JPS6220148B2 - - Google Patents
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- JPS6220148B2 JPS6220148B2 JP54114416A JP11441679A JPS6220148B2 JP S6220148 B2 JPS6220148 B2 JP S6220148B2 JP 54114416 A JP54114416 A JP 54114416A JP 11441679 A JP11441679 A JP 11441679A JP S6220148 B2 JPS6220148 B2 JP S6220148B2
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- silicon carbide
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- sliding
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- silicon
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- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical group [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
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Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は機械用摺動部材及びその製造方法に関
する。
する。
例えば、液体搬送ポンプなどの軸封部に適用さ
れる摺動部材には低摩耗性、摩擦係数が小さく、
耐蝕性が優れているなどの種々の特性を備えてい
ることが要求されている。このため、従来から黒
鉛、金属、合金、セラミツクス或いはこれらの複
合材料が各種の用途により選択使用されている。
とくに、これらの材料の中で炭化珪素は組織的に
極めて緻密構造で高い機械的強度と超硬性を備
え、しかも化学的に安定であるため、表面を研摩
することにより耐性の良好な摺動面を形成でき
る。しかしながら、炭化珪素は摩擦係数が大きい
ために、特に高負荷条件での使用時において往々
にして相手部材（例えば金属製回転軸等）に損傷
を与えて円滑な摺動作用を阻害する難点があつ
た。
れる摺動部材には低摩耗性、摩擦係数が小さく、
耐蝕性が優れているなどの種々の特性を備えてい
ることが要求されている。このため、従来から黒
鉛、金属、合金、セラミツクス或いはこれらの複
合材料が各種の用途により選択使用されている。
とくに、これらの材料の中で炭化珪素は組織的に
極めて緻密構造で高い機械的強度と超硬性を備
え、しかも化学的に安定であるため、表面を研摩
することにより耐性の良好な摺動面を形成でき
る。しかしながら、炭化珪素は摩擦係数が大きい
ために、特に高負荷条件での使用時において往々
にして相手部材（例えば金属製回転軸等）に損傷
を与えて円滑な摺動作用を阻害する難点があつ
た。
このようなことから、炭化珪素の摩擦係数を改
善する目的で、摺動面に黒鉛組織を複合介在させ
た摺動部材が提案されている。かかる摺動部材の
摩擦係数については黒鉛組織を複合介在させるこ
とにより改善されるものの、黒鉛粒子、炭化珪素
粒子間のマトリツクスを形成する炭化珪素層が機
械的に脆いために、回転軸との摺動に際して極め
て薄い炭化珪素の摩耗粉が摺動面に介在され、相
手部材の損傷を起こすと共に、円滑な摺動に支障
をきたす。その結果、保守、交換を頻繁に行なわ
なければならない煩しさがあつた。
善する目的で、摺動面に黒鉛組織を複合介在させ
た摺動部材が提案されている。かかる摺動部材の
摩擦係数については黒鉛組織を複合介在させるこ
とにより改善されるものの、黒鉛粒子、炭化珪素
粒子間のマトリツクスを形成する炭化珪素層が機
械的に脆いために、回転軸との摺動に際して極め
て薄い炭化珪素の摩耗粉が摺動面に介在され、相
手部材の損傷を起こすと共に、円滑な摺動に支障
をきたす。その結果、保守、交換を頻繁に行なわ
なければならない煩しさがあつた。
これに対し、本発明者は上記欠点を克服すべく
鋭意研究を重ねた結果、黒鉛部分が２〜40％の露
出面積で均一に分散し、残部が炭化珪素及び金属
