JPS61215256A

JPS61215256A - 高温用摺動部材

Info

Publication number: JPS61215256A
Application number: JP60053253A
Authority: JP
Inventors: 柴田　公
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1986-09-25

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、高温領域で最も優れた摺動性能を発揮する高
温用摺動部材に関するものである。

従来の技術炭素−炭素複合摺動材料は、耐熱性・耐薬品性および機
械加工性に優れ、しかも軽量であるという利点を持って
おシ、従来の金属系および高分子系の摺動材料が使用で
きない高温や腐食性などの雰囲気下で有望視されている
。そして、このような雰囲気下では、該複合材料の相手
材として、セラミックス材料が使用されることが多い。

従来、炭素−炭素複合材料に含まれる固体潤滑剤として
は、マトリックスのカーボンと同等の耐熱性を有する黒
鉛が用いられ、相手材としては、価格・機械的強度およ
び表面硬さの点からα−アルミナ焼結体が使用されてい
る。

発明が解決しようとする問題点前述の炭素−炭素複合摺動材料とα−アルミす焼結体を
３００〜５００℃の高温用摺動部材として用いる場合に
は、摩擦係数が高く比摩耗量も大きくなって摺動性能が
悪くなる問題点を有している。

問題点を解決するための手段及び作用本発明は前述の問題点に鑑み、炭素−炭素複合摺動材料
とα−アルミナ焼結体とを組み合せて、３００〜５００
℃の高温でも摩擦係数が低く、比摩耗量が少なくなって
優れた摺動性能を具備するようにした高温用摺動材料を
提供することを目的とするものである。

具体的には、炭素−炭素複合摺動材料は、固体潤滑剤と
して六方晶窒化ホウ素粉末を３〜１０体積嘩体積化繊維
として炭素繊維ｔ−３〜２０体積−含み、残部が熱融着
性を示すフェノール・ホルムアルデヒド樹脂（特開昭５
８−１２０５９　）か、らなる均一な混合物を加熱成形
後、真空雰囲気を含む非酸化性雰囲気下で炭化焼成する
ことによって得られ、マ）　ＩＪラックス無定形炭素か
らなる。

すなわち、固体潤滑剤は六方晶窒化ホウ素であることが
必要であシ、他の固体潤滑剤では良好な摺動性能が得ら
れない。また、六方晶窒化ホウ素粉末が３体積嘩以下で
は、炭化焼成時に焼成体にクラックが入ってしまい、１
０体積嘩以上では焼成体の強度が低下し摩耗が非常に多
く欧る。炭素繊維としては、チョツプドファイバー・ミ
ルドファイバー等の短線ｍ＋使用し、充てん量が３体積
−以下では焼成体にクラックが入ってしまい、２０体積
−以上では摩擦係数の上昇が避けられない。

″また、相手材としては、前記したように価格・機械的
強度および表面硬さの点から、工業的に最も利用し易い
と考えられるα−アルミナ焼焼結含金使用た。該α−ア
ルミナ焼結体の表面粗さは、十点平均粗さで５ｚ以下で
あることが必要である。５２以上になると引っかき作用
が顕著になシ、摺動性能が悪化する。ここで、表面粗さ
を十点平均粗さで示しなのは、該焼結体表面には無数の
穴が存在しているため、最大高さ粗さで表わすと、笑際
の表面粗さよシもかな）大きくなるためである。

以上によシ得られる炭素−炭素複合摺動材料とα−アル
ミナ焼結体を組み合わせた摺動部材は、３００〜５００
℃の温度範囲で特に優れた摺動性能を発揮し、３００℃
以下の温度域でも、従来の黒鉛を固体潤滑剤として使用
した炭素−炭素複合摺動材料よプも艮好な性能を示す。

３００〜５００℃の温度範囲で摺動性能が特に優れるの
は、後述するビン−円板型摩擦摩耗試験材の円板が加熱
されていることと摩擦熱の発生によシ摺動部がかなシ高
温となシ、α−アルミナ焼結体摺動面に付着し大穴方晶
窒化ホウ素フィルムが酸化され、融点４５０℃のＢ、　
Ｏｓとなって、これが半液体状態で界面に存在するため
であると考えられる。５００℃金超えると、該炭素−炭
素複合材料のマトリックスカーボンの酸化によシ、比摩
耗量が次第に大きくなシ、摺動性能は低下する。

実　　施　　例以下、！ｌ［！施例によシ本発明をさらに具体的に説明
する。

実施例　１立方晶窒化ホウ素粉末を５体積％、炭素繊維ミルドファ
イバー″ｆ：５体積襞、残部が熱融着性を示すフェノー
ル・ホルムアルデヒド樹脂からなる均一な混合物を、加
熱成形後、真空雰囲気を含む非酸化性雰囲気下１０００
℃で炭化焼成し、摺動試験片を得喪。

ビン−円板型摩擦摩耗試験機を使用し、該摺動試験片と
１表面粗さが十点平均粗さで１．２２であるα−アルミ
ナ焼結体円板を組み合わせ、周速１０　ｍ／Ｉ、面圧１
５０驚、円板表面温度５００℃の条件下で、摺動試験を
実施した。

実施例　２実施例１で、円板表面温度’ｔ２５．１００゜３００．
５５０，６００　　℃と変化させ、同様に摺動試験を実
施した。

比較例　１黒鉛粉本を６体積チ、炭素繊維ミルドファイバー３体積
饅、残部が熱融着性を示すフェノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂からなる均一な混合物を、加熱成形後真空雰囲気
を含む非酸化性雰囲気下１０００℃で炭化焼成し、摺動
試験片を得九後、実施例１および２と同様に摺動試験を
実施した。

比較例　２実施例１で、α−アルミナ焼結体の表面粗さを変え、同
様に摺動試験を！！施し喪。

比較例　３実施例１で、α−アルミナ焼結体を炭化ケイ素および窒
化ケイ素に変え、同様に摺動試験を実施した。

比較例　４５ｉｌ！施例１で、固体潤滑剤として黒鉛５体積チおよ
び二硫化モリブテン５体積ＩＬ六方晶窒化ホウ素粉末に
変え充てんし、同様に摺動試験ｆｔ実施した。

比較例　５実施例１で、六方晶窒化ホウ素粉末と炭素繊維の充てん
ｉを変え、同様に摺動試験を実施した。

実施例１および２と比較例１との結果の対比’！Ｉ図に
示し、比較例２の結果を第２図に示す。

ま六、実施例１と比較例３〜５との結果の対比を表１に
示す。

この結果から、六方晶窒化ホウ素粉末に代えて黒鉛粉本
を充填した従来の炭素−炭素複合摺動材料を用いた場合
には３００℃以上で比摩耗量が多く、摩擦係数が大きく
なることが判る。

また、α−アルミナ焼結体の表面粗さが十点平均粗さで
６以上になると摩擦係数が大きく、比摩耗量が多くなる
ことが判る。

また、相手材を炭化ケイ素、窒化ケイ素とした場合、六
方晶窒化ホウ素に代えて黒鉛、二硫化モリブデンを充填
し九場合には摩擦係数が大きく、比摩耗量が多くなシ、
大方晶窒化ホウ素が２体積−の場合と炭素繊維が２体積
−の場合には焼成体にクラックが発生して摺動部材とし
て利用できず、六方晶窒化ホウ素が１５体積−の場合と
炭素繊維が２５体積嘩の場合には摩擦係数が犬きく、比
摩耗量が多くなることが判る。

（以下余白）発明の効果このように、本発明の炭素−炭素複合摺動鼎とα−アル
ミナ焼結体を組み合わせた高温用摺動部材は、３００〜
５００℃の温度範囲で特に優れ大摺動性能を発揮するの
で、摺動面が高温となるのを避けられない。炉関係や断
熱エンジンの摺動部分、および高温でしかも耐食性４要
求されるというような摺動部分に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１及び２と比較例１との結果を示す表図
、ＩＩ２図は比較例２の結果を示す表図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素−炭素複合摺動材料とα−アルミナ焼結体を
組み合わせてなる、３００〜５００℃の高温領域で最も
優れた摺動性能を発揮する高温用摺動部材。
（２）該炭素−炭素複合摺動材料が、六方晶窒化ホウ素
粉末を３〜１０体積％、炭素繊維を３〜２０体積％含み
、残部が熱融着性を示すフェノール・ホルムアルデヒド
樹脂からなる均一な混合物を、加熱成形後、真空雰囲気
を含む非酸化性雰囲気下で炭化焼成することによつて得
られる焼成体である、特許請求の範囲第１項に記載の高
温用摺動部材。
（３）該アルミナ焼結体の表面粗さが、十点平均粗さで
５ｚ以下である特許請求の範囲第１項に記載の高温用摺
動部材。