JP2001106576A - 低摩擦セラミツクスとその製造方法 - Google Patents
低摩擦セラミツクスとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 摺動面の油膜が切れても、潤滑性を有する低
摩擦セラミツクスを提供する。 【解決手段】 非酸化物セラミツクスの結晶粒子３か
らなる母相２に、融点が１７００℃以上の高融点金属
（M ）と鉄（Fe）と珪素（Si）と酸素（O ）との各元素
を含有し、かつ鉄（Fe）と酸化しやすい高融点金属（M
）とが１つの粒子の内部に共存した複合相粒子５が分
散しているとともに、結晶粒子３の界面にはガラス相９
が存在する。
摩擦セラミツクスを提供する。 【解決手段】 非酸化物セラミツクスの結晶粒子３か
らなる母相２に、融点が１７００℃以上の高融点金属
（M ）と鉄（Fe）と珪素（Si）と酸素（O ）との各元素
を含有し、かつ鉄（Fe）と酸化しやすい高融点金属（M
）とが１つの粒子の内部に共存した複合相粒子５が分
散しているとともに、結晶粒子３の界面にはガラス相９
が存在する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば内燃機関のシ
リンダライナ、ピストンリングなどに供される低摩擦セ
ラミツクスに関するものである。
リンダライナ、ピストンリングなどに供される低摩擦セ
ラミツクスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化珪素粒子の母相に微細な鉄化
合物相を分散させることにより、油の吸着性が良くなる
結果、混合潤滑域で低摩擦性を発揮するセラミツクスが
知られている。しかし、上述のセラミツクスからなる材
料の実際の表面には、微細な凹凸が存在するので、セラ
ミツクスからなる材料相互の接触が定常的に生じるよう
な摺動条件下では、材料の表面ないし摺動面の微細な凸
部同志が接触すると、油膜が切れるため（図２の油膜ｓ
を参照）だけでは応力を低減することはできず、材料の
摺動面の微細な凸部を剪断する力が生じ、摩擦力が増大
する。
合物相を分散させることにより、油の吸着性が良くなる
結果、混合潤滑域で低摩擦性を発揮するセラミツクスが
知られている。しかし、上述のセラミツクスからなる材
料の実際の表面には、微細な凹凸が存在するので、セラ
ミツクスからなる材料相互の接触が定常的に生じるよう
な摺動条件下では、材料の表面ないし摺動面の微細な凸
部同志が接触すると、油膜が切れるため（図２の油膜ｓ
を参照）だけでは応力を低減することはできず、材料の
摺動面の微細な凸部を剪断する力が生じ、摩擦力が増大
する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、摺動面の油膜が切れても、潤滑性を有する
低摩擦セラミツクスを提供することにある。
問題に鑑み、摺動面の油膜が切れても、潤滑性を有する
低摩擦セラミツクスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成は非酸化物セラミツクスの結晶粒子か
らなる母相中に、融点が１７００℃以上の高融点金属
（これをM とする）と鉄（Fe）と珪素（Si）と酸素（O
）との各元素を含有し、かつ前記鉄（Fe）と酸化しや
すい前記高融点金属（M ）とが１つの粒子の内部に共存
した複合相粒子が分散しているとともに、前記結晶粒子
の界面にはガラス相が存在していることを特徴とする。
に、本発明の構成は非酸化物セラミツクスの結晶粒子か
らなる母相中に、融点が１７００℃以上の高融点金属
（これをM とする）と鉄（Fe）と珪素（Si）と酸素（O
）との各元素を含有し、かつ前記鉄（Fe）と酸化しや
すい前記高融点金属（M ）とが１つの粒子の内部に共存
した複合相粒子が分散しているとともに、前記結晶粒子
の界面にはガラス相が存在していることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明では低摩擦セラミツクスと
