DE69029227T2

DE69029227T2 - Gleitbauteil

Info

Publication number: DE69029227T2
Application number: DE1990629227
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fuwa; Hirohumi Michioka; Hirohisa Miura; Yoshiteru Nakagawa; Satoru Nakatani; Mamoru Okamoto; Shoichi Tsuchiya
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2010-06-22
Also published as: EP0404571B1; DE69029227D1; EP0404571A1; JPH068216B2; JPH03237062A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohmischung zur Herstellung eines Gleitbauteils mit einer hohen Festigkeit und hervorragender Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Das Gleitbauteil ist geeignet für die Herstellung einer Bremsbacke, eines Bremsbelages, eines Bremsklotzes, einer Buchse, einer Druckscheibe, eines Kolbenringes, von Flügeln, Rotoren und Laufbuchsen von Pumpen, eines Lagers für eine Hochtemperaturanwendung und dergleichen für ein Flugzeug, einen Rennwagen, usw.
Die Rohmischung der vorliegenden Erfindung kann sowohl für ein Trockenreibungsbauteil, als auch für ein Naßreibungsbauteil verwendet werden. Ferner kann die Rohmischung der vorliegenden Erfindung zu einem Gleitbauteil verarbeitet werden, welches unter einer Trockengleitbedingung einen geringen Reibungskoeffizienten und hervorragende Eigenschaften gegen Festfressen besitzt, und welches für ein mechanisches Bauteil anwendbar ist, wobei es zur Reduzierung dessen Reibungsverlustes beiträgt.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Gleitbauteil, welches in einem Bremsbackenbauelement, von der Art für ein Flugzeug, einen Rennwagen und dergleichen verwendet wird, benötigt insbesondere eine Wärmebeständigkeit und Abriebfestigkeit. Da im Gegensatz dazu ein Gleitbereich eines mechanischen Bauelementes geringe Eigenschaften gegen Festfressen besitzt, wird der Gleitbereich für gewöhnlich unter einer Ölschmierbedingung verwendet. Für ein Gleitbauteil, welches unter einer trockenen Bedingung verwendet wird, sind ein mit einem Öl imprägnier tes, gesintertes Material, eine gesinterte Kupferlegierung und ein Kohlenstoffmaterial gut bekannt. Hinsichtlich des Kohlenstoffmaterials wurden die folgenden Kohlenstoffmaterialien verwendet, d.h. ein durch Verbrennen und Verfestigen eines Kohlepulvers hergestelltes Kohlematerial, und das andere Kohlematerial, welches durch Sintern eines Kohlepulvers bei einer hohen Temperatur zur Graphitisierung des Kohlepulvers hergestellt wird.
Vor kurzem wurde ein mit Kohlefasern verstärkter Kohlenstoff für die oben erwähnten Anwendungen zur Verfügung gestellt, und es heißt, daß dieses Material die Festigkeit der herkömmlichen Kohlenstoffmaterialien verbessert. Gemäß der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 206351/1988, wird dieser kohlefaserverstärkte Kohlenstoff hergestellt, indem ein flüssiges kohlenstoffhaltiges Material, wie Teer, Pech und wärmehärtbares Harz, welches als ein Bindemittel fungieren auf Kohlefasern, welche als eine Verstärkung fungieren und welche carbonisiert oder graphitisiert wurden, imprägniert und ferner einer Oberflächenbehandlung, wie einer Oxidation unterzogen. Dann wird die erhaltene, mit einem Bindemittel imprägnierte Kohlefaser in einer inerten Gasatmosphäre gebrannt. Falls notwendig wird das erhaltene, gesinterte Produkt anschließend graphitisiert.
Da der auf diese Weise hergestellte kohlefaserverstärkte Kohlenstoff das flüssige, kohlenstoffhaltige Material als das Bindemittel verwendet, werden bei der Zersetzung des flüssigen, kohlenstoffhaltigen Materials während des Brennens flüchtige Substanzen erzeugt, wodurch Poren ausgebildet werden. Folglich verschlechtert sich die Grenzflächenhaftung zwischen der Verstärkung und dem Bindemittel, und die Dichte des Produkts nimmt ab. Als Folge davon ist das Produkt hinsichtlich der Festigkeit und der Abriebbeständigkeit verschlechtert.
Zur Lösung der oben erwähnten Probleme wurden die Poren des Produkts wiederholt mit einem flüssigen Imprägniermittel, welches als ein Bindemittel fungiert, gefüllt, und das Produkt wurde wiederholt erneut gebrannt, um die Porösität zu verringern. Jedoch trotz dieser komplizierten Verfahren war das auf diese Weise erhaltene Produkt immer noch porös. Diese komplizierten Verfahren führten zusätzlich zu steigenden Herstellungskosten.
Ferner litt der oben erwähnte, herkömmliche, kohlefaserverstärkte Kohlenstoff unter einem geringen Reibungskoeffizienten (µ), insbesondere bei einer geringen Belastung.
Obwohl der oben erwähnte, herkömmliche kohlefaserverstärkte Kohlenstoff für seine hervorragenden Eigenschaften gegen Festfressen bekannt war, fraß er sich bei der Belastung von 50 bis 75 kgf/cm² fest, was drei bis viermal so viel ist wie bei Stahl für eine Konstruktionsanwendung unter Trockenbedingung. Da der kohlefaserverstärkte Kohlenstoff unter einer Trockenbedingung lediglich einen Reibungskoeffizienten (µ) von 0,2 bis 0,5 aufweist, ist er weder ein Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten noch ein geeignetes Material für einen Gleitbereich eines mechanischen Bauteils.
DE-A-2,165,029 offenbart ein Komposit, welches durch Sintern einer Mischung aus einer organischen Faser mit einem Kohlenstoffgehalt von 50 bis 92 % und einem organischen Bindemittel, z.B. Phenolharz und Pech, mit einem Kohlenstoffgehalt von 10 % oder mehr hergestellt wird.
Chemical Abstracts, Band 110, Nr. 159377q offenbart einen Verbundstoff, welcher Mikroperlen aus Mesokohlenstoff, glasartigem Kohlenstoff und Kohlefasern und/oder Graphitfasern umfaßt, wobei der glasartige Kohlenstoff einen bedeutenden Bestandteil darstellt. Der glasartige Kohlenstoff wird durch Sintern und Carbonisieren eines wärmehrtbaren Harzes als ein Bindemittel, z.B. Phenolharz, hergestellt.
Chemical Abstracts, Band 106, Nr. 106975u offenbart einen Verbundstoff, welcher hergestellt wird, indem Bornitridpulver zu Phenol-Formaldehyd-Harz als ein Bindemittel gegeben werden, und deren Mischung erwärmt, geschmolzen und dann durch Sintern zur Ausbildung des Verbundstoffes carbonisiert wird.
Chemical Abstracts, Band 108, Nr. 225867m offenbart einen Verbundstoff, welcher keramische Teilchen mit einem vorherbestimmten Teilchendurchmesser enthält. Ein Kohlenstoff-Basismaterial, wie Phenolharz, Pech oder dergleichen, wird mit den keramischen Pulvern gemischt, und die Mischung wird auf das Kohlefasersubstrat aufimprägniert.
Chemical Abstracts, Band 108, Nr. 117717d offenbart eine Bremse aus Kohleverbundstoff, welche hergestellt wird, indem eine Mischung aus zerkleinerten Kohlefasern, wärmehärtbarem Harz und Hartphasenadditiven geschmolzen und zur Umwandlung des wärmehärtbaren Harzes zu glasartigem Kohlenstoff erwärmt wird, der Kohlenstoff mittels CVD auf den Verbundstoff beschichtet wird, oder der Verbundstoff in flüssigem Harz oder Pech imprägniert wird, um ihn zu verdichten, und der Verbundstoff zur Ausbildung der Bremse gesintert und maschinell bearbeitet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme entwickelt, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rohmischung zur Herstellung eines Gleitbauteils mit einer hohen Festigkeit und einer hervorragenden Reibungs/Abrieb-Eigenschaft zur Verfügung zu stellen, welche auch bei niedrigen Kosten herstellbar ist.
Es ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rohmischung zur Herstellung eines Gleitbauteils mit einer hohen Festigkeit, hervorragenden Abriebbeständigkeit, guten Eigenschaften gegen Festfressen, d.h. welches beim Festfressen eine Belastung von 100 kgf/cm² oder mehr aufweist, und welches einen Reibungskoeffizienten von 0,15 oder weniger aufweist, zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung stellt eine Trockenpreßmasse zur Herstellung eines Gleitbauteils mit einer vorherbestimmten Form zur Verfügung und umfaßt einen gesinterten Körper, wobei die Zusammensetzung eine Mischung umfaßt aus:
vorcarbonisierter Kohlefaser;
anorganischem Pulver oder anorganischer Faser; und
selbstsinterndem Kohlepulver, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser und das anorganische Pulver oder die anorganische Faser darin enthalten sind.
Insbesondere umfaßt eine Rohmischung gemäß der vorhegenden Erfindung, welche geeignet ist zur Herstellung eines Gleitbereiches eines mechanischen Bauteils, welches eine vorherbestimmte Form besitzt und einen gesinterten Körper umfaßt: eine vorcarbonisierte Kohlefaser, ein Borverbindungspulver und ein selbstsinterndes Kohlepulver, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser und das Borverbindungspulver darin enthalten sind.
Die Form des Gleitbauteils ist nicht besonders eingeschränkt. Das Gleitbauteil kann zum Beispiel in einer vorherbestimmten Form einer Bremsbacke, eines Bremsbelages, eines Bremsklotzes, eines Kolbenringes, eines Lagers und dergleichen hergestellt werden.
Die vorcarbonisierte Kohlefaser stellt eine Verstärkung des Gleitbauteils der vorliegenden Erfindung dar. Das Rohmaterial der vorcarbonisierten Xöhlefaser ist nicht besonders eingeschränkt. Das Rohmaterial kann zum Beispiel PAN (Polyacrylnitril), Rayon oder Pech und dergleichen sein.
Hierbei ist die vorcarbonisierte Kohlefaser eine Kohlefaser, welche nicht einer gewöhnlichen Carbonisierungs behandlung unterzogen wurde. Mit anderen Worten ist sie eine Kohlefaser, welche eine weitere Carbonisierung annehmen kann, wenn sie weiter einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Um konkret zu werden, wenn Rohpech verwendet wird, kann die vorcarbonisierte Kohlefaser selbst eine Spinnfaser oder eine nichtschmelzbare Faser sein, welche durch Nichtschmelzbarmachen der Spinnfaser bei einer Temperatur von weniger als 550ºC erhalten wird. Wenn eine Polymerfaser wie eine PAN-Faser verwendet wird, kann die vorcarbonisierte Kohlefaser eine Polymerfaser sein, welche ein Zersetzungsverfahren durchlaufen hat und vor der Graphitisierungsbehandlung steht. Hinsichtlich der Kohlefaser von diesem Typ wird eine Spinnpechfaser durch Spinnen von Kohle- oder Erdölrohpech erhalten, und eine nichtschmelzbare Faser wird durch Nichtschmelzbarmachen der Spinnpechfaser erhalten.
Das Spinnen des Rohpechs und die Behandlung zum Nichtschmelzbarmachen kann gemäß üblicher Verfahren durchgeführt werden, und die Bedingungen dafür sind nicht besonders eingeschränkt. In den meisten Fällen kann die Pechfaser auf die folgende Weise erhalten werden: das Rohpech wird einer Spinnmaschine zugeführt, auf die Temperatur von ungefähr 300 bis 400ºC erwärmt und durch Anwenden eines Druckes eines inerten Gases durch eine Düse der Spinnmaschine extrudiert. Die auf diese Weise erhaltene Pechfaser kann durch Erwärmen der Pechfaser auf 150 bis 500ºC während 0,5 bis 5 Stunden in einer oxidierenden Atmosphäre zu der nichtschmelzbaren Pechfaser verarbeitet werden. Hierbei kann das Rohpech entweder optisch isotrop oder optisch anisotrop sein.
Hinsichtlich der Faserlänge der vorcarbonisierten Kohlefaser kann entweder die kurze Faser oder die lange Faser davon verwendet werden. Wenn die kurze Faser verwendet wird, kann deren Faserlänge 0,01 bis 50 mm sein, und hinsichtlich des leichten Vermischens und des Aspektverhältnisses wird die kurze Faser mit der Länge von 0,03 bis 10 mm bevorzugt. Wenn sie zu lang ist, entwirren sich die Fasern, so daß die Dispergierbarkeit und letztendlich die Isotropie des Produkts, eine der wichtigsten Eigenschaften des Produkts, verschlechtert werden. Wenn sie weniger als 0,01 mm beträgt, nimmt die Festigkeit des Produktes abrupt ab. Für die Faser wird daher ein Durchmesser von 5 bis 25 µm bevorzugt. Es kann ferner ein nichtgewebtes Gewebe oder ein aus diesen Fasern hergestelltes Beschichtungsgewebe verwendet werden.
Die vorcarbonisierte Kohlefaser kann vorzugsweise zusätzlich einer Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines viskosen Materials wie Teer, Pech oder eines organischen Polymeren unterzogen werden, um die Affinität mit einem Bindemittel zu verbessern. Diese Oberflächenbehandlung kann durchgeführt werden, indem 100 Gewichtsteile der vorcarbonisierten Kohlefaser mit 100 bis 1000 Gewichtsteilen des viskosen Materials gerührt werden. Die Mischung wird dann mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen und getrocknet.
Der für die Oberflächenbehandlung verwendete Teer oder das Pech kann entweder aus Kohle oder aus Erdöl stammen. Wenn das Pech verwendet wird ist während des Rührens eine Wärmebehandlung von ungefähr 140 bis 170ºC erforderlich. Der Teer wird folglich für das viskose Material mehr bevorzugt. Hinsichtlich des Verlustes vön Carbonisierungsmaterial in den nachfolgenden Carbonisierungs- und Graphitisierungsverfahren wird ferner Kohleteer weiter bevorzugt.
Das für die Oberflächenbehandlung verwendete organische Polymer kann ein Phenolharz, Polyyvinylchlorid, Polyvinylalkohol und dergleichen sein.
Das für das Waschen bei der Oberflächenbehandlung verwendete organische Lösungsmittel kann ein aromatisches Lösungsmittel wie Toluol und Xylol sein. Das Waschen wird durchgeführt, indem 100 Gewichtsteile der Mischung der vorcarbonisierten Kohlefaser und des viskosen Materials mit 100 bis 1000 Gewichtsteilen des organischen Lösungsmittels gerührt werden, wodurch Leichtölbestandteile, welche viele flüchtige Substanzen beinhalten, entfernt werden. Die auf diese Weise gewaschene, vorcarbonisierte Kohlefaser wird durch Erwärmen und/oder Druckerniedrigung in einer nichtoxidierenden Atmosphäre, wie Stickstoff und Argon getrocknet. Das Trocknen ist nicht auf die oben beschriebene Weise beschränkt, sofern das für das Waschen verwendete organische Lösungsmittel entfernt werden kann.
Des weiteren wird die auf diese Weise oberflächenbehandelte und getrocknete, vorcarbonisierte Kohlefaser dispergiert, falls gewünscht, da die getrocknete, vorcarbonisierte Kohlefaser sich manchmal zu einer Masse oder einem Aggregat zusammenfügt. Wenn dies der Fall ist, kann das Dispergieren mittels eines gewöhnlichen Mittels, wie einer Pulvermühle, eines Atomisierers, eines Pulverisierers und dergleichen durchgeführt werden.
Das anorganische Pulver oder die anorganische Faser bildet zusammen mit der vorcarbonisierten Kohlefaser die Verstärkung des Gleitbauteils der vorliegenden Erfindung. Abhängig von einer spezifischen Anwendung eines herzustellenden Gleitbauteils wird das anorganische Pulver oder die anorganische Faser dazugegeben, um den Reibungskoeffizienten (µ) des Gleitbauteils zu erhöhen und es stabil zu machen, oder um dem Gleitbauteil eine höhere Abriebfestigkeit und bessere Eigenschaften gegen Festfressen zu verleihen, sogar wenn das Gleitbauteil einen Reibungskoeffizienten (µ) von geringem Wert besitzt; Das anorganische Pulver oder die anorganische Faser kann vorzugsweise eines oder eine mit dem Schmelzpunkt von 1000ºC oder höher sein und nicht mit Kohlenstoff reagieren und kann weiter vorzugsweise eines oder eine mit der Härte von 1000 Hv oder auch mehr sein.
Als die anorganische Substanz kann daher ein anorganisches Oxid, ein anorganisches Carbid, ein anorganisches Nitrid, ein anorganisches Borid und dergleichen verwendet werden. Die anorganischen Oxide können Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, MgO und dergleichen sein. Die anorganischen Carbide können B&sub4;C, TiC, TaC, ZrC und dergleichen sein. Die anorganischen Nitride können BN, TiN, Cr&sub2;N, TaN, AlN, ZrN und dergleichen sein. Die anorganischen Boride können TiB&sub2;, ZrB&sub2;, B&sub4;C, NiB, CoB, BN, TaB&sub2; und dergleichen sein. Ferner können anorganische Substanzen von Fe, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, V, Ti, W und dergleichen verwendet werden. Überdies können diese anorganischen Substanzen in ihren metallischen Zuständen zugegeben werden. Darüber hinaus beinhaltet die anorganische Faser eine Whisker- und keramische Faser.
Bei einer optimalen Wahl eines der oben erwähnten anorganischen Pulver oder anorganischen Fasern können die Eigenschaften, d.h. der Reibungskoeffizient (µ), die Abriebfestigkeit, die Eigenschaften gegen Festfressen und dergleichen, hinsichtlich optimaler Eigenschaften abhängig von der Anwendung eines Gleitbauteils kontrolliert werden. Insbesondere um das Gleitbauteil geeignet für einen Gleitbereich eines mechanischen Bauteils zu machen, nämlich um ein vollständiges Produkt zu einem Gleitbauteil mit einer hohen Festigkeit, einer hervorragenden Abriebfestigkeit und guten Eigenschaften gegen Festfressen zu machen, d.h. welches beim Festfressen eine Belastung von 100 kgf/cm² oder mehr aufweist und einen Reibungskoeffizienten von 0,15 oder weniger aufweist, kann für das anorganische Pulver eine Borverbindung verwendet werden.
Hinsichtlich der Borverbindung wird bevorzugt eine Borverbindung verwendet, welche sich bei einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur nicht zersetzt oder schmilzt. Eine Borverbindung, welche sich bei der Sintertemperatur zersetzt, kann jedoch in dem Fall verwendet werden, in dem die Borverbindung, wie MgB&sub2; und CoB, welche sich bei einer Sintertemperatur zersetzen, sich zersetzt, um Bor zu bilden, und das zersetzte Bor reagiert mit Kohlenstoff unter Bildung von Borcarbid. Hinsichtlich der Borverbindung können Borcarbid, Bornitrid und dergleichen verwendet werden. Es können zusätzlich Boride von Cr, Ti, Ta, Zr, Al, Ni, Mg, Nb, Mn, Fe, V, W und dergleichen verwendet werden.
Wenn als die anorganische Substanz das anorganische Pulver verwendet wird, wird es bevorzugt, daß der mittlere Teilchendurchmesser in den Bereich von 0,1 bis 5 µm fällt, im Hinblick auf die Affinität mit der Matrix, der Dispergierbarkeit und der Festigkeit und Abriebfestigkeit des vollendeten, gesinterten Körpers. Weiter wird bevorzugt, daß er im Bereich von 0,2 bis 4 µm fällt.
Wenn als anorganische Substanz die anorganische Faser verwendet wird, wird bevorzugt, daß deren Durchmesser und Länge in die Bereiche von 0,7 bis 40 µm und entsprechend 0,01 bis 8 mm fallen, im Hinblick auf die Affinität mit der Matrix, die Dispergierbarkeit, der Festigkeit und Abriebfestigkeit des vollendeten gesinterten Körpers und der Entfernbarkeit der anorganischen Faser. Es wird weiter bevorzugt, daß sie in die Bereiche von 1 bis 15 µm und entsprechend 0,05 bis 3 mm fallen.
Insbesondere wenn die Borverbindung als das anorganische Pulver verwendet wird, um das Gleitbauteil geeignet für einen Gleitbereich eines mechanischen Bauteils zu machen, wird bevorzugt, daß der mittlere Teilchendurchmesser der Borverbindung in den Bereich von 0,1 bis 10 µm fällt, und es wird weiter bevorzugt, daß er in den Bereich von 0,3 bis 5 µm fällt. Wenn er weniger als 0,1 µm beträgt ist es schwierig die Borverbindung mit der vorcarbonisierten Kohlefaser und dem selbstsinternden Kohlepulver gleichmäßig zu vermischen. Wenn er mehr als 10 µm beträgt, nimmt die Möglichkeit des abnormen oder aggressiven Abriebs zu.
Das selbstsinternde Kohlepulver bildet ein Bindemittel des Gleitbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung. Das selbstsinternde Kohlepulver ist ein Pulver mit einer Selbstsinterungseigenschaft und ist vorcarbonisiert oder nicht vollständig carbonisiert. Das selbstsinternde Kohlepulver kann entweder von Kohle oder Erdöl stammen. Genauer gesagt können Mikroperlen aus Mesokohlenstoff pulverisiertes Mesohauptphasenpulver, pulverisiertes, bei niedriger Temperatur calciniertes Kokspulver und dergleichen verwendet werden. Insbesondere werden darunter die Mesokohlenstoff-Mikroperlen aus Kohle oder Erdöl wegen ihres gleichförmigen und stabilen Teilchendurchmessers und der Zusammensetzung bevorzugt. Hinsichtlich des Verlustes an Carbonisierungsmaterial beim Carbonisierungsverfahren werden ferner die Mesokohlenstoff-Mikroperlen aus Kohle weiter bevorzugt. Das selbstsinternde Kohlepulver mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 30 µm oder weniger und der Menge an β-Harz, welche in den Bereich von 3 bis 50 Gew.-% fällt, wird bevorzugt. Des weiteren kann die Menge des β- Harzes vorzugsweise in den Bereich von 6 bis 30 % fallen, und sie kann weiter vorzugsweise in den Bereich von 8 bis 25 % fallen.
Das aus einer Rohmischung der vorliegenden Erfindung hergestellte Gleitbauteil kann zum Beispiel durch ein einfaches Herstellungsverfahren, welches in Figur 13 veranschaulicht ist und einen Trockenmischschritt, einen Trockenformschritt und einen Brennschritt umfaßt, hergestellt werden.
Die vorcarbonisierte Kohlefaser, das anorganische Pulver oder die anorganische Faser und das selbstsinternde Kohlepulver werden vermischt und zu einem Verbundstoffkörper geformt. Das Mischverfahren ist nicht besonders eingeschränkt, es wird jedoch bevorzugt, die oben erwähnten Rohmaterialien gleichmäßig zu vermischen, um die Festigkeit und Abriebfestigkeit des Produkts isotrop zu machen. Hierbei können die Zusammensetzung des selbstsinternden Kohlepulvers und der vorcarbonisierten Kohlefaser 100 Gewichtsteile des ersteren bis 2 bis 70 Gewichtsteile des letzteren betragen. Weiter vorzugsweise können sie 100 Gewichtsteile des ersteren bis 10 bis 50 Gewichtsteile des letzteren betragen. Ferner kann die Zugabemenge des anorganischen Pulvers oder der anorganischen Faser vorzugsweise 3 bis 30 Gew.-% betragen, bezogen auf die Gesamtmenge des Rohmaterials, welche als 100 Gew.-% genommen wird. Weiter vorzugsweise kann sie bezüglich der Gesamtmenge 5 bis 10 Gew.-% betragen.
Insbesondere wenn die Borverbindung als das anorganische Pulver verwendet wird, um das Gleitbauteil geeignet für einen Gleitbereich eines mechanischen Bauteils zu machen, kann die Zugabemenge der Borverbindung vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-% betragen, bezogen auf die Gesamtmenge des Rohmaterials, welches als 100 Gew.-% genommen wird. In Bezug auf die Gesamtmenge kann sie weiter vorzugsweise 3 bis 35 Gew.-% betragen. Wenn die Zugabemenge der Borverbindung mehr als 50 Gew.-% beträgt, wird die Bearbeitbarkeit des gesinterten Körpers ungeeignet, und dessen Festigkeit verschlechtert sich leicht.
Die Formarbeitsschritte des aus einer Rohmischung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Gleitbauteils können durch ein gewöhnliches Formverfahren durchgeführt werden. Bei dem Formarbeitsschritt wird eine Mischung der vorcarbonisierten Kohlefaser, des anorganischen Pulvers oder der anorganischen Faser und des selbstsinternden Kohlepulvers üblicherweise während des Anwenden eines Druckes von 1 bis 10 t/cm² in einer Form zu einer vorherbestimmten Gestalt geformt. Oder der Formarbeitsschritt kann mittels des CIP-Verfahrens, des HIP-Verfahrens, des Heißpreßverfahrens und dergleichen durchgeführt werden. Der Formarbeitsschritt kann bei einer gewöhnlichen Temperatur bis 500ºC in einer inerten Gasatmosphäre durchgeführt werden.
Der Verbundstoffkörper wird gesintert und zu dem Gleitbauteil verarbeitet. Hierbei dient das Sintern dem Carbonisieren und Verfestigen der vorcarbonisierten Kohlefaser und des selbstsinternden Kohlepulvers durch Brennen bei ungefähr 700 bis 1500ºC unter einem gewöhnlichen Druck. Ferner kann der auf diese Weise carbonisierte und verfestigte Verbundstoffkörper, falls notwendig, durch Erwärmen auf die Sintertemperatur oder mehr in einem Graphitisierungsofen graphitisiert werden.
Die Bedingungen der Carbonisierung sind nicht besonders eingeschränkt. Die Carbonisierung kann für gewöhnlich durch Erhöhen der Temperatur ausgehend von einer gewöhnlichen Temperatur bis ungefähr 1500ºC mit einer Rate von ungefähr 0,1 bis 300ºC/h und durch Halten der Temperatur auf ungefähr 1500ºC während ungefähr 0,5 bis 10 Stunden in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Darüber hinaus können auch während des Sinterns Teile des Verbundstoffkörpers durch Erwärmen auf eine höhere Temperatur nach der Carbonisierung graphitisiert werden.
Gleichermaßen sind die Bedingungen der Graphitisierung nicht besonders eingeschränkt. Die Graphitisierung kann durch Erhöhen der Temperatur ausgehend von der Sintertemperatur auf die Temperatur von 1500 bis 3000ºC mit einer Rate von ungefähr 0,1 bis 500ºC/h und durch Halten der Temperatur auf ungefähr 1500 bis 3000ºC während ungefähr 0,5 bis 10 Stunden in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Wenn der Verbundstoffkörper graphitisiert ist, sind die Graphitkristalle voll ausgewachsen und ordentlich ausgerichtet, um die Dichte, Festigkeit und Abriebfestigkeit des Produktes zu verbessern.
Bei dem aus einer Rohmischung der vorliegenden Erfindung hergestellten Gleitbauteil umfaßt der Verbundstoffkörper vor der Sinterung: die vorcarbonisierte Kohlefaser, das anorganische Pulver oder die anorganische Faser und das selbstsinternde Kohlepulver, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser und das anorganische Pulver oder die anorganische Faser darin enthalten sind.
Wenn folglich der Verbundstoffkörper gesintert wird, fungiert die vorcarbonisierte Kohlefaser als die Verstärkung und das selbstsinternde Kohlepulver fungiert als das Bindemittel, was zu den im wesentlichen selben physikalischen Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, der Schrumpfgeschwindigkeit und dergleichen führt, da die vorcarbonisierte Kohlefaser noch nicht vollständig carbonisiert war. Als ein Ergebnis davon wurde die Grenzflächenhaftung zwischen der vorcarbonisierten Kohlefaser und dem selbstsinternden Kohlepulver verbessert, wodurch die hohe Festigkeit und ausgezeichnete Abriebfestigkeit erhalten werden kann. Kurzum, wenn der Verbundstoffkörper gesintert wird, schrumpfen beide vorcarbonisierten Bestandteile, d.h. die vorcarbonisierte Kohlefaser und das selbstsinternde Kohlepulver, um im wesentlichen den gleichen Grad und gehen zusammen, wodurch die Grenzflächenhaftung dazwischen verbessert wurde. Auf diese Weise wurde die Festigkeit und Abriebfestigkeit des Gleitbauteils verbessert.
Ferner wird durch Zugabe des anorganischen Pulvers oder der anorganischen Faser eine mechanische Widerstandskraft zwischen dem Gleitbauteil und einem Gegenbauteil ausgeübt, wodurch der Reibungskoeffizient (µ) erhöht und stabilisiert wird. Da nämlich das zugegebene anorganische Pulver oder die anorganische Faser eine mechanische Widerstandskraft auf das Gegenbauteil ausübt, wird der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils hoch und stabil.
Wenn zum Beispiel das anorganische Pulver zugegeben wird, wird das anorganische Pulver wahrscheinlich mit steigender Beladung aus dem Kohlenstoffmatrixbereich entfernt werden, da das anorganische Pulver in einer Pulverform vorliegt. Die Entfernung des anorganischen Pulvers gleicht die Haftung der Kohlenstoffmatrix aus, was den Reibungskoeffizienten (µ) stabil gegen die Fluktuationen der Beladung macht. Wenn im Gegensatz dazu die anorganische Faser zugegeben wird, wird die anorganische Faser bei zunehmender Beladung weniger wahrscheinlich aus dem Kohlenstoffmatrix bereich entfernt werden, da die anorganische Faser in einer Faserform vorliegt. Somit wird das Gleitbauteil einen Reibungskoeffizienten (µ) mit einem extrem hohen Wert aufweisen.
Ferner ist das als das Bindemittel fungierende, selbstsinternde Kohlepulver das herkömmliche Bindemittel losgeworden, welches das zuvor erwähnte, flüssige, kohlenstoffhaltige Material umfaßt. Daher ist es nicht notwendig, das erneute Imprägnieren und erneute Brennen für das wiederholte Füllen der Poren, welche von dem herkömmlichen flüssigen, kohlenstoffhaltigen Material stammen, durchzuführen, und das Gleitbauteil der vorliegenden Erfindung kann durch das oben erwähnte einfache Verfahren hergestellt werden, welches in Figur 13 veranschaulicht ist und einen Schritt des Trockenmischens, einen Schritt des Formens und einen Schritt des Brennens umfaßt, bei folglich geringen Kosten.
Darüber hinaus kann durch Wahl eines geeigneten anorganischen Pulvers oder einer anorganischen Faser der Reibungskoeffizient (µ) eines vollendeten Gleitbauteils abhängig von dessen Anwendung auf einen optimalen Wert reguliert werden. Insbesondere in dem Fall, in dem die Borverbindung zugegeben wird, um das Gleitbauteil für einen Gleitbereich eines mechanischen Bauteils geeignet zu machen, wird die Borverbindung thermisch zersetzt, wobei daraus die Phase erzeugt wird, wenn eine hohe Belastung auf das Gleitbauteil ausgeübt wird, nämlich wenn das Gleitbauteil einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Die flüssige Phase der Borverbindung verbessert die Eigenschaften des Gleitbauteils gegen Festfressen, und es wird somit angenommen, daß der Reibungskoeffizient (µ) dadurch auf einen niedrigen Wert gedrückt werden kann.
Wenn zum Beispiel das anorganische Borid als das anorganische Pulver verwenet wird, kann der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils im Bereich von 0,05 bis 0,2 reguliert werden. Wenn das anorganische Carbid als das anorganische Pulver verwendet wird, kann der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils im Bereich von 0,15 bis 0,35 reguliert werden. Wenn das anorganische Nitrid als das anorganische Pulver verwendet wird, kann der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils im Bereich von 0,1 bis 0,35 reguliert werden. Wenn das anorganische Oxid als das anorganische Pulver verwendet wird, kann der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils im Bereich von 0,25 bis 0,5 reguliert werden.
Hierbei wird angenommen, daß der Reibungskoeffizient (µ) des Gleitbauteils durch die Zugabe des anorgani- schen Pulvers oder der anorganischen Faser stark variiert, da der Zustand des anorganischen Pulvers oder der anorganischen Faser durch die mit der Gleitbewegung einhergehenden Erzeugung von Wärme variiert. Da das Oxid zum Beispiel eine hohe Wärmebeständigkeit besitzt und die Konfiguration des Teilchens oder der Faser während der Gleitbewegung beibehält, glaubt man folglich, daß das Gleitbauteil einen höheren Reibungskoeffizienten (µ) aufweist. Da im Gegensatz zu dem Oxid das Borid beb der Wärmeerzeugung während der Gleitbewegung zersetzt wird und die flüssige Phase bildet, glaubt man, daß das Borid den Reibungskoeffizienten (µ) des Gleitbauteils verringert.
Wenn zusätzlich die vorcarbonisierte Kohlefaser der Oberflächenbehandlung unter Verwendung des viskosen Materials wie Teer, Pech und organischem Polymer unterzogen wird, wird die Benetzbarkeit der Grenzfläche der vorcarbonisierten Kohlefaser erhöht. Die Grenzflächenhaftung zwischen der vorcarbonisierten Kohlefaser und dem als das Bindemittel fungierenden, selbstsinternden Kohlepulver wurde somit weiter verbessert, da die Affinität zwischen der vorcarbonisierten Kohlefaser und dem selbstsinternden Kohlepulver verbessert wurde.
Wie bis jetzt beschrieben, besitzt das aus einer Rohmischung der vorliegenden Erfindung hergestellte Gleitbauteil ausgezeichnete Eigenschaften wie eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit, eine hohe Abriebfestigkeit, eine hohe Oxidationsbeständigkeit und dergleichen, es kann angewendet werden auf eine Bremsbacke, einen Bremsbelag, einen Bremsklotz, eine Buchse, eine Druckscheibe, einen Kolbenring, Flügel, Rotoren und Laufbuchsen von Pumpen, ein Lager für eine Hochtemperaturanwendung und dergleichen für ein Flugzeug, einen Rennwagen usw. Zusätzlich wird erwar tet, daß das Gleitbauteil auf Elektroden angewendet werden kann, wie Elektroden für eine elektroerosive Bearbeitung, Kohlenstoffelektroden und dergleichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und vieler ihrer begleitenden Vorteile wird auf einfache Weise erhalten, da selbige unter Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
Figur 1 ein Liniendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Reibungskoeffizienten (µ unter Bedingungen ohne Schmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 aufzeigt;
Figur 2 ein Balkendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Reibungskoeffizienten (µ unter Ölschmierbedingungen) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6, des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2, hergestellt aus einem im Handel erhältlichen Kohlenstoff-Kohlenstoff Verbundmaterial, auf zeigt;
Figur 3 ein Balkendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Belastungen beim Festfressen (unter Bedingungen ohne Schmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 aufzeigt;
Figur 4 ein Balkendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Abriebmengen (unter Ölschmierbedingungen) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 aufzeigt;
Figur 5 ein Säulendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Abriebmengen (unter Ölschmierbedingungen) der Gleitbauteile der Beispiele 7, 9, 10 und 12 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 aufzeigt;
Figur 6 ein Diagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Reibungskoeffizienten (µ unter Bedingung ohne Schmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 13 bis 16 und des Vergleichsbeispiels 1 aufzeigt;
Figur 7 ein Liniendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Reibungskoeffizienten (µ unter Bedingungen ohne Schmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 17 bis 22 aufzeigt;
Figur 8 ein Liniendiagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Reibungskoeffizienten (µ unter Bedingungen ohne Schmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 23 bis 30 aufzeigt;
Figur 9 ein Diagramm ist, welches die Ergebnisse der Messung der Abriebmengen (bei Ölschmierung) der Gleitbauteile der Beispiele 31 bis 34 und der Vergleichsbeispiele 1 und 5 aufzeigt;
Figur 10 ein Liniendiagramm ist, welches die Variationen der Dichten der Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 unter Bezug auf die Variationen der zugegebenen anorganischen Mengen aufzeigt;
Figur 11 ein Liniendiagramm ist, welches die Variationen der Abriebmengen der Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 unter Bezug auf die Variationen der zugegebenen anorganischen Mengen aufzeigt;
Figur 12 ein Liniendiagramm ist, welches die Variationen der Biegefestigkeit der Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 unter Bezug auf die Variationen der zugegebenen anorganischen Mengen aufzeigt; und
Figur 13 ein Blockdiagramm ist, welches ein Herstellungsverfahren eines Gleitbauteils der vorliegenden Erfindung aufzeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Mit einer allgemeinen Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann unter Bezug auf einige spezifisch bevorzugte Ausführungsformen, welche hierbei lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gegeben werden, und falls nicht anderweitig angegeben, nicht als einschränkend gedacht sind, ein weiterführendes Verständnis erhalten werden.

