JPH068216B2

JPH068216B2 - 摺動部材

Info

Publication number: JPH068216B2
Application number: JP2163388A
Authority: JP
Inventors: 宏久三浦; 守岡本; 詔一土屋; 良雄不破; 博文道岡; 喜照中川; 悟中谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: DE69029227T2; JPH03237062A; EP0404571B1; DE69029227D1; EP0404571A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、強度が高く、耐熱性、耐摩耗性および耐酸化
性に優れ、航空機およびレース車両などのブレーキシュ
ー、ブレーキライニングおよびブレーキパッド、ブッシ
ュ、スラストワッシャー、ピストンリング、ポンプのベ
ーン、ローター、スリーブ、高温用軸受などに利用して
好適な摺動部材に関する。

本発明の摺動部材は、乾式摩擦部材および湿式摩擦部材
の双方に適用することができる。また、本発明の摺動部
材は、乾式摺動下で摩擦係数が低く、耐焼付き性に優れ
る特性を有し、機械構造体に利用してそのフリクション
ロス低減に寄与する摺動部材とすることもできる。

［従来の技術］航空機およびレース車両などのブレーキ材などに利用さ
れる摺動部材は、耐熱性および耐摩耗性が特に要求され
る。一方、機械構造体の摺動部分はその耐焼付き性が低
いので、通常はオイル潤滑下で使用される。乾式下で使
用する摺動部材としてはオイルを含浸した焼結材、銅系
の焼結合金、炭素材料が知られている。炭素材料は炭素
質粉末を焼き固めたもの、高温で焼結することにより黒
鉛化したものが使用されている。

近年、かかる目的で使用される炭素材料の強度を向上さ
せた材料として、炭素繊維強化炭素からなるものが提供
されている。この炭素繊維強化炭素は、たとえば、炭化
または黒鉛化されかつ酸化処理などの表面処理の施され
た強化材としての炭素繊維に、タール、ピッチまたは熱
硬化性樹脂などの結合材としての液状炭素質材料を含浸
し、不活性雰囲気下で焼成、必要に応じて黒鉛化するこ
とにより製造される（特願昭６３−２０６３５１号公
報）。

［発明が解決しようとする課題］ところが、前記のように製造された炭素繊維強化炭素で
は、結合材として液状の炭素質材料を使用しているた
め、焼成過程中、この液状結合材の分解により発生する
揮発成分が気孔を形成する。このため、強化材と結合材
との間の界面密着性が低下し、かつ製品は低密度とな
り、強度および耐摩耗性が劣るという欠点がある。

前記した問題を解決するために、従来より、気孔中に結
合材である液状含浸材を充填し、再度焼成することを繰
返して気孔率を減少させることが行われている。しか
し、このような繁雑な工程を必要とするにもかかわら
ず、得られる製品は依然としてポーラスなものであり、
また製造工程の繁雑化によりコスト高を招いていた。

さらに、前記した従来の炭素繊維強化炭素はとくに低荷
重時において、摩擦係数μが低いという欠点も有してい
る。

さらにまた、前記した従来の炭素繊維強化炭素は、耐焼
付き性に優れた材料ではあるが、それでも乾式下では構
造用鋼の３〜４倍の５０〜７５Ｋｇｆ／ｃｍ^２の荷重下
で焼付きを生じる。また、乾式下での摩擦係数は０．２
〜０．５程度であり、格別低摩擦材とはいえず、機械構
造体の摺動部として好適であるとはいえない。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであ
り、高強度で摩擦摩耗特性に優れ、かつ低コストで製造
することのできる摺動部材を提供することを目的とす
る。

さらに、本発明は、高強度で耐摩耗性に優れ、かつ高耐
焼付き特性、すなわち焼付き荷重が１００Ｋｇｆ／ｃｍ
^２以上であって、摩擦係数が０．１５以下である摺動部
材を提供することをその他の目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の摺動部材は、所定の形状をもち、未炭化炭素質
繊維と、無機粉末または無機繊維と、該未炭化炭素質繊
維および該無機粉末または該無機繊維を埋設した自己焼
結性を有するメソカーボンマイクロビーズ、バルクメソ
フェーズ粉砕品、低温か焼コークス粉砕品のうちの少な
くとも一種の炭素質粉末とからなる複合体を焼結するこ
とによって得られる焼結体からなることを特徴とする。

特に、機械構造体の摺動部として好適な本発明の摺動部
材は、所定の形状をもち、未炭化炭素質繊維と、ホウ素
化合物粉末と、該未炭化炭素質繊維および該ホウ素化合
物粉末を埋設した自己焼結性を有するメソカーボンマイ
クロビーズ、バルクメソフェーズ粉砕品、低温か焼コー
クス粉砕品のうちの少なくとも一種の炭素質粉末とから
なる複合体を焼結することによって得られる焼結体から
なることを特徴とする。

摺動部材の形状は特に限定されず、ブレーキシュー、ブ
レーキライニング、ブレーキパッド、ピストンリング、
軸受などの所定の形状とすることができる。

未炭化炭素質繊維は、本発明の摺動部材の強化材を構成
する。この未炭化炭素質繊維の原料としては、ＰＡＮ
（ポリアクリロニトリル）系、レーヨン系、ピッチ系な
どのものとすることができ、特に限定されない。

ここで、未炭化炭素質繊維とは、通常の炭化処理の施さ
れていない状態の炭素質繊維をいう。換言すれば、さら
に熱処理をすることにより、さらに炭化する余地を有す
る炭素質繊維をいう。具体的には、原料ピッチを使用し
た場合には、紡糸したままの繊維または紡糸した繊維を
５５０℃を越えない温度で不融化した繊維をいう。ＰＡ
Ｎなどの高分子系の繊維では分解工程を終え、黒鉛化処
理前の繊維をいう。この種の炭素質繊維としては、例え
ば、石炭系または石油系の原料ピッチを紡糸して得たピ
ッチ繊維またはこれを不融化して得た不融化繊維などが
ある。

この原料ピッチの紡糸および不融化は常法に従って行え
ばよく、条件などは特に限定されない。通常、ピッチ繊
維は、原料ピッチを紡糸器に供給し、３００〜４００℃
程度に加熱した状態で不活性ガスによる加圧下にノズル
から押出して得ることができる。また、このようなピッ
チ繊維をさらに酸化性雰囲気中１５０〜５００℃程度で
０．５〜５時間程度保持して不融化繊維とすることがで
きる。なお、この原料ピッチは、光学的等方性のもので
も、光学的異方性のものでもよい。

未炭化炭素質繊維の繊維長さは、短繊維、長繊維に限ら
ない。しかし、短繊維の場合には０．０１〜５０ｍｍの
ものを使用することができる。特に、０．０３〜１０ｍ
ｍのものが混合のしやすさ、アスペクト比の関係から好
ましい。長すぎては繊維同士が絡みあい分散性が低下
し、ひいては製品特性の等方性に劣り、また０．０１ｍ
ｍより短くては製品の強度が急激に低下して好ましくな
い。また、繊維径としては、５〜２５μｍ程度のものが
好ましい。さらに、これらの繊維からなる不織布または
コーティング布として使用することもできる。

未炭化炭素質繊維は、さらにタール、ピッチ、有機高分
子などの粘結成分を含有する材料で表面処理し、結合材
とのなじみ性を向上させることが好ましい。この表面処
理は、炭素質繊維１００重量部に１００〜１０００重量
部程度の粘結成分含有材料を加えて攪拌し、有機溶媒に
より洗浄後、乾燥して行うことができる。

