JPH03294395A - 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〕 この発明はメカニカルシール、軸受等に使用され摺動部
材に関し、特に湿分を含まないドライガス、または真空
状態の雰囲気下においても潤滑性を有し、耐摩耗性に優
れた摺動部材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、メカニカルシール、軸受等の摺動部材には炭素質
摺動材が使用されている。

この炭素質摺動材は、コークス、黒鉛、カーボンブラッ
ク等の炭素質原料粉末とコールタールピッチ、熱硬化性
樹脂等の有機質結合剤とを混合して、得られた混合物を
加圧成形したのち、非酸化性雰囲気中で焼成することに
よって製造されている。

このような方法で製造された炭素質摺動材は、潤滑性に
優れ、摩擦係数が小さいという特長を有するため、メカ
ニカルシール、軸受等の摺動部材に有効に利用されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題〕

しかしながら、炭素質摺動材により製造された摺動部材
は、湿分を含まないドライガス、または真空状態の雰囲
気下では、潤滑性がまったくなくなり、異常摩耗してし
まうという問題を有している。

この発明の目的は、上記した従来技術の炭素質摺動部材
が有する課題を解決し、湿分を含まないドライガス、ま
たは真空状態の雰囲気下においても潤滑性を有し、耐摩
耗性に優れた摺動部材を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、炭素質等の軟質材からなるマトリック
ス中に前記軟質材よりも硬度の高い、例えば、ＳｉＣ繊
維等からなる微細な円柱状硬質材を多数理め込んだ層を
少なくとも摺動部材の摺動面付近に設けることによって
達成される。

〔作用〕

この発明は上記の手段を採用したことにより、湿分を含
まないドライガス又は真空状態の雰囲気下において、摺
動部材が使用される場合、炭素質等の軟質材からなるマ
トリックスの摩耗に伴って、多数の円柱状硬質材が摺動
面上に出てく　る　。

この円柱状硬質材は、滑り運動に対してコロの役目をに
ない、この結果、摺動部材の摩擦係数が減少し、摩耗が
防止されることとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの発明の実施例について説明する。

第１図はこの発明の摺動部材の一実施例を示す斜視図、
また、第２図は第１図の要部拡大断面図である。

この摺動部材は、軸受からなり軟質材からなるマトリッ
クスｌ中にこの軟質材１よりも硬度の高い微細な円柱状
硬質材２が埋め込まれた構造から構成されている。

前記マトリックス１には、炭素質摺動材が好適であり、
この炭素質摺動材は、従来と同様にコークス、黒鉛、カ
ーボンブラック等の炭素質原料粉末とコールタールピッ
チ、熱硬化性樹脂等の有機質結合剤との混合物からなる
。

前記マトリックス１には、炭素質摺動材の他に、例えば
、銅合金、エンプラ、ＢＮ（窒化ホウ素）等の軟質材を
使用することも可能である。

微細な円柱状硬質材２は、第２図に示すように軸受の摺
動面に対し、平行の方向に埋め込まれている。

また　微細な円柱状硬質材２は軸受の種類、または軸受
以外の摺動部材の種類等により異なるが、その径は１〜
１０μｍが好ましく、特に、２〜７μｍが望ましい。

この場合、円柱状硬質材の径が１μｍよりも小さいと、
コロとしての効果が小さくなり、方、円柱状硬質材２の
径が１０μｍよりも大きいと、摺動相手部材との面間が
大きくなりすぎて、たとえば、メカニカルシールの場合
は面間からの漏れの原因となり好ましくない。

また、円柱状硬質材２の長さは、その直径の２０倍以内
、好ましくは、直径の５倍以内でよい。

円柱状硬質材２の長さが２０倍よりも大きくなると、軸
受等の摺動部材が摺動する動作の際に、円柱状硬質材２
の後記するコロ運動が十分に発揮されなくなり、円柱状
硬質材２による摩擦係数の低減効果が小さくなるためで
ある。

円柱状硬質材２は、具体的には、セラミックス繊維等を
その径の２０倍の長さの範囲で適当な長さに切断して用
いることが望ましい。

前記セラミックス繊維としては、マトリックス１が炭素
質摺動材の場合、炭素質と馴染みよく、かつ入手容易な
炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の連続繊維を用いるのがよく、
多数本の繊維を短冊状に並べて切断して用いることがで
きる。

セラミックス繊維としては、炭化珪素の他に、例えば、
アルミナ、ジルコニアを使用することができ、硬質金属
としてピアノ線を使用することができる。

したがって、円柱状硬質材２の径は、炭化珪素を含むこ
れらのセラミックス繊維製造時の可能な範囲で上記した
好適の径を選定することが望ましい。

次に円柱状硬質材２は、軸受等の摺動部材の内部全域に
埋め込まれる必要はなく、湿分を含まないドライガス又
は真空状態の雰囲気下で炭素質からなるマトリックスｌ
が摩耗する厚みを想定して、その厚みよりもやや厚くす
る程度で摺動部材の表面に埋め込むことが望ましい。

円柱状硬質材２を摺動部材の摺動面に平行に、かつ摺動
面を構成する表面から所望の厚みになるようにマトリッ
クス１中に埋め込むためには、例えば、カーボンにバイ
ンダーを加え粘土状とし、シートをつくる。そのシート
上に、繊維を平行に並べ、さらに、圧力を加えることに
より、繊維をカーボンシート中に平行に固定する。

その後、そのシートを母材として用いて成形するが、他
の母材にシートを接着する等の処置をし、焼成する等の
製造手段を用いることができる。

上記のようにして得られる軸受等の摺動部材においては
、湿分を含まないドライガス、または真空状態の雰囲気
下で使用すると、炭素質等の軟質材からなるマトリック
スｌの摩耗に伴って第３図に示すように多数の円柱状硬
質材２が摺動面上に露出してくる。

前記円柱状硬質材２は、炭素質等の軟質材からなるマト
リックス１よりも硬いため、その周囲のマトリックス１
とは分離されて独立した状態で存在する。

このため、円柱状硬質材２は摺動面における滑り運動に
対してコロの働きをになうことになり、摺動部材の摩擦
係数は著しく低減し、摺動面の摩耗が減少する。

このような理由から、円柱状硬質材２は摺動面に平行に
埋め込まれることが特に望ましい。

円柱状硬質材２は摺動面に対し、第４図に示すように傾
斜した方向（ａ）、または垂直（ｂ）に埋め込まれると
、円柱状硬質材２が炭素質等からなるマトリックス１か
ら分離するまで円柱の一端が相当に摩耗されることにな
り、コロの回転運動が十分に発揮できなくなる。

ただし、円柱状硬質材２を摺動部材の摺動面に対して、
直角に配列する必要はない。

円柱状硬質材２を摺動部材の摺動面に対して、傾斜した
方向に配列しても円柱状硬質材２のコロ運動が始まると
、円柱状硬質材２が摺動方向に直角に配列され、初斯の
効果が発揮されるためである。

次に具体的な試験により本発明をさらに詳細に説明する
。

〔試験例〕

直径１２μｍの円柱状のＳｉＣ連続繊維を、長さ１５０
μｍに切断した多数の微細な円柱状硬質材を炭素質から
なるマトリックスｌｅｄ当たり、１０６個摺動面に平行
に埋め込こんだ摺動材をピンとし、相手材をアルミナと
したピニオンディスクの摩耗係数の試験を１０−’ｔｏ
ｒｒの真空下で実施した。

この結果、上記のピンでは、摩擦係数は、０．０８であ
った。因みに炭素質のみで形成されたピンの場合、同条
件での摩擦係数は０．４であり、本発明の摺動部材は、
真空下での摺動特性が優れていることが判明した。

〔発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、湿分を含まないドライ
ガス又は真空状態の雰囲気下においても常温大気中と同
様な優れた摺動特性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１回はこの発明の摺動部材の一実施例を示す斜視回、
第２Ｍは第１回の要部拡大断面口、第３図及び第４図は
摺動部材における円筒状硬質材の配置状態と摩耗特性を
示すための説明回である。 １・・・・・・マトリックス ２・・・・・・円筒状硬質材 第１図 第３図 第４図 （ａ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟質材からなるマトリックス中に前記軟質材より
   も硬度の高い微細な円柱状硬質材を多数理め込んだ層を
   少なくとも摺動部材の慴動面付近に設けたことを特徴と
   する摺動部材。
2. （２）前記軟質材が、炭素質からなる請求項１記載の摺
   動部材。
3. （３）前記円柱状硬質材が、ＳｉＣ連続繊維を所定の長
   さに切断してなる請求項１記載の摺動部材。
4. （４）前記円柱状硬質材が、摺動部材の摺動面に対して
   平行な状態でマトリックス中に埋め込まれている請求項
   １記載〜請求項３記載の摺動部材。