JPS6076537A - 摺動材料 - 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】 ［技術分野］ 本発明はカーボングラファイトを主要成分とする摺動材
料に関する。

［従来技術〕 軸受、メカニカルシーリングに使用する摺動材料として
、カーボングラフ１イトをフェノール樹脂等で固めたカ
ーボングラフフィト−樹脂系の摺動材料が知られている
。そして従来よりこのカーボングラファイト−樹脂系の
摺動材料にシリカ、アルミナ等の無機物粉末および二流
化モリブデン、フッ素樹脂粉末等の固体潤滑剤を加え、
１ψ掠係数、本発明者等はこのカーボングラファイト−
樹脂系の摺動材料を鋭意研究した結果、無償物粉末とし
てガンマ−アルミナを種とするアルミナ粉末を使用する
と、従来のアルファアルミナを使用した摺動材料に比較
し、相手材の摩耗及び自己の摩耗を少なくし得ることを
発見した。本発明はこの発見に基づいて完成されたもの
である。

［発明の目的］ 本発明は相手材及び自己の耐摩耗性のすぐれたカーボン
グラファイト−アルミナ−樹脂系の摺動材料を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ 本発明の摺動材料は、カーボングラファイトとアルミナ
粉末と合成樹脂結合剤とを主要成分とするものにおいで
、 上記アルミナ粉末は、ガンマ−アルミナを主とするアル
ミナであることを特徴とづるＪ２動材料である。

［発明の構成の詳細な説明］ 本発明の摺動材料の構成要素の一つであるカーボングラ
フアイ］〜は主として摺動の際の摩擦ノＪを小さくする
作用を果し、本発明の摺動材料の主要成分となる。この
カーボングラファイトは、完全に黒鉛化したものが望ま
しいが、必ずしも完全に黒鉛化していないものも使用で
きる。完全な黒鉛の結晶はその（００２）方向の面間隔
が３．３５４オングストロームである。本発明のカーボ
ングラファイトとしては上記面間隔が３．５００オング
ストロームの程度のものまで使用することができる。望
ましくは、該面間隔が３．３５４〜３゜４１０オングス
トロームの範囲にあるカーボングラファイトを使用する
のがよい。

カーボングラファイトとしては、天然黒鉛、人造黒鉛の
双方を用いることができる。天然黒鉛としては、土状黒
鉛、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛を用いることがで
きる。人造黒鉛としては、無煙炭やピッチなどをアーク
炉で高温加熱したものを用いることができる。

カーボングラファイトの粒径としては０．５〜２００μ
の範囲が望ましい。その理由は充分な摩擦特性が得られ
ることと、樹脂との充分な結合力が得られることである
。特に２〜１００μのｇ囲が望ましい。

カーボングラファイトの割合は、アルミナの量ヤ摺動条
件によって異なるが、全体を１００％として、４０〜７
０ｍｍ％の範囲にすることが望ましい。４０％以下では
摩擦特性が劣化し、又、７０％以上では強度が低下する
からである。特にカーボングラファイトの割合は５０〜
６０％の範囲が望ましい。

アルミナ粉末は主として相手材との摺動筒ｍを負担する
ものである。アルミナ粉末は、ガンマ−（γ）アルミナ
の粉末を主体とする。主体とするとは、アルミナ粉末中
９０％以上を占るガンマ−アルミナが重要な役割をもつ
という意味である。

