JP2555465B2 - 自己潤滑硬質材料 - Google Patents

自己潤滑硬質材料

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Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はシールリング、軸受などの摺動部材用材料に
適した自己潤滑硬質材料に関わるものであり、特に高負
荷で使用される材料に適したものである。
＜従来の技術＞ 従来のメカニカル・シール部材においては、相手材と
接触・摺動して流体をシールする摺動面は当然ながら平
面状であり、しかもこの面にはポア等が存在しない（少
なくとも故意には存在させない）状態であった。
このタイプのメカニカル・シールの部材には種々の組
み合せがあるが、PV値（Ｐは密封流体圧力、Ｖは周速）
の大きな用途では、超硬合金／炭素、超硬合金／超硬合
金の組み合せが用いられている。一方、最近は高能率の
ポンプが要求され、PV値も大きくなって来た。そのた
め、従来の超硬合金／炭素では、例えば後者が高熱のた
めに変形し、流体が漏れる、あるいは超硬合金／超硬合
金では摺動面に熱クラックが生じ、液漏れあるいはシー
ル部材が破壊されるなどの問題が生じていた。
かかる問題の解決のために、シール部材の形状を変更
して対応したものもある。例えば、摺動面内の他の面と
を貫通する孔を設け、他の面の孔からポンプを使って潤
滑流体を送り込む端面潤滑シール（ハイドロスタティッ
クシール）、または摺動面内に、その中心近くまで流体
側から溝または切り欠きを設け、運転時に潤滑の役割を
する密封流体を、流体の粘性に基づくくさび効果によっ
て摺動部に導くハイドロダイナミックシール、またはサ
ーモハイドロダイナミックシールなどがある。これらは
摩擦係数が低減するため従来のシールに比べて高PV値で
使うことが出来る。
しかしながら、このようなハイドロスタティックシー
ル，ハイドロダイナミックシール，サーモハイドロダイ
ナミックシールはその効果をもたらすために超硬合金に
複雑な加工を施さねばならず、超硬合金の難加工性を考
慮すると従来のシール部材に比べて加工時間が著しく長
くなる。しかも超硬合金は形状が複雑になると応力集中
が生じ易くなり崩壊し易いという欠点もある。したがっ
てこのタイプのシール部材は限られた用途にしか使われ
ないのが現状であり、このような加工の必要のない新し
い材料が望まれている。
この問題を解決するために、特願昭63−202011号，米
国特許第4925490号に見られるように、ポアを分散させ
た硬質材料も開発されている。このポア分散材料は、油
等の潤滑の役割をする流体を含む環境では優れるもので
あるが、そのような流体の存在しない環境ではポアの効
果はなく、それゆえポアの存在しない材料と同じ性能し
か出ない。すなわち、縦軸斜流ポンプの軸受のように、
始動時に短時間（数分程度）乾式、高負荷で摺動する場
合には、摺動クラックが生じ易いことが知られており、
かかる問題の解決にはポア分散材料は不適である。
そのため、特開昭63−69938号公報に見られるように
摺動クラックの生じにくい超硬合金が提案されている。
しかしながらこの種の超硬合金でも高荷重およびまたは
高速回転のように厳しい条件で使用されるとクラックを
生じることがあり、著しい場合には破壊に至り問題にな
っている。
以上の問題点を解決するには、自己潤滑材料の適用が
好ましいと考えられる。ここで自己潤滑材料を分類する
と、軟質材料（合金）を基にし、これに自己潤滑性物質
を含ませたものと、硬質材料を基にし、これに自己潤滑
材料を含ませたものとがある。前者は面圧が高いあるい
は高速で摺動するなどの高負荷条件では使用できない。
後者は、硬質材料にポアを含ませ、このポアに含浸法
により自己潤滑物質を導入するものである（特開昭61−
281073号公報，特開平１−108167号公報，特開平１−17
6010号公報）。これらの材料は固体自己潤滑物質が材料
の表面近傍に局在し易く、しかも脱落し易いために自己
潤滑効果が長時間持続しない、さらに固体潤滑物質を導
入するためにポアをある程度以上大きくする必要があ
り、本質的に低強度であるなどの問題があった。
＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明では、高PV値で使用可能であり、しかも形状も
シンプル化出来、加工が容易であると共に複雑形状であ
るが為の破壊し易いという欠点も無い様な長寿命のシー
ルリング用部材あるいは軸受部材などの摺動部材に適す
る自己潤滑硬質材料を提供することを目的とするもので
ある。
前述の従来技術から明らかなように、含浸法によって
自己潤滑物質を導入する方法では上述の目的は達成し得
ない。これには、通常の粉末冶金法、すなわち焼結前に
目的物質・元素はすべて混合されている方法が適するこ
とが明らかである。
＜課題を解決するための手段＞ 自己潤滑物質にはグラファイト,WS2,MoS2,BNなどがあ
り、これらの摩擦係数は大気中でそれぞれ0.3,0.28,0.2
5,0.2である（松永，津谷，「固体潤滑ハンドブッ
ク」，幸書房，（1978）,540。）。すなわち，摩擦係数
で判断すれば、WS2,MoS2,BN特にBNが好ましい。しか
し、これらは真空中での熱安定性が小さいので焼結時に
分解等が生じ、焼結温度が比較的高い硬質材料中に含ま
せることは無理と考えられていた。
これを克服すべく鋭意検討した結果、MoS2,WS2は分解
して焼結出来ない（焼結後残留出来ない）が、BNのみ
は、分解が少なく、焼結後に残留することを見い出し
た。
さらに硫化物について検討を加え、周期律表IV a〜VI
a族遷移金属およびCr,Mnの硫化物等は焼結中の分解が
少なく、焼結後に残留することを見い出した。しかも、
これら両者を含む材料の摩擦係数は添加前より低下する
ことを見い出した。
一方これらとは別の観点で硬質材料中にその主成分と
は異なる硬質材料を添加した材料を調製した所，その摩
擦係数は添加前の摩擦係数よりも低下すること，すなわ
ち一種の自己潤滑作用のあることを見い出した。
本発明は以上の３つの知見に基づいてなされたもので
あり、その要旨は次の通りである。
（Ａ）BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびC
r,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶体または
複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上もしくは、
この一種以上および炭素好ましくはグラファイトを、0.
1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材料中に分
散させたこと、および、マトリックスとなる硬質材料が
50〜99.9wt％のWCと残部が鉄族金属の１種以上からなる
超硬合金であることを特徴とする自己潤滑硬質材料。
（Ｂ）BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびC
r,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶体または
複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上もしくは、
この一種以上および炭素好ましくはグラファイトを、0.
1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材料中に分
散させたこと、およびマトリックスとなる硬質材料が、
周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒化物，硼化
物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合物からな
る硬質物質の１種以上からなることを特徴とする自己潤
滑硬質材料。
（Ｃ）BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびC
r,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶体または
複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上もしくは、
この一種以上および炭素好ましくはグラファイトを、0.
1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材料中に分
散させたこと、および、マトリックスとなる硬質材料
が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒化物，
硼化物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合物か
らなる硬質物質の１種以上が50〜99.9wt％であり、残部
が鉄族金属の１種以上からなることを特徴とする自己潤
滑硬質材料。
（Ｄ）BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびC
r,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶体または
複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上もしくは、
この一種以上および炭素好ましくはグラファイトを、0.
1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材料中に分
散させたこと、および、マトリックスとなる硬質材料の
組成が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒化
物，硼化物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合
物からなる硬質物質の１種以上が50〜99.9wt％であり、
残部が鉄族金属の１種以上であって、硬質物質の一部若
しくは全部が鉄族金属およびまたは添加される自己潤滑
物質の１種以上の一部と化合物をなすことを特徴とする
自己潤滑硬質材料。
（Ｅ）BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびC
r,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶体または
複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上もしくは、
この一種以上および炭素好ましくはグラファイトを、0.