この表面処理に使用するタール、ピッチは、石炭系およ
び石油系のいずれであってもよい。ピッチを使用する場
合には、攪拌時に１４０〜１７０℃程度の加熱が必要と
なるので、処理材としては、タールの方がより好まし
く、また後続の炭化および黒鉛化工程での炭化歩溜りの
点からは、石炭系のものがより好ましい。

この表面処理に使用する有機高分子として、フェノール
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなどを挙
げることができる。

この表面処理の洗浄において使用する有機溶媒は、トル
エン、キシレンなどの芳香族系溶媒を使用することがで
きる。未炭化炭素質繊維と粘結成分含有材料との混合物
１００重量部に対して１００〜１０００重量部程度を加
え、攪拌洗浄する。この洗浄により、揮発成分が多く含
まれる軽質油分が除去される。洗浄を終えた未炭化炭素
質繊維は、たとえば、窒素、アルゴンなどの非酸化性雰
囲気中で、加熱および／または減圧などの条件下に乾燥
処理される。乾燥処理は、洗浄に使用した有機溶媒が除
去される限り、これらの方法に限定されるものではな
い。

さらに、乾燥を終え表面処理された未炭化炭素質繊維
は、必要に応じて分散処理される。すなわち、乾燥させ
た繊維が、塊状化または凝集していることがあるので、
このような場合には、通常の粉体ミル、アトマイザー、
パルバライザーなどの任意の手段により分散を行う。

無機粉末または無機繊維は、未炭化炭素質繊維ととも
に、本発明の摺動部材の強化材を構成するものである。
製造する摺動部材の用途に応じて、摺動部材の摩擦係数
μを高く安定したものとしたり、低い値の摩擦係数μで
あっても高耐摩耗性、高耐焼付き特性を摺動部材に付与
したりするために、無機粉末または無機繊維を添加する
ものである。この無機粉末または無機繊維は、融点１０
００℃以上で炭素と反応しないもの、より好ましくはさ
らにＨｖ１０００以上のものがよい。

かかる無機物として、無機酸化物、無機炭化物、無機窒
化物、無機ホウ化物などを挙げることができる。無機酸
化物として、たとえばＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｚｒ
Ｏ_２、ＭｇＯなどを挙げることができる。無機炭化物と
して、たとえばＢ_４Ｃ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣなどを
挙げることができる。無機窒化物として、たとえばＢ
Ｎ、ＴｉＮ、Ｃｒ_２Ｎ、ＴａＮ、ＡｌＮ、ＺｒＮなどを
挙げることができる。無機ホウ化物として、たとえばＴ
ｉＢ_２、ＺｒＢ_２、Ｂ_４Ｃ、ＮｉＢ、ＣｏＢ、ＢＮ、Ｔ
ａＢ_２などを挙げることができる。さらに、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｗなどの無機
物も使用することができる。なお、これらの無機物は、
金属の状態で添加することも可能である。また、無機繊
維には、ウイスカ、セラミックス繊維が含まれる。

前記したような無機粉末または繊維のうちから、適切な
ものを選択することによって、摺動部材の用途に応じ
て、その摩擦係数μ、耐摩耗特性、耐焼付き特性などを
好適な特性に管理することができる。特に、摺動部材を
機械構造体の摺動部として好適なものとするため、すな
わち、完成品の摺動部材を高強度で耐摩耗性に優れ、か
つ焼付き荷重が２００Ｋｇｆ以上であって、摩擦係数が
０．１５以下を示すものとするためには、無機粉末とし
て、ホウ素化合物を使用することができる。

かかるホウ素化合物として、焼結温度以下で分解または
融解しないものが好ましいが、ＭｇＢ_２、ＣｏＢのよう
な焼結温度で分解するが、分解したホウ素が炭素と反応
して炭化ホウ素を形成するものである場合には、焼結温
度で分解するものも使用できる。このようなホウ素化合
物として、炭化ホウ素、窒化ホウ素の他、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｖ、Ｗなどのホウ化物を挙げることができる。なお、こ
れらの添加物は、金属の状態で添加することも可能であ
る。

無機物として無機粉末を使用した場合は、マトリックス
材とのなじみ性、分散性および出来上った焼結体の強度
と耐摩耗性を考慮して、粒径０．１〜５μｍのものが好
ましく、より好ましくは０．２〜４μｍである。

また、無機物として無機繊維を使用した場合は、マトリ
ックス材とのなじみ性、分散性、出来上った焼結体の強
度と耐摩耗性および繊維の離脱を考慮して、直径０．７
〜４０μｍ、長さ０．０１〜８ｍｍのものが好ましく、
より好ましくは直径１〜１５μｍ、長さ０．０５〜３ｍ
ｍである。

特に、摺動部材を機械構造体の摺動部として好適なもの
とするために、無機粉末としてホウ素化合物を使用した
場合は、ホウ素化合物粉末の粒径は０．１〜１０μｍが
好ましく、より好ましくは０．３〜５μｍである。粒径
が０．１μｍより小さいと、均一混合が難しく、粒径が
１０μｍより大きいと、異常（アグレッシブ）摩耗を起
こす可能性が増す。

メソカーボンマイクロビーズ、バルクメソフェーズ粉砕
品、低温か焼コークス粉砕品のうちの少なくとも一種の
炭素質粉末（以下、短に炭素質粉末という。）は、本発
明の摺動部材の結合材を構成するものである。この炭素
質粉末は自己焼結性を有し、未炭化、または完全に炭化
されていないものである。この自己焼結性炭素質粉末と
しては、石油系および石炭系のいずれであってもよい。
メソカーボンマイクロビーズ、バルクメソフェーズ粉砕
品、低温か焼コークス粉砕品のうちでは、粒径および組
成の均一性、安定性などの観点から、石油および石炭系
のメソカーボンマイクロビーズが好ましく、炭化歩溜り
の観点から石炭系のものがより好ましい。自己焼結性炭
素質粉末としては、粒径３０μｍ以下、β−レジン量３
〜５０％程度のものが好ましい。なお、このβ−レジン
量は、より好ましくは６〜３０％、さらに好ましくは８
〜２５％である。

本発明の摺動部材は、たとえば第１３図に示すような乾
式混合、乾式成形および焼成という簡単な工程で製造で
きる。

未炭化炭素質繊維と、無機粉末または無機繊維と、自己
焼結性炭素質粉末とは、混合、成形されて複合体を構成
する。このときの混合手段は特に限定されないが、強度
および耐摩耗性を等方的にするためには、前記した原料
を均一に混合することが好ましい。また、自己焼結性炭
素質粉末と未炭化炭素質繊維との配合割合は、前者１０
０重量部に対して、後者２〜７０重量部程度であり、よ
り好ましくは前者１００重量部に対して後者１０〜５０
重量部程度である。また、無機粉末または無機繊維の添
加量は、全体を１００重量％としたとき３〜３０重量％
が好ましく、より好ましくは５〜１０重量％である。

特に、摺動部材を機械構造体の摺動部として好適なもの
とするために、無機粉末としてホウ素化合物を使用した
場合は、ホウ素化合物粉末の添加量は、全体を１００重
量％としたとき１〜５０重量％が好ましく、より好まし
くは３〜３５重量％である。ホウ素化合物粉末の添加量
が５０重量％を超えると焼結体の切削加工性が不良とな
り、かつ強度が若干低下する。

本発明の摺動部材の成形は、常法によって行うことがで
き、通常１〜１０ｔｏｎ／ｃｍ^２程度の加圧下に所定の
形状に成形すればよい。または、ＣＩＰ法、ＨＩＰ法、
ホットプレス法などによって成形を行ってもよい。成形
は、常温でまたは不活性雰囲気下５００℃程度までの加
熱下に行うことができる。