して、非酸化物セラミツクスの柱状の結晶粒子と、粒界
相にあつて結晶粒子を互いに結合する働きをする焼結助
剤が分解したガラス相とから母相が構成される。粒界相
に分散相としての固体潤滑機能を有する粒子と油吸着機
能を有する粒子との複合相粒子と、鉄の化合物粒子とが
混在される。つまり、固体潤滑機能を有するモリブデン
（Mo），チタン（Ti），タングステン（W ）などの高融
点金属の酸化物の微細な粒子と、優れた油吸着機能を有
する鉄（Fe）の化合物（酸化物，珪化物など）の微細な
粒子とからなる複合相粒子を、非酸化物セラミツクスの
結晶粒子とガラス相とからなる母相に均一に分散させ
る。
して、非酸化物セラミツクスの柱状の結晶粒子と、粒界
相にあつて結晶粒子を互いに結合する働きをする焼結助
剤が分解したガラス相とから母相が構成される。粒界相
に分散相としての固体潤滑機能を有する粒子と油吸着機
能を有する粒子との複合相粒子と、鉄の化合物粒子とが
混在される。つまり、固体潤滑機能を有するモリブデン
（Mo），チタン（Ti），タングステン（W ）などの高融
点金属の酸化物の微細な粒子と、優れた油吸着機能を有
する鉄（Fe）の化合物（酸化物，珪化物など）の微細な
粒子とからなる複合相粒子を、非酸化物セラミツクスの
結晶粒子とガラス相とからなる母相に均一に分散させ
る。
【０００６】摺動面である複合相粒子を含む分散相の表
面に油吸着機能を有する鉄（Fe）の化合物の粒子により
もたらされる油膜が切れた場合でも、鉄（Fe）の化合物
の粒子の周囲に存在する高融点金属の酸化物の粒子の固
体潤滑機能により、摺動面の凸部に働く剪断力が低減さ
れる結果、混合潤滑域から境界潤滑域まで広い範囲にわ
たつて摺動面の低摩擦化が実現する。分散相の表面の油
膜が完全に切れて摺動面が無潤滑状態になつても、高融
点金属の酸化物の粒子の固体潤滑により、摺動面の焼付
きや摩擦力の急激な増大が回避される。
面に油吸着機能を有する鉄（Fe）の化合物の粒子により
もたらされる油膜が切れた場合でも、鉄（Fe）の化合物
の粒子の周囲に存在する高融点金属の酸化物の粒子の固
体潤滑機能により、摺動面の凸部に働く剪断力が低減さ
れる結果、混合潤滑域から境界潤滑域まで広い範囲にわ
たつて摺動面の低摩擦化が実現する。分散相の表面の油
膜が完全に切れて摺動面が無潤滑状態になつても、高融
点金属の酸化物の粒子の固体潤滑により、摺動面の焼付
きや摩擦力の急激な増大が回避される。
【０００７】
【実施例】図１，２に示すように、本発明による低摩擦
セラミツクスは、柱状結晶をなす窒化珪素（Si3N4 ），
炭化珪素（SiC ），サイアロンなどの結晶粒子３と、粒
界相４にあつて結晶粒子を互いに結合する働きをする焼
結助剤が分解したガラス相９とから母相２が構成され
る。粒界相４には分散相１０が存在する。分散相１０に
はモリブデンなどの融点が１７００℃以上の高融点金属
（M ）の酸化物の粒子５ａと、鉄（Fe）の化合物（酸化
物，珪化物など）の粒子５ｂとが混在する複合相粒子５
と、鉄（Fe）の化合物相６と、アルミナ（Al2O3 ）、イ
ツトリア（Y2O3）などの焼結助剤が分解したガラス相９
とが存在する。
セラミツクスは、柱状結晶をなす窒化珪素（Si3N4 ），
炭化珪素（SiC ），サイアロンなどの結晶粒子３と、粒
界相４にあつて結晶粒子を互いに結合する働きをする焼
結助剤が分解したガラス相９とから母相２が構成され
る。粒界相４には分散相１０が存在する。分散相１０に
はモリブデンなどの融点が１７００℃以上の高融点金属
（M ）の酸化物の粒子５ａと、鉄（Fe）の化合物（酸化
物，珪化物など）の粒子５ｂとが混在する複合相粒子５
と、鉄（Fe）の化合物相６と、アルミナ（Al2O3 ）、イ
ツトリア（Y2O3）などの焼結助剤が分解したガラス相９
とが存在する。
【０００８】換言すれば、本発明による低摩擦セラミツ
クスは、窒化珪素（Si3N4 ）などの非酸化物セラミツク
