JPH07238933A - セラミックス繊維強化型複合材料を用いた摺動部品 - Google Patents
セラミックス繊維強化型複合材料を用いた摺動部品Info
- Publication number
- JPH07238933A JPH07238933A JP5101394A JP5101394A JPH07238933A JP H07238933 A JPH07238933 A JP H07238933A JP 5101394 A JP5101394 A JP 5101394A JP 5101394 A JP5101394 A JP 5101394A JP H07238933 A JPH07238933 A JP H07238933A
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- ceramic fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 現在用いられているセラミックス製摺動部材
と同等の耐摩耗性を有し、かつ強度と靱性に優れたセラ
ミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成した摺動部
品を提供する。 【構成】 摺動部品の摺動部をセラミックス繊維８と金
属９母材からなる複合材料で構成したことを特徴とする
摺動部品としたものであり、また、前記摺動部品は、そ
の形状が円筒又は円柱形であって、前記セラミックス繊
維８は長手方向を該摺動部品の円周方向となるように配
向又は配列しているのがよい。
と同等の耐摩耗性を有し、かつ強度と靱性に優れたセラ
ミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成した摺動部
品を提供する。 【構成】 摺動部品の摺動部をセラミックス繊維８と金
属９母材からなる複合材料で構成したことを特徴とする
摺動部品としたものであり、また、前記摺動部品は、そ
の形状が円筒又は円柱形であって、前記セラミックス繊
維８は長手方向を該摺動部品の円周方向となるように配
向又は配列しているのがよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軸受等のセラミックス
繊維強化型複合材料を用いた摺動部品に関する。
繊維強化型複合材料を用いた摺動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、セラミックスは摺動性及び耐
摩耗性に優れているので、ポンプ軸受などの摺動部材と
して広く使用されている。しかし、セラミックスは脆性
材料なので衝撃力に弱く、信頼性の点で不安がある。例
えば、ポンプ軸受の摺動部に使用した場合、起動時は乾
燥状態で摺動が起こるので急激に昇温し、その後の通水
時には瞬時に冷却される事態を生じる。この温度差によ
る熱衝撃は著しく大きなものである。このため、硬く、
靱性に乏しいセラミックスにとっては極めて厳しい条件
となっており、亀裂発生などの損傷を起こして問題とな
る場合がある。
摩耗性に優れているので、ポンプ軸受などの摺動部材と
して広く使用されている。しかし、セラミックスは脆性
材料なので衝撃力に弱く、信頼性の点で不安がある。例
えば、ポンプ軸受の摺動部に使用した場合、起動時は乾
燥状態で摺動が起こるので急激に昇温し、その後の通水
時には瞬時に冷却される事態を生じる。この温度差によ
る熱衝撃は著しく大きなものである。このため、硬く、
靱性に乏しいセラミックスにとっては極めて厳しい条件
となっており、亀裂発生などの損傷を起こして問題とな
る場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、現在用いられているセラミックス製摺動部材
と同等の耐摩耗性を有し、かつ強度と靱性に優れたセラ
ミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成した摺動部
品を提供することを課題とする。
を解決し、現在用いられているセラミックス製摺動部材
と同等の耐摩耗性を有し、かつ強度と靱性に優れたセラ
ミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成した摺動部
品を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、摺動部品の摺動部をセラミックス繊維
と金属母材からなる複合材料で構成したことを特徴とす
る摺動部品としたものである。本発明の前記摺動部品
は、その形状が円筒又は円柱形であって、前記セラミッ
クス繊維は長手方向を該摺動部品の円周方向となるよう
に配向又は配列するのがよい。そして、前記摺動部品の
代表的なものとしては、軸受があり、本発明の摺動部品
も軸受に好適に用いることができる。
に、本発明では、摺動部品の摺動部をセラミックス繊維
と金属母材からなる複合材料で構成したことを特徴とす
る摺動部品としたものである。本発明の前記摺動部品
は、その形状が円筒又は円柱形であって、前記セラミッ
クス繊維は長手方向を該摺動部品の円周方向となるよう
に配向又は配列するのがよい。そして、前記摺動部品の
代表的なものとしては、軸受があり、本発明の摺動部品
も軸受に好適に用いることができる。
【０００５】上記のように、本発明では、セラミックス
繊維によって摺動性と強度を発揮させ、その間隙を埋め
る金属材料の母材によって靱性を発揮させた複合材料を
軸受用摺動部材に用いるものである。また、一般に軸ス
リーブ、軸受スリーブなどの円筒形状の軸受構成部品で
は、前述のような急激な温度変化による熱衝撃を受けた
場合、内面あるいは外面の周方向に過渡的な引張応力が
作用する。したがって、この引張応力に耐えるだけの強
度を部材に持たすためには、セラミックス長繊維の長手
方向を周方向に配向させるのが効果がある。また、必要
に応じ、周方向に配列させた短繊維を有するものでも良
い。
繊維によって摺動性と強度を発揮させ、その間隙を埋め
る金属材料の母材によって靱性を発揮させた複合材料を
軸受用摺動部材に用いるものである。また、一般に軸ス
リーブ、軸受スリーブなどの円筒形状の軸受構成部品で
は、前述のような急激な温度変化による熱衝撃を受けた
場合、内面あるいは外面の周方向に過渡的な引張応力が
作用する。したがって、この引張応力に耐えるだけの強
度を部材に持たすためには、セラミックス長繊維の長手
方向を周方向に配向させるのが効果がある。また、必要
に応じ、周方向に配列させた短繊維を有するものでも良
い。
【０００６】
【作用】セラミックス繊維は引張強さが大きい（炭化硅
素の場合で３ＧＰａ以上）ので、これを金属母材中で周
方向に配向又は配列することによって、焼結セラミック
ス単体や金属単体の場合に比べ、使用中の熱衝撃で生じ
る内面あるいは外面周方向の引張応力に対する抵抗性が
著しく増大する。一方、セラミックス繊維相互の間隙部
分には金属が充填されているので、セラミックス単体の
場合に比べて、はるかに靱性が高くなる。更に、摺動面
にはセラミックス繊維が露出しているので、摺動特性や
耐摩耗性は焼結セラミックスとほぼ同等である。
素の場合で３ＧＰａ以上）ので、これを金属母材中で周
方向に配向又は配列することによって、焼結セラミック
ス単体や金属単体の場合に比べ、使用中の熱衝撃で生じ
る内面あるいは外面周方向の引張応力に対する抵抗性が
著しく増大する。一方、セラミックス繊維相互の間隙部
分には金属が充填されているので、セラミックス単体の
場合に比べて、はるかに靱性が高くなる。更に、摺動面
にはセラミックス繊維が露出しているので、摺動特性や
耐摩耗性は焼結セラミックスとほぼ同等である。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ 図１にセラミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成
した本発明による軸受の概念構成図を示す。図１におい
て、１は主軸、２は軸スリーブハウジングで、３が軸ス
リーブであり、一方５は軸受スリーブ、６は軸受スリー
ブハウジングで、７がケーシングであり、軸スリーブ３
と軸受スリーブ５の間に摺動面４がある。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ 図１にセラミックス繊維強化型複合材料で摺動部を構成
した本発明による軸受の概念構成図を示す。図１におい
て、１は主軸、２は軸スリーブハウジングで、３が軸ス
リーブであり、一方５は軸受スリーブ、６は軸受スリー
ブハウジングで、７がケーシングであり、軸スリーブ３
と軸受スリーブ５の間に摺動面４がある。
【０００８】ここで、主軸に固定した軸スリーブ３及び
軸受スリーブ５がセラミックス繊維の長手方向を周方向
に配向又は配列させた本発明によるセラミックス繊維強
化型複合材料製摺動部品である。軸スリーブ３及び軸受
スリーブ５のどちらか一方の部材には、本発明による以
外の焼結されたセラミックスあるいは超硬合金などによ
る一体部品を用いても良い。さらには、機器の使用環境
や主軸の材質によっては、軸スリーブ３を省き、主軸１
と軸受スリーブ５が直接に摺動する構成にしても良い。
軸受スリーブ５がセラミックス繊維の長手方向を周方向
に配向又は配列させた本発明によるセラミックス繊維強
化型複合材料製摺動部品である。軸スリーブ３及び軸受
スリーブ５のどちらか一方の部材には、本発明による以
外の焼結されたセラミックスあるいは超硬合金などによ
る一体部品を用いても良い。さらには、機器の使用環境
や主軸の材質によっては、軸スリーブ３を省き、主軸１
と軸受スリーブ５が直接に摺動する構成にしても良い。
【０００９】実施例２ 本発明の一例として、セラミックス長繊維の長手方向を
周方向に配向させた円筒形状のセラミックス繊維強化型
複合材料製軸受用摺動部材を取り上げて説明する。図２
は、セラミックス長繊維を周方向に配向させた円筒形状
のセラミックス繊維強化型複合材料製軸受用摺動部品の
外観を示す概念斜視図であり、図３は図２の軸方向断面
図、図４は図３のＡ部拡大模式図であり、周方向に配向
させたセラミックス長繊維８とその間隙を埋める金属９
からなっている。
周方向に配向させた円筒形状のセラミックス繊維強化型
複合材料製軸受用摺動部材を取り上げて説明する。図２
は、セラミックス長繊維を周方向に配向させた円筒形状
のセラミックス繊維強化型複合材料製軸受用摺動部品の
外観を示す概念斜視図であり、図３は図２の軸方向断面
図、図４は図３のＡ部拡大模式図であり、周方向に配向
させたセラミックス長繊維８とその間隙を埋める金属９
からなっている。
【００１０】図２〜図４は内周面を摺動面として用いる
場合に相当し、内周面にセラミックス長繊維が露出する
ことによって、良好な摺動性、耐摩耗性を確保した構造
になっている。もう一つの例として、図５にセラミック
ス短繊維１０を周方向に配列させた円筒形状のセラミッ
クス繊維強化型複合材料製軸受用摺動部品の概念斜視図
を示す。
場合に相当し、内周面にセラミックス長繊維が露出する
ことによって、良好な摺動性、耐摩耗性を確保した構造
になっている。もう一つの例として、図５にセラミック
ス短繊維１０を周方向に配列させた円筒形状のセラミッ
クス繊維強化型複合材料製軸受用摺動部品の概念斜視図
を示す。
【００１１】実施例３ 図６は本発明の円筒形状セラミックス繊維強化型複合材
料部材の製造方法の例を模式的に示す説明図である。図
６において、セラミックス繊維１３に金属１２を被覆し
た後、芯金１４に巻き付ける工程を示したものである。
セラミックス繊維１３は張力を制御しながら回転するド
ラム１１に巻いた状態で準備し、一端を芯金１４に固定
する。芯金１４は巻き取り装置１６と上下駆動装置１７
により、回転しながら一定のストロークで繰り返し上下
する。芯金１４にセラミックス繊維１３を巻付ける過程
において、ドラム１と芯金１４の間に張り渡されたセラ
ミックス繊維１３に対して溶射、スラリー塗布、ＣＶ
Ｄ、ＰＶＤなどの手段で金属１２を被覆処理する。
料部材の製造方法の例を模式的に示す説明図である。図
６において、セラミックス繊維１３に金属１２を被覆し
た後、芯金１４に巻き付ける工程を示したものである。
セラミックス繊維１３は張力を制御しながら回転するド
ラム１１に巻いた状態で準備し、一端を芯金１４に固定
する。芯金１４は巻き取り装置１６と上下駆動装置１７
により、回転しながら一定のストロークで繰り返し上下
する。芯金１４にセラミックス繊維１３を巻付ける過程
において、ドラム１と芯金１４の間に張り渡されたセラ
ミックス繊維１３に対して溶射、スラリー塗布、ＣＶ
Ｄ、ＰＶＤなどの手段で金属１２を被覆処理する。
【００１２】図７は図６によって製造した金属１２を被
覆したセラミックス繊維１３を芯金１４外周部に巻付け
た成形体１８を示す断面図であり、図８は、図７のＢ部
拡大図である。この後、この成形体１８をＨＩＰ（熱間
静水圧加圧）処理し、金属とセラミックスを接合する。
ＨＩＰ処理後の素材について、不要金属部分の機械加工
除去と摺動面の仕上げ研摩を行い、図２に示す部材を得
る。
覆したセラミックス繊維１３を芯金１４外周部に巻付け
た成形体１８を示す断面図であり、図８は、図７のＢ部
拡大図である。この後、この成形体１８をＨＩＰ（熱間
静水圧加圧）処理し、金属とセラミックスを接合する。
ＨＩＰ処理後の素材について、不要金属部分の機械加工
除去と摺動面の仕上げ研摩を行い、図２に示す部材を得
る。
【００１３】なお、図６に示す以外の種々の方法、例え
ばセラミックス繊維の成形体にスラリー状にした金属を
含浸させたものを焼結する方法、同様の成形体に溶融金
属を含浸させる方法、セラミックス短繊維と金属粉末を
混合して焼結する方法、などによっても本発明の円筒形
状セラミックス繊維強化型複合材料は製造可能である。
ばセラミックス繊維の成形体にスラリー状にした金属を
含浸させたものを焼結する方法、同様の成形体に溶融金
属を含浸させる方法、セラミックス短繊維と金属粉末を
混合して焼結する方法、などによっても本発明の円筒形
状セラミックス繊維強化型複合材料は製造可能である。
【００１４】
【効果】本発明はセラミックス繊維と金属を組み合わせ
たセラミックス繊維強化型複合材料によって摺動部を構
成するものであり、セラミックス繊維によって摺動性、
耐摩耗性、強度を確保し、かつその間隙を埋める金属材
料によって靱性を保証した複合材料を摺動部に用いたこ
とを特徴とする。したがって、従来の焼結によるセラミ
ックスや超硬合金などの脆性材料を用いた摺動部材に比
べて、摺動性、耐摩耗性を損なうことなく、強度、靱性
を改善できるので、信頼性の高い摺動部材の提供が可能
になる。
たセラミックス繊維強化型複合材料によって摺動部を構
成するものであり、セラミックス繊維によって摺動性、
耐摩耗性、強度を確保し、かつその間隙を埋める金属材
料によって靱性を保証した複合材料を摺動部に用いたこ
とを特徴とする。したがって、従来の焼結によるセラミ
ックスや超硬合金などの脆性材料を用いた摺動部材に比
べて、摺動性、耐摩耗性を損なうことなく、強度、靱性
を改善できるので、信頼性の高い摺動部材の提供が可能
になる。
【図１】本発明の摺動部品による軸受の概念構成図。
【図２】本発明の軸受用摺動部品の外観を示す概念斜視
図。
図。
【図３】図２の軸方向断面図。
【図４】図３のＡ部拡大図。
【図５】短繊維を用いた本発明の軸受用摺動部品の外観
を示す概念斜視図。
を示す概念斜視図。
【図６】本発明の摺動部品の製造方法の例を示す説明
図。
図。
【図７】図６による製造した摺動部品の断面図。
【図８】図７のＢ部拡大図。
１…主軸、２…軸スリーブハウジング、３…軸スリー
ブ、４…摺動面、５…軸受スリーブ、６…軸受スリーブ
ハウジング、７…ケーシング、８…セラミックス長繊
維、９…金属、１０…セラミックス短繊維、１１…ドラ
ム、１２…金属、１３…セラミックス繊維、１４…芯
金、１５…張力制御装置、１６…巻き取り装置、１７…
上下駆動装置、１８…成形体。
ブ、４…摺動面、５…軸受スリーブ、６…軸受スリーブ
ハウジング、７…ケーシング、８…セラミックス長繊
維、９…金属、１０…セラミックス短繊維、１１…ドラ
ム、１２…金属、１３…セラミックス繊維、１４…芯
金、１５…張力制御装置、１６…巻き取り装置、１７…
上下駆動装置、１８…成形体。
Claims (3)
- 【請求項１】 摺動部品の摺動部をセラミックス繊維と
金属母材からなる複合材料で構成したことを特徴とする
摺動部品。 - 【請求項２】 前記摺動部品は、その形状が円筒又は円
柱形であって、前記セラミックス繊維は長手方向を該摺
動部品の円周方向となるように配向又は配列したことを
特徴とする請求項１記載の摺動部品。 - 【請求項３】 前記摺動部品が軸受であることを特徴と
する請求項２記載の摺動部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101394A JPH07238933A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | セラミックス繊維強化型複合材料を用いた摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101394A JPH07238933A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | セラミックス繊維強化型複合材料を用いた摺動部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07238933A true JPH07238933A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12874913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5101394A Pending JPH07238933A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | セラミックス繊維強化型複合材料を用いた摺動部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07238933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019053336A (ja) * | 2019-01-11 | 2019-04-04 | キヤノン電子株式会社 | 光量調整装置用の回動部材及び保持部材、及び光量調整装置、並びに光学装置 |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP5101394A patent/JPH07238933A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019053336A (ja) * | 2019-01-11 | 2019-04-04 | キヤノン電子株式会社 | 光量調整装置用の回動部材及び保持部材、及び光量調整装置、並びに光学装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040323 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040921 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050203 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |