JPH0733287B2 - 炭化ケイ素複合摺動部材 - Google Patents
炭化ケイ素複合摺動部材Info
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- JPH0733287B2 JPH0733287B2 JP63106139A JP10613988A JPH0733287B2 JP H0733287 B2 JPH0733287 B2 JP H0733287B2 JP 63106139 A JP63106139 A JP 63106139A JP 10613988 A JP10613988 A JP 10613988A JP H0733287 B2 JPH0733287 B2 JP H0733287B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭化ケイ素複合摺動部材、特に流体ポンプなど
に用いられる液中軸受として使用されて良好な性能を発
揮する炭化ケイ素複合摺動部材に関するものである。
に用いられる液中軸受として使用されて良好な性能を発
揮する炭化ケイ素複合摺動部材に関するものである。
［従来技術］ 従来、例えば流体ポンプや各種流量計の軸受として使用
される液中軸受としては炭素材料が使用されてきたが、
このものは摺動面に土砂やスラリーなどの異物の混入に
より、異常摩耗を生じる欠点を有することから、近年炭
化ケイ素焼結体が使用され始めている。液中軸受として
の炭化ケイ素焼結体は、低荷重条件では優れた摺動特性
を示すが、高荷重条件では摩擦係数が上昇し、摩耗量が
増大するという欠点、また、炭化ケイ素焼結体は通常、
研削盤にて所望の形状に機械加工を行うが、加工にあた
り切込量を多くとると、ビビリを生じて良好な仕上面が
得られ難いため、加工にあたっては切込量を小さくせざ
るを得ないなどの加工性の問題がある。
される液中軸受としては炭素材料が使用されてきたが、
このものは摺動面に土砂やスラリーなどの異物の混入に
より、異常摩耗を生じる欠点を有することから、近年炭
化ケイ素焼結体が使用され始めている。液中軸受として
の炭化ケイ素焼結体は、低荷重条件では優れた摺動特性
を示すが、高荷重条件では摩擦係数が上昇し、摩耗量が
増大するという欠点、また、炭化ケイ素焼結体は通常、
研削盤にて所望の形状に機械加工を行うが、加工にあた
り切込量を多くとると、ビビリを生じて良好な仕上面が
得られ難いため、加工にあたっては切込量を小さくせざ
るを得ないなどの加工性の問題がある。
さらにまた、流体ポンプの液中軸受は、たとえばポンプ
起動時や操作ミスによる空回しにより摺動面に潤滑剤の
役割を果たす液体が十分にいきわたらない、所謂乾燥も
しくは境界摩擦条件下で使用されることがあった。上記
炭化ケイ素焼結体からなる軸受は、乾燥もしくは境界摩
擦条件下では、摩擦係数が上昇し、摩耗量が増大するた
め、摺動面に完全な液体潤滑膜を形成する、所謂液体潤
滑条件下での使用に限られるという欠点があった。
起動時や操作ミスによる空回しにより摺動面に潤滑剤の
役割を果たす液体が十分にいきわたらない、所謂乾燥も
しくは境界摩擦条件下で使用されることがあった。上記
炭化ケイ素焼結体からなる軸受は、乾燥もしくは境界摩
擦条件下では、摩擦係数が上昇し、摩耗量が増大するた
め、摺動面に完全な液体潤滑膜を形成する、所謂液体潤
滑条件下での使用に限られるという欠点があった。
上述した炭化ケイ素焼結体からなる軸受の欠点を解決す
るものとして、例えば特開昭60−141676号（以下「従来
技術Ｉ」という）や特公昭62−46508号（以下「従来技
術II」という）が提案されている。
るものとして、例えば特開昭60−141676号（以下「従来
技術Ｉ」という）や特公昭62−46508号（以下「従来技
術II」という）が提案されている。
この従来技術Ｉは１〜48重量％のグラファイト元素状炭
素、有効量の焼結助剤および残りの量の炭化ケイ素から
なるもので、１〜48重量％のグラファイト元素状炭素を
添加することにより、乾燥もしくは境界摩擦条件下での
使用を可能としたものである。また、従来技術IIは、コ
ークス−炭化ケイ素複合焼結体に係わるもので、該焼結
体の耐酸化性を向上させたものである。
素、有効量の焼結助剤および残りの量の炭化ケイ素から
なるもので、１〜48重量％のグラファイト元素状炭素を
添加することにより、乾燥もしくは境界摩擦条件下での
使用を可能としたものである。また、従来技術IIは、コ
ークス−炭化ケイ素複合焼結体に係わるもので、該焼結
体の耐酸化性を向上させたものである。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した従来技術Ｉからなる炭化ケイ素
複合焼結体は、乾燥もしくは境界摩擦条件下で優れた摺
動特性を示す反面、機械的強度が低く、僅かの衝撃で焼
