JP2000291645A

JP2000291645A - 摺動構造物

Info

Publication number: JP2000291645A
Application number: JP11101883A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hanzawa; 茂半澤; Kenji Nakano; 健治中野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】耐蝕性、耐熱性、耐熱衝撃性を有する他、特
に優れた高温耐摩耗性を有し、安定かつ滑らかな摺動を
行うことができる摺動構造物、摺動リングと軸本体との
熱膨張係数が異なっていても、摺動リングと軸本体が空
回りを起こしたり、摺動リングが破損することのない摺
動構造物を提供する。【解決手段】軸受け５１と、上記軸受け５１に設けた
軸孔内をを相対的に回転する軸４１を有する摺動構造物
５２おいて、上記軸４１を、周方向に溝４２を有する軸
本体４３と、上記溝４２にはめ込まれた摺動リング４４
とから構成し、上記摺動リング４４を、軸本体４３とは
熱膨張係数の異なる材料にて構成するとともに、その周
方向に３以上、８以下の断片４５に分割し、上記摺動リ
ング４４及び溝４２を、回転軸を含む平面で切断した場
合の断面形状を、上記軸４１の外周側を上底とした、ほ
ぼ同寸法の台形とする。金属溶湯中において使用される
摺動構造物において、少なくともその摺動部分をＳｉ−
ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属溶湯中にお
いて使用される摺動構造物、特に溶融金属メッキ装置に
設置されたロール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】摺動構造物とは、軸受けと軸受けに設
けた軸孔内に設置された軸等のように、互いに摺動しつ
つ特定の目的を達成するような構造物をいうが、金属溶
湯中において使用される摺動構造物としては、例えば、
溶融金属メッキ装置に設置されたシンクロール装置、サ
ポートロール装置等が挙げられる。

【０００３】従って、金属溶湯中で使用される摺動構
造物の例として、シンクロール装置及びサポートロール
装置について、図５に示す溶融金属メッキ装置の模式図
を用いて説明する。溶融金属メッキ装置２１は金属溶湯
２２を満たしたメッキ槽２３に浸漬した状態で使用さ
れ、一般的に、シンクロール装置２４、サポートロール
装置２５及びワイピングノズル２６とから構成されてい
る。

【０００４】シンクロール装置２４は、シンクロール
２７とシンクロール２７に一体的に設けられた軸２８及
び軸受け（図示せず。）から構成され、軸２８は軸受け
と摺動しつつ軸受けに設けた軸孔内を回転する。又、サ
ポートロール装置２５は、２個のサポートロール２９と
サポートロール２９に一体的に設けられた軸３０及び軸
受け（図示せず。）から構成され、軸３０は軸受けと摺
動しつつ軸受けに設けた軸孔内を回転する。

【０００５】メッキ工程において、メッキ槽２３の斜
め上方より供給された鋼ストリップ３１は、シンクロー
ル装置２４により上方へと方向転換され、サポートロー
ル装置２５により、面振れを抑制される。さらに、ワイ
ピングノズル２６より吹き出す、ガス圧と吹きつけ角度
を調整した高速ガスにより、鋼ストリップ３１へのメッ
キ厚が調節される。

【０００６】金属溶湯の温度は、例えば亜鉛の場合約
５００℃、アルミニウムの場合約７５０℃であり、この
ような金属溶湯中で使用される摺動構造物の材質には、
優れた耐蝕性、耐熱性、耐熱衝撃性及び高温耐摩耗性を
備えたものを用いることが必要となる。特に、溶融金属
メッキ装置に設置されるシンクロール装置及びサポート
ロール装置においては、軸や軸受けの摺動部が摩耗した
り、腐食すると、ロールや溶融金属メッキ装置が振動す
るため、メッキ厚にばらつきを生じることになる。その
ため、シンクロール装置、サポートロール装置等の摺動
構造物の摺動部分には、ＳＣＨ１３等の耐蝕性耐熱合金
やサイアロン等のセラミックが用いられてきた。具体的
には、例えば図６に示すように、シンクロール２７、サ
ポートロール２９の軸を軸本体３３と上記耐蝕性耐熱合
金から成る摺動リング３４から構成し、又、軸受けに設
けた軸孔４０内にサイアロンから成る層３２を設けてい
た。尚、シンクロール２７、サポートロール２９の全体
を上記の材質で構成せずに、摺動リング３４を用いるの
は、摺動部分が摩耗するたびにロール装置全体を交換し
たのではメッキ作業のコストが増大するからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摺動
構造物の摺動部分を上記の耐蝕性耐熱合金で構成して
も、金属溶湯中で用いた場合、摺動部分の摩耗速度は大
きく、例えば、上記の摺動リングの場合は、約１週間で
新しいものと交換しなければならず、メッキ作業のコス
トを増大させる原因となっていた。

【０００８】又、サイアロン等のセラミックスで摺動
リングを構成した場合、かじりが発生したり、ハンドリ
ング時や熱的な衝撃を受けた場合に、破損することも多
々あった。又、軸２８、３０を構成する摺動リング３４
と軸本体３３の材質が異なるため、両者の熱膨張係数も
異なり、軸本体３３の熱膨張係数が摺動リング３４の熱
膨張係数よりも大きいため、熱応力により摺動リング３
４が破損するという問題があった。

【０００９】本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、耐蝕性、耐熱性、
耐熱衝撃性を有する他、特に優れた高温耐摩耗性を有
し、安定かつ滑らかな摺動を行うことができる摺動構造
物、摺動リングと軸本体との熱膨張係数が異なっていて
も、摺動リングと軸本体が空回りを起こしたり、摺動リ
ングが破損することのない摺動構造物を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれ
ば、軸受けと、上記軸受けに設けた軸孔内をを相対的に
回転する軸を有する摺動構造物であって、上記軸が、周
方向に溝を有する軸本体と、上記溝にはめ込まれた摺動
リングとから成り、上記摺動リングは、軸本体とは熱膨
張係数の異なる材料にて構成されるとともに、その周方
向に３以上、８以下の断片に分割され、上記摺動リング
及び溝を、回転軸を含む平面で切断した場合の断面形状
が、上記軸の外周側を上底とした、ほぼ同寸法の台形で
ある摺動構造物が提供される。上記の摺動構造物におい
て、摺動リングの分割面は、回転軸と１点でのみ交わる
ことが好ましい。又、上記台形の底角の大きさが３０°
以上、８０°以下であることが好ましい。さらに、上記
の摺動構造物において、上記摺動リングを回転軸を含む
平面で切断した場合の断面形状の軌跡の少なくとも１つ
が、回転軸を含む他の平面で切断した場合の断面形状の
軌跡と異なることが好ましい。

