JP3483056B2 - Silicon nitride sintered body for sliding members - Google Patents
Silicon nitride sintered body for sliding membersInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は断熱性及び摺動特性に優
れたセラミックス材料に関する。詳しくは、断熱性が向
上し、耐焼き付き性及び耐摩耗性が向上した、低摩擦係
数で、潤滑油に対する保持性がよく、靭性が向上した、
高強度の、摺動部材用の窒化ケイ素焼結体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic material having excellent heat insulating properties and sliding properties. Specifically, it has improved heat insulation, improved seizure resistance and wear resistance, has a low coefficient of friction, has good retention of lubricating oil, and has improved toughness.
The present invention relates to a high-strength silicon nitride sintered body for sliding members.
【0002】[0002]
【従来の技術】窒化ケイ素焼結体は金属材料と比べて高
温強度が高く、高硬度、高耐食性であるという特徴を生
かして、摺動部材用材料として高温、高負荷で、摺動速
度が高い摺動条件の用途に用いられて来た。例えば転が
り軸受けの転動体及び軌道輪、滑り軸受け、内燃機関の
シリンダライナ、ピストンリング、ロッカーアーム等、
圧延ローラー、金属切削工具、金型等に用いられてい
る。これらの用途で窒化ケイ素焼結体の断熱性を向上す
るためには、摺動部材用の窒化ケイ素焼結体の組織に微
細なポア(気孔)があることが望ましい。従来、断熱セ
ラミックエンジン等に利用できるように、断熱性の向上
に着目し、これを目指した窒化ケイ素焼結体の改良に関
する出願は極めて少ない。2. Description of the Related Art Silicon nitride sintered bodies have high temperature strength, high hardness, and high corrosion resistance as compared with metal materials, and are used as materials for sliding members at high temperatures, high loads and sliding speeds. It has been used for applications with high sliding conditions. For example, rolling elements and bearing rings of rolling bearings, sliding bearings, cylinder liners of internal combustion engines, piston rings, rocker arms, etc.
It is used for rolling rollers, metal cutting tools, molds, etc. In order to improve the heat insulating property of the silicon nitride sintered body in these applications, it is desirable that the structure of the silicon nitride sintered body for the sliding member has fine pores (pores). Conventionally, there are very few applications for improvement of a silicon nitride sintered body aimed at improvement of heat insulating property so that it can be used for a heat insulating ceramic engine or the like.
【0003】特開平6−122555号公報、特開平6
−183841号公報、特開平6−234564号公報
には、Si を含む非酸化物セラミックスを母相とし、そ
の中に遷移金属、又はその化合物のうち少なくとも1種
が分散している低摩擦セラミックスが開示されている。
金属化合物を母相中に分散させることよって、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
つセラミックスを実現しようとするものである。Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-122555 and Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-183841 and JP-A-6-234564 describe a low-friction ceramic in which a non-oxide ceramic containing Si is used as a mother phase and at least one kind of a transition metal or a compound thereof is dispersed therein. It is disclosed.
By dispersing a metal compound in a mother phase, it is intended to improve the adsorptivity with oil and realize a ceramic having a low friction coefficient and high strength.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この際、断熱
性の向上という観点からポアの面積率を測定し、ポアの
面積率を適切な値にすることについて十分な検討がなさ
れていない。また、断熱性の向上に有効なポアの大きさ
及びその分布状況等についての検討が十分でない。むし
ろ、摺動部材用窒化ケイ素焼結体にポア(気孔)が残存
するとポアが破壊の起点となるため、摺動部材用窒化ケ
イ素焼結体の強度が低下するから、ポアはほとんど存在
しない方がよいとされていた。このように、摺動部材用
窒化ケイ素焼結体の強度の観点からポアをできるだけ少
なくすることは、焼結体の熱伝導率を大きくするので、
焼結体の断熱性向上にとって好ましくない。At this time, however, sufficient consideration has not been made on measuring the area ratio of the pores and setting the area ratio of the pores to an appropriate value from the viewpoint of improving the heat insulating property. In addition, the size of pores, which is effective for improving heat insulation, and the distribution of the pores are not sufficiently studied. Rather, if pores (pores) remain in the silicon nitride sintered body for sliding members, the pores become the starting point of fracture, and the strength of the silicon nitride sintered body for sliding members decreases, so there should be almost no pores. Was said to be good. Thus, from the viewpoint of the strength of the silicon nitride sintered body for the sliding member, reducing the pores as much as possible increases the thermal conductivity of the sintered body.
It is not preferable for improving the heat insulating property of the sintered body.
【0005】本発明は以上のような従来技術を背景にし
てなされたものであり、積極的にポアを利用して断熱性
を向上し、耐焼き付き性及び耐摩耗性が向上した、低摩
擦係数で、潤滑油に対する保持性がよく、靭性が向上し
た、高強度の、摺動部材用の窒化ケイ素焼結体を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made against the background of the above-mentioned prior art, and positively utilizes the pores to improve the heat insulating property, and the seizure resistance and wear resistance are improved. It is an object of the present invention to provide a high-strength silicon nitride sintered body for a sliding member, which has a good retaining property for lubricating oil and an improved toughness.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の摺動部材用窒化ケイ素焼結体は、遷移金属の
硫化物と窒化ケイ素系粉末と焼結助剤とを含む混合粉末
を焼結して得られる窒化ケイ素焼結体であって、少なく
とも窒化ケイ素焼結体の表面に微細なポアと微細な針状
窒化ケイ素と遷移金属のケイ化物とが均一に分散してい
る。ここで、前記遷移金属がモリブデンまたは鉄である
ことが好ましい。In order to solve the above problems, a silicon nitride sintered body for a sliding member of the present invention is a mixed powder containing a sulfide of a transition metal, a silicon nitride based powder and a sintering aid. Is a silicon nitride sintered body obtained by sintering, and fine pores, fine acicular silicon nitride, and a transition metal silicide are uniformly dispersed on at least the surface of the silicon nitride sintered body. Here, the transition metal is preferably molybdenum or iron.
【0007】本発明を構成するセラミックス粉末として
は、構造用部材としての用途で、強度、靱性、耐磨耗性
についてすぐれた特性が要求されるので、窒化ケイ素系
セラミックスである窒化ケイ素、サイアロン(Si-Al-
O-N) が好適である。The ceramic powder constituting the present invention is required to have excellent properties in strength, toughness, and abrasion resistance for use as a structural member. Therefore, silicon nitride ceramics such as silicon nitride and sialon ( Si-Al-
ON-N) is preferred.
【0008】硫化物の形で添加される遷移金属として
は、母相のセラミックス成分との焼結反応により潤滑油
とぬれ性が良い金属ケイ化物を生成する、モリブデン、
鉄、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン、タングス
テン、タンタル、等が好適であり、より好ましくはモリ
ブデン、鉄、であるが、焼結過程において親油性の析出
物を生成するものであれば、必ずしもこれらの元素に限
定されるものではない。また、これらの金属元素の硫化
物は同時に2種以上を添加してもよい。特に、FeS や
MoS2は、焼結体の密度を上げるので、好ましい。As the transition metal added in the form of sulfide, molybdenum, which forms a metal silicide having good wettability with a lubricating oil by a sintering reaction with a ceramic component of a mother phase,
Iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, tungsten, tantalum, and the like are preferable, and molybdenum and iron are more preferable, but these are not always provided as long as they produce a lipophilic precipitate in the sintering process. It is not limited to the element. Two or more kinds of these metal element sulfides may be added at the same time. In particular, FeS and MoS 2 are preferable because they increase the density of the sintered body.
