JPH0493397A - 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〕 本発明はメカニカルシール、軸受等に使用され摺動部材
に関し、特に湿分を含まないドライガス又は真空状態の
雰囲気下においても潤滑性を有し、耐摩耗性に優れた摺
動部材に関する。

（従来の技術） メカニカルシール、軸受等の摺動部材には、従来、炭素
質摺動材が使用されている。

この炭素質摺動材は、コークス、黒鉛、カーボンブラッ
ク等の炭素質原料粉末とコールタールピッチ、熱硬化性
樹脂等の有機質結合剤とを混合し、得られた混合物を加
圧成形した後、非酸化性雰囲気中で焼成することによっ
て製造されている。

このような方法で製造された炭素質摺動材は、潤滑性に
優れ、摩擦係数が小さいという特長ををするため、メカ
ニカルシール、軸受等の摺動部材に有効に利用されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、炭素質摺動材により製造された摺動部材
は、湿分を含まないドライガス又は真空状態の雰囲気下
では、潤滑性が全くなくなり、異常摩耗するという問題
を有している。

本発明の目的は、上記した従来技術の炭素質摺動部材が
有する課題を解決し、湿分を含まないドライガス又は真
空状態の雰囲気下においても潤滑性を有し、耐摩耗性に
優れた摺動部材を提供することにある。

（課題を解決するための手段］ 上記した目的は、炭素質等の軟質材からなるマトリック
ス中に前記軟質材よりも硬度の高い、例えば、ＳｉＣ繊
維等を所定の長さに切断して、直径に対する円柱高さが
３倍以内の短円柱状硬質材を多数埋め込んだ層を少なく
とも摺動部材の摺動面付近に設けることによって達成さ
れる。

〔作用］ 湿分を含まないドライガス又は真空状態の雰囲気下にお
いて、摺動部材が使用される場合、炭素質等の軟質材か
らなるマトリックスの摩耗に伴って、多数の短円柱状硬
質材が摺動面上に出てくる。

この短円柱状硬質材は、長円柱状硬質材に比較し、硬質
材の中心軸が摺動面に対して完全に平行な状態に配置さ
れない場合にも滑り連動に対してコロの役目を担い、こ
の結果、摺動部材のｌ！擦係数が減少し、摩耗が防止さ
れる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の摺動部材の一実施例を示す要部断面図
、第２図は第１図の摺動材表面が摩耗したときの状態を
示す断面図である。

この摺動部材は、軸受を構成するものであって、軟質材
からなるマトリックス１中にこの軟質材ｌよりも硬度が
高い微細な短円柱状硬質材２が埋め込まれた構造がらな
っている。

マトリックス１には、炭素質摺動材が好適であり、この
炭素質摺動材は、従来と同様にコークス、黒鉛、カーボ
ンブラック等の炭素質原料粉末とコールタールピンチ、
熱硬化性樹脂等の有機質結合剤との混合物からなる。

マトリックス１には、炭素質摺動材の他に、例えば、テ
フロン、プラスチック、ｗ４合金、鉛合金等の軟質材を
使用することも可能である。

微細な短円柱状硬質材２は、その直径に対する円柱高さ
が３倍以内となっている。

本発明の摺動部材においては、炭素質等の軟質材の中に
微細な短円柱状硬質材２が埋設されているために、摺動
部材を真空中で摺動させると、軟質材の摩耗に伴って多
数の短円柱状硬質材２が摺動面に露出して（る。

短円柱状硬質材２は、マトリックス１を構成する軟質材
よりも硬いため、短円柱状硬質材２周囲の軟質材が摩耗
により消失しても、軟質材とは、分離し独立した状態で
存在する。

この結果、短円柱状硬質材２は滑り運動に対してコロの
役目を担うことになり、摺動部材の摩擦係数が著しく低
下し、摺動部材の摩耗現象が抑制される。

長円柱状硬質材の場合、円柱の中心軸をほぼ摺動面に対
して平行に配列させれば、摺動面が摩耗したときにコロ
の機能を発揮する。

しかしながら、単に長円柱状硬質材と炭素質等の軟質材
とを混合すると、円柱の中心軸方向と摺動面の位置関係
が無秩序になり、円柱の中心軸方向が摺動面に対して傾
斜または垂直な位置関係となる。

この場合、摺動面が摩耗して円柱硬質材が軟質材から分
離するまで円柱の中心軸方間端面でかなり摩耗してコロ
としての役目を担うことが困難となる。

本発明においては、短円柱状硬質材２の長さは、その直
径の３倍以内であり、好ましくは、直径の２．５倍以内
でよい。

短円柱状硬質材２の長さが３倍よりも大きくなると、前
記した長円柱状硬質材の場合のように、コロ運動が十分
に発揮されなくなり、円柱状硬質材による摩擦係数の低
減効果が小さくなるためである。

