JP3048687B2 - 炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 - Google Patents
炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品Info
- Publication number
- JP3048687B2 JP3048687B2 JP3183416A JP18341691A JP3048687B2 JP 3048687 B2 JP3048687 B2 JP 3048687B2 JP 3183416 A JP3183416 A JP 3183416A JP 18341691 A JP18341691 A JP 18341691A JP 3048687 B2 JP3048687 B2 JP 3048687B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- silicon carbide
- composite material
- sliding
- sliding component
- 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
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摺動構造部材等に用いら
れる炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及びそれを用
いた摺動部品に関するものである。
れる炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及びそれを用
いた摺動部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】セラミッ
クスは金属に比べ、耐熱性、強度、硬度、耐食性に優れ
るため、近年、構造部材としての応用が積極的に検討さ
れている。特に、その中でも炭化珪素セラミックスは、
強度、硬度、耐食性に優れることから、メカニカルシー
ル、軸受け等の摺動部材として一部実用化している。し
かしながら、ドライ雰囲気下での摺動特性が不良である
こと及び熱衝撃抵抗性が低いことからその使用範囲は限
られていた。
クスは金属に比べ、耐熱性、強度、硬度、耐食性に優れ
るため、近年、構造部材としての応用が積極的に検討さ
れている。特に、その中でも炭化珪素セラミックスは、
強度、硬度、耐食性に優れることから、メカニカルシー
ル、軸受け等の摺動部材として一部実用化している。し
かしながら、ドライ雰囲気下での摺動特性が不良である
こと及び熱衝撃抵抗性が低いことからその使用範囲は限
られていた。
【０００３】これらの問題の一つである摺動特性を解決
する手段として、炭素、黒鉛等の固体潤滑材を炭化珪素
中に複合する方法が、特開昭６３−２６０８６１号公報
の「ＳｉＣ−グラファイト系自己潤滑性セラミックス」
及び特開昭６３−２６５８５０号公報の「自己潤滑性セ
ラミックス複合材及びその製造法」に造粒黒鉛粒を複合
する方法、また特開平３−３３０６４号公報の「炭素−
炭化珪素複合材料製造用粉末組成物、炭素−炭化珪素複
合材料の製造方法および炭素−炭化珪素複合材料」に自
己焼結性球状炭素質微粒子を配合する方法等が開示され
ている。
する手段として、炭素、黒鉛等の固体潤滑材を炭化珪素
中に複合する方法が、特開昭６３−２６０８６１号公報
の「ＳｉＣ−グラファイト系自己潤滑性セラミックス」
及び特開昭６３−２６５８５０号公報の「自己潤滑性セ
ラミックス複合材及びその製造法」に造粒黒鉛粒を複合
する方法、また特開平３−３３０６４号公報の「炭素−
炭化珪素複合材料製造用粉末組成物、炭素−炭化珪素複
合材料の製造方法および炭素−炭化珪素複合材料」に自
己焼結性球状炭素質微粒子を配合する方法等が開示され
ている。
【０００４】しかしながら、いずれの場合も炭素、黒鉛
粒を配合することから摺動時の摩擦係数は低下するもの
の、高密度にならず、強度が低下してセラミックス本来
の特性が損なわれ耐久性に劣るという問題が指摘されて
いる。また、特開平１−３２０２５４号公報の「セラミ
ックス−炭素系複合材料及びその製造方法」にＸ線回折
により複合炭素の黒鉛化度を最適化する方法が開示され
ているが、摺動特性、強度に優れているものの、複合炭
素の存在状態及び炭素源を最適化したものでなく、熱衝
撃抵抗性が劣り、また加圧下焼成という煩雑な方法で製
造するため工業的生産の面から好ましくないという問題
が指摘されている。