複合体は、焼結されて本発明の摺動部材となる。なお、
ここで焼結とは、常圧で７００〜１５００℃程度に焼成
して未炭化炭素質繊維および自己焼結性炭素質粉末を炭
化固結させることをいう。なお、必要に応じてこの炭化
された複合体を黒鉛化炉で焼結温度以上に加熱して黒鉛
化させてもよい。

炭化の条件は、特に限定されないが、通常非酸化性雰囲
気中０．１〜３００℃／時間程度の速度で常温から１５
００℃程度の温度まで昇温し、０．５〜１０時間程度保
持して行えばよい。なお、焼結時においてもより高温で
焼結することにより複合体の一部は炭化の後、黒鉛化す
る。

また、黒鉛化の条件も、特に限定されず、非酸化性雰囲
気中で焼結時の温度から０．１〜５００℃／時間程度の
速度で１５００〜３０００℃程度の温度まで昇温し、
０．５〜１０時間程度保持すればよい。黒鉛化を行った
場合には、黒鉛結晶が十分に成長するとともに秩序正し
く配向し、これにより製品の密度、強度および耐摩耗性
などがさらに向上する。

［発明の作用および効果］本発明の摺動部材は、焼結前の複合体を未炭化炭素質繊
維および無機粉末または無機繊維と、未炭化炭素質繊維
および無機粉末または無機繊維を埋設した自己焼結性を
有する未炭化炭素質粉末とで構成したものである。

したがって、複合体を焼結する場合、強化材としての炭
素質繊維が未炭化、または完全に炭化されていないもの
であるため、この未炭化炭素質繊維と自己焼結性を有す
る未炭化炭素質粉末とは、炭化される際に同程度の物理
的性質（強度、収縮率など）をもつ。このため、これら
炭素質繊維と炭素質粉末との界面密着性が向上し、した
がって、高強度および優れた耐摩耗性を得ることができ
る。要するに、複合体を焼結する場合、未炭化同士の炭
素質繊維と炭素質粉末とが同程度に収縮して結合するの
で、これらの界面密着性が高まり、摺動部材の強度およ
び耐摩耗性が向上する。

また、無機粉末または無機繊維を添加することにより、
相手材との間に機械的な抵抗力が働き、これにより摩擦
係数μが高く、安定したものとなる。すなわち、添加さ
れた無機粉末または無機繊維が、相手材に対して機械的
な抵抗力を及ぼすので、摺動部材の摩擦係数μが高く、
安定したものとなる。

たとえば、無機粉末を添加した場合には、粉末状である
ため荷重の増加に伴い炭素マトリックス部から離脱しや
すくなり、この無機粉末の離脱と炭素マトリックス部の
凝着とがつり合うことにより、荷重の変動に対して摩擦
係数μが安定したものとなる。また、無機繊維を添加し
た場合には、荷重が増加しても繊維状であるため炭素マ
トリックス部から離脱しにくく、このため摩擦係数μが
極めて高い値となる。

また、前記したように結合材としての自己焼結性炭素質
粉末は、液状炭素質材料からなる従来の結合材の使用を
不要とする。したがって、液状結合材の使用により発生
する気孔を充填するために、含浸、焼成を繰返す必要が
なく、本発明の摺動部材は、前記したように第１３図に
示す乾式混合、乾式成形、焼成という簡単な工程など
で、安価に製造することができる。

なお、適切な無機粉末または無機繊維を選択することに
よって、完成品の摺動部材の摩擦係数μを、その用途に
応じた好適な値に管理することができる。特に、摺動部
材を機械構造対の摺動部として好適なものとするため
に、無機粉末としてホウ素化合物を添加した場合、この
ホウ素化合物粉末が、高荷重すなわち高温にさらされる
と熱分解し、その液相が生じる。この液相によって、摺
動部材の耐焼付き性が向上し、かつその摩擦係数μを低
く押さえることができるものと考えられる。

たとえば、無機粉末を無機ホウ化物とした場合、摺動部
材の摩擦係数μを０．０５〜０．２の範囲に管理するこ
とができ、無機粉末を無機炭化物とした場合、摺動部材
の摩擦係数μを０．１５〜０．３５の範囲に管理するこ
とができ、無機粉末を無機窒化物とした場合、摺動部材
の摩擦係数μを０．１〜０．３５の範囲に管理すること
ができ、そして無機粉末を無機酸化物とした場合、摺動
部材の摩擦係数μを０．２５〜０．５の範囲に管理する
ことができる。

なお、添加する無機粉末または無機繊維によって摺動部
材の摩擦係数μが大きく変化するのは、摺動に伴う発熱
により、無機粉末または無機繊維の状態が変化するため
と考えられている。たとえば、酸化物は耐熱性が高いた
め、摺動時にもその粒子とか繊維の形状を残し、このた
め、高い摩擦係数μを示すものと考えられている。ま
た、ホウ化物は、酸化物とは逆に摺動時の熱により、分
解し液相を形成し、摩擦係数μを低下させていると考え
られている。

さらに、未炭化炭素質繊維をタール、ピッチ、有機高分
子などの粘結成分を含有する材料により表面処理した場
合には、炭素質繊維の界面の濡れ性が高まり、これによ
り結合材としての炭素質粉末とのなじみ性が高まるの
で、これら炭素質繊維と炭素質粉末との界面密着性がさ
らに向上する。

以上説明したように本発明の摺動部材は、高強度、高耐
熱性、高耐摩耗性、高耐酸化性などの優れた特性をもっ
ているので、航空機およびレース車両などのブレーキシ
ュー、ブレーキライニングおよびブレーキパッド、ブッ
シュ、スラストワッシャー、ピストンリング、ポンプの
ベーン、ロータ、スリーブ、高温用軸受などに利用で
き、また、放電加工用電極、炭素電極などの電極として
利用することも期待できる。

［実施例］以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）石炭系の光学的等方性ピッチから常法により得られた、
繊維径１５μｍ、繊維長さが０．５ｍｍの不融化繊維か
らなる未炭化炭素質繊維を準備した。この強化材として
の未炭化炭素質繊維１００重量部にタール５００重量部
を加え、常温で１５０分攪拌した後、濾過し、さらに５
００重量部のトルエンを加えて３０分間攪拌後、濾過
し、窒素気流中１５０℃で３時間乾燥し、タール処理不
融化未炭化炭素質繊維とした。

このようにして得られたタール処理不融化未炭化炭素質
繊維３０重量％と、中心粒径７μｍのコールタール系メ
ソカーボンマイクロビーズからなる結合材としての自己
焼結性炭素質粉末７０重量％を混合したもの９５重量％
に対し、粒径０．５μｍの無機粉末としてのＡｌ_２Ｏ_３
５重量％とを均一に混合し、得られた混合物を２ｔｏｎ
／ｃｍ^２の成形圧力で成形して所定の摺動部材形状を有
する複合体とした。

次に、この複合体を常圧で非酸化性雰囲気中、１５０℃
／時間の速度で１０００℃まで昇温し、同温度で１時間
保持して焼成して、未炭化炭素質繊維および自己焼結性
炭素質粉末を、焼結固結させた。そして、さらに非酸化
性雰囲気中、５００℃／時間の速度で２０００℃まで加
熱し、２０分保持して焼結した。これにより実施例１の
摺動部材を得た。

（実施例２〜４）実施例１における無機粉末としてのＡｌ_２Ｏ_３の粒径お
よび添加量を第１表に示すように種々変更して、実施例
１と同様の方法により実施例２〜４の摺動部材を得た。

