JPH01193496A - 潤滑油を含有した金属−セラミックス複合摺動部材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、軸受、ライナー等に適用可能な潤滑油を含有
した金属−セラミックス複合摺動部材に関する。

（従来の技術） 従来より、潤滑油含有の摺動部材としては焼結含油軸受
がよく知られている。

しかして上記部材は、たとえばＦｅ、　Ｃｕ、　　Ｃの
粉末を混合し加圧成形して後焼結し、得た多孔質成形体
に潤滑油を含浸させたものであり、上記Ｆｅ　−Ｃｕ−
Ｃ系以外に、Ｆｅ−Ｃ系、Ｃｕ　−Ｓｎ系、Ｃｕ　−Ｓ
ｎ　−Ｃ系などもよく使用されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記の従来部材は多孔質であると共に同気孔が連続して
いるため、強度面で問題を有していた。

また混合金属粉末のうち一部成分の融点が低く、焼結時
に液相を生じる場合、多孔質となるためには同液相が未
融解の成分と反応して固相を生じ、前記液相の流出跡が
空孔として残るような成分の組合せが必要であり、成分
金属の組合せに制約がある。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
基材材質には広範囲のものが適用できると共に、優れた
強度、耐摩耗性を有するところの潤滑油含有摺動部材の
提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 以上の目的達成のために本発明の摺動部材は、網目状骨
格を有するセラミックス成形体の該骨格が形成する空隙
に金属鋳造材が浸透しており、かつ前記骨格に生ぜしめ
た多数のクランクに潤滑油が含まれてなることを発明の
構成としているのである。

（実施例） 以下本発明を第１図に示す実施例に基づいて説明する。

同図は本発明一実施例の円筒形金属−セラミックス複合
摺動部材の部分断面図であり、１が円筒形セラミックス
成形体で、同成形体１は網目状骨格２から成り立ってい
る。そして同網目状骨格２の形成する空隙には金属鋳造
材３が浸透しており、金属−セラミックス複合体４を形
成している。

５は前記骨格２に生じたクラックで、図示していないが
同クラック５には潤滑油が浸透しており、同部材の使用
に際してはこの浸透潤滑油が滲み出て自己潤滑作用をす
るのである。

前記セラミックス成形体１の材質は、耐摩耗性、耐熱性
等の必要に応じて、ＡｆｚＯｘ＋　Ｚｒ０ｚ＋　Ｂｅｄ
、　ＴｉＣ，ＳｉＣ＋　ＴｉＮ＋　ＳｉＪｍ　　等の酸
化物、ケイ化物、窒化物、ホウ化物、金属炭化物を選定
する。

このセラミックス成形体１は一般にセラミックスフオー
ムと呼ばれているもので、その一般的な製造法は、次の
通りである。すなわち、ポリウレタンを発泡させて網目
状骨格としたポリウレタンフォームに、上記セラミック
ス材のスラリーを含浸させ、次いで余剰のスラリーを除
去し、網目状骨格にセラミックス材が均一に堆積させた
ものを得る。これを乾燥後焼成することにより、セラミ
ックス成形体が容易に得られるのであり、この成形体の
空隙は完全に外部と連絡して、金属溶湯の浸透に好都合
である。

なお、前記円筒形のセラミックス成形体１は円筒形ポリ
ウレタンフォームを使用することによって容易に得られ
る。

ところで本発明におけるセラミックス成形体の空隙率は
８０〜９５％が好ましく、８０％未満では金属鋳造材溶
湯が同成形体の骨格空隙に充分浸透しないおそれがある
ためで、一方９５％を超えるとセラミックス成形体の形
成が困難であると共に潤滑油貯蔵部分が不足する。

なお、上記空隙率はポリウレタンフォームの空隙率によ
って決まり、ポリウレタンフォームは種々の空隙率のも
のが容易に得られる。

かくて得られたセラミックス成形体の骨格空隙へ浸透さ
せる金属鋳造材には要求される性質、強度等により高級
鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、鋳鋼、その他の鉄系合金鋳造材
、それに銅やアルミニウム等の非鉄合金鋳造材等も適宜
使用できる。

前記円筒形セラミックス成形体１の骨格２空隙への金属
鋳造材３溶湯の浸透には遠心力鋳造が好適である。たと
えば第２図に示すように、竪型遠心力鋳造材の金型７内
に前記セラミックス成形体１を耐火物８を介してセット
し、その上端をバンド９で固定した後、この状態で金型
７を回転させ前記鋳造材３の溶湯を注湯用樋１０を用い
てセラミックス成形体１内へ注°渇するのである。同図
中１１は回転台、１２は金型７の砂型底面である。上記
注湯に際して注湯量を多くすれば第３図に示すように、
金属−セラミックス複合体４の内面に金属鋳造材の内層
６を形成することができる。

なお、遠心力鋳造手段は例示の竪型のみならず水平型、
傾斜型等の遠心力鋳造によることも可能である。

溶湯のセラミックス成形体１への浸透を助ける手段とし
て成形体１の予熱は有効であり、予熱時の酸化等により
変質のおそれのあるときは不活性ガス中で予熱を行えば
よい。

前記遠心力鋳造の際の鋳型回転数については、Ｇ　Ｎｏ
、が大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般
にＧ　Ｎｏ、　は０２０〜Ｇ２００程度であるが、勿論
０２００以上でも浸透を大きくするのでよい。

特に、セラミックス成形体１の空隙率が小さく、浸透層
を厚くする必要のある場合はＧ　Ｎｏ、を大き（すれば
よい。

なお鋳造は遠心力鋳造に限られるべきものでなく、他の
鋳造法たとえば溶湯を鋳型中に圧入するなどの方法も可
能であり、鋳造品の形状も同筒形以外の種々の形状とす
ることもできる。

かくて鋳造により得られた金属−セラミックス複合体の
セラミックス骨格２にクラックを生ぜしめるには、該複
合体を急熱や急冷する熱処理に依ることができる。たと
えば、前記鋳造後高温で型ハラシを行なって後、急冷す
ることによって目的を達することができ、生じたクラッ
タへの潤滑油の浸透は、前記熱処理後の複合体を加圧下
で潤滑油に浸漬することによって容易に達成できる。

次に本発明の具体的実施例を掲げて説明する。

成分がＡｆ、０３．　　空隙率が８５％の円筒形セラミ
ックス成形体（外径２３０ｍ、内径１００ｍ、長さ１０
０［１１１１１）を９００°Ｃに予熱し、これを竪型遠
心力鋳造機の金型（外径２４０ｍ、長さ１００　ｍｍ　
）の内部に耐火物を介しセットして固定し、Ｇ１４０で
回転させこれに１２００°Ｃの鋳鉄溶湯５ｋｇを注湯し
たところ、この鋳鉄溶湯は前記セラミックス成形体の骨
格空隙中に１００％浸透して金属−セラミックス複合体
を形成凝固した。

次いで該複合体を高温時に金型から取り出し、８００°
Ｃの炉中で２分間保持の後水冷した。これによって前記
骨格部分に無数のクラックが生じた。

次いで上記複合体を１０気圧下で潤滑油プールに浸漬し
たところ潤滑油はセラミックス骨格の前記クラックに浸
透した。

か（て得た潤滑油含有の複合体を機械仕上により軸受部
材とし、使用したところ順調に自己潤滑作用を発揮した
。

（発明の効果） 本発明は以上の説明のように、網目状骨格を有するセラ
ミックス成形体の該骨格が形成する空隙に、金属鋳造材
溶湯を浸透凝固させたものであるから、従来の焼結多孔
体の含油摺動部材におけるような多孔質形成上の成分そ
の他粉末粒子等に対する制約もなく、基材として広い範
囲の鋳造材が適用でき、従って必要特性の付与範囲も拡
大できるのであり、加えてセラミックスの特性である耐
摩耗性、耐熱性等の付加向上効果もある。また、従来の
焼結多孔体の含油摺動部材は、多数の気孔の存在と共に
同気孔のほとんどが連続して強度的にも問題があったの
に対して、本発明では前記連続気孔に対応する部分はセ
ラミックスで充填されている。すなわち、網目状骨格を
形成しており、油溜りはその骨格に生じた多数のクラッ
クであり同クラックは必ずしも連続一体化したものでな
く強度的に有利である。それに前記のように基材材質に
よる強度向上も可能であって大型の自己潤滑摺動部材等
にも適し、本発明の工業的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の円筒形金属−セラミックス複
合摺動部材の部分断面図、第２図は円筒形金属−セラミ
ックス複合体の製造過程における竪型遠心力鋳造機の概
要部断面図、第３図は金属鋳造材の内層を有する円筒形
金属−セラミックス複合体の断面図。 １−セラミックス成形体、２−・網目状骨格、３−・−
金属鋳造材、４−金属−セラミックス複合体、５・−・
クラック、６−内層、７−金型。 特許出願人　久保田鉄工株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）網目状骨格を有するセラミックス成形体の該骨格
   が形成する空隙に、金属鋳造材が浸透していると共に、
   前記骨格に生ぜしめた多数のクラック中に潤滑油が含ま
   れてなることを特徴とする潤滑油を含有した金属−セラ
   ミックス複合摺動部材。