[发明专利]由添加Ta或Al的Ni3(Si,Ti)基金属间化合物合金构成的耐热轴承及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及由添加Ta或Al的Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金构成的耐热轴承及其制备方法。

背景技术

轴承是用于从日用品至工业产品的许多机器和设备中的机器元件，并用在从室温至高温的大范围的环境中。例如，轴承在包括半导体和液晶面板的制造业领域和包括热处理装置的尖端产业中在高温环境下使用。

然而，由于材料的限制，轴承的实际工作温度的极限大约是300℃。例如，由作为用于轴承或类似物的耐热钢的马氏体不锈钢构成的轴承，其硬度随着工作温度的上升而骤然减小，因此考虑到实际寿命，其工作温度的极限大约为300至400℃。因此，当轴承在高温环境下使用时，需要提供用于冷却轴承的冷却装置，或者将该轴承从高温环境中隔离出来（例如在炉子内）。

从这样的背景考虑，期望开发可在高温环境下使用的耐热轴承。作为即使在高温和特殊环境下也能具有长的寿命的轴承，例如已知的是这样的一种轴承，其中滚动元件的基材是轴承钢或不锈钢，并且滚动元件的表面经过氮化（例如见专利文件1）。

相关技术文献

专利文献

[专利文献1]日本未经审查的专利公开No.2002-221227

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，在包括半导体和液晶面板的制造业领域以及在用于热处理的工业设施中，需要更加稳定以便在高温下运行的轴承。例如，需要一种在传统的轴承若无冷却则不能使用的温度下无需冷却也能使用的耐热轴承。

基于如上所述的情形，本发明已实现了提供一种可在高温下稳定运行的轴承。

解决问题的手段

本发明提供了一种耐热轴承，其特征在于，该轴承由Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金构成，该Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金含有相对于具有总共100原子%组成的金属间化合物重量为25～500重量ppm的B，其中所述组成由10.0～12.0原子%的Si、大于或等于1.5原子%但小于7.5原子%的Ti、大于2.0原子%但小于或等于8.0原子%的Ta以及除了杂质外由Ni形成的平衡量构成，该Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金具有由Ni固溶相和含有Ni与Ta的第二相弥散(second phase dispersion)中的一种或两种与L1₂相构成的微观组织，或者由L1₂相构成的微观组织。

本发明还提供了一种耐热轴承，其特征在于，该轴承由Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金构成，该Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金含有相对于具有总共100原子%组成的金属间化合物重量为25～500重量ppm的B，其中所述组成由10.0～12.0原子%的Si、1.0～9.0原子%的Ti、0.5～8.5原子%的Al以及除了杂质外由Ni形成的平衡量构成，该Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金具有由L1₂相构成的微观组织，或者由Ni固溶相和L1₂相构成的微观组织。

本发明的效果

由于耐热轴承用在高温和特殊的环境下，因此要求其材料具有特殊的特性，例如高温强度、高温耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性。本发明的发明人专注于具有极好的高温强度的Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金作为耐热轴承的材料。考虑到通过添加Ti会使Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金的抗氧化性下降，本发明人开创了添加Ta或Al以代替Ti，并做了深入细致的研究。结果，本发明的发明人发现，当轴承由除了Ni、Si、Ti和B之外还含有Ta或Al的Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金构成时，该轴承能够在高温下稳定地运行，从而实现了本发明。

此外，由本发明的发明人实施的实验披露了，当向其中添加了Ta或Al时，Ni₃(Si,Ti)基金属间化合物合金将具有改善的抗氧化性。