WO2021220849A1 - 摺動部材および製紙部材 - Google Patents
摺動部材および製紙部材 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021220849A1 WO2021220849A1 PCT/JP2021/015743 JP2021015743W WO2021220849A1 WO 2021220849 A1 WO2021220849 A1 WO 2021220849A1 JP 2021015743 W JP2021015743 W JP 2021015743W WO 2021220849 A1 WO2021220849 A1 WO 2021220849A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- compound
- sliding member
- substrate
- sic
- member according
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
- D21F1/48—Suction apparatus
- D21F1/52—Suction boxes without rolls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/24—Brasses; Bushes; Linings with different areas of the sliding surface consisting of different materials
Definitions
- the disclosed embodiment relates to a sliding member and a papermaking member.
- a ceramic sliding member may be provided on the surface of a suction box that dries wet paper in a papermaking device (see, for example, Patent Document 1).
- One aspect of the embodiment is made in view of the above, and an object thereof is to provide a sliding member and a papermaking member having excellent wear resistance at high temperatures.
- the sliding member according to one aspect of the embodiment includes a substrate containing SiC as a main component and an Al compound which is a compound containing at least Al and is unevenly distributed in a streak inside the substrate.
- FIG. 1 is a diagram showing an outline of a papermaking apparatus according to an embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the distribution of Al compounds unevenly distributed inside the sliding member according to the embodiment.
- FIG. 3 is a diagram showing an SEM observation photograph of the sliding member according to the embodiment.
- FIG. 4 is a diagram showing the EDS analysis result of the site A shown in FIG.
- FIG. 5 is a diagram showing the EDS analysis result of the portion B shown in FIG.
- FIG. 6 is a diagram showing the EDS analysis result of the portion C shown in FIG.
- FIG. 7 is a diagram showing an XRD analysis result of the sliding member according to the embodiment.
- FIG. 8 is a diagram showing an SEM observation photograph of the sliding member according to the embodiment.
- a ceramic sliding member may be provided on the surface of the suction box that dries wet paper in a papermaking device. Since such a sliding member slides on a wire that sends felt on which wet paper is set at high speed, high wear resistance is required.
- FIG. 1 is a diagram showing an outline of the papermaking apparatus 1 according to the embodiment.
- the papermaking apparatus 1 according to the embodiment includes a felt 2, a wire 3, a roller 4, a suction box 5, and a sliding member 6, and is used in a paper drying process in the papermaking process. ..
- the felt 2 is formed in a strip shape and supports wet paper (hereinafter, also referred to as wet paper) (hereinafter, also referred to as wet paper) (not shown).
- the wire 3 supports the felt 2 and is configured to be movable at high speed by the rotation of the roller 4. As a result, the wire 3 can sequentially feed the wet paper supported by the felt 2 in a predetermined direction.
- the suction box 5 has a function of drying the wet paper supported by the felt 2.
- the inside of the suction box 5 is evacuated by, for example, a pump (not shown).
- the suction box 5 uses the negative pressure inside to suck the moisture contained in the wet paper and dry the wet paper. As a result, the suction box 5 can sequentially dry the wet paper sent by the wire 3.
- the sliding member 6 is provided on the surface of the suction box 5 in contact with the wire 3 and slides with the wire 3 moving at high speed.
- the sliding member 6 according to the embodiment includes a substrate containing SiC (silicon carbide) as a main component and an Al compound.
- an Al compound is a compound containing at least Al (aluminum).
- FIG. 2 is a diagram showing the distribution of Al compounds unevenly distributed inside the sliding member 6 according to the embodiment, in which a dark (black) portion is a substrate containing SiC as a main component (hereinafter, also referred to as a SiC substrate). ), And the light-colored (white) part indicates the Al compound.
- a dark (black) portion is a substrate containing SiC as a main component (hereinafter, also referred to as a SiC substrate).
- the light-colored (white) part indicates the Al compound.
