JPS6183692A - 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 - Google Patents
含水潤滑下で使用する高性能摺動部材Info
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- JPS6183692A JPS6183692A JP59205151A JP20515184A JPS6183692A JP S6183692 A JPS6183692 A JP S6183692A JP 59205151 A JP59205151 A JP 59205151A JP 20515184 A JP20515184 A JP 20515184A JP S6183692 A JPS6183692 A JP S6183692A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Mechanical Sealing (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は水潤滑若しくは各種の水溶液潤滑等のいわゆ
る含水潤滑下で使用する１・；６性能摺動部材に関し、
特に同摺動部材としての炭化珪素焼結体の耐摩ｊ［性お
よび耐腐食性向上、摩擦係数低減などの慴動性能を改良
した含水ｉ１：Ｉ滑下で使用する高性能摺動部材に係る
ものである。
る含水潤滑下で使用する１・；６性能摺動部材に関し、
特に同摺動部材としての炭化珪素焼結体の耐摩ｊ［性お
よび耐腐食性向上、摩擦係数低減などの慴動性能を改良
した含水ｉ１：Ｉ滑下で使用する高性能摺動部材に係る
ものである。
炭化珪素の高密度焼結体（以下ＳｉＣ焼結体と略す）は
、よく知られているように、＃熱性、耐摩耗性および＃
腐食性に優れた特長を有し、例えばガスタービン材料な
どのために非常に期待されているセラミック材料であり
、なかでも最も早く実用化されたのは、メカニカルシー
ルの摺動部材としてＣあって、現在ではその優れた特性
の故に最高の性能を発揮する摺動部材として位置づけら
れているところである。
、よく知られているように、＃熱性、耐摩耗性および＃
腐食性に優れた特長を有し、例えばガスタービン材料な
どのために非常に期待されているセラミック材料であり
、なかでも最も早く実用化されたのは、メカニカルシー
ルの摺動部材としてＣあって、現在ではその優れた特性
の故に最高の性能を発揮する摺動部材として位置づけら
れているところである。
また一方、技術の発達に併せて、この種のメカニカルシ
ールとしての使用環境は、日毎に厳格ｙを増してきてお
り、これに伴なってより一層高度なシール性能が要求さ
れ、摺動部材として使用されるＳｉＣ焼結体に対しても
、高摺動性能が望まれている現状にある。
ールとしての使用環境は、日毎に厳格ｙを増してきてお
り、これに伴なってより一層高度なシール性能が要求さ
れ、摺動部材として使用されるＳｉＣ焼結体に対しても
、高摺動性能が望まれている現状にある。
こ−で、現在、一般的に使用されているところのＳｉＣ
焼結体は、焼結側直材としての所定！Ｉｉ−のホウ素系
化合物または／およびアルミ系化合物と。
焼結体は、焼結側直材としての所定！Ｉｉ−のホウ素系
化合物または／およびアルミ系化合物と。
焼結助材とし・ての炭素とを添加程合しかつ成形して、
望ましくは２０００″Ｃ以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成することによって得ているが、その焼結過程でＳｉ
Ｃ自身の昇華分解反応をも伴ない、焼結体の表面はもと
より１粒界にもカーボン組織が存在し、この種のメカニ
カルシールとして使用する高密度ＳｉＣ焼結体の表面は
、ミクロ的にＳｉＣ結晶粒子とカーボン粒界、また詳細
には表面の微細な四部にカーボンが偏析するという状態
になっている。
望ましくは２０００″Ｃ以上の高温で不活性雰囲気下に
焼成することによって得ているが、その焼結過程でＳｉ
Ｃ自身の昇華分解反応をも伴ない、焼結体の表面はもと
より１粒界にもカーボン組織が存在し、この種のメカニ
カルシールとして使用する高密度ＳｉＣ焼結体の表面は
、ミクロ的にＳｉＣ結晶粒子とカーボン粒界、また詳細
には表面の微細な四部にカーボンが偏析するという状態
になっている。
しかしてよく知られているように、本来、親油性である
ところのカーボンは、当然、水との親和性に欠けており
、この高密度ＳｉＣ焼結体をして、水またはその他の水
溶液をシールするようなメカニカルシールの摺動部材と
して使用する場合、この焼結体の表面は、含水潤滑の作
用、効果に欠けることになって、最高の性能を発揮する
摺動部材として位置づけられてはいるもの−、結果的に
は、このように水またはその他の水溶液をシールする４
１合に関しては、そのシール性能に限界を有するもので
あった。
ところのカーボンは、当然、水との親和性に欠けており
、この高密度ＳｉＣ焼結体をして、水またはその他の水
溶液をシールするようなメカニカルシールの摺動部材と
して使用する場合、この焼結体の表面は、含水潤滑の作
用、効果に欠けることになって、最高の性能を発揮する
摺動部材として位置づけられてはいるもの−、結果的に
は、このように水またはその他の水溶液をシールする４
１合に関しては、そのシール性能に限界を有するもので
あった。
この発明は従来のこのような問題点に鑑み、特にＳｉＣ
焼結体の表面、つまりメカニカルシールの摺動部材とし
ての摺動面に形成される微細な凹部のみに、親水性に富
むＳｉＯ酸化膜を固定被覆させて、この摺動面での含水
潤“滑脱の安定化、ひいては水またはその他の水溶液を
シールするメカニカルシールの摺動性能を向上させたも
のである。
焼結体の表面、つまりメカニカルシールの摺動部材とし
ての摺動面に形成される微細な凹部のみに、親水性に富
むＳｉＯ酸化膜を固定被覆させて、この摺動面での含水
潤“滑脱の安定化、ひいては水またはその他の水溶液を
シールするメカニカルシールの摺動性能を向上させたも
のである。
以下この発明に係る含水潤滑下で使用する高性能摺動部
材の一実施例につき、第１図ないし第３図を参照して詳
細に説明する。
材の一実施例につき、第１図ないし第３図を参照して詳
細に説明する。
前記した通り、焼結促進材としての所定部のホウ素系化
合物または／およびアルミ系化合物と、焼結助材として
の所定量の炭素とを添加混合し、かつ成形して２０００
℃以上の高温で不活性雰囲気下に焼成してなる高密度Ｓ
ｉＣ焼結体は、その表面番こ形成される微細な凹部にカ
ーボンが偏析されて５Ｎで、水との親和性に欠けるもの
であったが、発＋ｊｌ１者らは、この高密度ＳｉＣ焼結
体をメカニカルシールの摺動部材として使用する場合に
あって、この水との親和性に欠けるという問題点を改善
するため、鋭意検討を加えた結果、摺動部材としての摺
動面の前記した微細な凹部のみに対して、親水性に富む
酸化■り（ＳｉＯ２１１１２）を固定被覆させることに
より、この摺動面での含水１ｔｌｌ滑膜の安定化を図り
得て、同一動面の摺動性能を飛躍的に向上できることを
見出した。
合物または／およびアルミ系化合物と、焼結助材として
の所定量の炭素とを添加混合し、かつ成形して２０００
℃以上の高温で不活性雰囲気下に焼成してなる高密度Ｓ
ｉＣ焼結体は、その表面番こ形成される微細な凹部にカ
ーボンが偏析されて５Ｎで、水との親和性に欠けるもの
であったが、発＋ｊｌ１者らは、この高密度ＳｉＣ焼結
体をメカニカルシールの摺動部材として使用する場合に
あって、この水との親和性に欠けるという問題点を改善
するため、鋭意検討を加えた結果、摺動部材としての摺
動面の前記した微細な凹部のみに対して、親水性に富む
酸化■り（ＳｉＯ２１１１２）を固定被覆させることに
より、この摺動面での含水１ｔｌｌ滑膜の安定化を図り
得て、同一動面の摺動性能を飛躍的に向上できることを
見出した。
すなわち、高純度に精製されたＳＩＧの微粉末原料に、
焼結促進剤としての所定量のホウ素系化合物または／お
よびアルミ系化合物と、焼結助材としての所定部の炭し
ドとを添加混合しかつ成形し、望ましくは２０００℃以
上で不活性雰囲気下に焼成して高密度ＳｉＣ焼結体を得
たのち、この高密度ＳｉＣ焼結体をメカニカルシールの
摺動部材として所定部りに加工すると共に、通常通りの
研磨、う、プ仕上げをなし、ついでこれを５００℃以上
で醇化性−°メ囲気下に加熱酸化処理し、全表面に５ｉ
ｏ２ｓ化膜を被覆させ、さらにこれを再度、軽度にポリ
・ンシソグし、摺動面の微細な四部にのみ酸化膜（Ｓｉ
０２ｔｌｌを残留固定させるようにしたものである。
焼結促進剤としての所定量のホウ素系化合物または／お
よびアルミ系化合物と、焼結助材としての所定部の炭し
ドとを添加混合しかつ成形し、望ましくは２０００℃以
上で不活性雰囲気下に焼成して高密度ＳｉＣ焼結体を得
たのち、この高密度ＳｉＣ焼結体をメカニカルシールの
摺動部材として所定部りに加工すると共に、通常通りの
研磨、う、プ仕上げをなし、ついでこれを５００℃以上
で醇化性−°メ囲気下に加熱酸化処理し、全表面に５ｉ
ｏ２ｓ化膜を被覆させ、さらにこれを再度、軽度にポリ
・ンシソグし、摺動面の微細な四部にのみ酸化膜（Ｓｉ
０２ｔｌｌを残留固定させるようにしたものである。
これを更に詳細に説明すと、まず平均粒径 し］以下の
α型またはβ型炭化珪素の微粉末を原料として、この原
料に、焼結促進材としての８又は８４Ｃなどのホウ素系
化杏物を０．３〜０．５％、またはＡＪ若しくはＡＩＮ
、Ａ１２０ｐどのアルミ系化合物を０．１〜０．３％
、あるいはホウ素系化合物／アルミ系化合物（Ｂ／Ａ
）の原子比が０．５≦Ｂ／Ａ≦２で、かつ０．３≦Ｂ＋
Ａ≦０．８の範囲の量だけ添加し、さらにこれらの原料
および焼結促進剤に随伴される酸素をＣＯとして除去す
る焼結助材としての炭素を ２〜３ｚの範囲の量だけ添
加して混合させ、これを所定の形状に成形したのち、２
０００〜２２００°Ｃ１望ましくは２０００°Ｃ以上の
温度、不活性雰囲気下で所定時間焼成して、第１図に示
した通り、相対密度が９０％〜９９％、望ましくは９３
％〜９７％で強度、靭性に富み、かつｌＩｌ′１熱性、
耐摩耗性および＃腐食性に世れた高密度ＳｉＣ焼結体１
を得る。
α型またはβ型炭化珪素の微粉末を原料として、この原
料に、焼結促進材としての８又は８４Ｃなどのホウ素系
化杏物を０．３〜０．５％、またはＡＪ若しくはＡＩＮ
、Ａ１２０ｐどのアルミ系化合物を０．１〜０．３％
、あるいはホウ素系化合物／アルミ系化合物（Ｂ／Ａ
）の原子比が０．５≦Ｂ／Ａ≦２で、かつ０．３≦Ｂ＋
Ａ≦０．８の範囲の量だけ添加し、さらにこれらの原料
および焼結促進剤に随伴される酸素をＣＯとして除去す
る焼結助材としての炭素を ２〜３ｚの範囲の量だけ添
加して混合させ、これを所定の形状に成形したのち、２
０００〜２２００°Ｃ１望ましくは２０００°Ｃ以上の
温度、不活性雰囲気下で所定時間焼成して、第１図に示
した通り、相対密度が９０％〜９９％、望ましくは９３
％〜９７％で強度、靭性に富み、かつｌＩｌ′１熱性、
耐摩耗性および＃腐食性に世れた高密度ＳｉＣ焼結体１
を得る。
こ−でこのようにしてキ１）た高密度ＳＩＣ焼結体１は
、さきにも述べたように、その表面１ａに形成される微
細な四部２には、必然的にカーボンが偏析されることに
なって、薄いカーボン層３が形成されてしまう。
、さきにも述べたように、その表面１ａに形成される微
細な四部２には、必然的にカーボンが偏析されることに
なって、薄いカーボン層３が形成されてしまう。
従って、この実施例の場合、前記微細な四部２を有する
高密度ＳｉＣ焼結体を材料に用いて、メカニカルシール
の摺動部材、こへでは第２図に示すように、例えばシー
ルリング１１として所定通りの形状に加工すると共に、
通常の研磨、ラップ仕上げをなして摺動面１１ａを得た
上で、これを５ｏｏ℃以上、望ましくは１０００℃以上
で酸化性雰囲気下に加熱して酸化処理し、前記四部２に
対応する凹部１２、ひいてはこの凹部１２に偏析された
前記カーボン層３に対応するカーボン層１３を含む全表
面に対して、親水性に富む酸化膜（Ｓ ＋ ０２膜）１
４を被覆させ、さらにこれを第３図に示すように、再度
、軽度にポリッシング加工処理することによって、前記
摺動面１１ａの微細な四部１２にのみ酸化膜（Ｓ１０２
１１り＋４ａを残留固定させたものである。
高密度ＳｉＣ焼結体を材料に用いて、メカニカルシール
の摺動部材、こへでは第２図に示すように、例えばシー
ルリング１１として所定通りの形状に加工すると共に、
通常の研磨、ラップ仕上げをなして摺動面１１ａを得た
上で、これを５ｏｏ℃以上、望ましくは１０００℃以上
で酸化性雰囲気下に加熱して酸化処理し、前記四部２に
対応する凹部１２、ひいてはこの凹部１２に偏析された
前記カーボン層３に対応するカーボン層１３を含む全表
面に対して、親水性に富む酸化膜（Ｓ ＋ ０２膜）１
４を被覆させ、さらにこれを第３図に示すように、再度
、軽度にポリッシング加工処理することによって、前記
摺動面１１ａの微細な四部１２にのみ酸化膜（Ｓ１０２
１１り＋４ａを残留固定させたものである。
従ってこのようにして製造された摺動部材であるところ
のシールリングＩｆ、つ韮すメカニカルシールの回転環
または固定環は、その摺動面１１ａの凹部１２に偏析さ
れた親水性に欠けるカーボン層１３が、親水性に富む酸
化膜（Ｓ ＋ ０２膜）１４によって被覆されているた
めに、水潤滑若しくは各種の水溶液間？ｆｆ等の含水潤
滑下での摺動性能を充分に向」ニレ得るのである。
のシールリングＩｆ、つ韮すメカニカルシールの回転環
または固定環は、その摺動面１１ａの凹部１２に偏析さ
れた親水性に欠けるカーボン層１３が、親水性に富む酸
化膜（Ｓ ＋ ０２膜）１４によって被覆されているた
めに、水潤滑若しくは各種の水溶液間？ｆｆ等の含水潤
滑下での摺動性能を充分に向」ニレ得るのである。
因みに、この実施例方法によって製造された高密度Ｓｉ
Ｃ焼結体による摺動部材と、従来の同高密度８１Ｃ焼結
体による摺動部材とを、含水潤滑下でのメカニカルシー
ルの回転環と固定環に使用した場合の摺動性能を比較し
たところ、この実施例での摺動部材の方が、Ｐｖ値が２
倍以上に向上し、また回転トルクも低くて済み、含水潤
滑効果が顕著に改善されることを確認できた。
Ｃ焼結体による摺動部材と、従来の同高密度８１Ｃ焼結
体による摺動部材とを、含水潤滑下でのメカニカルシー
ルの回転環と固定環に使用した場合の摺動性能を比較し
たところ、この実施例での摺動部材の方が、Ｐｖ値が２
倍以上に向上し、また回転トルクも低くて済み、含水潤
滑効果が顕著に改善されることを確認できた。
尚、こ−で前記した高密度ＳｉＣ焼結体の表面を酸化処
理する手段としては、従来から例えば特開昭５８−７９
８８５および１７８１８７号公報などにその記載がある
が、表面を単純に酸化処理するだけでは、これを含水潤
滑下で使用した場合、その摺動性能を改善し得す、却っ
て性能低下を来すことが多い。
理する手段としては、従来から例えば特開昭５８−７９
８８５および１７８１８７号公報などにその記載がある
が、表面を単純に酸化処理するだけでは、これを含水潤
滑下で使用した場合、その摺動性能を改善し得す、却っ
て性能低下を来すことが多い。
すなわち、これは、摺動面の全体に酸化膜が形成されて
いると、摺動時にはまず耐摩耗性に劣る酸化膜が摩耗脱
落し、これが摺動面にスラリー介在効果を招来して、こ
の摺動面の異常席耗を促進させるからである。
いると、摺動時にはまず耐摩耗性に劣る酸化膜が摩耗脱
落し、これが摺動面にスラリー介在効果を招来して、こ
の摺動面の異常席耗を促進させるからである。
従って、メカニカルシールの摺動部材として用いる場合
は、摺動面１１ａには酸化８９ （Ｓ ｉ Ｏ２膜）を
存在させず、凹部１２だけには酸化膜（Ｓ ｉ Ｏ２膜
）を固定被覆させておく方がよいのである。
は、摺動面１１ａには酸化８９ （Ｓ ｉ Ｏ２膜）を
存在させず、凹部１２だけには酸化膜（Ｓ ｉ Ｏ２膜
）を固定被覆させておく方がよいのである。
前記実施例においては、摺動部材をメカニカルシールの
シールリングに適用する場合について述へたが、その他
の含水潤滑下で使用する場合についても適用できること
は勿論である。
シールリングに適用する場合について述へたが、その他
の含水潤滑下で使用する場合についても適用できること
は勿論である。
以上詳述したようにこの発明によれば、高密度ＳｉＣ焼
結体を含水潤滑下で摺動部材として使用するへ左場合、
摺動面に形成されている微細な凹部にのみ酸化膜を固定
被覆させたから、換言するとこ−では、親水性に欠ける
カーボン層が偏析されている微細な凹部についてのみ、
親水性に富む酸化膜を固定被覆させたので、水若しくは
各種の水溶液による含水潤滑下での部材としての性能、
特に＃摩耗性および＃腐食性を飛躍的に向上でき。
結体を含水潤滑下で摺動部材として使用するへ左場合、
摺動面に形成されている微細な凹部にのみ酸化膜を固定
被覆させたから、換言するとこ−では、親水性に欠ける
カーボン層が偏析されている微細な凹部についてのみ、
親水性に富む酸化膜を固定被覆させたので、水若しくは
各種の水溶液による含水潤滑下での部材としての性能、
特に＃摩耗性および＃腐食性を飛躍的に向上でき。
併せて摩擦係数を格段に低減できるなどの特長をイＩす
るものである。
るものである。
第１図ないし第３図はこの発明に係る摺動部材の製造過
程を順次に示すそれぞれ要部の拡大断面図である。 １・・・・高密度炭化珪素焼結体、１ａ・・・・同焼結
体の表面、２・・・・同表面の微細な四部、３・・・・
カーボン層、１１・・・・シールリング（摺動部材）
、 ｌｌａ・・・・同シールリングの表面、１２・・・
・同表面の微細な四部、１３・・・・カーボン層、１４
・・・・酸化膜、１４ａ・・・・残留固定された酸化膜
。
程を順次に示すそれぞれ要部の拡大断面図である。 １・・・・高密度炭化珪素焼結体、１ａ・・・・同焼結
体の表面、２・・・・同表面の微細な四部、３・・・・
カーボン層、１１・・・・シールリング（摺動部材）
、 ｌｌａ・・・・同シールリングの表面、１２・・・
・同表面の微細な四部、１３・・・・カーボン層、１４
・・・・酸化膜、１４ａ・・・・残留固定された酸化膜
。
Claims (1)
- 炭化珪素の微粉末原料に焼結剤を添加混合して成形し、
これを焼成して得た高密度炭化珪素焼結体を材料とし、
この高密度炭化珪素焼結体材料を所定形状に形成すると
共に、その摺動面に形成される微細な凹部にのみ酸化膜
を固定被覆させたことを特徴とする含水潤滑下で使用す
る高性能摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205151A JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205151A JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183692A true JPS6183692A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0138077B2 JPH0138077B2 (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=16502261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205151A Granted JPS6183692A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 含水潤滑下で使用する高性能摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183692A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017227260A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 株式会社酉島製作所 | 耐摩耗部材およびこれを用いたメカニカルシール |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59205151A patent/JPS6183692A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017227260A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 株式会社酉島製作所 | 耐摩耗部材およびこれを用いたメカニカルシール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0138077B2 (ja) | 1989-08-10 |
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