スからなる結晶粒子３とガラス相９とから母相２が構成
され、粒界相４に高融点金属（M ）と鉄（Fe）と珪素
（Si）と酸素（O ）との各元素を含有され、かつ高融点
金属（M ）と鉄（Fe）とが１つの複合相粒子５の内部に
共存し、各高融点金属（M ）の濃度が平均元素濃度より
も高濃度の領域に複合相粒子５が分散しており、窒化珪
素（Si3N4 ）などの結晶粒子３の界面には焼結助剤を主
成分とする酸化物相ないしガラス相９が存在する。非酸
化物セラミツクスは窒化珪素（Si3N4 ），炭化珪素（Si
C ），サイアロンのいずれかである。高融点金属（M ）
はモリブデン（Mo），タングステン（W ），チタン（T
i）のいずれかであり、高融点金属（M ）の添加量は１
〜５０ wt.％である。鉄（Fe）の添加量は４酸化３鉄
（Fe3O4 ）に換算して０．５〜２０ wt.％である。
クスは、窒化珪素（Si3N4 ）などの非酸化物セラミツク
スからなる結晶粒子３とガラス相９とから母相２が構成
され、粒界相４に高融点金属（M ）と鉄（Fe）と珪素
（Si）と酸素（O ）との各元素を含有され、かつ高融点
金属（M ）と鉄（Fe）とが１つの複合相粒子５の内部に
共存し、各高融点金属（M ）の濃度が平均元素濃度より
も高濃度の領域に複合相粒子５が分散しており、窒化珪
素（Si3N4 ）などの結晶粒子３の界面には焼結助剤を主
成分とする酸化物相ないしガラス相９が存在する。非酸
化物セラミツクスは窒化珪素（Si3N4 ），炭化珪素（Si
C ），サイアロンのいずれかである。高融点金属（M ）
はモリブデン（Mo），タングステン（W ），チタン（T
i）のいずれかであり、高融点金属（M ）の添加量は１
〜５０ wt.％である。鉄（Fe）の添加量は４酸化３鉄
（Fe3O4 ）に換算して０．５〜２０ wt.％である。
【０００９】出発原料としてのモリブデン（Mo）などの
高融点金属（M ），鉄（Fe）（鉄の酸化物でもよい）は
単独で添加するが、焼成時において両者は反応して複合
相粒子５を形成する。この場合、複合相粒子５には高融
点金属（M ）５ａと鉄（Fe）５ｂが酸素（O ）と珪素
（Si）を伴つて互いに混合した状態のものと、鉄（Fe）
または鉄（Fe）の化合物を核として高融点金属（M ）ま
たは高融点金属（M ）の化合物が周囲に結合している状
態のものとが存在する。高融点金属（M ），鉄（Fe）の
内で反応しきれない過剰な鉄（Fe）または鉄（Fe）の化
合物６は、粒子として焼成後に母相２の内部に単独に存
在する。高融点金属（M ）が過剰な場合は、高融点金属
（M ）または高融点金属（M ）の化合物が、粒子として
焼成後に母相２の内部に単独に存在する。複合相粒子５
の表面近傍の酸素含有量は、複合相粒子５の内部の酸素
含有量よりも多い。ガラス相９は主として出発原料とし
てのアルミナ（Al2O3 ）、イツトリア（Y2O3）などの焼
結助剤が分解したものであり、アルミニウム（Al），イ
ツトリウム（Y ），珪素（Si），酸素（O ），窒素（N
）の内の少くとも１つを含有する。
高融点金属（M ），鉄（Fe）（鉄の酸化物でもよい）は
単独で添加するが、焼成時において両者は反応して複合
相粒子５を形成する。この場合、複合相粒子５には高融
点金属（M ）５ａと鉄（Fe）５ｂが酸素（O ）と珪素
（Si）を伴つて互いに混合した状態のものと、鉄（Fe）
または鉄（Fe）の化合物を核として高融点金属（M ）ま
たは高融点金属（M ）の化合物が周囲に結合している状
態のものとが存在する。高融点金属（M ），鉄（Fe）の
内で反応しきれない過剰な鉄（Fe）または鉄（Fe）の化
合物６は、粒子として焼成後に母相２の内部に単独に存
在する。高融点金属（M ）が過剰な場合は、高融点金属
（M ）または高融点金属（M ）の化合物が、粒子として
焼成後に母相２の内部に単独に存在する。複合相粒子５
の表面近傍の酸素含有量は、複合相粒子５の内部の酸素
含有量よりも多い。ガラス相９は主として出発原料とし
