JPH10298582A - 自己潤滑複合材料 - Google Patents
自己潤滑複合材料Info
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- JPH10298582A JPH10298582A JP11199397A JP11199397A JPH10298582A JP H10298582 A JPH10298582 A JP H10298582A JP 11199397 A JP11199397 A JP 11199397A JP 11199397 A JP11199397 A JP 11199397A JP H10298582 A JPH10298582 A JP H10298582A
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Abstract
滑性・強度の面で優れた自己潤滑複合材料を提供する。 【解決手段】 固体潤滑剤として、黒鉛、BN、BN
(B2 O3 ・CaOを1〜20wt%含有したもの)の
1種以上を5〜80vol%含有し、結合材として、水
ガラス又はコロイダルシリカ懸濁液であるA物質と、雲
母、タルク、ケイ酸アルミ、アルミナセメントの群から
選ばれる1種以上のフリットであるB物質を、合計で5
〜80vol%含有し、金属マトリックスを形成する金
属粉末として、Ni、Fe、Co、Cu、Sn、Ag、
Pb、Mn、Cr、Mo、W、Nb、Ta、Al、Z
n、Tiの1種以上を5〜80vol%含有し、金属ホ
ウ化物として、CrB、TiB2 、ZrB2 、Nb
B2 、TaB2 、MoB、WB、LaB6 、HfB2 、
VB2 の1種以上を金属マトリックス中に1〜40vo
l%含有したものである。
Description
面で優れた自己潤滑複合材料に関する。
変質してしまう程の高温下で作業する機械摺動部の運転
を滑らかにするためには、従来は、二硫化モリブデンな
どの固体潤滑剤を直接被膜として使用するか、或いは固
体潤滑剤をグリースなどに混合して使用し、油分蒸発後
に残留した固体潤滑剤で被膜を形成する等の使用方法が
採用されている。
の使用に耐えず、使用温度が高くなるほど、頻繁なメン
テナンスが必要となり、しかも高温で作業するところで
は、任意な間隔での給油も容易でなく、作業環境も良く
ない。
期間使用しても自己潤滑性が維持される自己潤滑複合材
料を提案した(特開平8−134489号公報参照)。
この自己潤滑複合材料は、固体潤滑剤として窒化ホウ素
や黒鉛等を含有し、結合材として水ガラスや雲母等を含
有したものである。
剤を結合材と反応させて結合組織とするので、固体潤滑
剤と結合材との間に隙間が生ぜず、高温まで酸化しない
優れた耐熱性も備えているため、大気中における過酷な
高温条件下で長期間使用しても十分な自己潤滑性が維持
される。
うな従来の自己潤滑複合材料にあっては、結合材自体の
特性から強度は期待できず、高温において高負荷がかか
る摺動部材には使用することが困難であった。例えば、
溶融炉の駆動・排気機器の軸受けなど、500℃を超え
る耐熱性及び強度の信頼性が要求される分野には用いる
ことができなかった。
てなされたものであり、500℃を超える耐熱性を有す
ると共に、潤滑性・強度の面で優れた自己潤滑複合材料
を提供するものである。
材料は、固体潤滑剤粒子を保持する金属マトリックス中
に金属ホウ化物を添加したものである。要求される機械
的強度が特に高い場合には、更に補強材を追加しても良
い。
(B2 O3 ・CaOを1〜20wt%含有したもの)の
1種以上を用いることができる。窒化ホウ素+黒鉛とす
ることにより、800℃程度まで摩擦係数が0.2に保
たれ、潤滑性の面で優れる。尚、固体潤滑剤の造粒又は
集合体の粒度は10〜300μmが好適であるが、使用
条件によっては、造粒又は集合体の粒度を更に篩別し、
粒度範囲を狭くすることも可能である。また、10μm
以下の篩別が困難な場合は、10μm以下も使用しても
良い。但し、この場合は強度が若干低下する。
0vol%でなればならない。5vol%未満では高温
における潤滑性不足となり、80vol%より多いと脱
落粒子が多くなり短寿命となり、強度も低くなる。
合は、本発明材料を利用する機械部品の摺動条件によっ
て選択する。すなわち、相手材料や、荷重や速度、運転
周期などによって複雑な影響を受けるので、それらを全
て勘案して、最適な割合を選ぶのが良い。
シリカ懸濁液であるA物質と、雲母、タルク、ケイ酸ア
ルミ、アルミナセメントの群から選ばれる1種以上のフ
リットであるB物質を混合して反応させたものが好まし
い。その含有量としては、合計で5〜80vol%が好
適である。5vol%未満では強度不足であり、80v
ol%より多いと潤滑不足である。この発明の結合材は
固体潤滑剤との間に隙間が生ぜず、また高温で酸化しな
いので長期間の安定な使用に耐えるという特徴がある。
ケイ酸アルミは、A物質としての水ガラスやコロイダル
シリカ懸濁液との反応で硬化させた場合、それぞれの硬
さが異なる。雲母やタルクでは柔らかく固体潤滑の作用
も兼ねるが、結合材としての強度は弱い。ケイ酸アルミ
などでは、結合強度は強いが、場合によっては硬すぎて
摺動特性を害するおれがある。従って、それらも、使用
部品の要求によって経験的に選び分ける必要がある。一
般的にはA物質とB物質の割合は、0.5:1から3:
1の間が適当である。
て、Ni、Fe、Co、Cu、Sn、Ag、Pb、M
n、Cr、Mo、W、Nb、Ta、Al、Zn、Tiの
1種以上を5〜80vol%含有している。この金属粉
末の粒度としては、1〜10μmが好適である。
ZrB2 、NbB2 、TaB2 、MoB、WB、LaB
6 、HfB2 、VB2 の1種以上を1〜40vol%含
有している。
して金属間化合物を形成したり、化合物を形成しない金
属材料では金属マトリックス中に分散されたりすること
により、強度が向上すると共に、耐摩耗性が改善され、
摩擦係数も低下する(潤滑性が向上する)。耐食性、耐
酸化性も改善され、工業上の応用分野が広がる。固体潤
滑剤として、BN(B2 O3 ・CaOを10wt%含有
したもの)を用いた場合は、前記強度、耐摩耗性、潤滑
性が特に向上する。
補強材としては、炭素繊維、ガラス・アルミナ複合繊
維、ステンレス鋼繊維の群から選ばれた1種以上が好適
である。その含有量としては、合計で10〜50vol
%が好適である。10vol%未満では破壊強度不足で
あり、50vol%より多いと潤滑不良となる。また、
本発明材料を利用する摺動部品に要求される摩擦係数が
0.2以下の場合には25vol%未満とし、要求され
る機械的強度が高い時には25〜50vol%までの間
で選択するのが良い。更に、普通の場合にはステンレス
鋼繊維を、特に低い摩擦を必要とする時には炭素繊維を
用いた方が良い。破壊強度を要しないごく軽荷重の用途
では、補強材を追加しなくても良い。
をするので、通常はステンレス鋼など金属製のものを使
用しても良いが、特に高温での強度を必要とする時に
は、炭素繊維やアルミナ繊維等のセラミック繊維を使用
した方が良い。
滑剤と結合材(A物質+B物質)を少量の水を加えなが
ら乳鉢やボールミルなどで混合し、泥濘状とする(補強
材を用いる場合は、この泥濘状のものに添加する)。そ
して、これを200℃以下の炉の中で乾燥させる。炉の
雰囲気は大気であってもかまわない。この時点で篩別
し、必要な粒度を持ったものを採取する。尚、乾燥した
ものをプレス成形してから粉砕し、所定粒度のものを採
取しても良い。この場合、粒子の強度を高くすることが
できる。次に、金属粉末と金属ホウ化物を良く混合させ
た粉末中に、混合機、攪拌機等を使用して、先に用意し
た顆粒状の固体潤滑剤と結合材を添加し、粉砕しないよ
うに均一混合させる。その後、プレスで成形し、真空炉
又は不活性雰囲気炉の中で、800〜1200℃程度の
温度で焼結する。焼結した材料は、切削加工及び研削加
工によって、最終的に詳細形状をした部品にされる。
質とB物質に、上記表1に示された配合比(vol%)
で、所定の固体潤滑剤を少量の水を加えながら混合す
る。その後、200℃で空気中で乾燥し、その乾燥した
ものを軽度に粉砕し、篩により10〜300μmの粒度
を有した顆粒を採取した。その後、この顆粒と、表1の
金属粉末及び金属ホウ化物粉末とをタンブラーミキサー
で混合し、5トン/cm 2 でプレス成形し、10×10
×10mm3 の試料を作製する。そして、最後に100
0℃で焼結して自己潤滑複合材料を得た。比較例は、金
属ホウ化物を欠いた組成の自己潤滑複合材料にした。
の総合的評価を行ったところ、本実施例の方は、高温
(800℃)における摩擦係数が低く、潤滑特性に優れ
ていた。また、圧縮強度も向上していた。また、固体潤
滑剤として、BN単体よりも、BN+黒鉛にした方が性
能が優れ、更にBN(B2 O3 ・CaOを10wt%含
有したもの)にした方が更に性能が優れていた。これに
対し、金属ホウ化物を含まないものは、圧縮強度が低
く、機械的特性の面で本実施例のどれよりも劣ってい
た。
のものを利用した場合、金属粉末として、Ni、Cu、
Sn、Ag以外のものを利用した場合も、金属ホウ化物
としてCrB、TiB2 以外のものを利用した場合も、
表1と同様の結果が得られることも確認した。補強材を
追加したものは強度が更に向上することも確認できた。
メーターにて速度:0.4m/sec、荷重:20k
g、相手材:S45C、大気中90sec保持後の数値
である。
上説明してきた如き内容のものであって、500℃以上
の高温でも優れた潤滑性と強度を有するため、大気中に
おける過酷な高温条件下で長期間使用しても十分な自己
潤滑性が維持される。
原子力、宇宙関連機器、材料製造装置、交通・輸送機
器、医療機器、通信情報機器、食品機械、環境機器等で
使用される滑り軸受、転がり軸受、ベアリングのリテー
ナ、滑り案内面、歯車、カム、電気接点、シール、耐食
性や焼付が問題となる摺動部材等に好適である。具体的
には、金属及びセラミックス製造装置の軸受や、滑り案
内面、物理蒸着装置の軸受や歯車、エンジンの噴射弁、
排気再循環装置の軸受や歯車に好適である。また、ゴミ
の焼却炉周辺機器等では、高温になるため本自己潤滑複
合材料を使用することにより、設計及びメンテナンスが
容易になる。ダイキャストやガラス瓶製造等の工場で
は、高温での適切な潤滑方法がないため、油又は油をキ
ャリアーとして固体潤滑材を使用することが多く、油の
蒸発又は焼結による機械装置周辺の環境汚染があるが、
本発明の自己潤滑複合材料を使用することにより、これ
が改善される。
Claims (5)
- 【請求項1】 固体潤滑剤粒子を保持する金属マトリッ
クス中に金属ホウ化物が1〜40vol%添加されたこ
とを特徴とする自己潤滑複合材料。 - 【請求項2】 固体潤滑剤として、黒鉛、BN、BN
(B2 O3 ・CaOを1〜20wt%含有したもの)の
1種以上を5〜80vol%含有し、 結合材として、水ガラス又はコロイダルシリカ懸濁液で
あるA物質と、雲母、タルク、ケイ酸アルミ、アルミナ
セメントの群から選ばれる1種以上のフリットであるB
物質を、合計で5〜80vol%含有し、 金属マトリックスを形成する金属粉末として、Ni、F
e、Co、Cu、Sn、Ag、Pb、Mn、Cr、M
o、W、Nb、Ta、Al、Zn、Tiの1種以上を5
〜80vol%含有し、 金属ホウ化物として、CrB、TiB2 、ZrB2 、N
bB2 、TaB2 、MoB、WB、LaB6 、Hf
B2 、VB2 の1種以上を1〜40vol%含有したこ
とを特徴とする自己潤滑複合材料。 - 【請求項3】 固体潤滑剤がBN(B2 O3 ・CaOを
1〜20wt%含有したもの)である請求項2記載の自
己潤滑複合材料。 - 【請求項4】 固体潤滑剤の造粒又は集合体の粒度が1
0〜300μmである請求項1〜3のいずれか1項に記
載の自己潤滑複合材料。 - 【請求項5】 補強材として、炭素繊維、ガラス・アル
ミナ複合繊維、ステンレス鋼繊維の群から選ばれた1種
以上を10〜50vol%の割合で含有している請求項
1〜4のいずれか1項に記載の自己潤滑複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11199397A JP2983186B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 自己潤滑複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11199397A JP2983186B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 自己潤滑複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10298582A true JPH10298582A (ja) | 1998-11-10 |
JP2983186B2 JP2983186B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=14575267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11199397A Expired - Fee Related JP2983186B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 自己潤滑複合材料 |
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Country | Link |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100445404C (zh) * | 2006-05-26 | 2008-12-24 | 南京理工大学 | 宽温带自润滑镍铬合金基复合材料及其制备方法 |
JP2013064094A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Fuji Dies Kk | 固溶または固溶及び分散強化金属系自己潤滑性複合材料 |
CN110318012A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-10-11 | 洛阳轴承研究所有限公司 | 一种镍基自润滑复合材料及其制备方法 |
CN110614360A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-27 | 安阳工学院 | 一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法 |
CN110666177A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-10 | 安阳工学院 | 一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11199397A patent/JP2983186B2/ja not_active Expired - Fee Related
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