JPS5845103A - 炭素球及び黒鉛球 - Google Patents

炭素球及び黒鉛球

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JPS5845103A
JPS5845103A JP56144425A JP14442581A JPS5845103A JP S5845103 A JPS5845103 A JP S5845103A JP 56144425 A JP56144425 A JP 56144425A JP 14442581 A JP14442581 A JP 14442581A JP S5845103 A JPS5845103 A JP S5845103A
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JP
Japan
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carbon
sphere
anisotropy
graphite
base material
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Pending
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JP56144425A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Shimoyama
下山 達夫
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/416,611 priority patent/US4489132A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/16Sliding surface consisting mainly of graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素球箒及び黒鉛球槽m の改jiLK関する。
周知の如く、炭素球及び黒鉛球は鋼球、プラスチック球
などに比較して軽量緻密であり、低摩擦性、耐摩耗性、
耐熱寸法安定性などが格段に優れている。しかし従来の
嗟素球基材は材料強度的に異方性を有するものであった
り、−黒鉛化性炭素材(ガラス状炭素)である為に黒鉛
化処理しても黒鉛結晶の成長は殆んど起らないので熱伝
導性を満足出来ず9球に形成したものをベアリングなど
く用いた場合9球の1部分が急熱急冷などの過酷な条件
に遭遇すると9球の表面と内部との熱膨張差によって球
の表面にピッチング現象が生じたね0球自体がクラック
損傷を生じたりして短期間で使用不可能となるなどの欠
点があった。
本発明の目的は、摩擦熱などによる局部的急熱急冷など
の過酷な条件下でもピッチング、クラックなどを生じな
い工業用部材としての使用に耐える炭素球及び黒鉛球を
提供することにある。
発明者は球を形成する炭素基材を所定の平均熱伝導率に
設定することによ′す1球表面のピッチング破損の発生
をある程度軽減出来たので。
[K研究の結果炭素基材の熱膨張係数の異方性(9凹L
≦巨堕X100.ただしCmaxは炭素基na x 材中の最大熱膨張係数及び0ninは炭素基材中の最小
熱膨張係数を示す)が炭素球のピッチング、熱衝撃割れ
に関与することを究明し、炭素基材を所定の熱伝導率に
設定すると共に、熱膨張係数の異方性を所定の範囲に設
定することにより炭素基材の熱膨@差を一様に近似せし
めることが出来るので、涼に形成したものを急熱急冷の
過酷な条件で使用した場合、ピッチング。
クラックなど従来の炭素球の決定的弱点であった熱衝撃
による損傷を防止出来るととを見出した。
本発明は、平均熱伝導率が0.03caυi・S・℃以
上でかつ熱膨張派数の異方性が401以下である炭素基
材を併置加工してなる炭素球又は黒鉛球K151する。
即ち1本発明の49微は炭素球形成用炭素基材の平均熱
伝導率及び、熱膨張係数の異方性(以下単に異方性と呼
ぶ)を所定の範囲に設定した点にあり、これによって炭
Jc球の表面と内部との熱*@差は一様に近似されるの
で熱力学的にも一様に近似される結果となり、従来の炭
素球の欠点であったピッチングやクラックなどの発生を
防止出来る。炭素基材の平均熱伝導率又は異方性のいず
れか一方のみを所定範囲に設定しただけでは上述した効
果は得られないつ本発明において炭素基材・の平均熱伝
導率は0.03cat/crn・S・℃以上及び異方性
は40慢以下であることが必要である。平均熱伝導率が
0、03 c at/cm・S・℃未満及び/又は異方
性が401を越えると炭素球の熱応力に平衡を欠・き。
球表面のピッチングや球自体のクラック欠損を生ずる。
好ましい範囲は平均熱伝導率がo、acaz7扁・S・
℃以上、異方性は25憾以下である。 一本発明の炭素
基材は9例えば次のような方法によって得られる。
<1)  炭素粉末を三次元方向から均一に加圧出来る
ラバープレス法によって成形したのち、熱処理過程を経
て炭素基材を得る。
(2)炭素粉末を盛込めして予備成形したのち。
ラバープレス法によ砂三次元方向から均一に場合800
〜1300℃、黒鉛球の場合2000〜2600℃が好
ましい。
また本発明の炭素基材を用いて球を形成する方法として
例えば、(a)各辺の比が1となるようを立方体を転が
して球を形成する方法、(b)あらかじめ球に近い指状
に加圧成形したものを転がして球を形成する方法、(C
)切削により球に近い形状に加圧したのち、研磨により
球を形成する方法などが用いられ制限はないが(b)の
方法は炭素基材の歩留り、材料構造的に等方性が得られ
易いなどの点から好ましい。
次に本発明の詳細な説明する。
実権例1 コールタールピッチを350〜500℃の温度にて加熱
処理し、この加熱処理工程で生成した光学的異方性小球
体を溶剤分別したのち、仮焼して′ 得た高密度、高強
度等方性炭素材嵯嘔体を型込めして予備成形し、更にう
・9−プレスによりあらか)しめ球に近い形状に加圧成
形を行ない、ik高温度1000℃で焼成し、平均熱伝
導率0.4 cal/cm−8・6C9異方性18憾の
炭素基材を得た。かくして得た炭素基材を砥粒を用いて
球だ形成し、深みぞ型ベアリング(JI8φ6205)
IIIC組込んで、1500rpm。
5Kpf/10m1nの力9圧速度で、ラジアル荷重を
付加して、耐荷重試験を行なったところ、60Kpfの
荷重に迩しても炭素球表面にピッチング、クラックなど
、ベアリングとして有害な損傷は認められなかった。
〜15優、炭化率80〜90憂酩て、500℃までの加
熱で溶融せず296以上の熱変形収縮率を有する炭素前
躯体物質を用いて、実権例1と同様の方法で平均熱+1
11率Q、 3 cat/cW1・S ・”Co異方性
20係の炭素基材を得、実施例1と同様の方法で炭素球
を形成し、実施例1と同様の試験を行なったところ、6
0Kpfの荷重に達しても炭素球表面にピッチング、ク
ラックなど、ベアリングとして有害な損傷は認められな
かった。
実権9113 実施例1の炭素基材を更に最高2400℃の温度で熱処
理し、平均熱伝導率0−6 cat/am・S・℃。
異方性12嘔の黒鉛基材を得、以下実施例1の方法で黒
鉛球を形成し、実権例1と同様の試験を行なったところ
60に5(Q荷重に適しても黒鉛球の損傷は認められな
かった。
以上実施例1.実施例2及び実施例3は試験機の都合で
、60Kgf以上の荷重試験かで籾なかったものである
比較例1 石油系ピッチを400〜500℃に加熱し、窒素ガス雰
囲気下で重質化した変質ピッチを酸素気流中、175〜
245℃の範囲で不融化し、かくして得られた炭素前躯
体を実施例1の方法で炭素球となしたガラス状破面を有
する炭素球を実施例1と同様条件で荷重試験を行なった
ところ、35に9f及び42Kgfの荷重でピッチング
を発生し、36Kffの荷重でクラック損傷が起こり、
いずれもベアリングとしての機能を果し得なかった。こ
のときの炭素球用炭素基材の平均熱ネ導率は0.01 
calZl・S・℃及び異方性は33慢であった。
更に、比較例1で得られた従来のガラス状破面を有する
炭素球について4球試験機を用いてピッチング、クラッ
クなどの表面損傷に関する耐荷重試験を行なった結果を
@1図に示し、実施例1で得られた炭素球について同様
の試験を実権した結果を第2図に示す。第1図及び第2
図、がら明らかなように従来の炭素球は垂直荷重20K
gf付近から摩擦係数が急上昇するが9.本発明の実施
例になる炭素球は―直荷重3.0Ktf付近で摩擦係数
が飽和し。
以後荷重を1直も摩擦係数ゆ。、1.〜0.16f’安
定している。
また上記4球試験機による試験終了時の炭素球の表面状
態写真を第3図(従来品)及び第″4図(本発明品)K
示した。この写真から従来品は擦過損傷が観察されたが
9本発明の実施例になる炭素球の外観には異常が認めら
れなかった。
以上本発明になる炭素球及び黒鉛球は摺動部材として広
く有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の炭素球の耐荷重試験結果を示すグラフ
、第2図は本発明の実施例になる耐荷重試験結果を示す
グラフ、第3図は従来の炭農球の耐荷重試験後の表面状
噸を示す写真及び第4図は本発明の寿1例になる炭素球
の耐荷重試験後の表面状橿を示す!4gである。 ¥71 図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1事件の表示 昭和56年特許願第144425号 2発明の名称 炭素球及び黒鉛球 3補正をする者 事件との関係     特許出願人 名 称 (4451日立化暖工業株式会社4  代  
  理    人 (1)本願明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正
訂正します。 (3)同第5頁w!5行に「加圧」とあるのを「カニ」
と訂正します。 (4)同第6頁第11行に「平均熱膨張率」と4るのを
「平均熱伝導率」と訂正します。 (5)同第9頁第1行から第2行に「本発明の5施例に
なる耐荷重試験結果」とあるのを[2発明の実施例にな
る炭素球の耐荷重試験結りと訂正します。 以上 別紙 特許請求の範囲 1I11.  平均熱伝導率が0.03 cal/Cr
n・S・℃以上でかつ熱膨張係数の異方性が401以下
である炭b    素基材を研磨加工してなる炭素球及
び黒鉛球。 に

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、平均熱伝導率が0.03cat/画・S・℃でかつ
    熱膨張係数の異方性が40−以下である炭素基材を研磨
    加工してなる炭素球及び黒鉛球。
JP56144425A 1981-09-12 1981-09-12 炭素球及び黒鉛球 Pending JPS5845103A (ja)

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