JPS6291482A - 高温摺動部材およびその摺動方法 - Google Patents
高温摺動部材およびその摺動方法Info
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- JPS6291482A JPS6291482A JP23186685A JP23186685A JPS6291482A JP S6291482 A JPS6291482 A JP S6291482A JP 23186685 A JP23186685 A JP 23186685A JP 23186685 A JP23186685 A JP 23186685A JP S6291482 A JPS6291482 A JP S6291482A
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- Japan
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- temperature
- sliding member
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- ceramic
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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−にの利用分野〕
本発明は、シール材料やヘアリング材料等として用いら
れる高温摺！＆１１部＋４に関し、す１に詳しく１１：
。
れる高温摺！＆１１部＋４に関し、す１に詳しく１１：
。
耐熱性に優れたセラミックスの不束の特長を変えずに表
面を改質しｌ ＡＩ温１Ｈ動特↑４１を向ｌ−さ一ロた
ｊ、！ラミソクス高温Ｉ￥ｉ動部４４に関するものであ
る。
面を改質しｌ ＡＩ温１Ｈ動特↑４１を向ｌ−さ一ロた
ｊ、！ラミソクス高温Ｉ￥ｉ動部４４に関するものであ
る。
シール材事・１・やへ了リング（イ料等の高温雰囲気下
における摺動部＋４として（３１，従来より１．：ｌハ
ルト（Ｃｏ）基、ニッケル（Ｎｉ）’１等およびそれら
の合金からなる耐熱金属材ｒ１が用いられている。し７
かし、耐酸化性、高温強度等の耐熱性の観点から。
における摺動部＋４として（３１，従来より１．：ｌハ
ルト（Ｃｏ）基、ニッケル（Ｎｉ）’１等およびそれら
の合金からなる耐熱金属材ｒ１が用いられている。し７
かし、耐酸化性、高温強度等の耐熱性の観点から。
その使用温度は８００℃程度までに限定されているのが
現状である。
現状である。
そこで、高温雰囲気下において金属より物理的性質、化
学的性質２機械的性質に優れたセラミックス材料の利用
が図られている。ところが、このセラミックス材料は３
耐摩耗性が小さく、それも温度の上胃に伴って１７耗の
ｊＸ９人が著しいという欠点を有し、構造材としでは十
分な高温特１斗を有するこのセラミックス材料４）その
まま高温摺動部十Ａとして使用することが難しい。
学的性質２機械的性質に優れたセラミックス材料の利用
が図られている。ところが、このセラミックス材料は３
耐摩耗性が小さく、それも温度の上胃に伴って１７耗の
ｊＸ９人が著しいという欠点を有し、構造材としでは十
分な高温特１斗を有するこのセラミックス材料４）その
まま高温摺動部十Ａとして使用することが難しい。
これ［；ｔ、 ’ｔセラミックスらなる月利を摺動部材
として用いた場合、高７１Ｍ雰囲気丁における摺動過程
において、セラミックス材料が摩耗して摩耗粉が生成さ
れ、この摩耗粉の研磨作用と表面！＋１さの増大により
、摺動部材および相手材の摩耗が促進される。相手材が
セラミックス＋Ａ料よりなる場合には、この摩耗が著し
く１寸法変化が激しくなり。
として用いた場合、高７１Ｍ雰囲気丁における摺動過程
において、セラミックス材料が摩耗して摩耗粉が生成さ
れ、この摩耗粉の研磨作用と表面！＋１さの増大により
、摺動部材および相手材の摩耗が促進される。相手材が
セラミックス＋Ａ料よりなる場合には、この摩耗が著し
く１寸法変化が激しくなり。
実用に供することが難しい。
この問題を解決すべく、従来より種々の開発が行われ、
耐１７耗件の向上した摺動部材がいくつか提案されてい
る。その一つに、セラミックスの原料に、固体潤滑剤で
ある窒化硼素（ＢＮ）を添加し、この原料を用いて表層
部を焼成しで得られた窒化珪素質）Ａ料がある（特開昭
！５９−１３７３７５号公報）。しかしながら２ この
セラミックス材料は１確かに耐摩耗性の向り二はある程
度見られるものの。
耐１７耗件の向上した摺動部材がいくつか提案されてい
る。その一つに、セラミックスの原料に、固体潤滑剤で
ある窒化硼素（ＢＮ）を添加し、この原料を用いて表層
部を焼成しで得られた窒化珪素質）Ａ料がある（特開昭
！５９−１３７３７５号公報）。しかしながら２ この
セラミックス材料は１確かに耐摩耗性の向り二はある程
度見られるものの。
セラミックス材料本来有する高温特性、特に高温強度を
低下させるという問題があった。
低下させるという問題があった。
そこで２本発明者等は、−■−述の如き従来技術の問題
点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた
結果３本発明を成すに至ったものである。
点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた
結果３本発明を成すに至ったものである。
本発明の目的は、高温雰囲気下で耐摩耗（’ｌに優れた
摺動部材を提供するにある。
摺動部材を提供するにある。
本発明の高温摺動部＋４は、炭化物セラミックスよりな
る基材に物理蒸着に。■、リニノケル（Ｎｉ）。
る基材に物理蒸着に。■、リニノケル（Ｎｉ）。
マンガン（Ｍｎ）、りｌ’ｌ １、（Ｃｒ）の一種また
＋１その合金よりなる金属膜を形成してなることを特徴
とするものである。
＋１その合金よりなる金属膜を形成してなることを特徴
とするものである。
以下に１本発明の構成をより詳細に説明する。
本発明における基材は、高温摺動部材としての基材をな
すもので炭化物を・トな原料として製造された炭化物質
セラミックス焼結体であり、炭化珪素（Ｓ ｉ Ｃ）等
の炭化物セラミックスを用いる。
すもので炭化物を・トな原料として製造された炭化物質
セラミックス焼結体であり、炭化珪素（Ｓ ｉ Ｃ）等
の炭化物セラミックスを用いる。
この、炭化物セラミックスは、耐熱性に優れ、高温雰囲
気下においても優れた物理的性質、化学的性質２機械的
性質を有する。
気下においても優れた物理的性質、化学的性質２機械的
性質を有する。
また、この炭化物セラミックスよりなる基材の表面に形
成した金属膜は、セラミックス基材に対して高温雰囲気
ドにおける耐摩耗性を付与する金属薄１模であり、ニッ
ケル（Ｎｊ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）の−
・種またはその合金よりなる金属膜である。
成した金属膜は、セラミックス基材に対して高温雰囲気
ドにおける耐摩耗性を付与する金属薄１模であり、ニッ
ケル（Ｎｊ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）の−
・種またはその合金よりなる金属膜である。
ここで、この金属膜の膜厚は、高温摺動部材の基材とし
ての炭化物セラミックス材料に耐摩耗性をイ」す、する
程度の厚さであり、かつこの炭化物セラミックスの表面
粗さを越えた膜厚であれば、特に限定するものではない
が、好ましくは、０．１〜５μｒｎである。これは、金
属膜の膜厚が、０．１μｍ未満の場合には、摺動時に摩
擦面に発生ずるセん断力による基材の破壊を防止するこ
とが難しく、また、５μｍを越えた場合には、高温時に
金属の溶融或いは酸化による寸法変化が激しくなり。
ての炭化物セラミックス材料に耐摩耗性をイ」す、する
程度の厚さであり、かつこの炭化物セラミックスの表面
粗さを越えた膜厚であれば、特に限定するものではない
が、好ましくは、０．１〜５μｒｎである。これは、金
属膜の膜厚が、０．１μｍ未満の場合には、摺動時に摩
擦面に発生ずるセん断力による基材の破壊を防止するこ
とが難しく、また、５μｍを越えた場合には、高温時に
金属の溶融或いは酸化による寸法変化が激しくなり。
摺動部材として作用しにくいからである。
本発明の高温摺動部材は、上述した炭化物セラミックス
基材の表面Ｃ乙ニッケル（Ｎｉ＞、マンガン（Ｍｎ）、
クロム（Ｃｒ）の一種またはその合金よりなる金属膜を
形成してなる。
基材の表面Ｃ乙ニッケル（Ｎｉ＞、マンガン（Ｍｎ）、
クロム（Ｃｒ）の一種またはその合金よりなる金属膜を
形成してなる。
ここで、金属膜の炭化物セラミックス基材表面−・の被
覆・形成は、物理蒸着法により行う。この物理蒸着（Ｐ
ＶＤ：Ｐｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
−ｔｉｏｎ）は、上述の如く高温摺動部材として有用な
金属膜をセラミックス基月表面へ被覆・形成し得るもの
であれば、その具体的方法について特定するものではな
く、真空蒸着法、スパッタリング法。
覆・形成は、物理蒸着法により行う。この物理蒸着（Ｐ
ＶＤ：Ｐｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
−ｔｉｏｎ）は、上述の如く高温摺動部材として有用な
金属膜をセラミックス基月表面へ被覆・形成し得るもの
であれば、その具体的方法について特定するものではな
く、真空蒸着法、スパッタリング法。
イオンブレーティング法等の何れの方法であってもよい
。
。
本発明の高温摺動部材の代表的な製造方法を簡単に述べ
ると、以下の様である。
ると、以下の様である。
先ず、高温摺動部材としての目的に応じた所望の性質を
有する炭化物セラミックスを、従来のセラミックスの製
造方法により得、基材とする。
有する炭化物セラミックスを、従来のセラミックスの製
造方法により得、基材とする。
次に、得られた炭化物セラミックス基ヰ４を、真空蒸着
装置、スパッタリング装置等に配設し、所望の金属を真
空蒸着法、スパッタリング法等の物ｐｌｉ 、４ｉ着法
により炭化物セラミックス基材の表向に被覆し１本発明
にかかる高温摺動部材を得る。
装置、スパッタリング装置等に配設し、所望の金属を真
空蒸着法、スパッタリング法等の物ｐｌｉ 、４ｉ着法
により炭化物セラミックス基材の表向に被覆し１本発明
にかかる高温摺動部材を得る。
〔発明の作用お３Ｌび効果〕
本発明の高温摺動部材イは、市温雰囲気下におい−ご耐
摩耗１７１に優れた摺動部材である。
摩耗１７１に優れた摺動部材である。
この様に２本発明の高温摺動部材がかかる効果を発揮す
るメカユズＪ、については、未だ必ずしも明らかではな
いが２次の様に考えられる。
るメカユズＪ、については、未だ必ずしも明らかではな
いが２次の様に考えられる。
即ち２本発明の高温摺動部材の基材としての炭化物セラ
ミックスは、耐熱性に優れ、温度の」−讐に伴う機械的
性質の低トが小さく、８００℃以トのような高温雰囲気
下においても十分な強度を０し、また２熱膨張係数も小
さいので熱変形量が小さい。そして、この炭化物セラミ
ックス基材の表面に形成した金属膜は、基材より高温で
軟質な金属７Ｅたはその合金であり、ド地としてのセラ
ミックス基Ｈによく馴染む。また、この金属膜は、摺動
過程で容易には基材と反応−Ｕず２例え基材と反応した
としてもその反応生成物は脆弱なものではない。
ミックスは、耐熱性に優れ、温度の」−讐に伴う機械的
性質の低トが小さく、８００℃以トのような高温雰囲気
下においても十分な強度を０し、また２熱膨張係数も小
さいので熱変形量が小さい。そして、この炭化物セラミ
ックス基材の表面に形成した金属膜は、基材より高温で
軟質な金属７Ｅたはその合金であり、ド地としてのセラ
ミックス基Ｈによく馴染む。また、この金属膜は、摺動
過程で容易には基材と反応−Ｕず２例え基材と反応した
としてもその反応生成物は脆弱なものではない。
このｌ高温摺動部材を高温雰囲気下で摺動部（Ａとして
用いた場合２摺動により１１擦面に作用する負荷をド地
のセラミックス基材で受け、摩擦に伴・う−ロん断力は
極く表面の軟質な金属薄膜で受は持たれる。これにより
、慴動面にむラミソクス摩耗粉等の摩耗促進物質がＩＩ
：成されず、基材及び相手１４の耐摩耗性が合しく ｌ
’＋ｉｌ 卜され、優れた１ＧＩ／２λ摺動悸、ＩＩ性
を発揮しているものと思わ才する。
用いた場合２摺動により１１擦面に作用する負荷をド地
のセラミックス基材で受け、摩擦に伴・う−ロん断力は
極く表面の軟質な金属薄膜で受は持たれる。これにより
、慴動面にむラミソクス摩耗粉等の摩耗促進物質がＩＩ
：成されず、基材及び相手１４の耐摩耗性が合しく ｌ
’＋ｉｌ 卜され、優れた１ＧＩ／２λ摺動悸、ＩＩ性
を発揮しているものと思わ才する。
本発明の高／ｌ！口す月りｊ部＋イは、ｌｆｉ＋／ＡＩ
＋摺動特１−１．摺動性１耐摩耗性に優れているので、
熱交換器のシノール材料、溶湯中で用いるヘアリング材
１’ｌ 、ターボチャージャーのヘアリング＋イネ１等
の高温雰囲気ドにお番）る摺動部材として広く利用する
ことかできる。
＋摺動特１−１．摺動性１耐摩耗性に優れているので、
熱交換器のシノール材料、溶湯中で用いるヘアリング材
１’ｌ 、ターボチャージャーのヘアリング＋イネ１等
の高温雰囲気ドにお番）る摺動部材として広く利用する
ことかできる。
先ず、炭化物セラミックス基材として、炭化珪素質焼結
体（京セラ（株製：５Ｃ２０１）の２（ｉ Ｘ ２ｆｉ
Ｘ ４ｍｍの平板の中心に的径５ｍｍの穴をあ番）１表
面ネ１１さが０．１μｍＲ２になるように研磨処理して
得たちのを用意し２だ。
体（京セラ（株製：５Ｃ２０１）の２（ｉ Ｘ ２ｆｉ
Ｘ ４ｍｍの平板の中心に的径５ｍｍの穴をあ番）１表
面ネ１１さが０．１μｍＲ２になるように研磨処理して
得たちのを用意し２だ。
次に、このセラミックス基材を真空蒸着装置（日本電子
（ＩＩ製、 Ｊ ＦＥ、Ｆ、−５Ｂ）に入れ、１０’
−”パスカル（１）ａ）に減）丁し、セラミックス基材
を３５０〜４００℃に加熱し、タングステン（Ｗ ）綿
製バスゲットを用いて真空蒸着を行い、基材に第１表に
示ず金属を被覆した。これにより９本発明にかかる高温
摺動部材を得たく試料番号３〜７）。尚。
（ＩＩ製、 Ｊ ＦＥ、Ｆ、−５Ｂ）に入れ、１０’
−”パスカル（１）ａ）に減）丁し、セラミックス基材
を３５０〜４００℃に加熱し、タングステン（Ｗ ）綿
製バスゲットを用いて真空蒸着を行い、基材に第１表に
示ず金属を被覆した。これにより９本発明にかかる高温
摺動部材を得たく試料番号３〜７）。尚。
Ｅ！１番号１，２．８および９については、スパンタリ
ング装置を用い、導入ガスをアルゴン（Ａｒ）ガス、真
空度を４Ｐａとして１時間グロー放電を行ない、基材表
面にニソゲルを被覆した。
ング装置を用い、導入ガスをアルゴン（Ａｒ）ガス、真
空度を４Ｐａとして１時間グロー放電を行ない、基材表
面にニソゲルを被覆した。
（；すられた高温摺動部材の性能評価試験を、摩擦摩耗
試験により行った。
試験により行った。
先ず、得られた高温摺動部材を試料板Ａとした。
次に、上述のセラミックス基材と同質の炭化珪素質焼結
体（京セラｎ製： ＳＣ２０１１６Ｘ２６Ｘ ４ｍｍ、
表面相さが０．２μｍＲｚ）の一方の面（摩擦面部）を
、直径２５ｍｍ、 Ｊ￥み１ｍｍのリングが突出した形
となるように力１１工し、更に中央部に直径Ｈ１ｍｍの
穴を空は試＃１板［３とした。次Ｃに、スラストカラー
型の高温摩擦試験機の回転軸側の試験１１台に試料板Ａ
を、加圧軸側の試験片台に試料板１３を数置し、第２表
に示ず試験架（’ｌにより摩擦摩耗試験を行った。得ら
れた結果を、第１表に示す。尚。
体（京セラｎ製： ＳＣ２０１１６Ｘ２６Ｘ ４ｍｍ、
表面相さが０．２μｍＲｚ）の一方の面（摩擦面部）を
、直径２５ｍｍ、 Ｊ￥み１ｍｍのリングが突出した形
となるように力１１工し、更に中央部に直径Ｈ１ｍｍの
穴を空は試＃１板［３とした。次Ｃに、スラストカラー
型の高温摩擦試験機の回転軸側の試験１１台に試料板Ａ
を、加圧軸側の試験片台に試料板１３を数置し、第２表
に示ず試験架（’ｌにより摩擦摩耗試験を行った。得ら
れた結果を、第１表に示す。尚。
摩耗けば、試料板への重は変化を測定する、−とにより
得た。その際、試料１）ｉ Ａが高温に加熱され２）と
、金属膜は酸化されて重油増加をもたらすので。
得た。その際、試料１）ｉ Ａが高温に加熱され２）と
、金属膜は酸化されて重油増加をもたらすので。
この影響を避けるために、ずベリ距離１２０ｍの試験後
の試料板の重量とずべ幻距１１ｉ１６００ｍの試験後の
試料板の重量との差を摩耗用の指標とした。また、試料
番号２については、試料板への摩耗痕の断面プロフィー
ルを触針残相さ計により得た。その結果を、第１図に示
す。
の試料板の重量とずべ幻距１１ｉ１６００ｍの試験後の
試料板の重量との差を摩耗用の指標とした。また、試料
番号２については、試料板への摩耗痕の断面プロフィー
ルを触針残相さ計により得た。その結果を、第１図に示
す。
比較のために、試料板Ａとして金属＋１９のない炭化珪
素質焼結体（上述のセラミックス基材と同様のもの）を
用いたもの（試ｉ；１番号ＣＩ、Ｃ２）。
素質焼結体（上述のセラミックス基材と同様のもの）を
用いたもの（試ｉ；１番号ＣＩ、Ｃ２）。
及び、試＊・］板Ａの基材および試料板Ｉ３として３ｍ
ｏ１％Ｙ２Ｏ３部分安定化ジルニＩ−ア（Ｚ ｒ ｒ）
２： ｓ’、：Ｕラ０１製：Ｚ２０］、同マ１′法）を
用いた（試料番号０３〜０８）ほかは」−６述と同様の
構成により比較試験を同様に行った。得られた結果を、
第１表に併せて示す。また、試料番号Ｃ２については、
試料板への摩耗痕の断面プロフィールを触針人相さｄ）
により得た。その結果を２第２図に示す。
ｏ１％Ｙ２Ｏ３部分安定化ジルニＩ−ア（Ｚ ｒ ｒ）
２： ｓ’、：Ｕラ０１製：Ｚ２０］、同マ１′法）を
用いた（試料番号０３〜０８）ほかは」−６述と同様の
構成により比較試験を同様に行った。得られた結果を、
第１表に併せて示す。また、試料番号Ｃ２については、
試料板への摩耗痕の断面プロフィールを触針人相さｄ）
により得た。その結果を２第２図に示す。
第１表
第−針考一章１１８友駐条１７Ｌ
以上の結果より明らかの如く２本発明にかかる高温摺動
部材を用いた場合には、高温雰囲気下で耐摩耗性に優れ
ていることが分る。
部材を用いた場合には、高温雰囲気下で耐摩耗性に優れ
ていることが分る。
図は１本発明の実施例における摩擦摩耗試験後の試料板
Ａの摩耗痕の断面プロフィールを示す線図で、第１図は
試料番号２の線図、第２図は試料番号Ｃ２の線図である
。 １．１１ ・・・・・・試料板Ａの最表面２．１２ ・
・・・・・試料板Ａの摩耗痕の表面第２図
Ａの摩耗痕の断面プロフィールを示す線図で、第１図は
試料番号２の線図、第２図は試料番号Ｃ２の線図である
。 １．１１ ・・・・・・試料板Ａの最表面２．１２ ・
・・・・・試料板Ａの摩耗痕の表面第２図
Claims (3)
- （１）炭化物セラミックスよりなる基材に物理蒸着によ
りニッケル、マンガン、クロムの一種またはその合金よ
りなる金属膜を形成してなることを特徴とする高温摺動
部材。 - （２）金属膜の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高温摺動
部材。 - （３）炭化物セラミックスは、炭化珪素セラミックスで
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
高温摺動部材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23186685A JPS6291482A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 高温摺動部材およびその摺動方法 |
| US06/919,455 US4902576A (en) | 1985-10-17 | 1986-10-16 | High temperature sliding element and method for preventing high temperature sliding wear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23186685A JPS6291482A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 高温摺動部材およびその摺動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6291482A true JPS6291482A (ja) | 1987-04-25 |
| JPH053435B2 JPH053435B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=16930244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23186685A Granted JPS6291482A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 高温摺動部材およびその摺動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6291482A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02300569A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-12 | Eagle Ind Co Ltd | メカニカルシール |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217481A (ja) * | 1982-06-09 | 1983-12-17 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆セラミツクスロ−アウエイチツプ |
| JPS60145980A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-01 | 株式会社東芝 | 金属被膜を有するセラミツクス焼結体およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-10-17 JP JP23186685A patent/JPS6291482A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217481A (ja) * | 1982-06-09 | 1983-12-17 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆セラミツクスロ−アウエイチツプ |
| JPS60145980A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-01 | 株式会社東芝 | 金属被膜を有するセラミツクス焼結体およびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02300569A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-12 | Eagle Ind Co Ltd | メカニカルシール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH053435B2 (ja) | 1993-01-14 |
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