JPS6131355A - 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 - Google Patents
黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材Info
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- JPS6131355A JPS6131355A JP59149706A JP14970684A JPS6131355A JP S6131355 A JPS6131355 A JP S6131355A JP 59149706 A JP59149706 A JP 59149706A JP 14970684 A JP14970684 A JP 14970684A JP S6131355 A JPS6131355 A JP S6131355A
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- Japan
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- boron carbide
- graphite
- sliding member
- powder
- friction
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/043—Sliding surface consisting mainly of ceramics, cermets or hard carbon, e.g. diamond like carbon [DLC]
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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。
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、軸受、／リンダー１すべり４Ｐなど摺動によ
り摩擦を生じる部分の部品として有用な黒鉛−炭化ホウ
素系摺動部材に関するものである。
り摩擦を生じる部分の部品として有用な黒鉛−炭化ホウ
素系摺動部材に関するものである。
さらに詳しくいえば、本発明は、特に高温における摩擦
−摩耗に対して良好な特性を示し、潤滑油やグリースの
ような流体潤滑剤の使用が困難な条件、いわゆる乾燥摩
擦条注下で使用するのに好適な、新規摺動部材に関する
ものである。
−摩耗に対して良好な特性を示し、潤滑油やグリースの
ような流体潤滑剤の使用が困難な条件、いわゆる乾燥摩
擦条注下で使用するのに好適な、新規摺動部材に関する
ものである。
従来の技術
近年、メカトロニクスの発達に伴ない１％に高温領域に
おける摩擦、摩耗特性の良好な摺動部材（（対する要望
が高まってきている。
おける摩擦、摩耗特性の良好な摺動部材（（対する要望
が高まってきている。
２００〜５００℃という高温領域で開用される摺動部材
には、接触面間に潤滑油やグリースのような流体潤滑剤
を使用することができないため、通常。
には、接触面間に潤滑油やグリースのような流体潤滑剤
を使用することができないため、通常。
黒鉛、二値１とモリブデンのような、固体潤滑剤が用い
られる。この固体潤滑剤は、一般に流体潤滑剤のような
流動性、濡れ性を有しないので、これを使用する場合に
は、塗布、含浸、注加などの手段を用いることができな
い。
られる。この固体潤滑剤は、一般に流体潤滑剤のような
流動性、濡れ性を有しないので、これを使用する場合に
は、塗布、含浸、注加などの手段を用いることができな
い。
したがって、固体潤滑剤の場合は、固体潤滑剤を摩擦面
に岐覆する。摺動部材自体を固体潤滑剤で作製する、他
の材料と混合して使用するなどの手段で適用（７なけれ
ばならない。これらの手段は、いずれも摺動接触表面に
おいて固体潤滑剤の一部が相手材料の表面に転着し、所
要の膜厚の被膜が形成されることによりはじめて潤滑効
果が発揮ざｎるものであるから、相手材料表面に対する
造膜性の良否が摩擦、摩耗特性を左右することになる。
に岐覆する。摺動部材自体を固体潤滑剤で作製する、他
の材料と混合して使用するなどの手段で適用（７なけれ
ばならない。これらの手段は、いずれも摺動接触表面に
おいて固体潤滑剤の一部が相手材料の表面に転着し、所
要の膜厚の被膜が形成されることによりはじめて潤滑効
果が発揮ざｎるものであるから、相手材料表面に対する
造膜性の良否が摩擦、摩耗特性を左右することになる。
しかしながら、これまで固体潤滑剤としてよく用いられ
てきた黒鉛は、潤滑性、非溶融性、熱伝導性、耐熱性が
よく、しかも熱膨張率が小さい点で１ｔｌｉＥルた固体
潤滑剤であるとはいえ、相手材料への転着や造膜性が不
十分であるため、摩擦、摩耗特性において必ずしも満足
すべきものとはいえないし、また部材自体を黒鉛で作製
する場合には機械的強度が低いため、その周囲を金属で
補強したり、あるいは金属を含浸させて強１シシなけれ
ばならないという製造上の難点がある。
てきた黒鉛は、潤滑性、非溶融性、熱伝導性、耐熱性が
よく、しかも熱膨張率が小さい点で１ｔｌｉＥルた固体
潤滑剤であるとはいえ、相手材料への転着や造膜性が不
十分であるため、摩擦、摩耗特性において必ずしも満足
すべきものとはいえないし、また部材自体を黒鉛で作製
する場合には機械的強度が低いため、その周囲を金属で
補強したり、あるいは金属を含浸させて強１シシなけれ
ばならないという製造上の難点がある。
その他、乾燥条件下で用いる摺動部材として。
合成樹脂を含浸させた黒鉛、二値１しモリブデンやポリ
テトラフルオロエチレンを混合又は被覆したものも提案
されているが、これらは高温下で溶融、熱分解又は酸化
などを起すため、３００℃以上の条件下では使用できな
いという欠点がある。
テトラフルオロエチレンを混合又は被覆したものも提案
されているが、これらは高温下で溶融、熱分解又は酸化
などを起すため、３００℃以上の条件下では使用できな
いという欠点がある。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、従来の固体潤滑剤がもつ欠点を克服し
、相手材料表面に対し良好な転着性、造膜性を示すとと
もに、高温領域において優れた摩擦、摩耗特性と高い機
械的強度を示す摺動部材を提供することである。
、相手材料表面に対し良好な転着性、造膜性を示すとと
もに、高温領域において優れた摩擦、摩耗特性と高い機
械的強度を示す摺動部材を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明者らは先に、炭素粉末に炭化ホウ素粉末を添加し
、加圧下に焼成して高密度黒鉛−炭化ホウ累複合成形体
を製造する方法を提案したが（％公昭５６−３７１９２
号公報へさらに研究を重ねた結果、このようにして得ら
れた焼結体から成る材料で摺動部材を作製すると、前記
の目的を容易に達成しうろことを見出し、この知見に基
づいて９本発明をなすに至った。
、加圧下に焼成して高密度黒鉛−炭化ホウ累複合成形体
を製造する方法を提案したが（％公昭５６−３７１９２
号公報へさらに研究を重ねた結果、このようにして得ら
れた焼結体から成る材料で摺動部材を作製すると、前記
の目的を容易に達成しうろことを見出し、この知見に基
づいて９本発明をなすに至った。
すなわち、不発明は、炭素粉末６５〜９５重量係と炭化
ホウ素粉末５〜３５重量係との混合物の焼結体から成る
耐高温摩耗性、黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材を提供する
ものである。
ホウ素粉末５〜３５重量係との混合物の焼結体から成る
耐高温摩耗性、黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材を提供する
ものである。
不発明において用いる炭素粉末としては５例えばコーク
ス、無煙炭、カーボンブランク、木炭などの無定形炭素
又は人造黒鉛、キッシュ黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛質炭
素の粉末を挙げることができる。これらは、それぞれ単
独で用いてもよいし、また２種以上混合して用いてもよ
い。
ス、無煙炭、カーボンブランク、木炭などの無定形炭素
又は人造黒鉛、キッシュ黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛質炭
素の粉末を挙げることができる。これらは、それぞれ単
独で用いてもよいし、また２種以上混合して用いてもよ
い。
本発明の摺動部材は、このような炭素粉末６５〜９５重
Ｍ％に炭化ホウ素粉末５〜３５重量係を添加し、 １
００に９／ｆｆ１以上、好ましくは１５０〜３００に９
／ ｃｔｄ （７）加圧下、１５００ ℃以上好マシ
くは１８００〜２５００℃の温度で焼結することによっ
て得られる。また、この際、炭素原料として生コークス
を用いた場合はこれに所定量の炭化ポウ素粉末を加え、
常圧下で焼結することによって人造することもできる。
Ｍ％に炭化ホウ素粉末５〜３５重量係を添加し、 １
００に９／ｆｆ１以上、好ましくは１５０〜３００に９
／ ｃｔｄ （７）加圧下、１５００ ℃以上好マシ
くは１８００〜２５００℃の温度で焼結することによっ
て得られる。また、この際、炭素原料として生コークス
を用いた場合はこれに所定量の炭化ポウ素粉末を加え、
常圧下で焼結することによって人造することもできる。
この場合、炭化ホウ素は、炭素粉末の焼結促進剤として
の役割を果すとともに、得られる焼結体中に含有されて
、特に高温領域における摩擦、摩耗特性の向上に役立つ
。この賂加量は全重量に基づき５〜３５重量係の範囲内
で選ぶ必要かある。この炭化ホウ素の焼結促進剤として
の効果は３重量係前後で現われるが、この程度の量では
加熱焼結過程中に炭化ホウ素のホウ素が全て炭素に固溶
し、得られた焼結体中に存在しなくなるため、機械的強
度や摩擦摩耗特性の向上が不十分である。したがって、
これら摺動部材として好ましい性質を付与するには、少
なくとも５重ｉ１％の炭化ホウ素を添加する必要がある
。
の役割を果すとともに、得られる焼結体中に含有されて
、特に高温領域における摩擦、摩耗特性の向上に役立つ
。この賂加量は全重量に基づき５〜３５重量係の範囲内
で選ぶ必要かある。この炭化ホウ素の焼結促進剤として
の効果は３重量係前後で現われるが、この程度の量では
加熱焼結過程中に炭化ホウ素のホウ素が全て炭素に固溶
し、得られた焼結体中に存在しなくなるため、機械的強
度や摩擦摩耗特性の向上が不十分である。したがって、
これら摺動部材として好ましい性質を付与するには、少
なくとも５重ｉ１％の炭化ホウ素を添加する必要がある
。
この炭化ホウ素は硬質の物質で、それ自体は黒鉛や二硫
化モリブデンのような潤滑性を示さないが、黒鉛焼結体
中に含有させると、摺動部材として用いたときに、相手
材料表面への固体潤滑被膜の造膜を助長し、乾燥摩擦に
おける被覆の耐久性を増大させ、かつ摩擦摩耗特性の向
上をもたらす。
化モリブデンのような潤滑性を示さないが、黒鉛焼結体
中に含有させると、摺動部材として用いたときに、相手
材料表面への固体潤滑被膜の造膜を助長し、乾燥摩擦に
おける被覆の耐久性を増大させ、かつ摩擦摩耗特性の向
上をもたらす。
この頌向け、特に高温領域において著しい。
他方、この炭化ホウ素の添加量が３５重量係を超えると
、摩擦係数が増大し、耐摩耗性が大幅に低下する上に、
相手材料表面に損傷を与えるようになる。このように、
炭化ホウ素の量が３５重量係を超えると摩擦摩耗特性が
著しく劣化するのは。
、摩擦係数が増大し、耐摩耗性が大幅に低下する上に、
相手材料表面に損傷を与えるようになる。このように、
炭化ホウ素の量が３５重量係を超えると摩擦摩耗特性が
著しく劣化するのは。
裂傷による摩耗粉が相手材料との摺動面に介在して１次
第にアブレッシブ摩耗に移行するためと考えられる。
第にアブレッシブ摩耗に移行するためと考えられる。
実施例
次に実施例にょシ、不発明をさらに詳細に説明する。
なお、例中の摩擦係数及び摩耗量の測定は、銘木式スラ
スト試験機を用い、長さ２０１１１、幅２０朋、厚さ７
闘のブロック状摺動部材を、外径１８■、内径１４１ｍ
、長さ２０朋のステンレス鋼製筒状体に対して、荷重２
０）ｙ’／Ｃ肩、速度５ＦＦ＋／分の条件下で摺動させ
ることによって行った。摩耗量は試験時間２時間後の数
値である。
スト試験機を用い、長さ２０１１１、幅２０朋、厚さ７
闘のブロック状摺動部材を、外径１８■、内径１４１ｍ
、長さ２０朋のステンレス鋼製筒状体に対して、荷重２
０）ｙ’／Ｃ肩、速度５ＦＦ＋／分の条件下で摺動させ
ることによって行った。摩耗量は試験時間２時間後の数
値である。
例
粒度１５０μｍ以下の仮焼ピッチコークス粉末に対し平
均粒度１．５μｍの炭化ホウ素粉末を５〜３５重量係の
割合で配合し、混合して該コークス粉末と炭化ホウ素粉
末との均一な混合粉末を得た。
均粒度１．５μｍの炭化ホウ素粉末を５〜３５重量係の
割合で配合し、混合して該コークス粉末と炭化ホウ素粉
末との均一な混合粉末を得た。
この混合粉末を黒鉛型に充填し、２００ Ｋ９ ／ ｃ
ｔＡの加圧下で２２００℃の温度まで昇温しで当該温度
で１時間保持して焼結した。
ｔＡの加圧下で２２００℃の温度まで昇温しで当該温度
で１時間保持して焼結した。
次いで、室温まで冷却したのち取り出し、黒鉛−炭化ホ
ウ素系摺動部材を得た。
ウ素系摺動部材を得た。
これらの物理的特性及び摩擦摩耗特性を次表の試料＆２
〜煮６に示す。
〜煮６に示す。
表中、試料層１．フないし試料層９はそれぞｉｔ比較例
として例示したもので、試料Ａｌは仮焼ピッチコークス
粉末に対して炭化ホウ素粉末を３重量％の割合で配合し
、試料Ａ７は仮焼ピッチコークス粉末に対して炭化ホウ
素粉末を４００重量％割合で配合し、それぞれ上記実施
例と同様の方法で製造した摺動部材、試料ノに８は従来
のピッチ系バインダーを使用して製造した黒鉛摺動部材
、試料＆９はピッチ系バインダーを使用して得た黒鉛成
形体中にアルミニウムを含浸して製造した黒鉛摺動部材
である。
として例示したもので、試料Ａｌは仮焼ピッチコークス
粉末に対して炭化ホウ素粉末を３重量％の割合で配合し
、試料Ａ７は仮焼ピッチコークス粉末に対して炭化ホウ
素粉末を４００重量％割合で配合し、それぞれ上記実施
例と同様の方法で製造した摺動部材、試料ノに８は従来
のピッチ系バインダーを使用して製造した黒鉛摺動部材
、試料＆９はピッチ系バインダーを使用して得た黒鉛成
形体中にアルミニウムを含浸して製造した黒鉛摺動部材
である。
添付図面の第１図は、このようにして得られた炭化ホウ
素の配合量と摩耗量との関係を、また第２図は炭化ホウ
素の配合量と２５℃における摩擦系数（実線）及び３０
０℃における摩擦係数（破線）との関係をそれぞれグラ
フとして示したものである。
素の配合量と摩耗量との関係を、また第２図は炭化ホウ
素の配合量と２５℃における摩擦系数（実線）及び３０
０℃における摩擦係数（破線）との関係をそれぞれグラ
フとして示したものである。
このような摩擦係数の挙動は、炭素粉末として仮焼ピッ
チコークス粉末以外に、その他の無定形炭素粉末や黒鉛
粉末を用いても、はぼ同様の傾向を示すことを実験によ
り確認されている。
チコークス粉末以外に、その他の無定形炭素粉末や黒鉛
粉末を用いても、はぼ同様の傾向を示すことを実験によ
り確認されている。
これらの例から分るように、無定形炭素粉末（コークス
粉末）に対し５〜３５重量係の割合で炭化ホウ素粉末を
配合して得られた黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材は常温に
おいては従来の黒鉛摺動部材（試ｆ４ Ａ ８ ）と同
等の摩擦摩耗特性を示し。
粉末）に対し５〜３５重量係の割合で炭化ホウ素粉末を
配合して得られた黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材は常温に
おいては従来の黒鉛摺動部材（試ｆ４ Ａ ８ ）と同
等の摩擦摩耗特性を示し。
特に高温領域においては摩擦摩耗特性に顕著な差が現わ
れた。
れた。
なお、実施例では炭素粉末として無定形炭素粉末を使用
した例について示したが、その他の無定形炭素粉末、人
造黒鉛粉末、天然黒鉛粉末、さらにはこれらの混合粉末
を使用しても同様の効果が得られる。
した例について示したが、その他の無定形炭素粉末、人
造黒鉛粉末、天然黒鉛粉末、さらにはこれらの混合粉末
を使用しても同様の効果が得られる。
発明の効果
不発明の黒鉛−炭化ホウ素複合摺動部材は１強度面にお
いて大幅に増大しているばかシでなく、摩擦摩耗特性に
おいても、とくに高温領域においては摩擦係数、摩耗量
ともに小さく、炭化ホウ素１０重量係の配合割合で摩擦
係数００４、摩耗量０００３朋と最大の効果が得られ、
高温領域において摩擦摩耗特性に優れたものである。
いて大幅に増大しているばかシでなく、摩擦摩耗特性に
おいても、とくに高温領域においては摩擦係数、摩耗量
ともに小さく、炭化ホウ素１０重量係の配合割合で摩擦
係数００４、摩耗量０００３朋と最大の効果が得られ、
高温領域において摩擦摩耗特性に優れたものである。
第１図は炭素粉末に対する炭化ホウ素粉末の配合割合と
得られた摺動部材の高温領域における摩耗量の関係を示
すグラフであり、第２図は炭素粉末に対する炭化ホウ素
粉末の配合割合と得られた摺動部材の常温及び高温領域
における摩擦係数の関係を示すグラフである。 第１図 汞化ホウ素の割合（重量４） 手続補正書 昭和６０年７月９日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １事件の表示 昭和５９年 特許願 第１４９７０６号２発明の名称 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 ３、補正音する者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４）工業技術院長 等々力 達（ほか１名）
４指定代理人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下８０７番地１工業技術院 九
州工業技術試験所長 小 林 和 夫 ５復代理人 東京都港区新橋２丁目２番２号川志満・邦信ビル８階６
゜補正命令の日付 ９補正の内容 （１）明細書第５ページ第５〜６行の１１５００℃以上
好ましくは１８００〜２５００℃の温度Ｊｋｒ少なくと
も２０００ ℃の温度」に訂正しま丁。 （２）同第７ページ第１４行の「２２００ ℃の温度」
’ｋｒ２ｘｏｏ ℃の温度」に訂正します。
得られた摺動部材の高温領域における摩耗量の関係を示
すグラフであり、第２図は炭素粉末に対する炭化ホウ素
粉末の配合割合と得られた摺動部材の常温及び高温領域
における摩擦係数の関係を示すグラフである。 第１図 汞化ホウ素の割合（重量４） 手続補正書 昭和６０年７月９日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １事件の表示 昭和５９年 特許願 第１４９７０６号２発明の名称 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 ３、補正音する者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４）工業技術院長 等々力 達（ほか１名）
４指定代理人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下８０７番地１工業技術院 九
州工業技術試験所長 小 林 和 夫 ５復代理人 東京都港区新橋２丁目２番２号川志満・邦信ビル８階６
゜補正命令の日付 ９補正の内容 （１）明細書第５ページ第５〜６行の１１５００℃以上
好ましくは１８００〜２５００℃の温度Ｊｋｒ少なくと
も２０００ ℃の温度」に訂正しま丁。 （２）同第７ページ第１４行の「２２００ ℃の温度」
’ｋｒ２ｘｏｏ ℃の温度」に訂正します。
Claims (1)
- １ 炭素粉末６５〜９５重量％と炭化ホウ素粉末５〜３
５重量％との混合物の焼結体から成る耐高温摩耗性黒鉛
−炭化ホウ素系摺動部材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59149706A JPS6131355A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 |
| US06/756,086 US4637884A (en) | 1984-07-20 | 1985-07-17 | Sliding member of graphite-boron carbides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59149706A JPS6131355A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131355A true JPS6131355A (ja) | 1986-02-13 |
| JPS6313953B2 JPS6313953B2 (ja) | 1988-03-28 |
Family
ID=15481031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59149706A Granted JPS6131355A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 黒鉛−炭化ホウ素系摺動部材 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4637884A (ja) |
| JP (1) | JPS6131355A (ja) |
Cited By (9)
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| JPH03272320A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-12-04 | Toyo Tanso Kk | 転がり軸受用保持器部材及びこれを組み込んだ転がり軸受 |
| JP2017505274A (ja) * | 2013-12-11 | 2017-02-16 | ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド | 炭素複合材、製造方法、及びその使用 |
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| US5129688A (en) * | 1990-08-10 | 1992-07-14 | General Components, Inc. | Torque reducing coupling for face seal fittings |
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