【0009】セラミックス粉末は焼結性が乏しい為、焼
結して構造部材とするには、通常焼結助剤が必要であ
り、焼結助剤としては酸化イットリウム、酸化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ネオジウ
ム、酸化ランタン、酸化イッテルビウム、酸化ストロン
チウム、酸化チタンの中から選ばれたものが好適であ
る。これらの焼結助剤は単体でもよいし、複数種を同時
に添加してもよい。特に窒化ケイ素に対しては、酸化ア
ルミニウムと酸化イットリウムを添加することが望まし
い。焼結助剤の好ましい総添加量は、1〜12wt%であ
る。Since the ceramic powder has poor sinterability, a sintering aid is usually required to sinter it into a structural member. As the sintering aid, yttrium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and oxide are used. A material selected from cerium, neodymium oxide, lanthanum oxide, ytterbium oxide, strontium oxide, and titanium oxide is suitable. These sintering aids may be used alone or in combination of two or more. Particularly for silicon nitride, it is desirable to add aluminum oxide and yttrium oxide. The preferable total addition amount of the sintering aid is 1 to 12 wt%.
【0010】遷移金属の硫化物と窒化ケイ素系粉末と焼
結助剤とを含む混合粉末を焼結する過程で、本発明の窒
化ケイ素焼結体の表面には、遷移金属の硫化物からの金
属元素と窒化ケイ素の解離によるSi 原子との反応によ
り生成した金属ケイ化物が微細かつ均一に分散し、さら
に、ポア径数μmオーダーの超微細ポアが無数に存在し
ている。また、微細な針状窒化ケイ素が均一に分散して
いる。この針状窒化ケイ素は通常相当高温での焼結でし
か、生成しないものであるが、本発明では、遷移金属の
硫化物を添加することにより、比較的低温で生成するこ
とができる。During the process of sintering the mixed powder containing the transition metal sulfide, the silicon nitride-based powder, and the sintering aid, the surface of the silicon nitride sintered body of the present invention is formed on the surface of the transition metal sulfide. The metal silicide formed by the reaction between the metal element and the Si atom due to the dissociation of silicon nitride is finely and uniformly dispersed, and in addition, there are innumerable ultrafine pores having a pore diameter of several μm order. In addition, fine acicular silicon nitride is uniformly dispersed. This acicular silicon nitride is normally produced only by sintering at a considerably high temperature, but in the present invention, it can be produced at a relatively low temperature by adding a sulfide of a transition metal.
【0011】本発明の窒化ケイ素焼結体の成形方法とし
ては、通常知られている射出成形、スリップキャスティ
ング、プレス成形、低温等方圧圧密成形(CIP)を用
いることが出来る。高密度な焼結体を得るためにはホッ
トプレスが好ましいが、成形出来る形状がシンプルなも
のに限定され、かつコストが高くつくので、通常はプレ
ス成形後にCIPを行うことが望ましい。但し、必ずし
もこの成形方法に限定されるものではない。As a method for molding the silicon nitride sintered body of the present invention, generally known injection molding, slip casting, press molding, and low temperature isostatic pressing (CIP) can be used. Hot pressing is preferable to obtain a high-density sintered body, but since the shape that can be molded is limited to a simple shape and the cost is high, it is usually desirable to perform CIP after press molding. However, the molding method is not necessarily limited to this.
【0012】[0012]
【作用】本発明の窒化ケイ素焼結体は、母相を形成する
塊状窒化ケイ素中に微細な針状結晶が均一に分散してい
るので、焼結体の靭性が向上する。In the silicon nitride sintered body of the present invention, since the fine acicular crystals are uniformly dispersed in the bulk silicon nitride forming the matrix phase, the toughness of the sintered body is improved.
【0013】本発明の窒化ケイ素焼結体は、前記金属ケ
イ化物による液体潤滑剤とのぬれ性向上と前記超微細ポ
アによるミクロプール効果により、耐焼き付き性及び耐
摩耗性の向上及び低摩擦係数が達成される。本発明の窒
化ケイ素焼結体は、焼結過程において母相のセラミック
ス中に金属ケイ化物(以下析出物と記す)が微細に析出
し、これらの析出物の液体潤滑剤との親和性が良いた
め、窒化ケイ素焼結体の液体潤滑剤に対するぬれ性が向
上する。また析出物が極めて微細に分散しているので、
摺動部に液体潤滑剤が均一に行き渡り、保持され易い。
また、焼結体の表面に無数に存在する超微細ポアは、ミ
クロプール効果により摺動部に液体潤滑剤を保持し易
い。よって、本発明の窒化ケイ素焼結体は、流体潤滑の
環境の下で使用した場合、摩擦係数が低下し、磨耗が少
なく、焼き付き限界を高めることが出来る。The silicon nitride sintered body of the present invention has improved seizure resistance and wear resistance and a low friction coefficient due to the improvement of wettability with the liquid lubricant by the metal silicide and the micropool effect by the ultrafine pores. Is achieved. In the silicon nitride sintered body of the present invention, metal silicide (hereinafter referred to as a precipitate) is finely precipitated in the ceramic of the mother phase during the sintering process, and these precipitates have good affinity with the liquid lubricant. Therefore, the wettability of the silicon nitride sintered body with the liquid lubricant is improved. Also, because the precipitates are extremely finely dispersed,
The liquid lubricant is evenly spread over the sliding parts and easily held.
In addition, innumerable ultrafine pores existing on the surface of the sintered body easily hold the liquid lubricant on the sliding portion due to the micropool effect. Therefore, when the silicon nitride sintered body of the present invention is used in an environment of fluid lubrication, the coefficient of friction is reduced, wear is reduced, and the seizure limit can be increased.
【0014】また、本発明の窒化ケイ素焼結体は、独自
の焼結技術と焼結助剤系によりポアの制御を行なってお
り、極度に粗大化したポアが存在しない。ポアは高温で
焼結すると発生し易く、粗大化する。粗大化したポアは
強度を低下させるが、微細なポアは強度を低下させるこ
とが少ない。本発明の窒化ケイ素焼結体の表面に無数に
存在している超微細ポアは、焼結体の熱伝導率を小さく
して、焼結体の断熱性を向上する。Further, in the silicon nitride sintered body of the present invention, the pores are controlled by the original sintering technique and the sintering aid system, and there are no extremely coarse pores. Pore tends to occur when sintered at high temperature and becomes coarse. The coarse pores reduce the strength, but the fine pores rarely reduce the strength. Innumerable ultrafine pores existing on the surface of the silicon nitride sintered body of the present invention reduce the thermal conductivity of the sintered body and improve the heat insulating property of the sintered body.