（実施例５、６）実施例１における無機粉末としてのＡｌ_２Ｏ_３の代り
に、それぞれ直径５μｍ、長さ０．５ｍｍの無機繊維と
してのＺｒＯ_２をそれぞれ全体の５重量％、１０重量％
添加し、実施例１と同様の方法により実施例５〜６の摺
動部材を得た。

（比較例１）実施例１で準備した強化材としてのタール処理不融化炭
化炭素質繊維３０重量部に、結合材としての中心粒径７
μｍのコールタール系メソカーボンマイクロビーズから
なる自己焼結性炭素質粉末７０重量部のみを加えて複合
体とすること以外は、実施例１と同様の方法により比較
例１の摺動部材を得た。

（評価１）実施例１〜６および比較例１の摺動部材について３無潤
滑下における摩擦係数μの特性を調べた。これは、回転
数１６０ｒｐｍ（すべり速度：２cm／秒）で荷重を２分
毎に１０Ｋｇｆずつ上昇させた場合の摩擦係数μを機械
試験所式摩擦摩耗試験機により測定した。なお、相手材
としては高炭素クロム軸受鋼材（ＪＩＳ、ＳＵＪ２。以
下、単にＳＵＪ２という。）を使用した。その結果を第
１図に示す。

第１図から明らかなように、実施例の摺動部材は、比較
例１の摺動部材と比べて、特に低荷重時における摩擦係
数μがいずれも高かった。これは、実施例の摺動部材で
は、無機粉末または無機繊維としてのＡｌ_２Ｏ_３または
ＺｒＯ_２の添加により、相手材との間に機械的な抵抗力
が働いたためと推定される。

また、無機粉末としてのＡｌ_２Ｏ_３を添加した実施例１
〜４の摺動部材は、荷重の変動すなわち温度変化に対し
て摩擦係数μが安定していた。これは荷重の増加に伴う
Ａｌ_２Ｏ_３粒子の炭素マトリックス部からの離脱と、炭
素マトリックス部の凝着とがつり合うことによって達成
されたと思われる。このことは、離脱しにくい無機繊維
を添加した実施例５、６の摺動部材における摩擦係数μ
が荷重の増加に伴い上昇していることから推測される。

そして、無機繊維としてのＺｒＯ_２を添加した実施例
５、６の摺動部材は、無機繊維が炭素マトリックス部か
ら離脱しにくいため、４０Ｋｇｆ以上の荷重で摩擦係数
μが０．５以上と極めて高い値を示した。

（評価２）実施例１〜６、比較例１の摺動部材および市販の従来の
炭素−炭素複合材から製造した比較例２の摺動部材につ
いて、油潤滑下における摩擦係数μの特性を調べた。こ
れは、荷重１５Ｋｇｆ、回転数１６０ｒｐｍで１５分間
の摩耗試験をＬＦＷ摩擦摩耗試験機により実施し、その
時の摩擦係数μを測定した。なお、相手材としては、Ｓ
ＵＪ２製のリングを使用し、テストピースとしては１
０．０ｍｍ×１５．７ｍｍの平板を使用した。その結果
を第２図に示す。

第２図から明らかなように、無機粉末としてのＡｌ_２Ｏ
_３を添加した実施例１〜４の摺動部材は、比較例１の摺
動部材および従来例からなる比較例２の摺動部材と比べ
て摩擦係数μが高かった。

（評価３）また、実施例１〜６、比較例１、２の摺動部材につい
て、無夢潤滑下における焼付き荷重を調べた。これは、
回転数１６０ｒｐｍで荷重を２分毎に１０Ｋｇｆずつ上
昇させて、焼付きが生じたときの荷重を機械試験所式摩
擦摩耗試験機により測定した。なお、相手材としては、
ＳＵＪ２を使用した。その結果を第３図に示す。

第３図から明らかなように、実施例の摺動部材は、無潤
滑下における摩擦係数μが高いにもかかわらず、比較例
１、２の摺動部材と同程度の耐焼付き荷重を示した。

（評価４）さらに、実施例１〜６、比較例１、２の摺動部材につい
て、油潤滑下における耐摩耗性を調べた。これは、荷重
１５Ｋｇｆ、回転数１６０ｒｐｍで１５分間の摩耗試験
をＬＦＷ摩擦摩耗試験により実施した。なお、相手材と
しては、ＳＵＪ２を使用した。その結果を第４図に示
す。

第４図から明らかなように、実施例の摺動部材は、油潤
滑下における摩擦係数μが高いにもかかわらず、従来の
炭素−炭素複合材からなる比較例２の摺動部材より大幅
に耐摩耗性が向上し、比較例１の摺動部材と同程度の耐
摩耗性を示した。これは、実施例の摺動部材は、強化材
としての炭素質繊維と、結合材としての炭素質粉末と
に、共に未炭化なものを使用したため、これらは炭化さ
れる際、同程度の物理的性質（強度、収縮率など）を示
し、炭素質繊維と炭素質粉末との界面密着性が高まった
ためと考えられる。また、実施例の摺動部材では、ター
ルによって表面処理を施した未炭化炭素質繊維を使用し
たため、この炭素質繊維の濡れ性が高まり、これにより
炭素質繊維と炭素質粉末との界面密着性がさらに向上し
たためと考えられる。

一方、従来の炭素−炭素複合材からなる比較例２の摺動
部材では、結合材として使用された液状炭素質材料が焼
成時に発生する揮発成分を起因とする気孔により強化材
と結合材との間の界面密着性が低下する。また、強化材
として炭化または黒鉛化された炭素質繊維を使用し、結
合材として未炭化の液状炭素質材料を使用しており、こ
れらは焼成時の物理的性質（強度、収縮率など）が異な
るため、強化材と結合材との間の界面密着性が低下した
ためと考えられる。

（実施例７）石炭系の光学的等方性ピッチを紡糸器に供給し、３４０
℃に加熱した状態で不活性ガスによる加圧下にノズルか
ら押出して得られたピッチ繊維を、さらに酸化性雰囲気
中３５０℃で２時間保持して不融化し、繊維径１５μ
ｍ、繊維長さが０．５ｍｍの不融化未炭化炭素質繊維を
準備した。

この強化材としての不融化未炭化炭素質繊維３０重量％
と、自己焼結性炭素質粉末としての中心粒径７μｍのコ
ールタール系メソカーボンマイクロビーズを結合材とし
て７０重量％とを混合したもの９５重量％に対し、粒径
１．９μｍ（共立窯業（株）製）、５．０μｍ（電気化
学（株）製）、０．５μｍ（電気化学（株）製）の炭化
ホウ素粉末をそれぞれ５重量％加えて均一に混合し、得
られた混合物を２ｔｏｎ／ｃｍ^２の成形圧力で成形して
所定の摺動部材形状を有する複合体とした。

次に、この複合体を常圧で非酸化性雰囲気中、１５０℃
／時間の速度で１０００℃まで昇温し、同温度で１時間
保持して焼成して、未炭化炭素質繊維および自己焼結性
炭素質粉末を焼結固結させた。そして、さらに非酸化性
雰囲気中、５００℃／時間の速度で２０００℃まで加熱
し、２０分保持してさらに焼結した。これにより実施例
７の摺動部材を得た。

また、強化材としての不融化未炭化炭素質繊維３０重量
％と、自己焼結性炭素質粉末としての中心粒径７μｍの
コールタール系メソカーボンマイクロビーズを結合材と
して７０重量％とを混合したもの９０重量％に対し、粒
径１．９μｍ（共立窯業（株）製）、５．０μｍ（電気
化学（株）製）、０．５μｍ（電気化学（株）製）の炭
化ホウ素粉末をそれぞれ１０重量％加えて均一に混合
し、前記と同様の方法により成形、焼結して、前記以外
の実施例７の摺動部材を得た。

