JP2525161B2 - Glass-like carbon composite material and method for producing the same - Google Patents

Glass-like carbon composite material and method for producing the same

Info

Publication number
JP2525161B2
JP2525161B2 JP61268444A JP26844486A JP2525161B2 JP 2525161 B2 JP2525161 B2 JP 2525161B2 JP 61268444 A JP61268444 A JP 61268444A JP 26844486 A JP26844486 A JP 26844486A JP 2525161 B2 JP2525161 B2 JP 2525161B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrafine particles
glassy carbon
composite material
ultrafine
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61268444A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63123862A (en
Inventor
通秀 山内
弘之 永森
正信 若狭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP61268444A priority Critical patent/JP2525161B2/en
Priority to EP87115634A priority patent/EP0267476B1/en
Priority to DE8787115634T priority patent/DE3780912T2/en
Priority to DE3752037T priority patent/DE3752037T2/en
Priority to EP91111185A priority patent/EP0457366B1/en
Priority to US07119002 priority patent/US4958998B1/en
Publication of JPS63123862A publication Critical patent/JPS63123862A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2525161B2 publication Critical patent/JP2525161B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス状カーボン複合材料に関する。さらに
詳しくは、ガラス状カーボンを主成分とし、耐摩耗性が
高く摩擦係数の小さい、精密加工部品の素材として優れ
た複合材料に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glassy carbon composite material. More specifically, the present invention relates to a composite material containing glassy carbon as a main component and having high wear resistance and a small friction coefficient, which is excellent as a material for precision processed parts.

〔概 要〕 本発明は、ガラス状カーボンを主成分とする複合材料
において、 特定のセラミックス超微粒子を補強成分として混合す
ることにより、 摺接する相手材との摩擦抵抗が少なく、相手材を損傷
させず、自身の耐摩耗性および耐久性が優れたガラス状
カーボン複合材料を提供するものである。
[Summary] The present invention, in a composite material containing glassy carbon as a main component, by mixing specific ceramic ultrafine particles as a reinforcing component, the friction resistance with the mating material in sliding contact is small and the mating material is damaged. In addition, the present invention provides a glassy carbon composite material having excellent wear resistance and durability.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、磁性層を有するシートやフィルム等、あるいは
紙を記録媒体に用いて記録再生を行うための種々の装置
が市販されている。これらの記録再生装置には、常時ま
たは一時的に記録媒体に相対して摺接する部品が多数含
まれている。この種の部品としては、フレキシブルディ
スクのヘッドスライダ、ハードディスクの浮上スライ
ダ、感熱式印刷ヘッド、磁気ヘッド等がある。これらの
部品は、耐久性に優れ、しかもその部品と相対的に摺接
する記録媒体を損傷させない特性が要求される。また、
これらの部品、特に磁気ヘッドでは、数ミクロンないし
数十ミクロンの超精密加工が必要であり、素材の精密加
工特性が要求される。
At present, various devices for recording and reproducing by using a sheet or film having a magnetic layer or paper as a recording medium are commercially available. These recording / reproducing devices include a large number of components that constantly or temporarily slide in contact with a recording medium. Examples of this type of component include a flexible disk head slider, a hard disk flying slider, a thermal printing head, and a magnetic head. These parts are required to have characteristics of excellent durability and not damaging a recording medium which is in sliding contact with the parts. Also,
These parts, especially magnetic heads, require ultra-precision machining of several microns to several tens of microns, and require precise machining characteristics of the material.

このような部品の材質として、二酸化ケイ素、アルミ
ナ、炭化ケイ素、硬質ガラス、アルミナ系セラミック
ス、フェライト、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウ
ム等が一般に使用されている。しかし、これらの材料は
精密部品に適しているが、硬度が高く記録媒体との摺動
性が悪いため、記録媒体を損傷させる可能性がある。
As materials for such components, silicon dioxide, alumina, silicon carbide, hard glass, alumina-based ceramics, ferrite, calcium titanate, barium titanate, and the like are generally used. However, these materials are suitable for precision parts, but have high hardness and poor slidability with the recording medium, and thus may damage the recording medium.

また、極めて摺動性のよい材料として黒鉛材料が知ら
れているが、摩耗性が大きく、長期間にわたり安定した
同一形状に保持することが困難である。また、構成粒の
ために十分な緻密さを得ることができず、精密部品とし
ての使用には適していない。
A graphite material is known as a material having extremely good slidability, but has a high abrasion property, and it is difficult to maintain a stable shape over a long period of time. In addition, sufficient densities cannot be obtained due to the constituent particles, and thus they are not suitable for use as precision parts.

そこで本発明者らは、上記欠点を解決するため種々検
討を行い、ガラス状カーボンが上記欠点を解決すること
を見出して先に出願した。この出願は、特開昭59−8432
5号公報および特開昭59−144019号公報として公開され
ている。
Therefore, the present inventors have conducted various studies in order to solve the above-mentioned drawbacks, and have found that glassy carbon can solve the above-mentioned drawbacks, and filed a patent application earlier. This application is disclosed in JP-A-59-8432.
It is disclosed as Japanese Patent Laid-Open No. 5 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-144019.

ガラス状カーボンは適度の減摩性をもつ材料であり、
相手材と摺動するときに、この相手材が損傷するまえに
ガラス状カーボン自身が先に摩耗する性質をもつ。
Glassy carbon is a material with moderate lubricity,
When sliding with a mating material, the glassy carbon itself has a property of being worn first before the mating material is damaged.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、さらに試験を行った結果、ガラス状カーボン
だけでは相手材の表面の粗さや硬度により耐摩耗性が不
十分となる場合があることがわかった。
However, as a result of further tests, it was found that the glass-like carbon alone may cause insufficient wear resistance due to the roughness and hardness of the surface of the mating material.

