JPS61260936A - 複合材軸受 - 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、複合材軸受に関し、特にポンプ、タービン、
コンプレッサー等の回転装置を構成する摺動軸受に好適
な複合材軸受に関する。

（従来の技術） ポンプ、タービン、コンプレッサー等の回転装置を構成
する部品には摺動軸受が用いられている。従来これら摺
動軸受材として鋳鉄、軟窒化鋼、焼結合金若しくは、ホ
ワイトメタル等が使用されてきたが必ずしも摩擦による
摩耗の発生を完全に防止するには至つ・ていない。

そこで耐摩耗性に優れた特性を有□するアルミナ、窒化
珪素、炭化珪素等のセラミックスの使用が考えられるが
、セラミックスは延性がなく硬いために割れ易く、例え
ば軸受としてハウジングに固定した場合、軸の回転によ
）振動あるいは、＠撃的な応力が発生し固定部から割れ
が発生し易い。また固定部分の成形加工も難しいことお
よび製造コストも高いことから、セラミックス単体とし
てこのような摺動軸受に適用することは大きな難点があ
フ、実用性を阻害している。

然るにセラミックスと金属の複合体として使用すること
が必要となる。即ち鋼円筒を補強部材としてその内面に
セラミックス円筒を焼嵌めにより装着すれば構造強度も
向上し、耐摩耗性及びコスト共満足できる摺動軸受を製
造することができる。しかし鋼円筒の内面にセラミック
スを焼嵌め法により装着する場合焼嵌め代が大きいと焼
嵌め応力によってセラミックスが破壊する問題がある。

また焼嵌め代が小さいと使用負荷によっては接合面です
べりを生じる問題が発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記した従来の欠点を解消する複合材軸受を
提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） そして、本発明は、セラミックスの表面に軟質金属を真
空蒸着により被覆せしめ、その被覆面と金属とを焼嵌め
することによってセラミックスと金属を接合せしめてな
ることを特徴とする複合材軸受である。

以下本発明の詳細な説明すると、本発明は、装着しよう
とするセラミックス円筒の外表面に焼嵌め応力の緩和材
として軟質金属を真空蒸着、化学蒸着、若しくは、イオ
ン化蒸着により約１０４〜１０弓厚さに被覆せしめる。

次いで真空蒸着等により軟質金属を被覆したセラミック
ス外表面と鋼円筒の内表面に波状の凹凸加工を行った後
、セラミックス円筒と鋼円筒を接合焼嵌め（鋼円筒を加
熱膨張させセラミックス円筒を挿入冷却）するものであ
る。

伺本発明ではセラミックス外表面に蒸着する金属の種類
及び厚さは特に制限しないが接着後の焼嵌め応力を緩和
する機能を有するもの即ち鋼に比して軟質のものでなけ
ればならない。（例、ｋＬ、　Ｃｕ、　Ｐｂ、　Ｓｍ、
　８ｂ、等の単体又は合金）〔実施例〕 以下第１〜３図に基づいて本発明の詳細な説明する。第
１図←）〜（Ｃ）は、本発明におけるセラミック表面に
軟質金属を真空蒸着により被覆せしめる点を説明するた
めの図であって、第１図Ｇａ）はセラミック管１の加工
処理前の断面図、第１図（ｂ）はセラミック管１の表面
に金属蒸着処理した後の軟質金属２の蒸着被膜を設けた
ものの断面図、第１図（Ｃ）は軟質金属２の蒸着被膜の
表面に機械加工を施した後のものの断面図である。一方
、第２図（ａ）は炭素鋼管３の内面機械加工処理前の断
面図、第２図（ロ）は炭素鋼管３の内面機械加工処理後
のものの断面図である。そして、第３図は、第１図（Ｃ
）に示す機械加工を施した軟質金属２の蒸着被膜を有す
るセラミック管１と第２図（ｂ）に示す内面機械加工処
理を施した炭素鋼管３とを焼嵌めして、セラミック管１
と炭素鋼管３とを接合したものの断面図である。

後記第１表に示す化学組成を有するセラミック管１（形
状はＣＬ３ｍφ×１５ｍ×５簡ｔのものである。）（第
１図（ａ）参照）の外表面を機械研削し、表面あらさ一
＄１００迄グラインダーにより研磨仕上げを行いアセト
ンにて脱脂を行う。

次いで第１図Ｉｌ′ｂ）に示すように、との洗條処理し
たセラミック管１の表面に後記第２表に示す軟質金属２
　（ｐｂ−ｓｂ系共晶合金）を真空蒸着装置により１０
４〜１ｏＩＭ厚さ被覆し、次に第１図（Ｃ）に示すよう
に、被覆した軟質金属２の表面を波状に機械加工を行う
。

一方、後記第３表に示す化学組成を有し、第２図（ａ）
に示す炭素鋼管３の内面を、第２図し）に示すように、
機械加工を行う。

次いで、焼嵌め処理として炭素鋼管３の内面を約４００
〜５００℃に加熱し、然るのち炭素鋼管３の内側に第１
図（Ｃ）に示すセラミック管１を挿入し、第３図に示す
ように、焼嵌め接合を行った。その結果を第４図に示す
。第４図は本発明による即ち軟質金属２の蒸着による焼
嵌め接合効果を示すが、本発明によれば焼嵌め時セラミ
ック管１の割れが発生せず、また、セラミック管１と炭
素銅管３との接着は良好で軸受性能テストによって亀接
合面にすベシは発生せず、更に軟質金Ｒ２の蒸着を行わ
ない場合に比して焼嵌め代の許容範囲が大きくなる等の
効果が確認された。

以上本発明の実施例として、セラミック管１表面への軟
質金Ｒ２の蒸着を１層としたものであるが、１層よシも
２層以上、即ち多層に積層させることにより、収縮から
生ずる応力の軽減効果があって好適であシ、仁の多層の
場合も当然本発明に包含されるものである。

〔本発明の効果〕

本発明は、以上詳記したように、セラミックスの表面に
軟質金属を真空蒸着により被Ｎせしめ、この被覆面と金
属とを焼嵌めすることによりセラミックスと金、属とを
接合せしめたものでちるから、金属、例えば炭素鋼の内
側にセラミックスを接合せしめた複合材軸受を得ること
ができ、この複合材軸受は、セラミックスと金属との接
合強度が大で、工業的に十分使用できる軸受を提供する
効果が生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はセラミックス管の加工処理前の断面図、 第１図ら）はセラミックス表面に金属蒸着処理後の断面
図、第１図（Ｃ）は金属蒸着面機械加工後の断面図、諸
２図（ａ）は炭素鋼管加工処理前の断面図、第２図し）
は炭素鋼管内面機械加工後の断面図、 第３図はセラミックス管と炭素鋼管との焼嵌め処理後の
断面図、 第４図は本発明（軟質金属蒸着）と軟質台、訊蒸着なし
の焼嵌めテスト比較図である。 １・・・セラミックス管（内筒）、２・・・軟質金属。 ５・・・炭素鋼管（外筒） 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫 第１図 （Ｃ）１ 賊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックスの表面に軟質金属を真空蒸着により被覆せ
   しめ、その被覆面と金属とを焼嵌めすることによつてセ
   ラミックスと金属を接合せしめてなることを特徴とする
   複合材軸受。