（実施例８）ホウ素化合物粉末として、粒径２．０μｍ（共立窯業
（株）製）、粒径０．６μｍ（信越化学（株）製）、粒
径９．３μｍ（信越化学（株）製）の窒化ホウ素を使用
したこと以外は、実施例７と同様の方法により実施例８
の摺動部材を得た。

（実施例９）ホウ素化合物粉末として、粒径１．８μｍ（日本新金属
製）、粒径４．４μｍ（日本新金属製）のホウ化クロム
を使用したこと以外は、実施例７と同様の方法により実
施例９の摺動部材を得た。

（実施例１０）ホウ素化合物粉末として、粒径１．４μｍ（日本新金属
製）、粒径５．０μｍ（共立窯業（株）製）のホウ化チ
タンを使用したこと以外は、実施例７と同様の方法によ
り実施例１０の摺動部材を得た。

（実施例１１）ホウ素化合物粉末として、粒径０．７μｍ（日本新金属
製）のホウ化タンタルを使用したこと以外は、実施例７
と同様の方法により実施例１１の摺動部材を得た。

（実施例１２）ホウ素化合物粉末として、粒径２．０μｍ（日本新金属
製）、粒径４．０μｍ（日本新金属製）のホウ化ジルコ
ンを使用したこと以外は、実施例７と同様の方法により
実施例１２の摺動部材を得た。

（比較例３〜５）実施例７で準備した強化材としての不融化未炭化炭素質
繊維３０重量部に、結合材としての中心粒径７μｍのコ
ールタール系メソカーボンマイクロビーズ７０重量部の
みを加えて複合体としたこと以外は、実施例７と同様の
方法により比較例３の摺動部材を得た。

また、市販の従来の炭素繊維強化炭素（ダイヤヒトコ
製）およびＳ４５鋼材（ＪＩＳ）から、それぞれ製造し
た比較例４および比較例５の摺動部材も準備した。な
お、市販の従来の炭素繊維強化炭素は、炭素質繊維に石
油ピッチを含浸後、不活性雰囲気下２０００℃で焼結し
て得られたものである。

（評価５）実施例７〜１２および比較例３〜５の摺動部材につい
て、前記した評価３と同様の試験を行って、無潤滑下に
おける耐焼付き性を調べた。これは、回転数１６０ｒｐ
ｍ（すべり速度：２cm／秒）で荷重を２分毎に１０Ｋｇ
ｆずつ上昇させて、焼付きが生じた時の荷重を機械試験
所式摩擦摩耗試験機により測定した。また、荷重１００
Ｋｇｆ／ｃｍ^２、１５０Ｋｇｆ／ｃｍ^２時の摩擦係数μ
も併せて測定した。その結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、実施例の摺動部材は、比較
例３、４、５の摺動部材と比べて、いずれも耐焼付き性
が向上した。また、実施例の摺動部材は、比較例３、
４、５の摺動部材と比べて、摩擦係数μの値も低く押さ
えられた。これは、実施例の摺動部材では、ホウ素化合物粉末が無潤滑下の摺
動面で高温にさらされて熱分解し、液相を生じさせたた
めと推定される。

（評価６）実施例７、９、１０、１２および比較例３、４、５の摺
動部材について、前記した評価４と同様の試験を行っ
て、油潤滑下における摩耗特性を調べた。その結果を第
５図に示す。

第５図から明らかなように、実施例の摺動部材は、市販
の従来の炭素繊維強化炭素からなる比較例４の摺動部材
より大幅に耐摩耗性が向上した。これは、前記した実施
例１〜６の摺動部材の耐摩耗性が向上したのと同一の理
由によるものと考えられる。

（実施例１３）無機粉末として以下の６種類の無機ホウ化物を使用した
こと以外は、実施例１と同様の方法により実施例１３の
６種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径４．６μ
ｍのＣｏＢ、平均粒径１．９μｍのＢ_４Ｃ（実施例７で
使用。）、平均粒径１．４μｍのＴｉＢ_２（実施例１０
で使用。）、平均粒径２．０μｍのＺｒＢ_２（実施例１
２で使用。）、平均粒径９．３μｍのＢＮ（実施例８で
使用。）および平均粒径０．７μｍのＴａＢ_２（実施例
１１で使用。）を無機粉末として使用した。なお、無機
粉末としてのこれら６種類の無機ホウ化物の添加量は、
全て５重量％とした。

（実施例１４）無機粉末として以下の３種類の無機炭化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例１４の３
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径１．５μｍ
のＴｉＣ、平均粒径１．９μｍのＴａＣおよび平均粒径
０．８μｍのＺｒＣを無機粉末として使用した。なお、
無機粉末としてのこれら３種類の無機炭化物の添加量
は、全て５重量％とした。

（実施例１５）無機粉末として以下の５種類の無機窒化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例１５の５
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径１．３μｍ
のＴｉＮ、平均粒径０．５μｍのＴｉＮ、平均粒径１．
４μｍのＡｌＮ、平均粒径４μｍのＣｒ_２Ｎおよび平均
粒径３μｍのＴａＮを無機粉末として使用した。なお、
無機粉末としてのこれら５種類の無機窒化物の添加量
は、全て５重量％とした。

（実施例１６）無機粉末として以下の３種類の無機酸化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例１６の３
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径３μｍＴｉ
Ｏ_２、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３（実施例１と２
で使用。）および平均粒径０．６μｍのＭｇＯを無機粉
末として使用した。なお、無機粉末としてこれら３種類
の無機酸化物の添加量は、全て５重量％とした。

（評価７）前記したように調製した実施例１３の６種類の摺動部
材、実施例１４の３種類の摺動部材、実施例１５の５種
類の摺動部材および実施例１６の３種類の摺動部材につ
き、評価２と同様の試験を無潤滑下で行って、それらの
無潤滑下における摩擦係数μを測定した。なお、荷重は
２５〜７５Ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲で変化させた。その結
果を第６図に示す。第６図に示す線分の位置が摩擦係数
を示している。

第６図から明らかなように、各種の無機粉末を使用する
ことによって、得られた摺動部材の摩擦係数μの値をほ
ぼ０．０５〜０．５の範囲で管理できることがわかる。

たとえば、無機粉末として無機ホウ化物を使用した実施
例１３の摺動部材にあっては、それらの摩擦係数μはほ
ぼ０．０５〜０．２の範囲にあり、無機粉末として無機
炭化物を使用した実施例１４の摺動部材にあっては、そ
れらの摩擦係数μはほぼ０．１５〜０．３５の範囲にあ
り、無機粉末として無機窒化物を使用した実施例１５の
摺動部材にあっては、それらの摩擦係数μはほぼ０．１
〜０．３５の範囲にあり、そして無機粉末として無機酸
化物を使用した実施例１６の摺動部材にあっては、それ
らの摩擦係数μはほぼ０．２５〜０．５の範囲にある。

したがって、摺動部材の用途に応じた好適な摩擦係数μ
を、必要に応じて自由に選択できるようになった。な
お、前記した実施例１３〜１６で使用した合計１７種類
の無機粉末の添加量をそれぞれ１０重量％に増量して、
新たに１７種類の摺動部材を調製し、同様の試験を行っ
たところ、これら１７種類の摺動部材も前記した実施例
１３〜１６の１７種類の摺動部材とほとんど同様の摩擦
係数μを示した。

（実施例１７〜２２）無機粉末としてＢＮを使用したこと以外は、実施例１と
同様の方法により実施例１７〜２２の６種類の摺動部材
を得た。なお、実施例１７と１８の摺動部材の調製にあ
たっては、平均粒径０．６μｍのＢＮ（実施例８で使
用。）を使用し、その添加量をそれぞれ５重量％と１０
重量％とした。また、実施例１９と２０の摺動部材の調
製にあたっては、平均粒径２μｍのＢＮ（実施例８で使
用。）を使用し、その添加量をそれぞれ５重量％と１０
重量％とした。さらにまた、実施例２１と２２の摺動部
材の調製にあたっては、平均粒径９．３μｍのＢＮ（実
施例８で使用。）を使用し、その添加量をそれぞれ５重
量％と１０重量％とした。

（評価８）前記したように調製した実施例１７〜２２の合計６種類
の摺動部材につき、評価１と同様の試験を行って、それ
らの無潤滑下における摩擦係数μの特性を調べた。その
結果を第７図に示す。

第７図から明らかなように、実施例１７〜２２の６種類
の摺動部材は、広範囲の荷重下において安定した摩擦係
数μを示していたことがわかる。これは、前記した実施
例１〜４の摺動部材と同様に、無機粉末の添加により、
相手部材との間に機械的な抵抗力が働いたためと考えら
れる。

（実施例２３〜３０）無機粉末として、実施例２３〜２６においてＡｌ_２Ｏ_３
を使用し、実施例２７〜３０においてＴｉＢ_２を使用し
たこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例２３
〜３０の８種類の摺動部材を得た。なお、実施例２３と
２４（実施例１と２に同じ。）の摺動部材の調製にあた
っては、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３を使用し、そ
の添加量をそれぞれ５重量％と１０重量％とした。ま
た、実施例２５と２６（実施例３と４に同じ。）の摺動
部材の調製にあたっては、平均粒径４μｍのＡｌ_２Ｏ_３
を使用し、その添加量をそれぞれ５重量％と１０重量％
とした。一方、実施例２７と２８の摺動部材の調製にあ
たっては、平均粒径１．４μｍのＴｉＢ_２（実施例１０
で使用。）を使用し、その添加量をそれぞれ５重量％と
１０重量％とした。また、実施例２９と３０の摺動部材
の調製にあたっては、平均粒径４μｍのＴｉＢ_２を使用
し、その添加量をそれぞれ５重量％と１０重量％とし
た。

（評価９）前記したように調製した実施例２３〜３０の合計８種類
の摺動部材につき、評価１と同様の試験を行って、それ
らの無潤滑下における摩擦係数μを特性を調べた。その
結果を第８図に示す。

第８図から明らかなように、無機粉末としてＡｌ_２Ｏ_３
を使用した実施例２３〜２６の４種類の摺動部材は、７
０Ｋｇｆ／ｃｍ^２を超える高荷重下において、その摩擦
系μが増加する傾向を示した。しかしながら、実施例２
５を除き、実施例２３、２４、２６の摺動部材は、１０
〜６０Ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲で比較的安定した摩擦係数
μを示した。一方、無機粉末としてＴｉＢ_２を使用した
実施例２７〜３０の４種類の摺動部材は、広範囲の荷重
下において安定した摩擦係数μを示していたことがわか
る。かかる摩擦係数μの特性は、実施例１〜４の摺動部
材のそれと同様であり、添加された無機粉末と相手部材
との間に機械的な抵抗力が働いたためと考えられる。

（実施例３１）無機粉末として以下の８種類の無機ホウ化物を使用した
こと以外は、実施例１と同様の方法により実施例３１の
８種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径４μｍの
ＴｉＢ_２（実施例２９と３０で使用。）、平均粒径１．
４μｍのＴｉＢ_２（実施例１０で使用。）。平均粒径４
μｍのＺｒＢ_２（実施例１２で使用。）、平均粒径２μ
ｍのＺｒＢ_２（実施例１２で使用。）、平均粒径４．３
μｍのＮｉＢ、平均粒径１．９μｍのＢ_４Ｃ（実施例７
で使用。）、平均粒径５μｍのＢ_４Ｃ（実施例７で使
用。）および平均粒径０．５μｍのＢ_４Ｃ（実施例７で
使用。）を無機粉末として使用した。なお、無機粉末と
してこれら８種類の無機ホウ化物の添加量は、全て５重
量％とした。

（実施例３２）無機粉末として以外の４種類の無機炭化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例３２の４
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径０．７μｍ
のＴｉＣ、平均粒径１．４μｍのＴｉＣ、平均粒径１．
９μｍのＴａＣ（実施例１４で使用。）および平均粒径
０．８μｍのＺｒＣ（実施例１４で使用。）を無機粉末
として使用した。なお、無機粉末としてのこれら４種類
の無機炭化物の添加量は、全て５重量％とした。

（実施例３３）無機粉末として以下の７種類の無機酸化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例３３の７
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径０．５μｍ
のＴｉＮ（実施例１５で使用。）、平均粒径１．３μｍ
のＴｉＮ（実施例１５で使用。）、平均粒径３．１μｍ
のＴａＮ、平均粒径１．４μｍのＺｒＮ、平均粒径４．
３μｍのＢＮ、平均粒径２．６μｍのＡｌＮおよび平均
粒径１．４μｍのＡｌＮ（実施例１５で使用。）を無機
粉末として使用した。なお、無機粉末としてのこれら７
種類の無機炭化物の添加量は、全て５重量％とした。

（実施例３４）無機粉末として以下の６種類の無機酸化物を使用したこ
と以外は、実施例１と同様の方法により実施例３４の６
種類の摺動部材を得た。すなわち、平均粒径０．５μｍ
のＡｌ_２Ｏ_３（実施例１と２で使用。）、平均粒径４μ
ｍのＡｌ_２Ｏ_３（実施例３と４で使用。）、平均粒径３
μｍのＴｉＯ_２（実施例１６で使用。）、平均粒径３．
４μｍのＴｉＯ_２、平均粒径１μｍのＺｒＯ_２および平
均粒径０．３μｍのＭｇＯを無機粉末として使用した。
なお、無機粉末としてのこれら６種類の無機酸化物の添
加量は、全て５重量％とした。

（評価１０）前記したように調製した実施例３１の８種類の摺動部
材、実施例３２の４種類の摺動部材、実施例３３の７種
類の摺動部材および実施例３４の６種類の摺動部材につ
き、評価４と同様の試験を行つて、それらの油潤滑下に
おける耐摩耗性を調べた。その結果を第９図に示す。第
９図の縦の短い線分の位置が摩耗量を示している。

第９図から明らかなように、実施例３１〜３４の合計２
５種類の摺動部材は、比較例１の摺動部材、すなわち実
施例１〜６の摺動部材を評価するために準備した、強化
材としてのタール処理不融化未炭化炭素質繊維３０重量
部に、結合材としての中心粒径７μｍのコールタール系
メソカーボンマイクロビーズからなる自己焼結性炭素質
粉末７０重量部のみを加えて複合体とし、無機粉末を添
加せずに調製した摺動部材が示した摩耗量とほぼ同等か
らその摩耗量に対してほぼ１／３程度の摩耗量を示し
た。なお、同様の評価試験を市販の従来の炭素−炭素複
合材から製造した比較例２の摺動部材につき行った結果
によれば、その摩耗量は３７０μｍであった。したがっ
て、実施例３１〜３４の２５種類全ての摩耗量は、市販
の従来炭素−炭素複合材から製造した比較例２の摺動部
材のそれに比べて、ほぼ１／１０〜１／４０と小さい摩
耗量であり、その耐摩耗性は著しく改善されていたこと
がわかる。

