JP3605297B2

JP3605297B2 - Thread guide and fishing line guide using this

Info

Publication number: JP3605297B2
Application number: JP24429998A
Authority: JP
Inventors: 浩浜島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP2000072543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低摩擦で耐食性、耐摩耗性に優れ、かつ装飾性をも兼ね備えたジルコニアセラミック製のスレッドガイドに関するものであり、例えば、紡糸工程や紡績工程において、合成繊維等の糸を案内するためのノズルや糸道、あるいは釣り糸を案内するための釣糸ガイドなどである。
【０００２】
【従来技術】
従来、例えば、紡糸工程や紡績工程で、合成繊維等の糸を案内するためのノズルや糸道、あるいは釣り糸を案内するための釣糸ガイドなどのスレッドガイドを構成する摺動部材には、以下の要件が望まれている。
【０００３】
１）耐摩耗性、耐食性に優れること
２）糸との摺動特性が良いこと（低摩擦係数を有すること）
３）衝撃を加えても破損しないこと
４）装飾性を有すること
そして、このような特性を満足するために、スレッドガイドをアルミナセラミックスやジルコニアセラミックス、さらには高硬度で熱伝導性の高い炭化珪素質セラミックスにより形成したものがあった（特公昭６３−４１５３２号公報、特公昭６３−４１５３２号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記セラミックス製のスレッドガイドは、いずれも全ての要求を満足するものではなかった。
【０００５】
即ち、アルミナセラミックスからなるスレッドガイドは、抗折強度が３０ｋｇ／ｍｍ^２程度と低いために衝撃を加えると破損し易く、さらに光沢を持った表面を得ることが難しいために高級感が得られないといった課題があった。
【０００６】
また、ジルコニアセラミックスからなるスレッドガイドは、釣糸や糸条などの糸との摺動特性が悪いため（摩擦係数が高い）、糸にダメージを与えて糸切れを生じるといった課題があった。しかも、硬度がビッカース硬度で１２５０ｋｇ／ｍｍ^２程度と低く、砂等に含まれる酸化珪素（ＳｉＯ，ＳｉＯ_２）と同程度の硬さであることから、例えば、釣糸ガイドとして使用すると、釣糸に付着する砂等との摺動により摩耗し、寿命が短かった。
【０００７】
さらに、炭化珪素質セラミックスからなるスレッドガイドは、高硬度を有するものの、化学的安定性に欠けるため、表層部が大気中の酸素等と反応して酸化珪素等に異種変化するトライボケミカル的な反応が発生するため、摩耗し易く寿命が短いといった課題があった。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、低摩擦で腐食や摩耗が少なく長寿命であり、かつ光沢ある茶色を呈するジルコニアセラミックスからなる摺動部材、例えば、合成繊維等からなる糸との摺動性に優れ、糸にダメージを与えることのないスレッドガイドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、アルミナが１．０〜８．０重量％、炭素が０．３〜３．０重量％、安定化剤としての酸化セリウムの含有量が２重量％以上であってかつ酸化セリウム及び酸化ディスプロシウムの合計含有量が３．５〜９．０重量％の範囲にあるとともに、残分が実質的にジルコニアからなる茶色系ジルコニアセラミックスによりスレッドガイドを構成したものである。
【００１０】
また、本発明は、上記スレッドガイドを用いて釣糸を案内する釣糸ガイドを構成したものである。
【００１１】
まず、本発明によれば、摺動部材を形成するセラミックスを、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）及び酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の安定化剤によって部分安定化されたジルコニアセラミックスからなることを特徴とする。
【００１２】
即ち、ジルコニアの結晶相は、安定化剤等の添加物を含まない純粋な状態では１０００℃付近で正方晶から単斜晶への相変態が頻繁に起こり、抗折強度や破壊靱性値等の機械的特性が大幅に低下するのであるが、上記の如き安定化剤を加えることによって相変態が部分的に起こるようにしたことから、この部分的に起こる応力誘起相変態強化メカニズムにより高い抗折強度と高靭性を達成することができる。
【００１３】
本発明において部分安定化されているとは、ジルコニアの主結晶相が正方晶からなり、ジルコニアの一部が部分的に相変態を起こし得るように材料調整されていることを言い、また、ジルコニアの結晶相が主として正方晶からなるとは、実質的に正方晶のみからなる場合は勿論のこと、正方晶量が７０重量％以上であって、他に立方晶及び／又は単斜晶を含む混晶からなるものを含むものを言う。
【００１４】
なお、ジルコニアの結晶相の同定にあたっては、ジルコニアセラミックスを鏡面研磨し、Ｘ線回折測定法により確認することができる。
【００１５】