1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材料中に分
散させたこと、および、マトリックスとなる硬質材料
が、SiC,Si3N4,Al2O3,AlN,MgO,ZrO2,CaO,Y2O3および周
期律表IV a−VI a族遷移金属の炭化物，窒化物，硼化物
およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合物からなる
硬質物質の１種以上からなるセラミックスであることを
特徴とする自己潤滑硬質材料。
（Ｆ）第１硬質材料が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属
の炭化物，窒化物，硼化物およびこれらの２種以上の固
溶体若しくは化合物からなる硬質物質の１種以上からな
るか、若しくは上記硬質物質の１種以上が50〜99.9wt％
で、残部が鉄族金属の１種以上からなるものであり、第
２硬質材料がSiC,Si3N4,Al2O3,AlN,MgO,ZrO2,CaO,Y
2O3、および希土類元素の酸化物およびこれらの２種以
上の固溶体または化合物からなる硬質物質の１種以上か
らなるものであって、第１硬質材料を0.1〜80vol％の割
合で第２硬質材料に置換したことを特徴とする自己潤滑
硬質材料。
（Ｇ）BNまたは炭素好ましくはグラファイトまたは、周
期律表IV a〜V a族遷移金属およびCr,Mnの硫化物または
これら硫化物相互の固溶体または複硫化物からなる自己
潤滑性物質の一種以上を、0.1〜50vol％の割合でマトリ
ックスとなる硬質材料中に分散させたことを特徴とする
（Ｆ）に記載の自己潤滑硬質材料。
以下限定理由を述べる。BNまたは周期律表IV a〜V a
族遷移金属およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物
相互の固溶体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の
１種以上を0.1〜50vol％にするのは0.1vol％未満では自
己潤滑効果がなく、50vol％を越えると強度が低下する
からである。
BNまたは硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上お
よび炭素好ましくはグラファイトとを0.1〜50vol％にす
るのは上記と同じ理由である。なおグラファイト単独を
含めないのは、摺動性能が劣るからである。
WCまたは硬質物質（周期律表IV a〜VI a族遷移金属の
炭化物，窒化物，硼化物およびこれらの２種以上の固溶
体または化合物）の一種以上が50〜99.9wt％であり、残
部が鉄族金属の一種以上である硬質材料とするのは、50
wt％未満では硬質材料部分の硬さが小になりすぎ、軟質
材料になるからであり、99.9wt％より大になると、結合
金属の量が足りず、焼結性が悪くなるからである。な
お、マトリックスとなる硬質材料部分がすべて上記の硬
質物質である時は、焼結温度を高くする、ホットプレス
をするなどをすれば焼結可能であり、そのような材料は
特に耐摩耗性または耐食性が要求される用途には好適で
あるので限定範囲に含めた。
さらに、（Ｅ）に記したいわゆるセラミックも常圧焼
結、またはホットプレスにより、自己潤滑物質を分散さ
せた材料とすることが出来、このような材料は特に耐摩
耗性または耐食性が要求される用途には好適であるので
限定範囲に含めた。
次に硬質材料同士の組み合せ（（Ｆ）に記した）につ
いて述べる。第１硬質材料をいわゆる超硬合金系（すな
わち、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒化
物，硼化物およびこれらの２種以上の固溶体からなる硬
質物質の１種以上からなるか、若しくは上記硬質物質の
１種以上が50〜99.9wt％で、残部が鉄族金属の１種以
上）とし、これに第２硬質材料：セラミックス、（すな
わちSiC,Si3N4,Al2O3,AlN,MgO,ZrO2,CaO,Y2O3および希
土類元素の酸化物およびこれら２種以上の固溶体または
化合物からなる硬質物質の群の１種以上）を0.1〜80vol
％の割合で置換添加させるのは、このような組み合せの
時に摩擦係数を低減させる効果を見い出したからであ
る。この低減効果の発現理由は明確ではないが、経験的
に同一材料を相手に摺動させるよりも、異種材料を相手
に摺動させる方が、摩耗量が少ないと言われているの
で、これに関連すると思われる。なお、セラミックスを
0.1〜80vol％とするのは、0.1vol％未満では摩擦係数低
減効果がなく、80vol％を越えると複合させた効果より
も分散させたセラミックス自身の効果が大になり、結果
的に摩擦係数低減効果がなくなるからである。
さらに、この超硬合金／セラミックス複合材料をマト
リックスとなる硬質材料とし、これにBNまたは硫化物ま
たは炭素好ましくはグラファイトなどの自己潤滑物質を
分散させれば、より効果を発揮するので限定範囲に含め
た。
＜実施例＞ 以下本発明を、その実施例を示しながらさらに詳述す
る。
実施例１ 原料粉末として、平均粒径１〜６μｍの各種粉末を用
い、これらを、第１表のマトリックス材料配合組成に従
って配合し、メタノール中湿式混合にて３日間ボール・
ミル混合した。この混合粉末を乾燥後、粉末に対して2w
t％となるように、トリクロールエタンに溶解したパラ
フィンを添加、混合、乾燥し、マトリックス材料となる
母粉末を得た。
この母粉末に対して、BN粉末（粒径〜２μｍ）を第１
表に示す量、らいかい機にて添加・混合し、各試料の原
粉粉末を得た。
これらの粉末を1ton/cm2の圧力で5.5×10×30mmの圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空中（約0.1tor
r.）にて800℃まで10時間で加熱して予備焼結した。次
に0.6〜0.8torr.の真空中で第１表に示す各温度で１時
間の焼結をして、本発明材料１〜21,比較材料１〜３を
それぞれ得た。なお本発明材料20,21は通常の真空焼結
では焼結出来なかったので、1700℃,100kg/cm2の条件で
ホットプレスした。
なお第１表中☆WC/TiC/TaCは、50wt％WC−30wt％TiC
−20wt％TaCの固溶体を、又☆☆TiC/TiNは50wt％TiC−5
0wt％TiNの固溶体を示す。
このようにして得られた本発明材料１〜21,比較材料
１〜３についてそれぞれまずダイヤモンドホイールで研
削し、４×８×24mmのJIS抗折試片を各４個を製作し
た。これらの試片について硬さ（HRA）を測定し、さら
にスパン間隔20mmにて３点曲げによる抗折力を測定し
た。
結果は第１表に示す通りであり、本発明材料は硬さ
は、HRAで65以上、抗折力は50kg/mm3以上であった。一
方比較材料２はBNが多すぎで未焼結であり、これらは測
定出来ないほど小さかった。また比較材料３は硬さが小
さ過ぎて実用に供し得ない。すなわち、硬さ、抗折力で
言えば実用に供し得るのは本発明材料と比較材料１であ
ることが分かる。
次に、第１表に示す材料の組織観察をした所、本発明
材料１〜21には灰色に見られるBNが認められたが、比較
材料１には当然ながら認められなかった。さらにＸ線回
折をした所、本発明材料１〜21にはｄ＝3.33Åの六方晶
BNの（0,0,2）面の回折線が認められたが、比較材料１
では当然ながら認められなかった。すなわち、本発明材
料１〜21では添加したBNは材料中に確実に残留している
ことが分った。
なお、一部の材料ではCo,Wなどからなる硼化物，複硼
化物も存在したので、BNの一部はマトリックス合金成分
と反応して硼化物を形成するが、これはさしつかえな
い。
実施例２ 原料粉末として、平均粒径１〜５μｍの各種粉末を用
い、これらを、第２表のマトリックス材料配合組成に従
って配合し、メタノール中湿式混合にて３日間ポール・
ミル混合した。この混合粉末を乾燥後、粉末に対して2w
t％となるように、トリクロールエタンに溶解したパラ
フィンを添加、混合、乾燥し、マトリックス合金となる
母粉末を得た。
この母粉末に対して、第２表に示す種類、量の自己潤
滑性物質をらいかい機にて添加・混合し、各試料の原料
粉末を得た。
これらの粉末を1ton/cm2の圧力で5.5×10×30mmの圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空中（約0.1tor
r.）にて800℃まで10時間で加熱して予備焼結した。次
に0.6〜0.8torr.の真空中で第１表に示す各温度で１時
間の焼結をして、本発明材料22〜29、比較材料４〜７を
それぞれ得た。なお本発明材料28,29は通常の真空焼結
では焼結出来なかったので、前者は1900℃,100kg/cm2の
条件でホットプレスし、後者は１気圧のN2ガス中、1600
℃で雰囲気焼結した。
このようにして得られた本発明材料22〜29、比較材料
４〜７について、まずダイヤモンドホイールで研削し、
４×８×24mmのJIS抗折試片を４個製作した。これらの
試片について硬さ（HRA）を測定し、さらにスパン間隔2
0mmにて３点曲げによる抗折力を測定した。
結果は第２表に併示する通りであり、本発明材料22〜
29は硬さはHRA65以上、抗折力は50kg/mm2以上（本発明
材料28,29を除く）であり、実用に供し得ることが分か
る。なお、本発明材料28,29は抗折力が38,47kg/mm2と小
さいが、これは基材のセラミックスが比較材料6,7に示
すように超硬合金に比べて低強度であるためである。し
かしながら、比較的高速、低荷重条件ならば実用に供し
得る。
次に第２表に示す材料の組織観察をした所、本発明材
料22〜29では添加したBN,TiS2,TaS2,MnS,グラファイト
はすべて残留していた。一方MoS2を添加した比較材料５
ではそれは認められなかった。すなわち、硫化物の場合
にはTiS2,TaS2,MnSなどの安定な硫化物のみが残留し得
ることが分る。
実施例３ 原料粉末として、平均粒径１〜５μｍの各種粉末を用
い、これらを第３表に示す如く、第１硬質材料としてW
C,Coを、これに置換する形で第２硬質材料SiC,AlN,Al2O
3,MgO,Y2O3をそれぞれ配合し、メタノール中湿式混合に
て３日間ポール・ミル混合した。この混合粉末を乾燥
後、粉末に対して2wt％となるように、トリクロールエ
タンに溶解したパラフィンを添加，混合，乾燥して混合
粉末を得た。
さらに必要に応じて、この混合粉末に、第３表に示す
種類，量の自己潤滑性物質をらいかい機にて添加，混合
し、各試料の混合粉末を得た。
これらの粉末を1ton/cm2の圧力で5.5×10×30mmの圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空中（約0.1/tor
r.）にて800℃まで10時間で加熱して予備焼結した。次
に0.6〜0.8torr.の真空中で第３表に示す各温度で１時
間の焼結をして、本発明材料30〜40,比較材料８をそれ
ぞれ得た。
このようにして得られた本発明材料30〜40,比較材料
８について、まずダイヤモンドホイールで研削し、４×
８×24mmのJIS抗折試片を各４個得た。これらの試片に
ついて硬さ（HRA）を測定し、さらにスパン間隔20mmに
て３点曲げによる抗折力を測定した。
結果は第３表に併示する通りであり、本発明材料30〜
40は硬さはHRA65以上，抗折力は50kg/mm2以上であり、
実用に供し得ることが分る。
実施例４ 実施例1,2,3により、本発明の材料が得られることが
分った。そこでいくつかの材料について摩擦係数を測定
することとした。
摺動面寸法が内径20mm,外径34mmで，厚さ5mmのリング
試片を実施例1,2,3に準じる方法で調製した。この摺動
面を0.2S程度にラップし、さらに超音波洗浄により脱脂
処理を施した。このリングに摺動面が0.2×3mm2のWC−1
0％Coを、3.0kgの荷重Ｗ（面圧500kg/cm2）で押し付け
つつ摺動させ摩擦力Ｆを測定した。ここで回転数は600,
1000,2000,3000rpmと順次変化させ、保持時間はそれぞ
れ２分,2分,14分,14分とした。そしてF/Wにより摩擦係
数を求め、その平均値μで評価した。
以上の方法によって測定したμを第１表〜第３表に併
記した。表１では比較材料１のμ＝0.56に対し、本発明
材料1,2,3,5,9,13,14,15,16,17,20のμは0.39〜0.47で
あり、16〜30％も摩擦係数が小になることが判る。すな
わち、摺動性能が16〜30％改善されたと言える。
第２表ではマトリックス材料が超硬合金である本発明
材料22,24,26のμは0.43〜0.45であり、比較材料１のμ
＝0.56より20〜23％も摩擦係数が小であることが判る。
さらにマトリックス材料がセラミックスである本発明材
料28,29のμは0.47,0.43であり、それぞれの比較材料6,
7のμ＝0.60,0.58に比べて、22％,26％も摩擦係数が小
になることが判る。すなわち、いずれの場合も摺動性能
が20〜26％改善されることが判る。なお、比較材料４は
マトリックス材料が超硬合金で、自己潤滑物質がすべて
グラファイトの場合であるが、このμは0.50であり、比
較材料１（超硬合金）のμ＝0.56よりは優れるものの、
本発明材料1,2,3,26などよりは劣る。よって限定範囲外
とした。
第３表では、第１硬質材料（超硬合金）に第２硬質材
料としてセラミックスを添加した本発明材料30,31,32,3
3,34,36のμが0.42〜0.49であり、比較材料１のμ＝0.5
6よりも13〜25％も摩擦係数が小さいことが判る。ここ
で比較材料８も第１硬質材料と第２硬質材料との組み合
せであるが、この場合のμは0.55と大きいので限定範囲
から除外した。さらに、第１硬質材料と第２硬質材料と
の組み合せの材料をマトリックス材料とし、これに自己
潤滑物質を添加した本発明材料37,38,39,40のμは0.39
〜0.44であり、比較材料１のμ＝0.56に比べて21〜30％
も摩擦係数が小さいことが判る。
以上のように本発明材料の摩擦係数は比較材料よりも
小であり、したがって摺動性能が優れると言える。
実施例５ 最後にシールリングとして使用した場合の性能を評価
した。摺動面寸法が内径41mm,外径56mmの被テストリン
グを実施例1,2に準じる方法で用意し、これの摺動面を
ラップ仕上げする。次に相手材となる摺動面寸法が内径
43mm,外径52mmのグラファイト製リングを用意し、この
摺動面もラップ仕上げする。これらを一般的なメカニカ
ルシールテスト装置に取り付ける。メカニカルシールの
運転条件は次の通りである。即ち密封流体：水道水，密
封流体圧:15kg/cm2,回転数:410rpm。そして運転開始後
１時間までの平均所要動力を求める。この平均所要動力
が大きい方が摩擦係数は大きいことになるので、便宜的
にこの平均所要動力の大小で摺動性能を評価することと
した。
以上の方法によってまず第１表に示される本発明材料
2,13,20,比較材料１の平均所要動力を測定した。さらに
第２表に示される本発明材料27,比較材料４の平均所要
動力も測定した。比較材料１の所要動力を１とし、それ
に対する動力比で言えば、本発明材料2,13,20,27は0.5,
0.5,0.55,0.6であり、比較材料４は0.7であった。すな
わち、本発明の自己潤滑硬質材料は、従来超硬合金およ
び従来超硬合金にグラファイトを添加したものより摺動
性能が優れていると言える。
＜発明の効果＞ 以上述べて来たごとく、本発明の自己潤滑硬質材料
は、従来の硬質材料である超硬合金あるいはセラミック
スの長所である高硬度，前者の場合は高抗折力，という
長所をさほど低下させることなく、摩擦係数が小さく、
摺動性能が向上している。従って各種の摺動部材用材料
特に、高負荷条件で使用される摺動部材用材料に好適で
あり、例えば軸受、シールリングなどに適する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 103:06 103:04） Ｃ１０Ｎ 10:08 10:10 10:12 10:14 40:02 40:34 50:08

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属
    およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶
    体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上も
    しくは、この一種以上および炭素好ましくはグラファイ
    トを、0.1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材
    料中に分散させたこと、および、マトリックスとなる硬
    質材料が50〜99.9wt％のWCと残部が鉄族金属の１種以上
    からなる超硬合金であることを特徴とする自己潤滑硬質
    材料。
  2. 【請求項２】BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属
    およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶
    体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上も
    しくは、この一種以上および炭素好ましくはグラファイ
    トを、0.1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材
    料中に分散させたこと、マトリックスとなる硬質材料
    が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒化物，
    硼化物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合物か
    らなる硬質物質の１種以上からなることを特徴とする自
    己潤滑硬質材料。
  3. 【請求項３】BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属
    およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶
    体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上も
    しくは、この一種以上および炭素好ましくはグラファイ
    トを、0.1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材
    料中に分散させたこと、および、マトリックスとなる硬
    質材料が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化物，窒
    化物，硼化物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化
    合物からなる硬質物質の１種以上が50〜99.9wt％であ
    り、残部が鉄族金属の１種以上からなることを特徴とす
    る自己潤滑硬質材料。
  4. 【請求項４】BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属
    およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶
    体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上も
    しくは、この一種以上および炭素好ましくはグラファイ
    トを、0.1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材
    料中に分散させたこと、および、マトリックスとなる硬
    質材料の組成が、周期律表IV a〜VI a族遷移金属の炭化
    物，窒化物，硼化物およびこれら２種以上の固溶体若し
    くは化合物からなる硬質物質の１種以上が50〜99.9wt％
    であり、残部が鉄族金属の１種以上であって、硬質物質
    の一部若しくは全部が鉄族金属およびまたは添加される
    自己潤滑物質の１種以上の一部と化合物をなすことを特
    徴とする自己潤滑硬質材料。
  5. 【請求項５】BNまたは、周期律表IV a〜V a族遷移金属
    およびCr,Mnの硫化物、またはこれら硫化物相互の固溶
    体または複硫化物からなる自己潤滑性物質の一種以上も
    しくは、この一種以上および炭素好ましくはグラファイ
    トを、0.1〜50vol％の割合でマトリックスとなる硬質材
    料中に分散させたこと、および、マトリックスとなる硬
    質材料が、SiC,Si3N4,Al2O3,AlN,MgO,ZrO2,CaO,Y2O3お
    よび周期律表IV a−VI a族遷移金属の炭化物，窒化物，
    硼化物およびこれら２種以上の固溶体若しくは化合物か
    らなる硬質物質の１種以上からなるセラミックスである
    ことを特徴とする自己潤滑硬質材料。
  6. 【請求項６】第１硬質材料が、周期律表IV a〜VI a族遷
    移金属の炭化物，窒化物，硼化物およびこれらの２種以
    上の固溶体若しくは化合物からなる硬質物質の１種以上
    からなるか、若しくは上記硬質物質の１種以上が50〜9
    9.9wt％で、残部が鉄族金属の１種以上からなるもので
    あり、第２硬質材料がSiC,Si3N4,Al2O3,AlN,MgO,ZrO2,C
    aO,Y2O3、および希土類元素の酸化物およびこれらの２
    種以上の固溶体または化合物からなる硬質物質の１種以
    上からなるものであって、第１硬質材料を0.1〜80vol％
    の割合で第２硬質材料に置換したことを特徴とする自己
    潤滑硬質材料。
  7. 【請求項７】BNまたは炭素好ましくはグラファイトまた
    は、周期律表IV a〜V a族遷移金属およびCr,Mnの硫化物
    またはこれら硫化物相互の固溶体または複硫化物からな
    る自己潤滑性物質の一種以上を、0.1〜50vol％の割合で
    マトリックスとなる硬質材料中に分散させたことを特徴
    とする請求項６に記戴の自己潤滑硬質材料。
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