（実施例３５、３６）無機粉末として、実施例３５においてＴｉＢ_２を使用
し、実施例３６においてＢ_４Ｃを使用したこと以外は、
実施例１と同様の方法により実施例３５、３６の摺動部
材を得た。なお、実施例３５の摺動部材の調製にあたっ
ては、平均粒径１．０μｍのＴｉＢ_２を使用し、その添
加量を種々変化させて、以下に述べる評価１１におい
て、密度測定、摩耗量の測定および曲げ強度の測定を行
った。また、実施例３６の摺動部材の調製にあたって
は、平均粒径０．５μｍのＢ_４Ｃ（実施例７で使用。）
を使用し、その添加量を種々変化させて、以下に述べる
評価１１において、実施例３５の摺動部材と同様に、密
度測定、摩耗量の測定および曲げ強度の評価を行った。

（評価１１）実施例３５、３６の摺動部材の密度を測定した結果を第
１０図に示す。第１０図によれば、無機粉末としてＢ_４
Ｃを使用した実施例３６の摺動部材にあっては、Ｂ_４Ｃ
の添加量がほぼ１０重量％の時に、その密度が最大値を
示した。しかし、無機粉末としてＴｉＢ_２を使用した実
施例３５の摺動部材にあっては、ＴｉＢ_２の添加量と共
に、密度は増加する傾向にある。

実施例３５、３６の摺動部材につき、評価４と同様の試
験を行って、その耐摩耗性、すなわち摩耗量を調べた。
その結果を第１１図に示す。第１１図から明らかなよう
に、実施例３５、３６の摺動部材ともに、無機粉末の添
加量がある値となったときに、最小値を示す傾向がある
ことがわかる。

実施例３５、３６の摺動部材を、縦１０ｍｍ、横３０ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍの試験片に成形し、クロスヘッドスピ
ードを１ｍｍ／分として、試験片に破壊が生じた荷重を
測定し、実施例３５、３６の摺動部材の曲げ強度を調べ
た。その結果を第１２図に示す。第１２図から明らかな
ように、実施例３５、３６の摺動部材の曲げ強度は、そ
の無機粉末の添加量が増加するに連れて、減少する傾向
を示す。したがって、摺動部材の用途に応じて、適切な
無機粉末の添加量を測定し、摺動部材に適切な曲げ強度
を付与することが必要である。

（実施例３７）無機粉末として以下の２種類の無機アルミニウム化合物
を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法により実
施例３７の２種類の摺動部材を得た。すなわち、Ａｌ_２
Ｏ_３とＡｌＮを無機粉末として使用した。なお、Ａｌ_２
Ｏ_３につき、その平均粒径が０．５μｍ（実施例１と２
で使用。）および４．０μｍ（実施例３と４で使用。）
のものを準備し、これら２種類の平均粒径をもつＡｌ_２
Ｏ_３粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量％とし
た。同様に、ＡｌＮにつき、その平均粒径が１．４μｍ
（実施例１５で使用。）および２．６μｍ（実施例３３
で使用。）のものを準備し、これら２種類の平均粒径を
もつＡｌＮ粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量
％とした。

（実施例３８）無機粉末として以下の２種類の無機ホウ素化合物を使用
したこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例３
８の２種類の摺動部材を得た。すなわち、Ｂ_４ＣとＢＮ
を無機粉末として使用した。なお、Ｂ_４Ｃにつき、その
平均粒径が０．５μｍ、１．９μｍおよび５．０μｍの
もの（実施例７で使用。）を準備し、これら３種類の平
均粒径をもつＢ_４Ｃ粉末の添加量を、それぞれ５および
１０重量％とした。同様に、ＢＮにつき、その平均粒径
が０．６μｍ、２．０μｍおよび９．３μｍのもの（実
施例８で使用。）を準備し、これら３種類の平均粒径を
もつＢＮ粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量％
とした。

（実施例３９）無機粉末として無機コバルト化合物（ＣｏＢ）を使用し
たこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例３９
の摺動部材を得た。なお、ＣｏＢ粉末の平均粒径を４．
６μｍ（実施例１３で使用。）とし、その添加量を５お
よび１０重量％とした。

（実施例４０）無機粉末として以下の２種類の無機クロム化合物を使用
したこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例４
０の２種類の摺動部材を得た。すなわち、Ｃｒ_２ＮとＣ
ｒ_２Ｂを無機粉末として使用した。なお、Ｃｒ_２Ｎ粉末
の平均粒径を３．９μｍとし、その添加量を５および１
０重量％とした。また、Ｃｒ_２Ｂにつき、その平均粒径
が１．８μｍおよび４．４μｍのもの（実施例９で使
用。）を準備し、これら２種類の平均粒径をもつＣｒ_２
Ｂ粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量％とし
た。

（実施例４１）無機粉末として以下の２種類の無機マグネシウム化合物
を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法により実
施例４１の２種類の摺動部材を得た。すなわち、ＭｇＢ
_２とＭｇＯを無機粉末として使用した。なお、ＭｇＢ_２
粉末の平均粒径を０．５μｍとし、その添加量を５およ
び１０重量％とした。また、ＭｇＯにつき、その平均粒
径が０．２μｍ、０．３５μｍおよび０．６μｍのもの
（実施例１６で使用。）を準備し、これら３種類の平均
粒径をもつＭｇＯ粉末の添加量を、それぞれ５および１
０重量％とした。

（実施例４２）無機粉末として無機ニッケル化合物（ＮｉＢ）を使用し
たこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例４２
の摺動部材を得た。なお、ＮｉＢ粉末の平均粒径を４．
３μｍ（実施例３１で使用。）とし、その添加量を５お
よび１０重量％とした。

（実施例４３）無機粉末として以下の３種類の無機タンタル化合物を使
用したこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例
４３の２種類の摺動部材を得た。すなわち、ＴａＣ、Ｔ
ａＮとＴａＢ_２を無機粉末として使用した。なお、Ｔａ
Ｃ粉末の平均粒径を１．９μｍ（実施例１４で使用。）
とし、その添加量を５および１０重量％とした。また、
ＴａＮの平均粒径を３．１μｍ（実施例３３で使用。）
とし、その添加量を５および１０重量％とした。さらに
また、ＴａＢ_２の平均粒径を０．７μｍ（実施例１１で
使用。）とし、その添加量を５および１０重量％とし
た。

（実施例４４）無機粉末として以下の４種類の無機チタン化合物を使用
したこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例４
４の４種類の摺動部材を得た。すなわち、ＴｉＯ_２、Ｔ
ｉＣ、ＴｉＮとＴｉＢ_２を無機粉末として使用した。な
お、ＴｉＯ_２につき、その平均粒径が０．４μｍおよび
３．３μｍのものを準備し、これら２種類の平均粒径を
もつＴｉＯ_２粉末の添加量を、それぞれ５および１０重
量％とした。同様に、ＴｉＣにつき、その平均粒径が
０．７μｍおよび１．４μｍのもの（実施例３２で使
用。）を準備し、これら２種類の平均粒径をもつＴｉＣ
粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量％とした。
同様に、ＴｉＮにつき、その平均粒径が０．５μｍおよ
び１．３μｍのもの（実施例１５で使用。）を準備し、
これら２種類の平均粒径をもつＴｉＮ粉末の添加量を、
それぞれ５および１０重量％とした。同様に、ＴｉＢ_２
につき、その平均粒径が１．０μｍ、１．４μｍ（実施
例１０で使用。）、２．３μｍおよび４．０μｍ（実施
例２９と３０で使用。）のものを準備し、これら４種類
の平均粒径をもつＴｉＢ_２粉末の添加量を、それぞれ５
および１０重量％とした。

（実施例４５）無機粉末として以下の４種類の無機ジルコニウム化合物
を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法により実
施例４５の４種類の摺動部材を得た。すなわち、ＺｒＯ
_２、ＺｒＣ、ＺｒＮとＺｒＢ_２を無機粉末として使用し
た。なお、ＺｒＯ_２の平均粒径を１．０μｍ（実施例３
４で使用。）とし、その添加量を５および１０重量％と
した。同様に、ＺｒＣの平均粒径を０．８μｍ（実施例
１４で使用。）とし、その添加量を５および１０重量％
とした。同様に、ＺｒＣの平均粒径を１．４μｍ（実施
例３３で使用。）とし、その添加量を５および１０重量
％とした。同様に、ＺｒＢ_２につき、その平均粒径が
２．０μｍおよび４．０μｍのもの（実施例１２で使
用。）を準備し、これら２種類の平均粒径をもつＺｒＢ
_２粉末の添加量を、それぞれ５および１０重量％とし
た。

（実施例４６）無機繊維としてＡｌ_２Ｏ_３繊維とＺｒＯ_２繊維を使用し
たこと以外は、実施例１と同様の方法により実施例４６
の２種類の摺動部材を得た。なお、Ａｌ_２Ｏ_３繊維につ
き、その繊維長さが０．５ｍｍであって、その繊維径が
５μｍのものを準備し、その添加量を５および１０重量
％とした。同様に、ＺｒＯ_２繊維につき、その長さが
０．５ｍｍであって、その直径が５μｍのもの（実施例
５と６で使用。）を準備し、その添加量を５および１０
重量％とした。

（評価１２）前記したように調製した実施例３７〜４６の摺動部材に
つき、まず、その密度を測定した。そして、評価３と同
様の試験を行って無潤滑下の焼付き荷重、評価４と同様
の試験を行って油潤滑下の耐摩耗性、および評価１１の
曲げ強度試験と同様の試験を行って曲げ強度を測定し
た。その結果を第３表に示す。

（実施例４７）実施例１で使用したのと同一の石炭系の光学的等方性ピ
ッチからなる繊維径１５μｍ、繊維長さが０．５ｍｍの
不融化未炭化炭素質繊維を２８．６重量％、実施例１で
使用したのと同一の平均粒径６μｍのメソカーボンマイ
クロビーズからなる自己焼結性炭素質粉末を６６．５重
量％。そして、無機粉末として平均粒径８μｍのＴｉ粉
末を５重量％準備した。以上の原料をミキサーで均一に
混合した後、得られた混合物を実施例１と同様の２トン／ｃｍ^２の成形圧力で、φ５０×１０ｍｍの試験片
形状を有する複合体に成形した。

そして、この複合体を常圧で窒素ガス雰囲気中で、１５
０℃／時間の速度で１０００℃まで昇温し、同温度を１
時間保持して焼成した後、常温に降温して一次焼結体を
得た。この一次焼結体の密度を測定した後、一次焼結体
をさらに常圧で窒素ガス雰囲気中、５００℃／時間の速
度で１７００℃まで昇温し、同温度を２０分保持して焼
成した後、常温に降温して二次焼結体、すなわち実施例
４７の摺動部材を得た。

（実施例４８）無機粉末として平均粒径４μｍのＮｉ粉末を準備した以
外は、実施例４７と同様の原料、同様の方法で、複合体
および一次焼結体を得た。

この一次焼結体の密度を測定した後、一次焼結体をさら
に常圧で窒素ガス雰囲気中、５００℃／時間の速度で１
３００℃まで昇温し、同温度を２０分保持して焼成した
後、常温に降温して二次焼結体、すなわち実施例４８の
摺動部材を得た。

（評価１３）前記したように調製した実施例４７、４８の摺動部材に
つき、まず、その密度を測定した。そして、評価１１の
曲げ強度試験と同様の試験を行って曲げ強度を測定し
た。その結果を第４表に示す。なお、第４表には一次焼
結体の密度を測定した結果も併せて示してある。また、
第５表に実施例４７、４８の摺動部材と摩耗量と焼付き
荷重につき測定した結果も併せて示してある。

第４表および第５表から明らかなように、実施例４７の
摺動部材の曲げ強度は、チタン化合物を無機粉末として
添加した実施例４４の摺動部材の曲げ強度と比べて遜色
のないものであり、実施例４８の摺動部材の曲げ強度
も、ホウ化ニッケル（ＮｉＢ）を無機粉末として添加し
た実施例４２の摺動部材の曲げ強度を大巾に上回るもの
であった。このように、実施例４７、４８の摺動部材
も、従来の炭素−炭素複合材製の摺動部材に比べて、よ
り好ましい特性をもつものであることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜６および比較例１の摺動部材につい
て、無潤滑下における摩擦係数μを測定した結果を示す
グラフ、第２図は実施例１〜６、比較例１および市販の
従来炭素−炭素複合材よりなる比較例２の摺動部材につ
いて、油潤滑下における摩擦係数μを測定した結果を示
すグラフ、第３図は実施例１〜６、比較例１、２の摺動
部材について、無潤滑下における焼付き荷重を測定した
結果を示すグラフ、第４図は実施例１〜６、比較例１、
２の摺動部材について、油潤滑下における摩耗量を測定
した結果を示すグラフ、第５図は実施例７、９、１０、
１２および比較例３〜５の摺動部材について、油潤滑下
における摩耗量を測定した結果を示すグラフ、第６図は
実施例１３〜１６および比較例１の摺動部材について、
無潤滑下における摩擦係数μを測定した結果を示す線
図、第７図は実施例１７〜２２の摺動部材について、無
潤滑下における摩擦係数μを測定した結果を示すグラ
フ、第８図は実施例２３〜３０の摺動部材について、無
潤滑下における摩擦係数μを測定した結果を示すグラ
フ、第９図は実施例３１〜３４および比較例１、５の摺
動部材について、油潤滑下における摩耗量を測定した結
果を示す線図、第１０図は実施例３５、３６の摺動部材
の無機粉末の添加量の変化に対する密度の変化を示すグ
ラフ、第１１図は実施例３５、３６の摺動部材の無機粉
末の添加量の変化に対する摩耗量の変化を示すグラフ、
第１２図は実施例３５、３６の摺動部材の無機粉末の添
加量の変化に対する曲げ強度の変化を示すグラフ、第１
３図は本発明の摺動部材の一製造方法を示すブロック図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｋ 8009−3Ｊ (72)発明者土屋詔一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者不破良雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者道岡博文愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者中川喜照大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者中谷悟大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献特開平１−145374（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−111963（ＪＰ，Ａ) 特開平１−145371（ＪＰ，Ａ) 特開平１−239060（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の形状をもち、未炭化炭素質繊維と、
無機粉末または無機繊維と、該未炭化炭素質繊維および
該無機粉末または該無機繊維を埋設した自己焼結性を有
するメソカーボンマイクロビーズ、バルクメソフェーズ
粉砕品、低温か焼コークス粉砕品のうちの少なくとも一
種の炭素質粉末とからなる複合体を焼結することによっ
て得られる焼結体からなることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】所定の形状をもち、未炭化炭素質繊維と、
ホウ素化合物粉末と、該未炭化炭素質繊維および該ホウ
素化合物粉末を埋設した自己焼結性を有するメソカーボ
ンマイクロビーズ、バルクメソフェーズ粉砕品、低温か
焼コークス粉砕品のうちの少なくとも一種の炭素質粉末
とからなる複合体を焼結することによって得られる焼結
体からなることを特徴とする摺動部材。