Beispiel 1

Es wurde eine vorcarbonisierte Kohlefaser hergestellt, welche eine nichtschmelzbare Faser umfaßt. Die nichtschmelzbare Faser wurde mittels eines gewöhnlichen Verfahrens aus optisch isotropem Kohlepech hergestellt und besaß einen Faserdurchmesser von 15 µm und die Faserlänge von 0,5 mm. Dann wurden 500 Gewichtsteile an Teer zu 100 Gewichtsteilen dieser vorcarbonisierten Kohlefaser, welche als die Verstärkung wirkt, gegeben. Die Mischung wurde bei einer gewöhnlichen Temperatur während 15 Minuten gerührt und anschließend filtriert. Ferner wurden 500 Gewichtsteile an Toluol dazugegeben, während 30 Minuten gerührt, filtriert und bei 150ºC in einer Stickstoffatmosphäre während 3 Stunden getrocknet, um eine teerbehandelte, nichtschmelzbare, vorcarbonisierte Kohlefaser herzustellen.
Dann wurde eine Mischung hergestellt, welche 30 Gew.-% der auf diese Weise erhaltenen, teerbehandelten, nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser und 70 Gew.-% eines selbstsinternden Kohlepulvers, welches Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff umfaßt und als das Bindemittel fungiert, enthielt. Die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff besaßen den mittleren Teilchendurchmesser von 7 µm. Dann wurden als das anorganische Pulver 5 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm gleichförmig mit 95 Gew.-% der Mischung vermischt, und die erhaltene Mischung wurde in eine Form gegeben und durch Anwenden eines Preßdrucks von 2 t/cm² zu einem Verbundstoffkörper mit einer vorherbestimmten Form eines Gleitbauteils geformt.
Als nächstes wurde der erhaltene Verbundstoffkörper durch Erhöhen der Temperatur von einer gewöhnlichen Temperatur bis 1000ºC mit einer Rate von 150ºC/h und durch Halten der Temperatur auf 1000ºC während einer Stunde unter einem gewöhnlichen Druck in einer nichtoxidierenden Atmosphäre gebrannt, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser und das selbstsinternde Kohlepulver gesintert und verfestigt wurden. Dann wurde der gesinterte Verbundstoffkörper durch Erhöhen der Temperatur auf 2000ºC mit einer Rate von 500ºC/h und durch Halten der Temperatur auf 2000ºC während 20 Minuten in einer nichtoxidierenden Atmosphäre weiter gesintert. Auf diese Weise wurde ein Gleitbauteil des Beispiels 1 erhalten.

Beispiele 2 bis 4

Der mittlere Teilchendurchmesser und die Zugabemengen an Al&sub2;O&sub3;, welches in Beispiel 1 als das anorganische Pulver verwendet wurde, wurden wie in Tabelle 1 aufgelistet variiert, und die Gleitbauteile der Beispiele 2 bis 4 wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.

Beispiele 5 und 6

Bei den Gleitbauteilen der Beispiele 5 und 6 wurde als die anorganische Faser anstelle von Al&sub2;O&sub3;, welches in Beispiel 1 als das anorganische Pulver verwendet wurde, ZrO&sub2; verwendet. Die ZrO&sub2;-Faser hatte einen Durchmesser von 5 µm und eine Länge von 0,5 mm, und es wurden in den Beispielen 5 und 6 bezogen auf die Gesamtmenge entsprechend 5 und 10 Gew.-% davon zugegeben. Entsprechend wurden die Gleitbauteile der Beispiele 5 und 6 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Tabelle 1

Vergleichsbeispiel 1

Zur Ausbildung eines Verbundstoffkörpers wurden zu 30 Gewichtsteilen der teerbehandelten, vorcarbonisierten Kohlefaser, welche als die Verstärkung fungiert, lediglich 70 Gewichtsteile des selbstsinternden Kohlepulvers gegeben, welches die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 7 µm umfaßt und als das Bindemittel in Beispiel 1 verwendet wird. Mit Ausnahme dieser Anordnung, nämlich daß der Verbundstoffkörper frei von dem anorganischen Pulver oder der anorganischen Faser ist, wurde das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 1 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.

Auswertung 1

Die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden hinsichtlich der Eigenschaften ihrer Reibungskoeffizienten (µ) unter Bedingungen ohne Schmierung bewertet. Die Bewertung wurde durchgeführt, indem die Reibungskoeffizienten (µ) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 mit einer Reibungs/Abrieb-Prüfvorrichtung für das Labor unter den nachfolgenden Bedingungen gemessen wurde:
keine Schmierung;
Geschwindigkeit von 160 U/min (oder Gleitgeschwindigkeit von 2 cm/s);
die Gleitfläche der Teststücke beträgt 2 cm²;
die Belastung steigt mit der Rate von 10 kgf pro 2 Minuten; und
das Gegenstück ist aus einem Chromstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt für Lager (SUJ2 nach JIS, nachfolgend einfach als "SUJ2 bezeichnet) hergestellt.
Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 1 aufgeführt.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 unter einer geringen Belastung höhere Reibungskoeffizienten (u) besaßen als es Vergleichsbeispiel 1 tat. Dabei wird folgendes angenommen: es wirkt eine mechanische Widerstandskraft zwischen den Gleitbauteilen und dem Gegenbauteil, da zu den Gleitbauteilen der Beispiele 1 bis 6 das Al&sub2;O&sub3; oder ZrO&sub2; als das anorganische Pulver oder die anorganische Faser gegeben wurde.
Darüber hinaus zeigten die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 4, in welchen Al&sub2;O&sub3; als das anorganische Pulver zugegeben wurde, stabile Reibungskoeffizienten (µ) unter Berücksichtigung von Fluktuationen der Belastung, d.h. Fluktuationen der Temperatur. Man nimmt an, daß diese Charakteristik von dem Phänomen herrührt, daß die Entfernung von Al&sub2;O&sub3;-Teilchen aus dem Kohlenstoffmatrixbereich die Haftung des Kohlenstoffmatrixbereiches ausgleicht. Dies kann ebenso aufgrund der Tatsache angenommen werden, daß die Gleitbauteile der Beispiele 5 und 6, in welchen die anorganischen Fasern, welche weniger bereitwillig aus dem Kohlenstoffmatrixbereich entfernt werden, zugegeben wurden, Reibungskoeffizienten (µ) auf zeigten, welche mit zunehmender Belastung anstiegen.
Deshalb zeigten die Gleitbauteile der Beispiele 5 und 6, in welchen ZrO&sub2; als die anorganische Faser zugegeben wurde, höhere Reibungskoeffizienten (µ) von 0,5 oder mehr, extrem hohe Werte, unter der Belastung von 40 kgf oder mehr, da die anorganische Faser weniger bereitwillig aus dem Kolenstoffmatrixbereich entfernt wird.

Auswertung 2

Die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 und das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2, welches aus einem herkömmlichen Kohlenstoff- Kohlenstoff-Verbundmaterial hergestellt wurde, wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften des Reibungskoeffizienten (µ) unter Ölschmierung bewertet. Die Bewertung wird durchgeführt, indem die Reibungskoeffizienten (µ) der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit einer LFW Reibungslabrieb-Prüfvorrichtung (eine Falex-Ring-und-Blockprüfvorrichtung) unter den folgenden Bedingungen am Ende des Prüfzeitraumes gemessen wurden:
Ölschmierung;
Belastung von 15 kgf;
Geschwindigkeit von 160 U/min;
Prüfungszeitraum von 15 Minuten; und
aus SUJ2 hergestelltes Gegenbauteil.
Die Blockgröße beträgt 10 x 15,3 x 6,3 m/m.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Figur 2 aufgeführt.
Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 4, in welchem Al&sub2;O&sub3; als das anorganische Pulver zugegeben wurde, Reibungskoeffizienten (µ) besaßen, welche höher als diejenigen des Gleitbauteus des Vergleichsbeispiels 1 und des Gleitbauteils des Vergleichsbeispiels 2, welches aus dem herkömmlichen Material hergestellt war, waren.

Auswertung 3

Die Gleitbauteile oder Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften gegen Festfressen unter Bedingungen ohne Schmierung, d.h. Belastung beim Festfressen unter Bedingungen ohne Schmierung, bewertet. Die Bewertung geschah durch Messung der Belastung, wenn die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sich festfraßen, und wurde mit der Labor-Reibungs/Abrieb-Prüfvorrichtung zum Testen von Maschinen unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
keine Schmierung;
Geschwindigkeit von 160 U/min;
Zunahme der Belastung mit der Rate von 10 kgf pro 2 Minuten; und
aus SUJ2 hergestelltes Gegenstück.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Figur 3 aufgeführt.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, zeigten die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6, obwohl sie hohe Reibungskoeffizienten (µ) unter Bedingungen ohne Schmierung besaßen, im wesentlichen zu denen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 gleiche Belastungen beim Festfressen.

Auswertung

Ferner wurden die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 und der vergleichsbeispiele 1 und 2 hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit unter Ölschmierbedingungen bewertet. Mit der LFW-Reibungs/Abrieb-Prüfvorrichtung wurde unter den folgenden Bedingungen eine Abriebprüfung durchgeführt, und ihre abgeriebenen Mengen wurden am Ende des Prüfungszeit raumes gemessen:
Ölschmierung;
Belastung von 15 kgf;
Geschwindigkeit von 160 U/min;
Prüfungszeitraum von 15 Minuten; und
aus SUJ2 hergestelltes Gegenstück.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Figur 4 aufgeführt.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, hatten die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6, obwohl sie unter Ölschmierbedingungen hohe Reibungskoeffizienten (µ) besaßen, ihre Abriebfestigkeit weit verbessert als vergleichsweise das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2, welches aus dem herkömmlichen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial hergestellt war, und ihre Abriebfestigkeit war im wesentlichen gleich der des Gleitbauteus des Vergleichsbeispiels 1.
Dabei nimmt man folgendes an: da die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 sowohl für die Kohlefaser, welche als die Verstärkung fungiert, als auch für das Kohlepulver, welches aßs das Bindemittel fungiert, die vorcarbonisierten davon verwendeten, führte dies dazu, daß die Kohlefaser und das Pulver im wesentlichen dieselben physikalischen Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, der Schrumpfungsrate und dergleichen besaßen, wenn sie carbonisiert waren, wodurch die Grenzflächenhaftung zwischen der Kohlefaser und dem Kohlepulver verbessert wurde. Zusätzlich nimmt man ebenfalls folgendes an: da die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 die vorcarbonisierte Kohlefaser, welche mit dem Teer oberflächenbehandelt war, benutzten, ist die Benetzbarkeit der vorcarbonisierten Kohlefaser weiter erhöht, wodurch die Grenzflächenhaftung zwischen der Kohlefaser und dem Kohlepulver weiter verbessert wird.
Im Gegensatz dazu erzeugt in dem Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2, welches aus dem herkömmlichen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial hergestellt ist, das flüssige kohlenstoffhaltige Material, welches als das Bindemittel verwendet wurde, flüchtige Substanzen während des Brennens, wodurch poren gebildet werden. Die Poren verschlechtem folglich die Grenzflächenhaftung zwischen der Verstärkung und dem Bindemittel. Zusätzlich verwendete das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2 die carbonisierte oder graphitisierte Faser, welche als die Verstärkung fungiert, und das vorcarbonisierte, flüssige, kohlenstoffhaltige Material, welches als das Bindemittel fungiert. Als ein Ergebnis hatten sie verschiedene physikalische Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, der Schrumpfungsrate und dergleichen, wenn sie gebrannt wurden, wodurch die Grenzflächenhaftung zwischen der Verstärkung und dem Bindemittel verschlechtert wurde.

Beispiel 7

Es wurde ein optisch isotropes Kohlepech einer Spinnmaschine zugeführt, auf 340ºC erhitzt, durch eine Düse der Spinnmaschine durch Anwenden eines Drucks eines inerten Gases extrudiert. Die auf diese Weise erhaltene Pechfaser wurde weiter auf 350ºC in einer oxidierenden Atmosphäre während zwei Stunden erhitzt, um sie nichtschmelzbar zu machen. Auf diese Weise wurdeeine nichtschmelzbare, vorcarbonisierte Kohlefaser hergestellt, welche den Faserdurchmesser von 15 µm und die Faserlänge von 0,5 mm besaß.
Es wurde dann eine Mischung hergestellt, welche 30 Gew.-% der auf diese Weise erhaltenen, nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser als die Verstärkung und 70 Gew.-% des selbstsinternden Kohlepulvers, welches die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff enthält und als das Bindemittel fungierte, enthielt. Die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 7 µm. Dann wurden 5 Gew.-% an Borcarbidverbindungspulver mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm (hergestellt von Kyoritsu Yogyo Co., Ltd.), 5,0 µm (hergestellt von Denki Kagaku Co., Ltd.), 0,5 µm (hergestellt von Denki Kagaku Co., Ltd.) zugegeben und gleichförmig mit 95 Gew.-% der Mischung vermischt, und die erhaltenen Mischungen wurden jeweils in eine Form gegeben und unter Anwendung des Preßdrucks von 2 t/cm² zu Verbundstoffkörpern mit einer vorherbestimmten Gestalt eines Gleitbauteils geformt.
Als nächstes wurden die erhaltenen Verbundstoffkörper durch Erhöhen der Temperatur von einer gewöhnlichen Temperatur auf 1000ºC mit einer Rate von 150ºC/h und durch Halten der Temperatur auf 1000ºC während einer Stunde unter einem gewöhnlichen Druck in einer nichtoxidierenden Atmosphäre gebrannt, wodurch die vorcarbonisierte Kohlefaser und das selbstsinternde Kohlepulver gesintert und verfestigt wurden. Dann wurden die gesinterten Verbundstoffkörper durch Erhöhen der Temperatur auf 2000ºC bei der Rate von 500ºC/h und durch Halten der Temperatur auf 2000ºC wihrend 20 Minuten in einer nichtoxidierenden Atmosphäre weiter gesintert. Auf diese Weise wurden die Gleitbauteile des Beispiels 7 erhalten.
Ferner wurden entsprechend 10 Gew.-% von Borcarbidverbindungspulvern mit den mittler Teilchendurchmessern von 1,9 µm (hergestellt von Kyoritsu Yogyo Co., Ltd.), 5,0 µm (hergestellt von Denki Kagaku Co., Ltd.), 0,5 µm (hergestellt von Denki Kagaku Co., Ltd.) zugegeben und gleichförmig mit 90 Gew.-% der Mischung, welche 30 Gew.-% der nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser als die Verstärkung und 70 Gew.-% des selbstsinternden Kohlepulvers, welches die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 7 µm enthält und als das Bindemittel fungiert, vermischt, und die erhaltenen Mischungen wurden auf dieselbe wie oben erwähnte Weise geformt und gesintert. Auf diese Weise wurden die anderen Gleitbauteile des Beispiels 7 erhalten.

Beispiel 8

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 8 wurden Bornitridpulver mit den mittleren Teilchendurchmessern von 2,0 µm (hergestellt von Kyoritsu Yogyo Co., Ltd.), 0,6 µm (hergestellt von Shin-etsu Kagaku Co., Ltd.) und 9,3 µm (hergestellt von Shin-etsu Kagaku Co., Ltd.) als das Borverbindungspulver verwendet. Mit Ausnahme der Zugabe der Bornitridpulver wurden die Gleitbauteile des Beispiels 8 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Beispiel 9

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 9 wurden Chromboridpulver mit den mittleren Teilchendurchmessern von 1,8 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) und 4,4 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) als das Borverbindungspulver verwendet. Mit Ausnahme der Zugabe der Chromboridpulver wurden die Gleitbauteile des Beispiels 9 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Beispiel 10

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 10 wurden Titanboridpulver mit den mittleren Teilchendurchmessern von 1,4 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) und 5,0 µm (hergestellt von Kyoritsu Yogyo Co., Ltd.) als das Borverbindungspulver verwendet. Mit Ausnahme der Zugabe der Titanboridpulver wurden die Gleitbauteile des Beispiels 10 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Beispiel 11

Bei dem Gleitbauteil des Beispiels 11 wurde Tantalboridpulver mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) als das Borverbindungspulver verwendet. Mit Ausnahme der Zugabe des Tantalboridpulvers wurde das Gleitbauteil des Beispiels 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Beispiel 12

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 12 wurden Zirkoniumboridpulver mit den mittleren Teilchendurchmessern von 2,0 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) und 4,0 µm (hergestellt von Nihon Shin Kinzoku Co., Ltd.) als das Borverbindungspulver verwendet. Mit Ausnahme der Zugabe der Zirkoniumboridpulver wurden die Gleitbauteile des Beispiels 12 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Vergleichsbeispiele 3 bis 5

Zur Herstellung eines Verbundstoffkörpers wurden zu 30 Gewichtsteilen der nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser, welche als die Verstärkung fungiert, lediglich 70 Gewichtsteile des selbstsinternden Kohlepulvers, welches die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 7 µm enthält und als das Bindemittel in Beispiel 7 fungiert, zugegeben. Mit Ausnahme dieser Anordnung, nämlich mit Ausnahme, daß der Verbundstoffkörper frei vom Borverbindungspulver ist, wurde das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 3 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.
Ferner wurden die Gleitbauteile der Vergleichsbeispiele 4 und 5 hergestellt, und sie wurden entsprechend aus einem im Handel erhältlichen, herkömmlichen, kohlefaserverstärkten Kohlenstoffmaterial (hergestellt von Diahitoco Co., Ltd.) und 545C-Stahlmaterial (nach JIS) hergestellt. Das im Handel erhältliche, herkömmliche, kohlefaserverstärkte Kohlenstoffmaterial war eines, welches durch Imprägnieren von Erdölpech in Kohlefaser und deren anschließendes Sintern bei 2000ºC in einer inerten Gasatmosphäre hergestellt wird.

Auswertung 5

Die Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften gegen Festfressen unter Bedingungen ohne Schmierung bewertet, und die Bewertung wurde mittels der Labor- Reibungs/Abrieb-Prüfvorrichtung zum Testen von Maschinen auf eine zur Auswertung 3 ähnlichen Weise unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
keine Schmierung;
Geschwindigkeit von 160 U/min;
Zunahme der Belastung mit einer Rate von 10 kgf pro 2 Minuten; und
aus SUJ2 hergestelltes Gegenbauteil.
Die Reibungskoeffizienten (µ) der Gleitbauteile wurden ebenfalls bei den Belastungen von 100 kgf/cm² und 150 kgf/cm² gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Gleitbauteile der Beispiele 7 bis 12 verbesserte Eigenschaften gegen Festfressen besaßen, wenn sie mit den Gleitbauteilen der Vergleichsbeispiele 3, 4 und 5 verglichen werden. Darüber hinaus wurden die Werte der Reibungskoeffizienten (µ) der Gleitbauteile der Beispiele 7 bis 12 weniger gedrückt als die Gleitbauteile der Vergleichsbeispiele 3, 4 und 5. Dabei wird folgendes angenommen: die Borverbindungspulver wurden einer hohen Temperatur ausgesetzt und zersetzten sich ther misch unter Bildung der flüssigen Phase auf den Gleitoberflächen der Gleitbauteile der Beispiele 7 bis 12 unter Bedingungen ohne Schmierung.

Auswertung 6

Die Gleitbauteile der Beispiele 7, 9, 10 und 12 und der Vergleichsbeispiele 3, 4 und 5, wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit unter Ölschmierungsbedingungen bewertet.
Es wurde eine zur Auswertung 4 ähnliche Abriebprüfung durchgeführt, um deren Abriebfestigkeit zu bewerten. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, besaßen die Gleitbauteile der Beispiele 7, 9, 10 und 12 merklich verbesserte Abriebfestigkeiten hinsichtlich dem Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 4, welches das im Handel erhältliche, kohlefaserverstärkte Kohlenstoffmaterial umfaßt. Man nimmt an, daß die Verbesserung aus demselben Grund resultiert, der die Abriebfestigkeit der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 verbesserte.

Beispiel 13

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 13 wurden die folgenden 6 Arten an Borid als das anorganische Pulver verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des Borids die Gleitbauteile des Beispiels 13 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurden nämlich CoB mit dem mittleren Teilchendurchmesse von 4,6 µm, B&sub4;C mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm (in Beispiel 7 verwendet), TiB mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (in Beispiel 10 verwendet), ZrB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,0 µm (in Beispiel 12 verwendet), BN mit dem mittleren-Teilchendurchmesser von 9,3 µm (im Beispiel 8 verwendet) und TaB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 µm (in Beispiel 11 verwendet) verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 6 Arten an anorganischem Borid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 14

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 14 wurden die folgenden 3 Arten an anorganischem Carbid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganischen Carbids die Gleitbauteile des Beispiels 14 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das arinorganische Pulver wurde nämlich TiC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,5 µm, TaC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm und ZrC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 µm verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser drei Arten an anorganischem Carbid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 15

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 15 wurden die folgenden 5 Arten an anorganischem Nitrid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganischen Nitrids die Gleitbauteile des Beispiels 15 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich TiN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,3 µm, TiN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm, AlN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm, Cr&sub2;N mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm und TaN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3 µm verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 5 Arten an anorganischem Nitrid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 16

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 16 wurden die folgenden 3 Arten an anorganischem Oxid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganischen Oxids die Gleitbauteile des Beispiels 16 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurden nämlich TiO&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3µm, Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm (in den Beispielen 1 und 2 verwendet) und MgO mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,6 µm verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 3 Arten an anorganischem Oxid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Auswertung 7

Die 6 Gleitbauteile des Beispiels 13, die 3 Gleitbauteile des Beispiels 14, die 5 Gleitbauteile des Beispiels 15 und die 3 Gleitbauteile des Beispiels 16, welche auf die oben erwähnte Weise hergestellt wurden, wurden hinsichtlich ihrer Reibungskoeffizienten-(µ)-Eigenschaften unter Bedingungen ohne Schmierung bewertet. Die Bewertung wurde durch Messung ihrer Reibungskoeffizienten (µ) entsprechend Bewertung 2, jedoch unter Bedingungen ohne Schmierung, durchgeführt. Hierbei wurde die Belastung im Bereich von 25 bis 75 kgf/cm² variiert. Die Ergebnisse dieser Messung sind in Figur 6 aufgeführt. Die Positionen der horizontalen Linienabschnitte in Figur 6 spezifizieren die Reibungskoeffizienten (µ).
Aus Figur 6 wird leicht verständlich, daß die Werte der Reibungskoeffizienten (µ) der auf diese Weise erhaltenen Gleitbauteile durch Verwenden verschiedener Arten von anorganischen Pulvern im Bereich von ungefähr 0,05 bis 0,5 reguliert werden kann.
Zum Beispiel fallen bei den Gleitbauteilen des Beispieles 13, welche das anorganische Borid als das anorganische Pulver verwenden, deren Reibungskoeffizienten (µ) in den Bereich von ungefähr 0,05 bis 0,2. Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 14, welche das anorganische Carbid als das anorganische Pulver verwenden, fallen deren Reibungskoeffizienten (µ) in den Bereich von ungefähr 0,15 bis 0,35. Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 15, welche das anorganische Nitrid als das anorganische Pulver verwenden, fallen deren Reibungskoeffizienten (µ) in den Bereich von ungefähr 0,1 bis 0,35. Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 16, welche das anorganische Oxid als das anorganische Pulver verwenden, fallen deren Reibungskoeffizienten (µ) letztendlich in den Bereich von 0,25 bis 0,5. Folglich kann, je nach Anforderung gemäß einer Anwendung eines Gleitbauteils, ein optimaler Reibungskoeffizient (µ) frei gewählt werden.
Darüber hinaus wurden die Zugabemengen der Gesamtheit der in den Beispielen 13 bis 16 verwendeten 17 anorganischen Pulver auf 10 Gew.-% erhöht, und es wurden weitere 17 neue Gleitbauteile hergestellt. Es wurden dieselben Bewertungsprüfungen mit den anderen 17 Gleitbauteilen durchgeführt. Es zeigte sich, daß die anderen 17 Gleitbauteile Reibungskoeffizienten (µ) aufzeigten, welche im wesentlichen mit denen der oben erwähnten 17 Gleitbauteilen der Beispiele 13 bis 16 identisch waren.

Beispiele 17 bis 22

Bei den Gleitbauteilen der Beispiele 17 bis 22 wurde BN als das anorganische Pulver verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe von BN die Gleitbauteile der Beispiele 17 bis 22 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 hergestellt wurden. Beim Herstellen der Gleitbauteile der Beispiele 17 und 18 wurde BN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,6 µm (in Beispiel 8 verwendet) verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt. Ferner wurde beim Herstellen der Gleitbauteile der Beispiele 19 und 20 BN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2 µm (in Beispiel 8 verwendet) verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt.
Darüber hinaus wurde beim Herstellen der Gleitbauteile der Beispiele 21 und 22 BN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 9,3 µm (in Beispiel 8 verwendet) verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt.

Auswertung 8

Die auf diese Weise hergestellten 6 Gleitbauteile der Beispiele 17 bis 22 wurden in ihrer Gesamtheit hinsichtlich ihrer Reibungskoeffizienten-(µ)-Eigenschaften unter Bedingungen ohne Schmierung bewertet, indem eine mit der Auswertung 1 identische Bewertungsprüfung durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Figur 7 aufgeführt.
Aus Figur 7 ist offensichtlich, daß die 6 Gleitbauteile der Beispiele 17 bis 22 über einen weiten Bereich von Belastungen stabile Reibungskoeffizienten (µ) zeigten. Man nimmt an, daß das zugegebene anorganische Pulver eine mechanische Widerstandskraft zwischen dem Gleitbauteil und dem Gegenbauteil ausübt, auf eine ähnliche Weise wie jene der oben erwähnten Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 4.

Beispiele 23 bis 30

Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurden 8 Gleitbauteile der Beispiele 23 bis 30 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als das anorganische Pulver in den Gleitbauteilen der Beispiele 23 bis 26 Al&sub2;O&sub3; verwendet wurde, und daß als das anorganische Pulver in den Gleitbauteilen der Beispiele 27 bis 30 TiB&sub2; verwendet wurde. Bei der Herstellung der Gleitbauteile der Beispiele 23 und 24 (zu den Beispielen 1 und 2 identisch) wurde Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt, und beim Herstellen der Gleitbauteile der Beispiele 25 und 26 (zu den Beispielen 3 und 4 identisch) wurde Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt. Andererseits wurden beim Herstellen der Gleitbau teile der Beispiele 27 und 28 TiB mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (im Beispiel 10 verwendet) verwendet, und die Zugab emengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt und beim Herstellen der Gleitbau teile der Beispiele 29 und 30 wurde TiB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm verwendet, und die Zugabemengen wurden entsprechend auf 5 und 10 Gew.-% eingestellt.

Auswertung 9

Die auf diese Weise hergestellten 8 Gleitbauteile der Beispiele 23 bis 30 wurden in ihrer Gesamtheit hinsichtlich ihrer Reibungskoeffizienten-(µ)-Eigenschaften unter Bedingungen ohne Schmierung bewertet, indem eine zur Auswertung 1 identische Bewertungsprüfung durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Figur 8 aufgeführt.
Aus Figur 8 ist offensichtlich, daß die 4 Gleitbauteile der Beispiele 23 bis 26 die Reibungskoeffizienten (µ) mit der Tendenz zur Zunahme unter der hohen Belastung von mehr als 140 kgf besaßen. Die Gleitbauteile der Beispiele 23, 24 und 26 zeigten, jedoch mit Ausnahme des Gleitbauteils des Beispiels 25, relativ stabile Reibungskoeffizienten (µ) bei dem Bereich der Belastung von 10 bis 60 kgf/cm². Andererseits zeigte sich, daß die 4 Gleitbauteile der Beispiele 27 bis 30, welche TiB&sub2; als das anorganische Pulver verwendeten, über einen weiten Bereich an Belastungen stabile Reibungskoeffizienten (µ) aufweisen. Diese Eigenschaften der Reibungskoeffizienten (µ) sind gleich denen der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 4, und es wird ebenfalls angenommen, daß eine mechanische Widerstandskraft zwischen dem zugegebenen anorganischen Pulver und dem Gegenbauteil ausgeübt wurde.

Beispiel 31

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 31 wurden die folgenden 8 Arten an anorganischem Borid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganischen Borids die 8 Gleitbauteile des Beispiels 31 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich TiB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm (in den Beispielen 29 und 30 verwendet), TiB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (im Beispiel 10 verwendet), ZrB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm (im Beispiel 12 verwendet) ZrB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2 µm (im Beispiel 12 verwendet), NiB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,3 µm, B&sub4;C mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm (im Beispiel 7 verwendet), B&sub4;C mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 5 µm (im Beispiel 7 verwendet) und B&sub4;C mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm (im Beispiel 7 verwendet) verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 8 Arten an anorganischem Borid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 32

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 32 wurden die folgenden 4 Arten an anorganischem Carbid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganise-hen Carbids die 4 Gleitbauteile des Beispiels 32 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich TiC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 µm, TiC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm, TaC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm (in Beispiel 14 verwendet) und ZrC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 µm (in Beispiel 14 verwendet) verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser vier Arten an anorganischem Carbid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 33

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 33 wurden die folgenden 7 Arten an anorganischem Nitrid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganischen Nitrids die 7 Gleitbauteile des Beispiels 33 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurden nämlich TiN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm (in Beispiel 15 verwendet), TiN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,3 µm (in Beispiel 15 verwendet), TaN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3,1 µm, ZrN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm, BN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,3 µm, AlN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,6 µm und AlN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (in Beispiel 15 verwendet) verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 7 Arten an anorganischem Nitrid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 34

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 34 wurden die folgenden 6 Arten an anorganischem Oxid verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe des anorganichen Oxids die 6 Gleitbauteile des Beispiels 34 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm (in den Beispielen 1 und 2 verwendet), Al&sub2;O&sub3; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm (in den Beispielen 3 und 4 verwendet), TiO&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3 µ (im Beispiel 16 verwendet), TiO&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3,4 µm, ZrO&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm und MgO mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,3 µm verwendet. Überdies wurden die Zugabemengen dieser 6 Arten an anorganischem Oxid alle auf 5 Gew.-% eingestellt.

Auswertung 10

Die 8 Gleitbauteile des Beispiels 31, die 4 Gleitbauteile des Beispiels 32, die 7 Gleitbauteile des Beispiels 33 und die 6 Gleitbauteile des Beispiels 34, welche auf die oben erwähnte Weise hergestellt wurden, wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit unter Ölschmierbedingungen bewertet. Die Bewertung wurde auf dieselbe Weise wie Auswertung 4 durchgeführt. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 9 aufgeführt. Die Positionen der vertikalen kurzen Linienabschnitte spezifizieren die Abriebmengen.
Aus Figur 9 ist leicht zu entnehmen, daß die 25 Gleitbauteile der. Beispiele 31 bis 34 alle die Abriebmengen aufzeigten, die gleich oder geringer sind, als ungefähr ein Drittel der Abriebmenge, welche das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 1 aufzeigte. Wie vorher erwähnt, wurde das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 1 zur Bewertung der Gleitbauteile der Beispiele 1 bis 6 hergestellt, welche aus dem Verbundstoffkörper zusammengesetzt sind, welcher 30 Gew.-% der mit Teer behandelten, nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser als die Verstärkung und dazu lediglich 70 Gew.-% des selbstsinternden Kohlepulvers beinhaltet und durch Sintern des von der Zugabe von anorganischen Pulver freiem Verbundstoffkörper hergestellt wird. Das selbstsinternde Kohlepulver umfaßt die Mikroperlen aus Kohleteer-Mesokohlenstoff des mittleren Teilchendurchmessers von 7 µm und fungiert als das Bindemittel.
Gemäß dem Ergebnis derselben Bewertungsprüfung welche auf das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2 angewendet wurde, welches aus dem im Handel erhältlichen, herkömmlichen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial hergestellt war, zeigt darüber hinaus das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2 die Abriebmenge von 370 µm. Folglich zeigten alle 25 Gleitbauteile der Beispiele 31 bis 34 Abriebmengen von weniger als ungefähr 1/10 bis 1/14 der Abriebmenge, welche das Gleitbauteil des Vergleichsbeispiels 2 zeigte.
Somit zeigte sich, daß die Abriebfestigkeit der Gleitbauteile der Beispiele 31 bis 34 merklich verbessert war.

Beispiele 35 und 36

Die Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß bei dem Gleitbauteil des Beispiels 35 als das anorganische Pulver TiB&sub2; verwendet wurde, und daß in dem Gleitbauteil des Beispiels 36 als das anorganische Pulver B&sub4;C verwendet wurde. Bei der Herstellung des Gleitbauteils von Beispiel 35 wurde TiB&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 µm verwendet, die Zugabemenge wurde verschieden variiert, und die Messungen der Dichte, der Abriebmenge und der Biegefestigkeit wurden wie in der nachfolgenden Auswertung 11 beschrieben durchgeführt. Gleichermaßen wurde beim Herstellen des Gleitbauteils des Beispiels 36 B&sub4;C mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm (in Beispiel 7 verwendet) verwendet, die Zugabemenge wurde verschieden variiert, und die Messungen der Dichte, der Abriebmenge und der Biegefestigkeit wurden auf die gleiche Weise wie bei dem Gleitbauteil des Beispiels 35 in der nachfolgenden Auswertung 11 durchgeführt.

Auswertung 11

Die Ergebnisse der Messungen der Dichten der Beispiele 35 und 36 sind in Figur 10 veranschaulicht. Bei dem Gleitbauteil des Beispiels 36, welches B&sub4;C als das anorganische Pulver verwendet, zeigt dessen Dichte gemäß Figur 10 den maximalen Wert, wenn die Zugabemenge an B&sub4;C ungefähr 10 Gew.-% betrug. Bei dem Gleitbauteil des Beispiels 351 welches TiB&sub2; als daß -anorganische Pulver verwendet, hatte im Gegensatz dazu dessen Dichte eine Tendenz anzusteigen, in dem Maß wie die Zugabemenge an TiB anstieg.
Die Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit, d.h. ihrer Abriebmengen, bewertet, indem eine zur Auswertung 4 ähnliche Abriebprüfung durchgeführt wird. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Figur 11 veranschaulicht. Wie aus Figur 11 ersichtlich ist, zeigten beide Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 eine Tendenz, daß die Abriebmengen minimale Werte aufweisen, wenn die Zugabemengen an anorganischem Pulver vorherbestimmte Werte erreichten.
Die Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 wurden zu Teststücken mit der Größe von 10 mm in der Länge x 30 mm in der Breite x 10 mm in der Dicke geformt. Dann wurde die Kreuzkopfgeschwindigkeit auf 1 mm/min eingestellt, und es wurden die Belastungen zur Zeit des Bruchs der Teststücke gemessen, um die Biegefestigkeit der Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 auszuwerten. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 12 veranschaulicht. Wie aus Figur 12 ersichtlich ist, nahm die Biegefestigkeit der Gleitbauteile der Beispiele 35 und 36 in dem Maße ab, wie die Zugabemengen an anorganischem Pulver zunahmen. Abhängig von einer Anwendung eines Gleitbauteils ist es folglich notwendig, eine geeignete Zugabemenge an anorganischem Pulver zu wählen und einem Gleitbauteil eine optimale Biegefestigkeit zu verleihen.

Beispiel 37

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 37 wurden die folgenden 2 Arten an anorganischer Aluminiumverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Aluminiumverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 37 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Es wurde nämlich als das anorganische Pulver Al&sub2;O&sub3; und AlN verwendet. Bei Al&sub2;O&sub3; wurde eines mit dem mittleren Teilchendurch messer von 0,5 µm (in den Beispielen 1 und 2 verwendet) und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,0 µm (in den Beispielen 3 und 4 verwendet) hergestellt, und die Zugabemengen der Al&sub2;O&sub3;-Pulver mit diesen zwei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 und ebenso auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde bei AlN eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (in Beispiel 15 verwendet) und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,6 µm (in Beispiel 33 verwendet) hergestellt, und die Zugabemengen der AlN-Pulver mit diesen 2 Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 38

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 38 wurden die folgenden zwei Arten an anorganischer Borverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Borverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 38 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich B&sub4;C und BN verwendet. Bei B&sub4;C wurde eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm, das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm und noch ein weiteres mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 5,0 µm hergestellt (alle in Beispiel 7 verwendet), und die Zugabemengen des B&sub4;C-Pulvers mit diesen drei Arten an mitt leren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde für BN eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,6 µm, das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,0 µm und noch ein weiteres mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 9,3 µm hergestellt (alle in Beispiel 8 verwendet), und die zugabemengen des BN-Pulvers mit diesen drei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 39

Bei dem Gleitbauteil des Beispiels 39 wurde als das anorganische Pulver die Kobaltverbindung (CoB) verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der Kobaltverbindung das Gleitbauteil des Beispiels 39 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde. Es wurde nämlich CoB mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,6 µm (in Beispiel 13 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des CoB-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 40

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 40 wurden die folgenden zwei Arten an anorganischer Chromverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Chromverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 40 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Es wurde nämlich als das anorganische Pulver Cr&sub2;N und Cr&sub2;B verwendet. Es wurde Cr&sub2;N mit dem rnittleren Teilchendurchmesser von 3,9 µm hergestellt, und die Zugabemenge des Cr&sub2;N-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Für Cr&sub2;B wurde eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,8 µm und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,4 µm hergestellt (alle in Beispiel 9 verwendet), und die Zugabernengen des Cr&sub2;B-Pulvers mit diesen 2 Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 41

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 41 wurden die folgenden zwei Arten an anorganischer Magnesiumverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Magnesiumverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 41 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich MgB&sub2; und MgO verwendet. Es wurde MgB mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm hergestellt, und die Zugabemenge des MgB2-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Für MgO wurde eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 µm, das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,35 µm und noch ein weiteres mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,6 µm (in Beispiel 16 verwendet) her gestellt, und die Zugabemengen der MgO-Pulver mit diesen drei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 42

Bei dem Gleitbauteil des Beispiels 42 wurde die anorganische Nickelverbindung (NiB) verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Nickelverbindung das Gleitbauteil des Beispiels 42 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde. Es wurde nämlich NiB mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,3 µm (in Beispiel 31 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des NiB-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 43

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 43 wurden die folgenden drei Arten an anorganischer Tantalverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Tantalverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 43 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurden nämlich TaC, TaN und TaB&sub2; verwendet. Es wurde TaC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm (in Beispiel 14 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des TaC-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde TaN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3,1 µm (in Beispiel 33 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des TaN-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde TaB&sub2;-Pulver mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 µm (in Beispiel 11 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des TaB&sub2;-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 44

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 44 wurden die folgenden 4 Arten an anorganischer Titanverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Titanverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 44 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurden nämlich TiO&sub2;, TiC, TiN und TiB&sub2; verwendet. Bei TiO&sub2; wurde eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,4 µm und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 3,3 µm hergestellt, und die Zugabemengen des TiO&sub2;-Pulvers mit diesen zwei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde für TiC eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 µm und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm hergestellt (alle in Beispiel 32 verwendet), und die Zugabemengen der TiC-Pulver mit diesen zwei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Ebenso wurde für TiN eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 µm und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser yon 1,3 µm hergestellt (alle in Beispiel 15 verwendet), und die Zugabemengen der TiN-Pulver mit diesen beiden Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Letztendlich wurde für TiB&sub2; das erste mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 µm, das zweite mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (in Beispiel 10 verwendet), das dritte mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,3 µm und das vierte mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,0 µm (in den Beispielen 29 und 30 verwendet) hergestellt, und die Zugabemengen der TiB&sub2;-Pulver mit diesen vier Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 45

Bei den Gleitbauteilen des Beispiels 45 wurden die folgenden 4 Arten an anorganischer Zirconiumverbindung verwendet, wobei mit Ausnahme der Zugabe der anorganischen Zirconiumverbindung die Gleitbauteile des Beispiels 45 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden. Als das anorganische Pulver wurde nämlich ZrO&sub2;, ZrC, ZrN und ZrB&sub2; verwendet. Es wurde ZrO&sub2; mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 µm (in Beispiel 34 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des ZrO-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde ZrC mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 µm (in Beispiel 14 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des ZrC-Pulvers wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Ebenso wurde ZrN mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 1,4 µm (in Beispiel 33 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge des ZrN-Pulvers auf 5 ebenso wie 10 Gew.-% eingestellt. Letztendlich wurde für ZrB&sub2; eines mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 2,0 µm und das andere mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4,0 µm hergestellt (alle in Beispiel 12 verwendet), und die Zugabemengen der ZrB&sub2;-Pulver mit diesen zwei Arten an mittleren Teilchendurchmessern wurden auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 46

Es wurden zwei Arten an Gleitbauteilen des Beispiels 46 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als die anorganische Faser in dem Gleitbauteil des Beispiels 46 Al&sub2;O&sub3;-Faser und ZrO&sub2;-Faser verwendet wurden. Es wurde eine Al&sub2;O&sub3;-Faser mit der Faserlänge von 0,5 mm und dem Faserdurchmesser von 5 µm hergestellt, und die Zugabemenge der Al&sub2;O&sub3;-Faser wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gew.-% eingestellt. Gleichermaßen wurde eine ZrO&sub2;-Faser mit der Faserlänge von 0,5 mm und dem Faserdurchmesser von 5 µm (in den Beispielen 5 und 6 verwendet) hergestellt, und die Zugabemenge der ZrO&sub2;-Faser wurde auf 5 ebenso wie auf 10 Gewichtsprozent eingestellt.

Auswertung 12

Zuerst wurden die Dichten der auf diese Weise hergestellten Gleitbauteile der Beispiele 37 bis 46 gemessen. Dann wurden unter Bedingungen ohne Schmierung deren Belastungen beim Festfressen gemessen, indem eine zur Auswertung 3 ähnliche Prüfung durchgeführt wurde. Ferner wurde unter Ölschmierungsbedingungen die Abriebfestigkeit, d.h. deren Abriebmengen, gemessen, indem eine zur Auswertung 4 ähnliche Prüfung durchgeführt wurde. Letztendlich wurde deren Biegefestigkeit gemessen, indem eine zur Biegefestigkeitsprüfung der Auswertung 11 ähnliche Prüfung durchgeführt wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3 (Teil 1) Tabelle 3 (Teil 2) Tabelle 3 (Teil 4) Tabelle 3 (Teil 4)

Beispiel 47

Es wurden die folgenden Rohmaterialien hergestellt: 28,6 Gew.-% einer nichtschmelzbaren, vorcarbonisierten Kohlefaser mit dem Faserdurchmesser von 15 µm und der Faserlänge von 0,5 mm und dem optisch isotropen Kohlepech, welches zu dem in Beispiel 1 verwendeten identisch ist, 66,5 Gew.-% des selbstsinternden Kohlepulvers, welches die Mikroperlen aus Mesokohlenstoff mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 6 µm, welche zu den in Beispiel 1 verwendeten identisch sind, umfaßt, und 5 Gew.-% des Ti-Pulvers mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 6 um Die oben erwähnten Rohmaterialien wurden mittels eines Mischers gleichmäßig vermischt, und anschließend wurde die erhaltene Mischung unter einem zu dem im Beispiel 1 identischen Preßdruck von 2 t/cm² zu einem Verbundstoffkörper mit einer Teststückform in der Größe von 50 x 10 mm geformt.
Dann wurde der Verbundstoffkörper gebrannt, indem die Temperatur von einer gewöhnlichen Temperatur auf 1000ºC mit einer Rate von 150ºC/h erhöht wurde, und die Temperatur dann während einer Stunde auf 1000ºC gehalten wurde und anschließend die Temperatur von 1000ºC auf eine gewöhnliche Temperatur bei einem gewöhnlichen Druck in einer Stickstoffgasatmosphäre erniedrigt wurde. Auf diese Weise wurde ein erster gesinterter Körper hergestellt. Nach dem Messen der Dichte des ersten gesinterten Körpers wurde der erste gesinterte Körper weitergebrannt, indem die Temperatur von einer gewöhnlichen Temperatur mit einer Rate von 500ºC/h auf 1700ºC erhöht wurde, dann die Temperatur während 20 Minuten auf 1700ºC gehalten und anschließend die Temperatur von 1700ºC auf eine gewöhnliche Temperatur bei einem gewöhnlichen Druck in einer Stickstoffgasatmosphäre erniedrigt wurde. Auf diese Weise wurde ein zweiter gesinterter Körper, nämlich ein Gleitbauteil des Beispiels 47 hergestellt.

Beispiel 48

Es wurden ein Verbundstoffkörper und ein erster gesin terter Körper des Beispiels 48 hergestellt, indem dieselben Rohmaterialien und dieselbe Weise wie in Beispiel 47 beschrieben verwendet wurden, mit der Ausnahme, daß Ni-Pulver mit dem mittleren Teilchendurchmesser von 4 µm verwendet wurde. Nach der Messung der Dichte des auf diese Weise hergestellten ersten gesinterten Körpers wurde der erste gesinterte Körper weitergebrannt, indem die Temperatur von einer gewöhnlichen Temperatur mit einer Rate von 500ºC/h auf 1300ºC erhöht, dann die Temperatur während 20 Minuten auf 1300ºC gehalten und anschließend die Temperatur von 1300ºC auf eine gewöhnliche Temperatur bei einem gewöhnlichen Druck in einer Stickstoffgasatmosphäre erniedrigt wurde. Auf diese Weise wurde ein zweiter gesinterter Körper, nämlich ein Gleitbauteil des Beispiels 48 hergestellt.

Auswertung 13

Zuerst wurden die Dichten der auf diese Weise hergestellten Gleitbauteile der Beispiele 47 und 48 gemessen. Dann wurden ihre Biegefestigkeiten gemessen, indem eine zu der in der Auswertung 11 beschriebene, identische Biegefestigkeitsprüfung durchgeführt wurde. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 4 zusammengefaßt. Die Ergebnisse der Messung der Dichten deü ersten gesinterten Körper der Beispiele 47 und 48 sind ebenfalls in Tabelle 4 aufgeführt. Zusätzlich sind die Messungen der Abriebmengen und der Belastungen beim Festfressen der Gleitbauteile der Beispiele 47 und 48 in Tabelle 5 aufgeführt. Tabelle 4 Tabelle 5
Aus den Tabellen 4 und 5 wird offensichtlich, daß die Biegefestigkeit des Gleitbauteils des Beispiels 47 gleich hoch war, wie die der Gleitbauteile des Beispiels 44, in welchem die anorganische Titanverbindung als das anorganische Pulver zugegeben wurde, und daß die Biegefestigkeit des Gleitbauteils von Beispiel 48 die von dem Gleitbauteil des Beispiels 42, in welchem als das anorganische Pulver Nickelborid (NiB) zugegeben wurde, aufgezeigte Biegefestigkeit überstieg. Es wird somit erwartet, daß die Gleitbauteile der Beispiele 47 und 48 günstigere Eigenschaften besitzen können als jene der herkömmlichen Gleitbauteile, welche aus dem Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial hergestellt sind.

Claims

1. Trockenpreßmasse zur Herstellung eines Gleitbauteils mit einer vorherbestimmten Form, welches einen gesinterten Körper umfaßt, wobei die Zusammensetzung eine Mischung aus:

einer vorcarbonisierten Kohlefaser;

einem anorganischen Pulver oder einer anorganischen Faser; und

einem selbstsinternden Kohlepulver

umfaßt, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser und das anorganische Pulver oder die anorganische Faser darin eingebettet sind.

2. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polymerfaser und Pechfaser.

3. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Polymerfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylnitrilfaser und Rayonfaser.

4. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Pechfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kohlepechfaser-und Erdölpechfaser.

5. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Pechfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus optisch isotroper Pechfaser und optisch anisotroper Pechfaser.

6. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Pechfaser eine nichtschmelzbare Pechfaser ist.

7. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Polymerfaser im voraus mit einem viskosen Material oberflächenbehandelt ist.

8. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 2, wobei die Pechfaser im voraus mit einem viskosen Material oberflächenbehandelt ist.

9. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei die Länge und der Durchmesser der vorcarbonisierten Kohlefaser in die Bereiche von 0,01 bis 50 mm und entsprechend 5 bis 25 µm fallen.

10. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 9, wobei die Länge der vorcarbonisierten Kohlefaser in den Bereich von 0,03 bis 10 mm fällt.

11. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Pulver oder die anorganische Faser den Schmelzpunkt von 1000ºC bder mehr besitzt und nicht mit Kohlenstoff umsetzbar ist.

12. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 11, wobei das anorganische Pulver oder die anorganische Faser die Vikkers- Härte von 1000 Hv oder mehr besitzt.

13. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Pulver mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischem Oxid, anorganischem Carbid, anorganischem Nitrid, anorganischem Borid und Metall.

14. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 13, wobei das anorganische Oxid mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2; und MgO.

15. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 13, wobei das anorganische Carbid mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus B&sub4;C, TiC, TaC und ZrC.

16. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 13, wobei das anorganische Nitrid mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus BN, TiN, Cr&sub2;N, TaN, AlN und ZrN.

17. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 13, wobei das anorganische Borid mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus TiB&sub2;, ZrB&sub2;, B&sub4;C, NiB, CoB, BN und TaB.

18. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 13, wobei das Metall mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fe, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, V, Ti und W.

19. Trockenpreßmasse/Gemäß Anspruch 4, wobei der mittlere Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers in den Bereich von 0,1 bis 5 µm fällt.

20. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 19, wobei der mittlere Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers in den Bereich von 0,2 bis 4 µm fällt.

21. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei die anorganische Faser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Al&sub2;O&sub3;-Faser und ZrO&sub2;-Faser.

22. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei die Länge und der Durchmesser der anorganischen Faser in die Bereiche von 0,01 bis 8 mm und entsprechend 0,7 bis 40 µm fallen.

23. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 22, wobei die Länge und der Durchmesser der anorganischen Faser in die Bereiche von 0,05 bis 3 mm und entsprechend 1 bis 15 µm fallen.

24. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei 100 teile des selbstsinternden Kohlepulvers mit 2 bis 70 Gewichtsteilen der vorcarbonisierten Kohlefaser vermischt sind.

25. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 24, wobei 100 Gewichtsteile des selbstsinternden Kohlepulvers mit 10 bis 50 Gewichtsteilen der vorcarbonisierten Kohlefaser vermischt sind.

26. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Pulver oder die anorganische Faser mit 3 bis 30 Gew.-% zugegeben werden, unter Berücksichtigung, daß die Gesamtmenge der Rohmaterialien als 100% genommen wird.

27. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 26, wobei das anorganische Pulver oder die anorganische Faser mit 5 bis 10 Gew.-% zugegeben werden, unter Berücksichtigung, daß die Gesamtmenge der Rohmaterialien als 100% genommen wird.

28. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das selbstsinternde Kohlepulver den mittleren Teilchendurchmesser von 30 µm oder weniger besitzt, und Menge an β-Harz in den Bereich von 3 bis 50 Gew.-% fällt.

29. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das selbstsinternde Kohlepulver selbstsinterndes Kohle- oder Erdöl-Kohlepulver ist.

30. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 29, wobei das selbstsinternde Kohle- oder Erdöl-Kohlepulver mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mesokohlenstoff-Mikroperlen, pulverisiertem Mesohauptphasenpulver und pulverisiertem niedertemperaturcalciniertem Kokspulver.

31. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Pulver ein Pulver einer Borverbindung ist.

32. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei die vorcarbonisierte Kohlefaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polymerfaser und Pechfaser.

33. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Polymerfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylnitrilfaser und Rayonfaser.

34. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Pechfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kohlepechfaser und Erdölpechfaser.

35. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Pechfaser mindestens eine ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus optisch isotroper Pechfaser und optisch anisotroper Pechfaser.

36. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Pechfaser eine nichtschmelzbare Pechfaser ist.

37. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Polymerfaser im voraus mit einem viskosen Material oberflächenbehandelt ist.

38. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 32, wobei die Pechfaser im voraus mit einem viskosen Material oberflächenbehandelt ist.

39. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei die Länge und der Durchmesser der vorcarbonisierten Kohlefaser in die Bereiche von 0,01 bis 50 mm und entsprechend 5 bis 25 µm fallen.

40. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 39, wobei die Länge der vorcarbonisierten Kohlefaser in den Bereich von 0,03 bis 10 mm fällt.

41. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei das Pulver der Borverbindung mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Borcarbid, Bornitrid, einem Borid von Cr, Ti, Ta, Zr, Al, Ni, Mg, Mn, Fe, V und W.

42. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei der mittlere Teilchendurchmesser des Pulvers der Borverbindung in den Bereich von 0,1 bis 10 µm fällt.

43. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 42, wobei der mittlere Teilchendurchmesser des Pulvers der Borverbindung in den Bereich von 0,3 bis 5 µm fällt.

44. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei 100 Gewichtsteile des selbstsinternden Kohlepulvers mit 2 bis 70 Gewichtsteilen der vorcarbonisierten Kohlefaser vermischt sind.

45. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 44, wobei 100 Gewichtsteile des selbstsinternden Kohlepulvers mit 10 bis 50 Gewichtsteilen der vorcarbonisierten Kohlefaser vermischt sind.

46. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei das Pulver der Borverbindung mit 1 bis 50 Gew.-% zugegeben wird, unter Berücksichtigung, daß die Gesamtmenge der Rohmaterialien als 100% genommen wird.

47. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 46, wobei das Pulver der Borverbindung mit 3 bis 35 Gew.-% zugegeben wird, unter Berücksichtigung, daß die Gesamtmenge der Rohmaterialien als 100% genommen wird.

48. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei das selbstsinternde Kohlepulver den mittleren Durchmesser von 30 µm oder weniger besitzt, und die Menge an β-Harz in den Bereich von 3 bis 50 Gew.-% fällt.

49. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei das selbstsinternde Kohlepulver selbstsinterndes Kohle- oder Erdöl-Kohlepulver ist.

50. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 49, wobei das selbstsinternde Kohle- oder Erdöl-Kohlepulver mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mesokohlenstoff-Mikroperlen, pulverisiertem Mesohauptphasenpulver und pulverisiertem niedertemperaturcalciniertem Kokspulver.

51. Trockenpreßmasse gemäß Anspruch 31, wobei das Gleitbauteil beim Festfressen unter einer Nichtgleitbedingung die Last von 9800 KPa (100 kgf/cm²) oder mehr aufweist und den Reibungskoeffizienten (µ) von 0,15 oder weniger besitzt.