JPS6221755A - 酸化クロム基高温潤滑性焼結体 - Google Patents

酸化クロム基高温潤滑性焼結体

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JPS6221755A
JPS6221755A JP16160685A JP16160685A JPS6221755A JP S6221755 A JPS6221755 A JP S6221755A JP 16160685 A JP16160685 A JP 16160685A JP 16160685 A JP16160685 A JP 16160685A JP S6221755 A JPS6221755 A JP S6221755A
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JP
Japan
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sintered body
chromium oxide
powder
lubricating
sintering
Prior art date
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Pending
Application number
JP16160685A
Other languages
English (en)
Inventor
正樹 小林
裕子 津谷
勝村 祐次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温条件、高速条件、腐食性のある雰囲気中
又は大気中で層動材料部品として利用できる自己潤滑性
のある酸化クロム基高温潤滑性焼結体に関する。
(従来の技術) 従来、高温で使用できる自己潤滑性のある固体潤滑性材
ネ1は、大別すると、第1に自己潤滑性物質と他の金属
化合物からなるセラミックス系材料、:52に自己潤滑
性物質と金属からなる金属系材料、第3に自己潤滑性物
質を基材に被覆した被覆部材系材料がある。この内、第
3の被覆部材系材料は、被覆層と基材との密着性が劣っ
たり、熱衝撃を受けると被覆層が剥離したり、又は摩耗
が進行してくると基材が現われて急激に潤滑性の効果が
低ドしてしまうという間通がある。また、:FJ2の金
属系材料は、低硬度で耐摩耗性が劣ったり、金属とn8
潤滑性物質との熱膨張率の違いによって耐熱衝撃性が劣
ったり、又は高温大気中で使用すると金属が酸化して潤
滑性及び耐摩耗性を低ドさせるという問題がある。この
ような問題を解決するものとして第1のセラミックス系
材料の開発が望まれている。しかし、セラミックス系材
料は、難焼結性で緻密な焼結体になり難いためにあまり
開発されていなく、例えば特公昭55−49027号公
報が知られている程度である。
(発明が解決しようとする問題点)     ゛セラミ
ックス系の固体潤滑性材料として開示されている特公昭
55−49027号公報は、酸化ニッケル及び/又は酸
化コバルトにフッ化カルシウムを含有させた焼結体であ
る。この特公昭55−49027号公報による自己潤滑
性物質は、高温大気中で使用できるが摩耗損傷により耐
久性が劣ったり、強度不足のために用途が制限されてし
まうという問題がある。
本発明は、に述のような問題点を解決したもので、高硬
度性、高強度性及び耐摩耗性があり、高温大気中でも自
己潤滑性を発揮できるセラミックス系固体潤滑性材料の
提供を]]的としたものである。
(問題点を解決するためのL段) 本発明者らの1人は、クロムの化合物を1次分とした焼
結体が高温においてすぐれた潤滑性を発揮するというこ
とを見出し、特願昭59−155557−′fにて出願
しているものである。この特願昭59−155557号
にノ^づいて、さらに検、r=l した所、クロムの化
合物の中でも、特に酸化クロムが高温大気中ですぐれた
自己潤滑性を発揮すること及びこの酸化クロムをE成分
にした緻密な焼結体ができることを見出すことによって
本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の酸化クロム基高温潤滑性焼結体は、
Ti、Zr、Hfの酸化物、窒化物、炭化物又はCrの
窒化物、炭化物もしくはこれらの相ケ固溶体の中の少な
くとも1種の金属化合物5〜50屯埴%と、残部が実質
的に酸化クロムからなるものである 本発明の焼結体は、金属化合物が焼結[程において酸化
クロムとの焼結を促進させ、焼結後には強度及び硬度を
高めているものである。この金属化合物としては、特に
T1の酸化物が焼結の促進性及び焼結体の硬度と強度を
高めるのが茗しいことから、特に好ましいものである。
本発明の焼結体は、焼結体中の金属化合物が5m +1
j:5未満では焼結性が悪くて緻密な焼結体になり難く
、そのために、強度及び硬度の低rとなって1耐庁耗性
が劣り、50.14 +J、%を超えて多くなると相対
的に潤滑性作用となる酸化クロムが少なくなって自己1
171滑性の低下となる。このために、焼結体中の金属
化合物は、5玉礒%以1−〜50i雀%以ドと定めたも
のである。
この未発IJfの焼結体は、組織構造的には金属化合物
と酸化クロムの混合物として存在したり、金11化合物
と酸化クロムの固溶体として存在したり、又は、金属化
合物と酸化クロムとこれらの固溶体の3相として存在し
ている場合がある。
金属化合物としては、例えばTie。
Ti0z  、ZrO2、HfO2、TiN。
7、rN、HfN、Cr2N、CrN、TiC。
ZrC,HfC,Cra C,Cr7 C2。
Cr3C;・ 、Ti  (0,N)、Ti  (0,
C)。
Ti (0,N、C)、(Ti 、Zr)02などがあ
り、酸化クロムとしては1例えばCry。
Cr2O3、CrOx などがあり、金属化合物と酸化
クロムの[/、!溶体としては、例えば(Cr、・ 、
Ti)Oi  、  CCrz  、Zr)05  。
(Cr、・、Hf) 05.Crs (0: 、C7)
などがある、この内、酸化クロムとしては、Cr2O+
か1t:1 ?SIAにおける安定性及び潤滑性の効果
から好ましいものである。
本発明の焼結体は1次の装造方法によって得ることがで
きる。
本発明の焼結体を製造するための出発原料は。
重速した金属化合物の粉末と酸化クロムの粉末を用いた
り、又は金属化合物と酸化クロムの固溶体粉末として1
1)いることができる、また、金属化合パ物の内、炭化
物、炭窒化物、炭窒酸化物のような炭素の含有した化合
物の場合は、例えばカーボン粉末又は黒鉛粉末と金属粉
末との組合わせたものを出発原料とし、焼結し程で反応
焼結により金属化合物にすることもできる。出発原料と
して用いる各粉末は、3gm以ドの出来るだけ微細な粉
末を用いる方が1&密な焼結体になり易く、特に水熱酸
化法、水熱沈殿法、水熱合成法、水熱分解法。
水熱結晶化法、水熱加水分解法などの水熱法、アルコキ
シトの加水分解法又は中和共沈法などによって得ること
ができるIgm以Fの粉末を用いるのが好ましい。
出発原料の混合粉砕は、ステンレス製容塁、超硬合金で
内張すしだ容泰、ウレタンゴムで内張すした容器又はグ
ラスチック製容器の中でステンレス袈ポール、超硬合金
製ポール又はセラミックス製ポールと共に行なうことが
できる。この内、粉砕効果を高めて出発原料を微細化す
るためには。
ステンレス製容器又は超硬合金で内張すした容器を使用
して超硬合金製ポールと共に混合粉砕するのがよく、又
アセト/、ヘキサン、ベンゼン、アルコールなどの有機
溶媒を加えて湿式混合粉砕するのがよい。
不+1T避的不純物としては、出9.原料粉末中に含有
しているのとtjl造r程中に混入してくるのがある。
この内、製造r程中に混入する不可避的不純物は、混合
粉砕工程中に混入する度合が高く、このときの不可避的
不純物としては容器又はポールから混入するものである
0例えば、超硬合金製ポールを用いて混合粉砕する場合
は、超硬合金の成分である周期11′表4a、5a、6
a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物と鉄族金属が不1
ITin的不純物として混入してくる。この内1周期律
表4a。
5a、6a族金属の)R化物、窒化物、炭窒化物が混入
する場合は、焼結体の諸特性を低ドさせないことから殆
んど問題がないのに対して、鉄族金属が混入する場合は
、高温における潤滑性及び耐摩耗性の低ドが生じるので
、その混入賃は0.5体間%以ドにすることが望ましい
特に、混合粉砕1程からの不可避的不純物が混入しない
ようにする必要があるとさには、混合容器をポリウレタ
ンで内張すしたり、被覆したポールを使用すると効果が
ある。
混合粉末の成形は、混合粉砕した粉末を黒鉛モールドに
充填して非酸化性雰囲気中でホットプレスする方法、又
は混合粉砕した粉末にパラフィン、カンファなどの成形
助剤を添加して必要ならば顆粒状にした後金型モールド
に充填して加圧成形する方法、もしくはラテックスゴム
などで混合粉末゛を包囲した後静水圧加圧で外圧を加え
て成形する方法、あるいは8町塑性樹脂と可塑剤と潤滑
剤などを混合粉末に加えて射出成形機で成形する方法な
どが適用できる。
焼結方法は、前述の方法で成形した粉末圧粉体を直接焼
結したり、又は粉末圧粉体を焼結温度よりも低い温度で
予備焼結した後切断、研削、切削などの加「を施してか
ら大気中、真空中又はガス雰囲気中で焼結することがで
きる。焼結温度は。
無加圧焼結の場合が1400℃以上、加圧焼結の場合が
1300℃以上で焼結することができる。
また2 1度焼結したものを熱間靜水圧(HI P)処
理をして、ざらに緻密で強度の高い焼結体にすることも
できる。
(作用) 本発明の酸化クロム基高温潤滑性焼結体は、酸化クロム
と金属化合物とからなる緻密な焼結体で、この内の酸化
クロムが高温大気中での自己潤滑性を高め、金属化合物
が硬度9強度及び耐摩耗性を高めているものである。ま
た、実質的に金属を含有してないために耐食性、耐酸化
性及び#熱性にもすぐれている焼結体である。
(実施例) 石版されている各出発原料粉末を使用して第1表に示し
た組成で各試料を配合した。混合粉砕は、ポリウレタン
を内張すした容器に超硬合金製ポールと溶媒としてのア
セトンと配合した出発原料粉末を混入して48時間混合
した。こうして得た混合粉末を屹燥後5屯着%のパラフ
ィンを添加混合し、所定の形状にプレス成形した。成形
した、粉末圧粉体を′を備焼結後第1表に示す焼結条件
で゛焼結して各試料を得た。
第1表に示した本発明の焼結体と本発明から外れた比較
の焼結体を用いて、次の条件で摩擦摩耗試験を行なった
摩擦摩耗試験条件 Wl擦試験機 円筒端面接触型 (E FMm型東洋ボードウィン) 試験品形状 30■麿φX12■層(円板)相ト材種 
FC−30,Jfi硬合金又は試験品と同・材種 相F材形状 22m鳳φX18m層φX15厘票(円i
) 回転数   50Orpm 雰囲気   大気中 以ド 余白 第1表に示した未発I!IIの焼結体と本発明を外れた
比較の焼結体について、それぞれ、硬度、抗折力および
憂度比を調へた。この硬度、抗折力および密度比と前述
したItI擦摩耗試験条件での500℃における結果を
第2表に示した。また5本発明の試料番−J2について
、前述した摩擦摩耗試験条件での温度と摩擦係数との関
係を調へて、その結果を第1図に示した。
以ド 余白 (発明の効果) 本発明の酸化クロム基高温潤滑性焼結体は、自己潤滑性
のある酸化クロムと金属化合物からなる緻密な焼結体で
ある。この酸化クロムと金属化合物による作用によって
本発明の焼結体は、特に高温大気中ですぐれた自己潤滑
性を有し、しかも強度、硬度、耐摩耗性及び耐久性にす
ぐれているものである。また、本発明の焼結体は、実質
的に金属を含有してないことから耐食性及び耐熱性にす
ぐれており、そのために、腐食性のある雰囲気中におい
てもすぐれた自己潤滑性を発揮することができるもので
ある。
このような特性を有する本発明の焼結体は、エンジン、
タービン、スピンドル及びポンプなどの軸受部品をはじ
め各種の摺動部品として利用できるものである。このこ
とから、本発明の焼結体は、自動用、航空機、船舶機、
精密機械及び化学り業をはじめあらゆる産業で使用され
る摺動部品として応用できる産業E有用な材料である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の焼結体の大気中における温度と摩擦
係数の関係を示す特性図である。第1図中、lは昇温時
、2は冷却時における値である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ti、Zr、Hfの酸化物、窒化物、炭化物又は
    Crの窒化物、炭化物もしくはこれらの相互固溶体の中
    の少なくとも1種の金属化合物5〜50重量%と、残部
    が実質的に酸化クロムからなることを特徴とする酸化ク
    ロム基高温潤滑性焼結体。
  2. (2)上記金属化合物は、Tiの酸化物を主成分とした
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の酸化クロム基高温潤滑性焼結体。
JP16160685A 1985-07-22 1985-07-22 酸化クロム基高温潤滑性焼結体 Pending JPS6221755A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6206667B1 (en) * 1998-10-15 2001-03-27 Nordson Corporation Pump for dispensing resins
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JPS61215253A (ja) * 1985-03-19 1986-09-25 工業技術院長 酸化クロム系セラミツクス材料

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