JPH0741376A - 炭素繊維強化炭素複合材および摺動材 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材および摺動材Info
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Abstract
摩擦係数を示すＣ／Ｃ複合材とそれを用いた摺動材を提
供する。 【構成】 リン酸金属塩を含有することを特徴とする炭
素繊維強化炭素複合材とそれを用いた摺動材。
Description
車両、航空機、産業機械等のブレーキやクラッチおよび
軸受け等に用いられる摺動材料に関し、とくに炭素繊維
強化炭素複合材（以下、Ｃ／Ｃ複合材という）に関する
ものである。
炭素をマトリクスとした複合材料であって耐熱性、耐薬
品性、摩擦特性に優れ、かつ高強度で軽量なためロケッ
トノズルや航空機などのブレーキディスク、パッドなど
に使用されている。しかしながら、Ｃ／Ｃ複合材を含め
て、炭素材料は一般に５００℃程度から酸化を受け、そ
れ自身の持つ優れた、物理的、化学的性質が低下するた
め、高温大気中での使用はごく短時間のものを除き不可
能であった。この減少を防止するために従来から炭素材
料の耐酸化性を高める方法について種々の検討がなされ
てきた。例えば特開昭５６−１６５７５号公報にみられ
るように、リン酸を含浸させることにより耐酸化性能を
向上させることも行なわれている。
だ充分とはいえず過酷な条件で用いられる摺動材に対し
てはさらなる向上が望まれていた。そこで本発明者ら
は、鋭意検討の結果、単なるリン酸ではなく、リン酸を
金属塩の形で含有させることにより、かかる課題が解決
されることを見出し、本発明に到達した。すなわち本発
明の目的は、Ｃ／Ｃ複合材の耐酸化性能をさらに向上さ
せ、かつそれを摺動材として用いた場合に安定した摩擦
係数を示すＣ／Ｃ複合材およびその製造方法を提供する
ことでありかかる目的は、リン酸金属塩を含有すること
を特徴とする炭素繊維強化炭素複合材により容易に達成
される。
明で用いるＣ／Ｃ複合材の炭素繊維としては、ピッチ
系、ＰＡＮ系あるいはレーヨン系炭素繊維等の公知のい
ずれのものも使用できる。これら炭素繊維の形態は２０
００〜８０００の単繊維の束からなるトウ、ストラン
ド、ロービング、ヤーン等で、これらをカッティングす
ることによって得られる短繊維状のものを用いる。本発
明においては、通常０．３〜１００ｍｍ、好ましくは５
〜５０ｍｍ程度の短繊維を使用する。炭素繊維自体の径
や弾性率は、一般に複合材として用いられる範囲で特に
限定はされない。Ｃ／Ｃ複合材とする際に解繊・分散し
てプリフォームまたはシートとする。これらにマトリッ
クス材を含浸して金型に充填し、１００〜５００℃の温
度で加圧成形してＶｆ（繊維体積含有率）が５〜６５
％、好ましくは１０〜５５％の成形体を得る。その後、
Ｎ2 ガスなどの不活性ガス雰囲気中で１〜２００℃／ｈ
ｒの昇温速度で８００〜２５００℃まで昇温し、焼成し
てＣ／Ｃ複合材とする。その後用途に応じてフェノール
樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性物質、タール、ピッチ等
の熱可塑性物質を含浸、再度炭化を行う含浸法、例えば
メタン、プロパンなどの炭化水素ガスを熱分解して炭素
を得るＣＶＤ法などにより緻密化を繰り返し行い、さら
に高強度のＣ／Ｃ複合材とすることもできる。
複合材にリン酸金属塩を含有させ、本発明のＣ／Ｃ複合
材を得る。このとき、リン酸金属塩がＣ／Ｃ複合材の表
面に存在するだけでは耐酸化性が劣るため、中央部まで
含浸しているのが好ましい。リン酸金属塩の金属として
は、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓ
ｍ、Ｄｙ、Ｈｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｔｈ、Ｐｂ、Ｈｆ、Ｎ
ｉ、Ｎｄ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｌａ、Ｌ
ｉ、Ｒｂ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｃｄ、などが
用いられ、好ましくはＡｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、さ
らに好ましくはＡｌ、Ｂである。特にＡｌの場合は、メ
タリン酸アルミニウムで、Ａ型およびＢ型の結晶型のも
のが好ましい。メタリン酸アルミニウムは、いくつかの
型を持っており、４つのメタリン酸アルミニウムが四角
に結合するＡ型、直鎖状にメタリン酸アルミニウムが並
ぶＢ型が安定している。Ｂ型メタリン酸アルミニウム
は、時間がたつとＡ型に変化し、Ａ型メタリン酸アルミ
ニウムは時間がたつとＰ2 Ｏ5 とＡｌＰＯ4 に分解す
る。Ｐ2 Ｏ5 とＡｌＰＯ4 に分解してしまうと耐酸化性
の向上という効果が弱くなってしまうので、より好まし
くは、Ｂ型メタリン酸アルミニウムである。リン酸金属
塩は、原料液体を刷毛塗り、スプレー、含浸等の常法で
含有させることができるが、例えば減圧下、室温で通常
１〜３０Ｔｏｒｒの条件下で１〜５０重量％、好ましく
は５〜３０重量％のリン酸金属塩溶液に浸漬し、含浸さ
せる。含浸する時間は１０分〜２時間が好ましく、約１
時間含浸させる方法がもっとも好ましい。そしてさらに
好ましい態様としては、減圧下での浸漬後に、常圧でさ
らに１〜２時間浸漬することである。例えば、リン酸ア
ルミニウムを耐酸化剤とする場合には、リン酸と酢酸ア
ルミニウムの反応、第一リン酸アルミニウムの熱処理等
が用いられる。第一リン酸アルミニウムはリン酸に比べ
危険性が少なく、常温で水に溶けるため含浸時にＣ／Ｃ
複合材に均一に分散させることが可能である。含浸処理
後、乾燥し、さらにこれを６００℃以上、好ましくは６
００℃〜９００℃で０．５〜２時間、好ましくは１時間
程度熱処理することにより、水、アルコールに不溶のリ
ン酸アルミニウムに変化し、水等によって溶出すること