即ち、正方晶量の算出にあたっては、Ｘ線回折における単斜晶ジルコニアのＸ線回折ピーク強度をＩｍ（１１１），Ｉｍ（−１１１）、立方晶ジルコニアのＸ線回折ピーク強度をＩｃ（１１１）、及び正方晶ジルコニアのＸ線回折ピーク強度をＩｔ（１１１）とすると、数１により算出することができる。
【００１６】
【数１】

【００１７】
また、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）及び酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の含有によって部分安定化されたジルコニアセラミックスは、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の安定化剤によって部分安定化されたジルコニアセラミックスと比較して熱的安定性に優れることから、高速度で摺動する糸との摩擦熱によるジルコニア結晶の急激な相変態を抑えることができる。
【００１８】
即ち、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等の安定化剤によって部分安定化されたジルコニアセラミックスは、熱が加わるとジルコニアの結晶相が正方晶から単斜晶へ急激に相変態し、この相変態時に体積膨張を伴って微少クラックを生じ、摺動面等の面粗さがを劣化させる。その為、このような摺動面上を糸が高速度で摺動すると、摩擦抵抗が増大して糸に傷を付けるとともに、微少クラックが成長して脱粒を生じることになる。
【００１９】
これに対し、本発明のように、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）と酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の安定化剤により部分安定化したジルコニアセラミックスは、熱が加わってもジルコニア結晶の相変態が殆ど起こらず、前述したように摺動面の面粗さを低下させることがないため、糸との摺動抵抗を増大させることがなく、糸にダメージを与えることがない。しかも、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）だけでは、ジルコニアの粒子成長を抑制する効果が得られないのに対し、酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）を併用することで、ジルコニアの粒子成長を抑え、機械的特性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）には着色成分としての特性もあり、着色顔料を別に添加したジルコニアセラミックスのように機械的特性を低下させることなく、茶色に着色することができ、装飾性を持たせることができる。
【００２１】
ところで、これらの特性を得るためには、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）を２．０重量％以上含むとともに、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）と酸化ディスプロシウムの合計含有量を３．５〜９．０重量％とすることが重要である。
【００２２】
酸化セリウムが２．０重量％未満となると、着色が不十分であるために装飾性が得られず、また、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）と酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の合計含有量が３．５重量％未満では、熱的安定性が劣り、糸との摺動に伴う摩擦熱によってジルコニア結晶の急激な相変態を生じるからであり、逆に、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）と酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の合計含有量が９．０重量％を越えると、ジルコニアの立方晶量が５０重量％以上となって部分安定化というよりはむしろ安定化され、機械的特性が低下するからである。
【００２３】
より好ましくは、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）を３．０重量％以上含むとともに、酸化セリルム（ＣｅＯ_２）と酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）の合計含有量を５．０〜９．０重量％としたものが良い。
【００２４】
また、本発明によれば、上記ジルコニアセラミックスの構成成分としてアルミナ及び炭素を含有することを特徴とする。
【００２５】
ここで、アルミナは、ジルコニアとの固溶反応により粒子間結合力を強化する作用があり、硬度を高めることができるとともに、表面に適度な凹凸ができることから糸との接触面積を低減し、低摩擦化を達成することができる。
【００２６】
また、炭素は、ジルコニアセラミックス中でジルコニアと固相反応を生じてＺｒＣやＡｌＺｒＣ_２を生成し、この炭素の潤滑作用によって糸との摩擦係数を小さくすることができるとともに、光沢を与え、装飾性をより一層高めることができる。
【００２７】
ただし、アルミナの含有量が１．０重量％未満では硬度の向上が望めず、８．０重量％を越えるとジルコニアの粒子径が大きくなり、表面に適度な凹凸を形成することができず、糸との摩擦係数を小さくする効果が得られないからであり、また、炭素の含有量が０．３重量％未満では、焼結性が悪く光沢が得られなくなり、３．０重量％を超えるとジルコニアとの反応が飽和状態となり、炭素が焼結性を低下させて抗折強度を低下させるからである。
