JPH07215760A - 低温焼成の低摩擦セラミックス - Google Patents

低温焼成の低摩擦セラミックス

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JPH07215760A
JPH07215760A JP6031839A JP3183994A JPH07215760A JP H07215760 A JPH07215760 A JP H07215760A JP 6031839 A JP6031839 A JP 6031839A JP 3183994 A JP3183994 A JP 3183994A JP H07215760 A JPH07215760 A JP H07215760A
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JP
Japan
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low
powder
fired
ceramics
iron oxide
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JP6031839A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuaki Unno
泰明 海野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP95101420A priority patent/EP0668253B1/en
Priority to DE69518447T priority patent/DE69518447T2/de
Priority to US08/383,114 priority patent/US5846644A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ジルコニアセラミックスの作製に当り、含有さ
せる諸原料の適切量を選択することにより強度や破壊靱
性値を高くするとともに低摩擦性を備えさせ、従来より
低い温度で焼成できるような低温焼成の低摩擦セラミッ
クスを提供すること。 【構成】セリア安定化ジルコニア/ランタン−β−アル
ミナ複合酸化物の原料粉に鉄の酸化物を添加した原材料
の混合粉を適当に成型し、この成型品を従来の焼成温度
よりも低い1400℃の温度で焼成する。得られるセラ
ミックスは、セリア安定化ジルコニア(48〜90wt
%)、α−アルミナ(3〜17wt%)、ランタン系β
−アルミナ(2〜5wt%)、鉄酸化物(5〜30wt
%)を含んだ複合焼成体である。 【効果】気孔率小、高強度、高破壊靱性値、低摩擦係数
のジルコニアセラミックスが低い温度で焼成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来の焼成温度よりも
低い温度で形成できる低摩擦係数を有するセラミックス
とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミナまたはアルミナ−ジルコニア中
でランタン−β−アルミナ(LBA)の柱状晶を発達さ
せることにより、強度および破壊靱性を向上させる試み
がなされ、特開昭63−139044号公報にそのセラ
ミックスの詳細と製法の詳細が記載されている。
【0003】上記のセラミックスよりも更に強度および
破壊靱性を向上せしめ、さらに熱安定性を向上せしめた
セラミックスを提供するため、セリア安定化ジルコニア
に着目し、これの曲げ強度を改善するとともに、破壊靱
性値を更に向上せしめた、セリア安定化ジルコニア/ラ
ンタン−β−アルミナ複合焼結体(CeO2 安定化Zr
2 /La23 −β−Al23 複合焼結体)が特開
平4−238861号公報に示されている。このセラミ
ックスは製造にあたって、セリア安定化ジルコニアとラ
ンタン−β−アルミナ(LBA)とを粉末の状態で混合
し、LBAを高温度にて焼結の途中で成長させる。そし
てこの成長体を焼結体中でウィスカ−と同様な効果を持
たせることにより破壊靱性値の高いセラミックスを得て
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の公開公報に示さ
れたジルコニアセラミックスの焼結体において、破壊靱
性値を高くするためにはLBAを充分に成長させる必要
があり、このため1600℃以上の高温度でセラミック
スを焼成することになり、時間を要するとともに費用が
嵩むという不都合が生じている。
【0005】一方、ジルコニアセラミックスは耐摩耗性
に優れることが知られているが、これを摺動部材として
使用する場合、耐摩耗性のみでなく、より低い摩擦係数
を備えたセラミックスが望まれている。
【0006】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的はジルコニアセラミックスの作製
に当り、含有させる諸原料の適切量を選択することによ
り強度や破壊靱性値を高くするとともに低摩擦性を備え
させ、従来より低い温度で焼成できるような低温焼成の
低摩擦セラミックスとその製造方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記のごとき課題を解決
するための手段として、本発明は、ZrO2 の中に鉄の
酸化物を添加させたセラミックスを基調とする。さらに
述べれば、セリア安定化ジルコニア/ランタン−β−ア
ルミナ複合酸化物の原料粉に鉄の酸化物を添加すると、
セラミックスの焼結性が向上することに着目し、これら
の原材料の混合粉を適当に成型し、この成型品を従来の
焼成温度よりも低い1400℃の温度で焼成する。得ら
れるセラミックスは、セリア安定化ジルコニア(CeO
2 安定化ZrO2 )と、α−アルミナ(α−Al2
3 )と、ランタン系β−アルミナ(La23 系β−A
23 )とを主成分として焼成する低温焼成の低摩擦
セラミックスにおいて、鉄の酸化物が5〜30wt%含
まれる低温焼成の低摩擦セラミックスと、セリア安定化
ジルコニア(CeO2 安定化ZrO2 )と、α−アルミ
ナ(α−Al23 )と、ランタン系β−アルミナ(L
23 系β−Al23 )とを主成分として焼成する
低温焼成の低摩擦セラミックスの製造方法において、C
eO2 安定化ZrO2 の粉末と、α−Al23 の粉末
と、La23 系β−Al23 の粉末と、鉄の酸化物
の粉末とを混練して成形の後、該成形品を1300℃乃
至1500℃の温度雰囲気中で焼成する低温焼成の低摩
擦セラミックスの製造方法が提供される。
【0008】
【作用】上記低温焼成の低摩擦セラミックスは、従来の
セリア安定化ジルコニア/ランタン−β−アルミナ複合
焼結体よりも低い焼結温度である1400℃で焼結でき
る。また該焼結体に含まれる鉄の酸化物は潤滑油の吸着
性に優れるため、良好な低摩擦係数を示す。
【0009】
【実施例】つぎに本発明を実施例より詳細に説明する。
まず、第1の実施例としてセリア安定化ジルコニア(C
eO2 安定化ZrO2)に対して15wt%のα−アル
ミナ(α−Al23 )、および5wt%のランタン系
β−アルミナ(La23 系β−Al23 )を加え、
CeO2 安定化ZrO2 /LBA複合酸化物の原料粉を
作製した。
【0010】これに、0wt%および10wt%の鉄の
酸化物を添加し、CIPにて成形を行った試料を130
0℃〜1600℃にて焼成して焼成体を作製した。そし
て、これらの焼成体につき、それぞれ気孔率、4点曲げ
強度および破壊靱性値を測定した。図1はこの測定の結
果を示す図表図であり、同図から鉄の酸化物を添加した
ものは、添加しないものに比して焼成温度がより低温度
のものは、気孔率が小さく、4点曲げ強度と破壊靱性値
は高くなることが解る。
【0011】また、図2は鉄酸化物が0wt%で160
0℃にて焼成のもの、図3は鉄酸化物が0wt%で14
00℃にて焼成のもの、図4は鉄酸化物が10wt%添
加で1400℃にて焼成したもののそれぞれの組織を示
したものであり、図2ではLBAはウィスカ−状に成長
しており、これが機械的特性を向上させるように思われ
るが、図3では焼成温度が1400℃と低いため、LB
Aがウィスカ−状に成長しておらず、また気孔も多く存
在していることが明瞭である。
【0012】これに対して図4に示す鉄の酸化物を添加
したものは、1400℃の低温焼成にも拘らずLBAが
ウィスカ−状に成長しており、気孔も小である。したが
って鉄の酸化物を添加したため、CeO2 安定化ZrO
2 /LBA複合酸化物の焼結性が向上し、焼結体の気孔
率、4点曲げ強度および破壊靱性値が向上した事と推察
される。
【0013】つぎに本発明の第2の実施例について説明
すると、前述の第1の実施例にて作製したCeO2 安定
化ZrO2 /LBA複合酸化物の原料粉に、0wt%か
ら40wt%の鉄の酸化物を添加し、CIPにて成形を
行ってそれぞれ試料を作り、これを1400℃にて焼成
した。
【0014】図5は上記の鉄酸化物の添加量を変えた各
試料の気孔率、4点曲げ強度および破壊靱性値を測定し
た結果を示す図表図で、同図から鉄の酸化物を5乃至3
0wt%添加したものは無添加のものに比し、それぞれ
の結果が優れていることが明らかである。
【0015】つぎに、前記の複合酸化物の原料粉に鉄の
酸化物を所定量添加し、1400℃にて焼成したものに
ついて、65×15×10mmのサイズに加工を行い、
摺動試験用プレ−トとした。このとき、65×15mm
の面を十点平均粗さRz0.4μm以下とし、一方、対
応させる相手材として鋳鉄材をφ8×25mmに、ま
た、その端面を曲率半径18mmに加工して摺動試験用
ピンとした。
【0016】そして、摺動試験として上記のプレ−ト上
にピンを垂直に立て、プレ−トを往復運動させる試験を
実施して摩擦係数を測定した。この場合、摺動条件を速
度0.262m/s、荷重1kgf、温度150℃と
し、合成油にて潤滑しながら行った。
【0017】図6は摺動試験における摩擦係数を示す曲
線図であり、同図より鉄の酸化物を5〜30wt%添加
した場合に摩擦係数が低下することが明らかである。こ
の事は、鉄の酸化物は潤滑油の吸着性が良好のため、プ
レ−ト表面に潤滑油の皮膜が作られ、これにより摩擦係
数が低下する事と思われる。
【0018】なお、鉄の酸化物の添加量を40wt%と
した場合は、試料中に気孔が増して表面に凹凸ができて
摩擦係数が上昇する事と推察される。
【0019】以上、本発明を上述した実施例によって説
明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が
可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排
除するものではない。
【0020】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
CeO2 安定化ZrO2 、α−Al23 、La23
系β−Al23 および鉄の酸化物とのそれぞれの適切
量を含有させたので、気孔率が低く、高強度で高い破壊
靱性値を備え低い摩擦係数のジルコニアセラミックス
を、従来より低い温度で焼成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例における各試料のデ−タを示す図
表図である。
【図2】第1の実施例における各試料の組織図である。
【図3】第1の実施例における各試料の組織図である。
【図4】第1の実施例における各試料の組織図である。
【図5】第2の実施例における各試料のデ−タを示す図
表図である。
【図6】第2の実施例における摺動試験のデ−タを示す
曲線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 10:08 10:16 40:02 70:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セリア安定化ジルコニア(CeO
    2 安定化ZrO2 )と、α−アルミナ(α−Al2
    3 )と、ランタン系β−アルミナ(La23 系β−A
    23 )とを主成分として焼成する低温焼成の低摩擦
    セラミックスにおいて、鉄の酸化物が5〜30wt%含
    まれることを特徴とする低温焼成の低摩擦セラミック
    ス。
  2. 【請求項2】セリア安定化ジルコニア(CeO2 安定化
    ZrO2 )と、α−アルミナ(α−Al23 )と、ラ
    ンタン系β−アルミナ(La23 系β−Al23
    とを主成分として焼成する低温焼成の低摩擦セラミック
    スの製造方法において、CeO2 安定化ZrO2 の粉末
    と、α−Al23 の粉末と、La23 系β−Al2
    3 の粉末と、鉄の酸化物の粉末とを混練して成形の
    後、該成形品を1300℃乃至1500℃の温度雰囲気
    中で焼成することを特徴とする低温焼成の低摩擦セラミ
    ックスの製造方法。
JP6031839A 1994-02-03 1994-02-03 低温焼成の低摩擦セラミックス Pending JPH07215760A (ja)

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JP6031839A JPH07215760A (ja) 1994-02-03 1994-02-03 低温焼成の低摩擦セラミックス
EP97100310A EP0776871A1 (en) 1994-02-03 1995-02-02 Low frictional composite material for sliding member
EP95101420A EP0668253B1 (en) 1994-02-03 1995-02-02 Low frictional composite material for sliding member
DE69518447T DE69518447T2 (de) 1994-02-03 1995-02-02 Verbundkörper mit geringem Reibungskoeffizienten für Gleitteil
US08/383,114 US5846644A (en) 1994-02-03 1995-02-03 Low friction engine cylinder and production method therefor

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110845231A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高压注浆成型制备石油钻井用陶瓷缸套的方法
CN115916921A (zh) * 2021-06-14 2023-04-04 第一稀元素化学工业株式会社 复合氧化物粉末、摩擦材料组合物及摩擦材料

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