一方、短円柱状硬質材２の長さが短すぎると、摺動面が
摩耗したときに、短円柱状硬質材２が炭素質等の軟質材
から容昌に分離するが、摺動面に円柱の端面（円形状）
が平行する位置関係になりやすくなり、コロの機能が発
揮できなくなる。

この点から、短円柱状硬質材２の長さは、その直径に対
し１．５倍以上とすることが望ましい。

また、微細な短円柱状硬質材２は軸受の種類、又は軸受
以外の摺動部材の種類等により異なるが、短円柱状硬質
材２の長さが、直径の３倍以内の条件の範囲内で、その
径は０．５〜２．０％ｍが好ましく、特に２〜１０μｍ
が望ましい。

短円柱状硬質材２の径が０．５μｍよりも小さいと、マ
ドＩＪソクス中に入り込み、コロの回転運動が不十分な
ためその効果が出にくくなり、一方、短円柱状硬質材２
の径が２０μｍよりも大きいと摺動に関与する短円柱状
硬質材の本数が少なくなり、安定した低摩擦係数が得ら
れにくい状態となり好ましくない。

短円柱状硬質材２は、具体的には、断面略円形のセラミ
ックス繊維等をその径の３倍以内の長さの範囲で適当な
長さに切断して用いることが望ましい。

セラミックス繊維としては、マトリックス１が炭素質摺
動材の場合、炭素質と馴染みよく、かつ入手容易な炭化
珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の連続繊維を用いるのがよく、多数
本の繊維を短冊状に並べて切断して用いることができる
。

セラミックス繊維としては、炭化珪素の他に、例えば、
アルミナ繊維、ホウ素繊維、チラノ繊維を使用すること
ができる。

したがって、短円柱状硬質材２の径は、炭化珪素を含む
これらのセラミックス繊維製造時の可能な範囲で上記し
た好適の径を選定することが望ましい。

次に短円柱状硬質材２は、必ずしも軸受等の摺動部材の
内部全域に埋め込まれる必要はなく、湿分を含まないド
ライガス又は真空状態の雰囲気下で炭素質からなるマト
リックス１が摩耗する厚みを想定して、そのＩみよりも
やや厚くする程度で摺動部材の表面に埋め込むこともで
きる。

さらに、本発明における短円柱状硬質材２は、上記した
通りのコロの機能を発揮するので、摺動部材を形成する
場合、特に製造上の困難はなく、炭素質等の軟質材と断
面略円形のセラミックス繊維を短冊状に切断したものと
を他の必要成分と共にを混合するのみでよく、製造が容
易である。

次に具体的な試験により本発明をさらに詳細に説明する
。

試験例 石油コークス２０％、天然黒鉛４０％、コールタールピ
ッチ２８％、フェノール樹脂１０％、直径６μｍ、長さ
１２μｍの短円柱状のＳｉＣ２％を混錬した。第３図の
回転環４の形軟に成形するため、１５０°Ｃに加熱され
ている金型へ混錬物を入れ、プレス圧力１ｔ／ｄで押し
た。

得られた成形体と真空中で１２００°Ｃに加熱して焼成
したのち、摺動面を切削加工して仕上げた。この回転環
４は直径６μｍの断面円柱状のＳｉＣ連続繊維を、長さ
１２μｍに切断した多数の微細な短円柱状硬質材を炭素
質からなるマトリックス１ｃｍ３当たり、１０″個摺動
面に埋め込こんだ構造となっている。相手材をアルミナ
とした第３図における固定環３の摩耗係数の試験を１Ｏ
−６ｔｏｒｒの真空下で実施した。

この結果、上記の摺動部材では、摩擦係数は、０．１２
であった。因みにＳｉＣを０％、コールタールピッチを
３０％と変更した以外は試験例と同一の条件で製造され
、炭素質のみで形成された摺動部材の場合、同条件での
ＦＲＷＩ係数は０．４であり、本発明の摺動部材は、真
空下での摺動特性が優れていることが判明した。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、湿分を含まないドライガ
ス又は真空状態の雰囲気下においても常温大気中と同様
な優れた摺動特性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摺動部材の要部拡大断面図、第２図は
第１図の摺動部材における摺動面の摩耗時の状態を示す
説明図、第３図は本発明の試験例を示す説明図である。 ト リ クス ・・・・・・円筒状硬質材 ・・・・・・固定環 ・・・・・・回転環

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟質材からなるマトリックス中に前記軟質材より
   も硬度が高く、直径に対する円柱高さが３倍以内の短円
   柱状硬質材を多数埋め込んだ層を少なくとも摺動部材の
   摺動面付近に設けたことを特徴とする摺動部材。
2. （２）前記軟質材が、炭素質からなることを特徴とする
   請求項（１）記載の摺動部材。
3. （３）前記短円柱状硬質材が、ＳｉＣ連続繊維を所定の
   長さに切断してなることを特徴とする請求項（１）記載
   の摺動部材。