JPH0723260B2 - Method for producing glassy carbon material - Google Patents

Method for producing glassy carbon material

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JPH0723260B2
JPH0723260B2 JP62227115A JP22711587A JPH0723260B2 JP H0723260 B2 JPH0723260 B2 JP H0723260B2 JP 62227115 A JP62227115 A JP 62227115A JP 22711587 A JP22711587 A JP 22711587A JP H0723260 B2 JPH0723260 B2 JP H0723260B2
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ultrafine particles
glassy carbon
whiskers
carbon material
producing
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正信 若狭
通秀 山内
篤 石川
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Kao Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス状カーボン材料の製造方法に関する。こ
こで「ガラス状カーボン材料」とは、ガラス状カーボン
単体だけでなく、ガラス状カーボンを母材とする複合材
料を含むものとする。ガラス状カーボン材料は、耐摩耗
性が高く、摩擦係数が小さく、精密加工部品の素材とし
て優れている。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a glassy carbon material. Here, the "glassy carbon material" includes not only glassy carbon alone but also a composite material containing glassy carbon as a base material. The glassy carbon material has high wear resistance and a small friction coefficient, and is excellent as a material for precision processed parts.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、単体または補強材が混合された熱硬化性樹脂
を硬化させた後に、これを加熱して炭化焼成するガラス
状カーボン材料の製造方法において、 炭化焼成時に、800℃ないし1200℃で前処理し、その後
に不活性雰囲気中で1000気圧以上の静水圧を加えて1200
℃ないし1600℃で熱処理することにより、 摺接する相手材との摩擦抵抗が少なく、相手材を損傷さ
せず、自身の耐摩耗性および耐久性が優れたガラス状カ
ーボン材料を提供するものである。
The present invention is a method for producing a glassy carbon material in which a thermosetting resin in which a single substance or a reinforcing material is mixed is cured, and then heated and carbonized and baked. After processing, apply hydrostatic pressure of 1000 atm or more in an inert atmosphere to 1200
The present invention provides a glass-like carbon material that has a low frictional resistance with a mating material in sliding contact, does not damage the mating material, and has excellent wear resistance and durability by heat treatment at ℃ to 1600 ℃.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、磁性層を有するシートやフィルムの類、あるいは
紙を記録媒体に用いて記録再生を行うための種々の装置
が市販されている。これらの記録再生装置には、常時ま
たは一時的に記録媒体に相対して摺接する部品が多数含
まれている。この種の部品としては、フレキシブルディ
スクのヘッドスライダ、ハードディスクの浮上スライ
ダ、感熱式印刷ヘッド、磁気ヘッド等がある。これらの
部品は、耐久性に優れ、しかもその部品と相対的に摺接
する記録媒体を損傷させない特性が要求される。また、
これらの部品、特に磁気ヘッドでは、数ミクロンないし
数十ミクロンの超精密加工が必要であり、素材の精密加
工特性が要求される。
At present, various types of devices for recording / reproducing by using a sheet or film having a magnetic layer or paper as a recording medium are commercially available. These recording / reproducing devices include a large number of parts which are constantly or temporarily slidably in contact with the recording medium. Examples of this type of component include a flexible disk head slider, a hard disk flying slider, a thermal printing head, and a magnetic head. These parts are required to have characteristics of excellent durability and not damaging a recording medium which is in sliding contact with the parts. Also,
These parts, particularly the magnetic head, require ultra-precision processing of several microns to several tens of microns, and the precision processing characteristics of the material are required.

このような部品の材質として、二酸化ケイ素、アルミ
ナ、炭化ケイ素、硬質ガラス、アルミナ系セラミック、
フェライト、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム等
が一般に使用されている。しかし、これらの材料は精密
部品に適しているが、硬度が高く記録媒体との摺動性が
悪いため、記録媒体を損傷させる可能性がある。
Materials for such parts include silicon dioxide, alumina, silicon carbide, hard glass, alumina-based ceramics,
Ferrite, calcium titanate, barium titanate and the like are commonly used. However, although these materials are suitable for precision parts, they have high hardness and poor slidability with respect to the recording medium, and therefore may damage the recording medium.

また、極めて摺動性のよい材料として黒鉛材料が知られ
ているが、摩耗性が大きく、長期間にわたり安定した同
一形状に保持することが困難である。また、構成粒のた
めに十分な緻密さを得ることができず、精密部品として
の使用には適していない。
Further, a graphite material is known as a material having extremely good slidability, but it has a large abrasion property and it is difficult to maintain the same shape stably for a long period of time. In addition, because of the constituent grains, sufficient denseness cannot be obtained, which is not suitable for use as a precision part.

そこで本出願人は、上記欠点を解決するため種々検討を
行い、ガラス状カーボンが上記欠点を解決することを見
出して先に出願した。この出願は、特開昭59−84325号
公報、特開昭59−144019号公報として公開されている。
Therefore, the present applicant has conducted various studies in order to solve the above-mentioned drawbacks and found that glassy carbon solves the above-mentioned drawbacks, and filed an application first. This application is published as Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-84325 and 59-144019.

ガラス状カーボンは適度の減摩性をもつ材料であり、相
手材と摺動するときに、この相手材が損傷するまえにガ
ラス状カーボン自身が先に摩耗する性質をもつ。
Glassy carbon is a material having an appropriate antifriction property, and when it slides on a mating material, the glassy carbon itself has a property of being worn before the mating material is damaged.

本出願人は、特に摩耗性に優れたガラス状カーボンおよ
びガラス状カーボンをマトリックスとする複合材料の製
造方法について先に出願した。ガラス状カーボンの製造
方法については、特開昭59−169915号公報、特開昭60−
131816号公報、特開昭60−171208号公報、特開昭60−17
1209号公報、特開昭60−171210号公報および特開昭60−
1712011号公報として公開されている。また、複合材料
については、特願昭61−268444、特願昭61−300577に開
示した。
The present applicant has previously filed a method for producing glassy carbon having excellent wear properties and a composite material using glassy carbon as a matrix. For the production method of glassy carbon, see JP-A-59-169915 and JP-A-60-
131816, JP-A-60-171208, JP-A-60-17
1209, JP-A-60-171210 and JP-A-60-
It is published as the 1712011 publication. The composite materials are disclosed in Japanese Patent Application Nos. 61-268444 and 61-300577.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、さらに試験を行った結果、公知製法によるガラ
ス状カーボンでは相手材の表面の粗さや硬度により耐摩
耗性が不十分となる場合があることがわかった。
However, as a result of further tests, it was found that the glassy carbon produced by the known production method may have insufficient wear resistance due to the roughness and hardness of the surface of the mating material.

