JP2000226590A - ホウ化物系自己潤滑複合材料 - Google Patents

ホウ化物系自己潤滑複合材料

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 緻密で摩擦係数が低く、比摩耗量が小さく、
あらゆる雰囲気中で使用できる固体潤滑剤を含む複合材
料を提供する。 【解決手段】 二硫化タングステンを20〜60重量
%、Ni−20Cr−3Bを1.5〜3.0重量%、N
i−12.7Bを2.0〜3.5重量%、残りWBの成
分で混合、成形して焼結する。とくに二硫化タングステ
ンの粒度を2μm以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材として使
用される固体潤滑劑を含む複合材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、二硫化タングステン、二硫化
モリブデンおよび黒鉛は、代表的な固体潤滑剤として知
られており、これらを油やグリースに添加したり、ある
いは金属、セラミックス、プラスチック材料と複合化し
たものが使用されている。なお、二硫化タングステンと
金属の複合材料は、二硫化タングステンの粉末と金属の
粉末とを混合し、成形後、真空焼結を経て製造する方法
と、ホットプレス法によって製造する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、二硫化タング
ステンは焼結時に金属と反応しやすく、特に焼結温度が
高い場合は潤滑性のない化合物に変化してしまう特性が
あるため、潤滑性が良好で、緻密な複合材料を得ること
は非常に難しい。したがって、二硫化タングステンの粒
度が、原料粒度の1〜2μmのままでは使用できず、粒
度を50〜300μmに大きく造粒する必要があった。
しかし、二硫化タングステンの粒度を大きくすることは
粉末の性状から非常に面倒で、潤滑材の製造工程におけ
るネックになっている。また、二硫化タングステンは、
微粒であるほど均一に分散した組織になって優れた潤滑
特性が得られ、造粒により大きくすると特性が悪くなる
が、前述のように造粒処理をしなければ複合材料を得る
ことができなかった。
【0004】本発明はこのような問題点を解決して、緻
密で摩擦係数が低く、比摩耗量が小さく、あらゆる雰囲
気中で使用できる固体潤滑剤を含む複合材料の提供を目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、WB
がNi−20Cr−3BおよびNi−12.7Bと非常
に濡れ性が良く、またNi−20Cr−3BおよびNi
−12.7Bの融点が1000℃程度と低く、これらの
成分を焼結助劑として作用させることにより、少ない添
加量で焼結が可能になることに着目し、二硫化タングス
テンを20〜60重量%、Ni−20Cr−3Bを1.
5〜3.0重量%、Ni−12.7Bを2.0〜3.5
重量%、残りWBの成分で混合し、これを焼結して形成
するようにしている。したがって焼結時に反応消失する
二硫化タングステンWS2 の量を抑制することが可能に
なるとともに、WS2 を造粒することなく原料粒度のま
まの粒度で添加が可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】二硫化タングステンを20重量%
以上60重量%以下と、Ni−20Cr−3Bを1.5
重量%以上3.0重量%以下、Ni−12.7Bを2.
0重量%以上3.5重量%以下、残りがWBで混合して
成形し、1000℃以下の低温度で焼結させており、二
硫化タングステンの粒度が2μm以下の微粒組織を呈し
た潤滑性に優れ、強度の高い自己潤滑性複合材料を形成
させた。
【0007】二硫化タングステンが20重量%未満では
潤滑性のない材料になり、60重量%を超えると材料強
度が低くなって使用に耐えられないため、20重量%以
上60重量%以下の範囲で配合する。なお、潤滑度の高
い材料を要求される場合は二硫化タングステンの量を前
記範囲内で多くし、強度を要求される場合は配合量を少
なくする。
【0008】Ni−20Cr−3Bは、1.5重量%以
上であればWBの焼結を促進させるが、3.0重量%を
超えるとWS2 と反応して分解するため、1.5重量%
以上3.0重量%以下が望ましい。また、Ni−12.
7Bは、2.0重量%以上でWBの焼結を促進させる
が、3.5重量%を超えるとWS2 との反応により潤滑
性のない反応生成物が生じるため、2.0重量%以上
3.5重量%以下が望ましい。また、焼結時、WBの一
部がWに変化し、WS2 との結合を強固にする。
【0009】
【実施例】原料粒度の二硫化タングステン粉末20重量
%と、Ni−20Cr−3B合金粉1.5重量%、Ni
−12.7B合金粉2.0重量%、残りをWBの粉末と
した配合で、ボールミルで混合し、3〜5ton/cm
2 の成形圧で成形した後、950℃の焼結温度で真空焼
結して試料Aを作成した。
【0010】同様にして、二硫化タングステン粉末40
重量%、Ni−20Cr−3B合金粉2.0重量%、N
i−12.7B合金粉2.5重量%、残りをWBの粉末
とした組成で、試料Bを作成し、二硫化タングステン粉
末60重量%に増量し、Ni−20Cr−3B合金粉
2.5重量%、Ni−12.7B合金粉3.0重量%、
残り34.5重量%をWB粉末とした試料Cを作成し
た。このような、本発明の範囲に属する複合材料と比較
するため、配合量を範囲外とした試料D、E、F、Gを
作成し、圧縮強度試験および摩擦摩耗試験を行い特性を
評価した。各試料の組成を表1に示している。
【0011】
【表1】
【0012】強度試験は、外形4mm、高さ4mmの円
柱状試験片で圧縮強さを測定し、摩擦摩耗試験は、ピン
オンディスク型試験機にて評価した。試験の雰囲気は大
気および真空(5×10 6torr)の2通りとし、
雰囲気温度はそれぞれ常温および300℃とした。な
お、摩擦摩耗試験の相手材はSUS440Cとし、回転
速度1500r/min、荷重は1kgfの条件で面接
触により摩擦係数および比摩耗量を測定した。なお、評
価基準は、それぞれ表2に示す4段階で表示することと
し、各試料について試験した結果を表3に示している。
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】表3の実験結果に示されているように、請
求範囲内の組成である試料A,B,Cはいずれも強度が
高く、大気、真空雰囲気ともに常温および300℃にお
ける摩擦係数、摩擦摩耗特性も優れた結果を得られた。
しかし、請求範囲外の組成による試料DはWS2 が少な
いため強度は大きいが、潤滑性がなく、他の試料E、
F、Gについても満足な特性が得られなかった。
【0016】
【発明の効果】このように本発明によれば、実験結果か
らも明らかなように、強度が高く、摩擦係数、比摩耗量
特性がともに低く、大気および真空中のあらゆる雰囲気
で有効に使用できる自己潤滑複合材料を得ることができ
る。また、低温での焼結が可能になり、二硫化タングス
テンを造粒することなく、原料粒度のままで添加するこ
とができる効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C10N 10:12 10:16 20:06 30:06 40:02 50:08 70:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二硫化タングステンを20〜60重量
    %、Ni−20Cr−3Bを1.5〜3.0重量%、N
    i−12.7Bを2.0〜3.5重量%、残りWBの成
    分で混合、成形して焼結したことを特徴とするホウ化物
    系自己潤滑複合材料。
  2. 【請求項2】 二硫化タングステンの粒度が、2μm以
    下である請求項1のホウ化物系自己潤滑複合材料。
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