てのアルミナ（Al2O3 ）、イツトリア（Y2O3）などの焼
結助剤が分解したものであり、アルミニウム（Al），イ
ツトリウム（Y ），珪素（Si），酸素（O ），窒素（N
）の内の少くとも１つを含有する。
【００１０】本発明による低摩擦セラミツクスを製造す
るには、モリブデン（Mo）などの高融点金属（M ）と、
酸化鉄（Fe3O4 ）と、アルミナ（Al2O3 ），イツトリア
（Y2O3）などの焼結助剤との各粉末を、主成分のセラミ
ツクスである窒化珪素（Si3N 4 ）粉末または珪素（Si）
粉末に添加混合し、混合粉末から所要の成形体を成形す
る。成形体を温度１８００℃の窒素雰囲気中で焼成した
後、温度６００〜８００℃の酸素を含む雰囲気中で加熱
することにより、高融点金属（M ）を含む複合相粒子５
の一部または全部を酸化物に転化する。
るには、モリブデン（Mo）などの高融点金属（M ）と、
酸化鉄（Fe3O4 ）と、アルミナ（Al2O3 ），イツトリア
（Y2O3）などの焼結助剤との各粉末を、主成分のセラミ
ツクスである窒化珪素（Si3N 4 ）粉末または珪素（Si）
粉末に添加混合し、混合粉末から所要の成形体を成形す
る。成形体を温度１８００℃の窒素雰囲気中で焼成した
後、温度６００〜８００℃の酸素を含む雰囲気中で加熱
することにより、高融点金属（M ）を含む複合相粒子５
の一部または全部を酸化物に転化する。
【００１１】［実施例１］モリブデン（Mo），４酸３化
鉄（Fe3O4 ），アルミナ（Al2O3 ），イツトリア（Y
2O3），窒化珪素（Si3N4 ）の各粉末を混合してなる混
合物のスラリーから所定形状の成形体を成形した。次い
で、成形体を脱脂処理し、温度約１８００℃の窒素雰囲
気中で焼結した。得られた焼結体の表面を研磨し、平滑
にした後、温度６００〜８００℃の高温大気中にて酸化
処理を行い、窒化珪素（Si3N4 ）の母相２に生成した分
散相１０を強制的に酸化した。得られた低摩擦セラミツ
クス材料から平滑な板を作製し、また酸化処理しなかつ
た低摩擦セラミツクス材料から先端が半球状をなすピン
を作製した。上述の板とピンを試験片に用い、往復動試
験機により板の表面にピンを垂直に押し付けて往復動さ
せる摩擦試験を行つた。上述の摩擦試験はピンの押付荷
重と往復速度を種々変えて行つた。
鉄（Fe3O4 ），アルミナ（Al2O3 ），イツトリア（Y
2O3），窒化珪素（Si3N4 ）の各粉末を混合してなる混
合物のスラリーから所定形状の成形体を成形した。次い
で、成形体を脱脂処理し、温度約１８００℃の窒素雰囲
気中で焼結した。得られた焼結体の表面を研磨し、平滑
にした後、温度６００〜８００℃の高温大気中にて酸化
処理を行い、窒化珪素（Si3N4 ）の母相２に生成した分
散相１０を強制的に酸化した。得られた低摩擦セラミツ
クス材料から平滑な板を作製し、また酸化処理しなかつ
た低摩擦セラミツクス材料から先端が半球状をなすピン
を作製した。上述の板とピンを試験片に用い、往復動試
験機により板の表面にピンを垂直に押し付けて往復動さ
せる摩擦試験を行つた。上述の摩擦試験はピンの押付荷
重と往復速度を種々変えて行つた。
【００１２】比較材料として、アルミナ（Al2O3 ）とイ
ツトリア（Y2O3）を焼結助剤に用いた窒化ケイ素（Si3N
4 ）（比較例１）と４酸化３鉄（Fe3O4 ）を添加した窒
化ケイ素（Si3N4 ）（比較例２）とを用意し、同様の摩
擦試験をそれぞれ行つた。
ツトリア（Y2O3）を焼結助剤に用いた窒化ケイ素（Si3N
4 ）（比較例１）と４酸化３鉄（Fe3O4 ）を添加した窒
化ケイ素（Si3N4 ）（比較例２）とを用意し、同様の摩
擦試験をそれぞれ行つた。
【００１３】図３に上述の摩擦試験の結果を示すよう
に、本発明による低摩擦セラミツクス材料は従来の材料
（比較例１，２）に比べて、ストライベツク（STREIBEC
K ）因子の値［（粘度・速度／荷重）の対数値］が小さ
くなる範囲で、摩擦係数が大幅に低減していることが分
