JP5314425B2 - 摺動部材とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の課題は、潤滑液の保持性能に優れるとともに熱伝導性や耐熱衝撃性に優れたメカニカルシールリングを始めとする摺動部材を提供することにある。
前記摺動部材を得る工程は、調合工程と、成形工程と、焼成工程とを含む。以下、各工程について順に説明する。
先ず、炭化珪素粉末に水、分散剤および炭化硼素粉末、フェノール樹脂等の焼結助剤、気孔形成剤および気孔分散剤を加え、ボールミルで混合、粉砕してスラリーを得る(調合工程)。このスラリーにバインダーを添加、混合した後、噴霧乾燥して炭化珪素の顆粒を得、この顆粒を成形して成形体を得る(成形工程)。
なお、その他の構成は、前記した一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
<試料の作製>
先ず、主成分を成す炭化珪素粉末に所定量の炭化硼素粉末を添加し、気孔形成剤として表1に示す如く最大径を有するポリスチレンからなる懸濁重合された非架橋性の樹脂ビーズを添加した。なお、前記気孔形成剤はいずれの試料も真円度4μm以下、且つ直径12μm以上75μm以下のものを用いた。この気孔形成剤を炭化珪素および炭化硼素の混合粉末100質量%に対して表1に示す如く比率で添加した。さらに、気孔分散剤としてポリカルボン酸ナトリウムを気孔形成剤100質量%に対して表1に示す如く比率として添加混合して原料を得た。
各試料を構成する炭化珪素質焼結体の気孔率については、アルキメデス法に準拠して測定した。
外径24mm、内径21mmの凸状部を有する外径26mm、内径19mmの環状体であって、炭素からなる回転リング5bを準備した。この回転リング5bと、固定リング5a(試料No.I−1〜18)とを回転軸6を通して摺動面15a,15bで当接させ、以下の摺動条件で摺動させ、シール性を示す摺動面15a,15bからの漏れ量および摺動特性を示す摩擦係数を測定した。
・相対速度:8m/s
・面圧 :500kPa
・潤滑液 :水
・摺動時間:100時間
<試料の作製>
先ず、炭化珪素粉末に表2に示す添加量の炭化硼素粉末、気孔形成剤、気孔分散剤および水を加えボールミルに投入した後、48時間混合してスラリー化した。このスラリーに成形助剤としてバインダーを添加、混合した後、噴霧乾燥することにより平均粒径80μmの炭化珪素の顆粒を得た。
別途各試料の3点曲げ強度、ポアソン比、ヤング率、40〜400℃における熱膨張係数および熱伝導率を測定した。具体的には、3点曲げ強度(S)はJIS R 1601−1995(対応ISO 14704: 2000またはICS 81.060.30)、ポアソン比(ν)およびヤング率(E)は、JIS R 1602−1995(対応ISO 17561: 2002)、40〜400℃における熱膨張係数(α)はJIS R 1618−2002(対応ISO 17562: 2001)、熱伝導率(k)はJIS R 1611−1997にそれぞれ準拠して測定した。
熱伝導率k、熱衝撃抵抗係数R’の測定結果は、それぞれ表2に示す通りである。
<試料の作製>
まず、炭化珪素粉末に2.5質量%の炭化硼素粉末と、表3に示す添加量の気孔形成剤、気孔分散剤および水を加えボールミルに投入した後、48時間混合してスラリー化した。このスラリーに成形助剤としてバインダーを添加、混合した後、噴霧乾燥することにより平均粒径80μmの炭化珪素の顆粒を準備した。
次に、この混合原料を成形型に充填し、厚み方向に98MPaの圧力で加圧、成形して所定形状の成形体とした。
Claims (11)
- 炭化珪素を主成分とする主相と、
該主相とは異なる組成で、少なくとも硼素、珪素および炭素を含有して成る副相とを有する炭化珪素質焼結体から成る摺動面を有し、
該摺動面における気孔径10μm以上の全気孔に対する、真円度6μm以下、且つ気孔径10μm以上60μm以下である気孔の比率が60%以上90%以下であることを特徴とする摺動部材。 - 前記摺動面における前記気孔の比率が75%以上である請求項1に記載の摺動部材。
- 前記摺動面における前記気孔の分散密度が60個/mm2以上である請求項1に記載の摺動部材。
- 前記炭化珪素質焼結体の気孔率は、2.5%以上12%以下である請求項1に記載の摺動部材。
- 前記摺動面における各気孔の最大径が100μm以下である請求項1に記載の摺動部材。
- 前記炭化珪素質焼結体における前記副相は、隣接する主相の粒径よりも小さい請求項1に記載の摺動部材。
- 前記炭化珪素質焼結体における前記副相は、複数の前記主相間に点在する粒状の結晶相である請求項1に記載の摺動部材。
- 前記副相のアスペクト比が2.5以下(但し、0を除く)である請求項7に記載の摺動部材。
- 前記硼素の含有量が前記炭化珪素質焼結体100質量%に対し、0.2質量%以上0.3質量%以下である請求項7に記載の摺動部材。
- 請求項1に記載の摺動部材の製造方法であって、
主成分を成す炭化珪素粉末に、少なくとも硼素源を含む焼結助剤、気孔形成剤、該気孔形成剤を分散させる気孔分散剤を前記気孔形成剤100質量%に対して0.1質量%以上添加混合して原料を得る調合工程と、
前記原料にバインダーを添加して成形用原料を得、該成形用原料を所定形状に成形し成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼成して炭化珪素質焼結体を得る焼成工程と、を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。 - 前記気孔分散剤は、アニオン界面活性剤である請求項10に記載の摺動部材の製造方法。
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