結体にかけが生じるなど取り扱い上の問題がある。
複合焼結体は、乾燥もしくは境界摩擦条件下で優れた摺
動特性を示す反面、機械的強度が低く、僅かの衝撃で焼
結体にかけが生じるなど取り扱い上の問題がある。
また、従来技術IIからなるコークス−炭化ケイ素複合焼
結体を摺動部材に適用した場合には、特に耐アブレッシ
ブ性に劣り、土砂の流入が余儀なくされる水中ポンプ用
の軸受としては使用しがたいという欠点がある。
結体を摺動部材に適用した場合には、特に耐アブレッシ
ブ性に劣り、土砂の流入が余儀なくされる水中ポンプ用
の軸受としては使用しがたいという欠点がある。
本発明は上記問題点を解決し、ポンプ起動時の乾燥もし
くは境界摩擦条件下あるいは高荷重条件下でも優れた摺
動特性を示し、かつ高い機械的強度を示す、特に液中軸
受に適用して好適な炭化ケイ素複合摺動部材を得ること
を目的とする。
くは境界摩擦条件下あるいは高荷重条件下でも優れた摺
動特性を示し、かつ高い機械的強度を示す、特に液中軸
受に適用して好適な炭化ケイ素複合摺動部材を得ること
を目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は上記目的を達成するため種々研究した結果
残留揮発分４重量％以上を有するコークス25〜45重量
％、ホウ素もしくはホウ素化合物0.5〜５重量％、炭素
２〜４重量％もしくは炭化後の炭素含量が２〜４重量％
になる炭化可能な有機材料６〜10重量％並びに残部炭化
ケイ素からなる混合粉末を焼結してなる炭化ケイ素複合
焼結体は、液体潤滑条件下ではもちろんのこと、乾燥も
しくは境界潤滑条件下においても、また高荷重条件下に
おいても優れた摺動特性を示し、かつ高い機械的強度を
示すことを見出し、この知見に基き本発明をなすに至っ
た。
残留揮発分４重量％以上を有するコークス25〜45重量
％、ホウ素もしくはホウ素化合物0.5〜５重量％、炭素
２〜４重量％もしくは炭化後の炭素含量が２〜４重量％
になる炭化可能な有機材料６〜10重量％並びに残部炭化
ケイ素からなる混合粉末を焼結してなる炭化ケイ素複合
焼結体は、液体潤滑条件下ではもちろんのこと、乾燥も
しくは境界潤滑条件下においても、また高荷重条件下に
おいても優れた摺動特性を示し、かつ高い機械的強度を
示すことを見出し、この知見に基き本発明をなすに至っ
た。
本発明で主成分をなす炭化ケイ素粉末はα型、β型のど
ちらでも使用することができ、平均粒径５ミクロン以下
の粉末が使用される。
ちらでも使用することができ、平均粒径５ミクロン以下
の粉末が使用される。
本発明で用いるコークスとしては、揮発分を有する、い
わゆる生コークスで、石油系、石炭系又は樹脂系のいず
れでもよいが、特に高強度の製品を得るには４重量％以
上の残留揮発分を含むのが好ましい。
わゆる生コークスで、石油系、石炭系又は樹脂系のいず
れでもよいが、特に高強度の製品を得るには４重量％以
上の残留揮発分を含むのが好ましい。
コークスの混合割合は、混合粉末総量に対して25〜45重
量％、好ましくは25〜40重量％である。
量％、好ましくは25〜40重量％である。
25重量％より少ない場合には、乾燥もしくは境界摩擦条
件下あるいは液体潤滑条件下であっても高荷重条件下で
良好な摺動特性を得ることが難しく、また、45重量％よ
り多い場合には、焼結体の機械的強度が低下するので好
ましくない。
件下あるいは液体潤滑条件下であっても高荷重条件下で
良好な摺動特性を得ることが難しく、また、45重量％よ
り多い場合には、焼結体の機械的強度が低下するので好
ましくない。
ホウ素又は炭化ホウ素もしくは窒化ホウ素などのホウ素
化合物は、混合粉末の焼結助剤としての役割と前述した
コークスの焼結時の黒鉛化を促進させる役割を果たすも
ので、その混合割合は混合粉末総量に対して0.5〜５重
量％である。
化合物は、混合粉末の焼結助剤としての役割と前述した
コークスの焼結時の黒鉛化を促進させる役割を果たすも
ので、その混合割合は混合粉末総量に対して0.5〜５重
量％である。
炭素は前記ホウ素またはホウ素化合物と同様、混合粉末
の焼結助剤の役割を果たすもので、カーボンブラックな
どが例示される。また、本発明では、上記炭素に代え
て、炭化可能な有機材料を使用することができる。この
炭化可能な有機材料としてはフェノール樹脂やコールタ
ールピッチ等が例示されるが、とくにフェノール樹脂が
好ましく使用される。その混合割合は混合粉末総量に対
して、炭素を使用する場合は２〜４重量％、炭化可能な
有機材料を使用する場合は６〜10重量％であり、有機材
料を炭化して得られる炭素量が混合粉末総量に対して２
〜４重量％になるような量用いられる。
の焼結助剤の役割を果たすもので、カーボンブラックな
どが例示される。また、本発明では、上記炭素に代え
て、炭化可能な有機材料を使用することができる。この
炭化可能な有機材料としてはフェノール樹脂やコールタ