- the Al compound is unevenly distributed in a streak shape inside the SiC substrate. It is considered that this is because the Al compound is unevenly distributed at the interface of the SiC particles inside the SiC substrate.
- the sliding member 6 when the wire 3 moving at high speed and the sliding member 6 slide, the sliding member 6 generates heat and becomes a very high temperature (for example, 200 ° C. or higher). Then, since the Al compound having a larger coefficient of thermal expansion than the SiC particles of the substrate expands, compressive stress is applied to the SiC particles from the surrounding Al compounds.
- the structure of the SiC particles is strengthened at a high temperature, so that it is possible to prevent the SiC particles of the sliding member 6 from being shed when sliding with the wire 3.
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be improved by unevenly distributing the Al compound inside the substrate in a streak pattern. Further, in the embodiment, since the structure of the SiC particles is strengthened at a high temperature, the fracture toughness of the sliding member 6 can be improved.
- the fracture toughness is increased from about 4 (MPa ⁇ m 1/2) when the Al compound is not unevenly distributed to 5 (MPa ⁇ m 1/2). It can be improved to about m 1/2).
- FIG. 3 is a diagram showing an SEM observation photograph of the sliding member 6 according to the embodiment, and shows an enlarged photograph of the Al compound unevenly distributed inside the SiC substrate.
- FIGS. 4 to 6 are diagrams showing the results of EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis of the sites A to C shown in FIG.
- the light gray portion of the color indicated by reference numeral A is a substrate containing SiC as a main component, as shown in the EDS analysis result of FIG.
- the dark gray portion of the color indicated by reference numeral B is an Al compound containing Al, as shown in the EDS analysis result of FIG.
- such Al compound Al 2 O 3, AlN, Al 4 O 4 C, it may include at least one of Al 4 C 3 and Al 2 OC. Since the Al compound having such a composition has a larger coefficient of thermal expansion than the SiC particles, the structure of the SiC particles can be effectively strengthened at a high temperature by unevenly distributing these Al compounds at the interface of the SiC particles.
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- such Al compound, Al 2 O 3, AlN, or may be a solid solution of Al 4 O 4 C, Al 4 C 3 and Al 2 compound selected from at least two of the OC. Since such a solid solution has a larger coefficient of thermal expansion than the SiC particles, the structure of the SiC particles can be effectively strengthened at a high temperature by unevenly distributing the solid solution at the interface of the SiC particles.
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the white moiety indicated by the symbol C is a compound containing at least Y (yttrium) and Al, as shown in the EDS analysis result of FIG. In the present disclosure, such a compound is referred to as a "Y-Al compound".
- Y-Al compound according to the embodiment is a Y 2 O 3 -Al 2 O 3 based compounds, for example, and the like YAlO 3, Y 2 Al 4 O 9, Y 3 Al 5 O 12.
- the structure of the SiC particles can be strengthened at a high temperature by dispersing the Y-Al compound inside the SiC substrate.
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be improved. Further, according to the embodiment, the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be improved.
- the width of the Al compound (corresponding to the reference numeral B) is larger than the width of the Y—Al compound (corresponding to the reference numeral C).
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- an Al compound having a width of 1 ( ⁇ m) or more is present inside the SiC substrate.
- the compressive stress applied to the SiC particles can be increased, so that the structure of the SiC particles can be effectively strengthened at a high temperature. ..
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the Y-Al compound is distributed less around the Al compound than at the sites other than the periphery of the Al compound. That is, in the embodiment, it is preferable that the Y-Al compound is distributed in a small amount around the Al compound and the Y-Al compound is distributed in a large amount in the region away from the Al compound.
- “around the Al compound” means a range within about 5 ( ⁇ m) from the interface of the Al compound.
- the stress balance inside the SiC substrate can be made more uniform than in the case where a large amount of Y—Al compound is distributed around the Al compound. This is because if the Al compound and the Y—Al compound that generate compressive stress on the SiC substrate are arranged close to each other, the Al compound and the Y—Al compound interfere with each other and the stress balance deteriorates. ..