本発明は、摺接する相手材の表面に潤滑剤を塗布するこ
となく、また相手材の表面に保護膜を設けることなし
に、 相手材との摩擦抵抗が少なく、 相手材を損傷させず、 自身の耐摩耗性および耐久性が優れた摺接部品を製
造できる材料の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has a low frictional resistance with a mating material, does not damage the mating material, without applying a lubricant to the surface of the mating material in sliding contact and without providing a protective film on the surface of the mating material. It is an object of the present invention to provide a method for producing a material capable of producing a sliding contact component having excellent wear resistance and durability.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のガラス状カーボン材料の製造方法は、熱硬化性
樹脂を主成分とする樹脂材料を硬化させる硬化工程と、
この工程により得られた樹脂材料を加熱して炭化させる
炭化焼成工程とを含むガラス状カーボン材料の製造方法
において、上記炭化焼成工程は、800℃ないし1200℃で
熱処理する前処理工程と、この工程の後に、不活性雰囲
気中で1000気圧以上の静水圧を加えて1200℃ないし1600
℃で熱処理する加圧熱処理工程とを含むことを特徴とす
る。
The method for producing a glassy carbon material of the present invention comprises a curing step of curing a resin material containing a thermosetting resin as a main component,
In the method for producing a glassy carbon material, which comprises a carbonization and firing step of heating and carbonizing the resin material obtained by this step, the carbonization and firing step is a pretreatment step of heat treatment at 800 ° C to 1200 ° C, and this step After that, apply hydrostatic pressure of 1000 atm or more in an inert atmosphere to 1200 ℃ to 1600
And a pressure heat treatment step of heat treatment at ° C.

先願との相違の主要点は炭化焼成時の温度であり、特
に、前処理工程の処理温度が高いことである。
The main difference from the previous application is the temperature during carbonization and firing, and in particular, the processing temperature of the pretreatment step is high.

樹脂材料は、熱硬化性樹脂単体でもよく、硬化前駆体に
超微粒子またはウィスカをフィラーとして混合したもの
でもよい。フィラーを混合した場合には、加圧熱処理工
程における処理温度を1200℃ないし1500℃とすることが
望ましい。超微粒子としては、平均粒径が1μm以下の
金属酸化物超微粒子、金属窒化物超微粒子、金属炭化物
超微粒子または金属ホウ化物超微粒子から選ばれる一種
以上の超微粒子を用いる。特に、アルミナ超微粒子、酸
化ケイ素超微粒子、酸化チタン超微粒子、炭化ケイ素超
微粒子、炭化チタン超微粒子、窒化ケイ素超微粒子およ
びホウ化チタン超微粒子から選ばれた一種以上の超微粒
子を用いることが望ましい。また、ウィスカとしては、
炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカおよび黒鉛ウ
ィスカから選ばれる一種以上のウィスカを用いる。
The resin material may be a thermosetting resin alone, or may be a mixture of a curing precursor with ultrafine particles or whiskers as a filler. When the filler is mixed, the treatment temperature in the pressure heat treatment step is preferably 1200 ° C to 1500 ° C. As the ultrafine particles, one or more kinds of ultrafine particles selected from metal oxide ultrafine particles, metal nitride ultrafine particles, metal carbide ultrafine particles and metal boride ultrafine particles having an average particle diameter of 1 μm or less are used. In particular, it is desirable to use one or more ultrafine particles selected from alumina ultrafine particles, silicon oxide ultrafine particles, titanium oxide ultrafine particles, silicon carbide ultrafine particles, titanium carbide ultrafine particles, silicon nitride ultrafine particles, and titanium boride ultrafine particles. . Also, as a whisker,
One or more whiskers selected from silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers and graphite whiskers are used.

圧力を加える方法としては、密閉された容器内に外部か
ら油圧その他の機械的力を加えて、処理中の材料に直接
または間接に圧力を加える方法を用いる。この方法によ
り、密閉された容器内の気体の圧力を1000気圧以上に高
めることができ、この気体の圧力を利用して内部の試料
に等方的な圧力を加えることができる。この方法とし
て、特にHIP(熱間静水圧加圧法)処理が好ましい。HIP
処理は、被処理体に高温下で不活性気体の圧力を作用さ
せる処理方法である。
As a method of applying pressure, a method of applying a hydraulic pressure or other mechanical force from the outside into a closed container to directly or indirectly apply pressure to the material being processed is used. By this method, the pressure of the gas in the closed container can be increased to 1000 atm or higher, and the pressure of this gas can be used to apply an isotropic pressure to the sample inside. As this method, HIP (hot isostatic pressing) treatment is particularly preferable. HIP
The treatment is a treatment method in which the pressure of the inert gas is applied to the object to be treated at high temperature.

加圧熱処理工程を行うことにより、 焼成時にボイドが発生することを防止し、 ガラス状カーボン中に存在する微小な気孔を小さく
し、緻密なガラス状カーボン材料の製造を可能とし、耐
摩耗性を向上させる ことができる。また、フィラーを混合した場合には、加
圧熱処理工程によりフィラーとマトリックスとの間の結
合強度を高めることができる。
By carrying out the pressure heat treatment step, it is possible to prevent the occurrence of voids during firing, to reduce the minute pores present in the glassy carbon, and to enable the production of a dense glassy carbon material and to improve wear resistance. Can be improved. In addition, when the filler is mixed, the bond strength between the filler and the matrix can be increased by the heat treatment under pressure.

前処理工程における温度は800℃ないし1200℃が必要で
あるが、1000℃ないし1200℃であることが望ましい。12
00℃を越えると、その後の加圧熱処理工程の効果が得ら
れない。また、800℃以下の場合にも、加圧熱処理工程
において所期の効果が得られない。
The temperature in the pretreatment process needs to be 800 ° C to 1200 ° C, but is preferably 1000 ° C to 1200 ° C. 12
If it exceeds 00 ° C, the effect of the subsequent pressure heat treatment step cannot be obtained. Further, even when the temperature is 800 ° C. or lower, the desired effect cannot be obtained in the pressure heat treatment step.

加圧熱処理工程における温度は、樹脂材料が熱硬化性樹
脂単体の場合には1200℃ないし1600℃であり、フィラー
を含む場合には1200℃ないし1500℃であるが、どちらの
場合でも、1400℃以上であることが望ましい。
The temperature in the pressure heat treatment step is 1200 ° C to 1600 ° C when the resin material is a thermosetting resin alone, and 1200 ° C to 1500 ° C when the resin material contains a filler, but in both cases, 1400 ° C. The above is desirable.

