JPS5926973A - 炭化珪素質摺動部材 - Google Patents

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】 本発明は炭化珪素を主成分とり−る摺動部材に関りるも
のである。炭化珪素は耐熱性、ｆＪ４酸化性、耐熱衝撃
性、耐摩耗・ｌ＃１等が高く、づぐれた構造用セラミッ
クスどしで知られている。この炭化珪素を用いて、エン
ジンのシリンタ゛−ブ［１ツク、ビス１−ンヘッド等へ
の応用が期待されている。しかし、炭化１４素は、金属
と摺１ＦＩｌさ「た場合、耐１９耗１ｊ１は非常に高い
が、相手の金属月利を攻撃し、相手の金属材料を大きく
摩耗Ｊ゛るという欠点がある。従って、炭化珪素を摺動
材料として使用りる場合に１よ、種々の欠点を有する。

本発明の目的は、相手材料に金属を用い／ｊ場合に、相
手材料の摩耗が比較的少ない炭化珪素貿摺動部月を与え
ることにある。

発明者等は、÷→この［１的を達成するために、種々検
討した結果、炭化珪素より成る摺動部材に窒化硼素の微
粒子を分散させた場合、相手（Δの淳且 耗量も少く、害つ炭化珪素自体の耐摩耗性も向上リ−る
ことを発見し、本発明を完成したものである。

すなわら、本発明の炭化珪素貿摺動部祠（，１、炭化珪
素を主成分とするバルク状の摺動部材におい−（、少な
くとも一部の表面部分が炭化珪素あるいは炭化珪素固溶
体を母材とし、該母材中に１〜８小１０（％の微細な窒
化硼素粒子が′分散していることを特徴どづるｂのであ
る。

ここＣ炭化珪素を主成分とするバルク状の摺動部材とは
、結晶学的に炭化珪素の結晶構造を持つ炭化珪ハ・；あ
るいは炭化珪素固溶体で構成され、一定の容４ｆｉを持
ったバルク状である。通常かかる炭化珪素は、炭化珪素
粉末を焼結して１１７られる炭化月素焼結体としで提供
される。尚、炭化珪素粉末を焼結する場合に、焼結助剤
として、炭素粉末、）側索粉末等の微粉末が用いられる
。焼結助剤の配合間は′１，５〜１２小量％程度である
。本発明の炭化珪素は、これら焼結助剤を用いて得られ
るバルク状の焼結体である。

本発明のＩＫ’＋　１ＦＩＪ部材は、バルク状の炭化珪
素の少なくとも一部の表面部分が、炭化珪素あるいは炭
化珪素固溶体を母料どじ、該母４Ａ中に１〜８重量％の
微細な窒化硼素粒子が分散しているもので・ある。炭化
珪素中に、微細な窒化（硼素が分散りることにＪ、す、
摺動部月の淳耗特性が大きく改良される。窒化ＶＶｎ素
粒子の配合割合は、１〜８重量％である。１重量％未渦
の場合には、耐摩耗性改良の効果が十分でない。又、８
重量％を越えると、強度等の機械的性質が大きく劣化す
る。分散している窒化硼素の粒子径は細かい稈よく、１
０ミク１１ン以下より好ましくは、２ミクロン以■ζが
良い。

窒化（ｆｕｌｌ累が分散している部分は、第１図に例示
づ−るように摺動部月の摺動に寄与づ−る表面部１のみ
で良く、他の母料２は通常の炭化珪素Ｔ゛Ｊ、く、摺動
部材令てに、窒化硼素粒子が分散しＣいる必要がない。

尚、摺動部４４の製造」、一部の表面部分のみに、窒化
硼素粒子を分散させることが回動な場合には、摺動部材
仝体に窒化硼素粒子を分子ｉｋさせても良い。しかし、
窒化硼素粒Ｙが分散して存在づると、機械的強度の低下
、焼結性秀が悪化するために、摺動する表面部のみに窒
化硼素を分散し、その他の部分については、窒化硼素が
分子ｉｋしていない炭化珪素とするのがりｒましい。窒
化（１１素が分散した表面部分の厚さは５０〜５００ミ
ク］］ン稈度でよい。なｄ５、摺動部どなる表面部分に
存在する気孔は潤滑油を保持する作用があり、Ａイル潤
滑の場合には摺動特性向上に貢献りる。

本発明の炭化珪素質１′Ｅ！動部材を得る方法は、従来
の炭化珪素質成形体の製造方法をぞの、１ま採用りるこ
とができる。そして、従来の組成比わ１に対しで、１〜
８重量％の窒化硼素粒子を混合づ−ることにＪ、す、本
発明の摺動部月が１（１られる。尚、窒化硼素粒子の配
合間が増える程焼結性（［シは悪化し、’＋ｒｌ　ｒら
れる焼結体の気孔率が増人刃る傾向にある。

従って１、必要とりる表面部分のみに窒化硼素粒子を分
散した混合原料粉末を配置し、残りの部分を窒化硼素粒
子が含まない炭化珪素を主成分とり“る原１′３１粉末
とし、それを圧密化し−Ｃグリンニ１ンバク１〜等を形
成し、その状態で焼結づることにより、１習動部材を作
るのが好ましい。尚、焼結時間、焼結温度等については
、窒化硼素粒子が配合されていても特に変ることがない
。又、窒化硼素粒子を配合づることによる焼結性の悪化
を阻止する！こめに、ホラ１〜プレス等の焼結り法を採
用することもできる。

本発明の炭化珪素質１習動部祠を用いると、相手月であ
る金属月利の摩耗量は潤滑油使用時の摺動条件で、１／
４以下、良い条イ！１では、１　／’　２０以干になる
。又、炭化珪素質摺動部Ｉ自体の摩耗量は２／３以下、
より良い条件では、１／こ３以−トに低下づる。

以下、試験例をあげて説明する。

炭化珪素どして、平均粒径０．８ミク［ｌンの炭化珪素
粉末を用いた。又、窒化硼素としては、Ｉｌｉ均粒径１
ミクロンの窒化ｆｉｌｌ素粉末全粉末結助剤どしχ平均
粒径１ミク］」ンの硼素粉末と平均粒径゛１ミクロンの
炭素粉末を用いた。窒化硼素の配合５３は第１表に示ザ
ようにＯ〜１６重■％の範囲で配合し、その他の成分ど
して、焼結助剤ぐある硼素粉末１重量％、炭素粉末２重
間％、残部を炭化１１素粉末とした。そして表に示づ”
１０種類の原車ジ粉末を調製した。各原料粉末は、プラ
スブック製のボールミル中でアルコールを添加し、６時
間湿式混合し、その後、３重量％のボリビニルアルニ１
−ルを含む水溶液を添加し、スプレードライＡ７−によ
り乾燥、顆粒化した。この顆粒抗原わ１を金型／レスに
入れ、棒状の圧縮体とした。さらに、ラバープレスにて
、８００　ｋｇ／　ｃｍ２の静水圧を作用し、り１〜を
、２０００℃で４時間、小話性カス雰囲気下ひ焼結し、
炭化珪素質焼結体よりなる摺動部刊を得た。１ｑられた
各１習動部Ｉについで、気孔率、３点曲げ強度、摩耗ｍ
を調ぺた。摩耗ｌｉｔ　ｃ、１、第２図に示すように、
軸受は鋼（Ｓ　Ｕ　Ｊ　２　）−（ニー作られｌこ、直
径４０ｍｍ、幅６ｍｍのリング状の相手イΔＣ３を使用
し、そのリング状相手月３を１分間に１８３０回転で回
転し、１５．７ｍｍ、６．３ｍｍ、１０．１ｍｍに加工
した摺動部月４を加重１８０ｋｑでリンク状相手４Δ３
の外周面に押しく＝Ｊけ、モータＡイル潤潰く商標名キ
ャッスルオイル１０Ｗ−３０１’ｅ１１１；５間摩擦試
験を行った。摩１察試験接、リンク状相手月３の摩耗量
を重量減により、１Ｍ動部祠１の１〒粍ｍについ−Ｃは
、摺動により形成される線状四部の深さを表面荒さ訓で
測定し、その深さを摩耗量の目安とした。それらの結果
を表に含けで小り１゜表より窒化硼素を含有する摺動部
刊は、ＮＯ。

１、ＮＯ，９、Ｎｏ、１０にみられる窒化１／Ｊｌｌ素
）ｌｌｊ添加の摺動部材と比較して摩擦係数が小さく、
相千月Ｊ３よび摺動部４４自体の摩耗量も少なく、炭化
珪県賀摺動部月の摺動特性が著しく向上しでいることが
認められる。そして、この摺動特性の向上傾向は、窒化
硼素配合量が増すにつれて良りｆとなる。しかし逆に窒
化ｔａＢ累配合吊が増えるにつれ、気孔率が大きくなり
、強度低ドも増大づ−る。第１表Ｊ、す、窒化硼素配合
量１〜８重量％の炭化珪素摺動部材が摩擦係数が小さく
、摩耗量が比較的少なく、か、つ曲げ強度が２９　”Ｊ
／１１１ｍ２以上であり、摺動部拐としてり−くれくい
るど内えられる。

尚、配合づる窒化硼素の粒子径は細かい稈よく、１０ミ
クロン以丁、より好ましくｔよ２ミクロン以上とＪるの
がよいことがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の旧動部月の一例を示１断面図、第２図
は本発明の摺動部材の摺動特性を測定づるために用いた
Ｉｖ擦試験装置の概略を示り図である。 図中１１６１は表面部、２（よ母材、３はリング法相手
相、４は炭化］１ｆｉｉ：ｉ　ｌｉｄ動部初を示づ。 第１図 第２図 ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）炭化珪素を主成分どりるバルク状の摺動部材にＪ
   ３いて、少なくとも一部の表面部分が炭化珪素あるいは
   炭化珪素固溶体を母材とし、該母ｌ「］１に１〜８重量
   ％の微細な窒化硼素粒子が分散していることを特徴とり
   る炭化珪素質摺動部側。 （２）窒化硼素粒子はぞの平均直径が１０ミクロン以下
   である特ｈ′ｌ請求の範囲第１項記載の摺動部材。 （３３）窒化ｆｌｌｌ＋累粒子を金粒子面部分の気孔率
   は２〜２０％である特許請求の範囲第１項記載の摺動部
   材。