JPS61132575A - 炭化ケイ素質複合体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多孔質炭化ケイ素焼結体の開放気孔中に合成樹
脂が充填された摺動特性に優れた炭化ケイ素質複合体に
関する。

従来、炭化ケイ素は高い硬度、優ｎた耐摩耗性、優れた
耐酸化性、優れた耐蝕性、良好な熱伝導率、低い熱膨張
率、高い耐熱衝撃性並びに高温での高い強度等の化学的
および物理的に優れた特性を有し、メカニカルシールや
軸受は等の耐摩耗材料、酸およびアルカリ等の強い腐蝕
性を有する溶液のポンプ部品又は水道管のパツキン等の
耐蝕材料として広く使用することができる材料である。

〔従来の技術〕

ところで、炭化ケイ素焼結体は高い硬度を有し、耐摩耗
性に優れているが、自己潤滑性に乏しく、特にメカニカ
ルシールや軸受は等の摩擦現象を伴う機械構成部品とし
て使用する上で装置の耐久性や信頼性に欠ける問題があ
った。

前述の如き問題を解決する材料として、特開昭５８−１
６１９８２号公報に「含ふっ素重合体をセラミックスに
結合させたセラミックス複合体」に係る発明が開示され
ており、同公報明細書中に炭化ケイ素焼結体とフッ素樹
脂との複合体が記載されている。

しかしながら、前述の発明には、フッ素樹脂との複合化
に適した炭化ケイ素焼結体の特性については何ら記載さ
れていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前述の如き合成樹脂との複合体には多孔質炭
化ケイ素焼結体が使用されるが、従来知られている多孔
質炭化ケイ素焼結体の製造方法として、特開昭４８−３
９５１５号公報に「炭化珪素粉に炭素粉を加え又は加え
ずに炭素質バインダーを加えると共にこの炭素粉及び焼
成時に生成されるバインダーからの遊離炭素と反応する
理論量の珪素質粉を添加して形成し、しかる後この成形
体の炭素粉中で１９００〜２４００°Ｃに加熱して成形
体中の炭素分を珪素化することを特徴とする均質多孔性
再結晶炭化珪累体の製造方法。」が開示さｎている。

しかしながら、上述の方法で製造された多孔質体の構造
をモデル的に図示すれば第２図に示すようであり、結晶
相互の結合が弱いため、結晶粒子が脱離し易い欠点を有
していた。

本発明は、前述の如き従来知られた多孔質炭化ケイ素焼
結体の有する欠点を除去改善した多孔質炭化ケイ素体、
すなわちフッ素樹脂等の合成樹脂との複合化に適した炭
化ケイ素焼結体を適用することにより、摺動特性に優れ
た炭化ケイ素質複合体を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的に対し、本発明者らは種々研究を行った結果、
平均アスペクト比が３〜５０であり、かつ長軸方向の平
均長さが０．５〜１０００　ＩＸｍの主として炭化ケイ
素質板状結晶から構成される三次元網目構造を有する多
孔質炭化ケイ素焼結体を新規に知見し、この多孔質炭化
ケイ素焼結体の開放気孔中に合成樹脂を充填するこ七に
より、前記問題点を解決することのできることに想到し
、本発明を完成した。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の多孔質炭化ケイ素焼結体（以下、多孔質体と称
する。）は平均アスペクト比が３〜５゜であり、かつ長
袖方向の平均長さが０．５〜１１０００Ｉｔの主として
炭化ケイ素質板状結晶から構成されかつ開放気孔を有す
る三次元の網目構造となっていることが必要である。

前記多孔質体の平均アスペクト比が３〜５０であること
が必要な理由は、平均アスペクト比を３以上とすること
によって炭化ケイ素質碌状結晶で孔率を有する高強度多
孔質体となすことができるからであり、また５０よりも
大きいと板状結晶で構成される多孔質体の結晶相互の接
合部が少ないため、多孔賓体自体の強度が低く、炭化ケ
イ素複合体の強度が低くなるからである。前記多孔質体
の平均アスペクト比はなかでも５〜３０であることがよ
り好適である。

なお、ここでいうアスペクト比とは焼結体の任意の断面
において観察される個々の結晶の長袖と短軸の比である
、 長袖方向の平均長さが０．５μｍより小さいと前記板状
結晶により形成される気孔が小さく、場合によっては気
孔の一部が独立気孔になっていることがあり、合成樹脂
の充填が困難であるためであり、一方、１０００μｍよ
り長くなると、板状結晶の接合部の強度が小さく、多孔
質体自体の強度が低いためである。なかでも、前記板状
結晶の長軸方向の平均長さは１〜８００μｍであること
がより好適である。

本発明の多孔質体は、１０〜７０容量％の開放気孔率を
有するものであることが好ましい。その理由は、前記開
放気孔率が１０容量％よりも低いと合成樹脂を充填する
ことが困難であるばかりでなく、実質的に合成樹脂の充
填量が少ないため摺動特性を向上させることが困難であ
るからであり、一方７０容量％よりも高いと多孔質体の
強度が低（、粒子が脱離し易いばかりでなく、複合体の
熱伝導率が低くなり、摩擦熱によって焼付き易くなるか
らである。

また、前記網目構造の開放気孔の平均断面積は０．０１
〜２５００００犀であることが好ましい。その理由は開
放気孔の平均断面積が０．０１ｐＩｌより小さいと合成
樹脂の充填が困難であるからであり、一方、開放気孔の
平均断面積が２５００００μｍ２より大きいと、多孔質
体自体の強度が低く、なかでも前記網目構造の開放気孔
の平均断面積は０．２５〜９００００μｍ２であること
が有利である。

そして前記多孔質体の結晶１００重量部のうち３〜５０
のアスペクト比を有する板状結晶は少くとも２０重量部
を占めることが好ましい。ところで、前記板状結晶の含
有量は結晶の構造写真を解析することにより求められろ
。ここで、前記多孔質体が２０重量部以上の３〜５０の
アスペクト比を有する板状結晶で占められていることが
好ましい理由は、前記板状結晶が２０重量部より少いと
。

アスペクト比の小さい炭化ケイ素結晶が多く含まれるこ
とになり、合成樹脂の充填が困難であるからである。な
かでも前記板状結晶は前記多孔質体の結晶１００重量部
のうち少（とも４０重量部を占めることが有利である。

そして、前記多孔質体の比表面積は少くとも０．０５　
ｄ／ｆであることが有利である。ここで比表面積は窒素
吸着によるＢＥＴ法によって求められる値である。比表
面積が０．０５１１／／ｆ以上が好ましい理由は、合成
樹脂との接合面積が多くより高強度の複合体となすこと
ができるからであり、なかでも０．２に１以上の比表面
積を有するものが最も好適に使用できる。

本発明において使用する合成樹脂としては、アセタール
樹脂ｉ脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、スチ
レンアクリロニトリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、エポ
キシ樹脂、シリコン樹脂およびフッ素樹脂から選択され
る樹脂を単独あるいは混合して使用することができ、な
かでもアセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびフッ素樹脂
は自己潤滑特性に優れており、摺動特性を著しく向上さ
せることができる。

前記合成樹脂を多孔質体の気孔中へ充填する方法として
は、樹脂を加熱して溶融させて含浸する方法、樹脂を溶
剤に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状態で含
浸した後ポリマーに転化する方法あるいは、微粒化した
樹脂を分散媒液中に用できる。

次に本発明において使用される多孔質体の製造方法につ
いて詳細に説明する。

長軸方向の平均長さが１０〜１０００μｍ、平均アスペ
クト比が３〜５０の炭化ケイ素板状結晶から主として構
成されてなる三次元網目構造を有し、前記網目構造の開
放気孔の平均断面積が４００〜２５００００μｍ２の範
囲内の平均断面積を有する多孔質体は、 （ａ）平均粒径が１０μｍ以下の炭化ケイ素粉末であっ
てβ型、２Ｈ型および非晶質の炭化ケイ素を少くとも６
０重量％含有する炭化ケイ素粉末を所望の形状に成形す
る工程：および （ｂ）　　前記（ａ）工程により得られた成形体の耐熱
性の容器内に装入して外気の侵入を遮断しつつ１９００
−２３００℃の温度範囲内で焼成する工程によって得る
ことができる。

前記出発原料は少くとも６０重量％のβ型、２Ｈ型およ
び非晶質の炭化ケイ素焼結体を含有する炭化ケイ素の出
発原料の１つとすることが有利である。この理由はβ型
結晶、２Ｈ型結晶および非晶質の炭化ケイ素結晶は比較
的低温で合成される低温安定型結晶であり、焼結に際し
、その一部が４Ｈ１６Ｈあるいは１５Ｒ型等の高温安定
型β型結晶に相転移して、板状結晶を生じやすいばかり
でなく、結晶の成長性にも優れた特性を有しているから
であり、特に６０重量％以上のβ型炭化ケイ素からなる
出発原料を用いることが有利である。

前記出発原料は平均粒径がＩＱ、ｇ＋以下の微粉末であ
ることが有利で、ある。平均粒径が１０μｍよりも小さ
い粉末は、粒子相互の接触点が比較的多く。

また炭化ケイ素の焼成温度において、熱的活性が大であ
り、炭化ケイ素粒子間での原子の移動が著しく大きいた
め、炭化ケイ素粒子相互の結合が極めて起りやすい。し
たがって板状結晶の成長性が著しく高い。特に、前記出
発原料の平均粒径は５μｍ以下であることが板状結晶の
成長性により好ましい結果を与える。

そして、前記出発原料により所望の形状に成形された炭
化ケイ素成形体はたとえば黒鉛、炭化ケイ素等の耐熱性
の容器内に装入して外気の侵入を遮断しつつ１９００〜
２３００℃の温度範囲内で焼成される。このように耐熱
性の容器内に装入して外気の侵入を遮断しつつ焼成を行
う理由は、隣接する炭化ケイ素結晶同志を融合させかつ
板状結晶の成長を促進させることができるからである。

前述の如く耐熱性の容器内に装入して外気の侵入を遮断
しつつ焼成することによって隣接する炭化ケイ素結晶同
志を融合させ板状結晶の成長を促進させることのできる
理由は、炭化ケイ素粒子間における炭化ケイ素原子の蒸
発−再凝縮および／または表面拡散による移動を促進す
ることができるためと考えられる。これに対し、従来知
られている常圧焼結、雰囲気加圧焼結あるいは減圧下に
おける焼結法を試みたところ、板状結晶の成長が困難で
あろばかりでなく炭化ケイ素粒子の接合部がネック状に
くびれた形状となり、焼結体の強度が低くなった。前記
耐熱性の容器としては、黒鉛、炭化ケイ素、炭化タング
ステン、モリブデン、炭化モリブデンのうち少くともＬ
種以上の材質からなる耐熱性容器を使用することができ
る。

また、前記生成形体を外気を遮断するＣとのできる耐熱
性容器中に装入して焼成することにより、焼成時におけ
る炭化ケイ素の揮散率を５重量％以下とすることが有利
である。

ところで、比較的大きな平均断面積の開放気孔を有する
多孔質体を得るには焼成時の昇温速度を比較的ゆっくり
とした速度で焼成すること、最高温度を比較的高くする
ことおよび／または最高温度での保持時間を長くするこ
とが有利である。この条件によれば個々の炭化ケイ素の
板状結晶を大きく成長させることができ、その結果、大
きな気孔断面積を有する多孔質体を得ることができる。

一方、比較的小さな平均断面積の開放気孔を有する多孔
質体を得るには、焼成時の昇温速度を比較的速くするこ
と、最高温度を比較的小さくすることおよび／または最
高温度における保持時間を短くすることが有利である。

この条件によれば個々の炭化ケイ素の板状結晶をそれは
と成長させることがないからである。

また、前記生成形体を１９００〜２３００″Ｃの温度範
囲で焼成する理由は焼成温度が１９００°Ｃよりも低い
と粒子の成長が不十分であり、高い強度を有得 する多孔質体を有ることが困難であり、２３００°Ｃよ
りも高い温度になると炭化ケイ素の昇華が盛んになり、
発達した板状結晶が逆にやせ細ってしまい、その結果高
い強度を持った多孔１体を得ることが困難となるためで
あり、なかでも１９５０−２２５０″Ｃの間で焼成する
ことがより好適である。

一方、長軸方向の平均長さが０．５〜２００μｍ、平均
アスペクト比が３〜５０の炭化ケイ素板状結晶から主と
して構成されてなる三次元網目構造を有し、前記網目構
造の開放気孔の平均断面積が０．０１〜１００００μｍ
２の範囲内の平均断面積を有する多孔質体は、 （ａ）　　平均粒径が１０μｍ以下の炭化ケイ素であっ
て、コノ粉末はα型、β型および／または非晶質炭化ケ
イ素と不可避的不純物とからなる炭化ケイ素粉末である
出発原料であって、この粉末１００重量部に対し、アル
ミニウム、ニホウ化アルミニウム、炭化アルミニウム、
窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ素、炭化ホ
ウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素、酸化カルシウム、炭化
カルシウム、クロム、ホウ化クロム、窒化クロム、酸化
クロム、鉄、炭化鉄、酸化鉄、ホウ化ランタン、酸化ラ
ンタン、酸化リチウム、ケイ素、窒化ケイ素、チタン、
酸化チタン、二酸化チタン、二酸化チタンおよび酸化イ
ツトリウムのなかから選ばれるいずれか１種または２種
以上を１０］ｉｊ１部以下を均一に混合する工程； （ｂ）　　前記（ａ）工程に、より得られた混合物を成
形する工程；および （０）　　前記（ｂ）工程により得られた成形体を耐熱
性容器内に装入して外気の侵入を遮断しつつ１７００〜
２３００℃の温度範囲内で焼成する工程により、得るこ
とができる。

前記出発原料は平均粒径が１０μｍ以下の微粉末である
ことが有利である。平均粒径が１０μｍよりも小さい粉
末は、粒子相互の接触点が比較的多く。

また炭化ケイ素の焼成温度において、熱的活性が大であ
り、炭化ケイ素粒子間での原子の移動が著しく大きいた
め、炭化ケイ素粒子相互の結合が極めて起りやすい。し
たがって板状結晶の成長性が著しく高い。特に、前記出
発原料の平均粒径は５μｍ以下であることが板状結晶の
成長性により好ましい結果を与える。

前記出発原料には、アルミニウム、ニホウ化アルミニウ
ム、炭化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化アルミ
ニウム、ホウ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素
、酸化カルシウム、炭化カルシウム、クロム、ホウ化ク
ロム、窒化クロム、酸化クロム、鉄、炭化鉄、三酸化鉄
、ホウ化ランタン、酸化ランタン、酸化リチウム、ケイ
素、窒化ケイ素、チタン、酸化チタン、二酸化チタン、
三酸化チタンおよび酸化イツトリウムの中から選ばれる
いずれか１種または２種以上が添加される。

前記物質は炭化ケイ素の結晶成長の速度を著しく高める
働きがあり、一方、前記物質は前記炭化ケイ素成形体の
焼成温度１７００〜２３００℃において前記物質の蒸気
および／または分解生成物の蒸気が生成し、前記炭化ケ
イ素成形体のすみずみまで拡散し、極めて多くの板状結
晶の核゛が形成され、各々の部分で板状結晶の発達が起
こり、その結果形成される板状結晶の大きさが制限され
細かい組織の三次元網目構造となるためである。前記化
合物のうち、特にホウ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸
化アルミニウム、窒化アルミニウム、鉄、炭化アルミニ
ウム、ニホウ化アルミニウム、アルミニウムを有利に使
用することができる。

一方、前記物質の添加量は前記炭化ケイ素を主体として
なる出発原料１００重量部に対し、１０重量部以下であ
ることが有利である。その理由は、１０重量部よりも多
く添加しても、前記炭化ケイ素成形体の焼成温度範囲内
において前記化合物および／またはその分解生成物の蒸
気分圧はほとんど変らない。逆に前記物質が前記成形体
内で残留する量が多くなるため炭化ケイ素本来の特性が
失なわｎるからである。さらに板状結晶の成長に適した
前記化合物の添加量は炭化ケイ素出発原料１００重量部
に対し、５］を置部以下が好適である。

また、前記出発原料として使用される炭化ケイ素はα型
、β型および／または非晶質炭化ケイ素のいずれも使用
することができる。

前記出発原料に焼成時に遊離カーボンを残す炭素源を添
加することができろ。このような炭素源としては、焼結
開始時に炭素の状態で存在するものであれば使用するこ
とができ、例えばフェノール樹脂、リグニンスルホン酸
塩、ポリビニルアルコール、コンスターチ、糖蜜、コー
ルタールピッチ、アルギン酸塩のような各揮有機物質あ
るいはカーボンブラリク、アセチレンブラックのような
熱分解炭素を有利に使用するこ七ができる。

遊離カーボンは前記物質と同時に存在すると、結晶の成
長性を抑え、微細な炭化ケイ素板状結晶を形成するため
、微細な気孔を有する多孔貿体を得るのに効果がある。

また、前記遊離炭素分としては出発原料１００重量部に
対し、５Ｍ量部以下であることが有利である。その理由
は、５重量部より多く添加してもその効果には変わらず
逆に前記多孔体に残留する量が多（なり、多孔質体の耐
酸化性を低下させるためであり、なかでも３重量部以下
であることがより効果的である。

前記耐熱性容器は、黒鉛、炭化ケイ素、窒化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、炭化タングステン、炭化チタン
、酸化マグネシウム、炭化モリブデン、モリブデン、炭
化タンタル、タンタル、炭化ジルコニウム、黒鉛−炭化
ケイ素複合体の中かる選ばれるいずれか１種からなる容
器を使用することができる。

これらの容器は前記焼成温度範囲内で溶融することがな
く、その形を保持することが可能であり、また、前記添
加物の蒸気および／または分解生成物の蒸気の系外への
漏出を抑制し、前記添加物の効果を炭化ケイ素成形体の
すみずみまで行きゎたらせる効果がある。なかでも、黒
鉛、炭化ケイ素。

黒損−炭化ケイ素複合体、炭化クンゲステン、窒化アル
ミニウム、炭化チタン、モリブデン、炭化モリブデンを
有効に使用することができる。

また、比較的大きな平均断面積の開放気孔を有する多孔
質体を得るには焼成時の昇温速度を比較的ゆっくりとし
た速度で焼成すること、最高温度を比較的高くすること
および／または最高温度での保持時間を長くすることが
有利である。この条件によれば個々の炭化ケイ素の板状
結晶を大きく成長させることができ、その結果、大きな
気孔断面積を有する多孔質体を得ることができる。

一方、比較的小さな平均断面積の開放気孔を有する多孔
質体を得るには、焼成時の昇温速度を比較的速くするこ
と、最高温度を比較的小さくすることおよび／または最
高温度における保持時間を短くすることが好ましい。こ
の条件によれば個々の炭化ケイ素の板状結晶をそれほど
成長させることがないからである。

また、前記生成形体を１７００〜２３００’Ｃの温度範
囲で焼成する理由は焼成温度が１７００’Ｃよりも低い
と粒子の成長が不十分であり、高い強度を有する多孔質
体を得ることが困難であり、２３００’Ｃよりも高い温
度になると炭化ケイ素の昇華が盛んになり、発達した板
状結晶が逆にやせ細ってしまい、その結果高い強度を持
った多孔質体を得ることが困難となるためであり、なか
でも１７５０〜２２５０°Ｃの間で焼成することがより
好適である。

次に本発明を実施例および比較例について説明する。

実施例１ 出発原料おして使用した炭化ケイ素微粉末は９４．６重
量％がβ型結晶で残部が実画的に２Ｈ型結晶よりなり、
０．３９重量％の遊離炭素、０．１’ｙｘｔ％の酸素、
０．０３重屋形の鉄、０．０３Ｊｉ量％のアルミニウム
を主として含有し、０．２８μｍの平均粒径を有してい
た。

前記炭化、ケイ素微粉末１００重量部に対し、ポリビニ
ルアルコール５Ｍ量部、水３００重量部を配合し、ボー
ルミル中で５時間混谷した後乾燥した。

この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金属製押し
型を用いて５０．ｌｄの圧力で成形した。

この生成形体の密度は、２ｆ／ｄ、乾燥Ｎｊｌは２１Ｎ
であった。

前記生成形体を外気を遮断することのできる黒鉛製ルツ
ボに装入し、タンマン型焼成炉を使用して１気圧のアル
ゴンガス雰囲気中で焼成した。なお、前記黒鉛製ルツボ
は内容積が５０−のものを使用した。

焼成は２．５°Ｃ／分で２２００°Ｃまで昇温し、最高
温度２２００℃で６時間保持した。

得られた焼結体のＸｔは１９．６９であり、その結晶構
造は第１図の走査型電子顕微鏡写真（７５倍）に示した
ように、平均アスペクト比が１２で長軸方向の平均長さ
が３８０μｍの板状結晶が多方向に複雑に絡み合った三
次元構造を有しており、３〜５０のアスペクト比を有す
る板状結晶の含有量は多孔質体全重量の９８％であった
。　また、この多孔質体の気孔は直線的でない開放気孔
であり、その開放気孔率は全容積の６４％比表面積は、
２ｙＶｆ、曲げ強度は１８０　ｋＱ／ｄであった。

この多孔質体を外径が３０Ｍ１内径が１５ＩＩＩＭ、厚
さが５囮のリング状に加工した後、平均粒径が００２６
μｍのポリテトラフルオロエチレン微粒子を５ｏｘｔｔ
ｔ９６分散させた懸濁水に真空下で浸漬し含浸させた後
、３８０〜４００℃の温度で焼着し、複合体を得た。こ
の複合体中に充填されたポリテトラフルオロエチレンは
０．８５　ｆであり、多孔質体の空隙に占める割合は５
０．１容量％であった。

この複合体のステンレス鋼（８Ｕ８３Ｑ４）に対する乾
式摺動試験を５００Ｖ気の摺動速度で摺動させるリング
オンリング法で１０＃ｆ／ｄの端面荷重を負荷して行っ
たところ、摩擦係数は０．１５〜０．２２、ＩＪＲ係数
Ｇ；！　３．　ｌ　Ｘ　１０−’　ｔｑ／ｋｍ　−（ｋ
ｑｆ／ｄ）であり、極めて優れ１こ摺動特性を有してい
ることが認められた。

なお、前記摩耗係数（Ｋ）は下記関係式によって求めら
れる値である。

Ｋ＝−１− ＶＴ Ｋ：摩耗係数（鴫４血・＜ｋｇｆ屓））ｈ：摩耗深さく
闘）Ｔ：摺動時間（富）、Ｐ：端面荷重（＃ｆ２にｊ）
■：摺動速度（ｋｍ／ｓａ：　） 比較例１ 実施例１と同様であるが、ポリテトラフルオロエチレン
を複合化せずに摺動試験を行ったところ、摩擦係数は０
．５〜０．７、摩耗係数は２．３　Ｘ　１０−’　Ｗ’
Ｖｋｍ　・（幻４／ｃｊ）　テＪ）　ｖ　ｆ：。

比較例２ ポリテトラフルオロエチレン７０重量部に対しガラス、
ｉｓｓが３０Ｘ量部複合化された一般的な摺動材料のス
テンレス鋼（ＳＵＳ３０４）に対する摺動試験を実施例
１に示した条件と同様にして行ったところ、初期の摩擦
係数は０．２〜０．２５と比較的低かったが、約１時間
後に摩擦面が異常に発熱し０．２〜０．４の範囲で著し
く変動する現象が認められた。

また、この時の摩耗係数は２．２Ｘ　１０−”ｊＩｖ″
ｌ１ｃｆｎ（＃ｆ／ｄ）であり、ステンレス鋼の表面が
著しく荒れていることが認められた。

比較例３ 実施例１と同様の方法であるが、生成形体をルツボに入
れずに焼結し、平均アスペクト比が、８、長軸方向の平
均長さが３０μｍのほとんど粒状の炭化ケイ素からなる
結晶構造の多孔質体を得た。この多孔質体の重量は１８
．８　Ｆであった。この多孔質体の開放気孔率は全容積
の６７容量％であったが、曲げ強度は４ｋｔｉ／ｄと著
しく低いものであった。

この多孔質体に実施例１と同様の方法でポリテトラフル
オロエチレンを多孔質体の空隙に対して３０容量％複合
した。この複合体の摩擦係数は０．１５〜０．２と比較
的低い値であったが、摩耗係数は８．５　Ｘ　１０　　
’　１１１１／ｋｍ（ｋｑｆ／ｄ）と著しく劣ッテイタ
。

実施例２・３ 実施例１と同様であるが、成形圧を３０００　ｋｑ／ｃ
４．１０　ｋＱ／ｄに変えて製造した多孔質体に加熱溶
融したポリアセタール樹脂を含浸して複合体を製造した
。

得られた複合体の特性は第１表に示した。

実施例４ 実施例１で使用した炭化ケイ素粉末１０ｏｘ量部に対し
０．３里量部の非晶質ホウ素と成形用バインダーとして
ポリエチレングリコール１里量部、ポリアクリル酸エス
テル４重量部、ベンゼン１００重量部を配合し、ボール
疋ル中で２０時間混合した後乾燥した。

この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金属製押し
型を用いて５０　ｋｎ／ｃｄの圧力で成形した。

この生成形体の密度は、２ｆ／ｃＡ　、乾燥重量は２Ｈ
！であった。

前記生成形体を外気を遮断することのできる黒鉛製ルツ
ボに装入し、タンマン型焼成炉を使用して１気圧のアル
ゴンガス雰囲気中で焼成した。

なお前記黒鉛製ルツボは内容積が５Ｑ、ｊのものを使用
した。

焼成は５°Ｃ／分で２１００°Ｃまで昇温し、最嘉温度
２１００°Ｃで４時間保持した。

得られた焼結体の結晶構造は、平均アスペクト比が１０
で長軸方向の平均長さが１３μｍの板状結晶が多方向に
複雑に絡み合った三次元構造を有してであり、その開放
気孔率は全容積の６１％を占めており、比表面積は３−
８ｔｒｆ／ｆであり、曲げ強度は２３７０１ｄであった
。

この多孔質体にポリエチレンのベンゼン溶液全含浸した
後乾燥して多孔質体の空隙に対して８８容ｔ％ポリエチ
レンを充填した複合体を得た。この複合体の摩擦係数は
０．２３〜０．２９、摩耗係数は６．６　Ｘ　１０−４
１０３／ｋｍ　（ｋｐｆ／ｄ）　テ安定しテ、’ｆ：。

比較例４ 比較例２と同様であるが、ポリテトラフルオロエチレン
に代えてポリアセタール樹脂を使用した摺動材料を作成
し、同様の摺動試験を行ったところ、摩擦面での発熱が
著しく変形したため結果を得るに至らなかった。

比較例５ 比較例２と同様であるが、ポリエチレン７０］ｉ量部、
ポリテトラフルオロエチレン１５重量部、ガラス＠Ｉａ
１５重量部よりなる摺動材料を作成し、同様の摺動試験
を行ったところ、初期の摩擦係数は００２２〜０．２５
と比較的低い値を示したが、約５分後には０．５〜０．
９と著しく悪化し、摩耗量も著しかりた。

実施例５ 実施例１と同様であるが、ナイロン樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびエポ
キシ樹脂をそれぞれ加熱溶融して多孔質体に含浸して複
合体を得た。

得らｎた複合体はいずれも優れた摺動特性を有している
ことが認められた。

実施例６ 実施例１と同様であるが、スチレンアクリロニトリルｍ
脂、ポリフェニレンサルファイド樹Ｂ旨、およびシリコ
ン樹脂をベンゼンに溶解させて多孔質体に含浸して複合
体を得た。

得られた複合体はいずれも優れた摺動特性を有している
ことが認められた。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の炭化ケイ素質複合体は、極め
て優れた摺動特性を有しており、機械装置の軸受やシー
ル部分のような摩擦現象を伴う機械構成部品などに適用
することにより、装置の耐久性や信頼性を著しく向上さ
せることができる。

電子顕微鏡写真（７５倍）、第２図は、従来の炭化ケイ
素多孔質体の構造を示す模式図である。

Ａ・・・炭化ケイ素賀骨材、Ｂ・・・結合剤、Ｃ−多孔
質体の間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 三次元網目構造の開放気孔を有する多孔質炭化ケイ素焼
   結体であって、平均アスペクト比が３〜５０であり、長
   軸方向の平均長さが０．５〜１０００μｍの主として炭
   化ケイ素質板状結晶構造から成り、前記開放気孔の中に
   合成樹脂が充填されてなる炭化ケイ素質複合体。 ２、前記多孔質炭化ケイ素焼結体は１０〜７０容量％の
   開放気孔率を有する特許請求の範囲第１項記載の炭化ケ
   イ素質複合体。 ３、前記開放気孔の平均断面積は０．０１〜２５０，０
   ００μｍ＾２である特許請求の範囲第１あるいは２項記
   載の炭化ケイ素質複合体。 ４、前記多孔質炭化ケイ素焼結体１００重量部のうち、
   ３〜５０のアスペクト比を有する板状結晶は少なくとも
   ２０重量部である特許請求の範囲第１〜３項記載の炭化
   ケイ素質複合体。 ５、前記合成樹脂は、アセタール樹脂、ナイロン樹脂、
   ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレ
   ンテレフタレート樹脂、スチレンアクリロニトリル樹脂
   、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニ
   レンサルファイド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂あ
   るいはフッ素樹脂から選択される少なくとも１種である
   特許請求の範囲第１〜４項記載の炭化ケイ素質複合体。 ６、前記合成樹脂は、前記多孔質炭化ケイ素焼結体の開
   放気孔１００容量部に対し、少なくとも１０容量部充填
   されてなる特許請求の範囲第１〜５項記載の炭化ケイ素
   質複合体。