本発明は、摺接する相手材の表面に潤滑剤を塗布する
ことなく、また相手材の表面に保護膜を設けることなし
に、 相手材との摩擦抵抗が少なく、 相手材を損傷させず、 自身の耐摩耗性および耐久性が優れた 摺接部品を製造できる複合材料を提供することを目的と
する。
The present invention has a low frictional resistance with a mating material, does not damage the mating material, without applying a lubricant to the surface of the mating material in sliding contact and without providing a protective film on the surface of the mating material. It is an object of the present invention to provide a composite material capable of producing a sliding contact part having excellent wear resistance and durability.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のガラス状カーボン複合材料は、ガラス状カー
ボンを主成分とし、黒鉛とカーボン繊維は含まず、補強
成分として平均粒径が1μm以下の金属酸化物超微粒
子、金属窒化物超微粒子、金属炭化物超微粒子、金属ホ
ウ化物超微粒子から選ばれる一種以上の超微粒子を含む
ことを特徴とする。
The glassy carbon composite material of the present invention contains glassy carbon as a main component, does not contain graphite and carbon fiber, and has ultrafine metal oxide particles, ultrafine metal nitride particles, and metal carbide particles having an average particle diameter of 1 μm or less as a reinforcing component. It is characterized by containing one or more kinds of ultrafine particles selected from ultrafine particles and metal boride ultrafine particles.

超微粒子としては、アルミナ超微粒子、炭化ケイ素超
微粒子、炭化チタン超微粒子、酸化ケイ素超微粒子が特
に適している。
As the ultrafine particles, alumina ultrafine particles, silicon carbide ultrafine particles, titanium carbide ultrafine particles, and silicon oxide ultrafine particles are particularly suitable.

本発明のガラス状カーボン複合材料の主成分であるガ
ラス状カーボンとしては、フラン樹脂、フェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂を炭素化して得られるガラス状カーボ
ン、フェノール樹脂等の熱硬化するように共重合や共縮
合により変性された樹脂を炭素化して得られるガラス状
カーボン等を用いる。
Examples of the glassy carbon that is the main component of the glassy carbon composite material of the present invention include glassy carbon obtained by carbonizing a thermosetting resin such as a furan resin and a phenolic resin, and a glassy carbon that can be heat-cured such as a phenolic resin. Glassy carbon obtained by carbonizing a resin modified by polymerization or co-condensation is used.

特に、初期縮合物の状態で20%以上の水を含みうる熱
硬化性樹脂を原料として得られる無孔性のガラス状カー
ボン、すなわち特開昭60−171208号公報、特開昭60−17
1209号公報特開昭60−171210号公報および特開昭60−17
1211号公報に開示されたガラス状カーボンを用いること
が望ましい。
In particular, nonporous glassy carbon obtained from a thermosetting resin which can contain 20% or more of water in the state of an initial condensate, that is, JP-A-60-171208, JP-A-60-17
1209, JP 60171210, JP 60-17
It is desirable to use the glassy carbon disclosed in Japanese Patent No. 1211.

これらのガラス状カーボンは非結晶状態の材料であ
り、適度の減摩性をもち、記録媒体が摺動するときに、
この記録媒体の表面膜が損傷する前に自分自身が先に摩
耗する材料である。
These glassy carbons are materials in an amorphous state, have moderate lubricity, and when the recording medium slides,
It is a material that wears itself before the surface film of the recording medium is damaged.

また、ここでいう超微粒子とは粒径が1μm以下の粒
子であり、望ましくは粒径が0.1μm以下の粒子であ
る。この超微粒子の製造方法としては、気相反応を利用
した方法としてガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、気相科
学反応法などがあり、液相反応を利用した方法として沈
澱法、溶融噴霧熱分解法などが知られている。本発明は
その製造方法を問題としない。
The ultrafine particles mentioned here are particles having a particle size of 1 μm or less, and preferably particles having a particle size of 0.1 μm or less. As a method for producing these ultrafine particles, there are a gas evaporation method, a plasma evaporation method, a gas phase chemical reaction method and the like as a method utilizing a gas phase reaction, and a precipitation method and a melt spray pyrolysis as a method utilizing a liquid phase reaction. The law is known. The present invention does not have a problem in its manufacturing method.

超微粒子の粒径はガラス状カーボン複合体の用途によ
り異なるが、ガラス状カーボンの均質性を損なわないよ
うに、また液体状の硬化前前駆体と混合分散の均質性お
よび安定性のために、粒径が0.1μm以下の超微粒子が
望ましい。
The particle size of the ultrafine particles differs depending on the use of the glassy carbon composite, but in order not to impair the homogeneity of the glassy carbon and for the homogeneity and stability of the liquid pre-curing precursor and the mixed dispersion, Ultrafine particles having a particle size of 0.1 μm or less are desirable.

このような超微粒子としては、例えば日本アエロジル
社製のシリカ超微粒子(アエロジル130、一次粒子の粒
径約16nm)、酸化アルミニウム超微粒子(アルミニウム
オキサイドC、一次粒子の粒径約20nm)、酸化チタン超
微粒子(チタニウムオキシドP25、一次粒子の粒径約21n
m)等を用いることができる。
Examples of such ultrafine particles include silica ultrafine particles (Aerosil 130, primary particle size: about 16 nm), aluminum oxide ultrafine particles (aluminum oxide C, primary particle size: about 20 nm), titanium oxide manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. Ultrafine particles (titanium oxide P25, primary particle size about 21n
m) etc. can be used.

