JPH039186B2 - - Google Patents
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- JPH039186B2 JPH039186B2 JP62261770A JP26177087A JPH039186B2 JP H039186 B2 JPH039186 B2 JP H039186B2 JP 62261770 A JP62261770 A JP 62261770A JP 26177087 A JP26177087 A JP 26177087A JP H039186 B2 JPH039186 B2 JP H039186B2
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Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明はセラミツクスを用いた摺動部材に関す
るものである。 （従来の技術） 従来、摺動部材特にエンジン関係の摺動部材と
しては、高温になると共に高回転の摩擦にも耐え
なければならないため、耐熱合金等の高温に耐え
る金属材料がオイル等の液体潤滑剤を介して使用
されてきた。 しかしながら年々その要望される使用条件は厳
しくなつてきておりまた液体潤滑剤なしで駆動す
る要望もあり、金属材料では温度あるいは摩耗の
点で耐えられないかあるいは短い周期で交換しな
ければならない欠点が生じてきた。 そこで考えられたのはセラミツク材料を摺動部
材として使用することであつた。 セラミツクスは高温に耐え、高耐摩耗性を有す
るがもろい欠点があり、すべてのセラミツクスが
このような摺動部材として使用できるものではな
かつた。また、セラミツクスと金属の高温乾燥雰
囲気下における摩擦係数は約0.5〜0.6であり、エ
ンジン関係の摺動部材に要求される摩擦係数0.1
〜0.2に比較して相当に高かつた。 先に本出願人はこの欠点を解消するため、特開
昭62−13820号公報において摺動面にLiFとCuの
混合物を被覆した金属製部材とセラミツク製部材
とからなる摺動部材を開示した。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭62−13820号公報に開示
した摺動部材は、良好な摺動を達成できるもの
の、摩擦係数が0.4程度であり、また摺動時の摩
耗量が比較的大であつて、例えばエンジン関係の
摺動部材としてはその摺動特性は十分なものでは
なかつた。 本発明の目的は上述した不具合を解消して、摩
擦係数が低く摩耗量が少ない例えばエンジン関係
の摺動部材として好適な摺動部材を提供しようと
するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の摺動部材は、少なくとも摺動面に、固
体潤滑剤と結合剤の混合物を被覆した金属製部材
とセラミツク製部材とを摺動させる摺動部材にお
いて、前記固体潤滑剤と結合剤の混合物がLiF＋
MoO3、PbO＋Cu、MoS2＋Cu、LiF＋Ni−Cr−
Mo−Si、LiF＋Co−Mo−Cr−Siから選ばれる
１種であることを特徴とするものである。 これ等固体潤滑剤と結合剤の混合物を金属製部
材の摺動面に被覆する方法としては、例えばプラ
ズマスプレーを含む溶射等が好適に用いられ得
る。 セラミツク製部材を構成するセラミツク材料と
しては、固体潤滑剤と結合剤とを被覆した金属製
部材との摺動において、摩擦係数が低くかつ摩耗
量が少ない点で、例えば窒化珪素、サイアロン、
ムライト、部分安定化ジルコニア、又は炭化珪素
が好適である。 本明細書において、摺動部材とはバルブとバル
ブシートのような当接部材およびローラベアリン
グのようなころがり接触する部材も含まれる。 さらに本明細書において、被覆とは部分的な被
覆も含むものであり、特に金属製部材の表面に点
在した凹状のくぼみにのみ固体潤滑剤と結合剤の
混合物を被覆したものも含む。 さらにまた本明細書において、固体潤滑剤とは
固体状態で潤滑作用を持つ物質であつてLiF、
PbO、MoS2を含み、結合剤とは前記固体潤滑剤
を金属製部材の少なくとも摺動面を含む表面に固
着させる物質であつて、MoO3、Cu、Ni−Cr−
Mo−Si、Co−Mo−Cr−Siを含むものである。 また、これ等のセラミツクスは、強度、耐熱衝
撃性、耐酸化性が高く、高温乾燥雰囲気用摺動部
材の材料として好ましい特性を有している。西独
公開特許公報第2131509号公報、同第2041282号公
報には、ガスタービンのセラミツク熱交換器と金
属部材との摺動面のシール材として、本発明で開
示した固体潤滑剤と結合剤の組合せが一部開示さ
れている。熱交換器用セラミツクス材料は、低熱
膨張率であることが要求されるが、強度はそれ程
要求されないので、一般にコージエライト等の多
孔質セラミツクスが用いられる。この点で、本発
明とは、目的及び用いるセラミツクスの種類が異
なるものである。 （作用） 上述した構成において、本発明は従来から知ら
れている窒化珪素、サイアロン、部分安定化ジル
コニア、炭化珪素等によりなるセラミツク製部材
と、摺動面に所定の固体潤滑剤と結合剤の混合物
を被覆した金属製部材との摺動が、摩擦係数が低
く摩耗量も少ないことを新規に見出したことによ
る。 （実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明の摩耗等の摺動特性を測定した
試験装置を説明するための線図である。一方の試
験片であるセラミツク材料は直径50mmのローラー
１として装置にセツトした。このセラミツク製ロ
ーラー１は図示しない駆動装置により1000rpmで
回転する。これに対し他方の試験片である高速度
工具鋼等の摺動相手材２は、40mm×6.33mm×３mm
厚さの形状に加工され、図示のようにアーム３に
よりローラ１と接触する状態でセツトする。アー
ム３の一端は支持具４にベアリング５およびバネ
６を介して取付けられ、さらに支持具４はピボツ
ト固定具７によりピボツト運動ができるよう構成
されている。また支持具４では、アーム３の先端
が3rpmの速度で回転する駆動装置８に連結した
カム９と当接しており、ベアリング５とバネ６の
働きと相俟つて１分間に３回12mmのストロークで
アーム３を前後に動かす構造となつている。さら
に、アーム３の他端には下向きに20Nの力を負荷
して、一定の強さでセラミツク製ローラー１と相
手材２とが当接できるよう構成されている。セラ
ミツク製ローラー１と相手材２は高温での試験も
行えるよう、加熱炉１０で囲まれている。 ローラー１を取り付ける軸（図示せず）に取り
付けたトルクメータ（図示せず）により摺動中の
摩擦力を測定し、摩擦力と荷重から摩擦係数を求
めた。試験前後のローラー重量変化を精度0.0001
ｇの天秤を用いて測定した。相手材の摩耗深さ
は、試験前後の摺動部の板厚の変化を精度1μｍ
のマイクロメータにより測定して求めた。 実施例 １ 上述した試験装置を使用して、窒化珪素ローラ
ーに対し、種々の固体潤滑剤と結合剤を被覆した
金属との間で摺動試験を行つた。摺動相手材とし
て高速度工具鋼を用い、その被覆面には全体に平
均直径380μｍ平均深さ75μｍのくぼみをエツチン
グにより形成した。 第１表に示した固体潤滑剤と結合剤を摺動相手
材に溶射により被覆した後、被覆層が25μｍとな
るように研削、研磨した。 摺動試験条件は温度540℃乾燥雰囲気中とした。
従来例として特開昭62−13820号公報に開示のCu
＋LiF被覆したものを同一条件で試験した。結果
を第１表に示す。なお、第１表においてローラー
重量変化がプラスであることは、ローラーに金属
が移着して潤滑層を形成し、低摩擦であることを
示している。逆にマイナスの場合は、ローラーへ
の金属移着量以上にローラーが摩耗していること
を示す。
るものである。 （従来の技術） 従来、摺動部材特にエンジン関係の摺動部材と
しては、高温になると共に高回転の摩擦にも耐え
なければならないため、耐熱合金等の高温に耐え
る金属材料がオイル等の液体潤滑剤を介して使用
されてきた。 しかしながら年々その要望される使用条件は厳
しくなつてきておりまた液体潤滑剤なしで駆動す
る要望もあり、金属材料では温度あるいは摩耗の
点で耐えられないかあるいは短い周期で交換しな
ければならない欠点が生じてきた。 そこで考えられたのはセラミツク材料を摺動部
材として使用することであつた。 セラミツクスは高温に耐え、高耐摩耗性を有す
るがもろい欠点があり、すべてのセラミツクスが
このような摺動部材として使用できるものではな
かつた。また、セラミツクスと金属の高温乾燥雰
囲気下における摩擦係数は約0.5〜0.6であり、エ
ンジン関係の摺動部材に要求される摩擦係数0.1
〜0.2に比較して相当に高かつた。 先に本出願人はこの欠点を解消するため、特開
昭62−13820号公報において摺動面にLiFとCuの
混合物を被覆した金属製部材とセラミツク製部材
とからなる摺動部材を開示した。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭62−13820号公報に開示
した摺動部材は、良好な摺動を達成できるもの
の、摩擦係数が0.4程度であり、また摺動時の摩
耗量が比較的大であつて、例えばエンジン関係の
摺動部材としてはその摺動特性は十分なものでは
なかつた。 本発明の目的は上述した不具合を解消して、摩
擦係数が低く摩耗量が少ない例えばエンジン関係
の摺動部材として好適な摺動部材を提供しようと
するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の摺動部材は、少なくとも摺動面に、固
体潤滑剤と結合剤の混合物を被覆した金属製部材
とセラミツク製部材とを摺動させる摺動部材にお
いて、前記固体潤滑剤と結合剤の混合物がLiF＋
MoO3、PbO＋Cu、MoS2＋Cu、LiF＋Ni−Cr−
Mo−Si、LiF＋Co−Mo−Cr−Siから選ばれる
１種であることを特徴とするものである。 これ等固体潤滑剤と結合剤の混合物を金属製部
材の摺動面に被覆する方法としては、例えばプラ
ズマスプレーを含む溶射等が好適に用いられ得
る。 セラミツク製部材を構成するセラミツク材料と
しては、固体潤滑剤と結合剤とを被覆した金属製
部材との摺動において、摩擦係数が低くかつ摩耗
量が少ない点で、例えば窒化珪素、サイアロン、
ムライト、部分安定化ジルコニア、又は炭化珪素
が好適である。 本明細書において、摺動部材とはバルブとバル
ブシートのような当接部材およびローラベアリン
グのようなころがり接触する部材も含まれる。 さらに本明細書において、被覆とは部分的な被
覆も含むものであり、特に金属製部材の表面に点
在した凹状のくぼみにのみ固体潤滑剤と結合剤の
混合物を被覆したものも含む。 さらにまた本明細書において、固体潤滑剤とは
固体状態で潤滑作用を持つ物質であつてLiF、
PbO、MoS2を含み、結合剤とは前記固体潤滑剤
を金属製部材の少なくとも摺動面を含む表面に固
着させる物質であつて、MoO3、Cu、Ni−Cr−
Mo−Si、Co−Mo−Cr−Siを含むものである。 また、これ等のセラミツクスは、強度、耐熱衝
撃性、耐酸化性が高く、高温乾燥雰囲気用摺動部
材の材料として好ましい特性を有している。西独
公開特許公報第2131509号公報、同第2041282号公
報には、ガスタービンのセラミツク熱交換器と金
属部材との摺動面のシール材として、本発明で開
示した固体潤滑剤と結合剤の組合せが一部開示さ
れている。熱交換器用セラミツクス材料は、低熱
膨張率であることが要求されるが、強度はそれ程
要求されないので、一般にコージエライト等の多
孔質セラミツクスが用いられる。この点で、本発
明とは、目的及び用いるセラミツクスの種類が異
なるものである。 （作用） 上述した構成において、本発明は従来から知ら
れている窒化珪素、サイアロン、部分安定化ジル
コニア、炭化珪素等によりなるセラミツク製部材
と、摺動面に所定の固体潤滑剤と結合剤の混合物
を被覆した金属製部材との摺動が、摩擦係数が低
く摩耗量も少ないことを新規に見出したことによ
る。 （実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明の摩耗等の摺動特性を測定した
試験装置を説明するための線図である。一方の試
験片であるセラミツク材料は直径50mmのローラー
１として装置にセツトした。このセラミツク製ロ
ーラー１は図示しない駆動装置により1000rpmで
回転する。これに対し他方の試験片である高速度
工具鋼等の摺動相手材２は、40mm×6.33mm×３mm
厚さの形状に加工され、図示のようにアーム３に
よりローラ１と接触する状態でセツトする。アー
ム３の一端は支持具４にベアリング５およびバネ
６を介して取付けられ、さらに支持具４はピボツ
ト固定具７によりピボツト運動ができるよう構成
されている。また支持具４では、アーム３の先端
が3rpmの速度で回転する駆動装置８に連結した
カム９と当接しており、ベアリング５とバネ６の
働きと相俟つて１分間に３回12mmのストロークで
アーム３を前後に動かす構造となつている。さら
に、アーム３の他端には下向きに20Nの力を負荷
して、一定の強さでセラミツク製ローラー１と相
手材２とが当接できるよう構成されている。セラ
ミツク製ローラー１と相手材２は高温での試験も
行えるよう、加熱炉１０で囲まれている。 ローラー１を取り付ける軸（図示せず）に取り
付けたトルクメータ（図示せず）により摺動中の
摩擦力を測定し、摩擦力と荷重から摩擦係数を求
めた。試験前後のローラー重量変化を精度0.0001
ｇの天秤を用いて測定した。相手材の摩耗深さ
は、試験前後の摺動部の板厚の変化を精度1μｍ
のマイクロメータにより測定して求めた。 実施例 １ 上述した試験装置を使用して、窒化珪素ローラ
ーに対し、種々の固体潤滑剤と結合剤を被覆した
金属との間で摺動試験を行つた。摺動相手材とし
て高速度工具鋼を用い、その被覆面には全体に平
均直径380μｍ平均深さ75μｍのくぼみをエツチン
グにより形成した。 第１表に示した固体潤滑剤と結合剤を摺動相手
材に溶射により被覆した後、被覆層が25μｍとな
るように研削、研磨した。 摺動試験条件は温度540℃乾燥雰囲気中とした。
従来例として特開昭62−13820号公報に開示のCu
＋LiF被覆したものを同一条件で試験した。結果
を第１表に示す。なお、第１表においてローラー
重量変化がプラスであることは、ローラーに金属
が移着して潤滑層を形成し、低摩擦であることを
示している。逆にマイナスの場合は、ローラーへ
の金属移着量以上にローラーが摩耗していること
を示す。
【表】
試験結果より、発明品は摩擦係数、摩耗量とも
従来例であるCu＋LiF被覆のものより低いことが
わかる。これに対し発明品外は摩擦係数、摩耗量
ともCu＋LiFより高い値を示した。 一般に金属とセラミツクスが乾燥雰囲気中で摺
動した時に、金属はセラミツクスに移着し、移着
後、摺動面に潤滑層を形成し、低摩耗となる。本
発明は結合剤に使用した金属あるいは金属酸化物
がセラミツクスに移着したときにできる潤滑層と
固体潤滑剤の相互効果により低摩擦、低摩耗が実
現したものである。 実施例 ２ 実施例１において良い摺動特性を示した固体潤
滑剤と接着剤の組合せLiF＋MoO3を用い、炭化
珪素、ジルコニア、サイアロン、ムライトのセラ
ミツクローラーに対し、実施例１と同条件で摺動
試験を行つた。 結果を第２表に示す。
従来例であるCu＋LiF被覆のものより低いことが
わかる。これに対し発明品外は摩擦係数、摩耗量
ともCu＋LiFより高い値を示した。 一般に金属とセラミツクスが乾燥雰囲気中で摺
動した時に、金属はセラミツクスに移着し、移着
後、摺動面に潤滑層を形成し、低摩耗となる。本
発明は結合剤に使用した金属あるいは金属酸化物
がセラミツクスに移着したときにできる潤滑層と
固体潤滑剤の相互効果により低摩擦、低摩耗が実
現したものである。 実施例 ２ 実施例１において良い摺動特性を示した固体潤
滑剤と接着剤の組合せLiF＋MoO3を用い、炭化
珪素、ジルコニア、サイアロン、ムライトのセラ
ミツクローラーに対し、実施例１と同条件で摺動
試験を行つた。 結果を第２表に示す。
【表】
第２表より、試験したどのセラミツクローラー
も同等の摩擦係数、摩耗量を示し、本発明の固体
潤滑剤と接着剤の組合せは窒化珪素、炭化珪素、
ジルコニア、サイアロン、ムライト等のセラミツ
クスに対し有効であることがわかる。 （発明の効果） 以上の説明により明らかなように本発明の摺動
部材によれば、金属製部材の摺動面に所定の固体
潤滑剤と接着剤の混合物を被覆することにより、
例えばエンジンや高温ベアリングのような高温乾
燥雰囲気中においても優れた摩擦摩耗特性を得る
ことができる。
も同等の摩擦係数、摩耗量を示し、本発明の固体
潤滑剤と接着剤の組合せは窒化珪素、炭化珪素、
ジルコニア、サイアロン、ムライト等のセラミツ
クスに対し有効であることがわかる。 （発明の効果） 以上の説明により明らかなように本発明の摺動
部材によれば、金属製部材の摺動面に所定の固体
潤滑剤と接着剤の混合物を被覆することにより、
例えばエンジンや高温ベアリングのような高温乾
燥雰囲気中においても優れた摩擦摩耗特性を得る
ことができる。
第１図は本発明の摺動特性を測定した試験装置
を説明するための線図である。 １……ローラー、２……相手材、３……アー
ム、４……支持具、５……ベアリング、６……バ
ネ、７……ピボツト固定具、８……駆動装置、９
……カム、１０……加熱炉。
を説明するための線図である。 １……ローラー、２……相手材、３……アー
ム、４……支持具、５……ベアリング、６……バ
ネ、７……ピボツト固定具、８……駆動装置、９
……カム、１０……加熱炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも摺動面に固体潤滑剤と結合剤の混
合物を被覆した金属製部材とセラミツク製部材と
を摺動させる摺動部材において、前記固体潤滑剤
と結合剤の混合物がLiF＋MoO3、PbO＋Cu、
MoS2＋Cu、LiF＋Ni−Cr−Mo−Si、LiF＋Co
−Mo−Cr−Siから選ばれる１種であることを特
徴とする摺動部材。 ２ 前記セラミツク製部材が窒化珪素、サイアロ
ン、ムライト、部分安定化ジルコニア又は炭化珪
素から構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の摺動部材。 ３ 前記摺動部材がエンジン部材であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
の摺動部材。 ４ 前記摺動部材がタペツトとカムまたは、ロツ
カーアームとカムであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の摺動部材。 ５ 前記摺動部材がバルブとバルブシートである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載の摺動部材。 ６ 前記摺動部材がライナーとピストンリングで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の摺動部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261770A JPH01104755A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 摺動部材 |
| US07/135,276 US4871266A (en) | 1987-06-24 | 1987-12-21 | Slide assemblies |
| DE87311367T DE3787645T2 (de) | 1987-06-24 | 1987-12-23 | Gleitvorrichtung und Ventilanordnung. |
| EP87311367A EP0296291B1 (en) | 1987-06-24 | 1987-12-23 | Slide assembly and valve assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261770A JPH01104755A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01104755A JPH01104755A (ja) | 1989-04-21 |
| JPH039186B2 true JPH039186B2 (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=17366453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62261770A Granted JPH01104755A (ja) | 1987-06-24 | 1987-10-19 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01104755A (ja) |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62261770A patent/JPH01104755A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01104755A (ja) | 1989-04-21 |
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