熱硬化性樹脂単体の場合には、1600℃を越えるとガラス
状カーボンが黒鉛する。その場合には、得られたカーボ
ンは層間剥離による摩耗が大きくなる。実験により、例
えば、1000気圧以上に加圧して1600℃以上で処理した場
合には、著しく摩耗が大きくなることが判明した。この
ときの試料のCu−Kα線による広角X線回折プロファイ
ルを調べたところ、2θ=26.4℃近傍における黒鉛のd
002ピークの出現が確認された。この黒鉛ピークの出現
および成長と共に、耐摩耗性が大きく劣化した。このこ
とから、最終温度が1600℃を越える処理を行ってはなら
ないことが判明した。
In the case of a thermosetting resin alone, the glassy carbon becomes graphite when the temperature exceeds 1600 ° C. In that case, the obtained carbon is greatly worn by delamination. Experiments have revealed that, for example, when the pressure is increased to 1000 atm or higher and the process is performed at 1600 ° C. or higher, the wear is significantly increased. The wide-angle X-ray diffraction profile of the sample at this time by Cu-Kα ray was examined, and it was found that d
The appearance of the 002 peak was confirmed. With the appearance and growth of this graphite peak, the wear resistance was greatly deteriorated. From this, it was revealed that the treatment with the final temperature exceeding 1600 ° C should not be performed.

また、フィラーを混入した場合には、1500℃を越える
と、マトリックスがフィラー表面で応力集中を受け、フ
ィラー周辺のカーボンが黒鉛化する。この場合に、得ら
れたガラス状カーボン材料は、層間剥離による摩耗が大
きくなる。実験により、フィラーを混入した場合に、例
えば、1000気圧以上に加圧して1500℃以上の温度で加圧
焼成すると、摩耗が著しく大きくなることが判明した。
したがって、最終温度を1500℃以下にすることが必要で
ある。
Further, when the filler is mixed and the temperature exceeds 1500 ° C., the matrix receives stress concentration on the filler surface, and carbon around the filler is graphitized. In this case, the obtained glassy carbon material has large wear due to delamination. Experiments have revealed that when a filler is mixed, for example, when the pressure is increased to 1000 atm or more and the pressure and baking are performed at a temperature of 1500 ° C. or more, the wear is significantly increased.
Therefore, it is necessary to keep the final temperature below 1500 ° C.

加圧熱処理工程における圧力は、樹脂材料の種類に関わ
らず、1000気圧以上、特に1500気圧以上であるときに良
好な効果が得られる。
A good effect can be obtained when the pressure in the pressure heat treatment step is 1000 atm or higher, particularly 1500 atm or higher, regardless of the type of the resin material.

熱硬化性樹脂としては、フラン樹脂、フェノール樹脂そ
の他の熱硬化性樹脂の他に、フェノール樹脂その他を共
重合または共縮合等により熱硬化するように変性させた
樹脂を用いることができる。特に、特開昭60−171208号
公報、特開昭60−171209号公報、特開昭60−171210号公
報および特開昭60−171211号公報に開示された初期縮合
物の状態で20重量%以上の水を含みうる熱硬化性樹脂が
望ましい。
As the thermosetting resin, in addition to furan resin, phenol resin and other thermosetting resins, phenol resin and other resins modified by thermosetting by copolymerization or cocondensation can be used. Particularly, 20% by weight in the state of the initial condensate disclosed in JP-A-60-171208, JP-A-60-171209, JP-A-60-171210 and JP-A-60-171211. The thermosetting resin which can contain the above water is desirable.

このような熱硬化性樹脂を原料として得られるガラス状
カーボン材料は、非結晶状態の材料であり、適度の減摩
性をもち、記録媒体が摺動するときに、この記録媒体の
表面膜が損傷する前に自分自身が先に摩耗する材料であ
る。
The glassy carbon material obtained by using such a thermosetting resin as a raw material is a material in an amorphous state, has an appropriate antifriction property, and when the recording medium slides, the surface film of the recording medium is A material that wears itself first before it is damaged.

また、ここでいう超微粒子とは粒径が1μm以下の粒子
であり、望ましくは粒径が0.1μm以下の粒子である。
この超微粒子の製造方法としては、気相反応を利用した
方法としてガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、気相化学法
などがあり、液相反応を利用した方法として沈澱法、溶
融噴霧熱分解法などが知られている。本発明はその製造
方法を問題としない。
The ultrafine particles mentioned here are particles having a particle size of 1 μm or less, and preferably particles having a particle size of 0.1 μm or less.
As methods for producing these ultrafine particles, there are a gas evaporation method, a plasma evaporation method, a gas phase chemical method, etc. as a method utilizing a gas phase reaction, and a precipitation method, a melt spray pyrolysis method as a method utilizing a liquid phase reaction. Are known. The present invention does not have a problem in its manufacturing method.

超微粒子の粒径はガラス状カーボン複合体の用途により
異なるが、ガラス状カーボンの均質性を損なわないよう
に、また液体状の硬化前前駆体と混合分散の均質性およ
び安定性のために、粒径が0.1μm以下の超微粒子が望
ましい。
The particle size of the ultrafine particles differs depending on the use of the glassy carbon composite, but in order not to impair the homogeneity of the glassy carbon and for the homogeneity and stability of the liquid pre-curing precursor and the mixed dispersion, Ultrafine particles having a particle size of 0.1 μm or less are desirable.

このような超微粒子としては、例えば日本アエロジル社
製のシリカ超微粒子(アエロジル130、一次粒子の粒径
約16nm)、酸化アルミニウム超微粒子(アルミニウムオ
キサイドC、一次粒子の粒径約20nm)、酸化チタン超微
粒子(チタニウムオキシドP25、一次粒子の粒径約21n
m)、白水化学工業株式会社製の炭化ケイ素超微粒子
(平均粒径0.06μm)、共立窯業原料株式会社製の窒化
ケイ素超微粒子(平均粒径0.38μm)、日本新金属株式
会社製のホウ化チタン超微粒子篩分品(平均粒径0.90μ
m)その他を用いることができる。
Examples of such ultrafine particles include silica ultrafine particles (Aerosil 130, primary particle size: about 16 nm), aluminum oxide ultrafine particles (aluminum oxide C, primary particle size: about 20 nm), titanium oxide manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. Ultrafine particles (titanium oxide P25, primary particle size about 21n
m), silicon carbide ultrafine particles (average particle size 0.06 μm) manufactured by Shiramizu Chemical Industry Co., Ltd., silicon nitride ultrafine particles (average particle size 0.38 μm) manufactured by Kyoritsu Kiln Raw Materials Co., Ltd., and borated by Nippon Shinkin Co., Ltd. Titanium ultra fine particle sieve product (average particle size 0.90μ
m) Others can be used.

粒子の測定法には、顕微鏡法、コールターカウンタ、遠
心沈澱法、電磁波散乱法、比表面積測定から求める等の
方法があるが、本発明に使用するセラミック超微粒子の
粒径は、走査型電子顕微鏡により測定したものである。
The particles can be measured by a microscope method, a Coulter counter, a centrifugal precipitation method, an electromagnetic wave scattering method, a specific surface area measurement method, or the like. The particle size of the ceramic ultrafine particles used in the present invention is determined by a scanning electron microscope. It was measured by.

また、ここでいうウィスカとは、固体からの自然成長、
蒸気の凝縮、化学反応、共晶の一方向性凝固、電着等に
より成長する針状結晶であり、ひげ結晶とも呼ばれるも
のである。その太さは0.05μm以下のものから10μm程
度に及ぶものが知られている。ウィスカの最大の特徴
は、結晶内部の転移や欠陥が極めて少ないことであり、
皆無のものもある。このため、ウィスカの強度はその結
晶の理想値に近い。
Also, whisker here means natural growth from solid,
It is a needle-like crystal that grows by vapor condensation, chemical reaction, eutectic unidirectional solidification, electrodeposition, etc., and is also called whiskers. It is known that its thickness ranges from 0.05 μm or less to about 10 μm. The biggest feature of whiskers is that there are very few dislocations and defects inside the crystal,
Some have nothing. Therefore, the whisker strength is close to the ideal value of the crystal.

ウィスカのアスペクト比(太さと長さとの比)には特に
規定はないが、一般にアスペクト比の大きいものほどそ
れを含む複合材料の強度が大きくなる。本発明のガラス
状カーボン複合材料では、アスペクト比が10以上、さら
には50以上のウィスカを用いた場合に効果が得られた。
Although the aspect ratio (ratio between thickness and length) of whiskers is not particularly specified, generally, the higher the aspect ratio, the higher the strength of the composite material containing it. In the glassy carbon composite material of the present invention, the effect was obtained when the whiskers having the aspect ratio of 10 or more, further 50 or more were used.

超微粒子の含有率は、ガラス状カーボンに対して体積比
で0.005〜0.2の範囲が望ましく、さらには0.005〜0.1の
範囲が望ましい。この範囲の場合には、精密加工性、耐
摩耗性および摩擦係数の点で優れている。超微粒子の含
有率が少ない場合には、混入による効果が得られない。
また、多すぎる場合には、精密加工性が低下し、摩擦係
数が大きくなってしまう。
The content ratio of the ultrafine particles is preferably 0.005 to 0.2, and more preferably 0.005 to 0.1 by volume ratio with respect to the glassy carbon. Within this range, precision workability, wear resistance and friction coefficient are excellent. If the content of the ultrafine particles is low, the effect of mixing cannot be obtained.
On the other hand, if the amount is too large, the precision workability is deteriorated and the friction coefficient is increased.

ウィスカの含有率は、ガラス状カーボンに対して体積比
で0.005〜0.2の範囲が望ましく、さらには0.005〜0.1の
範囲が望ましい。この範囲の場合には、精密加工性、耐
摩耗性および摩擦係数の点で優れている。ウィスカの含
有率が少ない場合には、混入による効果が得られない。
また、多すぎる場合には、精密加工性が低下し、摩擦係
数が大きくなってしまう。
The content of whiskers is preferably in the range of 0.005 to 0.2, and more preferably in the range of 0.005 to 0.1, by volume ratio with respect to the glassy carbon. Within this range, precision workability, wear resistance and friction coefficient are excellent. If the whisker content is low, the effect of mixing cannot be obtained.
On the other hand, if the amount is too large, the precision workability is deteriorated and the friction coefficient is increased.

熱硬化性樹脂の硬化前駆体に超微粒子またはウィスカを
混合するときには、熱硬化性樹脂の初期縮合物に超微粒
子またはウィスカを分散させることが望ましい。
When the ultrafine particles or whiskers are mixed with the curing precursor of the thermosetting resin, it is desirable to disperse the ultrafine particles or whiskers in the initial condensate of the thermosetting resin.

また、繊維強化プラスチック(FRP、Fiber reinforced
plastic)の製造方法と同様に、超微粒子、ウィスカに
前処理を施すことができる。このような前処理として
は、超微粒子、ウィスカの表面処理、超微粒子、ウィス
カを高分散化するための界面活性剤の添加、物理的な高
剪断力の分散等があり、最終的に製造されるガラス状カ
ーボン複合材料の信頼性を高めるために用いる。
In addition, fiber reinforced plastic (FRP, Fiber reinforced
Similar to the manufacturing method of plastic), pretreatment of ultrafine particles and whiskers can be performed. Examples of such pretreatment include surface treatment of ultrafine particles and whiskers, addition of a surfactant to highly disperse ultrafine particles and whiskers, and dispersion of physical high shearing force. It is used to increase the reliability of the glassy carbon composite material.

〔作用〕[Action]

熱硬化性樹脂をあらかじめ適切な条件で前処理した後に
加圧熱処理することにより、緻密なガラス状カーボン材
料を得ることができ、耐摩耗性を向上させ、さらに、曲
げ強度を増大させることができる。
Pre-treatment of thermosetting resin under appropriate conditions and heat treatment under pressure makes it possible to obtain a dense glassy carbon material, which can improve wear resistance and increase bending strength. .

また、熱硬化性樹脂の硬化前駆体にセラミックス超微粒
子またはウィスカを混合して焼成することにより、ガラ
ス状カーボンのもつ低摩擦係数を維持しながら、さらに
耐摩耗性を向上させ、曲げ強度を増大させることができ
る。したがって、この材料を用いて、相手材との摩擦抵
抗が少なく、相手材を損傷させず、自身の耐摩耗性およ
び耐久性が優れた摺接部品を製造できる。
Also, by mixing ceramic ultrafine particles or whiskers with a curing precursor of thermosetting resin and firing, while maintaining the low friction coefficient of glassy carbon, wear resistance is further improved and bending strength is increased. Can be made. Therefore, by using this material, it is possible to manufacture a sliding contact component that has low frictional resistance with the mating material, does not damage the mating material, and has excellent wear resistance and durability of itself.

相手材はその摺接部品の用途により異なる。例えば摺接
部品を磁気ヘッド、フロッピィディスクのヘッドスライ
ダまたはハードディスクの浮上スライダで使用する場合
には、相手材はフロッピィディスク、ハードディスクま
たは磁気テープ等であり、感熱式印刷ヘッドで使用する
場合には相手材は紙またはポリマシートであり、ベアリ
ングのボールリテーナとして使用する場合にはSUJ2等の
鋼である。このように、相手材は平面、曲面または糸状
のどの形状でもよく、形状が変形しないものでも、可撓
性のものでもよい。
The mating material differs depending on the application of the sliding contact part. For example, when the sliding contact part is used with a magnetic head, a head slider of a floppy disk, or a flying slider of a hard disk, the mating material is a floppy disk, a hard disk, a magnetic tape, etc. The material is paper or polymer sheet, and when used as a ball retainer for bearings, it is steel such as SUJ2. As described above, the mating member may have any shape such as a flat surface, a curved surface, or a thread shape, and the shape may not be deformed or may be flexible.

この材料を例えば記録媒体との摺接部品に使用する場合
には、記録媒体との間に潤滑剤を用いることがなく、潤
滑性を長時間持続させることができ、記録媒体の表面を
損傷させず、しかも材料自身の摩耗が少ない利点があ
る。
When this material is used, for example, in a sliding contact part with a recording medium, it is possible to maintain the lubricity for a long time without using a lubricant between the recording medium and to damage the surface of the recording medium. Moreover, there is an advantage that the wear of the material itself is small.

また、ガラス状カーボンの導電性により静電気が発生せ
ず、ディスク記録媒体と接触する部分および記録媒体そ
のものに塵埃が付着しにくい効果がある。
In addition, the conductivity of the glassy carbon does not generate static electricity, and dust is less likely to adhere to the portion in contact with the disk recording medium and the recording medium itself.

本発明のガラス状カーボン材料は、具体的には、フレキ
シブルディスクのヘッドスライダ、片面記録用フレキシ
ブルディスクの裏面パッド材、ハードディスクの浮上ス
ライダ、感熱式印刷ヘッド、磁気ヘッド等の摺接部品
や、ベアリングのボールリテーナ、高速撚糸用のリン
グ、ベーンポンプのブレード、各種のボビンおよびガイ
ドに利用できる。これらの部品は、その全体を本発明の
ガラス状カーボン複合材料だけで構成してもよく、ある
いは記録媒体等の相手材との摺接部分だけを本発明のガ
ラス状カーボン複合材料で構成してもよい。
The glassy carbon material of the present invention is specifically a sliding contact part such as a head slider of a flexible disk, a back surface pad material of a flexible disk for single-sided recording, a flying slider of a hard disk, a thermal print head, a magnetic head, or a bearing. Ball retainers, high-speed twisting rings, vane pump blades, various bobbins and guides. These parts may be entirely composed only of the glassy carbon composite material of the present invention, or only the sliding contact portion with a mating material such as a recording medium may be composed of the glassy carbon composite material of the present invention. Good.

さらに、本発明のガラス状カーボン複合材料は強度的に
も優れているので、燃料電池セパレータ、機械部品、各
種治具等にも使用できる。
Furthermore, since the glassy carbon composite material of the present invention is excellent in strength, it can be used for fuel cell separators, machine parts, various jigs and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
以下の例はあくまで一例であり、これにより本発明の技
術範囲を限定するものではない。また、実施例中で
「部」とあるのは、すべて「重量部」を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
The following example is merely an example and does not limit the technical scope of the present invention. Further, "parts" in the examples all mean "parts by weight".

(実施例1) フルフリルアルコール500部と92%パラホルムアルデヒ
ド480とを80℃で攪拌して溶解させ、攪拌下でフェノー
ル520部、水酸化ナトリウム8.8部および水45の混合液を
滴下した。滴下終了後、80℃で3時間反応させた。この
後、フェノール80部、水酸化ナトリウム8.8部および水4
5部の混合液をさらに添加し、80℃で4.5時間反応させ
た。30℃まで冷却した後に、70%パラトルエンスルホン
酸で中和した。この中和物を減圧下で脱水して150部の
水を除去し、500部のフルフリルアルコールを添加し
た。得られた樹脂の粘度は25℃で680cpsであった。この
樹脂が含むことのできる水量を測定したところ38%であ
った。
(Example 1) 500 parts of furfuryl alcohol and 480 parts of 92% paraformaldehyde were dissolved by stirring at 80 ° C, and a mixed solution of 520 parts of phenol, 8.8 parts of sodium hydroxide and 45 of water was added dropwise under stirring. After completion of dropping, the mixture was reacted at 80 ° C. for 3 hours. This is followed by 80 parts phenol, 8.8 parts sodium hydroxide and 4 parts water.
A mixed solution of 5 parts was further added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 4.5 hours. After cooling to 30 ° C., it was neutralized with 70% paratoluenesulfonic acid. The neutralized product was dehydrated under reduced pressure to remove 150 parts of water, and 500 parts of furfuryl alcohol was added. The viscosity of the obtained resin was 680 cps at 25 ° C. The amount of water that this resin can contain was measured and found to be 38%.

この熱硬化性樹脂を厚さ5mmの短冊状の型に注入して減
圧脱泡した。次に、50℃〜60℃で3時間、さらに90℃で
5日間加熱した。これにより得られた短冊状の材料を管
状炉に入れ、窒素雰囲気中にて2〜5℃/時の昇温速度
で1200℃まで加熱し、この温度で2時間保持した後に冷
却した。
This thermosetting resin was poured into a strip-shaped mold having a thickness of 5 mm and degassed under reduced pressure. Then, the mixture was heated at 50 ° C to 60 ° C for 3 hours and further at 90 ° C for 5 days. The strip-shaped material thus obtained was put into a tubular furnace, heated to 1200 ° C. in a nitrogen atmosphere at a temperature rising rate of 2 to 5 ° C./hour, held at this temperature for 2 hours, and then cooled.

次に、このガラス状カーボン材料を熱間静水プレス装置
(HIP装置)の試料室に挿入し、加圧して1400℃、2000
気圧で2時間処理した。
Next, this glassy carbon material was inserted into the sample chamber of a hot isostatic pressing machine (HIP machine) and pressurized to 1400 ° C, 2000
Treated at atmospheric pressure for 2 hours.

得られた試料の密度は1.60g/cm3であり、曲げ強度は120
0kg/cm2であった。
The density of the obtained sample was 1.60 g / cm 3 , and the bending strength was 120.
It was 0 kg / cm 2 .

(実施例2) 実施例1で得た熱硬化性樹脂初期縮合物に、一次粒子の
平均粒径が約20nmのアルミナ超微粒子(日本アエロジル
株式会社製アルミニウムオキサイドC(デルタアルミ
ナ))を2重量%および5重量%の割合で加え、サンド
ミルで分散混合した。この後に、実施例1と同様に1200
℃で焼成した。この焼成物をHIP装置の試料室に挿入
し、1400℃、2000気圧にて2時間処理した。
(Example 2) 2 parts by weight of alumina ultrafine particles (aluminum oxide C (delta alumina) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having an average primary particle size of about 20 nm were added to the thermosetting resin initial condensate obtained in Example 1. % And 5% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. After this, the same as in Example 1, 1200
Baked at ° C. This fired product was inserted into the sample chamber of the HIP device and treated at 1400 ° C. and 2000 atm for 2 hours.

得られた試料をX線回折により測定したところ、デルタ
アルミナ・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の密度は、2重量%の超微粒子を混合したもので1.
65g/cm3、5重量%を混合したもので1.73g/cm3であっ
た。また、曲げ強度は、それぞれ1260kg/cm2、1300kg/c
m2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was a delta alumina-glassy carbon composite. The density of these samples is a mixture of 2% by weight ultrafine particles 1.
The mixture of 65 g / cm 3 and 5% by weight was 1.73 g / cm 3 . The bending strength is 1260 kg / cm 2 and 1300 kg / c, respectively.
It was m 2 .

(実施例3) 実施例1で得た熱硬化性樹脂に、一次粒子の平均粒径が
約21nmの酸化チタン超微粒子(日本アエロジル株式会社
製チタニウムオキサイドP25)を2重量%および5重量
%の割合で加え、サンドミルで分散混合した。この後
に、実施例1と同様に、1200℃で焼成し、HIP装置で140
0℃、2000気圧の処理を行った。
(Example 3) In the thermosetting resin obtained in Example 1, 2% by weight and 5% by weight of titanium oxide ultrafine particles (titanium oxide P25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having an average primary particle size of about 21 nm were added. It was added in a ratio and dispersed and mixed by a sand mill. After this, the same as in Example 1, baked at 1200 ℃, HIP apparatus 140
The treatment was performed at 0 ° C. and 2000 atm.

得られた試料をX線回折により測定したところ、炭化チ
タン・ガラス状カーボン複合体であった。これらの試料
の密度および曲げ強度は、2重量%、5重量%の混合量
に対して、それぞれ1.68kg/cm3および1220g/cm2、1.68g
/cm3および1300kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was a titanium carbide / glassy carbon composite. The densities and flexural strengths of these samples are 1.68 kg / cm 3 and 1220 g / cm 2 , 1.68 g for 2 % by weight and 5% by weight, respectively.
/ cm 3 and 1300 kg / cm 2 .

(実施例4) 実施例1で得た熱硬化性樹脂に、平均粒径0.06μmの炭
化ケイ素超微粒子(白水化学株式会社製、α−SiC)を
2重量%および5重量%の割合で加え、サンドミルで分
散混合した。この後に、実施例1と同様に、1200℃で焼
成し、HIP装置で1400℃、2000気圧の処理を行った。
Example 4 To the thermosetting resin obtained in Example 1, silicon carbide ultrafine particles having an average particle size of 0.06 μm (α-SiC, manufactured by Shiramizu Chemical Co., Ltd.) were added at a ratio of 2% by weight and 5% by weight. , And mixed with a sand mill. After this, as in Example 1, firing was performed at 1200 ° C., and treatment with a HIP device was performed at 1400 ° C. and 2000 atmospheric pressure.

得られた試料をX線回折により測定したところ、α型炭
化ケイ素・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の密度および曲げ強度は、2重量%、5重量%の混
合量に対して、それぞれ1.68g/cm3および1250kg/cm2
1.75kg/cm3および1280kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was an α-type silicon carbide / glassy carbon composite. The densities and flexural strengths of these samples were 1.68 g / cm 3 and 1250 kg / cm 2 , respectively for a mixture amount of 2% by weight and 5% by weight,
It was 1.75 kg / cm 3 and 1280 kg / cm 2 .

(実施例5) 実施例1で得た熱硬化性樹脂に、直径0.05〜1.5μm、
長さ20〜200μm、比重3.18のβ型炭化ケイ素ウィスカ
(タテホ化学工業株式会社製炭化ケイ素ウィスカSCW)
を2重量%および5重量%の割合で加えた。さらに、水
溶性界面活性剤として、ポリエチレンオキサイド(分子
量60〜110万)を0.25重量%の割合で添加し、サンドミ
ルで分散混合した。この後に、実施例1と同様に、1200
℃で焼成し、HIP装置で1400℃、2000気圧の処理を行っ
た。
(Example 5) The thermosetting resin obtained in Example 1 has a diameter of 0.05 to 1.5 μm,
Β-type silicon carbide whiskers with a length of 20-200 μm and a specific gravity of 3.18 (Silicon carbide whiskers SCW manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd.)
Was added in proportions of 2% and 5% by weight. Further, as a water-soluble surfactant, polyethylene oxide (molecular weight: 600 to 1.1 million) was added at a ratio of 0.25% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. After this, as in Example 1, 1200
It was fired at ℃, and treated with a HIP device at 1400 ℃ and 2000 atm.

得られた試料をX線回折により測定したところ、β型炭
化ケイ素・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の密度および曲げ強度は、2重量%、5重量%の混
合量に対して、それぞれ1.67g/cm3および1900kg/cm2
1.74kg/cm3および2400kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was a β-type silicon carbide / glassy carbon composite. The densities and flexural strengths of these samples were 1.67 g / cm 3 and 1900 kg / cm 2 , respectively, for a mixture amount of 2% by weight and 5% by weight.
It was 1.74 kg / cm 3 and 2400 kg / cm 2 .

(比較例1) 実施例1〜5に対する試験結果を評価するために、アル
ミナ系セラミック(日本電気硝子株式会社製、商品名
「ネオセラム」を比較例1として用いた。
(Comparative Example 1) In order to evaluate the test results for Examples 1 to 5, an alumina ceramic (trade name "Neoceram" manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) was used as Comparative Example 1.

(比較例2) 同様に、チタン酸カルシウム(住友特殊金属株式会社
製、商品名「TC−105」)を比較例2として用いた。
(Comparative Example 2) Similarly, calcium titanate (Sumitomo Special Metal Co., Ltd., trade name "TC-105") was used as Comparative Example 2.

(比較例3) 実施例1の工程中に得られる短冊状の熱硬化性樹脂をHI
P装置で処理せずに、1400℃まで昇温して処理した。得
られる試料の密度は1.51g/cm3であり、曲げ強度は1000k
g/cm2であった。
(Comparative Example 3) The strip-shaped thermosetting resin obtained during the process of Example 1 was used as HI.
Without treating with the P apparatus, the temperature was raised to 1400 ° C. for treatment. The density of the obtained sample is 1.51 g / cm 3 , and the bending strength is 1000 k.
It was g / cm 2 .

(比較例4) 実施例4と同様の方法で、実施例1で得た熱硬化性樹脂
に炭化ケイ素超微粒子を2重量%および5重量%の割合
で加え、サンドミルで分散混合した。この後に1400℃ま
で昇温して熱処理を行い、HIP装置は行わなかった。
(Comparative Example 4) In the same manner as in Example 4, silicon carbide ultrafine particles were added to the thermosetting resin obtained in Example 1 in a proportion of 2% by weight and 5% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. After this, the temperature was raised to 1400 ° C. to perform heat treatment, and the HIP device was not used.

得られた試料をX線回折により測定したところ、α型炭
化ケイ素・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の密度および曲げ強度は、2重量%および5重量%
の混合量に対して、それぞれ1.55g/cm3および1080kg/cm
2、1.59g/cm3および1090kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was an α-type silicon carbide / glassy carbon composite. The density and flexural strength of these samples are 2% by weight and 5% by weight.
The mixed amount of each 1.55 g / cm 3 and 1080 kg / cm
2 , 1.59 g / cm 3 and 1090 kg / cm 2 .

(比較例5) 実施例4と同様の方法で、実施例1で得た熱硬化性樹脂
に炭化ケイ素超微粒子を2重量%および5重量%の割合
で加え、サンドミルで分散混合した。これを700℃で熱
処理し、1400℃、2000気圧でHIP処理を行った。
(Comparative Example 5) In the same manner as in Example 4, ultrafine silicon carbide particles were added to the thermosetting resin obtained in Example 1 in a proportion of 2% by weight and 5% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. This was heat-treated at 700 ° C. and HIP-treated at 1400 ° C. and 2000 atm.

得られた試料をX線回折により測定したところ、α型炭
化ケイ素・ガラス状カーボン複合体であった。これらの
試料の密度および曲げ強度は、2重量%および5重量%
の混合量に対して、それぞれ1.67g/cm3および1000kg/cm
2、1.74g/cm3および1050kg/cm2であった。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was an α-type silicon carbide / glassy carbon composite. The density and flexural strength of these samples are 2% by weight and 5% by weight.
The mixed amount of each 1.67 g / cm 3 and 1000 kg / cm
2 , 1.74 g / cm 3 and 1050 kg / cm 2 .

(比較例6) 実施例4と同様の方法で、実施例1で得た熱硬化性樹脂
に炭化ケイ素超微粒子を2重量%および5重量%の割合
で加え、サンドミルで分散混合した。これを1200℃で熱
処理し、1600℃、2000気圧でHIP処理を行った。
Comparative Example 6 In the same manner as in Example 4, silicon carbide ultrafine particles were added to the thermosetting resin obtained in Example 1 in a proportion of 2% by weight and 5% by weight, and dispersed and mixed by a sand mill. This was heat-treated at 1200 ° C, and HIP-treated at 1600 ° C and 2000 atm.

得られた試料をX線回折により測定したところ、α型炭
化ケイ素と一部が黒鉛化したガラス状カーボンとの複合
体であった。これらの試料の密度および曲げ強度は、2
重量%、5重量%の混合量に対して、それぞれ1.69g/cm
3および1200kg/cm2、1.76g/cm3および1200kg/cm2であっ
た。
When the obtained sample was measured by X-ray diffraction, it was a composite of α-type silicon carbide and partially graphitized glassy carbon. The density and flexural strength of these samples is 2
1.69g / cm3 for each of 5% by weight and 5% by weight
3 and 1200 kg / cm 2 , 1.76 g / cm 3 and 1200 kg / cm 2 .

(試験例および試験結果) 以上の実施例1〜5および比較例1〜6で得られた試料
を加工し、摩擦係数および摩耗量を測定した。
(Test Examples and Test Results) The samples obtained in the above Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6 were processed, and the friction coefficient and the wear amount were measured.

(i)摩擦係数の測定 第1図は摩擦係数の測定に用いた試験片の形状を示す。
これらの試験片は、上記の実施例1〜5および比較例1
〜6で得られた試料を縦aが4.0mm、横bが6.0mm、高さ
hが3.0mmの直方体に切り出し、摺動面Aを粗研磨から
徐々に微細研磨して、最終的にエメリ紙#15000で鏡面
仕上げを行った。さらに、この直方体の摺動面Aを囲む
陵部分を低番号のエメリ紙で面取りし、徐々に高番号の
エメリ紙を用いて最終的に半径0.2〜0.3mmのまるみを付
けて摩擦係数測定用の試験片とした。
(I) Measurement of friction coefficient FIG. 1 shows the shape of the test piece used for the measurement of the friction coefficient.
These test pieces were obtained from Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 described above.
The samples obtained in ~ 6 were cut into rectangular parallelepipeds each having a length a of 4.0 mm, width b of 6.0 mm, and height h of 3.0 mm, and the sliding surface A was gradually ground to finely ground, and finally emery. A mirror finish was performed on paper # 15000. Further, the ridge portion surrounding the sliding surface A of this rectangular parallelepiped is chamfered with low-number emery paper, and gradually using a high-number emery paper, finally with a radius of 0.2 to 0.3 mm to measure the friction coefficient. Of the test piece.

これらの試験片を用いて、いわゆる「ピンディスク法」
により摩擦係数の測定を行った。すなわち、摩擦係数測
定用の試験片をフロッピィディスク用駆動装置に用いる
ジンバルスプリングに装着し、その上から約20gの荷重
を加え、任意の速度で回転するスピンドルおよび回転板
に取り付けたフロッピィディスクと摩擦摺動させた。こ
のとき、この装置のアームに取り付けた歪ゲージにより
摩擦力を求め、摩擦係数μを算出した。
Using these test pieces, the so-called "pin disk method"
The friction coefficient was measured by. That is, a test piece for measuring the friction coefficient was attached to the gimbal spring used in the floppy disk drive, and a load of about 20 g was applied from above to the friction disk and the floppy disk that was attached to the spindle and rotating plate rotating at an arbitrary speed. It was slid. At this time, the frictional force μ was calculated by obtaining the frictional force with a strain gauge attached to the arm of this device.

使用したディスクは、日立マクセル株式会社製のγ−Fe
2O3塗布型フロッピィディスク(MD2−DD)と、磁性層と
してCo−Crをスパッタして得られたフレキシブルディス
クである。
The disk used was γ-Fe manufactured by Hitachi Maxell, Ltd.
It is a 2 O 3 coated floppy disk (MD2-DD) and a flexible disk obtained by sputtering Co-Cr as a magnetic layer.

(ii)摩耗量の測定 第2図は摩耗量の測定に用いた試験片の形状を示す。こ
れらの試験片は、摩擦係数の測定に用いた試料片の摺動
面Aに、スライシングマシンにより、横方向に幅wが0.
50mmで深さdが数μmの溝入れを行ったものである。こ
の溝の端からの距離rは2.0mmである。精密粗さを測定
器(株式会社小坂研究所製HIPOSS ET−10)を使用して
溝の断面曲線を求め、溝深さを測定した。この試験片を
ジンバルスプリングに装着し、フロッピィディスク駆動
装置のヘッド部分に取り付けた。この試験片に20gの荷
重をかけてフロッピィディスクと摩擦摺動させ、ヘッド
をフロッピィディスク1回転につき1トラックずつ移動
させて試験片を摩耗させた。
(Ii) Measurement of wear amount FIG. 2 shows the shape of the test piece used for measurement of wear amount. These test pieces have a width w of 0 in the lateral direction on the sliding surface A of the sample piece used for measuring the coefficient of friction by a slicing machine.
A groove having a depth of 50 μm and a depth d of several μm was formed. The distance r from the end of this groove is 2.0 mm. The precision roughness was measured using a measuring instrument (HIPOSS ET-10 manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.) to determine the sectional curve of the groove, and the groove depth was measured. This test piece was attached to a gimbal spring and attached to the head portion of a floppy disk drive. A load of 20 g was applied to this test piece to cause frictional sliding with the floppy disk, and the head was moved by one track per one rotation of the floppy disk to wear the test piece.

試験片の溝深さを経時的に測定して摩耗深さを測定し
た。
The wear depth was measured by measuring the groove depth of the test piece over time.

(試験結果) 以上の試験結果を第1表ないし第2表に示す。第1表は
実施例1〜5の試験結果を示し、第2表は比較例1〜6
の試験結果を示す。これらの表において、「添加量」と
は、ガラス状カーボン100体積部に対する添加物の体積
部を示し、「ディスクの種類」の欄における「A」はγ
−Fe2O3塗布型フロッピィディスクを示し、同じく
「B」はCo−Crスパッタディスクを示す。
(Test Results) The above test results are shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the test results of Examples 1 to 5, and Table 2 is Comparative Examples 1 to 6.
The test results of are shown. In these tables, "addition amount" means the volume part of the additive to 100 volume parts of glassy carbon, and "A" in the "disc type" column is γ
-Fe 2 O 3 shows a coating type floppy disk, also "B" indicates a Co-Cr sputtered disk.

摩耗量については、γ−Fe2O3塗布型フロッピィディス
クの場合には200時間後の摩耗の深さを測定し、Co−Cr
スパッタディスクの場合には100時間後の摩耗の深さを
測定した。
Regarding the amount of wear, in the case of γ-Fe 2 O 3 coating type floppy disk, the depth of wear after 200 hours was measured, and Co-Cr
In the case of a sputter disk, the wear depth after 100 hours was measured.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明方法により製造されるガラ
ス状カーボン材料は、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が小さ
く、精密加工が可能な材料である。また、強度的にも優
れている。
[Effects of the Invention] As described above, the glassy carbon material produced by the method of the present invention is a material having excellent wear resistance, a small coefficient of friction, and capable of precision processing. It is also excellent in strength.

本発明方法により製造されるのガラス状カーボン材料を
用いて摺接部品を製造した場合には、相手材との間に潤
滑剤を用いることなしで潤滑性を長時間持続させること
ができ、相手材の表面を損傷させず、しかも材料自身の
摩耗が少ない優れた効果が得られる。また、主成分のガ
ラス状カーボンに導電性があるため静電気が発生せず、
相手材およびその接触する部分に塵埃が付着しにくい効
果がある。
When a sliding contact part is manufactured using the glassy carbon material manufactured by the method of the present invention, the lubricity can be maintained for a long time without using a lubricant between the partner material and the mating material. Excellent effects can be obtained without damaging the surface of the material and less wear of the material itself. In addition, since the glassy carbon as the main component has conductivity, static electricity does not occur,
This has the effect of preventing dust from adhering to the mating material and its contacting parts.

また、本発明のガラス状カーボン材料は、その強度を利
用して、燃料電池セパレータ、機械部品、各種治具等に
も使用できる。
Further, the glassy carbon material of the present invention can be used for fuel cell separators, machine parts, various jigs, etc. by utilizing its strength.

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

第1図は摩擦係数の測定に用いた試験片の形状を示す
図。 第2図は摩耗量の測定に用いた試験片の形状を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a shape of a test piece used for measuring a friction coefficient. FIG. 2 is a diagram showing the shape of a test piece used for measuring the amount of wear.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂材料を硬
化させる硬化工程と、 この工程により得られた樹脂材料を加熱して炭化させる
炭化焼成工程と を含むガラス状カーボン材料の製造方法において、 上記炭化焼成工程は、 800℃ないし1200℃で熱処理する前処理工程と、 この工程の後に不活性雰囲気中で1000気圧以上の圧力を
加えながら1200℃ないし1600℃で熱処理する加圧熱処理
工程と を含む ことを特徴とするガラス状カーボン材料の製造方法。
1. A method for producing a glassy carbon material, comprising: a curing step of curing a resin material containing a thermosetting resin as a main component; and a carbonizing and firing step of heating and carbonizing the resin material obtained by this step. In the above, the carbonization and firing step is a pretreatment step of heat treatment at 800 ° C to 1200 ° C, and a pressure heat treatment step of performing heat treatment at 1200 ° C to 1600 ° C while applying a pressure of 1000 atm or more in an inert atmosphere after this step. And a method for producing a glassy carbon material, comprising:
【請求項2】樹脂材料は、硬化前駆体に平均粒径が1μ
m以下の金属酸化物超微粒子、金属窒化物超微粒子、金
属炭化物超微粒子および金属ホウ化物超微粒子から選ば
れる一種以上の超微粒子を熱硬化性樹脂に混合させた材
料であり、 加圧熱処理工程における温度は1200℃ないし1500℃であ
る 特許請求の範囲第(1)項に記載のガラス状カーボン材
料の製造方法。
2. The resin material has a curing precursor having an average particle size of 1 μm.
A material obtained by mixing one or more kinds of ultrafine particles of metal oxide ultrafine particles of m or less, ultrafine particles of metal nitride, ultrafine particles of metal carbide and ultrafine particles of metal boride with a thermosetting resin. The temperature in the above is 1200 ° C to 1500 ° C. The method for producing a glassy carbon material according to claim (1).
【請求項3】超微粒子は、アルミナ超微粒子、酸化ケイ
素超微粒子、酸化チタン超微粒子、炭化ケイ素超微粒
子、炭化チタン超微粒子、窒化ケイ素超微粒子およびホ
ウ化チタン超微粒子から選ばれた一種以上の超微粒子で
ある特許請求の範囲第(2)項に記載のガラス状カーボ
ン材料の製造方法。
3. The ultrafine particles are one or more selected from alumina ultrafine particles, silicon oxide ultrafine particles, titanium oxide ultrafine particles, silicon carbide ultrafine particles, titanium carbide ultrafine particles, silicon nitride ultrafine particles and titanium boride ultrafine particles. The method for producing a glassy carbon material according to claim (2), which is ultrafine particles.
【請求項4】樹脂材料は、硬化前駆体に炭化ケイ素ウィ
スカ、窒化ケイ素ウィスカおよび黒鉛ウィスカから選ば
れる一種以上のウィスカを熱硬化性樹脂に混合させた材
料であり、 加圧熱処理工程における温度は1200℃ないし1500℃であ
る 特許請求の範囲第(1)項に記載のガラス状カーボン材
料の製造方法。
4. The resin material is a material prepared by mixing a thermosetting resin with one or more whiskers selected from silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers and graphite whiskers as a curing precursor, and the temperature in the pressure heat treatment step is The temperature is 1200 ° C to 1500 ° C. The method for producing a glassy carbon material according to claim (1).
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