JPH0138077B2 - - Google Patents
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- JPH0138077B2 JPH0138077B2 JP59205151A JP20515184A JPH0138077B2 JP H0138077 B2 JPH0138077 B2 JP H0138077B2 JP 59205151 A JP59205151 A JP 59205151A JP 20515184 A JP20515184 A JP 20515184A JP H0138077 B2 JPH0138077 B2 JP H0138077B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は水潤滑若しくは各種の水溶液潤滑等
のいわゆる含水潤滑下で使用する高性能摺動部材
に関し、特に同摺動部材としての炭化珪素焼結体
の耐摩耗性および耐腐食性向上、摩擦係数低減な
どの摺動性能を改良した含水潤滑下で使用する高
性能摺動部材に係るものである。
のいわゆる含水潤滑下で使用する高性能摺動部材
に関し、特に同摺動部材としての炭化珪素焼結体
の耐摩耗性および耐腐食性向上、摩擦係数低減な
どの摺動性能を改良した含水潤滑下で使用する高
性能摺動部材に係るものである。
炭化珪素の高密度焼結体（以下SiC焼結体と略
す）は、よく知られているように、耐熱性、耐摩
耗性および耐腐食性に優れた特長を有し、例えば
ガスタービン材料などのために非常に期待されて
いるセラミツク材料であり、なかでも最も早く実
用化されたのは、メカニカルシールの摺動部材と
してゞあつて、現在ではその優れた特性の故に最
高の性能を発揮する摺動部材として位置づけられ
ているところである。
す）は、よく知られているように、耐熱性、耐摩
耗性および耐腐食性に優れた特長を有し、例えば
ガスタービン材料などのために非常に期待されて
いるセラミツク材料であり、なかでも最も早く実
用化されたのは、メカニカルシールの摺動部材と
してゞあつて、現在ではその優れた特性の故に最
高の性能を発揮する摺動部材として位置づけられ
ているところである。
また一方、技術の発達に併せて、この種のメカ
ニカルシールとしての使用環境は、日毎に厳格さ
を増してきており、これに伴なつてより一層高度
なシール性能が要求され、摺動部材として使用さ
れるSiC焼結体に対しても、高摺動性能が望まれ
ている現状にある。
ニカルシールとしての使用環境は、日毎に厳格さ
を増してきており、これに伴なつてより一層高度
なシール性能が要求され、摺動部材として使用さ
れるSiC焼結体に対しても、高摺動性能が望まれ
ている現状にある。
こゝで、現在、一般的に使用されているところ
のSiC焼結体は、焼結促進剤としての所定量のホ
ウ素系化合物または／およびアルミ系化合物と、
焼結助材としての炭素とを添加混合しかつ成形し
て、望ましくは2000℃以上の高温で不活性雰囲気
下に焼成することによつて得ているが、その焼結
過程でSiC自身の昇華分解反応をも伴ない、焼結
体の表面はもとより、粒界にもカーボン組織が存
在し、この種のメカニカルシールとして使用する
高密度SiC焼結体の表面は、ミクロ的にSiC結晶
粒子とカーボン粒界、また詳細には該粒子間に形
成されたピンホール、即ち表面の微細な凹部にカ
ーボンが偏析するという状態になつている。
のSiC焼結体は、焼結促進剤としての所定量のホ
ウ素系化合物または／およびアルミ系化合物と、
焼結助材としての炭素とを添加混合しかつ成形し
て、望ましくは2000℃以上の高温で不活性雰囲気
下に焼成することによつて得ているが、その焼結
過程でSiC自身の昇華分解反応をも伴ない、焼結
体の表面はもとより、粒界にもカーボン組織が存
在し、この種のメカニカルシールとして使用する
高密度SiC焼結体の表面は、ミクロ的にSiC結晶
粒子とカーボン粒界、また詳細には該粒子間に形
成されたピンホール、即ち表面の微細な凹部にカ
ーボンが偏析するという状態になつている。
しかしてよく知られているように、本来、親油
性であるところのカーボンは、当然、水との親和
性に欠けており、この高密度SiC焼結体として、
水またはその他の水溶液をシールするようなメカ
ニカルシールの摺動部材として使用する場合、こ
の焼結体の表面は、含水潤滑の作用、効果に欠け
ることになつて、最高の性能を発揮する摺動部材
として位置づけられてはいるものゝ、結果的に
は、このように水または他の水溶液をシールする
場合に関しては、そのシール性能に限界を有する
ものであつた。
性であるところのカーボンは、当然、水との親和
性に欠けており、この高密度SiC焼結体として、
水またはその他の水溶液をシールするようなメカ
ニカルシールの摺動部材として使用する場合、こ
の焼結体の表面は、含水潤滑の作用、効果に欠け
ることになつて、最高の性能を発揮する摺動部材
として位置づけられてはいるものゝ、結果的に
は、このように水または他の水溶液をシールする
場合に関しては、そのシール性能に限界を有する
ものであつた。
この発明は従来のこのような問題点に鑑み、特
に相対密度が90〜99％の高密度炭化珪素焼結体製
摺動部材において、該摺動部材の摺動面に形成さ
れる微細な凹部の凹部内表面に珪素酸化物からな
る酸化膜を被着して、この摺動面での含水潤滑膜
の安定化、ひいては水またはその他の水溶液をシ
ールするメカニカルシールの摺動性能を向上させ
たものである。
に相対密度が90〜99％の高密度炭化珪素焼結体製
摺動部材において、該摺動部材の摺動面に形成さ
れる微細な凹部の凹部内表面に珪素酸化物からな
る酸化膜を被着して、この摺動面での含水潤滑膜
の安定化、ひいては水またはその他の水溶液をシ
ールするメカニカルシールの摺動性能を向上させ
たものである。
以下この発明に係る含水潤滑下で使用する高性
能摺動部材の一実施例につき、第１図ないし第３
図を参照して詳細に説明する。
能摺動部材の一実施例につき、第１図ないし第３
図を参照して詳細に説明する。
前記した通り、焼結促進剤としての所定量のホ
ウ素系化合物または／およびアルミ系化合物と、
焼結助材としての所定量の炭素とを添加混合しか
つ成形して2000℃以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成してなる相対密度が90〜99％の高密度SiC焼
結体は、その表面に形成される微小なピンホー
ル、つまり微細な凹部にカーボンが偏析されてい
て、水との親和性に欠けるものであつたが、発明
者らは、この高密度SiC焼結体をメカニカルシー
ルの摺動部材として使用する場合にあつて、この
水との親和性に欠けるという問題点を改善するた
め、鋭意検討を加えた結果、摺動部材としての摺
動面の前記した微細な凹部の凹部内表面に、親水
性に富む酸化膜（SiO2膜）を被着させることに
より、この摺動面での含水潤滑膜の安定化を図り
得て、同摺動面の摺動性能を飛躍的に向上できる
ことを見出した。
ウ素系化合物または／およびアルミ系化合物と、
焼結助材としての所定量の炭素とを添加混合しか
つ成形して2000℃以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成してなる相対密度が90〜99％の高密度SiC焼
結体は、その表面に形成される微小なピンホー
ル、つまり微細な凹部にカーボンが偏析されてい
て、水との親和性に欠けるものであつたが、発明
者らは、この高密度SiC焼結体をメカニカルシー
ルの摺動部材として使用する場合にあつて、この
水との親和性に欠けるという問題点を改善するた
め、鋭意検討を加えた結果、摺動部材としての摺
動面の前記した微細な凹部の凹部内表面に、親水
性に富む酸化膜（SiO2膜）を被着させることに
より、この摺動面での含水潤滑膜の安定化を図り
得て、同摺動面の摺動性能を飛躍的に向上できる
ことを見出した。
すなわち、高純度に精製されたSiCの微粉末原
料に、焼結促進剤としての所定量のホウ素系化合
物または／およびアルミ系化合物と、焼結助材と
しての所定量の炭素とを添加混合しかつ成形し、
望ましくは2000℃以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成して高密度SiC焼結体を得たのち、この高密
度SiC焼結体をメカニカルシールの摺動部材とし
て所定通りに加工すると共に、通常通りの研磨、
ラツプ仕上げをなし、ついでこれを500℃以上で
酸化性雰囲気下に加熱酸化処理し、全表面に
SiO2酸化膜を被覆させ、さらにこれを再度、軽
度にポリツシングし、摺動面の微細な凹部の凹部
内表面に酸化膜（SiO2膜）を被着させるように
したものである。
料に、焼結促進剤としての所定量のホウ素系化合
物または／およびアルミ系化合物と、焼結助材と
しての所定量の炭素とを添加混合しかつ成形し、
望ましくは2000℃以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成して高密度SiC焼結体を得たのち、この高密
度SiC焼結体をメカニカルシールの摺動部材とし
て所定通りに加工すると共に、通常通りの研磨、
ラツプ仕上げをなし、ついでこれを500℃以上で
酸化性雰囲気下に加熱酸化処理し、全表面に
SiO2酸化膜を被覆させ、さらにこれを再度、軽
度にポリツシングし、摺動面の微細な凹部の凹部
内表面に酸化膜（SiO2膜）を被着させるように
したものである。
これを更に詳細に説明すと、まず平均粒径1μ
ｍ以下のα型またはβ型炭化珪素の微粉末を原料
として、この原料に、焼結促進剤としてのＢ又は
B4Cなどのホウ素化合物を0.3〜0.5％またはAl若
しくはAlN、Al2O3などのアルミ系化合物を0.1〜
0.3％、あるいはホウ素系化合物／アルミ系化合
物（Ｂ／Ａ）の原子比が0.5≦Ｂ／Ａ≦２で、か
つ0.3≦Ｂ＋Ａ≦0.8の範囲の量だけ添加し、さら
にこれらの原料および焼結促進剤に随伴される酸
素をCOとして除去する焼結助材としての炭素を
２〜３％の範囲の量だけ添加して混合させ、これ
を所定の形状に成形したのち、2000〜2200℃、望
ましくは2000℃以上の温度、不活性雰囲気下で所
定時間焼成して、第１図に示した通り、相対密度
が90％〜99％、望ましくは93％〜97％で強度、靭
性に富み、かつ耐熱性、耐摩耗性および耐腐食性
に優れた高密度SiC焼結体１を得る。
ｍ以下のα型またはβ型炭化珪素の微粉末を原料
として、この原料に、焼結促進剤としてのＢ又は
B4Cなどのホウ素化合物を0.3〜0.5％またはAl若
しくはAlN、Al2O3などのアルミ系化合物を0.1〜
0.3％、あるいはホウ素系化合物／アルミ系化合
物（Ｂ／Ａ）の原子比が0.5≦Ｂ／Ａ≦２で、か
つ0.3≦Ｂ＋Ａ≦0.8の範囲の量だけ添加し、さら
にこれらの原料および焼結促進剤に随伴される酸
素をCOとして除去する焼結助材としての炭素を
２〜３％の範囲の量だけ添加して混合させ、これ
を所定の形状に成形したのち、2000〜2200℃、望
ましくは2000℃以上の温度、不活性雰囲気下で所
定時間焼成して、第１図に示した通り、相対密度
が90％〜99％、望ましくは93％〜97％で強度、靭
性に富み、かつ耐熱性、耐摩耗性および耐腐食性
に優れた高密度SiC焼結体１を得る。
こゝでこのようにして得た高密度SiC焼結体１
は、さきにも述べたように、その表面１ａに形成
される微細な凹部２には、必然的にカーボンが偏
析されることになつて、薄いカーボン層３が形成
されてしまう。
は、さきにも述べたように、その表面１ａに形成
される微細な凹部２には、必然的にカーボンが偏
析されることになつて、薄いカーボン層３が形成
されてしまう。
従つて、この実施例の場合、前記微細な凹部２
を有する高密度SiC焼結体を材料に用いて、メカ
ニカルシールの摺動部材、こゝでは第２図に示す
ように、例えばシールリング１１として所定通り
の形状に加工すると共に、通常の研磨、ラツプ仕
上げをなして摺動面１１ａを得た上で、、これを
500℃以上、望ましくは1000℃以上で酸化性雰囲
気下に加熱して酸化処理し、前記凹部２に対応す
る凹部１２、ひいてはこの凹部１２に偏析された
前記カーボン層３に対応するカーボン層１３を含
む全表面に対して、親水性に富む酸化膜（SiO2
膜）１４を被覆させ、さらにこれを第３図に示す
ように、再度、軽度にポリツシング加工処理する
ことによつて、前記摺動面１１ａの微細な凹部１
２の凹部内表面に酸化膜（SiO2膜）１４ａを被
着させたものである。
を有する高密度SiC焼結体を材料に用いて、メカ
ニカルシールの摺動部材、こゝでは第２図に示す
ように、例えばシールリング１１として所定通り
の形状に加工すると共に、通常の研磨、ラツプ仕
上げをなして摺動面１１ａを得た上で、、これを
500℃以上、望ましくは1000℃以上で酸化性雰囲
気下に加熱して酸化処理し、前記凹部２に対応す
る凹部１２、ひいてはこの凹部１２に偏析された
前記カーボン層３に対応するカーボン層１３を含
む全表面に対して、親水性に富む酸化膜（SiO2
膜）１４を被覆させ、さらにこれを第３図に示す
ように、再度、軽度にポリツシング加工処理する
ことによつて、前記摺動面１１ａの微細な凹部１
２の凹部内表面に酸化膜（SiO2膜）１４ａを被
着させたものである。
従つてこのようにして製造された摺動部材であ
るところのシールリング１１、つまりメカニカル
シールの回転環または固定環は、その摺動面１１
ａの凹部１２に偏析された親水性に欠けるカーボ
ン層１３が、親水性に富む酸化膜（SiO2膜）１
４によつて被覆されているために、水潤滑若しく
は各種の水溶液潤滑等の含水潤滑下での摺動性能
を充分に向上し得るのである。
るところのシールリング１１、つまりメカニカル
シールの回転環または固定環は、その摺動面１１
ａの凹部１２に偏析された親水性に欠けるカーボ
ン層１３が、親水性に富む酸化膜（SiO2膜）１
４によつて被覆されているために、水潤滑若しく
は各種の水溶液潤滑等の含水潤滑下での摺動性能
を充分に向上し得るのである。
因みに、この実施例方法によつて製造された高
密度SiC焼結体による摺動部材と、従来の同高密
度SiC焼結体による摺動部材とを、含水潤滑下で
のメカニカルシールの回転環と固定環に使用した
場合の摺動性能を比較したところ、この実施例で
の摺動部材の方が、PV値が２倍以上に向上し、
また回転トルクも低くて済み、含水潤滑効果が顕
著に改善されることを確認できた。
密度SiC焼結体による摺動部材と、従来の同高密
度SiC焼結体による摺動部材とを、含水潤滑下で
のメカニカルシールの回転環と固定環に使用した
場合の摺動性能を比較したところ、この実施例で
の摺動部材の方が、PV値が２倍以上に向上し、
また回転トルクも低くて済み、含水潤滑効果が顕
著に改善されることを確認できた。
尚、こゝで前記した高密度SiC焼結体の表面を
酸化処理する手段としては、従来から例えば特開
昭58−79885および176187号公報などにその記載
があるが、表面を単純に酸化処理するだけでは、
これを含水潤滑下で使用した場合、その摺動性能
を改善し得ず、却つて性能低下を来すことが多
い。すなわち、これは、摺動面の全体に酸化膜が
形成されていると、摺動時にはまず耐摩耗性に劣
る酸化膜が摩耗脱落し、これが摺動面にスラリー
介在効果を招来して、この摺動面の異常摩耗を促
進させるからである。
酸化処理する手段としては、従来から例えば特開
昭58−79885および176187号公報などにその記載
があるが、表面を単純に酸化処理するだけでは、
これを含水潤滑下で使用した場合、その摺動性能
を改善し得ず、却つて性能低下を来すことが多
い。すなわち、これは、摺動面の全体に酸化膜が
形成されていると、摺動時にはまず耐摩耗性に劣
る酸化膜が摩耗脱落し、これが摺動面にスラリー
介在効果を招来して、この摺動面の異常摩耗を促
進させるからである。
従つて、メカニカルシールの摺動部材として用
いる場合は、摺動面１１ａには酸化膜（SiO2膜）
を存在させず、凹部１２の凹部内表面だけに酸化
膜（SiO2膜）を被着させておく方がよいのであ
る。
いる場合は、摺動面１１ａには酸化膜（SiO2膜）
を存在させず、凹部１２の凹部内表面だけに酸化
膜（SiO2膜）を被着させておく方がよいのであ
る。
前記実施例においては、摺動部材をメカニカル
シールのシールリングに適用する場合について述
べたが、その他の含水潤滑下で使用する場合につ
いても適用できることは勿論である。
シールのシールリングに適用する場合について述
べたが、その他の含水潤滑下で使用する場合につ
いても適用できることは勿論である。
以上詳述したようにこの発明によれば、相対密
度が90〜99％の高密度炭化珪素焼結体製摺動部材
において、該摺動部材の摺動面に形成される微細
な凹部の凹部内表面に珪素酸化物からなる酸化膜
を被着させたので、水若しくは各種の水溶液によ
る含水潤滑下での部材としての性能、特に耐摩耗
性および耐腐食性を飛躍的に向上でき、併せて摩
擦係数を格段に低減できるなどの特長を有するも
のである。
度が90〜99％の高密度炭化珪素焼結体製摺動部材
において、該摺動部材の摺動面に形成される微細
な凹部の凹部内表面に珪素酸化物からなる酸化膜
を被着させたので、水若しくは各種の水溶液によ
る含水潤滑下での部材としての性能、特に耐摩耗
性および耐腐食性を飛躍的に向上でき、併せて摩
擦係数を格段に低減できるなどの特長を有するも
のである。
第１図ないし第３図はこの発明に係る摺動部材
を得る過程を順次に説明するための要部の拡大断
面図である。 １……高密度炭化珪素焼結体、１ａ……同焼結
体の表面、２……同表面の微細な凹部、３……カ
ーボン層、１１……シールリング（摺動部材）、
１１ａ……同シールリングの表面、１２……同表
面の微細な凹部、１３……カーボン層、１４……
酸化膜、１４ａ……凹部の凹部内表面に被着した
酸化膜。
を得る過程を順次に説明するための要部の拡大断
面図である。 １……高密度炭化珪素焼結体、１ａ……同焼結
体の表面、２……同表面の微細な凹部、３……カ
ーボン層、１１……シールリング（摺動部材）、
１１ａ……同シールリングの表面、１２……同表
面の微細な凹部、１３……カーボン層、１４……
酸化膜、１４ａ……凹部の凹部内表面に被着した
酸化膜。
Claims (1)
- １ 相対密度が90〜99％の高密度炭化珪素焼結体
製摺動部材において、該摺動部材の摺動面に形成
される微細な凹部の凹部内表面に珪素酸化物から
なる酸化膜を被着したことを特徴とする含水潤滑
下で使用する高性能摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205151A JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205151A JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183692A JPS6183692A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0138077B2 true JPH0138077B2 (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=16502261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205151A Granted JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183692A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017227260A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 株式会社酉島製作所 | 耐摩耗部材およびこれを用いたメカニカルシール |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59205151A patent/JPS6183692A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6183692A (ja) | 1986-04-28 |
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