超微粒子の含有率は、ガラス状カーボンに対して体積
比で0.005〜0.2の範囲が望ましく、さらには0.005〜0.1
の範囲が望ましい。この範囲の場合には、精密加工性、
耐摩耗性および摩擦係数の点で優れている。超微粒子の
含有率が少ない場合には、混入による効果が得られな
い。また、多すぎる場合には、精密加工性が低下し、摩
擦係数が大きくなってしまう。
The content of the ultrafine particles is desirably in the range of 0.005 to 0.2 in volume ratio to glassy carbon, and more preferably 0.005 to 0.1.
The range of is desirable. In this range, precision workability,
Excellent in wear resistance and friction coefficient. When the content of the ultrafine particles is small, the effect of mixing cannot be obtained. On the other hand, if the amount is too large, the precision workability decreases, and the friction coefficient increases.

本発明の第二の発明は上述のガラス状カーボン複合材
料を製造する方法であり、初期縮合物の状態で20%以上
の水を含みうる熱硬化性樹脂の硬化前駆体に、平均粒径
が1μm以下のアルミナ超微粒子、酸化チタン超微粒
子、酸化ケイ素超微粒子、炭化ケイ素超微粒子から選ば
れた一種以上の超微粒子を混合し、この樹脂を硬化さ
せ、さらに不活性雰囲気中で800℃以上の温度で炭化焼
成することを特徴とする。
A second invention of the present invention is a method for producing the above-mentioned glassy carbon composite material, wherein the curing precursor of the thermosetting resin which can contain 20% or more of water in the state of the initial condensate has an average particle diameter of One or more ultrafine particles selected from alumina ultrafine particles of 1 μm or less, titanium oxide ultrafine particles, silicon oxide ultrafine particles, and silicon carbide ultrafine particles are mixed, the resin is cured, and the temperature is kept at 800 ° C. or higher in an inert atmosphere. It is characterized in that it is carbonized and baked at a temperature.

また、熱硬化性樹脂として、硬化前の初期縮合物の状
態で20重量%以上の水を含みうるものが望ましい。
Further, as the thermosetting resin, a resin which can contain 20% by weight or more of water in an initial condensate state before curing is desirable.

本発明の製造方法では、超微粒子と熱硬化性樹脂の硬
化前駆体との複合材料を、注型、圧縮、押出しまたは射
出等の一般に用いられる方法により成形し、この後に不
活性雰囲気中で熱処理する。熱硬化性樹脂の初期縮合物
に超微粒子を分散させることが望ましい。また、繊維強
化プラスチック(FRP、Fiber reinforced plastic)の
製造方法と同様に、超微粒子に前処理を施すことができ
る。このような前処理としては、超微粒子の表面処理、
超微粒子を高分散化するための界面活性剤の添加、物理
的な高剪断力の分散等があり、最終的に製造されるガラ
ス状カーボン複合材料の信頼性を高めるために用いる。
In the production method of the present invention, a composite material of ultrafine particles and a curing precursor of a thermosetting resin is molded by a commonly used method such as casting, compression, extrusion or injection, and then heat treatment in an inert atmosphere. To do. It is desirable to disperse the ultrafine particles in the initial condensate of the thermosetting resin. Further, the ultrafine particles can be subjected to a pretreatment in the same manner as in the method for producing a fiber reinforced plastic (FRP). As such pretreatment, surface treatment of ultrafine particles,
A surfactant is added to highly disperse the ultrafine particles, physical high shearing force is dispersed, and the like, and it is used to increase the reliability of the glassy carbon composite material finally produced.

〔作 用〕[Work]

本発明のガラス状カーボン複合材料は、ガラス状カー
ボンに無機超微粒子を分散させることにより、ガラス状
カーボンのもつ低摩擦性を維持しながら、耐摩耗性を向
上させた材料である。したがって、この複合材料を用い
て、相手材との摩擦抵抗が少なく、相手材を損傷させ
ず、自身の耐摩耗性および耐久性が優れた摺接部品を製
造できる。
The glassy carbon composite material of the present invention is a material in which the ultrafine inorganic particles are dispersed in glassy carbon to improve the wear resistance while maintaining the low friction property of the glassy carbon. Therefore, by using this composite material, it is possible to manufacture a sliding contact part having low friction resistance with a mating material, not damaging the mating material, and having excellent wear resistance and durability.

相手材はその摺接部品の用途により異なる。例えば摺
接部品を磁気ヘッド、フロッピィディスクのヘッドスラ
イダまたはハードディスクの浮上スライダで使用する場
合には、相手材はフロッピィディスク、ハードディスク
または磁気テープ等であり、感熱式印刷ヘッドで使用す
る場合には相手材は紙またはポリマシートであり、ベア
リングのボールリテーナとして使用する場合にはSUJ2等
の鋼である。このように、相手材は平面、曲面または糸
状のどの形状でもよく、形状が変化しないものでも、可
撓性のものでもよい。
The mating material differs depending on the application of the sliding contact part. For example, when the sliding parts are used for a magnetic head, a floppy disk head slider, or a hard disk flying slider, the mating material is a floppy disk, a hard disk, a magnetic tape, or the like. The material is paper or a polymer sheet, and is steel such as SUJ2 when used as a ball retainer for a bearing. As described above, the mating member may have any shape such as a flat surface, a curved surface, or a thread shape, and the shape may be unchanged or flexible.

