JPS61281087A - Sliding material - Google Patents

Sliding material

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JPS61281087A
JPS61281087A JP11962385A JP11962385A JPS61281087A JP S61281087 A JPS61281087 A JP S61281087A JP 11962385 A JP11962385 A JP 11962385A JP 11962385 A JP11962385 A JP 11962385A JP S61281087 A JPS61281087 A JP S61281087A
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JP
Japan
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resin
sliding
sliding material
grooves
ceramic
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JP11962385A
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Japanese (ja)
Inventor
辻 頼一
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61281087A publication Critical patent/JPS61281087A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、摺動特性および耐摩耗性に優れたセラミック
複合体よりなる摺動材料に関し、特に本発明は、メカニ
カルシールや軸受等の用途に極めて好適なセラミック複
合体よりなる摺動材料に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sliding material made of a ceramic composite having excellent sliding properties and wear resistance. This invention relates to a sliding material made of a ceramic composite that is extremely suitable for.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にセラミックは優れた物理的および化学的特性を有
しており、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を取扱う耐
食性材料などに優れた材料である。
In general, ceramics have excellent physical and chemical properties and are excellent materials for wear-resistant materials such as mechanical seals and bearings, and corrosion-resistant materials that handle highly corrosive solutions such as acids and alkalis.

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
9−282981号公報に「表層部に微細な空洞の散在
するセラミックスを母材とし、前記空洞に、しゆう動特
性のすぐれた固体潤滑剤を充填し、固着させてなるセラ
ミックスししかしながら、前記発明におけるセラミック
ス摺動材料の固体潤滑剤の存在形態は前記セラミックス
の表1−に存在する空洞の大きさおよび深さによって決
まるものであり、比較的充填し難くしかも摺動中に脱離
し易いものであった。また前記固体潤滑剤はセラミック
スの極(表層にのみ存在するだけであり、長期間の耐久
性が要求されるメカニカルシールやすべり軸受などの用
途には不適当であった。
By the way, many ceramics that have high hardness and excellent wear resistance generally have poor self-lubricating properties. Therefore, as a material for solving the above-mentioned problems, the
Publication No. 9-282981 states, ``Ceramics is made of a ceramic base material with fine cavities scattered in the surface layer, and the cavities are filled with a solid lubricant with excellent shearing dynamic characteristics and fixed. The existence form of the solid lubricant in the ceramic sliding material is determined by the size and depth of the cavities that exist in the ceramic as shown in Table 1, and it is relatively difficult to fill and is easily desorbed during sliding. In addition, the solid lubricants are present only on the surface layer of ceramics and are unsuitable for applications such as mechanical seals and sliding bearings that require long-term durability.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者は、前述の如き問題点を解決することを目的と
して揮々研究した結果、摺接面に溝が形成されてなるセ
ラミック焼結体の前記溝中に潤滑性物質が充填されてな
るセラミック複合体よりなる摺動材料がメカニカルシー
ルや軸受等の用途に極めて好適な摺動特性および耐摩耗
性を有することを新規に知見し、本発明を完成した。
As a result of extensive research aimed at solving the above-mentioned problems, the inventors of the present invention discovered that a ceramic sintered body having grooves formed on the sliding surface is provided with a lubricating substance filled in the grooves. The present invention was completed based on the new finding that a sliding material made of a ceramic composite has sliding characteristics and wear resistance that are extremely suitable for applications such as mechanical seals and bearings.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明の摺動材料は、摺接面に溝が形成されてなるセラ
ミック焼結体の前記溝中に潤滑性物質が充填されてなる
セラミック複合体よりなるものであることが必要である
。その理出は、前記溝中に充填される潤滑性物質は一般
に軟く、しかも熱伝導性に劣るため、潤滑性物質だけを
単独で摺動材料として使用する場合には使用条件に著し
い制限を受け、特にメカニカルシールや軸受などの用途
に適用することは困難であるが、前述の如くセラミック
焼結体に設けられた溝中へ充填して用いることによって
救い材料であっても所望の形状を保持することができ、
しかも摺接面において発生する熱を効率よく放散させる
ことができるからである。
The sliding material of the present invention is required to be a ceramic composite body formed by filling a lubricating substance into the grooves of a ceramic sintered body having grooves formed on the sliding surface. The reason for this is that the lubricating substances filled in the grooves are generally soft and have poor thermal conductivity, so when only lubricating substances are used as sliding materials, there are significant restrictions on the conditions of use. Although it is difficult to apply it to applications such as mechanical seals and bearings, it is possible to create a desired shape even with a salvage material by filling it into the grooves provided in the ceramic sintered body as described above. can hold,
Moreover, the heat generated at the sliding surface can be efficiently dissipated.