粒を配合することから摺動時の摩擦係数は低下するもの
の、高密度にならず、強度が低下してセラミックス本来
の特性が損なわれ耐久性に劣るという問題が指摘されて
いる。また、特開平１−３２０２５４号公報の「セラミ
ックス−炭素系複合材料及びその製造方法」にＸ線回折
により複合炭素の黒鉛化度を最適化する方法が開示され
ているが、摺動特性、強度に優れているものの、複合炭
素の存在状態及び炭素源を最適化したものでなく、熱衝
撃抵抗性が劣り、また加圧下焼成という煩雑な方法で製
造するため工業的生産の面から好ましくないという問題
が指摘されている。
【０００５】本発明の目的は、強度、摺動特性、熱衝撃
抵抗性に優れた炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及
びそれを用いた摺動部品を提供することにある。
抵抗性に優れた炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及
びそれを用いた摺動部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、炭化珪素−炭素
系複合材料において、炭素のドメイン径とドメイン面積
率を特定の範囲とすることによって優れた効果を奏する
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本
発明の要旨は、 （１）炭化珪素粉末、Ｈ／Ｃが０．２〜２．０で、Ｎお
よびＳ含有量がそれぞれ２％以下の平均分子量が１００
〜２０００の縮合多環芳香族化合物及び／又は重縮合芳
香族化合物、および焼結助剤粉末を混合し、３００〜６
００℃で仮焼し、次いで造粒成形後、焼成することを特
徴とする炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法、並びに （２）機械要素がその可動する部分を有し、一時的また
は常時接触し、かつ相対的に摺動する摺動部品におい
て、少なくとも、その摺動面が前記（１）記載の製造方
法で得られる炭化珪素−炭素系複合材料により構成され
ていることを特徴とする摺動部品に関する。
解決するために鋭意研究を重ねた結果、炭化珪素−炭素
系複合材料において、炭素のドメイン径とドメイン面積
率を特定の範囲とすることによって優れた効果を奏する
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本
発明の要旨は、 （１）炭化珪素粉末、Ｈ／Ｃが０．２〜２．０で、Ｎお
よびＳ含有量がそれぞれ２％以下の平均分子量が１００
〜２０００の縮合多環芳香族化合物及び／又は重縮合芳
香族化合物、および焼結助剤粉末を混合し、３００〜６
００℃で仮焼し、次いで造粒成形後、焼成することを特
徴とする炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法、並びに （２）機械要素がその可動する部分を有し、一時的また
は常時接触し、かつ相対的に摺動する摺動部品におい
て、少なくとも、その摺動面が前記（１）記載の製造方
法で得られる炭化珪素−炭素系複合材料により構成され
ていることを特徴とする摺動部品に関する。
【０００７】本発明の炭化珪素−炭素系複合材料におい
て、炭素のドメイン径とは、炭化珪素マトリックス中に
分布している炭素粒子あるいはそれらの集合体の大きさ
を意味し、鏡面仕上げした試料の走査型電子顕微鏡によ
り観察し、得られる１００画像中の炭素ドメインを画像
解折装置により解析し、平均値として算出されたもので
ある。通常０．０１〜３０μｍで好ましくは０．０５〜
２０μｍである。ドメイン径が０．０１μｍよりも小さ
いと摺動特性が発現しなくなり、３０μｍよりも大きく
なると強度が低下するので好ましくない。
て、炭素のドメイン径とは、炭化珪素マトリックス中に
分布している炭素粒子あるいはそれらの集合体の大きさ
を意味し、鏡面仕上げした試料の走査型電子顕微鏡によ
り観察し、得られる１００画像中の炭素ドメインを画像
解折装置により解析し、平均値として算出されたもので
ある。通常０．０１〜３０μｍで好ましくは０．０５〜
２０μｍである。ドメイン径が０．０１μｍよりも小さ
いと摺動特性が発現しなくなり、３０μｍよりも大きく
なると強度が低下するので好ましくない。
【０００８】炭素のドメイン面積率も、同様に画像解析
により算出される炭化珪素マトリックス中に占める炭素
ドメインの割合の平均値であり、通常５〜７０％、好ま
しくは７〜６０％である。５％よりも小さいと摺動特性
が発現しなくなり、７０％よりも大きいと強度が低下す
