JPS58130165A - 炭化珪素摺動材 - Google Patents
炭化珪素摺動材Info
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- JPS58130165A JPS58130165A JP57009117A JP911782A JPS58130165A JP S58130165 A JPS58130165 A JP S58130165A JP 57009117 A JP57009117 A JP 57009117A JP 911782 A JP911782 A JP 911782A JP S58130165 A JPS58130165 A JP S58130165A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本尭明は炭化珪素摺動材に関する。
炭化珪素はダイヤモンド又はＢ４Ｃに次ぐ高い硬度と耐
摩耗性、耐食性及び耐熱性を持つすぐれ友材料であ）メ
カニカルシール、軸受など特に＾温、腐食性、雰囲気等
苛酷を条件下で超硬合金、アルミナセラミック等の従来
材を凌駕する摺動材として注目を集めている。炭化珪素
は昇華性の材料であり一般に焼結がむずかしいとされて
来九。従って製造法の開発も反応焼結法。
摩耗性、耐食性及び耐熱性を持つすぐれ友材料であ）メ
カニカルシール、軸受など特に＾温、腐食性、雰囲気等
苛酷を条件下で超硬合金、アルミナセラミック等の従来
材を凌駕する摺動材として注目を集めている。炭化珪素
は昇華性の材料であり一般に焼結がむずかしいとされて
来九。従って製造法の開発も反応焼結法。
カーボン材を基材とするコンパ−ジョン法及び化学蒸着
法を主体に進められずでに実用化され友ものもある。反
応焼結法は炭化珪素費車及び炭素粉末を一時的粘結剤と
共に混練後成形し。
法を主体に進められずでに実用化され友ものもある。反
応焼結法は炭化珪素費車及び炭素粉末を一時的粘結剤と
共に混練後成形し。
融点以上の温度の金属珪素を滲透させ炭素着京を珪化す
るもので一般ＫＩＧ重量悌以上もの金属珪素を含有する
。従って摺動材としての特性は炭化珪素より含有金属珪
素によって左右される。コンバージョン材は形状の自由
度の点で他の方法にない特色があるが基材カーボンの持
つ空孔が炭化珪素層に残留し、樹脂含浸による気密化処
理を必要とする。従って特性上樹脂による制限が大きい
。化学蒸着法は炭化珪素層の組繊は非常に優れたもので
あるが析出速度が遍く層の厚さは薄いものに限定される
。このような間接的な手法でない焼結法を検討の結果一
般の竜ラミック材と同じ手段、即ち炭化珪素を黴看砕し
、数嚢の焼結助剤及び賦形剤を加え混合後成形する。成
形体は雰囲気炉で２０００〜２３００℃の高温で焼結し
、炭化珪素の理論密度＆２１ｆ／＃の９５参以上の密度
の焼結体が得られえ。
るもので一般ＫＩＧ重量悌以上もの金属珪素を含有する
。従って摺動材としての特性は炭化珪素より含有金属珪
素によって左右される。コンバージョン材は形状の自由
度の点で他の方法にない特色があるが基材カーボンの持
つ空孔が炭化珪素層に残留し、樹脂含浸による気密化処
理を必要とする。従って特性上樹脂による制限が大きい
。化学蒸着法は炭化珪素層の組繊は非常に優れたもので
あるが析出速度が遍く層の厚さは薄いものに限定される
。このような間接的な手法でない焼結法を検討の結果一
般の竜ラミック材と同じ手段、即ち炭化珪素を黴看砕し
、数嚢の焼結助剤及び賦形剤を加え混合後成形する。成
形体は雰囲気炉で２０００〜２３００℃の高温で焼結し
、炭化珪素の理論密度＆２１ｆ／＃の９５参以上の密度
の焼結体が得られえ。
〇−
この焼結体は９９Ｉｓ以上の炭化珪素から成シ。
強度的にも４０〜５ＱＫｆ／ｗ”の曲げ強さをもち摺動
材として前記の炭化珪素材にない優れた特性を示すが摩
擦係数が大きく、摩擦損失が太きい欠点を有する。本発
明の目的はこの欠点を解消しえ摺動材を提供することに
ある。摩擦係数はこのような高純度物質では物質固有値
として低減はむずかしく、減摩性材料の添加が最も効果
が大きいことは容易に推定できる。しかじながら前述の
様に焼結温度が極めて高いことから添加＃は２２００℃
以上の融点をもつもので２２００℃の熱＠Ｗ′５ｒうけ
ても摺動材としての摩擦抵抗を低減するものであること
、８ｉＣの情曽をさ１１１九げないこと及び粒子の脱落
