JPS6058841A - 摺動用複合材料 - Google Patents
摺動用複合材料Info
- Publication number
- JPS6058841A JPS6058841A JP16659183A JP16659183A JPS6058841A JP S6058841 A JPS6058841 A JP S6058841A JP 16659183 A JP16659183 A JP 16659183A JP 16659183 A JP16659183 A JP 16659183A JP S6058841 A JPS6058841 A JP S6058841A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- solid lubricant
- sliding
- sintered
- composite material
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、摺動用複合材料に関する。エフ詳しくは、金
属と固体潤滑剤とを焼結させた摺動用複合材料の摩擦・
摩耗特性の改良に関する。
属と固体潤滑剤とを焼結させた摺動用複合材料の摩擦・
摩耗特性の改良に関する。
潤滑油による汚染を嫌う食品、薬品、繊維機械や作動媒
体の汚染による性能劣化を回避する必要のある密閉サイ
クル機関等では、軸受やシール等の摺動部材に固体潤滑
剤と金属からなる複合材料が用いられる。これ等の複合
材料の用途は、油が使用できないような高温や極低温雰
囲気で使用される機器をはじめ、放射能雰囲気下におけ
る原子力用あるいは真空中で使われる宇宙及び核融合機
器等の広い分野に及んでいる。
体の汚染による性能劣化を回避する必要のある密閉サイ
クル機関等では、軸受やシール等の摺動部材に固体潤滑
剤と金属からなる複合材料が用いられる。これ等の複合
材料の用途は、油が使用できないような高温や極低温雰
囲気で使用される機器をはじめ、放射能雰囲気下におけ
る原子力用あるいは真空中で使われる宇宙及び核融合機
器等の広い分野に及んでいる。
一般機器においても、油軸受を無給油軸受化することに
より、メンテナンスフリー、省資源に繋がる利点のみで
なく、潤滑油系統（ポンプ、フィルタ、配管等）の除去
および機構の簡素化がもたらされる。
より、メンテナンスフリー、省資源に繋がる利点のみで
なく、潤滑油系統（ポンプ、フィルタ、配管等）の除去
および機構の簡素化がもたらされる。
摺動用複合材料は次の３種類に大別される。
（１） カーボングラファイトマトリックスに金属を含
浸させた材料。
浸させた材料。
（２） 金属と固体潤滑剤とを焼結させた材料。
（３）固体潤滑剤ペレットヲ金属ブロックに埋め込んだ
材料。
材料。
これ等の材料に関し、摩擦係数ｉｊ： （１）の材料が
最も低く、（２）、 （３）の順となる。−万、耐摩耗
性はその逆で、（３）が最も良好で（２）、 （１）の
順となる。
最も低く、（２）、 （３）の順となる。−万、耐摩耗
性はその逆で、（３）が最も良好で（２）、 （１）の
順となる。
第１図に、従来エフ用いられている摺動用の焼結材料に
ついての組織拡大図を示す。図中、０１は金属マトリッ
クスを、０２は固体潤滑剤をそれぞれ示す。材料強度メ
ンバとして、鉛青銅、青銅、鉄及びニッケル等の金属が
マトリックス０１として用いられ、二硫化モリブデン、
カーボングラファイト及び窒化硼素等の層状結晶を有す
る無機質材料が固体潤滑剤ｏ２として組み合わされる。
ついての組織拡大図を示す。図中、０１は金属マトリッ
クスを、０２は固体潤滑剤をそれぞれ示す。材料強度メ
ンバとして、鉛青銅、青銅、鉄及びニッケル等の金属が
マトリックス０１として用いられ、二硫化モリブデン、
カーボングラファイト及び窒化硼素等の層状結晶を有す
る無機質材料が固体潤滑剤ｏ２として組み合わされる。
そして、複合材料は、粒状の金属０１と粉状の固体潤滑
剤ｏ２とを焼き固めて形成される。この際、固体潤滑剤
ｏ２が多いと材料強度が低下し、一方、少ないと潤滑性
が損なわれるので、両者の性能を満す条件として、固体
潤滑剤０２の割合は、５〜１５チ（ｖｏＬ）の範囲に設
定される。また、金属の粒径は１０〜５０μｍ程度であ
る。このような焼結材料の相手材としては、焼入れ硬化
した炭素鋼等の表面硬化した金属材料が使用される。
剤ｏ２とを焼き固めて形成される。この際、固体潤滑剤
ｏ２が多いと材料強度が低下し、一方、少ないと潤滑性
が損なわれるので、両者の性能を満す条件として、固体
潤滑剤０２の割合は、５〜１５チ（ｖｏＬ）の範囲に設
定される。また、金属の粒径は１０〜５０μｍ程度であ
る。このような焼結材料の相手材としては、焼入れ硬化
した炭素鋼等の表面硬化した金属材料が使用される。
第２図に、前記従来の複合材料の摩耗機構を模式的に示
す。図中、０１は複合材料中の金属マトリン）クス、０
２は複合材料中の固体潤滑剤、０１０は相手材、０１０
０は空孔をそれぞれ示す。第２図（１）は、相手材と複
合材料との初期接触状態を示す。すなわち、相手材０１
０を複合材料に対し摺動させると、固体潤滑剤ｏ２が相
手面に＋ｊ［する。第２図（２）は、一定時間摺動後の
固体潤滑剤の脱落状態を示す。すなわち、時開とともに
固体潤滑剤０２が消費される個所に空孔０１００が生ず
る。第２図（３）は、更に一定時間摺動後の相手材と複
合材料の接触状態を示す。すなわち、一定時間摺動後、
金属マトリックス０１との接触割合が増加し、金属／金
属の接触状態となる。この際、相手材０１０は硬反が高
いので、金属側が摩耗（ｈ）シ、再び相手材０１０は、
金属のみでなく、新たな固体潤滑材０２とも接触するこ
とになる。
す。図中、０１は複合材料中の金属マトリン）クス、０
２は複合材料中の固体潤滑剤、０１０は相手材、０１０
０は空孔をそれぞれ示す。第２図（１）は、相手材と複
合材料との初期接触状態を示す。すなわち、相手材０１
０を複合材料に対し摺動させると、固体潤滑剤ｏ２が相
手面に＋ｊ［する。第２図（２）は、一定時間摺動後の
固体潤滑剤の脱落状態を示す。すなわち、時開とともに
固体潤滑剤０２が消費される個所に空孔０１００が生ず
る。第２図（３）は、更に一定時間摺動後の相手材と複
合材料の接触状態を示す。すなわち、一定時間摺動後、
金属マトリックス０１との接触割合が増加し、金属／金
属の接触状態となる。この際、相手材０１０は硬反が高
いので、金属側が摩耗（ｈ）シ、再び相手材０１０は、
金属のみでなく、新たな固体潤滑材０２とも接触するこ
とになる。
このような固体潤滑剤を金属マトリックスで焼結した従
来の摺動用複合材料は、次のような欠点を有する。
来の摺動用複合材料は、次のような欠点を有する。
（１）金属／金属の凝着摩耗を伴なうため、摩耗率が増
加する。
加する。
（２）金属／金属の凝着摩耗を伴なうため、丁ベク面が
荒れる。
荒れる。
（３）金属／金属の凝着摩耗を伴なうため、摩擦係数が
上昇する。
上昇する。
（４）固体潤滑剤を介した金属粒子の焼結体であるため
、結合力が弱く、摩擦時に表面より金属粒子が脱落し易
い。
、結合力が弱く、摩擦時に表面より金属粒子が脱落し易
い。
本発明は、固体潤滑剤を金属マ） ＩＪソックス焼結し
た従来の摺動用複合材料の摩擦・摩耗特性を改良すべく
完成されたものである。すなわち、本発明は、固体潤滑
剤粉末と金属粒子とで焼成した焼結材料の表面に、金属
粒子径よりも微小なセラミック粒子を摺り込んだことを
特徴とする摺動用複合材料の記載に関するものである。
た従来の摺動用複合材料の摩擦・摩耗特性を改良すべく
完成されたものである。すなわち、本発明は、固体潤滑
剤粉末と金属粒子とで焼成した焼結材料の表面に、金属
粒子径よりも微小なセラミック粒子を摺り込んだことを
特徴とする摺動用複合材料の記載に関するものである。
本発明の摺動用複合材料は、すペク軸受、スライドメタ
ル、ピストンリング、メカニカルシール、ロータジャー
ナル部、ピストンスカート部、シリンダライナ部等に広
く適用できる。
ル、ピストンリング、メカニカルシール、ロータジャー
ナル部、ピストンスカート部、シリンダライナ部等に広
く適用できる。
次に、・１本発明を図面により説明する。
第１図に示した従来の摺動用複合材料である固体潤滑剤
と金属粒子マトリックスからなる焼結材料を表面仕上げ
すると、第３図に示す組織拡大図のように粒子径に相当
する凹凸（１０〜５０μｍ）が生じる。図中、１は金属
マトリックス、２は固体潤滑剤をそれぞれ示す。このよ
うな表面状態を有する焼結材の表面に、マトリックス金
属粒子径以下の粒径を有するセラミック微粒子を供給し
、表面硬化した金属（例えば、高周波焼入れした炭素鋼
）を相手材として、微速度で摺動させると、セラミック
微粒子は軟質材料である焼結金属側に埋め込まれ、その
断面組成は第４図に示す組織拡大図のようになる。
と金属粒子マトリックスからなる焼結材料を表面仕上げ
すると、第３図に示す組織拡大図のように粒子径に相当
する凹凸（１０〜５０μｍ）が生じる。図中、１は金属
マトリックス、２は固体潤滑剤をそれぞれ示す。このよ
うな表面状態を有する焼結材の表面に、マトリックス金
属粒子径以下の粒径を有するセラミック微粒子を供給し
、表面硬化した金属（例えば、高周波焼入れした炭素鋼
）を相手材として、微速度で摺動させると、セラミック
微粒子は軟質材料である焼結金属側に埋め込まれ、その
断面組成は第４図に示す組織拡大図のようになる。
図中、１および２は第５図のものと同じであり、５はセ
ラミック微粒子、４社相手材料を示す。
ラミック微粒子、４社相手材料を示す。
この際使用する金属マ） ＩＪラックス固体潤滑剤なら
びに相手材としては、上述の従来の摺動用複合材料に用
いられるものがそのまま使用できる。
びに相手材としては、上述の従来の摺動用複合材料に用
いられるものがそのまま使用できる。
このように本発明に於ては、セラミック微粒子を用いる
ことにより、焼結材の表面の凹凸が埋められることにな
る。また、セラミック微粒子の押し付は面圧と粒子の埋
込み量は、はソ次式で決定する。
ことにより、焼結材の表面の凹凸が埋められることにな
る。また、セラミック微粒子の押し付は面圧と粒子の埋
込み量は、はソ次式で決定する。
Ｐ＝ｎＸ（五ａ”）ｘ、／ｉ−〒／Ｊ” Ｉ）□こ＼で
、Ｐ：負荷４重 ｎ：セラミック粒子個数 ｄ：セラミック粒子直径 μ：セラミックと金属間の摩擦係数 ｐｒｎ：焼結金属の降伏応力 こうしてセラミック微粒子の埋め込みにエフ、相手材面
粗度に応じた焼結金属側の表面が形成されることになり
、又セラミック微粒子が埋め込まれると、相手材面に付
着した焼結材中の固体潤滑剤粉末により再度覆われるこ
とｒｃなる。
、Ｐ：負荷４重 ｎ：セラミック粒子個数 ｄ：セラミック粒子直径 μ：セラミックと金属間の摩擦係数 ｐｒｎ：焼結金属の降伏応力 こうしてセラミック微粒子の埋め込みにエフ、相手材面
粗度に応じた焼結金属側の表面が形成されることになり
、又セラミック微粒子が埋め込まれると、相手材面に付
着した焼結材中の固体潤滑剤粉末により再度覆われるこ
とｒｃなる。
このような本発明の効果を列挙すると、次の通りである
。
。
（１）高硬度を有するセラミック粒子を表面に象嵌した
ことにより、耐摩耗性が向上する。
ことにより、耐摩耗性が向上する。
（２）金属マトリックスはセラミック粒子だけでなく、
固体潤滑剤に対しても結合材の役目をするので、この固
体潤滑剤によって相手材との潤滑効果も保持され、低摩
擦が得られる。
固体潤滑剤に対しても結合材の役目をするので、この固
体潤滑剤によって相手材との潤滑効果も保持され、低摩
擦が得られる。
（３）セラミック微粒子が焼結剤表面の凹凸を埋め、且
つ、相手材料を鏡面にしておけば、それに倣った表面が
形成されるので、表面粗度の小さい焼結材料が得られる
。
つ、相手材料を鏡面にしておけば、それに倣った表面が
形成されるので、表面粗度の小さい焼結材料が得られる
。
以下に、本発明を実施例により説明する。
実施例：
ニッケル粒子と黒鉛粉末と全焼結した複合材料を高周波
焼入れ後、研摩仕上げした炭素鋼を組合せた場合のドラ
イ雰囲気下における摩擦・摩耗試験結果を第１表に示す
。
焼入れ後、研摩仕上げした炭素鋼を組合せた場合のドラ
イ雰囲気下における摩擦・摩耗試験結果を第１表に示す
。
第１表
試験条件
面圧： ｐ ＝ ５０ｋｇｆ ／ｃｙ１周速： ｖ ＝
＝ １．８ ｍ／ｍｉｎ相手粗度＜１８ 埋込セラミック粒子径〈５０μｍ 上記表から、セラミック微粒子ヲ摺り込んだ焼結材料が
次のような点で改良されることが判かる。
＝ １．８ ｍ／ｍｉｎ相手粗度＜１８ 埋込セラミック粒子径〈５０μｍ 上記表から、セラミック微粒子ヲ摺り込んだ焼結材料が
次のような点で改良されることが判かる。
（１）摩擦係数はμ＝ａ４３からμ＝＝ ｏ、 １０と
低下する。この値は、黒鉛潤滑で達成し得る理想状態に
近い。
低下する。この値は、黒鉛潤滑で達成し得る理想状態に
近い。
（２）摩耗率は５４５ ｐｍ／ｈｒから１重ｍ／ｈｒへ
と驚蘂的な減少を示す。これは、摺シ込まれたセラミッ
ク微粒子の効果が顕著に現われたものである。即ち、摩
耗率が５００分のＩＫも低下したのは、ニッケルからセ
ラミック微粒子へ変更したことの硬度による影ｑｔ＋の
他に、金属的な凝着回避効果によるものである。
と驚蘂的な減少を示す。これは、摺シ込まれたセラミッ
ク微粒子の効果が顕著に現われたものである。即ち、摩
耗率が５００分のＩＫも低下したのは、ニッケルからセ
ラミック微粒子へ変更したことの硬度による影ｑｔ＋の
他に、金属的な凝着回避効果によるものである。
（３） 軸受側の摺動面粗さも２８μｍから２μｍへと
低下・し、その結果、本発明拐科が、低摩擦材や耐摩耗
材の範噛に留まらず、シール拐にも適用可能であること
が判る０
低下・し、その結果、本発明拐科が、低摩擦材や耐摩耗
材の範噛に留まらず、シール拐にも適用可能であること
が判る０
第１図は、従来の摺動用の焼結材料についての組織拡大
図を示し、第２図（１）〜（３）は、その摩耗機構の模
式図含水す。第３図は、表面仕上げを施した焼結拐の組
織拡大図全示し、第４図は、本発明のセラミック微粒子
を埋め込んだ焼結材の組織拡大図を示す。 復代用１人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、’ 識別記号 庁内整理番号５０：０
８
図を示し、第２図（１）〜（３）は、その摩耗機構の模
式図含水す。第３図は、表面仕上げを施した焼結拐の組
織拡大図全示し、第４図は、本発明のセラミック微粒子
を埋め込んだ焼結材の組織拡大図を示す。 復代用１人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、’ 識別記号 庁内整理番号５０：０
８
Claims (1)
- 固体潤滑剤粉末と金属粒子とで焼成した焼結材料の表面
に、金属粒子径よりも微小なセラミック粒子を摺り込ん