るので好ましくない。
により算出される炭化珪素マトリックス中に占める炭素
ドメインの割合の平均値であり、通常５〜７０％、好ま
しくは７〜６０％である。５％よりも小さいと摺動特性
が発現しなくなり、７０％よりも大きいと強度が低下す
るので好ましくない。
【０００９】全空隙率とは炭化珪素マトリックス及び炭
素ドメイン以外の部分を意味し、同様に画像解析により
算出される空隙割合の平均値であり、通常２０％以下好
ましくは１０％以下である。２０％を越えると強度が低
下するので好ましくない。
素ドメイン以外の部分を意味し、同様に画像解析により
算出される空隙割合の平均値であり、通常２０％以下好
ましくは１０％以下である。２０％を越えると強度が低
下するので好ましくない。
【００１０】本発明で使用する炭化珪素は、セラミック
スのマトリクッスとなるもので、α、βのいずれの結晶
型であってもよい。また純度は、密度の低下や強度及び
破壊靱性値の劣化等を防ぐために、またヤング率等の機
械的特性の面から、９０ｗｔ％以上が好ましく、より好
ましくは９５ｗｔ％以上である。炭化珪素の形態は焼結
性の面から、平均粒径は通常５μｍ以下、好ましくは３
μｍ以下の粉末が望ましい。平均粒径が５μｍを越える
と焼結能が低下し、緻密化せず強度が低下するので好ま
しくない。
スのマトリクッスとなるもので、α、βのいずれの結晶
型であってもよい。また純度は、密度の低下や強度及び
破壊靱性値の劣化等を防ぐために、またヤング率等の機
械的特性の面から、９０ｗｔ％以上が好ましく、より好
ましくは９５ｗｔ％以上である。炭化珪素の形態は焼結
性の面から、平均粒径は通常５μｍ以下、好ましくは３
μｍ以下の粉末が望ましい。平均粒径が５μｍを越える
と焼結能が低下し、緻密化せず強度が低下するので好ま
しくない。
【００１１】本発明の複合材料中の炭素の炭素源は、加
熱により炭素に変換するものであって、Ｈ／Ｃが０．２
〜２．０で、ＮおよびＳ含有量がそれぞれ２％以下の平
均分子量（Ｍｗ）１００〜２０００の縮合多環芳香族化
合物及び／又は重縮合芳香族化合物を使用するのが望ま
しい。例えば、コールタール、ピッチ、フェノールレジ
ン、フランレジン等及びそれらの誘導体が挙げられ、特
に限定されるものではないが、好ましくは易黒鉛化性の
ものが好ましい。Ｈ／Ｃや平均分子量がこの範囲からは
ずれると炭素の分散性が悪くなり、強度が低下する。ま
た、ＮおよびＳ含有量が２％を超えると、焼成中の複合
材料中に微亀裂が発生し、強度の低いものしか得られな
いので好ましくない。ここでいう炭素とは、Ｘ線回折に
より黒鉛のピークを呈するものをいい、黒鉛化度は特に
限定されないが、大きい方が望ましく、通常Ｘ線回折に
よる（００２）面間隔が３．３〜３．５Åの範囲のもの
である。
熱により炭素に変換するものであって、Ｈ／Ｃが０．２
〜２．０で、ＮおよびＳ含有量がそれぞれ２％以下の平
均分子量（Ｍｗ）１００〜２０００の縮合多環芳香族化
合物及び／又は重縮合芳香族化合物を使用するのが望ま
しい。例えば、コールタール、ピッチ、フェノールレジ
ン、フランレジン等及びそれらの誘導体が挙げられ、特
に限定されるものではないが、好ましくは易黒鉛化性の
ものが好ましい。Ｈ／Ｃや平均分子量がこの範囲からは
ずれると炭素の分散性が悪くなり、強度が低下する。ま
た、ＮおよびＳ含有量が２％を超えると、焼成中の複合
材料中に微亀裂が発生し、強度の低いものしか得られな
いので好ましくない。ここでいう炭素とは、Ｘ線回折に
より黒鉛のピークを呈するものをいい、黒鉛化度は特に
限定されないが、大きい方が望ましく、通常Ｘ線回折に
よる（００２）面間隔が３．３〜３．５Åの範囲のもの
である。
【００１２】本発明の炭化珪素−炭素系複合材料におい
て、上記の炭化珪素、炭素源以外に、本発明の効果を損
なわない範囲であれば、破壊靱性及び耐酸化性改善の目
的で必要によりＴｉＣ，ＺｒＣ等の炭化物、ＴｉＢ2 、
ＺｒＢ2 等のホウ化物を適量複合したものであってもよ
い。この場合、これらの複合量は通常炭化珪素に対して
５〜５０％である。
て、上記の炭化珪素、炭素源以外に、本発明の効果を損
なわない範囲であれば、破壊靱性及び耐酸化性改善の目
的で必要によりＴｉＣ，ＺｒＣ等の炭化物、ＴｉＢ2 、
ＺｒＢ2 等のホウ化物を適量複合したものであってもよ
い。この場合、これらの複合量は通常炭化珪素に対して
５〜５０％である。
【００１３】本発明の炭化珪素−炭素系複合材料は、上
記の炭化珪素の粉末、上記の炭素源及び焼結助剤粉末を
混合し、仮焼し、次いで造粒成形後、焼成することによ
り製造することができる。ここで用いられる焼結助剤