を防止すると共に表面の平滑性を保持する九め８１Ｃを
何らかの結舎状−が得られることの三点を満足しなけれ
ばならない。
材として前記の炭化珪素材にない優れた特性を示すが摩
擦係数が大きく、摩擦損失が太きい欠点を有する。本発
明の目的はこの欠点を解消しえ摺動材を提供することに
ある。摩擦係数はこのような高純度物質では物質固有値
として低減はむずかしく、減摩性材料の添加が最も効果
が大きいことは容易に推定できる。しかじながら前述の
様に焼結温度が極めて高いことから添加＃は２２００℃
以上の融点をもつもので２２００℃の熱＠Ｗ′５ｒうけ
ても摺動材としての摩擦抵抗を低減するものであること
、８ｉＣの情曽をさ１１１九げないこと及び粒子の脱落
を防止すると共に表面の平滑性を保持する九め８１Ｃを
何らかの結舎状−が得られることの三点を満足しなけれ
ばならない。
以上の一点から検討を進め九結果９本発明のう
■的にかな菫物質はＭｏＴａ、Ｗもしくはこれらの炭化
物又はＣ（黒鉛）のみであること、又これらの物質の粒
度範囲、添加−金に制＠を設けることが必要なことを見
出し丸。
物又はＣ（黒鉛）のみであること、又これらの物質の粒
度範囲、添加−金に制＠を設けることが必要なことを見
出し丸。
本発明は、炭化値嵩−緒体用原料配合物に対し＋ Ｍｏ
、 ＭｏＣ，Ｔａ、 ＴａＣ，Ｗ、ＷＣ及び黒鉛の評か
ら選ばれる一種以上の粉末を１〜１５重量幅添加混合し
て分散させ、成形及び焼成してなる炭化珪素摺動材に関
する。
、 ＭｏＣ，Ｔａ、 ＴａＣ，Ｗ、ＷＣ及び黒鉛の評か
ら選ばれる一種以上の粉末を１〜１５重量幅添加混合し
て分散させ、成形及び焼成してなる炭化珪素摺動材に関
する。
炭化珪素焼結体用原料配合物とは、炭化珪素（以下別Ｑ
表示する）の看末、蝿紬勅剤肴及び炭化可能な有機材料
薯は織ＩＩＩ看からなゐ、炭化珪素の粉末はα型、β瀝
のいずれで良いが焼成時の相転移の込いことからα型が
好ましく。
表示する）の看末、蝿紬勅剤肴及び炭化可能な有機材料
薯は織ＩＩＩ看からなゐ、炭化珪素の粉末はα型、β瀝
のいずれで良いが焼成時の相転移の込いことからα型が
好ましく。
粉末粒度はｌ＃ｍ以下のものが橡械強度が高く好ましい
、焼結助剤の種類は制限されない、炭化可能な有機材料
も制限はないが有機溶剤に可溶で炭化率の大なフェノー
ル樹脂が好ましい、縦索１１はカーボンブラックを用い
る。
、焼結助剤の種類は制限されない、炭化可能な有機材料
も制限はないが有機溶剤に可溶で炭化率の大なフェノー
ル樹脂が好ましい、縦索１１はカーボンブラックを用い
る。
Ｍｏ、Ｔａ、Ｗもしくはこれらの炭化物又は黒鉛の粉末
の添加量は上記炭化珪素焼結体用原料配合物に対し１〜
１５重量−とされる、１重量慢未満では添加の効果なく
、１５重量慢を越えると機械的強度が低下する０粒度は
９０μｍ以下が好ましい。
の添加量は上記炭化珪素焼結体用原料配合物に対し１〜
１５重量−とされる、１重量慢未満では添加の効果なく
、１５重量慢を越えると機械的強度が低下する０粒度は
９０μｍ以下が好ましい。
これらの添加物は焼結ＳＩＣ粒子の間に一様に分散一定
され有効な減摩作用を発揮すゐ。
され有効な減摩作用を発揮すゐ。
以下製造法の概略を述べる。即ち、平均粒径ａｌ＊ｍ、
比表面積１２〜１５％”／を種度の８ＡＣ徽楡末に焼結
助剤としてＢ化合物、有機材料を加え友ものに例えば粒
径５０μｍ＠度のＭｏ粉末を加え混合する。これにポリ
ビニルアルコール等の賦形剤を加えプレス成形する。成
形物をＮ２ ＋Ａｒｅの不活性雰囲気下で２１００〜２
２００℃に約−０分熱処理する。この間Ｍｏ粒子は周囲
をＭｌｅｓむ有機材料の炭化物（炭素）と反応し。
比表面積１２〜１５％”／を種度の８ＡＣ徽楡末に焼結
助剤としてＢ化合物、有機材料を加え友ものに例えば粒
径５０μｍ＠度のＭｏ粉末を加え混合する。これにポリ
ビニルアルコール等の賦形剤を加えプレス成形する。成
形物をＮ２ ＋Ａｒｅの不活性雰囲気下で２１００〜２
２００℃に約−０分熱処理する。この間Ｍｏ粒子は周囲
をＭｌｅｓむ有機材料の炭化物（炭素）と反応し。
そのｌｌｌ１ｍ又は全部を炭化物とし、焼結８ｉＣ粒子
の間に分散、固定される。この摺動材の摺動面はダイヤ
モンド砥粒にによシ鏡面研磨するが。
の間に分散、固定される。この摺動材の摺動面はダイヤ
モンド砥粒にによシ鏡面研磨するが。
研磨面には一定割合の膓又はＭｏＣの面が一様に分布し
ｔｉめて良好な摺動特性を示した。この場合機械的強
度は８ｉＣ単独の場合に比べ低下するが添加割合を規制
することによ砂摺動材として充分な値に保つことが出来
る。
ｔｉめて良好な摺動特性を示した。この場合機械的強
度は８ｉＣ単独の場合に比べ低下するが添加割合を規制
することによ砂摺動材として充分な値に保つことが出来
る。
以下実施例について説明する。
実施例１
平均粒径α６ｘｍ、比表面積１４１１１”／）のａ−ｓ
ｓｃ黴粉末甑２麺、平均粒径５μｍ０Ｂ４ｃ黴粉末αＩ
Ｋ＃。
ｓｃ黴粉末甑２麺、平均粒径５μｍ０Ｂ４ｃ黴粉末αＩ
Ｋ＃。
及びレゾール置フェノール樹脂（炭化率４１１α７−の
合計量に対し最大粒径７０＊ｍＯＭａｌｔ末１．５時を
加え、アセトン１０４を共にボールミルにて１２０分間
混合し丸、１１＆合一を凍結乾―機によりアセトンを除
去し九、乾燥し丸部合物に賦形剤として重合度２０００
のポリビニルアルコールｏ、ｏｓＫ４ｔ−水と共に加え
ボールミルにて３０分間混合し丸、この混合物を噴−乾
繰機によシ造粒、乾燥し九、造粒粉を油圧プレスにて１
．７１１５１”の圧力で成形し丸、成形物ｔＡｒ雰囲気
の下で２２５０’Ｃ，１２０分間―成焼成、ｆｓ艙体に
は表面をＭｏＣにおおわれ九Ｍｏ粒が８ｉＣ結晶粒の間
に散在し、鏡面に研磨し九摺鋤１１には約５１６の面積
の脇が散在してい良。
合計量に対し最大粒径７０＊ｍＯＭａｌｔ末１．５時を
加え、アセトン１０４を共にボールミルにて１２０分間
混合し丸、１１＆合一を凍結乾―機によりアセトンを除
去し九、乾燥し丸部合物に賦形剤として重合度２０００
のポリビニルアルコールｏ、ｏｓＫ４ｔ−水と共に加え
ボールミルにて３０分間混合し丸、この混合物を噴−乾
繰機によシ造粒、乾燥し九、造粒粉を油圧プレスにて１
．７１１５１”の圧力で成形し丸、成形物ｔＡｒ雰囲気
の下で２２５０’Ｃ，１２０分間―成焼成、ｆｓ艙体に
は表面をＭｏＣにおおわれ九Ｍｏ粒が８ｉＣ結晶粒の間
に散在し、鏡面に研磨し九摺鋤１１には約５１６の面積
の脇が散在してい良。
実施例２
平均′ｌｌ１１１ｉα−ｐｒｎ 、比ｌ１１面積１４ｍ
１／ＰのＣ１−８ｉＣ徽看末１１．平均粒＊ＳｐｍのＢ
４Ｃ黴粉末α１−１＆Ｕレゾール腫フエノール樹脂（炭
化率４５慢）α３−の合計量に対し、最大粒径８０μｍ
のＷＣ費末を１．２−加え、ア七トン１ＯＫ４と共にボ
ールミルにて１００分間温舎した。以下実施例１と同じ
処理をした。焼結体にはＷＣ粒が８ｉＣ結晶粒の間に散
在し、摺動画には約５鴫の面積のＷＣが散在していた。
１／ＰのＣ１−８ｉＣ徽看末１１．平均粒＊ＳｐｍのＢ
４Ｃ黴粉末α１−１＆Ｕレゾール腫フエノール樹脂（炭
化率４５慢）α３−の合計量に対し、最大粒径８０μｍ
のＷＣ費末を１．２−加え、ア七トン１ＯＫ４と共にボ
ールミルにて１００分間温舎した。以下実施例１と同じ
処理をした。焼結体にはＷＣ粒が８ｉＣ結晶粒の間に散
在し、摺動画には約５鴫の面積のＷＣが散在していた。
実施例３
人造黒鉛を・砕し２００メツシユ箇にて粗粒を瞼い友、
この黒鉛肴末を（Ｎ鵞＋８ ｉｏ ）雰囲気下ｚｏｏｏ
℃で１時間熱処理し九。黒鉛粉末は表面の数ｊｌｎがＳ
ムＣに転化された。
この黒鉛肴末を（Ｎ鵞＋８ ｉｏ ）雰囲気下ｚｏｏｏ
℃で１時間熱処理し九。黒鉛粉末は表面の数ｊｌｎがＳ
ムＣに転化された。
平均粒径α３μ、平均粒径１８ ｍ”／ｆｆ） ／−８
ｉＣ黴曾末１ｉＬ２Ｋｇ、平均粒径５μｍの微粉末０．
１階及びノボラック−フェノール樹ｌ１ｌ（炭化率５０
優）０．２に＠の合計量に対し、上記８ｉＣ被覆墨鉛粒
０．８匂を加え実施例１と同じ処理をし友。鏡面研磨し
九摺動面に実施例４ 膨張黒鉛を機械プレスによＦへ厚さにプレスし。
ｉＣ黴曾末１ｉＬ２Ｋｇ、平均粒径５μｍの微粉末０．
１階及びノボラック−フェノール樹ｌ１ｌ（炭化率５０
優）０．２に＠の合計量に対し、上記８ｉＣ被覆墨鉛粒
０．８匂を加え実施例１と同じ処理をし友。鏡面研磨し
九摺動面に実施例４ 膨張黒鉛を機械プレスによＦへ厚さにプレスし。
＾
可とり性のある黒鉛板とし友、打抜プレスにより直径２
箇×１謹厚黒鉛板とし友、この小黒鉛板を８ ｉ Ｃｔ
４＋市雰囲気下で１３５０℃で鴎処雇し１表面を２声ｍ
の厚さＫＳｉＣ化し丸、この８ｉＣ被覆黒鉛板を１００
Ｘ１００′％角の石膏瀝の底部に規則性を持九せて合計
α５麺を設置し丸、平均１１１径α７岸ｍのα−８ｉＣ
黴粉末９．２麺、平均粒径５Ｊ１ｍＯＢａＣ１）末αＩ
