JPH01316517A - 摺動部材及びその製造方法 - 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、たとえばメカニカルシールの摺動リングや軸
受等に用いられる摺動部材及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来からメカニカルシール軸受等の摺動部材として、耐
摩耗性の高いセラミックスの適用が検討されている。セ
ラミックスは、耐摩耗性の高さ、高硬度の故に加工が難
しい、また靭性が金属材料等と比較して低いために破損
し易いという欠点がある。

そこで、従来から加工性のよい金属等の基材表面にセラ
ミックスコーティングを施し、摺動面だけをセラミック
ス化して加工性や耐熱衝撃性に優れ、しかも耐摩耗性を
向上させる対策がなされている（たとえば特公昭４Ｂ−
２１７２４号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の技術にあっては、一般
にセラミックスコーティングは緻密であるために、メカ
ニカルシール等の摺動面において、摺動面間に流体によ
る潤滑膜が十分に形成し得す、摩耗が早いという問題が
あった。

すなわち、通常の摺動部材の摺動面表面には適度に凹凸
があり、この凹凸の凹部に流体が保持されて潤滑膜形成
を補助している。これに対して、セラミックスコーティ
ングをした場合には、組織が緻密なことがら摺動面が平
滑で凹凸がなく、流体を保持するような「液だめ」が構
成されないことが原因となっていた。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、セラミックスの
緻密で耐摩耗性の高い特質を生かしつつ、摺動部におけ
る流体の潤滑膜を効率良（形成し得るようにして、より
長寿命の摺動部材を提供すること、およびその製造方法
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明にあっては、摺動面
がセラミックスにより構成される摺動部材において、上
記摺動面に上記セラミックスより軟質材料よりなる軟質
部を散点状に設けて成ることを特徴とする。

また、軟質の基材にセラミックスコーティングを施して
摺動面を構成する摺動部材において、セラミックスコー
ティングに基材の地肌が露出する露出部を散点状に配し
てもよい。

さらに、摺動部材は軟質の基材表面に凹凸を形成する工
程と、凹凸を設けた基材表面にセラミックスコーティン
グをする工程と、セラミックスコーティングをした表面
を平滑面に削って基材の地肌を散点状露出させて摺動面
を形成する工程とから製造される。

また、セラミックスコーティングをＣＶＤ法により形成
することが好ましい。

（作　用） 上記構成の摺動部材にあっては、摺動面において軟質部
がセラミックスに対して相対的に凹部となって「液だめ
」として機能し、摺動面間に流体の潤滑膜を形成する補
助となる。したがって、セラミックス自体の耐摩耗性と
相俟って摺動面の摩耗が低減される。

また軟質の基材にセラミックスコーティングをすれば、
散点状の基材の露出部がセラミックスコーティングに対
して窪んで凹部となり、「液だめ」として機能する。さ
らに、基材を軟質材にしたので加工性等も優れている。

さらに、本発明の基材表面に凹凸を形成し、セラミック
スコーティングをした後に凸部をカットすれば、簡単に
、摺動部材を製造できる。・（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づてい説明する。第１
図乃至第３図には本発明の一実施例に係る摺動部材を示
している。

摺動部材１としては、本実施例ではメカニカルシールの
シールリングを例示しである。

この摺動部材１は、軟質材料より成る略円筒状の基材部
２の一端面に、セラミックスコーティング３を施すこと
により摺動面Ｓが構成されている。

基材部２を形成する軟質基材としては、本実施例ではカ
ーボンが用いられ、セラミックスコーティング層３とし
ては、５ｉＣ（炭化ケイ素）が用いられている。

セラミックスとしては、本実施例の他に、５ｉＣ（炭化
チタン）等の炭化物、Ａｌ　ｔ　Ｏｓ　（酸化アルミニ
ウム）等の酸化物、ＡｊＮ　　（窒化アルミニウム）等
の窒化物等の種々のものが適用され得る。また、基材と
しても、カーボンに限るものではなく、その他樹脂材料
、金属材料等を用いてもよい。

そしてセラミックスコーティング層３には、基材２の地
肌が露出する基材露出部４が散点状に配されている。し
たがって、摺動面Ｓには、セラミックスによる硬質部分
に、基材露出部４による軟質部分が散点状に設けられる
ことになる。

上記構成の摺動部材１にあっては、使用時において、他
の部材１０に対して摺動面Ｓが摺動自在に接触する。そ
して２部材１．１０間の摺動によってカーボン材より成
る基材露出部４・・・が摩耗して第３図に示すようにセ
ラミックスコーティング層３表面に対して相対的に凹部
５となり摺動面Ｓに散点状に凹部５が形成されることに
なる。したがって摺動面間に介在する潤滑油等の流体は
、この凹部Ｓに保持され、摺動面間に好ましい流体潤滑
膜Ｆが形成保持される。

また、この実施例では基材として自己潤滑性のカーボン
材を用いているので、基材露出部４の摩耗粉は潤滑剤と
しても機能し、より一層の長寿命化を図ることができる
。

本実施例では基材表面にセラミックスコーティング層３
を設け、摺動面に形成する軟質部を基材露出部４によっ
て構成したが、セラミックスコーティング層３に散点状
の穴を設け、軟質材を埋め込むような構成としてもよい
。またセラミックスコーティング層３を設けずに、部材
自体をセラミックスで構成し、軟質材を埋め込むように
してもよい。

つぎに本発明の摺動部材の製造方法について第４図乃至
第７図に基づいて説明する。

これらの実施例は、ＣＶＤ法（化学蒸着法）で生成した
ＳｉＣのセラミックスコーティング層の中に、基材部２
を構成するカーボンを残存させる方法を与えるものであ
る。ＣＶＤ法は高純度で緻密なコーティング層を得るこ
とができ、またコーティングの密着性が極めてよいこと
から好適である。

第４図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の製造方法の第１実施
例を示している。

まず第４図（ａ）は基材部２の摺動面部分に凹凸を形成
する工程を示している。基材部２は粉末成形等によって
予じめ所定形状に成形されている。

本実施例では図示するようにマスキング部材６によって
、カーボン基材部２の摺動面以外をマスキングして、シ
ョツトブラスト等によって面粗しすることにより凹凸が
つけられる。

つぎに第４図ら）に示すようにＣＶＤ法によりセラミッ
クスコーティング層３を形成し、その後コーテイング面
をカーボン基材部２が露出するまで平滑に研摩して、摺
動面Ｓを構成する。このようにして摺動面には、セラミ
ックスコーティング層３による硬質部分に散点状にカー
ボン基材部２の軟質部分が形成されることになる。

第５図（ａ）乃至（Ｃ）には、本発明の製造方法の第２
実施例が示されている。

この例では、第５図（ａ）に示すように、まずカーボン
基材部２の摺動面を凸部７を残すように加工する。この
加工は、たとえば粉末成形時に型成形してもよく、また
ローレフト加工等により後から加工してもよい。

そして、ＣＶＤ法によりセラミックスコーティングＮ３
を形成した後（第５図（１））参照）、凸部７を中途部
位まで研摩することにより、基材露出部４を形成する（
第５図（Ｃ）参照）。

第６図（ａ）乃至（Ｃ）には、本発明の製造方法の第３
実施例が示されている。

この例は、凹凸を形成する工程として、まず第６図（ａ
）に示されるようにカーボン基材部２の摺動面にカーボ
ン粉末に有Ｒ’ｌ！バインダを混合して造粒した顆粒８
を付着させ、その後ＣＶＤ法によってセラミックスコー
ティングしく第６図（ｂ）参照）、さらに研摩してカー
ボン顆粒部分を露出させる（第６図（Ｃ）参照）ように
なっている。

第７図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の第４実施例が示され
ている。

この例では、凹凸を形成する工程として、炭化性有機化
合物（たとえばフェノール樹脂）をマスキング仮１０を
用いて盛り付けるようになっている（第７図（ａ）　（
ｂ）参照）、その後、ＣＶＤ法によってセラミックスコ
ーティングを施しく第７図（Ｃ）参照）、さらに研摩し
て有機化合物の炭化部分を「液だめ」部分とする（第７
図（ｄ）参照）。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもので、セラミ
ックスで形成した摺動面に散点状の軟質部を形成するこ
とにより、流体圧によって摺動面に「液だめ」となる凹
部が形成され、摺動面間に十分な流体潤滑膜を形成する
ことができる。したがってセラミックスの耐摩耗性と相
俟って摺動部材の長寿命化を図ることができる。

また、摺動面を軟質の基材表面にセラミックスコーティ
ングをすることにより形成すれば、長寿命で、しかも成
形加工性も優れた摺動部材を実現することができる。

さらに、本発明の製造方法によれば、凹凸を設けた軟質
の基材表面にセラミックスコーティングをした後、凸部
をカットするだけでよいので、製造が極めて簡単になる
。

さらにまた、ＣＶＤ法によりセラミックスコーティング
を行なうことにより、純粋で緻密なコーティング層が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る摺動部材の摺動面の平
面図、第２図は第１図の摺動部材の縦断面図、第３図（
ａ）およびら）は第２図の摺動面の摺動状態を模式的に
示す拡大断面図、第４図乃至第７図は本発明の摺動部材
の製造方法の第１乃至第４実施例における各製造工程を
示す説明図である。 符　　号　　の　　説　　明 ！・・・摺動部材　　　　２・・・基材部３・・・セラ
ミックスコーティング層 ４・・・基材露出部　　　５・・・凹部Ｓ・・・摺動面
　　　　　Ｆ・・・潤滑膜第１図 第３図 第４図 （０）　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　
　　　　（ｃ）（０）　　　　　　　　　（ｂ） ７図 （Ｃ）　　　　（ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）摺動面がセラミックスにより構成される摺動部材
   において、上記摺動面に上記セラミックスより軟質材料
   よりなる軟質部を散点状に設けて成ることを特徴とする
   摺動部材。（２）軟質の基材にセラミックスコーティン
   グを施して摺動面を構成する摺動部材において、セラミ
   ックスコーティングに基材の地肌が露出する露出部を散
   点状に配して成ることを特徴とする摺動部材。 （３）軟質の基材表面に凹凸を形成する工程と、上記凹
   凸を設けた基材表面にセラミックスコーティングをする
   工程と、 上記セラミックスコーティングをした表面を平滑面に削
   って基材の地肌を散点状露出させて摺動面を形成する工
   程と、 から成ることを特徴とする摺動部材の製造方法。 （４）請求項３記載の摺動部材の製造方法において、セ
   ラミックスコーティングをＣＶＤ法により形成する摺動
   部材の製造方法。