は、特に限定されるものではなく通常、焼結助剤として
使用されるものであればいずれのものであっても使用す
ることができる。例えば、公知のホウ素化合物、アルミ
ナ、イットリア等が挙げられ、これらの１種または２種
以上のものを併用して用いられる。本発明の炭化珪素−
炭素系複合材料を製造する際の焼結助剤の配合量は、通
常０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは０．２〜５ｗ
ｔ％である。
記の炭化珪素の粉末、上記の炭素源及び焼結助剤粉末を
混合し、仮焼し、次いで造粒成形後、焼成することによ
り製造することができる。ここで用いられる焼結助剤
は、特に限定されるものではなく通常、焼結助剤として
使用されるものであればいずれのものであっても使用す
ることができる。例えば、公知のホウ素化合物、アルミ
ナ、イットリア等が挙げられ、これらの１種または２種
以上のものを併用して用いられる。本発明の炭化珪素−
炭素系複合材料を製造する際の焼結助剤の配合量は、通
常０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは０．２〜５ｗ
ｔ％である。
【００１４】上記の混合は、ボールミル、振動ミル、遊
星ミル等を用いて通常、湿式混合で行われる。また、使
用する溶剤としては有機溶剤、例えばベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族系、メタノール、エタノール等
のアルコール系、またメチルエチルケトン等のケトン系
などが好ましい。上記の仮焼工程は、混合した混合物を
好ましくは不活性雰囲気下（例えば窒素ガス、アルゴン
ガス等の雰囲気下）、通常３００〜６００℃で熱処理し
て行われる。３００℃より低いと十分に炭素に変換され
ず、残留揮発分が多く緻密化しない。また６００℃より
高いと配合粒子の自由焼結が起こり、スプレードライ時
の再分散が困難となるので好ましくない。上記の造粒成
形の工程において、造粒は公知の方法例えばスプレード
ライ等で行われる。また、成形は金型成形法、ＣＩＰ
法、またはスリップキャスティング法等で行うこともで
きる。
星ミル等を用いて通常、湿式混合で行われる。また、使
用する溶剤としては有機溶剤、例えばベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族系、メタノール、エタノール等
のアルコール系、またメチルエチルケトン等のケトン系
などが好ましい。上記の仮焼工程は、混合した混合物を
好ましくは不活性雰囲気下（例えば窒素ガス、アルゴン
ガス等の雰囲気下）、通常３００〜６００℃で熱処理し
て行われる。３００℃より低いと十分に炭素に変換され
ず、残留揮発分が多く緻密化しない。また６００℃より
高いと配合粒子の自由焼結が起こり、スプレードライ時
の再分散が困難となるので好ましくない。上記の造粒成
形の工程において、造粒は公知の方法例えばスプレード
ライ等で行われる。また、成形は金型成形法、ＣＩＰ
法、またはスリップキャスティング法等で行うこともで
きる。
【００１５】上記の焼成工程は、通常、常圧で非酸化雰
囲気下、例えば不活性雰囲気下（窒素ガス、アルゴンガ
ス等の雰囲気下）もしくは真空下、１２００〜２３００
℃で行うのが望ましい。焼成温度がこの範囲外であると
焼結体の密度の低下や炭化珪素の粒子成長等による強
度、硬度等の機械的特性の劣化を招くこととなり好まし
くない。焼成時間は通常０．５〜８時間である。焼成法
としては、高密度化させるためにホットプレス、ＨＩＰ
法等を用いても良い。
囲気下、例えば不活性雰囲気下（窒素ガス、アルゴンガ
ス等の雰囲気下）もしくは真空下、１２００〜２３００
℃で行うのが望ましい。焼成温度がこの範囲外であると
焼結体の密度の低下や炭化珪素の粒子成長等による強
度、硬度等の機械的特性の劣化を招くこととなり好まし
くない。焼成時間は通常０．５〜８時間である。焼成法
としては、高密度化させるためにホットプレス、ＨＩＰ
法等を用いても良い。
【００１６】上記のようにして得られる本発明の複合材
料は、前記のような炭素のドメイン径、ドメイン面積率
および全空隙率を有するものであり、強度、摺動特性が
優れ、かつ熱衝撃抵抗性にも優れ、摺動部品として極め
て好適である。即ち、このようにして得られる本発明の
炭化珪素−炭素系複合材料は、室温における坑折強度が
３００ＭＰａ以上、熱衝撃抵抗性が３５０℃以上、摩擦
係数が０．４以下、比摩耗量が１０ｍｍ2 ／ｋｇ以下と
いう優れた特性を有するのである。
料は、前記のような炭素のドメイン径、ドメイン面積率
および全空隙率を有するものであり、強度、摺動特性が
優れ、かつ熱衝撃抵抗性にも優れ、摺動部品として極め
て好適である。即ち、このようにして得られる本発明の
炭化珪素−炭素系複合材料は、室温における坑折強度が
３００ＭＰａ以上、熱衝撃抵抗性が３５０℃以上、摩擦
係数が０．４以下、比摩耗量が１０ｍｍ2 ／ｋｇ以下と
いう優れた特性を有するのである。
【００１７】本発明の摺動部品は機械要素がその可動す
る部分を有し、一時的または常時接触し、かつ相対的に
摺動する摺動部品において、少なくともその摺動面が本
発明の炭化珪素−炭素系複合材料により構成されている
ことを要する。摺動部品の具体例としては軸受けリテー
ナー、メカニカルシール、石炭スラリーの流量バルブ、
混合水栓用ディスクバルブ、線引きダイス等が挙げられ
る。
る部分を有し、一時的または常時接触し、かつ相対的に
摺動する摺動部品において、少なくともその摺動面が本
発明の炭化珪素−炭素系複合材料により構成されている
ことを要する。摺動部品の具体例としては軸受けリテー
ナー、メカニカルシール、石炭スラリーの流量バルブ、
混合水栓用ディスクバルブ、線引きダイス等が挙げられ
る。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明を実施例および比較例によっ
て更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例になん
ら限定されるものではない。 実施例１〜１０ 表１に示す炭素源、粒径０．５μｍのβ−炭化珪素（純
度９８ｗｔ％）及び焼成助剤としてＢ4 Ｃ２ｗｔ％を、
振動ミルでエタノール湿式混合し、アルゴン雰囲気下、
表１に示す温度で仮焼した。スプレードライで造粒後、
金型成形法で成形し、アルゴン雰囲気中で２１００℃１
時間焼成した。得られた複合材料中の炭素のドメイン
径、ドメイン面積率および全空隙率は鏡面仕上げした試
料の走査型電子顕微鏡により観察し、得られた１００画
像を画像解折装置（LUZEX-III 、ニレコ社製）により、
それぞれの平均値として算出した。その結果を表１に示
す。また、実施例５で得られた本発明の複合材料の走査
電子顕微鏡写真の例を図１に示す。本発明で得られたも
のは、従来法である後述の比較例１で得られたものの走
査電子顕微鏡写真の例（図２）に比べ、炭素ドメイン径
が小さく、大きな空隙もなく、均一な組織を呈してい
た。
て更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例になん
ら限定されるものではない。 実施例１〜１０ 表１に示す炭素源、粒径０．５μｍのβ−炭化珪素（純
度９８ｗｔ％）及び焼成助剤としてＢ4 Ｃ２ｗｔ％を、
振動ミルでエタノール湿式混合し、アルゴン雰囲気下、
表１に示す温度で仮焼した。スプレードライで造粒後、
金型成形法で成形し、アルゴン雰囲気中で２１００℃１
時間焼成した。得られた複合材料中の炭素のドメイン
径、ドメイン面積率および全空隙率は鏡面仕上げした試
料の走査型電子顕微鏡により観察し、得られた１００画
像を画像解折装置（LUZEX-III 、ニレコ社製）により、
それぞれの平均値として算出した。その結果を表１に示
す。また、実施例５で得られた本発明の複合材料の走査
電子顕微鏡写真の例を図１に示す。本発明で得られたも
のは、従来法である後述の比較例１で得られたものの走
査電子顕微鏡写真の例（図２）に比べ、炭素ドメイン径
が小さく、大きな空隙もなく、均一な組織を呈してい
た。
【００１９】また、得られた複合材料を用いて坑折強
度、熱衝撃抵抗性、摩擦係数及び比摩耗量を測定し、そ
の結果を表１に併せて示した。尚、これらの測定方法は
次のとおりである。坑折強度は、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に
準じた３点曲げ試験法により行った。熱衝撃抵抗性は、
ＪＩＳ−Ｒ１６０１に準じた試験片を用い、試験片を不
活性雰囲気下で、所定温度まで加熱した後、直ちに常温
の水中に投下急冷した試料をＪＩＳ−Ｒ１６０１に準じ
た３点曲げ試験を行ない、強度が急激に低下する温度差
により評価を行った。摩擦係数及び比摩耗量は、直径５
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのディスク状の試験片と直径１０
ｍｍ、長さ１５ｍｍのタングステンカーバイト製のピン
を印加荷重１０ｋｇ、摺動速度１ｍ／秒の条件下で摺動
させ評価した。固定側に試験片、回転側には、タングス
テンカーバイトを用いた。摩擦係数は摺動中のトルクに
より算出し、摩耗量は摺動距離が１０4 ｍに達した時点
の試験片の重量変化により算出した。その結果、本発明
で得られた複合材料は、常圧焼結で、空隙率の小さい高
密度焼結体を呈し、強度が高く、熱衝撃抵抗性及び摩擦
係数、比摩耗量が小さく摺動特性に優れるものであっ
た。
度、熱衝撃抵抗性、摩擦係数及び比摩耗量を測定し、そ
の結果を表１に併せて示した。尚、これらの測定方法は
次のとおりである。坑折強度は、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に
準じた３点曲げ試験法により行った。熱衝撃抵抗性は、
ＪＩＳ−Ｒ１６０１に準じた試験片を用い、試験片を不
活性雰囲気下で、所定温度まで加熱した後、直ちに常温
の水中に投下急冷した試料をＪＩＳ−Ｒ１６０１に準じ
た３点曲げ試験を行ない、強度が急激に低下する温度差
により評価を行った。摩擦係数及び比摩耗量は、直径５
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのディスク状の試験片と直径１０
ｍｍ、長さ１５ｍｍのタングステンカーバイト製のピン
を印加荷重１０ｋｇ、摺動速度１ｍ／秒の条件下で摺動
させ評価した。固定側に試験片、回転側には、タングス
テンカーバイトを用いた。摩擦係数は摺動中のトルクに
より算出し、摩耗量は摺動距離が１０4 ｍに達した時点
の試験片の重量変化により算出した。その結果、本発明
で得られた複合材料は、常圧焼結で、空隙率の小さい高
密度焼結体を呈し、強度が高く、熱衝撃抵抗性及び摩擦
係数、比摩耗量が小さく摺動特性に優れるものであっ
た。
【００２０】
【表１】
【００２１】比較例１〜３ 表２に示す炭素源、粒径０．５μｍのβ−炭化珪素（純
度９８ｗｔ％）及び焼成助剤としてＢ4 Ｃ２ｗｔ％を用
いて実施例１〜１０と同様に、振動ミルでエタノール湿
式混合し、アルゴン雰囲気下、表２に示す温度で仮焼し
た。スプレードライで造粒後、金型成形法で成形し、ア
ルゴン雰囲気中で２１００℃１時間焼成した。得られた
複合材料中の炭素のドメイン径、ドメイン面積率及び全
空隙率を、また得られた複合材料の坑折強度、熱衝撃抵
抗性、摩擦係数及び比摩耗量を実施例１〜１０と同様に
して測定し、結果を表２に併せて示した。その結果、比
較例で得られた複合材料は、空隙が多数存在し、炭素の
ドメイン径も大きく、強度、熱衝撃抵抗性が小さく、摩
擦係数および比摩耗量は大きく摺動特性に劣るものであ
った。
度９８ｗｔ％）及び焼成助剤としてＢ4 Ｃ２ｗｔ％を用
いて実施例１〜１０と同様に、振動ミルでエタノール湿
式混合し、アルゴン雰囲気下、表２に示す温度で仮焼し
た。スプレードライで造粒後、金型成形法で成形し、ア
ルゴン雰囲気中で２１００℃１時間焼成した。得られた
複合材料中の炭素のドメイン径、ドメイン面積率及び全
空隙率を、また得られた複合材料の坑折強度、熱衝撃抵
抗性、摩擦係数及び比摩耗量を実施例１〜１０と同様に
して測定し、結果を表２に併せて示した。その結果、比
較例で得られた複合材料は、空隙が多数存在し、炭素の
ドメイン径も大きく、強度、熱衝撃抵抗性が小さく、摩
擦係数および比摩耗量は大きく摺動特性に劣るものであ
った。
【００２２】
【表２】
【００２３】実施例１１ 実施例１により得られた複合材料を用いて軸受け加工
し、使用したところ無潤滑で長時間の耐久性を示した。
し、使用したところ無潤滑で長時間の耐久性を示した。
【００２４】実施例１２ 実施例２により得られた複合材料を用いてメカニカルシ
ールに適用したところ、従来材料に比べ、シール性も良
好で長時間の耐久性を示した。
ールに適用したところ、従来材料に比べ、シール性も良
好で長時間の耐久性を示した。
【００２５】実施例１３ 実施例３により得られた複合材料を用いて石炭スラリー
の流量バルブとして使用したところ、スラリーのカット
オフがスムーズに行え、摺動特性が良好で、耐摩耗性も
良好であった。
の流量バルブとして使用したところ、スラリーのカット
オフがスムーズに行え、摺動特性が良好で、耐摩耗性も
良好であった。
【００２６】実施例１４ 実施例４により得られた複合材料を用いて精密加工し、
磁気ヘッド基材として使用したところ、相手メディアを
傷つけることなく、耐久性も良好であった。
磁気ヘッド基材として使用したところ、相手メディアを
傷つけることなく、耐久性も良好であった。
【００２７】実施例１５ 実施例５により得られた複合材料を用いて撚糸リングと
して使用したところ、従来セラミックスに比べ、低摩耗
性、高耐久性を示した。
して使用したところ、従来セラミックスに比べ、低摩耗
