CN1989362B - 排气管球面接头用环状密封体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种排气管球面接头用环状密封体，作为内周面或外周面具有用于使排气管球面接头可动的滑动面，其特征在于，该排气管球面接头用环状密封体具有由压缩金属丝网构成的环状网结构体、和与上述压缩金属丝网被压缩成一体的耐热密封材料，至少在上述滑动面上露出的上述压缩金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜。

Description

排气管球面接头用环状密封体及其制造方法
技术领域
本发明的排气管球面接头用环状密封体作为连接于汽车等的发动机的排气管的连接用的球面接头的废气密封体而使用。
背景技术
从汽车或两轮摩托车的发动机排出的废气被催化处理，通过排气管排出到大气中。
例如以汽车为例，从发动机的排气部连接到车身后部的消声器部的排气管固定于车身的底部。被固定的排气管因发动机的转矩反应产生的振动、行驶时的加速或减速产生的惯性力而产生摆动而反复受到弯曲载荷。而且，存在排气管因这种弯曲载荷而疲劳损坏的问题。
作为解决上述问题的方法，公知有具有图14所示的可动球面接头100的排气管。
图14中，111是环状密封体，110是连接于未图示的发动机侧的上游侧排气管，120是与上游侧排气管110相对、连接于未图示的消声器侧的下游侧排气管，130是具有部分凹球形面的扩口状的密封体座。
在上游侧排气管110上保留用于嵌合环状密封体111的管端部101，在其外周面上竖立设置凸缘部140。
另一方面，下游侧排气管120在其管末端包括具有部分凹球状面的扩口状的密封体座130，还具有与密封体座130连续地形成为一体的凸缘部150。
环状密封体111在管端部101处由内圆筒面1配合，使位于大直径侧的环状的端面3与凸缘部140抵接而与其配合。然后，下游侧
排气管120配置成与环状密封体111的作为滑动面的部分凸球面状面2和密封体座130的部分凹球状面面接触。
上游侧排气管110与下游侧排气管120通过使穿过凸缘部150的螺栓160的外螺纹部与凸缘部140的内螺纹部螺纹接合而相连接。另外，螺栓160插入到螺旋弹簧170中。通过使上述外螺纹部与上述内螺纹部螺纹接合进行紧固，从而在下游侧排气管120上向上游侧排气管110方向作用弹簧力。而且，上述弹簧力允许排气管摆动时的相对角变化而可以抑制排气管的摆动引起的疲劳损坏。
作为用于这种球面接头的密封体的具体例子，例如，可以举出下述专利文献1中所公开的环状密封体，该环状密封体具有部分凸球面状的外周面，由压缩的金属丝网和填充于金属丝网的石墨等形成。
但是，在使用这种密封体时，存在球面接头摆动时发生异常声音这样的问题。发生该异常声音的原因可以认为是填充于密封体中的石墨散布于密封体座，散布的石墨与填充于密封体中的石墨相互摩擦而发生的摩擦声所致。
基于上述见解，在下述专利文献2中，公开了这样的密封体：在把由膨胀石墨、云母、石绵等构成的耐热材料与由金属丝网构成的增强件一起压缩成形而得到的密封体的表面上，粘附形成有由四氟乙烯树脂或四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物组成的润滑组成物。上述密封体由粘附形成于表面的润滑组成物来防止膨胀石墨等散布于密封体座，具有降低摩擦声这样的效果。
但是，上述密封体在300℃以上的高温下使用时，上述润滑组成物熔融或分解。因此，存在不能充分得到降低摩擦声的效果的问题。
为了解决上述问题，在下述专利文献3中，公开了这样的球带状密封体：由增强件和耐热材料的压缩成形物构成，使用于在外周面具有部分凸球面部的排气管球面接头，其中，增强件由金属丝网构成，耐热材料由膨胀石墨构成。在上述专利文献3中，在上述部分凸球面部的表面上形成有含有从由氮化硼、氧化铝和二氧化硅组成的组中选择的至少一种物质的润滑层。
专利文献3中所述的上述润滑层以氮化硼为主要成分。虽然氮化硅是在高温下不容易熔融或分解的润滑性材料，但存在仅由氮化硼组成的润滑层对上述部分凸球面部的表面的粘附性低这样的问题。而且，在专利文献3的发明中，公开了通过在氮化硼中添加从由氧化铝和二氧化硅组成的组中选择的至少一种物质而提高上述粘附性的技术。
但是，即使使用由在氮化硼中添加从由氧化铝和二氧化硅组成的组中选择的至少一种物质的润滑组成物组成的润滑层，其粘附性也不充分。而且，在将形成有这种润滑层的密封体组装到球面接头上的情况下，因球面接头的摆动引起了密封体的滑动面与密封体座表面之间的摩擦，该摩擦使上述润滑层摩损脱离。因此，降低摩擦声的效果仅持续较短时间。
此外，在专利文献3中，还记载了形成有为了进一步改良上述粘附性而在润滑组成物中还混入聚四氟乙烯树脂的润滑层的密封体，上述润滑组成物是在氮化硼中添加从由氧化铝和二氧化硅组成的组中选择的至少一种物质而成的。聚四氟乙烯树脂由于具有低摩擦性而发挥优秀的润滑性，并且起作为上述氮化硼等的粘合剂的作用。
在使用组装了形成有这种润滑层的密封体的排气管球面接头时，在低温环境下可以得到降低摩擦声的效果。但在部分凸球面部的表面温度成为超过300℃，进而超过400℃这种温度的高温环境下，聚四氟乙烯树脂熔融或分解而丧失作为粘合剂的作用，存在氮化硼等的粘附性降低而容易脱离这样的问题。
而且，本发明人注意到在上述润滑层消失时发生的摩擦声，是由金属相互摩擦而产生的摩擦声。
而且，本发明人认为该由金属相互摩擦而产生的这种摩擦声的原因如下。即，认为是由于上述润滑层脱离，致使密封体的金属丝网与密封体座直接摩擦而产生摩擦声，或是由金属丝网磨损产生的金属粉末与密封体座摩擦而产生摩擦声。
本发明人通过上述这种研究，认为通过提高滑动面上露出的金属丝网本身的润滑性或耐磨损性是可以抑制上述这种因金属相互摩擦而产生的摩擦声，以至于完成本发明。
专利文献1：日本特开昭54-76759号公报
专利文献2：日本特开昭58-24620号公报
专利文献3：日本专利3139179号公报
发明内容
本发明的一技术方案是一种排气管球面接头用环状密封体，具有内周面和外周面，上述内周面或外周面具有用于使排气管球面接头可动的滑动面，其特征在于，该排气管球面接头用环状密封体具有由压缩金属丝网构成的环状网结构体、和与上述压缩金属丝网被压缩成一体的耐热密封材料，至少在上述滑动面上露出的上述压缩金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜。
此外，本发明的另一技术方案是排气管球面接头用环状密封体的制造方法，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体，该分散镀形成带状金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜；卷绕体安装工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上；压缩成形工序，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形。
进而，本发明的另一技术方案是排气管球面接头用环状密封体的制造方法，其特征在于，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合无分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体；第1压缩成形工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形而形成环状密封体基体；第2压缩成形工序，以覆盖从由上述环状密封体基体的外周面和内周面组成的组中选择的至少一面的方式配置分散镀形成覆盖用金属丝网，再进一步进行压缩成形，该分散镀形成覆盖用金属丝网分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子。
本发明的目的、特征、技术方案和优点，通过以下的详细的说明与附图，将得到清楚的了解。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的环状密封体的形状的一例子的示意图。
图2是表示本发明的第1实施方式的环状密封体的形状的一例子的局部剖视图。
图3是表示本发明的第1实施方式的环状密封体的制造工序中所用的带状金属丝网的制造方法的一例子的示意图。
图4是表示本发明的第1实施方式的环状密封体的制造工序中所用的叠合体的一例子的示意图。
图5是表示本发明的第1实施方式的环状密封体的制造工序中所用的卷绕体的一例子的示意图。
图6A是表示本发明的环状密封体的制造中所用的压缩成形金属模具的冲头部分的结构剖视图。图6B是表示本发明的环状密封体的制造中所用的压缩成形金属模具的结构剖视图。
图7A～图7C是表示本发明的第2实施方式的环状密封体的制造工序的一个工序的示意图。图7A是表示球带状密封基体，图7B是表示分散镀形成覆盖用金属丝网，图7C是表示由分散镀形成覆盖用金属丝网覆盖的球带状密封基体的示意图。
图8是表示本发明的第3实施方式的环状密封体的形状的一例子的示意图。
图9是组装了本发明的第3实施方式的环状密封体的排气管球面接头的示意剖视图。
图10是实施例的评价中使用的排气管球面接头的局部剖视图。
图11是表示实施例的摩擦声评价中使用的装置的装置结构的示意图。
图12是根据实施例的摩擦声评价得到的、500℃时的声压级的频率依存性的曲线图。
图13是根据实施例的摩擦声评价结果得到的、25℃时的声压级的频率依存性的曲线图。
图14是表示组装了以往的球带状的环状密封体的排气管球面接头的局部剖视图。
图15是表示组装了图1所示的球带形的环状密封体的排气管球面接头的局部剖视图。
具体实施方式
第1实施方式
基于图1和图2说明本发明的环状密封体的第1实施方式。
图1表示作为本发明的环状密封体的第1实施方式的、具有部分凸球面形状外周面的球带状的环状密封体10的示意图，图2表示其局部剖视图。
在图1和图2中，1表示规定通孔50的内圆筒面，2表示部分凸球面状面，3表示位于上述部分凸球面状面2的大直径侧的环状的端面，4表示位于上述部分凸球面状面2的小直径侧的环状的端面。环状密封体10由上述各面规定其形状。而且，环状密封体10由被压缩的金属丝网5构成的环状网结构体、和与环状网结构体混合而压缩为一体的由膨胀石墨等构成的耐热密封材料6来形成。
在环状密封体10的结构中，部分凸球面状面2是滑动面，部分凸球面状面2如后述那样与形成于排气管球面接头上的部分凹球形面的扩口状的密封体座的表面面接触。
而且，在环状密封体10的部分凸球面状面2上露出的金属丝网上，形成有分散着从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜。
以下说明环状密封体10的制造方法的一例子。
环状密封体10的制造中所使用的耐热密封材料是以膨胀石墨、云母之类的具有耐热性与气密性的无机材料为主要成分的材料。此外，在本制造方法中所使用的耐热密封材料片是把上述耐热密封材料加工成厚度为0.1～1mm左右的片状而成的。另外，作为上述耐热密封材料片，特别优选是耐热性高的材料，具体地说，是氧化开始温度为800℃以上的材料。作为其具体例，可以举出例如东洋炭素(株)制的作为膨胀石墨片的PF-G3(厚度0.4mm)、SGL社制的作为膨胀石墨片的APX-2(厚度0.38mm)等耐热性高的膨胀石墨片，或エレクトロイゾラ社制的TYPE36.006等云母片等。在这些之中，从气密性与耐热性优秀的方面考虑优选使用耐热性的膨胀石墨片。
另一方面，环状密封体10的制造中所使用的带状金属丝网可以如以下这样来制造。
如图3所示，例如，使把线径为φ0.10～0.35mm左右的金属细丝编成圆筒状而形成的筒状金属丝网7通过辊8和辊9之间而整形成规定的宽度W，将其切断成规定的长度L，从而得到带状金属丝网15。
作为上述金属细丝，可以举出SUS304、SUS316等奥氏体类不锈钢的不锈钢丝，SUS430等铁素体类不锈钢丝，铁丝(JIS-G-3532)或镀锌铁丝(JIS-G-3547)，由铜-镍合金(铜镍合金)、铜-镍-锌合金(镍银)、黄铜、铍青铜等铜合金构成的金属细丝等。
在成为滑动面的环状密封体10的外周面上露出金属丝网5，在上述露出的金属丝网5的表面上形成有将从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子构成的组中选择的至少一种的粒子分散于金属基体材料中而成的分散镀覆膜。
作为上述分散镀覆膜的形成方法的具体例，例如，可以举出这样通常的电镀方法：将在含有金属基体材料的镀液中分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子而成的含有分散粒子镀液充满电镀液或无电解电镀液，把金属丝网浸渍于上述电镀液中，通过公知的电解电镀法或无电解电镀法的方法在金属丝网的表面上使上述分散粒子与金属一起共析。另外，在200～400℃，最好在250～350℃左右对形成的电镀覆膜进行热处理，从而成为硬度高、耐久性优良的电镀覆膜。
作为上述金属基体材料的具体例，例如，可以举出镍(Ni)或镍-磷(Ni-P)等Ni系合金、铁(Fe)或铁系合金等。
此外，作为上述氟树脂粒子的具体例，可以举出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物等。
使分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子和二硫化钼粒子组成的组中选择的至少一种粒子的镀Ni覆膜或镀Ni-P覆膜的润滑性优良。由此，可以得到较好的摩擦声抑制效果，因此特别理想。此外，分散有碳化硅粒子的镀Ni覆膜或镀Ni-P覆膜因为耐磨损性优良，所以其抑制产生金属粉末的效果较好。由此，可以得到较好的抑制由于金属粉末的摩擦而产生摩擦声的效果，较为理想。
上述分散粒子的平均粒径为0.1～10μm，从润滑性、耐磨损性优良方面考虑，优选平均粒径为0.2～3μm。
上述分散镀覆膜中的分散粒子的含有比率1～30质量％，从润滑性、耐磨损性优良方面考虑，优选为5～15质量％，更优选为6～10质量％。在上述分散粒子的含有比率过少的情况下，润滑性、耐磨损性的提高效果不充分，存在不能充分抑制发生摩擦声的倾向。
上述分散镀覆膜的膜厚优选是3～15μm，更优选是5～10μm。只要是具有上述范围的膜厚的覆膜就可以得到较好的摩擦声抑制效果。在上述膜厚过薄时和过厚时，存在摩擦声的抑制效果的持续性降低的倾向。
本实施方式的环状密封体，使用上述这种材料，如以下这样制造。
首先，如图4所示，使形成有上述分散镀覆膜的分散镀形成带状金属丝网15与带状耐热料片16叠合而形成叠合体。然后，如图5所示那样卷绕上述叠合体而形成卷绕体14。
另外，根据为了保持环状密封体的形状、密封性所需的金属丝网与耐热密封材料的质量比而设计计算出分散镀形成带状金属丝网15和带状耐热密封材料片16的宽度和长度。
如图5所示，最好形成为耐热密封材料片16的长度比分散镀形成带状金属丝网15的长度更长，以使卷绕体14的外周面和内周面由耐热密封材料片16覆盖。
而且，如图6B所示，卷绕体14安装于在中央部具有圆柱状型芯21的有底环状金属模具20中。
有底环状金属模具20在模腔中具有圆筒壁面18、和与圆筒壁面18相连的部分凹球面状壁面19，在其中央部具有用于形成环状密封体的圆筒内面的圆柱状型芯21。
开始，把卷绕体14安装到有底环状金属模具20的圆柱状型芯21上。此时，将圆柱状型芯21插入安装于卷绕体14的中央部。
接着，对安装在有底环状金属模具20上的卷绕体14进行压缩成形。压缩成形是通过由位于模腔22上方的冲头P压缩卷绕体14而进行的。另外，在使用膨胀石墨作为耐热密封材料时，此时的压缩压力最好是将膨胀石墨的体积密度压缩成为1～2左右。通过如此进行压缩成形，可以在滑动面上使金属丝网露出到保持密封性的程度。
另外，上述所谓保持密封性的程度，是指维持作为环状密封体的实用性功能的程度。具体地说，最好是具有这样的密封性，例如把环状密封体安装于排气管接头上，封住排气管的一端，从另一端以30kPa(0.3kgf/cm2)的空气加压时的密封部的1分钟的空气泄漏量为1L/分钟以下，更优选是密封部的1分钟的空气泄漏量为0.5L/分钟以下。
通过这种压缩成形，可以得到耐热密封材料片16与分散镀形成带状金属丝网15被压缩、压缩金属丝网与被压缩的耐热密封材料混合而形成为一体的环状密封体10。而且，在作为滑动面的部分凸球面状面2上露出金属丝网。
如此形成具有图1所示的形状的环状密封体10。
另外，在如上述这样得到的环状密封体上，为了进一步提高滑动面的表面润滑性，最好是在上述滑动面上再形成粘附润滑性物质而得到的润滑层。上述润滑层在排气管球面接头摆动时，提高其摆动初期的润滑性的效果较好。
上述润滑层可以通过在滑动面上涂敷从由PTEF等氟树脂、氮化硼、二硫化钼构成的组中选择的至少一种物质来形成。另外这些可以单独使用，也可以组合两种以上来使用。
上述涂敷，例如，可以通过刷涂、喷涂、或者浸涂等手段把形成上述润滑层的成分的水性分散体等涂敷于环状密封体的滑动面上而形成。作为如此形成的润滑层的厚度具有在使用时保持一定期间润滑效果的程度的厚度，具体地说，优选具有30～200μm左右的厚度。
如此得到的环状密封体10，如图15所示那样嵌合安装于排气管的球面接头100的管端部101，用作废气密封体。
在环状密封体10的部分凸球面状面2上露出形成有分散镀覆膜的金属丝网，该分散镀覆膜分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子构成的组中选择的至少一种粒子。在把这种环状密封体用作排气管球面接头用密封体时，可以降低作为环状密封体10的滑动面的部分凸球面状面2与排气管的球面接头的密封体座130的表面的摩擦阻力，降低金属材料的磨损。
第2实施方式
在第1实施方式中说明了环状密封体的制造方法的一例子，但本发明的环状密封体的制造方法不限于上述制造方法。
根据上述制造方法，将在整个金属丝网表面形成有上述分散镀而成的分散镀形成带状金属丝网与耐热密封材料片如上述那样卷绕而得到卷绕体，对所得到的卷绕体进行压缩成形而得到环状密封体。
但是，连密封体表面的滑动面上未露出部分的金属丝网也实施分散镀，这在成本上不合算。因此，作为有利于降低成本的制造方法，可以举出这样的制作环状密封体的方法：使用未形成分散镀的带状金属丝网(在本说明书中，也称为无分散镀形成带状金属丝网)通过压缩成形来预先形成环状密封体的预备基体(在本说明书中，也称为环状密封体基体)后，以覆盖上述环状密封体基体的外周面的方式配置形成有分散镀覆膜的金属丝网(在本说明书中也称为分散镀形成覆盖用金属丝网)，再通过压缩成形来制造环状密封体。根据这种方法，可以仅在从由作为滑动面的外周面和内周面组成的组中选择的至少一面上露出具有分散镀覆膜的金属丝网。
基于图7A～图7C详细说明上述制造方法。
首先，除了使用无分散镀形成带状金属丝网以外，通过与第1实施方式中所述同样的方法进行压缩成形来形成图7A所示的环状密封体基体30。
另一方面，准备图7B所示的预先形成有分散镀覆膜的分散镀形成覆盖用金属丝网34，如图7C所示，由分散镀形成覆盖用金属丝网34覆盖环状密封体基体30。
另外，分散镀形成覆盖用金属丝网34的形状未被特别限定。通常，只要是覆盖环状密封体基体30的外周面的大小和形状即可。
接着，将包覆有分散镀形成覆盖用金属丝网34的环状密封体基体30再次安装于图6所示的那种有底环状金属模具20上，并进行压缩成形，从而可以得到具有分散镀覆膜的压缩金属丝网仅在作为滑动面的外周面露出的环状密封体。
第3实施方式
第1实施方式和第2实施方式中所示的环状密封体10，是把作为外周面的部分凸球面状面2取为滑动面。
作为本发明的环状密封体，也可以是以其内周面作为滑动面的形状。以下说明其具体的一例子。
图8所示的环状密封体60是以内周面作为滑动面的排气管球面接头用的环状密封体。
环状密封体60具有包括切头圆锥面62和与切头圆锥面62相连的圆筒内面63的内周面61、包括与切头圆锥面62对应的切头圆锥外面64和与切头圆锥外面64相连的圆筒外面65的外周面66、以及在切头圆锥面62的大直径侧的环状端面67和在小直径侧的环状端面68。
上述形状的环状密封体60组装到例如图9所示那种排气管球面接头71而使用。
图9中，72和82是排气管，在排气管72的外周面上，通过焊接等固定有凸缘部73。而且，在凸缘部73的内周面78上，分别与环状密封体60的外周面64、65及端面68紧密抵接地嵌合有环状密封体60。
另一方面，在与排气管72相对连接的排气管82上通过焊接等固定有具有部分凸球面部69的凸缘部70。而且使部分凸球面部69可自由滑动地与环状密封体60的切头圆锥内面62接触地配置该部分凸球面部69。
采用这种形状的环状密封体60时，由于汽车的摆动，在凸缘部70的部分凸球面部69与环状密封体60的切头圆锥内面62接触的表面处发生摩擦声。
因而，在采用环状密封体60这样形状的密封体时，至少在切头圆锥内面62上露出的金属丝网的表面上形成上述分散镀覆膜，从而可以抑制在凸缘部70的部分凸球面部69与环状密封体60的切头圆锥内面62接触的表面处发生摩擦声。
在上述第1～第3实施方式中说明的排气管球面接头用环状密封体，在环状密封体的滑动面露出的金属丝网上以较大粘附力粘附有助于提高润滑性、耐磨损性的氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子。如此，由于通过分散镀在金属丝网表面上粘附上述粒子，与使用由树脂成分等构成的粘合剂将润滑性物质粘附在滑动面上的情况相比，粘附力较大。因而，可抑制在把上述环状密封体用于排气管球面接头时，环状密封体与密封体座摩擦而发生摩擦声，特别是可以抑制在高温环境下发生摩擦声。这种排气管球面接头用环状密封体优选用作用于密封从汽车、两轮摩托车、其他发动机的排气部引导废气的排气管的球面接头的环状密封体，特别是用于密封离作为高温部的发动机较近的部分的球面接头的环状密封体。
下面通过实施例更具体地说明本发明的排气管球面接头用环状密封体及其制造方法。另外，本发明不限于实施例。
实施例
(实施例1)
〔带状金属丝网的制造〕
如图3所示，使由两根SUS304制的、线径为0.28mm的金属细丝形成的网眼为4mm的筒状金属丝网7通过辊8和9对其按压后进行卷绕。
而且，切断上述金属丝网，得到宽度(W)为35mm，长度(L)为360mm的带状金属丝网15。
〔分散镀形成覆盖用金属丝网的制造〕
与上述带状金属丝网的制造同样，使由一根SUS304制的、线径为0.28mm的金属细丝形成的网眼为3mm的筒状金属丝网通过辊8和9对其进行按压后进行卷绕，得到宽度为82mm的覆盖用带状金属丝网。
然后，如以下说明的那样在上述覆盖用带状金属丝网上实施涂敷分散镀覆膜。
使用含有由Ni-P构成的金属基体材料、在Ni-P与PTFE的总量中含有6质量％的PTFE粒子的分散镀液。把上述带状金属丝网浸渍在该镀液中进行无电解电镀，从而在上述金属丝网表面上形成了分散镀覆膜。然后，分散镀形成后，在300℃进行热处理1小时，得到形成了分散镀的覆盖用带状金属丝网。
分散镀覆膜中的PTFE粒子的平均粒径为0.3μm，分散镀覆膜的膜厚为7μm。
然后，切断上述形成了分散镀的覆盖用带状金属丝网，得到宽度(W)为82mm，长度(L)为35mm的分散镀形成覆盖用金属丝网34。
〔球带状的环状密封体基体的制造〕
如图4所示，在由宽度为55mm、长度为540mm、厚度为0.4mm的膨胀石墨片(东洋炭素(株)制PF-G3)构成的耐热密封材料片16上叠合宽度为35mm、长度为360mm的带状金属丝网15。然后，如图5所示，以使耐热密封材料片16多绕一圈的方式将叠合成的叠合体卷绕成涡卷状，制作出在内周侧和外周侧露出耐热密封材料片16的卷绕体14。
然后，准备图6B所示那样的在内面具有圆筒壁面18和与圆筒壁面18相连的部分凹球面壁面19的有底环状金属模具20。把卷绕体14的中心部套在配置于有底环状金属模具20中央部的用于形成圆筒内面的圆柱状型芯21。使用上述金属模具以20MPa的压力压缩卷绕体14。通过这种方法，得到如图7A所示那样具有由圆筒内面31、部分凸球面状面32、位于部分凸球面状面32大直径侧的环状端面33和位于部分凸球面状面32小直径侧的环状端面所规定的形状的环状密封体基体30，该圆筒内面31规定形成于中央部的通孔。
所得到的环状密封体基体30，其圆筒内面31的直径为49.5mm，部分凸球面状面32的大直径侧的直径为63mm和小直径侧的直径为53.5mm，高度为30mm。
接着，如图7B所示，把分散镀形成覆盖用金属丝网34打开成筒状后，如图7C所示那样，包覆成覆盖环状密封体基体30的部分凸球面状面32。
然后，通过使用与上述同样的金属模具以300MPa的压力再次对包覆有分散镀形成金属丝网34的环状密封体基体30进行压缩成形，得到在上述凸球面状的外周面上露出了具有上述分散镀的金属丝网的、图1所示形状的球带状环状密封体10。
球带状环状密封体10的高度为16.5mm，圆筒内面的直径为49mm，部分凸球面状面的大直径侧的直径为63.5mm和小直径侧的直径为53.5mm。
〔环状密封体的评价方法〕
如图10所示，把所得到的球带状环状密封体安装到用球面接头连接两根直径为48mm的排气管92、93而成的排气管球面接头90上。另外，排气管92、93由以螺旋弹簧94a、94b为垫圈的螺栓95a、95b以允许相对角度变化的方式被固定。另外，此时的弹簧力约为590N。
在排气管球面接头90的下部设有用于加热排气管球面接头90的气体燃烧器96。
而且，通过摆动装置，以摆动角度为±4°、振动频率为12Hz的振动条件使排气管球面接头90振动。另外，上述振动在以下的温度条件下进行。
即，在大约25℃将排气管球面接头90维持50分钟后，加热到500℃，在500℃维持5小时10分钟，将这共计6小时的循环作为1个循环。反复进行上述循环总计4个循环，由以下的方法对各循环评价每次循环的摩擦声声级、重量减少率、气体泄漏量。
<摩擦声的评价>
在各循环中测定(i)在25℃经过了50分钟时、和(ii)在500℃经过了5小时10分钟时这两个时刻的摩擦声的声压级。
另外，如图11所示，把积分型噪声计((株)アコ—制，TYPE6226)配置在与设置于摆动装置的排气管球面接头90相距10cm的位置，为了抑制噪声而使排气管的振动频率降低到1.6Hz来进行测定。
另外，把测定数据输入到通用个人计算机98中，由频谱分析软件(SOUND TECHNOLOGY社制)分析声压级的频率依存性。将此时的摩擦声的分析结果的一例示于图12和图13。
此外，还依据以下的基准进行由听觉对摩擦声的官能评价。
优：听不到摩擦声。
良：若凑近耳朵能略微听到。
合格：在离开1m处听不到。
不合格：离开2.5m时听不到。
差：即使离开2.5m也听得到。
<重量减少率>
在各循环结束后取出环状密封体，测定其重量，测定出试验后的环状密封体的重量相对于试验前的环状密封体的重量的重量减少率。
<气体泄漏量>
在各循环结束后封住排气管的一端，从另一端以30kPa(0.3kgf/cm2)加压空气，测定排气管球面接头的1分钟的空气泄漏量。
(实施例2)
在实施例1的分散镀覆膜的形成中，除了取代使用PTFE粒子而使用平均粒径为1μm的碳化硅(SiC)粒子通过无电解电镀法形成的分散镀形成金属丝网以外，其余与实施例1同样地制作环状密封体。
然后，与实施例1同样地评价所得到的环状密封体。
(实施例3)
在实施例1中得到的环状密封体基体的部分凸球面状面的表面上刷涂PTFE的水性分散体(ダイキン工业(株)制ポリフロンPTFEデイスパ—ジヨンD-1E(商品名))后，喷涂氮化硼的水性分散体(昭和电工(株)制シヨウビエ—スUHP-1(商品名))，使之干燥而形成润滑层。
然后，与实施例1同样地，在上述环状密封体基体上包覆分散镀形成金属丝网34，进行压缩成形，从而得到球带状的环状密封体。然后通过与实施例1同样的评价方法进行评价。
(实施例4)
在实施例2中所得到的球带状的环状密封体基体的部分凸球面状面的表面上与实施例3同样地形成润滑层，与实施例3同样地得到球带状的环状密封体。然后，通过与实施例1同样的评价方法进行评价。
(实施例5～14)
除了使镀的膜厚和PTFE粒子含有比率为表4所记载的膜厚和含有比率以外，其余与实施例3同样地得到球带状的环状密封体。然后由听觉对摩擦声级进行官能评价。
(比较例1)
在实施例1中，除了使用未形成分散镀层的金属丝网来取代分散镀形成金属丝网34之外，其余与实施例1同样地制作球带状的环状密封体并予以评价。
(比较例2)
在比较例1中得到的球带状的环状密封体的部分凸球面状面的表面上与实施例3同样地形成润滑层，得到球带形密封体。然后，通过与实施例1同样的评价方法进行评价。
上述实施例和比较例中的评价结果示于表1～表4。
Figure DEST_PATH_GA20184951200680000437901D00031
Figure DEST_PATH_GA20184951200680000437901D00033
Figure DEST_PATH_GA20184951200680000437901D00034
此外，将分析用噪声计测定的声压级的频率依存性的结果的一例子示于图12和图13。图12是表示实施例3与比较例2的第4循环的在500℃的声压级的频率依存性的曲线图，图3是表示实施例2与比较例1的第4循环的在25℃的声压级的频率依存性的曲线图。
如图12所示，在作为高温环境的500℃，在2kHz附近有较高的声压级的峰值。
而且，如表1所示，实施例1～4的在500℃的第4循环的摩擦声在2.0kHz的声压级为66～78dB的范围，在官能评价中全都是几乎听不到摩擦声的优等级。另一方面，在比较例1和比较例2中，从第2循环起摩擦声变大，第4循环的在2.0kHz的声压级高达115dB和118dB，在官能评价也全是差等级。
此外，从表2的重量减少率测定的结果可知，第4循环的实施例1～4的重量减少率低到1.29～1.35％的减少率，与此相对，比较例1和比较例2中分别表现出高达1.84％和1.61％的重量减少率，在耐磨损性上也看到显著的差别。
此外，从表3的气体泄漏量测定的结果可知，气体泄漏量在实施例和比较例中看不到显著的差别。
另一方面，根据表4所示的、使镀膜厚度与分散粒子的含有量变化的实施例5～实施例14的环状密封体的由听觉进行的摩擦声级的官能评价结果，表明在镀膜厚度为5～15μm的范围时特别是摩擦声的抑制效果较好。
如以上详述的那样，本发明的一技术方案的一种排气管球面接头用环状密封体，作为内周面或外周面具有用于使排气管球面接头可动的滑动面，其特征在于，其中，该排气管球面接头用环状密封体具有由压缩金属丝网构成的环状网结构体、和与上述压缩金属丝网被压缩成一体的耐热密封材料，至少在上述滑动面上露出的上述压缩金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜。
而且，根据上述构成，可以降低由环状密封体的滑动面与密封体座表面之间的摩擦而发生的摩擦声、特别是在高温环境下发生的、金属相互摩擦而发生的摩擦声。此外，由于滑动面的磨损少，所以可以长时间维持密封性。
此外，上述排气管球面接头用环状密封体具有具有规定环中央部的通孔的圆筒内面和形成为部分凸球面状的外周面的球带状的形状，在上述形成为部分凸球面状的外周面为上述滑动面的情况下，在以往所用的通常的形状排气管球面接头中，可以降低上述摩擦声，因此是理想的。
另外，作为上述排气管球面接头用环状密封体，是具有由圆筒内面、部分凸球面状面、上述部分凸球面状面的大直径侧的环状端面和上述部分凸球面状面的小直径侧的环状端面规定的形状的球带形密封体，其特征在于，上述球带形密封体具有被压缩的金属丝网、和与上述被压缩的金属丝网混合而被压缩成一体地填充的耐热密封材料，而且，在上述部分凸球面状面上以保持密封性的程度露出上述被压缩的金属丝网，在上述被压缩的金属丝网的至少在上述部分凸球面状面上露出的部分上形成有上述分散镀覆膜。
此外，上述分散镀覆膜是分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子和二硫化钼粒子组成的组中选择的至少一种粒子的镀Ni(镍)覆膜或镀Ni-P(镍-磷)覆膜时，由于特别是润滑性优良，从而抑制摩擦声的效果较好，因此是优选的。
此外，上述分散镀覆膜是分散有碳化硅粒子的镀Ni(镍)覆膜或镀Ni-P(镍-磷)覆膜时，由于特别是耐磨损性优良，所以抑制发生金属粉末的效果较好，从而抑制由金属粉末的摩擦引起的摩擦声的效果较好，因此是优选的。
此外，上述分散镀覆膜的膜厚为5～15μm时，摩擦声抑制效果的耐久性优良，因此是优选的。
此外，在上述滑动面上具有含有从由氟树脂、氮化硼和二硫化钼构成的组中选择的至少一种物质的润滑层的排气管球面接头用环状密封体，其降低摆动初期的摩擦声的效果较好，因此是优选的。
此外，在上述压缩金属丝网由在上述滑动面上至少露出其一部分的分散镀形成压缩金属丝网、和在上述滑动面上不露出的无分散镀形成压缩金属丝网构成时，得到廉价的上述排气管球面接头用环状密封体，因此是优选的。
此外，根据本发明的另一技术方案的排气管球面接头用环状密封体的制造方法，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体，该分散镀形成带状金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜；卷绕体安装工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上；压缩成形工序，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形。根据这种制造方法，可以容易制造本发明的排气管球面接头用环状密封体。
另外，根据本发明的另一技术方案的排气管球面接头用环状密封体的制造方法，其特征在于，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合无分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体；第1压缩成形工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形而形成环状密封体基体；第2压缩成形工序，以覆盖从由上述环状密封体基体的外周面和内周面组成的组中选择的至少一面的方式配置分散镀形成覆盖用金属丝网，再进一步进行压缩成形，该分散镀形成覆盖用金属丝网分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子。根据这种制造方法，能以低成本制造本发明的排气管球面接头用环状密封体。

Claims (9)

1.一种排气管球面接头用环状密封体，具有内周面和外周面，上述内周面或外周面具有用于使排气管球面接头可动的滑动面，其特征在于，该排气管球面接头用环状密封体具有由压缩金属丝网构成的环状网结构体、和与上述压缩金属丝网压缩成一体的耐热密封材料，至少在上述滑动面上露出的上述压缩金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜。
2.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，上述排气管球面接头用环状密封体为具有规定环中央部的通孔的圆筒内面和形成为部分凸球面状的外周面的球带状的形状，上述形成为部分凸球面状的外周面为上述滑动面。
3.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，上述分散镀覆膜是分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子和二硫化钼粒子组成的组中选择的至少一种粒子的镀Ni(镍)覆膜或镀Ni-P(镍-磷)覆膜。
4.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，上述分散镀覆膜是分散有碳化硅粒子的镀Ni覆膜或镀Ni-P覆膜。
5.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，上述分散镀覆膜的膜厚为5～15μm。
6.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，在上述滑动面上还具有含有从由氟树脂、氮化硼和二硫化钼组成的组中选择的至少一种物质的润滑层。
7.根据权利要求1所述的排气管球面接头用环状密封体，上述压缩金属丝网由在上述滑动面上至少露出其一部分的分散镀形成压缩金属丝网、和上述滑动面上不露出的无分散镀形成压缩金属丝网构成。
8.一种排气管球面接头用环状密封体的制造方法，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体，该分散镀形成带状金属丝网具有分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子的分散镀覆膜；卷绕体安装工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上；压缩成形工序，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形。
9.一种排气管球面接头用环状密封体的制造方法，其特征在于，包括：卷绕体形成工序，卷绕叠合无分散镀形成带状金属丝网和带状耐热密封材料片而成的叠合体而形成卷绕体；第1压缩成形工序，把上述卷绕体安装到在中央部具有圆柱状型芯的有底环状金属模具上，对上述所安装的卷绕体向上述卷绕体的中心轴线方向进行压缩成形而形成环状密封体基体；第2压缩成形工序，以覆盖从由上述环状密封体基体的外周面和内周面组成的组中选择的至少一面的方式配置分散镀形成覆盖用金属丝网，再进一步进行压缩成形，该分散镀形成覆盖用金属丝网分散有从由氟树脂粒子、氮化硼粒子、二硫化钼粒子和碳化硅粒子组成的组中选择的至少一种粒子。
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