JPH0256308B2 - - Google Patents
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- JPH0256308B2 JPH0256308B2 JP58004858A JP485883A JPH0256308B2 JP H0256308 B2 JPH0256308 B2 JP H0256308B2 JP 58004858 A JP58004858 A JP 58004858A JP 485883 A JP485883 A JP 485883A JP H0256308 B2 JPH0256308 B2 JP H0256308B2
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、優れた高温材として、また優れた摺
動摩擦材として好適な成形体およびその製造方法
に関し、特に膨張黒鉛と炭化硅素との複合成形体
およびその製造方法に関する。
動摩擦材として好適な成形体およびその製造方法
に関し、特に膨張黒鉛と炭化硅素との複合成形体
およびその製造方法に関する。
従来、いわゆる“膨張黒鉛粉”と称せられるも
のを圧縮成形して得られる可撓性黒鉛材料は、可
撓性、気密性、弾力性、熱安定性、自己潤滑性等
に優れているところから、特にパツキン、ガスケ
ツトに広く利用されて来ているが、一方において
例えば、600℃をこえる酸化性雰囲気中では、酸
化消耗してしまう欠点がある。また、近年、高温
高負荷に耐え得る摺動摩擦材として注目されてい
る中に炭化硅素の成形体がある。この炭化硅素の
成形体は、アルミニウム、ホウ素およびこれ等の
化合物からなる焼結助剤を不可欠としているため
結晶面内配向性の良好なものを簡単に得ることが
むつかしく、またより一層優れた機械強度のもの
が望まれている。さらに、耐摩耗性の優れた摺動
材として、従来、黒鉛基体上に硅素を反応せしめ
て黒鉛基体の表面部分を炭化ケイ素層にコンバー
トせしめたものもあるが、基体自体が黒鉛からな
るため、高負荷領域では、黒鉛基体に歪が生じや
すく表面に形成した炭化ケイ素の本来の特性を生
かし得ない憾みがあつた。
のを圧縮成形して得られる可撓性黒鉛材料は、可
撓性、気密性、弾力性、熱安定性、自己潤滑性等
に優れているところから、特にパツキン、ガスケ
ツトに広く利用されて来ているが、一方において
例えば、600℃をこえる酸化性雰囲気中では、酸
化消耗してしまう欠点がある。また、近年、高温
高負荷に耐え得る摺動摩擦材として注目されてい
る中に炭化硅素の成形体がある。この炭化硅素の
成形体は、アルミニウム、ホウ素およびこれ等の
化合物からなる焼結助剤を不可欠としているため
結晶面内配向性の良好なものを簡単に得ることが
むつかしく、またより一層優れた機械強度のもの
が望まれている。さらに、耐摩耗性の優れた摺動
材として、従来、黒鉛基体上に硅素を反応せしめ
て黒鉛基体の表面部分を炭化ケイ素層にコンバー
トせしめたものもあるが、基体自体が黒鉛からな
るため、高負荷領域では、黒鉛基体に歪が生じや
すく表面に形成した炭化ケイ素の本来の特性を生
かし得ない憾みがあつた。
前述したように、従来では、種々の技術がある
にもかかわらず、総合的に優れた摺動摩擦材と同
時に優れた高温材がないのが現状である。
にもかかわらず、総合的に優れた摺動摩擦材と同
時に優れた高温材がないのが現状である。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもの
である。以下、本発明を詳細に説明する。まず、
本発明では、素材として“膨張黒鉛粉”を用いる
ものである。この“膨張黒鉛粉”とは、黒鉛結晶
のよく発達した黒鉛で不純物である硅酸塩砿物等
の含有の少ない黒鉛、例えば、良質の鱗片状天然
黒鉛やキツシユ黒鉛等を濃硫酸と濃硝酸等の酸化
性酸で酸処理し、水洗乾燥の上、急加熱すること
によつて得られるところの黒鉛Ｃ軸方向にクサビ
状破壊をもつて拡大された膨張黒鉛粉である。本
発明に係る複合成形体は、この膨張黒鉛粉の表面
に予め硅素の微粒子（例えば、粒径として500Å
〜1μｍ程度。）を真空蒸着等の物理蒸着法にて蒸
着（気相めつき）した複合素材となし、係る複合
素材の所望量を金型やロールにて密度が1.5〜3.0
ｇ／cm3となるように加圧成形し、その後、真空中
や不活性ガス雰囲気中にて1600〜2200℃の温度を
以つて焼成する製法にて得られる複合成形体であ
る。従つて最初、硅素で被覆されていた膨張黒鉛
粉の複合素材は、焼成することにより、硅素が炭
化硅素にコンバートされ、炭化硅素にて被覆され
た膨張黒鉛粉からなる複合素材となる。つまり、
本発明に係る複合成形体は、膨張黒鉛粉の黒鉛結
晶軸方向に結晶成長した炭化硅素からなる表面層
を有する膨張黒鉛粉の複合素材が多数個にて成形
体となしたものである。このような構成の複合成
形体は、膨張黒鉛粉を包含する網目状構造を以つ
て炭化硅素が形成され、かつ膨張黒鉛の黒鉛結晶
軸に沿つて結晶成長がなされ、面内配向性の良好
な結晶となるため、摺動特性に優れ、しかも不純
物を内包していないので、高温強度にも優れた成
形体となる。
である。以下、本発明を詳細に説明する。まず、
本発明では、素材として“膨張黒鉛粉”を用いる
ものである。この“膨張黒鉛粉”とは、黒鉛結晶
のよく発達した黒鉛で不純物である硅酸塩砿物等
の含有の少ない黒鉛、例えば、良質の鱗片状天然
黒鉛やキツシユ黒鉛等を濃硫酸と濃硝酸等の酸化
性酸で酸処理し、水洗乾燥の上、急加熱すること
によつて得られるところの黒鉛Ｃ軸方向にクサビ
状破壊をもつて拡大された膨張黒鉛粉である。本
発明に係る複合成形体は、この膨張黒鉛粉の表面
に予め硅素の微粒子（例えば、粒径として500Å
〜1μｍ程度。）を真空蒸着等の物理蒸着法にて蒸
着（気相めつき）した複合素材となし、係る複合
素材の所望量を金型やロールにて密度が1.5〜3.0
ｇ／cm3となるように加圧成形し、その後、真空中
や不活性ガス雰囲気中にて1600〜2200℃の温度を
以つて焼成する製法にて得られる複合成形体であ
る。従つて最初、硅素で被覆されていた膨張黒鉛
粉の複合素材は、焼成することにより、硅素が炭
化硅素にコンバートされ、炭化硅素にて被覆され
た膨張黒鉛粉からなる複合素材となる。つまり、
本発明に係る複合成形体は、膨張黒鉛粉の黒鉛結
晶軸方向に結晶成長した炭化硅素からなる表面層
を有する膨張黒鉛粉の複合素材が多数個にて成形
体となしたものである。このような構成の複合成
形体は、膨張黒鉛粉を包含する網目状構造を以つ
て炭化硅素が形成され、かつ膨張黒鉛の黒鉛結晶
軸に沿つて結晶成長がなされ、面内配向性の良好
な結晶となるため、摺動特性に優れ、しかも不純
物を内包していないので、高温強度にも優れた成
形体となる。
前述してきた本発明に係る複合成形体は、より
具体的には、次に説明する製造方法にて実現化で
きるものであり、添付した物理蒸着手段の一例で
ある真空蒸装置の概念図に基づき詳述する。
具体的には、次に説明する製造方法にて実現化で
きるものであり、添付した物理蒸着手段の一例で
ある真空蒸装置の概念図に基づき詳述する。
真空蒸装置Ａは、真空槽１内に膨張黒鉛粉２を
収容したホツパー３と、網目の回転ドラム４、硅
素蒸発源５、加熱熱源６、素材受用容器７を備え
ており、真空槽１内を10-3〜10-1torr程度の真空
度にできる真空ポンプ８を備えている。ホツパー
３内に収容された膨張黒鉛粉２は、自動的にホツ
パー３の底部に設けたホツパー出口３′より適量
落下して、回転ドラム４内に送られる。膨張黒鉛
粉２が回転ドラム４内で回転されながら通過する
間に、約1400℃以上に加熱されている硅素蒸発源
５によつて硅素微粒子が膨張黒鉛粉２の表面に均
一分散蒸着されて、素材受用容器７にたまる装置
である。このようにして得られた硅素微粒子にて
均一に気相めつきされた膨張黒鉛粉からなる複合
素材は、その後、所望する形状（例えば円環状、
シート状等）によつてプレス金型やロールにて、
形くずれが生じないよう少なくとも1.5ｇ／cm3の
密度となるように加圧成形して形作りをする。そ
して、このものを不活性雰囲気中にて1600〜2200
℃の高温と１気圧以上の圧力を以て焼成とする。
この焼成の場合、必ず不活性雰囲気中で行なうこ
とが必要で、例えば、酸素雰囲気中で行なえば、
硅素と酸素、炭素と酸素とが各々反応して酸化物
が生成され、硅素と炭素が完全に反応しないこと
を防ぐためである。なお、膨張黒鉛粉に対し硅素
は５〜80重量％の範囲で蒸着でき、例えば、化学
量論的炭化硅素となすために、膨張黒鉛粉量に対
し、蒸着させるべき硅素量を一定の範囲内でもつ
て制御し得ることができる。ところで膨張黒鉛の
場合、その比表面積が、通常の黒鉛に対し10倍以
上もあり、硅素微粒子の蒸着し得る蒸着量の範囲
を大幅に大きくしている。なお、前述した製法に
得られる複合成形体は、炭化硅素と黒鉛とからな
るものであるが、成形体自体を完全に炭化硅素か
らなる成形体になすことは、膨張黒鉛粉と硅素と
の量から理論上可能ではあるが、現実には、膨張
黒鉛粉の個々の大きさと、蒸着される硅素量とが
完全に制御されなければならないので、やや困難
であるという憾みもある。従つて一層完全に炭化
硅素のみからなる成形体となすためには、本発明
に係る複合成形体、即ち炭化硅素にて被覆された
膨張黒鉛粉からなる複合素材を多数個集合させて
なる複合成形体をもつてさらに、600℃以上の酸
化雰囲気中で加熱することによつて、黒鉛をガス
状の酸化炭素として除くことができ、完全な炭化
硅素のみからなる成形体を得ることもできる。
収容したホツパー３と、網目の回転ドラム４、硅
素蒸発源５、加熱熱源６、素材受用容器７を備え
ており、真空槽１内を10-3〜10-1torr程度の真空
度にできる真空ポンプ８を備えている。ホツパー
３内に収容された膨張黒鉛粉２は、自動的にホツ
パー３の底部に設けたホツパー出口３′より適量
落下して、回転ドラム４内に送られる。膨張黒鉛
粉２が回転ドラム４内で回転されながら通過する
間に、約1400℃以上に加熱されている硅素蒸発源
５によつて硅素微粒子が膨張黒鉛粉２の表面に均
一分散蒸着されて、素材受用容器７にたまる装置
である。このようにして得られた硅素微粒子にて
均一に気相めつきされた膨張黒鉛粉からなる複合
素材は、その後、所望する形状（例えば円環状、
シート状等）によつてプレス金型やロールにて、
形くずれが生じないよう少なくとも1.5ｇ／cm3の
密度となるように加圧成形して形作りをする。そ
して、このものを不活性雰囲気中にて1600〜2200
℃の高温と１気圧以上の圧力を以て焼成とする。
この焼成の場合、必ず不活性雰囲気中で行なうこ
とが必要で、例えば、酸素雰囲気中で行なえば、
硅素と酸素、炭素と酸素とが各々反応して酸化物
が生成され、硅素と炭素が完全に反応しないこと
を防ぐためである。なお、膨張黒鉛粉に対し硅素
は５〜80重量％の範囲で蒸着でき、例えば、化学
量論的炭化硅素となすために、膨張黒鉛粉量に対
し、蒸着させるべき硅素量を一定の範囲内でもつ
て制御し得ることができる。ところで膨張黒鉛の
場合、その比表面積が、通常の黒鉛に対し10倍以
上もあり、硅素微粒子の蒸着し得る蒸着量の範囲
を大幅に大きくしている。なお、前述した製法に
得られる複合成形体は、炭化硅素と黒鉛とからな
るものであるが、成形体自体を完全に炭化硅素か
らなる成形体になすことは、膨張黒鉛粉と硅素と
の量から理論上可能ではあるが、現実には、膨張
黒鉛粉の個々の大きさと、蒸着される硅素量とが
完全に制御されなければならないので、やや困難
であるという憾みもある。従つて一層完全に炭化
硅素のみからなる成形体となすためには、本発明
に係る複合成形体、即ち炭化硅素にて被覆された
膨張黒鉛粉からなる複合素材を多数個集合させて
なる複合成形体をもつてさらに、600℃以上の酸
化雰囲気中で加熱することによつて、黒鉛をガス
状の酸化炭素として除くことができ、完全な炭化
硅素のみからなる成形体を得ることもできる。
次に、本発明の一実施列を示す。
実施例 １
添付図で示した真空蒸着装置Ａを用いて、約
300倍Ｃ軸方向に膨張させた膨張黒鉛粉の表面に、
膨張黒鉛粉量に対し約50重量％の硅素微粒子を被
覆させた複合素材をロール掛けして、厚さ0.5mm、
幅200mm、密度2.7ｇ／cm3の連続シート状成形体を
得た。このシート状成形体を幅10mm×長さ80mmの
試験片となすべく切断し、これを焼成炉にて、
1650℃、１時間焼成する製法にて複合成形体を得
た。
300倍Ｃ軸方向に膨張させた膨張黒鉛粉の表面に、
膨張黒鉛粉量に対し約50重量％の硅素微粒子を被
覆させた複合素材をロール掛けして、厚さ0.5mm、
幅200mm、密度2.7ｇ／cm3の連続シート状成形体を
得た。このシート状成形体を幅10mm×長さ80mmの
試験片となすべく切断し、これを焼成炉にて、
1650℃、１時間焼成する製法にて複合成形体を得
た。
実施例 ２
上記実施例１で得た複合成形体をライダー式摩
耗試験機に取付け、接面圧５Kg／cm2、周速10M／
Ｓにて、WCの超硬質材と100時間摺動させた結
果、複合成形体の摩耗量は皆無であつた。
耗試験機に取付け、接面圧５Kg／cm2、周速10M／
Ｓにて、WCの超硬質材と100時間摺動させた結
果、複合成形体の摩耗量は皆無であつた。
以上詳述したように、本発明に従えば、簡便な
製法にて、極めて摺動特性に優れた成形体ができ
る。また従来では、薄板状の成形体は出来ないと
されていたものまで容易に製造できる。しかも、
本発明によつて、種々の用途に利用できる。例え
ば、電気特性の良い発熱体、高温材を収容する容
器、メカニカルシールや軸受等の摺動部材等がそ
の一例として採げられる。
製法にて、極めて摺動特性に優れた成形体ができ
る。また従来では、薄板状の成形体は出来ないと
されていたものまで容易に製造できる。しかも、
本発明によつて、種々の用途に利用できる。例え
ば、電気特性の良い発熱体、高温材を収容する容
器、メカニカルシールや軸受等の摺動部材等がそ
の一例として採げられる。
図面は、本発明に係る製法に供される製造装置
の一例を示す真空蒸着装置の概念図である。 Ａ……真空蒸着装置、２……膨張黒鉛粉、３…
…ホツパー、４……回転ドラム、５……硅素蒸発
源。
の一例を示す真空蒸着装置の概念図である。 Ａ……真空蒸着装置、２……膨張黒鉛粉、３…
…ホツパー、４……回転ドラム、５……硅素蒸発
源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 膨張黒鉛粉の黒鉛結晶軸方向に結晶成長した
炭化硅素からなる表面層を有する膨張黒鉛粉の複
合素材が多数個にて成形体となしていることを特
徴とする複合成形体。 ２ 膨張黒鉛粉の表面に硅素微粒子を物理蒸着法
にて分散蒸着した複合成形素材を所望量加圧成形
し、かつ不活性雰囲気中で加熱することにより炭
化硅素からなる表面層を備える膨張黒鉛粉が多数
個にて成形集合された複合成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004858A JPS59129142A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 複合成形体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004858A JPS59129142A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 複合成形体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59129142A JPS59129142A (ja) | 1984-07-25 |
| JPH0256308B2 true JPH0256308B2 (ja) | 1990-11-29 |
Family
ID=11595368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004858A Granted JPS59129142A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 複合成形体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59129142A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5678332B2 (ja) | 2009-09-04 | 2015-03-04 | 東洋炭素株式会社 | セラミックス炭素複合材及びその製造方法並びにセラミックス被覆セラミックス炭素複合材及びその製造方法 |
| JP5737547B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2015-06-17 | 東洋炭素株式会社 | 炭化ケイ素被覆黒鉛粒子の製造方法及び炭化ケイ素被覆黒鉛粒子 |
| US9963395B2 (en) * | 2013-12-11 | 2018-05-08 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Methods of making carbon composites |
| US9325012B1 (en) | 2014-09-17 | 2016-04-26 | Baker Hughes Incorporated | Carbon composites |
| US10300627B2 (en) | 2014-11-25 | 2019-05-28 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Method of forming a flexible carbon composite self-lubricating seal |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5424910A (en) * | 1977-07-27 | 1979-02-24 | Nippon Carbon Co Ltd | Flexible graphite material and method of making same |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004858A patent/JPS59129142A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5424910A (en) * | 1977-07-27 | 1979-02-24 | Nippon Carbon Co Ltd | Flexible graphite material and method of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59129142A (ja) | 1984-07-25 |
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