ガンマ−アルミナはスピネル型４Ｒ造で、結晶性のよく
ないものもあり、製法によって格子定数も異なる（ａ＝
７．７５〜８．０８オングストローム）ものである。

ナの粉末の意味である。本発明者はアルファアルミナに
代えて、ガンマ−アルミナを主とするアルミナ粉末を使
用することにより耐摩耗性が向上づることを発見した。

即ち、アルファアルミナの硬さは通常、１５００〜２０
００ＨＶであり卯花に硬いものである。これに対してガ
ンマ−アルミナの硬さは通常、６００〜１０００Ｈｖで
ある。従ってガンマ−アルミナの硬度はアルファアルミ
ナの硬度に比べてかなり低い。この硬度の低いガンマ−
アルミナが摺動材料の耐摩耗性の向上を図り、相手材の
摩耗を減少させる要因と思われる。ここでガンマ−アル
ミナを主体とするアルミナ粉末の割合は、２〜３０％の
範囲が良い。２％未満の場合はガンマ−アルミナの摺動
面露出率が少なすぎて充分な効果が発揮できないからで
あり、３０％を越えると樹脂との結合力が不足するため
強度面、摩耗の点問題となる。ガンマ−アルミナ以外に
は１１ＡＩ　ＯＮａ　Ｏ，ロー（１））、カイ（χ）、
イータ（η）、デルタ（δ）のアルミナが含よ４＋１−
ｒ＋、％　−ｒ　ｈ　Ａｒｋ用−ｒ、　＃　７−　？？
　＃　ｈ７．　寸１　、　／　ｌ−ｔ　ｆ’−１，％　
４Ｘアルミナ粉末中１０％以下の少量のアルファアルミ
ナが含まれていても良い。

合成樹脂結合剤は、カーボングラファイトやアルミナ粉
末を結合する作用を果ず。合成樹脂結合剤としては熱硬
化性樹脂が望ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ変性フ
ェノール樹脂、メラミン変性フェノール４Ｍｍ等を用い
ることができる。これらの樹脂は一般に耐熱性が高くか
つ強靭性に優れ強固な結合性を有するからである。

使用状況によっては、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂
、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用してもよい。

以上の成分以外に、必要により０．５〜１５ｗｔ％の固
体潤滑材剤び又は潤滑油、５〜２５ｗｔ％の強度強化材
、耐摩耗材を使用することができる。

固体潤滑剤としては、二流化モリブデン、鉛、ボロンナ
イトライド、二流化タングステンインジウム、錫、フッ
素樹脂粉末等がある。潤滑油としてはシリコン油、耐熱
合成油、オレフィン油、パラフィン油、一般鉱油がある
。強度強化剤としてはカーボン繊維、ガラスピーズ等の
強化ｌ＆！ｍ及びガラスピーズを使用することができ、
耐摩耗剤としてはＳｉＯ等の硬度、粒径の大きい粒状物
を使用することができる。

次に、本発明の摺動材料の代表的なｌｌｌｌｌ法を説明
する。まずカーボングラファイト、アルミナ粉末、合成
樹脂結合剤を所要量配合し、これらを混合する。固体潤
滑剤などを用いる場合には、これも混合する。混合は、
通常のミキサーで行なうことができる。次に混線を行な
う、、混練はカーボングラファイト粉末、アルミナ粉末
、合成樹脂結合剤その他の添加物等との程合のために行
なう。

この場合ホットロールやコニーダを用いると良い。

混＃温度は８０〜１２０’Ｃが望ましい。次に粉什を行
なう。この場合粉砕機を用いるとよい。粉砕した後の粉
末の粒径は１．４ｍｍ以下の範囲であることが望ましい
。次に上記のように製造した粉末を成型型に装入して所
定の形状に成形する。この場合圧縮成形又は射出成形を
行なうことができる。圧縮成形の場合には、加圧力を２
００　ｋ！＋１０１１１２、温度を１５５℃、加圧時間
を３分とするとよい。所定の形状に成形した後は、摺動
材料の表面が衝動面となり青るように該表面を切削加工
する。

他の製造方法は、次のようなものである。まずカーボン
グラファイト、アルミナ粉末、合成樹脂結合剤を所定量
配合し、混合混練することにより樹脂ペーストとする。

次に摺動材料の基体となる別の部材の表面に、前記樹脂
ペーストを塗布する。

そしてこの樹脂ペーストを常温あるいは加熱その他の方
法で固化し、以て摺動材料を該部材に固着する。この場
合前記した別の部材の表面に予め凹凸を形成しておけば
、凹凸によるアンカー効果により、摺動材料となる樹脂
ペーストは前記部材に確実に固着される。

