JP2001254741A - カーボン軸受材 - Google Patents
カーボン軸受材Info
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- JP2001254741A JP2001254741A JP2000073958A JP2000073958A JP2001254741A JP 2001254741 A JP2001254741 A JP 2001254741A JP 2000073958 A JP2000073958 A JP 2000073958A JP 2000073958 A JP2000073958 A JP 2000073958A JP 2001254741 A JP2001254741 A JP 2001254741A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属含浸をせずに強度が強く、かつ摩耗量の
少ないカーボン軸受材を提供する。 【解決手段】 平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む
骨材、固体潤滑材及び結合剤を含有したカーボン材を用
いてなるカーボン軸受材。
少ないカーボン軸受材を提供する。 【解決手段】 平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む
骨材、固体潤滑材及び結合剤を含有したカーボン材を用
いてなるカーボン軸受材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種ポンプの軸受
部に使用されるカーボン軸受材に関する。
部に使用されるカーボン軸受材に関する。
【０００２】従来のカーボン軸受材は、例えば（石川敏
功、長沖徹）著、近代編集者発行の「新炭素工業」など
に示されるように、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラ
ック、コークス等の骨材の一種以上と、タールピッチ、
コールタール等の結合剤の一種以上を適宜配合し、これ
らを混練機に投入し、２００〜３００℃の温度で混練す
る。
功、長沖徹）著、近代編集者発行の「新炭素工業」など
に示されるように、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラ
ック、コークス等の骨材の一種以上と、タールピッチ、
コールタール等の結合剤の一種以上を適宜配合し、これ
らを混練機に投入し、２００〜３００℃の温度で混練す
る。
【０００３】次に、混練物を室温まで冷却した後、平均
粒径が２０〜３０μｍに粉砕し、次いで６９〜１４７MP
aの圧力で成形、８００〜１０００℃の還元雰囲気中で
焼成し、さらにこの焼成品に金属含浸を行う。金属含浸
は、温度４００〜５００℃、減圧真空度−０．０５〜−
０．１MPaの条件で溶融鉛槽に上記の焼成品を浸漬した
後、０．４９〜９．８MPaまで加圧して、焼成品に有す
る気孔に鉛を含浸させる。この後溶融鉛槽から引き上げ
て冷却し、大気圧に戻して含浸を完了し、カーボン材と
している。このカーボン材を機械加工して軸受に供して
いる。
粒径が２０〜３０μｍに粉砕し、次いで６９〜１４７MP
aの圧力で成形、８００〜１０００℃の還元雰囲気中で
焼成し、さらにこの焼成品に金属含浸を行う。金属含浸
は、温度４００〜５００℃、減圧真空度−０．０５〜−
０．１MPaの条件で溶融鉛槽に上記の焼成品を浸漬した
後、０．４９〜９．８MPaまで加圧して、焼成品に有す
る気孔に鉛を含浸させる。この後溶融鉛槽から引き上げ
て冷却し、大気圧に戻して含浸を完了し、カーボン材と
している。このカーボン材を機械加工して軸受に供して
いる。
【０００４】しかしながら従来のカーボン軸受材では、
重金属である鉛は環境汚染が心配され、廃棄品の市場か
らの回収が必要となり、そのためコストアップにつなが
る問題点があった。
重金属である鉛は環境汚染が心配され、廃棄品の市場か
らの回収が必要となり、そのためコストアップにつなが
る問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】請求項１、２及び３記
載の発明は、金属含浸をせずに強度が強く、かつ摩耗量
の少ないカーボン軸受材を提供するものである。
載の発明は、金属含浸をせずに強度が強く、かつ摩耗量
の少ないカーボン軸受材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒径が１
５μｍ以下の黒鉛粉を含む骨材、固体潤滑材及び結合剤
を含有したカーボン材を用いてなるカーボン軸受材に関
する。また、本発明は、カーボン材が、空気圧力０．４
９MPaにおける空気透過量が１０cc/cm2/min以下である
カーボン軸受材に関する。さらに、本発明は、平均粒径
が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む骨材４０〜５０重量％、
固体潤滑材１〜５重量％及び結合剤４５〜５９重量％を
含有してなる上記のカーボン軸受材に関する。
５μｍ以下の黒鉛粉を含む骨材、固体潤滑材及び結合剤
を含有したカーボン材を用いてなるカーボン軸受材に関
する。また、本発明は、カーボン材が、空気圧力０．４
９MPaにおける空気透過量が１０cc/cm2/min以下である
カーボン軸受材に関する。さらに、本発明は、平均粒径
が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む骨材４０〜５０重量％、
固体潤滑材１〜５重量％及び結合剤４５〜５９重量％を
含有してなる上記のカーボン軸受材に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明において、骨材に用いられ
る黒鉛粉は、平均粒径が１５μｍ以下、好ましくは８〜
１２μｍの範囲とされ、１５μｍを越えると空気透過量
が増加して摺動特性が悪くなる。平均粒径が小さい場
合、特に８μｍ未満になると焼成中に割れる傾向があ
る。なお骨材中に含まれる黒鉛粉の含有量については特
に制限はないが、骨材に対して４０重量％以上であるこ
とが好ましく、６０〜１００重量％であることがさらに
好ましい。なお、平均粒径は、レーザー式の粒度計、例
えばフランスのＣＩＬＡＳ（シーラス）社製の粒度計、
型式７１５を用いて測定することができる。
る黒鉛粉は、平均粒径が１５μｍ以下、好ましくは８〜
１２μｍの範囲とされ、１５μｍを越えると空気透過量
が増加して摺動特性が悪くなる。平均粒径が小さい場
合、特に８μｍ未満になると焼成中に割れる傾向があ
る。なお骨材中に含まれる黒鉛粉の含有量については特
に制限はないが、骨材に対して４０重量％以上であるこ
とが好ましく、６０〜１００重量％であることがさらに
好ましい。なお、平均粒径は、レーザー式の粒度計、例
えばフランスのＣＩＬＡＳ（シーラス）社製の粒度計、
型式７１５を用いて測定することができる。
【０００８】本発明になるカーボン軸受材に用いられる
カーボン材は、空気圧力０．４９MPaにおける空気透過
量が１０cc/cm2/min以下が好ましく、５cc/cm2/min以下
がより好ましく、２cc/cm2/min以下（０も含む）がさら
に好ましく、１０cc/cm2/minを越えるカーボン材を用い
ると摺動時に油膜が保持できず摺動特性を確保できない
傾向がある。
カーボン材は、空気圧力０．４９MPaにおける空気透過
量が１０cc/cm2/min以下が好ましく、５cc/cm2/min以下
がより好ましく、２cc/cm2/min以下（０も含む）がさら
に好ましく、１０cc/cm2/minを越えるカーボン材を用い
ると摺動時に油膜が保持できず摺動特性を確保できない
傾向がある。
【０００９】空気透過量は、２５×２５×５mmのサンプ
ル（試験片）に空気透過面積が３１４mm2で、これに
０．４９MPaの空気圧を加えて測定することができる。
測定される空気透過量の単位は、cc/cm2/minであるが、
これは１cm2の面積当たりで、１分間に透過する空気体
積（cc）を意味する。
ル（試験片）に空気透過面積が３１４mm2で、これに
０．４９MPaの空気圧を加えて測定することができる。
測定される空気透過量の単位は、cc/cm2/minであるが、
これは１cm2の面積当たりで、１分間に透過する空気体
積（cc）を意味する。
【００１０】また、本発明になるカーボン軸受材は、前
記に示す条件の他に平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を
含む骨材、固体潤滑材及び結合剤を含有することが必要
とされる。骨材の含有量はカーボン軸受材に対して４０
〜５０重量％であることが好ましく、４２〜４８重量％
であることがさらに好ましい。５０重量％を越えると緻
密性が損なわれる傾向があり、４０重量％未満であると
摺動性が損なわれる傾向がある。
記に示す条件の他に平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を
含む骨材、固体潤滑材及び結合剤を含有することが必要
とされる。骨材の含有量はカーボン軸受材に対して４０
〜５０重量％であることが好ましく、４２〜４８重量％
であることがさらに好ましい。５０重量％を越えると緻
密性が損なわれる傾向があり、４０重量％未満であると
摺動性が損なわれる傾向がある。
【００１１】固体潤滑材の含有量はカーボン軸受材に対
して１〜５重量％であることが好ましく、１〜３重量％
であることがさらに好ましい。５重量％を越えると機械
的強度が低下する傾向があり、１重量％未満であると摺
動性が損なわれる傾向がある。また結合剤の含有量はカ
ーボン軸受材に対して４５〜５９重量％であることが好
ましく、４９〜５７重量％であることがさらに好まし
い。５９重量％を越えると焼成中に割れる傾向があり、
４５重量％未満であると機械的強度が低下する傾向があ
る。
して１〜５重量％であることが好ましく、１〜３重量％
であることがさらに好ましい。５重量％を越えると機械
的強度が低下する傾向があり、１重量％未満であると摺
動性が損なわれる傾向がある。また結合剤の含有量はカ
ーボン軸受材に対して４５〜５９重量％であることが好
ましく、４９〜５７重量％であることがさらに好まし
い。５９重量％を越えると焼成中に割れる傾向があり、
４５重量％未満であると機械的強度が低下する傾向があ
る。
【００１２】本発明になるカーボン軸受材を製造するた
めの原料としては、油煙、平均粒径が１５μｍ以下の黒
鉛粉等を骨材として使用し、それに固体潤滑材としてタ
ルク、二硫化モリブデン等を使用し、さらに結合剤とし
てタールピッチ、コールタール等が使用される。
めの原料としては、油煙、平均粒径が１５μｍ以下の黒
鉛粉等を骨材として使用し、それに固体潤滑材としてタ
ルク、二硫化モリブデン等を使用し、さらに結合剤とし
てタールピッチ、コールタール等が使用される。
【００１３】本発明になるカーボン軸受材は、前記各原
料を用い、加熱混練、粉砕、成形した後、焼成すること
により得ることができる。加熱混練は、双腕型ニーダー
などを用いて、各原料を好ましくは２３０〜２７０℃の
温度で混練する。混練温度が高いと機械的強度が低下す
る傾向があり、低いと混練時間が長くなる傾向がある。
なお混練時間については、混練物の量、骨材、結合剤の
配合割合により変化するので、その都度適宜選定する。
料を用い、加熱混練、粉砕、成形した後、焼成すること
により得ることができる。加熱混練は、双腕型ニーダー
などを用いて、各原料を好ましくは２３０〜２７０℃の
温度で混練する。混練温度が高いと機械的強度が低下す
る傾向があり、低いと混練時間が長くなる傾向がある。
なお混練時間については、混練物の量、骨材、結合剤の
配合割合により変化するので、その都度適宜選定する。
【００１４】粉砕は、加熱混練で得られたものを、各種
粉砕機を用いて、平均粒径が２０〜３０μｍになるよう
に粉砕することにより行われる。平均粒径が大きいと緻
密性が損なわれる傾向があり、小さいと機械的強度が低
下する傾向がある。成形は、粉砕して得られた粉体を、
ブロック状に金型プレスなどの方法でふ形することによ
り行われる。成形圧力は、６９〜１４７MPaが好まし
い。成形圧力が低いと機械的強度が低下する傾向があ
り、高いと焼成中に割れる傾向がある。
粉砕機を用いて、平均粒径が２０〜３０μｍになるよう
に粉砕することにより行われる。平均粒径が大きいと緻
密性が損なわれる傾向があり、小さいと機械的強度が低
下する傾向がある。成形は、粉砕して得られた粉体を、
ブロック状に金型プレスなどの方法でふ形することによ
り行われる。成形圧力は、６９〜１４７MPaが好まし
い。成形圧力が低いと機械的強度が低下する傾向があ
り、高いと焼成中に割れる傾向がある。
【００１５】上記により得られた成形品を焼成する。焼
成は、還元雰囲気下で、好ましくは８００〜１０００℃
に昇温して行うことができる。焼成時間は、３００〜５
００時間が好ましい。還元雰囲気下で焼成する方法とし
ては、成形品のまわりに炭素粉などを詰めて焼成するな
どの方法がある。このようにして得られたカーボン軸受
材を所望の形状の軸受に機械加工することができる。
成は、還元雰囲気下で、好ましくは８００〜１０００℃
に昇温して行うことができる。焼成時間は、３００〜５
００時間が好ましい。還元雰囲気下で焼成する方法とし
ては、成形品のまわりに炭素粉などを詰めて焼成するな
どの方法がある。このようにして得られたカーボン軸受
材を所望の形状の軸受に機械加工することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例１ 骨材として、平均粒径が１０μｍの自家製人造黒鉛粉４
３重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４５重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
３重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４５重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
【００１７】この後、上記の混練物を、平均粒径２５μ
ｍに粉砕した。この粉砕粉を寸法が１５０×２５０×５
０mmの金型に入れ、成形圧力１２３MPaで成形した。得
られた成形品を、還元雰囲気下で１０００℃まで４００
時間かけて昇温した後、冷却しカーボン軸受材を得た。
得られたカーボン軸受材について物理特性を測定した。
その測定結果を表１に示す。また油中摩耗試験の結果も
合わせて表１に示す。
ｍに粉砕した。この粉砕粉を寸法が１５０×２５０×５
０mmの金型に入れ、成形圧力１２３MPaで成形した。得
られた成形品を、還元雰囲気下で１０００℃まで４００
時間かけて昇温した後、冷却しカーボン軸受材を得た。
得られたカーボン軸受材について物理特性を測定した。
その測定結果を表１に示す。また油中摩耗試験の結果も
合わせて表１に示す。
【００１８】実施例２ 骨材として、平均粒径が１０μｍの自家製人造黒鉛粉２
０重量％及び平均粒径が０．０１μｍの自家製油煙２０
重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン１
重量％及びタルク１重量％並びに結合剤としてタールピ
ッチ（川崎製鉄(株)製、商品名ＰＫＬ）４８重量％及び
コールタール１０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用
いて温度２５０℃で５時間加熱混練した。
０重量％及び平均粒径が０．０１μｍの自家製油煙２０
重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン１
重量％及びタルク１重量％並びに結合剤としてタールピ
ッチ（川崎製鉄(株)製、商品名ＰＫＬ）４８重量％及び
コールタール１０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用
いて温度２５０℃で５時間加熱混練した。
【００１９】以下実施例１と同様の工程を経てカーボン
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
【００２０】実施例３ 骨材として、平均粒径が１３μｍの自家製人造黒鉛粉４
５重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４３重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
５重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４３重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
【００２１】以下実施例１と同様の工程を経てカーボン
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
【００２２】比較例１ 骨材として、平均粒径が２０μｍの自家製人造黒鉛粉４
８重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４０重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
８重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４０重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
【００２３】以下実施例１と同様の工程を経てカーボン
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
【００２４】比較例２ 骨材として、平均粒径が１０μｍの自家製人造黒鉛粉３
５重量％及び平均粒径が０．０１μｍの自家製油煙１０
重量％に、結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）４５重量％及びコールタール１０重
量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
５時間加熱混練した。
５重量％及び平均粒径が０．０１μｍの自家製油煙１０
重量％に、結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）４５重量％及びコールタール１０重
量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
５時間加熱混練した。
【００２５】以下実施例１と同様の工程を経てカーボン
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
【００２６】比較例３ 骨材として、平均粒径が１７μｍの自家製人造黒鉛粉４
７重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４１重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
７重量％に、固体潤滑材として市販の二硫化モリブデン
２重量％並びに結合剤としてタールピッチ（川崎製鉄
(株)製、商品名ＰＫＬ）４１重量％及びコールタール１
０重量％を配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０
℃で５時間加熱混練した。
【００２７】以下実施例１と同様の工程を経てカーボン
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
軸受材を得た。得られたカーボン軸受材について物理特
性を測定した。その測定結果を表１に示す。また油中摩
耗試験の結果も合わせて表１に示す。
【００２８】なお、空気透過量の測定は、寸法が２５×
２５×５mmの試験片に、空気透過面積が３１４mm2で
０．４９MPaの空気圧を加えて測定した。また油中摩耗
試験は、５×１５×２０mmの試験片（摺動面５×１５m
m）を寸法が１００mm（φ）の回転するリング（材質Ｓ
ＵＳ３０４）上で摺動させ、周速が１m/s、面圧が０．
９８MPaの条件で１００時間の試験を行い、試験片の寸
法変化を摩耗量として測定した。
２５×５mmの試験片に、空気透過面積が３１４mm2で
０．４９MPaの空気圧を加えて測定した。また油中摩耗
試験は、５×１５×２０mmの試験片（摺動面５×１５m
m）を寸法が１００mm（φ）の回転するリング（材質Ｓ
ＵＳ３０４）上で摺動させ、周速が１m/s、面圧が０．
９８MPaの条件で１００時間の試験を行い、試験片の寸
法変化を摩耗量として測定した。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１に示されるように、実施例１、２及び
３のカーボン軸受材は、比較例１、２及び３のカーボン
軸受材に比較して空気透過量が小さく、また摩耗量も少
なく、カーボン軸受材として適していることが確認され
た。
３のカーボン軸受材は、比較例１、２及び３のカーボン
軸受材に比較して空気透過量が小さく、また摩耗量も少
なく、カーボン軸受材として適していることが確認され
た。
【００３１】
【発明の効果】請求項１、２及び３記載のカーボン軸受
材は、金属含浸をせずに強度が強く、かつ摩耗量の少な
く、工業的に極めて好適である。
材は、金属含浸をせずに強度が強く、かつ摩耗量の少な
く、工業的に極めて好適である。
Claims (3)
- 【請求項１】 平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む
骨材、固体潤滑材及び結合剤を含有したカーボン材を用
いてなるカーボン軸受材。 - 【請求項２】 カーボン材が、空気圧力０．４９MPaに
おける空気透過量が１０cc/cm2/min以下である請求項１
記載のカーボン軸受材。 - 【請求項３】 平均粒径が１５μｍ以下の黒鉛粉を含む
骨材４０〜５０重量％、固体潤滑材１〜５重量％及び結
合剤４５〜５９重量％を含有してなる請求項１又は２記
載のカーボン軸受材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073958A JP2001254741A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | カーボン軸受材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073958A JP2001254741A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | カーボン軸受材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001254741A true JP2001254741A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18592096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000073958A Pending JP2001254741A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | カーボン軸受材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001254741A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452675A (en) * | 1987-08-25 | 1989-02-28 | Toshiba Ceramics Co | Carbon material |
| JPH0826709A (ja) * | 1994-07-13 | 1996-01-30 | Toyo Tanso Kk | 炭素材の製造方法 |
| JPH11228230A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-24 | Hitachi Chem Co Ltd | カーボン摺動材の製造方法 |
| JP2000072549A (ja) * | 1998-09-03 | 2000-03-07 | Hitachi Chem Co Ltd | カーボン摺動材とその製造方法 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000073958A patent/JP2001254741A/ja active Pending
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