性、高耐久性を示した。
【００２８】実施例１６ 実施例６により得られた複合材料を用いて混合水栓用デ
ィスクバルブとして使用したところ、従来セラミックス
に比べ低トルク摺動性、高耐久性を示した。
ィスクバルブとして使用したところ、従来セラミックス
に比べ低トルク摺動性、高耐久性を示した。
【００２９】
【発明の効果】本発明により、従来の炭化珪素−炭素系
複合材料に比べ、強度、摺動特性、かつ熱衝撃抵抗性に
も優れ、摺動部品として極めて好適な炭化珪素−炭素系
複合材料が得られる。
複合材料に比べ、強度、摺動特性、かつ熱衝撃抵抗性に
も優れ、摺動部品として極めて好適な炭化珪素−炭素系
複合材料が得られる。
【図１】図１は実施例５で得られた本発明の炭化珪素−
炭素系複合材料における炭素の分散状態およびその形状
を表す走査電子顕微鏡写真を示す。
炭素系複合材料における炭素の分散状態およびその形状
を表す走査電子顕微鏡写真を示す。
【図２】図２は比較例１で得られた炭化珪素−炭素系複
合材料における炭素の分散状態およびその形状を表す走
査電子顕微鏡写真を示す。
合材料における炭素の分散状態およびその形状を表す走
査電子顕微鏡写真を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−58862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−141676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−112670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3071（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/565 C04B 35/52
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化珪素粉末、Ｈ／Ｃが０．２〜２．０
で、ＮおよびＳ含有量がそれぞれ２％以下の平均分子量
１００〜２０００の縮合多環芳香族化合物及び／又は重
縮合芳香族化合物、および焼結助剤粉末を混合し、３０
０〜６００℃で仮焼し、次いで造粒成形後、焼成するこ
とを特徴とする、炭素のドメイン径が０．０１〜３０μ
ｍで、炭素のドメイン面積率が５〜７０％である炭化珪
素−炭素系複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 機械要素がその可動する部分を有し、一
時的または常時接触し、かつ相対的に摺動する摺動部品
において、少なくともその摺動面が請求項１記載の製造
方法で得られる炭化珪素−炭素系複合材料により構成さ
れていることを特徴とする摺動部品。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183416A JP3048687B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 |
| DE4221318A DE4221318B4 (de) | 1991-06-27 | 1992-06-29 | Kohlenstoffgefülltes, keramisches Verbundmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| US08/457,599 US5656213A (en) | 1991-06-27 | 1995-06-01 | Process for the production of carbon-filled ceramic composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183416A JP3048687B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0648836A JPH0648836A (ja) | 1994-02-22 |
| JP3048687B2 true JP3048687B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=16135400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3183416A Expired - Fee Related JP3048687B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3048687B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5030268B2 (ja) * | 2006-01-25 | 2012-09-19 | 花王株式会社 | セラミックスの製造方法 |