この材料を例えば記録媒体との摺接部品に使用する場
合には、記録媒体との間に潤滑剤を用いることがなく、
潤滑性を長時間持続させることができ、記録媒体の表面
を損傷させず、しかも材料自身の摩耗が少ない利点があ
る。
When this material is used, for example, in a sliding contact part with a recording medium, a lubricant is not used between the recording medium and
It has advantages that the lubricity can be maintained for a long time, the surface of the recording medium is not damaged, and the material itself is less worn.

また、ガラス状カーボンの導電性により静電気が発生
せず、ディスク記録媒体と接触する部分および記録媒体
そのものに塵埃が付着しにくい効果がある。
In addition, static electricity is not generated due to the conductivity of the glassy carbon, and there is an effect that dust hardly adheres to a portion in contact with the disk recording medium and the recording medium itself.

本発明のガラス状カーボン複合材料は、具体的には、
フレキシブルディスクのヘッドスライダ、ハードディス
クの浮上スライダ、感熱式印刷ヘッド、磁気ヘッド等の
摺接部品や、ベアリングのボールリテーナ、高速撚糸用
のリング、ベーンポンプのブレード、各種のボビンおよ
びガイドに利用できる。これらの部品は、その全体を本
発明のガラス状カーボン複合材料だけで構成してもよ
く、あるいは記録媒体等の相手材との摺接部分だけを本
発明のガラス状カーボン複合材料で構成してもよい。
The glassy carbon composite material of the present invention is specifically,
It can be used for sliding contact parts such as head sliders for flexible disks, floating sliders for hard disks, thermal printing heads, magnetic heads, ball retainers for bearings, rings for high-speed twisting, vane pump blades, and various bobbins and guides. These parts may be entirely composed only of the glassy carbon composite material of the present invention, or only the sliding contact portion with a mating material such as a recording medium may be composed of the glassy carbon composite material of the present invention. Good.

さらに、本発明のガラス状カーボン複合材料は、燃料
電池セパレータ、機械部品、各種治具等にも使用でき
る。
Furthermore, the glassy carbon composite material of the present invention can be used for fuel cell separators, machine parts, various jigs, and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、以下の例はあくまで一例であり、これにより本発明
の技術範囲を限定するものではない。また、実施例中で
「部」とあるのは、すべて「重量部」を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following examples are merely examples, and do not limit the technical scope of the present invention. Further, "parts" in the examples all mean "parts by weight".

(実施例1) フルフリルアルコール(花王クエーカ(株)製)100
部に0.011N−HCl水溶液を5部添加し、96℃で6時間反
応させた後に減圧脱水して熱硬化性樹脂を得た。この熱
硬化性樹脂に、一次粒子の平均粒径が約20nmのアルミナ
超微粒子(日本アエロジル(株)製アルミニウムオキサ
イドC)を2重量%加え、ボールミルで分散混合した。
得られたフルフリルアルコール初期縮合物樹脂100部に
対して、70%パラトルエンスルホン酸水溶液1.5部を添
加して十分に撹拌した。これを、厚さ3mmの短冊状の型
に注入して減圧脱泡した。次に、50〜60℃で3時間、さ
らに90℃で5日間加熱した。これにより得られた短冊状
の複合硬化樹脂を管状炉に入れ、窒素気流中にて10℃/h
rの昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度で2時間保
持した後に冷却した。
(Example 1) Furfuryl alcohol (manufactured by Kao Quaker Co., Ltd.) 100
5 parts of 0.011 N-HCl aqueous solution was added to the parts, and the mixture was reacted at 96 ° C. for 6 hours and then dehydrated under reduced pressure to obtain a thermosetting resin. To this thermosetting resin, 2% by weight of alumina ultrafine particles (aluminum oxide C manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having an average primary particle size of about 20 nm was added, and dispersed and mixed by a ball mill.
To 100 parts of the obtained furfuryl alcohol initial condensate resin, 1.5 parts of a 70% aqueous paratoluenesulfonic acid solution was added and sufficiently stirred. This was poured into a strip-shaped mold having a thickness of 3 mm and degassed under reduced pressure. Then, it was heated at 50-60 ° C for 3 hours and further at 90 ° C for 5 days. The strip-shaped composite cured resin obtained in this manner was put into a tubular furnace and heated at 10 ° C / h in a nitrogen stream.
The temperature was raised to 1200 ° C. at a heating rate of r, and the temperature was maintained for 2 hours and then cooled.

この試料の曲げ強さは1050kg/cm2であり、アルミナ超
微粒子を混合しないガラス状カーボンの曲げ強さ1000kg
/cm2に比較して微増した。
The bending strength of this sample is 1050 kg / cm 2 , and the bending strength of glassy carbon that does not contain alumina ultrafine particles is 1000 kg.
Slightly increased compared to / cm 2 .

