JPH059394B2 - - Google Patents
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- JPH059394B2 JPH059394B2 JP58179188A JP17918883A JPH059394B2 JP H059394 B2 JPH059394 B2 JP H059394B2 JP 58179188 A JP58179188 A JP 58179188A JP 17918883 A JP17918883 A JP 17918883A JP H059394 B2 JPH059394 B2 JP H059394B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding
- core material
- resistant
- damage
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は諸種の環境における滑りを伴う機械部
品材料並びに構造材料、例えば内燃機関用シリン
ダ、カム、ピストンリング、ベアリング、ロータ
リバルブ、ポンプのベーン、サイドシール、歯車
並びに切削工具、塑性加工工具等に使用される摺
動損傷に強い耐熱耐摺動損傷無機系構造材料に関
するものである。 従来、このような高温のもとで使用される材料
として高温高強度のSi3N4、SiC、ZrO2等のセラ
ミツクスが検討されているが脆性破壊を起しやす
いため強度のバラツキが大きく、また摺動部に使
用された場合必ずしも良好でない。 これはかかるセラミツクスの脆性破壊の特性と
して、金属等の延性による破壊とは異なり、数ミ
クロン程度の比較的小さな限界長さを越えたクラ
ツクが存在すると極めて容易にクラツクが進展す
るので著しい強度低下がもたらされるからであ
る。そして、部品としての動作並びに組立過程の
表面摺動により、これらの材料中には微細なクラ
ツクを生じ易い。これを防ぐには大別して次の２
種類の方法が考えられている。即ち(1)材料を高靭
性化することにより亀裂の発生を防止する。(2)潤
滑作用を付加して摩擦係数を減少させることによ
り、摺動時に発生する応力を低減する。 このうち前記(1)の方法は各種の研究が行われて
いるが摺動条件によつては必ずしも満足する結果
は得られていない。本発明は前記(2)の方法につい
て鋭意研究してなされたものであり、その目的と
するところは潤滑油が無効となる高温のもとで摺
動特性を良好にすることにより強度と耐久性があ
る耐熱耐摺動損傷無機系構造材料を提供すること
にある。 以下、本発明を説明する。 Cr2O3、TiO2、NbO2、ZrO2、TaC、VC、
MoSi、MoC、WC等のセラミツクス材（以下、
これらの材料を高温自己潤滑セラミツクス材料と
言う）はそれぞれに適した環境物質中では、高温
時に摩擦係数が低下するし、摺動損傷を生ぜず、
耐摩耗性もすぐれている特性を発明者は見い出し
た。しかしながらこれらの高温自己潤滑セラミツ
クス材料の多くは単体では十分な強度を得られな
い。 そこで、高温で強度を有する耐熱構造用セラミ
ツクス材料として一般的に使用されかつそれぞれ
の高温自己潤滑セラミツクス材料と密着性の良い
選択された材料としての金属窒化物（Si3N4、
AlN、TiN、BN）若しくは金属炭化物（WC、
SiC）、金属酸化物（Al2O3、ZrO2）などのセラミ
ツクス材料又は前記金属窒化物若しくは金属炭化
物、金属酸化物等を主成分とするサーメツト材等
を素地となる材料を芯材料とし、この芯材料の表
面を高温自己潤滑性セラミツクス材料で被覆する
ことにより、潤滑油が無効となる高温のもとで摺
動特性が良好で、強度と耐久性のある構造材料を
作成した。 芯材料としては表１に示す特性を示すセラミツ
クス材料である。 高温自己潤滑セラミツクス材料の、芯材料表面
への被覆の方法としては、プラズマジエツトによ
る溶射等では密着強度が不十分なので、さらに常
圧焼結、HIP法を併用したり、あるいは粉末に埋
没してのホツトプレス、HIP法、アイソスタチツ
クプレス後の常圧焼結法等の方法で作成すること
とする。作成条件の目安はHIP法の場合、温度
1000ないし2500℃、圧力10ないし3000気圧の範囲
から選択する。他の方法の場合はこれに準じて選
択する。 以下実施例を説明する。 実施例 １ 第１図は、Si3N4よりなる芯材料にCr2O3より
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料を、500℃の無潤滑高温大気中で10Kg／cm2
の荷重を加えて摺動した場合の表面粗さ曲線であ
る。摺動範囲に於てもほとんで傷を生ぜず、加熱
による亀裂も生じていない。 比較例 第２図は、Si3N4よりなる芯材料をそのまま構
造材料にして上記と同じく500℃の高温大気中で
摺動した場合の表面粗さ曲線である。第１図と違
つて摺動によつて著しい損傷が生じていることが
わかる。 第３図は、炭素鋼よりなる芯材料にCr2O3より
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料に500℃の高温下で摺動した場合の表面粗
さ曲線であり、この場合は熱膨張の差による亀裂
が一面に生じていることがわかる。 また芯材料が金属であると熱膨張率の大きな差
のため高温でセラミツクス被膜中に引つぱり応力
を生じ微細なクラツクを発生する。 上記した如く、芯材料の表面に高温自己潤滑セ
ラミツクス材料（例：Cr2O3）を被覆する方法を
行なうと各使用雰囲気中、高温での摺動特性が良
好なため摺動損傷を生じにくく、摺動損傷による
強度低下を防止出来る材料を選べる有利さがあ
る。 実施例 ２ 表２に芯材料としてSi3N4を用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ３ 表３に芯材料としてSiCを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ４ 表４に芯材料としてZrOを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ５ 表５に芯材料としてAl2O3を用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ６ 表６に芯材料としてSi−Al−Ｏ−Ｎを用いこ
の芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料
を被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミ
ツクス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 ７ 表７に芯材料として超硬サーメツトを用いこの
芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を
被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツ
クス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 ８ 表８に芯材料としてAlNを用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ９ 表９に芯材料としてAlNサーメツトを用いこ
の芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料
を被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミ
ツクス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 10 表10に芯材料としてTiNを用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 11 表11に芯材料としてBNを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。
品材料並びに構造材料、例えば内燃機関用シリン
ダ、カム、ピストンリング、ベアリング、ロータ
リバルブ、ポンプのベーン、サイドシール、歯車
並びに切削工具、塑性加工工具等に使用される摺
動損傷に強い耐熱耐摺動損傷無機系構造材料に関
するものである。 従来、このような高温のもとで使用される材料
として高温高強度のSi3N4、SiC、ZrO2等のセラ
ミツクスが検討されているが脆性破壊を起しやす
いため強度のバラツキが大きく、また摺動部に使
用された場合必ずしも良好でない。 これはかかるセラミツクスの脆性破壊の特性と
して、金属等の延性による破壊とは異なり、数ミ
クロン程度の比較的小さな限界長さを越えたクラ
ツクが存在すると極めて容易にクラツクが進展す
るので著しい強度低下がもたらされるからであ
る。そして、部品としての動作並びに組立過程の
表面摺動により、これらの材料中には微細なクラ
ツクを生じ易い。これを防ぐには大別して次の２
種類の方法が考えられている。即ち(1)材料を高靭
性化することにより亀裂の発生を防止する。(2)潤
滑作用を付加して摩擦係数を減少させることによ
り、摺動時に発生する応力を低減する。 このうち前記(1)の方法は各種の研究が行われて
いるが摺動条件によつては必ずしも満足する結果
は得られていない。本発明は前記(2)の方法につい
て鋭意研究してなされたものであり、その目的と
するところは潤滑油が無効となる高温のもとで摺
動特性を良好にすることにより強度と耐久性があ
る耐熱耐摺動損傷無機系構造材料を提供すること
にある。 以下、本発明を説明する。 Cr2O3、TiO2、NbO2、ZrO2、TaC、VC、
MoSi、MoC、WC等のセラミツクス材（以下、
これらの材料を高温自己潤滑セラミツクス材料と
言う）はそれぞれに適した環境物質中では、高温
時に摩擦係数が低下するし、摺動損傷を生ぜず、
耐摩耗性もすぐれている特性を発明者は見い出し
た。しかしながらこれらの高温自己潤滑セラミツ
クス材料の多くは単体では十分な強度を得られな
い。 そこで、高温で強度を有する耐熱構造用セラミ
ツクス材料として一般的に使用されかつそれぞれ
の高温自己潤滑セラミツクス材料と密着性の良い
選択された材料としての金属窒化物（Si3N4、
AlN、TiN、BN）若しくは金属炭化物（WC、
SiC）、金属酸化物（Al2O3、ZrO2）などのセラミ
ツクス材料又は前記金属窒化物若しくは金属炭化
物、金属酸化物等を主成分とするサーメツト材等
を素地となる材料を芯材料とし、この芯材料の表
面を高温自己潤滑性セラミツクス材料で被覆する
ことにより、潤滑油が無効となる高温のもとで摺
動特性が良好で、強度と耐久性のある構造材料を
作成した。 芯材料としては表１に示す特性を示すセラミツ
クス材料である。 高温自己潤滑セラミツクス材料の、芯材料表面
への被覆の方法としては、プラズマジエツトによ
る溶射等では密着強度が不十分なので、さらに常
圧焼結、HIP法を併用したり、あるいは粉末に埋
没してのホツトプレス、HIP法、アイソスタチツ
クプレス後の常圧焼結法等の方法で作成すること
とする。作成条件の目安はHIP法の場合、温度
1000ないし2500℃、圧力10ないし3000気圧の範囲
から選択する。他の方法の場合はこれに準じて選
択する。 以下実施例を説明する。 実施例 １ 第１図は、Si3N4よりなる芯材料にCr2O3より
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料を、500℃の無潤滑高温大気中で10Kg／cm2
の荷重を加えて摺動した場合の表面粗さ曲線であ
る。摺動範囲に於てもほとんで傷を生ぜず、加熱
による亀裂も生じていない。 比較例 第２図は、Si3N4よりなる芯材料をそのまま構
造材料にして上記と同じく500℃の高温大気中で
摺動した場合の表面粗さ曲線である。第１図と違
つて摺動によつて著しい損傷が生じていることが
わかる。 第３図は、炭素鋼よりなる芯材料にCr2O3より
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料に500℃の高温下で摺動した場合の表面粗
さ曲線であり、この場合は熱膨張の差による亀裂
が一面に生じていることがわかる。 また芯材料が金属であると熱膨張率の大きな差
のため高温でセラミツクス被膜中に引つぱり応力
を生じ微細なクラツクを発生する。 上記した如く、芯材料の表面に高温自己潤滑セ
ラミツクス材料（例：Cr2O3）を被覆する方法を
行なうと各使用雰囲気中、高温での摺動特性が良
好なため摺動損傷を生じにくく、摺動損傷による
強度低下を防止出来る材料を選べる有利さがあ
る。 実施例 ２ 表２に芯材料としてSi3N4を用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ３ 表３に芯材料としてSiCを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ４ 表４に芯材料としてZrOを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ５ 表５に芯材料としてAl2O3を用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ６ 表６に芯材料としてSi−Al−Ｏ−Ｎを用いこ
の芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料
を被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミ
ツクス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 ７ 表７に芯材料として超硬サーメツトを用いこの
芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を
被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツ
クス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 ８ 表８に芯材料としてAlNを用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 ９ 表９に芯材料としてAlNサーメツトを用いこ
の芯材料に各種の高温自己潤滑セラミツクス材料
を被覆した耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミ
ツクス材料の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示
す。 実施例 10 表10に芯材料としてTiNを用いこの芯材料に
各種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した
耐熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料
の摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。 実施例 11 表11に芯材料としてBNを用いこの芯材料に各
種の高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した耐
熱耐摺動損傷無機系構造材料セラミツクス材料の
摺動特性並びに耐摺動損傷特性を示す。
【表】
表２〜表11を次に示す。
表２〜表11において摺動試験条件Ａ〜Ｆは次の
通りである。 Ａ：無給油で400℃以下 Ｂ：無給油で500〜700℃ Ｃ：合成油（潤滑油）、400℃以下 Ｄ：合成油（潤滑油）、400℃以下 Ｅ：合成油＋硫化物添加、400℃以下 Ｆ：H2Sガス雰囲気、1000℃
通りである。 Ａ：無給油で400℃以下 Ｂ：無給油で500〜700℃ Ｃ：合成油（潤滑油）、400℃以下 Ｄ：合成油（潤滑油）、400℃以下 Ｅ：合成油＋硫化物添加、400℃以下 Ｆ：H2Sガス雰囲気、1000℃
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
本発明は以上詳述したように、金属窒化物
（Si3N4、AlN、TiN、BN）もしくは金属炭化物
（WC、SiC）、金属酸化物（Al2O3、ZrO2）等の
セラミツクス材料、または前記金属窒化物若しく
は金属炭化物、金属酸化物等を主成分とし若干の
金属を含むサーメツト材を芯材料とし、この芯材
料の表面を、Cr2O3、TiO2、ZrO2、VC、MoSi、
MoC及びWCからなる群から選ばれた少なくとも
１種の高温自己潤滑性セラミツクス材料で焼結被
覆したことを特徴とする耐熱耐摺動損傷無機系構
造材料である。 したがつて、この耐熱耐摺動損傷無機系構造材
料は、各使用雰囲気中、高温での摺特特性が良好
で摺動損傷が生じにくく摺動損傷による強度低下
のないものとなり、しかも高温自己潤滑性セラミ
ツクス材料は芯材の表面に焼結被覆したことによ
り十分な強度で芯材に被覆され、使用中にこれが
剥離するようなことがない。
（Si3N4、AlN、TiN、BN）もしくは金属炭化物
（WC、SiC）、金属酸化物（Al2O3、ZrO2）等の
セラミツクス材料、または前記金属窒化物若しく
は金属炭化物、金属酸化物等を主成分とし若干の
金属を含むサーメツト材を芯材料とし、この芯材
料の表面を、Cr2O3、TiO2、ZrO2、VC、MoSi、
MoC及びWCからなる群から選ばれた少なくとも
１種の高温自己潤滑性セラミツクス材料で焼結被
覆したことを特徴とする耐熱耐摺動損傷無機系構
造材料である。 したがつて、この耐熱耐摺動損傷無機系構造材
料は、各使用雰囲気中、高温での摺特特性が良好
で摺動損傷が生じにくく摺動損傷による強度低下
のないものとなり、しかも高温自己潤滑性セラミ
ツクス材料は芯材の表面に焼結被覆したことによ
り十分な強度で芯材に被覆され、使用中にこれが
剥離するようなことがない。
第１図は、Si3N4よりなる芯材料にCr2O3より
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料を、500℃の無潤滑高温大気中で10Kg／cm2
の荷重を加えて摺動した場合の表面粗さ曲線図、
第２図は、Si3N4よりなる芯材料をそのまま構造
材料に上記と同じく500℃の高温大気中で摺動し
た場合の表面粗さ曲線図、第３図は、炭素鋼より
なる芯材料にCr2O3よりなる高温自己潤滑セラミ
ツクス材料を被覆した構造材料に500℃の高温下
で摺動した場合の表面粗さ曲線図である。
なる高温自己潤滑セラミツクス材料を被覆した構
造材料を、500℃の無潤滑高温大気中で10Kg／cm2
の荷重を加えて摺動した場合の表面粗さ曲線図、
第２図は、Si3N4よりなる芯材料をそのまま構造
材料に上記と同じく500℃の高温大気中で摺動し
た場合の表面粗さ曲線図、第３図は、炭素鋼より
なる芯材料にCr2O3よりなる高温自己潤滑セラミ
ツクス材料を被覆した構造材料に500℃の高温下
で摺動した場合の表面粗さ曲線図である。
Claims (1)
- １ 金属窒化物（Si3N4、AlN、TiN、BN）も
しくは金属炭化物（WC、SiC）、金属酸化物
（Al2O3、ZrO2）等のセラミツクス材料、または
前記金属窒化物若しくは金属炭化物、金属酸化物
等を主成分とし若干の金属を含むサーメツト材を
芯材料とし、この芯材料の表面を、Cr2O3、
TiO2、ZrO2、VC、MoSi、MoC及びWCからな
る群から選ばれた少なくとも１種の高温自己潤滑
性セラミツクス材料で焼結被覆したことを特徴と
する耐熱耐摺動損傷無機系構造材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179188A JPS6071581A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 耐熱耐摺動損傷無機系構造材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179188A JPS6071581A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 耐熱耐摺動損傷無機系構造材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071581A JPS6071581A (ja) | 1985-04-23 |
| JPH059394B2 true JPH059394B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=16061473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58179188A Granted JPS6071581A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 耐熱耐摺動損傷無機系構造材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071581A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6257905A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-03-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 紡糸口金 |
| JPS6321748U (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-13 | ||
| JPH03260047A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 高温耐摩耗溶射材料及びその製造方法 |
| FR2660930A1 (fr) * | 1990-04-13 | 1991-10-18 | Ceramiques Composites | Lubrifiant pour surface en ceramique et procede de lubrification. |
| JPH05340212A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミックス製アジャスティングシム |
| SE514372C2 (sv) * | 1996-03-07 | 2001-02-19 | Skf Nova Ab | Smord rullningskontaktanordning, sätt och komposition för smörjning av en rullningskontaktanordning samt en keramisk rullkropp |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204883A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-29 | 九州耐火煉瓦株式会社 | セラミツクスで構成された摺動部を有する機械部品 |
| JPS59137375A (ja) * | 1983-01-25 | 1984-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 摺動特性にすぐれた窒化珪素質焼結体 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58179188A patent/JPS6071581A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6071581A (ja) | 1985-04-23 |
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