- the structure of the SiC particles is effectively strengthened at a high temperature. Can be done.
- the wear resistance of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- the fracture toughness of the sliding member 6 at a high temperature can be further improved.
- FIG. 7 is a diagram showing an XRD analysis result of the sliding member 6 according to the embodiment.
- the SiC substrate according to the embodiment may have 6H-type SiC as the main phase.
- the fracture toughness of the SiC substrate itself can be improved, so that the fracture toughness of the sliding member 6 can be further improved.
- FIG. 8 is a diagram showing an SEM observation photograph of the sliding member according to the embodiment.
- the SiC substrate has a first portion (corresponding to reference numeral B) adjacent to the Al compound (corresponding to reference numeral B) and a second portion (corresponding to reference numeral E) separated from the Al compound. ..
- this first part is, for example, a region of a distance of about 5 to 10 ( ⁇ m) from the Al compound.
- the second portion is, for example, a region separated from the Al compound by 30 ( ⁇ m) or more.
- the void ratio of the first portion may be smaller than the void ratio of the second portion.
- the void existing on the SiC substrate is a portion corresponding to the reference numeral F in FIG.
- the Al compound having a larger coefficient of thermal expansion than the SiC particles of the substrate expands, so that compressive stress is applied to the SiC particles from the surrounding Al compounds.
- a very large compressive stress is applied to the SiC particles in contact with the Al compound (here, the SiC particles further in contact with the SiC particles in contact with the Al compound).
- the compressive stress applied to the SiC particles in contact with the Al compound and the SiC particles in the region close to the Al compound can be increased to improve the fracture toughness, the SiC particles around the Al compound can be improved. (For example, the degranulation of SiC particles on the surface of the sliding member 6) can be suppressed.
- the first portion since the void ratio of the first portion is smaller than the void ratio of the second portion, the first portion having a small void ratio due to the thermal expansion of the Al compound Large compressive stress is applied and fracture toughness is improved.
- the void ratio of the first portion smaller than the void ratio of the second portion, it is possible to suppress the shedding of the SiC particles in the first portion.
- a SiC powder as a main component and a powder of Al 2 O 3 and Y 2 O 3 as sintering aids are prepared.
- the average particle size (D 50 ) of the Al 2 O 3 powder is 0.3 ( ⁇ m) or more
- the average particle size (D 50 ) of the Y 2 O 3 powder is 0.5 ( ⁇ m) or more. ..
- the weight of the Al 2 O 3 powder added as the sintering aid is more than twice the weight of the Y 2 O 3 powder.
- the prepared SiC powder and the sintering aid powder are mixed at a predetermined ratio, water and a dispersant are added, and the mixture is mixed for a predetermined time with a ball mill, a bead mill, or the like to prepare a primary slurry.
- an organic binder is added to the obtained primary slurry and mixed to obtain a secondary slurry. Then, the obtained secondary slurry is spray-dried to obtain granules whose main component is silicon carbide.
- the conditions for spray drying are appropriately set so that the granules having a size of 30 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less occupy 70% by volume or more of the whole granules.
- the obtained granules are filled in a predetermined molding mold and press-molded into a plate shape at an appropriately set pressure. Then, the obtained molded product is put into a firing furnace.
- the charged molded body is degreased in an inert gas atmosphere at a temperature of 450 to 650 ° C. and a holding time of 2 to 10 hours to obtain a degreased body.
- the degreased body is held in a reduced pressure atmosphere of an inert gas at a maximum temperature of 1700 to 2100 ° C., more preferably 1800 to 1950 ° C., and a holding time of 3 to 6 hours, and then fired.
- the molded body is fired in a firing furnace having an effective volume of 0.5 (m 3) or more in the furnace.
- a firing furnace having a large effective volume in the furnace and a large displacement in this way the sintering aid component in the SiC is pulled out of the structure at the time of exhaust and gathers to evaporate.
- the Al compound can be unevenly distributed in a streak pattern inside.