主成分のガラス状カーボンの密度は1.5g/cm3であり、
これに混合したアルミナ超微粒子の見掛けの比重は75g/
である。また、用いた樹脂の残炭素率すなわち焼成前
後の重量比は約50%である。本実施例では樹脂100部に
アルミナ超微粒子2部を混合して硬化焼成しているの
で、ガラス状カーボン50部に対してアルミナ超微粒子が
2部となり、アルミナの比重約3.9を考慮すると、体積
比としては50/1.5対2/3.9、すなわちガラス状カーボン
の体積100に対してアルミナの体積は1.45となる。同様
に樹脂100部に対して4部、8部または25部のアルミナ
超微粒子を混合したときには、体積比がそれぞれ3.08、
6.15、19.2である。
The density of glassy carbon as the main component is 1.5 g / cm 3 ,
The apparent specific gravity of the alumina ultrafine particles mixed in this was 75 g /
Is. The residual carbon rate of the resin used, that is, the weight ratio before and after firing is about 50%. In this embodiment, 100 parts of resin is mixed with 2 parts of alumina ultrafine particles and the mixture is cured and baked, so that 50 parts of glassy carbon contains 2 parts of alumina ultrafine particles, and considering the specific gravity of alumina of about 3.9, the volume is The ratio is 50 / 1.5 to 2 / 3.9, that is, the volume of alumina is 1.45 with respect to the volume of glassy carbon of 100. Similarly, when 4 parts, 8 parts, or 25 parts of alumina ultrafine particles are mixed with 100 parts of resin, the volume ratio is 3.08, respectively.
6.15 and 19.2.

正確な体積比は、複合材料を空気中で熱処理し、カー
ボン分を除いて得られるアルミナ残分を定量することに
より決定できる。重量比から計算した体積比の値は、残
炭素率が50%の樹脂を使用する限り、この正確な体積比
にほぼ一致する。
The exact volume ratio can be determined by heat treating the composite material in air and removing the carbon content and quantifying the resulting alumina residue. The value of the volume ratio calculated from the weight ratio almost agrees with this exact volume ratio as long as the resin having a residual carbon ratio of 50% is used.

(実施例2) 実施例1で得た熱硬化性樹脂に、アルミナ超微粒子を
0.7、1、2、4、8、15、20重量%の割合で加え、サ
ンドミルで分散混合した。この後に実施例1と同様に12
00℃で焼成した。
(Example 2) Alumina ultrafine particles were added to the thermosetting resin obtained in Example 1.
0.7, 1, 2, 4, 8, 15 and 20% by weight were added and dispersed and mixed by a sand mill. After this, as in Example 1, 12
It was baked at 00 ° C.

得られた試料をX線回折により測定したところ、ガラ
ス状カーボンにアルミナ微粒子が均等に分散したアルミ
ナ微粒子・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の曲げ強さは、0.7、1、2、4、8、15、20重量
%のアルミナ微粒子混合量に対して、それぞれ1000、10
20、1050、1080、1080、1060、1010kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was an alumina fine particle-glassy carbon composite material in which alumina fine particles were uniformly dispersed in glassy carbon. The bending strengths of these samples were 1,000, 10 and 10 respectively for the amounts of 0.7, 1, 2, 4, 8, 15, 20 wt% alumina fine particles mixed.
It was 20,1050,1080,1080,1060,1010 kg / cm 2 .

(実施例3) 実施例1で得た熱硬化性樹脂に、1次粒子の平均粒径
が21nmである超微粒子酸化チタン(日本アヒロジル
(株)製、チタニウムオキサイドP25)を2重量%およ
び5重量%の割合で加え、サンドミルで分散混合した。
この後に実施例1と同様に1200℃で焼成した。
(Example 3) In the thermosetting resin obtained in Example 1, 2% by weight and 5% of ultrafine titanium oxide (titanium oxide P25 manufactured by Nippon Ahirozil Co., Ltd.) having an average primary particle diameter of 21 nm was used. The mixture was added at a weight percentage and dispersed and mixed by a sand mill.
After this, it was fired at 1200 ° C. as in Example 1.

得られた試料をX線回折により測定したところ、ガラ
ス状カーボンに炭化チタン超微粒子が均等に分散した炭
化チタン・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の曲げ強さは、2重量%、5重量%の混合量に対し
て、それぞれ1020、1050kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was a titanium carbide / glassy carbon composite in which titanium carbide ultrafine particles were uniformly dispersed in glassy carbon. The flexural strengths of these samples were 1020 and 1050 kg / cm 2 , respectively, for a mixture amount of 2% by weight and 5% by weight.

(実施例4) 球状半硬化フェノール樹脂粉末(鐘紡(株)製ベルパ
ール)およびノボラック樹脂粉末の混合物100部に、実
施例1で用いたアルミナ超微粒子を2重量部および5重
量部混合し、加熱プレス装置により加熱成形し、短冊状
の複合硬化樹脂を得た。この複合硬化樹脂を窒素気流中
にて10℃/Hrの昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度
で2時間保持した後に冷却した。
(Example 4) 2 parts by weight and 5 parts by weight of the alumina ultrafine particles used in Example 1 were mixed with 100 parts of a mixture of spherical semi-cured phenol resin powder (Bellpearl manufactured by Kanebo Co., Ltd.) and novolac resin powder, and heated. It was heat-molded by a press machine to obtain a strip-shaped composite cured resin. This composite cured resin was heated to 1200 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./Hr in a nitrogen stream, held at this temperature for 2 hours, and then cooled.

得られた試料の曲げ強さは、2重量部、5重量部の混
合量に対して、それぞれ1050、1060kg/cm2であった。
The bending strengths of the obtained samples were 1050 and 1060 kg / cm 2 with respect to the mixing amounts of 2 parts by weight and 5 parts by weight, respectively.

