JPH03150267A - 炭化ケイ素質摺動材 - Google Patents
炭化ケイ素質摺動材Info
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- JPH03150267A JPH03150267A JP1288498A JP28849889A JPH03150267A JP H03150267 A JPH03150267 A JP H03150267A JP 1288498 A JP1288498 A JP 1288498A JP 28849889 A JP28849889 A JP 28849889A JP H03150267 A JPH03150267 A JP H03150267A
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- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
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- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
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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。
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〕
本発明は炭化ケイ素質摺動材に関し、特に、メカニカル
シール、プレーンベアリングなどの摺動部材に適用して
好適な炭化ケイ素質摺動材に関するものである。
シール、プレーンベアリングなどの摺動部材に適用して
好適な炭化ケイ素質摺動材に関するものである。
（従来技術および解決しようとする課題）一般に、焼結
した炭化ケイ素質材料は、耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性
等が大きく、すぐれた構造材料用セラミックスとして知
られている。
した炭化ケイ素質材料は、耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性
等が大きく、すぐれた構造材料用セラミックスとして知
られている。
そして、この炭化ケイ素質材料中に、窒化ホウ素を含有
させて潤滑性を付与し、耐摩耗性を向上させた炭化ケイ
素質材とし、それを摺動部材として利用することも知ら
れている。
させて潤滑性を付与し、耐摩耗性を向上させた炭化ケイ
素質材とし、それを摺動部材として利用することも知ら
れている。
しかしながら、前記炭化ケイ素質材料は、すぐれた耐摩
耗性を有するが、高温の高負荷条件下において摺動材と
して利用する場合には、摺動面温度が高くなりすぎ、そ
の摺動面にヒートクラックが発生し易いという問題点を
有していた。
耗性を有するが、高温の高負荷条件下において摺動材と
して利用する場合には、摺動面温度が高くなりすぎ、そ
の摺動面にヒートクラックが発生し易いという問題点を
有していた。
本発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決し
たものであって、炭化ケイ素質材料の耐熱性、耐酸化性
、耐摩耗性等を損なうことなく、さらに、熱伝導性を向
上して高温の高負荷条件下で使用した場合でも摺動面に
ヒートクラックの発生を防止する炭化ケイ素質摺動材を
堤供することを目的としている。
たものであって、炭化ケイ素質材料の耐熱性、耐酸化性
、耐摩耗性等を損なうことなく、さらに、熱伝導性を向
上して高温の高負荷条件下で使用した場合でも摺動面に
ヒートクラックの発生を防止する炭化ケイ素質摺動材を
堤供することを目的としている。
上記の目的を達成するために本発明は、炭化ケイ素を母
材としてその母材中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニ
ウム（ＺｒＢｇ）＃よびホウ化ハフニウム（ＨｆＢｇ）
から選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを含有し、前
記炭化ケイ素と、前記窒化ホウ素と、ホウ化物とが３相
複合体となっている構成を有し、前記窒化ホウ素は、そ
の平均粒径が５０ｐｍ以下であり、その窒化ホウ素の摺
動材中の含有率が２〜２０体積％であったり、前記ホウ
化物の摺動材中の含有量が、５〜３０体積％であったり
することができるものである。
材としてその母材中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニ
ウム（ＺｒＢｇ）＃よびホウ化ハフニウム（ＨｆＢｇ）
から選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを含有し、前
記炭化ケイ素と、前記窒化ホウ素と、ホウ化物とが３相
複合体となっている構成を有し、前記窒化ホウ素は、そ
の平均粒径が５０ｐｍ以下であり、その窒化ホウ素の摺
動材中の含有率が２〜２０体積％であったり、前記ホウ
化物の摺動材中の含有量が、５〜３０体積％であったり
することができるものである。
本発明は上記の構成を採用したことにより、摺動材とし
て、母材である炭化ケイ素部分が耐熱性、耐酸化性、耐
摩耗性を有し、窒化ホウ業部分がその母材に潤滑性を付
与し、さらに、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢｘ）および
ホウ化ハフニウム（ＨｆＢｍ）から選ばれる少なくとも
１つのホウ化物が、摺動材に高い熱伝導率を付与するこ
ととなる。
て、母材である炭化ケイ素部分が耐熱性、耐酸化性、耐
摩耗性を有し、窒化ホウ業部分がその母材に潤滑性を付
与し、さらに、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢｘ）および
ホウ化ハフニウム（ＨｆＢｍ）から選ばれる少なくとも
１つのホウ化物が、摺動材に高い熱伝導率を付与するこ
ととなる。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の炭化ケイ素質ＩＩ リＪ材は、炭化ケイ素を母
材としてその母材中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニ
ウム（ＺｒＢ、）およびホウ化ハフニウム（ＨｆＢｇ）
から選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを含有し、こ
れらの炭化ケイ素と、窒化ホウ素と、ホウ化物とが３相
複合体となっているものである。
材としてその母材中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニ
ウム（ＺｒＢ、）およびホウ化ハフニウム（ＨｆＢｇ）
から選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを含有し、こ
れらの炭化ケイ素と、窒化ホウ素と、ホウ化物とが３相
複合体となっているものである。
そして、本発明の炭化ケイ素質摺動材は、炭化ケイ素の
粉末を主成分として、さらに、窒化ホウ素の粉末と、前
記ホウ化ジルコニウム（Ｚ ｒ Ｂｔ ）およびホウ化
ハフニウム（ＨｆＢ２）から選ばれる少なくとも１つの
ホウ化物の粉末とを混合し、真空中でそれらの粉末が焼
結して３相複合体を形成する温度に加熱することにより
容易に得ることができる。
粉末を主成分として、さらに、窒化ホウ素の粉末と、前
記ホウ化ジルコニウム（Ｚ ｒ Ｂｔ ）およびホウ化
ハフニウム（ＨｆＢ２）から選ばれる少なくとも１つの
ホウ化物の粉末とを混合し、真空中でそれらの粉末が焼
結して３相複合体を形成する温度に加熱することにより
容易に得ることができる。
本発明の炭化ケイ素質摺動材に含有される窒化ホウ素は
、その含有率が大きいほど得られる炭化ケイ素質摺動材
の表面に霞出する窒化ホウ実相の割合が大きくなり（摺
動材中の窒化ホウ素の含有率と摺動材表面の窒化ホウ素
の露出面積の割合はほぼ等しい）、摺動材の耐摩耗性は
向上するが、一方、窒化ホウ素の含有率が大きくなると
他の吻性の低下があるので、炭化ケイ素質摺動材中の含
有率は、２０体積％を超えないことが好ましく、特に好
ましくは２〜２０体積％の範囲である。
、その含有率が大きいほど得られる炭化ケイ素質摺動材
の表面に霞出する窒化ホウ実相の割合が大きくなり（摺
動材中の窒化ホウ素の含有率と摺動材表面の窒化ホウ素
の露出面積の割合はほぼ等しい）、摺動材の耐摩耗性は
向上するが、一方、窒化ホウ素の含有率が大きくなると
他の吻性の低下があるので、炭化ケイ素質摺動材中の含
有率は、２０体積％を超えないことが好ましく、特に好
ましくは２〜２０体積％の範囲である。
また、前記窒化ホウ素の平均粒径は、５０ａｍ以下であ
ることが好ましく、さらに好ましくは５〜３０ａｍであ
る。
ることが好ましく、さらに好ましくは５〜３０ａｍであ
る。
前記ホウ化物において、ｔｏｏｏ”ｃにおける熱伝導率
は、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ、）が０．１５４ｃａ
ｌ／ｃｍ−ｓ−ｔ、ホウ化ハフニウム（ＨｆＢ２）が０
．１４４ｃａｌ／ｃ＋ｍ・Ｓ・℃であり、一方、前記炭
化ケイ素の熱伝導率は０．１０ｃａ ｌ／Ｃｌｌ−ｓ−
”Ｃであり、炭化ケイ素の熱伝導率に比べて前記ホウ化
物の熱伝導率が著しく大きく、そのため、変化ケイ素を
母材としてその母材中に前記窒化ホウ素と、ジルコニウ
ム、ハフニウムから選ばれる少なくとも１つの金属のホ
ウ化物粉末を混合して焼結すると、前記ホウ化物が炭化
ケイ素中で分散相を形成し、その分散相により本発明の
炭化ケイ素質摺動材の熱伝導率を大幅に向上することが
できるものである。
は、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ、）が０．１５４ｃａ
ｌ／ｃｍ−ｓ−ｔ、ホウ化ハフニウム（ＨｆＢ２）が０
．１４４ｃａｌ／ｃ＋ｍ・Ｓ・℃であり、一方、前記炭
化ケイ素の熱伝導率は０．１０ｃａ ｌ／Ｃｌｌ−ｓ−
”Ｃであり、炭化ケイ素の熱伝導率に比べて前記ホウ化
物の熱伝導率が著しく大きく、そのため、変化ケイ素を
母材としてその母材中に前記窒化ホウ素と、ジルコニウ
ム、ハフニウムから選ばれる少なくとも１つの金属のホ
ウ化物粉末を混合して焼結すると、前記ホウ化物が炭化
ケイ素中で分散相を形成し、その分散相により本発明の
炭化ケイ素質摺動材の熱伝導率を大幅に向上することが
できるものである。
したがって、本発明の炭化ケイ素部分勤材を、高温度の
流体の密封のためのメカニカルシールなどに使用してそ
の摺動面が高温となる環墳下て使用した場合であっても
、摺動面に発生する熱を効率的に外部に伝達することが
でき、信頼性の高い摺動材として利用できるものである
。
流体の密封のためのメカニカルシールなどに使用してそ
の摺動面が高温となる環墳下て使用した場合であっても
、摺動面に発生する熱を効率的に外部に伝達することが
でき、信頼性の高い摺動材として利用できるものである
。
前記ホウ化物は、炭化ケイ素質摺動材中にその割合が少
ないと熱伝導率の改良効果が小さく、また、ホウ化物の
割合が多くなると炭化ケイ素および窒化ホウ素が持つ耐
摩耗性が低下するので、本発明による炭化ケイ素質摺動
材中のホウ化物の割合は、５〜３０体積％であることが
好ましく、さらに好ましくは７〜２５体積％である。
ないと熱伝導率の改良効果が小さく、また、ホウ化物の
割合が多くなると炭化ケイ素および窒化ホウ素が持つ耐
摩耗性が低下するので、本発明による炭化ケイ素質摺動
材中のホウ化物の割合は、５〜３０体積％であることが
好ましく、さらに好ましくは７〜２５体積％である。
本発明の炭化ケイ素質摺動材は、上記のように構成した
ことにより、炭化ケイ素が有する耐摩耗性などの特性を
損なうことなく、窒化ホウ素により、潤滑性を付与して
摩耗特性を向上し、さらに、前記ホウ化物により、摺動
材としての熱伝導率特性を大幅に向上することができる
。
ことにより、炭化ケイ素が有する耐摩耗性などの特性を
損なうことなく、窒化ホウ素により、潤滑性を付与して
摩耗特性を向上し、さらに、前記ホウ化物により、摺動
材としての熱伝導率特性を大幅に向上することができる
。
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明する。
実験例
平均粒径０．５ａｍの炭化ケイ素粉末と、平均粒径１５
＃ｍの窒化ホウ素粉末と、平均粒径２＃ｍのホウ化ジル
コニウム粉末とを以下の表−１に示した割合に配合し、
さらにこの配合物に、焼結助剤として炭化ホウ素（Ｂ、
Ｃ）の微粉末１．５％およびフェノール樹Ｎ５．６％を
添加し、アセトンを分散媒として湿式ボールミルで混合
して、乾燥、粉砕した。
＃ｍの窒化ホウ素粉末と、平均粒径２＃ｍのホウ化ジル
コニウム粉末とを以下の表−１に示した割合に配合し、
さらにこの配合物に、焼結助剤として炭化ホウ素（Ｂ、
Ｃ）の微粉末１．５％およびフェノール樹Ｎ５．６％を
添加し、アセトンを分散媒として湿式ボールミルで混合
して、乾燥、粉砕した。
上記で得られた各粉末試料を、１．５ｔｏｎ／ｄの圧力
で４４腫×６６■ＸＩＯ腫（内径×外径×厚さ）のリン
グ状に成形し、真空中で２１００℃に加熱して焼結し、
試料１４ａ１〜４を得た。
で４４腫×６６■ＸＩＯ腫（内径×外径×厚さ）のリン
グ状に成形し、真空中で２１００℃に加熱して焼結し、
試料１４ａ１〜４を得た。
なお、試料Ｎａｌおよび２は比較試料であり、試料Ｎａ
３および４は本発明試料である。
３および４は本発明試料である。
上記で得られた試料Ｍｉｌｌ〜４のそれぞれについて、
曲げ強度、熱伝導率および摩耗特性を以下の条件で調べ
た。
曲げ強度、熱伝導率および摩耗特性を以下の条件で調べ
た。
自げ強度は、ＪＩＳ Ｒ−１６０１ｒファインセラミ
ックスの曲げ強さ試験方法」に準じ、３点自げ強度を測
定したものである。
ックスの曲げ強さ試験方法」に準じ、３点自げ強度を測
定したものである。
熱伝導率は、ＪＩＳ Ｃ−２１４１ｒ電気絶縁川セラ
ミック材料試験方法」に準じ、試料を大気中１０００℃
に保持した状態で測定したものである。
ミック材料試験方法」に準じ、試料を大気中１０００℃
に保持した状態で測定したものである。
摩耗特性は、７００℃の空気中における摺動試験で評価
した。
した。
ただし、相手材として同一部材を用いて、回転数３６０
Ｏｒｐｍ、ＰＶ値（面圧×周達）１０ｋｇ／ｄ−ｍ／ｓ
ｅｃ、試験時間１００時間で行った。また、摺動面下温
度は、摺動面より３閣下の位置に設けた熱転対で測定し
た。
Ｏｒｐｍ、ＰＶ値（面圧×周達）１０ｋｇ／ｄ−ｍ／ｓ
ｅｃ、試験時間１００時間で行った。また、摺動面下温
度は、摺動面より３閣下の位置に設けた熱転対で測定し
た。
結果を併せて表−１に示す。
ｍ弼、 口 ６ ０ ０
Ｑ＠＄Ｊｃｏ ｔｓｓ −ｐ Φ！！ｆｔ
−ｖ６） Φ の の橿 ト Ｎ
−ト 啄 の啼ＣＱの 飼 ＝ １ 濁＼へｃｏ〜Ｏ ｂｗのｍ−の 礪 ４［メ ００ ｏ Ｏ口 田 ＾ −包 ×Ｚ 郷 社 需 −Ｆ−トｍ ″ 駕 刺 ｗ＋０００の− 儲 ●−００ト ロ の 寥 ｇａｇ ｔ、ｓ！ 田 封 持 符 表−■の結果より明らかなように、ホウ化物を含有しな
い比較試料Ｎａｌおよび２に比較して、ホウ化物である
ホウ化ジルコニウ五を含有した本発明の試料ｌｌｈ３お
よび４においては、いずれも曲げ強度および摩耗特性が
ほとんど劣化することなく熱伝導特性が大幅に向上して
いることがわかる。
−ｖ６） Φ の の橿 ト Ｎ
−ト 啄 の啼ＣＱの 飼 ＝ １ 濁＼へｃｏ〜Ｏ ｂｗのｍ−の 礪 ４［メ ００ ｏ Ｏ口 田 ＾ −包 ×Ｚ 郷 社 需 −Ｆ−トｍ ″ 駕 刺 ｗ＋０００の− 儲 ●−００ト ロ の 寥 ｇａｇ ｔ、ｓ！ 田 封 持 符 表−■の結果より明らかなように、ホウ化物を含有しな
い比較試料Ｎａｌおよび２に比較して、ホウ化物である
ホウ化ジルコニウ五を含有した本発明の試料ｌｌｈ３お
よび４においては、いずれも曲げ強度および摩耗特性が
ほとんど劣化することなく熱伝導特性が大幅に向上して
いることがわかる。
さらに、本発明の試料においては、窒化ホウ素とホウ化
ジルコニウムとの量が多くなると、摩耗特性が向上し摺
動面下の温度が大幅に低下するが、一方、曲げ強度の劣
化があり、また、窒化ホウ素の量が少ないと摩耗特性の
劣化があるので、本発明の炭化ケイ素質摺動材中の窒化
ホウ素とホウ化物のそれぞれの含有率を適宜に選択する
ことにより、曲げ強度および摩耗特性の劣化を少なくし
て熱伝導特性を向上させることができることがわかる。
ジルコニウムとの量が多くなると、摩耗特性が向上し摺
動面下の温度が大幅に低下するが、一方、曲げ強度の劣
化があり、また、窒化ホウ素の量が少ないと摩耗特性の
劣化があるので、本発明の炭化ケイ素質摺動材中の窒化
ホウ素とホウ化物のそれぞれの含有率を適宜に選択する
ことにより、曲げ強度および摩耗特性の劣化を少なくし
て熱伝導特性を向上させることができることがわかる。
また、前記ホウ化ジルコニウムに代えて、ホウ化ハフニ
ウムを含有させた炭化ケイ素質摺動材においても上記と
同様の効果を有することを確認した。
ウムを含有させた炭化ケイ素質摺動材においても上記と
同様の効果を有することを確認した。
本発明は上記のように炭化ケイ素を母材としてその母材
中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニウムおよびホウ化
ハフニウムから選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを
含有し、前記炭化ケイ素と、前記窒化ホウ素と、ホウ化
物とが３相複合体となっているので、炭化ケイ素質摺動
材として、自げ強度、摩耗特性を損なうことなく、熱伝
導率を大幅に向上することができ、高温で高負荷のメカ
ニカルシールなどに用いて信頼性の大きな摺動材として
利用できるなどのすぐれた効果を有するものである。
中に、窒化ホウ素と、ホウ化ジルコニウムおよびホウ化
ハフニウムから選ばれる少なくとも１つのホウ化物とを
含有し、前記炭化ケイ素と、前記窒化ホウ素と、ホウ化
物とが３相複合体となっているので、炭化ケイ素質摺動
材として、自げ強度、摩耗特性を損なうことなく、熱伝
導率を大幅に向上することができ、高温で高負荷のメカ
ニカルシールなどに用いて信頼性の大きな摺動材として
利用できるなどのすぐれた効果を有するものである。
Claims (3)
- （１） 炭化ケイ素を母材としてその母材中に、窒化ホ
ウ素（ＢＮ）と、ホウ化ジルコニウム （ＺｒＢ＿２）およびホウ化ハフニウム （ＨｆＢ＿２）から選ばれる少なくとも１つのホウ化物
とを含有し、前記炭化ケイ素と、前記窒化ホウ素と、ホ
ウ化物とが３相複合体となっていることを特徴とする炭
化ケイ素質摺動材。 - （２） 前記窒化ホウ素は、その平均粒径が５０μｍ以
下であり、その窒化ホウ素の摺動材中の含有率が２〜２
０体積％である請求項１記載の炭化ケイ素質摺動材。 - （３） 前記ホウ化物の摺動材中の含有率が、５〜３０
体積％である請求項１記載の炭化ケイ素質摺動材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288498A JPH03150267A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 炭化ケイ素質摺動材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288498A JPH03150267A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 炭化ケイ素質摺動材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150267A true JPH03150267A (ja) | 1991-06-26 |
Family
ID=17730997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1288498A Pending JPH03150267A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 炭化ケイ素質摺動材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03150267A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6764974B2 (en) * | 2000-06-16 | 2004-07-20 | Japan As Represented By Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology | Reaction synthesis of silicon carbide-boron nitride composites |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930764A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 炭化珪素質摺動材料 |
| JPS6121979A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-01-30 | 旭硝子株式会社 | ＺｒＢ↓２質焼結体 |
| JPS61205667A (ja) * | 1985-03-09 | 1986-09-11 | ティーディーケイ株式会社 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1288498A patent/JPH03150267A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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