- the surface of the obtained fired body is polished by barrel polishing or the like, and the polished fired body is subjected to a cleaning treatment and a drying treatment to obtain the sliding member 6 according to the embodiment.
- the region adjacent to the Al compound that is, the first portion (SiC particles)
- the region adjacent to the Al compound that is, the first portion (SiC particles)
- the uneven distribution of the Al compound A part of a substrate)
- the void ratio of the first part can be made smaller than the void ratio of the second part.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
摺動部材(6)は、SiCを主成分とする基体と、少なくともAlを含有する化合物であり、基体の内部で筋状に偏在するAl化合物と、を備える。
Description
開示の実施形態は、摺動部材および製紙部材に関する。
製紙装置において濡れた紙を乾燥させるサクションボックスの表面に、セラミック製の摺動部材が設けられる場合がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来技術では、サクションボックスに設けられる摺動部材の耐摩耗性に改善の余地があった。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、高温時の耐摩耗性に優れた摺動部材および製紙部材を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る摺動部材は、SiCを主成分とする基体と、少なくともAlを含有する化合物であり、前記基体の内部で筋状に偏在するAl化合物と、を備える。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する摺動部材および製紙部材の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
製紙装置において濡れた紙を乾燥させるサクションボックスの表面に、セラミック製の摺動部材が設けられる場合がある。かかる摺動部材は、濡れた紙がセットされたフェルトを高速で送るワイヤと摺動することから、高い耐摩耗性が求められる。
特に近年では、紙を大量生産するためワイヤがさらに高速化していることから、かかるワイヤと摺動する際に摺動部材は非常に高温となる。したがって、この摺動部材には、高温時における高い耐摩耗性が求められる。しかしながら、従来技術では、高温時における摺動部材の耐摩耗性に改善の余地があった。
そこで、上述の問題点を克服し、高温時の耐摩耗性に優れた摺動部材および製紙部材の実現が期待されている。
<製紙装置>
最初に、実施形態に係る製紙装置1の概要について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る製紙装置1の概要を示す図である。図1に示すように、実施形態に係る製紙装置1は、フェルト2と、ワイヤ3と、ローラ4と、サクションボックス5と、摺動部材6を備え、製紙工程における紙の乾燥工程に用いられる。
最初に、実施形態に係る製紙装置1の概要について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る製紙装置1の概要を示す図である。図1に示すように、実施形態に係る製紙装置1は、フェルト2と、ワイヤ3と、ローラ4と、サクションボックス5と、摺動部材6を備え、製紙工程における紙の乾燥工程に用いられる。
フェルト2は、帯状に構成され、図示しない濡れた紙(以下、湿紙とも呼称する。)を支持する。ワイヤ3は、フェルト2を支持するとともに、ローラ4の回転により高速で移動可能に構成される。これにより、ワイヤ3は、フェルト2に支持された湿紙を所定の方向に順繰りに送ることができる。
サクションボックス5は、フェルト2に支持された湿紙を乾燥させる機能を有する。このサクションボックス5の内部は、たとえば、図示しないポンプなどによって真空引きされている。
そして、サクションボックス5は、この内部の負圧を用いて湿紙に含まれる水分を吸引し、湿紙を乾燥させる。これにより、サクションボックス5は、ワイヤ3で送られる湿紙を順繰りに乾燥させることができる。
摺動部材6は、サクションボックス5においてワイヤ3と接する面に設けられ、高速で移動するワイヤ3と摺動する。
<摺動部材>
