JPS6230655A - セラミツクス製摺動材料 - Google Patents
セラミツクス製摺動材料Info
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- JPS6230655A JPS6230655A JP60169355A JP16935585A JPS6230655A JP S6230655 A JPS6230655 A JP S6230655A JP 60169355 A JP60169355 A JP 60169355A JP 16935585 A JP16935585 A JP 16935585A JP S6230655 A JPS6230655 A JP S6230655A
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- JP
- Japan
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- sliding
- zirconia
- particles
- alumina
- sintered body
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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］
本発明は摺動摩耗が少なく耐久性の高いセラミックス製
摺動材料に関するものである。
摺動材料に関するものである。
［従来の技術］
摺動材料としては金属が主として用いられているが、近
年セラミックスが利用されるようになってぎている。し
かし一般的にセラミックス製摺動材料は摩擦特性が優れ
ているといわれているがセラミックスの摩擦特性につい
てはほとんど解明されていない現状である。
年セラミックスが利用されるようになってぎている。し
かし一般的にセラミックス製摺動材料は摩擦特性が優れ
ているといわれているがセラミックスの摩擦特性につい
てはほとんど解明されていない現状である。
［発明の目的］
本発明は摺動摩擦による粒子脱落の少ないセラミックス
製摺動材料を提供することを目的とする。
製摺動材料を提供することを目的とする。
［発明の要旨］
本発明のセラミックス製摺動材料は実質的に２〜３０重
量％のジルコニアと残部実質的にアルミナで構成された
全体が１００重量％となる焼結体で、アルミナを主とす
るアルミナ粒子とジルコニアを主とするジルコニア粒子
とが一体的に焼結して混在した構造をもも、摺動摩擦に
よる粒子脱落の少ない特性を有することを特徴とするも
のである。
量％のジルコニアと残部実質的にアルミナで構成された
全体が１００重量％となる焼結体で、アルミナを主とす
るアルミナ粒子とジルコニアを主とするジルコニア粒子
とが一体的に焼結して混在した構造をもも、摺動摩擦に
よる粒子脱落の少ない特性を有することを特徴とするも
のである。
本発明者は金属材料を相手材とするセラミックス摺動材
料の摺動特性を詳細に検討した結果、セラミックス製摺
動材料に生ずる大きな摩耗は、セラミックス製摺動材料
を構成するセラミックス粒子が摺動面よりＩ］＋２落し
、さらに脱落した粒子が摺動面を傷つけ、セラミックス
製摺動材料の摩耗を急速に増大することを発見した。発
明者はこの知見に基づき、上記したジルコニア粒子とア
ルミナ粒子とよりなるセラミック支製摺動材料が優れた
耐粒子脱落性を有するすぐれた耐摩耗特性を有すること
発見し本発明を完成したものである。
料の摺動特性を詳細に検討した結果、セラミックス製摺
動材料に生ずる大きな摩耗は、セラミックス製摺動材料
を構成するセラミックス粒子が摺動面よりＩ］＋２落し
、さらに脱落した粒子が摺動面を傷つけ、セラミックス
製摺動材料の摩耗を急速に増大することを発見した。発
明者はこの知見に基づき、上記したジルコニア粒子とア
ルミナ粒子とよりなるセラミック支製摺動材料が優れた
耐粒子脱落性を有するすぐれた耐摩耗特性を有すること
発見し本発明を完成したものである。
本発明のセラミックス製摺動材料は、アルミナを主とす
るアルミナ粒子とジルコニアを主とするジルコニア粒子
とが混在した構造をもつ。ジルコニアの存在量は２〜３
０重量％の範囲内であり、この範囲を越えた場合いずれ
の場合においても耐久性および耐摩耗性が減少する。も
っとも好ましいジルコニアの配合量は５〜２０重量％で
ある。
るアルミナ粒子とジルコニアを主とするジルコニア粒子
とが混在した構造をもつ。ジルコニアの存在量は２〜３
０重量％の範囲内であり、この範囲を越えた場合いずれ
の場合においても耐久性および耐摩耗性が減少する。も
っとも好ましいジルコニアの配合量は５〜２０重量％で
ある。
なおジルコニアは部分安定化ジルコニアであるのが好ま
しい。この部分安定化ジルコニアとしてはジルコニア９
８．５〜９６モル％に対しイツトリア１．５〜４モル％
を含有するものがよい。なＪｊセラミックス製摺動材料
を構成するアルミナ粒子の平均粒径は４μｍ以下である
のが好ましい。
しい。この部分安定化ジルコニアとしてはジルコニア９
８．５〜９６モル％に対しイツトリア１．５〜４モル％
を含有するものがよい。なＪｊセラミックス製摺動材料
を構成するアルミナ粒子の平均粒径は４μｍ以下である
のが好ましい。
本発明のセラミックス製摺動材料はメカニカルシールの
シール材料、工作機械のすべり面を構成するガイド材そ
の他金属製部品と摺接する部分の１習動材料に使用する
ことができる。
シール材料、工作機械のすべり面を構成するガイド材そ
の他金属製部品と摺接する部分の１習動材料に使用する
ことができる。
［試験例］
以下試験例により本発明を説明する。
本発明のセラミック製摺動材料の代表例として、次の焼
結体を用いた。まず、ジルコニアとイツトリアの全量１
００モル％に対してイツトリア３モル％を含む部分安定
化ジルコニア粉末１０ｆｆｌｆｆｉ％と残部純アルミナ
粉末９０重量％とよりなる平均粒径０．６μｍのアルミ
ナ粉末と、０．０１μｍ以下のジルコニア原料粉末を混
合し、造粒した。
結体を用いた。まず、ジルコニアとイツトリアの全量１
００モル％に対してイツトリア３モル％を含む部分安定
化ジルコニア粉末１０ｆｆｌｆｆｉ％と残部純アルミナ
粉末９０重量％とよりなる平均粒径０．６μｍのアルミ
ナ粉末と、０．０１μｍ以下のジルコニア原料粉末を混
合し、造粒した。
この原料粒を金型に入れ２０００ Ｋ！＋ ／ｃｍ２の
荷重で圧縮し、グリーンコンパクトを得た。得られたグ
リーンコンパクトを大気下で約１６００℃、３時間焼結
して焼結体とした。得られた焼結体はほとんど気孔率０
のものであった。以下この焼結体をジルコニア・アルミ
ナ焼結体と称する。
荷重で圧縮し、グリーンコンパクトを得た。得られたグ
リーンコンパクトを大気下で約１６００℃、３時間焼結
して焼結体とした。得られた焼結体はほとんど気孔率０
のものであった。以下この焼結体をジルコニア・アルミ
ナ焼結体と称する。
比較用の焼結体として９９．９％以上よりなる粒径０．
６μｍの純アルミナ粉末を用いたもの、および、前記純
アルミナ粉に４％のタルク等の無機バインダーを溶かし
たものを用いたもので、いずれも上記した方法で焼結体
を得た。純アルミナ粉末のみを用いた焼結体を純アルミ
ナ焼結体、また、４％の無機バインダを添加した粉末を
用いた焼結体をＮアルミナ焼結体と称する。
６μｍの純アルミナ粉末を用いたもの、および、前記純
アルミナ粉に４％のタルク等の無機バインダーを溶かし
たものを用いたもので、いずれも上記した方法で焼結体
を得た。純アルミナ粉末のみを用いた焼結体を純アルミ
ナ焼結体、また、４％の無機バインダを添加した粉末を
用いた焼結体をＮアルミナ焼結体と称する。
次にこれらの焼結体を高さ９ｍｍ、直径１１ｍＷｌの円
柱状試料に加工した。なお円柱状試料の両端面は表面仕
上加工として鏡面加工とした。
柱状試料に加工した。なお円柱状試料の両端面は表面仕
上加工として鏡面加工とした。
これらの試料を第１図にその概略をを示ず機械試験所型
摩擦試験機で摩耗試験を行った。この試験機は回転基台
１とこの基台１上に固定された相手材２と試料３を保持
する試料台４と荷重軸５とを主な構成としている。相手
材２はアルミニウム合金製（Ａ３９０）で外径８０ｍａ
ｎ、内径４Ｑｍｍ、厚さ１０１１１１１１のものである
。試料台４は円盤状でその下面に１２０度間隔で試料保
持凹部３１が同一円周（直径６０ｎ＋ｍ）上に設けられ
ている。また、その上面゛の中央には凹レンズ状の凹部
となっている。この試料台４と基台１および相手材２は
同軸的に配置されている。加重軸５はその下部が凸レン
ズ状の凸部となっており、試料台４の四部と摺接してい
る。この試Ｍ機を用い、試料台４に同一の試料を３個保
持させ、次の試験条件で摩擦試験を実施した。試験条件
は全量１９０Ｋ（１，１個当りの荷重３０Ｋｇとし、速
度は０．６／ｍおよび１．６ｍ／ｓｅａの２種類とした
。摺動試験時間は４０時間とした。なお、一部の試料に
ついては５時間とした。また、摺動試験中潤滑油を１時
間当り０．３６ｎ＋ｌを相手材２の摺動面に滴下した。
摩擦試験機で摩耗試験を行った。この試験機は回転基台
１とこの基台１上に固定された相手材２と試料３を保持
する試料台４と荷重軸５とを主な構成としている。相手
材２はアルミニウム合金製（Ａ３９０）で外径８０ｍａ
ｎ、内径４Ｑｍｍ、厚さ１０１１１１１１のものである
。試料台４は円盤状でその下面に１２０度間隔で試料保
持凹部３１が同一円周（直径６０ｎ＋ｍ）上に設けられ
ている。また、その上面゛の中央には凹レンズ状の凹部
となっている。この試料台４と基台１および相手材２は
同軸的に配置されている。加重軸５はその下部が凸レン
ズ状の凸部となっており、試料台４の四部と摺接してい
る。この試Ｍ機を用い、試料台４に同一の試料を３個保
持させ、次の試験条件で摩擦試験を実施した。試験条件
は全量１９０Ｋ（１，１個当りの荷重３０Ｋｇとし、速
度は０．６／ｍおよび１．６ｍ／ｓｅａの２種類とした
。摺動試験時間は４０時間とした。なお、一部の試料に
ついては５時間とした。また、摺動試験中潤滑油を１時
間当り０．３６ｎ＋ｌを相手材２の摺動面に滴下した。
この潤滑油はタービン油である。摺動試験後金試料の摺
動面を顕微鏡により観察した。その後摺動面を、熱リン
酸−硫酸混液でエツチングし再び顕微鏡で観察した。こ
れらの結果を第２図ないし第１３図に示す。
動面を顕微鏡により観察した。その後摺動面を、熱リン
酸−硫酸混液でエツチングし再び顕微鏡で観察した。こ
れらの結果を第２図ないし第１３図に示す。
第２図〜第５図の顕微鏡写真は本発明のセラミック製摺
動材料の代表例であるジルコニア・アルミナ焼結体のも
ので、第２図および第３図は摺動速度０．６ｍ／ｓｅａ
のもの、第４図および第５図は摺動速度１．６ｍ／ｓｅ
ｃのものである。また、第２図、第４図は摺動面のエツ
チング前の顕微鏡写真で倍率は約３００倍である。第３
図、第５図はエツチング後のもので、倍率は約７５０倍
である。第２図、第４図より摺動面には（習動方向に平
行な線状の傷がみられる。また、囲動試験前の傷と考え
られる摺動力向と平行しない線状の傷もみられ、摺動面
全体の摩耗は極めてすくないと判断される。しかし、摺
動面には黒い粒子状の部分がみられ、しかも、第４図の
写真に多くみられる。
動材料の代表例であるジルコニア・アルミナ焼結体のも
ので、第２図および第３図は摺動速度０．６ｍ／ｓｅａ
のもの、第４図および第５図は摺動速度１．６ｍ／ｓｅ
ｃのものである。また、第２図、第４図は摺動面のエツ
チング前の顕微鏡写真で倍率は約３００倍である。第３
図、第５図はエツチング後のもので、倍率は約７５０倍
である。第２図、第４図より摺動面には（習動方向に平
行な線状の傷がみられる。また、囲動試験前の傷と考え
られる摺動力向と平行しない線状の傷もみられ、摺動面
全体の摩耗は極めてすくないと判断される。しかし、摺
動面には黒い粒子状の部分がみられ、しかも、第４図の
写真に多くみられる。
これらの黒い粒子状の部分が摺動による粒子の剥離した
部分と思われる。このことは第３図、第５図の拡大エツ
チング後真から粒子の剥離に起因することが想像できる
。なお、第３図、第５図のエツチング写真よりこのジル
コニア・アルミナ焼結体のアルミナ粒子の平均粒径は２
．３μｍであることがわかる。
部分と思われる。このことは第３図、第５図の拡大エツ
チング後真から粒子の剥離に起因することが想像できる
。なお、第３図、第５図のエツチング写真よりこのジル
コニア・アルミナ焼結体のアルミナ粒子の平均粒径は２
．３μｍであることがわかる。
純アルミナ焼結体の顕微鏡写真を第６図〜第９図に示す
。第６図および第７図は摺動速度０．６ｍ／ｓｅｃのも
の、第８図および第９図は摺動速度１、６ｍ／ｓｅｃで
摺動時間を５時間に短縮したものである。第６図と第８
図はエツチング前で倍率約３００倍のもの、第７図と第
９図はエツチング後で倍率約７５０倍のものである。こ
れらの顕微鏡写真では摺動により焼結体の粒子が剥離し
ているのが明確にわかる。なお、この純アルミナ焼結体
を構成するアルミナ粒子の平均粒径は１５μｍである。
。第６図および第７図は摺動速度０．６ｍ／ｓｅｃのも
の、第８図および第９図は摺動速度１、６ｍ／ｓｅｃで
摺動時間を５時間に短縮したものである。第６図と第８
図はエツチング前で倍率約３００倍のもの、第７図と第
９図はエツチング後で倍率約７５０倍のものである。こ
れらの顕微鏡写真では摺動により焼結体の粒子が剥離し
ているのが明確にわかる。なお、この純アルミナ焼結体
を構成するアルミナ粒子の平均粒径は１５μｍである。
Ｎアルミナ焼結体の顕微鏡写真を第１０図〜第１３図に
示す。第１０図および第１１図は摺動速度０．６１１
／ｓｅｃのもの、第１２図および第１３図は摺動速度１
．６１１１／ｓｅｃのものである。第１０図と第１２図
はエツチング前で倍率約３００倍のもので、第１１図と
第１３図はエツチング後でイ８率約７５０倍のものであ
る。これらの顕微鏡写真では摺動により焼結体の粒子が
剥離しているのが明確にわかる。なお、このＮアルミナ
焼結体を構成するアルミナ粒子の平均粒径は５μｍであ
る。
示す。第１０図および第１１図は摺動速度０．６１１
／ｓｅｃのもの、第１２図および第１３図は摺動速度１
．６１１１／ｓｅｃのものである。第１０図と第１２図
はエツチング前で倍率約３００倍のもので、第１１図と
第１３図はエツチング後でイ８率約７５０倍のものであ
る。これらの顕微鏡写真では摺動により焼結体の粒子が
剥離しているのが明確にわかる。なお、このＮアルミナ
焼結体を構成するアルミナ粒子の平均粒径は５μｍであ
る。
本発明のジルコニア・アルミナ焼結体、比較例として用
いた純アルミナ焼結体、Ｎアルミナ焼結体を比較すると
摺動面の顕微鏡写真より本発明のジルコニア・アルミナ
焼結体の摺動摩耗による摺動面の荒が極めて少ないのが
わかる。また、剥離も小さくかつ少ない。これらの効果
はジルコニア添加により焼結時にアルミナの粒子の成長
が小さく、粒径の小さな焼結体となることおよびジルコ
ニア添加により、粒子と粒子の間の粒界のクランクが生
じにくいためと推察される。
いた純アルミナ焼結体、Ｎアルミナ焼結体を比較すると
摺動面の顕微鏡写真より本発明のジルコニア・アルミナ
焼結体の摺動摩耗による摺動面の荒が極めて少ないのが
わかる。また、剥離も小さくかつ少ない。これらの効果
はジルコニア添加により焼結時にアルミナの粒子の成長
が小さく、粒径の小さな焼結体となることおよびジルコ
ニア添加により、粒子と粒子の間の粒界のクランクが生
じにくいためと推察される。
［発明の効果］
本発明のセラミックス製摺動材料は摺動によるセラミッ
ク粒子の剥離がすくない。また、アルミナ粒子が極めて
小さいために全剥離量も少なく摺動面が長時間平滑に保
たれる。
ク粒子の剥離がすくない。また、アルミナ粒子が極めて
小さいために全剥離量も少なく摺動面が長時間平滑に保
たれる。
第１図は１１！擦試験に使用したＳ擦試験機の概略断面
図、第２図ないし第１３図は試験に使用したセラミック
ス焼結体の摺動面の粒子組織を示す顕微鏡写真図で、第
２図ないし第５図は本発明のジルコニア・アルミナ焼結
体のもの、第６図ないし第９図は純アルミナ焼結体のも
の、第１０図ないし第１３図はＮアルミナ焼結体のもの
である。また、第２図、第６図および第１０図は摺動速
度０゜６ｍ／ｓｅｃで摺動試験をしたエツチング前のも
の、第３図、第７図および第１１図は摺動速度０．６１
／ｓｅｃで摺動試験をしたエツチング後のもの、第４図
、第８図および第１２図は摺動速度１．８ｍ７ｓｅｃで
摺動試験をしたエツチング前のもの、第５図、第９図お
よび第１３図は摺動速度１．６ｍ／ｓｅｃで摺動試験を
したエツチング後のものを示す。
図、第２図ないし第１３図は試験に使用したセラミック
ス焼結体の摺動面の粒子組織を示す顕微鏡写真図で、第
２図ないし第５図は本発明のジルコニア・アルミナ焼結
体のもの、第６図ないし第９図は純アルミナ焼結体のも
の、第１０図ないし第１３図はＮアルミナ焼結体のもの
である。また、第２図、第６図および第１０図は摺動速
度０゜６ｍ／ｓｅｃで摺動試験をしたエツチング前のも
の、第３図、第７図および第１１図は摺動速度０．６１
／ｓｅｃで摺動試験をしたエツチング後のもの、第４図
、第８図および第１２図は摺動速度１．８ｍ７ｓｅｃで
摺動試験をしたエツチング前のもの、第５図、第９図お
よび第１３図は摺動速度１．６ｍ／ｓｅｃで摺動試験を
したエツチング後のものを示す。
Claims (4)
- （１）実質的に２〜３０重量％のジルコニアと残部実質
的にアルミナで構成された全体が１００重量部となる焼
結体で、アルミナを主とするアルミナ粒子とジルコニア
を主とするジルコニア粒子とが一体的に焼結して混在し
た構造をもち、摺動摩擦による粒子脱落の少ない特性を
有するセラミックス製摺動材料。 - （２）ジルコニア粒子は部分安定化ジルコニア粒子であ
る特許請求の範囲第１項記載のセラミックス製摺動材料
。 - （３）ジルコニア９８．５〜９６モル％に対しイットリ
ア１．５〜４モル％を含有する特許請求の範囲第２項記
載のセラミックス製摺動材料。 - （４）アルミナ粒子の平均粒径は４μｍ以下である特許
請求の範囲第１項記載のセラミックス製摺動材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169355A JPS6230655A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | セラミツクス製摺動材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169355A JPS6230655A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | セラミツクス製摺動材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230655A true JPS6230655A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=15885035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60169355A Pending JPS6230655A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | セラミツクス製摺動材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230655A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0323256U (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-11 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5460308A (en) * | 1977-09-14 | 1979-05-15 | Krupp Gmbh | Ceramic formed body for machining metallandd nonmetal processsmaterial* and wearrresisting application* and method of making same |
| JPS57100976A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-23 | Sumitomo Electric Industries | Tenacious ceramic material |
| JPS57140370A (en) * | 1981-02-23 | 1982-08-30 | Mitsubishi Metal Corp | Manufacture of high tenacity and hardness aluminum oxide base ceramic |
| JPS6136166A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-20 | 株式会社東芝 | コンプレツサ摺動部材 |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60169355A patent/JPS6230655A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5460308A (en) * | 1977-09-14 | 1979-05-15 | Krupp Gmbh | Ceramic formed body for machining metallandd nonmetal processsmaterial* and wearrresisting application* and method of making same |
| JPS57100976A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-23 | Sumitomo Electric Industries | Tenacious ceramic material |
| JPS57140370A (en) * | 1981-02-23 | 1982-08-30 | Mitsubishi Metal Corp | Manufacture of high tenacity and hardness aluminum oxide base ceramic |
| JPS6136166A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-20 | 株式会社東芝 | コンプレツサ摺動部材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0323256U (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-11 |
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