JP3351016B2 - 低摩擦セラミックス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそれらの製造方法 - Google Patents
低摩擦セラミックス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそれらの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，低摩擦セラミッ
クス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそ
れらの製造方法に関する。
クス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそ
れらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，炭化ケイ素ＳｉＣ，窒化硼素ＢＮ
を窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 中に分散させて摩擦係数を低減
するものは，例えば，特開昭５９−３０７６９号公報に
開示されている。また，焼結助剤として，Ｆｅ3 Ｏ4 等
の鉄Ｆｅの酸化物を添加した窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 は，
例えば，特開昭５８−６４２６８号公報，特開昭５９−
８８３７４号公報，特開昭６１−７２６８５号公報等に
開示されている。
を窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 中に分散させて摩擦係数を低減
するものは，例えば，特開昭５９−３０７６９号公報に
開示されている。また，焼結助剤として，Ｆｅ3 Ｏ4 等
の鉄Ｆｅの酸化物を添加した窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 は，
例えば，特開昭５８−６４２６８号公報，特開昭５９−
８８３７４号公報，特開昭６１−７２６８５号公報等に
開示されている。
【０００３】また，エンジン部品のうち，シリンダライ
ナ，ピストンリング等の摺動部品には，従来から鉄系金
属材料が用いられてきた。また，これらの摺動部品の耐
摩耗性を向上させるため，窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 を用い
て作製したものもある。
ナ，ピストンリング等の摺動部品には，従来から鉄系金
属材料が用いられてきた。また，これらの摺動部品の耐
摩耗性を向上させるため，窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 を用い
て作製したものもある。
【０００４】また，エンジン部品のうち，ロッカアーム
式動弁機構に使用されているロッカアーム，ロッカアー
ムシート，タッペト，カム，プッシュロッドカム等の耐
摩耗性部品として，金属に比較して耐摩耗性に優れた材
料として，部分安定化ジルコニア，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ
3 等の金属酸化物を焼結助剤として添加したＳｉ3 Ｎ4
等のセラミックス材料を使用することが開発されてい
る。
式動弁機構に使用されているロッカアーム，ロッカアー
ムシート，タッペト，カム，プッシュロッドカム等の耐
摩耗性部品として，金属に比較して耐摩耗性に優れた材
料として，部分安定化ジルコニア，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ
3 等の金属酸化物を焼結助剤として添加したＳｉ3 Ｎ4
等のセラミックス材料を使用することが開発されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで，窒化ケイ素
のセラミックスについては，低い摩擦係数を持つものが
望まれている。一般に，Ｓｉ3 Ｎ4 中に，炭化ケイ素，
窒化ホウ素或いは酸化物の粒子を分散させた場合には，
結合界面での反応性に乏しく，材料自体の強度が低下す
る。また，窒化ホウ素を複合した材料では高温中その部
分が酸化され結晶構造が変化し，摩擦係数が上昇するこ
とがある。上記公報に開示されているように，焼結助剤
として，Ｆｅ3 Ｏ4 等の金属酸化物を添加したもので
は，該添加量が少なく，また低摩擦の特性を得ることが
できない。
のセラミックスについては，低い摩擦係数を持つものが
望まれている。一般に，Ｓｉ3 Ｎ4 中に，炭化ケイ素，
窒化ホウ素或いは酸化物の粒子を分散させた場合には，
結合界面での反応性に乏しく，材料自体の強度が低下す
る。また，窒化ホウ素を複合した材料では高温中その部
分が酸化され結晶構造が変化し，摩擦係数が上昇するこ
とがある。上記公報に開示されているように，焼結助剤
として，Ｆｅ3 Ｏ4 等の金属酸化物を添加したもので
は，該添加量が少なく，また低摩擦の特性を得ることが
できない。
【０００６】更に，セラミックスについて，境界潤滑域
では，必ずしも低摩擦特性とはならず，また，窒化ホウ
素を複合した材料では，６００℃以上で酸化ホウ素とな
り，結晶構造が変化するため，特に摩擦係数が上昇して
しまうという問題がある。
では，必ずしも低摩擦特性とはならず，また，窒化ホウ
素を複合した材料では，６００℃以上で酸化ホウ素とな
り，結晶構造が変化するため，特に摩擦係数が上昇して
しまうという問題がある。
【０００７】また，Ｓｉ3 Ｎ4 と鉄Ｆｅの酸化物との複
合では，焼成時に還元反応が起こり，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ
3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 の形で混合段階で添加しても，焼成後に
は，Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物に変化する。このような化合
物も潤滑油との吸着性に優れるが，更に一層吸着性を高
め，低摩擦化するためには，酸化物の状態で残すことが
望ましいものである。
合では，焼成時に還元反応が起こり，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ
3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 の形で混合段階で添加しても，焼成後に
は，Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物に変化する。このような化合
物も潤滑油との吸着性に優れるが，更に一層吸着性を高
め，低摩擦化するためには，酸化物の状態で残すことが
望ましいものである。
【０００８】ところで，鉄系金属材料は，セラミックス
に比較して摩耗が多く耐久性の面で劣るものである。ま
た，摺動部品として，高温且つ潤滑油粘度が低い潤滑状
況下において，金属材料では凝着，焼付き等の現象が起
きている。そこで，摺動部品を作製するにあたって，金
属材料に換えてＳｉ3 Ｎ4 等のセラミックスを使用する
ことが試みられているが，Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックス
は耐摩耗性に優れているが，より低摩擦を有する材料が
望まれている。
に比較して摩耗が多く耐久性の面で劣るものである。ま
た，摺動部品として，高温且つ潤滑油粘度が低い潤滑状
況下において，金属材料では凝着，焼付き等の現象が起
きている。そこで，摺動部品を作製するにあたって，金
属材料に換えてＳｉ3 Ｎ4 等のセラミックスを使用する
ことが試みられているが，Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックス
は耐摩耗性に優れているが，より低摩擦を有する材料が
望まれている。
【０００９】また，部分安定化ジルコニアで耐摩耗部品
を作製した場合に，該耐摩耗部品自体の摩耗量は少なく
なるが，該耐摩耗部品と組み合わせた相手側の金属材料
で作製した部品の摩耗が大きくなるという現象が発生す
る。また，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2Ｏ3 等の金属酸化物を焼結
助剤として添加したＳｉ3 Ｎ4 等のセラミックス材料で
作製した耐摩耗部品を，高温域で使用した場合に，該耐
摩耗部品の摩擦係数と摩耗量とが大きくなり，耐摩耗部
品としての特性が著しく低下する。
を作製した場合に，該耐摩耗部品自体の摩耗量は少なく
なるが，該耐摩耗部品と組み合わせた相手側の金属材料
で作製した部品の摩耗が大きくなるという現象が発生す
る。また，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2Ｏ3 等の金属酸化物を焼結
助剤として添加したＳｉ3 Ｎ4 等のセラミックス材料で
作製した耐摩耗部品を，高温域で使用した場合に，該耐
摩耗部品の摩擦係数と摩耗量とが大きくなり，耐摩耗部
品としての特性が著しく低下する。
【００１０】そこで，この発明の目的は，上記の課題を
解決することであり，Ｓｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣのＳｉを主
成分とする母相中にＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等
のＦｅの酸化物を分散させ，大気中において表面からや
や内部にかけて酸化させ，化合物として存在していたＦ
ｅ−Ｓｉ系の化合物をオイルとの吸着性に優れたＦｅ−
Ｏ系の酸化物に変化させ，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が該
母相の少なくとも表面に分散することによって低摩擦化
する低摩擦セラミックス及びその製造方法を提供するこ
とである。
解決することであり，Ｓｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣのＳｉを主
成分とする母相中にＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等
のＦｅの酸化物を分散させ，大気中において表面からや
や内部にかけて酸化させ，化合物として存在していたＦ
ｅ−Ｓｉ系の化合物をオイルとの吸着性に優れたＦｅ−
Ｏ系の酸化物に変化させ，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が該
母相の少なくとも表面に分散することによって低摩擦化
する低摩擦セラミックス及びその製造方法を提供するこ
とである。
【００１１】この発明の別の目的は，Ｓｉを主成分とす
るセラミックスを母相として，その中にＦｅの化合物が
分散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されており，基体
自身がオイルとの吸着性に優れ，また，境界潤滑域では
固体潤滑剤の働きにより低摩擦化する低摩擦セラミック
ス及びその製造方法を提供することである。
るセラミックスを母相として，その中にＦｅの化合物が
分散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されており，基体
自身がオイルとの吸着性に優れ，また，境界潤滑域では
固体潤滑剤の働きにより低摩擦化する低摩擦セラミック
ス及びその製造方法を提供することである。
【００１２】この発明の更に別の目的は，ＺｒＯ2 又は
Ａｌ2 Ｏ3 の酸化物セラミックスを母相として，その中
に，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が該母相の少なくとも表面
に分散していることによって低摩擦化する低摩擦セラミ
ックス及びその製造方法を提供することである。
Ａｌ2 Ｏ3 の酸化物セラミックスを母相として，その中
に，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が該母相の少なくとも表面
に分散していることによって低摩擦化する低摩擦セラミ
ックス及びその製造方法を提供することである。
【００１３】この発明の他の目的は，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ
3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等のＦｅの酸化物をＳｉ3 Ｎ4 の母相中
に所定量添加して分散させるものであり，焼結条件，添
加酸化物の粒径等の適正化を行うことによって，Ｓｉ3
Ｎ4 結晶粒が微細で均一となるため，摺動時に相手剤と
の噛み合いが少なく，低摩擦化して高強度にする低摩擦
セラミックス及びその製造方法を提供することである。
3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等のＦｅの酸化物をＳｉ3 Ｎ4 の母相中
に所定量添加して分散させるものであり，焼結条件，添
加酸化物の粒径等の適正化を行うことによって，Ｓｉ3
Ｎ4 結晶粒が微細で均一となるため，摺動時に相手剤と
の噛み合いが少なく，低摩擦化して高強度にする低摩擦
セラミックス及びその製造方法を提供することである。
【００１４】この発明の更に他の目的は，従来のＳｉ3
Ｎ4 セラミックスに比較して，摩擦係数が低く，耐摩耗
性に優れる低摩擦セラミックスを提供し，該低摩擦セラ
ミックスによって厳しい摺動条件下でも使用されるシリ
ンダライナ，ピストンリング等の摺動部品を作製し，エ
ンジン性能を向上させる低摩擦セラミックスから成る摺
動部品及びその製造方法を提供することである。
Ｎ4 セラミックスに比較して，摩擦係数が低く，耐摩耗
性に優れる低摩擦セラミックスを提供し，該低摩擦セラ
ミックスによって厳しい摺動条件下でも使用されるシリ
ンダライナ，ピストンリング等の摺動部品を作製し，エ
ンジン性能を向上させる低摩擦セラミックスから成る摺
動部品及びその製造方法を提供することである。
【００１５】この発明の別の目的は，従来のＳｉ3 Ｎ4
セラミックスに比較して，摩擦係数が低く，耐摩耗性に
優れる低摩擦セラミックスを提供し，該低摩擦セラミッ
クスによってロッカアーム，ロッカアームシート，タペ
ット，カム等のエンジン用動弁系部品を作製し，遮熱エ
ンジンのような潤滑油が高温になる場合，或いはフリク
ションを低減するために潤滑油の粘度を低くした場合
に，耐久性を向上させて好ましい性能を発揮できる低摩
擦セラミックスから成る耐摩耗部品及びその製造方法を
提供することである。
セラミックスに比較して，摩擦係数が低く，耐摩耗性に
優れる低摩擦セラミックスを提供し，該低摩擦セラミッ
クスによってロッカアーム，ロッカアームシート，タペ
ット，カム等のエンジン用動弁系部品を作製し，遮熱エ
ンジンのような潤滑油が高温になる場合，或いはフリク
ションを低減するために潤滑油の粘度を低くした場合
に，耐久性を向上させて好ましい性能を発揮できる低摩
擦セラミックスから成る耐摩耗部品及びその製造方法を
提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明は，Ｆｅ−Ｏか
ら成る化合物が，該化合物とは異なるセラミックスを母
相として，該母相の少なくとも表面に分散しており，前
記セラミックスの母相がＳｉを主成分とするセラミック
スであることを特徴とする低摩擦セラミックスに関す
る。
ら成る化合物が，該化合物とは異なるセラミックスを母
相として，該母相の少なくとも表面に分散しており，前
記セラミックスの母相がＳｉを主成分とするセラミック
スであることを特徴とする低摩擦セラミックスに関す
る。
【００１７】前記Ｓｉを主成分とする前記セラミックス
は，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ及びその複合物のうちいずれか
である。また，前記Ｆｅの化合物のサイズは，１０μｍ
以下である。また，前記Ｆｅの化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2
Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 に換算して，５ｗｔ％以上含まれてい
るものである。また，前記Ｓｉを主成分とする前記セラ
ミックスはＳｉを含む非酸化物セラミックスを含み，前
記非酸化物セラミックスの母相中にＦｅの化合物が分散
し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されている。特に，前
記固体潤滑剤がグラファイト又はそれをベースとする複
合物である。
は，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ及びその複合物のうちいずれか
である。また，前記Ｆｅの化合物のサイズは，１０μｍ
以下である。また，前記Ｆｅの化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2
Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 に換算して，５ｗｔ％以上含まれてい
るものである。また，前記Ｓｉを主成分とする前記セラ
ミックスはＳｉを含む非酸化物セラミックスを含み，前
記非酸化物セラミックスの母相中にＦｅの化合物が分散
し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されている。特に，前
記固体潤滑剤がグラファイト又はそれをベースとする複
合物である。
【００１８】また，この発明は，Ｓｉ3 Ｎ4 セラミック
スを母相とし，その中にＦｅ−Ｓｉ化合物が分散してお
り，前記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散し
ていることを特徴とする低摩擦セラミックスに関する。
また，前記Ｓｉ3 Ｎ4 の最大結晶粒子は２０μｍ以下で
ある。更に，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物のサイズは１０μｍ
以下である。
スを母相とし，その中にＦｅ−Ｓｉ化合物が分散してお
り，前記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散し
ていることを特徴とする低摩擦セラミックスに関する。
また，前記Ｓｉ3 Ｎ4 の最大結晶粒子は２０μｍ以下で
ある。更に，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物のサイズは１０μｍ
以下である。
【００１９】また，この発明は，Ｓｉを含む非酸化物セ
ラミックス中にＦｅの酸化物を加えて蒸留水及びバイン
ダと共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原料
を成形して成形体を作製し，前記成形体を窒素雰囲気中
で焼成して焼成体を作り，次いで，前記焼成体を大気中
で加熱することによってＦｅの化合物の部分を酸化させ
ることを特徴とする低摩擦セラミックスの製造方法に関
する。また，この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て，前記大気中での前記焼成体の加熱温度が８００℃以
上で行なわれるものである。
ラミックス中にＦｅの酸化物を加えて蒸留水及びバイン
ダと共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原料
を成形して成形体を作製し，前記成形体を窒素雰囲気中
で焼成して焼成体を作り，次いで，前記焼成体を大気中
で加熱することによってＦｅの化合物の部分を酸化させ
ることを特徴とする低摩擦セラミックスの製造方法に関
する。また，この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て，前記大気中での前記焼成体の加熱温度が８００℃以
上で行なわれるものである。
【００２０】また，この発明は，Ｓｉ3 Ｎ4 セラミック
ス中にＦｅの酸化物を加えてメタノール及びバインダと
共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原料を成
形して成形体を作製し，前記成形体を脱脂後に窒素雰囲
気中で１段保持温度，次いで最高保持温度の焼成条件で
焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼成体を作り，表面にＦｅ−Ｏから
成る化合物が分散していることを特徴とする低摩擦セラ
ミックスの製造方法に関する。また，この低摩擦セラミ
ックスの製造方法において，前記Ｆｅの酸化物の粒径は
１０μｍ以下である。更に，前記焼成温度は１４００℃
〜２１００℃である。特に，前記焼成温度の前記１段保
持温度は１４５０℃〜１７５０℃であり，また，前記最
高保持温度は１７５０℃〜２０００℃である。
ス中にＦｅの酸化物を加えてメタノール及びバインダと
共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原料を成
形して成形体を作製し，前記成形体を脱脂後に窒素雰囲
気中で１段保持温度，次いで最高保持温度の焼成条件で
焼成してＳｉ3 Ｎ4 焼成体を作り，表面にＦｅ−Ｏから
成る化合物が分散していることを特徴とする低摩擦セラ
ミックスの製造方法に関する。また，この低摩擦セラミ
ックスの製造方法において，前記Ｆｅの酸化物の粒径は
１０μｍ以下である。更に，前記焼成温度は１４００℃
〜２１００℃である。特に，前記焼成温度の前記１段保
持温度は１４５０℃〜１７５０℃であり，また，前記最
高保持温度は１７５０℃〜２０００℃である。
【００２１】また，この発明は，窒化ケイ素セラミック
スを母相として，Ｆｅ−Ｓｉ化合物が分散しており，前
記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散している
ことを特徴とする低摩擦セラミックスから成る摺動部品
に関する。また，この摺動部品は，シリンダライナであ
る。特に，この摺動部品が前記シリンダライナの場合に
は，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ
3 Ｏ4 に換算して，５〜４０ｗｔ％含まれているもので
ある。又は，この摺動部品は，ピストンリングである。
更に，この摺動部品が，特に，前記ピストンリングの場
合には，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，
Ｆｅ3 Ｏ4 に換算して，５〜２０ｗｔ％含まれているも
のである。
スを母相として，Ｆｅ−Ｓｉ化合物が分散しており，前
記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散している
ことを特徴とする低摩擦セラミックスから成る摺動部品
に関する。また，この摺動部品は，シリンダライナであ
る。特に，この摺動部品が前記シリンダライナの場合に
は，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ
3 Ｏ4 に換算して，５〜４０ｗｔ％含まれているもので
ある。又は，この摺動部品は，ピストンリングである。
更に，この摺動部品が，特に，前記ピストンリングの場
合には，前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，
Ｆｅ3 Ｏ4 に換算して，５〜２０ｗｔ％含まれているも
のである。
【００２２】また，この発明は，窒化ケイ素セラミック
スを主成分とする原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタ
ノール及びバインダと共に混合し，その混合物を造粒処
理を行なった原料を成形して成形体を作製し，前記成形
体を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で最高１８５０℃まで加
熱焼成して緻密な焼結体を作り，表面にＦｅ−Ｏから成
る化合物が分散していることを特徴とする低摩擦セラミ
ックスから成る摺動部品の製造方法に関する。
スを主成分とする原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタ
ノール及びバインダと共に混合し，その混合物を造粒処
理を行なった原料を成形して成形体を作製し，前記成形
体を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で最高１８５０℃まで加
熱焼成して緻密な焼結体を作り，表面にＦｅ−Ｏから成
る化合物が分散していることを特徴とする低摩擦セラミ
ックスから成る摺動部品の製造方法に関する。
【００２３】また，この発明は，Ｓｉを含む非酸化物セ
ラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ，或いはその
酸化物又は珪化物の化合物のうち少なくとも１種以上が
分散しており，前記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合
物が分散していることを特徴とする低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品に関する。また，上記Ｓｉを含む前
記非酸化物セラミックスがＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣのいずれ
かである。また，この耐摩耗部品において，上記非酸化
物セラミックスに含まれるＦｅ又はその化合物のサイズ
が１０μｍ以下である。また，この耐摩耗部品におい
て，上記非酸化物セラミックスに含まれるＦｅ又はその
化合物が，酸化物に換算して５〜２５ｗｔ％含まれてい
るものである。更に，この耐摩耗部品において，上記セ
ラミックスの４点曲げ強度が７５０ＭＰａ以上である。
また，この耐摩耗部品は，ロッカーアームシート，カ
ム，タペット等のエンジン動弁系部品である。
ラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ，或いはその
酸化物又は珪化物の化合物のうち少なくとも１種以上が
分散しており，前記母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合
物が分散していることを特徴とする低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品に関する。また，上記Ｓｉを含む前
記非酸化物セラミックスがＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣのいずれ
かである。また，この耐摩耗部品において，上記非酸化
物セラミックスに含まれるＦｅ又はその化合物のサイズ
が１０μｍ以下である。また，この耐摩耗部品におい
て，上記非酸化物セラミックスに含まれるＦｅ又はその
化合物が，酸化物に換算して５〜２５ｗｔ％含まれてい
るものである。更に，この耐摩耗部品において，上記セ
ラミックスの４点曲げ強度が７５０ＭＰａ以上である。
また，この耐摩耗部品は，ロッカーアームシート，カ
ム，タペット等のエンジン動弁系部品である。
【００２４】また，この発明は，窒化ケイ素セラミック
スを主成分とする原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタ
ノール及びバインダと共に混合し，その混合物を造粒処
理を行なった原料を予備成形して中間成形体を作製し，
前記中間成形体をＣＩＰにより成形して成形体を作製
し，前記成形体を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で２０００
℃まで加熱焼成して緻密な焼結体を作り，表面にＦｅ−
Ｏから成る化合物が分散していることを特徴とする低摩
擦セラミックスから成る耐摩耗部品の製造方法に関す
る。
スを主成分とする原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタ
ノール及びバインダと共に混合し，その混合物を造粒処
理を行なった原料を予備成形して中間成形体を作製し，
前記中間成形体をＣＩＰにより成形して成形体を作製
し，前記成形体を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で２０００
℃まで加熱焼成して緻密な焼結体を作り，表面にＦｅ−
Ｏから成る化合物が分散していることを特徴とする低摩
擦セラミックスから成る耐摩耗部品の製造方法に関す
る。
【００２５】この低摩擦セラミックス及びその製造方法
は，上記のように構成されているので，Ｆｅ−Ｏから成
る化合物及びこれと母相との界面は活性点となり，オイ
ルとの吸着性に優れるため，その複合セラミックスが低
摩擦化となり，また，粒成長が抑制される結果，高い強
度を有するようになる。また，上記セラミックスの母相
がＺｒＯ2 等の酸化物セラミックスで構成した場合に
は，通常の大気中での焼成を可能にするが，セラミック
スの母相がＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ等の非酸化物セラミック
スである場合には，窒素Ｎ2 雰囲気における焼成時に，
還元反応が起こるため，Ｆｅ−Ｓｉの化合物に変化す
る。そこで，この発明では，焼成後に酸素を含む雰囲気
中即ち大気中での加熱処理によって，少なくとも表面近
傍のＦｅ−Ｓｉの化合物をオイルとの吸着性の良いＦｅ
−Ｏ酸化物に転化させ，それによって低摩擦で且つ高い
強度を有する組織にするものである。
は，上記のように構成されているので，Ｆｅ−Ｏから成
る化合物及びこれと母相との界面は活性点となり，オイ
ルとの吸着性に優れるため，その複合セラミックスが低
摩擦化となり，また，粒成長が抑制される結果，高い強
度を有するようになる。また，上記セラミックスの母相
がＺｒＯ2 等の酸化物セラミックスで構成した場合に
は，通常の大気中での焼成を可能にするが，セラミック
スの母相がＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ等の非酸化物セラミック
スである場合には，窒素Ｎ2 雰囲気における焼成時に，
還元反応が起こるため，Ｆｅ−Ｓｉの化合物に変化す
る。そこで，この発明では，焼成後に酸素を含む雰囲気
中即ち大気中での加熱処理によって，少なくとも表面近
傍のＦｅ−Ｓｉの化合物をオイルとの吸着性の良いＦｅ
−Ｏ酸化物に転化させ，それによって低摩擦で且つ高い
強度を有する組織にするものである。
【００２６】また，この低摩擦セラミックスは，Ｆｅ
Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等のＦｅの酸化物を添加原
料としてセラミックスの母相中に所定量，即ち，５ｗｔ
％〜４０ｗｔ％分散させることによって，オイルとの吸
着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持し
たセラミックスと鉄の化合物との複合セラミックス材を
得ることができる。
Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等のＦｅの酸化物を添加原
料としてセラミックスの母相中に所定量，即ち，５ｗｔ
％〜４０ｗｔ％分散させることによって，オイルとの吸
着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持し
たセラミックスと鉄の化合物との複合セラミックス材を
得ることができる。
【００２７】更に，この低摩擦セラミックスから成る摺
動部品は，窒化ケイ素セラミックスを母相として，Ｆｅ
−Ｓｉ化合物が分散しているので，潤滑油粘度が低い状
態においても低摩擦係数を示し，且つ耐摩耗性に優れて
いる。特に，鉄の酸化物を５〜４０ｗｔ％添加したＳｉ
3 Ｎ4 摺動部品は上記特性が優れている。従って，シリ
ンダライナ，ピストンリング等のエンジンの摺動部品を
作製した場合に，エンジン性能を向上させることができ
る。
動部品は，窒化ケイ素セラミックスを母相として，Ｆｅ
−Ｓｉ化合物が分散しているので，潤滑油粘度が低い状
態においても低摩擦係数を示し，且つ耐摩耗性に優れて
いる。特に，鉄の酸化物を５〜４０ｗｔ％添加したＳｉ
3 Ｎ4 摺動部品は上記特性が優れている。従って，シリ
ンダライナ，ピストンリング等のエンジンの摺動部品を
作製した場合に，エンジン性能を向上させることができ
る。
【００２８】また，この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品は，Ｓｉを含む非酸化物セラミックスを母相と
して，その中に，Ｆｅ，或いはその酸化物又は珪化物の
化合物のうち少なくとも１種以上が分散しているので，
従来のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスに比較して，１５０℃以
上の高温域においても摩擦特性及び摩耗特性を向上させ
ることができ，しかも，従来のＳｉ3 Ｎ4 セラミックス
と同等の機械的特性を有するものである。
摩耗部品は，Ｓｉを含む非酸化物セラミックスを母相と
して，その中に，Ｆｅ，或いはその酸化物又は珪化物の
化合物のうち少なくとも１種以上が分散しているので，
従来のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスに比較して，１５０℃以
上の高温域においても摩擦特性及び摩耗特性を向上させ
ることができ，しかも，従来のＳｉ3 Ｎ4 セラミックス
と同等の機械的特性を有するものである。
【００２９】
この低摩擦セラミックスの製造方法において，まず，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５
の比率で配合する。この総量に対して３種類のＦｅの酸
化物即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を１０ｗｔ％
加え，蒸留水，バインダと共に，ボールミルにて約２４
時間混合して混合物を作った後，該混合物をスプレード
ライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作った。
ｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５
の比率で配合する。この総量に対して３種類のＦｅの酸
化物即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を１０ｗｔ％
加え，蒸留水，バインダと共に，ボールミルにて約２４
時間混合して混合物を作った後，該混合物をスプレード
ライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作った。
【００３０】次いで，造粒処理したこれらの粒状物を，
２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予備成形
した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成形体を
９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，最高温度１８５０℃ま
で加熱焼成して緻密な焼結体を多数得た。この状態の焼
結体を比較試験片に使用する。
２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予備成形
した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成形体を
９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，最高温度１８５０℃ま
で加熱焼成して緻密な焼結体を多数得た。この状態の焼
結体を比較試験片に使用する。
【００３１】次いで，これらの焼結体を大気中で，４０
０℃，８００℃，１０００℃，１２００℃の各温度でそ
れぞれ６時間保持することによって酸化させた。上記の
工程を経て作製したこれらの焼結体を，摺動試験を行な
うため，研削し，研磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動
試験用テストピースとして種々の直方体摺動試験片を作
製した。これらの焼結体の摺動試験をするための相手側
の部材即ち相手側摺動試験片として，相対密度９９％以
上の窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し，この相手側
摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍの球面としたピン
を作製した。
０℃，８００℃，１０００℃，１２００℃の各温度でそ
れぞれ６時間保持することによって酸化させた。上記の
工程を経て作製したこれらの焼結体を，摺動試験を行な
うため，研削し，研磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動
試験用テストピースとして種々の直方体摺動試験片を作
製した。これらの焼結体の摺動試験をするための相手側
の部材即ち相手側摺動試験片として，相対密度９９％以
上の窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し，この相手側
摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍの球面としたピン
を作製した。
【００３２】そこで，直方体摺動試験片の１つの面に，
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重３．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。上記のように，大気中におけ
る酸化温度を変えた時の摩擦係数の変化を図１に示す。
図１はこの低摩擦セラミックスの製造工程での大気中で
の処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。図１から分かるように，大気中における酸化温度
が，８００℃付近から摩擦係数の低下する傾向が確認さ
れた。
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重３．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。上記のように，大気中におけ
る酸化温度を変えた時の摩擦係数の変化を図１に示す。
図１はこの低摩擦セラミックスの製造工程での大気中で
の処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。図１から分かるように，大気中における酸化温度
が，８００℃付近から摩擦係数の低下する傾向が確認さ
れた。
【００３３】更に，大気中における酸化温度が１０００
℃の直方体摺動試験片について，その中に存在する相の
同定をＸ線マイクロ分析法によって行ったところ，元の
Ｆｅ−ＳｉがＦｅ−Ｏから成る化合物に変化しているこ
とが分かった。また，この直方体摺動試験片，及び酸化
前の上記比較試験片について，１５０℃に加熱した後，
潤滑油をそれらの表面に１滴垂らし，その広がり即ち接
触角を観察したところ，酸化後の試料は元の材料に比較
して，潤滑油の広がりが大きく即ち接触角が小さく，こ
れは酸化物が元の化合物に比較して潤滑油との吸着性に
優れることに起因するものである。
℃の直方体摺動試験片について，その中に存在する相の
同定をＸ線マイクロ分析法によって行ったところ，元の
Ｆｅ−ＳｉがＦｅ−Ｏから成る化合物に変化しているこ
とが分かった。また，この直方体摺動試験片，及び酸化
前の上記比較試験片について，１５０℃に加熱した後，
潤滑油をそれらの表面に１滴垂らし，その広がり即ち接
触角を観察したところ，酸化後の試料は元の材料に比較
して，潤滑油の広がりが大きく即ち接触角が小さく，こ
れは酸化物が元の化合物に比較して潤滑油との吸着性に
優れることに起因するものである。
【００３４】また，上記の製造方法で作製した大気中に
おける酸化温度が１０００℃の直方体摺動試験片を切削
して４点曲げ強度試験片を多数作製し，ＪＩＳ規格に準
じた強度測定を行ったところ，平均４点曲げ強度８９６
ＭＰａ，ワイブル係数１８．３（試験片の本数は３０本
である）と充分な強度を有していることが分かった。更
に，摺動試験片の荷重，速度，潤滑油の粘度をまとめた
パラメータを横軸にとり，各条件における摩擦係数を測
定した結果を，図２に示す。図２はこの低摩擦セラミッ
クスの鉄酸化物の添加量についての荷重，速度及び潤滑
油粘度のパラメータに対する摩擦係数の関係を示すグラ
フである。図２において，荷重をＦ，速度をＶ及び潤滑
油の粘度をηとすると，上記パラメータＰは次のとおり
である。Ｐ＝ｌｏｇ（η×Ｖ／Ｆ）である。Ｐの単位は
次のとおりである。Ｐの単位は〔×１０-6・（ｍ2 ／
Ｓ）・（ｍ／Ｓ）／ｋｇｆ〕である。図２から分かるよ
うに，酸化処理した直方体摺動試験片は，窒化したまま
の試験片に比較して，混合〜境界潤滑域での低摩擦化に
有効であることが分かる。
おける酸化温度が１０００℃の直方体摺動試験片を切削
して４点曲げ強度試験片を多数作製し，ＪＩＳ規格に準
じた強度測定を行ったところ，平均４点曲げ強度８９６
ＭＰａ，ワイブル係数１８．３（試験片の本数は３０本
である）と充分な強度を有していることが分かった。更
に，摺動試験片の荷重，速度，潤滑油の粘度をまとめた
パラメータを横軸にとり，各条件における摩擦係数を測
定した結果を，図２に示す。図２はこの低摩擦セラミッ
クスの鉄酸化物の添加量についての荷重，速度及び潤滑
油粘度のパラメータに対する摩擦係数の関係を示すグラ
フである。図２において，荷重をＦ，速度をＶ及び潤滑
油の粘度をηとすると，上記パラメータＰは次のとおり
である。Ｐ＝ｌｏｇ（η×Ｖ／Ｆ）である。Ｐの単位は
次のとおりである。Ｐの単位は〔×１０-6・（ｍ2 ／
Ｓ）・（ｍ／Ｓ）／ｋｇｆ〕である。図２から分かるよ
うに，酸化処理した直方体摺動試験片は，窒化したまま
の試験片に比較して，混合〜境界潤滑域での低摩擦化に
有効であることが分かる。
【００３５】この発明による低摩擦セラミックス及びそ
の製造方法の別の実施例を実施例２として説明する。 〔実施例２〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，炭化ケイ
素粉末，焼結助剤としてホウ素，及びＦｅ3 Ｏ4 を１０
ｗｔ％配合する。それに２倍の蒸留水を加えて，実施例
１と同様に，混合して混合物を作った後，該混合物をス
プレードライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作
った。次いで，実施例１と同様の条件によって焼結体を
作製して試験片を作製した。この製造工程での条件は，
荷重は３．０ｋｇｆであり，酸化条件は大気中で１００
０℃で６時間であった。それらの試験片の摺動特性，強
度を測定したところ，次のような結果を得た。即ち，酸
化処理した焼結体の試験片は，摩擦係数が０．０１６で
あり，４点曲げ強度は４８２ＭＰａであった。これに対
して，酸化処理しなかった焼結体の試験片は，摩擦係数
が０．０２１であり，４点曲げ強度は４７８ＭＰａであ
った。炭化ケイ素系の焼結体は，窒化ケイ素系の焼結体
に比較して，強度に関してやや劣るが，炭化ケイ素をマ
トリックス即ち母相とした場合にも，焼結体を酸化する
ことの効果が確認された。
の製造方法の別の実施例を実施例２として説明する。 〔実施例２〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，炭化ケイ
素粉末，焼結助剤としてホウ素，及びＦｅ3 Ｏ4 を１０
ｗｔ％配合する。それに２倍の蒸留水を加えて，実施例
１と同様に，混合して混合物を作った後，該混合物をス
プレードライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作
った。次いで，実施例１と同様の条件によって焼結体を
作製して試験片を作製した。この製造工程での条件は，
荷重は３．０ｋｇｆであり，酸化条件は大気中で１００
０℃で６時間であった。それらの試験片の摺動特性，強
度を測定したところ，次のような結果を得た。即ち，酸
化処理した焼結体の試験片は，摩擦係数が０．０１６で
あり，４点曲げ強度は４８２ＭＰａであった。これに対
して，酸化処理しなかった焼結体の試験片は，摩擦係数
が０．０２１であり，４点曲げ強度は４７８ＭＰａであ
った。炭化ケイ素系の焼結体は，窒化ケイ素系の焼結体
に比較して，強度に関してやや劣るが，炭化ケイ素をマ
トリックス即ち母相とした場合にも，焼結体を酸化する
ことの効果が確認された。
【００３６】次に，この発明による低摩擦セラミックス
の別の実施例を実施例３として説明する。 〔実施例３〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，Ｓｉ3 Ｎ
4 ，Ａｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合する。Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５の比率
で配合する。この総量に対して３種類のＦｅの酸化物即
ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を２５ｗｔ％加え，
蒸留水，バインダと共に，ボールミルにて約２４時間混
合して混合物を作った後，該混合物をスプレードライヤ
によって造粒処理を行なって粒状物を作った。
の別の実施例を実施例３として説明する。 〔実施例３〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，Ｓｉ3 Ｎ
4 ，Ａｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合する。Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５の比率
で配合する。この総量に対して３種類のＦｅの酸化物即
ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を２５ｗｔ％加え，
蒸留水，バインダと共に，ボールミルにて約２４時間混
合して混合物を作った後，該混合物をスプレードライヤ
によって造粒処理を行なって粒状物を作った。
【００３７】次いで，造粒処理したこれらの粒状物を，
まず，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予
備成形した後，予備成形体をＣＩＰによって約１０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成
形体を９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，最高温度１８０
０℃まで加熱焼成して多数の焼結体を得た。この状態で
の焼結体は，数１０ミクロンのサイズの気孔がその表面
に点在している。
まず，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予
備成形した後，予備成形体をＣＩＰによって約１０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成
形体を９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，最高温度１８０
０℃まで加熱焼成して多数の焼結体を得た。この状態で
の焼結体は，数１０ミクロンのサイズの気孔がその表面
に点在している。
【００３８】上記の工程を経て作製したこれらの焼結体
を，研削し，研磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動試験
用テストピースとして直方体摺動試験片を作製した後，
リン酸カルシウムで表面をコーティングしたグラファイ
ト粉末即ち固体潤滑剤を上面に置いた。次いで，上記グ
ラファイト粉末を焼結体の気孔中に擦り込むために，焼
結体のプレートと同じ幅で曲率半径１０ｍｍのエッジ状
としたプレートをほぼ垂直になるようにセットし，５０
０℃まで加熱した後，０．５ｍ／ｓの速度で往復動させ
た。この処理によって焼結体の気孔中に上記グラファイ
トを擦り込むことができた。また，ここで用いた上記グ
ラファイトの固体潤滑剤は，５００℃でも安定している
ことを確認した。
を，研削し，研磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動試験
用テストピースとして直方体摺動試験片を作製した後，
リン酸カルシウムで表面をコーティングしたグラファイ
ト粉末即ち固体潤滑剤を上面に置いた。次いで，上記グ
ラファイト粉末を焼結体の気孔中に擦り込むために，焼
結体のプレートと同じ幅で曲率半径１０ｍｍのエッジ状
としたプレートをほぼ垂直になるようにセットし，５０
０℃まで加熱した後，０．５ｍ／ｓの速度で往復動させ
た。この処理によって焼結体の気孔中に上記グラファイ
トを擦り込むことができた。また，ここで用いた上記グ
ラファイトの固体潤滑剤は，５００℃でも安定している
ことを確認した。
【００３９】上記工程で作製した試験片及び相手材とし
て，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を，その端
面を曲率半径４５ｍｍの球面としたピンを作製した。そ
のピンを用いて摺動試験を行なった結果を図３に示す。
図３はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量につ
いての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対する
摩擦係数の関係を示すグラフである。図３では，荷重，
速度，潤滑油の粘度をまとめたパラメータを横軸にと
り，縦軸に各条件における摩擦係数の測定値をとってい
る。図３は図２と同様のグラフである。図３から分かる
ように，この発明による鉄酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4
の焼結体は，鉄酸化物を加えていない無添加のＳｉ3 Ｎ
4 に比較すると，混合〜境界潤滑域での低摩擦化に有効
であり，また，固体潤滑剤を含まない材料に比べると，
境界潤滑域での低摩擦化に有利であることが確認でき
た。