なく使用できるため、第一リン酸アルミニウムを出発原
料として用いるのが好ましい。以下、本発明を実施例に
より具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない
限り、下記実施例によって限定されるものではない。
ウェバーにて解繊し、炭素繊維が二次元ランダムに配向
したシートを得る。このシートへエタノールで希釈した
フェノール樹脂を含浸させた後乾燥し、フェノール樹脂
を含浸したシートを作製した。このシートを金型内へ積
層し、２５０℃にて加圧成形し、Ｖｆが約５０％の成形
体を得た。この成形体を加熱炉で２０００℃まで焼成し
た後、高周波加熱装置により加熱し、炭化水素蒸気をＮ
2 ガスをキャリアーガスとして反応器内に導入して、熱
分解炭素により気孔を充填する緻密化処理を行った。次
いで、フェノール樹脂を含浸した後、加熱炉で１０００
℃で焼成した。さらに同様の含浸−焼成の操作を再度繰
り返しその後に２０００℃の処理を行って気孔率１７％
のＣ／Ｃ複合材を得た。
濃度１０重量％の第一リン酸アルミニウム溶液に含浸
し、１０ｔｏｒｒ以下に減圧、１時間保持した。そし
て、空気中１２０℃で乾燥、窒素中８００℃で熱処理す
る事によって、Ｂ型メタリン酸アルミニウムを含有する
Ｃ／Ｃ複合材を得た。このようにして得られたＣ／Ｃ複
合材を２０×２０×１０ｍｍｔ（厚みが１０ｍｍ）に加
工し、空気中、７００℃で、３０分間保持するという試
験を４回繰り返し、そのときの重量減少によっ耐酸化性
能の評価を行った。この複合材の断面を偏光顕微鏡で観
察したところ、全面にＢ型メタリン酸アルミニウムが分
散していることが分った。また、慣性式摩擦試験機によ
って回転速度５０００ｒｐｍ、押しつけ面圧１２ｋｇ／
ｃｍ2 の試験を１５０回繰り返し行い、摩擦係数を測定
した。酸化減量割合が８．６％、摩擦係数の１５０回の
平均値０．１５、３σ（σ：標準偏差）＝０．００９と
なり、後述の比較例と比べて明らかなように、含浸処理
することにより耐酸化性能および摩擦係数の安定性が向
上したことがわかる。
酸アルミニウム溶液のかわりに酢酸アルミニウムとリン
酸の混合溶液を用いる以外は実施例１と同様にしてＡ型
メタリン酸アルミニウムを含有するＣ／Ｃ複合材を調製
し、摩擦試験および耐酸化試験を行ったところ、摩擦係
数０．１３、３σ＝０．００６、酸化減量割合が９．０
％、となり実施例１と同様の、安定した摩擦係数と耐酸
化性能が得られた。また、得られたＣ／Ｃ複合材の断面
の全面にＡ型メタリン酸アルミニウムが分散しているこ
とを実施例１と同様にして確認した。
してリン酸ホウ素を用いる以外は実施例１と同様にして
試料を調製し、摩擦試験および耐酸化試験を行ったとこ
ろ、実施例１と同様の結果が得られた。
してリン酸を用いる以外は実施例１と同様にして試料を
調製し、耐酸化試験を行ったところ、酸化減量割合が１
３％となり、実施例１よりも耐酸化性能が劣っているこ
とがわかった。
有していない試料について実施例１と同様の耐酸化試験
と摩擦試験を行ったところ、酸化減量割合が３６％、摩
擦係数０．２２、３σ＝０．０３３となり、耐酸化性
能、摩擦係数の安定性とも実施例１より劣っていること
がわかった。
の摺動材に比べて、耐酸化性能が向上するとともに、繰
り返し使用時にも安定した摩擦係数を示す優れた摺動材
料が得られる。
Claims (5)
- 【請求項１】 リン酸金属塩を含有することを特徴とす
る炭素繊維強化炭素複合材。 - 【請求項２】 該リン酸金属塩が炭素繊維強化炭素複合
材の中心部まで分散している請求項１記載の炭素繊維強
化炭素複合材。 - 【請求項３】 該リン酸金属塩がＡ型メタリン酸アルミ
ニウム及び／又はＢ型メタリン酸アルミニウムである請
求項１又は２記載の炭素繊維強化炭素複合材。 - 【請求項４】 請求項１記載の炭素繊維強化炭素複合材
から形成される摺動材。 - 【請求項５】 複数の単繊維からなる短繊維状の炭素繊
維を乾式または湿式解繊し、繊維が二次元ランダムに配
向したシートを作製し、樹脂またはピッチを含浸後、積
層して形成した後に、焼成、緻密化した後、リン酸金属
塩溶液で含浸処理する請求項１記載の複合材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18614493A JP3520530B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 炭素繊維強化炭素複合材および摺動材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18614493A JP3520530B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 炭素繊維強化炭素複合材および摺動材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741376A true JPH0741376A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3520530B2 JP3520530B2 (ja) | 2004-04-19 |
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ID=16183155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18614493A Expired - Fee Related JP3520530B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 炭素繊維強化炭素複合材および摺動材 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0752538A2 (de) * | 1995-07-05 | 1997-01-08 | KSB Aktiengesellschaft | Fluidgeschmiertes Gleitlager |
| US6017611A (en) * | 1998-02-20 | 2000-01-25 | Felix Schoeller Technical Papers, Inc. | Ink jet printable support material for thermal transfer |
| JP2003055069A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-26 | Ngk Insulators Ltd | 炭素−セラミックス系複合体、被鍍金体搬送ローラ、及びアルミ溶湯攪拌シャフト |
| JP2006036551A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp | 炭素材用耐酸化剤、耐酸化性に優れた炭素材、及びその製造方法 |
| JP2008525295A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | メシエ−ブガッティ | セラミック粒子を組み込まれている炭素／炭素型の複合材料からなる部品製造用の繊維プリフォームの製造法およびそれによって得られる製品 |
| JP2008214112A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 耐酸化性黒鉛材料及びその製造方法 |
| CN103862731A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 哈尔滨理工大学 | 四棱锥构型Cf/SiC-ZrC仿生梯度点阵复合材料平板及其制备方法 |
| KR20150058547A (ko) * | 2007-06-13 | 2015-05-28 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 내침식성 장착 재료와 그 제조 및 사용 방법 |
| CN115108844A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种梯度自适应碳纤维/石英纤维复合增强金属磷酸盐基复合材料及其制备方法 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18614493A patent/JP3520530B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0752538A2 (de) * | 1995-07-05 | 1997-01-08 | KSB Aktiengesellschaft | Fluidgeschmiertes Gleitlager |
| EP0752538A3 (de) * | 1995-07-05 | 1997-06-25 | Ksb Ag | Fluidgeschmiertes Gleitlager |
| US6017611A (en) * | 1998-02-20 | 2000-01-25 | Felix Schoeller Technical Papers, Inc. | Ink jet printable support material for thermal transfer |
| JP2003055069A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-26 | Ngk Insulators Ltd | 炭素−セラミックス系複合体、被鍍金体搬送ローラ、及びアルミ溶湯攪拌シャフト |
| JP2006036551A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp | 炭素材用耐酸化剤、耐酸化性に優れた炭素材、及びその製造方法 |
| JP2008525295A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | メシエ−ブガッティ | セラミック粒子を組み込まれている炭素／炭素型の複合材料からなる部品製造用の繊維プリフォームの製造法およびそれによって得られる製品 |
| US8282756B2 (en) | 2004-12-23 | 2012-10-09 | Messier-Bugatti | Method of making a fiber preform for manufacturing parts of a composite material of the carbon/carbon type incorporating ceramic particles, and products obtained thereby |
| JP2008214112A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 耐酸化性黒鉛材料及びその製造方法 |
| KR20150058547A (ko) * | 2007-06-13 | 2015-05-28 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 내침식성 장착 재료와 그 제조 및 사용 방법 |
| CN103862731A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 哈尔滨理工大学 | 四棱锥构型Cf/SiC-ZrC仿生梯度点阵复合材料平板及其制备方法 |
| CN115108844A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种梯度自适应碳纤维/石英纤维复合增强金属磷酸盐基复合材料及其制备方法 |
| CN115108844B (zh) * | 2022-07-26 | 2022-12-09 | 中南大学 | 一种梯度自适应碳纤维/石英纤维复合增强金属磷酸盐基复合材料及其制备方法 |
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