JPS63147881A - 炭化珪素−有機高分子複合材 - Google Patents

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） 本発明はメカニカルシール等密封摺動部品として特に有
用な炭化珪素複合材に関するものである。

（従来の技術およびその問題点〉 近年、開発された多くのセラミックスの中で、無加圧焼
結炭化珪素は、耐摩耗性、耐食性に優れていることから
、メカニカルシール等の密封摺動部品分野においても活
発に用途開発がなされてきた。

炭化珪素焼結体の製造方法としては、例えば特開昭５０
−７８６０９号公報、特開昭５１−１４８７１２号公報
等に記載の方法がある。しかし、前記製造方法により得
られる緻密質炭化珪素焼結体は摺動部品として使用した
場合、潤滑不十分な条件下では摩擦係数が高くなり、摺
動相手材の摩耗が激しく、また炭化珪素焼結体自体もク
ラックを生じ易い欠点があった。

この欠点を改良する方法として特開昭６１−５８８６１
号公報には、焼結助剤を含む炭化珪素粉末を比較的低温
で焼結し、炭化珪素多孔質焼結体（以下、多孔体という
）を得、これに熱硬化性樹脂を含浸して摺動材を得る方
法が記載されている。前記方法により得られる摺動材は
多孔体密度が２４ｇ／−以下では樹脂含浸後でも強度、
耐！や耗性ともに不十分であるため、実際には多孔体密
度２．６８ｇ／−のものを用いている。しかし、その場
合、樹脂含有１ニーが７重量％と少ないため５含浸樹脂
による潤滑作用も不十分なものであった。

（発明の目的） 本発明は、前記欠点を解決し、含浸樹脂の十分な潤滑作
用で耐摩耗性が良好な摺動部材を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は炭化珪
素粉末が有機珪素化合物の熱分解により生成する主とし
てＳｌとＣからなる無機物により結合された多孔体に、
有機高分子を含浸させてなる炭化珪素−有機高分子複合
材に関する。

本発明において、炭化珪素粉末としては、α、βいずれ
でも良く、純度、粒径についても特別な制限はないが、
多孔体の強度を保持する上で、サブミクロン粉末を用い
ることが望ましい。

有機珪素化合物としては、不活性ガス雰囲気下、１００
０℃以上で熱処理することにより主としてＳｉ　とＣか
らなる無機物に転換されるものが用いられる。特に、珪
素と炭素との結合を主な骨格成分とする有機珪素重縮合
体が好ましい。例えば、特開昭５１−１２６３００号公
報、特開昭５２−１１２７００号公報、特開昭５４−６
１２９９号公報および特開昭５７−１６０２９号公報に
記載されている主としてカルボシラン骨格よりなる高分
子有機珪素化合物が本発明の使用に適している。

有機高分子としては熱可塑性樹脂、熱硬化、その他の硬
化性樹脂のいずれを用いてもよいが、経済性、含浸の難
易、摺動部材としての耐摩耗性、潤滑性を考１のすると
フェノール系、フラン系、エポキシ系、不飽和ポリエス
テル系等の熱硬化性樹脂および特開昭５１−１２６３０
０号公報に記載されている有機珪素重縮合体が適してい
る。

本発明の炭化珪素−有機高分子複合材は以下の製法によ
り得られる。

まず炭化珪素粉末に結合剤として有機珪素化合物を混合
する。炭化珪素粉末と有機珪素化合物の混合は加圧ニー
ダ−等を用いて行う、この際、成形性を良くするため、
滑剤として例えば高級脂肪酸等を添加してもよい。

次いで得られた混合物を押出成形等により所望の形状に
成形し、これを焼成することにより多孔体が得られる。

焼成温度は１２００〜２２００℃、特に１６００〜２２
００℃が望ましい、温度が低すぎると多孔体の強度が不
十分となる。

本発明における多孔体は、炭化珪素粉末が焼結助剤を用
いず、有機珪素化合物の熱分解により生成する主として
ＳｌとＣからなる無機物により結合された多孔体である
ため、１．８〜２．４　ｇ　／−という低密度であるに
もかかわらず、２５〜３５ｋｇ／−という高強度を有す
る。

次に、多孔体に有機高分子を含浸する。多孔体への有機
高分子の含浸は通常の方法、例えば多孔体を真空で有機
高分子に浸漬する方法で行われる。

あるいはさらに、静水圧プレス等で有機高分子を加圧す
ることにより、気孔の細部まで十分に有機高分子を含浸
することかできる。前記有機高分子として熱硬化性樹脂
を使用した場合は、さらに熱硬化性樹脂を含浸させた多
孔体を樹脂硬化温度に加熱して、樹脂を硬化させる。

以上により、耐摩耗性に優れた炭化珪素−有機高分子複
合材が得られる。

（実施例） 以下、実施例において本発明を説明する。

実施例１ 平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末８１重量部、ポリチ
タノカルボシラン１０重量部およびステアリン酸９重量
部を加圧ニーダーを用いて９０分間混合した。得られた
混合物を粉砕後、押出成形によりパイプ状の成形体を得
た。この成形体を５５０℃までゆるやかに昇温し、ステ
アリン酸を脱脂後、１９５０℃で焼成し、外径４４０、
内径３０曜の焼結体を得た。この焼結体は密度２０５ｇ
／−の多孔体であり、抗折強度は３４．１　ｋｇ／−で
あった、この焼結体を厚さＬｏｏｍに切断して多孔体リ
ングを得た。

この多孔体リングにレゾールタイプのフェノール樹脂を
含浸後、１５０℃で３０分熱硬化を行い、密度２．５２
　ｇ／Ｆ、樹脂含有率１ａ６重量％の複合材リングを得
た。

得られた複合材リングに相手材として、フェノール樹脂
含浸カーボンを用い、１００℃熱水中で、。

摺動試験を行った。試験条件は液圧７ｋｇ／ｃｊ、回転
数５０００ｒｐｍ、２００時間であった。摩耗量は複合
材側０．１５μｍ、相手材側０．３０μｍであった。

比較例１ 焼結助剤として炭化ホウ素粉末１．５重量部およびレゾ
ールタイプフェノール樹脂５．６重量部とステアリン酸
１重量部および残部が炭化珪素粉末からなる混合物をエ
タノール中で湿式ボールミル混合後、エタノール留去し
、粉砕した。得られた粉末を１．　Ｏｉｏｎ　／　ｃｘ
Ｘの圧力で静水圧プレスした後、真空中１８５０℃で焼
成し、外径４４ｍｍ、内径３０ｍ、厚さ１０ｍ＋ａの焼
結体を得た。この多孔体の密度は２．７５　ｇ／Ｊ、抗
折強度は１５．０ｋｇ／−であった、この多孔体に実施
例１と同様な方法でフェノール樹脂を含浸硬化させたと
ころ、密度２．９３　ｇ　／　ｏＡ、樹脂含有率６．３
％であった。実施例１と同条件で摺動試験を行った結果
、摩耗量は複合材（！Ｉ！Ｉ０．５　μ’ｍ、相手材（
ＩＴＪｌ、　２　、ｃｚ　ｍ　テｔｒ＞　ツタ。

比較例２ 比較例１と同様な方法で得られた成形体を真空中で２１
００℃で焼結し、密度３．１６　ｇ　／　Ｃｘｊの焼結
体ど得た。抗折強度は４９１ｇ／−であった、樹脂含浸
は行わず、実施例１と同様な条件で摺動試験を行った結
果、焼結体側摩耗量は５．１μｍ、相手材側は４．５μ
ｍと激しく摩耗していた。

（発明の効果） 本発明による炭化珪素−有機高分子複合材は、炭化珪素
と有機高分子とからなり、後者の潤滑作用により、炭化
珪素単独のものよりはるかに低い摩擦係数を示す、また
本発明の炭化珪素−有機高分子複合材は、十分な強度お
よび硬度を持っており、したがって、本発明の炭化珪素
−有機高分子複合材は、潤滑性と耐摩耗性を兼備した優
れた摺動部材である。さらに、炭化珪素多孔木登製造す
る際に、はとんど収縮がないことも、寸法精度良く摺動
部材を製造する上で有利である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化珪素粉末が有機珪素化合物の熱分解により生
   成する主としてＳｉとＣからなる無機物により結合され
   た炭化珪素多孔質焼結体に、有機高分子を含浸させてな
   る炭化珪素−有機高分子複合材。
2. （２）炭化珪素多孔質焼結体の密度が１．８〜２．４ｇ
   ／ｃｍ＾３である特許請求の範囲第１項記載の炭化珪素
   −有機高分子複合材。