つづいて、実施形態に係る摺動部材6の詳細について以下に説明する。実施形態に係る摺動部材6は、SiC(炭化珪素)を主成分とする基体と、Al化合物とを備える。かかるAl化合物は、少なくともAl(アルミニウム)を含有する化合物である。
つづいて、実施形態に係る摺動部材6の詳細について以下に説明する。実施形態に係る摺動部材6は、SiC(炭化珪素)を主成分とする基体と、Al化合物とを備える。かかるAl化合物は、少なくともAl(アルミニウム)を含有する化合物である。
図2は、実施形態に係る摺動部材6の内部に偏在するAl化合物の分布を示す図であり、色の濃い(黒色の)部位がSiCを主成分とする基体(以下、SiC基体とも呼称する。)を示し、色の薄い(白色の)部位がAl化合物を示している。
図2に示すように、実施形態に係る摺動部材6では、SiC基体の内部でAl化合物が筋状に偏在している。これは、SiC基体の内部において、SiC粒子の界面にAl化合物が偏在しているのが原因と考えられる。
ここで、実施形態では、高速で移動するワイヤ3と摺動部材6とが摺動する際に、かかる摺動部材6が発熱して非常に高い温度(たとえば、200℃以上)となる。すると、基体のSiC粒子よりも熱膨張率の大きいAl化合物が膨張することから、SiC粒子には周囲のAl化合物から圧縮応力が加わる。
これにより、高温時においてSiC粒子の組織が強化されるため、ワイヤ3と摺動する際に、摺動部材6のSiC粒子が脱粒することを抑制することができる。
すなわち、実施形態では、基体の内部でAl化合物を筋状に偏在させることにより、高温時における摺動部材6の耐摩耗性を向上させることができる。また、実施形態では、高温時においてSiC粒子の組織が強化されるため、摺動部材6の破壊靱性を向上させることができる。
たとえば、実施形態では、SiC基体の内部でAl化合物を筋状に偏在させることにより、破壊靱性をAl化合物が偏在していない場合の4(MPa・m1/2)程度から、5(MPa・m1/2)程度に向上させることができる。
図3は、実施形態に係る摺動部材6のSEM観察写真を示す図であり、SiC基体の内部で偏在するAl化合物を拡大した写真を示している。また、図4~図6は、図3で示す部位A~CのEDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)分析結果を示す図である。
図3において、符号Aで示す色の薄い灰色の部位は、図4のEDS分析結果で示すように、SiCを主成分とする基体である。また、図3において、符号Bで示す色の濃い灰色の部位は、図5のEDS分析結果で示すように、Alを含有するAl化合物である。
なお、摺動部材6のXRD(X-ray Diffraction:X線回折)結果から、図3などに示すAl化合物の主相はAl2O3であると推定される。
実施形態では、かかるAl化合物が、Al2O3、AlN、Al4O4C、Al4C3およびAl2OCのうち少なくとも1つを含むとよい。かかる組成のAl化合物はSiC粒子よりも熱膨張率が大きいことから、これらのAl化合物をSiC粒子の界面に偏在させることにより、高温時においてSiC粒子の組織を効果的に強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
また、実施形態では、かかるAl化合物が、Al2O3、AlN、Al4O4C、Al4C3およびAl2OCのうち少なくとも2つから選択された化合物の固溶体であってもよい。かかる固溶体はSiC粒子よりも熱膨張率が大きいことから、この固溶体をSiC粒子の界面に偏在させることにより、高温時においてSiC粒子の組織を効果的に強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
図3において、符号Cで示す白色の部位は、図6のEDS分析結果で示すように、少なくともY(イットリウム)およびAlを含有する化合物である。本開示では、かかる化合物を「Y-Al化合物」と呼称する。実施形態に係るY-Al化合物は、Y2O3-Al2O3系の化合物であり、たとえば、YAlO3、Y2Al4O9、Y3Al5O12などである。
かかるY-Al化合物はSiC粒子よりも熱膨張率が大きいことから、Y-Al化合物をSiC基体の内部に分散させることにより、高温時においてSiC粒子の組織を強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性を向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性を向上させることができる。
また、実施形態では、図3に示すように、Al化合物(符号Bに対応)の幅がY-Al化合物(符号Cに対応)の幅よりも大きいとよい。このような太い幅を有するAl化合物をSiC粒子の界面に偏在させることにより、SiC粒子に加わる圧縮応力を増加させることができるため、高温時においてSiC粒子の組織を効果的に強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
また、実施形態では、SiC基体の内部に、1(μm)以上の幅のAl化合物が存在するとよい。このような太い幅を有するAl化合物をSiC粒子の界面に偏在させることにより、SiC粒子に加わる圧縮応力を増加させることができるため、高温時においてSiC粒子の組織を効果的に強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
また、実施形態では、図3に示すように、Al化合物の周囲には、Al化合物の周囲以外の部位よりもY-Al化合物を少なく分布するとよい。すなわち、実施形態では、Al化合物の周囲にはY-Al化合物が少なく分布し、Al化合物から離れた領域にはY-Al化合物が多く分布するとよい。ここで、「Al化合物の周囲」とは、Al化合物の界面から概ね5(μm)以内の範囲をいう。
これにより、Al化合物の周囲にもY-Al化合物が多く分布する場合に比べて、SiC基体の内部における応力バランスを均等にすることができる。なぜなら、SiC基体に対して圧縮応力を発生させるAl化合物とY-Al化合物とを互いに近づけて配置すると、Al化合物とY-Al化合物とが互いに干渉して応力バランスが悪化してしまうからである。
すなわち、Al化合物の周囲にはY-Al化合物を少なく分布させ、Al化合物から離れた領域にはY-Al化合物を多く分布させることにより、高温時においてSiC粒子の組織を効果的に強化することができる。
したがって、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、実施形態によれば、高温時における摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
図7は、実施形態に係る摺動部材6のXRD分析結果を示す図である。図7に示すように、実施形態に係るSiC基体は、6H型のSiCを主相とするとよい。これにより、SiC基体自体の破壊靱性を向上させることができることから、摺動部材6の破壊靱性をさらに向上させることができる。
図8は、実施形態に係る摺動部材のSEM観察写真を示す図である。図8に示すように、SiC基体は、Al化合物(符号Bに対応)に隣接する第1部分(符号Dに対応)と、Al化合物から離れた第2部分(符号Eに対応)とを有する。
本開示において、この第1部分は、たとえば、Al化合物から5~10(μm)程度までの距離の領域である。また、第2部分は、たとえば、Al化合物から30(μm)以上離れた領域である。
そして、実施形態では、第1部分のボイド率が、第2部分のボイド率よりも小さくてもよい。なお、SiC基体に存在するボイドは、図8において符号Fに対応する部位である。
摺動部材6が発熱すると、基体のSiC粒子よりも熱膨張率の大きいAl化合物が膨張することから、SiC粒子には周囲のAl化合物から圧縮応力が加わる。特に、Al化合物に接するSiC粒子(ここでは、Al化合物に接しているSiC粒子にさらに接するSiC粒子も含む)には、非常に大きな圧縮応力が加わる。
そこで、Al化合物に接するSiC粒子、およびAl化合物に近い領域にあるSiC粒子(すなわち、SiC基体の第1部分)に加わる圧縮応力を増加させて破壊靭性を向上できれば、Al化合物の周囲におけるSiC粒子の脱粒(たとえば、摺動部材6の表面にあるSiC粒子の脱粒)を抑制することができる。
そして、実施形態では、図8に示すように、第1部分のボイド率が第2部分のボイド率よりも小さいことから、Al化合物の熱膨張に伴って、ボイド率が小さい第1部分には大きな圧縮応力がかかり、破壊靭性が向上する。
すなわち、実施形態では、第1部分のボイド率が第2部分のボイド率よりも小さくすることにより、第1部分にあるSiC粒子の脱粒を抑制することができる。
次に、本開示の摺動部材6の製造方法の一例について説明する。
まず、主成分であるSiCの粉末と、焼結助剤であるAl2O3およびY2O3の粉末とを準備する。ここで、Al2O3粉末の平均粒径(D50)は0.3(μm)以上であり、Y2O3粉末の平均粒径(D50)は0.5(μm)以上である。また、焼結助剤として添加されるAl2O3粉末の重量は、Y2O3粉末の重量の2倍以上である。
次に、準備したSiCの粉末および焼結助剤の粉末を所定の割合で混合し、水および分散剤を加えて、ボールミルやビーズミルなどにより所定時間混合して1次スラリーとする。
次に、得られた1次スラリーに有機バインダを添加して混合し、2次スラリーとする。そして、得られた2次スラリーを噴霧乾燥(スプレードライ)することで、主成分が炭化珪素である顆粒を得る。
なお、かかる顆粒を得る際には、大きさが30μm以上かつ120μm以下の顆粒が、顆粒全体のうち70体積%以上を占めるように、噴霧乾燥の条件を適宜設定する。
次に、得られた顆粒を所定の成形型に充填して、適宜設定される圧力で板状にプレス成形する。そして、得られた成形体を焼成炉に投入する。
次に、投入した成形体を不活性ガス雰囲気中、温度を450~650℃、保持時間を2~10時間として脱脂して、脱脂体を得る。そして、この脱脂体を、不活性ガスの減圧雰囲気中、最高温度を1700~2100℃、より好適には1800~1950℃、保持時間を3~6時間として保持し、焼成する。
なお、本開示では、炉内の有効体積が0.5(m3)以上の焼成炉で成形体を焼成する。このように炉内の有効体積が大きく、排気量が大きい焼成炉で焼成することにより、排気時にSiC中の焼結助剤成分が組織外に引っ張られて蒸発しようと集まることから、SiC基体の内部でAl化合物を筋状に偏在させることができる。
次に、得られた焼成体の表面をバレル研磨などで研磨し、研磨された焼成体に洗浄処理および乾燥処理を施すことにより、実施形態に係る摺動部材6を得ることができる。
また、焼成工程において最高温度で保持する前に、かかる最高温度よりも50℃~100℃低い温度域(たとえば、1800~1900℃の間)で1時間以上保持する。その後、最高温度で保持する。
このように、最高温度よりも50℃~100℃低い温度域で1時間以上保持することにより、Al化合物の偏在を促進しつつ、Al化合物に隣接する領域(すなわち、第1部分(SiC粒子がある基体の部分))を特に緻密化することができる。
これにより、第1部分のボイド率を第2部分のボイド率よりも小さくすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
さらなる効果や他の態様は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 製紙装置
2 フェルト
3 ワイヤ
4 ローラ
5 サクションボックス
6 摺動部材
2 フェルト
3 ワイヤ
4 ローラ
5 サクションボックス
6 摺動部材
Claims (8)
- SiCを主成分とする基体と、
少なくともAlを含有する化合物であり、前記基体の内部で筋状に偏在するAl化合物と、
を備える摺動部材。 - 前記Al化合物は、Al2O3、AlN、Al4O4C、Al4C3およびAl2OCのうち少なくとも1つを含む
請求項1に記載の摺動部材。 - 前記基体は、少なくともAlおよびYを含有する化合物であり、前記基体の内部に偏在するY-Al化合物をさらに備える
請求項1または2に記載の摺動部材。 - 前記Al化合物の幅は、前記Y-Al化合物の幅よりも大きい
請求項3に記載の摺動部材。 - 前記Al化合物の周囲には、前記Al化合物の周囲以外の部位よりも前記Y-Al化合物が少なく分布する
請求項3または4に記載の摺動部材。 - 前記基体は、前記Al化合物に隣接する第1部分と、前記Al化合物から離れた第2部分とを有し、
前記第1部分のボイド率は、前記第2部分のボイド率よりも小さい
請求項1~5のいずれか一つに記載の摺動部材。 - 前記基体は、6H型のSiCを主相とする
請求項1~6のいずれか一つに記載の摺動部材。 - 請求項1~7のいずれか一つに記載の摺動部材で構成され、
湿紙がセットされたフェルトを送るワイヤと摺動する製紙部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022517635A JP7455198B2 (ja) | 2020-04-28 | 2021-04-16 | 摺動部材および製紙部材 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-079850 | 2020-04-28 | ||
JP2020079850 | 2020-04-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021220849A1 true WO2021220849A1 (ja) | 2021-11-04 |
Family
ID=78331524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/015743 WO2021220849A1 (ja) | 2020-04-28 | 2021-04-16 | 摺動部材および製紙部材 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7455198B2 (ja) |
WO (1) | WO2021220849A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS638262A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | 日本ピラ−工業株式会社 | 炭化珪素焼結体からなる摺動部材およびその製造方法 |
JPH07101781A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Isuzu Motors Ltd | セラミックス摺動部材 |
JP2006347806A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Nippon Steel Corp | 高剛性セラミックス材料およびその製造方法 |
WO2014157305A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社リケン | 複合硬質クロムめっき皮膜及びかかる皮膜を被覆した摺動部材 |
-
2021
- 2021-04-16 WO PCT/JP2021/015743 patent/WO2021220849A1/ja active Application Filing