ールピッチ等が例示されるが、とくにフェノール樹脂が
好ましく使用される。その混合割合は混合粉末総量に対
して、炭素を使用する場合は２〜４重量％、炭化可能な
有機材料を使用する場合は６〜10重量％であり、有機材
料を炭化して得られる炭素量が混合粉末総量に対して２
〜４重量％になるような量用いられる。
また、場合によっては、上述した成分組成からなる混合
粉末に一時的結合材例えばポリビニルアルコール等を添
加することも有効である。この時、一時的結合材の添加
量としては混合粉末100重量部に対して約３重量部が好
ましい。
粉末に一時的結合材例えばポリビニルアルコール等を添
加することも有効である。この時、一時的結合材の添加
量としては混合粉末100重量部に対して約３重量部が好
ましい。
次に、本発明の製造方法を示す。
まず、炭化ケイ素粉末にコークス粉末およびホウ素もし
くはホウ素化合物を添加し、さらに炭素もしくは炭化可
能な有機材料および必要に応じて一時的結合材を加え混
合して混合物を得た後、該混合物を乾燥し、粉砕して粉
末とする。該粉末を金型に装填し、1000〜2000Kg/cm2の
圧力で加圧成形して成形体を得る。そして上記成形体を
無加圧状態で、1900〜2100度の温度で0.5〜２時間焼結
し、焼結体を得る。
くはホウ素化合物を添加し、さらに炭素もしくは炭化可
能な有機材料および必要に応じて一時的結合材を加え混
合して混合物を得た後、該混合物を乾燥し、粉砕して粉
末とする。該粉末を金型に装填し、1000〜2000Kg/cm2の
圧力で加圧成形して成形体を得る。そして上記成形体を
無加圧状態で、1900〜2100度の温度で0.5〜２時間焼結
し、焼結体を得る。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
［実施例１〜3,比較例１〜６］ 表１に示す割合で平均粒径0.5ミクロンのα型炭化ケイ
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），残
留揮発分11％のコークス粉末，ホウ素粉末，フェノール
樹脂およびアセトン50ccをボールミルを用いて10時間混
合した後、該混合物を乾燥し、粉砕して100メッシュア
ンダーに分級した粉末を得た。
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），残
留揮発分11％のコークス粉末，ホウ素粉末，フェノール
樹脂およびアセトン50ccをボールミルを用いて10時間混
合した後、該混合物を乾燥し、粉砕して100メッシュア
ンダーに分級した粉末を得た。
該混合粉末を金型に装填し、2000Kg/cm2の圧力で加圧成
形し成形体を得た。
形し成形体を得た。
この成形体を2050度の温度に加熱された加熱炉中（アル
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。この
焼結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ
強度試験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラス
ト試験片を得た。
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。この
焼結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ
強度試験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラス
ト試験片を得た。
［比較例７］ 表１に示す割合で平均粒径0.5ミクロンのα型炭化ケイ
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），カ
ーボンブラック粉末，ホウ素粉末，フェノール樹脂，ア
セトン50ccおよびポリビニルアルコール３重量部をボー
ルミルを用いて10時間混合した後、該混合物を乾燥し、
粉砕して100メッシュアンダーに介級した粉末を得た。
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），カ
ーボンブラック粉末，ホウ素粉末，フェノール樹脂，ア
セトン50ccおよびポリビニルアルコール３重量部をボー
ルミルを用いて10時間混合した後、該混合物を乾燥し、
粉砕して100メッシュアンダーに介級した粉末を得た。
該混合粉末を金型に装填し、2000Kg/cm2の圧力で加圧成
形し成形体を得た。
形し成形体を得た。
この成形体を2050度の温度に加熱された加熱炉中（アル
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。該焼
結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試
