JPH0930864A - 摺動部材用窒化珪素系焼結体及びその製造方法 - Google Patents
摺動部材用窒化珪素系焼結体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0930864A JPH0930864A JP7182642A JP18264295A JPH0930864A JP H0930864 A JPH0930864 A JP H0930864A JP 7182642 A JP7182642 A JP 7182642A JP 18264295 A JP18264295 A JP 18264295A JP H0930864 A JPH0930864 A JP H0930864A
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- nitride
- oxide
- sintered body
- based powder
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- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結体強度、摺動特性及び熱伝導率での強度
に優れた窒化珪素系焼結体及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 Ｆeを窒化物の形態として、窒化珪素系粉体
に焼結助剤と共に混練し、これを所定形状に成形した後
に焼成することで、母相表面に前記Ｆeと窒化珪素系粉
体との焼結反応によって生じた微細な化合物が分散して
析出した窒化珪素系焼結体が得られる。
に優れた窒化珪素系焼結体及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 Ｆeを窒化物の形態として、窒化珪素系粉体
に焼結助剤と共に混練し、これを所定形状に成形した後
に焼成することで、母相表面に前記Ｆeと窒化珪素系粉
体との焼結反応によって生じた微細な化合物が分散して
析出した窒化珪素系焼結体が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は親油性に優れ且つ熱伝導
率と強度が高い窒化珪素系焼結体とその製造方法に関す
る。
率と強度が高い窒化珪素系焼結体とその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｓi3Ｎ4やＳi3Ｎ4にＡlとＯが固溶した
サイアロン（Ｓi-Ａl-Ｏ-Ｎ）等の窒化珪素系焼結体
は、金属材料に比べて高温での強度、硬度及び耐食性に
優れているため、転がり軸受の転動体及び軌道輪、滑り
軸受、内燃機関のロッカーアーム、圧延ローラ、切削工
具、金型などに用いられている。
サイアロン（Ｓi-Ａl-Ｏ-Ｎ）等の窒化珪素系焼結体
は、金属材料に比べて高温での強度、硬度及び耐食性に
優れているため、転がり軸受の転動体及び軌道輪、滑り
軸受、内燃機関のロッカーアーム、圧延ローラ、切削工
具、金型などに用いられている。
【０００３】そして、窒化珪素系焼結体の特性の向上を
図るべく、特開平６−１２２５５５号公報、特開平６−
１８３８４１号公報、特開平６−２３４５６４号公報に
は、Ｓiを含む非酸化物セラミックスを母相とし、これ
に遷移金属または遷移金属化合物を分散させ、低摩擦係
数で高強度を実現させている。
図るべく、特開平６−１２２５５５号公報、特開平６−
１８３８４１号公報、特開平６−２３４５６４号公報に
は、Ｓiを含む非酸化物セラミックスを母相とし、これ
に遷移金属または遷移金属化合物を分散させ、低摩擦係
数で高強度を実現させている。
【０００４】具体的には、窒化珪素粉体にＦe酸化物を
添加し、窒化珪素から解離したＳiとＦeとの反応による
Ｆe-Ｓi化合物を焼結体の表面に分散・析出せしめるこ
とで潤滑油に対する濡れ性を向上するようにしている。
添加し、窒化珪素から解離したＳiとＦeとの反応による
Ｆe-Ｓi化合物を焼結体の表面に分散・析出せしめるこ
とで潤滑油に対する濡れ性を向上するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、Ｆe-
Ｓi化合物を焼結体の表面に析出させることで、潤滑油
に対する濡れ性は向上し、摩擦係数（μ）は小さくなる
のであるが、Ｆeを単体で添加すると析出物の径が比較
的大きくなり強度低下を招き、また酸化物の形態でＦe
等を添加すると、焼結体の熱伝導率が小さくなり、この
ためヒートスポットが発生し、焼結体からなる摺動部材
が接触する相手方の金属部材にダメージを与えてしま
う。
Ｓi化合物を焼結体の表面に析出させることで、潤滑油
に対する濡れ性は向上し、摩擦係数（μ）は小さくなる
のであるが、Ｆeを単体で添加すると析出物の径が比較
的大きくなり強度低下を招き、また酸化物の形態でＦe
等を添加すると、焼結体の熱伝導率が小さくなり、この
ためヒートスポットが発生し、焼結体からなる摺動部材
が接触する相手方の金属部材にダメージを与えてしま
う。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る摺動部材用窒化珪素系焼結体は、窒化珪素系
の少なくとも母相表面に、Ｆeの窒化物と窒化珪素系粉
体との焼結反応によって生じた平均粒径が５μｍ以下の
化合物が分散して析出し、しかも焼結体としての熱伝導
