JPH0269367A - セラミックス多孔質焼結体成形用顆粒 - 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、主として摺動部材等に使用されるセラミック
ス多孔質焼結体を製造する際に用いる成形用顆粒に関す
る。

従来の技術 セラミックス焼結体は、耐食性に優れ、高硬度等のため
、メカニカルシールや軸受は等の摺動部材等に優れた材
料であることが知られている。

この場合のセラミックス焼結体は、機械的強度や表面平
滑性の問題から一般には理論密度の９５％を超える高密
度のものが使用されている。このセラミックス焼結体の
成形用顆粒はセラミックス原料粉末に成形バインダー、
焼結助剤、離型剤を含有し、成形圧力によって容易に潰
れ、成形体密度を高くすることができる顆粒である。

発明が解決しようとする課題 摺動部材は一般に摺動時の摩擦抵抗を少なくし、摺動面
に傷が発生しない様に表面は特に平滑にされる。

ところが高密度セラミックス焼結体は表面仕上げすると
平滑性が非常によく鏡面になり、摺動面が密着し、却っ
て軽動力では摺動しにくいという欠点が有り、特に摺動
開始時が問題となる。

摺動面がセラミックス焼結体同志又は一方がセラミック
ス焼結体で他方がカーボン材である摺動部材である場合
、セラミックス焼結体の少なくとも一方を低密度化する
ことにより、その多孔質のセラミックス焼結体内の気孔
中に液体を含有させることができ、これによって摺動特
性を改良している。

本発明は、機械的な強度も問題がなく、そして摺動面で
接着を起こさない多孔質のセラミックス焼結体からなる
摺動部材を製造するための成形用顆粒を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明者は、上記の目的のため種々検討した結果、仮焼
時に消失するプラスチックスビーズ等の有機物粉末を含
有させた顆粒がよいことを見出した。即ち、本発明は、
平均径が１０〜６０μｓの有機物粉末を含有してなるセ
ラミックス多孔質焼結体成形用顆粒を提供するものであ
る。

セラミックス多孔質焼結体を製造するため、この顆粒を
用いて、生成形体をラバープレス又はプレス成形機によ
り造り、その生成形体を加工し、焼結することにより、
摺動部材に用いられる多孔質のセラミックス焼結体を容
易に製造できることを見出した。

摺動部材は、一般に一方が可動側、他方が固定側となる
が、メカニカルシールや軸受は等では、摺動部材が水や
その他の液体中で使用されることが多い。

本発明の成形用顆粒を用いて製造されたセラミックス多
孔質焼結体は、その気孔に液体が溜まり、摺動性を良く
する。

摺動部材に用いられるセラミックス多孔質焼結体は、Ｓ
ｉＣ又はＡ　ＩＩ　２０３を主成分にするものが現在は
主である。

一般的には、セラミックス焼結体成形用顆粒には、平均
粒径５虜以下のセラミックス原料粉末に成形バインダー
、焼結助剤および離型剤を混合してスラリー化し、それ
を主としてスプレードライヤーにより顆粒化するが、本
発明であるセラミックス多孔質焼結体成形用顆粒の場合
には更に有機物粉末を混合してスラリー化し、それを主
としてスプレードライヤーにて顆粒を造る。

成形バインダーとしては、顆粒を造るスラリーが水系の
場合には、ポリビニルアルコール又はポリエチレングリ
コール等が使われ、スラリーが非水系の場合には、ポリ
ビニルブチラール樹脂等が使われる。

また、焼結助剤としては、ＳｉＣ焼結体の場合には、通
常、Ｃ，Ｂ、　Ａｇ等が、へΩ２０３焼結体の場合には
ＭｇＯ等が使われる。

離型剤としては、−殻内には、ステアリン酸又はその塩
が使われる。

顆粒内に入れる有機物粉末は、セラミックス成形体が仮
焼されるまでは、成形用顆粒およびセラミックス成形体
の内部に存在し、仮焼時に分解又は、昇華等により消失
し、仮焼後にセラミックス体の内部に気孔としてその形
状を残すものならよいが、好ましくは、スチレンビーズ
、ポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ等のプラ
スチックスの球状粒又は、楕円体位がよく、更に澱粉粉
末、大鋸屑等も使用することができる。

また、顆粒化の際に使用する有機物粉末の大きさは、セ
ラミックス多孔質焼結体の気孔の大きさとほぼ一致する
が、多孔質焼結体の気孔径に関しては、その気孔が液溜
りとして作用し得る範囲の大きさ、すなわち浸透した液
が起動時の摩擦熱で容易に滲み出て油膜を形成する径以
上であり、液が短時間で流出せず液溜りとして継続的に
作用し、相手材の摩耗、いわゆる下し全現象を引き起こ
さない範囲の気孔径である必要があり、平均気孔径とし
て１０〜６０趨が好ましいことを見出した。平均気孔径
がＩＯμｓ未満では起動時に気孔中に浸透した液が短時
間で表面に現れず、また６０ｕｎを越えると、シール漏
れがある上に相手材がカーボンの場合には、その摩耗を
極度に促進してしまう。

それ故、顆粒化の際に使用する有機物粉末の大きさは、
好まし、くは、平均径として１０〜６０ｕｎであること
になる。

また、顆粒化の際に使用する有機物粉末の添加量は、セ
ラミックス多孔質焼結体の気孔率とほぼ対応することが
分った。この焼結体の気孔率は、液溜りとしての作用が
認められる程度の範囲であり、連続気孔になっていない
独立気孔として存在する範囲であることが必要である。

そのためには、全開気孔および全開気孔の和である全気
孔率は、２〜２０ＶＯ１，％が好ましい範囲である。よ
って、顆粒化の際に使用する有機物粉末の添加混合量は
２〜２０ｖｏｌ　、％が好ましい範囲であり、２ｖｏ１
．５未満では、多孔質焼結体の液溜りの潤滑効果が見ら
れず、２０ｖｏｌ　、％を越えると焼結体の強度の大幅
な低下を来たすとともに、液漏れの原因となる連続気孔
になる可能性が強くなる。

また顆粒の大きさは、平均径として６０〜１２０−が好
ましく、６０μｓ未満では流動性が悪くなり、１２０μ
ｓを越えると成形体内に不規則な粗大な孔が生じ易くな
り、強度として極度に悪影響を及ぼすことになる。炭化
珪素多孔質焼結体の場合、平均粒径２廟以下の炭化珪素
の微粉末に、炭素、はう素、アルミニウム等の公知の焼
結助剤を添加し、更に離型剤および平均径が１０〜６０
−のａ機物粉末を、水とともに混合してスラリー化し、
その後、噴霧乾燥して顆粒化し、その顆粒を金型等に入
れ、成形体を造り、仮焼後、焼結して製造される。

実施例 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

実施例　１ 平均粒径が０．４５ｔＩｎの炭化珪素粉末１００重量部
に対し、炭化はう素粉末０．８重量部、カーボンブラッ
ク粉末２．５重量部、ポリビニルアルコール２．５ｆｆ
ｉ量部、平均粒径４０−の澱粉粉末３．５重量部、離型
剤としてステアリン酸２，０重量部に水を添加し、ボー
ルミル中で１０時間混合し、４０％濃度のスラリーをつ
くり、スプレードライヤーにて顆粒化した。この顆粒の
平均径は７５μｓであった。

次にこの顆粒を成形型に充填し、１．５Ｌｏｎ／ｃｄの
圧力で加圧成形し、生成形体を得た。次いで、この生成
形体を２０５０℃で３時間アルゴン雰囲気中で焼結し、
密度２．９０ｇ／ａ＋１．平均気孔径が３８ｔｌｎの炭
化珪素多孔質焼結体を得た。

比較例　１ 平均粒径４０ｍの澱粉粉末のみを添加混合しない点を除
けば実施例１と同じ混合割合でスラリー化して、同じ方
法で顆粒化した。

この顆粒を実施例１と同様に１．５ｔｏｎ／ｃシの圧力
で加圧成形し生成形体を得た。次いで、この生成形体を
２０５０℃で３時間アルゴン雰囲気中で焼結し、密度が
３．１６ｇ／−の緻密質炭化珪素焼結体を得た。

実施例　２ 実施例１および比較例１のそれぞれの焼結体を外径３０
龍φ、内径２４ｍｍφ、厚さ８龍に研削加工し、それぞ
れの片面をラップ仕上げし面粗度０．０５−のメカニカ
ルシール部材とした。

このメカニカルシール部材を水中でリングオンディスク
（ＳｉＣ焼結体の円盤（ディスク）の上にＳｉＣ焼結体
のリングを載せ、リングの中心軸を中心にして回転させ
る）方式にて、摩擦係数をｎ１定した。

このときのディスクの密度は３．１５ｇ／ｃｄであった
。その結果、本発明の顆粒より造られた実施例１のメカ
ニカルシールの摩擦係数は面圧１．８ｋｇ／Ｃ−１周速
０．５ｍ／ｓｅｅで０．０２であるのに対し、比較例１
のメカニカルシールの摩擦係数は、同一測定条件で０．
０４であった。

本発明の顆粒より造られた実施例１の炭化珪素多孔質焼
結体のものは、優れた摺動特性を有していることがこの
結果より認められる。

発明の効果 本発明のセラミックス多孔質焼結体成形用顆粒を用いる
と容易に多孔質焼結体を得ることができ、摺動部材等の
摺動特性も向上し、液体中で使用するメカニカルシール
、軸受は等の用途に対し、従来品より極めて優れており
、耐久性、信頼性を向上させることができ、産業上極め
て有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均径が１０〜６０μｍの有機物粉末を含有してなるセ
   ラミックス多孔質焼結体成形用顆粒。