【００１１】又、本発明によれば、軸受けと、上記軸
受けに設けた軸孔内をを相対的に回転する軸を有する摺
動構造物であって、上記軸が、周方向に溝を有する軸本
体と、上記溝にはめ込まれた摺動リングとから成り、上
記摺動リングは、上記軸本体とは熱膨張係数の異なる材
料にて構成され、上記摺動リングを回転軸を含む平面で
切断した場合の断面形状の軌跡の少なくとも１つが、回
転軸を含む他の平面で切断した場合の断面形状の軌跡と
異なる摺動構造物が提供される。

【００１２】上記又は前記の摺動構造物において、摺
動リング及び軸孔内壁はＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳ
ｉＣ系複合材料から成ることが好ましい。

【００１３】さらに本発明によれば、金属溶湯中にお
いて使用される摺動構造物であって、少なくともその摺
動部分がＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料
から成る摺動構造物が提供される。上記の摺動構造物
は、軸受けと、上記軸受けに設けた軸孔内をを相対的に
回転する軸を有するものであってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第一の摺動構造物は、
図１に示すように、軸受け５１と、軸受け５１に設けた
軸孔４０内を相対的に回転する軸４１を有し、上記軸４
１が、周方向に溝４２を有する軸本体４３と、上記溝４
２にはめ込まれた摺動リング４４とから構成され、上記
摺動リング４４は、軸本体４３とは熱膨張係数の異なる
材料にて構成されるとともに、その周方向に３以上、７
以下の断片４５に分割され、上記摺動リング４４及び溝
４２を、回転軸４６を含む平面で切断した場合の断面形
状が、上記軸４１の外周側を上底とした、ほぼ同寸法の
台形である。

【００１５】摺動リング４４をその周方向に分割した
のは、摺動リング４４を構成する材料の熱膨張係数が、
軸本体４３を構成する材料の熱膨張係数よりも小さい場
合であっても、摺動リング４４が破損するのを防止する
ためである。尚、３以上、７以下の断片４５に分割する
こととしたのは、２分割では摺動リング４４の破損を防
止しきれず、８以上の断片に分割すると摺動リングを軸
本体に取り付ける場合の作業が煩雑になり、作業効率が
低下するからである。

【００１６】又、軸４１に周方向に走る溝４２を設
け、摺動リング４４をその溝にはめ込むとともに、摺動
リング４４及び溝４２を、回転軸４６を含む平面で切断
した場合の断面形状を、軸４１の外周側を上底とした、
ほぼ同寸法の台形としたのは、軸４１が回転する際に、
遠心力で摺動リング４４を構成する各断片が溝から離脱
するのを防止するためである。「ほぼ同寸法の台形」と
は、摺動リングと溝４２の壁との間に０．１〜０．５ｍ
ｍ程度のクリアランスを設ける場合を意味する。

【００１７】上記の台形の底角の大きさは、摺動リン
グ４４の厚みとの関係で定められるが、一般的には３０
°以上、８０°以下であることが好ましく、４５°以
上、６０°以下であることがより好ましい。３０°未満
の場合は、摺動リング４４の辺縁部の厚みが小さくなり
すぎるため、摺動リング４４が破損しやすくなるからで
あり、８０°を越える場合は、摺動リング４４が溝４２
から離脱しやすくなるからである。

【００１８】上記の摺動構造物において、摺動リング
の分割面５３は、図２に示すように、回転軸４６と１点
５４でのみ交わることが好ましい。このようにすること
により摺動リング外周面上の分割線４７が、摺動リング
４４の回転方向に対して斜めに配向するため、摺動リン
グ４４を構成する各断片４５間の段差による衝撃を軽減
でき、滑らかな摺動を行うことができるからである。

【００１９】尚、「軸孔内を相対的に回転する軸」と
は、軸孔４０内を軸４１自体が回転する場合のみなら
ず、軸４１が静止しており、軸孔４０が回転する場合も
含む意である。

【００２０】又、本発明の第二の摺動構造物は、図３
に示すように、軸孔４０を備えた軸受け５１（図３
（ａ）及び（ｃ）では図示せず。）と、上記軸孔４０内
を相対的に回転する軸４１を有し、上記軸４１が、周方
向に溝４２を有する軸本体４３と、上記溝４２にはめ込
まれた摺動リング４４とから構成され、上記摺動リング
４４は、軸本体４３とは熱膨張係数の異なる材料にて構
成されるとともに、摺動リング４４を回転軸４６を含む
平面で切断した場合の断面形状の軌跡４８ａの少なくと
も１つが、回転軸４６を含む他の平面で切断した場合の
断面形状の軌跡４８ａと異なるように構成される。

【００２１】このような構成とすることにより、摺動
リング４４を構成する材料の熱膨張係数が、軸本体４３
を構成する材料の熱膨張係数よりも大きい場合であって
も、摺動リング４４が空回りするのを防止でき、摺動リ
ング４４は常に軸４１に追随して回転することになる。

【００２２】このような摺動構造物の具体的な態様と
しては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、摺動リン
グ４４の一部を軸４１の長手方向に突出させる場合、即
ち、摺動リング４４を回転軸４６を含む平面で切断した
場合の断面形状のほとんどは同じ軌跡４８ｂを有する
が、一部の断面形状が、他の大多数の断面形状とは異な
る軌跡４８ａを描く場合が挙げられる。しかし、より好
ましい態様は、図３（ｃ）に示すように、摺動リング４
４の開口部の少なくとも一方を閉塞する平面５６と、回
転軸４６に垂直な平面５５とを斜めに配向させた場合で
ある。この場合、摺動リング４４の開口部の少なくとも
一方を閉塞する平面５６と、回転軸に垂直な平面５５と
の間に形成される角の大きさは５〜５０°であることが
好ましい。

【００２３】又、本発明の第三の摺動構造物は、金属
溶湯中において使用され、少なくともその摺動部分がＳ
ｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料から構成さ
れる。摺動構造物をＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ
系複合材料から構成することにより、摺動構造物に充分
な耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性を付与することがで
き、摺動構造物の寿命を延ばすことにより、メッキ作業
のコストを低減することができるとともに、より滑らか
な摺動を行うことができるため、摺動構造物の磨耗に起
因する溶融金属メッキ装置の振動を防ぐことができ、メ
ッキ製品の品質にばらつきが生じるのを防止できる。

【００２４】即ち、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料及びＳｉ
Ｃ系複合材料は、表１に示すように、従来用いられてい
たＳＣＨ１３等の耐蝕耐熱性合金やサイアロン等のセラ
ミックと同程度の耐熱性及び耐熱衝撃性を有するととも
に、これらより優れた耐磨耗性を備えるため、摺動構造
物に上記の特性を付与することができるのである。

【００２５】

【表１】

【００２６】尚、表１において、耐熱性の値は各部材
のカタログ中に記載された値である。

【００２７】又、耐熱衝撃性の値は、ヒーターにて１
５００℃に熱した試験ピース（１００ｍｍ×５０ｍｍ×
５ｍｍ）を水中に投入した際に、割れるか否かを観察す
ることにより測定した。

【００２８】又、耐磨耗性の値は、耐熱合金であるＳ
ＣＨ１３から成るリングを、アルミニウム溶湯中で２０
０ｒｐｍにて回転させ、板状試験ピースを、１０時間、
長さ５０ｍｍの線接触で５０ｋｇの負荷にて接触させた
場合の磨耗量を調べることにより測定した。

【００２９】本発明において、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合
材料」とは、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本骨格をＳ
ｉ−ＳｉＣ系材料からなるマトリックスが取り巻いた構
成を有する材料をいう。

【００３０】より具体的には、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合
材料」とは、５５重量％〜７５重量％の炭素と、１重量
％〜１０重量％の珪素と、１０重量％〜５０重量％の炭
化珪素とから構成され、少なくとも炭素繊維の束と炭素
繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが層方向に配向
しつつ三次元的に組み合わされ、互いに分離しないよう
に一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体
中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているＳｉ−Ｓ
ｉＣ系材料からなるマトリックスとを備え、０．０５〜
０．６の動摩擦係数と、０．５％〜１０％に制御された
気孔率とを有する複合材料をいう。

【００３１】ここで、「Ｃ／Ｃコンポジット」とは、
炭素繊維束の周囲に、熱可塑性樹脂等のプラスチックか
らなる柔軟な被膜を形成して得た、柔軟性中間材である
プレフォームドヤーンを、特開平２−８０６３９号公報
に記載されている方法によりシート状または織布状に
し、必要量を積層した後、ホットプレスで成形し得られ
た成形体、または、この成形体を焼成して得られる焼成
体をいう。尚、炭素繊維束は、炭素繊維束のマトリック
スとして作用する粉末状のバインダーであって、焼成後
には炭素繊維の束に対して遊離炭素となるピッチ、コー
クス類を包含させ、さらに必要に応じてフェノール樹脂
粉末等を含有させることによって調製する。

【００３２】Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料の基本骨格とし
て用いられるＣ／Ｃコンポジットとしては、直径が１０
μｍ前後の炭素繊維を、通常、数百本〜数万本束ねて形
成した繊維束（ヤーン）を熱可塑性樹脂で被覆して柔軟
性糸状中間材とし、これを特開平２−８０６３９号公報
に記載されている方法によりシート状にしたものを二次
元または三次元方向に配列して一方向シート（ＵＤシー
ト）若しくは各種クロスとしたり、又は上記シートやク
ロスを積層することにより、所定形状の予備成形体（繊
維プリフォーム）とし、次いでこの予備成形体の繊維束
の外周に形成されている有機物からなる熱可塑性樹脂等
の被膜を焼成することにより炭化除去したものが使用さ
れる。

【００３３】尚、本明細書においては、参考のために
特開平２−８０６３９号公報の記載を引用する。本発明
に於いて使用されるＣ／Ｃコンポジットは、上記のヤー
ン中の炭素繊維以外の炭素成分は、好ましくは炭素粉末
であり、特に好ましくは黒鉛化した炭素粉末である。

【００３４】又、「Ｓｉ−ＳｉＣ系材料」とは、未反
応の状態で残存する珪素からなる珪素相からほぼ純粋な
炭化珪素に至るまでの、いくつかの相異なる相を含む材
料をいい、典型的には珪素相と炭化珪素相から成るが、
炭化珪素相には、珪素の含有量が傾斜的に変化している
ＳｉＣ共存相を含んでもよい。従って、Ｓｉ−ＳｉＣ系
材料とは、このようにＳｉ−ＳｉＣ系列において、炭素
の濃度として、０ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％までの範囲
以内で含まれてる材料の総称である。

【００３５】本発明に用いる「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材
料」は、ヤーンの表面から離れるのに従って珪素の含有
比率が上昇する傾斜組成を有するマトリックスを有する
ことが好ましい。又、本発明に用いる「Ｓｉ−ＳｉＣ系
複合材料」において、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本
骨格は、炭素繊維から構成される複数のヤーン配列体を
特定方向に積層して成るヤーン集合体から成り、各ヤー
ン配列体はそれぞれ特定本数の炭素繊維を束ねて構成し
たヤーンをほぼ平行に二次元的に配列したものであるこ
とが好ましい。

【００３６】図７に「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」の一
例を示す。図８（ａ）は図７のＩＩａ−ＩＩａ線断面図
であり、図８（ｂ）は図７のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図で
ある。Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料７の骨格は、ヤーン集合
体６によって構成されている。ヤーン集合体６は、ヤー
ン配列体１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆを上下方
向に積層してなる。各ヤーン配列体においては、各ヤー
ン３どうしが平行になるようにかつ二次元的に配列され
ている。上下方向に隣り合う各ヤーン配列体における各
ヤーンの長手方向は、直交している。即ち、各ヤーン配
列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅの各ヤーン２Ａの長手方向は、互
いに平行であり、かつ各ヤーン配列体１Ｂ、１Ｄ、１Ｆ
の各ヤーン２Ｂの長手方向に対して直交している。各ヤ
ーンは、炭素繊維と、炭素繊維以外の炭素成分とからな
る繊維束３からなる。ヤーン配列体が積層されることに
よって、三次元格子形状のヤーン集合体６が構成され
る。各ヤーンは、後述するような加圧成形工程の間に押
しつぶされ、略楕円形になっている。

【００３７】各ヤーン配列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅにおい
ては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリックス８Ａ
が充填されており、各マトリックス８Ａはヤーン２Ａの
表面に沿ってそれと平行に延びている。各ヤーン配列体
１Ｂ、１Ｄ、１Ｆにおいては、隣り合う各ヤーンの間隙
には、マトリックス８Ｂが充填されており、各マトリッ
クス８Ｂは、ヤーン２Ｂの表面に沿ってそれと平行に延
びている。本例では、マトリックス８Ａ、８Ｂは、それ
ぞれ、各ヤーンの表面を被覆する炭化珪素相４Ａ、４Ｂ
と、炭化珪素相４Ａ、４Ｂよりも炭素の含有割合が少な
いＳｉ−ＳｉＣ系材料相５Ａ、５Ｂからなっている。炭
化珪素相中にも珪素を一部含有していてもよい。また、
本例では、上下方向に隣接するヤーン２Ａと２Ｂとの間
にも、炭化珪素相４Ａ、４Ｂが生成している。各マトリ
ックス８Ａと８Ｂとは、それぞれヤーンの表面に沿って
細長く、好ましくは直線状に延びており、各マトリック
ス８Ａと８Ｂとは互いに直交している。そして、ヤーン
配列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅにおけるマトリックス８Ａと、
これに直交するヤーン配列体１Ｂ、１Ｄ、１Ｆにおける
マトリックス８Ｂとは、それぞれヤーン２Ａと２Ｂとの
間隙部分で連続している。この結果、マトリックス８
Ａ、８Ｂは、全体として、三次元格子を形成している。

【００３８】Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料は、例えば平成
１０年９月４日付出願の特願平１０−２６７４６２号に
開示された下記の方法にて製造することができる。即
ち、炭素繊維の束に対して、最終的にマトリックスとな
る粉末状のバインダーピッチ、コークス類を包含させ、
更に必要に応じてフェノール樹脂粉末等を含有させるこ
とによって、炭素繊維束を作製する。炭素繊維束の周囲
に、熱可塑性樹脂等のプラスチックから成る柔軟な被膜
を形成し、柔軟性中間材料を得る。この柔軟性中間材料
を、ヤーン状にし（特願昭６３−２３１７９１号明細
書）、必要量を積層した後、ホットプレスで３００〜２
０００℃、常庄〜５００ｋｇ／ｃｍ²の条件下で成形す
ることによって、成形体を得る。または、この成形体
を、必要に応じて７００〜１２００℃で炭化させ、１５
００〜３０００℃で黒鉛化して、焼結体を得る。

【００３９】炭素繊維は、石油ピッチ若しくはコール
タールピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調整、溶融紡
糸、不融化及び炭素化して得られるピッチ系炭素繊維並
びにアクリロニトリル（共）重合体繊維を耐炎化及び炭
素化して得られるＰＡＮ系炭素繊維のいずれのものでも
よい。

【００４０】マトリックスの形成に必要な有機バイン
ダーとしては、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂及びタール、ピッチ等が用いられるが、これら
はコークス類、金属、金属化合物、無機及び有機化合物
等を含んでいてもよい。有機バインダーの一部が炭素源
となる場合もある。

【００４１】次いで、上記のように作製された成形体
又は焼結体とＳｉとを、１１００〜１４００℃の温度
域、炉内圧０．１〜１０ｈＰａで１時間以上保持する。
好ましくは、この際、成形体又は焼結体とSiの合計重量
１ｋｇ当たり０．１ＮＬ（ノルマルリットル：１２００
℃、圧力０．１ｈＰａの場合、５０６５リットルに相
当）以上の不活性ガスを流しつつ、成形体又は焼結体表
面にＳｉ−ＳｉＣ層を形成する．次いで、温度１４５０
〜２５００℃に昇温して前記成形体又は焼結体の開気孔
内部へＳｉ−ＳｉＣ系材料を溶融、含浸成形させる。
又、この過程において、成形体を用いた場合は、前記成
形体の焼成も行われ、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料が生成す
る。Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料全体における、Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ系材質の濃度傾斜の調節は、成形体又は焼結体の開気
孔率及びその細孔径により行う。

【００４２】又、本発明において、「ＳｉＣ系複合材
料」とは、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本骨格をＳｉ
−ＳｉＣ系材料からなるマトリックスが取り巻いた構成
を有する材料をいう。

【００４３】より具体的には、「ＳｉＣ系複合材料」
とは、炭化珪素と炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分と
から構成され、骨格部と骨格部の周囲に形成されたマト
リックスとからなる構造を有するＳｉＣ−Ｃ／Ｃコンポ
ジット複合材料であって、炭化珪素の少なくとも５０％
はβ型で、骨格部は、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成
分により形成されており、その骨格部の一部分には炭化
珪素が存在していてもよく、マトリックスは、炭化珪素
により形成され、前記マトリックスと前記骨格部とは一
体的に形成されており、かつ、前記複合材料は０．５％
〜５％の気孔率と二山型の平均気孔径の分布を有する複
合材料をいう。ＳｉＣ系複合材料の動摩擦係数は０．０
５〜０．６であることが好ましく、又、大気中で１０℃
／分の割合で昇温したときに５％重量減少が生じる温度
が６００℃以上であることが好ましい。

【００４４】ここで「Ｃ／Ｃコンポジット」について
は、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」の場合と同様である。

【００４５】ＳｉＣ系複合材料は、骨格部がＣ／Ｃコ
ンポジットであるため、その一部にＳｉＣが形成されて
いても、各炭素繊維の構造が破壊されることなく保持さ
れているために炭素繊維が炭化珪素化により短繊維化す
ることがなく、原料であるＣ／Ｃコンポジットの有する
機械的強度がほぼ保持されるか、炭化珪素化により増大
するという大きな特徴を有している。しかも、ヤーン集
合体中で隣り合うヤーンの間に、ＳｉＣ系材料からなる
マトリックスが形成された複合構造を有している。この
点で、上記のＳｉ−ＳｉＣ系複合材料とは異なる。な
お、この材料は、平成１１年２月９日付出願の特願平１
１−３１９７９号に開示された方法により製造すること
ができる。従って、特願平１１−３１９７９号の内容を
ここに引用する。

【００４６】ここで、「ＳｉＣ系材料」とは、炭素と
の結合度を異にする炭化珪素を含有する材料をいい、Ｃ
／Ｃコンポジットに金属珪素を含浸させることにより製
造できる。その際、金属珪素はコンポジット内の炭素繊
維を構成する炭素原子および／または炭素繊維の表面に
残存している遊離炭素原子と反応し、一部が炭化される
ために、Ｃ／Ｃコンポジットの最表面や炭素繊維からな
るヤーンとヤーンとの間には、一部炭化された珪素が生
成し、かくして上記のヤーンとヤーンとの間には炭化珪
素からなるマトリックスが形成される。

【００４７】このマトリックスにおいては、極微量の
珪素と炭素とが結合した炭化珪素質の相から、純粋な炭
化珪素結晶相に至るまで、いくつかの相異なる相を含み
うる。しかし、このマトリックスには、Ｘ線による検出
限界（０．３重量％）以下の金属珪素しか含まれない。
つまり、このマトリックスは、典型的には炭化珪素相か
らなるが、炭化珪素相には、珪素の含有量が傾斜的に変
化しているＳｉＣ質相を含みうる。従って、ＳｉＣ系材
料とは、このようなＳｉＣ系列において、炭素の濃度と
して、少なくとも０．０１ｍｏｌ％以上から５０ｍｏｌ
％までの範囲以内で含まれてる材料の総称である。又、
ＳｉＣ系複合材料は、マトリックスが骨格部表面から離
れるに従って、珪素の含有比率が上昇する傾斜組成を有
していてもよい。なお、炭素濃度を０．０１ｍｏｌ％未
満に制御するには、Ｃ／Ｃコンポジット中の遊離炭素の
量との関係で、添加する金属珪素の量の厳密な計量が要
求され、又、後述する最終工程での温度管理が複雑にな
るため実際的ではない。従って、理論的には、炭素濃度
を０．００１ｍｏｌ％程度まで制御することは可能であ
る。

【００４８】「ＳｉＣ系複合材料」の骨格部は基本的
には図７に示した「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」と同様で
ある。従って、図７を「ＳｉＣ系複合材料」の一例を示
したものとして説明する。又、図７を「ＳｉＣ系複合材
料」の骨格部とみなした場合のＩＩａ−ＩＩａ線断面図
を図９（ａ）に、ＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図を図９（ｂ）
に示す。

【００４９】ＳｉＣ系複合材料１７の骨格は、Ｓｉ−
ＳｉＣ系複合材料の骨格と同様に、ヤーン集合体１６に
よって構成されている。ヤーン集合体１６は、ヤーン配
列体１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ
を上下方向に積層してなる。各ヤーン配列体において
は、各ヤーン１３が二次元的に配列されており、各ヤー
ンの長手方向がほぼ平行である。上下方向に隣り合う各
ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向は、直交して
いる。すなわち、各ヤーン配列体１１Ａ、１１Ｃ、１１
Ｅの各ヤーン１２Ａの長手方向は、互いに平行であり、
かつ各ヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆの各ヤーン
１２Ｂの長手方向に対して直交している。各ヤーンは、
炭素繊維と、炭素繊維以外の炭素成分とからなる繊維束
１３からなる。ヤーン配列体が積層されることによっ
て、三次元格子形状のヤーン集合体１６が構成される。
各ヤーンは、後述するような加圧成形工程の間に押しつ
ぶされ、やや楕円形になっている。

【００５０】各ヤーン配列体１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｅ
においては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリック
ス１８Ａが充填されており、各マトリックス１８Ａはヤ
ーン１２Ａの表面に沿ってそれと平行に延びている。各
ヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆにおいては、隣り
合う各ヤーンの間隙には、マトリックス１８Ｂが充填さ
れており、各マトリックス１８Ｂは、ヤーン１２Ｂの表
面に沿ってそれと平行に延びている。図９（ａ）および
図９（ｂ）に示したように、マトリックス１８Ａ、１８
Ｂは、それぞれ、各ヤーンの表面を被覆する炭化珪素相
１４からなっている。炭化珪素相の一部は、小突起部１
９として表面に突出するか、あるいは、複合部材の内部
においては、炭素繊維層に突出していてもよい。この様
な小突起部の内部には、中央値が約１００μｍの孔径を
有する気孔（空隙）が形成されている。なお、この小突
起部１９は、殆どが原料のＣ／Ｃコンポジットの炭素繊
維以外の炭素成分からなるマトリックスの跡に沿って形
成されるので、ヤーンとヤーンとの間隔および／または
ヤーン配列体とヤーン配列体との間隔を適宜選択するこ
とにより、単位面積当たりの小突起部１９の密度を調整
することが可能である。隣接するヤーン１２Ａと１２Ｂ
との間にも、炭化珪素相１４が形成されていてもよい。

【００５１】各マトリックス１８Ａと１８Ｂとは、そ
れぞれヤーンの表面に沿って細長く、好ましくは直線状
に延びており、各マトリックス１８Ａと１８Ｂとは互い
に直交している。そして、ヤーン配列体１１Ａ、１１
Ｃ、１１Ｅにおけるマトリックス１８Ａと、これに直交
するヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆにおけるマト
リックス１８Ｂとは、それぞれヤーン１２Ａと１２Ｂと
の間隙部分で連続している。この結果、マトリックス１
８Ａ、１８Ｂは、全体として、三次元格子を形成してい
る。

【００５２】ＳｉＣ系複合材料は、例えば平成１１年
２月９日付出願の特願平１１−３１９７９号に開示され
た下記の方法にて製造することができる。即ち、Ｓｉ−
ＳｉＣ系複合材料の場合と同様に製造した炭素繊維から
成る成形体または焼成体と金属珪素とを、１１００〜１
４００℃の温度域、炉内圧０．１〜１０ｈＰａで１時間
以上保持する。保持時間は、種々の要因により変動しう
るが、無機ポリマーないし無機物のセラミックス化への
変化に伴うＣＯ等の発生ガスを焼成雰囲気より除去し、
また大気中のＯ₂等による外部からの焼成雰囲気の汚染
を防止するに充分な時間であればよい。また、この際、
成形体または焼成体と珪素の合計重量１ｋｇ当たり０．
１ＮＬ（ノルマルリットル：１２００℃、圧力０．１ｈ
Ｐａの場合、５０６５リットルに相当）以上の不活性ガ
スを流しつつ、成形体または焼成体表面にＳｉＣ層を形
成することが好ましい。次いで、温度１４５０〜２５０
０℃に昇温して前記成形体または焼成体の開気孔内部へ
珪素を溶融、含浸させ、先ず、ＳｉＣ系材料を形成させ
る。

【００５３】次いで、炉内温度を一旦周囲環境温度
（２０℃〜２５℃）まで冷却するか、あるいは、炉内温
度をそのまま保持しつつ、炉内圧力を約１気圧程度まで
上げ、炉内温度を１８００℃〜２８００℃に引き上げ
て、場合によっては残存していることもある金属珪素
と、既に生成している炭化珪素を炭素繊維と炭素繊維外
の炭素成分中（一部黒鉛化した炭素を含む遊離炭素と同
義である）にまで拡散させ、これら炭素と反応させる。
この場合の保持時間は１時間程度で充分である。また、
この過程において、Ｃ／Ｃコンポジットからなる成形体
を用いた場合は、前記成形体の焼成も行われ、同時にＳ
ｉＣ系複合材料が生成する。

【００５４】本発明において、第一の摺動構造物と第
二の摺動構造物を組み合わせ、図４に示すように、上記
摺動リング４４をその周方向に分割し、摺動リング４４
及び溝４２を、回転軸を含む平面で切断した場合の断面
形状を、上記軸４１の外周側を上底とした、ほぼ同寸法
の台形とし、さらに、摺動リング４４の開口部の少なく
とも一方を閉塞する平面と、回転軸４６に垂直な平面と
を斜めに配向させれば、摺動リング４４の破損及び溝４
２からの離脱を防止できるとともに、摺動リング４４と
軸４１の空回りを防ぐこともできる。又、本発明の第一
の摺動構造物若しくは第二の摺動構造物又は第一の摺動
構造物と第二の摺動構造物を組み合わせた、例えば図４
に示す摺動構造物において、少なくとも摺動リング４４
及び軸受けに設けた軸孔内壁をＳｉ−ＳｉＣ系複合材料
又はＳｉＣ系複合材料から構成すれば、これらの摺動構
造物に優れた耐磨耗性を付与することができるため、摺
動構造物の寿命を延ばすことができるとともに、より滑
らかな摺動を行うことができる。

【００５５】本発明の摺動構造物は、金属溶湯中で使
用される摺動構造物、例えば溶融金属メッキ装置に設け
たシンクロール装置、サポートロール装置等のロール装
置に好適に用いることができる。

【００５６】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いてさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。

【００５７】（実施例１）図１に示すように、摺動リ
ング４４が周方向に３個の断片４５に分割された軸４１
を備えたシンクロール装置及びサポートロール装置を有
する溶融金属メッキ装置を用いて鋼ストリップにアルミ
ニウムメッキを施し、摺動リング４４の破損、溝４２か
らの離脱について調べた。

【００５８】摺動リング４４は軸４１に設けた溝４２
にはめ込まれており、摺動リング４４及び溝４２を、回
転軸を含む平面で切断した場合の断面形状は、上記軸４
１の外周側を上底とした台形とした。摺動リング４４と
溝４２の壁との間には０．１〜０．５ｍｍのクリアラン
スを設けた。

【００５９】シンクロール装置に用いた摺動リング４
４を切断した場合の台形の二つの底角の大きさは共に４
５°とし、上底及び下底の長さはそれぞれ２０ｍｍ、３
４ｍｍ、高さは６ｍｍとした。摺動リング４４の内径及
び外径はそれぞれ９９ｍｍ、１１３ｍｍとし、軸４１の
径は９９ｍｍとした。又、シンクロールの大きさは直径
４００ｍｍ、幅１０００ｍｍとした。

【００６０】上記摺動リング４４は、図２に示すよう
に、摺動リング外周面上の分割線４７が、摺動リング４
４の回転方向に対して５°で配向するように分割した。
シンクロール、サポートロール、軸本体は熱膨張率が１
８５×１０^-6／℃であるＳＣＨ１３から構成し、摺動リ
ング４４は熱膨張率が１８、５×１０^-6／℃であるＳＣ
Ｈ１３から構成した。又、軸受けに設けた軸孔の内壁に
はＳｉ−ＳｉＣ系複合材料から成る層を設けた。

【００６１】溶融金属メッキ装置２１は、図５に示す
ように、上記のシンクロール装置２４、サポートロール
装置２５及びワイピングノズル２６とから構成し、約７
００℃のアルミニウム溶湯２２を満たしたメッキ槽２３
に浸漬した状態で使用した。

【００６２】５日間の間、溶融金属メッキ装置２１を
稼働させた後、摺動リング４４の破損、溝４２からの離
脱の有無を目視にて調べた。

【００６３】（実施例２）図３（ｃ）に示すように、
摺動リング４４の開口部を閉塞する平面５６と、回転軸
４６に垂直な平面５５によって形成される角の大きさが
４５°となるようにした軸４１を備えたシンクロール装
置及びサポートロール装置を有する溶融金属メッキ装置
を用いて鋼ストリップにアルミニウムメッキを施し、摺
動リング４４と軸４１との空回りについて調べた。

【００６４】摺動リング４４は軸４１に設けた溝４２
にはめ込まれており、軸４１の径、シンクロール及びサ
ポートロールの直径は実施例１と同じとした。シンクロ
ール装置に用いる摺動リング４４の内径及び外径はそれ
ぞれ９９ｍｍ、１１３ｍｍとし、摺動リング４４の厚さ
及び幅はそれぞれ６ｍｍ、８０ｍｍとした。サポートロ
ール装置に用いる摺動リング４４の内径及び外径はそれ
ぞれ１２０ｍｍ、１４０ｍｍとし、摺動リング４４の厚
さ及び幅はそれぞれ１００ｍｍ、１０ｍｍとした。

【００６５】シンクロール、サポートロール、軸本体
は熱膨張率が１８５×１０^-6／℃であるＳＣＨ１３から
構成し、摺動リング４４は熱膨張率が１８、５×１０^-6
／℃であるＳＣＨ１３から構成した。又、軸受けに設け
た軸孔の内壁にはＳｉ−ＳｉＣ系複合材料から成る層を
設けた。

【００６６】上記のシンクロール装置２４、サポート
ロール装置２５及びワイピングノズル２６とから構成し
た図５に示す溶融金属メッキ装置２１を用いて実施例１
と同様に５日間の間、溶融金属メッキ装置２１を稼働さ
せ、摺動リング４４と軸４１との空回りの有無を調べ
た。結果を表２に示す。

【００６７】（実施例３）図４に示すように、摺動リ
ング４４をその周方向に３個の断片４５に分割し、摺動
リング４４及び溝４２を、回転軸を含む平面で切断した
場合の断面形状を、上記軸４１の外周側を上底とした台
形とし、さらに、摺動リング４４の開口部を閉塞する平
面と、回転軸に垂直な平面によって形成される角の大き
さが３０°となるようにした軸４１を備えたシンクロー
ル装置及びサポートロール装置を有する溶融金属メッキ
装置を用いて鋼ストリップにアルミニウムメッキを施
し、摺動リング４４の破損、溝４２からの離脱、摺動リ
ング４４と軸４１との空回り、摺動リングの磨耗量につ
いて調べた。

【００６８】摺動リング４４は軸４１に設けた溝４２
にはめ込まれており、摺動リング４４と溝４２の壁との
間には０．１〜０．５ｍｍのクリアランスを設けた。

【００６９】シンクロール装置に用いた摺動リング４
４を切断した場合の台形の二つの底角の大きさは共に４
５°とし、上底及び下底の長さはそれぞれ８０ｍｍ、１
００ｍｍ、高さは１０ｍｍとした。摺動リング４４の内
径及び外径はそれぞれ１０５ｍｍ、１３５ｍｍとし、軸
４１の径は９９ｍｍとした。又、シンクロールの寸法は
実施例１と同じとした。

【００７０】上記摺動リング４４は、摺動リング外周
面上の分割線４７が、摺動リング４４の回転方向に対し
て５°で配向するように分割した。

【００７１】又、軸受けに設けた軸孔の内壁にはＳｉ
−ＳｉＣ系複合材料から成る層を設け、摺動リングはＳ
ｉ−ＳｉＣ系複合材料から構成した。

【００７２】上記のシンクロール装置２４、サポート
ロール装置２５及びワイピングノズル２６とから構成し
た図５に示す溶融金属メッキ装置２１を用いて実施例１
と同様に５日間の間、溶融金属メッキ装置２１を稼働さ
せ、実施例１と同様に摺動リング４４の破損、溝４２か
らの離脱、摺動リング４４と軸４１との空回りについて
調べた。又、稼働終了後の摺動リングの高さの減り具合
を測定することにより摺動リングの磨耗量について調べ
た。結果を表２に示す。

【００７３】（比較例１）摺動リング及び溝を回転軸
を含む平面で切断した場合の断面形状を正方形とした点
を除いては実施例１と同様のシンクロール装置及びサポ
ートロール装置を有する溶融金属メッキ装置を用いて実
施例１と同様に鋼ストリップにアルミニウムメッキを施
し、実施例１と同様に摺動リングの破損、溝からの離脱
について調べた。結果を表２に示す。

【００７４】（比較例２）摺動リングの開口部のそれ
ぞれを閉塞する平面と、回転軸に垂直な平面によって形
成される角の大きさが０°となるようにした点を除いて
は実施例２と同様の軸を備えたシンクロール装置及びサ
ポートロール装置を有する溶融金属メッキ装置を用いて
実施例２と同様に鋼ストリップにアルミニウムメッキを
施し、実施例２と同様に摺動リングと軸との空回りにつ
いて調べた。結果を表２に示す。

【００７５】（比較例３及び４）軸受けに設けた軸孔
の内壁にＳＣＨ１３（比較例３）又はサイアロン（比較
例４）から成る層を設け、摺動リングをＳＣＨ１３（比
較例３）又はサイアロン（比較例４）から構成した点を
除いては実施例３と同様のシンクロール装置及びサポー
トロール装置を有する溶融金属メッキ装置を用いて実施
例３と同様に鋼ストリップにアルミニウムメッキを施
し、実施例３と同様に摺動リングの磨耗量について調べ
た。結果を表２に示す。尚、比較例４においては、溶融
金属メッキ装置を金属溶湯に入れた際に、熱衝撃により
摺動リングが破損したため、磨耗量の測定はできなかっ
た。

【００７６】

【表２】

【００７７】

【発明の効果】本発明の第一の摺動構造物において
は、摺動リングが周方向に分割されているため、摺動リ
ングの熱膨張係数が、軸本体の熱膨張係数よりも小さい
場合であっても、金属溶湯中において摺動リングが破損
することがなく、又、遠心力で摺動リングを構成する各
断片が溝から離脱することもない。

【００７８】又、本発明の第二の摺動構造物を用いれ
ば、摺動リングの熱膨張係数が、軸本体の熱膨張係数よ
りも大きい場合であっても、金属溶湯中において摺動リ
ングが空回りするのを防止できる。

【００７９】又、本発明の第三の摺動構造物は、摺動
部分がＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料か
ら構成されるため、充分な耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩耗
性を有し、従来の摺動構造物に比べ著しく寿命が長いた
め、より滑らかな摺動を行うことができる。従って、メ
ッキ作業のコストを低減することができるとともに、摺
動構造物の磨耗に起因する溶融金属メッキ装置の振動を
防ぐことができ、メッキ製品の品質にばらつきが生じる
のを防止できる。

【００８０】即ち、本発明の第一、第二又は第三の摺
動構造物を単独で、又はそれぞれの摺動構造物の特徴を
組み合わせて用いれば、金属溶湯中において良好な摺動
を確保することができるため、本発明の摺動構造物は、
例えば溶融金属メッキ装置に設けたシンクロール装置、
サポートロール装置等のロール装置として好適に用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摺動構造物の一例を示す（ａ）模式
図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図及び（ｃ）（ａ）の
Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図２】摺動リングの分割方法の一例を示す模式図で
ある。

【図３】本発明の摺動構造物の（ａ）他の例を示す斜
視図、（ｂ）断面形状の軌跡を示す模式図及び（ｃ）さ
らに他の例を示す斜視図である。

【図４】（ａ）本発明の摺動構造物のさらに他の例を
示す模式図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）
（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】溶融金属メッキ装置の一例を示す模式図であ
る。

【図６】従来の摺動構造物の一例を示す模式図であ
る。

【図７】Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料の骨格の一例を示す
斜視図である。

【図８】（ａ）図７のＩＩａ−ＩＩａ線断面図及び
（ｂ）図７のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。

【図９】図７をＳｉＣ系複合材料の骨格の一例を示す
斜視図とみなした場合の（ａ）図７のＩＩａ−ＩＩａ線
断面図及び（ｂ）図７のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ヤーン配列体、２…ヤーン、３…繊維束、４…炭化
珪素相、５…Ｓｉ−ＳｉＣ系材料相、６…ヤーン集合
体、７…Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料、８…マトリックス、
１１…ヤーン配列体、１２…ヤーン、１３…繊維束、１
４…炭化珪素相、１５…Ｓｉ−ＳｉＣ系材料相、１６…
ヤーン集合体、１７…ＳｉＣ系複合材料、１８…マトリ
ックス、１９…小突起部、２１…溶融金属メッキ装置、
２２…金属溶湯、２３…メッキ槽、２４…シンクロール
装置、２５…サポートロール装置、２６…ワイピングノ
ズル、２７…シンクロール、２８…軸、２９…サポート
ロール、３０…軸、３１…鋼ストリップ、３２…耐蝕性
耐熱合金又はサイアロンから成る層、３３…軸本体、３
４…摺動リング、４０…軸孔、４１…軸、４２…溝、４
３…軸本体、４４…摺動リング、４５…断片、４６…回
転軸、４７…分割線、４８、４９…断面形状の軌跡、５
０…軸受け、５１…軸受け、５２…摺動構造物、５３…
摺動リングの分割面、５５…回転軸に垂直な平面、５６
…摺動リングの開口部を閉塞する平面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J011 AA08 AA20 CA01 DA01 PA03 QA07 SB01 SB20 3J103 CA25 DA01 FA01 FA11 FA13 FA26 GA02 GA52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受けと、該軸受けに設けた軸孔内を相
対的に回転する軸を有する摺動構造物であって、該軸が、周方向に溝を有する軸本体と、該溝にはめ込ま
れた摺動リングとから成り、該摺動リングは、該軸本体とは熱膨張係数が異なる材料
にて構成されるとともに、その周方向に３以上、８以下
の断片に分割され、該摺動リング及び該溝を、回転軸を含む平面で切断した
場合の断面形状が、該軸の外周側を上底とした、ほぼ同
寸法の台形であることを特徴とする摺動構造物。
【請求項２】該摺動リングの分割面が、回転軸と１点
でのみ交わる請求項１に記載の摺動構造物。
【請求項３】該台形の底角の大きさが３０°以上、８
０°以下である請求項１又は２に記載の摺動構造物。
【請求項４】軸受けと、該軸受けに設けた軸孔内を相
対的に回転する軸を有する摺動構造物であって、該軸が、周方向に溝を有する軸本体と、該溝にはめ込ま
れた摺動リングとから成り、該摺動リングは、該軸本体とは熱膨張係数の異なる材料
にて構成され、該摺動リングを回転軸を含む平面で切断した場合の断面
形状の軌跡の少なくとも１つが、回転軸を含む他の平面
で切断した場合の断面形状の軌跡と異なることを特徴と
する摺動構造物。
【請求項５】該摺動リングを回転軸を含む平面で切断
した場合の断面形状の軌跡の少なくとも１つが、回転軸
を含む他の平面で切断した場合の断面形状の軌跡と異な
る請求項１、２又は３に記載の摺動構造物。
【請求項６】該摺動リングの開口部の少なくとも一方
を閉塞する平面と、回転軸に垂直な平面とが斜めに配向
する請求項４又は５に記載の摺動構造物。
【請求項７】該摺動リングの開口部の少なくとも一方
を閉塞する平面と、回転軸に垂直な平面との間に形成さ
れる角の大きさが５°以上である請求項６に記載の摺動
構造物。
【請求項８】少なくとも該摺動リング及び該軸孔の内
壁がＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料から
成る請求項１〜７のいずれか１項に記載の摺動構造物。
【請求項９】金属溶湯中において使用される摺動構造
物であって、少なくともその摺動部分がＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又は
ＳｉＣ系複合材料から成ることを特徴とする摺動構造
物。
【請求項１０】軸受けと、該軸受けに設けた軸孔内を
相対的に回転する軸を有する請求項９に記載の摺動構造
物。
【請求項１１】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料が、５５重
量％〜７５重量％の炭素と、１重量％〜１０重量％の珪
素と、１０重量％〜５０重量％の炭化珪素とから構成さ
れ、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分
とを含有するヤーンが層方向に配向しつつ三次元的に組
み合わされ、互いに分離しないように一体化されている
ヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤ
ーンの間に充填されているＳｉ−ＳｉＣ系材料からなる
マトリックスとを備え、０．０５〜０．６の動摩擦係数
と、０．５％〜１０％に制御された気孔率とを有する請
求項８、９又は１０に記載の摺動構造物。
【請求項１２】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該マトリックスが、該ヤーンの表面に沿って生成してい
る炭化珪素相を有している請求項１１に記載の摺動構造
物。
【請求項１３】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該マトリックスが珪素からなる珪素相を有しており、こ
の珪素相と該ヤーンとの間に該炭化珪素相が生成してい
る請求項１２に記載の摺動構造物。
【請求項１４】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該マトリックスが、該ヤーンの表面から離れるに従って
珪素の含有比率が大きくなる傾斜組成を有している請求
項１１、１２又は１３のいずれか１項に記載の摺動構造
物。
【請求項１５】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該ヤーン集合体が複数のヤーン配列体を備えており、各
ヤーン配列体がそれぞれ複数の該ヤーンを略平行に二次
元的に配列することによって形成されており、該各ヤー
ン配列体が積層されることによって該ヤーン集合体が構
成されている請求項１１、１２、１３又は１４のいずれ
か１項に記載の摺動構造物。
【請求項１６】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
隣接する該ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向が
互いに交差している請求項１５に記載の摺動構造物。
【請求項１７】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該マトリックスが、該Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料中で互いに
連続することで三次元網目構造を形成している請求項１
１〜１６のいずれか１項に記載の摺動構造物。
【請求項１８】該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、
該マトリックスが該各ヤーン配列体において略平行に二
次元的に配列されており、隣り合う該各ヤーン配列体中
に生成している該マトリックスが互いに連続しており、
これによって該マトリックスが三次元格子を形成してい
る請求項１６に記載の摺動構造物。
【請求項１９】該ＳｉＣ系複合材料が、炭化珪素と炭
素繊維と炭素繊維以外の炭素成分とから構成され、骨格
部と骨格部の周囲に形成されマトリックスとからなる構
造を有し、炭化珪素の少なくとも５０％はβ型で、該骨格部は、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分により
形成されており、該骨格部の一部分には炭化珪素が存在
していてもよく、該マトリックスは、炭化珪素により形成され、該マトリックスと該骨格部とは一体的に形成されてお
り、かつ、該ＳｉＣ系複合材料が０．５％〜５％の気孔率と二山型
の平均気孔径の分布を有する請求項８、９又は１０に記
載の摺動構造物。
【請求項２０】該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
リックスが、該骨格部表面に沿って形成されている請求
項１９に記載の摺動構造物。
【請求項２１】該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
リックスの一部が一連の小突起部を形成している請求項
１９又は２０に記載の摺動構造物。
【請求項２２】該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
リックスが該骨格部表面から離れるに従って、珪素の含
有比率が上昇する傾斜組成を有している請求項１９、２
０又は２１に記載の摺動構造物。
【請求項２３】該ＳｉＣ系複合材料において、該骨格
部が、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分とからなるヤ
ーンを、少なくとも複数本ほぼ並行に二次元的に配列し
て作製したヤーン配列体を、交互に直交するように必要
数積層して作製されたものであるヤーン集合体から構成
されている請求項１９、２０、２１又は２２に記載の摺
動構造物。
【請求項２４】該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
リックスが、該ＳｉＣ系複合材料の中で互いに連続する
ことで三次元網目構造を形成している請求項１９〜２３
のいずれか１項に記載の摺動構造物。
【請求項２５】該ＳｉＣ系複合材料の動摩擦係数が
０．０５〜０．６である請求項１９〜２４のいずれか１
項に記載の摺動構造物。
【請求項２６】該ＳｉＣ系複合材料において、大気中
で１０℃／分の割合で昇温したときに５％重量減少が生
じる温度が６００℃以上である請求項１９〜２５のいず
れか１項に記載の摺動構造物。
【請求項２７】溶融金属メッキ装置に設けたロール装
置である請求項１〜２６のいずれか１項に記載の摺動構
造物。
【請求項２８】該ロール装置がシンクロール装置又は
サポートロール装置である請求項２７に記載の摺動構造
物。