つた。図４，５に示すように、本発明による低摩擦セラ
ミツクス材料の４点曲げ強度は９００ＭＰａであつた。
に、本発明による低摩擦セラミツクス材料は従来の材料
（比較例１，２）に比べて、ストライベツク（STREIBEC
K ）因子の値［（粘度・速度／荷重）の対数値］が小さ
くなる範囲で、摩擦係数が大幅に低減していることが分
つた。図４，５に示すように、本発明による低摩擦セラ
ミツクス材料の４点曲げ強度は９００ＭＰａであつた。
【００１４】本発明による低摩擦セラミツクス材料と従
来の材料（比較例１，２）とを用いてシリンダライナと
ピストンリングをそれぞれ製作し、これらを実際の内燃
機関に組み込み、運転試験を行い、低粘度の潤滑油を使
用した場合の摩擦損失を測定した。その結果、従来の材
料（比較例１，２）からなるシリンダライナとピストン
リングを組み込んだ内燃機関の場合には、摩擦力が大幅
に上昇し、焼付きが生じたのに対して、本発明による低
摩擦セラミツクス材料からなるシリンダライナとピスト
ンリングを組み込んだ内燃機関の場合には、摩擦損失が
少なく、焼付きが生じることもなく、円滑な運転が得ら
れた。
来の材料（比較例１，２）とを用いてシリンダライナと
ピストンリングをそれぞれ製作し、これらを実際の内燃
機関に組み込み、運転試験を行い、低粘度の潤滑油を使
用した場合の摩擦損失を測定した。その結果、従来の材
料（比較例１，２）からなるシリンダライナとピストン
リングを組み込んだ内燃機関の場合には、摩擦力が大幅
に上昇し、焼付きが生じたのに対して、本発明による低
摩擦セラミツクス材料からなるシリンダライナとピスト
ンリングを組み込んだ内燃機関の場合には、摩擦損失が
少なく、焼付きが生じることもなく、円滑な運転が得ら
れた。
【００１５】なお、使用するモリブデン（Mo）などの高
融点金属（M ）の粉末については、強度の低下を防止
し、平滑な研磨面（摺動面）を得るために、粒径が１０
μｍ以下の微細な粉末を用いるのが望ましい。図４に示
すように、モリブデン（Mo）の添加量は約１ wt.％また
はそれ以下でも、低摩擦性の効果を発現する。しかし、
モリブデン（Mo）の添加量が５０ wt.％を超えると強度
が低下するので、モリブデン（Mo）の適正な添加量は１
〜５０ wt.％である。また、図５に示すように、酸化鉄
（Fe3O4 ）についても同様の理由から、酸化鉄（Fe3O
4 ）の適正な添加量は０．５〜２０ wt.％である。
融点金属（M ）の粉末については、強度の低下を防止
し、平滑な研磨面（摺動面）を得るために、粒径が１０
μｍ以下の微細な粉末を用いるのが望ましい。図４に示
すように、モリブデン（Mo）の添加量は約１ wt.％また
はそれ以下でも、低摩擦性の効果を発現する。しかし、
モリブデン（Mo）の添加量が５０ wt.％を超えると強度
が低下するので、モリブデン（Mo）の適正な添加量は１
〜５０ wt.％である。また、図５に示すように、酸化鉄
（Fe3O4 ）についても同様の理由から、酸化鉄（Fe3O
4 ）の適正な添加量は０．５〜２０ wt.％である。
【００１６】［実施例２］チタン（Ti），４酸化３鉄
（Fe3O4 ），アルミナ（Al2O3 ），イツトリア（Y
2O3），窒化珪素（Si3N4 ）の各粉末を混合してなる混
合物のスラリーから所定形状の成形体を成形した。次い
で、成形体を脱脂処理し、温度約１８００℃の窒素雰囲
気中で焼結した。得られた焼結体の表面を研磨し、平滑
にした後、温度６００〜８００℃の高温大気中にて酸化
処理を行い、窒化珪素（Si3N4 ）の母相２に生成した分
散相１０を強制的に酸化した。得られた低摩擦セラミツ
クス材料から板を作製し、また酸化処理しなかつた材料
からピンを作製した。上述の板とピンを試験片に用い、
往復動試験機により板の表面にピンを垂直に押し付けて
往復動させる摩擦試験を行つた。上述の摩擦試験はピン
の押付荷重と往復速度を種々変えて行つた。上述の摩擦
試験でも、実施例１と同様の結果が得られた。本実施例