(実施例5) フルフリルアルコール500部と92%パラホルムアルデ
ヒド480とを80℃で撹拌して溶解させ、撹拌下でフェノ
ール520部、水酸化ナトリウム8.8部および水45の混合液
を滴下した。滴下終了後、80℃で3時間反応させた。こ
の後、フェノール80部、水酸化ナトリウム8.8部および
水45部の混合液をさらに添加し、80℃で4.5時間反応さ
せた。30℃まで冷却した後に、70%パラトルエンスルホ
ン酸で中和した。この中和物を減圧下で脱水して150部
の水を除去し、500部のフルフリルアルコールを添加し
た。得られた樹脂の粘度は25℃で680cpsであった。この
樹脂が含むことのできる水量を測定したところ38%であ
った。
(Example 5) 500 parts of furfuryl alcohol and 480 parts of 92% paraformaldehyde were dissolved by stirring at 80 ° C, and a mixed solution of 520 parts of phenol, 8.8 parts of sodium hydroxide and 45 of water was added dropwise under stirring. After completion of dropping, the mixture was reacted at 80 ° C. for 3 hours. Thereafter, a mixed solution of 80 parts of phenol, 8.8 parts of sodium hydroxide and 45 parts of water was further added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 4.5 hours. After cooling to 30 ° C., it was neutralized with 70% paratoluenesulfonic acid. The neutralized product was dehydrated under reduced pressure to remove 150 parts of water, and 500 parts of furfuryl alcohol was added. The viscosity of the obtained resin was 680 cps at 25 ° C. The amount of water that this resin could contain was 38%.

この熱硬化性樹脂初期縮合物にアルミナ超微粒子を2
重量%および5重量%の割合で添加し、サンドミルで分
散混合した。この後に、実施例1と同様に1200℃で焼成
した。
Alumina ultra fine particles are added to this thermosetting resin initial condensate.
It was added at a ratio of 5% by weight and 5% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. After that, it was fired at 1200 ° C. in the same manner as in Example 1.

得られた試料の曲げ強度は2重量%、5重量%の混合
量に対して、それぞれ1070、1090kg/cm2であった。
The flexural strengths of the obtained samples were 1070 and 1090 kg / cm 2 with respect to the mixed amounts of 2% by weight and 5% by weight, respectively.

(比較例1) 実施例1〜5と比較するために、後述の試験では、ア
ルミナ系セラミック(日本電気硝子(株)製、商品名
「ネオセラム」)を比較例1として用いた。
(Comparative Example 1) In order to compare with Examples 1 to 5, an alumina-based ceramic (trade name "Neoceram" manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) was used as Comparative Example 1 in the test described below.

(比較例2) 同様に、チタン酸カルシウム(住友特殊金属(株)
製、商品名「TC−105」)を比較例2として用いた。
(Comparative Example 2) Similarly, calcium titanate (Sumitomo Special Metal Co., Ltd.)
The product, trade name "TC-105") was used as Comparative Example 2.

(比較例3) 実施例1と同様の方法で、ガラス状カーボンに体積百
分率で0.3%のアルミナ超微粒子を分散させた複合材料
を作成した。
Comparative Example 3 In the same manner as in Example 1, a composite material was prepared in which 0.3% by volume of alumina ultrafine particles were dispersed in glassy carbon.

(比較例4) 実施例1と同様の方法で、ガラス状カーボンに体積百
分率で25%のアルミナ超微粒子を分散させた複合材料を
作成した。
Comparative Example 4 By the same method as in Example 1, a composite material was prepared in which 25% by volume of ultrafine alumina particles were dispersed in glassy carbon.

(試験例および試験結果) 以上の実施例1〜5および比較例1〜4で得られた試
料を加工して、摩擦係数および摩耗量を測定した。
(Test Examples and Test Results) The samples obtained in the above Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were processed to measure the friction coefficient and the wear amount.

(i) 摩擦係数の測定 第1図は摩擦係数の測定に用いた試験片の形状を示
す。これらの試験片は、上記の実施例1〜5および比較
例1〜4で得られた試料を、縦aが4.0mm、横bが6.0m
m、高さhが3.0mmの直方体に切り出し、摺動面Aを粗研
磨から徐々に微細研磨して、最終的にエメリ紙#15000
で鏡面仕上げを行った。さらに、この直方体の摺接面A
を囲む陵部分を、低番号のエメリ紙で面取りし、さら
に、徐々に高番号のエメリ紙を用いて最終的に半径0.2
〜0.3mmのまるみを付けて摩擦係数測定用の試験片とし
た。
(I) Measurement of friction coefficient FIG. 1 shows the shape of the test piece used for the measurement of the friction coefficient. These test pieces were obtained by using the samples obtained in the above Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 in a length a of 4.0 mm and a width b of 6.0 m.
Cut out a rectangular parallelepiped with m and height h of 3.0 mm, and gradually polish the sliding surface A from rough polishing to final fine polishing, and finally emery paper # 15000.
The mirror finish was done. Furthermore, the sliding contact surface A of this rectangular parallelepiped
Chamfer the ridges surrounding it with low-number emery paper, and then gradually use high-number emery paper to finally obtain a radius of 0.2.
A test piece for measuring the coefficient of friction was provided with a roundness of ~ 0.3 mm.

これらの試験片を用いて、いわゆる「ピンディスク
法」により摩擦係数の測定を行った。すなわち、摩擦係
数測定用の試験片をフロッピィディスク用駆動装置に用
いるジンバルスプリングに装着し、その上から約20gの
荷重を加え、任意の速度で回転するスピンドルおよび回
転板に取り付けたフロッピィディスクと摩擦摺動させ
た。このとき、この装置のアームに取り付けた歪ゲージ
により摩擦力を求め、摩擦係数μを算出した。
Using these test pieces, the coefficient of friction was measured by the so-called “pin disk method”. That is, a test piece for measuring the friction coefficient was attached to the gimbal spring used in the floppy disk drive, and a load of about 20 g was applied from above to the friction disk and the floppy disk that was attached to the spindle and rotating plate rotating at an arbitrary speed. It was slid. At this time, the frictional force was obtained by a strain gauge attached to the arm of the apparatus, and the friction coefficient μ was calculated.

(ii) 摩耗量の測定 第2図は摩耗量の測定に用いた試験片の形状を示す。
これらの試験片は、摩擦係数の測定に用いた試料片の摺
動面Aに、スライシングマシンにより、横方向に幅wが
0.5mmで深さdが数μmの溝入れを行ったものである。
この溝の端からの距離rは2.0mmである。精密粗さ測定
器((株)小坂研究所製HIPOSS ET−10)を使用して溝
の断面曲線を求め、溝深さを測定した。この試験片をジ
ンバルスプリングに装着し、フロッピィディスク駆動装
置のヘッド部分に取り付けた。この試験片に20gの荷重
をかけてフロッピィディスクと摩擦摺動させ、ヘッドを
フロッピィディスク1回転につき1トラックずつ移動さ
せて試験片を摩耗させた。
(Ii) Measurement of wear amount FIG. 2 shows the shape of the test piece used for measurement of wear amount.
These test specimens have a width w in the lateral direction on a sliding surface A of the specimen used for the measurement of the friction coefficient by a slicing machine.
The groove is formed with a depth d of 0.5 μm and a depth d of several μm.
The distance r from the end of this groove is 2.0 mm. The cross-sectional curve of the groove was determined using a precision roughness measuring instrument (HIPOSS ET-10 manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd.), and the groove depth was measured. This test piece was attached to a gimbal spring and attached to the head portion of a floppy disk drive. A load of 20 g was applied to the test piece to cause friction sliding with the floppy disk, and the head was moved by one track per rotation of the floppy disk to wear the test piece.

試験片の溝深さを経時的に測定して摩耗深さを測定し
た。
The groove depth of the test piece was measured over time to determine the wear depth.

(iii) 試験結果 以上の試験結果を第1表ないし第6表に示す。第1表
ないし第5表はそれぞれ実施例1ないし実施例5の試験
結果を示し、第6表は比較例1ないし比較例4の試験結
果を示す。これらの表において、「超微粒子量」はガラ
ス状カーボン100体積部に対する超微粒子の体積部を示
し、「ディスクの種類」の欄における「A」はγ−Fe2O
3塗布型ディスクを示し、同じく「B」はCo−Crスパッ
タディスクを示す。
(Iii) Test Results The above test results are shown in Tables 1 to 6. Tables 1 to 5 show the test results of Examples 1 to 5, and Table 6 shows the test results of Comparative Examples 1 to 4. In these tables, "amount of ultrafine particles" indicates a volume part of ultrafine particles to 100 parts by volume of glassy carbon, and "A" in the "disc type" column indicates γ-Fe 2 O.
3 shows a coated disk, and "B" also shows a Co-Cr sputtered disk.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のガラス状カーボン複合
材料は、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が小さく、精密加工
が可能な材料である。また、強度的にも優れている。
[Effects of the Invention] As described above, the glassy carbon composite material of the present invention is a material having excellent wear resistance, a small coefficient of friction, and capable of precision processing. It is also excellent in strength.

本発明のガラス状カーボン複合材料を用いて摺接部品
を製造した場合には、相手材との間に潤滑剤を用いるこ
となしで潤滑性を長時間持続させることができ、相手材
の表面を損傷させず、しかも材料自身の摩耗が少ない優
れた効果が得られる。また、主成分のガラス状カーボン
に導電性があるため静電気が発生せず、相手材およびそ
の接触する部分に塵埃が付着しにくい効果がある。
When sliding contact parts are manufactured using the glassy carbon composite material of the present invention, lubricating properties can be maintained for a long time without using a lubricant between the mating material and the surface of the mating material. An excellent effect can be obtained without damaging the material and with less wear of the material itself. In addition, since the glassy carbon as the main component has conductivity, static electricity is not generated, and there is an effect that dust hardly adheres to a partner material and a contact portion thereof.

また、本発明のガラス状カーボン複合材料は、その強
度を利用して、燃料電池セパレータ、機械部品、各種治
具等にも使用できる。
Further, the glassy carbon composite material of the present invention can be used for fuel cell separators, mechanical parts, various jigs, and the like by utilizing its strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は摩擦係数の測定に用いた試験片の形状を示す
図。 第2図は摩耗量の測定に用いた試験片の形状を示す図。
FIG. 1 is a view showing the shape of a test piece used for measuring a friction coefficient. FIG. 2 is a view showing a shape of a test piece used for measuring a wear amount.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガラス状カーボンを主成分とし(ただし、
黒鉛とカーボン繊維は含まない)、補強成分として平均
粒径が1μm以下の金属酸化物超微粒子、金属窒化物超
微粒子、金属炭化物超微粒子、金属ホウ化物超微粒子か
ら選ばれる一種以上の超微粒子を含むガラス状カーボン
複合材料。
1. A glassy carbon as a main component (however,
(Does not include graphite and carbon fiber), and one or more ultrafine particles selected from metal oxide ultrafine particles, metal nitride ultrafine particles, metal carbide ultrafine particles, and metal boride ultrafine particles having an average particle size of 1 μm or less as a reinforcing component. Glassy carbon composite material containing.
【請求項2】超微粒子は、アルミナ超微粒子、炭化ケイ
素超微粒子、炭化チタン超微粒子、酸化ケイ素超微粒子
から選ばれる一種以上の超微粒子を含む特許請求の範囲
第(1)項に記載のガラス状カーボン複合材料。
2. The glass according to claim 1, wherein the ultrafine particles include one or more ultrafine particles selected from alumina ultrafine particles, silicon carbide ultrafine particles, titanium carbide ultrafine particles, and silicon oxide ultrafine particles. Shaped carbon composite material.
【請求項3】超微粒子の含有率がガラス状カーボンに対
して体積比で0.005〜0.2である特許請求の範囲第(1)
項に記載のガラス状カーボン複合材料。
3. A volume ratio of ultrafine particles to glassy carbon is 0.005 to 0.2.
The glassy carbon composite material according to the item.
【請求項4】初期縮合物の状態で20%以上の水を含みう
る熱硬化性樹脂の硬化前駆体に平均粒径が1μm以下の
アルミナ超微粒子、酸化チタン超微粒子、酸化ケイ素超
微粒子、炭化ケイ素超微粒子から選ばれた一種以上の超
微粒子を混合し、 この樹脂を硬化させ、 さらに不活性雰囲気中で800℃以上の温度で炭化焼成す
る ガラス状カーボン複合材料の製造方法。
4. A curing precursor of a thermosetting resin which can contain 20% or more of water in the state of an initial condensate, an alumina ultrafine particle having an average particle size of 1 μm or less, a titanium oxide ultrafine particle, a silicon oxide ultrafine particle, and carbonization. A method for producing a glassy carbon composite material, which comprises mixing one or more kinds of ultrafine particles selected from ultrafine silicon particles, curing the resin, and carbonizing and firing at a temperature of 800 ° C. or higher in an inert atmosphere.
JP61268444A 1986-11-10 1986-11-10 Glass-like carbon composite material and method for producing the same Expired - Fee Related JP2525161B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61268444A JP2525161B2 (en) 1986-11-10 1986-11-10 Glass-like carbon composite material and method for producing the same
EP87115634A EP0267476B1 (en) 1986-11-10 1987-10-24 Glasslike carbon composite material and method of preparing the same
DE8787115634T DE3780912T2 (en) 1986-11-10 1987-10-24 COMPOSITE MATERIAL FROM GLASS-LIKE CARBON AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF.
DE3752037T DE3752037T2 (en) 1986-11-10 1987-10-24 Glass-like carbon composite
EP91111185A EP0457366B1 (en) 1986-11-10 1987-10-24 Glasslike carbon composite material
US07119002 US4958998B1 (en) 1986-11-10 1987-11-10 Glasslike carbon composite material and method of preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61268444A JP2525161B2 (en) 1986-11-10 1986-11-10 Glass-like carbon composite material and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63123862A JPS63123862A (en) 1988-05-27
JP2525161B2 true JP2525161B2 (en) 1996-08-14

Family

ID=17458588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61268444A Expired - Fee Related JP2525161B2 (en) 1986-11-10 1986-11-10 Glass-like carbon composite material and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2525161B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07115958B2 (en) * 1991-04-05 1995-12-13 トヨタ自動車株式会社 Carbon fiber reinforced carbon composite material with high friction coefficient
JPH05306166A (en) * 1991-04-05 1993-11-19 Toyota Motor Corp Carbon composite material

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3210878A1 (en) * 1982-03-24 1983-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD FOR PRODUCING GLASS CARBON
JPS6252175A (en) * 1985-08-31 1987-03-06 ぺんてる株式会社 Manufacture of non-permeable carbon base formed body
DE3766521D1 (en) * 1986-03-27 1991-01-17 Allied Corp METHOD FOR GIVING IMPROVED STATIC FRICTION PROPERTIES TO BRAKE MATERIALS CONTAINING CARBON.

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63123862A (en) 1988-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4958998A (en) Glasslike carbon composite material and method of preparing the same
JP2525161B2 (en) Glass-like carbon composite material and method for producing the same
US5162962A (en) Magnetic recording apparatus having reduced friction sliding parts
JP2598960B2 (en) Glassy carbon composite material, method for producing the same, and sliding contact part
JP2759456B2 (en) Magnetic media recording device
JPH0723260B2 (en) Method for producing glassy carbon material
JPS6311568A (en) Manufacture of glassy carbon composite material
JP2747699B2 (en) Sliding device
JPH02110826A (en) Magnetic disk
JP2543159B2 (en) Carbon material and its manufacturing method
JPH06215366A (en) Disk substrate and its production
JPH071531B2 (en) Thin film magnetic head slider and method of manufacturing the same
JPH0665604B2 (en) Particulate glassy carbon and lubricity-imparting agent containing the same
JPH0410124B2 (en)
JPH0752484B2 (en) Magnetic disk unit
JPH05254938A (en) Ceramic sintered compact
JP3359386B2 (en) Guide device for driving magnetic head
JPS64321B2 (en)
Miyoshi Friction and morphology of magnetic tapes in sliding contact with nickel-zinc ferrite
JPS6326421A (en) Rolling slide member for magnetic recorder
JPH0370849B2 (en)
JPH08241521A (en) Texture processing method for substrate
JPH0765349A (en) Carbon substrate and recording medium
JPH10222829A (en) Magnetic head, its manufacture and magnetic disk device
JPH0618077B2 (en) Magnetic recording medium

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees