JPH0680471A - 熱間摺動部材 - Google Patents
熱間摺動部材Info
- Publication number
- JPH0680471A JPH0680471A JP4228959A JP22895992A JPH0680471A JP H0680471 A JPH0680471 A JP H0680471A JP 4228959 A JP4228959 A JP 4228959A JP 22895992 A JP22895992 A JP 22895992A JP H0680471 A JPH0680471 A JP H0680471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- sliding member
- sliding
- si3n4
- hot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Lubricants (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 潤滑性に富むＢＮの特性を生かし、さらに高
押し付け圧下においても優れた摺動特性が維持可能な摺
動部材を得る。 【構成】 ガラスを２重量％以上含有し、残部が主とし
て六方晶窒化硼素及び窒化珪素からなる焼結体。ガラス
はＳｉ3 Ｎ4 と共にＢＮ間の結合材として作用し、これ
によってＢＮはＳｉ3 Ｎ4 に強固に固定され、高い押し
付け圧下においてもＢＮがＳｉ3 Ｎ4 のマトリクス中か
ら脱落しにくくなる。さらにガラス自身が熱間で軟化溶
融し、摺動面を滑らかにする。
押し付け圧下においても優れた摺動特性が維持可能な摺
動部材を得る。 【構成】 ガラスを２重量％以上含有し、残部が主とし
て六方晶窒化硼素及び窒化珪素からなる焼結体。ガラス
はＳｉ3 Ｎ4 と共にＢＮ間の結合材として作用し、これ
によってＢＮはＳｉ3 Ｎ4 に強固に固定され、高い押し
付け圧下においてもＢＮがＳｉ3 Ｎ4 のマトリクス中か
ら脱落しにくくなる。さらにガラス自身が熱間で軟化溶
融し、摺動面を滑らかにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、高温下で使用さ
れるベアリング材、タペット，ピストンリング、アペッ
クスシールその他の自動車用部材及び溶鋼処理の流量制
御用部材，鋳造用ストーク等の熱間摺動部材に関する。
れるベアリング材、タペット，ピストンリング、アペッ
クスシールその他の自動車用部材及び溶鋼処理の流量制
御用部材，鋳造用ストーク等の熱間摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】六方晶窒化硼素（以下ＢＮと記す）は、
耐熱衝撃性に優れ、常温から熱間まで使用可能な潤滑材
として広く知られており、ＢＮのこのような特性を利用
した摺動部材が従来より提案されている。
耐熱衝撃性に優れ、常温から熱間まで使用可能な潤滑材
として広く知られており、ＢＮのこのような特性を利用
した摺動部材が従来より提案されている。
【０００３】例えば特開昭５８−９５６６３号公報に
は、窒化珪素（以下Ｓｉ3 Ｎ4 と記す）をマトリックス
とし、これにＢＮを分散させた焼結体からなる摺動部材
が、また特開昭５９−１１１９８９号公報には、Ｓｉ3
Ｎ4 が含有された表面層を有するＢＮ焼結体からなる摺
動部材が記載されている。
は、窒化珪素（以下Ｓｉ3 Ｎ4 と記す）をマトリックス
とし、これにＢＮを分散させた焼結体からなる摺動部材
が、また特開昭５９−１１１９８９号公報には、Ｓｉ3
Ｎ4 が含有された表面層を有するＢＮ焼結体からなる摺
動部材が記載されている。
【０００４】Ｓｉ3 Ｎ4 は耐熱性、熱間強度、耐熱衝撃
性に優れているために熱間摺動部材として有用である。
これに常温から熱間まで潤滑特性に優れたＢＮを分散さ
せた焼結体は特に熱間で用いる摺動部材として有用であ
る。
性に優れているために熱間摺動部材として有用である。
これに常温から熱間まで潤滑特性に優れたＢＮを分散さ
せた焼結体は特に熱間で用いる摺動部材として有用であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討によれば、Ｓｉ3 Ｎ4 に単にＢＮを分散させ
た摺動部材は、ある程度の耐摩耗性の改善は期待できる
ものの、摺動条件によっては必ずしも充分な摺動特性は
得られない。特に押し付け圧が大きくなった場合には、
Ｓｉ3 Ｎ4 にＢＮを分散させた摺動部材からＢＮの脱落
が起こり、これによって摩擦係数や摩耗速度の増大とい
った摺動特性の悪化が見られる。
者等の検討によれば、Ｓｉ3 Ｎ4 に単にＢＮを分散させ
た摺動部材は、ある程度の耐摩耗性の改善は期待できる
ものの、摺動条件によっては必ずしも充分な摺動特性は
得られない。特に押し付け圧が大きくなった場合には、
Ｓｉ3 Ｎ4 にＢＮを分散させた摺動部材からＢＮの脱落
が起こり、これによって摩擦係数や摩耗速度の増大とい
った摺動特性の悪化が見られる。
【０００６】これはＳｉ3 Ｎ4 とＢＮとは焼結時に殆ど
反応しないためＢＮの保持力に劣るためと推察される。
反応しないためＢＮの保持力に劣るためと推察される。
【０００７】本発明において解決すべき課題は、潤滑性
に富むＢＮの特性を生かし、さらに高押し付け圧下にお
いても優れた摺動特性が維持可能な摺動部材を得ること