【0015】本発明の窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ素
系粉末に遷移金属の硫化物を添加して焼結しているの
で、摺動特性の向上に寄与する金属ケイ化物と母相を形
成する窒化ケイ素粒子の界面との結合が強固であり、金
属ケイ化物は使用中に脱落しにくく、耐久性に優れる。
したがって、一般的に添加物(不純物)を入れた場合に
起こり得る強度低下が極めて少ない。Since the silicon nitride sintered body of the present invention is obtained by adding a sulfide of a transition metal to silicon nitride-based powder for sintering, it forms a metal silicide and a mother phase which contribute to the improvement of sliding characteristics. The bond with the interface of the silicon nitride particles is strong, and the metal silicide does not easily fall off during use, and has excellent durability.
Therefore, generally, the decrease in strength that can occur when an additive (impurity) is added is extremely small.
【0016】[0016]
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
するが、これらの実施例は本発明を限定するものではな
い。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but these examples do not limit the present invention.
【0017】実施例1
窒化ケイ素原粉(9S:電気化学工業製)に焼結助剤と
して酸化イットリウム(日本イットリウム製)を5wt
%、酸化アルミニウム(住友化学製)を3wt%添加し、
遷移金属の硫化物として二硫化モリブデン(MoS2)の
粉末(高純度化学製)を添加した。これらの粉末をボー
ルミルを用いてエタノール中で混合、粉砕を行った。得
られたスラリーをロータリーエバポレーターを用いて乾
燥後、35×55mmの金型にてプレス成形(200kg
/cm2 )し、CIP(圧力3t/cm2 )を行い、成
形体を得た。この成形体を詰め粉として窒化ケイ素と窒
化ホウ素粉末を用いて、1800℃と1950℃の二つ
の温度で別々に共に4時間窒素雰囲気中で9気圧の条件
下で焼結した後、物性測定用に3×4×40mmのJI
S片を切り出し、ダイヤモンドペーストを用いてラップ
仕上げを行い、面粗度0.8Sのテストピースを作製し
た。Example 1 5 wt% of silicon nitride raw powder (9S: manufactured by Denki Kagaku Kogyo) was mixed with yttrium oxide (made by Japan Yttrium) as a sintering aid.
%, Aluminum oxide (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) added 3 wt%,
As a sulfide of a transition metal, molybdenum disulfide (MoS 2 ) powder (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) was added. These powders were mixed and pulverized in ethanol using a ball mill. The resulting slurry was dried using a rotary evaporator and then press-molded with a 35 × 55 mm die (200 kg
/ Cm 2 ) and CIP (pressure 3 t / cm 2 ) was performed to obtain a molded body. Using silicon nitride and boron nitride powder as stuffing powder, this molded body was separately sintered at two temperatures of 1800 ° C. and 1950 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere at 9 atm. 3 x 4 x 40 mm JI
The S piece was cut out and lapped with diamond paste to produce a test piece having a surface roughness of 0.8S.
【0018】図1乃至図4は、実施例1のテストピース
のうち二硫化モリブデン(MoS2)の添加量毎に180
0℃の温度で焼結したテストピースの組織を示す光学顕
微鏡写真である。図1乃至図4において、テストピース
の表面は、ダイヤモンドペーストを用いてラップ仕上げ
を行った。倍率は100倍である。二硫化モリブデン
(MoS2)の添加により、母相のセラミックス中に微細
なポアが多くなるのがわかる。また、母相のセラミック
ス中にモリブデンのケイ化物(析出物)が出現するのが
わかる。実施例1の場合、二硫化モリブデン(MoS2)
の添加により、添加量にほぼ比例して、母相のセラミッ
クス中に微細なポアと微細なモリブデンのケイ化物(析
出物)がより多く分散している様子がわかる。黒く見え
る部分がポアであり、白く見える部分は析出物である。
この析出物がぬれ性の向上に寄与するものと考えられ
る。1 to 4 show the test piece of Example 1 in which the amount of 180 molybdenum disulfide (MoS 2 ) was added.
It is an optical microscope photograph which shows the structure of the test piece sintered at the temperature of 0 degreeC. 1 to 4, the surface of the test piece was lapped with diamond paste. The magnification is 100 times. It can be seen that the addition of molybdenum disulfide (MoS 2 ) increases the number of fine pores in the matrix ceramics. Further, it can be seen that molybdenum silicide (precipitate) appears in the ceramic of the matrix. In the case of Example 1, molybdenum disulfide (MoS 2 )
It can be seen that, by the addition of Al, the fine pores and the fine molybdenum silicide (precipitates) are more dispersed in the matrix ceramics in almost proportion to the addition amount. The part that looks black is the pore, and the part that looks white is the precipitate.
It is considered that these precipitates contribute to the improvement of wettability.
【0019】図7乃至図10は、実施例1のテストピー
スのうち二硫化モリブデン(MoS2)の添加量毎に18
00℃と1950℃の二つの温度で別々に焼結したテス
トピースの内部組織を示す走査電子顕微鏡写真である。
テストピースの表面は、ダイヤモンドペーストを用いて
ラップ仕上げを行った。倍率は750倍である。モリブ
デンの硫化物添加により、窒化ケイ素の柱状晶または針
状晶が発達する様子がわかる。モリブデンの硫化物添加
量の増加により、前記柱状晶または針状晶の発達の度合
いが大きい。一般的に焼成温度を上げると、例えば今回
の場合1950℃で焼成すると、柱状晶が発達するが、
図10に示すように内部組織が粗となり、空隙率が大き
くなるという欠点がある。空隙率が大きくなること、即
ち、大きなポアの出現は窒化ケイ素焼結体の強度低下を
引き起こす。本発明では、焼成温度を低くして柱状晶を
発達させ、窒化ケイ素焼結体の靭性を向上させている。FIGS. 7 to 10 show 18 samples for each addition amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) in the test piece of Example 1.
It is a scanning electron micrograph which shows the internal structure of the test piece separately sintered at two temperature of 00 degreeC and 1950 degreeC.
The surface of the test piece was lapped with diamond paste. The magnification is 750 times. It can be seen that columnar crystals or acicular crystals of silicon nitride develop by the addition of molybdenum sulfide. The degree of development of the columnar crystals or acicular crystals is large due to the increase in the amount of molybdenum sulfide added. Generally, when the firing temperature is raised, for example, when firing at 1950 ° C. in this case, columnar crystals develop,
As shown in FIG. 10, there is a defect that the internal structure becomes coarse and the porosity increases. The increase in porosity, that is, the appearance of large pores causes the strength of the silicon nitride sintered body to decrease. In the present invention, the firing temperature is lowered to develop columnar crystals and improve the toughness of the silicon nitride sintered body.
【0020】実施例1のテストピースのうち1800℃
の温度で焼結したテストピースについて、熱伝導率を測
定した。また、上記のテストピースについて、光学顕微
鏡で組織写真を撮り、コンピューターで画像解析するこ
とにより、母相のセラミックス中に分散している微細な
ポアの大きさ分布とポアの総面積率とを測定した。1800 ° C. of the test piece of Example 1
The thermal conductivity of the test piece sintered at the temperature of was measured. In addition, regarding the above test piece, a structure photograph was taken with an optical microscope and image analysis was performed with a computer to measure the size distribution of the fine pores dispersed in the matrix ceramics and the total area ratio of the pores. did.
【0021】表1に種々の焼結条件で焼成したテストピ
ースの熱伝導率とポア面積率の値を示す。二硫化モリブ
デン(MoS2)を添加しない場合と比べると、二硫化モ
リブデン(MoS2)を添加することにより、熱伝導率が
著しく小さくなることがわかる。焼結温度が同じ場合、
二硫化モリブデン(MoS2)の添加量に依存して、ポア
面積率がより大きくなり、熱伝導率はより小さくなって
いる。Table 1 shows the values of thermal conductivity and pore area ratio of the test pieces fired under various sintering conditions. Compared with the case without the addition of molybdenum disulfide (MoS 2), by adding molybdenum disulfide (MoS 2), it can be seen that the thermal conductivity is significantly decreased. If the sintering temperature is the same,
Depending on the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added, the pore area ratio becomes larger and the thermal conductivity becomes smaller.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】図11には表1に示した二硫化モリブデン
(MoS2)の添加量と熱伝導率との関係をグラフで示し
た。熱伝導率が二硫化モリブデンの添加量に支配される
ことがわかる。二硫化モリブデンの添加量が1wt%程度
までは熱伝導率の低下に及ぼす効果が顕著である。5wt
%を越えると熱伝導率の低下に及ぼす効果は小さくな
る。さらに8wt%を越えると熱伝導率は添加量にほとん
ど依存しなくなる。二硫化モリブデンの添加により熱伝
導率が低下することは、二硫化モリブデンの添加には断
熱性向上の効果があることを示す。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the added amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) shown in Table 1 and the thermal conductivity. It can be seen that the thermal conductivity is governed by the amount of molybdenum disulfide added. Up to about 1 wt% of molybdenum disulfide, the effect of reducing the thermal conductivity is remarkable. 5 wt
If it exceeds%, the effect on the reduction of the thermal conductivity becomes small. Further, if it exceeds 8 wt%, the thermal conductivity becomes almost independent of the added amount. The decrease in the thermal conductivity due to the addition of molybdenum disulfide shows that the addition of molybdenum disulfide has the effect of improving the heat insulating property.
【0024】図12乃至図14に二硫化モリブデン(M
oS2)の添加量毎にポアの等価円直径のヒストグラムを
示す。等価円直径とは、種々の形状のポアと同じ面積を
持つ円の直径である。直径数μmオーダーのポアが、二
硫化モリブデン(MoS2)の添加量に依存して、増加し
ていることが容易にわかる。このように、直径数μmオ
ーダーのポアが増加することは、強度低下を抑え、焼結
体の断熱性をよりよく向上する。12 to 14 show molybdenum disulfide (M
The histogram of the equivalent circular diameter of the pore is shown for each addition amount of oS 2 ). The equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as pores of various shapes. It is easy to see that the pores of the order of several μm in diameter increase depending on the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added. As described above, the increase of pores having a diameter of several μm suppresses the reduction in strength and improves the heat insulating property of the sintered body.
【0025】実施例1のテストピースのうち、二硫化モ
リブデン(MoS2)を添加しないで1950℃の温度で
焼結したテストピースと二硫化モリブデン(MoS2)を
5wt%添加して1800℃の温度で焼結したテストピー
スとについて、熱伝導率、ポアの大きさ分布、ポアの総
面積率及び曲げ強度を測定した。熱伝導率、ポアの大き
さ分布、ポアの総面積率の測定方法は、前記、表1、図
12乃至図14の場合と同じである。Among the test pieces of Example 1, the test piece sintered without adding molybdenum disulfide (MoS 2 ) at a temperature of 1950 ° C. and 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) were added to the test piece of 1800 ° C. The thermal conductivity, the pore size distribution, the total area ratio of the pores, and the bending strength of the test piece sintered at the temperature were measured. The methods for measuring the thermal conductivity, the pore size distribution, and the total area ratio of the pores are the same as those in Table 1 and FIGS. 12 to 14 described above.
【0026】表2に前記二つの焼結条件で焼成したテス
トピースの熱伝導率、ポア面積率及び曲げ強度の値を示
す。二硫化モリブデン(MoS2)を添加しない場合と比
べると、二硫化モリブデン(MoS2)を添加することに
より、表1と同様に熱伝導率が著しく小さくなることが
わかる。しかし、表2の場合、ポア面積率は、二硫化モ
リブデン(MoS2)の添加量に依存して、大きくなって
いない。むしろ、ポア面積率は、二硫化モリブデン(M
oS2)を添加しない場合の方が、添加した場合より大き
くなっている。これは、焼結温度の相違によると考えら
れる。Table 2 shows the values of thermal conductivity, pore area ratio and bending strength of the test pieces fired under the above two sintering conditions. Two the disulfide compared with the case without the addition of molybdenum (MoS 2), by adding molybdenum disulfide (MoS 2), Tables 1 and likewise it can be seen that the thermal conductivity is significantly decreased. However, in the case of Table 2, the pore area ratio does not increase depending on the addition amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ). Rather, the pore area ratio is molybdenum disulfide (M
When oS 2 ) is not added, it is larger than when it is added. This is considered to be due to the difference in sintering temperature.
【0027】[0027]
【表2】 [Table 2]
【0028】図15に二硫化モリブデン(MoS2)を添
加しないで、1950℃の温度で焼結したテストピース
のポアの等価円直径のヒストグラムを示す。図14の二
硫化モリブデン(MoS2)を5wt%添加して、1800
℃の温度で焼結したテストピースのポアの等価円直径の
ヒストグラムと図15のヒストグラムとを比べて見る
と、図15では直径数μmオーダーのポアの度数が、図
14の約1/3に減少しており、逆に、直径数10μm
以上のオーダーのポアの度数は、図14より約25%増
加している。このことは、図15の方が図14よりも直
径数10μm以上のオーダーのポアの度数が直径数μm
オーダーのポアの度数に対して相対的に大きいことを示
す。即ち、図14では微細な(直径数μmオーダーの)
ポアがかなり多く存在するのに対して、図15では大き
な(直径数10μm以上のオーダーの)ポアが若干多く
存在する。つまり、図14では微細なポアが多く分散し
ており、図15では大きなポアが少数あるということを
示す。FIG. 15 shows a histogram of equivalent circular diameters of pores of a test piece sintered at a temperature of 1950 ° C. without adding molybdenum disulfide (MoS 2 ). Add 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) shown in FIG.
Comparing the histogram of the equivalent circular diameter of the pores of the test piece sintered at a temperature of ℃ to the histogram of FIG. 15, the frequency of pores of the order of several μm in diameter is about 1/3 of that in FIG. Decreasing, on the contrary, diameter of 10 μm
The frequency of pores of the above order is increased by about 25% from FIG. This means that in FIG. 15, the frequency of pores on the order of 10 μm or more in diameter is several μm in FIG.
It shows that it is relatively large with respect to the frequency of order pores. That is, in FIG. 14, fine (diameter of several μm order)
In contrast to the large number of pores, there are slightly larger large pores (on the order of several tens of μm in diameter) in FIG. That is, FIG. 14 shows that many fine pores are dispersed, and FIG. 15 shows that there are a few large pores.