〜、カーボンブラックα１５Ｋｇ、ノニオン系分散剤α
０１匂、水ガラス３号ｏ、ｏ ５麺及び水＆５時をボー
ルミルにて６０分間混合し丸、ａ合物を上記石膏形に注
雛した。ｍ形後１５０℃で１５Ｈｒ熱凰乾條し、水分を
ＩＩ）除いえ、成形物をＮ１雰囲気下で２３００℃６０
分間焼成した。
箇×１謹厚黒鉛板とし友、この小黒鉛板を８ ｉ Ｃｔ
４＋市雰囲気下で１３５０℃で鴎処雇し１表面を２声ｍ
の厚さＫＳｉＣ化し丸、この８ｉＣ被覆黒鉛板を１００
Ｘ１００′％角の石膏瀝の底部に規則性を持九せて合計
α５麺を設置し丸、平均１１１径α７岸ｍのα−８ｉＣ
黴粉末９．２麺、平均粒径５Ｊ１ｍＯＢａＣ１）末αＩ
〜、カーボンブラックα１５Ｋｇ、ノニオン系分散剤α
０１匂、水ガラス３号ｏ、ｏ ５麺及び水＆５時をボー
ルミルにて６０分間混合し丸、ａ合物を上記石膏形に注
雛した。ｍ形後１５０℃で１５Ｈｒ熱凰乾條し、水分を
ＩＩ）除いえ、成形物をＮ１雰囲気下で２３００℃６０
分間焼成した。
本発明による摩擦係数の低減の効果を第１１１１１に示
す。
す。
実施例よ抄得られ九Ｍｏｂ、ＷＣ又はＣを會む炭化珪素
摺動材のほかＴａＣを含む炭化珪素摺動材及び比較の為
に従来の炭化珪素焼結体を用意し、摺動試験を行ない摩
擦係数を比較した。即ち、それぞれ外径５０ｍのリング
状試片を作り、冷水中５ｍ／Ｂｅｅの適度で密封圧力と
摩擦係数の関係を調べてその結果を第１図に示す。
摺動材のほかＴａＣを含む炭化珪素摺動材及び比較の為
に従来の炭化珪素焼結体を用意し、摺動試験を行ない摩
擦係数を比較した。即ち、それぞれ外径５０ｍのリング
状試片を作り、冷水中５ｍ／Ｂｅｅの適度で密封圧力と
摩擦係数の関係を調べてその結果を第１図に示す。
第１図において、ｌは実施例１のＭｏＣ含有摺動材、２
は実施例２のＷＣ含有摺動材、３は実施例３の黒鉛含有
摺動材、４は実施例４の黒鉛含有摺動材、５はＴｉｃ含
有摺動材及び６は従来の炭化珪素焼結体である。
は実施例２のＷＣ含有摺動材、３は実施例３の黒鉛含有
摺動材、４は実施例４の黒鉛含有摺動材、５はＴｉｃ含
有摺動材及び６は従来の炭化珪素焼結体である。
第１図に示す通９本発明になる炭化珪素摺動材の摩擦係
数はＳｉＣ単Ｉの焼結体の８０慢以下の値を示し九。
数はＳｉＣ単Ｉの焼結体の８０慢以下の値を示し九。
本発明になる炭化珪素摺動材は高温度でも化学的及び機
械的に安定な減摩材を含む炭化珪素焼結体でめるが故に
耐摩耗性に優れ適度の摩擦特性を示すので工業上の利用
範囲が広い。
械的に安定な減摩材を含む炭化珪素焼結体でめるが故に
耐摩耗性に優れ適度の摩擦特性を示すので工業上の利用
範囲が広い。
第１図は従来の炭化珪素焼結体及び本発明になる炭化珪
素摺動材の摩擦特性を示すグラフである。 符号の説明 １・・・ＭｏＣ含有摺動材 ２・・・ＷＣ含有摺動材
３．４・・・黒鉛含有摺動材 ５・・・ＴａＣ含有摺
動材６・・・炭化珪素焼結体
素摺動材の摩擦特性を示すグラフである。 符号の説明 １・・・ＭｏＣ含有摺動材 ２・・・ＷＣ含有摺動材
３．４・・・黒鉛含有摺動材 ５・・・ＴａＣ含有摺
動材６・・・炭化珪素焼結体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化珪素焼結体用原料配合物に対し、Ｍ。 Ｍｏ Ｃ，Ｔａ 、 Ｔａ Ｃ，Ｗ、 ＷＣ及び黒鉛の
群から選ばれる一種以上の粉末を１〜１５重量−添加温
合して分散させ、成形及び焼成してなる炭化珪素摺動材
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009117A JPS58130165A (ja) | 1982-01-23 | 1982-01-23 | 炭化珪素摺動材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009117A JPS58130165A (ja) | 1982-01-23 | 1982-01-23 | 炭化珪素摺動材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130165A true JPS58130165A (ja) | 1983-08-03 |
| JPS6227030B2 JPS6227030B2 (ja) | 1987-06-11 |
Family
ID=11711684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009117A Granted JPS58130165A (ja) | 1982-01-23 | 1982-01-23 | 炭化珪素摺動材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0145496A2 (en) * | 1983-12-14 | 1985-06-19 | The Carborundum Company | Sintered silicon carbide/graphite/carbon composite ceramic body having ultrafine grain microstructure |
| US4692418A (en) * | 1984-08-29 | 1987-09-08 | Stemcor Corporation | Sintered silicon carbide/carbon composite ceramic body having fine microstructure |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3966855A (en) * | 1974-02-22 | 1976-06-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of fabricating silicon carbide articles |
| JPS54143413A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-08 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of hard solid solution containing molybdenum |
| JPS5546458A (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | High freouency heater |
| JPS5641875A (en) * | 1979-09-06 | 1981-04-18 | Toshiba Ceramics Co | Mechanical sliding member and its manufacture |
-
1982
- 1982-01-23 JP JP57009117A patent/JPS58130165A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3966855A (en) * | 1974-02-22 | 1976-06-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of fabricating silicon carbide articles |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0145496A2 (en) * | 1983-12-14 | 1985-06-19 | The Carborundum Company | Sintered silicon carbide/graphite/carbon composite ceramic body having ultrafine grain microstructure |
| JPS60141676A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-26 | ステンカ−・コ−ポレ−シヨン | 炭化珪素／グラフアイト／炭素の複合セラミツク体 |
| US4692418A (en) * | 1984-08-29 | 1987-09-08 | Stemcor Corporation | Sintered silicon carbide/carbon composite ceramic body having fine microstructure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227030B2 (ja) | 1987-06-11 |
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