JPS6026072B2 - 炭素系耐摩材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機シリコンと、タール、コークスなどの黒
鉛、金属又はこれらを組み合わせたものとの結合材を焼
結して得た耐摩材に関する。

従来、耐摩材として黒鉛を主成分として結合剤を配合し
混練し、成形し、焼成されたものが、摩耗抵抗力が高温
高圧下においても維持され、耐薬品性及び酸化抵抗性が
良好であることから、耐摩潤滑部材、研削研摩材、摺動
部品、電気部品、電極その他の用途に使用されてきた。
しかし黒鉛には、天然の又は人造の多種のものがあり、
人造のものにも石油若しくは石炭から得られたコークス
、ピッチコークス、タールコークスを原材料とするもの
があり、原料によって得られる黒鉛化を変化し、所定の
品質のものが得られ難い。特に、高温潤滑性と耐圧性が
良好であって耐摩耗性が高温高圧下において安定して維
持し、必要に応じて係数制御をなし得るものは、需要が
みたされるものは得られていない。本発明は、前記の従
来技術の現状にかんがみ、有機シリコン化合物若しくは
これにタールを混合したものと、コークスなどの含グラ
フアィト材料若しくはこれらの混合物と金属粉細片を混
合したものとを混合した組成物をよく混練して成形し、
高温度において結合し複合させ、高温高圧下においても
良好な固体潤滑性を有し、摩耗抵抗性が高く、摩擦係数
を制御し得る耐鰹材の提供を目的とする。

次に、本発明の概要を説明する。

本発明は有機シリコン化合物、例えば、重合体のポリジ
メチルシランｆＳｉ（ＣＨ３）２チに、コークスとター
ルを加え、よく鷹練し、暁結すると、炭化けし、素系化
合物が生成し、これが焼結体中にきわめて均一に分布・
分散された複合材料が得られる。基材はグラフアィトと
なり、前記の炭化けし、素が分散して混合嫌結され、き
わめて強固な炭化けし、素とグラフアイトが結合された
ものとなる。有機シリコン化合物としては、（ＣＨ３Ｓ
ｉＨＣ１２）；〔（Ｃ６瓜）２ＳＩＣ１２〕；〔（Ｃは
）２ＳＩＣ１２〕：〔（ＣＨ３）３ＳｉＳｉ（ＣＨ３）
３〕：〔Ｓｉ（ＣＨ３）４〕：〔（ＣＨ３）２Ｓｊ〕６
などを用いる。

本発明は、けし、素と炭素の化合物とグラフアィト化の
生成による複合材を得られるが、これらの生成を制御す
ることによって、摩擦係数を制御した複合材が得られる
。また炭化けし、素の生成量を有機シリコン化合物の添
加量によって制御し、複合材の強度を変化させることが
可能である。きわめて良好な炭化けし、素の均一分散を
した強固な結合物は、その高温高圧下の摩耗抵抗性が高
く、ブレーキ材として有効に利用できる。摩耗抵抗性の
高いものは、オイルシール材に適し、低摩擦係数のもの
は、摺動部又は軸受部に用いて有効である。いずれの場
合も、使用した結果は、きわめて顕著な効果をもたらす
ことを確認した。次に、本発明を、１実施例として、テ
トラ・エチル・シリケート（以下、ＴＥＳと呼ぶ）を用
いた場合について説明する。

ＴＥＳは、次記の構造式を有し、、けし、 素を、２８．箱重量パーセントを含む。

配合例（重量％） ＴＥＳ １５％ タール ６％ 石油コークス 残部 前記の配合物を混合し、１２０ｑｏ、３時間混練し、後
にグラフアィト型に入れ成形し、次に放電暁結した。

成形圧は５００〜１５００ｋ９／地を用い、熱圧の場合
は、５０〜１５０℃で５００〜１０００ｋ９／地を、袷
圧の場合は１０００〜１５００ｋ９／塊を用いた。暁結
温度は、最初は５００午０以下で炭化水素ガスを発生さ
せて固化し、次に８００〜１００び０で黒鉛化の一次的
焼成をし、次に放電によって２５００〜３００ぴ０に昇
温し、その間の加熱による変形の防止及び酸化損失を妨
げる。こうして得た焼成物は、最大摩擦係数が３．５〜
５．止耐圧力は２．５雪／めであった。

対比するために、前記のＴＥＳの配合量を３％以下とし
、通常の熱硬化性樹脂を代用した場合の摩擦係数は、０
．０６〜０．１で、前記の炭化けし、黍量の大な場合に
対比して、４・な場合は、きわめて顕著に変化した。

このようにＴＥＳ量の添加量を増し、相対的に黒鉛（グ
ラフアィト）量を減少した場合の強度と硬度は増し、摩
擦抵抗性は高くなり、ブレーキ材、オイルシール材など
に利用できる。また、ＴＥＳ量を減少し適度の硬度と摩
擦抵抗性のものを製造し、軸受部に利用できる。しかし
ながらＴＥＳの混合量を減少し３％にすると耐圧が４０
０〜５００ｋ９／塊以下になるので、最低３％程度が限
度である。以上いずれの場合も、高温高圧下においても
、強度、硬度及び摩耗抵抗性を維持するから、利用に適
する。ＴＥＳの添加配合の量の変化によって、前記のよ
うに、摩擦抵抗性と強度を制御して、所望の摩擦係数の
ものを比較的容易に得られることは、重要な事効であり
、本発明の顕著な効果の１つである。すでに述べたよう
に、本発明の有機シリコン化合物若しくはこれと結合剤
タールの混合物と、コークス若しくは黒鉛（グラフアィ
ト）の混合体の筋結複合材は、耐摩村として良好である
が、黒鉛又はコークスの配合量の１部を、金属に置換し
て用いて、メタリック・カーボン・炭化けい素複合体が
縛られる。

金属は、銅、アルミニウム、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル
、銀、タングステン、タングステンカー／ゞイト、クロ
ーム、ジルコニウム、イットリウムなどの粉体又は細片
を用いる。金属、例えば銅粉をタールに混合し、よく混
合したものを１５ぴ○で１時間混練し、必要な場合は酸
化物除去剤の適量を加えて、所定の成形用型の端面に入
れ、加圧し圧縮成形し、次に１０００℃以下の適当な温
度で焼成する。前記のＴＥＳ１５％と、タール及び石油
コークス合計量が、７９％の配合例の場合、タールはＴ
ＥＳ及びコークスの添加混練のために用い、炭化けし、
素の生成に必要なグラフアィト（黒鉛）量のほか、基地
中に黒鉛を焼成したが、金属、例えば銅粉を加える場合
に配合例として、ＴＥＳ１５％、タール６〜１０％、銅
粉０〜４０％、残部石油コークスのようなものが挙げら
れる。

銅粉の添加量が増大した場合は、銅が結合剤の役割をは
たすから、タール添加量は減少することができる。もし
焼成成形体が高温に使用する場合は、銅の添加量を適当
量に減少し又は添加しない。金属を添加した場合は熱伝
導性、電気伝導性が向上するので、耐塵性の通電子、研
削電極等として好適であり、軸受部に使用する場合は、
使用条件に適応した強度、硬度及び摩擦係数を維持する
ようにし、同時に適当な高温性と高圧性を得た焼結体又
は通電性を有する鱗緒体を得るようにする。すでに説明
したように、本発明の有機シリコン化合物と金属と黒鉛
との成形焼結体は、その競結体中に炭化けし、素を均一
に分布分散し、高温高圧下における摩耗抵抗性を有し、
強度、硬度においても、きわめて高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 摺動、軸受潤滑、摩擦、研削、加工通電などにおけ
   る耐摩耗性を要する部品に用いる耐摩材において、有機
   シリコン化合物若しくは有機シリコン化合物にタールを
   混合したものと、コークス若しくはグラフアイトその他
   の黒鉛化炭素含有物と、金属の粉細片とを混合し、該混
   合組成物を混練し次に焼結してグラフアイト化焼結体中
   に炭化けい素を生成分布させたものであることを特徴と
   する炭素系耐摩耗材。