JP3417005B2 - セラミックス摺動部材及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス摺動部材及びその製造方法Info
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- JP3417005B2 JP3417005B2 JP26545893A JP26545893A JP3417005B2 JP 3417005 B2 JP3417005 B2 JP 3417005B2 JP 26545893 A JP26545893 A JP 26545893A JP 26545893 A JP26545893 A JP 26545893A JP 3417005 B2 JP3417005 B2 JP 3417005B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,非酸化物セラミ
ックスの母相に化合物粒子を分散させたセラミックス摺
動部材及びその製造方法に関する。
ックスの母相に化合物粒子を分散させたセラミックス摺
動部材及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,窒化ケイ素Si3 N4 中に窒化硼
素BN等の固体潤滑材を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59−88
374号公報,特開昭61−72685号公報等に開示
されている。また,SiにAl2 O3 ,Y2 O3 等の酸
化物を添加して,主として,高強度化を図る反応焼結す
る方法は,例えば,特開昭59−152271号公報,
特開昭59−207875号公報,特開昭59−207
876号公報に開示されている。
素BN等の固体潤滑材を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59−88
374号公報,特開昭61−72685号公報等に開示
されている。また,SiにAl2 O3 ,Y2 O3 等の酸
化物を添加して,主として,高強度化を図る反応焼結す
る方法は,例えば,特開昭59−152271号公報,
特開昭59−207875号公報,特開昭59−207
876号公報に開示されている。
【0003】また,複合摺動部材として,Al等の合金
にセラミックスを種々の方法で複合化し,例えば,セラ
ミックプリフォームを作製した後,含浸等により金属と
セラミックスを複合化させたものが知られており,この
ような複合摺動部材はピストンリングとして一部実用化
されている。金属基体にセラミックスを被覆する場合
に,溶射等が一般的に実用化されている。
にセラミックスを種々の方法で複合化し,例えば,セラ
ミックプリフォームを作製した後,含浸等により金属と
セラミックスを複合化させたものが知られており,この
ような複合摺動部材はピストンリングとして一部実用化
されている。金属基体にセラミックスを被覆する場合
に,溶射等が一般的に実用化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記複
合摺動部材は,セラミックスを主に耐摩耗性材料として
機能させており,摩擦係数(μ)の低下を意図するもの
ではなく,あるいは摩擦係数(μ)を大幅に低下させる
ことを意図したものではない。また,SiにAl
2 O3 ,Y2 O3 等の添加剤を加えるものでは,十分に
摩擦係数(μ)を低減することができない。また,BN
等の固体潤滑材をSi3 N4 中に含有させるものでは,
強度低下が著しく,ある程度の強度を要求されるエンジ
ン部品には使用することができない。
合摺動部材は,セラミックスを主に耐摩耗性材料として
機能させており,摩擦係数(μ)の低下を意図するもの
ではなく,あるいは摩擦係数(μ)を大幅に低下させる
ことを意図したものではない。また,SiにAl
2 O3 ,Y2 O3 等の添加剤を加えるものでは,十分に
摩擦係数(μ)を低減することができない。また,BN
等の固体潤滑材をSi3 N4 中に含有させるものでは,
強度低下が著しく,ある程度の強度を要求されるエンジ
ン部品には使用することができない。
【0005】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。
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
においては,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。
においては,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】そこで,本出願人は,上記の課題を解決す
るため,低摩擦セラミックスを開発して先に出願した
〔特願平5−95048号(特開平6−23456号公
報参照)〕。該低摩擦セラミックスは,Si3 N4 又は
SiCのSiを主成分とする母相中にFeO,Fe2 O
3 ,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Fe−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ることによっ
て低摩擦化したものである。
るため,低摩擦セラミックスを開発して先に出願した
〔特願平5−95048号(特開平6−23456号公
報参照)〕。該低摩擦セラミックスは,Si3 N4 又は
SiCのSiを主成分とする母相中にFeO,Fe2 O
3 ,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Fe−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ることによっ
て低摩擦化したものである。
【0009】この発明の目的は,上記の課題を解決する
ことであり,気孔を有し,オイル吸着性に優れた分散剤
の配合によって油膜の途切れ難く,低摩擦係数を有する
と共に,ネットシェイプ性に優れたセラミックス摺動部
材及びその製造方法を提供することである。
ことであり,気孔を有し,オイル吸着性に優れた分散剤
の配合によって油膜の途切れ難く,低摩擦係数を有する
と共に,ネットシェイプ性に優れたセラミックス摺動部
材及びその製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は,気孔を有
し,母相が非酸化物セラミックスであり,前記母相の中
にFe−Si,又はCr,W,Moの炭化物が分散して
いることを特徴とするセラミックス摺動部材に関する。
し,母相が非酸化物セラミックスであり,前記母相の中
にFe−Si,又はCr,W,Moの炭化物が分散して
いることを特徴とするセラミックス摺動部材に関する。
【0011】また,この発明は,Si,Ti及びFe−
O,Fe−Si,又はCr,W,Moの炭化物から混合
粉末を作製し,前記混合粉末を成形して成形体を作製し
た後,前記成形体を窒化焼成して焼成体を作製し,次い
で前記焼成体を酸化処理したことを特徴とするセラミッ
クス摺動部材の製造方法に関する。
O,Fe−Si,又はCr,W,Moの炭化物から混合
粉末を作製し,前記混合粉末を成形して成形体を作製し
た後,前記成形体を窒化焼成して焼成体を作製し,次い
で前記焼成体を酸化処理したことを特徴とするセラミッ
クス摺動部材の製造方法に関する。
【0012】また,この発明は,Si,及びAl,Y,
Mg,Ce,Hf,Laの群からなる化合物及びFe−
O,Fe−Si,又はCr,W,Moの炭化物から混合
粉末を作製し,前記混合粉末を成形して成形体を作製
し,前記成形体をSiの融点以下の温度で窒化させた
後,それ以上の温度で液相焼結させたことを特徴とする
セラミックス摺動部材の製造方法に関する。
Mg,Ce,Hf,Laの群からなる化合物及びFe−
O,Fe−Si,又はCr,W,Moの炭化物から混合
粉末を作製し,前記混合粉末を成形して成形体を作製
し,前記成形体をSiの融点以下の温度で窒化させた
後,それ以上の温度で液相焼結させたことを特徴とする
セラミックス摺動部材の製造方法に関する。
【0013】このセラミックス摺動部材は,上記のよう
に構成されているので,多孔材を構成することになり,
気孔にはオイルの油溜りの作用をして保油性を発揮し,
連絡部には吸着性に優れた分散相が存在し,極めて低い
摩擦係数を有する特性となる。
に構成されているので,多孔材を構成することになり,
気孔にはオイルの油溜りの作用をして保油性を発揮し,
連絡部には吸着性に優れた分散相が存在し,極めて低い
摩擦係数を有する特性となる。
【0014】また,このセラミックス摺動部材は,上記
のように,Si及びFe−O,Fe−Si,又はCr,
W,Moの炭化物から混合粉末を作製し,前記混合粉末
を成形して成形体を作製した後,前記成形体を窒化焼成
することによって製造できる。また,Siの他にTiを
含んでいる原料を利用する場合には,前記成形体を窒化
焼成した後に,前記焼成体を酸化処理することによっ
て,TiNをTiO2 に変化させて安定させる。更に,
原料にTiを含んでいる場合には,焼成時にTiがTi
Nに変化する際に,わずかな体積膨張をするので,ネッ
トシェイプ材として利用することができる。
のように,Si及びFe−O,Fe−Si,又はCr,
W,Moの炭化物から混合粉末を作製し,前記混合粉末
を成形して成形体を作製した後,前記成形体を窒化焼成
することによって製造できる。また,Siの他にTiを
含んでいる原料を利用する場合には,前記成形体を窒化
焼成した後に,前記焼成体を酸化処理することによっ
て,TiNをTiO2 に変化させて安定させる。更に,
原料にTiを含んでいる場合には,焼成時にTiがTi
Nに変化する際に,わずかな体積膨張をするので,ネッ
トシェイプ材として利用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
によるセラミックス摺動部材及びその製造方法の実施例
を説明する。このセラミックス摺動部材は,図1に示す
ように,気孔4を有しており,母相1が非酸化物セラミ
ックスであり,母相1の中に母相の中にFe−Si,又
はCr,W,Moの炭化物が分散しているものである。
また,非酸化物セラミックスがSi3 N4 ,SiC及び
それらの複合物のいずれかであることが好ましい。ま
た,母相1は,SiとTiとの窒化物及び酸化物を含ん
でいるものである。ここで,4a族の元素はC,Si,
Ge,Sn,Pbであり, 4b族の元素はTi,Zr,
Hfであり,5a族の元素はN,P,As,Sb,Bi
であり,5b族の元素はV,Nb,Taであり,6a族
の元素はO,S,Se,Te,Poであり,6b族の元
素はCr,Mo,Wであり,7a族の元素はF,Cl,
Br,I,Atであり,7b族の元素はMn,Tc,R
eであり,8族の元素はFe,Co,Ni,Ru,R
h,Pd,Os,Ir,Ptである。また,1b族の元
素はCu,Ag,Auである。
によるセラミックス摺動部材及びその製造方法の実施例
を説明する。このセラミックス摺動部材は,図1に示す
ように,気孔4を有しており,母相1が非酸化物セラミ
ックスであり,母相1の中に母相の中にFe−Si,又
はCr,W,Moの炭化物が分散しているものである。
また,非酸化物セラミックスがSi3 N4 ,SiC及び
それらの複合物のいずれかであることが好ましい。ま
た,母相1は,SiとTiとの窒化物及び酸化物を含ん
でいるものである。ここで,4a族の元素はC,Si,
Ge,Sn,Pbであり, 4b族の元素はTi,Zr,
Hfであり,5a族の元素はN,P,As,Sb,Bi
であり,5b族の元素はV,Nb,Taであり,6a族
の元素はO,S,Se,Te,Poであり,6b族の元
素はCr,Mo,Wであり,7a族の元素はF,Cl,
Br,I,Atであり,7b族の元素はMn,Tc,R
eであり,8族の元素はFe,Co,Ni,Ru,R
h,Pd,Os,Ir,Ptである。また,1b族の元
素はCu,Ag,Auである。
【0016】また,このセラミックス摺動部材は,S
i,Ti及びFe−O,Fe−Si,又はCr,W,M
oの炭化物から混合粉末を作製し,前記混合粉末を成形
して成形体を作製した後,前記成形体を窒化焼成して焼
成体を作製し,次いで前記焼成体を酸化処理することに
よって作製できる。原料として,Siに加えてTiを含
んでいるので,TiNが生成されるが,TiNは不安定
であるので,これを酸化処理してTiO2 に変化させて
安定させる。この工程において,TiがTiNに変化す
るときに,膨張するので,この製造方法で作製したセラ
ミックス摺動部材は,隙間の発生しないネットシェイプ
材とすることができる。
i,Ti及びFe−O,Fe−Si,又はCr,W,M
oの炭化物から混合粉末を作製し,前記混合粉末を成形
して成形体を作製した後,前記成形体を窒化焼成して焼
成体を作製し,次いで前記焼成体を酸化処理することに
よって作製できる。原料として,Siに加えてTiを含
んでいるので,TiNが生成されるが,TiNは不安定
であるので,これを酸化処理してTiO2 に変化させて
安定させる。この工程において,TiがTiNに変化す
るときに,膨張するので,この製造方法で作製したセラ
ミックス摺動部材は,隙間の発生しないネットシェイプ
材とすることができる。
【0017】この発明によるセラミックス摺動部材及び
その製造方法の実施例を説明する。 〔実施例1〕ま ず,複合摺動部材を作製する工程では,平均粒径1.
5μmのSi85%に,Fe3 O4 粉末を加えてボール
ミルにて約24時間混合した後,スプレードライヤによ
って造粒処理を行って作製した粒状物を原料にした。こ
の粒状物を金型内で予備成形を行った後,これを約2t
on/cm2 でCIPによって成形して成形体を作製し
た。この成形体をN2 ガス雰囲気内で脱脂した。次い
で,脱脂した成形体を0.93MPaのN2 ガス雰囲気
中で,最高1400℃まで加熱し,反応焼結体を作製し
た。この焼結体の気孔率は約15%であった。この焼結
体を,ダイヤモンドカッタを使用して切断し,更に焼結
体の表面を研削し研磨した後,焼結体に対して超音波洗
浄処理を行って試験片を作製した。
その製造方法の実施例を説明する。 〔実施例1〕ま ず,複合摺動部材を作製する工程では,平均粒径1.
5μmのSi85%に,Fe3 O4 粉末を加えてボール
ミルにて約24時間混合した後,スプレードライヤによ
って造粒処理を行って作製した粒状物を原料にした。こ
の粒状物を金型内で予備成形を行った後,これを約2t
on/cm2 でCIPによって成形して成形体を作製し
た。この成形体をN2 ガス雰囲気内で脱脂した。次い
で,脱脂した成形体を0.93MPaのN2 ガス雰囲気
中で,最高1400℃まで加熱し,反応焼結体を作製し
た。この焼結体の気孔率は約15%であった。この焼結
体を,ダイヤモンドカッタを使用して切断し,更に焼結
体の表面を研削し研磨した後,焼結体に対して超音波洗
浄処理を行って試験片を作製した。
【0018】一方,摺動試験を行う相手材として,Si
3 N4 ,Al2 O3 ,Y2 O3 から成し,相対密度99
%以上の高強度のSi3 N4 材を用いた。反応焼結材即
ち試験片のサイズは,15×10×80mmであり,相
手材としてのピン材は,φ8×25(SR18)であ
る。摺動試験機は,往復動摺動試験機を使用した。ま
た,試験温度は150℃であり,オイルは化学合成油を
用いた。また,荷重を種々に変化させて試験を行った。
セラミックス摺動部材の試験の結果を,図2に示す。図
2では,縦軸に摩擦係数(μ)をとり,横軸にP=lo
g(η×V/F)をとった。パラメータPについて,F
は荷重,Vは速度及びηと潤滑油の粘度を示しており,
Pの単位は〔×10- 6 ・(m2 /S)・(m/S)/
kgf〕である。
3 N4 ,Al2 O3 ,Y2 O3 から成し,相対密度99
%以上の高強度のSi3 N4 材を用いた。反応焼結材即
ち試験片のサイズは,15×10×80mmであり,相
手材としてのピン材は,φ8×25(SR18)であ
る。摺動試験機は,往復動摺動試験機を使用した。ま
た,試験温度は150℃であり,オイルは化学合成油を
用いた。また,荷重を種々に変化させて試験を行った。
セラミックス摺動部材の試験の結果を,図2に示す。図
2では,縦軸に摩擦係数(μ)をとり,横軸にP=lo
g(η×V/F)をとった。パラメータPについて,F
は荷重,Vは速度及びηと潤滑油の粘度を示しており,
Pの単位は〔×10- 6 ・(m2 /S)・(m/S)/
kgf〕である。
【0019】また,セラミックス摺動部材の摺動特性を
知るため,比較例1として,Si3N4 (80),Al
2 O3 を(5)及びY2 O3 (5)から成る原料にFe
3 O4 を10wt%加え,1800℃で焼成した材料を
比較例1として用いた(配合比は括弧内の数値で示
す)。実施例1のセラミックス摺動部材と同様の試験条
件で評価を行った。その結果を,図2のグラフに示す。
図2では,縦軸に摩擦係数(μ)をとり,横軸にP=l
og(η×V/F)をとった。パラメータPについて,
Fは荷重,Vは速度及びηと潤滑油の粘度を示してお
り,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,実施例
1のセラミックス摺動部材は,比較例1の同質の緻密材
のセラミックスに比較して低い摩擦係数(μ)を有して
いることが分かる。また,実施例1のセラミックス摺動
部材は,その4点曲げ強度は356MPaであり,例え
ば,エンジン部品に十分に使用できる強度を有してい
た。
知るため,比較例1として,Si3N4 (80),Al
2 O3 を(5)及びY2 O3 (5)から成る原料にFe
3 O4 を10wt%加え,1800℃で焼成した材料を
比較例1として用いた(配合比は括弧内の数値で示
す)。実施例1のセラミックス摺動部材と同様の試験条
件で評価を行った。その結果を,図2のグラフに示す。
図2では,縦軸に摩擦係数(μ)をとり,横軸にP=l
og(η×V/F)をとった。パラメータPについて,
Fは荷重,Vは速度及びηと潤滑油の粘度を示してお
り,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,実施例
1のセラミックス摺動部材は,比較例1の同質の緻密材
のセラミックスに比較して低い摩擦係数(μ)を有して
いることが分かる。また,実施例1のセラミックス摺動
部材は,その4点曲げ強度は356MPaであり,例え
ば,エンジン部品に十分に使用できる強度を有してい
た。
【0020】次に,この発明によるセラミックス摺動部
材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〕 このセラミックス摺動部材は,平均粒径1.5μmのS
i(80),Ti(10)及びFe3 O4 (10)の配
合割合(括弧内の数値で示す)で,混合粉末を作製す
る。実施例2の処理工程は,実施例1の処理工程と同様
な条件で焼成した後,900℃の大気中で酸化処理を行
った。このセラミックス摺動部材は,焼成時にTiがT
iNに変化する際に膨脹するので,実施例2のセラミッ
クス摺動部材は体積変化が発生しない。実施例2では,
実施例1と同様に,セラミックス摺動部材の試験片を作
製した。この試験片に対して実施例1と同様のテスト条
件で摺動特性を評価し,その結果を図2のグラフに示
す。実施例2のセラミックス摺動部材は,比較例1のも
のに比較して摩擦係数(μ)が低減され,実施例1のセ
ラミックス摺動部材よりわずかに良好な結果を得た。
材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〕 このセラミックス摺動部材は,平均粒径1.5μmのS
i(80),Ti(10)及びFe3 O4 (10)の配
合割合(括弧内の数値で示す)で,混合粉末を作製す
る。実施例2の処理工程は,実施例1の処理工程と同様
な条件で焼成した後,900℃の大気中で酸化処理を行
った。このセラミックス摺動部材は,焼成時にTiがT
iNに変化する際に膨脹するので,実施例2のセラミッ
クス摺動部材は体積変化が発生しない。実施例2では,
実施例1と同様に,セラミックス摺動部材の試験片を作
製した。この試験片に対して実施例1と同様のテスト条
件で摺動特性を評価し,その結果を図2のグラフに示
す。実施例2のセラミックス摺動部材は,比較例1のも
のに比較して摩擦係数(μ)が低減され,実施例1のセ
ラミックス摺動部材よりわずかに良好な結果を得た。
【0021】次に,この発明による複合摺動部材及びそ
の製造方法の特徴とする実施例を実施例3として説明す
る。 〔実施例3〕 この複合摺動部材では,実施例1におけるFe3 O4 に
代えて,Cr,W,Moの炭化物,Fe−Siの珪化物
を添加した材料を用いてセラミックス摺動部材を作製し
た。このセラミックス摺動部材の摺動試験を行ったとこ
ろ,結果は,実施例3のセラミックス摺動部材も実施例
1のものと同様に,低い摩擦係数(μ)のセラミックス
摺動部材を得ることができた。
の製造方法の特徴とする実施例を実施例3として説明す
る。 〔実施例3〕 この複合摺動部材では,実施例1におけるFe3 O4 に
代えて,Cr,W,Moの炭化物,Fe−Siの珪化物
を添加した材料を用いてセラミックス摺動部材を作製し
た。このセラミックス摺動部材の摺動試験を行ったとこ
ろ,結果は,実施例3のセラミックス摺動部材も実施例
1のものと同様に,低い摩擦係数(μ)のセラミックス
摺動部材を得ることができた。
【0022】更に,実施例4として,実施例1における
Fe3 O4 に代えて,Fe3 O4 のウィスカーを用いて
実施例1と同様な工程によってセラミックス摺動部材を
作製した。このセラミックス摺動部材の摺動試験を行っ
たところ,結果は,実施例4のセラミックス摺動部材も
実施例1のものと同様に,低い摩擦係数(μ)のセラミ
ックス摺動部材を得ることができた。
Fe3 O4 に代えて,Fe3 O4 のウィスカーを用いて
実施例1と同様な工程によってセラミックス摺動部材を
作製した。このセラミックス摺動部材の摺動試験を行っ
たところ,結果は,実施例4のセラミックス摺動部材も
実施例1のものと同様に,低い摩擦係数(μ)のセラミ
ックス摺動部材を得ることができた。
【0023】また,実施例5として,Si(80),A
l2 O3 (5),Y2 O3 (5)及びFe3 O4 (1
0)の配合割合(括弧内の数値で示す)で,原料の混合
粉末を作製する。実施例1と同様の条件で,1400℃
で窒化焼成した後,更にN2 中で1800℃まで加熱
し,気孔率約5%の緻密な組織にしたセラミックス摺動
部材を作製した。このセラミックス摺動部材の摺動特性
の評価をしたところ,Si3 N4 粉末を原料として作製
したセラミックス摺動部材に比較して摩擦係数(μ)が
やや低くなっていることが分かった。また,実施例5の
セラミックス摺動部材の4点曲げ強度は780MPaで
あり,エンジン部品に適用して十分な強度を有している
ものであった。
l2 O3 (5),Y2 O3 (5)及びFe3 O4 (1
0)の配合割合(括弧内の数値で示す)で,原料の混合
粉末を作製する。実施例1と同様の条件で,1400℃
で窒化焼成した後,更にN2 中で1800℃まで加熱
し,気孔率約5%の緻密な組織にしたセラミックス摺動
部材を作製した。このセラミックス摺動部材の摺動特性
の評価をしたところ,Si3 N4 粉末を原料として作製
したセラミックス摺動部材に比較して摩擦係数(μ)が
やや低くなっていることが分かった。また,実施例5の
セラミックス摺動部材の4点曲げ強度は780MPaで
あり,エンジン部品に適用して十分な強度を有している
ものであった。
【0024】次に,この発明による複合摺動部材及びそ
の製造方法の特徴とする実施例を実施例6として説明す
る。実施例6として,このセラミックス摺動部材は,母
相が非酸化物セラミックスからなり,その母相中に,A
l,Y,Mg,Ce,Hf,Laの群から選択された元
素の化合物及びFe−O,Fe−Si,又はCr,W,
Moの炭化物が分散しており,気孔を有しているもので
ある。
の製造方法の特徴とする実施例を実施例6として説明す
る。実施例6として,このセラミックス摺動部材は,母
相が非酸化物セラミックスからなり,その母相中に,A
l,Y,Mg,Ce,Hf,Laの群から選択された元
素の化合物及びFe−O,Fe−Si,又はCr,W,
Moの炭化物が分散しており,気孔を有しているもので
ある。
【0025】実施例6のセラミックス摺動部材を作製す
るには,非酸化物セラミックスとしてSiを選定したも
のを説明する。Si,並びにAl,Y,Mg,Ce,H
f,Laの群からなる化合物及びFe−O,Fe−S
i,又はCr,W,Moの炭化物から混合粉末を作製す
る。この混合粉末を成形して成形体を作製し,前記成形
体をSiの融点以下の温度で窒化させた後,それ以上の
温度で液相焼結させることによってセラミックス摺動部
材を作製した。
るには,非酸化物セラミックスとしてSiを選定したも
のを説明する。Si,並びにAl,Y,Mg,Ce,H
f,Laの群からなる化合物及びFe−O,Fe−S
i,又はCr,W,Moの炭化物から混合粉末を作製す
る。この混合粉末を成形して成形体を作製し,前記成形
体をSiの融点以下の温度で窒化させた後,それ以上の
温度で液相焼結させることによってセラミックス摺動部
材を作製した。
【0026】この発明によるセラミックス摺動部材は,
上記のようにして作製できるものであり,低摩擦係数
(μ)でありながら,強度も十分に有しているので,各
種のエンジン部品,シリンダライナ,ロッカアーム,軸
受等に適用できる。ロッカアームとし適用する場合に
は,そのチップとして利用できる。また,軸受に適用す
る場合には,摺動面にこのセラミックス摺動部材を配置
し,その周囲を緻密質の高強度Si3 N4 を配置するこ
とで,好ましい軸受を提供できる。
上記のようにして作製できるものであり,低摩擦係数
(μ)でありながら,強度も十分に有しているので,各
種のエンジン部品,シリンダライナ,ロッカアーム,軸
受等に適用できる。ロッカアームとし適用する場合に
は,そのチップとして利用できる。また,軸受に適用す
る場合には,摺動面にこのセラミックス摺動部材を配置
し,その周囲を緻密質の高強度Si3 N4 を配置するこ
とで,好ましい軸受を提供できる。
【0027】
【発明の効果】この発明は,気孔を有しており,母相が
非酸化物セラミックスであり,該母相の中にFe−S
i,又はCr,W,Moの炭化物が分散しているので,
低摩擦化を達成することができ,摺動部材として適用し
て極めて好ましいものである。しかも,気孔がオイル溜
りとなり,しかも吸着性に優れた分散剤の配合によって
油膜の途切れ難い低摩擦化を確保でき,安定したものと
なる。
非酸化物セラミックスであり,該母相の中にFe−S
i,又はCr,W,Moの炭化物が分散しているので,
低摩擦化を達成することができ,摺動部材として適用し
て極めて好ましいものである。しかも,気孔がオイル溜
りとなり,しかも吸着性に優れた分散剤の配合によって
油膜の途切れ難い低摩擦化を確保でき,安定したものと
なる。
【0028】また,このセラミックス摺動部材は,非酸
化物セラミックスとしてSi及びTiを選定すれば,T
iがTiNに変化する際に,膨脹してネットシェイプ性
に優れた特性を有するようになる。
化物セラミックスとしてSi及びTiを選定すれば,T
iがTiNに変化する際に,膨脹してネットシェイプ性
に優れた特性を有するようになる。
【図1】この発明によるセラミックス摺動部材の一実施
例を示す構造図である。
例を示す構造図である。
【図2】この発明によるセラミックス摺動部材のパラメ
ータPに対する摩擦係数を示すグラフである。
ータPに対する摩擦係数を示すグラフである。
1 母相
2 表面
3 Fe−O,Fe−Si,又はCr,W,Moの炭
化物 4 気孔
化物 4 気孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
C10M 103:00 C10M 103:04
103:06 Z
103:04 C10N 10:00
103:06) 40:02
C10N 10:00 50:08
40:02 C04B 35/58 102G
50:08
(56)参考文献 特開 平1−230478(JP,A)
特開 昭63−206359(JP,A)
特開 平1−115872(JP,A)
特公 平4−4994(JP,B2)
特表 平6−507142(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C04B 35/56 - 35/599
Claims (3)
- 【請求項1】 気孔を有し,母相が非酸化物セラミック
スであり,前記母相の中にFe−Si,又はCr,W,
Moの炭化物が分散していることを特徴とするセラミッ
クス摺動部材。 - 【請求項2】 Si,Ti及びFe−O,Fe−Si,
又はCr,W,Moの炭化物から混合粉末を作製し,前
記混合粉末を成形して成形体を作製した後,前記成形体
を窒化焼成して焼成体を作製し,次いで前記焼成体を酸
化処理したことを特徴とするセラミックス摺動部材の製
造方法。 - 【請求項3】 Si,及びAl,Y,Mg,Ce,H
f,Laの群からなる化合物及びFe−O,Fe−S
i,又はCr,W,Moの炭化物から混合粉末を作製
し,前記混合粉末を成形して成形体を作製し,前記成形
体をSiの融点以下の温度で窒化させた後,それ以上の
温度で液相焼結させたことを特徴とするセラミックス摺
動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26545893A JP3417005B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | セラミックス摺動部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26545893A JP3417005B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | セラミックス摺動部材及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07103272A JPH07103272A (ja) | 1995-04-18 |
JP3417005B2 true JP3417005B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=17417452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26545893A Expired - Fee Related JP3417005B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | セラミックス摺動部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3417005B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4997542B2 (ja) * | 2008-05-20 | 2012-08-08 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | TiN基結晶体ナノ粒子及びその製造方法、並びにTiN基結晶体ナノ粒子の集合体及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26545893A patent/JP3417005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07103272A (ja) | 1995-04-18 |
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