JP3381285B2 - 低摩擦セラミックス - Google Patents
低摩擦セラミックスInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，Ｓｉを含む非酸
化物セラミックスを母相とする低摩擦セラミックスに関
する。
化物セラミックスを母相とする低摩擦セラミックスに関
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
の各種金属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，特
開昭６３−３０３６６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
の各種金属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，特
開昭６３−３０３６６号公報等に開示されている。
【０００３】
【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
し，好ましくはない。また，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
し，好ましくはない。また，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。
【０００４】この発明の目的は，上記の課題を解決する
ことであり，炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ），炭化ケイ素と窒化ケイ素の複合材，サイアロ
ン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等のＳｉを含
む非酸化物セラミックスを低い摩擦係数を持つセラミッ
クスにするために，周期律表中の遷移金属のＣｕ又はそ
の酸化物，窒化物等の化合物を，Ｓｉを含む非酸化物セ
ラミックスの母相中に所定量添加し，Ｃｕ又はその化合
物を母相中に分散させることによってオイルとの吸着性
を向上させ，低い摩擦係数で且つ高い強度を持つ低摩擦
セラミックスを提供することである。
ことであり，炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ），炭化ケイ素と窒化ケイ素の複合材，サイアロ
ン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等のＳｉを含
む非酸化物セラミックスを低い摩擦係数を持つセラミッ
クスにするために，周期律表中の遷移金属のＣｕ又はそ
の酸化物，窒化物等の化合物を，Ｓｉを含む非酸化物セ
ラミックスの母相中に所定量添加し，Ｃｕ又はその化合
物を母相中に分散させることによってオイルとの吸着性
を向上させ，低い摩擦係数で且つ高い強度を持つ低摩擦
セラミックスを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】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，周期律
表中の遷移金属のＣｕ又はそ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Ｃｕ又はその化合物のサ
イズは１０μｍ以下であり，前記Ｃｕ又はその化合物が
酸化物に換算して５ｗｔ％〜４０ｗｔ％含まれているこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスに関する。ここで，
Ｓｉを含む非酸化物セラミックスとしては，炭化ケイ素
（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ），炭化ケイ素と
窒化ケイ素の複合材，サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎがある。
非酸化物セラミックスを母相として，その中に，周期律
表中の遷移金属のＣｕ又はそ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Ｃｕ又はその化合物のサ
イズは１０μｍ以下であり，前記Ｃｕ又はその化合物が
酸化物に換算して５ｗｔ％〜４０ｗｔ％含まれているこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスに関する。ここで，
Ｓｉを含む非酸化物セラミックスとしては，炭化ケイ素
（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ），炭化ケイ素と
窒化ケイ素の複合材，サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎがある。
【０００６】また，この低摩擦セラミックスにおいて，
前記Ｓｉを含む非酸化物セラミックスは，Ｓｉ3 Ｎ4 及
びＳｉＣのうちいずれかである。
前記Ｓｉを含む非酸化物セラミックスは，Ｓｉ3 Ｎ4 及
びＳｉＣのうちいずれかである。
【０００７】この低摩擦セラミックスは，上記のように
構成されているので，従来の窒化ケイ素に比較して低い
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
を有するものとなり，エンジン部品等に使用できる十分
な強度を確保できる。特に，この低摩擦セラミックス
は，Ｃｕ又はその化合物のサイズが１０μｍ以下であ
り，また，Ｃｕ又はその化合物が酸化物に換算して５ｗ
ｔ％〜４０ｗｔ％含まれていることによって，潤滑油基
油及び潤滑油添加剤との吸着性を良好にして低い摩擦係
数でありながら，高い強度を維持したセラミックスを得
ることができる。
構成されているので，従来の窒化ケイ素に比較して低い
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
を有するものとなり，エンジン部品等に使用できる十分
な強度を確保できる。特に，この低摩擦セラミックス