験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験
片を得た。
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。該焼
結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試
験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験
片を得た。
［比較例８］ 表１に示す割合で平均粒径0.5ミクロンのα型炭化ケイ
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），黒
鉛粉末，ホウ素粉末，フェノール樹脂，およびアセトン
50ccをボールミルを用いて10時間混合した後、該混合物
を乾燥し、粉砕して100メッシュアンダーに分級した粉
末を得た。
素粉末（商品名:DU・Ａ−1,昭和電工（株）社製），黒
鉛粉末，ホウ素粉末，フェノール樹脂，およびアセトン
50ccをボールミルを用いて10時間混合した後、該混合物
を乾燥し、粉砕して100メッシュアンダーに分級した粉
末を得た。
該混合粉末を金型に装填し、2000Kg/cm2の圧力で加圧成
形し成形体を得た。
形し成形体を得た。
この成形体を2050度の温度に加熱された加熱炉中（アル
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。該焼
結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試
験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験
片を得た。
ゴンガス雰囲気）で１時間焼成し、焼結体を得た。該焼
結体を機械加工して長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試
験片および縦横それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験
片を得た。
［比較例９］ 平均粒径0.5ミクロンのα型炭化ケイ素粉末38.9重量
％，残留揮発分11％のコークス粉末51.2重量％，炭化ホ
ウ素粉末9.9重量％をらいかい機で５時間摩砕混合し
た。このようにして得た混合粉末を金型に装填し、2000
Kg/cm2の圧力で加圧成形して成形体を得たのち、2000度
の温度に加熱された加熱炉中（アルゴンガス雰囲気）で
１時間焼成し、焼結体を得た。この焼結体を機械加工し
て、長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試験片および縦横
それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験片を得た。
％，残留揮発分11％のコークス粉末51.2重量％，炭化ホ
ウ素粉末9.9重量％をらいかい機で５時間摩砕混合し
た。このようにして得た混合粉末を金型に装填し、2000
Kg/cm2の圧力で加圧成形して成形体を得たのち、2000度
の温度に加熱された加熱炉中（アルゴンガス雰囲気）で
１時間焼成し、焼結体を得た。この焼結体を機械加工し
て、長さ37mm、幅4mm、厚さ3mmの曲げ試験片および縦横
それぞれ32mm、厚さ7mmのスラスト試験片を得た。
上記実施例１〜３、比較例１〜９をJIS R 1601「ファイ
ンセラミックの曲げ強さ試験」に沿って３点曲げ強度試
験を行うとともに以下の条件で水中耐荷重スラスト試験
を行った。その結果を表１に示す。なお、表中「−」
は、摩擦係数が上昇したため試験を途中で中止したこと
を示すものである。
ンセラミックの曲げ強さ試験」に沿って３点曲げ強度試
験を行うとともに以下の条件で水中耐荷重スラスト試験
を行った。その結果を表１に示す。なお、表中「−」
は、摩擦係数が上昇したため試験を途中で中止したこと
を示すものである。
速 度:5m/min 荷 重:0.5hr毎に12.5Kg/cm2づつ累積し、 250Kg/cm2にて終了 相手材:SiC（φ12×φ25×17） 試験結果から、実施例１〜３の焼結体は全試験時間を通
して安定した摺動特性を示した。一方、比較例１〜５の
焼結体は、荷重の増大にともない次第に摩擦係数が上昇
し、面圧150Kg/cm2で摩擦係数の急激な上昇が認められ
たので試験を中止した。
して安定した摺動特性を示した。一方、比較例１〜５の
焼結体は、荷重の増大にともない次第に摩擦係数が上昇
し、面圧150Kg/cm2で摩擦係数の急激な上昇が認められ
たので試験を中止した。
つぎに、上述した試験で、良好な摺動特性を示した実施
例３と比較例９の焼結体について、さらに過酷な水中ス