にある。
に富むＢＮの特性を生かし、さらに高押し付け圧下にお
いても優れた摺動特性が維持可能な摺動部材を得ること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討した結果、ガラスの添加が上記課
題を解決するのに有効であることを見出し、本発明を完
成させるに至ったものである。
決するために鋭意検討した結果、ガラスの添加が上記課
題を解決するのに有効であることを見出し、本発明を完
成させるに至ったものである。
【０００９】すなわち、本発明の熱間用摺動部材は、ガ
ラスを２重量％以上含有し、残部が主として六方晶窒化
硼素及び窒化珪素の焼結体からなることを特徴とする。
ラスを２重量％以上含有し、残部が主として六方晶窒化
硼素及び窒化珪素の焼結体からなることを特徴とする。
【００１０】本発明に使用するガラスは、特にその成分
については限定されることはないが、焼成中あるいは使
用中に分解、蒸発するものは好ましくない。好適に使用
可能なガラスとしては、硼珪酸ガラス、硼酸ガラス、ア
ルミノ珪酸塩ガラスなどが挙げられる。特にアルミノ珪
酸塩ガラスは、耐熱性、化学的安定性の点から望まし
い。
については限定されることはないが、焼成中あるいは使
用中に分解、蒸発するものは好ましくない。好適に使用
可能なガラスとしては、硼珪酸ガラス、硼酸ガラス、ア
ルミノ珪酸塩ガラスなどが挙げられる。特にアルミノ珪
酸塩ガラスは、耐熱性、化学的安定性の点から望まし
い。
【００１１】また、ガラスの特性としては特に軟化点が
重要で、添加するガラスは使用温度においてある程度軟
化あるいは溶融していることが摺動面の平滑性向上の為
には望ましい。但し、ミクロ的に見ると摺動面の温度は
局所的な摩擦により摩擦熱が発生するため周囲の雰囲気
温度よりも高くなるが、その温度を測定することは現在
のところ非常に困難である。
重要で、添加するガラスは使用温度においてある程度軟
化あるいは溶融していることが摺動面の平滑性向上の為
には望ましい。但し、ミクロ的に見ると摺動面の温度は
局所的な摩擦により摩擦熱が発生するため周囲の雰囲気
温度よりも高くなるが、その温度を測定することは現在
のところ非常に困難である。
【００１２】したがって、添加するガラスの軟化点を決
定するには、ある程度摺動部分の温度を予測し、さらに
実際にテストを行って決定することが望ましい。
定するには、ある程度摺動部分の温度を予測し、さらに
実際にテストを行って決定することが望ましい。
【００１３】ガラスの添加量としては、２重量％以上が
好適である。２重量％未満ではガラスを添加した効果が
充分に発揮されず、摺動特性は殆ど改善されない。添加
量の上限は特に規定されないが、過剰に添加すると熱間
での強度低下やＢＮの潤滑特性の阻害要因となる場合も
ある。なお、焼結体中のガラスの含有量は、予め既知の
混合割合のＳｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラスの混合粉末の粉末
Ｘ線回析のピークの高さから検量線を作成して分析を行
う。
好適である。２重量％未満ではガラスを添加した効果が
充分に発揮されず、摺動特性は殆ど改善されない。添加
量の上限は特に規定されないが、過剰に添加すると熱間
での強度低下やＢＮの潤滑特性の阻害要因となる場合も
ある。なお、焼結体中のガラスの含有量は、予め既知の
混合割合のＳｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラスの混合粉末の粉末
Ｘ線回析のピークの高さから検量線を作成して分析を行
う。
【００１４】ＢＮ及びＳｉ3 Ｎ4 の含有量については、
使用条件によって適宜決定することが望ましい。すなわ
ち、ＢＮの添加は摩擦係数の低下をもたらすが、強度お
よび硬度も低下するため、使用条件によってはＢＮの過
剰な添加が不適当な場合もある。
使用条件によって適宜決定することが望ましい。すなわ
ち、ＢＮの添加は摩擦係数の低下をもたらすが、強度お
よび硬度も低下するため、使用条件によってはＢＮの過
剰な添加が不適当な場合もある。
【００１５】ＢＮとしては比較的粒径の大きなもの（例
えば３μｍ以上）で鱗片状を呈しているものが潤滑性に
優れており特に好適である。また、Ｓｉ3 Ｎ4 は反応焼
結法、常圧焼結法、ホットプレス法等の既知の製造方法
によって製造可能である。
えば３μｍ以上）で鱗片状を呈しているものが潤滑性に
優れており特に好適である。また、Ｓｉ3 Ｎ4 は反応焼
結法、常圧焼結法、ホットプレス法等の既知の製造方法
によって製造可能である。
【００１６】なお、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）と呼ば
れるＳｉ3 Ｎ4 の固溶体についても本発明にいうＳｉ3
Ｎ4 に含まれる。さらに、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラス以
外の成分として炭素材（黒鉛、無定形カーボン）、酸化
物（Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 ）など、窒化物（Ａ
ｌＮ、ＴｉＮなど）、炭化物（ＳｉＣ、Ｂ4 Ｃなど）を
適宜添加することが可能である。
れるＳｉ3 Ｎ4 の固溶体についても本発明にいうＳｉ3
Ｎ4 に含まれる。さらに、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラス以
外の成分として炭素材（黒鉛、無定形カーボン）、酸化
物（Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 ）など、窒化物（Ａ
ｌＮ、ＴｉＮなど）、炭化物（ＳｉＣ、Ｂ4 Ｃなど）を
適宜添加することが可能である。
【００１７】
【作用】本発明において添加するガラスはＳｉ3 Ｎ4 と
共にＢＮ間の結合材として作用し、これによってＢＮは
Ｓｉ3 Ｎ4 に強固に固定され、高い押し付け圧下におい
てもＢＮがＳｉ3 Ｎ4 のマトリクス中から脱落しにくく
なる。
共にＢＮ間の結合材として作用し、これによってＢＮは
Ｓｉ3 Ｎ4 に強固に固定され、高い押し付け圧下におい
てもＢＮがＳｉ3 Ｎ4 のマトリクス中から脱落しにくく
なる。
【００１８】さらにガラスは、それ自身が熱間での摺動
特性の改善に寄与する。すなわち、添加したガラスは摺
動面の温度で軟化溶融し、摺動面を滑らかにする作用を
有するためである。この結果、ガラスの添加により本発
明の摺動部材は摩擦係数が低下し、摩擦量も少なくな
る。
特性の改善に寄与する。すなわち、添加したガラスは摺
動面の温度で軟化溶融し、摺動面を滑らかにする作用を
有するためである。この結果、ガラスの添加により本発
明の摺動部材は摩擦係数が低下し、摩擦量も少なくな
る。
【００１９】
【実施例】表１に示す化学組成を有する焼結体を次のよ
うな製法で製造した。
うな製法で製造した。
【００２０】焼成後の重量変化及びガラス含有量を考慮
して計算した所定量の金属Ｓｉ（平均粒径１０μｍ）、
ＢＮ（平均粒径５μｍ）、硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2 ＝４
０％、Ｂ2 Ｏ3 ＝３５％、Ｎａ2 Ｏ＝１０％、Ａｌ2 Ｏ
3 ＝６％、軟化点＝６００℃）、鱗片黒鉛（平均粒径２
０μｍ）にバインダとしてＰＶＢを５％添加し、アルコ
ール中で均一に混練、造粒したものを配合とした。
して計算した所定量の金属Ｓｉ（平均粒径１０μｍ）、
ＢＮ（平均粒径５μｍ）、硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2 ＝４
０％、Ｂ2 Ｏ3 ＝３５％、Ｎａ2 Ｏ＝１０％、Ａｌ2 Ｏ
3 ＝６％、軟化点＝６００℃）、鱗片黒鉛（平均粒径２
０μｍ）にバインダとしてＰＶＢを５％添加し、アルコ
ール中で均一に混練、造粒したものを配合とした。
【００２１】この配合物を５０×５０×１２ｍｍに１０
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ成形し、窒素雰囲気中
で昇温速度２０℃／ｈｒ、最高温度１４５０℃にて５時
間保持して焼成し、焼結体を得た。
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ成形し、窒素雰囲気中
で昇温速度２０℃／ｈｒ、最高温度１４５０℃にて５時
間保持して焼成し、焼結体を得た。
【００２２】焼結体の摺動特性をピンオンディスク法に
よって評価した。
よって評価した。
【００２３】焼結体を１０φ×５０ｍｍに加工してピン
とし、ディスクは直径１００ｍｍのＳＵＳ３０４とし
た。試験条件は次の通りである。
とし、ディスクは直径１００ｍｍのＳＵＳ３０４とし
た。試験条件は次の通りである。
【００２４】雰囲気：アルゴン 雰囲気温度：７００℃ 摺動速度：１０ｍ／ｍｉｎ 押し付け圧力：５ｋｇ／ｃｍ2 試験時間：１時間 評価は試験中における平均の摩擦係数、および試験終了
時の摩耗量を測定することによって行った。
時の摩耗量を測定することによって行った。
【００２５】
【表１】 試験の結果を表１に示す。この結果からガラス添加量が
本発明の範囲内でないＮＯ．１は本発明品であるＮＯ．
２〜７と比較して摩擦係数及び摩耗量が大きいことが明
らかである。
本発明の範囲内でないＮＯ．１は本発明品であるＮＯ．
２〜７と比較して摩擦係数及び摩耗量が大きいことが明
らかである。
【００２６】また、試験後の焼結体の摺動面をＳＥＭに
て観察したところ、比較例であるＮＯ．１は、所々ＢＮ
の脱落によって表面の凹凸が大きかったのに対して、本
発明のＮＯ．４はＢＮの脱落は全くなく、摺動面も非常
に滑らかであった。
て観察したところ、比較例であるＮＯ．１は、所々ＢＮ
の脱落によって表面の凹凸が大きかったのに対して、本
発明のＮＯ．４はＢＮの脱落は全くなく、摺動面も非常
に滑らかであった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
ができる。
【００２８】（１）高い押し付け圧力下においてもＢＮ
の脱落がない優れた摺動性を維持することができる。
の脱落がない優れた摺動性を維持することができる。
【００２９】（２）ガラスそのものの作用によって、特
に熱間における摩擦係数を低下させることができる。
に熱間における摩擦係数を低下させることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】なお、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）と呼ば
れるＳｉ3 Ｎ4 の固溶体についても本発明にいうＳｉ3
Ｎ4 に含まれる。さらに、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラス以
外の成分として炭素材（黒鉛、無定形カーボン）、酸化
物（Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 など）、窒化物（Ａ
ｌＮ、ＴｉＮなど）、炭化物（ＳｉＣ、Ｂ4 Ｃなど）を
適宜添加することが可能である。
れるＳｉ3 Ｎ4 の固溶体についても本発明にいうＳｉ3
Ｎ4 に含まれる。さらに、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＢＮ、ガラス以
外の成分として炭素材（黒鉛、無定形カーボン）、酸化
物（Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 など）、窒化物（Ａ
ｌＮ、ＴｉＮなど）、炭化物（ＳｉＣ、Ｂ4 Ｃなど）を
適宜添加することが可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】焼成後の重量変化及びガラス含有量を考慮
して計算した所定量の金属Ｓｉ（平均粒径１０μｍ）、
ＢＮ（平均粒径５μｍ）、硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2 ＝４
０％、Ｂ2 Ｏ3 ＝３５％、Ｎａ2 Ｏ＝１０％、Ａｌ2 Ｏ
3 ＝６％、軟化点＝６００℃）、鱗片黒鉛（平均粒径２
０μｍ）、アルミナ（平均粒径０．３μｍ）にバインダ
としてＰＶＢを５％添加し、アルコール中で均一に混
練、造粒したものを配合とした。
して計算した所定量の金属Ｓｉ（平均粒径１０μｍ）、
ＢＮ（平均粒径５μｍ）、硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2 ＝４
０％、Ｂ2 Ｏ3 ＝３５％、Ｎａ2 Ｏ＝１０％、Ａｌ2 Ｏ
3 ＝６％、軟化点＝６００℃）、鱗片黒鉛（平均粒径２
０μｍ）、アルミナ（平均粒径０．３μｍ）にバインダ
としてＰＶＢを５％添加し、アルコール中で均一に混
練、造粒したものを配合とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 103:00 Ｚ 9159−4Ｈ 125:28） Ｃ１０Ｎ 30:06 30:08 40:02 50:10
Claims (1)
- 【請求項１】 ガラスを２重量％以上含有し、残部が主
として六方晶窒化硼素及び窒化珪素の焼結体からなるこ
とを特徴とする熱間摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228959A JPH0680471A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 熱間摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228959A JPH0680471A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 熱間摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0680471A true JPH0680471A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=16884546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4228959A Pending JPH0680471A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 熱間摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19546238A1 (de) * | 1995-12-12 | 1997-06-19 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | Verfahren zur Herstellung von gesinterten Siliciumnitrid |
| US6667263B1 (en) * | 1998-11-19 | 2003-12-23 | Vesuvius Crucible Company | Composite material |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4228959A patent/JPH0680471A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19546238A1 (de) * | 1995-12-12 | 1997-06-19 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | Verfahren zur Herstellung von gesinterten Siliciumnitrid |
| US6667263B1 (en) * | 1998-11-19 | 2003-12-23 | Vesuvius Crucible Company | Composite material |
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