前記セラt2り焼結体は、前記軟い潤滑性物質を保持し
かつ熱放散性を向上させる上で、剛性が高くかつ熱伝導
率の高いものであることが望ましく、例えば炭化珪素質
焼結体、アJL/Eす質焼結体あるいは窒化アルミニウ
ム質焼結体から選ばれるいずれか少なくとも1種である
ことが好ましい。
In order to retain the soft lubricating substance and improve heat dissipation, it is desirable that the Cera T2 sintered body has high rigidity and high thermal conductivity, such as silicon carbide sintered body. It is preferable that the material is at least one selected from aluminum sinter, AJL/E sintered material, and aluminum nitride sintered material.

前記8滑性物質は、前記溝中に充填し易くかつ自己潤滑
性に優れているものであることが望ましく、飼えばポリ
アミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリブチレンテレフタレートmBFil、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂、芳香族ポリエーテル樹脂、ポ
リサル7オン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポ
リエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポ
リプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、スチレンアクI)
 Qニトリル樹IJiあるいはウレタン樹711から選
ばれるいずれか少なくとも1種が好ましい。
The 8 lubricating substances are desirably ones that can be easily filled into the grooves and have excellent self-lubricating properties. group polyether resin, polysal7one resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, polyarylate resin, polyester resin, fluororesin, polyamideimide resin,
Polyimide resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, silicone resin, styrene resin I)
At least one selected from Q nitrile tree IJi and urethane tree 711 is preferred.

前記摺動材料は、摺接面における潤滑性物質とセラZy
り焼結体の面積比や潤滑性物質の充填深さを使用目的に
応じて任意にかつ容易に設定できる利点を有する。
The sliding material has a lubricating substance and Cera Zy on the sliding surface.
It has the advantage that the area ratio of the sintered body and the filling depth of the lubricating substance can be arbitrarily and easily set according to the purpose of use.

前記セラミック焼結体に設けられる溝は、摺動材料の使
用目的に応じて種々の形状が考えられる。
The grooves provided in the ceramic sintered body can have various shapes depending on the intended use of the sliding material.

例えば前記摺動材料がメカニカルシールである場合には
、第1図に示す如き同芯円状、第2図に示す如き放射状
、うす巻き状あるいはそれらを複合した形状に形成する
ことができ、また前記摺動材料がすべり軸受である場合
には、第8図に示す如き軸方向に対して垂直、第4図に
示す如き平行、らせん状あるいはそれらを複合した形状
に形成することができる。なお、前記溝は前述の如き比
較的単純な形状の他に必要に応じて曲率の小さな曲線お
よび/または直線が複数連続した線によって形成するこ
ともできる。
For example, when the sliding material is a mechanical seal, it can be formed into a concentric circular shape as shown in FIG. 1, a radial shape as shown in FIG. 2, a thinly wound shape, or a combination thereof; When the sliding material is a sliding bearing, it can be formed perpendicular to the axial direction as shown in FIG. 8, parallel to the axial direction as shown in FIG. 4, spirally, or a combination thereof. In addition to the relatively simple shape described above, the groove may be formed by a curved line with a small curvature and/or a plurality of continuous straight lines, if necessary.

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
Next, a method for manufacturing the sliding material of the present invention will be explained.

本発明のセラミック複合体よりなる摺動材料は、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、焼結して摺接面に溝を形成したセラミ、ツク焼結体
を製造し、次いで前記溝中に潤滑性物質を充填すること
によって製造することができる。
The sliding material made of the ceramic composite of the present invention is produced by molding the starting material ceramic powder into a formed body of any shape and sintering it to form a ceramic sintered body with grooves on the sliding surface. and then filling the groove with a lubricating substance.

前記セラミック粉末を任意の形状の生成形体に成形した
後、焼結する方法としては従来知られた常圧焼結あるい
は加圧焼結して自己結合させる方法を適用することが有
利である。
As a method for sintering the ceramic powder after forming it into a formed body of an arbitrary shape, it is advantageous to apply a conventionally known method of self-bonding by pressureless sintering or pressure sintering.

前記セラミック焼結体の摺接面に溝を設ける方法として
は、例えば溝が形成されるべく設計された成形型を用い
て成形する方法、生成形体を焼結する前に機械加工する
方法あるいは生成形体を焼結した後に機械加工する方法
が適用できる。
Examples of methods for providing grooves on the sliding surface of the ceramic sintered body include a method of molding using a mold designed to form grooves, a method of machining the formed body before sintering, or a method of machining the formed body before sintering. A method in which the shape is sintered and then machined can be applied.

前記溝中に潤滑性物質を充填する方法としては、例えば
樹脂を加熱して溶融させて充填する方法あるいはあらか
じめ溝の形状に合致するように成形された潤滑性物質を
貼着する方法が適用できる。
As a method of filling the groove with the lubricant substance, for example, a method of heating and melting a resin to fill the groove, or a method of pasting a lubricant substance that has been previously formed to match the shape of the groove can be applied. .

なお、前記潤滑性物質が充填されたセラミック複合体よ
りなる摺動材料は、潤滑性物質を充填した後表面をより
高精度にかつ滑らかにするために例えばラッピングなど
の手段により仕上げ加工することができる。
Note that the sliding material made of the ceramic composite filled with the lubricant substance may be finished by, for example, lapping to make the surface more precise and smooth after being filled with the lubricant substance. can.

次に本発明を実施例によって説明する。Next, the present invention will be explained by examples.

実施例1 平均粒径が0.4μmで純度が98重量%のび型アルミ
ナ粉末100重社部に対し、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 ffi fit u
、ステアリン酸0.5重虚部および水100ffiff
i部を混合した後噴霧乾燥した。
Example 1 100 parts of stretchable alumina powder with an average particle size of 0.4 μm and a purity of 98% by weight, 2 parts by weight of polyvinyl alcohol, 1 part by weight of polyethylene glycol
, 0.5 parts stearic acid and 100 ffiff of water.
Part i was mixed and then spray dried.

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて1.5
t71の圧力で成形した後、機械加工して外径が35M
、内径が25fl、厚さが511IIで第1図に示した
如き幅が2m、深さが1.5ffの溝を2本設けたリン
グ状の生成形体を得た。
Collect an appropriate amount of this dried material and use a metal mold to
After molding at a pressure of t71, it is machined to an outer diameter of 35M.
A ring-shaped formed body with an inner diameter of 25 fl, a thickness of 511 II, and two grooves each having a width of 2 m and a depth of 1.5 ff as shown in FIG. 1 was obtained.

次いで前記生成形体をアルミナ製ルツボに装入し、加湿
水素気流中で1600’Cの温度に加熱し1時間保持し
焼結体を得た。
Next, the formed body was placed in an alumina crucible, heated to a temperature of 1600'C in a humidified hydrogen stream, and held for 1 hour to obtain a sintered body.

さらに前記焼結体の溝中にポリテトラフルオロエチレン
を焼着した。次いで、その表面を研摩し5001Sll
Cの摺動速度で10#f/dの端面荷重を負荷して行っ
たところ、摩擦係数は0.08〜0.16、膠耗係数は
8 X 10−’ my/1伽・(kQf/d)であり
、極めて優れた摺動特性を有していることが認められた
Furthermore, polytetrafluoroethylene was sintered into the grooves of the sintered body. Then, the surface was polished and 5001Sll
When an end face load of 10#f/d was applied at a sliding speed of C, the friction coefficient was 0.08 to 0.16, and the abrasion coefficient was 8 d), and was found to have extremely excellent sliding properties.

実施側2 平均粒径が0.28μm、β型結晶の含有率が94.6
重量%純度が約98,5重量%の炭化珪素粉末100重
量部に対し、炭化ホウ素粉末を1重量部、カーボンブラ
ック粉末を2重量部、ポリビニルアルコール5重量部、
水300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。
Implementation side 2 Average particle size is 0.28 μm, β type crystal content is 94.6
For 100 parts by weight of silicon carbide powder with a purity of about 98.5% by weight, 1 part by weight of boron carbide powder, 2 parts by weight of carbon black powder, 5 parts by weight of polyvinyl alcohol,
300 parts by weight of water was added, mixed in a ball mill for 5 hours, and then spray-dried.

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて0.8
t/dの圧力で仮成形した後、8t/cdの圧力で静水
圧プレスして直径が’l Q wpx 、長さが101
111の円筒状の生成形体を得た。次いで前記生成形体
を第3図に示す如きすべり軸受の形状に加工した後、タ
ンマン型焼成炉に装入してアルゴンガス雰囲気中で20
00”Cの温度に加熱し0.2時間保持して焼結した。
Collect an appropriate amount of this dried material and use a metal pressing mold to
After pre-forming at a pressure of t/d, it was hydrostatically pressed at a pressure of 8t/cd to give a diameter of 'l Q wpx and a length of 101
No. 111 cylindrical product shapes were obtained. Next, the formed body was processed into the shape of a plain bearing as shown in FIG.
It was heated to a temperature of 00''C and held for 0.2 hours for sintering.

得られた焼結体の密度は8.16fMであった。The density of the obtained sintered body was 8.16 fM.

次いで前記焼結体の内面の溝中に実施例1と同様の方法
でポリテトラフルオロエチレンを充填した後、内面研摩
を実施し、内径10λlのすべり軸受を製造した。
Next, polytetrafluoroethylene was filled into the grooves on the inner surface of the sintered body in the same manner as in Example 1, and the inner surface was polished to produce a sliding bearing with an inner diameter of 10λl.

この丁ベリ軸受は照潤滑状!諒でも極めて良好な摺動特
性を有しており、耐久性も著しく優れていた。
This bearing is highly lubricated! It had extremely good sliding characteristics even in the case of lint, and was also extremely durable.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた如く、本発明のセラミック複合体よりなる摺
動材料は、摺動特性および耐摩耗性に著しく優れており
、メカニカルシールやすベリ軸受などの機械構成部品と
して極めて好適な材料であって装置の耐久性や信頼性を
著しく向上させることができ産業上極めて有用である。
As mentioned above, the sliding material made of the ceramic composite of the present invention has extremely excellent sliding properties and wear resistance, and is an extremely suitable material for mechanical components such as mechanical seals and bell bearings. It is extremely useful industrially because it can significantly improve the durability and reliability of.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、実施例1で作成した溝が同君円状に設ケラれ
たメカニカルシールの一部を切断した状態を示す模式図
、第2図は、溝が放射状に設けられたメカニカルシール
の模式図、第3図は、実施例2で作成した溝が軸方向に
対して垂直に設けられたすべり軸受の断面図、第4図は
、溝が軸方向に対して平行に設けられたすべり軸受の断
面図である。
Fig. 1 is a schematic diagram showing a partially cut away mechanical seal in which grooves are arranged in a circular pattern created in Example 1, and Fig. 2 is a mechanical seal in which grooves are arranged in a radial pattern. Fig. 3 is a cross-sectional view of the sliding bearing prepared in Example 2 in which the grooves were provided perpendicular to the axial direction, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the slide bearing in which the grooves were provided in parallel to the axial direction. FIG. 3 is a cross-sectional view of a sliding bearing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、摺接面に溝が形成されてなるセラミック焼結体の前
記溝中に潤滑性物質が充填されてなるセラミック複合体
よりなる摺動材料。 2、前記セラミック焼結体は、炭化珪素質焼結体、アル
ミナ質焼結体あるいは窒化アルミニウム質焼結体から選
ばれるいずれか少なくとも1種である特許請求の範囲第
1項記載の摺動材料。 3、前記潤滑性物質は、ポリアミド樹脂、ポリアセター
ル樹脂、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、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族
ポリエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテル
サルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポ
リアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポ
リアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹
脂、スチレンアクリロニトリル樹脂あるいはポリウレタ
ン樹脂から選ばれるいずれか少なくとも1種である特許
請求の範囲第1あるいは2項記載の摺動材料。 4、前記摺動材料は、メカニカルシールあるいはすべり
軸受であ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。
[Scope of Claims] 1. A sliding material made of a ceramic composite comprising a ceramic sintered body having grooves formed on its sliding surface and a lubricating substance filled in the grooves. 2. The sliding material according to claim 1, wherein the ceramic sintered body is at least one selected from silicon carbide sintered bodies, alumina sintered bodies, and aluminum nitride sintered bodies. . 3. The lubricating substance is polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene sulfide resin, aromatic polyether resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, polyarylate resin. , polyester resin, fluororesin, polyamideimide resin, polyimide resin, epoxy resin,
The sliding material according to claim 1 or 2, which is at least one selected from polyethylene resin, polypropylene resin, silicone resin, styrene acrylonitrile resin, and polyurethane resin. 4. The sliding material according to any one of claims 1 to 3, wherein the sliding material is a mechanical seal or a sliding bearing.
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