【0029】ここで、表2の曲げ強度を見ると、二硫化
モリブデン(MoS2)を5wt%添加した場合の方が、添
加しない場合よりも曲げ強度が大きくなっている。添加
した場合と添加しない場合とで、ポア面積率は共に10
数%であって顕著な相違はないので、ポア面積率だけが
曲げ強度に影響を及ぼすとはいえない。ポアの大きさと
数が曲げ強度に影響を及ぼすと考えられる。添加した場
合は微細な(直径数μmオーダーの)ポアがかなり多く
存在するが、このことは曲げ強度に大きく影響を及ぼす
ことがなく、添加しない場合は大きな(直径数10μm
以上のオーダーの)ポアが若干多く存在するので、この
ことが曲げ強度に影響を及ぼすと考えられる。大きな
(直径数10μm以上のオーダーの)ポアが多くなると
曲げ強度が低下するということがわかる。添加した場合
は微細なポアは多くあっても、大きなポアが少ないの
で、曲げ強度が大きくなっている。Here, looking at the bending strength in Table 2, the bending strength is higher when molybdenum disulfide (MoS 2 ) is added by 5 wt% than when it is not added. The pore area ratio is 10 both with and without addition.
Since it is only a few percent and there is no significant difference, it cannot be said that the pore area ratio alone affects the bending strength. It is considered that the size and number of pores affect the bending strength. When added, quite a few fine pores (on the order of several μm in diameter) exist, but this does not have a large effect on bending strength, and when not added, it is large (10 μm in diameter).
Since there are slightly more pores (of the above order), this is considered to affect the bending strength. It can be seen that the bending strength decreases as the number of large pores (on the order of several 10 μm in diameter) increases. When added, there are many fine pores, but few large pores, so the bending strength is high.
【0030】次に、表2の熱伝導率を見ると、二硫化モ
リブデン(MoS2)を5wt%添加した場合の方が、添加
しない場合よりも熱伝導率が小さくなっている。添加し
た場合と添加しない場合とで、ポア面積率は共に10数
%であって顕著な相違はないので、ポア面積率だけが熱
伝導率に影響を及ぼすとはいえない。ポアの大きさと数
が熱伝導率に影響を及ぼすと考えられる。添加した場合
は微細な(直径数μmオーダーの)ポアがかなり多く存
在するので、このことが熱伝導率に影響を及ぼすと考え
られる。添加しない場合は大きな(直径数10μm以上
のオーダーの)ポアが若干多く存在するが、このことは
熱伝導率に大きく影響を及ぼさない。微細な(直径数μ
mオーダーの)ポアが多くなると熱伝導率が低下すると
いうことがわかる。添加した場合は微細なポアは多くあ
るので、熱伝導率が大きくなっている。このように、直
径数μmオーダーのポアが増加することは、焼結体の断
熱性をよりよく向上する。Next, looking at the thermal conductivity in Table 2, the thermal conductivity is smaller when 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) is added than when it is not added. Since the pore area ratios are 10 and 10% both when added and when not added, it cannot be said that the pore area ratio alone affects the thermal conductivity. It is considered that the size and number of pores affect the thermal conductivity. When added, a large number of fine pores (on the order of several μm in diameter) are present, and this is considered to affect the thermal conductivity. When not added, a large number of large pores (on the order of several 10 μm in diameter) are present, but this does not greatly affect the thermal conductivity. Fine (diameter several μ
It can be seen that the thermal conductivity decreases as the number of pores (m-order) increases. When added, there are many fine pores, so the thermal conductivity is high. In this way, the increase of pores of the order of several μm in diameter improves the heat insulating property of the sintered body.
【0031】実施例1のテストピースについて、ピンオ
ンディスク式摩擦摩耗試験機を用いて、点接触焼き付き
及び摩耗試験を行なった。試験片としてロッド材料に無
添加の窒化ケイ素セラミックスと二硫化モリブデン(M
oS2)5wt%添加の窒化ケイ素セラミックスとを使用し
た。ディスク材料にはすべての試験において軸受鋼を用
いた。試験条件は昇荷重速度を10kg/min. すべり速度を
1〜15m/sとして大気中における焼き付き時の荷重Pと摩
擦係数μを測定した。潤滑油にはホンタ゛ウルトラU10W-30 を
使用し、潤滑条件は初期の片あたりを防止するために試
験前にディスク上にオイルを塗り、供給をカットする方
法とした。これにより、高面圧および高速摺動部材に生
じる油膜切れ現象を人為的に生じさせて、油膜切れに対
するタフネスを評価できると考えた。また、試験後の試
験片は光学顕微鏡写真の画像処理からの計算により摩耗
量を算出し、評価した。The test piece of Example 1 was subjected to point contact seizure and wear test using a pin-on-disc type friction wear tester. Silicon nitride ceramics and molybdenum disulfide (M
oS 2 ) Silicon nitride ceramics with 5 wt% addition was used. Bearing steel was used as the disc material in all tests. The test conditions are ascending load speed of 10 kg / min.
The load P and the friction coefficient μ at the time of seizing in the atmosphere were measured at 1 to 15 m / s. As the lubricating oil, Honda Ultra U10W-30 was used, and the lubricating condition was to apply oil on the disk before the test to cut off the supply in order to prevent the uneven contact in the initial stage. Therefore, it is considered that the phenomenon of oil film breakage that occurs in high surface pressure and high-speed sliding members can be artificially generated and the toughness against oil film breakage can be evaluated. Further, the test piece after the test was evaluated by calculating the wear amount by the calculation from the image processing of the optical micrograph.
【0032】表3に二硫化モリブデン(MoS2)を添加
しない場合と5wt%添加した場合とにおけるテストピー
スの焼き付き荷重と摩耗体積の値を示す。二硫化モリブ
デン(MoS2)を添加しない場合と比べると、二硫化モ
リブデン(MoS2)を添加した場合の方が、焼き付き荷
重が大きく、摩耗体積が小さいことがわかる。Table 3 shows the seizure load and wear volume of the test piece when molybdenum disulfide (MoS 2 ) was not added and when it was added at 5 wt%. Two the disulfide compared with the case without the addition of molybdenum (MoS 2), towards the case of adding molybdenum disulfide (MoS 2), large seizure load, it can be seen that the wear volume is small.
【0033】[0033]
【表3】 [Table 3]
【0034】図16に表3に示した二硫化モリブデン
(MoS2)を添加しない場合と5wt%添加した場合とで
すべり速度と焼き付き荷重との関係がどう変るかをグラ
フで示した。図16において、いずれのすべり速度でも
二硫化モリブデン(MoS2)5wt%添加の窒化ケイ素セ
ラミックスの方が無添加の窒化ケイ素セラミックスより
焼き付き荷重が大きい。このことは二硫化モリブデン
(MoS2)5wt%添加により窒化ケイ素セラミックスの
耐焼き付き性が向上したことを示す。FIG. 16 is a graph showing how the relationship between the sliding speed and the seizure load changes when molybdenum disulfide (MoS 2 ) shown in Table 3 is not added and when 5 wt% is added. In FIG. 16, the seizure load is larger in the silicon nitride ceramics added with 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) than in the silicon nitride ceramics not added at any slip rate. This indicates that the addition of 5 wt% molybdenum disulfide (MoS 2 ) improved the seizure resistance of the silicon nitride ceramics.
【0035】図17に表3に示した二硫化モリブデン
(MoS2)を添加しない場合と5wt%添加した場合とで
すべり速度と摩耗体積との関係がどう変るかをグラフで
示した。図17において、いずれのすべり速度でも二硫
化モリブデン(MoS2)5wt%添加の窒化ケイ素セラミ
ックスの方が無添加の窒化ケイ素セラミックスより摩耗
体積が小さい。このことは二硫化モリブデン(MoS2)
5wt%添加により窒化ケイ素セラミックスの耐摩耗性が
向上したことを示す。FIG. 17 is a graph showing how the relationship between the slip rate and the wear volume changes between the case where molybdenum disulfide (MoS 2 ) shown in Table 3 is not added and the case where 5 wt% is added. In FIG. 17, the wear volume of silicon nitride ceramics containing 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) is smaller than that of silicon nitride ceramics containing no addition at any slip rate. This means molybdenum disulfide (MoS 2 )
It shows that the wear resistance of silicon nitride ceramics was improved by adding 5 wt%.
【0036】これは、二硫化モリブデン(MoS2)5wt
%添加により窒化ケイ素セラミックスの摺動面に生じた
無数の直径数μmオーダーの超微細ポアによるミクロプ
ール効果と前記摺動面に微細に析出した金属ケイ化物に
よる親油性の向上とにより、窒化ケイ素セラミックスが
顕著な耐焼き付き性と耐摩耗性を有するようになったこ
とを示す。二硫化モリブデン(MoS2)5wt%添加の効
果は低速度域及び高荷重領域で顕著に現れる。正に低粘
度潤滑剤を使用した場合は、さらに窒化ケイ素セラミッ
クスの摺動特性向上が期待できる。This is 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ).
%, Silicon nitride has a micropool effect due to innumerable ultrafine pores of the order of several μm in diameter generated on the sliding surface of silicon nitride ceramics and an improvement in lipophilicity due to finely deposited metal silicide on the sliding surface. It shows that the ceramics have remarkable seizure resistance and wear resistance. The effect of adding 5 wt% of molybdenum disulfide (MoS 2 ) is remarkable in the low speed region and the high load region. When a low viscosity lubricant is used, the sliding characteristics of silicon nitride ceramics can be expected to be further improved.
【0037】実施例2
実施例1と同じ方法で、二硫化モリブデン(MoS2)の
粉末の代わりに、硫化鉄(II)(FeS )の粉末を添加
し、テストピースを作製した。図5は、実施例2のテス
トピースのうち、硫化鉄(II)(FeS )の添加量が5
wt%のとき、1800℃の温度で焼結したテストピース
の組織を示す光学顕微鏡写真である。図5において、テ
ストピースの表面は、ダイヤモンドペーストを用いてラ
ップ仕上げを行った。倍率は100倍である。実施例1
の二硫化モリブデン(MoS2)の粉末を添加した場合と
同じく、硫化鉄(II)(FeS )の添加により、母相の
セラミックス中に微細なポアが多くなるのがわかる。ま
た、母相のセラミックス中に鉄のケイ化物(析出物)が
出現するのがわかる。黒く見える部分がポアであり、白
く見える部分は析出物である。この析出物がぬれ性の向
上に寄与するものと考えられる。Example 2 In the same manner as in Example 1, iron (II) sulfide (FeS) powder was added instead of molybdenum disulfide (MoS 2 ) powder to prepare a test piece. FIG. 5 shows that in the test piece of Example 2, the amount of iron (II) sulfide (FeS) added was 5
It is an optical microscope photograph which shows the structure of the test piece sintered at the temperature of 1800 degreeC at wt%. In FIG. 5, the surface of the test piece was lapped with diamond paste. The magnification is 100 times. Example 1
As in the case of adding the molybdenum disulfide (MoS 2 ) powder, the addition of iron (II) sulfide (FeS) increases the number of fine pores in the matrix ceramics. Further, it can be seen that iron silicide (precipitate) appears in the mother phase ceramics. The part that looks black is the pore, and the part that looks white is the precipitate. It is considered that these precipitates contribute to the improvement of wettability.
【0038】実施例2のテストピースのうち1800℃
の温度で焼結したテストピースについて、実施例1と同
じ方法で熱伝導率を測定した。実施例2のテストピース
について、実施例1と同じ方法で光学顕微鏡で組織写真
を撮り、コンピューターで画像解析することにより、母
相のセラミックス中に分散している微細なポアの大きさ
分布とポアの総面積率とを測定した。1800 ° C. of the test piece of Example 2
The thermal conductivity of the test piece sintered at the temperature was measured by the same method as in Example 1. With respect to the test piece of Example 2, a structure photograph was taken with an optical microscope in the same manner as in Example 1 and image analysis was performed by a computer, whereby the size distribution and pores of fine pores dispersed in the ceramic of the matrix phase were obtained. Was measured.
【0039】表4に種々の焼結条件で焼成したテストピ
ースの熱伝導率とポア面積率の値を示す。硫化鉄(II)
(FeS )を添加しない場合と比べると、硫化鉄(II)
(FeS )を添加することにより、熱伝導率が著しく小
さくなることがわかる。ポア面積率が大きくなると熱伝
導率は小さくなる。Table 4 shows the values of thermal conductivity and pore area ratio of the test pieces fired under various sintering conditions. Iron sulfide (II)
Compared to the case where (FeS) is not added, iron sulfide (II)
It can be seen that the thermal conductivity is remarkably reduced by adding (FeS). The thermal conductivity decreases as the pore area ratio increases.
【0040】[0040]
【表4】 [Table 4]
【0041】実施例2のテストピースのうち硫化鉄(I
I)(FeS )を5wt%添加したものの熱伝導率は2
4.2(W/(K・m))であった。実施例2のテスト
ピースについて、ポアの大きさ分布を測定していない
が、実施例1と類似の分布を示すと思われる。Of the test pieces of Example 2, iron sulfide (I
I) (FeS) with 5 wt% added has a thermal conductivity of 2
It was 4.2 (W / (K · m)). The pore size distribution of the test piece of Example 2 was not measured, but it seems that the test piece of Example 2 exhibits a distribution similar to that of Example 1.
【0042】実施例3
実施例1と同じ方法で、二硫化モリブデン(MoS2)の
粉末の代わりに、二硫化鉄(FeS2)の粉末を添加し、
テストピースを作製した。図6は、実施例3のテストピ
ースのうち、二硫化鉄(FeS2)の添加量が5wt%のと
き、1800℃の温度で焼結したテストピースの組織を
示す光学顕微鏡写真である。図6において、テストピー
スの表面は、ダイヤモンドペーストを用いてラップ仕上
げを行った。倍率は100倍である。実施例1の二硫化
モリブデン(MoS2)の粉末を添加した場合と同じく、
二硫化鉄(FeS2)の添加により、母相のセラミックス
中に微細なポアが多くなるのがわかる。また、母相のセ
ラミックス中に鉄のケイ化物(析出物)が出現するのが
わかる。黒く見える部分がポアであり、白く見える部分
は析出物である。この析出物が潤滑剤とのぬれ性の向上
に寄与するものと考えられる。Example 3 In the same manner as in Example 1, powder of iron disulfide (FeS 2 ) was added instead of powder of molybdenum disulfide (MoS 2 ),
A test piece was produced. FIG. 6 is an optical micrograph showing the structure of the test piece of Example 3, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the addition amount of iron disulfide (FeS 2 ) was 5 wt%. In FIG. 6, the surface of the test piece was lapped with diamond paste. The magnification is 100 times. As in the case of adding the molybdenum disulfide (MoS 2 ) powder of Example 1,
It can be seen that the addition of iron disulfide (FeS 2 ) increases the number of fine pores in the ceramic of the matrix phase. Further, it can be seen that iron silicide (precipitate) appears in the mother phase ceramics. The part that looks black is the pore, and the part that looks white is the precipitate. It is considered that these precipitates contribute to the improvement of the wettability with the lubricant.
【0043】実施例3のテストピースのうち1800℃
の温度で焼結したテストピースについて、実施例1と同
じ方法で熱伝導率を測定した。実施例3のテストピース
について、実施例1と同じ方法で光学顕微鏡で組織写真
を撮り、コンピューターで画像解析することにより、母
相のセラミックス中に分散している微細なポアの大きさ
分布とポアの総面積率とを測定した。1800 ° C. of the test piece of Example 3
The thermal conductivity of the test piece sintered at the temperature was measured by the same method as in Example 1. With respect to the test piece of Example 3, a structure photograph was taken with an optical microscope in the same manner as in Example 1 and image analysis was performed by a computer, whereby the size distribution and pores of fine pores dispersed in the ceramic of the matrix phase were obtained. Was measured.
【0044】表5に種々の焼結条件で焼成したテストピ
ースの熱伝導率とポア面積率の値を示す。二硫化鉄(F
eS2)を添加しない場合と比べると、二硫化鉄(Fe
S2)を添加することにより、熱伝導率が著しく小さく
なることがわかる。ポア面積率が大きくなると熱伝導率
は小さくなる。Table 5 shows the values of thermal conductivity and pore area ratio of the test pieces fired under various sintering conditions. Iron disulfide (F
Compared to the case where eS 2 ) is not added, iron disulfide (Fe
It can be seen that the thermal conductivity is remarkably reduced by adding S 2 ). The thermal conductivity decreases as the pore area ratio increases.
【0045】[0045]
【表5】 [Table 5]
【0046】実施例3のテストピースのうち二硫化鉄
(FeS2)を5wt%添加したものの熱伝導率は24.3
(W/(K・m))であった。実施例3のテストピース
について、ポアの大きさ分布を測定していないが、実施
例1と類似の分布を示すと思われる。The thermal conductivity of the test piece of Example 3 containing 5 wt% of iron disulfide (FeS 2 ) was 24.3.
(W / (K · m)). The pore size distribution of the test piece of Example 3 was not measured, but it seems that the test piece of Example 3 exhibits a distribution similar to that of Example 1.
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明の窒化ケイ素焼結体は、母相を形
成する塊状窒化ケイ素中に微細な針状結晶が均一に分散
しているので、焼結体の靭性が向上する。EFFECTS OF THE INVENTION In the silicon nitride sintered body of the present invention, since fine needle-like crystals are uniformly dispersed in the bulk silicon nitride forming the matrix phase, the toughness of the sintered body is improved.
【0048】本発明の窒化ケイ素焼結体は、焼結過程に
おいて母相のセラミックス中に金属ケイ化物(以下析出
物と記す)が微細に析出し、これらの析出物が液体潤滑
剤との親和性が良いため、窒化ケイ素焼結体の液体潤滑
剤に対するぬれ性が向上する。また析出物が極めて微細
に分散しているので、摺動部に液体潤滑剤が均一に行き
渡り、保持され易い。また、焼結体の表面に無数に存在
する超微細ポアは、ミクロプール効果により摺動部に液
体潤滑剤を保持し易い。よって、本発明の窒化ケイ素焼
結体は、流体潤滑の環境の下で使用した場合、摩擦係数
が低下する。In the silicon nitride sintered body of the present invention, metal silicide (hereinafter referred to as a precipitate) is finely precipitated in the ceramic of the mother phase during the sintering process, and these precipitates have an affinity with the liquid lubricant. The good wettability improves the wettability of the silicon nitride sintered body with the liquid lubricant. Further, since the precipitates are extremely finely dispersed, the liquid lubricant is evenly spread over the sliding portion and easily held. In addition, innumerable ultrafine pores existing on the surface of the sintered body easily hold the liquid lubricant on the sliding portion due to the micropool effect. Therefore, when the silicon nitride sintered body of the present invention is used under a fluid lubrication environment, the friction coefficient is reduced.
【0049】また、本発明の窒化ケイ素焼結体は、摺動
面に生じた無数の超微細ポアによるミクロプール効果と
前記摺動面に微細に析出した金属ケイ化物による潤滑剤
との親和性の向上とにより、顕著な耐焼き付き性と耐摩
耗性を示す。Further, the silicon nitride sintered body of the present invention has an affinity for the micropool effect due to the innumerable ultrafine pores generated on the sliding surface and the lubricant due to the metal silicide finely deposited on the sliding surface. Shows improved seizure resistance and wear resistance.
【0050】また、本発明の窒化ケイ素焼結体は、独自
の焼結技術と焼結助剤系によりポアの制御を行なってお
り、極度に粗大化したポアが存在しない。ポアは高温で
焼結すると発生し易く、粗大化する。粗大化したポアは
焼結体の強度を低下させるが、本発明の窒化ケイ素焼結
体の表面に分散しているポアは微細なポアであるので、
強度を低下させることが少ない。Further, in the silicon nitride sintered body of the present invention, the pores are controlled by the original sintering technique and the sintering aid system, and there are no extremely coarse pores. Pore tends to occur when sintered at high temperature and becomes coarse. The coarse pores reduce the strength of the sintered body, but since the pores dispersed on the surface of the silicon nitride sintered body of the present invention are fine pores,
Less likely to reduce strength.
【0051】本発明の窒化ケイ素焼結体の表面に無数に
存在している超微細ポアは、焼結体の熱伝導率を小さく
して、焼結体の断熱性を向上する。The countless ultrafine pores present on the surface of the silicon nitride sintered body of the present invention reduce the thermal conductivity of the sintered body and improve the heat insulating property of the sintered body.
【0052】本発明の窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ素
系粉末に遷移金属の硫化物を添加して焼結しているの
で、摺動特性の向上に寄与する金属ケイ化物と母相を形
成する窒化ケイ素粒子の界面との結合が強固であり、金
属ケイ化物は使用中に脱落しにくく、耐久性に優れる。
したがって、一般的に添加物(不純物)を入れた場合に
起こり得る強度低下が極めて少ない。Since the silicon nitride sintered body of the present invention is sintered by adding a sulfide of a transition metal to silicon nitride-based powder, it forms a metal silicide and a mother phase which contribute to the improvement of sliding characteristics. The bond with the interface of the silicon nitride particles is strong, and the metal silicide does not easily fall off during use, and has excellent durability.
Therefore, generally, the decrease in strength that can occur when an additive (impurity) is added is extremely small.
【図1】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が0wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡写
真。FIG. 1 is an optical micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added was 0 wt%.
【図2】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が1wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡写
真。FIG. 2 is an optical micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added was 1 wt%.
【図3】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が5wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡写
真。3 is an optical micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added was 5 wt%.
【図4】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が10wt%のとき、1800℃
の温度で焼結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡
写真。FIG. 4 is 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added in the test piece of Example 1 is 10 wt%.
Photomicrograph showing the structure of the test piece sintered at the temperature.
【図5】実施例2のテストピースのうち、硫化鉄(II)
(FeS )の添加量が5wt%のとき、1800℃の温度
で焼結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡写真。FIG. 5: Iron sulfide (II) among the test pieces of Example 2
The optical microscope photograph which shows the structure of the test piece sintered at the temperature of 1800 degreeC when the addition amount of (FeS) is 5 wt%.
【図6】実施例3のテストピースのうち、二硫化鉄(F
eS2)の添加量が5wt%のとき、1800℃の温度で焼
結したテストピースの組織を示す光学顕微鏡写真。FIG. 6 shows iron disulfide (F) among the test pieces of Example 3.
When the addition amount of eS 2) is 5 wt%, an optical micrograph showing a test piece of tissue sintered at a temperature of 1800 ° C..
【図7】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が0wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す走査電子顕微
鏡写真。FIG. 7 is a scanning electron micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the addition amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) was 0 wt%.
【図8】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が1wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す走査電子顕微
鏡写真。8 is a scanning electron micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added was 1 wt%.
【図9】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量が5wt%のとき、1800℃の
温度で焼結したテストピースの組織を示す走査電子顕微
鏡写真。9 is a scanning electron micrograph showing the structure of a test piece of the test piece of Example 1, which was sintered at a temperature of 1800 ° C. when the amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) added was 5 wt%.
【図10】実施例1のテストピースのうち、二硫化モリ
ブデン(MoS2)の添加量が0wt%のとき、1950℃
の温度で焼結したテストピースの組織を示す走査電子顕
微鏡写真。10 is a test piece of Example 1, when the addition amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) is 0 wt%, 1950 ° C.
Scanning electron micrograph showing the structure of the test piece sintered at the temperature.
【図11】実施例1のテストピースのうち、1800℃
の温度で焼結したテストピースにおいて、二硫化モリブ
デン(MoS2)の添加量と熱伝導率との関係を示すグラ
フ。FIG. 11: Of the test piece of Example 1, 1800 ° C.
3 is a graph showing the relationship between the added amount of molybdenum disulfide (MoS 2 ) and the thermal conductivity in the test piece sintered at the temperature of.
【図12】実施例1において、二硫化モリブデン(Mo
S2)の添加量が0wt%のとき、1800℃の温度で焼
結したテストピースのポアの等価円直径のヒストグラ
ム。FIG. 12 shows the molybdenum disulfide (Mo) in Example 1.
Histogram of equivalent circular diameters of pores of a test piece sintered at a temperature of 1800 ° C. when the addition amount of S 2 ) is 0 wt%.
【図13】実施例1において、二硫化モリブデン(Mo
S2)の添加量が1wt%のとき、1800℃の温度で焼
結したテストピースのポアの等価円直径のヒストグラ
ム。FIG. 13 shows the molybdenum disulfide (Mo) in Example 1.
Histogram of the equivalent circular diameter of the pores of the test piece sintered at a temperature of 1800 ° C. when the addition amount of S 2 ) was 1 wt%.
【図14】実施例1において、二硫化モリブデン(Mo
S2)の添加量が5wt%のとき、1800℃の温度で焼
結したテストピースのポアの等価円直径のヒストグラ
ム。FIG. 14 shows the molybdenum disulfide (Mo) in Example 1.
A histogram of equivalent circular diameters of pores of a test piece sintered at a temperature of 1800 ° C. when the addition amount of S 2 ) is 5 wt%.
【図15】実施例1において、二硫化モリブデン(Mo
S2)の添加量が0wt%のとき、1950℃の温度で焼
結したテストピースのポアの等価円直径のヒストグラ
ム。FIG. 15 shows the molybdenum disulfide (Mo) in Example 1.
Histogram of the equivalent circular diameter of the pores of the test piece sintered at a temperature of 1950 ° C. when the added amount of S 2 ) was 0 wt%.
【図16】実施例1のテストピースのうち、1800℃
の温度で焼結したテストピースにおいて、二硫化モリブ
デン(MoS2)を添加しない場合と5wt%添加した場合
とですべり速度と焼き付き荷重との関係がどう変るかを
示すグラフ。16] Of the test pieces of Example 1, 1800 ° C
A graph showing how the relationship between the sliding speed and the seizure load changes in the test piece sintered at the temperature of 5% with or without the addition of molybdenum disulfide (MoS 2 ).
【図17】実施例1のテストピースのうち、1800℃
の温度で焼結したテストピースにおいて、二硫化モリブ
デン(MoS2)を添加しない場合と5wt%添加した場合
とですべり速度と摩耗体積との関係がどう変るかを示す
グラフ。FIG. 17: Of the test piece of Example 1, 1800 ° C.
A graph showing how the relationship between the slip rate and the wear volume changes in the test piece sintered at the temperature of 5% with or without the addition of molybdenum disulfide (MoS 2 ).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 泰伸 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平6−183841(JP,A) 特開 平7−277834(JP,A) 特開 平8−91938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/584 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasunobu Kawakami 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama, Ltd. Inside Honda R & D Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-183841 (JP, A) JP-A 7-277834 (JP, A) JP-A-8-91938 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/584
Claims (2)
焼結助剤とを含む混合粉末を焼結して得られる窒化ケイ
素焼結体であって、少なくとも窒化ケイ素焼結体の表面
に微細なポアと微細な針状窒化ケイ素と遷移金属のケイ
化物とが均一に分散していることを特徴とする摺動部材
用窒化ケイ素焼結体。1. A silicon nitride sintered body obtained by sintering a mixed powder containing a sulfide of a transition metal, a silicon nitride-based powder, and a sintering aid, which is at least on the surface of the silicon nitride sintered body. A silicon nitride sintered body for a sliding member, characterized in that fine pores, fine needle-shaped silicon nitride and a silicide of a transition metal are uniformly dispersed.
焼結体において、前記遷移金属がモリブデンまたは鉄で
あることを特徴とする摺動部材用窒化ケイ素焼結体。2. The silicon nitride sintered body for a sliding member according to claim 1, wherein the transition metal is molybdenum or iron.
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JP34053194A JP3483056B2 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Silicon nitride sintered body for sliding members |
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DE69524352T DE69524352T2 (en) | 1994-09-16 | 1995-09-18 | Silicon nitride sintered body for use as a slide bearing component |
Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP3483056B2 (en) |
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1994
- 1994-12-28 JP JP34053194A patent/JP3483056B2/en not_active Expired - Fee Related
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