率が２２w/m・k以上で室温での強度が９００MPa以上とな
るようにした。
発明に係る摺動部材用窒化珪素系焼結体は、窒化珪素系
の少なくとも母相表面に、Ｆeの窒化物と窒化珪素系粉
体との焼結反応によって生じた平均粒径が５μｍ以下の
化合物が分散して析出し、しかも焼結体としての熱伝導
率が２２w/m・k以上で室温での強度が９００MPa以上とな
るようにした。
【０００７】窒化珪素系焼結体の母相表面に析出する微
細な化合物の平均粒径を５μｍ以下とすることで、室温
での強度が自動車用の部品に要求される９００MPa以上
とすることができる。そして、添加物の平均粒径が大き
いと析出物の平均粒径も大きくなるので、材料として添
加するＦe窒化物の平均粒径は５０μｍ以下とするのが
好ましい。より好ましくは１０μｍ以下である。Ｆe窒
化物の添加量としては１〜１０ｗｔ％が適当である。１
ｗｔ％以下であると潤滑油に対する濡れ性の向上が見ら
れず、１０ｗｔ％を超えると強度の低下が顕著となる。
細な化合物の平均粒径を５μｍ以下とすることで、室温
での強度が自動車用の部品に要求される９００MPa以上
とすることができる。そして、添加物の平均粒径が大き
いと析出物の平均粒径も大きくなるので、材料として添
加するＦe窒化物の平均粒径は５０μｍ以下とするのが
好ましい。より好ましくは１０μｍ以下である。Ｆe窒
化物の添加量としては１〜１０ｗｔ％が適当である。１
ｗｔ％以下であると潤滑油に対する濡れ性の向上が見ら
れず、１０ｗｔ％を超えると強度の低下が顕著となる。
【０００８】また、本発明に係る摺動部材用窒化珪素系
焼結体の製造方法は、Ｆeの窒化物と、窒化珪素系粉体
と、焼結助剤とを混練し、これを所定形状に成形した後
に、窒素雰囲気且つ加圧下で焼成するようにした。焼成
助剤としては、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、
酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ネオジウム、酸
化ランタン、窒化アルミニウム、酸化ストロンチウム、
酸化チタンの中から選ばれたものが好適である。また好
ましい添加量は１〜１５ｗｔ％程度である。
焼結体の製造方法は、Ｆeの窒化物と、窒化珪素系粉体
と、焼結助剤とを混練し、これを所定形状に成形した後
に、窒素雰囲気且つ加圧下で焼成するようにした。焼成
助剤としては、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、
酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ネオジウム、酸
化ランタン、窒化アルミニウム、酸化ストロンチウム、
酸化チタンの中から選ばれたものが好適である。また好
ましい添加量は１〜１５ｗｔ％程度である。
【０００９】Ｆeを窒化物の形態として添加すること
で、焼結体の熱伝導率を２２w/m・k以上にすることがで
きる。また、焼成時の雰囲気圧力は１atm以上１０atm未
満とすることが好ましい。焼成時の圧力が１atm未満で
あると、不純物として壁面等に付着しているＯ2のＮ2ガ
スに対する割合が増加し、酸化反応の進行が顕著とな
り、また焼成時の圧力は高い方が強度は一般的に向上す
るが、本発明の焼結体は１０atm以上の圧力では強度の
向上が顕著でなく、１０atm未満の圧力で十分な強度が
得られる。また１０atm未満であると、第２種圧力容器
を使用することができるので、設備コストが安価で済
む。
で、焼結体の熱伝導率を２２w/m・k以上にすることがで
きる。また、焼成時の雰囲気圧力は１atm以上１０atm未
満とすることが好ましい。焼成時の圧力が１atm未満で
あると、不純物として壁面等に付着しているＯ2のＮ2ガ
スに対する割合が増加し、酸化反応の進行が顕著とな
り、また焼成時の圧力は高い方が強度は一般的に向上す
るが、本発明の焼結体は１０atm以上の圧力では強度の
向上が顕著でなく、１０atm未満の圧力で十分な強度が
得られる。また１０atm未満であると、第２種圧力容器
を使用することができるので、設備コストが安価で済
む。
【００１０】
【作用】Ｆe等の酸化物を窒化珪素系粉体に添加して焼
成しても、またＦe等の窒化物を窒化珪素系粉体に添加
して焼成しても、いずれの場合にも焼成体の表面にＦe
等の珪化物が析出する。しかしながら、窒化物の形態で
添加し、窒素雰囲気で焼成した場合には、窒化珪素の解
離が抑制され、ポアが少なくなるため、即ち窒素中では
窒化物が分圧の関係上、解離しにくく粒成長が抑制され
微細分散となり、高強度となり、焼結体の熱伝導率が高
くなる。
成しても、またＦe等の窒化物を窒化珪素系粉体に添加
して焼成しても、いずれの場合にも焼成体の表面にＦe
等の珪化物が析出する。しかしながら、窒化物の形態で
添加し、窒素雰囲気で焼成した場合には、窒化珪素の解
離が抑制され、ポアが少なくなるため、即ち窒素中では
窒化物が分圧の関係上、解離しにくく粒成長が抑制され
微細分散となり、高強度となり、焼結体の熱伝導率が高
くなる。
【００１１】
【実施例】以下に具体的な実施例と比較例について述べ
る。 （実施例１）窒化珪素原粉（９Ｓ：電気化学工業製）に
焼結助剤として酸化イットリウム（日本イットリウム
製）を５ｗｔ％、酸化アルミニウム（住友化学製）を３
ｗｔ％、平均粒径４５μｍ以下（メッシュ３２５番以
下）の窒化鉄（高純度化学製）を５ｗｔ％添加し、これ
らの粉末をボールミルを用いてエタノール中で混合、粉
砕を行った。得られたスラリーをロータリエバポレータ
を用いて乾燥後、３５×５５ｍｍの金型にてプレス成形
（２００ｋｇ／ｃｍ2）し、ＣＩＰ（圧力３ｔ／ｃｍ2）
を行い成形体を得た。この成形体を、窒化珪素と窒化硼
素粉末を詰め粉として、１８００℃、窒素雰囲気、９気
圧の条件下で４時間かけて焼成した。この後、３×４×
４０ｍｍのＪＩＳ片を切り出し、ダイヤモンドペースト
を用いてラップ仕上げを行い、面粗度０．８Ｓのテスト
ピースを得た。
る。 （実施例１）窒化珪素原粉（９Ｓ：電気化学工業製）に
焼結助剤として酸化イットリウム（日本イットリウム
製）を５ｗｔ％、酸化アルミニウム（住友化学製）を３
ｗｔ％、平均粒径４５μｍ以下（メッシュ３２５番以
下）の窒化鉄（高純度化学製）を５ｗｔ％添加し、これ
らの粉末をボールミルを用いてエタノール中で混合、粉
砕を行った。得られたスラリーをロータリエバポレータ
を用いて乾燥後、３５×５５ｍｍの金型にてプレス成形
（２００ｋｇ／ｃｍ2）し、ＣＩＰ（圧力３ｔ／ｃｍ2）
を行い成形体を得た。この成形体を、窒化珪素と窒化硼
素粉末を詰め粉として、１８００℃、窒素雰囲気、９気
圧の条件下で４時間かけて焼成した。この後、３×４×
４０ｍｍのＪＩＳ片を切り出し、ダイヤモンドペースト
を用いてラップ仕上げを行い、面粗度０．８Ｓのテスト
ピースを得た。
【００１２】（比較例１）窒化鉄の平均粒径を１７７μ
ｍ以下（メッシュ８０番以下）とした以外は、前記（実
施例１）と同一の条件でテストピースを作製した。
ｍ以下（メッシュ８０番以下）とした以外は、前記（実
施例１）と同一の条件でテストピースを作製した。
【００１３】（比較例２）窒化鉄の代りに平均粒径４５
μｍ以下（メッシュ３２５番以下）の酸化鉄（Ｆe
2Ｏ3）を添加した以外は、前記（実施例１）と同一の条
件でテストピースを作製した。
μｍ以下（メッシュ３２５番以下）の酸化鉄（Ｆe
2Ｏ3）を添加した以外は、前記（実施例１）と同一の条
件でテストピースを作製した。
【００１４】（比較例３）窒化鉄を添加せず、窒化珪素
原粉に焼結助剤を添加しただけで、他の条件は前記（実
施例１）と同一にしてテストピースを作製した。
原粉に焼結助剤を添加しただけで、他の条件は前記（実
施例１）と同一にしてテストピースを作製した。
【００１５】以上の（実施例１）〜（比較例３）で得ら
れたテストピースの物性について試験した結果を以下の
（表１）に示す。尚、（表１）における密度測定はアル
キメデス法により、強度測定はＪＩＳ片を用いた３点曲
げ強度、熱伝導率測定はレーザフラッシュ法にて測定し
た。
れたテストピースの物性について試験した結果を以下の
（表１）に示す。尚、（表１）における密度測定はアル
キメデス法により、強度測定はＪＩＳ片を用いた３点曲
げ強度、熱伝導率測定はレーザフラッシュ法にて測定し
た。
【００１６】
【表１】
【００１７】（表１）から、何も添加しない場合（比較
例３）には、摩擦係数（μ）が大きく摺動特性に劣り、
Ｆe等を酸化物の形態で添加した場合（比較例２）に
は、強度が不十分で、しかも熱伝導率も小さいのでヒー
トスポットが発生しやすく、更に窒化物の形態でＦeを
添加した場合（比較例１）でも、添加物の平均粒径が大
きいと、平均強度が低下することが分る。
例３）には、摩擦係数（μ）が大きく摺動特性に劣り、
Ｆe等を酸化物の形態で添加した場合（比較例２）に
は、強度が不十分で、しかも熱伝導率も小さいのでヒー
トスポットが発生しやすく、更に窒化物の形態でＦeを
添加した場合（比較例１）でも、添加物の平均粒径が大
きいと、平均強度が低下することが分る。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
Ｆeを窒化物の形態として、窒化珪素系粉体に混練し、
これを所定形状に成形した後に焼成することで、母相表
面に前記Ｆeと窒化珪素系粉体との焼結反応によって生
じた平均粒径が５μｍ以下の化合物を分散して析出せし
めるようにしたので、摩擦係数（μ）が小さく摺動特性
に優れ、また濡れ角が小さく潤滑剤の保持性に優れ、更
に平均強度が大で、しかも熱伝導率が高く相手部材に与
えるダメージを少なくできる摺動部材用窒化珪素系焼結
体を得ることができる。
Ｆeを窒化物の形態として、窒化珪素系粉体に混練し、
これを所定形状に成形した後に焼成することで、母相表
面に前記Ｆeと窒化珪素系粉体との焼結反応によって生
じた平均粒径が５μｍ以下の化合物を分散して析出せし
めるようにしたので、摩擦係数（μ）が小さく摺動特性
に優れ、また濡れ角が小さく潤滑剤の保持性に優れ、更
に平均強度が大で、しかも熱伝導率が高く相手部材に与
えるダメージを少なくできる摺動部材用窒化珪素系焼結
体を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 泰伸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆeの窒化物と、窒化珪素系粉体と、焼
結助剤とを混練し、これを所定形状に成形した後に焼成
することで得られる窒化珪素系焼結体であって、この窒
化珪素系焼結体の少なくとも母相表面には、前記Ｆeの
窒化物と窒化珪素系粉体との焼結反応によって生じた平
均粒径が５μｍ以下の化合物が分散して析出し、しかも
熱伝導率が２２w/m・k以上で室温での強度が９００MPa以
上であることを特徴とする摺動部材用窒化珪素系焼結
体。 - 【請求項２】 Ｆeの窒化物と、窒化珪素系粉体と、焼
結助剤とを混練し、これを所定形状に成形した後に、窒
素雰囲気で且つ加圧下で焼成するようにしたことを特徴
とする摺動部材用窒化珪素系焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の摺動部材用窒化珪素系
焼結体の製造方法において、前記焼成時の雰囲気圧力を
１atm以上１０atm未満としたことを特徴とする摺動部材
用窒化珪素系焼結体の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182642A JPH0930864A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 摺動部材用窒化珪素系焼結体及びその製造方法 |
| EP95114668A EP0705805B1 (en) | 1994-09-16 | 1995-09-18 | Sintered body of silicon nitride for use as sliding member |
| DE69524352T DE69524352T2 (de) | 1994-09-16 | 1995-09-18 | Siliciumnitrid-Sinterkörper zur Verwendung als Gleitlagerbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182642A JPH0930864A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 摺動部材用窒化珪素系焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0930864A true JPH0930864A (ja) | 1997-02-04 |
Family
ID=16121876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7182642A Pending JPH0930864A (ja) | 1994-09-16 | 1995-07-19 | 摺動部材用窒化珪素系焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0930864A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000205276A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受 |
| JP2009008231A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Ntn Corp | 摺動装置、摺動部材およびその製造方法 |
| US9097280B2 (en) | 2007-06-27 | 2015-08-04 | Ntn Corporation | Rolling contact member, rolling bearing, and method of producing rolling contact member |
| US9103382B2 (en) | 2006-12-20 | 2015-08-11 | Ntn Corporation | Rolling bearing, hub unit, rolling contact member, universal joint, torque transmission member for universal joint, and method of producing the same |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP7182642A patent/JPH0930864A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000205276A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受 |
| US9103382B2 (en) | 2006-12-20 | 2015-08-11 | Ntn Corporation | Rolling bearing, hub unit, rolling contact member, universal joint, torque transmission member for universal joint, and method of producing the same |
| US9097280B2 (en) | 2007-06-27 | 2015-08-04 | Ntn Corporation | Rolling contact member, rolling bearing, and method of producing rolling contact member |
| JP2009008231A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Ntn Corp | 摺動装置、摺動部材およびその製造方法 |
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