による低摩擦セラミツクス材料の４点曲げ強度は８８０
ＭＰａであつた。
（Fe3O4 ），アルミナ（Al2O3 ），イツトリア（Y
2O3），窒化珪素（Si3N4 ）の各粉末を混合してなる混
合物のスラリーから所定形状の成形体を成形した。次い
で、成形体を脱脂処理し、温度約１８００℃の窒素雰囲
気中で焼結した。得られた焼結体の表面を研磨し、平滑
にした後、温度６００〜８００℃の高温大気中にて酸化
処理を行い、窒化珪素（Si3N4 ）の母相２に生成した分
散相１０を強制的に酸化した。得られた低摩擦セラミツ
クス材料から板を作製し、また酸化処理しなかつた材料
からピンを作製した。上述の板とピンを試験片に用い、
往復動試験機により板の表面にピンを垂直に押し付けて
往復動させる摩擦試験を行つた。上述の摩擦試験はピン
の押付荷重と往復速度を種々変えて行つた。上述の摩擦
試験でも、実施例１と同様の結果が得られた。本実施例
による低摩擦セラミツクス材料の４点曲げ強度は８８０
ＭＰａであつた。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上述のように、非酸化物セラミ
ツクスの結晶粒子からなる母相中に、融点が１７００℃
以上の高融点金属（これをM とする）と鉄（Fe）と珪素
（Si）と酸素（O ）との各元素を含有し、かつ前記鉄
（Fe）と酸化しやすい前記高融点金属（M ）とが１つの
粒子の内部に共存した複合相粒子が分散しているととも
に、前記結晶粒子の界面にはガラス相が存在しているの
で、油吸着機能を有する鉄化合物相つまり鉄（Fe）の化
合物の粒子によりもたらされる油膜が切れた場合でも、
高融点金属の酸化物の複合相粒子の固体潤滑機能によ
り、摺動面の凸部に働く剪断力が低減される結果、混合
潤滑域から境界潤滑域まで広い範囲にわたつて摺動面の
低摩擦化が実現する。また、油膜が完全に切れて摺動面
が無潤滑状態になつても、高融点金属の酸化物の複合相
粒子の固体潤滑により、摺動面の焼付きや摩擦力の急激
な増大が回避される。
ツクスの結晶粒子からなる母相中に、融点が１７００℃
以上の高融点金属（これをM とする）と鉄（Fe）と珪素
（Si）と酸素（O ）との各元素を含有し、かつ前記鉄
（Fe）と酸化しやすい前記高融点金属（M ）とが１つの
粒子の内部に共存した複合相粒子が分散しているととも
に、前記結晶粒子の界面にはガラス相が存在しているの
で、油吸着機能を有する鉄化合物相つまり鉄（Fe）の化
合物の粒子によりもたらされる油膜が切れた場合でも、
高融点金属の酸化物の複合相粒子の固体潤滑機能によ
り、摺動面の凸部に働く剪断力が低減される結果、混合
潤滑域から境界潤滑域まで広い範囲にわたつて摺動面の
低摩擦化が実現する。また、油膜が完全に切れて摺動面
が無潤滑状態になつても、高融点金属の酸化物の複合相
粒子の固体潤滑により、摺動面の焼付きや摩擦力の急激
な増大が回避される。
【図１】本発明に係る低摩擦セラミツクスの組織を模式
的に示す断面図である。
的に示す断面図である。
【図２】同低摩擦セラミツクスの正面断面図である。
【図３】同低摩擦セラミツクスの摩擦特性を表す線図で
ある。
ある。
【図４】同低摩擦セラミツクスのモリブデンの添加量と
摩擦係数、強度との関係を表す線図である。
摩擦係数、強度との関係を表す線図である。
【図５】同低摩擦セラミツクスの４酸化３鉄の添加量と
摩擦係数、強度との関係を表す線図である。
摩擦係数、強度との関係を表す線図である。
２：母相 ３：窒化珪素結晶粒子 ４：粒界相 ５：モ
リブデンと鉄の複合相粒子 ６：鉄化合物相 ９：ガラ
ス相 １０：分散相
リブデンと鉄の複合相粒子 ６：鉄化合物相 ９：ガラ
ス相 １０：分散相