【００２８】
従って、これらの特性を得るためには、アルミナを１．０〜８．０重量％、炭素を０．３〜３．０重量％の範囲で含有することが重要である。
【００２９】
さらに、本発明によれば、必須成分として含まれる安定化剤としての酸化セリウムと酸化ディスプロシウム、アルミナ、炭素以外の残部は主にジルコニアからなるものであるが、これら必須成分以外の他の成分としてはジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）を１５重量％以下の範囲で、不可避不純物としてのナトリウム、カリウム、酸化珪素等を５重量％以下の範囲であれば含んでいても良い。
【００３０】
なお、上記必須成分の粒子径については特に制約はないが、３μｍ以下、好ましくは２μｍ以下が良い。
【００３１】
このような茶色系ジルコニアセラミックスを構成する組成の分析にあたっては、セラミックスを粉砕し、ＩＣＰ発光分光分析により定量分析し、炭素以外の値を単一安定化構造をとる酸化物換算にて算出することができる。
【００３２】
また、茶色系ジルコニアセラミックスを構成する粒子径の測定にあたっては、ＪＩＳＨ０５０１の切断法によって測定することができる。
【００３３】
このようなスレッドガイドを形成する茶色系ジルコニアセラミックスを製造する方法としては、平均粒径３μｍ以下のアルミナ粉末を１．０〜８．０重量％と、安定化剤としての酸化セリウム及び酸化ディスプロシウムを合計で３．５〜９．０重量％（ただし、酸化セリウムは２．０重量％以上）の範囲で含む、平均粒径０．５μｍ以下の部分安定化されたジルコニア粉末を用意する。
【００３４】
部分安定化されたジルコニア粉体を製作する手段としては、各原料粉末を混合、仮焼、粉砕する乾式合成法、あるいはジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、ディスプロシウム化合物、セリウム化合物の混合溶液から共沈させて得た混合粉末を乾燥、仮焼、粉砕する湿式合成法を用いれば良い。
【００３５】
次に、部分安定化されたジルコニア粉体に対し、後述する焼結後の含有量が０．３〜３．０重量％となるように炭素粉末を添加するとともに、バインダー及び溶媒を添加混練し、スプレードライヤーにて乾燥造粒して顆粒を作製する。なお、炭素を含有させる方法としては炭素粉末を添加する以外に、焼結時の含浸等によるものでも構わない。
【００３６】
そして、得られた顆粒を型内に充填し、一軸加圧成型法や等加圧成型法にて所定形状に形成する。この時、必要に応じて切削加工を施しても良い。
【００３７】
しかるのち、得られた成形体を焼成すれば良いのであるが、焼成にあたっては常圧焼成法、真空焼成法、熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）等公知の手段によって焼成することができる。特に、熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）によれば、極めて優れた機械的強度とボイドのない鏡面を現出させることができる。
【００３８】
焼成温度は１２００〜１４００℃の範囲が好ましく、１２００℃より低いと焼結が困難となり、１４００℃より高くなるとジルコニアの粒子成長を抑制しきれず、抗折強度や破壊靱性値等の機械的特性の向上が望めない。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、釣糸を案内する釣糸ガイドとしてのスレッドガイドを例にとって説明する。
【００４０】
ジルコニアを８６．５重量％、アルミナ粉末を５．０重量％、酸化セリウム及び酸化ディスプロシウムを合計で６．２重量％（ただし、酸化セリウムは５．０重量％）の割合で添加混合し、仮焼したあと粉砕して部分安定化されたジルコニア粉体を製作し、このジルコニア粉体に対して炭素粉末を２．２重量％、パラフィン系のワックスを２重量％添加混練し、スプレードライヤーにて造粒した顆粒を金型内に充填し、１．０ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で一軸加圧成型することでリング状の成形体を形成した後、１０^２ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気下で１３００℃の焼成温度にて１時間焼成し、得られた焼結体に研磨加工を施すことで、図１に示すようなリング状体１１からなり、その内周に滑らかな曲面状の摺動面１２を有するスレッドガイド１０を製作した。
【００４１】
なお、このスレッドガイド１０を構成するジルコニアセラミックスの組成をＩＣＰ発光分光分析にて測定したところ、ジルコニアを８６．５重量％、酸化セリウムを５．０重量％、酸化ディスプロシウムを１．２重量％、アルミナを５．０重量％、炭素を２．２重量％、不可避不純物として酸化珪素を０．１重量％含んだものであった。
【００４２】
また、Ｘ線回折により、正方晶ジルコニア量を測定したところ、全ジルコニア量の８６％を有し、部分安定化されたジルコニアセラミックスであることが判った。
【００４３】
しかも、このジルコニアは光沢を有する茶色を呈し、装飾性を有するものであった。
【００４４】
また、機械的特性を調べるため、同様の条件にて製作したジルコニアセラミックスに鏡面研磨を施し、ＪＩＳＺ２２４４の規格にてビッカース硬度を測定したところ１４６０ｋｇ／ｍｍ^２を有し、また、抗折強度をＪＩＳＲ１６０１の規格にて測定したところ１６８ｋｇ／ｍｍ^２を有していた。
【００４５】
そこで、実施形態のスレッドガイド１０以外に、アルミナ、炭素、安定化剤の含有量を異ならせたジルコニアセラミックスからなるスレッドガイド１０を用意し、摺動特性を確認するため、釣糸との摩擦係数と摩耗度合いを測定するとともに、装飾性について確認する実験を行った。
【００４６】
実験にあたって、摩擦係数の測定は、図２に示すように、２号の釣糸２１を用い、スレッドガイド１０の摺動面１２に釣糸２１を通して接触角θが９０゜となるように配置し、糸速１００ｍ／分で摺動させ、入力側の張力Ｔ１を２０ｇｆとした時の出力側の張力Ｔ２を測定し、以下に示すアモントンの法則式により摩擦係数（μ）を算出した。
μ＝ｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）／θ
また、摩耗度合いの評価は、図３に示すように３号の釣糸２１を用い、５００ｇの重り２２で荷重を加え、１リットルの水と海砂１００ｇを混合した容器２３内を通過させながら、糸速６０ｍ／分でスレッドガイド１０と摺動させ、摺動距離が２０００ｍとなるまで試験を行った。その後、スレッドガイド１０の摺動面１２を２０倍程度の双眼顕微鏡で観察して摩耗痕が見られないものを良好と判断した。
【００４７】
さらに、装飾性の評価は、各スレッドガイド１０に対し、流体研磨を１時間行った後の表面を、純度９９．９％以上の高純度アルミナセラミックスの表面と比較して光沢があると思われるものを○、同程度と思われるものを△、劣っていると思われるものを×として評価した。
【００４８】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】

【００５０】
この結果、アルミナ含有量が１．０〜８．０重量％、炭素含有量が０．３〜３．０重量％、安定化剤の合計含有量が３．５〜９．０重量％であって酸化セリウムの含有量が２重量以上の範囲にある試料Ｎｏ．３〜５，７〜９，１１は、スレッドガイド１０を構成するいずれのジルコニアセラミックスも抗折強度が１１０ｋｇ／ｍｍ^２以上、ビッカース硬度が１３００ｋｇ／ｍｍ^２以上を有し、その結果、釣糸との摺動に伴う摩耗痕が見られず、耐摩耗性に優れるとともに、釣糸との摩擦係数が高いものでも０．２７程度であり、低いものでは０．０３まで下げることができた。
【００５１】
しかも、これらのスレッドガイド１０は光沢をもった茶色を呈し、装飾性も備えたものであり、スレッドガイド１０として好適なものであった。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アルミナが１．０〜８．０重量％、炭素が０．３〜３．０重量％、安定化剤としての酸化セリウムの含有量が２重量％以上であってかつ酸化セリウム及び酸化ディスプロシウムの合計含有量が３．５〜９．０重量％の範囲にあるとともに、残分が実質的にジルコニアからなる茶色系ジルコニアセラミックスによりスレッドガイドを構成したことから、低摩擦で耐食性、耐摩耗性に優れるとともに、合成繊維等の糸との摺動性にも優れることから、糸にダメージを与えることなく長期間にわたり良好に案内することができ、さらに光沢を有する美麗な茶色を呈することから装飾性に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摺動部材を釣糸を案内する釣糸ガイドとしてのスレッドガイドに用いた例を示す斜視図である。
【図２】摩擦係数の測定方法を説明するための図である。
【図３】摩耗度合いの評価方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０・・・スレッドガイド
１１・・・リング状体
２１：釣糸
２２：重り
２３：容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thread guide made of zirconia ceramic having low friction, excellent corrosion resistance, excellent wear resistance, and also having decorativeness, and for example, guides a yarn such as a synthetic fiber in a spinning process or a spinning process. And a fishing line guide for guiding the fishing line.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a spinning process or a spinning process, a sliding member constituting a thread guide such as a nozzle or a yarn path for guiding a yarn such as a synthetic fiber or a fishing line guide for guiding a fishing line includes the following: Requirements are desired.
[0003]
1) Excellent abrasion resistance and corrosion resistance 2) Good sliding characteristics with yarn (have low coefficient of friction)
3) The thread guide should not be damaged even when subjected to an impact. 4) To have decorative properties. To satisfy such characteristics, the thread guide should be made of alumina ceramics or zirconia ceramics, or silicon carbide having high hardness and high thermal conductivity. Some were formed of high quality ceramics (see Japanese Patent Publication No. 63-41532 and Japanese Patent Publication No. 63-41532).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, none of the above ceramic thread guides satisfy all the requirements.
[0005]
That is, the thread guide made of alumina ceramic has a low bending strength of about 30 kg / mm ² , so that it is easily broken when subjected to an impact, and furthermore, it is difficult to obtain a glossy surface, so that a high-grade feeling cannot be obtained. There was such a problem.
[0006]
Further, a thread guide made of zirconia ceramics has a problem that the thread is damaged due to poor sliding characteristics with a thread such as a fishing line or a thread (high friction coefficient) and the thread is broken. In addition, since the hardness is as low as about 1250 kg / mm ^{2 in} Vickers hardness and about the same as silicon oxide (SiO, SiO ₂ ) contained in sand or the like, when used as a fishing line guide, for example, it adheres to the fishing line. It was worn due to sliding with sand and the like, and its life was short.
[0007]
Furthermore, although thread guides made of silicon carbide ceramics have high hardness, they lack chemical stability, so the tribochemical reaction in which the surface layer reacts with oxygen and the like in the atmosphere and changes into silicon oxide and the like in a different manner. Therefore, there is a problem that the wear is easy and the life is short.
[0008]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to provide a sliding member made of zirconia ceramics having low friction, low corrosion and abrasion, a long life, and a glossy brown color, for example, excellent sliding properties with a yarn made of a synthetic fiber or the like. The purpose of the present invention is to provide a thread guide that does not cause damage to the thread guide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a method in which the content of alumina is 1.0 to 8.0% by weight, the content of carbon is 0.3 to 3.0% by weight, and the content of cerium oxide as a stabilizer is 2% by weight or more. A thread guide made of brown zirconia ceramics having a total content of cerium oxide and dysprosium oxide in the range of 3.5 to 9.0% by weight and a balance of substantially zirconia It is.
[0010]
According to the present invention, there is provided a fishing line guide configured to guide a fishing line using the thread guide.
[0011]
First, according to the present invention, the ceramic forming the sliding member is made of a zirconia ceramic partially stabilized by a stabilizer of cerium oxide (CeO ₂ ) and dysprosium oxide (Dy ₂ O ₃ ). Features.
[0012]
That is, the crystal phase of zirconia frequently undergoes a phase transformation from tetragonal to monoclinic at around 1000 ° C. in a pure state containing no additives such as stabilizers, and has a value such as flexural strength and fracture toughness. Although the mechanical properties are greatly reduced, the phase transformation is partially caused by the addition of the stabilizer as described above. Strength and high toughness can be achieved.
[0013]
In the present invention, being partially stabilized means that the main crystal phase of zirconia is made of tetragonal, and the material is adjusted so that a part of zirconia can partially undergo phase transformation. The crystal phase is mainly composed of a tetragonal crystal, which means that the crystal phase is substantially composed of only a tetragonal crystal, not to mention that the tetragonal crystal content is 70% by weight or more, and that the cubic and / or monoclinic crystal contains It refers to those containing crystals.
[0014]
In identifying the crystal phase of zirconia, zirconia ceramics can be confirmed by mirror polishing and X-ray diffraction measurement.
[0015]
That is, when calculating the amount of tetragonal crystal, the X-ray diffraction peak intensity of monoclinic zirconia in X-ray diffraction is Im (111), Im (−111), and the X-ray diffraction peak intensity of cubic zirconia is Ic (111). If the X-ray diffraction peak intensity of the cubic zirconia and that of the tetragonal zirconia are defined as It (111), it can be calculated by Equation 1.
[0016]
(Equation 1)

[0017]
In addition, zirconia ceramics partially stabilized by containing cerium oxide (CeO ₂ ) and dysprosium oxide (Dy ₂ O ₃ ) include yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), ytterbium oxide (Yb ₂ O ₃ ), and oxide Yarn that slides at high speed because of its superior thermal stability compared to zirconia ceramics partially stabilized by stabilizers such as cerium (CeO ₂ ), calcium oxide (CaO), and magnesium oxide (MgO) The rapid phase transformation of the zirconia crystal due to frictional heat with the zirconia crystal can be suppressed.
[0018]
That is, in zirconia ceramics partially stabilized by a stabilizer such as yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), when heat is applied, the crystal phase of zirconia rapidly undergoes a phase transformation from tetragonal to monoclinic, and this phase transformation takes place. Occasionally, minute cracks occur with volume expansion, and the surface roughness of the sliding surface and the like deteriorates. Therefore, when the yarn slides on such a sliding surface at a high speed, the frictional resistance increases and damages the yarn, and micro cracks grow to cause shedding.
[0019]
On the other hand, the zirconia ceramics partially stabilized by the stabilizer of cerium oxide (CeO ₂ ) and dysprosium oxide (Dy ₂ O ₃ ) as in the present invention have a phase transformation of zirconia crystal even when heat is applied. This hardly occurs, and the surface roughness of the sliding surface is not reduced as described above. Therefore, the sliding resistance with the yarn is not increased and the yarn is not damaged. In addition, cerium oxide (CeO ₂ ) alone does not provide the effect of suppressing zirconia particle growth, whereas dysprosium oxide (Dy ₂ O ₃ ) is used in combination to suppress zirconia particle growth, Mechanical properties can be improved.
[0020]
Further, cerium oxide (CeO ₂ ) also has properties as a coloring component, and can be colored brown without deteriorating mechanical properties unlike zirconia ceramics to which a coloring pigment is separately added, and has decorative properties. Can be made.
[0021]
Meanwhile, in order to obtain these characteristics, together comprising more than 2.0% by weight cerium oxide (CeO _2), cerium oxide (CeO ₂₎ the total content of dysprosium oxide 3.5 to 9.0 It is important that the weight percent be used.
[0022]
If the content of cerium oxide is less than 2.0% by weight, decorativeness cannot be obtained due to insufficient coloring, and the total content of cerium oxide (CeO ₂ ) and dysprosium oxide (Dy ₂ O ₃ ) If it is less than 3.5% by weight, thermal stability is poor, and rapid phase transformation of the zirconia crystal occurs due to frictional heat caused by sliding with the yarn. Conversely, cerium oxide (CeO ₂ ) When the total content of dysprosium (Dy ₂ O ₃ ) exceeds 9.0% by weight, the cubic crystal content of zirconia becomes 50% by weight or more, so that the zirconia is stabilized rather than partially stabilized, and the mechanical properties are improved. Is reduced.
[0023]
More preferably, 5.0 to 9.0 weight total content of cerium oxide together comprise (CeO ₂₎ 3.0 wt% or more, and the oxidation Serirumu (CeO ₂₎ dysprosium oxide _(Dy 2 _{O 3)} % Is better.
[0024]
Further, according to the present invention, the zirconia ceramic contains alumina and carbon as constituent components.
[0025]
Here, alumina has the effect of strengthening the inter-particle bonding force by a solid solution reaction with zirconia, and can increase the hardness, and the surface has moderate irregularities, so that the contact area with the yarn is reduced and the alumina is reduced. Friction can be achieved.
[0026]
Also, carbon may occur zirconia and the solid phase reaction of zirconia ceramics in generating a ZrC or AlZrC _2, it is possible to reduce the friction coefficient of the yarn by the lubricating action of the carbon, giving luster, decorative Can be further increased.
[0027]
However, if the content of alumina is less than 1.0% by weight, improvement in hardness cannot be expected, and if it exceeds 8.0% by weight, the particle diameter of zirconia becomes large, and it is not possible to form appropriate irregularities on the surface, This is because the effect of reducing the coefficient of friction with the yarn cannot be obtained, and if the carbon content is less than 0.3% by weight, the sinterability is poor, gloss cannot be obtained, and the content exceeds 3.0% by weight. This is because the reaction between manganese and zirconia becomes saturated, and carbon lowers the sinterability and lowers the transverse rupture strength.
[0028]
Therefore, in order to obtain these characteristics, it is important to contain 1.0 to 8.0% by weight of alumina and 0.3 to 3.0% by weight of carbon.
[0029]
Further, according to the present invention, cerium oxide and dysprosium oxide as stabilizers contained as essential components, alumina, the balance other than carbon is mainly composed of zirconia, other than these essential components other than As a component, zircon (ZrSiO ₄ ) may be contained in a range of 15% by weight or less, and unavoidable impurities such as sodium, potassium and silicon oxide may be contained in a range of 5% by weight or less.
[0030]
The particle size of the essential components is not particularly limited, but is preferably 3 μm or less, and more preferably 2 μm or less.
[0031]
In analyzing the composition of such brown zirconia ceramics, the ceramics should be pulverized, quantitatively analyzed by ICP emission spectroscopy, and values other than carbon should be calculated in terms of oxides having a single stabilized structure. Can be.
[0032]
In measuring the particle diameter of the brown zirconia ceramics, the particle diameter can be measured by a cutting method according to JIS H0501.
[0033]
As a method for producing brown zirconia ceramics forming such a thread guide, alumina powder having an average particle diameter of 3 μm or less is 1.0 to 8.0% by weight, and cerium oxide and dispersant oxide as a stabilizer are used. A partially stabilized zirconia powder having an average particle diameter of 0.5 μm or less and containing a total of 3.5 to 9.0% by weight of cerium (however, cerium oxide is 2.0% by weight or more) is prepared.
[0034]
As a means for producing partially stabilized zirconia powder, a dry synthesis method of mixing, calcining, and pulverizing each raw material powder, or coprecipitation from a mixed solution of a zirconium compound, an aluminum compound, a dysprosium compound, and a cerium compound is used. The mixed powder obtained by drying, calcining, and pulverizing may be used by a wet synthesis method.
[0035]
Next, the carbon powder is added to the partially stabilized zirconia powder so that the content after sintering described below is 0.3 to 3.0% by weight, and a binder and a solvent are added and kneaded. Then, dry granulation is performed with a spray dryer to produce granules. As a method for containing carbon, in addition to the addition of carbon powder, impregnation during sintering or the like may be used.
[0036]
Then, the obtained granules are filled in a mold and formed into a predetermined shape by a uniaxial pressing method or an isopressing method. At this time, cutting may be performed as necessary.
[0037]
Thereafter, the obtained molded body may be fired. The firing can be performed by a known method such as a normal pressure firing method, a vacuum firing method, a hot isostatic pressing method (HIP method). Particularly, according to the hot isostatic pressing method (HIP method), a mirror surface having extremely excellent mechanical strength and voids can be produced.
[0038]
The sintering temperature is preferably in the range of 1200 to 1400 ° C, and if it is lower than 1200 ° C, sintering becomes difficult. No improvement can be expected.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a thread guide as a fishing line guide for guiding a fishing line will be described as an example.
[0040]
86.5% by weight of zirconia, 5.0% by weight of alumina powder, and 6.2% by weight of cerium oxide and dysprosium oxide in total (provided that cerium oxide is 5.0% by weight) are mixed. After calcination, pulverization is performed to produce partially stabilized zirconia powder, and 2.2% by weight of carbon powder and 2% by weight of paraffin wax are added to the zirconia powder and kneaded, followed by spray drier. The granulated granules are filled in a mold and formed into a ring-shaped molded body by uniaxial pressure molding at a pressure of 1.0 ton / cm ² , and then formed in a vacuum atmosphere of 10 ² torr or less under a vacuum atmosphere of 1300 torr or less. The sintered body obtained is baked at a sintering temperature of 1 ° C. for 1 hour, and the obtained sintered body is polished to form a ring-shaped body 11 as shown in FIG. Thread guide with 12 0 was manufactured.
[0041]
When the composition of the zirconia ceramics constituting the thread guide 10 was measured by ICP emission spectroscopy, zirconia was 86.5% by weight, cerium oxide was 5.0% by weight, and dysprosium oxide was 1.2% by weight. %, 5.0% by weight of alumina, 2.2% by weight of carbon, and 0.1% by weight of silicon oxide as an inevitable impurity.
[0042]
When the amount of tetragonal zirconia was measured by X-ray diffraction, it was found to be 86% of the total amount of zirconia and to be a partially stabilized zirconia ceramic.
[0043]
In addition, this zirconia exhibited a glossy brown color and had decorative properties.
[0044]
Further, in order to examine the mechanical properties, subjected to mirror polishing to zirconia ceramics which was prepared in the same conditions, it has a 1460kg / mm ² was measured for Vickers hardness at standard JIS Z2244, also the bending strength It was 168 kg / mm ² when measured according to the standard of JIS R1601.
[0045]
Therefore, in addition to the thread guide 10 of the embodiment, a thread guide 10 made of zirconia ceramics having different contents of alumina, carbon, and a stabilizer is prepared. An experiment for measuring the degree of wear and confirming the decorativeness was conducted.
[0046]
In the experiment, the coefficient of friction was measured by using the No. 2 fishing line 21 as shown in FIG. 2 and arranging the sliding line 12 on the sliding surface 12 of the thread guide 10 so that the contact angle θ was 90 °. The slide was performed at a speed of 100 m / min, and the tension T2 on the output side when the tension T1 on the input side was 20 gf was measured, and the friction coefficient (μ) was calculated by the following Amonton's law.
μ = ln (T2 / T1) / θ
In addition, as shown in FIG. 3, the evaluation of the degree of wear was performed by using a No. 3 fishing line 21, applying a load with a 500 g weight 22, and passing through a container 23 in which 1 liter of water and 100 g of sea sand were mixed. The test was performed by sliding the thread guide 10 at a yarn speed of 60 m / min until the sliding distance reached 2000 m. After that, the sliding surface 12 of the thread guide 10 was observed with a binocular microscope of about 20 times, and it was judged that there was no wear mark as good.
[0047]
Further, the evaluation of the decorative property is considered to be glossy as compared with the surface of the high-purity alumina ceramic having a purity of 99.9% or more after the fluid polishing is performed on each thread guide 10 for one hour. The results were evaluated as ○, those considered to be of the same grade as Δ, and those considered inferior as ×.
[0048]
Each result is as shown in Table 1.
[0049]
[Table 1]

[0050]
As a result, the alumina content was 1.0 to 8.0% by weight, the carbon content was 0.3 to 3.0% by weight, and the total content of the stabilizer was 3.5 to 9.0% by weight. In the case of Sample No. 3 in which the content of cerium oxide was in the range of 2 wt. The zirconia ceramics constituting the thread guide 10 have a flexural strength of 110 kg / mm ² or more and a Vickers hardness of 1300 kg / mm ² or more. No wear marks due to sliding were observed, the wear resistance was excellent, and the coefficient of friction with the fishing line was about 0.27 even when the coefficient of friction with the fishing line was high, and could be reduced to 0.03 when the coefficient of friction was low.
[0051]
In addition, these thread guides 10 are glossy brown and have decorative properties, and are suitable as the thread guides 10.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the content of alumina is 1.0 to 8.0% by weight, the content of carbon is 0.3 to 3.0% by weight, and the content of cerium oxide as a stabilizer is 2% by weight or more. And the total content of cerium oxide and dysprosium oxide is in the range of 3.5 to 9.0% by weight, and the thread guide is composed of brown zirconia ceramics whose balance is substantially zirconia. Therefore, it has low friction and excellent corrosion resistance and abrasion resistance, and also has excellent slidability with yarns such as synthetic fibers, so that it can be guided well for a long period of time without damaging the yarns. Since it exhibits a beautiful glossy brown color, it can be excellent in decorativeness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example in which a sliding member according to the present invention is used as a thread guide as a fishing line guide for guiding a fishing line.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of measuring a friction coefficient.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of evaluating the degree of wear.
[Explanation of symbols]
10 Thread guide 11 Ring-shaped body 21: Fishing line 22: Weight 23: Container

Claims

1.0 to 8.0% by weight of alumina, 0.3 to 3.0% by weight of carbon, the content of cerium oxide as a stabilizer is 2% by weight or more, and cerium oxide and dysprosium oxide thread guide total content of along with the range of 3.5 to 9.0 wt%, remainder is made of brown zirconia ceramic consisting mainly of zirconia.

A fishing line guide comprising the thread guide according to claim 1.