［発明の効果］ 本発明の摺動材料は相手材に対する攻撃性が極とんと摩
耗しない。さらに、本発明の摺動材料自体の耐摩耗性も
すぐれている。摩耗係数も従来のカーボングラファイト
−アルミナ−樹脂系の摺動材料と同じ程度である。

［実Ｉ例］ まず、第１表のＮ００１〜Ｎｏ、２３に示ずような組成
で試料を作製した。作製するにあたっては、粒径８０μ
以下のカーボングラファイト、粒径１０μ以下のガンマ
−アルミナ粉末、フェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂
、ポリイミド樹脂を混合混連した。カーボングラフ１イ
トは人造黒鉛粉末を用いた。。混合ばフエンヘエルミキ
サーで行ない、混連はホットロールで行なった。次に２
とｋＱ／　Ｃｍ　’の加圧下で１５５℃で３分間加圧成
形し、これによって試料を作製した。試料の形状は円盤
状であり、外径２１　ｍｍ、内径１６１ＤＩ１１１厚さ
７ｍｍである。更にガンマ−アルミナを含まないでアル
ファアルミナを含んだ比較例の試料も作製した。比較例
の試料は、第１表のＮｏ、２４〜Ｎ０．３１μ以下の人
造黒鉛粉末４０〜７０％、粒径１０μ以下のアルファア
ルミナ１２〜３０％の組成である。上記のように作製し
たＮ０２１〜Ｎｏ、３１の各試料について摩擦係数を調
べた。この場合、回転可能な丸軸に相手材を取付ジノ、
この相手材に、円筒状をなす試料の円形端面を密接し、
試料を固定した状態で、相手材を丸軸によって所定時間
回転し、以て試料と相手材とを摺動させた。

摺動条件は以下のとおりである。

試験機　ニリングーリング式摩擦 摩耗試験機 試料に加わる荷ｍ：５ｋａ 回転速度　：Ｑ、２ｍ／ｓｅｃ 雰囲気　：水中 回転時間　＝１時間 相手材　：アルミナセラミックス 製リング（表面あらざ は０．３Ｒ’ａ以下） 摩擦係数を調べた試験結果を第一２表に示す。フェノー
ル樹脂の割合及びカーボングラファイトの割合が同一で
あるＮ０２１とＮｏ、２４とを比較する。ガンマ−アル
ミナを２％含んだＮｏ、１の場合には１１！擦係数は０
．３９であった。一方、アルファアルミナを２％含んだ
Ｎｏ、２４の場合には摩擦係数は０．４１であり、Ｎｏ
、１に比して大きかった。更にＮ０９３とＮｏ、２５と
を比較すると、ガンマ−アルミナを９％含むＮＯ３３の
場合には摩擦係数は０．３１であった。一方、アルファ
アルミナを９％含むＮｏ、２５の場合にＣよ摩擦係数は
０．３７であり、Ｎ０９３比して大きかった。更にガン
マ−アルミナを１９％含むＮｏ。

８と、アルファアルミナを１９％含むＮｏ、２６とを比
較すると、Ｎ０１８の場合には０．３４であり、Ｎｏ、
２６の場合には０．４０であり、Ｎ０９８に比して大き
かった。第２表に示すように本発明品であるＮ０８１〜
Ｎ０．２３の摩擦係数は、比較例であるＮｏ、２４〜Ｎ
０．３１の摩擦係数に比べて低い。

次に相手材の摩耗及び試料の摩耗を調べた。

この試験では前述と同様に、回転可能な丸軸に相手材を
取付け、そして円筒状をなす試料のリング状端面を相手
材に密接し、試料を固定した状態で相手材を丸軸によっ
て所定時間回転し、以て試料と相手材どを摺動さぜだ。