ラスト試験を行った。試験条件は以下に示すとおりであ
る。
例３と比較例９の焼結体について、さらに過酷な水中ス
ラスト試験を行った。試験条件は以下に示すとおりであ
る。
面 圧:150Kgf/cm2 速 度： 5m/min 時 間: 50hr 水 ：蒸留水0.1wt％関東ローム７種（JIS Z 8901）
添加 相手材:SiC（φ12×φ25×17） 表２は上記の試験結果を示すものである。
添加 相手材:SiC（φ12×φ25×17） 表２は上記の試験結果を示すものである。
試験結果から、比較例９の焼結体は、摩耗量が多く、耐
アブレッシブ性に劣り、土砂の侵入が余儀なくされる水
中ポンプなどの軸受への適用はできない。
アブレッシブ性に劣り、土砂の侵入が余儀なくされる水
中ポンプなどの軸受への適用はできない。
［発明の効果］ 本発明の炭化ケイ素複合摺動部材は、液中摩擦条件下で
はもちろんのこと、乾燥もしくは境界摩擦条件下あるい
は、高荷重条件下でも良好な摺動特性を示し、かつ高い
機械的強度を示し、優れた耐アブレッシブ性を有するの
で、水、薬液中などにおいて使用される液中軸受用材料
に適している。
はもちろんのこと、乾燥もしくは境界摩擦条件下あるい
は、高荷重条件下でも良好な摺動特性を示し、かつ高い
機械的強度を示し、優れた耐アブレッシブ性を有するの
で、水、薬液中などにおいて使用される液中軸受用材料
に適している。
Claims (1)
- 【請求項１】残留揮発分４重量％以上を有するコークス
25〜45重量％、ホウ素もしくはホウ素化合物0.5〜５重
量％、炭素２〜４重量％もしくは炭化後の炭素含量が２
〜４重量％になる炭化可能な有機材料６〜10重量％並び
に残部炭化ケイ素からなる混合粉末を焼結してなる炭化
ケイ素複合摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63106139A JPH0733287B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 炭化ケイ素複合摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63106139A JPH0733287B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 炭化ケイ素複合摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278475A JPH01278475A (ja) | 1989-11-08 |
| JPH0733287B2 true JPH0733287B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=14426036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63106139A Expired - Fee Related JPH0733287B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 炭化ケイ素複合摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733287B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2734477B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1998-03-30 | 三菱重工業株式会社 | 射出成形方法及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6246508B2 (ja) | 2013-06-25 | 2017-12-13 | グローリー株式会社 | 動体画像抽出方法及び動体画像抽出装置 |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP63106139A patent/JPH0733287B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6246508B2 (ja) | 2013-06-25 | 2017-12-13 | グローリー株式会社 | 動体画像抽出方法及び動体画像抽出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01278475A (ja) | 1989-11-08 |
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| JPH0510303B2 (ja) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |