JPH11228230A - カーボン摺動材の製造方法 - Google Patents

カーボン摺動材の製造方法

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JPH11228230A
JPH11228230A JP10023458A JP2345898A JPH11228230A JP H11228230 A JPH11228230 A JP H11228230A JP 10023458 A JP10023458 A JP 10023458A JP 2345898 A JP2345898 A JP 2345898A JP H11228230 A JPH11228230 A JP H11228230A
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JP
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carbon sliding
carbon
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oxidizing gas
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JP10023458A
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Yoshihiro Watanabe
美博 渡辺
Minoru Wada
稔 和田
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カーボン軸受の摺動材の空気透過量のバラツキ
を小さくする。 【解決手段】焼成あるいは黒鉛化して得たブロックから
製品形状に加工したカーボン空気軸受用のカーボン摺動
材1に300〜800℃の雰囲気中で酸化性気体を通過
させ、そのときの酸化作用により通気孔を確保すること
により、目標の空気透過量を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受用に好適なカ
ーボン摺動材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の静圧空気軸受におけるカーボン摺
動片(摺動材)の製造方法は、特開昭63−186030号公報
に開示されているように、カーボン原料の粒子径を40
μm以下に分布させた炭素材料用素材を成形,焼成,黒
鉛化して得たブロックを分割して作る方法があるが、こ
のブロックから得た空気軸受用のカーボン摺動材の空気
透過量のバラツキが大きいという問題があった。
【0003】静圧空気軸受において使用するカーボン摺
動片(摺動材)は、その個々の摺動材間の空気透過量が
所定の範囲(バラツキ範囲)内(例えば20cc/cm
2/min以下)にあることが望ましく、従って、空気
透過量のバラツキが大きい場合には、樹脂塗布等によっ
て空気孔量を調整することにより空気透過量を調整する
ようにしている。
【0004】この樹脂塗布等による空気孔量調整による
空気透過量調整作業は、煩雑で品質の安定化に時間がか
かる欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、空気軸受用摺動片として使用するときに、樹脂塗布
等による空気孔量調整、すなわち空気透過量の調整が不
要な静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法を提供す
ることにある。
【0006】本発明の他の目的は、個々の摺動材間の空
気透過量のバラツキが小さいカーボン摺動材の製造方法
を提供することにある。
【0007】本発明の更に他の目的は、空気透過量のバ
ラツキが小さいカーボン摺動材を安価且つ安全に製造す
ることができる製造方法を提供することにある。
【0008】本発明の更に他の目的は、所定の空気透過
量のカーボン摺動材を得るための酸化性気体の通気を容
易に行うことができるカーボン摺動材の製造方法を提供
することにある。
【0009】本発明の更に他の目的は、所定の形状で所
定の空気透過量のカーボン摺動材を効率良く製造するた
めの製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、カーボン摺動
材の製造方法において、カーボン材に酸化性気体を通気
することにより前記カーボン摺動材の空気透過量を調整
することを特徴とするカーボン摺動材の製造方法に関す
る。
【0011】また、本発明は、カーボン摺動片またはそ
れに近い形状に加工したカーボン摺動材に酸化性気体を
通気することにより所定の空気透過量に調整することを
特徴とする前記カーボン摺動材の製造方法に関する。
【0012】また、本発明は、前記酸化性気体として酸
素,水蒸気,二酸化炭素を含む気体を使用することを特
徴とするカーボン摺動材の製造方法に関する。
【0013】また、本発明は、前記酸化性気体の温度を
300〜800℃にすることを特徴とするカーボン摺動
材の製造方法に関する。
【0014】また、本発明は、前記カーボン摺動材に酸
化性気体を通気するための圧力差を減圧方式で与えるこ
とを特徴とするカーボン摺動材の製造方法に関する。
【0015】更に、本発明は、前記減圧方式で前記カー
ボン摺動材に作用させる真空圧力を大気圧−50tor
r以下とすることを特徴とするカーボン摺動材の製造方
法に関する。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明においては、カーボン材に
酸化性気体を通気することにより、その空気透過量を調
整する。この場合、目的とする空気透過量より空気透過
量の小さいカーボン材を予め製造する。
【0017】酸化性気体の通気は、所定の空気透過量よ
りも小さい空気透過量のカーボン材を製造し、これを目
的とするカーボン摺動材(例えば軸受用摺動片の形状)
またはそれに近い形状に機械加工し、このカーボン摺動
材に酸化性気体を通気することにより、目標の流量にな
るまで通気酸化(通気処理)させるように行うことが望
ましい。このようにすることで、通気量(空気透過量)
が所定のバラツキ内に制御された軸受用カーボン摺動材
とすることができる。
【0018】軸受用カーボン摺動材に通気させて空気透
過量を調整処理する前記酸化性気体としては、安全性と
入手性(価格)を考慮して、酸素,水蒸気,二酸化炭素
を好ましくは5〜50体積%含む気体、例えば空気を用
いると良い。
【0019】また、通気させる酸化性気体の温度は、3
00〜800℃が好ましい。300℃未満では反応速度
が遅く、調整処理に時間がかかる傾向にある。また、8
00℃を超えると、軸受用カーボン摺動材の表面の酸化
作用が著しくなるために形状寸法を所定の値に保つこと
が困難になる傾向がある。
【0020】通気するための圧力を発生させる方式は、
吸引等による減圧方式が好ましい。加圧方式にすると、
通気するカーボン摺動材とその保持治具間のシールの維
持が困難になる傾向にある。この場合、吸引による真空
圧力は、−50torr以下が望ましい。−50tor
rを超える(圧力差が小さくなる)と反応速度が遅くな
る傾向にある。
【0021】カーボン摺動材の形状は様々であるため、
酸化性気体を通気する通気装置の構造は、その形状に応
じて異なっても良い。
【0022】静圧空気軸受の代表的な形状であるリング
状のカーボン摺動材に好適な通気装置の一例を図1に示
す。リング状のカーボン摺動材1は、その外周側にリン
グ状のシール材2が同心的に位置するように該シール材
2と共に保持治具3a,3bの間にその両端を挟持して
固定する。その両端を保持治具3a,3bによって挟持
して塞ぐことによりカーボン摺動材1の内側に形成した
内側排気空間は、排気管4を介して接続した真空ポンプ
5によって、圧力計6によって圧力を観視しながら排気
することにより減圧するようにする。カーボン摺動材1
の外側とシール材2の間に形成した外側給気空間には、
給気管7を通して酸化性気体を供給する。ヒーター8,
9は、この酸化性気体を通気処理(カーボン摺動材の酸
化)に適した温度に加熱する。
【0023】カーボン摺動材1の外側給気空間の酸化性
気体は、このカーボン摺動材1の内外の圧力差により、
このカーボン摺動材1の外側の杞憂期空間から内側の排
気空間に向けて該カーボン摺動材1を酸化しながら通過
することにより該カーボン摺動材1の空気透過量を増大
する。
【0024】平板状のカーボン摺動材の通気に好適な通
気装置の一例を図2に示す。平板状のカーボン摺動材1
1は、その外周を気密状態に包囲するシール材12の途
中に支持し、このシール材12の両端を保持治具3c,
3dで挟持することにより、カーボン摺動材11の両側
に、排気管4に連なる排気空間と給気管7に連なる給気
空間を形成する。その他の構成手段は、前述した例と同
一の構成であるので図示説明を省略する。
【0025】そして、カーボン摺動材11の一方の側の
排気空間を排気することにより、他側の給気空間に供給
された酸化性気体がカーボン摺動材11を酸化しながら
通過して該カーボン摺動材11の空気透過量を増大させ
る。
【0026】空気を透過させる面を構成する摺動材11
の厚さには特に制限はないが、空気の透過方向におい
て、1mm〜50mm程度が好ましい。
【0027】空気透過量は、15〜200cc/cm2
/min程度とすくことが好ましく、同一の用途におけ
る個々のカーボン摺動材間の空気透過量のバラツキは、
20cc/cm2/min以下とすることが好ましく、
より好ましくは15cc/cm2/min以下、更に好
ましくは10cc/cm2/min以下である。
【0028】なお、空気透過量は、試料厚さ5mm,測
定断面積20mm2(好ましくは、直径5mmの塩),
空気圧力5kg/cm2の条件でマスフローメーターで
流量を測定し、計算により求めることができる。また、
測定する空気透過量の単位(cc/cm2/min)
は、1cm2の面積当たり、1分間に透過する空気の体
積(cc)を意味する。
【0029】カーボン基材としては、一般の炭素材、す
なわちコークス粉,黒鉛粉,カーボンブラック等の骨材
にタール,ピッチ等の結合材を混ぜて、捏和,粉砕,成
形したものを用いることができる。
【0030】前記捏和は、一般には双腕型ニーダー等を
用いて、各材料を、好ましくは200〜250℃の温度
において、好ましくは5〜10時間混練することにより
行う。
【0031】前記粉砕は、前記捏和によって得られたも
のを、各種粉砕機を用いて平均粒子径が20〜30μm
となるように行う。
【0032】前記成形は、前記粉砕によって得た粉体
を、ラバープレス等の方法によってブロック状に付形す
るように行う。この成形に使用する圧力は、300〜1
400kg/cm2が好ましい。圧力が低いと成形品の
強度が低下し、高いと焼成中に割れ易くなる。
【0033】このようにして得た成形品は、焼成し、更
に用途に応じて黒鉛化する。
【0034】前記焼成は、還元雰囲気下において、好ま
しくは800〜1000℃に昇温して行う。焼成時間
は、300〜500時間が好ましい。還元雰囲気下で焼
成する方法としては、成形品のまわりに炭素粉を詰めて
焼成する方法がある。更に、必要に応じて、3000℃
迄の黒鉛化処理を行う。この黒鉛化処理も、還元性雰囲
気下で20〜40時間行うことが好ましい。
【0035】得られたカーボン基材は、必要に応じて、
機械加工した後に前記酸化性気体の通気に供することが
できる。
【0036】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。
【0037】実施例1 骨材は、平均粒子径が15〜25μmで1〜60μmの
ものが95重量%を占める自家製の黒鉛粉を45重量%
と、カーボンブラック(カンカーブ社製 商品名 サー
マックス)10重量%にバインダピッチ(川崎製鉄株式
会社製 商品名PKE)44重量%を配合し、温度24
0℃で3時間混練した。そして、その捏和物を平均粒子
径25μmに粉砕して成形粉とした。この成形粉を直径
150mm,長さ150mmのゴム型に封入し、100
0kgf/cm2で加圧して10個の成形品を作成し
た。
【0038】そして、この成形品を、還元雰囲気下で1
000℃で焼成した。
【0039】そして、図3に示すように、焼成して得た
焼成品13から空気軸受用カーボン摺動材の空気透過量
測定用サンプル14(厚さ5mmのものを、焼成品13
の上部,中部,下部の3箇所の各々における中心部,中
間部,周辺部の3箇所から合計9個のサンプル)を採取
し、その物理特性と空気透過量を測定した。このときの
空気透過量は、2〜30cc/cm2/minであっ
た。
【0040】その後、この各サンプル14を400℃の
空気で、図2に示した通気装置を用いて、減圧度−70
0torrで通気処理を開始し、空気透過量が30〜4
0cc/cm2/minになるまで該処理を続けた。そ
の結果、空気透過量のバラツキ(最大値−最小値)は1
0cc/cm2/minとなった。
【0041】実施例2 骨材は、平均粒子径が15〜25μmで1〜60μmの
ものが95重量%を占める自家製の黒鉛粉を45重量%
と、カーボンブラック(カンカーブ社製 商品名 サー
マックス)10重量%にバインダピッチ(川崎製鉄株式
会社製 商品名PKE)44重量%を配合し、温度24
0℃で数時間混練した。そして、その捏和物を平均粒子
径30μmに粉砕して成形粉とした。この成形粉を直径
150mm,長さ150mmのゴム型に封入し、100
0kgf/cm2で加圧して10個の成形品を作成し
た。
【0042】そして、この成形品を、還元雰囲気下で1
000℃で焼成した。
【0043】焼成して得た焼成品から、実施例1と同様
に、空気軸受用カーボン摺動材の空気透過量測定用のサ
ンプルを採取し、その物理特性と空気透過量を測定し
た。このときの空気透過量は、15〜45cc/cm2
/minであった。
【0044】その後、このサンプルを380℃の空気中
において、減圧度−700torrで通気処理を開始
し、空気透過量が45〜55cc/cm2/minにな
るまで該処理を続けた。その結果、空気透過量のバラツ
キ(最大値−最小値)は10cc/cm2/minとな
った。
【0045】実施例3 川崎製鉄株式会社製の球晶KMFCを直径150mm,
長さ150mmのゴム型に封入し、500kgf/cm
2で加圧して10個の成形品を作成した。
【0046】そして、この成形品を、還元雰囲気下で1
000℃で焼成し、更に、還元雰囲気下で3000℃ま
で昇温して黒鉛化処理を行った。
【0047】このようにして得た黒鉛化品から、実施例
1と同様に、空気軸受用カーボン摺動材の空気透過量測
定用のサンプルを採取し、その物理特性と空気透過量を
測定した。このときの空気透過量は、5〜17cc/c
2/minであった。
【0048】その後、このサンプルを400℃の空気中
で減圧度−700torrで通気処理を開始し、空気透
過量が17〜25cc/cm2/minが得られるまで
該処理を行った。その結果、空気透過量のバラツキ(最
大値−最小値)は8cc/cm2/minとなった。
【0049】比較例1 骨材は、平均粒子径が30μmで1〜60μmのものが
その60%を占める自家製の黒鉛粉45%とカーボンブ
ラック(商品名サーマックス)10%にバインダピッチ
(川崎製鉄株式会社製のPKE)44%を配合し、温度
240℃で数時間混練した。そして、その捏和物を平均
粒子径25μmに粉砕して成形粉とした。この成形粉を
直径150mm,長さ150mmのゴム型に封入し、1
000kgf/cm2で10個の成形品を作成した。
【0050】そして、この成形品を、還元雰囲気下で1
000℃で焼成した。
【0051】このようにして、焼成して得た焼成品か
ら、実施例1と同様に、空気透過量特性測定用のサンプ
ルを採取し、物理特性と空気透過量を測定した。
【0052】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は、28cc/cm2/minであった。
【0053】比較例2 骨材は、平均粒子径が15〜25μmで1〜60μmの
ものを95重量%含む自家製黒鉛粉45重量%とカーボ
ンブラック(商品名 サーマックス)10重量%にバイ
ンダピッチ(川崎製鉄株式会社製 PKE)44重量%
を配合し、温度240℃で数時間混練した。そして、そ
の捏和物を平均粒子径30μmに粉砕して成形粉とし
た。この成形粉を直径150mm,長さ150mmのゴ
ム型に封入し、1000kgf/cm2で10個の成形
品を作成した。
【0054】そして、この成形品を、還元雰囲気下で、
1000℃で焼成した。
【0055】このようにして得た焼成品から、実施例1
と同様に、空気軸受用カーボン摺動材のサンプルを採取
し、その物理特性と空気透過量を測定した。このときの
空気透過量のバラツキ(最大値−最小値)は、30cc
/cm2/minであった。
【0056】比較例3 川崎製鉄株式会社製の球晶KMFCを直径150mm,
長さ150mmのゴム型に封入し、500kgf/cm
2で10個の成形品を作成した。
【0057】そして、この成形品を、還元雰囲気下で、
1000℃で焼成した。更に、還元雰囲気中で3000
℃まで昇温して黒鉛化処理を行った。
【0058】このようにして得た黒鉛化品から、実施例
1と同様に、空気軸受用カーボン摺動材のサンプルを採
取し、その物理特性と空気透過量を測定した。
【0059】このときの空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は、16cc/cm2/minであった。
【0060】表1は、これらの測定結果をまとめて示し
たものであり、実施例1〜3の空気透過量のバラツキ
は、比較例1〜3に対して小さい値に制御されているこ
とがわかる。
【0061】
【表1】
【0062】
【発明の効果】本発明によれば、空気軸受用摺動片とし
て使用するときに、樹脂塗布等による空気孔量調整、す
なわち空気透過量の調整が不要な軸受用カーボン摺動材
を得ることができる。
【0063】また、軸受用カーボン摺動片またはそれに
近い形状に加工したカーボン摺動材に酸化性気体を通気
することにより所定の空気透過量に調整することより、
空気透過量のバラツキが小さいカーボン摺動材が得られ
る。
【0064】また、前記酸化性気体として酸素,水蒸
気,二酸化炭素を含む気体を使用することにより、空気
透過量のバラツキが小さいカーボン摺動材を安価且つ安
全に製造することができる。
【0065】更には、前記軸受用カーボン摺動材に酸化
性気体を通気するための圧力差を減圧方式で与えること
により、通気処理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法に用いる通気装置の一例を示
す縦断側面図である。
【図2】本発明の製造方法に用いる通気装置の他の例を
示す要部の縦断側面図である。
【図3】焼成品から空気軸受用カーボン摺動材の空気透
過量測定用サンプルを採取する部位を示す平面図及び側
面図である。
【符号の説明】
1,11…カーボン摺動材、2…シール材、3a,3b
…保持治具、5…真空ポンプ、9,8…ヒーター、13
…焼成品、14…空気透過量測定用サンプル。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カーボン摺動材の製造方法において、カー
    ボン材に酸化性気体を通気することにより前記カーボン
    摺動材の空気透過量を調整することを特徴とするカーボ
    ン摺動材の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、カーボン摺動片または
    それに近い形状に加工したカーボン摺動材に酸化性気体
    を通気することにより所定の空気透過量に調整すること
    を特徴とするカーボン摺動材の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記酸化性気
    体として酸素,水蒸気,二酸化炭素を含む気体を使用す
    ることを特徴とするカーボン摺動材の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1〜3の1項において、前記酸化性
    気体の温度を300〜800℃にすることを特徴とする
    カーボン摺動材の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1〜4の1項において、前記カーボ
    ン摺動材に酸化性気体を通気するための圧力差を減圧方
    式で与えることを特徴とするカーボン摺動材の製造方
    法。
  6. 【請求項6】請求項5において、前記減圧方式で前記カ
    ーボン摺動材に作用させる真空圧力を大気圧−50to
    rr以下とすることを特徴とするカーボン摺動材の製造
    方法。
JP10023458A 1998-02-04 1998-02-04 カーボン摺動材の製造方法 Pending JPH11228230A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254741A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Hitachi Chem Co Ltd カーボン軸受材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254741A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Hitachi Chem Co Ltd カーボン軸受材

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