摺動条件は以下のようにした。

試験機　ニリングーリング式摩 擦摩耗試験機 回転速度　：２ｍ／ｓｅｃ 試制に加わる荷ｍ　：５ｋ。

滑滑　：なし 回転時間　＝３時間 相手材　：Ｈｖ８００〜９００ の焼入鋼 この試験では上記の条件で摺動させた相手材の表面あら
さを測定することによって、相手材の摩耗ｍを調べた。

即ち、第１図に示り“ように相手材１の円形端面の表面
あらさを径方向に測定し、試１のＩ＄耗ｍとした。例え
ば、第２図に示丈ように、試料と摺動しない部位３と、
試ｔ１と摺動した部位２との高さが同一である場合は、
摩耗ｍは０μとなる。一方第３図に示すように試料と摺
動しない部位３と、試料と摺動した部位２どの高ざの差
１］が０．４μある場合には、摩耗ｍは０．４μとなる
。

又、この試験では試料の摩耗量は以下のようにして調べ
た。試験前後の試料の板ｌ！７を測定し、その差を摩耗
ｍとした。

摩耗ｍについての試験結果を第２表に示す。まず相手材
１の摩耗量を比較する。本発明品であるＮＯ，１、Ｎｏ
、８、Ｎｏ、１０．Ｎｏ、１１、Ｎｏ、１４、ＮＯ，１
９、Ｎｏ、２３を使用した場合には、相手材の摩耗ωは
いずれ６０μであり、３時間もの長い時間摺動させたに
もががゎらｆ４１１手材１は摩耗しなかった。一方、比
較例であるＮｏ、２４〜Ｎｏ、２７を使用した相合ニＪ
ｔ、イｎ手ら１本発明の摺動材料は、相手材の摩耗防止
に非常に有効であることがわかる。

次に試料自身の摩耗ｍを比較する。本発明品であるＮｏ
、１、Ｎｏ、３、Ｎ００８、ＮＯ，１０゜Ｎｏ、１１、
Ｎｏ、１４、Ｎｏ、１９の場合には試料の度粍量は１．
５〜７μであり小さい。一方、比較例であるＮｏ、２４
〜Ｎｏ、２７の場合には、試料の摩耗ｍは１０〜２３μ
であり大きかった。

例えばアルミナ有量がともに１９％であるＮｏ。

８とＮｏ、２６とを比較Ｊる。ガンマ−アルミナを１９
％含むＮｏ、８の場合には試料の摩耗ｍは４μであり、
一方アルファアルミナを１９％含むＮｏ、２６の場合に
は試着の摩耗口は１８μであり、Ｎ００８に比較して４
．５倍と大きな摩耗■であった。　同様にアルミナ含有
口が共１．：９％であるＮ０１３とＮｏ、２５の試料の
摩耗伍を比較すると、Ｎｏ、３の場合は４μであった。

一方Ｎ０１２５の場合には摩耗ｍは１５μであり、Ｎ０
９３の場合に比して４近かった。　以上のことから、本
発明は、摺動材料自身の摩耗防止に非常に有効第２表 であることがわかる。