て，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を，その端
面を曲率半径４５ｍｍの球面としたピンを作製した。そ
のピンを用いて摺動試験を行なった結果を図３に示す。
図３はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量につ
いての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対する
摩擦係数の関係を示すグラフである。図３では，荷重，
速度，潤滑油の粘度をまとめたパラメータを横軸にと
り，縦軸に各条件における摩擦係数の測定値をとってい
る。図３は図２と同様のグラフである。図３から分かる
ように，この発明による鉄酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4
の焼結体は，鉄酸化物を加えていない無添加のＳｉ3 Ｎ
4 に比較すると，混合〜境界潤滑域での低摩擦化に有効
であり，また，固体潤滑剤を含まない材料に比べると，
境界潤滑域での低摩擦化に有利であることが確認でき
た。
【００４０】更に，上記実施例３で使用した試験片から
切り出して４点曲げ強度試験片を作製した。その４点曲
げ強度試験片の強度を測定したところ，４８３ＭＰａで
あった。
切り出して４点曲げ強度試験片を作製した。その４点曲
げ強度試験片の強度を測定したところ，４８３ＭＰａで
あった。
【００４１】次に，この発明による低摩擦セラミックス
の他の実施例を実施例４として説明する。 〔実施例４〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，炭化ケイ
素粉末，焼結助剤としてホウ素，及びＦｅ3 Ｏ4 を２５
ｗｔ％配合する。それに２倍の蒸留水を加えて，実施例
３と同様に，混合して混合物を作った後，該混合物をス
プレードライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作
った。次いで，実施例３と同様の条件によって焼結体を
作製して試験片を作製した。それらの試験片の摺動特
性，強度を測定したところ，次のような結果を得た。即
ち，固体潤滑剤を擦り込んだ焼結体の試験片は，境界潤
滑域摩擦係数が０．１８であり，４点曲げ強度は３６２
ＭＰａであった。これに対して，固体潤滑剤を擦り込ん
でいない焼結体の試験片は，境界潤滑域摩擦係数が０．
２８であり，４点曲げ強度は３４５ＭＰａであった。炭
化ケイ素系の焼結体は，窒化ケイ素系の焼結体に比較し
て強度がやや劣るが，鉄酸化物の含有と固体潤滑剤の擦
り込みの複合効果があることが確認された。
の他の実施例を実施例４として説明する。 〔実施例４〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，炭化ケイ
素粉末，焼結助剤としてホウ素，及びＦｅ3 Ｏ4 を２５
ｗｔ％配合する。それに２倍の蒸留水を加えて，実施例
３と同様に，混合して混合物を作った後，該混合物をス
プレードライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作
った。次いで，実施例３と同様の条件によって焼結体を
作製して試験片を作製した。それらの試験片の摺動特
性，強度を測定したところ，次のような結果を得た。即
ち，固体潤滑剤を擦り込んだ焼結体の試験片は，境界潤
滑域摩擦係数が０．１８であり，４点曲げ強度は３６２
ＭＰａであった。これに対して，固体潤滑剤を擦り込ん
でいない焼結体の試験片は，境界潤滑域摩擦係数が０．
２８であり，４点曲げ強度は３４５ＭＰａであった。炭
化ケイ素系の焼結体は，窒化ケイ素系の焼結体に比較し
て強度がやや劣るが，鉄酸化物の含有と固体潤滑剤の擦
り込みの複合効果があることが確認された。
【００４２】更に，この発明による低摩擦セラミックス
及びそお製造方法の更に他の実施例を実施例５として説
明する。 〔実施例５〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，実施例３
における製造工程において，上記の脱脂成形体の焼結後
に１０００℃で大気中で酸化した焼結体試験片につい
て，実施例３と同様に固体潤滑剤を，焼結体の気孔中に
擦り込んで摺動試験片を作製した。その摺動試験片の摺
動試験を行なったところ，混合潤滑域での摩擦係数の低
減が認められた。
及びそお製造方法の更に他の実施例を実施例５として説
明する。 〔実施例５〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，実施例３
における製造工程において，上記の脱脂成形体の焼結後
に１０００℃で大気中で酸化した焼結体試験片につい
て，実施例３と同様に固体潤滑剤を，焼結体の気孔中に
擦り込んで摺動試験片を作製した。その摺動試験片の摺
動試験を行なったところ，混合潤滑域での摩擦係数の低
減が認められた。
【００４３】次に，この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の別の実施例を実施例６として説明す
る。 〔実施例６〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，酸化物セ
ラミックスとして，Ｙ2 Ｏ3 及び部分安定化ジルコニア
ＺｒＯ2 の粉末に対して３種類の鉄酸化物，即ち，Ｆｅ
Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加え，蒸留水，バ
インダと共に，ボールミルにて約２４時間混合して混合
物を作った後，該混合物をスプレードライヤによって造
粒処理を行なって粒状物を作った。この時，Ｆｅの酸化
物の添加量を種々に変更して種々の粒状物を作った。
及びその製造方法の別の実施例を実施例６として説明す
る。 〔実施例６〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，酸化物セ
ラミックスとして，Ｙ2 Ｏ3 及び部分安定化ジルコニア
ＺｒＯ2 の粉末に対して３種類の鉄酸化物，即ち，Ｆｅ
Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加え，蒸留水，バ
インダと共に，ボールミルにて約２４時間混合して混合
物を作った後，該混合物をスプレードライヤによって造
粒処理を行なって粒状物を作った。この時，Ｆｅの酸化
物の添加量を種々に変更して種々の粒状物を作った。
【００４４】次いで，造粒処理したこれらの粒状物を，
２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予備成形
した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を大気雰囲気中で，最高温度１６５０℃
まで加熱焼成して緻密な種々の焼結体を得た。次いで，
これらの焼結体を，摺動試験を行なうため，研削し，研
磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動試験用テストピース
として種々の直方体摺動試験片を作製した。これらの焼
結体の摺動試験をするための相手側の部材即ち相手側摺
動試験片として，チル鋳鉄によって相手側摺動試験片を
作製し，該相手側摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍ
の球面としたピンを作製した。
２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予備成形
した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を大気雰囲気中で，最高温度１６５０℃
まで加熱焼成して緻密な種々の焼結体を得た。次いで，
これらの焼結体を，摺動試験を行なうため，研削し，研
磨して１６×１０×７０ｍｍの摺動試験用テストピース
として種々の直方体摺動試験片を作製した。これらの焼
結体の摺動試験をするための相手側の部材即ち相手側摺
動試験片として，チル鋳鉄によって相手側摺動試験片を
作製し，該相手側摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍ
の球面としたピンを作製した。
【００４５】そこで，直方体摺動試験片の１つの面に，
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。各種の鉄酸化物（Ｆｅm Ｏn
即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 ）の添加量を変え
た酸化物セラミックスの大気中における酸化温度を変え
た時の摩擦係数の変化の測定結果を図４に示す。図４は
この低摩擦セラミックスにおけるＦｅm Ｏn の添加量に
対する摩擦係数の測定結果を示すグラフである。図４か
ら分かるように，ＺｒＯ2 への鉄酸化物を複合した材料
については，鉄酸化物の添加によって摩擦係数が低下す
ることが確認できる。鉄酸化物の添加量が１０ｗｔ％〜
３０ｗｔ％の範囲内では，摩擦係数μは約０．０２〜
０．０１と低くなり，それ以上の鉄酸化物の添加量で
は，摩擦係数μはやや上昇する傾向であることが認めら
れた。鉄酸化物の添加量を多く（３０ｗｔ％以上）した
複合材では，組織観察によると，添加物相の凝集が起こ
り，それに伴って気孔が残存するようになり，それらの
気孔が摺動時に相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が
大きくなったものと推察される。また，図４で鉄酸化物
Ｆｅm Ｏn の添加量が０の点は従来のＺｒＯ2 を示す比
較例となる。
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。各種の鉄酸化物（Ｆｅm Ｏn
即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 ）の添加量を変え
た酸化物セラミックスの大気中における酸化温度を変え
た時の摩擦係数の変化の測定結果を図４に示す。図４は
この低摩擦セラミックスにおけるＦｅm Ｏn の添加量に
対する摩擦係数の測定結果を示すグラフである。図４か
ら分かるように，ＺｒＯ2 への鉄酸化物を複合した材料
については，鉄酸化物の添加によって摩擦係数が低下す
ることが確認できる。鉄酸化物の添加量が１０ｗｔ％〜
３０ｗｔ％の範囲内では，摩擦係数μは約０．０２〜
０．０１と低くなり，それ以上の鉄酸化物の添加量で
は，摩擦係数μはやや上昇する傾向であることが認めら
れた。鉄酸化物の添加量を多く（３０ｗｔ％以上）した
複合材では，組織観察によると，添加物相の凝集が起こ
り，それに伴って気孔が残存するようになり，それらの
気孔が摺動時に相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が
大きくなったものと推察される。また，図４で鉄酸化物
Ｆｅm Ｏn の添加量が０の点は従来のＺｒＯ2 を示す比
較例となる。
【００４６】次に，上記のＺｒＯ2 の摺動試験片につい
て，その中に存在する相の同定をＸ線マイクロ分析法に
よって行なったところ，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が存在
することが分かった。この化合物が潤滑油との吸着性に
優れると推察される。
て，その中に存在する相の同定をＸ線マイクロ分析法に
よって行なったところ，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が存在
することが分かった。この化合物が潤滑油との吸着性に
優れると推察される。
【００４７】更に，上記のＺｒＯ2 の摺動試験片につい
て，１５０℃に加熱した後に，潤滑油をその摺動試験片
の表面に１滴垂らして，その広がり即ち接触角を観察し
たところ，鉄酸化物を複合したＺｒＯ2 の摺動試験片は
無添加のＺｒＯ2 材料に比較して，潤滑油の広がりが大
きく即ち接触角が小さく，これは鉄酸化物の添加によっ
て潤滑油との吸着性が向上したものと考えられる。従っ
て，この実施例６によって得たＺｒＯ2 セラミックスに
対する鉄酸化物の複合によって摩擦係数の低下は，潤滑
油との吸着性の向上に起因するものと推察される。
て，１５０℃に加熱した後に，潤滑油をその摺動試験片
の表面に１滴垂らして，その広がり即ち接触角を観察し
たところ，鉄酸化物を複合したＺｒＯ2 の摺動試験片は
無添加のＺｒＯ2 材料に比較して，潤滑油の広がりが大
きく即ち接触角が小さく，これは鉄酸化物の添加によっ
て潤滑油との吸着性が向上したものと考えられる。従っ
て，この実施例６によって得たＺｒＯ2 セラミックスに
対する鉄酸化物の複合によって摩擦係数の低下は，潤滑
油との吸着性の向上に起因するものと推察される。
【００４８】次に，上記のＺｒＯ2 の摺動試験片を切削
して４点曲げ用試験片を作製し，ＪＩＳ規格に準じて強
度を測定したところ，図５に示すような結果を得た。図
５はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に対す
る４点曲げ強度の平均を示すグラフである。図５から分
かるように，Ｆｅm Ｏn の添加量を増加させるに従っ
て，強度が低下する。そして，Ｆｅm Ｏn の添加量が３
０ｗｔ％までは，４点曲げ強度は十分な強度を有し，無
添加のＺｒＯ2 に比較して，強度は同等か，或いはそれ
以上の強度を有することが分かった。また，図５でＦｅ
m Ｏn の添加量が０の点は従来のＺｒＯ2 を示す比較例
となる。
して４点曲げ用試験片を作製し，ＪＩＳ規格に準じて強
度を測定したところ，図５に示すような結果を得た。図
５はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に対す
る４点曲げ強度の平均を示すグラフである。図５から分
かるように，Ｆｅm Ｏn の添加量を増加させるに従っ
て，強度が低下する。そして，Ｆｅm Ｏn の添加量が３
０ｗｔ％までは，４点曲げ強度は十分な強度を有し，無
添加のＺｒＯ2 に比較して，強度は同等か，或いはそれ
以上の強度を有することが分かった。また，図５でＦｅ
m Ｏn の添加量が０の点は従来のＺｒＯ2 を示す比較例
となる。
【００４９】次に，この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の更に別の実施例を実施例７として説
明する。 〔実施例７〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，酸化物セ
ラミックスとして，酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 を母相
とし，その中に鉄酸化物，即ち，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，
Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加え，実施例６と同様な製造工程に
よって複合セラミックスを作製し，その複合セラミック
スの摺動特性と４点曲げ強度とを測定したところ，次の
結果を得た。即ち，Ａｌ2 Ｏ3 に鉄酸化物が無添加のも
のは，摩擦係数が０．０６であり，４点曲げ強度は４２
０ＭＰａであった。これに対して，Ａｌ2 Ｏ3 に鉄酸化
物を添加した複合セラミックスについては，鉄酸化物が
１０ｗｔ％では摩擦係数が０．０３５であり，４点曲げ
強度は３９６ＭＰａであり，鉄酸化物が２０ｗｔ％では
摩擦係数が０．０２２であり，４点曲げ強度は４０１Ｍ
Ｐａであり，鉄酸化物が３０ｗｔ％では摩擦係数が０．
０２９であり，４点曲げ強度は３５６ＭＰａであり，更
に，鉄酸化物が４０ｗｔ％では摩擦係数が０．０２１で
あり，４点曲げ強度は３２２ＭＰａであった。即ち，Ａ
ｌ2 Ｏ3 に鉄酸化物を添加することによって，高い強度
を確保でき，しかも，低い摩擦係数を得ることができ
た。
及びその製造方法の更に別の実施例を実施例７として説
明する。 〔実施例７〕 この低摩擦セラミックスの製造方法において，酸化物セ
ラミックスとして，酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 を母相
とし，その中に鉄酸化物，即ち，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，
Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加え，実施例６と同様な製造工程に
よって複合セラミックスを作製し，その複合セラミック
スの摺動特性と４点曲げ強度とを測定したところ，次の
結果を得た。即ち，Ａｌ2 Ｏ3 に鉄酸化物が無添加のも
のは，摩擦係数が０．０６であり，４点曲げ強度は４２
０ＭＰａであった。これに対して，Ａｌ2 Ｏ3 に鉄酸化
物を添加した複合セラミックスについては，鉄酸化物が
１０ｗｔ％では摩擦係数が０．０３５であり，４点曲げ
強度は３９６ＭＰａであり，鉄酸化物が２０ｗｔ％では
摩擦係数が０．０２２であり，４点曲げ強度は４０１Ｍ
Ｐａであり，鉄酸化物が３０ｗｔ％では摩擦係数が０．
０２９であり，４点曲げ強度は３５６ＭＰａであり，更
に，鉄酸化物が４０ｗｔ％では摩擦係数が０．０２１で
あり，４点曲げ強度は３２２ＭＰａであった。即ち，Ａ
ｌ2 Ｏ3 に鉄酸化物を添加することによって，高い強度
を確保でき，しかも，低い摩擦係数を得ることができ
た。
【００５０】次に，この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の他の実施例を実施例８として説明す
る。 〔実施例８〕 この低摩擦セラミックスにおいて，Ｓｉを含む非酸化物
セラミックスとしては，Ｓｉ3 Ｎ4 であり，この低摩擦
セラミックスは，次のようにして作製することができ
る。この低摩擦セラミックスの製造方法において，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５
の比率で配合する。この総量に対して粒径３μｍ以下の
３種類のＦｅの酸化物即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3
Ｏ4 を所定量加え，メタノール，バインダと共に，ボー
ルミルにて約２４時間混合して混合物を作った後，該混
合物をスプレードライヤによって造粒処理を行なって粒
状物を作った。この時，鉄酸化物の種類を変えて３種の
粒状物を作った。
及びその製造方法の他の実施例を実施例８として説明す
る。 〔実施例８〕 この低摩擦セラミックスにおいて，Ｓｉを含む非酸化物
セラミックスとしては，Ｓｉ3 Ｎ4 であり，この低摩擦
セラミックスは，次のようにして作製することができ
る。この低摩擦セラミックスの製造方法において，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 を次の比率で配合す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｙ2 Ｏ3 ＝９０：５：５
の比率で配合する。この総量に対して粒径３μｍ以下の
３種類のＦｅの酸化物即ちＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3
Ｏ4 を所定量加え，メタノール，バインダと共に，ボー
ルミルにて約２４時間混合して混合物を作った後，該混
合物をスプレードライヤによって造粒処理を行なって粒
状物を作った。この時，鉄酸化物の種類を変えて３種の
粒状物を作った。
【００５１】次いで，造粒処理したこれらの粒状物を，
まず，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予
備成形した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成
形体を９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，１段保持温度，
最高保持温度等の焼成条件を変えたＳｉ3 Ｎ4 の焼結体
を焼成した。これらの焼成体の組織観察を行なった結
果，焼成温度を変えることによってＳｉ3 Ｎ4 の結晶粒
のサイズが異なることが分かった。
まず，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内で予
備成形した後，予備成形体をＣＩＰによって約２０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に，これらの脱脂成
形体を９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気中で，１段保持温度，
最高保持温度等の焼成条件を変えたＳｉ3 Ｎ4 の焼結体
を焼成した。これらの焼成体の組織観察を行なった結
果，焼成温度を変えることによってＳｉ3 Ｎ4 の結晶粒
のサイズが異なることが分かった。
【００５２】上記の工程を経て作製したこれらのＳｉ3
Ｎ4 焼結体を，摺動試験を行なうため，研削し，研磨し
て１６×１０×７０ｍｍの摺動試験用テストピースとし
て種々の直方体摺動試験片を作製した。そこで，Ｓｉ3
Ｎ4 の結晶組織内の最大結晶粒径と摩擦係数の関係を調
べるため，相手側の部材即ち相手側摺動試験片として，
相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し，この
相手側摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍの球面とし
たφ８×２３ｍｍのピンを作製した。
Ｎ4 焼結体を，摺動試験を行なうため，研削し，研磨し
て１６×１０×７０ｍｍの摺動試験用テストピースとし
て種々の直方体摺動試験片を作製した。そこで，Ｓｉ3
Ｎ4 の結晶組織内の最大結晶粒径と摩擦係数の関係を調
べるため，相手側の部材即ち相手側摺動試験片として，
相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し，この
相手側摺動試験片の端面を曲率半径４５ｍｍの球面とし
たφ８×２３ｍｍのピンを作製した。
【００５３】そこで，直方体摺動試験片の１つの面に，
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。Ｓｉ3 Ｎ4 の試験結果を図６
に示す。図６はこの低摩擦セラミックスの最大結晶粒径
に対する摩擦係数の関係を示すグラフである。図６から
分かるように，最大結晶粒径が２０μｍを超えると，摩
擦係数が増加することが分かった。Ｓｉ3 Ｎ4 の摩擦形
態は，結晶粒の脱落によりことから判断して，結晶粒径
が大きいＳｉ3 Ｎ4 の場合，結晶粒の脱落が起こった部
分が大きな穴となり，これらの穴が相手材との噛み合い
を起こすため，摩擦係数を増加させると推測できた。ま
た，これらのＳｉ3 Ｎ4 と鉄酸化物との複合セラミック
スの組織観察の結果，最大結晶粒径を２０μｍ以下とす
る焼成条件は，第１保持温度が１５００℃〜１７５０℃
であり，また，最高保持温度が１７５０℃〜２０００℃
であることが分かった。更に，Ｓｉ3 Ｎ4 の焼成温度を
１４００℃以下又は２１００℃以上とした場合には，緻
密な焼結体を得ることができなかった。
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１．０ｋｇｆ，温度１５０℃，摺動速度１．０
ｍ／ｓの摺動試験条件で，それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に，潤滑油として，耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。Ｓｉ3 Ｎ4 の試験結果を図６
に示す。図６はこの低摩擦セラミックスの最大結晶粒径
に対する摩擦係数の関係を示すグラフである。図６から
分かるように，最大結晶粒径が２０μｍを超えると，摩
擦係数が増加することが分かった。Ｓｉ3 Ｎ4 の摩擦形
態は，結晶粒の脱落によりことから判断して，結晶粒径
が大きいＳｉ3 Ｎ4 の場合，結晶粒の脱落が起こった部
分が大きな穴となり，これらの穴が相手材との噛み合い
を起こすため，摩擦係数を増加させると推測できた。ま
た，これらのＳｉ3 Ｎ4 と鉄酸化物との複合セラミック
スの組織観察の結果，最大結晶粒径を２０μｍ以下とす
る焼成条件は，第１保持温度が１５００℃〜１７５０℃
であり，また，最高保持温度が１７５０℃〜２０００℃
であることが分かった。更に，Ｓｉ3 Ｎ4 の焼成温度を
１４００℃以下又は２１００℃以上とした場合には，緻
密な焼結体を得ることができなかった。
【００５４】また，上記実施例８の製造方法で作製した
直方体摺動試験片を切削して３×４×４０の４点曲げ強
度試験片を作製し，その強度を測定したところ，図７に
示すような結果を得た。図７はこの低摩擦セラミックス
についてＦｅm Ｏn の添加量に対する４点曲げ強度の関
係を示すグラフである。図７から分かるように，Ｆｅm
Ｏn の添加量を増加させるに従って，強度が低下する。
そして，Ｆｅm Ｏn の添加量が１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％
の４点曲げ強度試験片では，Ｆｅm Ｏn を添加しないＳ
ｉ3 Ｎ4 に比較して，強度は同等か，或いはそれ以上の
強度を有することが分かった。また，図７でＦｅm Ｏn
の添加量が０の点は従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例とな
る。
直方体摺動試験片を切削して３×４×４０の４点曲げ強
度試験片を作製し，その強度を測定したところ，図７に
示すような結果を得た。図７はこの低摩擦セラミックス
についてＦｅm Ｏn の添加量に対する４点曲げ強度の関
係を示すグラフである。図７から分かるように，Ｆｅm
Ｏn の添加量を増加させるに従って，強度が低下する。
そして，Ｆｅm Ｏn の添加量が１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％
の４点曲げ強度試験片では，Ｆｅm Ｏn を添加しないＳ
ｉ3 Ｎ4 に比較して，強度は同等か，或いはそれ以上の
強度を有することが分かった。また，図７でＦｅm Ｏn
の添加量が０の点は従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例とな
る。
【００５５】また，Ｆｅm Ｏn の添加量が１０ｗｔ％の
摺動試験片の組織を，ＳＥＭ（Scanning Electron Micr
oscopy）で観察したところ，Ｆｅm Ｏn の添加量が１０
ｗｔ％の摺動試験片では，鉄を含んだ部分はその大きさ
が１０μｍ以下で固溶せず，Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒界中に均
一に鉄が分散した状態で存在していることが確認でき
た。また，この相についてＸ線マイクロ分析法を用いて
分析した結果を図８に示す。図８から分かるように，上
記の相はＦｅ−Ｓｉ化合物であることが分かった。Ｓｉ
3 Ｎ4 と鉄酸化物との複合セラミックスの組織内には気
孔はほぼ認められず，Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒子の成長が鉄の
酸化物の存在により抑制され，微細で且つ均一な結晶粒
子となったと推測された。このような組織は，グリフィ
スの関係式から考えて高強度化に有利と思われる。
摺動試験片の組織を，ＳＥＭ（Scanning Electron Micr
oscopy）で観察したところ，Ｆｅm Ｏn の添加量が１０
ｗｔ％の摺動試験片では，鉄を含んだ部分はその大きさ
が１０μｍ以下で固溶せず，Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒界中に均
一に鉄が分散した状態で存在していることが確認でき
た。また，この相についてＸ線マイクロ分析法を用いて
分析した結果を図８に示す。図８から分かるように，上
記の相はＦｅ−Ｓｉ化合物であることが分かった。Ｓｉ
3 Ｎ4 と鉄酸化物との複合セラミックスの組織内には気
孔はほぼ認められず，Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒子の成長が鉄の
酸化物の存在により抑制され，微細で且つ均一な結晶粒
子となったと推測された。このような組織は，グリフィ
スの関係式から考えて高強度化に有利と思われる。
【００５６】また，Ｆｅm Ｏn の添加量を更に増加させ
た摺動試験片については，図７に示すように，強度が低
下するが，これらを上記と同様に組織観察したところ，
Ｆｅm Ｏn の凝集が認められ，その凝集したところに気
孔が存在していた。即ち，摺動試験片に気孔が残存する
結果，それらの気孔が破壊の起点となるため，摺動試験
片の強度が低下したものと考えられる。
た摺動試験片については，図７に示すように，強度が低
下するが，これらを上記と同様に組織観察したところ，
Ｆｅm Ｏn の凝集が認められ，その凝集したところに気
孔が存在していた。即ち，摺動試験片に気孔が残存する
結果，それらの気孔が破壊の起点となるため，摺動試験
片の強度が低下したものと考えられる。
【００５７】次に，実施例８と同様の製造方法によっ
て，粒径３μｍ以下のＦｅ3 Ｏ4 の代わりに，粒径５，
７，１０，１５及び２０μｍのＦｅ3 Ｏ4 を１０ｗｔ％
をＳｉ3 Ｎ4 に添加して焼成し，Ｓｉ3 Ｎ4 と鉄酸化物
との複合セラミックスの焼結体試験片を作製した。これ
らの焼結体試験片を実施例８と同様の方法で摩擦係数と
４点曲げ強度を測定したところ，次の結果を得た。即
ち，Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径５μｍの焼結体の摩擦係数は０．
００８０であり，４点曲げ強度は９９０ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径７μｍの焼結体の摩擦係数は０．
００８５であり，４点曲げ強度は９７７ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径１０μｍの焼結体の摩擦係数は
０．００９２であり，４点曲げ強度は９２１ＭＰａであ
った。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径１５μｍの焼結体の摩擦係数は
０．０１６であり，４点曲げ強度は６５７ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径２０μｍの焼結体の摩擦係数は
０．０２７であり，４点曲げ強度は４２１ＭＰａであっ
た。このことから，Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径が１０μｍを超え
る鉄酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4 は，摩擦係数が大きく
なり，強度が低下することが分かった。粒径が１０μｍ
を超える鉄酸化物を添加した焼結体の組織を観察する
と，これらには酸化物の凝集が観られ，そこには気孔が
残存するため，相手材との噛み合いが生じることによる
摩擦係数の増加があり，それらの気孔が破壊の起点とな
り，強度の低下の原因になったと推測される。
て，粒径３μｍ以下のＦｅ3 Ｏ4 の代わりに，粒径５，
７，１０，１５及び２０μｍのＦｅ3 Ｏ4 を１０ｗｔ％
をＳｉ3 Ｎ4 に添加して焼成し，Ｓｉ3 Ｎ4 と鉄酸化物
との複合セラミックスの焼結体試験片を作製した。これ
らの焼結体試験片を実施例８と同様の方法で摩擦係数と
４点曲げ強度を測定したところ，次の結果を得た。即
ち，Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径５μｍの焼結体の摩擦係数は０．
００８０であり，４点曲げ強度は９９０ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径７μｍの焼結体の摩擦係数は０．
００８５であり，４点曲げ強度は９７７ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径１０μｍの焼結体の摩擦係数は
０．００９２であり，４点曲げ強度は９２１ＭＰａであ
った。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径１５μｍの焼結体の摩擦係数は
０．０１６であり，４点曲げ強度は６５７ＭＰａであっ
た。Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径２０μｍの焼結体の摩擦係数は
０．０２７であり，４点曲げ強度は４２１ＭＰａであっ
た。このことから，Ｆｅ3 Ｏ4 の粒径が１０μｍを超え
る鉄酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4 は，摩擦係数が大きく
なり，強度が低下することが分かった。粒径が１０μｍ
を超える鉄酸化物を添加した焼結体の組織を観察する
と，これらには酸化物の凝集が観られ，そこには気孔が
残存するため，相手材との噛み合いが生じることによる
摩擦係数の増加があり，それらの気孔が破壊の起点とな
り，強度の低下の原因になったと推測される。
【００５８】次に，この発明による低摩擦セラミックス
から成る摺動部品及びその製造方法の実施例を実施例９
として説明する。 〔実施例９〕 Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を９０：５：５の配
合比で混合し，該総重量に対して，粒径３μｍ以下の鉄
の酸化物ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加
え，メタノール，バインダーと共に，ボールミルにて約
２４時間混合して混合物を作った後，該混合物をスプレ
ードライヤにより造粒処理を行って粒状物を作製した。
該粒状物を原料として，２５×２０×１００ｍｍを内寸
とした金型内で予備成形して予備成形体を作製した後，
該予備成形体をＣＩＰにより約２０００ｋｇｆ／ｃｍ2
のプレス圧で直方体の成形体を得た。成形体を脱脂した
後，９．３ＭＰａの窒素ガスＮ2 雰囲気中で，最高１８
５０℃まで加熱焼成して緻密な焼結体とした。この焼結
体を加工し，１６×１０×６５ｍｍの摺動試験プレート
とした。
から成る摺動部品及びその製造方法の実施例を実施例９
として説明する。 〔実施例９〕 Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を９０：５：５の配
合比で混合し，該総重量に対して，粒径３μｍ以下の鉄
の酸化物ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 を所定量加
え，メタノール，バインダーと共に，ボールミルにて約
２４時間混合して混合物を作った後，該混合物をスプレ
ードライヤにより造粒処理を行って粒状物を作製した。
該粒状物を原料として，２５×２０×１００ｍｍを内寸
とした金型内で予備成形して予備成形体を作製した後，
該予備成形体をＣＩＰにより約２０００ｋｇｆ／ｃｍ2
のプレス圧で直方体の成形体を得た。成形体を脱脂した
後，９．３ＭＰａの窒素ガスＮ2 雰囲気中で，最高１８
５０℃まで加熱焼成して緻密な焼結体とした。この焼結
体を加工し，１６×１０×６５ｍｍの摺動試験プレート
とした。
【００５９】一方，摺動試験プレートの摺動試験の相手
材として，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作
製した。相手材のＳｉ3 Ｎ4 焼結体の先端面を曲率半径
９ｍｍの球面としたφ８×２３ｍｍのピンを用いた。直
方体形状のテストピースの１つの面にピンをほぼ垂直と
なるようにセットし，荷重１ｋｇｆ，温度１５０℃及び
摺動速度０．１ｍ／ｓという摺動試験条件で試験を行
い，摺動試験プレートの摩擦係数μを測定した。この
時，潤滑油として，各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性に
優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加え
たＳｉ3 Ｎ4 の摺動試験結果を図９に示す。比較例は鉄
酸化物の添加量が零の点である。図９から分かるよう
に，Ｓｉ3 Ｎ4 への鉄酸化物の添加量が１０〜２０ｗｔ
％の時に，摩擦係数μが最も低くなり，それ以上ではや
や上昇するが，添加量全域で添加の効果，即ち，摩擦係
数μの低減の効果が確認できた。
材として，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作
製した。相手材のＳｉ3 Ｎ4 焼結体の先端面を曲率半径
９ｍｍの球面としたφ８×２３ｍｍのピンを用いた。直
方体形状のテストピースの１つの面にピンをほぼ垂直と
なるようにセットし，荷重１ｋｇｆ，温度１５０℃及び
摺動速度０．１ｍ／ｓという摺動試験条件で試験を行
い，摺動試験プレートの摩擦係数μを測定した。この
時，潤滑油として，各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性に
優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加え
たＳｉ3 Ｎ4 の摺動試験結果を図９に示す。比較例は鉄
酸化物の添加量が零の点である。図９から分かるよう
に，Ｓｉ3 Ｎ4 への鉄酸化物の添加量が１０〜２０ｗｔ
％の時に，摩擦係数μが最も低くなり，それ以上ではや
や上昇するが，添加量全域で添加の効果，即ち，摩擦係
数μの低減の効果が確認できた。
【００６０】〔実施例１０〕 実施例９と同様の焼結体の作製方法にて，Ｆｅ3 Ｏ4 を
２０ｗｔ％添加して焼成した窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 につ
いて，実施例９と同寸法のプレート及びピンを作製し
た。また，酸化鉄を添加していない窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ
4 ，鉄系金属材料についても同様に，プレート及びピン
を作製した。上記３種の材料を種々組み合わせて摺動試
験を行った。その時，荷重１０ｋｇｆ，摺動速度０．１
ｍ／ｓ，温度２００℃及び摺動時間２時間とし，潤滑油
には実施例９と同様のものと，それより粘度が低いもの
を用いた。表１に結果を示す。なお，表中，Ｆｅ3 Ｏ4
を２０ｗｔ％添加して焼成した窒化ケイ素を本発明品，
酸化鉄を添加していない窒化ケイ素を従来品，鉄系金属
材料を鉄，実施例９と同粘度の潤滑油を高，より低い粘
度の潤滑油を低と示した。
２０ｗｔ％添加して焼成した窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 につ
いて，実施例９と同寸法のプレート及びピンを作製し
た。また，酸化鉄を添加していない窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ
4 ，鉄系金属材料についても同様に，プレート及びピン
を作製した。上記３種の材料を種々組み合わせて摺動試
験を行った。その時，荷重１０ｋｇｆ，摺動速度０．１
ｍ／ｓ，温度２００℃及び摺動時間２時間とし，潤滑油
には実施例９と同様のものと，それより粘度が低いもの
を用いた。表１に結果を示す。なお，表中，Ｆｅ3 Ｏ4
を２０ｗｔ％添加して焼成した窒化ケイ素を本発明品，
酸化鉄を添加していない窒化ケイ素を従来品，鉄系金属
材料を鉄，実施例９と同粘度の潤滑油を高，より低い粘
度の潤滑油を低と示した。
【表１】
【００６１】表１の摺動試験状態は，固体同士の接触が
頻繁に起こる境界潤滑といわれる状態である。表１か
ら，鉄の酸化物を添加した窒化ケイ素は，境界潤滑状態
において，鉄系金属材料及び従来の窒化ケイ素材料と比
較して，摩擦係数μが低く，また耐摩耗性に優れている
といえる。また，本発明品は，オイル粘度が低いため，
鉄系金属材料が焼付きを起こすような状態においても焼
付きを起こさず，また，従来品の窒化ケイ素に比べ低摩
擦係数で且つ低摩耗を示した。従って，従来品では潤滑
状態が厳しくなるため，低粘度オイルを使用できなかっ
た部位に本発明品を用いることにより，低粘度オイルの
使用が可能であることが確認できた。
頻繁に起こる境界潤滑といわれる状態である。表１か
ら，鉄の酸化物を添加した窒化ケイ素は，境界潤滑状態
において，鉄系金属材料及び従来の窒化ケイ素材料と比
較して，摩擦係数μが低く，また耐摩耗性に優れている
といえる。また，本発明品は，オイル粘度が低いため，
鉄系金属材料が焼付きを起こすような状態においても焼
付きを起こさず，また，従来品の窒化ケイ素に比べ低摩
擦係数で且つ低摩耗を示した。従って，従来品では潤滑
状態が厳しくなるため，低粘度オイルを使用できなかっ
た部位に本発明品を用いることにより，低粘度オイルの
使用が可能であることが確認できた。
【００６２】〔実施例１１〕 実施例９と同様にして，Ｆｅ3 Ｏ4 を１０ｗｔ％添加し
た窒化ケイ素（以下，開発品即ち本発明品という）につ
いてエンジン部品であるシリンダライナとピストンリン
グを作製した。また，鉄の酸化物を添加しない窒化ケイ
素（以下，従来品という）についても同様のものを作製
した。これらの部品をエンジン内に組み込み，ピストン
リングとシリンダライナ間の摩擦力を知るため，モータ
によりエンジンを回転させた時のモータ駆動力を測定し
た。その結果，本発明品の組み合わせでは，従来品の組
み合わせと比較して約２５％の駆動力が低下した。ま
た，従来品のピストンリングと本発明品のシリンダライ
ナの組み合わせ，及び本発明品のピストンリングと従来
品のシリンダライナとの組み合わせにおいても共に約１
５％駆動力が低下した。また，本発明品の組み合わせの
エンジンに低粘度のオイルを用いてモータ駆動力を測定
したところ，約４０％低下した。
た窒化ケイ素（以下，開発品即ち本発明品という）につ
いてエンジン部品であるシリンダライナとピストンリン
グを作製した。また，鉄の酸化物を添加しない窒化ケイ
素（以下，従来品という）についても同様のものを作製
した。これらの部品をエンジン内に組み込み，ピストン
リングとシリンダライナ間の摩擦力を知るため，モータ
によりエンジンを回転させた時のモータ駆動力を測定し
た。その結果，本発明品の組み合わせでは，従来品の組
み合わせと比較して約２５％の駆動力が低下した。ま
た，従来品のピストンリングと本発明品のシリンダライ
ナの組み合わせ，及び本発明品のピストンリングと従来
品のシリンダライナとの組み合わせにおいても共に約１
５％駆動力が低下した。また，本発明品の組み合わせの
エンジンに低粘度のオイルを用いてモータ駆動力を測定
したところ，約４０％低下した。
【００６３】エンジン内のピストンリングとシリンダラ
イナ間の潤滑状態は，上死点と下死点は境界潤滑であ
り，その他の領域では固定接触がなく，摩擦力が潤滑油
粘度に支配される流体潤滑状態である。従って，本発明
品を用いたことにより，上死点と下死点との摩擦力が低
減し，また，低粘度オイルを用いたことにより，その他
の部分の摩擦力が低減したため，性能向上が現れたのだ
と思われる。
イナ間の潤滑状態は，上死点と下死点は境界潤滑であ
り，その他の領域では固定接触がなく，摩擦力が潤滑油
粘度に支配される流体潤滑状態である。従って，本発明
品を用いたことにより，上死点と下死点との摩擦力が低
減し，また，低粘度オイルを用いたことにより，その他
の部分の摩擦力が低減したため，性能向上が現れたのだ
と思われる。
【００６４】〔実施例１２〕 実施例９で使用したテスピースから３×４×４０の４点
曲げ強度試験用テストピースを切り出し，強度測定を行
った。４点曲げ平均強度の結果を図１０に示す。図１０
から分かるように，鉄酸化物を１０〜２０ｗｔ％添加し
た本発明品は，添加していない通常のＳｉ3 Ｎ4 に比べ
ても強度は同等か，それ以上の強度を有することが確認
された。鉄酸化物１０ｗｔ％を添加した本発明品につい
て組織をＳＥＭで観察した。これより，鉄を含んだ部分
はその大きさが１０μｍ以下で固溶せず，窒化ケイ素結
晶粒界中に均一に分散した状態で存在していることが分
かる。この相について，Ｘ線マイクル分析法を用いて分
析した結果を図１１に示すが，この分析から，この相は
Ｆｅ−Ｓｉ化合物であることが分かった。組織内に気孔
はほぼ認められず，窒化ケイ素結晶粒子の成長が鉄の酸
化物の存在により抑制され，微細で且つ均一な結晶粒子
となったと推測された。こうした組織はグリフィスの関
係強度が低下するが，組織観察したところ，鉄酸化物の
凝集がみられ，そこに気孔が残存する結果，これが破壊
の起点となったためと推測された。
曲げ強度試験用テストピースを切り出し，強度測定を行
った。４点曲げ平均強度の結果を図１０に示す。図１０
から分かるように，鉄酸化物を１０〜２０ｗｔ％添加し
た本発明品は，添加していない通常のＳｉ3 Ｎ4 に比べ
ても強度は同等か，それ以上の強度を有することが確認
された。鉄酸化物１０ｗｔ％を添加した本発明品につい
て組織をＳＥＭで観察した。これより，鉄を含んだ部分
はその大きさが１０μｍ以下で固溶せず，窒化ケイ素結
晶粒界中に均一に分散した状態で存在していることが分
かる。この相について，Ｘ線マイクル分析法を用いて分
析した結果を図１１に示すが，この分析から，この相は
Ｆｅ−Ｓｉ化合物であることが分かった。組織内に気孔
はほぼ認められず，窒化ケイ素結晶粒子の成長が鉄の酸
化物の存在により抑制され，微細で且つ均一な結晶粒子
となったと推測された。こうした組織はグリフィスの関
係強度が低下するが，組織観察したところ，鉄酸化物の
凝集がみられ，そこに気孔が残存する結果，これが破壊
の起点となったためと推測された。
【００６５】エンジンを構成するシリンダライナは，５
００ＭＰａ以上の強度が要求されるため，図９及び図１
０より鉄の酸化物の添加量は，摩擦係数μの低減効果の
現れる５ｗｔ％から強度５００ＭＰａ以上であり，特
に，４０ｗｔ％以下が好ましいと考えられる。また，ピ
ストンのリング溝に装着されるピストンリングは，８０
０ＭＰａ以上の強度が要求されるため，図９及び図１０
より鉄の酸化物の添加量は，摩擦係数μの低減効果の現
れる５ｗｔ％から強度８００ＭＰａ以上であり，特に，
２０ｗｔ％以下が好ましいと考えられる。
００ＭＰａ以上の強度が要求されるため，図９及び図１
０より鉄の酸化物の添加量は，摩擦係数μの低減効果の
現れる５ｗｔ％から強度５００ＭＰａ以上であり，特
に，４０ｗｔ％以下が好ましいと考えられる。また，ピ
ストンのリング溝に装着されるピストンリングは，８０
０ＭＰａ以上の強度が要求されるため，図９及び図１０
より鉄の酸化物の添加量は，摩擦係数μの低減効果の現
れる５ｗｔ％から強度８００ＭＰａ以上であり，特に，
２０ｗｔ％以下が好ましいと考えられる。
【００６６】次に，この発明による低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品及びその製造方法の実施例を実施例
１３として説明する。 〔実施例１３〕 Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を９０：５：５の配
合比で配合し，この総重量に対して，粒径１μｍ以下の
鉄の酸化物を所定量加え，メタノール，バインダと共
に，ボールミルにて約２４時間混合して混合物を作った
後，該混合物をスプレードライヤーにより造粒処理を行
って粒状物を作製した。該粒状物を原料として，２５×
２０×１００ｍｍを内寸とした金型内で予備成形して予
備成形体を作製した後，該予備成形体をＣＩＰにより約
２０００ｋｇｆ／ｃｍ2 のプレス圧で直方体の成形体を
得た。成形体を脱脂した後，９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気
中で，最高２０００℃まで加熱焼成して緻密な焼結体を
作製した。この焼結体を加工し，１６×１０×７０ｍｍ
の摺動試験片とした。
から成る耐摩耗部品及びその製造方法の実施例を実施例
１３として説明する。 〔実施例１３〕 Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 を９０：５：５の配
合比で配合し，この総重量に対して，粒径１μｍ以下の
鉄の酸化物を所定量加え，メタノール，バインダと共
に，ボールミルにて約２４時間混合して混合物を作った
後，該混合物をスプレードライヤーにより造粒処理を行
って粒状物を作製した。該粒状物を原料として，２５×
２０×１００ｍｍを内寸とした金型内で予備成形して予
備成形体を作製した後，該予備成形体をＣＩＰにより約
２０００ｋｇｆ／ｃｍ2 のプレス圧で直方体の成形体を
得た。成形体を脱脂した後，９．３ＭＰａのＮ2 雰囲気
中で，最高２０００℃まで加熱焼成して緻密な焼結体を
作製した。この焼結体を加工し，１６×１０×７０ｍｍ
の摺動試験片とした。
【００６７】一方，摺動試験片の摺動試験の相手材とし
て，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し
た。相手材の先端面を曲率半径９ｍｍの球面とし，相手
材としてφ８×２３ｍｍのピンを用いた。直方体形状の
試験片の１つの面にピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１ｋｇｆ，温度１５０℃及び摺動速度１ｍ／ｓ
の摺動条件で，摺動試験片の摩擦係数μを測定した。こ
の時，潤滑油として，各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性
に優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加
えたＳｉ3 Ｎ4 の摺動試験結果を図１２に示す。図１２
から分かるように，鉄酸化物の添加量が１０〜２０ｗｔ
％の時に摩擦係数μが最も低くなり，それ以上ではやや
上昇するが，鉄酸化物を添加した全域で添加の効果がみ
られる。この時，鉄酸化物の添加量が零の点が従来品で
あり比較例である。鉄酸化物の添加量を多くしたテスト
ピースの組織を観察すると，気孔が残っており，摺動時
には，相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が大きくな
ったと推察される。
て，相対密度９９％以上のＳｉ3 Ｎ4 焼結体を作製し
た。相手材の先端面を曲率半径９ｍｍの球面とし，相手
材としてφ８×２３ｍｍのピンを用いた。直方体形状の
試験片の１つの面にピンをほぼ垂直となるようにセット
し，荷重１ｋｇｆ，温度１５０℃及び摺動速度１ｍ／ｓ
の摺動条件で，摺動試験片の摩擦係数μを測定した。こ
の時，潤滑油として，各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性
に優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加
えたＳｉ3 Ｎ4 の摺動試験結果を図１２に示す。図１２
から分かるように，鉄酸化物の添加量が１０〜２０ｗｔ
％の時に摩擦係数μが最も低くなり，それ以上ではやや
上昇するが，鉄酸化物を添加した全域で添加の効果がみ
られる。この時，鉄酸化物の添加量が零の点が従来品で
あり比較例である。鉄酸化物の添加量を多くしたテスト
ピースの組織を観察すると，気孔が残っており，摺動時
には，相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が大きくな
ったと推察される。
【００６８】〔実施例１４〕 次に，実施例１３と同様の摺動試験を潤滑油の温度を変
えて行った。その結果，を表２に示す。これより，測定
した２５℃〜２００℃において鉄酸化物を１０ｗｔ％添
加したＳｉ3 Ｎ4 （本発明品）は，添加しないＳｉ3 Ｎ
4 （従来品）に比べて摩擦係数μは低い値となった。ま
た，この時，両者の摩耗量を測定した結果，表３に示す
ように各温度域において鉄酸化物を１０ｗｔ％添加した
Ｓｉ3 Ｎ4 は，添加しないＳｉ3 Ｎ4 に比較して，プレ
ート及びピンの摩耗量は小さい値であった。
えて行った。その結果，を表２に示す。これより，測定
した２５℃〜２００℃において鉄酸化物を１０ｗｔ％添
加したＳｉ3 Ｎ4 （本発明品）は，添加しないＳｉ3 Ｎ
4 （従来品）に比べて摩擦係数μは低い値となった。ま
た，この時，両者の摩耗量を測定した結果，表３に示す
ように各温度域において鉄酸化物を１０ｗｔ％添加した
Ｓｉ3 Ｎ4 は，添加しないＳｉ3 Ｎ4 に比較して，プレ
ート及びピンの摩耗量は小さい値であった。
【表２】
【表３】
【００６９】〔実施例１５〕 次に，実施例１３と同様の摺動試験を潤滑油の粘度を変
えて行った。その結果，表４に示すように，潤滑油の粘
度に関係なく，鉄酸化物の添加量を１０ｗｔ％のＳｉ3
Ｎ4 は，鉄酸化物を添加しないＳｉ3 Ｎ4 に比較して摩
擦係数μは低い値となった。また，潤滑油の粘度が下が
るに従って，両者の摩擦係数μの差は大きくなる傾向を
示した。ここでは，潤滑油粘度は１０ｃｓｔ（センチス
トークス）と４ｃｓｔ（センチストークス）の場合で試
験した。
えて行った。その結果，表４に示すように，潤滑油の粘
度に関係なく，鉄酸化物の添加量を１０ｗｔ％のＳｉ3
Ｎ4 は，鉄酸化物を添加しないＳｉ3 Ｎ4 に比較して摩
擦係数μは低い値となった。また，潤滑油の粘度が下が
るに従って，両者の摩擦係数μの差は大きくなる傾向を
示した。ここでは，潤滑油粘度は１０ｃｓｔ（センチス
トークス）と４ｃｓｔ（センチストークス）の場合で試
験した。
【表４】
【００７０】〔実施例１６〕 実施例１３で使用したテストピースから３×４×４０の
４点曲げ強度試験用テストピースを切り出し，それらの
強度測定を行った。４点曲げ平均強度ＭＰａの結果を図
１３に示す。Ｓｉ3 Ｎ4 へのＦｅ酸化物の添加量が増え
るに従い，４点曲げ平均強度は低くなる傾向にある。し
かし，Ｆｅ酸化物の添加量１０ｗｔ％までは，０ｗｔ％
添加のＳｉ3 Ｎ4 （従来品）に比べても強度は同等か或
いはそれ以上であることが確認された。Ｓｉ3 Ｎ4 への
Ｆｅ酸化物の添加量が１０ｗｔ％の本発明品について組
織を観察すると，Ｆｅを含んだ部分は固溶せず，分散し
た状態で存在していることが分かる。本発明品の組織中
には気孔はほぼ認められず，結晶粒子の成長がＦｅの酸
化物によって抑制され，微細で且つ均一となっているこ
とが分かった。こうした組織は，グリフィスの関係式か
ら考えて高強度に有利と思われる。一方，Ｓｉ3 Ｎ4 へ
のＦｅ酸化物の添加量を更に増やしていくと，強度が低
下するが，それらの組織をＳＥＭ（Scanning Electron
Microscopy）観察したところ，酸化物の凝集がみられ，
そこに気孔が残存しており，それが破壊の起点となって
強度が低下したものと考えられる。
４点曲げ強度試験用テストピースを切り出し，それらの
強度測定を行った。４点曲げ平均強度ＭＰａの結果を図
１３に示す。Ｓｉ3 Ｎ4 へのＦｅ酸化物の添加量が増え
るに従い，４点曲げ平均強度は低くなる傾向にある。し
かし，Ｆｅ酸化物の添加量１０ｗｔ％までは，０ｗｔ％
添加のＳｉ3 Ｎ4 （従来品）に比べても強度は同等か或
いはそれ以上であることが確認された。Ｓｉ3 Ｎ4 への
Ｆｅ酸化物の添加量が１０ｗｔ％の本発明品について組
織を観察すると，Ｆｅを含んだ部分は固溶せず，分散し
た状態で存在していることが分かる。本発明品の組織中
には気孔はほぼ認められず，結晶粒子の成長がＦｅの酸
化物によって抑制され，微細で且つ均一となっているこ
とが分かった。こうした組織は，グリフィスの関係式か
ら考えて高強度に有利と思われる。一方，Ｓｉ3 Ｎ4 へ
のＦｅ酸化物の添加量を更に増やしていくと，強度が低
下するが，それらの組織をＳＥＭ（Scanning Electron
Microscopy）観察したところ，酸化物の凝集がみられ，
そこに気孔が残存しており，それが破壊の起点となって
強度が低下したものと考えられる。
【００７１】〔実施例１７〕 実施例１３と同様の製造方法によって，鉄酸化物を１０
ｗｔ％添加したＳｉ3Ｎ4 （本発明品）と，比較材とし
て鉄酸化物を添加していないＳｉ3 Ｎ4 （従来品）を用
いて，ロッカーアームシート及びタペットを作製した。
これらの部品をシリンダヘッド部を改良したリグ試験装
置，及びディーゼルエンジンにそれぞれ組み込み，摩耗
量の比較を行った。
ｗｔ％添加したＳｉ3Ｎ4 （本発明品）と，比較材とし
て鉄酸化物を添加していないＳｉ3 Ｎ4 （従来品）を用
いて，ロッカーアームシート及びタペットを作製した。
これらの部品をシリンダヘッド部を改良したリグ試験装
置，及びディーゼルエンジンにそれぞれ組み込み，摩耗
量の比較を行った。
【００７２】まず，リグ装置に組み込み油温８０℃，１
５００ｒｐｍの回転数で１００時間の摩耗試験を行った
ロッカーアームシート及びカムの摩耗量を表５に示す。
ロッカーアームシート及びカムとも本発明品は従来品に
比べ摩耗量が４０％少なくなった。また，オイルの温度
を１５０℃まで上昇させ，同様の試験を行った結果，摩
耗量は本発明品に比べ従来品は約３．５倍となった。
５００ｒｐｍの回転数で１００時間の摩耗試験を行った
ロッカーアームシート及びカムの摩耗量を表５に示す。
ロッカーアームシート及びカムとも本発明品は従来品に
比べ摩耗量が４０％少なくなった。また，オイルの温度
を１５０℃まで上昇させ，同様の試験を行った結果，摩
耗量は本発明品に比べ従来品は約３．５倍となった。
【表５】
【００７３】次に，ディーゼルエンジンにタペットを組
み込み，３０００ｒｐｍの回転数で５００時間耐久試験
を行い，その時の摩耗量を測定した。その結果は，表６
に示す通りであり，本発明品は従来品に比べ，タペット
の摩耗量は４０％低下した。また，プッシュロッドカム
の摩耗は測定限界以下であった。
み込み，３０００ｒｐｍの回転数で５００時間耐久試験
を行い，その時の摩耗量を測定した。その結果は，表６
に示す通りであり，本発明品は従来品に比べ，タペット
の摩耗量は４０％低下した。また，プッシュロッドカム
の摩耗は測定限界以下であった。
【表６】 更に，ロッカーアームシート及びタペットの材質とし
て，鉄酸化物の添加量を５〜４０ｗｔ％の間で検討した
結果，鉄酸化物の添加量が２５ｗｔ％を超えた場合に，
各部品の摩擦係数μ及び摩耗量が増加する傾向がみられ
た。また，鉄酸化物の添加量が３０ｗｔ％を超えると，
各部品に割れ，クラックの発生が顕著になり，破損に至
る部品もあった。これは，鉄酸化物の添加量が増えるに
従い硬度，及び強度が低下するためと考える。従って，
ロッカーアームシートは，面圧が高い条件（５０ｋｇｆ
／ｃｍ2 以上）で使用する場合に，鉄酸化物の添加量は
２５ｗｔ％以下（４点曲げ強度：７５０ＭＰａ以上）で
あると，４点曲げ強度：７５０ＭＰａ以上となり，望ま
しいことが分かった。
て，鉄酸化物の添加量を５〜４０ｗｔ％の間で検討した
結果，鉄酸化物の添加量が２５ｗｔ％を超えた場合に，
各部品の摩擦係数μ及び摩耗量が増加する傾向がみられ
た。また，鉄酸化物の添加量が３０ｗｔ％を超えると，
各部品に割れ，クラックの発生が顕著になり，破損に至
る部品もあった。これは，鉄酸化物の添加量が増えるに
従い硬度，及び強度が低下するためと考える。従って，
ロッカーアームシートは，面圧が高い条件（５０ｋｇｆ
／ｃｍ2 以上）で使用する場合に，鉄酸化物の添加量は
２５ｗｔ％以下（４点曲げ強度：７５０ＭＰａ以上）で
あると，４点曲げ強度：７５０ＭＰａ以上となり，望ま
しいことが分かった。
【００７４】
【発明の効果】この発明による低摩擦セラミックス及び
その製造方法は，上記のように構成されているので，母
相の表面に存在するＦｅ−Ｏから成る化合物はオイルと
の吸着性にすぐれるため，その複合セラミックスが低摩
擦化となり，高い強度を有するようになる。また，セラ
ミックスの母相がＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ等の非酸化物セラ
ミックスである場合には，窒素Ｎ2 雰囲気における焼成
時に，還元反応が起こるため，Ｆｅ−Ｓｉの化合物に変
化するので，焼成後に酸素を含む雰囲気中での加熱によ
って，Ｆｅ−Ｓｉの化合物を少なくとも表面近傍をＦｅ
−Ｏに転化させ，上記の低摩擦で且つ高い強度を有する
組織にする。従って，この低摩擦セラミックスは，従来
のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し，しかも
低い摩擦係数にありながら強度は無添加のものと同等で
あるか，或いはそれ以上の強度を有する。即ち，この低
摩擦セラミックスは，Ｓｉを含む非酸化物セラミックス
を母相として，その中に，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が分
散しているので，潤滑油との吸着性に優れるために低摩
擦でありながら，高強度を有している。
その製造方法は，上記のように構成されているので，母
相の表面に存在するＦｅ−Ｏから成る化合物はオイルと
の吸着性にすぐれるため，その複合セラミックスが低摩
擦化となり，高い強度を有するようになる。また，セラ
ミックスの母相がＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ等の非酸化物セラ
ミックスである場合には，窒素Ｎ2 雰囲気における焼成
時に，還元反応が起こるため，Ｆｅ−Ｓｉの化合物に変
化するので，焼成後に酸素を含む雰囲気中での加熱によ
って，Ｆｅ−Ｓｉの化合物を少なくとも表面近傍をＦｅ
−Ｏに転化させ，上記の低摩擦で且つ高い強度を有する
組織にする。従って，この低摩擦セラミックスは，従来
のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し，しかも
低い摩擦係数にありながら強度は無添加のものと同等で
あるか，或いはそれ以上の強度を有する。即ち，この低
摩擦セラミックスは，Ｓｉを含む非酸化物セラミックス
を母相として，その中に，Ｆｅ−Ｏから成る化合物が分
散しているので，潤滑油との吸着性に優れるために低摩
擦でありながら，高強度を有している。
【００７５】また，この低摩擦セラミックスは，Ｓｉを
含む非酸化物セラミックスの母相中にＦｅの化合物が分
散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されているので，特
に，境界潤滑域において低摩擦であり，しかも高強度を
有している。また，この低摩擦セラミックスは，酸化物
セラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ−Ｏから成
る化合物が分散しているので，潤滑油との吸着性に優れ
るために低摩擦になり，しかも高強度を有している。
含む非酸化物セラミックスの母相中にＦｅの化合物が分
散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されているので，特
に，境界潤滑域において低摩擦であり，しかも高強度を
有している。また，この低摩擦セラミックスは，酸化物
セラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ−Ｏから成
る化合物が分散しているので，潤滑油との吸着性に優れ
るために低摩擦になり，しかも高強度を有している。
【００７６】また，Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスを母相とし
て，その中に，Ｆｅ−Ｓｉ化合物が分散しているので，
Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒子が微細で且つ均一となっているた
め，摺動時に相手材との噛み合いが少なく低摩擦を示
し，且つ高強度を示す。
て，その中に，Ｆｅ−Ｓｉ化合物が分散しているので，
Ｓｉ3 Ｎ4 結晶粒子が微細で且つ均一となっているた
め，摺動時に相手材との噛み合いが少なく低摩擦を示
し，且つ高強度を示す。
【００７７】従って，この発明は，従来の窒化ケイ素等
のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し，しかも
気孔がほとんどなく，低い摩擦係数にありながら強度は
無添加のものと同等であるか，或いはそれ以上の強度を
有するセラミックスの複合材となり，エンジン部品等に
使用できる十分な強度を確保できる。また，この低摩擦
セラミックスは，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等の
Ｆｅの酸化物を母相中に所定量，即ち，５ｗｔ％〜４０
ｗｔ％添加させて分散させることによって，オイルとの
吸着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持
したセラミックスと鉄酸化物との複合材を得ることがで
きる。
のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し，しかも
気孔がほとんどなく，低い摩擦係数にありながら強度は
無添加のものと同等であるか，或いはそれ以上の強度を
有するセラミックスの複合材となり，エンジン部品等に
使用できる十分な強度を確保できる。また，この低摩擦
セラミックスは，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 等の
Ｆｅの酸化物を母相中に所定量，即ち，５ｗｔ％〜４０
ｗｔ％添加させて分散させることによって，オイルとの
吸着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持
したセラミックスと鉄酸化物との複合材を得ることがで
きる。
【００７８】更に，この摺動部品は，窒化ケイ素セラミ
ックスを母相としてＦｅ−Ｓｉ化合物が分散しているの
で，潤滑油粘度が低い状態でも低摩擦係数を示し且つ耐
摩耗性に優れている。従って，エンジン部品としてシリ
ンダライナ又はピストンリングを作製するのに適してお
り，特に，鉄の酸化物を５〜４０ｗｔ％添加したＳｉ3
Ｎ4 摺動部品は，上記特性が優れている上に，シリンダ
ライナ又はピストンリングに必要な強度も確保できるの
で，遮熱エンジンのような厳しい摺動条件下において
も，十分に使用可能であり，エンジン性能を向上させる
ことができる。
ックスを母相としてＦｅ−Ｓｉ化合物が分散しているの
で，潤滑油粘度が低い状態でも低摩擦係数を示し且つ耐
摩耗性に優れている。従って，エンジン部品としてシリ
ンダライナ又はピストンリングを作製するのに適してお
り，特に，鉄の酸化物を５〜４０ｗｔ％添加したＳｉ3
Ｎ4 摺動部品は，上記特性が優れている上に，シリンダ
ライナ又はピストンリングに必要な強度も確保できるの
で，遮熱エンジンのような厳しい摺動条件下において
も，十分に使用可能であり，エンジン性能を向上させる
ことができる。
【００７９】また，この耐摩耗部品は，Ｓｉを含む非酸
化物セラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ，或い
はその酸化物又は珪化物の化合物のうち少なくとも１種
以上が分散しているので，従来のＳｉ3 Ｎ4セラミック
スに比較して，１５０℃以上の高温域においても摩擦特
性及び摩耗特性を向上させることができ，しかも，従来
のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスと同等の機械的特性即ち強度
を有するものである。従って，この耐摩耗部品は，エン
ジン用動弁系部品として，ロッカーアームシート，カ
ム，タペット，プッシュロッドカム等に適用して好まし
いものであり，特に，使用条件が厳しい遮熱エンジンの
動弁系部品に使用して好ましいものであり，潤滑油が高
温になる場合，或いはフリクションを低減させるために
潤滑油の粘度を低くした場合に，本耐摩耗部品は好まし
い特性を示し，エンジン性能を向上させることができ
る。
化物セラミックスを母相として，その中に，Ｆｅ，或い
はその酸化物又は珪化物の化合物のうち少なくとも１種
以上が分散しているので，従来のＳｉ3 Ｎ4セラミック
スに比較して，１５０℃以上の高温域においても摩擦特
性及び摩耗特性を向上させることができ，しかも，従来
のＳｉ3 Ｎ4 セラミックスと同等の機械的特性即ち強度
を有するものである。従って，この耐摩耗部品は，エン
ジン用動弁系部品として，ロッカーアームシート，カ
ム，タペット，プッシュロッドカム等に適用して好まし
いものであり，特に，使用条件が厳しい遮熱エンジンの
動弁系部品に使用して好ましいものであり，潤滑油が高
温になる場合，或いはフリクションを低減させるために
潤滑油の粘度を低くした場合に，本耐摩耗部品は好まし
い特性を示し，エンジン性能を向上させることができ
る。
【図１】この低摩擦セラミックスの製造工程での大気中
での処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。
での処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。
【図２】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
ついての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
ついての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図３】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
ついての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
ついての荷重，速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図４】この低摩擦セラミックスにおけるＦｅm Ｏn の
添加量に対する摩擦係数の測定結果を示すグラフであ
る。
添加量に対する摩擦係数の測定結果を示すグラフであ
る。
【図５】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
【図６】この低摩擦セラミックスの最大結晶粒径に対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図７】この低摩擦セラミックスについてＦｅm Ｏn の
添加量に対する４点曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。
添加量に対する４点曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。
【図８】この低摩擦セラミックスのＸ線マイクロ分析法
を用いて分析した結果を示すグラフである。
を用いて分析した結果を示すグラフである。
【図９】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックスに
おけるＦｅm Ｏn の添加量に対する摩擦係数の測定結果
を示すグラフである。
おけるＦｅm Ｏn の添加量に対する摩擦係数の測定結果
を示すグラフである。
【図１０】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックス
における鉄酸化物の添加量に対する４点曲げ平均強度を
示すグラフである。
における鉄酸化物の添加量に対する４点曲げ平均強度を
示すグラフである。
【図１１】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックス
のＸ線マイクロ分析法を用いて分析した結果を示すグラ
フである。
のＸ線マイクロ分析法を用いて分析した結果を示すグラ
フである。
【図１２】この耐摩耗部品を作製する低摩擦セラミック
スにおけるＦｅm Ｏn の添加量に対する摩擦係数の測定
結果を示すグラフである。
スにおけるＦｅm Ｏn の添加量に対する摩擦係数の測定
結果を示すグラフである。
【図１３】この耐摩耗部品を作製する低摩擦セラミック
スにおける鉄酸化物の添加量に対する４点曲げ平均強度
を示すグラフである。
スにおける鉄酸化物の添加量に対する４点曲げ平均強度
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 敏章 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 (56)参考文献 特開 平４−325456（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−269436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−145962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30366（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/00 - 35/84
Claims (28)
- 【請求項１】 Ｆｅ−Ｏから成る化合物が，該化合物と
は異なるセラミックスを母相として，該母相の少なくと
も表面に分散しており，前記セラミックスの前記母相が
Ｓｉを主成分とするセラミックスであることを特徴とす
る低摩擦セラミックス。 - 【請求項２】 前記Ｓｉを主成分とする前記セラミック
スは，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ及びその複合物のうちいずれ
かであることを特徴とする請求項１に記載の低摩擦セラ
ミックス。 - 【請求項３】 前記Ｆｅの化合物のサイズは，１０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１に記載の低摩擦セ
ラミックス。 - 【請求項４】 前記Ｆｅの化合物がＦｅＯ，Ｆｅ
2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 に換算して，５ｗｔ％以上含まれて
いることを特徴とする請求項１に記載の低摩擦セラミッ
クス。 - 【請求項５】 前記Ｓｉを主成分とする前記セラミック
スはＳｉを含む非酸化物セラミックスを含み，前記非酸
化物セラミックスの母相中にＦｅの化合物が分散し且つ
気孔中に固体潤滑剤が充填されていることを特徴とする
請求項１に記載の低摩擦セラミックス。 - 【請求項６】 前記固体潤滑剤がグラファイト或いはそ
れをベースとする複合物であることを特徴とする請求項
５に記載の低摩擦セラミックス。 - 【請求項７】 Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスを母相とし，そ
の中にＦｅ−Ｓｉ化合物が分散しており，前記母相の表
面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散していることを特徴
とする低摩擦セラミックス。 - 【請求項８】 前記Ｓｉ3 Ｎ4 の最大結晶粒子が２０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の低摩擦
セラミックス。 - 【請求項９】 前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物のサイズが１０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の低摩擦
セラミックス。 - 【請求項１０】 Ｓｉを含む非酸化物セラミックス中に
Ｆｅの酸化物を加えて蒸留水及びバインダと共に混合
し，その混合物を造粒処理を行なった原料を成形して成
形体を作製し，前記成形体を窒素雰囲気中で焼成して焼
成体を作り，次いで，前記焼成体を大気中で加熱するこ
とによってＦｅの化合物の部分を酸化させることを特徴
とする低摩擦セラミックスの製造方法。 - 【請求項１１】 前記大気中での前記焼成体の加熱温度
が８００℃以上で行なわれることを特徴とする請求項１
０に記載の低摩擦セラミックスの製造方法。 - 【請求項１２】 Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックス中にＦｅの酸
化物を加えてメタノール及びバインダと共に混合し，そ
の混合物を造粒処理を行なった原料を成形して成形体を
作製し，前記成形体を脱脂後に窒素雰囲気中で１段保持
温度，次いで最高保持温度の焼成条件で焼成してＳｉ3
Ｎ4 焼成体を作り，表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分
散していることを特徴とする低摩擦セラミックスの製造
方法。 - 【請求項１３】 前記Ｆｅの酸化物の粒径が１０μｍ以
下であることを特徴とする請求項１２に記載の低摩擦セ
ラミックスの製造方法。 - 【請求項１４】 前記焼成温度は１４００℃〜２１００
℃であることを特徴とする請求項１２に記載の低摩擦セ
ラミックスの製造方法。 - 【請求項１５】 前記焼成温度の前記１段保持温度は１
４５０℃〜１７５０℃であり，前記最高保持温度は１７
５０℃〜２０００℃であることを特徴とする請求項１２
に記載の低摩擦セラミックスの製造方法。 - 【請求項１６】 窒化ケイ素セラミックスを母相とし
て，Ｆｅ−Ｓｉ化合物が分散しており，前記母相の表面
にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散していることを特徴と
する低摩擦セラミックスから成る摺動部品。 - 【請求項１７】 シリンダライナであることを特徴とす
る請求項１６に記載の低摩擦セラミックスから成る摺動
部品。 - 【請求項１８】 前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ
2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4に換算して，５〜４０ｗｔ％含まれ
ていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の低
摩擦セラミックスから成る摺動部品。 - 【請求項１９】 ピストンリングであることを特徴とす
る請求項１６に記載の低摩擦セラミックスから成る摺動
部品。 - 【請求項２０】 前記Ｆｅ−Ｓｉ化合物がＦｅＯ，Ｆｅ
2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4に換算して，５〜２０ｗｔ％含まれ
ていることを特徴とする請求項１６又は１９に記載の低
摩擦セラミックスから成る摺動部品。 - 【請求項２１】 窒化ケイ素セラミックスを主成分とす
る原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタノール及びバイ
ンダと共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原
料を成形して成形体を作製し，前記成形体を脱脂後に窒
素ガス雰囲気中で最高１８５０℃まで加熱焼成して緻密
な焼結体を作り，表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散
していることを特徴とする低摩擦セラミックスから成る
摺動部品の製造方法。 - 【請求項２２】 Ｓｉを含む非酸化物セラミックスを母
相として，その中に，Ｆｅ又はその酸化物又は珪化物の
化合物のうち少なくとも１種以上が分散しており，前記
母相の表面にＦｅ−Ｏから成る化合物が分散しているこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部
品。 - 【請求項２３】 前記Ｓｉを含む前記非酸化物セラミッ
クスがＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣのいずれかであることを特徴
とする請求項２２に記載の低摩擦セラミックスから成る
耐摩耗部品。 - 【請求項２４】 前記非酸化物セラミックスに含まれる
前記Ｆｅ又は前記その酸化物又は珪化物の化合物のサイ
ズが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２２に
記載の低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品。 - 【請求項２５】 前記非酸化物セラミックスに含まれる
前記Ｆｅ又は前記その酸化物又は珪化物の化合物が，酸
化物に換算して５〜２５ｗｔ％含まれていることを特徴
とする請求項２２に記載の低摩擦セラミックスから成る
耐摩耗部品。 - 【請求項２６】 前記非酸化物セラミックスの４点曲げ
強度が７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項
２２に記載の低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品。 - 【請求項２７】 ロッカーアームシート，カム，タペッ
ト等のエンジン動弁系部品であることを特徴とする請求
項２２，２３，２４，２５及び２６のいずれか１項に記
載の低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品。 - 【請求項２８】 窒化ケイ素セラミックスを主成分とす
る原料粉末にＦｅの酸化物を加えてメタノール及びバイ
ンダと共に混合し，その混合物を造粒処理を行なった原
料を予備成形して中間成形体を作製し，前記中間成形体
をＣＩＰにより成形して成形体を作製し，前記成形体を
脱脂後に窒素ガス雰囲気中で２０００℃まで加熱焼成し
て緻密な焼結体を作り，表面にＦｅ−Ｏから成る化合物
が分散していることを特徴とする低摩擦セラミックスか
ら成る耐摩耗部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09504893A JP3351016B2 (ja) | 1992-12-16 | 1993-03-31 | 低摩擦セラミックス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-353916 | 1992-12-16 | ||
| JP35391692 | 1992-12-16 | ||
| JP09504893A JP3351016B2 (ja) | 1992-12-16 | 1993-03-31 | 低摩擦セラミックス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234564A JPH06234564A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3351016B2 true JP3351016B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=26436343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09504893A Expired - Fee Related JP3351016B2 (ja) | 1992-12-16 | 1993-03-31 | 低摩擦セラミックス，それから成る摺動部品及び耐摩耗部品，並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351016B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5540475B2 (ja) * | 2008-06-24 | 2014-07-02 | いすゞ自動車株式会社 | 高圧噴射用部品を用いた燃料噴射弁 |
| CN108314455B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-06-23 | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 | 碳化硅陶瓷及其制备方法和应用 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP09504893A patent/JP3351016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06234564A (ja) | 1994-08-23 |
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