱形状とするのは、製造される球体の大きさをできるだけ均一にするためである。
【０００９】然して、本発明の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融を、該金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、これに対向設置した電極を陽極して、アーク放電により溶融する方法を採っているので、装置構成が簡便であり、瞬時に金属体、合金体又は焼結体を溶融できて、効率がよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明すると、先ずＩｒ２００ｇをアーク溶解し、次に１３００℃にて熱間鍛造、さらに１３００℃の溝ロールにて直径１０mmの棒状とし、長さ５０mmに切断しＩｒの円柱状体を得た。次に図１に示す回転装置１を用いて前記Ｉｒ円柱体からＩｒの球体の製造を行った。即ち、スピンドル２の先端にＩｒ円柱体３を取付けた後、図示せぬモーターを駆動し、駆動ベルト４を介してスピンドル２を６０００rpm で回転させた。そして、Ｉｒ円柱体３を陽極とし、Ｉｒ円柱体３の対向位置に予め設置したタングステン電極５を陰極として４０ｖの電圧をかけ、アーク放電を生じさせてＩｒ円柱体３を溶融した。溶融したＩｒ滴６は回転による遠心力で飛散するが、予めドラム７内に充満したヘリウガスにより冷却されて凝固し、球体として下部に落下する。こうして製造したＩｒ球体８をドラム７の下部捕集口９から捕集し、これを分級したところ、粒径０．３〜１．６mmのＩｒ球体８を得た。このＩｒ球体８は、外観上表面が滑らかで金属光沢を有し、また、電子顕微鏡で表面を観察したところ、明確な結晶粒界が観察され、良好な品質のＩｒ球体８を得ることができたことが確認された。このＩｒ球体８の硬度を測定したところ３００HV程度と非常に高かった。また、長時間におよぶ高温、酸化性雰囲気への放置においても、殆んど腐食が見られなかった。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の耐摩耗部品は、非常に硬く、高温、酸化性雰囲気下でも非常に腐食しにくい球体であるので、原子力関係の施設の過激な環境でも使用し得る耐摩耗部品となる。
【００１２】また、本発明の耐摩耗部品の製造方法は、回転電極と不活性ガス中のアーク放電とにより球体を作るのであるから上記の優れた耐摩耗部品を短時間に容易に且つ安価に大量に製造できて生産性が向上する。また、清浄な品質の球体の耐摩耗部品を得ることができ、その上回転電極の大きさと回転数の調整することにより所要の大きさの球体の耐摩耗部品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐摩耗部品の製造方法を実施するための装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 回転装置
２ スピンドル
３ Ｉｒ円柱体
４ 駆動ベルト
５ タングステン電極
６ Ｉｒ滴
７ ドラム
８ Ｉｒ球体
９ 下部捕集口
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成る耐摩耗部品。
【請求項２】 Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの金属体、合金体又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にすることを特徴とする耐摩耗部品の製造方法。
【請求項３】 請求項２記載の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融は、該金属体、合金体又は焼結体の対向位置に電極を設置し、金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、前記電極を陰極として、アーク放電により溶融するものであることを特徴とする耐摩耗部品の製造方法。
【請求項１】 Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金の球体より成る耐摩耗部品。
【請求項２】 Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ又はそれらの合金により略円柱形状の金属体、合金体又は焼結体を作り、次にこの金属体、合金体又は焼結体を不活性ガス中で回転させつつ溶融し、遠心力により飛散する溶融金属を冷却させて凝固し、球体にすることを特徴とする耐摩耗部品の製造方法。
【請求項３】 請求項２記載の耐摩耗部品の製造方法において、金属体、合金体又は焼結体の溶融は、該金属体、合金体又は焼結体の対向位置に電極を設置し、金属体、合金体又は焼結体を陽極とし、前記電極を陰極として、アーク放電により溶融するものであることを特徴とする耐摩耗部品の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００２−３０３６３（Ｐ２００２−３０３６３Ａ）
【公開日】平成１４年１月３１日（２００２．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２２１０５６（Ｐ２０００−２２１０５６）
【出願日】平成１２年７月１７日（２０００．７．１７）
【出願人】（０００２１７２２８）田中貴金属工業株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１月３１日（２００２．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年７月１７日（２０００．７．１７）
【出願人】（０００２１７２２８）田中貴金属工業株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
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