JPH06234564A - Low friction ceramics, sliding parts and wear resistant parts made of the same and their production - Google Patents

Low friction ceramics, sliding parts and wear resistant parts made of the same and their production

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JPH06234564A
JPH06234564A JP5095048A JP9504893A JPH06234564A JP H06234564 A JPH06234564 A JP H06234564A JP 5095048 A JP5095048 A JP 5095048A JP 9504893 A JP9504893 A JP 9504893A JP H06234564 A JPH06234564 A JP H06234564A
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low
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ceramic
oxide
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泰明 海野
Kazuo Osumi
和生 大角
Toshiaki Sakaguchi
敏章 坂口
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Abstract

PURPOSE:To produce low friction ceramics having a low coefft. of friction and high strength. CONSTITUTION:An Fe-O compd. is dispersed in Si-contg. nonoxide ceramics as a matrix phase. When the resulting ceramics is fired in a nitrogen atmosphere, a reduction reaction takes place and the Fe-O compd. turns into an Fe-Si compd. The fired ceramics is heated in the air to convert the Fe-Si compd. in at least a part near the surface into the Fe-O compd. and a low friction and high strength structure is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、低摩擦セラミック
ス、それから成る摺動部品及び耐摩耗部品、並びにそれ
らの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to low-friction ceramics, sliding parts and wear-resistant parts made of the same, and methods for manufacturing them.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、炭化ケイ素SiC、窒化硼素BN
を窒化ケイ素Si3 4 中に分散させて摩擦係数を低減
するものは、例えば、特開昭59−30769号公報に
開示されている。また、焼結助剤として、Fe3 4
の鉄Feの酸化物を添加した窒化ケイ素Si3 4 は、
例えば、特開昭58−64268号公報、特開昭59−
88374号公報、特開昭61−72685号公報等に
開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon carbide SiC, boron nitride BN
Those that reduce the coefficient of friction is dispersed in a silicon nitride Si 3 N 4, for example, disclosed in JP-A-59-30769. Further, silicon nitride Si 3 N 4 to which an oxide of iron Fe such as Fe 3 O 4 is added as a sintering aid is
For example, JP-A-58-64268 and JP-A-59-
It is disclosed in JP-A-88374 and JP-A-61-72685.

【0003】また、エンジン部品のうち、シリンダライ
ナ、ピストンリング等の摺動部品には、従来から鉄系金
属材料が用いられてきた。また、これらの摺動部品の耐
摩耗性を向上させるため、窒化ケイ素Si3 4 を用い
て作製したものもある。
Further, among engine parts, iron-based metallic materials have been conventionally used for sliding parts such as cylinder liners and piston rings. Further, in order to improve the wear resistance of these sliding parts, there is also one manufactured using silicon nitride Si 3 N 4 .

【0004】また、エンジン部品のうち、ロッカアーム
式動弁機構に使用されているロッカアーム、ロッカアー
ムシート、タッペト、カム、プッシュロッドカム等の耐
摩耗性部品として、金属に比較して耐摩耗性に優れた材
料として、部分安定化ジルコニア、Al2 3 、Y2
3 等の金属酸化物を焼結助剤として添加したSi3 4
等のセラミックス材料を使用することが開発されてい
る。
Further, among engine parts, as rocker arms, rocker arm seats, tappets, cams, push rod cams and other wear resistant parts used in rocker arm type valve trains, they are superior in wear resistance to metals. As a material, partially stabilized zirconia, Al 2 O 3 , Y 2 O
Si 3 N 4 added with a metal oxide such as 3 as a sintering aid
It has been developed to use ceramic materials such as.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、窒化ケイ素
のセラミックスについては、低い摩擦係数を持つものが
望まれている。一般に、Si3 4 中に、炭化ケイ素、
窒化ホウ素或いは酸化物の粒子を分散させた場合には、
結合界面での反応性に乏しく、材料自体の強度が低下す
る。また、窒化ホウ素を複合した材料では高温中その部
分が酸化され結晶構造が変化し、摩擦係数が上昇するこ
とがある。上記公報に開示されているように、焼結助剤
として、Fe3 4 等の金属酸化物を添加したもので
は、該添加量が少なく、また低摩擦の特性を得ることが
できない。
By the way, ceramics made of silicon nitride are desired to have a low coefficient of friction. Generally, in Si 3 N 4 , silicon carbide,
When particles of boron nitride or oxide are dispersed,
Poor reactivity at the bond interface reduces the strength of the material itself. Further, in a material containing boron nitride, that portion may be oxidized at a high temperature to change the crystal structure and increase the friction coefficient. As disclosed in the above publication, when a metal oxide such as Fe 3 O 4 is added as a sintering aid, the addition amount is small and low friction characteristics cannot be obtained.

【0006】更に、セラミックスについて、境界潤滑域
においては、必ずしも低摩擦特性とはならず、また、窒
化ホウ素を複合した材料では、600℃以上で酸化ホウ
素となり、結晶構造が変化するため、特に摩擦係数が上
昇してしまうという問題がある。
Further, ceramics do not necessarily have low frictional properties in the boundary lubrication region, and a material containing boron nitride forms boron oxide at 600 ° C. or higher, which causes a change in crystal structure. There is a problem that the coefficient increases.

【0007】また、Si3 4 と鉄Feの酸化物との複
合では、焼成時に還元反応が起こり、FeO,Fe2
3 ,Fe3 4 の形で混合段階で添加しても、焼成後に
は、Fe−Si系の化合物に変化する。このような化合
物も潤滑油との吸着性に優れるが、更に一層吸着性を高
め、低摩擦化するためには、酸化物の状態で残すことが
望ましいものである。
Further, in a composite of Si 3 N 4 and an oxide of iron Fe, a reduction reaction occurs during firing, and FeO, Fe 2 O
Even if added in the form of 3 , 3 Fe 3 O 4 in the mixing stage, it changes into a Fe—Si-based compound after firing. Such compounds are also excellent in the adsorptivity with the lubricating oil, but in order to further improve the adsorptivity and lower the friction, it is desirable to leave them in the oxide state.

【0008】ところで、鉄系金属材料は、セラミックス
に比較して摩耗が多く耐久性の面で劣るものである。ま
た、摺動部品として、高温且つ潤滑油粘度が低い潤滑状
況下において、金属材料では凝着、焼付き等の現象が起
きている。そこで、摺動部品を作製するにあたって、金
属材料に換えてSi3 4 等のセラミックスを使用する
ことが試みられているが、Si3 4 等のセラミックス
は耐摩耗性に優れているが、より低摩擦を有する材料が
望まれている。
By the way, the iron-based metallic material is much worn and inferior in durability as compared with ceramics. Further, as sliding parts, phenomena such as adhesion and seizure occur in metal materials under high temperature and low lubricating oil viscosity lubrication conditions. Therefore, it has been attempted to use ceramics such as Si 3 N 4 in place of the metal material in the production of sliding parts. Although ceramics such as Si 3 N 4 have excellent wear resistance, Materials with lower friction are desired.

【0009】また、部分安定化ジルコニアで耐摩耗部品
を作製した場合に、該耐摩耗部品自体の摩耗量は少なく
なるが、該耐摩耗部品と組み合わせた相手側の金属材料
で作製した部品の摩耗が大きくなるという現象が発生す
る。また、Al2 3 、Y23 等の金属酸化物を焼結
助剤として添加したSi3 4 等のセラミックス材料で
作製した耐摩耗部品を、高温域で使用した場合に、該耐
摩耗部品の摩擦係数と摩耗量とが大きくなり、耐摩耗部
品としての特性が著しく低下する。
When a wear-resistant part is made of partially stabilized zirconia, the wear amount of the wear-resistant part itself is reduced, but the wear of the part made of the mating metal material in combination with the wear-resistant part is reduced. Occurs. In addition, when a wear resistant part made of a ceramic material such as Si 3 N 4 to which a metal oxide such as Al 2 O 3 or Y 2 O 3 is added as a sintering aid is used in a high temperature range, The friction coefficient and the amount of wear of the wear parts increase, and the characteristics of the wear parts deteriorate significantly.

【0010】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、Si3 4 又はSiCのSiを主
成分とする母相中にFeO,Fe2 3 ,Fe3 4
のFeの酸化物を分散させ、大気中において表面からや
や内部にかけて酸化させ、化合物として存在していたF
e−Si系の化合物をオイルとの吸着性に優れたFe−
O系の酸化物に変化させることによって低摩擦化する低
摩擦セラミックス及びその製造方法を提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, etc. are contained in a matrix phase containing Si 3 N 4 or SiC as a main component. Fe oxide which was present as a compound was dispersed by oxidizing the Fe oxide of
Fe- which is excellent in adsorbing an e-Si compound with oil
It is an object of the present invention to provide a low-friction ceramic that reduces friction by changing to an O-based oxide and a method for producing the same.

【0011】この発明の別の目的は、Siを主成分とす
るセラミックスを母相として、その中にFeの化合物が
分散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されており、基体
自身がオイルとの吸着性に優れ、また、境界潤滑域では
固体潤滑剤の働きにより低摩擦化する低摩擦セラミック
ス及びその製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is that a ceramic containing Si as a main component is used as a mother phase, Fe compounds are dispersed in the mother phase, and pores are filled with a solid lubricant. It is an object of the present invention to provide a low-friction ceramic which is excellent in the adsorptivity of the above, and has a low friction in the boundary lubrication region by the action of the solid lubricant, and a method for producing the same.

【0012】この発明の更に別の目的は、ZrO2 又は
Al2 3 の酸化物セラミックスを母相として、その中
に、Fe−Oから成る化合物が該母相の少なくとも表面
に分散していることによって低摩擦化する低摩擦セラミ
ックス及びその製造方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to use a ZrO 2 or Al 2 O 3 oxide ceramics as a mother phase, in which a compound consisting of Fe—O is dispersed at least on the surface of the mother phase. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a low-friction ceramic that reduces friction and a method for producing the same.

【0013】この発明の他の目的は、FeO,Fe2
3 ,Fe3 4 等のFeの酸化物をSi3 4 の母相中
に所定量添加して分散させるものであり、焼結条件、添
加酸化物の粒径等の適正化を行うことによって、Si3
4 結晶粒が微細で均一となるため、摺動時に相手剤と
の噛み合いが少なく、低摩擦化して高強度にする低摩擦
セラミックス及びその製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is FeO, Fe 2 O.
A predetermined amount of Fe oxide such as 3 , Fe 3 O 4 is added and dispersed in the Si 3 N 4 mother phase, and the sintering conditions and the particle size of the added oxide should be optimized. By Si 3
It is an object of the present invention to provide a low-friction ceramic having a small amount of meshing with a mating agent at the time of sliding because the N 4 crystal grains are fine and uniform, and having low friction and high strength, and a method for producing the same.

【0014】この発明の更に他の目的は、従来のSi3
4 セラミックスに比較して、摩擦係数が低く、耐摩耗
性に優れる低摩擦セラミックスを提供し、該低摩擦セラ
ミックスによって厳しい摺動条件下でも使用されるシリ
ンダライナ、ピストンリング等の摺動部品を作製し、エ
ンジン性能を向上させる低摩擦セラミックスから成る摺
動部品及びその製造方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to use conventional Si 3
Provided is a low-friction ceramic having a lower friction coefficient and excellent wear resistance as compared with N 4 ceramics, and by using the low-friction ceramic, sliding parts such as a cylinder liner and a piston ring used even under severe sliding conditions can be provided. It is an object of the present invention to provide a sliding part made of low friction ceramics which is manufactured and improves engine performance, and a manufacturing method thereof.

【0015】この発明の別の目的は、従来のSi3 4
セラミックスに比較して、摩擦係数が低く、耐摩耗性に
優れる低摩擦セラミックスを提供し、該低摩擦セラミッ
クスによってロッカアーム、ロッカアームシート、タペ
ット、カム等のエンジン用動弁系部品を作製し、遮熱エ
ンジンのような潤滑油が高温になる場合、或いはフリク
ションを低減するために潤滑油の粘度を低くした場合
に、耐久性を向上させて好ましい性能を発揮できる低摩
擦セラミックスから成る耐摩耗部品及びその製造方法を
提供することである。
Another object of the present invention is the conventional Si 3 N 4
We provide low-friction ceramics that have a lower coefficient of friction and superior wear resistance compared to ceramics, and use these low-friction ceramics to manufacture engine valve train parts such as rocker arms, rocker arm seats, tappets, cams, etc. Wear-resistant parts made of low-friction ceramics that can improve durability and exhibit preferable performance when lubricating oil such as an engine has a high temperature or when the viscosity of lubricating oil is reduced to reduce friction, It is to provide a manufacturing method.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、Fe−Oから成る化合物とは異なるセラミ
ックスを母相として、該母相の少なくとも表面にFe−
Oから成る化合物が分散していることを特徴とする低摩
擦セラミックスに関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
In the present invention, a ceramic different from a compound composed of Fe-O is used as a mother phase, and Fe- is formed on at least the surface of the mother phase.
The present invention relates to a low-friction ceramic having a compound of O dispersed therein.

【0017】また、この低摩擦セラミックスにおいて、
前記セラミックスの母相が酸化物セラミックスであり、
特に、ZrO2 又はAl2 3 である。そして、前記F
eの化合物のサイズは、10μm以下であり、前記Fe
の化合物がFeO,Fe2 3 ,Fe3 4 に換算し
て、5wt%以上含まれているものである。
In this low friction ceramic,
The mother phase of the ceramic is an oxide ceramic,
In particular, it is ZrO 2 or Al 2 O 3 . And the F
The size of the compound of e is 10 μm or less,
The above compound is contained in an amount of 5 wt% or more in terms of FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4 .

【0018】或いは、この低摩擦セラミックスにおい
て、前記セラミックスの母相がSiを主成分とするセラ
ミックスであり、特に、Si3 4 、SiC及びその複
合物のうちいずれかである。そして、前記Feの化合物
のサイズは、10μm以下であり、前記Feの化合物が
FeO,Fe2 3 ,Fe3 4 に換算して、5wt%
以上含まれているものである。
Alternatively, in this low-friction ceramic, the mother phase of the ceramic is a ceramic containing Si as a main component, and particularly any one of Si 3 N 4 , SiC and a composite thereof. The size of the Fe compound is 10 μm or less, and the Fe compound is 5 wt% when converted to FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4.
The above is included.

【0019】更に、この低摩擦セラミックスにおいて、
Siを含む非酸化物セラミックスの母相中にFeの化合
物が分散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されており、
特に、前記固体潤滑剤がグラファイト或いはそれをベー
スとする複合物である。Siを含む非酸化物セラミック
スとしては、SiC、Si3 4 、SiCとSi3 4
との複合材、Si−Al−O−N(サイアロン)、Si
−O−Nがある。
Further, in this low friction ceramic,
A Fe compound is dispersed in a matrix of a non-oxide ceramic containing Si, and pores are filled with a solid lubricant,
In particular, the solid lubricant is graphite or a composite based on it. Non-oxide ceramics containing Si include SiC, Si 3 N 4 , SiC and Si 3 N 4.
And composite materials, Si-Al-O-N (sialon), Si
There is -ON.

【0020】或いは、この発明は、Si3 4 セラミッ
クスを母相とし、その中にFe−Si化合物が分散して
いることを特徴とする低摩擦セラミックスに関する。ま
た、この低摩擦セラミックスにおいて、前記Si3 4
の最大結晶粒子が20μm以下であり、前記Fe−Si
化合物のサイズが10μm以下である。
Alternatively, the present invention relates to a low friction ceramic which is characterized in that a Si 3 N 4 ceramic is used as a mother phase and an Fe-Si compound is dispersed therein. In addition, in this low friction ceramic, the Si 3 N 4
Has a maximum crystal grain size of 20 μm or less,
The size of the compound is 10 μm or less.

【0021】また、この発明は、Siを含む非酸化物セ
ラミックス中にFeの酸化物を加えて蒸留水及びバイン
ダと共に混合し、その混合物を造粒処理を行なった原料
を成形して成形体を作製し、該成形体を窒素雰囲気中で
焼成して焼成体を作り、次いで、該焼成体を大気中で加
熱することによってFeの化合物の部分を酸化させるこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスの製造方法に関す
る。また、この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、大気中での前記焼成体の加熱温度が800℃以上で
行なわれるものである。
Further, according to the present invention, an oxide of Fe is added to a non-oxide ceramic containing Si, mixed with distilled water and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material, thereby forming a compact. Production of a low-friction ceramics characterized by producing, firing the molded body in a nitrogen atmosphere to produce a fired body, and then heating the fired body in the atmosphere to oxidize a portion of the Fe compound. Regarding the method. Further, in this method for producing low-friction ceramics, the heating temperature of the fired body in the atmosphere is 800 ° C. or higher.

【0022】又は、この発明は、Si3 4 セラミック
ス中にFeの酸化物を加えてメタノール及びバインダと
共に混合し、その混合物を造粒処理を行なった原料を成
形して成形体を作製し、該成形体を脱脂後に窒素雰囲気
中で1段保持温度、次いで最高保持温度の焼成条件で焼
成してSi3 4 焼成体を作ることを特徴とする低摩擦
セラミックスの製造方法に関する。また、この低摩擦セ
ラミックスの製造方法において、前記Feの酸化物の粒
径が10μm以下であり、前記焼成温度は1400℃〜
2100℃であり、特に、前記焼成温度の前記1段保持
温度は1450℃〜1750℃であり、前記最高保持温
度は1750℃〜2000℃である。
Alternatively, according to the present invention, an oxide of Fe is added to Si 3 N 4 ceramics and mixed with methanol and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material to prepare a compact, The present invention relates to a method for producing a low-friction ceramic, which comprises degreasing and then firing in a nitrogen atmosphere at a one-stage holding temperature and then at a maximum holding temperature to produce a Si 3 N 4 fired body. Moreover, in this method for producing low-friction ceramics, the particle size of the Fe oxide is 10 μm or less, and the firing temperature is 1400 ° C.
2100 ° C., in particular, the first stage holding temperature of the firing temperature is 1450 ° C. to 1750 ° C., and the maximum holding temperature is 1750 ° C. to 2000 ° C.

【0023】或いは、この発明は、窒化ケイ素セラミッ
クスを母相として、Fe−Si化合物が分散しているこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスから成る摺動部品に
関する。
Alternatively, the present invention relates to a sliding component made of low-friction ceramics in which Fe-Si compound is dispersed with silicon nitride ceramics as a mother phase.

【0024】また、この低摩擦セラミックスから成る摺
動部品において、シリンダライナを作製したものであ
る。
In addition, a cylinder liner is produced in the sliding component made of this low friction ceramics.

【0025】また、この低摩擦セラミックスから成る摺
動部品において、特に、シリンダライナの場合には、前
記Fe−Si化合物がFeO,Fe2 3 ,Fe3 4
に換算して、5〜40wt%含まれているものである。
In the sliding parts made of this low friction ceramic, particularly in the case of the cylinder liner, the Fe--Si compound is FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4
It is contained in an amount of 5 to 40 wt%.

【0026】また、この低摩擦セラミックスから成る摺
動部品において、ピストンリングを作製したものであ
る。
A piston ring is produced in the sliding component made of the low friction ceramics.

【0027】また、この低摩擦セラミックスから成る摺
動部品において、特に、ピストンリングの場合には、前
記Fe−Si化合物がFeO,Fe2 3 ,Fe3 4
に換算して、5〜20wt%含まれているものである。
In the sliding component made of this low friction ceramic, particularly in the case of a piston ring, the Fe--Si compound is FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4
It is contained in an amount of 5 to 20 wt%.

【0028】又は、この発明は、窒化ケイ素セラミック
スを主成分とする原料粉末にFeの酸化物を加えてメタ
ノール及びバインダと共に混合し、その混合物を造粒処
理を行なった原料を成形して成形体を作製し、該成形体
を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で最高1850℃まで加熱
焼成して緻密な焼結体を作ることを特徴とする低摩擦セ
ラミックスから成る摺動部品の製造方法に関する。
Alternatively, according to the present invention, an oxide of Fe is added to a raw material powder containing silicon nitride ceramics as a main component, and the mixture is mixed with methanol and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material, which is then formed into a compact. Is manufactured, and the molded body is degreased and then heated and fired at a maximum temperature of 1850 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to form a dense sintered body.

【0029】又は、この発明は、Siを含む非酸化物セ
ラミックスを母相として、その中に、Fe、或いはその
酸化物又は珪化物の化合物のうち少なくとも1種以上が
分散していることを特徴とする低摩擦セラミックスから
成る耐摩耗部品に関する。
Alternatively, the present invention is characterized in that a non-oxide ceramic containing Si is used as a mother phase, in which at least one kind of Fe or its oxide or silicide compound is dispersed. The present invention relates to wear-resistant parts made of low friction ceramics.

【0030】また、この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品において、上記Siを含む非酸化物セラミック
スがSi3 4 、SiCのいずれかである。
Further, in the wear resistant component made of this low friction ceramic, the non-oxide ceramic containing Si is either Si 3 N 4 or SiC.

【0031】また、この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品において、上記セラミックスに含むFe、又は
その化合物のサイズが10μm以下である。
Further, in the wear resistant component made of this low friction ceramic, the size of Fe or its compound contained in the ceramic is 10 μm or less.

【0032】また、この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品において、上記セラミックスに含むFe、又は
その化合物が、酸化物に換算して5〜25wt%含まれ
ているものである。
Further, in the wear resistant component made of this low friction ceramic, Fe or its compound contained in the above ceramic is contained in an amount of 5 to 25 wt% in terms of oxide.

【0033】また、この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品において、上記セラミックスの4点曲げ強度が
750MPa以上である。
Further, in the wear resistant component made of this low friction ceramic, the four-point bending strength of the ceramic is 750 MPa or more.

【0034】また、この低摩擦セラミックスから成る耐
摩耗部品において、ロッカーアームシート、カム、タペ
ット等のエンジン動弁系部品を作製したものである。
In addition, in this wear resistant part made of low friction ceramics, engine valve system parts such as rocker arm seats, cams and tappets are manufactured.

【0035】或いは、この発明は、窒化ケイ素セラミッ
クスを主成分とする原料粉末にFeの酸化物を加えてメ
タノール及びバインダと共に混合し、その混合物を造粒
処理を行なった原料を予備成形して中間成形体を作製
し、該中間成形体をCIPにより成形して成形体を作製
し、該成形体を脱脂後に窒素ガス雰囲気中で2000℃
まで加熱焼成して緻密な焼結体を作ることを特徴とする
低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品の製造方法に関
する。
Alternatively, according to the present invention, an oxide of Fe is added to a raw material powder containing silicon nitride ceramics as a main component, and the mixture is mixed with methanol and a binder, and the mixture is granulated to preform a raw material, which is then subjected to intermediate molding. A molded body is manufactured, the intermediate molded body is molded by CIP to form a molded body, and the molded body is degreased at 2000 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
The present invention relates to a method for manufacturing wear-resistant parts made of low-friction ceramics, which comprises heating and firing to form a dense sintered body.

【0036】[0036]

【作用】この発明による低摩擦セラミックス及びその製
造方法は、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この低摩擦セラミックスは、Fe−Oか
ら成る化合物が、これとは異なるセラミックスを母相と
して、その少なくとも表面に分散しているので、Fe−
Oから成る化合物及びこれと母相との界面は活性点とな
り、オイルとの吸着性にすぐれるため、その複合セラミ
ックスが低摩擦化となり、また、粒成長が抑制される結
果、高い強度を有するようになる。また、上記セラミッ
クスの母相がZrO2 等の酸化物セラミックスで構成し
た場合には、通常の大気中での焼成を可能にするが、セ
ラミックスの母相がSi3 4 、SiC等の非酸化物セ
ラミックスである場合には、窒素N2 雰囲気における焼
成時に、還元反応が起こるため、Fe−Siの化合物に
変化する。そこで、焼成後に酸素を含む雰囲気中即ち大
気中での加熱処理によって、少なくとも表面近傍のFe
−Siの化合物をオイルとの吸着性の良いFe−O酸化
物に転化させ、それによって低摩擦で且つ高い強度を有
する組織にするものである。
The low friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention are configured as described above and operate as follows. That is, in the low-friction ceramics, the compound consisting of Fe-O is dispersed at least on the surface of the ceramics, which is different from this, as the mother phase, so that Fe-
The compound consisting of O and the interface between it and the mother phase serve as active points and have excellent adsorptivity with oil, so that the composite ceramic has low friction, and grain growth is suppressed, resulting in high strength. Like Further, when the mother phase of the ceramic is made of oxide ceramics such as ZrO 2 , it is possible to perform firing in normal air, but the mother phase of the ceramic is non-oxidized such as Si 3 N 4 and SiC. In the case of physical ceramics, a reduction reaction occurs during firing in a nitrogen N 2 atmosphere, so that it changes to a Fe—Si compound. Therefore, by performing heat treatment in an atmosphere containing oxygen after firing, that is, in the atmosphere, at least Fe near the surface is heated.
The compound of -Si is converted into a Fe-O oxide having a good adsorption property to oil, thereby forming a structure having low friction and high strength.

【0037】また、この低摩擦セラミックスは、Fe
O,Fe2 3 ,Fe3 4 等のFeの酸化物を添加原
料としてセラミックスの母相中に所定量、即ち、5wt
%〜40wt%分散させることによって、オイルとの吸
着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持し
たセラミックスと鉄の化合物との複合セラミックス材を
得ることができる。
Further, this low friction ceramic is Fe
Fe oxide such as O, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 is added as a raw material in a predetermined amount in the mother phase of the ceramic, that is, 5 wt.
% To 40 wt% makes it possible to obtain a composite ceramic material of a ceramic and an iron compound, which has good adsorbability with oil and has a low friction coefficient and high strength.

【0038】更に、この発明による低摩擦セラミックス
から成る摺動部品は、窒化ケイ素セラミックスを母相と
して、Fe−Si化合物が分散しているので、潤滑油粘
度が低い状態においても低摩擦係数を示し、且つ耐摩耗
性に優れている。特に、鉄の酸化物を5〜40wt%添
加したSi3 4 摺動部品は上記特性が優れている。従
って、シリンダライナ、ピストンリング等のエンジンの
摺動部品を作製した場合に、エンジン性能を向上させる
ことができる。
Further, the sliding parts made of the low friction ceramics according to the present invention have a low friction coefficient even when the lubricating oil viscosity is low because the Fe-Si compound is dispersed with the silicon nitride ceramics as the mother phase. And has excellent wear resistance. In particular, the Si 3 N 4 sliding parts containing 5 to 40 wt% of iron oxide are excellent in the above characteristics. Therefore, when the sliding parts of the engine such as the cylinder liner and the piston ring are manufactured, the engine performance can be improved.

【0039】また、この発明による低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品は、Siを含む非酸化物セラミック
スを母相として、その中に、Fe、或いはその酸化物又
は珪化物の化合物のうち少なくとも1種以上が分散して
いるので、従来のSi3 4セラミックスに比較して、
150℃以上の高温域においても摩擦特性及び摩耗特性
を向上させることができ、しかも、従来のSi3 4
ラミックスと同等の機械的特性を有するものである。
The wear-resistant component made of the low-friction ceramic according to the present invention has a non-oxide ceramic containing Si as a mother phase, in which at least one of Fe, or an oxide or a silicide thereof is contained. Since the above is dispersed, compared to conventional Si 3 N 4 ceramics,
Even in a high temperature range of 150 ° C. or higher, the friction property and the wear property can be improved, and moreover, the mechanical property is equivalent to that of the conventional Si 3 N 4 ceramics.

【0040】[0040]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による低摩
擦セラミックス及びその製造方法の実施例を説明する。
まず、この発明による低摩擦セラミックス及びその製造
方法の一実施例を実施例1として説明する。 〔実施例1〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、まず、Si3 4 、Al2 3及びY2 3 を次の
比率で配合する。Si3 4 :Al2 3 :Y2 3
90:5:5の比率で配合する。この総量に対して3種
類のFeの酸化物即ちFeO,Fe2 3 ,Fe3 4
を10wt%加え、蒸留水、バインダと共に、ボールミ
ルにて約24時間混合して混合物を作った後、該混合物
をスプレードライヤによって造粒処理を行なって粒状物
を作った。
Embodiments of the low friction ceramics and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an embodiment of the low friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention will be described as a first embodiment. In the manufacturing method of Example 1 The low-friction ceramic, firstly, the Si 3 N 4, Al 2 O 3 and Y 2 O 3 is incorporated in the following ratios. Si 3 N 4 : Al 2 O 3 : Y 2 O 3 =
It is mixed in a ratio of 90: 5: 5. With respect to this total amount, three types of Fe oxides, namely FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4
Was mixed with distilled water and a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, and the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules.

【0041】次いで、造粒処理したこれらの粒状物を、
25×20×100mmの内寸とした金型内で予備成形
した後、予備成形体をCIPによって約2000kgf
/cm2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を脱脂した後に、これらの脱脂成形体を
9.3MPaのN2 雰囲気中で、最高温度1850℃ま
で加熱焼成して緻密な焼結体を多数得た。この状態の焼
結体を比較試験片に使用する。
Then, these granulated granules are
After preforming in a mold with internal dimensions of 25 × 20 × 100 mm, the preform is approximately 2000 kgf by CIP.
Various rectangular parallelepiped molded bodies were obtained by the pressure of / cm 2 .
After degreasing these shaped bodies, these degreased shaped bodies were heated and fired to a maximum temperature of 1850 ° C. in a N 2 atmosphere of 9.3 MPa to obtain many dense sintered bodies. The sintered body in this state is used as a comparative test piece.

【0042】次いで、これらの焼結体を大気中で、40
0℃、800℃、1000℃、1200℃の各温度でそ
れぞれ6時間保持することによって酸化させた。上記の
工程を経て作製したこれらの焼結体を、摺動試験を行な
うため、研削し、研磨して16×10×70mmの摺動
試験用テストピースとして種々の直方体摺動試験片を作
製した。これらの焼結体の摺動試験をするための相手側
の部材即ち相手側摺動試験片として、相対密度99%以
上の窒化ケイ素Si3 4 焼結体を作製し、この相手側
摺動試験片の端面を曲率半径45mmの球面としたピン
を作製した。
Next, these sintered bodies were subjected to 40
Oxidation was carried out by holding each temperature of 0 ° C., 800 ° C., 1000 ° C. and 1200 ° C. for 6 hours. These sintered bodies produced through the above steps were ground and polished to perform a sliding test, and various rectangular parallelepiped sliding test pieces were produced as sliding test pieces of 16 × 10 × 70 mm. . A silicon nitride Si 3 N 4 sintered body having a relative density of 99% or more was prepared as a mating member, that is, a mating sliding test piece for performing a sliding test on these sintered bodies. A pin was produced in which the end surface of the test piece was a spherical surface having a curvature radius of 45 mm.

【0043】そこで、直方体摺動試験片の1つの面に、
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し、荷重3.0kgf、温度150℃、摺動速度1.0
m/sの摺動試験条件で、それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に、潤滑油として、耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。上記のように、大気中におけ
る酸化温度を変えた時の摩擦係数の変化を図1に示す。
図1はこの低摩擦セラミックスの製造工程での大気中で
の処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。図1から分かるように、大気中における酸化温度
が、800℃付近から摩擦係数の低下する傾向が確認さ
れた。
Then, on one surface of the rectangular parallelepiped sliding test piece,
Set the pins of the mating sliding test piece so that they are almost vertical, load 3.0 kgf, temperature 150 ° C, sliding speed 1.0
The friction coefficient was measured under the sliding test condition of m / s. At the time of this sliding test, a synthetic oil having excellent heat resistance was used as a lubricating oil. FIG. 1 shows changes in the friction coefficient when the oxidation temperature in the atmosphere was changed as described above.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the friction coefficient and the processing temperature in the atmosphere in the manufacturing process of this low-friction ceramic. As can be seen from FIG. 1, it was confirmed that the oxidation temperature in the atmosphere tended to decrease the friction coefficient from around 800 ° C.

【0044】更に、大気中における酸化温度が1000
℃の直方体摺動試験片について、その中に存在する相の
同定をX線マイクロ分析法によって行ったところ、元の
Fe−SiがFe−Oから成る化合物に変化しているこ
とが分かった。また、この直方体摺動試験片、及び酸化
前の上記比較試験片について、150℃に加熱した後、
潤滑油をそれらの表面に1滴垂らし、その広がり即ち接
触角を観察したところ、酸化後の試料は元の材料に比較
して、潤滑油の広がりが大きく即ち接触角が小さく、こ
れは酸化物が元の化合物に比較して潤滑油との吸着性に
優れることに起因するものである。
Further, the oxidation temperature in the atmosphere is 1000
When a rectangular parallelepiped sliding test piece at ℃ was identified by X-ray microanalysis method, the phase existing therein was found to be changed from the original Fe-Si to a compound composed of Fe-O. Further, after heating the rectangular parallelepiped sliding test piece and the comparative test piece before oxidation to 150 ° C.,
When one drop of lubricating oil was dripped on their surface and the spread, that is, the contact angle was observed, the sample after oxidation had a larger spread, that is, a smaller contact angle, than the original material. Is superior to the original compound in the adsorptivity with the lubricating oil.

【0045】また、上記の製造方法で作製した大気中に
おける酸化温度が1000℃の直方体摺動試験片を切削
して4点曲げ強度試験片を多数作製し、JIS規格に準
じた強度測定を行ったところ、平均4点曲げ強度896
MPa、ワイブル係数18.3(試験片の本数は30本
である)と充分な強度を有していることが分かった。更
に、摺動試験片の荷重、速度、潤滑油の粘度をまとめた
パラメータを横軸にとり、各条件における摩擦係数を測
定した結果を、図2に示す。図2はこの低摩擦セラミッ
クスの鉄酸化物の添加量についての荷重、速度及び潤滑
油粘度のパラメータに対する摩擦係数の関係を示すグラ
フである。図2において、荷重をF、速度をV及び潤滑
油の粘度をηとすると、上記パラメータPは次のとおり
である。P=log(η×V/F)である。Pの単位は
次のとおりである。Pの単位は〔×10-6・(m2
S)・(m/S)/kgf〕である。図2から分かるよ
うに、酸化処理した直方体摺動試験片は、窒化したまま
の試験片に比較して、混合〜境界潤滑域での低摩擦化に
有効であることが分かる。
Further, a rectangular parallelepiped sliding test piece having an oxidation temperature of 1000 ° C. in the atmosphere produced by the above-mentioned manufacturing method was cut to prepare a large number of 4-point bending strength test pieces, and the strength was measured according to JIS standard. On average, 4-point bending strength 896
It was found that the sample had sufficient strength such as MPa and Weibull coefficient of 18.3 (the number of test pieces was 30). Further, FIG. 2 shows the results of measuring the friction coefficient under each condition, with the horizontal axis representing the parameters summarizing the load, speed, and viscosity of the lubricating oil of the sliding test piece. FIG. 2 is a graph showing the relationship of the friction coefficient with respect to the parameters of load, speed and lubricating oil viscosity with respect to the amount of iron oxide added to this low friction ceramic. In FIG. 2, when the load is F, the speed is V, and the viscosity of the lubricating oil is η, the parameter P is as follows. P = log (η × V / F). The unit of P is as follows. The unit of P is [× 10 -6 · (m 2 /
S) · (m / S) / kgf]. As can be seen from FIG. 2, the oxidation-treated rectangular parallelepiped sliding test piece is more effective in reducing friction in the mixed to boundary lubrication region than the as-nitrided test piece.

【0046】この発明による低摩擦セラミックス及びそ
の製造方法の別の実施例を実施例2として説明する。 〔実施例2〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、炭化ケイ素粉末、焼結助剤としてホウ素、及びFe
3 4 を10wt%配合する。それに2倍の蒸留水を加
えて、実施例1と同様に、混合して混合物を作った後、
該混合物をスプレードライヤによって造粒処理を行なっ
て粒状物を作った。次いで、実施例1と同様の条件によ
って焼結体を作製して試験片を作製した。この製造工程
での条件は、荷重は3.0kgfであり、酸化条件は大
気中で1000℃で6時間であった。それらの試験片の
摺動特性、強度を測定したところ、次のような結果を得
た。即ち、酸化処理した焼結体の試験片は、摩擦係数が
0.016であり、4点曲げ強度は482MPaであっ
た。これに対して、酸化処理しなかった焼結体の試験片
は、摩擦係数が0.021であり、4点曲げ強度は47
8MPaであった。炭化ケイ素系の焼結体は、窒化ケイ
素系の焼結体に比較して、強度に関してやや劣るが、炭
化ケイ素をマトリックス即ち母相とした場合にも、焼結
体を酸化することの効果が確認された。
Another embodiment of the low friction ceramics and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described as a second embodiment. Example 2 In this method for producing low-friction ceramics, silicon carbide powder, boron as a sintering aid, and Fe
10 wt% of 3 O 4 is blended. Double the amount of distilled water was added thereto, and the mixture was mixed in the same manner as in Example 1 to prepare a mixture.
The mixture was granulated with a spray dryer to form granules. Then, a sintered body was prepared under the same conditions as in Example 1 to prepare a test piece. In this manufacturing process, the load was 3.0 kgf and the oxidizing condition was 1000 ° C. in the air for 6 hours. When the sliding characteristics and strength of these test pieces were measured, the following results were obtained. That is, the test piece of the oxidized sintered body had a friction coefficient of 0.016 and a four-point bending strength of 482 MPa. On the other hand, the test piece of the sintered body which was not subjected to the oxidation treatment had a friction coefficient of 0.021 and a 4-point bending strength of 47.
It was 8 MPa. The silicon carbide-based sintered body is slightly inferior to the silicon nitride-based sintered body in terms of strength, but even when silicon carbide is used as the matrix, that is, the matrix phase, the effect of oxidizing the sintered body is high. confirmed.

【0047】次に、この発明による低摩擦セラミックス
の別の実施例を実施例3として説明する。 〔実施例3〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、Si3 4 、Al2 3 及びY2 3 を次の比率で
配合する。Si3 4 :Al2 3 :Y2 3 =90:
5:5の比率で配合する。この総量に対して3種類のF
eの酸化物即ちFeO,Fe2 3 ,Fe3 4 を25
wt%加え、蒸留水、バインダと共に、ボールミルにて
約24時間混合して混合物を作った後、該混合物をスプ
レードライヤによって造粒処理を行なって粒状物を作っ
た。
Next, another embodiment of the low friction ceramics according to the present invention will be described as a third embodiment. In the manufacturing method of Example 3 This low friction ceramics, Si 3 N 4, Al 2 O 3 and Y 2 O 3 is incorporated in the following ratios. Si 3 N 4: Al 2 O 3: Y 2 O 3 = 90:
Blend at a ratio of 5: 5. 3 types of F for this total amount
The oxide of e, namely FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 is 25
wt% was added, and the mixture was mixed with distilled water and a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, and then the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules.

【0048】次いで、造粒処理したこれらの粒状物を、
まず、25×20×100mmの内寸とした金型内で予
備成形した後、予備成形体をCIPによって約1000
kgf/cm2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に、これらの脱脂成
形体を9.3MPaのN2 雰囲気中で、最高温度180
0℃まで加熱焼成して多数の焼結体を得た。この状態で
の焼結体は、数10ミクロンのサイズの気孔がその表面
に点在している。
Then, the granulated particles are
First, after preforming in a mold with an inner size of 25 × 20 × 100 mm, the preform is approximately 1000 by CIP.
Various rectangular parallelepiped compacts were obtained by the pressure of kgf / cm 2 . After degreasing these molded bodies, the degreased molded bodies were subjected to a maximum temperature of 180 in a N 2 atmosphere of 9.3 MPa.
A large number of sintered bodies were obtained by heating and firing to 0 ° C. The sintered body in this state has pores with a size of several tens of microns scattered on its surface.

【0049】上記の工程を経て作製したこれらの焼結体
を、研削し、研磨して16×10×70mmの摺動試験
用テストピースとして直方体摺動試験片を作製した後、
リン酸カルシウムで表面をコーティングしたグラファイ
ト粉末即ち固体潤滑剤を上面に置いた。次いで、上記グ
ラファイト粉末を焼結体の気孔中に擦り込むために、焼
結体のプレートと同じ幅で曲率半径10mmのエッジ状
としたプレートをほぼ垂直になるようにセットし、50
0℃まで加熱した後、0.5m/sの速度で往復動させ
た。この処理によって焼結体の気孔中に上記グラファイ
トを擦り込むことができた。また、ここで用いた上記グ
ラファイトの固体潤滑剤は、500℃でも安定している
ことを確認した。
These sintered bodies produced through the above steps were ground and polished to produce a rectangular parallelepiped sliding test piece as a 16 × 10 × 70 mm sliding test piece.
A graphite powder surface coated with calcium phosphate, a solid lubricant, was placed on top. Then, in order to rub the graphite powder into the pores of the sintered body, an edge-shaped plate having the same width as the plate of the sintered body and a radius of curvature of 10 mm was set to be substantially vertical, and 50
After heating to 0 ° C., it was reciprocated at a speed of 0.5 m / s. By this treatment, the graphite could be rubbed into the pores of the sintered body. It was also confirmed that the graphite solid lubricant used here was stable even at 500 ° C.

【0050】上記工程で作製した試験片及び相手材とし
て、相対密度99%以上のSi3 4 焼結体を、その端
面を曲率半径45mmの球面としたピンを作製した。そ
のピンを用いて摺動試験を行なった結果を図3に示す。
図3はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量につ
いての荷重、速度及び潤滑油粘度のパラメータに対する
摩擦係数の関係を示すグラフである。図3では、荷重、
速度、潤滑油の粘度をまとめたパラメータを横軸にと
り、縦軸に各条件における摩擦係数の測定値をとってい
る。図3は図2と同様のグラフである。図3から分かる
ように、この発明による鉄酸化物を添加したSi3 4
の焼結体は、鉄酸化物を加えていない無添加のSi3
4 に比較すると、混合〜境界潤滑域での低摩擦化に有効
であり、また、固体潤滑剤を含まない材料に比べると、
境界潤滑域での低摩擦化に有利であることが確認でき
た。
As the test piece and the mating material produced in the above steps, a Si 3 N 4 sintered body having a relative density of 99% or more and a pin whose end face was a spherical surface having a radius of curvature of 45 mm was produced. The result of the sliding test using the pin is shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship of the friction coefficient with respect to the load, speed, and parameters of the lubricating oil viscosity with respect to the amount of iron oxide added to this low-friction ceramic. In FIG. 3, the load,
The horizontal axis is a parameter summarizing the speed and the viscosity of the lubricating oil, and the vertical axis is the measured value of the friction coefficient under each condition. FIG. 3 is a graph similar to FIG. As shown in FIG. 3, Si 3 N 4 containing iron oxide according to the present invention is added.
The sintered body of is Si 3 N without addition of iron oxide.
Compared to 4 , it is effective in lowering friction in the mixed to boundary lubrication region, and compared to materials that do not contain solid lubricant,
It was confirmed that it is advantageous for lowering friction in the boundary lubrication region.

【0051】更に、上記実施例3で使用した試験片から
切り出して4点曲げ強度試験片を作製した。その4点曲
げ強度試験片の強度を測定したところ、483MPaで
あった。
Further, a 4-point bending strength test piece was prepared by cutting out from the test piece used in Example 3 above. The strength of the four-point bending strength test piece was measured and found to be 483 MPa.

【0052】次に、この発明による低摩擦セラミックス
の他の実施例を実施例4として説明する。 〔実施例4〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、炭化ケイ素粉末、焼結助剤としてホウ素、及びFe
3 4 を25wt%配合する。それに2倍の蒸留水を加
えて、実施例3と同様に、混合して混合物を作った後、
該混合物をスプレードライヤによって造粒処理を行なっ
て粒状物を作った。次いで、実施例3と同様の条件によ
って焼結体を作製して試験片を作製した。それらの試験
片の摺動特性、強度を測定したところ、次のような結果
を得た。即ち、固体潤滑剤を擦り込んだ焼結体の試験片
は、境界潤滑域摩擦係数が0.18であり、4点曲げ強
度は362MPaであった。これに対して、固体潤滑剤
を擦り込んでいない焼結体の試験片は、境界潤滑域摩擦
係数が0.28であり、4点曲げ強度は345MPaで
あった。炭化ケイ素系の焼結体は、窒化ケイ素系の焼結
体に比較して、強度に関してやや劣るが、鉄酸化物の含
有と固体潤滑剤の擦り込みの複合効果があることが確認
された。 〔以下、この頁余白〕
Next, another embodiment of the low friction ceramics according to the present invention will be described as a fourth embodiment. [Example 4] In this method for producing low-friction ceramics, silicon carbide powder, boron as a sintering aid, and Fe
25 wt% of 3 O 4 is blended. After adding twice the amount of distilled water thereto and mixing in the same manner as in Example 3 to prepare a mixture,
The mixture was granulated with a spray dryer to form granules. Then, a sintered body was prepared under the same conditions as in Example 3 to prepare a test piece. When the sliding characteristics and strength of these test pieces were measured, the following results were obtained. That is, the test piece of the sintered body in which the solid lubricant was rubbed had a boundary lubrication region friction coefficient of 0.18 and a four-point bending strength of 362 MPa. On the other hand, in the test piece of the sintered body in which the solid lubricant was not rubbed in, the friction coefficient in the boundary lubrication region was 0.28, and the four-point bending strength was 345 MPa. It was confirmed that the silicon carbide-based sintered body had a composite effect of containing iron oxide and rubbing the solid lubricant, although it was slightly inferior in strength to the silicon nitride-based sintered body. [Hereafter, this page margin]

【0053】更に、この発明による低摩擦セラミックス
及びそお製造方法の更に他の実施例を実施例5として説
明する。 〔実施例5〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、実施例3における製造工程において、上記の脱脂成
形体の焼結後に1000℃で大気中で酸化した焼結体試
験片について、実施例3と同様に固体潤滑剤を、焼結体
の気孔中に擦り込んで摺動試験片を作製した。その摺動
試験片の摺動試験を行なったところ、混合潤滑域での摩
擦係数の低減が認められた。
Further, still another embodiment of the low friction ceramics and the method for manufacturing the same according to the present invention will be explained as a fifth embodiment. [Example 5] In this method for producing low-friction ceramics, in the production process in Example 3, a sintered body test piece that was oxidized in the atmosphere at 1000 ° C after the above-described degreased molded body was sintered was used. Similarly, a solid lubricant was rubbed into the pores of the sintered body to prepare a sliding test piece. When a sliding test was conducted on the sliding test piece, a reduction in the friction coefficient in the mixed lubrication range was confirmed.

【0054】次に、この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の別の実施例を実施例6として説明す
る。 〔実施例6〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、酸化物セラミックスとして、Y2 3 及び部分安定
化ジルコニアZrO2 の粉末に対して3種類の鉄酸化
物、即ち、FeO,Fe2 3 ,Fe3 4 を所定量加
え、蒸留水、バインダと共に、ボールミルにて約24時
間混合して混合物を作った後、該混合物をスプレードラ
イヤによって造粒処理を行なって粒状物を作った。この
時、Feの酸化物の添加量を種々に変更して種々の粒状
物を作った。
Next, another embodiment of the low friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention will be described as a sixth embodiment. [Embodiment 6] In this method for producing low-friction ceramics, as the oxide ceramics, three kinds of iron oxides, that is, FeO and Fe 2 O 3 are added to Y 2 O 3 and partially stabilized zirconia ZrO 2 powder. , Fe 3 O 4 were added in a predetermined amount and mixed with distilled water and a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, and then the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules. At this time, the amount of the Fe oxide added was changed variously to form various particles.

【0055】次いで、造粒処理したこれらの粒状物を、
25×20×100mmの内寸とした金型内で予備成形
した後、予備成形体をCIPによって約2000kgf
/cm2 の圧力によって直方体の種々の成形体を得た。
これらの成形体を大気雰囲気中で、最高温度1650℃
まで加熱焼成して緻密な種々の焼結体を得た。次いで、
これらの焼結体を、摺動試験を行なうため、研削し、研
磨して16×10×70mmの摺動試験用テストピース
として種々の直方体摺動試験片を作製した。これらの焼
結体の摺動試験をするための相手側の部材即ち相手側摺
動試験片として、チル鋳鉄によって相手側摺動試験片を
作製し、該相手側摺動試験片の端面を曲率半径45mm
の球面としたピンを作製した。
Next, these granulated materials were subjected to
After preforming in a mold with internal dimensions of 25 × 20 × 100 mm, the preform is approximately 2000 kgf by CIP.
Various rectangular parallelepiped molded bodies were obtained by the pressure of / cm 2 .
The maximum temperature of these molded products is 1650 ° C in the atmosphere.
The mixture was heated and fired to obtain various compact sintered bodies. Then
To perform a sliding test, these sintered bodies were ground and polished to prepare various rectangular parallelepiped sliding test pieces as sliding test pieces of 16 × 10 × 70 mm. As a counterpart member for performing a sliding test of these sintered bodies, that is, a counterpart sliding test piece, a counterpart sliding test piece was made of chill cast iron, and the end surface of the counterpart sliding test piece was curved. Radius 45 mm
A spherical pin was prepared.

【0056】そこで、直方体摺動試験片の1つの面に、
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し、荷重1.0kgf、温度150℃、摺動速度1.0
m/sの摺動試験条件で、それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に、潤滑油として、耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。各種の鉄酸化物(Fem n
即ちFeO,Fe2 3 ,Fe3 4 )の添加量を変え
た酸化物セラミックスの大気中における酸化温度を変え
た時の摩擦係数の変化の測定結果を図4に示す。図4は
この低摩擦セラミックスにおけるFem n の添加量に
対する摩擦係数の測定結果を示すグラフである。図4か
ら分かるように、ZrO2 への鉄酸化物を複合した材料
については、鉄酸化物の添加によって摩擦係数が低下す
ることが確認できる。鉄酸化物の添加量が10wt%〜
30wt%の範囲内では、摩擦係数μは約0.02〜
0.01と低くなり、それ以上の鉄酸化物の添加量で
は、摩擦係数μはやや上昇する傾向であることが認めら
れた。鉄酸化物の添加量を多く(30wt%以上)した
複合材では、組織観察によると、添加物相の凝集が起こ
り、それに伴って気孔が残存するようになり、それらの
気孔が摺動時に相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が
大きくなったものと推察される。また、図4で鉄酸化物
Fem n の添加量が0の点は従来のZrO2 を示す比
較例となる。
Then, on one surface of the rectangular parallelepiped sliding test piece,
Set the pins of the mating sliding test piece so that they are almost vertical, load 1.0 kgf, temperature 150 ° C, sliding speed 1.0
The friction coefficient was measured under the sliding test condition of m / s. At the time of this sliding test, a synthetic oil having excellent heat resistance was used as a lubricating oil. Various iron oxides (Fe m O n
That is, FIG. 4 shows the measurement results of the change in the friction coefficient when the oxidation temperature in the atmosphere of oxide ceramics in which the amounts of FeO, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 ) added were changed. FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient with respect to the addition amount of Fe m O n in this low friction ceramic. As can be seen from FIG. 4, it can be confirmed that the friction coefficient of the material in which iron oxide is mixed with ZrO 2 is lowered by the addition of iron oxide. Addition amount of iron oxide is 10wt% ~
In the range of 30 wt%, the friction coefficient μ is about 0.02
It was as low as 0.01, and it was confirmed that the friction coefficient μ tends to slightly increase when the amount of iron oxide added is more than that. In a composite material containing a large amount of iron oxide added (30 wt% or more), the microstructure observation shows that the additive phase aggregates, and pores remain with it, and these pores are mated when sliding. It is presumed that the friction resistance increased due to the meshing with the material. Further, in FIG. 4, the point where the addition amount of the iron oxide Fe m O n is 0 is a comparative example showing conventional ZrO 2 .

【0057】次に、上記のZrO2 の摺動試験片につい
て、その中に存在する相の同定をX線マイクロ分析法に
よって行なったところ、Fe−Oから成る化合物が存在
することが分かった。この化合物が潤滑油との吸着性に
優れると推察される。
Next, the ZrO 2 sliding test piece was subjected to X-ray microanalysis to identify the phases present therein, and it was found that a compound consisting of Fe—O was present. It is presumed that this compound has excellent adsorptivity with the lubricating oil.

【0058】更に、上記のZrO2 の摺動試験片につい
て、150℃に加熱した後に、潤滑油をその摺動試験片
の表面に1滴垂らして、その広がり即ち接触角を観察し
たところ、鉄酸化物を複合したZrO2 の摺動試験片は
無添加のZrO2 材料に比較して、潤滑油の広がりが大
きく即ち接触角が小さく、これは鉄酸化物の添加によっ
て潤滑油との吸着性が向上したものと考えられる。従っ
て、この実施例6によって得たZrO2 セラミックスに
対する鉄酸化物の複合によって摩擦係数の低下は、潤滑
油との吸着性の向上に起因するものと推察される。
Further, the above ZrO 2 sliding test piece was heated to 150 ° C., one drop of lubricating oil was dropped on the surface of the sliding test piece, and its spread, that is, the contact angle was observed. Compared with the ZrO 2 material without addition, the sliding test piece of ZrO 2 compounded with oxide has a larger spread of lubricating oil, that is, a smaller contact angle. Is considered to have improved. Therefore, it is presumed that the decrease in the friction coefficient due to the combination of the iron oxide with the ZrO 2 ceramics obtained in Example 6 is due to the improvement in the adsorptivity with the lubricating oil.

【0059】次に、上記のZrO2 の摺動試験片を切削
して4点曲げ用試験片を作製し、JIS規格に準じて強
度を測定したところ、図5に示すような結果を得た。図
5はこの低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に対す
る4点曲げ強度の平均を示すグラフである。図5から分
かるように、Fem n の添加量を増加させるに従っ
て、強度が低下する。そして、Fem n の添加量が3
0wt%までは、4点曲げ強度は十分な強度を有し、無
添加のZrO2 に比較して、強度は同等か、或いはそれ
以上の強度を有することが分かった。また、図5でFe
m n の添加量が0の点は従来のZrO2 を示す比較例
となる。
Next, the ZrO 2 sliding test piece was cut to prepare a four-point bending test piece, and its strength was measured according to JIS standards. The results shown in FIG. 5 were obtained. . FIG. 5 is a graph showing the average of four-point bending strength with respect to the amount of iron oxide added to this low-friction ceramic. As can be seen from FIG. 5, the strength decreases as the amount of Fe m O n added increases. And the addition amount of Fe m O n is 3
It was found that up to 0 wt%, the four-point bending strength had sufficient strength, and the strength was equivalent to or higher than that of ZrO 2 without addition. In addition, in FIG.
amount of m O n is is a comparative example showing a conventional ZrO 2 points 0.

【0060】次に、この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の更に別の実施例を実施例7として説
明する。 〔実施例7〕この低摩擦セラミックスの製造方法におい
て、酸化物セラミックスとして、酸化アルミニウムAl
2 3 を母相とし、その中に鉄酸化物、即ち、FeO,
Fe2 3 ,Fe3 4 を所定量加え、実施例6と同様
な製造工程によって複合セラミックスを作製し、その複
合セラミックスの摺動特性と4点曲げ強度とを測定した
ところ、次の結果を得た。即ち、Al2 3 に鉄酸化物
が無添加のものは、摩擦係数が0.06であり、4点曲
げ強度は420MPaであった。これに対して、Al2
3 に鉄酸化物を添加した複合セラミックスについて
は、鉄酸化物が10wt%では摩擦係数が0.035で
あり、4点曲げ強度は396MPaであり、鉄酸化物が
20wt%では摩擦係数が0.022であり、4点曲げ
強度は401MPaであり、鉄酸化物が30wt%では
摩擦係数が0.029であり、4点曲げ強度は356M
Paであり、更に、鉄酸化物が40wt%では摩擦係数
が0.021であり、4点曲げ強度は322MPaであ
った。即ち、Al2 3 に鉄酸化物を添加することによ
って、高い強度を確保でき、しかも、低い摩擦係数を得
ることができた。
Next, another embodiment of the low friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention will be described as a seventh embodiment. [Example 7] In this method for producing low-friction ceramics, aluminum oxide Al was used as the oxide ceramics.
2 O 3 as a mother phase, in which iron oxides, namely FeO,
Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 were added in predetermined amounts, a composite ceramic was produced by the same manufacturing process as in Example 6, and the sliding characteristics and 4-point bending strength of the composite ceramic were measured. Got That is, the one in which iron oxide was not added to Al 2 O 3 had a friction coefficient of 0.06 and a four-point bending strength of 420 MPa. On the other hand, Al 2
Regarding the composite ceramic in which iron oxide is added to O 3 , the friction coefficient is 0.035 when the iron oxide content is 10 wt%, the four-point bending strength is 396 MPa, and the friction coefficient is 0 when the iron oxide content is 20 wt%. 0.022, the 4-point bending strength is 401 MPa, the friction coefficient is 0.029 when the iron oxide is 30 wt%, and the 4-point bending strength is 356M.
Further, when the iron oxide content was 40 wt%, the friction coefficient was 0.021, and the four-point bending strength was 322 MPa. That is, by adding iron oxide to Al 2 O 3 , it was possible to secure high strength and obtain a low friction coefficient.

【0061】次に、この発明による低摩擦セラミックス
及びその製造方法の他の実施例を実施例8として説明す
る。 〔実施例8〕この低摩擦セラミックスにおいて、Siを
含む非酸化物セラミックスとしては、Si3 4 であ
り、この低摩擦セラミックスは、次のようにして作製す
ることができる。この低摩擦セラミックスの製造方法に
おいて、Si3 4 、Al2 3 及びY2 3 を次の比
率で配合する。Si3 4 :Al2 3 :Y2 3 =9
0:5:5の比率で配合する。この総量に対して粒径3
μm以下の3種類のFeの酸化物即ちFeO,Fe2
3 ,Fe3 4 を所定量加え、メタノール、バインダと
共に、ボールミルにて約24時間混合して混合物を作っ
た後、該混合物をスプレードライヤによって造粒処理を
行なって粒状物を作った。この時、鉄酸化物の種類を変
えて3種の粒状物を作った。
Next, another embodiment of the low friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention will be described as an eighth embodiment. [Embodiment 8] In this low-friction ceramic, the non-oxide ceramic containing Si is Si 3 N 4 , and this low-friction ceramic can be produced as follows. In this method for producing low friction ceramics, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 and Y 2 O 3 are mixed in the following ratios. Si 3 N 4 : Al 2 O 3 : Y 2 O 3 = 9
It is mixed in a ratio of 0: 5: 5. Particle size 3 for this total amount
Three types of Fe oxides of less than μm, namely FeO and Fe 2 O
A predetermined amount of 3 , Fe 3 O 4 was added, and the mixture was mixed with methanol and a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, and then the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules. At this time, the types of iron oxides were changed to make three types of granules.

【0062】次いで、造粒処理したこれらの粒状物を、
まず、25×20×100mmの内寸とした金型内で予
備成形した後、予備成形体をCIPによって約2000
kgf/cm2 の圧力によって直方体の種々の成形体を
得た。これらの成形体を脱脂した後に、これらの脱脂成
形体を9.3MPaのN2 雰囲気中で、1段保持温度、
最高保持温度等の焼成条件を変えたSi3 4 の焼結体
を焼成した。これらの焼成体の組織観察を行なった結
果、焼成温度を変えることによってSi3 4 の結晶粒
のサイズが異なることが分かった。
Then, these granulated granules were
First, after preforming in a mold having an inner size of 25 × 20 × 100 mm, the preforming body is approximately 2000 by CIP.
Various rectangular parallelepiped compacts were obtained by the pressure of kgf / cm 2 . After degreasing these molded bodies, these degreased molded bodies were held at a single stage holding temperature in a N 2 atmosphere of 9.3 MPa,
Sintered bodies of Si 3 N 4 with different firing conditions such as the maximum holding temperature were fired. As a result of observing the structure of these fired bodies, it was found that the size of the crystal grains of Si 3 N 4 was different by changing the firing temperature.

【0063】上記の工程を経て作製したこれらのSi3
4 焼結体を、摺動試験を行なうため、研削し、研磨し
て16×10×70mmの摺動試験用テストピースとし
て種々の直方体摺動試験片を作製した。そこで、Si3
4 の結晶組織内の最大結晶粒径と摩擦係数の関係を調
べるため、相手側の部材即ち相手側摺動試験片として、
相対密度99%以上のSi3 4 焼結体を作製し、この
相手側摺動試験片の端面を曲率半径45mmの球面とし
たφ8×23mmのピンを作製した。
These Si 3 produced through the above steps
In order to perform a sliding test, the N 4 sintered body was ground and polished to prepare various rectangular parallelepiped sliding test pieces as 16 × 10 × 70 mm test pieces for sliding test. So Si 3
In order to investigate the relationship between the maximum crystal grain size in the crystal structure of N 4 and the friction coefficient, as a mating member, that is, a mating sliding test piece,
A Si 3 N 4 sintered body having a relative density of 99% or more was produced, and a φ8 × 23 mm pin was produced in which the end surface of the mating sliding test piece was a spherical surface having a radius of curvature of 45 mm.

【0064】そこで、直方体摺動試験片の1つの面に、
相手側摺動試験片のピンをほぼ垂直となるようにセット
し、荷重1.0kgf、温度150℃、摺動速度1.0
m/sの摺動試験条件で、それらの摩擦係数を測定し
た。この摺動試験の時に、潤滑油として、耐熱性に優れ
る合成オイルを使用した。Si3 4 の試験結果を図6
に示す。図6はこの低摩擦セラミックスの最大結晶粒径
に対する摩擦係数の関係を示すグラフである。図6から
分かるように、最大結晶粒径が20μmを超えると、摩
擦係数が増加することが分かった。Si3 4 の摩擦形
態は、結晶粒の脱落によりことから判断して、結晶粒径
が大きいSi3 4 の場合、結晶粒の脱落が起こった部
分が大きな穴となり、これらの穴が相手材との噛み合い
を起こすため、摩擦係数を増加させると推測できた。ま
た、これらのSi3 4 と鉄酸化物との複合セラミック
スの組織観察の結果、最大結晶粒径を20μm以下とす
る焼成条件は、第1保持温度が1500℃〜1750℃
であり、また、最高保持温度が1750℃〜2000℃
であることが分かった。更に、Si3 4 の焼成温度を
1400℃以下又は2100℃以上とした場合には、緻
密な焼結体を得ることができなかった。
Then, on one surface of the rectangular parallelepiped sliding test piece,
Set the pins of the mating sliding test piece so that they are almost vertical, load 1.0 kgf, temperature 150 ° C, sliding speed 1.0
The friction coefficient was measured under the sliding test condition of m / s. At the time of this sliding test, a synthetic oil having excellent heat resistance was used as a lubricating oil. Fig. 6 shows the test results of Si 3 N 4 .
Shown in. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the friction coefficient and the maximum crystal grain size of this low friction ceramic. As can be seen from FIG. 6, it was found that the friction coefficient increases when the maximum crystal grain size exceeds 20 μm. Judging from the fact that the frictional morphology of Si 3 N 4 is due to the loss of crystal grains, in the case of Si 3 N 4 having a large crystal grain size, the part where the loss of crystal grains occurs becomes a large hole, and these holes are the counterparts. It could be estimated that the friction coefficient would be increased because of meshing with the material. In addition, as a result of observing the structure of the composite ceramics of Si 3 N 4 and iron oxide, the first holding temperature is 1500 ° C. to 1750 ° C. under the firing condition that the maximum grain size is 20 μm or less.
And the maximum holding temperature is 1750 ° C to 2000 ° C.
It turned out that Furthermore, when the firing temperature of Si 3 N 4 was set to 1400 ° C. or lower or 2100 ° C. or higher, a dense sintered body could not be obtained.

【0065】また、上記実施例8の製造方法で作製した
直方体摺動試験片を切削して3×4×40の4点曲げ強
度試験片を作製し、その強度を測定したところ、図7に
示すような結果を得た。図7はこの低摩擦セラミックス
についてFem n の添加量に対する4点曲げ強度の関
係を示すグラフである。図7から分かるように、Fem
n の添加量を増加させるに従って、強度が低下する。
そして、Fem n の添加量が10wt%〜20wt%
の4点曲げ強度試験片では、Fem n を添加しないS
3 4 に比較して、強度は同等か、或いはそれ以上の
強度を有することが分かった。また、図7でFem n
の添加量が0の点は従来のSi3 4 を示す比較例とな
る。
Further, a rectangular parallelepiped sliding test piece manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned Example 8 was cut to manufacture a 3 × 4 × 40 four-point bending strength test piece, and its strength was measured. The results shown are obtained. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the addition amount of Fe m O n and the 4-point bending strength of this low friction ceramic. As can be seen from FIG. 7, Fe m
According to increase the amount of O n, strength decreases.
Then, Fe m amount of O n is 10 wt% 20 wt%
S The 4-point flexural strength test pieces, without the addition of Fe m O n
It was found that the strength was equal to or higher than that of i 3 N 4 . Further, Fe m O n in FIG. 7
The point where the addition amount of is 0 is a comparative example showing conventional Si 3 N 4 .

【0066】また、Fem n の添加量が10wt%の
摺動試験片の組織を、SEM(Scanning Electron Micr
oscopy)で観察したところ、Fem n の添加量が10
wt%の摺動試験片では、鉄を含んだ部分はその大きさ
が10μm以下で固溶せず、Si3 4 結晶粒界中に均
一に鉄が分散した状態で存在していることが確認でき
た。また、この相についてX線マイクロ分析法を用いて
分析した結果を図8に示す。図8から分かるように、上
記の相はFe−Si化合物であることが分かった。Si
3 4 と鉄酸化物との複合セラミックスの組織内には気
孔はほぼ認められず、Si3 4 結晶粒子の成長が鉄の
酸化物の存在により抑制され、微細で且つ均一な結晶粒
子となったと推測された。このような組織は、グリフィ
スの関係式から考えて高強度化に有利と思われる。
Further, the structure of the sliding test piece in which the amount of Fe m O n added was 10 wt% was changed to SEM (Scanning Electron Micr
oscopy) showed that the addition amount of Fe m O n was 10
In the wt% sliding test piece, the iron-containing portion had a size of 10 μm or less, did not form a solid solution, and existed in a state in which iron was uniformly dispersed in the Si 3 N 4 grain boundaries. It could be confirmed. In addition, the results of analysis using X-ray microanalysis for this phase are shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, it was found that the above phase was a Fe—Si compound. Si
Almost no pores were observed in the structure of the composite ceramic of 3 N 4 and iron oxide, and the growth of Si 3 N 4 crystal particles was suppressed by the presence of iron oxide, resulting in fine and uniform crystal particles. It was speculated that Such a structure is considered to be advantageous for increasing the strength in view of the Griffith relational expression.

【0067】また、Fem n の添加量を更に増加させ
た摺動試験片については、図7に示すように、強度が低
下するが、これらを上記と同様に組織観察したところ、
Fem n の凝集が認められ、その凝集したところに気
孔が存在していた。即ち、摺動試験片に気孔が残存する
結果、それらの気孔が破壊の起点となるため、摺動試験
片の強度が低下したものと考えられる。
As to the sliding test piece in which the amount of Fe m O n added was further increased, as shown in FIG. 7, the strength was lowered.
Aggregation of Fe m O n was observed, and pores were present at the aggregation. That is, it is considered that as a result of the pores remaining in the sliding test piece, these pores serve as the starting points of the fracture, and the strength of the sliding test piece is reduced.

【0068】次に、上記実施例8と同様の製造方法によ
って、粒径3μm以下のFe3 4の代わりに、粒径
5,7,10,15及び20μmのFe3 4 を10w
t%をSi3 4 に添加して焼成し、Si3 4 と鉄酸
化物との複合セラミックスの焼結体試験片を作製した。
これらの焼結体試験片を上記実施例8と同様の方法で摩
擦係数と4点曲げ強度を測定したところ、次の結果を得
た。即ち、Fe3 4 の粒径5μmの焼結体の摩擦係数
は0.0080であり、4点曲げ強度は990MPaで
あった。Fe3 4 の粒径7μmの焼結体の摩擦係数は
0.0085であり、4点曲げ強度は977MPaであ
った。Fe3 4 の粒径10μmの焼結体の摩擦係数は
0.0092であり、4点曲げ強度は921MPaであ
った。Fe3 4 の粒径15μmの焼結体の摩擦係数は
0.016であり、4点曲げ強度は657MPaであっ
た。Fe3 4 の粒径20μmの焼結体の摩擦係数は
0.027であり、4点曲げ強度は421MPaであっ
た。このことから、Fe3 4の粒径が10μmを超え
る鉄酸化物を添加したSi3 4 は、摩擦係数が大きく
なり、強度が低下することが分かった。粒径が10μm
を超える鉄酸化物を添加した焼結体の組織を観察する
と、これらには酸化物の凝集が観られ、そこには気孔が
残存するため、相手材との噛み合いが生じることによる
摩擦係数の増加があり、それらの気孔が破壊の起点とな
り、強度の低下の原因になったと推測される。
Then, by the same manufacturing method as in Example 8, 10 w of Fe 3 O 4 having a particle size of 5, 7, 10, 15 and 20 μm was used instead of Fe 3 O 4 having a particle size of 3 μm or less.
The t% calcined by adding a Si 3 N 4, to produce a sintered body test piece of the composite ceramic the top of the Si 3 N 4 and the iron oxide.
When the coefficient of friction and the four-point bending strength of these sintered test pieces were measured by the same method as in Example 8, the following results were obtained. That is, the friction coefficient of the sintered body of Fe 3 O 4 having a particle size of 5 μm was 0.0080, and the four-point bending strength was 990 MPa. The friction coefficient of the sintered body of Fe 3 O 4 having a particle size of 7 μm was 0.0085, and the four-point bending strength was 977 MPa. The friction coefficient of the sintered body of Fe 3 O 4 having a particle size of 10 μm was 0.0092, and the four-point bending strength was 921 MPa. The friction coefficient of the sintered body of Fe 3 O 4 having a particle size of 15 μm was 0.016, and the four-point bending strength was 657 MPa. The friction coefficient of the sintered body of Fe 3 O 4 having a particle size of 20 μm was 0.027, and the four-point bending strength was 421 MPa. From this, it was found that Si 3 N 4 to which an iron oxide having a particle size of Fe 3 O 4 of more than 10 μm was added has a large friction coefficient and a reduced strength. Particle size is 10 μm
When observing the structure of the sintered body containing iron oxides exceeding 1.0, aggregates of oxides are observed in these, and pores remain in them, increasing the friction coefficient due to meshing with the mating material. It is speculated that these pores became the starting point of fracture and caused the strength to decrease.

【0069】次に、この発明による低摩擦セラミックス
から成る摺動部品及びその製造方法の実施例を実施例9
として説明する。 〔実施例9〕Si3 4 、Al2 3 、Y2 3 を9
0:5:5の配合比で混合し、該総重量に対して、粒径
3μm以下の鉄の酸化物FeO,Fe2 3 ,Fe3
4 を所定量加え、メタノール、バインダーと共に、ボー
ルミルにて約24時間混合して混合物を作った後、該混
合物をスプレードライヤにより造粒処理を行って粒状物
を作製した。該粒状物を原料として、25×20×10
0mmを内寸とした金型内で予備成形して予備成形体を
作製した後、該予備成形体をCIPにより約2000k
gf/cm2 のプレス圧で直方体の成形体を得た。成形
体を脱脂した後、9.3MPaの窒素ガスN2 雰囲気中
で、最高1850℃まで加熱焼成して緻密な焼結体とし
た。この焼結体を加工し、16×10×65mmの摺動
試験プレートとした。
[Embodiment 9] Next, an embodiment of a sliding component made of low-friction ceramics and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described.
As described below. [Example 9] Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and Y 2 O 3 were used as 9
The oxides of iron FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O having a particle diameter of 3 μm or less are mixed with the compounding ratio of 0: 5: 5.
4 was added in a predetermined amount and mixed with methanol and a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, and then the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules. 25 × 20 × 10 using the granular material as a raw material
After preforming in a mold having 0 mm as the inner size to prepare a preforming body, the preforming body is subjected to CIP to about 2000 k.
A rectangular parallelepiped compact was obtained with a pressing pressure of gf / cm 2 . After degreasing the compact, it was heated and fired up to 1850 ° C. in a nitrogen gas N 2 atmosphere of 9.3 MPa to obtain a dense sintered compact. This sintered body was processed into a slide test plate of 16 × 10 × 65 mm.

【0070】一方、摺動試験プレートの摺動試験の相手
材として、相対密度99%以上のSi3 4 焼結体を作
製した。相手材のSi3 4 焼結体の先端面を曲率半径
9mmの球面としたφ8×23mmのピンを用いた。直
方体形状のテストピースの1つの面にピンをほぼ垂直と
なるようにセットし、荷重1kgf、温度150℃及び
摺動速度0.1m/sという摺動試験条件で試験を行
い、摺動試験プレートの摩擦係数μを測定した。この
時、潤滑油として、各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性に
優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加え
たSi3 4 の摺動試験結果を図9に示す。比較例は鉄
酸化物の添加量が零の点である。図9から分かるよう
に、Si3 4 への鉄酸化物の添加量が10〜20wt
%の時に、摩擦係数μが最も低くなり、それ以上ではや
や上昇するが、添加量全域で添加の効果、即ち、摩擦係
数μの低減の効果が確認できた。
On the other hand, a Si 3 N 4 sintered body having a relative density of 99% or more was produced as a counterpart material for the sliding test of the sliding test plate. A φ8 × 23 mm pin was used in which the tip surface of the mating material Si 3 N 4 sintered body was a spherical surface having a curvature radius of 9 mm. A pin is set on one surface of a rectangular parallelepiped test piece so as to be almost vertical, and a test is performed under a sliding test condition of a load of 1 kgf, a temperature of 150 ° C. and a sliding speed of 0.1 m / s, and a sliding test plate. The friction coefficient μ of was measured. At this time, as the lubricating oil, a synthetic oil with various heat-resistant additives added with various lubricating oil additives was used. FIG. 9 shows the sliding test results of Si 3 N 4 containing the added amount of iron oxide. In the comparative example, the amount of iron oxide added is zero. As can be seen from FIG. 9, the amount of iron oxide added to Si 3 N 4 is 10 to 20 wt.
When it was%, the friction coefficient μ was the lowest, and when it was more than that, it slightly increased, but the effect of addition, that is, the effect of reducing the friction coefficient μ was confirmed over the entire addition amount range.

【0071】〔実施例10〕実施例9と同様の焼結体の
作製方法にて、Fe3 4 を20wt%添加して焼成し
た窒化ケイ素Si3 4 について、実施例9と同寸法の
プレート及びピンを作製した。また、酸化鉄を添加して
いない窒化ケイ素Si3 4 、鉄系金属材料についても
同様に、プレート及びピンを作製した。上記3種の材料
を種々組み合わせて摺動試験を行った。その時、荷重1
0kgf、摺動速度0.1m/s、温度200℃及び摺
動時間2時間とし、潤滑油には実施例9と同様のもの
と、それより粘度が低いものを用いた。表1に結果を示
す。なお、表中、Fe3 4 を20wt%添加して焼成
した窒化ケイ素を本発明品、酸化鉄を添加していない窒
化ケイ素を従来品、鉄系金属材料を鉄、実施例9と同粘
度の潤滑油を高、より低い粘度の潤滑油を低と示した。
Example 10 A silicon nitride Si 3 N 4 obtained by adding 20 wt% of Fe 3 O 4 and firing by the same method for producing a sintered body as in Example 9 had the same dimensions as in Example 9. Plates and pins were made. Further, for silicon nitride Si 3 N 4 to which iron oxide was not added, and an iron-based metal material, plates and pins were similarly prepared. A sliding test was conducted by combining various materials of the above three types. At that time, load 1
The lubricating oil used was 0 kgf, the sliding speed was 0.1 m / s, the temperature was 200 ° C., and the sliding time was 2 hours. The same lubricating oil as in Example 9 and a lubricating oil having a lower viscosity were used. The results are shown in Table 1. In the table, the silicon nitride obtained by adding 20 wt% of Fe 3 O 4 to the present invention is the product of the present invention, the silicon nitride containing no iron oxide is the conventional product, the iron-based metal material is iron, and the same viscosity as that of Example 9 is used. Of the lubricating oil of higher viscosity and lower viscosity of the lubricating oil of lower viscosity.

【表1】 [Table 1]

【0072】表1の摺動試験状態は、固体同士の接触が
頻繁に起こる境界潤滑といわれる状態である。表1か
ら、鉄の酸化物を添加した窒化ケイ素は、境界潤滑状態
において、鉄系金属材料及び従来の窒化ケイ素材料と比
較して、摩擦係数μが低く、また耐摩耗性に優れている
といえる。また、本発明品は、オイル粘度が低いため、
鉄系金属材料が焼付きを起こすような状態においても焼
付きを起こさず、また、従来品の窒化ケイ素に比べ低摩
擦係数で且つ低摩耗を示した。従って、従来品では潤滑
状態が厳しくなるため、低粘度オイルを使用できなかっ
た部位に本発明品を用いることにより、低粘度オイルの
使用が可能であることが確認できた。
The sliding test condition in Table 1 is a condition called boundary lubrication in which solids frequently come into contact with each other. It can be seen from Table 1 that silicon nitride added with an oxide of iron has a low friction coefficient μ and excellent wear resistance in the boundary lubrication state as compared with the iron-based metal material and the conventional silicon nitride material. I can say. Further, since the product of the present invention has a low oil viscosity,
It did not cause seizure even in the case where an iron-based metal material causes seizure, and exhibited a low coefficient of friction and low wear compared to conventional silicon nitride. Therefore, it was confirmed that the low-viscosity oil can be used by using the product of the present invention in a portion where the low-viscosity oil could not be used, because the lubrication state becomes severe in the conventional product.

【0073】〔実施例11〕実施例9と同様にして、F
3 4 を10wt%添加した窒化ケイ素(以下、開発
品即ち本発明品という)についてエンジン部品であるシ
リンダライナとピストンリングを作製した。また、鉄の
酸化物を添加しない窒化ケイ素(以下、従来品という)
についても同様のものを作製した。これらの部品をエン
ジン内に組み込み、ピストンリングとシリンダライナ間
の摩擦力を知るため、モータによりエンジンを回転させ
た時のモータ駆動力を測定した。その結果,本発明品の
組み合わせでは、従来品の組み合わせと比較して約25
%の駆動力が低下した。また、従来品のピストンリング
と本発明品のシリンダライナの組み合わせ、及び本発明
品のピストンリングと従来品のシリンダライナとの組み
合わせにおいても共に約15%駆動力が低下した。ま
た、本発明品の組み合わせのエンジンに低粘度のオイル
を用いてモータ駆動力を測定したところ、約40%低下
した。
[Embodiment 11] In the same manner as in Embodiment 9, F
A cylinder liner and a piston ring, which are engine parts, of silicon nitride (hereinafter, referred to as a developed product, which is a product of the present invention) added with 10 wt% of e 3 O 4 were manufactured. In addition, silicon nitride without adding iron oxide (hereinafter referred to as conventional product)
The same thing was also manufactured. In order to know the frictional force between the piston ring and the cylinder liner by incorporating these parts into the engine, the motor driving force when the engine was rotated by the motor was measured. As a result, with the combination of the present invention, about 25
% Driving force has decreased. Further, the driving force was reduced by about 15% both in the combination of the conventional piston ring and the cylinder liner of the present invention, and in the combination of the piston ring of the present invention and the conventional cylinder liner. Further, when the motor driving force was measured using low viscosity oil in the engine of the combination of the present invention, it was reduced by about 40%.

【0074】エンジン内のピストンリングとシリンダラ
イナ間の潤滑状態は、上死点と下死点は境界潤滑であ
り、その他の領域では固定接触がなく、摩擦力が潤滑油
粘度に支配される流体潤滑状態である。従って、本発明
品を用いたことにより、上死点と下死点との摩擦力が低
減し、また、低粘度オイルを用いたことにより、その他
の部分の摩擦力が低減したため、性能向上が現れたのだ
と思われる。
The lubrication state between the piston ring and the cylinder liner in the engine is boundary lubrication at the top dead center and the bottom dead center, there is no fixed contact in other regions, and the frictional force is dominated by the viscosity of the lubricating oil. It is in a lubricated state. Therefore, by using the product of the present invention, the frictional force between the top dead center and the bottom dead center is reduced, and by using the low-viscosity oil, the frictional force of other parts is reduced, so that the performance is improved. It seems that it has appeared.

【0075】〔実施例12〕実施例9で使用したテスピ
ースから3×4×40の4点曲げ強度試験用テストピー
スを切り出し、強度測定を行った。4点曲げ平均強度の
結果を図10に示す。図10から分かるように、鉄酸化
物を10〜20wt%添加した本発明品は、添加してい
ない通常のSi3 4 に比べても強度は同等か或いはそ
れ以上の強度を有していることが確認された。鉄酸化物
10wt%を添加した本発明品について組織をSEMで
観察した。これより、鉄を含んだ部分はその大きさが1
0μm以下で固溶せず、窒化ケイ素結晶粒界中に均一に
分散した状態で存在していることが分かる。この相につ
いて、X線マイクル分析法を用いて分析した結果を図1
1に示すが、この分析から、この相はFe−Si化合物
であることが分かった。組織内に気孔はほぼ認められ
ず、窒化ケイ素結晶粒子の成長が鉄の酸化物の存在によ
り抑制され、微細で且つ均一な結晶粒子となったと推測
された。こうした組織はグリフィスの関係強度が低下す
るが、組織観察したところ、鉄酸化物の凝集がみられ、
そこに気孔が残存する結果、これが破壊の起点となった
ためと推測された。
Example 12 From the test piece used in Example 9, a 3 × 4 × 40 test piece for 4-point bending strength test was cut out, and the strength was measured. The results of the 4-point bending average strength are shown in FIG. As can be seen from FIG. 10, the product of the present invention to which 10 to 20 wt% of iron oxide is added has the same strength as or higher than the normal Si 3 N 4 without addition. It was confirmed. The structure of the product of the present invention to which 10 wt% of iron oxide was added was observed by SEM. From this, the size of the part containing iron is 1
It can be seen that when it is 0 μm or less, it does not form a solid solution and exists in a state of being uniformly dispersed in the silicon nitride crystal grain boundaries. Figure 1 shows the results of an analysis of this phase using the X-ray microscopic analysis method.
As shown in Fig. 1, this analysis revealed that this phase was a Fe-Si compound. Porosity was hardly observed in the structure, and it was speculated that the growth of silicon nitride crystal grains was suppressed by the presence of iron oxide, resulting in fine and uniform crystal grains. In such a structure, the relation strength of Griffith decreases, but when the structure was observed, aggregation of iron oxide was observed,
It was speculated that this was the starting point of the destruction as a result of the remaining pores.

【0076】エンジンを構成するシリンダライナは、5
00MPa以上の強度が要求されるため、図9及び図1
0より鉄の酸化物の添加量は、摩擦係数μの低減効果の
現れる5wt%から強度500MPa以上であり、特
に、40wt%以下が好ましいと考えられる。また、ピ
ストンのリング溝に装着されるピストンリングは、80
0MPa以上の強度が要求されるため、図9及び図10
より鉄の酸化物の添加量は、摩擦係数μの低減効果の現
れる5wt%から強度800MPa以上であり、特に、
20wt%以下が好ましいと考えられる。
The number of cylinder liners constituting the engine is 5
Since a strength of 00 MPa or more is required, it is difficult to obtain the strength shown in FIGS.
From 0, the addition amount of iron oxide is 5 wt% to 500 MPa or more, in which the effect of reducing the friction coefficient μ appears, and it is considered that 40 wt% or less is particularly preferable. Also, the piston ring installed in the ring groove of the piston is 80
Since a strength of 0 MPa or more is required, the results shown in FIGS.
The amount of iron oxide added is from 5 wt% at which the effect of reducing the friction coefficient μ appears to a strength of 800 MPa or more.
It is considered that 20 wt% or less is preferable.

【0077】次に、この発明による低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品及びその製造方法の実施例を実施例
13として説明する。 〔実施例13〕Si3 4 、Al2 3 、Y2 3 を9
0:5:5の配合比で配合し、この総重量に対して、粒
径1μm以下の鉄の酸化物を所定量加え、メタノール、
バインダと共に、ボールミルにて約24時間混合して混
合物を作った後、該混合物をスプレードライヤーにより
造粒処理を行って粒状物を作製した。該粒状物を原料と
して、25×20×100mmを内寸とした金型内で予
備成形して予備成形体を作製した後、該予備成形体をC
IPにより約2000kgf/cm2 のプレス圧で直方
体の成形体を得た。成形体を脱脂した後、9.3MPa
のN2 雰囲気中で、最高2000℃まで加熱焼成して緻
密な焼結体を作製した。この焼結体を加工し、16×1
0×70mmの摺動試験片とした。
Next, an embodiment of a wear resistant part made of low friction ceramics and a method of manufacturing the same according to the present invention will be explained as a thirteenth embodiment. [Example 13] Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and Y 2 O 3 were used as 9 parts.
It was blended at a blending ratio of 0: 5: 5, and a predetermined amount of iron oxide having a particle diameter of 1 μm or less was added to this total weight, and methanol,
After mixing with a binder in a ball mill for about 24 hours to prepare a mixture, the mixture was granulated by a spray dryer to prepare granules. The granular material is used as a raw material to preform in a mold having an internal size of 25 × 20 × 100 mm to prepare a preformed body, and then the preformed body is subjected to C
A rectangular parallelepiped molded body was obtained by IP with a pressing pressure of about 2000 kgf / cm 2 . After degreasing the molded body, 9.3 MPa
In N 2 atmosphere, the material was heated and fired up to 2000 ° C. to produce a dense sintered body. This sintered body is processed into 16 × 1
A sliding test piece of 0 × 70 mm was prepared.

【0078】一方、摺動試験片の摺動試験の相手材とし
て、相対密度99%以上のSi3 4 焼結体を作製し
た。相手材の先端面を曲率半径9mmの球面とし、相手
材としてφ8×23mmのピンを用いた。直方体形状の
試験片の1つの面にピンをほぼ垂直となるようにセット
し、荷重1kgf、温度150℃及び摺動速度1m/s
の摺動条件で、摺動試験片の摩擦係数μを測定した。こ
の時、潤滑油として、各種潤滑油添加剤を加えた耐熱性
に優れる合成オイルを使用した。鉄酸化物の添加量を加
えたSi3 4 の摺動試験結果を図12に示す。図12
から分かるように、鉄酸化物の添加量が10〜20wt
%の時に摩擦係数μが最も低くなり、それ以上ではやや
上昇するが、鉄酸化物を添加した全域で添加の効果がみ
られる。この時、鉄酸化物の添加量が零の点が従来品で
あり比較例である。鉄酸化物の添加量を多くしたテスト
ピースの組織を観察すると、気孔が残っており、摺動時
には、相手材との噛み合いによって摩擦抵抗が大きくな
ったと推察される。
On the other hand, a Si 3 N 4 sintered body having a relative density of 99% or more was prepared as a counterpart material for the sliding test of the sliding test piece. The tip surface of the mating member was a spherical surface having a radius of curvature of 9 mm, and a pin of φ8 × 23 mm was used as the mating member. A pin is set on one surface of a rectangular parallelepiped test piece so as to be almost vertical, a load of 1 kgf, a temperature of 150 ° C., and a sliding speed of 1 m / s.
The friction coefficient μ of the sliding test piece was measured under the above sliding conditions. At this time, as the lubricating oil, a synthetic oil with various heat-resistant additives added with various lubricating oil additives was used. FIG. 12 shows the sliding test results of Si 3 N 4 with the addition amount of iron oxide. 12
As can be seen, the amount of iron oxide added is 10 to 20 wt.
%, The friction coefficient μ becomes the lowest, and when it is more than that, it slightly increases, but the effect of addition is observed in the entire area where iron oxide is added. At this time, the point where the added amount of iron oxide is zero is a conventional product and is a comparative example. When observing the structure of the test piece containing a large amount of iron oxide added, it is inferred that pores remained and the friction resistance increased due to meshing with the mating material during sliding.

【0079】〔実施例14〕次に、実施例13と同様の
摺動試験を潤滑油の温度を変えて行った。その結果、を
表2に示す。これより、測定した25℃〜200℃にお
いて鉄酸化物を10wt%添加したSi3 4 (本発明
品)は、添加しないSi3 4 (従来品)に比べて摩擦
係数μは低い値となった。また、この時、両者の摩耗量
を測定した結果、表3に示すように各温度域において鉄
酸化物を10wt%添加したSi3 4 は、添加しない
Si3 4 に比較して、プレート及びピンの摩耗量は小
さい値であった。
[Example 14] Next, a sliding test similar to that of Example 13 was conducted by changing the temperature of the lubricating oil. The results are shown in Table 2. As a result, the measured friction coefficient μ of Si 3 N 4 added with 10 wt% of iron oxide at 25 ° C. to 200 ° C. (invention product) is lower than that of Si 3 N 4 not added (conventional product). became. Also, at this time, as a result of measuring the amount of wear of both, as shown in Table 3, Si 3 N 4 with 10 wt% addition of iron oxide in each temperature range was compared to Si 3 N 4 without addition, And the amount of pin wear was small.

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【0080】〔実施例15〕次に、実施例13と同様の
摺動試験を潤滑油の粘度を変えて行った。その結果、表
4に示すように、潤滑油の粘度に関係なく、鉄酸化物の
添加量を10wt%のSi3 4 は、鉄酸化物を添加し
ないSi3 4 に比較して摩擦係数μは低い値となっ
た。また、潤滑油の粘度が下がるに従って、両者の摩擦
係数μの差は大きくなる傾向を示した。ここでは、潤滑
油粘度は10cst(センチストークス)と4cst
(センチストークス)の場合で試験した。
[Example 15] Next, a sliding test similar to that of Example 13 was conducted by changing the viscosity of the lubricating oil. As a result, as shown in Table 4, irrespective of the viscosity of the lubricating oil, Si 3 N 4 containing 10 wt% of iron oxide has a higher friction coefficient than Si 3 N 4 containing no iron oxide. μ became a low value. Further, as the viscosity of the lubricating oil decreased, the difference in the friction coefficient μ between the two tended to increase. Here, the lubricating oil viscosity is 10 cst (centistokes) and 4 cst
Tested in the case of (centistokes).

【表4】 [Table 4]

【0081】〔実施例16〕実施例13で使用したテス
トピースから3×4×40の4点曲げ強度試験用テスト
ピースを切り出し、それらの強度測定を行った。4点曲
げ平均強度MPaの結果を図13に示す。Si3 4
のFe酸化物の添加量が増えるに従い、4点曲げ平均強
度は低くなる傾向にある。しかし、Fe酸化物の添加量
10wt%までは、0wt%添加のSi3 4 (従来
品)に比べても強度は同等か或いはそれ以上であること
が確認された。Si3 4 へのFe酸化物の添加量が1
0wt%の本発明品について組織を観察すると、Feを
含んだ部分は固溶せず、分散した状態で存在しているこ
とが分かる。本発明品の組織中には気孔はほぼ認められ
ず、結晶粒子の成長がFeの酸化物によって抑制され、
微細で且つ均一となっていることが分かった。こうした
組織は、グリフィスの関係式から考えて高強度に有利と
思われる。一方、Si3 4 へのFe酸化物の添加量を
更に増やしていくと、強度が低下するが、それらの組織
をSEM(Scanning Electron Microscopy)観察したと
ころ、酸化物の凝集がみられ、そこに気孔が残存してお
り、それが破壊の起点となって強度が低下したものと考
えられる。
Example 16 From the test piece used in Example 13, 3 × 4 × 40 test pieces for 4-point bending strength test were cut out and their strengths were measured. The results of the 4-point bending average strength MPa are shown in FIG. The four-point bending average strength tends to decrease as the amount of Fe oxide added to Si 3 N 4 increases. However, it was confirmed that the strength was equal to or higher than that of Si 3 N 4 (conventional product) added with 0 wt% up to the addition amount of Fe oxide of 10 wt%. The amount of Fe oxide added to Si 3 N 4 is 1
When the structure of the 0 wt% product of the present invention is observed, it is found that the portion containing Fe does not form a solid solution but exists in a dispersed state. Almost no pores were observed in the structure of the product of the present invention, and the growth of crystal particles was suppressed by the oxide of Fe.
It was found to be fine and uniform. Such a structure is considered to be advantageous for high strength in view of the Griffith relational expression. On the other hand, when the amount of Fe oxide added to Si 3 N 4 is further increased, the strength decreases, but the SEM (Scanning Electron Microscopy) observation of those structures revealed that agglomeration of oxide was observed. It is considered that the pores remained in the steel, which acted as the starting point of the fracture and reduced the strength.

【0082】〔実施例17〕実施例13と同様の製造方
法によって、鉄酸化物を10wt%添加したSi34
(本発明品)と、比較材として鉄酸化物を添加していな
いSi3 4 (従来品)を用いて、ロッカーアームシー
ト及びタペットを作製した。これらの部品をシリンダヘ
ッド部を改良したリグ試験装置、及びディーゼルエンジ
ンにそれぞれ組み込み、摩耗量の比較を行った。
Example 17 By the same manufacturing method as in Example 13, Si 3 N 4 containing 10 wt% of iron oxide was added.
A rocker arm sheet and a tappet were produced using (the product of the present invention) and Si 3 N 4 (conventional product) to which iron oxide was not added as a comparative material. These parts were incorporated into a rig tester with an improved cylinder head and a diesel engine, respectively, and the amounts of wear were compared.

【0083】まず、リグ装置に組み込み油温80℃、1
500rpmの回転数で100時間の摩耗試験を行った
ロッカーアームシート及びカムの摩耗量を表5に示す。
ロッカーアームシート及びカムとも本発明品は従来品に
比べ摩耗量が40%少なくなった。また、オイルの温度
を150℃まで上昇させ、同様の試験を行った結果、摩
耗量は本発明品に比べ従来品は約3.5倍となった。
First, the oil temperature was set in the rig device at 80 ° C., and 1
Table 5 shows the wear amounts of the rocker arm seat and the cam, which were subjected to a wear test for 100 hours at a rotation speed of 500 rpm.
The amount of wear of the rocker arm seat and the cam of the present invention was 40% less than that of the conventional product. Further, as a result of conducting a similar test by raising the oil temperature to 150 ° C., the wear amount of the conventional product was about 3.5 times that of the product of the present invention.

【表5】 [Table 5]

【0084】次に、ディーゼルエンジンにタペットを組
み込み、3000rpmの回転数で500時間耐久試験
を行い、その時の摩耗量を測定した。その結果は、表6
に示す通りであり、本発明品は従来品に比べ、タペット
の摩耗量は40%低下した。また、プッシュロッドカム
の摩耗は測定限界以下であった。
Next, a tappet was installed in a diesel engine, a durability test was conducted for 500 hours at a rotation speed of 3000 rpm, and the amount of wear at that time was measured. The results are shown in Table 6.
As shown in FIG. 4, the wear amount of the tappet of the product of the present invention was reduced by 40% as compared with the conventional product. The wear of the push rod cam was below the measurement limit.

【表6】 更に、ロッカーアームシート及びタペットの材質とし
て、鉄酸化物の添加量を5〜40wt%の間で検討した
結果、鉄酸化物の添加量が25wt%を超えた場合に、
各部品の摩擦係数μ及び摩耗量が増加する傾向がみられ
た。また、鉄酸化物の添加量が30wt%を超えると、
各部品に割れ、クラックの発生が顕著になり、破損に至
る部品もあった。これは、鉄酸化物の添加量が増えるに
従い硬度、及び強度が低下するためと考える。従って、
ロッカーアームシートは、面圧が高い条件(50kgf
/cm2 以上)で使用する場合に、鉄酸化物の添加量は
25wt%以下(4点曲げ強度:750MPa以上)で
あると、4点曲げ強度:750MPa以上となり、望ま
しいことが分かった。
[Table 6] Further, as a material of the rocker arm sheet and the tappet, as a result of studying the addition amount of iron oxide between 5 and 40 wt%, when the addition amount of iron oxide exceeds 25 wt%,
The friction coefficient μ and wear amount of each part tended to increase. Further, when the addition amount of iron oxide exceeds 30 wt%,
Cracks and cracks were noticeable in each part, and some parts were damaged. It is considered that this is because the hardness and strength decrease as the amount of iron oxide added increases. Therefore,
The rocker arm seat has high surface pressure (50 kgf
/ When used in cm 2 or more), the amount of iron oxide is less 25 wt% (4-point bending strength: If it is 750MPa or higher), 4-point bending strength: be 750MPa or more, it has been found that desirable.

【0085】[0085]

【発明の効果】この発明による低摩擦セラミックス及び
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この発明は、Fe−Oから成
る化合物が、これとは異なるセラミックスを母相とし
て、その少なくとも表面に分散しているので、Fe−O
から成る化合物はオイルとの吸着性にすぐれるため、そ
の複合セラミックスが低摩擦化となり、高い強度を有す
るようになる。また、セラミックスの母相がZrO2
の酸化物セラミックスで構成した場合には、通常の大気
中での焼成でも上記の構成を得ることができる。また、
セラミックスの母相がSi3 4 、SiC等の非酸化物
セラミックスである場合には、窒素N2 雰囲気における
焼成時に、還元反応が起こるため、Fe−Siの化合物
に変化するので、焼成後に酸素を含む雰囲気中での加熱
によって、Fe−Siの化合物を少なくとも表面近傍を
Fe−Oに転化させ、上記の低摩擦で且つ高い強度を有
する組織にする。従って、この低摩擦セラミックスは、
従来のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し、し
かも低い摩擦係数にありながら強度は無添加のものと同
等であるか、或いはそれ以上の強度を有する。
The low-friction ceramics and the method for producing the same according to the present invention are configured as described above and have the following effects. That is, according to the present invention, since the compound consisting of Fe-O is dispersed in at least the surface of the ceramic, which is different from this, as the mother phase, Fe-O
Since the compound consisting of is excellent in the adsorptivity with oil, the composite ceramic has low friction and high strength. Further, when the mother phase of the ceramic is made of an oxide ceramic such as ZrO 2 , the above constitution can be obtained even by firing in the usual atmosphere. Also,
When the mother phase of the ceramic is a non-oxide ceramic such as Si 3 N 4 or SiC, a reduction reaction occurs during firing in a nitrogen N 2 atmosphere, so that the Fe-Si compound is converted to oxygen. By heating in an atmosphere containing Fe, the Fe—Si compound is converted to Fe—O at least in the vicinity of the surface, and the above-mentioned structure having low friction and high strength is formed. Therefore, this low friction ceramic
Compared with conventional ceramics, it has a low friction coefficient, and has a low friction coefficient and a strength equal to or higher than that of the additive-free one.

【0086】即ち、この低摩擦セラミックスは、Siを
含む非酸化物セラミックスを母相として、その中に、F
e−Oから成る化合物が分散しているので、潤滑油との
吸着性に優れるために低摩擦でありながら、高強度を有
している。
That is, this low-friction ceramic has a non-oxide ceramic containing Si as a mother phase, in which F
Since the compound composed of e-O is dispersed, it has high friction and low strength due to its excellent adsorptivity with the lubricating oil.

【0087】また、この低摩擦セラミックスは、Siを
含む非酸化物セラミックスの母相中にFeの化合物が分
散し且つ気孔中に固体潤滑剤が充填されているので、特
に、境界潤滑域において低摩擦であり、しかも高強度を
有している。
Further, in this low friction ceramic, since the Fe compound is dispersed in the matrix of the non-oxide ceramic containing Si and the solid lubricant is filled in the pores, the low friction ceramic is low especially in the boundary lubrication region. It is friction and has high strength.

【0088】また、この低摩擦セラミックスは、酸化物
セラミックスを母相として、その中に、Fe−Oから成
る化合物が分散しているので、潤滑油との吸着性に優れ
るために低摩擦になり、しかも高強度を有している。
Further, since the low-friction ceramic has an oxide ceramic as a mother phase and a compound consisting of Fe-O dispersed therein, it has a low friction because it is excellent in adsorbability with a lubricating oil. Moreover, it has high strength.

【0089】また、Si3 4 セラミックスを母相とし
て、その中に、Fe−Si化合物が分散しているので、
Si3 4 結晶粒子が微細で且つ均一となっているた
め、摺動時に相手材との噛み合いが少なく低摩擦を示
し、且つ高強度を示す。
Further, since the Si 3 N 4 ceramics is used as the mother phase and the Fe--Si compound is dispersed therein,
Since the Si 3 N 4 crystal particles are fine and uniform, they show little friction with the mating material during sliding and show low friction and high strength.

【0090】従って、この発明は、従来の窒化ケイ素等
のセラミックスに比較して低い摩擦係数を示し、しかも
気孔がほとんどなく、低い摩擦係数にありながら強度は
無添加のものと同等であるか、或いはそれ以上の強度を
有するセラミックスの複合材となり、エンジン部品等に
使用できる十分な強度を確保できる。また、この低摩擦
セラミックスは、FeO,Fe2 3 ,Fe3 4 等の
Feの酸化物を母相中に所定量、即ち、5wt%〜40
wt%添加させて分散させることによって、オイルとの
吸着性を良好にして低い摩擦係数で且つ高い強度を維持
したセラミックスと鉄酸化物との複合材を得ることがで
きる。
Therefore, the present invention has a low friction coefficient as compared with the conventional ceramics such as silicon nitride, has almost no pores, and has a low friction coefficient and a strength equal to that of the additive-free one. Alternatively, it becomes a composite material of ceramics having higher strength, and sufficient strength that can be used for engine parts and the like can be secured. In addition, this low-friction ceramic has a predetermined amount of Fe oxide such as FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4 in the mother phase, that is, 5 wt% to 40%.
By adding wt% and dispersing it, it is possible to obtain a composite material of ceramics and iron oxide which has good adsorbability with oil and has a low friction coefficient and high strength.

【0091】更に、この発明による低摩擦セラミックス
から成る摺動部品は、窒化ケイ素セラミックスを母相と
して、Fe−Si化合物が分散しているので、潤滑油粘
度が低い状態においても低摩擦係数を示し、且つ耐摩耗
性に優れている。従って、エンジン部品でも、シリンダ
ライナ又はピストンリングを作製するのに適しており、
特に、鉄の酸化物を5〜40wt%添加したSi3 4
摺動部品は、上記特性が優れている上に、シリンダライ
ナ又はピストンリングに必要な強度も確保できるので、
遮熱エンジンのような厳しい摺動条件下においても、十
分に使用可能であり、エンジン性能を向上させることが
できる。
Further, the sliding parts made of the low friction ceramics according to the present invention have a low friction coefficient even when the lubricating oil viscosity is low because the Fe-Si compound is dispersed with the silicon nitride ceramics as the mother phase. And has excellent wear resistance. Therefore, even engine parts are suitable for making cylinder liners or piston rings,
In particular, Si 3 N 4 containing 5 to 40 wt% of iron oxide
In addition to the above characteristics, sliding parts can also secure the strength required for a cylinder liner or piston ring.
Even under severe sliding conditions such as a heat shield engine, it can be sufficiently used and engine performance can be improved.

【0092】また、この発明による低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品は、Siを含む非酸化物セラミック
スを母相として、その中に、Fe、或いはその酸化物又
は珪化物の化合物のうち少なくとも1種以上が分散して
いるので、従来のSi3 4セラミックスに比較して、
150℃以上の高温域においても摩擦特性及び摩耗特性
を向上させることができ、しかも、従来のSi3 4
ラミックスと同等の機械的特性即ち強度を有するもので
ある。従って、この耐摩耗部品は、エンジン用動弁系部
品として、ロッカーアームシート、カム、タペット、プ
ッシュロッドカム等に適用して好ましいものであり、特
に、使用条件が厳しい遮熱エンジンの動弁系部品に使用
して好ましいものであり、潤滑油が高温になる場合、或
いはフリクションを低減させるために潤滑油の粘度を低
くした場合に、本耐摩耗部品は好ましい特性を示し、エ
ンジン性能を向上させることができる。
The wear-resistant component made of the low-friction ceramics according to the present invention has a non-oxide ceramic containing Si as a mother phase, in which at least one compound of Fe or its oxide or silicide is contained. Since the above is dispersed, compared to conventional Si 3 N 4 ceramics,
Even in a high temperature range of 150 ° C. or higher, the friction characteristics and the wear characteristics can be improved, and moreover, the mechanical characteristics, that is, the strength, are the same as those of the conventional Si 3 N 4 ceramics. Therefore, this wear-resistant component is preferably applied to a rocker arm seat, a cam, a tappet, a push rod cam, etc. as a valve operating system component for an engine, and in particular, a valve operating system for a heat-shielding engine under severe operating conditions. It is suitable for use in parts, and when the lubricating oil becomes hot, or when the viscosity of the lubricating oil is lowered to reduce friction, this wear resistant part exhibits favorable characteristics and improves engine performance. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この低摩擦セラミックスの製造工程での大気中
での処理温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the friction coefficient and the processing temperature in the atmosphere in the manufacturing process of this low-friction ceramics.

【図2】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
ついての荷重、速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship of the friction coefficient with respect to the parameters of load, speed and lubricating oil viscosity with respect to the amount of iron oxide added to this low friction ceramic.

【図3】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
ついての荷重、速度及び潤滑油粘度のパラメータに対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship of a friction coefficient with respect to parameters of load, speed and lubricating oil viscosity with respect to the amount of iron oxide added to the low friction ceramic.

【図4】この低摩擦セラミックスにおけるFem n
添加量に対する摩擦係数の測定結果を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient with respect to the addition amount of Fe m O n in this low friction ceramic.

【図5】この低摩擦セラミックスの鉄酸化物の添加量に
対する4点曲げ強度の平均を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the average of four-point bending strength with respect to the amount of iron oxide added to this low-friction ceramic.

【図6】この低摩擦セラミックスの最大結晶粒径に対す
る摩擦係数の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the friction coefficient and the maximum crystal grain size of this low-friction ceramic.

【図7】この低摩擦セラミックスについてFem n
添加量に対する4点曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing the relationship of 4-point bending strength with respect to the amount of Fe m O n added for this low-friction ceramic.

【図8】この低摩擦セラミックスのX線マイクロ分析法
を用いて分析した結果を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the results of analysis of this low-friction ceramic using an X-ray microanalysis method.

【図9】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックスに
おけるFem n の添加量に対する摩擦係数の測定結果
を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient with respect to the addition amount of Fe m O n in the low-friction ceramics that make up this sliding component.

【図10】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックス
における鉄酸化物の添加量に対する4点曲げ平均強度を
示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the four-point bending average strength with respect to the amount of iron oxide added in the low-friction ceramics for producing this sliding component.

【図11】この摺動部品を作製する低摩擦セラミックス
のX線マイクロ分析法を用いて分析した結果を示すグラ
フである。
FIG. 11 is a graph showing the results of analysis of the low-friction ceramics used to manufacture this sliding component using an X-ray microanalysis method.

【図12】この耐摩耗部品を作製する低摩擦セラミック
スにおけるFem n の添加量に対する摩擦係数の測定
結果を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the measurement results of the friction coefficient with respect to the amount of Fe m O n added in the low-friction ceramics for producing this wear-resistant component.

【図13】この耐摩耗部品を作製する低摩擦セラミック
スにおける鉄酸化物の添加量に対する4点曲げ平均強度
を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the 4-point bending average strength with respect to the amount of iron oxide added in the low-friction ceramics from which this wear resistant component is manufactured.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 敏章 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Sakaguchi 8 Tsutana, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Isuzu Ceramics Laboratory Co., Ltd.

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Fe−Oから成る化合物が、該化合物と
は異なるセラミックスを母相として、該母相の少なくと
も表面に分散していることを特徴とする低摩擦セラミッ
クス。
1. A low-friction ceramic in which a compound of Fe—O is dispersed in at least the surface of the mother phase with a ceramic different from the compound as the mother phase.
【請求項2】 前記セラミックスの母相が酸化物である
ことを特徴とする請求項1に記載の低摩擦セラミック
ス。
2. The low-friction ceramic according to claim 1, wherein a matrix phase of the ceramic is an oxide.
【請求項3】 酸化物セラミックスはZrO2 又はAl
2 3 であることを特徴とする請求項2に記載の低摩擦
セラミックス。
3. The oxide ceramic is ZrO 2 or Al.
The low-friction ceramic according to claim 2, which is 2 O 3 .
【請求項4】 前記Feの化合物のサイズは、10μm
以下であることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦セ
ラミックス。
4. The size of the Fe compound is 10 μm.
The low-friction ceramic according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記Feの化合物がFeO,Fe
2 3 ,Fe3 4 に換算して、5wt%以上含まれて
いることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦セラミッ
クス。
5. The Fe compound is FeO, Fe
The low-friction ceramic according to claim 1, which is contained in an amount of 5 wt% or more in terms of 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
【請求項6】 前記セラミックスの母相がSiを主成分
とするセラミックスであることを特徴とする請求項1に
記載の低摩擦セラミックス。
6. The low-friction ceramic according to claim 1, wherein the mother phase of the ceramic is a ceramic containing Si as a main component.
【請求項7】 前記Siを主成分とするセラミックス
は、Si3 4 、SiC及びその複合物のうちいずれか
であることを特徴とする請求項6に記載の低摩擦セラミ
ックス。
7. The low-friction ceramic according to claim 6, wherein the ceramic containing Si as a main component is any one of Si 3 N 4 , SiC and a composite thereof.
【請求項8】 前記Feの化合物のサイズは、10μm
以下であることを特徴とする請求項6に記載の低摩擦セ
ラミックス。
8. The size of the Fe compound is 10 μm.
The low friction ceramics according to claim 6, wherein:
【請求項9】 前記Feの化合物がFeO,Fe
2 3 ,Fe3 4 に換算して、5wt%以上含まれて
いることを特徴とする請求項6に記載の低摩擦セラミッ
クス。
9. The Fe compound is FeO, Fe
The low friction ceramics according to claim 6, wherein the content is 5 wt% or more in terms of 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
【請求項10】 Siを含む非酸化物セラミックスの母
相中にFeの化合物が分散し且つ気孔中に固体潤滑剤が
充填されていることを特徴とする請求項6に記載の低摩
擦セラミックス。
10. The low-friction ceramic according to claim 6, wherein the Fe compound is dispersed in the matrix of the non-oxide ceramic containing Si and the pores are filled with a solid lubricant.
【請求項11】 前記固体潤滑剤がグラファイト或いは
それをベースとする複合物であることを特徴とする請求
項10に記載の低摩擦セラミックス。
11. The low-friction ceramic according to claim 10, wherein the solid lubricant is graphite or a composite material based on it.
【請求項12】 Si3 4 セラミックスを母相とし、
その中にFe−Si化合物が分散していることを特徴と
する低摩擦セラミックス。
12. A matrix of Si 3 N 4 ceramics,
Fe-Si compound is dispersed in the low friction ceramics.
【請求項13】 前記Si3 4 の最大結晶粒子が20
μm以下であることを特徴とする請求項12に記載の低
摩擦セラミックス。
13. The maximum crystal grain of Si 3 N 4 is 20.
The low-friction ceramic according to claim 12, which has a thickness of not more than μm.
【請求項14】 前記Fe−Si化合物のサイズが10
μm以下であることを特徴とする請求項12に記載の低
摩擦セラミックス。
14. The size of the Fe—Si compound is 10
The low-friction ceramic according to claim 12, which has a thickness of not more than μm.
【請求項15】 Siを含む非酸化物セラミックス中に
Feの酸化物を加えて蒸留水及びバインダと共に混合
し、その混合物を造粒処理を行なった原料を成形して成
形体を作製し、該成形体を窒素雰囲気中で焼成して焼成
体を作り、次いで、該焼成体を大気中で加熱することに
よってFeの化合物の部分を酸化させることを特徴とす
る低摩擦セラミックスの製造方法。
15. A non-oxide ceramic containing Si is added with an oxide of Fe and mixed with distilled water and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material, thereby producing a compact. A method for producing a low-friction ceramic, which comprises firing a molded body in a nitrogen atmosphere to produce a fired body, and then heating the fired body in the atmosphere to oxidize a portion of a Fe compound.
【請求項16】 大気中での前記焼成体の加熱温度が8
00℃以上で行なわれることを特徴とする請求項15に
記載の低摩擦セラミックスの製造方法。
16. The heating temperature of the fired body in the atmosphere is 8
The method for producing a low-friction ceramic according to claim 15, wherein the method is performed at a temperature of 00 ° C or higher.
【請求項17】 Si3 4 セラミックス中にFeの酸
化物を加えてメタノール及びバインダと共に混合し、そ
の混合物を造粒処理を行なった原料を成形して成形体を
作製し、該成形体を脱脂後に窒素雰囲気中で1段保持温
度、次いで最高保持温度の焼成条件で焼成してSi3
4 焼成体を作ることを特徴とする低摩擦セラミックスの
製造方法。
17. An oxide of Fe is added to Si 3 N 4 ceramics, which is mixed with methanol and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material to produce a green body. After degreasing, the product is baked in a nitrogen atmosphere under a single-stage holding temperature and then under the maximum holding temperature firing conditions to produce Si 3 N 2.
4. A method for producing low-friction ceramics, which comprises producing a fired body.
【請求項18】 前記Feの酸化物の粒径が10μm以
下であることを特徴とする請求項17に記載の低摩擦セ
ラミックスの製造方法。
18. The method for producing a low-friction ceramic according to claim 17, wherein the particle diameter of the Fe oxide is 10 μm or less.
【請求項19】 前記焼成温度は1400℃〜2100
℃であることを特徴とする請求項17に記載の低摩擦セ
ラミックスの製造方法。
19. The firing temperature is 1400 ° C. to 2100.
18. The method for producing a low-friction ceramic according to claim 17, wherein the temperature is 0 ° C.
【請求項20】 前記焼成温度の前記1段保持温度は1
450℃〜1750℃であり、前記最高保持温度は17
50℃〜2000℃であることを特徴とする請求項17
に記載の低摩擦セラミックスの製造方法。
20. The first stage holding temperature of the firing temperature is 1
450 ° C to 1750 ° C, and the maximum holding temperature is 17
The temperature range is from 50 ° C to 2000 ° C.
The method for producing a low-friction ceramic according to 1.
【請求項21】 窒化ケイ素セラミックスを母相とし
て、Fe−Si化合物が分散していることを特徴とする
低摩擦セラミックスから成る摺動部品。
21. A sliding component made of low-friction ceramics, wherein Fe-Si compound is dispersed with silicon nitride ceramics as a mother phase.
【請求項22】 シリンダライナであることを特徴とす
る請求項21に記載の低摩擦セラミックスから成る摺動
部品。
22. The sliding component made of low friction ceramics according to claim 21, which is a cylinder liner.
【請求項23】 前記Fe−Si化合物がFeO,Fe
2 3 ,Fe3 4に換算して、5〜40wt%含まれ
ていることを特徴とする請求項21又は22に記載の低
摩擦セラミックスから成る摺動部品。
23. The Fe—Si compound is FeO, Fe.
The sliding component made of low friction ceramics according to claim 21 or 22, wherein the sliding component is contained in an amount of 5 to 40 wt% in terms of 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
【請求項24】 ピストンリングであることを特徴とす
る請求項21に記載の低摩擦セラミックスから成る摺動
部品。
24. The sliding component made of low friction ceramics according to claim 21, which is a piston ring.
【請求項25】 前記Fe−Si化合物がFeO,Fe
2 3 ,Fe3 4に換算して、5〜20wt%含まれ
ていることを特徴とする請求項21又は24に記載の低
摩擦セラミックスから成る摺動部品。
25. The Fe—Si compound is FeO, Fe.
The sliding component made of low friction ceramics according to claim 21 or 24, wherein the sliding component is contained in an amount of 5 to 20 wt% in terms of 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
【請求項26】 窒化ケイ素セラミックスを主成分とす
る原料粉末にFeの酸化物を加えてメタノール及びバイ
ンダと共に混合し、その混合物を造粒処理を行なった原
料を成形して成形体を作製し、該成形体を脱脂後に窒素
ガス雰囲気中で最高1850℃まで加熱焼成して緻密な
焼結体を作ることを特徴とする低摩擦セラミックスから
成る摺動部品の製造方法。
26. An oxide of Fe is added to a raw material powder containing silicon nitride ceramics as a main component, mixed with methanol and a binder, and the mixture is granulated to form a raw material to produce a compact, A method for producing a sliding component made of low-friction ceramics, characterized in that the compact is degreased and then heated and fired in a nitrogen gas atmosphere to a maximum temperature of 1850 ° C. to form a dense sintered body.
【請求項27】 Siを含む非酸化物セラミックスを母
相として、その中に、Fe、或いはその酸化物又は珪化
物の化合物のうち少なくとも1種以上が分散しているこ
とを特徴とする低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部
品。
27. Low friction, characterized in that a non-oxide ceramic containing Si is used as a matrix phase, and at least one kind of Fe or its oxide or silicide compound is dispersed therein. Wear resistant parts made of ceramics.
【請求項28】 上記Siを含む非酸化物セラミックス
がSi3 4 、SiCのいずれかであることを特徴とす
る請求項27に記載の低摩擦セラミックスから成る耐摩
耗部品。
28. The wear resistant component made of low friction ceramics according to claim 27, wherein the non-oxide ceramic containing Si is any one of Si 3 N 4 and SiC.
【請求項29】 上記セラミックスに含むFe、又はそ
の化合物のサイズが10μm以下であることを特徴とす
る請求項27に記載の低摩擦セラミックスから成る耐摩
耗部品。
29. The wear resistant component made of low friction ceramics according to claim 27, wherein the size of Fe or its compound contained in said ceramics is 10 μm or less.
【請求項30】 上記セラミックスに含むFe、又はそ
の化合物が、酸化物に換算して5〜25wt%含まれて
いることを特徴とする請求項27に記載の低摩擦セラミ
ックスから成る耐摩耗部品。
30. The wear resistant component made of low friction ceramics according to claim 27, wherein Fe or its compound contained in said ceramics is contained in an amount of 5 to 25 wt% in terms of oxide.
【請求項31】 上記セラミックスの4点曲げ強度が7
50MPa以上であることを特徴とする請求項27に記
載の低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品。
31. The 4-point bending strength of the ceramic is 7
The wear-resistant component made of the low-friction ceramic according to claim 27, which has a pressure of 50 MPa or more.
【請求項32】 ロッカーアームシート、カム、タペッ
ト等のエンジン動弁系部品であることを特徴とする請求
項27,28,29,30及び31のいずれかの項に記
載の低摩擦セラミックスから成る耐摩耗部品。
32. The low friction ceramics according to any one of claims 27, 28, 29, 30 and 31, which are engine valve system parts such as rocker arm seats, cams and tappets. Wear resistant parts.
【請求項33】 窒化ケイ素セラミックスを主成分とす
る原料粉末にFeの酸化物を加えてメタノール及びバイ
ンダと共に混合し、その混合物を造粒処理を行なった原
料を予備成形して中間成形体を作製し、該中間成形体を
CIPにより成形して成形体を作製し、該成形体を脱脂
後に窒素ガス雰囲気中で2000℃まで加熱焼成して緻
密な焼結体を作ることを特徴とする低摩擦セラミックス
から成る耐摩耗部品の製造方法。
33. An intermediate compact is produced by adding an oxide of Fe to a raw material powder containing silicon nitride ceramics as a main component, mixing the mixture with methanol and a binder, and preforming the raw material obtained by granulating the mixture. Then, the intermediate compact is molded by CIP to prepare a compact, and after degreasing, the compact is heated and fired to 2000 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to form a dense sintered compact. A method of manufacturing wear-resistant parts made of ceramics.
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CN108314455A (en) * 2018-03-29 2018-07-24 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 Silicon carbide ceramics and its preparation method and application

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