シリコンより構成された複合摺動面を形成するこ
とによつて、黒鉛粒子、炭化珪素粒子間のマトリ
ツクス部が金属シリコンで補強され、相手部材と
の摺動に際して、硬い炭化珪素の摩耗粉が摺動面
に介在されるのを抑制して摩擦係数の小さい黒鉛
粉を該摺動面に均一に介在でき、相手部材に損傷
を与えることなく、円滑な摺動作用を示し、保
守、交換回数を激減し得る機械用摺動部材を発明
した。また、人造黒鉛粉、炭化珪素粉及び表面酸
化モル比がSiO2／Si＝0.05〜0.2の範囲の金属シ
リコンからなる原料を成形後、所定温度で熱処理
することによつて、黒鉛粉が均一に分散され、か
つ黒鉛粉と炭化珪素骨格とのマトリツクスが金属
シリコン及び金属シリコンから変換された炭化珪
素により補強されると共に緻密化され、既述した
如く黒鉛のみが摺動面に均一に介在し得る優れた
摺動特性を有する摺動部材の製造方法を見い出し
た。
鋭意研究を重ねた結果、黒鉛部分が２〜40％の露
出面積で均一に分散し、残部が炭化珪素及び金属
シリコンより構成された複合摺動面を形成するこ
とによつて、黒鉛粒子、炭化珪素粒子間のマトリ
ツクス部が金属シリコンで補強され、相手部材と
の摺動に際して、硬い炭化珪素の摩耗粉が摺動面
に介在されるのを抑制して摩擦係数の小さい黒鉛
粉を該摺動面に均一に介在でき、相手部材に損傷
を与えることなく、円滑な摺動作用を示し、保
守、交換回数を激減し得る機械用摺動部材を発明
した。また、人造黒鉛粉、炭化珪素粉及び表面酸
化モル比がSiO2／Si＝0.05〜0.2の範囲の金属シ
リコンからなる原料を成形後、所定温度で熱処理
することによつて、黒鉛粉が均一に分散され、か
つ黒鉛粉と炭化珪素骨格とのマトリツクスが金属
シリコン及び金属シリコンから変換された炭化珪
素により補強されると共に緻密化され、既述した
如く黒鉛のみが摺動面に均一に介在し得る優れた
摺動特性を有する摺動部材の製造方法を見い出し
た。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、人造黒鉛粉、炭化珪素粉及び表面酸化モ
ル比がSiO2／Si＝0.05〜0.2の範囲にある金属シ
リコンを混合して原料とする。かかる各成分の配
合割合は人造黒鉛粉を５〜40重量％、炭化珪素粉
を50〜90重量％及び金属シリコンを10重量％以下
にすることが望ましく、特に人造黒鉛粉の配合規
制は必要不可欠である。人造黒鉛の量を５重量％
未満にすると、摺動面への黒鉛粉の介在が不充分
となり、円滑な摺動に支障をきたし、かといつて
その量が40重量％を越えると、摺動部材自体が脆
くなる。ここに用いる人造黒鉛としては、例えば
ガラス状人造黒鉛、ストー系人造黒鉛、ピツチカ
ーボン等を挙げることができる。また、金属シリ
コンの表面酸化モル比を規制することにより高温
下での熱処理において曲げ強度を増大でき、マト
リツクス部の炭化珪素の脱落、摩耗を防止し得
る。この場合、SiO2／Siの表面モル比を0.05未満
にすると、曲げ強度の向上化を達成できず、かと
いつてSiO2／Siの表面モル比が0.2を越えるとマ
トリツクス部の摩耗量が増大する。
ル比がSiO2／Si＝0.05〜0.2の範囲にある金属シ
リコンを混合して原料とする。かかる各成分の配
合割合は人造黒鉛粉を５〜40重量％、炭化珪素粉
を50〜90重量％及び金属シリコンを10重量％以下
にすることが望ましく、特に人造黒鉛粉の配合規
制は必要不可欠である。人造黒鉛の量を５重量％
未満にすると、摺動面への黒鉛粉の介在が不充分
となり、円滑な摺動に支障をきたし、かといつて
その量が40重量％を越えると、摺動部材自体が脆
くなる。ここに用いる人造黒鉛としては、例えば
ガラス状人造黒鉛、ストー系人造黒鉛、ピツチカ
ーボン等を挙げることができる。また、金属シリ
コンの表面酸化モル比を規制することにより高温
下での熱処理において曲げ強度を増大でき、マト
リツクス部の炭化珪素の脱落、摩耗を防止し得
る。この場合、SiO2／Siの表面モル比を0.05未満
にすると、曲げ強度の向上化を達成できず、かと
いつてSiO2／Siの表面モル比が0.2を越えるとマ
トリツクス部の摩耗量が増大する。
次いで、上記原料に適宜なバインダーを加えて
混練し、成形した後1200℃以上、好ましくは1200
〜1700℃で熱処理する。この場合、熱処理温度を
1200℃未満にすると、摺動部材の曲げ強度の向上
化、マトリツクス部の強化が十分達成できなくな
る。なお、熱処理温度と原料中の金属シリコンの
表面酸化モル比との間には重要な関係がある。す
なわち、通常の金属シリコンを配合した原料の成
形体を1200℃以上で熱処理しても、均質でマトリ
ツクス部分が緻密な摺動部材が得られず、むしろ
クラツクの発生によつて曲げ強度が低下する傾向
にある。このため、表面酸化モル比がSiO2／Si＝
0.05〜0.2の範囲の金属シリコンを配合した原料
の成形体を1200℃で熱処理すると、均質でマトリ
ツクス部分が緻密な摺動部材が得られる。
混練し、成形した後1200℃以上、好ましくは1200
〜1700℃で熱処理する。この場合、熱処理温度を
1200℃未満にすると、摺動部材の曲げ強度の向上
化、マトリツクス部の強化が十分達成できなくな
る。なお、熱処理温度と原料中の金属シリコンの
表面酸化モル比との間には重要な関係がある。す
なわち、通常の金属シリコンを配合した原料の成
形体を1200℃以上で熱処理しても、均質でマトリ
ツクス部分が緻密な摺動部材が得られず、むしろ
クラツクの発生によつて曲げ強度が低下する傾向
にある。このため、表面酸化モル比がSiO2／Si＝
0.05〜0.2の範囲の金属シリコンを配合した原料
の成形体を1200℃で熱処理すると、均質でマトリ
ツクス部分が緻密な摺動部材が得られる。
しかして、上述した方法により黒鉛部分が２〜
40％の露出面積で均一に分散し、かつ残部が炭化
珪素及び金属シリコンより構成された複合摺動面
を有する摺動部材を製造できる。
40％の露出面積で均一に分散し、かつ残部が炭化
珪素及び金属シリコンより構成された複合摺動面
を有する摺動部材を製造できる。
次に、本発明の実施例を説明する。
実施例
まず、人造黒鉛粉15重量％、炭化珪素粉80重量
％及び表面酸化モル比がSiO2／Si＝0.1の金属シ
リコン粉５重量％を温式ポツトミル中で18時間混
合粉砕し、この混合粉100重量部にフエノールレ
ジンを５重量部加えた後、再びポツトミル中で２
時間混合した。次いで、この混練物を乾燥、粉砕
し成形した後、1400℃で熱処理して摺動部材を造
つた。
％及び表面酸化モル比がSiO2／Si＝0.1の金属シ
リコン粉５重量％を温式ポツトミル中で18時間混
合粉砕し、この混合粉100重量部にフエノールレ
ジンを５重量部加えた後、再びポツトミル中で２
時間混合した。次いで、この混練物を乾燥、粉砕
し成形した後、1400℃で熱処理して摺動部材を造
つた。
得られた摺動部材は黒鉛部分が10％の露出面積
で均一に分散し、残部が炭化珪素及び金属シリコ
ンより構成された複合摺動面を有していた。しか
も黒鉛と炭化珪素骨材のマトリツクス部分は金属
シリコンで補強され、かつ緻密性に富み、曲げ強
度も高いものであつた。
で均一に分散し、残部が炭化珪素及び金属シリコ
ンより構成された複合摺動面を有していた。しか
も黒鉛と炭化珪素骨材のマトリツクス部分は金属
シリコンで補強され、かつ緻密性に富み、曲げ強
度も高いものであつた。
しかして、本実施例の摺動部材及び黒鉛基材を
珪素化した摺動部材（比較例）の摺動試験を行な
つた後摩耗粉を分析した。その結果、本実施例の
場合は摩耗粉中の炭化珪素比率が２〜10％と低い
のに対し、比較例の場合は炭化珪素比率が15〜50
％と極めて高かつた。このため、本実施例の摺動
部材を軸受として用いたところ、相手部材である
回転軸をほとんど損傷せずに円滑な軸受機能を有
することがわかつた。
珪素化した摺動部材（比較例）の摺動試験を行な
つた後摩耗粉を分析した。その結果、本実施例の
場合は摩耗粉中の炭化珪素比率が２〜10％と低い
のに対し、比較例の場合は炭化珪素比率が15〜50
％と極めて高かつた。このため、本実施例の摺動
部材を軸受として用いたところ、相手部材である
回転軸をほとんど損傷せずに円滑な軸受機能を有
することがわかつた。
以上詳述した如く、本発明によれば黒鉛粒子、
炭化珪素骨材間のマトリツクス部が金属シリコン
で補強されると共に緻密性に富むと共に露出面に
黒鉛が均一に分散され、相手部材との摺動に際し
て、摺動面に炭化珪素の含有比率が少なく主に黒
鉛の摩耗粉を介在でき、もつて相手部材に損傷を
与えることなく円滑な摺動作用を示し、煩らわし
い保守、交換を軽減し得る機械用摺動部、並びに
かかる優れた特性を有する摺動部材の製造方法を
提供できるものである。
炭化珪素骨材間のマトリツクス部が金属シリコン
で補強されると共に緻密性に富むと共に露出面に
黒鉛が均一に分散され、相手部材との摺動に際し
て、摺動面に炭化珪素の含有比率が少なく主に黒
鉛の摩耗粉を介在でき、もつて相手部材に損傷を
与えることなく円滑な摺動作用を示し、煩らわし
い保守、交換を軽減し得る機械用摺動部、並びに
かかる優れた特性を有する摺動部材の製造方法を
提供できるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 黒鉛部分が２〜40％の露出面積で均一に分散
し、かつ残部が炭化珪素及び表面酸化モル比が
SiO2／Si＝0.05〜0.2の範囲にある金属シリコン
により構成された複合摺動面を有することを特徴
とする機械用摺動部材。 ２ 人造黒鉛粉５〜40重量％、炭化珪素粉50〜90
重量％及び表面酸化モル比がSiO2／Si＝0.05〜
0.2の範囲にある金属シリコン10重量％以下を配
合した後、1200℃以上の温度で熱処理せしめるこ
とを特徴とする機械用摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11441679A JPS5641875A (en) | 1979-09-06 | 1979-09-06 | Mechanical sliding member and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11441679A JPS5641875A (en) | 1979-09-06 | 1979-09-06 | Mechanical sliding member and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5641875A JPS5641875A (en) | 1981-04-18 |
| JPS6220148B2 true JPS6220148B2 (ja) | 1987-05-06 |
Family
ID=14637142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11441679A Granted JPS5641875A (en) | 1979-09-06 | 1979-09-06 | Mechanical sliding member and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5641875A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130165A (ja) * | 1982-01-23 | 1983-08-03 | 日立化成工業株式会社 | 炭化珪素摺動材 |
| GB8323994D0 (en) * | 1983-09-07 | 1983-10-12 | Atomic Energy Authority Uk | Reaction-bonded silicon carbide artefacts |
| JP5568792B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2014-08-13 | 日本ファインセラミックス株式会社 | 多孔体の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4875612A (ja) * | 1971-11-19 | 1973-10-12 | ||
| JPS5328057A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-15 | Hitachi Metals Ltd | Method of fabricating finishing roll for hot rolled strands |
-
1979
- 1979-09-06 JP JP11441679A patent/JPS5641875A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4875612A (ja) * | 1971-11-19 | 1973-10-12 | ||
| JPS5328057A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-15 | Hitachi Metals Ltd | Method of fabricating finishing roll for hot rolled strands |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5641875A (en) | 1981-04-18 |
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