は，Ｃｕ又はその化合物のサイズが１０μｍ以下であ
り，また，Ｃｕ又はその化合物が酸化物に換算して５ｗ
ｔ％〜４０ｗｔ％含まれていることによって，潤滑油基
油及び潤滑油添加剤との吸着性を良好にして低い摩擦係
数でありながら，高い強度を維持したセラミックスを得
ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による低摩擦セラミックスの実施例を説明する。図１は
この低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添加量に対
する摩擦係数を示すグラフ，図２はこの低摩擦セラミッ
クスにおける銅酸化物の所定の添加量に対してステアリ
ン酸の添加量に対する摩擦係数を示すグラフ，及び図３
はこの低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添加量に
対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
による低摩擦セラミックスの実施例を説明する。図１は
この低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添加量に対
する摩擦係数を示すグラフ，図２はこの低摩擦セラミッ
クスにおける銅酸化物の所定の添加量に対してステアリ
ン酸の添加量に対する摩擦係数を示すグラフ，及び図３
はこの低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添加量に
対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
【０００９】この低摩擦セラミックスは，炭化ケイ素
（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4），炭化ケイ素と
窒化ケイ素の複合材，サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−ＮのＳｉを含む非酸化物セラミックス
を，強度を劣化させることなく，低い摩擦係数のセラミ
ックスにすることであり，Ｓｉを含む非酸化物セラミッ
クスを母相とし，その中に，周期律表中の遷移金属のＣ
ｕ又はその化合物のうち少なくとも１種以上が分散して
いることを特徴とするものである。
（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4），炭化ケイ素と
窒化ケイ素の複合材，サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−ＮのＳｉを含む非酸化物セラミックス
を，強度を劣化させることなく，低い摩擦係数のセラミ
ックスにすることであり，Ｓｉを含む非酸化物セラミッ
クスを母相とし，その中に，周期律表中の遷移金属のＣ
ｕ又はその化合物のうち少なくとも１種以上が分散して
いることを特徴とするものである。
【００１０】また，この低摩擦セラミックスでは，Ｓｉ
を含む非酸化物セラミックスは，Ｓｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ
のうちいずれかであることが好ましいものである。ま
た，周期律表中の遷移金属，又はその化合物のサイズ
は，１０μｍ以下であることが好ましい。更に，Ｃｕ又
はその化合物が酸化物に換算して，５ｗｔ％〜４０ｗｔ
％程度含まれていることが強度を余り低下させることが
なく，好ましいものである。
を含む非酸化物セラミックスは，Ｓｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ
のうちいずれかであることが好ましいものである。ま
た，周期律表中の遷移金属，又はその化合物のサイズ
は，１０μｍ以下であることが好ましい。更に，Ｃｕ又
はその化合物が酸化物に換算して，５ｗｔ％〜４０ｗｔ
％程度含まれていることが強度を余り低下させることが
なく，好ましいものである。
【００１１】この発明による低摩擦セラミックスは，次
のようにして製造することができる。まず，この発明の
低摩擦セラミックスを製造する実施例１として，次のよ
うな工程で低摩擦セラミックスを作製することができ
る。
のようにして製造することができる。まず，この発明の
低摩擦セラミックスを製造する実施例１として，次のよ
うな工程で低摩擦セラミックスを作製することができ
る。
【００１２】実施例１として，この低摩擦セラミックス
の製造方法において，まず，Ｓｉ3Ｎ4 ，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Ｃｕの酸化物を所定量加え，メタノールと
バインダと共に，ボールミルにて約２４時間混合して混
合物を作った後に，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，Ｃｕ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。
の製造方法において，まず，Ｓｉ3Ｎ4 ，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Ｃｕの酸化物を所定量加え，メタノールと
バインダと共に，ボールミルにて約２４時間混合して混
合物を作った後に，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，Ｃｕ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。
【００１３】次いで，造粒処理したこれらの粒状物を原
料として，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内
で予備成形した後に，予備成形体をＣＩＰによって約２
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 のプレス圧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２０００℃まで加熱焼成して緻密な種々の焼結体を
得た。
料として，２５×２０×１００ｍｍの内寸とした金型内
で予備成形した後に，予備成形体をＣＩＰによって約２
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 のプレス圧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２０００℃まで加熱焼成して緻密な種々の焼結体を
得た。
【００１４】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１６×１
０×７０ｍｍ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９ｍ
ｍの球面としたφ８×２３ｍｍのピンを作製した。
を，摺動試験を行なうため，研削し，研磨して１６×１
０×７０ｍｍ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９ｍ
ｍの球面としたφ８×２３ｍｍのピンを作製した。
【００１５】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，各種潤滑油添
加剤を加えて耐熱性に優れる合成オイルを使用した。銅
酸化物（Ｃｕ酸化物）の添加量を変えたＳｉ3 Ｎ4 の試
験結果を，図１に示す。図１において，横軸にＣｕ酸化
物の添加量（ｗｔ％）を示し，縦軸に摩擦係数を示す。
図１から分かるように，Ｓｉ3 Ｎ4 へのＣｕ酸化物の添
加量が１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲内では，摩擦係数
（μ）は約０．０１と低くなり，それ以上のＣｕ酸化物
の添加量では，摩擦係数（μ）は上昇する傾向であるこ
とが認められたが，全領域（５０ｗｔ％以内の添加量）
で添加の効果が認められた。また，銅酸化物の添加量を
多くした試験片（４０ｗｔ％以上の添加量）では，その
組織観察によると，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ものと
推察される。また，図１において，Ｃｕ酸化物の添加量
が０の点は，従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例となるもの
である。
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，各種潤滑油添
加剤を加えて耐熱性に優れる合成オイルを使用した。銅
酸化物（Ｃｕ酸化物）の添加量を変えたＳｉ3 Ｎ4 の試
験結果を，図１に示す。図１において，横軸にＣｕ酸化
物の添加量（ｗｔ％）を示し，縦軸に摩擦係数を示す。
図１から分かるように，Ｓｉ3 Ｎ4 へのＣｕ酸化物の添
加量が１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲内では，摩擦係数
（μ）は約０．０１と低くなり，それ以上のＣｕ酸化物
の添加量では，摩擦係数（μ）は上昇する傾向であるこ
とが認められたが，全領域（５０ｗｔ％以内の添加量）
で添加の効果が認められた。また，銅酸化物の添加量を
多くした試験片（４０ｗｔ％以上の添加量）では，その
組織観察によると，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ものと
推察される。また，図１において，Ｃｕ酸化物の添加量
が０の点は，従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例となるもの
である。
【００１６】また，潤滑油添加剤を含まない合成油を基
油として，ステアリン酸〔ＣＨ3 （ＣＨ2 ）1 6 ＣＯＯ
Ｈ〕の添加量を変えた各種潤滑油を用いて摺動試験を行
なった。このとき，荷重０．５ｋｇｆ，温度１００℃，
摺動速度０．５ｍ／ｓという試験条件において，上記の
ピンとＣｕ酸化物添加量を変えたＳｉ3 Ｎ4 ，即ち，Ｃ
ｕ酸化物添加量が１０ｗｔ％と２０ｗｔ％とのＳｉ3 Ｎ
4 の直方体形状の試験片即ちテストピースを用いた。そ
の結果を，図２に示す。図２において，横軸にステアリ
ン酸の添加量（ｗｔ％）を示し，縦軸に摩擦係数を示
す。図２から分かるように，Ｃｕ酸化物の添加量を増加
させた方が，ステアリン酸の影響が大きくなり，摩擦係
数が低下することが確認された。また，Ｃｕ酸化物を添
加しないＳｉ3 Ｎ4 の比較例は，ステアリン酸の添加量
の変化でも摩擦係数の変化はほとんど認められなかっ
た。従って，Ｃｕ酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4 は，潤滑
油添加剤又は潤滑油基油の吸着性に優れていることが推
測できる。
油として，ステアリン酸〔ＣＨ3 （ＣＨ2 ）1 6 ＣＯＯ
Ｈ〕の添加量を変えた各種潤滑油を用いて摺動試験を行
なった。このとき，荷重０．５ｋｇｆ，温度１００℃，
摺動速度０．５ｍ／ｓという試験条件において，上記の
ピンとＣｕ酸化物添加量を変えたＳｉ3 Ｎ4 ，即ち，Ｃ
ｕ酸化物添加量が１０ｗｔ％と２０ｗｔ％とのＳｉ3 Ｎ
4 の直方体形状の試験片即ちテストピースを用いた。そ
の結果を，図２に示す。図２において，横軸にステアリ
ン酸の添加量（ｗｔ％）を示し，縦軸に摩擦係数を示
す。図２から分かるように，Ｃｕ酸化物の添加量を増加
させた方が，ステアリン酸の影響が大きくなり，摩擦係
数が低下することが確認された。また，Ｃｕ酸化物を添
加しないＳｉ3 Ｎ4 の比較例は，ステアリン酸の添加量
の変化でも摩擦係数の変化はほとんど認められなかっ
た。従って，Ｃｕ酸化物を添加したＳｉ3 Ｎ4 は，潤滑
油添加剤又は潤滑油基油の吸着性に優れていることが推
測できる。
【００１７】また，上記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点曲げ強度試験用
テストピースを作製した。４点曲げ強度試験用テストピ
ースの強度を測定したところ，図３に示すような結果を
得た。図３は横軸にＣｕ酸化物の添加量ｗｔ％を示し，
縦軸に４点曲げ強度ＭＰａを示している。図３から分か
るように，摺動試験で最も良好な結果が認められたＣｕ
酸化物の１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％を添加したＳｉ3 Ｎ4
は，Ｃｕ酸化物を添加していない通常のＳｉ3Ｎ4 に比
較して，強度は同等，又はそれ以上の強度を有すること
が確認された。また，図３でＣｕ酸化物の添加量が０の
点は，従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例となる。
動試験片を切削して３×４×４０の４点曲げ強度試験用
テストピースを作製した。４点曲げ強度試験用テストピ
ースの強度を測定したところ，図３に示すような結果を
得た。図３は横軸にＣｕ酸化物の添加量ｗｔ％を示し，
縦軸に４点曲げ強度ＭＰａを示している。図３から分か
るように，摺動試験で最も良好な結果が認められたＣｕ
酸化物の１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％を添加したＳｉ3 Ｎ4
は，Ｃｕ酸化物を添加していない通常のＳｉ3Ｎ4 に比
較して，強度は同等，又はそれ以上の強度を有すること
が確認された。また，図３でＣｕ酸化物の添加量が０の
点は，従来のＳｉ3 Ｎ4 を示す比較例となる。
【００１８】また，Ｃｕ酸化物の添加量が１０ｗｔ％の
Ｓｉ3 Ｎ4 のテストピースの組織を，ＳＥＭ（Scanning
Electron Microscopy）で観察した。その結果，Ｃｕ酸
化物の添加量が１０ｗｔ％のテストピースでは，Ｃｕ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
とが分かった。そして，テストピースの組織には，気孔
はほぼ認められず，結晶粒子の成長がＣｕの酸化物によ
って抑制され，微細で且つ均一になっていることが分か
った。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。
Ｓｉ3 Ｎ4 のテストピースの組織を，ＳＥＭ（Scanning
Electron Microscopy）で観察した。その結果，Ｃｕ酸
化物の添加量が１０ｗｔ％のテストピースでは，Ｃｕ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
とが分かった。そして，テストピースの組織には，気孔
はほぼ認められず，結晶粒子の成長がＣｕの酸化物によ
って抑制され，微細で且つ均一になっていることが分か
った。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。
【００１９】また，Ｃｕ酸化物の添加量を更に増加させ
たテストピースについては，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，Ｃｕ酸化物の凝集
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，テストピース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，テストピースの強度が
低下したものと考えられる。
たテストピースについては，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，Ｃｕ酸化物の凝集
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，テストピース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，テストピースの強度が
低下したものと考えられる。
【００２０】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２として説明する。実施例２とし
て，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Ｃｕ酸化物を
所定量配合する。それに約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に，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と同様の条件で，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，及び４点曲げ強度を測定したところ，表１に示すよ
うな結果を得た。
の別の実施例を実施例２として説明する。実施例２とし
て，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Ｃｕ酸化物を
所定量配合する。それに約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に，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と同様の条件で，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，及び４点曲げ強度を測定したところ，表１に示すよ
うな結果を得た。
【表１】
【００２１】表１から分かるように，Ｃｕ酸化物の添加
量が１０ｗｔ％では，摩擦係数（μ）は０．０１２であ
り，４点曲げ強度は５２４ＭＰａであった。また，Ｃｕ
酸化物の添加量が２０ｗｔ％では，摩擦係数μは０．０
１３であり，４点曲げ強度は４５４ＭＰａであった。更
に，Ｃｕ酸化物の添加量が３０ｗｔ％では，摩擦係数μ
は０．０２４であり，４点曲げ強度は４２１ＭＰａであ
った。これに対して，Ｃｕ酸化物の無添加即ち添加量が
０ｗｔ％の従来のＳｉ3 Ｎ4 では，摩擦係数μは０．０
３９であり，４点曲げ強度は５６０ＭＰａであった。上
記のように，実施例２で作製した低摩擦セラミックス
は，実施例１のものよりも強度面でやや劣るが，Ｃｕ酸
化物の添加効果が認められた。
量が１０ｗｔ％では，摩擦係数（μ）は０．０１２であ
り，４点曲げ強度は５２４ＭＰａであった。また，Ｃｕ
酸化物の添加量が２０ｗｔ％では，摩擦係数μは０．０
１３であり，４点曲げ強度は４５４ＭＰａであった。更
に，Ｃｕ酸化物の添加量が３０ｗｔ％では，摩擦係数μ
は０．０２４であり，４点曲げ強度は４２１ＭＰａであ
った。これに対して，Ｃｕ酸化物の無添加即ち添加量が
０ｗｔ％の従来のＳｉ3 Ｎ4 では，摩擦係数μは０．０
３９であり，４点曲げ強度は５６０ＭＰａであった。上
記のように，実施例２で作製した低摩擦セラミックス
は，実施例１のものよりも強度面でやや劣るが，Ｃｕ酸
化物の添加効果が認められた。
【００２２】次に，この発明による低摩擦セラミックス
を，従来のセラミックスと比較するため，比較例１とし
て，Ｃｕ酸化物を添加する代わりに，窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）を添加したＳｉ3 Ｎ4 の
比較試料を，実施例１と同様な工程で種々作製した。こ
れらの比較試料の摺動特性及び４点曲げ強度を測定した
ところ，表２に示すような結果を得た。
を，従来のセラミックスと比較するため，比較例１とし
て，Ｃｕ酸化物を添加する代わりに，窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）を添加したＳｉ3 Ｎ4 の
比較試料を，実施例１と同様な工程で種々作製した。こ
れらの比較試料の摺動特性及び４点曲げ強度を測定した
ところ，表２に示すような結果を得た。
【表２】
【００２３】表２から分かるように，ＢＮを添加した比
較例では，ＢＮの添加量が１０，１５，及び２０ｗｔ％
の時に，摩擦係数（μ）はそれぞれ０．０１８，０．０
２６，及び０．０３２であり，４点曲げ強度はそれぞれ
５６０，４２０及び１１６ＭＰａであった。また，Ｓｉ
Ｃを添加した比較例では，ＳｉＣの添加量が１０，１
５，及び２０ｗｔ％の時に，摩擦係数（μ）はそれぞれ
０．０２５，０．０３３，及び０．０４６であり，４点
曲げ強度はそれぞれ７６８，６４５，及び４７２ＭＰａ
であった。従って，ＢＮを添加したＳｉ3 Ｎ4 の比較試
験片及びＳｉＣを添加したＳｉ3 Ｎ4 の比較試験片は，
この発明による低摩擦セラミックスに比較して，強度の
劣化が著しく，摩擦係数（μ）に対する低減も効果が少
ないことが分かる。
較例では，ＢＮの添加量が１０，１５，及び２０ｗｔ％
の時に，摩擦係数（μ）はそれぞれ０．０１８，０．０
２６，及び０．０３２であり，４点曲げ強度はそれぞれ
５６０，４２０及び１１６ＭＰａであった。また，Ｓｉ
Ｃを添加した比較例では，ＳｉＣの添加量が１０，１
５，及び２０ｗｔ％の時に，摩擦係数（μ）はそれぞれ
０．０２５，０．０３３，及び０．０４６であり，４点
曲げ強度はそれぞれ７６８，６４５，及び４７２ＭＰａ
であった。従って，ＢＮを添加したＳｉ3 Ｎ4 の比較試
験片及びＳｉＣを添加したＳｉ3 Ｎ4 の比較試験片は，
この発明による低摩擦セラミックスに比較して，強度の
劣化が著しく，摩擦係数（μ）に対する低減も効果が少
ないことが分かる。
【００２４】
【発明の効果】この発明による低摩擦セラミックスは，
上記のように構成されているので，従来の窒化ケイ素に
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，Ｓｉを含む非酸化物セラミッ
クスとしては，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 或いはその混合材，
サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎが好
ましいものである。この低摩擦セラミックスは，遷移金
属のＣｕ又はその化合物を窒化ケイ素又は炭化ケイ素の
母相中に所定量，即ち，酸化物に換算して５ｗｔ％〜４
０ｗｔ％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，低い摩擦係数となり，高い強度を
維持した窒化ケイ素と金属化合物との複合材，或いは炭
化ケイ素と金属化合物との複合材を得ることができる。
上記のように構成されているので，従来の窒化ケイ素に
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，Ｓｉを含む非酸化物セラミッ
クスとしては，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 或いはその混合材，
サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ），Ｓｉ−Ｏ−Ｎが好
ましいものである。この低摩擦セラミックスは，遷移金
属のＣｕ又はその化合物を窒化ケイ素又は炭化ケイ素の
母相中に所定量，即ち，酸化物に換算して５ｗｔ％〜４
０ｗｔ％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，低い摩擦係数となり，高い強度を
維持した窒化ケイ素と金属化合物との複合材，或いは炭
化ケイ素と金属化合物との複合材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添
加量に対する摩擦係数を示すグラフである。
加量に対する摩擦係数を示すグラフである。
【図２】この低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の所
定の添加量に対してステアリン酸の添加量に対する摩擦
係数を示すグラフである。
定の添加量に対してステアリン酸の添加量に対する摩擦
係数を示すグラフである。
【図３】この低摩擦セラミックスにおける銅酸化物の添
加量に対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
加量に対する４点曲げ強度の平均を示すグラフである。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−97949（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−80185（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−226766（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−281071（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−166266（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−30769（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−64268（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−88374（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−72685（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−30366（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−133044（ＪＰ，Ａ)
特許3164917（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/584
C04B 35/565
C22C 33/02
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉを含む非酸化物セラミックスを母相
として，その中に，周期律表中の遷移金属のＣｕ又はそ
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Ｃｕ又はその化合物のサイズは１０μｍ以下であり，
前記Ｃｕ又はその化合物が酸化物に換算して５ｗｔ％〜
４０ｗｔ％含まれてい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を含む非酸化物セラミックス
は，Ｓｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35391592A JP3381285B2 (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 低摩擦セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35391592A JP3381285B2 (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 低摩擦セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183841A JPH06183841A (ja) | 1994-07-05 |
| JP3381285B2 true JP3381285B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18434086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35391592A Expired - Fee Related JP3381285B2 (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 低摩擦セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381285B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2818114B2 (ja) * | 1994-09-16 | 1998-10-30 | 本田技研工業株式会社 | 摺動用窒化珪素焼結体 |
| DE69524352T2 (de) | 1994-09-16 | 2002-05-23 | Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo | Siliciumnitrid-Sinterkörper zur Verwendung als Gleitlagerbauteil |
| WO2001014281A1 (fr) * | 1999-08-23 | 2001-03-01 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Ceramique a faible coefficient de frottement et procede de production de ladite ceramique |
| JP4642971B2 (ja) * | 2000-05-23 | 2011-03-02 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素セラミックス焼結体およびそれを用いた耐摩耗性部材 |
| EP1298106A4 (en) * | 2001-04-20 | 2007-04-04 | Sumitomo Electric Industries | COMPOSITE FRITTE PRODUCT BASED ON SILICON NITRIDE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP35391592A patent/JP3381285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06183841A (ja) | 1994-07-05 |
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