JPH01133975A - 摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は正方晶ジルコニアを主構成結晶とするジルコニ
ア焼結体と炭化珪素焼結体とを組合せて。

耐摩耗性に優れ、かつ低い摩擦係数を有する軸と軸受な
どのような摺動部材、詳しくはセラミックス摺動部材に
関する。

（従来の技術） 軸、軸受等の摺動部材は、エンジン部品、産業機械等に
多数使用されており、高温、水中又は腐食性薬剤が存在
するような場所での使用および非磁性が必要であるよう
な特殊な環境下において。

セラミックスは有用な材料である。

摺動性能に優れるセラミックス材料として、最近ジルコ
ニア、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等が注目されてい
る。

特開昭６０−１０３０７７号公報、特開昭６１−１９７
４８３号公報等には高強度、高靭性を有し、かつ耐摩耗
性を有するセラミックス材料が示されるが、相手材との
組合せに関しては明確に示されていない。

上記の公報などには明確に示されていないが。

最近は、セラミックス材料を用いな摺動部材は−部実用
化されており９例えば金属又はカーボンと組合せて使用
するか若しくは同一のセラミックス同士を組合せて使用
している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらセラミックス材料と金属又はカーボンとを
組合せて使用すると耐熱性や耐食性に劣り、また同一の
セラミックスを組合せて使用すると急激に摩擦係数が高
くなり、焼付と称する現象が起り易く低荷重、低速度の
極めて限られた条件内でなければ使用できないという欠
点がある。

一般に材料の組合せ方によって摩擦係数や摩耗量は犬き
く変化し、使用不可能となる場合が多い。

従ってセラミックスを耐摩耗性材料として効果的に使用
するためには低摩擦係数で、かつ低摩耗となる組合せを
見い出すことが必要である。

本発明は上記の欠点のない摺動部材を提供することを目
的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明はＺ　ｒ　Ｏｘを主成分とし、Ｙ２α１Ｃｅ０２
およびＧｄ＊Ｏｓから選ばれる１種以上の安定化剤を含
むジルコニア質中間混合物を５０〜９９．９重量％およ
びｋｌｘＯｓを０．１〜５０重量％含有し、かつビッカ
ース硬度Ｈｖが１１００　ｋｇ／ｍｍ”以上であるジル
コニア焼結体と、嵩比重が３．１０以上で、３８ｋｇ／
ｍｍ”以上の室温曲げ強さを有する常圧焼結した炭化珪
素焼結体とからなる相手材とを組合せてなる摺動部材に
関する。

本発明において、ジルコニア焼結体中のジルコニア質中
間混合物の含有量は５０〜９９．９重量％およびＡ１１
０ｍの含有量は、０．１〜５０重ｉチの範囲とされ、ジ
ルコニア質中間混合物の含有量が９９．９重量％を越え
、ＡムＯｓの含有量が０．１重量％未満であるとセラミ
ックスの機械的強度が低下する。一方ジルコニア質中間
混合物の含有値チが５０重量％未満で、　Ａｌｔｏｓの
含有量が５０重量％を越えると炭化珪素焼結体との摺動
時において摩耗量が増加する。

ジルコニア焼結体は、ビッカース硬度Ｈｖが１１００ｋ
ｇ／ｍｍ２以上とされ、　　１１００ｋｇ／ｍｍ２未満
であると、ジルコニア焼結体の摩耗量が増加し。

摩擦係数が高くなる。

またジルコニア焼結体は、正方晶ジルコニア結晶を７０
重量％以上含有するジルコニア焼結体を用いれば機械的
強度に優れるので好ましい。

一方炭化珪素焼結体は、嵩比重が３．１０以上で。

かつ室温曲げ強さが３８ｋｇ／ｉｎ”以上とされ、嵩比
重が３．１０未満であると機械的強度が低下し、また室
温曲げ強さが３８ｋｇ／＋−未満であると摺動部材とし
ての使用は困難となる。

本発明におけるジルコニア焼結体および炭化珪素焼結体
は、摺動面の表面粗さを０．１μｍ几ａ以下。

好ましくはＯ，ＯＳμｍＲａ以下にすれば摩擦係数が低
く、かつ耐摩耗性に優れるので好ましい。

（実施例） 以下本発明の詳細な説明する。

実施例１ 結合剤、溶剤等を含有した８ｉＣ（カーボランダム社製
）をそれぞれ成形圧力を変えて成形し、ついでＡｒガス
雰囲気中で２２００℃で２時間焼成して第１表に示す嵩
密度を有し、かつ曲げ強度の異なる炭化珪素焼結体を得
た。

次に各炭化珪素焼結体の表面をダイアモンド砥石で研摩
し、賦香５のみ第２表に示すような表面粗さの炭化珪素
焼結体とし、それ以外は表面粗さが０・０５μｍＲａの
炭化珪素焼結体とした。

第１表 矢印は本発明に含まれないものを示す。

矢印は本発明に含まれないものを示す。

一方上記とは別にＺｒｏｔ粉（第１希元素化学製。

ＳＰＺグレード）　、　ＣｅＯ２粉（信越化学制、純度
９９．９チ）およびＧｄ、Ｏ，（三菱化成工業製、純度
９９、９　％　）を第３表に示す割合に秤情し、ボール
ミルで平均粒径が０．５μｍになるまで湿式混合。

粉砕した。乾燥後１２５０℃で１時間熱処理を行ないジ
ルコニア質中間混合物（ジルコニア成分）を得た。

次にこのジルコニア質中間混合物にｋｌｚｏｓ粉（昭和
軽金属製、商品名ＡＬ１６０ＳＧ＞を第３表に示す配合
割合で添加し、再びボールミルで平均粒径が０．４μｍ
になるまで湿式混合、粉砕して泥漿を得た。ついで得ら
れたそれぞれの泥漿にＰＶＡ（クラレ製、商品名ポバー
ル１１０）１０チ溶液を１重量％およびワックスエマル
ジョン（モーピル石油製、商品名３０５）を０．５重量
％添加し、噴霧乾燥して造粒後１．２トン／ｃｍ”の圧
力でラバープレス成形し、切削加工後第３表に示す温度
で２時間焼成し、その後ダイアモンド砥石で表面を研磨
して表面粗さが０．０５μｍＲａのジルコニア焼結体を
得た。

実施例２ Ｙ２Ｏ２を３モルチ含有する市販のＺｒｏｔ組成物（第
１希元紫化学製、商品名Ｈ８Ｙ３　）に実施例１と同様
のＡＩ！２Ｏｓ粉を第３表に示す配合割合で添加し、以
下実施例１と同様の工８を経てジルコニア焼結体を得た
。

次に実施例１および実施例２で得られたジルコニア焼結
体についてビッカース硬度Ｈｖおよび曲げ強さの比較試
験を行なった。その結果を合わせて第３表に示す。

また上記で得た炭化珪素焼結体およびジルコニア焼結体
をビン又はディスクに加工し、このものを第４表に示す
ように組合せて摩擦係数並びにビンおよびディスクの比
摩耗量の比較試験を行な□った。その結果を合わせて第
４表に示す。

なお試験方法において曲げ強さは、ＪＩＳＲ１６０１に
基づき３Ｘ４Ｘ４０ｍｍ寸法の試料をスパン３０印の３
点曲げ試験で測定し、試料数５本の平均値で示した。

表面粗さは、ＪＩＳ　　Ｂ　　０６０１に基づき砥石研
削方向と同方向に測定し、中心線平均粗さによる表示法
を用いた。

摩擦係数は、ビンオンディスク法を採用し９寸法が直径
６５ｗｕｎ（φ）×厚さ６１１ｍ１の円板状に加工した
ディスクを周速１０ｃｍ／秒で回転させ、その上面に直
径６．５１［１ｍ（φ）×長さ１２ｍｍＫ加工したビン
３本に計１０に９の荷重をかけて押しつけ、ビンが受け
る回転力をロードセルで測定した。

比摩耗量は、摺動前と３時間摺動した後の差から求めた
。

矢印は本発明に含まれないものを示す。

第３表および第４表から明らかなように本発明になる摺
動部材は９曲げ強さ、摩擦係数、ビンおよびディスクの
比摩耗量に優れることがわかる。

これに対し９本発明に含まれない摺動部材は。

曲げ強さ、摩耗係数、ビンおよびデイ２りの比摩耗量、
外観のいずれかに欠陥が生じていることがわかる。また
炭化珪素焼結体同士の組合せは、ビンにチッピングが発
生した。

（発明の効果） 本発明になる摺動部材は９機械的強度および耐摩耗性に
優れ、かつ低い摩擦係数の摺動部材であり、工業的に極
めて好適である。

代理人　弁理士　若　林　邦　彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ＺｒＯ＿２を主成分とし，Ｙ＿２Ｏ＿３，ＣｅＯ＿
   ２およびＧｄ＿２Ｏ＿３から選ばれる１種以上の安定化
   剤を含むジルコニア質中間混合物を５０〜９９．９重量
   ％およびＡｌ＿２Ｏ＿３を０．１〜５０重量％含有し，
   かつビッカース硬度Ｈｖが１１００ｋｇ／ｍｍ＾２以上
   であるジルコニア焼結体と，嵩比重が３．１０以上で，
   ３８ｋｇ／ｍｍ＾２以上の室温曲げ強さを有する常圧焼
   結した炭化珪素焼結体とからなる相手材とを組合せてな
   る摺動部材。
2. ２．ジルコニア焼結体および炭化珪素焼結体が０．１μ
   ｍＲａ以下の表面粗さを有するジルコニア焼結体および
   炭化珪素焼結体である特許請求の範囲第１項記載の摺動
   部材。