- 2021-04-16 JP JP2022517635A patent/JP7455198B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS638262A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | 日本ピラ−工業株式会社 | 炭化珪素焼結体からなる摺動部材およびその製造方法 |
JPH07101781A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Isuzu Motors Ltd | セラミックス摺動部材 |
JP2006347806A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Nippon Steel Corp | 高剛性セラミックス材料およびその製造方法 |
WO2014157305A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社リケン | 複合硬質クロムめっき皮膜及びかかる皮膜を被覆した摺動部材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7455198B2 (ja) | 2024-03-25 |
JPWO2021220849A1 (ja) | 2021-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102822115B (zh) | 半导体制造装置用耐腐蚀性构件及其制法 | |
JP4987238B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、半導体製造用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
CN101508567A (zh) | 氧化钇材料、半导体制造装置用部件及氧化钇材料的制造方法 | |
CN103681793A (zh) | 叠层结构体、半导体制造装置用构件及叠层结构体的制造方法 | |
KR102124766B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법 | |
WO2021220849A1 (ja) | 摺動部材および製紙部材 | |
JP5340028B2 (ja) | 切削工具 | |
Wu et al. | Preparation and properties of reticulated porous γ-Y2Si2O7 ceramics with high porosity and relatively high strength | |
WO2019188752A1 (ja) | セラミック構造体 | |
JP2015193534A (ja) | 反応焼結炭化珪素部材 | |
CN105622102B (zh) | 类碳化硼相‑碳化硅或类碳化硼相‑碳化硅‑碳化硼复相陶瓷材料及其制备方法 | |
KR101151209B1 (ko) | 머시너블 흑색 세라믹 복합체 및 그 제조방법 | |
JP4903431B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体とその製造方法、これを用いた半導体製造装置用部材および液晶製造装置用部材 | |
CN108203302A (zh) | 一种介电常数可调中低介电常数氮化硅陶瓷及其制备方法 | |
JP2006069843A (ja) | 半導体製造装置用セラミック部材 | |
KR102255465B1 (ko) | 붕소화지르코늄이 포함된 탄화규소 방탄 세라믹 및 이의 제조방법 | |
JP6811196B2 (ja) | 焼成用セッター | |
CN112062556A (zh) | 一种锆酸钙-锆酸锶-锆酸钡固溶体陶瓷材料及其制备方法 | |
WO2018131600A1 (ja) | 熱処理用載置部材 | |
CN109665847A (zh) | 一种全致密碳化硼陶瓷复合材料及制备方法 | |
KR102371925B1 (ko) | 열물리적 특성이 개선된 질화알루미늄 소결체 및 그 제조방법 | |
US20210134639A1 (en) | Composite sintered body and method of manufacturing composite sintered body | |
CN1225435C (zh) | 陶瓷电子零件烧成用载置器 | |
JP2006199561A (ja) | セラミックス多孔体及びその製造方法 | |
JP5481273B2 (ja) | 窒化珪素・メリライト複合焼結体を用いた基板および部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21795711 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022517635 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21795711 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |