CN104736905A - 密封滑动部件 - Google Patents

密封滑动部件 Download PDF

Info

Publication number
CN104736905A
CN104736905A CN201480002726.7A CN201480002726A CN104736905A CN 104736905 A CN104736905 A CN 104736905A CN 201480002726 A CN201480002726 A CN 201480002726A CN 104736905 A CN104736905 A CN 104736905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
slip surface
slide member
carbon
silicon carbide
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.)
Pending
Application number
CN201480002726.7A
Other languages
English (en)
Inventor
高桥秀和
宫泽正巳
田中昭雄
柳泽隆
佐藤公保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eagle Industry Co Ltd
EagleBurgmann Japan Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
EagleBurgmann Japan Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eagle Industry Co Ltd, EagleBurgmann Japan Co Ltd filed Critical Eagle Industry Co Ltd
Publication of CN104736905A publication Critical patent/CN104736905A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
    • 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
    • C04B35/56—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 based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—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 based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—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 based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
    • C10M125/26—Compounds containing silicon or boron, e.g. silica, sand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428—Silicon
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C04B2235/5256—Two-dimensional, e.g. woven structures
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5268—Orientation of the fibers
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/22—Non-oxide ceramics
    • F05D2300/224—Carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/22—Non-oxide ceramics
    • F05D2300/226—Carbides
    • F05D2300/2261—Carbides of silicon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/614—Fibres or filaments

Abstract

本发明提供一种密封滑动部件，具有硬质、低磨损的碳化硅特征，同时还具有合适的密封特性与润滑性。所述密封滑动部件具有相对于其它部件进行滑动的滑动面，通过该滑动面对流体进行密封，其特征在于，包括：碳纤维，纤维的长度方向相对于所述滑动面大致平行取向；和碳化硅，设置在多根所述碳纤维之间。

Description

密封滑动部件
技术领域
本发明中一种用于机械密封等的密封滑动部件。
背景技术
作为用于机械密封等的密封滑动部件，提出了一种含有碳化硅的密封滑动部件。碳化硅是一种耐热性良好、杨氏模量高、硬质且能够实现低磨损滑动部件的材料，另一方面，由于碳化硅材料本身缺乏自润滑性，因此使用碳化硅的密封滑动部件具有难以在流体产生的润滑性缺乏的干燥环境下使用的问题。另外，使用碳化硅的密封滑动部件还具有硬质但韧性低、易碎的问题。
另一方面，在制动盘领域中，提出了一种通过使用碳纤维来弥补碳化硅材料问题点的技术(参照专利文献1及专利文献2等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2004-533388号公报
专利文献2：日本特开2012-153575号公报
然而，使用碳纤维的现有技术中的碳化硅与碳的复合材料由于是用于制动盘那样的材料，因此具有高摩擦系数，在用作需要低摩擦系数材料的密封滑动部件时，难以兼有良好的滑动特性与密封特性。
发明内容
本发明鉴于这种问题而作出，提供一种密封滑动部件，具有硬质、低磨损的碳化硅特征，同时还具有合适的密封特性与润滑性。
为了解决上述问题，本发明中的密封滑动部件，具有相对于其它部件进行滑动的滑动面，通过该滑动面对流体进行密封，其特征在于，包括：
碳纤维，纤维的长度方向相对于所述滑动面大致平行地取向；以及
碳化硅，设置在多根所述碳纤维之间。
在本发明中的密封滑动部件中，由于碳纤维对滑动产生优势效果，另外，碳化硅比碳纤维更硬，因此作为滑动的配合部件的负荷承受部发挥作用。碳纤维之间分散存在的碳化硅作为负荷承受部，发挥良好的效果。
另外，也可以形成有碳纤维束部，该碳纤维束部为多根所述碳纤维的长度方向朝向大致同一方向的集合体，所述碳化硅也可以形成在所述碳纤维束部包含的所述碳纤维之间。
通过存在多根碳纤维集中的碳纤维束部，在纤维之间形成具有特定长度的间隙，间隙部作为流体储存部发挥作用。即，通过流体流入、流出间隙来提高润滑性。另外，通过在碳纤维束部的碳纤维的间隙形成有碳化硅，在靠近碳纤维的位置处形成负荷承受部，因此负荷难以施加于碳纤维。
另外，例如可以进一步具有非纤维碳，该非纤维碳设置在一个所述碳纤维束部和与其邻接的其它所述碳纤维束部之间。
通过在碳纤维束部与邻接的碳纤维束部之间存在非纤维碳，非纤维碳作为自润滑剂起作用，从而进一步提高滑动性。另外，为了形成滑动面进行了研磨处理，但碳纤维自身的硬度、或碳纤维束部中的碳化硅硬度比非纤维碳的硬度高，因此通过研磨处理，对于滑动面，非纤维碳与碳纤维束部相比变低，该部分也作为流体储存部发挥作用，从而提高润滑性。
另外，例如，在所述滑动面形成的多个所述碳纤维束部也可以不规则地取向。
通过碳纤维束部不规则地取向，在滑动面难以形成构成泄漏路径一样的路径，在滑动面之间变得容易储存流体。
另外，例如在所述滑动面中，所述碳化硅也可以以35％以上且小于85％的面积比存在。
通过将碳化硅的面积比设为规定值以上，能够确保支撑接触力的碳化硅的量，从而能够支撑负荷，通过将碳化硅的面积比设为小于规定值，能够确保碳纤维间的间隙进行的流体储存，从而提高润滑性。
另外，例如所述滑动面的算术平均粗糙度Ra可以为0.2μm以下。
通过将滑动面的粗糙度设为规定范围内，能够有效地兼有滑动面的润滑性与密封流体自滑动面的防漏。
附图说明
图1是本发明的一实施方式中的密封滑动部件的立体图；
图2是滑动面的显微镜照片；
图3是图2的部分放大照片；
图4是实施例的泄漏试验中使用的实际试验机的示意图；
图5是实施例中制作的试样中的滑动面的显微镜照片。
符号说明
10…密封滑动部件
20…滑动面
具体实施方式
图1是本发明的一实施方式涉及的密封滑动部件的立体图。密封滑动部件10例如在机械密封装置的内部中，配置在连同旋转轴旋转的旋转部件与不旋转的静止部件之间的边界部。密封滑动部件10典型地为成对使用固定在旋转部件侧的密封滑动部件与固定在静止部件侧的密封滑动部件。滑动部件10具有相对于成对使用的另一滑动部件进行滑动的滑动面20，通过滑动的滑动面20对流体进行密封。图1所示的滑动部件10具有中央有贯通孔的环状的外形状，与贯通方向正交的面中的一个面成为滑动面20，滑动部件的形状没有特别限定。另外，本发明的密封滑动部件也可以用作旋转部件和静止部件二者，或者也可以用作其中之一的密封滑动部件。当用作密封滑动部件中的一个时，作为另一部件，使用由通常用于机械密封的材料即碳或碳化硅、超硬合金制成的滑动部件。
密封滑动部件10主要由碳与碳化硅构成，但也可以包含硅等其它物质。图2是滑动面20的显微镜照片。在密封滑动部件10的滑动面20形成有密封滑动部件10的制造工序中使用的来自碳纤维组织的SiC-C纤维形状组织。在图2中，观察到SiC-C纤维形状组织为沿纤维方向延伸的条纹状组织。
图3是图2的一部分扩大后的图。在图2及图3中，看到的白色部分是碳化硅，看到的灰色部分是碳纤维，碳纤维之间看到的黑色部分是非纤维碳。另外，形成多根碳纤维朝向大致同一方向的集合体的部分是一个碳纤维束部，碳纤维束部与其中存在的条纹状碳化硅构成SiC-C纤维形状组织。在本说明书中，碳化硅由碳化硅(SiC)构成，碳纤维与非纤维碳由碳(C)构成，但不妨碍包含杂质等其它物质。非纤维碳以设置在一个碳纤维束部和与其邻接的其它碳纤维束部之间的非纤维碳、设置在构成一个碳纤维部的碳纤维之间的非纤维碳、设置在碳化硅之间或碳化硅与碳纤维之间的非纤维碳存在，但非纤维碳的比例及配置可以根据密封滑动部件10的用途等进行适当变更。
碳纤维束部沿着垂直于纤维方向30的方向，具有数十微米～数百微米左右的宽度。另外，也可存在通过碳化硅集中而形成为块状的地方。
在SiC-C纤维形状组织中，构成碳纤维束部的碳纤维与设置在该碳纤维之间的碳化硅沿着垂直于纤维方向30(纤维的长度方向)的方向交替出现。SiC-C纤维形状组织中的一个碳纤维束部沿着垂直于纤维方向30的方向具有0.2mm～4mm左右的宽度。另外，多个碳纤维束部以相互的纤维方向30交叉的方式形成在滑动面20。形成在滑动面20的各碳纤维束部的配置状态没有特别限定，可为具有不规则的纤维方向30的碳纤维束部分散在滑动面20，也可以以编织形状一样的规定图案形成多个碳纤维束部。另外，碳纤维束部的纤维方向30能够基于SiC-C纤维形状组织所包含的条纹状碳化硅或碳纤维的延伸方向进行识别。
滑动部件中的碳化硅与碳(碳包含碳纤维与非纤维碳)的含有比率没有特别限定，但在滑动面20中，碳化硅优选以35％以上且小于85％的面积比存在。通过将碳化硅的面积比设为35％以上，能够有效地减少密封流体从滑动面20泄漏，另外，通过将碳化硅的面积比设为小于85％，能够有效地提高滑动面20的润滑性。另外，在有效的制造方法中难以使碳化硅的面积率为85％以上。
另外，滑动面20的算术平均粗糙度Ra(JIS B 0601：2001)优选为0.01μm以上且小于1μm。通过将滑动面20的算术平均粗糙度Ra设为0.01μm以上，能够有效地提高滑动面20的润滑性，另外，通过将算术平均粗糙度Ra设为小于1μm，能够保持滑动面20的润滑性，同时防止密封流体泄漏。而且，滑动面20的斜度PsK(JIS B 0601：2001)优选为负范围。通过将斜度PsK设为负范围，能够防止在滑动面20形成的凸部的顶点在对流体密封时损伤相对的另一部件的问题。
滑动面20中存在的碳纤维优选形成为纤维方向30沿着滑动面20的平面方向，由此，可进行滑动而不会由碳纤维的端部损伤配合面，另外，还能够防止在密封滑动环内部形成泄漏路径，使流体难以泄漏。另外，滑动面20中除了碳化硅及碳之外，还可以包含由硅(Si)构成的硅部(在碳化硅部的内部，观察为比碳化硅部白的块)。
下面对密封滑动部件10的制造方法进行说明，但密封滑动部件10的制造方法并不限于下述制造方法。
在密封滑动部件10的制造方法中的第一阶段，准备原料碳纤维。在第一阶段准备的碳纤维没有特别限定，例如是PAN类或沥青类的碳纤维，能够使用长度1mm～10mm、粗度5μm～50μm的碳纤维。另外，该碳纤维可为其长度方向相对于成为滑动面的表面平行取向，且相对于成为滑动面的表面，二维不规则地在整个滑动面上取向。这里，在滑动面出现的碳纤维中的纤维的长度方向相对于滑动面与成为滑动面的表面平行的碳纤维为80％以上，可以整体地配置在滑动面。根据制造工序，也可以包含相对于滑动面未平行配置的碳纤维。进而，这些碳纤维可以使用成片状的碳纤维，并使长度方向相对于滑动面平行取向。
在密封滑动部件10的制造方法中的第二阶段，通过对第一阶段中准备的碳纤维添加碳粉或苯酚树脂并成形，进而根据需要进行煅烧，从而形成与密封滑动部件10外形状几乎一致的基部。另外，也可以通过对形成为片状的碳纤维进行层叠，添加碳粉或苯酚树脂进行成形、煅烧，从而形成基部。另外，来自碳粉或苯酚树脂的碳构成滑动面20中的非纤维碳。
在密封滑动部件10的制造方法中的第三阶段，通过使第二阶段中形成的基部含浸熔融状态下的硅(Si)，并在1400～1800℃左右下煅烧，从而在使基部的一部分碳被碳化硅化后，最后根据需要研磨表面(特别是相当于滑动面20的表面)，得到密封滑动部件10。不需要使基部整体均匀地进行碳化硅化，但为了难以形成泄漏路径，优选使基部的一部分进行碳化硅化至距离制造的密封滑动部件10的滑动面20至少1mm的深度。
下面，示出实施例进一步对本发明进行详细描述，但本发明完全不限于这些实施例。
在实施例中，如表1所示，准备作为滑动面20中碳化硅的面积比不同的密封滑动部件10的试样1～试样7，将其作为密封环应用于机械密封，进行泄漏试验。
表1
试样1 试样2 试样3 试样4 试样5 试样6 试样7
碳化硅化面积率％ 23.4 30.7 38.6 50.7 55.5 60.6 78.7
PV(MPaG·m/s) 8 8 8 8 8 8 8
温度 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温
对方材料 C-SiC C-SiC C-SiC C-SiC C-SiC C-SiC C-SiC
表面粗糙度(μm) 0.2～ ～0.1 ～0.1 ～0.1 ～0.1 ～0.1 ～0.1
泄露 × × ○ ○ ○ ○ ○
试样1～试样7通过准备形成为片状的PAN类碳纤维(第一阶段)，利用苯酚树脂固定并层叠片状碳纤维后进行煅烧形成基部(第二阶段)，使基部含浸熔融状态下的硅，并在1500℃下进行煅烧后，研磨表面(第三阶段)来制造。试样1～试样7在第二工序结束前全部同样制造，通过调节第三工序中的碳化硅化的条件，改变滑动面20中的碳化硅面积比。制造后的试样1～试样7使用激光显微镜进行滑动面20的显微镜照片的图像解析，并使用图像处理软件计算测量滑动面20中的碳化硅面积比(参照表1)。
进而，使用实际试验机，进行试样1～试验7中的密封滑动部件10的泄漏试验。泄漏试验的条件使用水作为密封流体，滑动面的压力与速度的乘积即PV值为8MPaG·m/s，温度为室温，作为配合部件材料使用同一材料进行试验。表1中示出了评价结果。另外，在表1中的泄漏试验项目中，将小于3ml/hr的泄漏量判定为“O”，将3ml/hr以上的泄漏量判定为“×”。另外，在进行泄漏试验前，还测定各试样中滑动面的表面粗糙度。
在试样1～试样7的滑动面20中，如图5所示，确认形成有SiC-C纤维形状组织，该SiC-C纤维形状组织具有相互的纤维方向30交叉的多个碳纤维束部，试样1～试样7涉及的密封滑动部件10弥补了缺乏自润滑性的碳化硅的缺点，同时适当地抑制密封流体从滑动面20泄漏。如表1所示，特别是碳化硅以35％以上且小于85％的面积比存在的试样3～试样7能够有效地减少密封流体从滑动面20泄漏。另外，对于在上述条件下发生泄漏的试样1、试样2，如果变更减少PV值等应用条件，也能够适当地发挥机械密封作用。
如上述的实施方式及实施例中所说明的，密封滑动部件10由于形成有SiC-C纤维形状组织，该SiC-C纤维形状组织具有形成碳纤维束部的碳纤维与设置在该碳纤维之间的碳化硅，因此具有硬质、低磨损的碳化硅特征，同时还具有合适的密封特性与润滑性。SiC-C纤维形状组织具有碳化硅与碳纤维微细并入的结构，认为这种SiC-C纤维形状组织通过后述的要素中的任何一个或多个组合，对滑动面20赋予滑动性。例如，通过碳纤维与碳纤维邻接，从而在碳纤维之间形成间隙，该间隙作为流体储存部发挥作用，因而赋予润滑性。进而，碳纤维自身作为润滑材料发挥作用。另外，通过研磨处理，碳纤维自身的硬度、或碳纤维束部中的碳化硅硬度比非纤维碳的硬度高，因此位于碳纤维之间的非纤维碳通过构成相对于碳纤维束部凹陷的凹部，作为流体储存部发挥作用，从而赋予滑动性。另外，构成非纤维碳部的碳起到固体润滑剂作用，因而赋予滑动性。
另外，碳纤维束部中的纤维的长度方向的朝向分别在各碳纤维部中不规则地取向，因而在滑动面20难以形成泄漏通路，并且能够在滑动面20保持流体，从而赋予滑动性。进而，通过使碳纤维的表面等的碳纤维的一部分进行碳化硅化而形成的SiC-C纤维形状组织由于碳纤维与碳化硅具有良好的结合性，因此能够适当防止密封滑动部件10产生裂纹或缺口的问题。进而，SiC-C纤维形状组织中的碳化硅由于强度较高，因此能够对密封滑动部件10提供良好的耐摩耗性，从而防止滑动面20存在过多间隙。这样，能够兼有滑动面20的润滑性与密封流体自滑动面20的防漏的密封滑动部件10即使在现有的滑动材料中难以应对的高温、高压、高速条件下也能够特别适用。
另外，密封滑动部件10同样也可以成对使用在滑动面20形成SiC-C纤维形状组织的滑动部件，但与密封滑动部件10成对使用的另一滑动部件可以是含有金属的滑动部件、或仅含有碳或碳化硅的滑动部件等具有与密封滑动部件10不同组成或组织的滑动部件。

Claims (6)

1.一种密封滑动部件，具有相对于其它部件进行滑动的滑动面，通过该滑动面对流体进行密封，其特征在于，包括：
碳纤维，纤维的长度方向相对于所述滑动面大致平行取向；和
碳化硅，设置在多根所述碳纤维之间。
2.根据权利要求1所述的密封滑动部件，其中，形成有碳纤维束部，所述碳纤维束部为多根所述碳纤维的长度方向朝向大致同一方向的集合体，所述碳化硅形成在所述碳纤维束部包含的所述碳纤维之间。
3.根据权利要求2所述的密封滑动部件，其中，进一步包括非纤维碳，所述非纤维碳设置在一个所述碳纤维束部和与其邻接的其它所述碳纤维束部之间。
4.根据权利要求3所述的密封滑动部件，其中，在所述滑动面形成的多个所述碳纤维束部不规则地取向。
5.根据权利要求4所述的密封滑动部件，其中，在所述滑动面中，所述碳化硅以35％以上且小于85％的面积比存在。
6.根据权利要求5所述的密封滑动部件，其中，所述滑动面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下。
CN201480002726.7A 2013-04-09 2014-04-07 密封滑动部件 Pending CN104736905A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013081338 2013-04-09
JP2013-081338 2013-04-09
PCT/JP2014/060091 WO2014168112A1 (ja) 2013-04-09 2014-04-07 密封摺動部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104736905A true CN104736905A (zh) 2015-06-24

Family

ID=51689520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480002726.7A Pending CN104736905A (zh) 2013-04-09 2014-04-07 密封滑动部件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150291905A1 (zh)
EP (1) EP2899436A4 (zh)
JP (1) JP6219373B2 (zh)
CN (1) CN104736905A (zh)
WO (1) WO2014168112A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192054A (zh) * 2016-12-12 2019-08-30 株式会社富士金 阀及半导体制造装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016152437A1 (ja) 2015-03-20 2016-09-29 イーグル工業株式会社 水環境で使用するメカニカルシール装置及びその摺動環
US9951772B2 (en) * 2015-06-18 2018-04-24 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Scroll compressor with unmachined separator plate and method of making same
JP2018071702A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 イーグル工業株式会社 冷凍機コンプレッサの軸封装置
JP6783183B2 (ja) * 2017-04-28 2020-11-11 クアーズテック株式会社 炭素短繊維強化複合材料およびその製造方法
JP7412226B2 (ja) * 2020-03-05 2024-01-12 クアーズテック株式会社 摺動部品

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001089255A (ja) * 1999-09-16 2001-04-03 Sgl Technik Gmbh 繊維束で強化された複合材料
JP2003201184A (ja) * 2001-12-31 2003-07-15 Sgl Carbon Ag 繊維強化セラミック複合材料
JP2004175648A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Univ Hiroshima セラミックス複合材料の製造方法及びセラミックス複合材料
US20070120328A1 (en) * 2003-07-23 2007-05-31 Peter Haselbacher Seal ring and mechanical seal device for jet engines
WO2010001762A1 (ja) * 2008-07-02 2010-01-07 イーグル工業株式会社 摺動部材およびメカニカルシール
CN102022544A (zh) * 2011-01-06 2011-04-20 武汉理工大学 一种机械密封摩擦副材料及其制备方法
JP2012159152A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Eagle Industry Co Ltd 摺動材料およびメカニカルシール

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0743434B2 (ja) * 1986-12-24 1995-05-15 株式会社日立製作所 原子炉用シ−ルリング材
JPH0481494A (ja) * 1990-07-24 1992-03-16 Eagle Ind Co Ltd ＳｉＣ系摺動材およびその製造方法
DE10056102A1 (de) * 2000-11-13 2002-06-06 Freudenberg Carl Kg Gleitringdichtung
US6376431B1 (en) 2001-03-15 2002-04-23 Honeywell International Inc. Reduced wear carbon brake material
JP4425548B2 (ja) * 2003-01-24 2010-03-03 イーグル工業株式会社 シール用摺動部材及びその製造方法
WO2006115118A1 (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Eagle Industry Co., Ltd. メカニカルシール装置、摺動部品およびその製造方法
JP5522797B2 (ja) 2011-01-27 2014-06-18 コバレントマテリアル株式会社 炭素繊維強化炭化ケイ素系セラミックスとその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001089255A (ja) * 1999-09-16 2001-04-03 Sgl Technik Gmbh 繊維束で強化された複合材料
JP2003201184A (ja) * 2001-12-31 2003-07-15 Sgl Carbon Ag 繊維強化セラミック複合材料
JP2004175648A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Univ Hiroshima セラミックス複合材料の製造方法及びセラミックス複合材料
US20070120328A1 (en) * 2003-07-23 2007-05-31 Peter Haselbacher Seal ring and mechanical seal device for jet engines
WO2010001762A1 (ja) * 2008-07-02 2010-01-07 イーグル工業株式会社 摺動部材およびメカニカルシール
CN102022544A (zh) * 2011-01-06 2011-04-20 武汉理工大学 一种机械密封摩擦副材料及其制备方法
JP2012159152A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Eagle Industry Co Ltd 摺動材料およびメカニカルシール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192054A (zh) * 2016-12-12 2019-08-30 株式会社富士金 阀及半导体制造装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2899436A4 (en) 2016-07-27
JPWO2014168112A1 (ja) 2017-02-16
WO2014168112A1 (ja) 2014-10-16
JP6219373B2 (ja) 2017-10-25
EP2899436A1 (en) 2015-07-29
US20150291905A1 (en) 2015-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104736905A (zh) 密封滑动部件
Nakano et al. Applying micro-texture to cast iron surfaces to reduce the friction coefficient under lubricated conditions
Burris et al. A low friction and ultra low wear rate PEEK/PTFE composite
Qiu et al. Influence of step load on tribological properties of self-lubricating radial spherical plain bearings with PTFE fabric liner
CN103201531A (zh) 复合滑动轴承
JPWO2009087995A1 (ja) メカニカルシール摺動材及びメカニカルシール
Padhan et al. Surface topography modification, Film transfer and Wear mechanism for fibre reinforced polymer composites—An Overview
KR20170066477A (ko) 시일 링
CN103547827A (zh) 摩擦材料
US20060249912A1 (en) Segmented air floating seal
Nakano et al. Tribological properties of patterned NiFe-covered Si surfaces
KR20210008872A (ko) 내마모성 피막, 내마모성 부재, 내마모성 피막의 제조 방법 및 슬라이딩 기구
Şap et al. Novel use of cellulose based biodegradable nano crystals in the machining of PPS composites: An approach towards green machining
Czichos et al. Introduction to tribology and tribological parameters
Galda et al. Surface geometry of slide bearings after percussive burnishing
Shamaev et al. Study of the plain bearings of modified wood for heavy-loaded friction assemblies
Lopes et al. Mechanical and thermal effects of abrasive cut-off applied in low and medium carbon steels using aluminum oxide cutting disc
CN106537006A (zh) 机械密封和游动环
Mohmad et al. Frictional characteristics of laser surface textured activated carbon composite derived from palm kernel
Durazo-Cardenas et al. The performance of a porous ceramic hydrostatic journal bearing
CN105972084A (zh) 一种轴套
US11441600B2 (en) Sliding member
Malki et al. Elastic deformation effects on self-lubricating journal bearings using pseudo-plastic lubricants
Koike et al. Investigation of subsurface fatigue crack in PEEK shaft under one-point rolling contact by using 2.5 D layer observation method
Zhou et al. Studies on thermal effects in aerodynamic foil journal bearings

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20171003

AD01 Patent right deemed abandoned