更に、二硫化モリブデンを０．５％含むＮｏ。

１１の場合、フッ素樹脂やシリコン油を含むＮｏ。

１４やＮｏ、１９の場合には、試料の摩耗量は少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験例で使用した相手材の斜視図、第２図は相
手材の摩耗量が０μである場合の相手材の表面あらさを
示す図、第３図は相手材の摩耗ｍが０．４μである場合
の相手材の表面あらさを示す図である。 図中、１は相手材、２は試料を摺動した部位、３は試料
を摺動しなかった部位を示す。 特許出願人　大費工業株式会社 代理人　弁理士　大川　宏 同　弁理士　藤谷　修 同　弁理士　丸山明夫 手続補正書（自発） 昭和５１１’、１１月９日 特許庁長官　志賀学　殿 昭和５８年特許願第１８３９１１号 ２．１＠明の名称 摺動）Ａ郭［ ３、補正をする者 事件との関係　特Ｖ１出願人 ４、代理人 〒４５０９知県名盾圧市中村区名駅３ 丁目３番の４ ５、補正の対象 明細書の、特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の樹 ６、補止の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄は別紙の通りぐ２）
明細書の第６頁の第１８行目にある「１１ＡＩＯＮａＯ
ＪとあるをｒｌｌΔ１４　０９　Ｎａ２Ｏ」と訂正しま
ず。 （３）明細書の第８衰の第６行目にあるｒＳ　ｉ　ＯＪ
とあるをｒｓｉＯユ」と３１正しまず。 ７、添１４店類のＵ録 （１）補正後の明細書の特許請求の範囲の欄１通 別紙 特許請求の範囲 （１）カーボングラファイト並アル１２す粉末と合成樹
脂結合剤とを主要成分とする摺動材料において、上記ア
ルミナ粉末は、ガンマ−アルミナを主とするアルミナで
あることを特徴とする摺動材料。 （２）全体を１００％として、重量％でカーボングラフ
ァイトの割合は４０〜７０％であり、アルミナ粉末の割
合は、２〜３０％であり、合成樹脂結合剤の割合は２０
〜５０％である特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。 〈３）アルミナ粉末の割合は５〜２０％である特許請求
の範囲第１項記載の摺動材料。 （４）アルミナの粉末の粒径は０．５〜２００μである
特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。 〈５）合成樹脂結合剤は、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
イミドアミド樹脂、変成フェノール樹脂などの熱硬化性
樹脂である特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。 特開ｑ６ｏ−７６５３７（８） （６）合成樹脂結合剤の割合は２５〜３５％である特許
請求の範囲第１項記載の摺動材料。 （７）カーボングラファイトの粒径は０．５〜２００μ
である特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。 手続補正書（自発） 昭和５９年５月１４０ 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１０３９１１号 ２、発明の名称 Ｊ（（動口料 ３、補正をする者 事件との関係　特、／［出願人 才力　）　タケシ 代表者　岡　野　成 ４、代理人 〒４５０愛知県名古屋市中村区名駅３ 丁目３番の４ 児玉ビル（７１１０５２−５８３−９７２０＞５、補正
の対象 明！Ｉ古の発明の名称の欄、特許請求の範囲の欄、発明
の詳細な説明の欄、図面の簡単な説明の欄 ６、補正の内容 別紙の通り。 （タイプ印書を黒色にかつ大きな活字で打ち直したもの
です。但し内容には変更はありまぜん。） ７、添付書類の目録 （１）補正後の明細書　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１〉カーボングラフフイトアルマナ粉末と合成樹脂結
   合剤とを主要成分とする摺動材料において、上記アルミ
   ナ粉末は、ガンマ−アルミナを主とするアルミナである
   ことを特徴とする摺動材料。 （２）全体を１００％として、重量％でカーボングラフ
   ァイトの割合は４０〜７０％であり、アルミナ移）末の
   割合は、２〜３０％であり、合成樹脂結合剤の割合は２
   ０〜５０％である特許請求の範ＩＩＩＩ第１項記載の摺
   動材料。 （３）アルミナ粉末の割合は５〜２０％である特許請求
   の範囲第１項記載の摺動材料。 （４）アルミナの粉末の粒径は０．５〜２００μである
   特許請求の範卯第１項記載の摺動材料。 （５）合成樹脂結合剤は、フェノール樹脂、エポキシ樹
   脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリイ（６）合成樹脂
   結合剤の割合は２５〜３５％である特許請求の範囲第１
   項記載の摺動材料。 （７）カーボングラファイトの粒径は０，５〜２００μ
   である特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。