| WO2007086427A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Kao Corporation | 炭素含有炭化ケイ素セラミックスの製造方法 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3183416A patent/JP3048687B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0648836A (ja) | 1994-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koh et al. | Oxidation behavior of titanium boride at elevated temperatures | |
| Bitterlich et al. | SiAlON based ceramic cutting tools | |
| JPS6228109B2 (ja) | ||
| US5656213A (en) | Process for the production of carbon-filled ceramic composite material | |
| US5462813A (en) | Composite ceramic sintered material | |
| JP3035720B2 (ja) | セラミックス−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 | |
| Jou et al. | High temperature creep of SiC densified using a transient liquid phase | |
| JP2002087884A (ja) | ポリマーから誘導されたセラミックス成形品及びその製造方法 | |
| JP3048687B2 (ja) | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造方法及び摺動部品 | |
| JPS6050749B2 (ja) | 炭化珪素質焼結体 | |
| JP2968293B2 (ja) | 炭化ケイ素炭素複合セラミックス成形体の製造方法 | |
| JP3339645B2 (ja) | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造法 | |
| JP3153518B2 (ja) | 炭化ケイ素炭素複合セラミックス | |
| JP2625505B2 (ja) | セラミックス―炭素系複合材料の製造方法 | |
| JPH0251864B2 (ja) | ||
| JP3339644B2 (ja) | 炭化珪素−炭素系複合材料の製造法 | |
| JP2801785B2 (ja) | セラミックス複合焼結体の製法 | |
| JP2902796B2 (ja) | セラミックス複合焼結体およびそれを用いた摺動部材 | |
| JPH1143372A (ja) | 窒化ケイ素系セラミックス及びその製造方法 | |
| JP2738596B2 (ja) | セラミックス複合焼結体およびその製法 | |
| JP3694583B2 (ja) | 粉砕機用部材 | |
| CN109206138A (zh) | 一种高球形度的碳化硅颗粒的制备方法 | |
| JPH0625038B2 (ja) | 耐摩耗性炭化珪素焼結体の製造方法 | |
| JP2652938B2 (ja) | 炭化チタン―炭素複合セラミックス焼成体及び製造方法 | |
| JPS60246266A (ja) | 炭化珪素質焼結体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080324 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090324 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090324 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |