JPS61281086A

JPS61281086A - 摺動材料

Info

Publication number: JPS61281086A
Application number: JP11962485A
Authority: JP
Inventors: 辻　頼一
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-12-11
Also published as: JPH0469118B2

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、セラミック多孔質体の開放気孔中にフッ素系
オイルが含浸されてなる摺動特性および耐摩耗性に優れ
た摺動材料に関する。

〔従来の技術〕

一般にセラｊｙりは優れた物理的および化学的特性を有
するものが多く、メカニカルシールや軸受等の耐摩耗材
料、酸およびアルカリ等の強い腐食性を有する溶液のポ
ンプ部品などに優れた材料であることが知られている。

ところで、高い硬度を有し、耐摩耗性に優れているセラ
ミックは一般に自己潤滑性に乏しいものが多い。したが
って、前述の如き問題を解決する材料として、特開昭５
８−１６１９８２号公報に「含ふっ素重合体をセラミウ
クスに結合させたセラミックス複合体」に係る発明が、
また特開昭５７−１１８０８０号公報に「セラミックを
多孔質に焼成した軸受に四フッ化エチレン樹脂又は三フ
フ化塩化エチレン樹脂を含浸させるか又は、前記両フッ
化物と二硫化モリブデン、二硫化タングステン、セレン
化モリブデン、又はセレン私タングステンとの混合物を
含浸させたことを特徴とする固体潤滑軸受」に係る発明
が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の発明はいずれも、固体潤滑物質と
の複合化によって潤滑特性を付与するものであって、液
状の潤滑剤の使用に適したセラミックおよび前記セラミ
ックに適した潤滑剤については何ら記載されておらず、
特にメカニカルシールや軸受部品あるいは真空状態下で
の摺動部材などの用途に適した液状の潤滑剤を使用して
なるセラミック製摺動材料は知られていない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、前述の如き問題点を解決することを目的と
して皿々研究した結果、セラミック粉末を任意の形状の
生成形体に成形し、前記生成形体中に存在する気孔を独
立化させることなくセラミック粉末を結合することによ
って、三次元網目構造の開放気孔を具備せしめたセラミ
ック多孔質体の開放気孔中にフッ素系オイルを含浸する
ことによって、摺動特性および耐摩耗性に著しく優れた
摺動材料を製造することのできることを新規に知見し、
本発明を完成した。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のセラミック多孔質体は、セラミック粉末を任意
の形状の生成形体に成形し、前記生成形体中に存在する
気孔を独立化させることなくセラミック粉末を結合する
ことによって、三次元網目構造の開放気孔を具備せしめ
たものであることが必要である。その理由は、前記セラ
ミック粉末を結合させる際に気孔が独立化すると、前記
独立化した気孔すなわち独立気孔には、フッ素系オイル
が含浸されないため、本発明の目的とする摺動特性およ
び耐摩耗性に優れた摺動材料を製造することが困難であ
るが、三次元網目構造の開放気孔を具備せしめた多孔質
体はフッ素系オイルを含浸するのに極めて好適であるか
らである。

前記セラミック多孔質体は、開放気孔率が５〜５５容Ｗ
ｇ％であることが好ましい。その理由は、前記開放気孔
率が５容稍％よりも低いと実質的なフッ素系オイルの含
浸量が少なくなり、フッ素系オイルによる潤滑特性を充
分に発揮させることが困難であるからであり、一方５５
容積％よりも高いと多孔質体の強度が低く粒子が脱離し
易いからである。

前記セラミック多孔質体は、結晶の平均粒径が１０μｍ
以下であることが有利である。その理由は、前記結晶の
平均粒径が１０μｍよりも大きいと多孔質体表面の面粗
度が大きくなり易く、摺動特性が劣化するからである。

前記セラミック粉末としては、耐摩耗性の観点からなる
べく硬度の高いものを使用することが有利であり、例え
ば、ｋ４０３、Ｓ　ｉｏｚ、Ｚｒ０２．８ｉＣ。

ＴｉＣ，Ｂ４Ｃ，ＷＣ，Ｃｒ５Ｃｚ、Ｓ　ｉ　３Ｎ４、
ＢＮｌＴｉＮ、　Ｔａｇ。

ＡＡ）Ｎ、　ＴｉＢ２、ＣｒＢｚあるいは、それらの化
合物から選択されるいずれか１挿または２種以上を主と
して含有するものであることが好ましい。

本発明の摺動材料は、三次元網目構造の開放気孔を具備
せしめたセラミック多孔質体の開放気孔中にフッ素系オ
イルが含浸されたものであることが必要である。その理
由は、耐摩耗性に優れたセラミック基材に潤滑特性に優
れたフッ素系オイルを含浸することによって、摺動特性
を著しく向上させることができるからである。なお、フ
ッ素系オイルは耐溶剤性、化学的安定性および耐熱性に
優れているばかりでなく、極めて蒸発し難いため、高温
下や真空中などの過酷な条件下においても極めて良好な
摺動特性を付与することができる。

前記フッ素系オイルとしては、フルオロエチレン、フル
オロエステル、フルオロトリアジン、ペルフルオロアル
キルポリエーテル、フルオロシリコーン、これらの誘導
体あるいは、これらの重合体から選択される１種または
２種以上の混合物を使用することが有利であり、液状、
グリース状あるいはワックス状のいずれの状態であって
も使用することができる。

本発明の摺動材料は、前記セラミック多孔質体の開放気
孔１００容積部に対し、フッ素系オイルが少なくとも１
０容積部含浸されたものであることが好ましい。その理
由は、フッ素系オイルの含浸量が１０容積部より少ない
と摺動特性および耐摩耗性を向上させることが困難であ
るからである。

次に本発明の摺動材料を製造する方法について説明する
。

本発明の摺動材料は、出発原料であるセラミック粉末を
任意の形状の生成形体に成形し、生成形体中に存在する
気孔を閉塞させることなく結合してセラミック多孔質体
となし、次いで前記セラミック多孔質体の開放気孔中に
フッ素系オイルを含浸することによって製造することが
できる。

前記出発原料であるセラミック粉末は、平均粒、径が１
０μｍ以下であることが有利である。その理由は、平均
粒径が１０μｍより大きいセラミック粉末を使用すると
粒と粒との結合箇所が少なくなるため、高強度の多孔質
体を製造することが困難になるばかりでなく、表面の面
精度が劣化するからである。

前記セラミック粉末を任意の形状の生成形体に成形し、
生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく結合さ
せる方法としては、押々の方法が適用できるが、例えば
、セラミック粉末自体を常圧焼結あるいは加圧焼結して
自己結合させる方法、セラミック粉末に反応によってセ
ラミックを生成する物質を添加して、反応焼結して結合
させる方法、セラミック粉末にＣｏ　、　Ｎｉ　１Ｍｏ
などの金属あるいは、ガラスセメントなどの結合剤を配
合して常圧焼結あるいは加圧焼結して結合させる方法、
セラミック粉末に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を
結合剤として配合して結合させる方法を適用することが
できる。

前記セラミック多孔質体の開放気孔中にフッ素系オイル
を含浸させる方法としては、加熱により低粘度化したフ
ッ素系オイル中にセラミック多孔質体を浸漬し、真空ま
たは加圧下で含浸する方法など一般的な含浸方法が適用
できる。

次に本発明を実施例によって説明する。

実施例１平均粒径が０．４μｍで純度が９０％のα型アルミナ粉
末ｔｏｏ重量部に対し、ポリビニルアルコール２重量部
、ポリエチレングリコール１重量部、ステアリン酸０．
５重世部および水１００重量部を混合した後噴霧乾燥し
た。

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて１．５
ｔ／ｄの圧力で成形し、直径４６ｕ１厚さ１５ｊｒｌ、
密度２．８　ｆ、Ｍ　（５９容積％）の生成形体を得た
。

前記生成形体をアルミナ製ルツボに装入し、大気圧下の
空気中で焼結時に液相が５重量％以上生成しない温度域
であるところの１３００°Ｃの温度で１時間焼成した。

得られた焼結体は結晶の平均粒径が約２．７μｍで三次
元網目構造で結合しており、密度は２．ＢＩ／ｄ、平均
曲げ強度は６．９　ｋｑｆｉ−であった。

この焼結体を呼び番号６００４番に相当するころがり軸
受の軌道輪に加工した後、低粘度化するために１００℃
に加熱したペルフルオロアルキルポリエーテル中に浸漬
し、減圧下で含浸させた。

この焼結体中に含浸させたペルフルオロアルキルポリエ
ーテルの焼結体の空隙に占める割合は約７５容積％であ
った。

このころがり軸受の軌道輪に緻密質の炭化珪素焼結体よ
りなるベアリングボールを使用してころがり軸受を組立
てて使用したところ、極めて良好な摺動特性を有してお
り、耐久性も極めて良好であることが認められた。

実施例２平均粒径が０．４μｍの窒化珪素粉末１００重旭部に対
シ、ワックス２重量部、ポリエチレングリコ−）Ｌ／　
Ｌ　ｉｌ　足部、ステアリン酸０．５重社部およびベン
ゼン１００重量部を配合し、ボールミル中で５時間混合
した後噴霧乾燥した。なお、前記窒化珪素粉末は遊離シ
リコンを２１．５重量％、酸素を１．７重量％、炭素を
１重量％、鉄を０．０７重量％、アルミニウムを０．２
重量％、マグネシウムを０６０３重量％含有していた。

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて１．５
　ｔ／ｄの圧力で成形し、直径４６ｎ１厚さ１６ｆｌ、
密度１．９５　ｆ／ｃ４の生成形体を得た。

前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、大気圧下の窒素
ガス雰囲気中で１６００℃の温度で１時間焼成した。

得られた焼結体は結晶が三次元網目構造で結合しており
、その密度は２．８８ｆ／ｄ、平均曲げ強度は１６．５
　ｋｑｆ／−であった。

この焼結体を実施例１と同様にして、ペルフルオロアル
キルポリエーテルが多孔質体の空隙に約６４容積％含浸
されたころがり軸受の軌道輪に加工し、ころがり軸受を
組立てた。

このころがり軸受は１０−’　ｔｏｒｒの真空下でも極
めて良好な摺動特性を有しており、耐久性も極めて良好
であることが確認された。

実施例８平均粒径が００２８μｍ、β型結晶の含有率が９４．６
重量％の炭化珪素粉末１００重量部に対し、炭化ホウ素
粉末１重量部、カーボンブラック粉末２重量部、ポリビ
ニルアルコール５　ＭＩｉＡ部、水８００重量部を配合
し、ボールミル中で５時間混合した後噴霧乾燥した。な
お、前記炭化珪素粉末は遊離炭素を０．２９重量％、酸
素を０．１７重社％、鉄をＯ，Ｏａ重量％、アルミニウ
ムを０．０３重量％含有していた。

この乾燥物を適量採取して成形し、１９００℃のアルゴ
ンガス雰囲気中で１０分間保持して焼結体を得た。

得られた焼結体は密度が２．５９１／ｃｔａ、平均曲げ
強度が５１　ｋ（ｉｆ／ｄで三次元網目構造の開放気孔
を有していた。

この焼結体にベルフルオロアルキルポリエーテ、ルを真
空下で含浸して空隙の約７７容積％含浸せしめた材料を
リングオンリング方式の摺動試験機を用いて空気雰囲気
下で理論密度９８％の炭化珪素焼結体を相手材として使
用し、摺動試験を行ない、第１図に示す如き結果を得た
。

第１図よりわかるように、この材料は広いＰＶ値の範囲
において極めて優れた摺動特性を有しており、メカニカ
ルシールやすべり軸受などの耐摩耗摺動材料として適し
ている。

実施例４４゜実施例３と同様の焼結体を実施例１と同様にころがり軸
受の軌道輪に加工した後、フルオロトリアジンを焼結体
の空隙に対して約８０容積％の割合で含浸してころがり
軸受を組立てた。

このころがり軸受は、２５０°Ｃの高温雰囲気中でも極
めて良好な摺動特性を有しており、耐久性も極めて良好
であった。

〔発明の効果〕

以上述べた如（、本発明の摺動材料は、耐摩耗性に優れ
ており、ころがり軸受のボール、リテーナ−および軌道
輪、メカニカルシールおよびすべり軸受部品などの単位
面積当りに大きな荷重のかかる機械構成部品として、極
めて好適な材料であり、かつ使用するフッ素系オイルを
選択することにより、高温下、真空中を始め様々な雰囲
気中においても優れた摺動特性を得ることのできる材料
であって、装置の耐久性、信頼性あるいは使用分野を著
しく向上させることができ産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例８の摺動材料の摩擦係数とＰＶ値との
関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、セラミック粉末が任意の形状に成形された生成形体
中に存在する気孔を閉塞させることなく結合し、三次元
網目構造の開放気孔を具備せしめたセラミック多孔質体
の開放気孔中にフッ素系オイルが含浸されてなる摺動材
料。２、前記セラミック多孔質体は、開放気孔率が５〜５５
容積％である特許請求の範囲第１項記載の摺動材料。３、前記セラミック多孔質体は、独立気孔率が１０容積
％以下である特許請求の範囲第１あるいは２項記載の摺
動材料。４、前記フッ素オイルは、前記セラミック多孔質体の開
放気孔１００容積部に対し、少なくとも１０容積部含浸
されてなる特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載
の摺動材料。５、前記セラミック粉末は、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿
２、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｂ＿４Ｃ
、ＷＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＢＮ、Ｔｉ
Ｎ、ＡｌＮ、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２あるいはそれらの
化合物から選択されるいずれか１種または２種以上を主
として含有する特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに
記載の摺動材料。６、前記摺動材料は、ころがり軸受のボール、リテーナ
ーおよび軌道輪、メカニカルシールあるいはすべり軸受
部品である特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載
の摺動材料。