だことを特徴とする摺動用複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16659183A JPS6058841A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 摺動用複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16659183A JPS6058841A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 摺動用複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058841A true JPS6058841A (ja) | 1985-04-05 |
| JPH0372682B2 JPH0372682B2 (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=15834116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16659183A Granted JPS6058841A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 摺動用複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058841A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6373901A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | 株式会社 パテイネ商会 | 靴 |
| US6390888B1 (en) * | 1998-01-22 | 2002-05-21 | Nitta Corporation | Grinder pressing device |
| JP2011220526A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Johnson Electric Sa | 軸受組立体 |
| WO2018166681A1 (de) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Ks Gleitlager Gmbh | Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen stützschicht und einer metallischen lagermetallschicht |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16659183A patent/JPS6058841A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6373901A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | 株式会社 パテイネ商会 | 靴 |
| US4771555A (en) * | 1986-09-16 | 1988-09-20 | Kabushiki Kaisha Patine Shokai | Waterproof boot having removable ventilation means |
| US6390888B1 (en) * | 1998-01-22 | 2002-05-21 | Nitta Corporation | Grinder pressing device |
| EP1057592A4 (en) * | 1998-01-22 | 2006-10-04 | Nitta Corp | GRINDER-presser |
| JP2011220526A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Johnson Electric Sa | 軸受組立体 |
| WO2018166681A1 (de) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Ks Gleitlager Gmbh | Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen stützschicht und einer metallischen lagermetallschicht |
| US10871189B2 (en) | 2017-03-16 | 2020-12-22 | Ks Gleitlager Gmbh | Plain bearing composite material having a metallic support layer and a metallic bearing metal layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0372682B2 (ja) | 1991-11-19 |
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