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ１６Ｊ 9/28 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０２Ｋ 10/04 ３０２Ｌ Ｆターム(参考） 3G024 AA25 AA26 AA27 FA07 GA08 HA01 HA08 HA10 HA11 3J044 AA12 BA05 BC06 BC12 DA09 EA10 4G001 BA01 BA03 BA09 BA22 BA32 BA52 BA61 BA62 BB01 BB03 BB09 BB12 BB13 BB22 BB32 BB48 BB52 BB61 BB73 BC16 BC54 BC57 BD12 BE13 BE26
Claims (11)
- 【請求項１】非酸化物セラミツクスの結晶粒子からなる
母相中に、融点が１７００℃以上の高融点金属（これを
M とする）と鉄（Fe）と珪素（Si）と酸素（O ）との各
元素を含有し、かつ前記鉄（Fe）と酸化しやすい前記高
融点金属（M ）とが１つの粒子の内部に共存した複合相
粒子が分散しているとともに、前記結晶粒子の界面には
ガラス相が存在していることを特徴とする低摩擦セラミ
ツクス。 - 【請求項２】前記複合相粒子の内表面近傍に存在する粒
子の酸素含有量が、前記複合相粒子の内部に存在する粒
子の酸素含有量よりも多い、請求項１に記載の低摩擦セ
ラミツクス。 - 【請求項３】前記高融点金属（M ）がモリブデン（M
o），タングステン（W ），チタン（Ti）のいずれかで
ある、請求項１に記載の低摩擦セラミツクス。 - 【請求項４】前記高融点金属（M ）の添加量が１〜５０
wt.％である、請求項１に記載のセラミツクス。 - 【請求項５】前記鉄（Fe）の添加量が酸化鉄（Fe3O4 ）
に換算して０．５〜２０ wt.％である、請求項１に記載
の低摩擦セラミツクス。 - 【請求項６】前記非酸化物セラミツクスが窒化珪素（Si
3N4 ），炭化珪素（SiC ），サイアロンのいずれかであ
る、請求項１に記載の低摩擦セラミツクス。 - 【請求項７】前記ガラス相はアルミニウム（Al），イツ
トリウム（Y ），珪素（Si），酸素（O ），窒素（N ）
の内の少くとも１つを含有する、請求項１に記載の低摩
擦セラミツクス。 - 【請求項８】融点が１７００℃以上の高融点金属（M ）
と酸化鉄（Fe3O4 ）と焼結助剤との各粉末を、主成分で
ある非酸化物セラミツクス粉末に添加してなる混合粉末
から成形体を成形し、該成形体を窒素（N ）雰囲気中で
焼成して母相となる部分を形成した後、得られた焼成体
を酸素（O ）を含む雰囲気中で加熱することにより、前
記高融点金属（M ）を含む母相内に分散する複合相粒子
（化合物相）の一部または全部を、母相との酸化しやす
さの違いを利用して選択的に酸化物に転化させることを
特徴とする低摩擦セラミツクスの製造方法。 - 【請求項９】前記高融点金属がモリブデン（Mo），タン
グステン（W ），チタン（Ti）のいずれかである、請求
項８に記載の低摩擦セラミツクスの製造方法。 - 【請求項１０】前記焼結助剤はアルミナ（Al2O3 ）とイ
ツトリア（Y2O3）である、請求項８に記載の低摩擦セラ
ミツクスの製造方法。 - 【請求項１１】前記非酸化物セラミツクスが窒化珪素
（Si3N4 ）または珪素（Si）の結晶粒子，炭化珪素（Si
C ），サイアロンのいずれかである、請求項８に記載の
低摩擦セラミツクス。
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| JP2008137844A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Nippon Steel Corp | 高耐食性、耐熱衝撃性、難付着性セラミックス |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28739199A patent/JP4178691B2/ja not_active Expired - Fee Related
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