WO1986005482A1 - Valve having valve body of ceramic compound - Google Patents

Description

明 細 書

(発明の名称）

セ ラ ミ ッ ク ス質複合体から なる弁体を備えたバルブ。 (技術分野）

本発明は、 流体の通路の連通又は遮断 を行な う セ ラ ミ ッ ク ス質複合体か ら な る弁体を備えたバ ル ブ に関 し 、 特 に本発明は多孔質の セ ラ ミ ッ ク ス焼結体の開放気孔中 に 潤滑剤が充塡 された セ ラ ミ ッ ク ス質複合体か ら な る弁体 を備えたバ ル ブ に関す る。

(背景技衛）

バル ブ太体内に収納 した固定弁体に対 し 、 移動弁体 を 操作 レ バー の操作に よ っ て摺接 した状態で相対移動さ せ る こ と に よ 、 流体の通路の達通又は遮断、 換言すれば 開閉、 切換、 調節、 混合等の制櫞を行な う よ ラ に し たバ ル ブは 、 既に数多 く の も のが提案されて き てい る 。

と こ ろ で、 こ の種のパルプに対 し ては 、 次の よ う な種 々 な要望があ る 。

①固定弁体 と 移動弁体 とが常に摺接 し た状態であ つ て も 、 操作 レバー に よ る操作は軽 く 行なえ る こ と 。

②操作 レ バ ー に よ る 操作が軽いこ と が長期間錐持で き る こ と 。

③各弁体の メ ンテ ナ ン スが箇単で、 出来れば全 く 不要 であ る こ と 。

④当然の こ と なが ら 、 各弁体間の密着性が変化せず、 長期の使用 に よ っ て も流体の漏れがない こ と 。

⑤各弁体の製造が簡単であ る こ と。

従来既に提案 されて きている流体用の各種のバルブ、 例えば湯水混合栓用のバルブにあ っ ては 、 各弁体間の耐 摩耗性 を考慮 し て、 各弁体を金属あ る いは酸化アル ミ 二 ゥ ム焼結体等の比較的硬質材料に よ っ て稹密状態に形成 した も のが多か っ た。 こ の よ う にする と 、 各弁体の耐摩 耗性は向上す る が各弁体間の摺動は円滑 には な らず、 第 4 図に示す ょ ラ に湯水混合栓の操作 レバー に掛 る摺動 ト ル ク が初期に おいて相当大き く なる。

従っ て、 こ の摺動 を円滑に行な ラため 、 各弁体の表面 に潤滑剤を塗布する 。

しか し なが ら 、 表面に塗布 した潤滑剤は流出 し 易 く 、 長時間使用 した場合 に初期の操作特性を維持す る こ と が 困難で め る 。

こ の よ う に 、 セ ラ ミ ッ ク ス それ自体は高い硬度を有 し 耐摩耗性に優れては い る も のの一般に 自 己潤滑性に乏 し い も の であ る が、 こ れを解決 してバルブ に適用 で き る 材 料 と し ては未だ提案 されてい なかっ たの であ る 。

术発明 は以上の よ う な実状に鑑みて な された も の で、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 長期間使用 し た場合であ っ て も 、 操作 レ バー に よ る流体の連通 · 遮断操作を 常に軽 く かつ安定 した状態で行な う こ と のでき る バル ブ を提供す る こ と に あ る 。

(発明の開示.）

以下本発明 を詳細 に説明する 。

本発明 のセ ラ ミ ッ ク ス質複合体か ら な る 弁体 を備えた バル ブは、

流体の通路 を形成す る 固定弁体と 、 前記固定弁体に対 し て接触 し た状態で相対移動可能な移動弁体 と を備えた ノくル ブ に おい て 、

前記固定弁体 また は移動弁体の少な く と も い ずれか一 方の摺接面部分が、 三次元網 目構造の開放気孔 を有す る セ ラ ミ ツ ク ス 質焼結体の開放気孔中に潤滑剤が充塡 さ れ たセ ラ ミ ッ ク ス質複合体に よ っ て構成されて な る も の で あ る 。 と こ ろ で 、 本発明 のセ ラ ミ ッ ク ス複合体は 、 出発原料 であ る セ ラ ミ ッ ク ス粉末を任意の形状の生成形体に形成 し 、 こ の生成形体中 に存在する気孔を閉塞させ る こ と な く 結合 し てセ ラ ミ ッ ク ス多孔質体と な し 、 次い で前記セ ラ ミ ッ ク ス多孔質体の開放気孔中に潤滑剤を充塡する こ と に よ っ て製造する こ とができ る。

前記セ ラ ミ ッ ク ス粉末を任意の形状の生成形体に形成 し 、 こ の生成形体中 に存在する気孔を閉塞 させ る こ と な く 結合 させる 方法 と し では、 種々の方法が適用 でき る が 、 例えば、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末 Ϊ体を常圧焼結あ る いは加 圧焼結 して 自 己焼結 させる方法、 セ ラ ミ ッ ク ス 粉末に反 応に よ っ て セ ラ ミ ッ ク スを生成する物質 を添加 し て反応 焼結 さ せる 方法、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末に C o 、 N i 、 M o な どの金属 あ る いは ガ ラ スセ メ ン ト な ど の結合剤を配合 し て常圧焼結 あ る い は加圧焼結 して結合 させる 方法、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末に熱硬化性楫脂ある いは熱可塑せ樹脂 を 結合剤 と し て S合 し て結合させる方法を適用す る こ と が で き る 。

前記セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体は開放気孔率が、 5 〜 4 0容 積％で あ る こ と が有利である。 その理由 は、 前記開放気 孔率が 5 容稜％ よ リ 低い と実質的な潤滑剤の充塡畺が少 な く な り 、 潤滑特性 を充分に発揮させる こ と が困難で あ る か ら であ り 、 一方 4 0容積％ よ り も高い と 焼結体の強度 が低 く 、 耐久性が劣 る か らであ る。

前記セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体は結晶の平均粒径が 1 0 i 扁 以下で あ る こ と が有利であ る。 その理由 は、 前記結晶 の 平均粒径が l O / a よ リ も大きい と焼結体表面の面粗度が 大 き く な リ 易 く 、 摺動特性が劣化するか らであ る 。

前記出発原料であ る セ ラ ミ ッ ク ス粉末は、 平均粒径が 1 0 a 以下で あ る こ と が有利である。 そ の理由 は、 平均 粒径が よ り も 大 きいセ ラ ミ ッ ク ス 粉末を使用す る と 粒 と 粒 と の結合個所が少な く なる ため 、 高強度の焼結 体を製造する こ と が困建になる ばか り で な く 、 表面の面 粗度が劣化す る か ら であ る。

前記セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体に充塡する 潤滑剤 と し て は 、 各種 の潤滑性を有する樹脂、 フ ッ 素系 オ イ ル 、 シ リ コ - ン 系 オ イ ル あ る い は そ の他 の各種潤滑油を使用する こ と がで き る 。

前記潤滑性 を 有す る樹脂と し ては、 ポ リ ア セ タ ー ル樹 脂、 ボ リ ア ミ ド樹脂、 ボ リ エチ レ ン樹脂、 ポ リ カ ー ボ ネ ー ト 樹脂、 ポ リ プチ レ ンテ レ フ タ レ — ト 樹脂、 ス チ レ ン ア ク リ ロ ニ ト リ ル樹脂、 ボ リ プ ロ ピ レ ン樹脂、 ボ リ ウ レ タ ン樹脂、 ボ リ フ エ 二 レ ンサル フ ァ イ ド樹脂、 エポ キ シ 澍脂、 シ リ コ - ン樹脂あ るいは フ ッ 素樹脂か ら選択 され る樹脂を単独 あ る い は混合 して使用する こ と が で き る 。

前記 フ ッ 素系 オ イ ル と しては、 フルォ ロエ チ レ ン 、 フ ル ォ ロ エ ス テ ル、 フ ル ォ ロ ト リ ア ジ ン、 ペル フ ル ォ ロ ポ リ エ一テル、 フ ル ォ Π シ リ コ ー ン 、 これ ら の誘導体あ る い は こ れ ら の重合体から選択される 1 種 または 2 種以上 の混合物を使用する こ とが有利でぁ リ 、 また、 前記シ リ コ ー ン 系 オ イ ル と し て は 、 メ チ ル シ リ コ ー ン 、 メ チル フ ヱ ニ ル シ リ コ ー ン 、 これ ら の誘導体あ る い は これ ら の 重合体か ら選択 れ る 1 種または 2 種以上の混合物を使 用す る こ と が有利で あ る。 なお、 前記フ ッ 素系 オ イ ル お よ び シ リ コ - ン系 オ イ ル は液状 、 グ リ ー ス状 あ る い は ヮ ッ ク ス状の いずれの状態であ っ て も使用する こ と が で さ る 。

なお、 前記 フ ッ 素系 オ イ ルおよびシ リ コ ー ン系 オ イ ル は耐溶剤性、 化学的安定性および耐熱性 に優れてい る た め、 長時間にわた っ て極めて良好な潤滑特性を付与す る こ と が で き る 。

本発明 に よれば、 これ らの潤滑剤は前記セ ラ ミ ッ ク ス 質焼結体の開放気孔 1 0 0 容積部に対 し て少な く と も 1 0容 積部含浸あ る いは充塡する こ と が有利で あ る 。 そ の理由 は、 潤滑剤の舍浸あ る いは充塡量が 1 0容積部 よ り 少ない と 実質的に潤滑効果 を発揮させる こ とが困黢で あ るか ら であ る 。

前記セ ラ ミ ツ ク ス質焼結体の開放気孔中 に潤滑剤 を 舍 浸あ る いは充塡 させ る方法と しては、 加熱に よ り 溶融 あ る いは低粘度化 した潤滑剤中に真空または加圧下で浸漬 する方法、 溶剤に ょ リ 瑢解された潤滑剤中 に浸氇する 方 法 、 モ ノ マ ー 状態 で含浸 し た後 ポ リ マ ー に転化する 方 法、 あ る いは微粒化 した潤滑剤を分散媒液中 に 分散 し こ の分散液中 に浸漬 し含浸 した後焼付ける 方法が適用 で き る 。

*発明 に係 る バル ブは、 上記のよ う に構成 される こ と に よ っ て、 次の よ う な作用があ る。

まず、 固定弁体ま たは移動弁体の少な く と も いずれか 一方の摺接面部分を 、 多孔質のセ ラ ミ ッ ク ス質焼結体 に よ っ て形成す る こ と に よ り 、 こ のセ ラ ミ ッ ク ス質焼結体 自 体が高い硬度を有 し 、 かつ耐摩耗性に優れて い る こ と か ら、 これ ら の固定弁体及び移動弁体の耐摩耗性が向上 し てい る 。

また、 固定弁体ま たは移動弁体の少な く と も いずれか 一方の摺接面部分を 、 三次元網目構造の開放気孔を有す る セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体に よ っ て形成す る と と も に 、 そ の開放気孔中 に潤滑剤を充塡 したこ と に よ っ て 、 こ の潤 滑剤が有す る 潤滑性に よ り 固定弁体と移動弁体 と の摺接 が円滑に行な わ.れる 。

こ の実際の潤滑特性を、 上記の固定弁体また は移動弁 体を炭化珪素質焼結体に よっ て構成する と と も に 、 これ ら を内部に組付た湯水混合栓の場合の実験結果か ら考察 し て み る と 、 第 4 図の通 リ であ っ た。 こ の実験 に おい て は、 固定弁体 と 移動弁体 と の摺接面におけ る潤滑性を 見 る ため に、 当該湯水混合栓の操作レ バ一 に おけ る摺動 ト ル ク 変動を計測する こ と に よ っ て行な っ た。 こ の実験 に よ る と 操作 レ バー を 1 0 万回動か して も 、 操作 レ バ 一 に 掛 る摺動 ト ル ク （第 4 図中の二 · ホ） は常に 5 k g f c a 以 下に あ っ た。 そ して摺動 ト ルク の変動幅は、 2 〜 2 . 5 k g f c a 以下で あ っ た。 すなわち、 従来の湯水混合栓に お け る操作 レバ ー の摺勖 ト ルク変動 （第 4 図中の ィ · 口 ） と 比較すれば、 本発明 に係る弁体を使用 した場合は、 そ の操作 レバー に掛る 摺動 ト ル ク が小さいだけで な く 、 長 期間に亙 っ て使用 し て も摺動 ト ル ク変動は殆ん どないの であ る 。

勿論、 以上の こ と は、 流体 と して油、 各種洗浄液、 各 種溶液等の液体、 あ る いは各種の気体に ついて も 同様で ま た 、 上記の炭化珪素質焼結体に代え て他の セ ラ ミ ツ ク 質焼結体す なわち 、 A ^0₃ S i 0 Z r 0 S i C T i C T a C B₄ C , W C , C r_¾ C S N B N T i N A £ N T i B₂ C r B あ る いは こ れ ら の化 合物か ら選択 され る いずれか 1 種または 2 種以上を主 と し て舍有す る 焼結体を使用 した場合におい て も 、 上記の 作用 と 略同様の作用があ る も のである。

そ し て、 当該バル ブにおいてほ、 その各固定弁体 ま た は移動弁体 自 体が潤滑性を有する潤滑剤 を含有 し てい る ため、 従来の よ う に潤滑剤を各弁体に塗布する 等の メ ン テナ ン ス は全 く 不必要であ る。

(図面の箇単な説明） 0 第 1 図は *発明 を適用 した一実施例で あ る湯水混合栓 の縱断面図、 第 2 図は固定弁体 と移動弁体 と の関係を示 す縱断面図、 第 3 図は第 2 図を上方か ら みた透視平面図 、 第 4 図は术発明 に係る 固定弁体と移動弁体間及び従来 の固定弁体 と 移動弁体 と の摺動 ト ル ク変動を それぞれ比 較 し て示 した グ であ る。 また、 第 5 図〜第 1 0 図は 本発明 を単水栓に実施 した例を示すも の で、 第 5 図は こ の単水栓の縱断面図、 第 6 図は固定弁体 と 移動弁体の斜 視図、 第 7 図及び第 8 図は固定弁体 と移動弁体 と の関係 を示す平面図、 第 9 図は移動弁体の さ ら に他の実旌例 を 示す斜視図、 第 1 0 図ほ この場合の固定弁体 と 移動弁体 と の関係を示す平面図である。

(発明 を実施する ための最良の形態）

次に 、 本発明 に係る バルブの一例 と し て湯水混合栓 （i 0)を採用 し 、 湯水混合栓（10)におけ る 固定弁体（13)ま た は移動弁体（14)に適用 した場合について 、 図面 を参照 し て説明す る 。 第 1 図 に は湯水混合栓（10)の鍵断面図が示 し て あ り 、 こ の湯水混合栓（10)はこれに供給 された水 ま たは熱湯を こ れ ら単独で、 あ る いは これ ら を適宜混合 し て そ の蛇 口 （18)か ら導出する も のであ る こ の湯水混合栓（10)のバルブ： *：体（11)内には支持部材

(12)が収納 されてい て、 この支持部材（12)上に 固定弁体

(13)が固定的 に配置 し てあ り 、 さ ら に こ の固定弁体（13) の上に は移動弁体（U)が S置 してあ る。 移動弁体（14)の 上部に は逮結部材（15)が固定 してぁ リ 、 こ の連結部材 （1 5)に係合 し た作動 レ バー （18)が操作 レバー （17)に よ つ て 動か された と き 、 移動弁体（ )を固定弁体（13)に対 し て 密着 し た状態で前後左右に摺勖 し得る よ ラ に な っ てい る 。 勿諭、 上記の支持部材（12)と 固定弁体（13)及び移動弁 体（14)と 連結部材（15)と はそれぞれ一体的に形成 し て実 施 し て も よ く 、 こ の場合にはこ の一体に形成 し た も の の こ の摺接面部分を、 後述のよ う に三次元網 目 構造の開放 気孔を 有する 多孔質セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体に.よ っ て形成 す る と と も に 、 そ の開放気孔中に潤滑剤 を充塡 し て形成 すれば よ い。

固定弁体（13)及び移動弁体（14)は、 第 2 図及び第 3 図 に示す よ う な も の で 、 それぞれには一個 または複数の通 路（13a) または通路 （14a) が形成されて い る 。 これ ら の 通路（13a) 、 (14a) は、 移動弁体（ U )が操作 レ バ ー （ 17 ) の操作 に よ つ て固定弁体（13)に対 し て摺接移動する こ と に よ リ 、 水及ぴ湯の混合を選択的に行なえ る よ う に そ の 数及び位置が設定 されている。 勿論、 こ れ ら の通路（13a ) また は （14a) は貫通 したも の であ っ て も よい し、 ま た 単な る 凹所で あ っ て も よい。

また、 第 5 図に ほ 、 本発明に係る 固定弁体（13)及び移 動弁体 （14)を使用 し た単水栓（20)の縦断面図が示 し て あ る 。 こ の単水栓（20)に あ っては、 水の一次側通路（21)と 二次側通路（22)間の隔壁（23)上にパ ッ キ ン グを介 し て 固 定弁体 （13)が配置 し て あ り 、 さ らに こ の 固定弁体（13)の 上の移動弁体 （14)が 置 してあ る。 こ の移動弁体（14)は 、 当該単水栓（20)のバルブ太体（2 上に設けた操作 レ バ ― (27)の操作 に よ つ て固定弁体（13)に密着 し た状態で回 動 され る も の であ り 、 第 6 図に示 したよ う に 、 固定弁体 (13)の一対の通路（13a) を選択的に連通 させま たは こ の 逮通を遮断す る 凹所（ b) を その下面に有 し て い る 。 す なわ ち 、 移動弁体（U)の凹所（14b) が、 固定弁体い 3)の 各通路 （13a) に対 し て、 第 7 図に示 した よ う な位置閧係 に あ る 場合に は一次僳通路（21)と二次偶通路（22)と の連 通を遮断で き 、 また第 8 図に示 したよ う な位置関係に あ る場合 に は一次側通路（21)と二次僳通路 （22)と を連通 で 3 き る よ う に な っ て い る のであ る 。

なお、 第 9 図に示す よ う に、 移動弁体（U)の下面に 固 定弁体 （13)の各通路 （13a) を覆蓋 し得る 遮断突起部分 （1 4c) を 形成 し 、 そ の周囲を通路（Ud) と な る よ う に形成 し て 、 こ の遮断突起部分（Uc) が固定弁体（13)の各通路 (13a) に対 し て、 第 1 0 図の実線にて示す よ う な位置関 係に あ る と き は一次側通路（21)と二次俩通路（22)と を連 通 させ、 また第 1 0 図の仮想線に示 した位置関係に あ る と き に は一次側通路（21)と二次側通路（22)と の連通を遮 断する よ う に し て実旄 し ても よい。

そ し て、 以上説 した よ う な各固定弁体（13)または移 動弁体 （14)の少な く と も いずれか一方の摺接.面部分が、 三次元網 目 構造の開放気孔を有する多孔質セ ラ ミ ッ ク ス 焼結体 に よ っ て形成する と と も に、 前記開放気孔中 に潤 滑剤を 充塡 し て あ る のである。

また 、 *発明 に よ れば、 前記潤滑剤を 多孔質体の気孔 中へ充塡する に際 し 、 ニ礞化モ リ ブデ ン 、 二磁化 タ ン グ ス テ ン 、 セ レ ンィ匕モ リ ブデ ン、 セ レ ンィ匕 タ ン グ ス テ ン 、 窒化ホ ウ 素な どの粉末を潤滑剤 と混合 し て気孔中へ充塡 する こ と に よ り 、 さ ら に摺動特性を向上 させる こ と が で 4 き る 。

次に 、 各固定弁体 （13)および移動弁体（U)を セ ラ ミ ツ ク ス と し て炭化珪素 を主体と したも のを実際に製造す る 場合の実施例及び比較例について説 ¾す る。

実施例 1

出発原料 と し て使用 した炭化珪素粉末は 34.8重量％が /3 型結晶 よ り な り 、 0.29重量％の遊離炭素、 0.17重量％ の酸素、 0.03重量％の鉄、 0.03重量％の ア ル ミ ニ ウ ム を 主 と し て含有 し > 0.28 μ mの平均粒径を 有 し て お り 、 ホ ゥ 素は検出 されなか っ た。 炭化珪素粉末 100 重量部に対 し 、 ボ リ ビ ニ ル ア ル コ ー ル 5 重量部、 水 300重量部を配 合 し 、 ボール ミ ル中 で 5 時間混合 した後乾燥 し た。

こ の乾燥混合物を適量揉取 して穎粒化 した後、 金属製 押 し型 を用いて 3000kg/cnf の圧力で成形 し た。 こ の生成 形体の寸法 50naX 50駕 aX 30蓮踵で密度は 2.0 g/ cm³ ( 82 容積％ ) であ っ た。

前記生成形体を黒鉛製ル ツボに装入 し 、 タ ン マ ン型焼 成炉を使用 し て 1 気圧の主と してア ル ゴ ンガ ス雰囲気中 で焼成 し た。 昇温過程は、 まず 450°C Z時間で 2000で ま で昇温 し 、 最高温度 2000°Cを 10分間維持 した。 焼結中 の 5

COガ ス分圧は 、 常温 〜 1700°C に おい ては 80Pa以下、 1700 °C よ り も 高温域では 300士 50Paの範囲内 と な る よ う に ァ ル ゴ ン ガ ス流量を適宜調整して制御 した。

得 ら れた焼結体の密度は 2.05g/ cm³、 開放気孔率は 38 容積％ で、 そ の結晶構造は走査型電子顕微鏡に よ っ て観 察 し た と こ ろ 、 平均 ア スペク ト 比が 2.5 の炭化珪素結晶 が多方向 に複雑 に絡みあ った三次元網 目 構造を有 し て お り 、 生成形体 に対す る線収縮率ほいずれの方向 に対 し て も 0.25 ± 0.02%の範囲内で、 焼結体の寸法精度 ± 0.05 ma 以内で あ っ た。 また、 こ の焼結体の平均曲げ強度は 18.5 kgf/m nf と 極め て高 い値を示 した。

こ の焼結体 を外径が 30 an、 内径が 15na、 厚 さ 力 S 5maの リ ン グ状に加工 し た の ち、 平均粒径が 0.28 ii m の ボ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ エ チ レ ン微粒子を 80重量％分散 さ せた懸濁 水に真空下で浸漬 し て含浸させた後、 380 〜 400 °Cの温 度で焼着 し て複合体 を得た。 こ の複合体中 に充填 された ボ リ テ ト ラ フ ルォ ロ エチ レ ンが、 焼結体の空隙 に 占 め る 割合は 50.1容積％で あ っ た。

こ の複合体の ス テ ン レ ス鋼 （ SUS304) に対す る乾式摺 動試験 を 500niB/secの摺動速度で摺動さ せる リ ン グ オ ン 6 リ ン グ法で lOkgf/ cnf の端面荷重を負荷 し て行 っ た と こ ろ 、 摩擦係数は 0.15〜 0.22、 また摩耗係数は 3.1 X 10 m in/kn ( kgf / c nf ) であ り 、 極めて優れた摺動特性を有 し て い る こ と が認め られた。 比較例 1 多孔質炭化珪素質焼結体は実施例 1 と 同様で あ る が、 ボ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ ヱチ レ ンを複合化せずに摺動試験 を 行な っ た と こ ろ 、 摩擦係数は 0.5 〜 0.7 、 摩耗係数は 2.

-I

3 X 10 mo/kn ( kgf/ c n ) であ っ た。 実施例 2 多孔質炭化珪素質焼結体の製造方法は実施例 1 と 略同 様であ る が、 特に成形圧を 40 g./cn に変えて焼結体を得 た。 得 ら れた焼結体の密度は 1.78g/ cm³、 開放気孔率は 55 容積％であ り 、 生成形体に対する線収縮率はいずれの方 向 に対 し て も 0· 38± 0.03%の範囲内で、 焼結体の寸法精 度は ± 0.08BB以内であ った。 また、 こ の焼結体の平均曲 げ強度は 720 kgf Z c n と極めて高い も の で あ っ た。 次い で こ の焼結体を外径が 30 B、 内径が 15IB B、 厚 さ が 5mnの リ ン グ状に加工 した後、 加熱溶融 したボ リ ァ セ タ 7

— ル樹脂を舍浸 し て複合体を得た。 こ の複合体中 に充塡 された ボ リ ァ セ タ ー ル樹脂の焼結体の空隙に 占 め る割合 ほ 98容積％で あ っ た。

こ の複合体 を実施例 1 と同様の方法で摺動特性を酒定 し た と こ ろ 、 摩擦係数は 0.18〜 0.25、 摩耗係数は 8.2 X 10"⁴iiD/ki ( kgf/ c nf ) であ り 、 上記の比較例 と 比べ て 約 370倍の優れた摺勖特性を有 してい る こ と が認め られ た。

実施例 3

多孔質炭化珪素質焼結体は実施例 1 と 同様で あ る が、 ボ リ ア ミ ド樹脂、 ボ リ エチ レ ン樹脂、 ポ リ カ ー ボネ ー ト 街脂、 ポ リ プチ レ ン テ レ フ タ レ 一 ト 樹脂お よ びエポ キ シ 澍脂を それぞれ加熱瑢融 して多孔質体に合浸 し て複合体 を得た。

得 られた複合体は いずれも優れた摺勖特性を 有 し て い る こ と が認め られた。

実施例 4

多孔質炭化珪素質焼結体は実施例 1 と 同様で あ る が、 ス チ レ ン ァ ク リ ロ ニ ト リ ル樹脂、 ボ リ フ エ 二 レ ン サ ル フ ア イ ド樹脂、 お よ び シ リ コ ン褂脂をベ ン ゼ ン に溶解 さ せ て多孔質体に合浸 し て複合体を得た。 得 られた複合体は いずれ も 優れた摺動特性 を 有 し て い る こ と が認め られ た。

実施例 5

実施例 1 と 同様の方法であ るが、 炭化珪素粉末 100 重 量部 に 対 し 、 炭化ホ ウ 素粉末 を 1 重量部、 カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク 粉末を 2 重量部配合 した乾燥物を使用 し 、 焼成温 度を 1900 ' C に低め て焼結体を得た。

得 られた焼結体は結晶の平均粒径が約 2.7 a で、 三 次元網 目 構造で結合 し てお り 、 密度は 2.88g/ c m³、 平均 曲げ強度は 52kgf/m nf であっ た。

実施例 6

実施例 1 と 同様で あ るが、 平均粒径が約 2.8 jit m の /8 型炭化珪素に換えて平均粒径が約 38 jtt π で純度が 99.3重 量％以上の α型炭化珪素 と 、 平均粒径が約 0.8 it n> で純 度が 99重量％以上 の ct 型炭化珪素 と の混合粉末を使用 し 、 焼成瘟度 を 2300 C に高めて焼結体 を得た。 得 られ た焼結体の結晶は三次元網目 構造で結合 し てお り 、 密度 は 2.78g/ c m³、 平均曲げ強度は 17.8kgf/m n で あ つ た。

こ れ ら の実施例 5 及び 6 の焼結体を、 固定弁体（13)ま たは移動弁体 （14)の形状に加工 した後、 実施 2 と 同様 に し て ボ リ エ チ レ ン を これらの多孔質体の空隙 に 80〜 85 容積％充塡 し た。 こ の よ う に した固定弁体（13)または移 動弁体 （14)の摺動試験を行な っ た と こ ろ 、 こ の 固定弁体 (13)ま たは移動弁体 （14)は無潤滑でも接めて良好な摺動 特性を有 し て お り 、 耐久性も極めて良好であ る こ と が確 認 された。

実施例 7

実施例 1 と 同様の多孔質炭化珪素焼結体にペ ル フ ル ォ ロ ボ リ エ - テ ル を真空下で合浸 した。 こ の多孔質炭化珪 素焼結体中 に含浸 されたペ ル フ ルォ ロ ボ リ ヱ一 テ ル の開 放気孔中 に 占 め る割合は 30容積％であ つ た。

こ のペル フ ル ォ ロ ポ リ エー テルを合浸 し たセ ラ ミ ク ス質複合体の ス テ ソ レ ス鋼（SUS304)に対す る 乾式摺動試 験を実施例 1 と 同様の方法で行 っ た と こ ろ 、 摩擦係数は 0.05〜 0.10、 また摩耗係数は 2.1 X 10m m /Km ( kgf / c m² ) であ リ 、 極めて優れた摺動特性 を有 し てい る こ と が認め られた。

実施例 8

実施例 7 と 同様で あ るが、 ペ ル フ ル ォ ロ ポ リ エ ー テ ル に代え て メ チ ル フ ヱ ニ ル シ リ コ ー ンを舍浸 した。 こ の多 孔質炭化珪素焼結体中 に含浸された メ チ ル フ エ ニ ル シ リ コ ー ン の開放気孔中 に 占める割合は、 約 30容積％であ つ た。

こ の セ ラ ミ ッ ク ス質複合体の摺動特性を実施 ^ 1 と 同 様の方法で測定 した と こ ろ、 摩擦係数は 0.15〜 0.25、 ま た摩耗係数は 4.7 X 10 an/Km ( kgfX c n ) であ り 、 上記の比較例 1 と 比べて約 490倍の耐摩耗性を 有 し て い る こ と が認め られた。

実施例 9

実施例 7 と 同様であ るが、 フ ルォ ロ エ チ レ ン 、 フ ル ォ 口 エ ス テ ル 、 フ ル オ ル ト リ ア ジ ン 、 フ ル ォ π シ リ コ ー ン 、 メ チ ル シ リ コ ー ン 、 フ ルォ ロ プ ロ ピル メ チ ル シ リ コ ー ン を それぞれ多孔質体に舍浸 した。

前記潤滑剤 を舍浸 した多孔質体はいずれ も優れた摺動 特性を 有 し て い る こ と が認められた。

以下は、 セ ラ ミ ッ ク ス材料 と して炭化珪素以外の材料 を使用 し て各焼結体 を焼成する場合を、 それぞれ説明 す る も の であ る 。

実施例 10 平均粒径が 0. B の α型アル ミ ナ粉末 100重量部 に 対 し ボ リ ビニ ル ア ル コ ー ル 2 重量部、 ボ リ ヱチ レ ン グ リ コ - ル 1 重量部、 ス テ ア リ ン酸 0.5重量部及び水 100重 量部を配合 し て噴霧乾燥 した。

こ の乾燥物を適量採取 し、 金属製押 し型を用 いて し 5t c nf の圧力 で成型 し 、 直径 50nii、 厚さ 20na、 密度 2.3g / c m³ (59 容積％ ) の生成形体を得た。

前記生成形体を ア ル ミ ナ製ルツ ボに装入 し 、 大気圧下 の空気中 で焼結時に液相が 5 重畺％以上生成 し ない温度 域であ る と こ ろ の 1300° C の温度で 1 時間焼成 し た。

得 られた焼結体は結晶の平均粒径が 2.4 μ. m で三次元 網 目 構造で結合 し て お り 、 密度は、 2.3gZ c m³ 、 平均曲 げ強度 は 6.7kgfZ m n であ つ た。

こ の焼結体 を 固定弁体（13)または移動弁体（14)の形状 に形成 し た後 、 平均粒径が 0.28 ;t in のボ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ ェ チ レ ン微粒子を 分散させた懸¾水に真空下 で浸漬 し 、 含浸 さ せた後、 380〜 400° C の温度で焼着 し 、 複合 体を得た。

こ の複合体 に充塡 さ れたボ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ エ チ レ ン の多孔質体の空隙に 占 め る割合は約 82容積％であ っ た。 こ の複合体の ス テ ン レ ス饞 (SUS304)に対する乾式摺勖 試験を 500，i/se c の摺勖速度で摺動させ る リ ン グ オ ン リ ン グ法で 10Kgf/caの缁面荷重を負荷 して行 っ た と こ ろ 、 摩擦係数は 0.18〜 0.23、 また摩耗係数は 3.7 X 10 aa/k α ( kgf/ c n ) であ り 、 極めて優れた摺勖特性を有 し てい る こ と が認め られた。 実施例 10と 同様であ るが、 《型ア ル ミ ナ粉末 に代えて 第 1 表 に示 し たセ ラ ミ ッ ク ス粉末を使用 し 、 焼結時に生 成する 液相の量が 3 〜 5重量％の範囲内 と なる 温度域で 焼結 し て焼結体を得た。

得 られた焼結体は、 いずれも三次元網 目構造を有 し て いた。

得 られた焼結体を実 ¾例 7 と同様に し てボ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ エ チ レ ン を充填 して複合体を得た。 つ い で 、 こ の 複合体の ス テ ン レ ス鑲 (SUS304)の対する 乾式摺動試験 を 実施例 7 と 同様に行 っ た結果は第 1 表に示 した。

これ ら の複合体ほ、 無潤滑状態でも極めて良好な特性 を有 し てお り 、 耐久性 も極めて良好であ る こ と が確認 さ れた。 表 1

焼結 1^ 焼結体の 攆脂充

密 度 曲げ強度 塡 率 摩擦係数 摩 耗 係 数 g/ c nf kgf/mrrf 容積％ mn/kD (kgf/cnf) 実施例 10 2.3 6 . 7 6 2 0.18〜0.28 3 . 7 X 1 0

実施例 11

の 1 1.52 6 ， 3 43 0.18〜0.24 4 . 2 X 1 0 実施例 11

の 2 3.18 8 . 1 45 0.13〜0.24 3 . 2 X 1 0 実旄例 12

平均粒径が の窒化珪素粉末 100重量部に対 し 、 ワ ッ ク ス 2 重量部、 ボ リ エ チ レ ング リ コ ー ル 1 重量部 、 ステア リ ン酸 0.5 重量部及びベ ン ゼ ン 100重量部 を 配合 し 、 ボ ー ル ミ ル中で 5時間混合 した後噴霧乾熳 し た , なお、 前記窒化珪素粉末は、 遊離シ リ コ ン を 21.5重量 %、 酸素を し 7 重量％、 炭素を 1 重畺％ 、 鉄を 0.07重量 % 、 ア ル ミ ニ ウ ム を 0.2 重量％、 マ グ ネ シ ウ ム を 0.03重 量％含有 し ていた。

こ の乾燥物を適量揉取 し、 金属製押 し型を用 いてし 5t Z c nf の圧力で成型 し 、 直径 50a羅、 厚さ 20，a、 密度 1.95 g / c nf (59 容積％ ) の生成形体を得た。

前記生成形体を黒鉑製ルツ ボに装入 し 、 大気圧下の窒 素ガ ス雰囲気中 で 1800 C の温度で 1 時間焼成 した。

得 られた焼結体は結晶が三次元網目構造で結合 し てお り 、 そ の密度は、 2.33g c m³、 平均曲 げ強度は 16.5kg f / m nf であ っ た。

こ の焼結体 を実旄例 10と同様に してポ リ テ ト ラ フ ル ォ ロ 工チ レ ンが多孔質体の空隙に約 6 4 容積％充塡 された 固定弁体（13)または移動弁体（14)に加工 した。 こ の 固定弁体（1 3 )または移動弁体（U )は無涠滑状態で も極め て良好な摺動特性を有 してぉ リ 、 耐久性 も槿め て 良好で あ る こ と が確認 された。

(産業上の利用可能性）

以上詳述 し た通 り 、 本発明に よれば、 固定弁体（1 3 )ま たは移動弁体（ )の少な く と もいずれか一方の摺接面部 分を 、 三次元網 目 構造の開放気孔を有す る 多孔質セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体に よ っ て形成する と と も に、 前記開放気 孔中 に潤滑剤 を充塡 し た こ と に その特镦がぁ リ 、 こ れ に よ り 、 固定弁体（1 3 )と 移動弁体（14 )とが常に摺接 した状 態であ っ て も 、 操作 レ バー に よ る連通 · 遮断操作を常 に 軽 く かつ安定 した状態で行な う こ と ので き る バルブを提 供する こ と が で き る 。

そ し て、 こ の よ う に形成 した当該バル ブに あ っ ては 、 操作 レ バ一 に よ る操作を長期間に亙っ て軽 く 行 な う こ と がで き る だけ で な く 、 固定弁体（13 )と移動弁体 （ )と の 密着摺勖を長期間に亙 っ て維持 し淀体の漏れを生ずる よ う な こ と がない。

勿諭、 以上の こ と は、 水や湯以外の流体、 例 えば油等 の液体、 あ る いは プ ロ バ ンガ ス のよ う な気体等の流体の 通路の連通ま たは遮断を行な う よ う に し た あ ら ゆ る形態 の バ ル ブ に つ い て も 同様であ る。

また 、 各固定弁体（13)または移動弁体（U)の摺接面部 分を上述 した よ う に し て形成 して実旌す る外、 少な く と も 各固定弁体 （13)または移動弁体（14)の全体を上記の よ う に し て形成 し て実 ¾ した場合にも同様な効果を得る こ と がで き る も のであ る 。

Claims

請 求 の 範 囲 流体の通路を形成する 固定弁体 と 、 前記固定弁体 に対 し て接触 した状態で相対移動可能な移動弁体 と を 備えたバル ブにおい て、

前記固定弁体ま たは移動弁体の少な く と も いずれか 一方 の摺接面部分が、 三次元網目構造の開放気孔を有 する セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体の開放気孔中 に滴滑剤が充 塡 されたセ ラ ミ ッ ク ス質複合体に よ っ て構成 されて な る こ と を特镦 と す る セ ラ ミ ツ ク ス質複合体か ら な る 弁 体を備えたパルプ。

前記セ ラ ミ ッ ク ス質焼結体は、 A ₂0 S i 0 Z r O_z 、 S i C 、 T i C 、 T a C 、 B^C 、 W C 、 C r, C_1¾ S i_sN B N、 T i N、 A N . T i B , C r B₂あ る いは こ れ らの化合物か ら選択 され る いずれ か 1 種 また は 2 種以上を主 と して含有する特許請求の 範囲第 1 項 に記載のセ ラ ミ ッ ク ス質複合体か ら な る 弁 体を備えたバルブ。

前記潤滑剤はボ リ ァセ タ ール構脂、 ボ リ ア ミ ド樹 脂、 ボ リ エ チ レ ン樹脂、 ポ リ カー ボネ ー ト 樹脂、 ボ リ プチ レ ンテ レ フ タ レ 一 ト 樹脂、 ス チ レ ンァ ク リ α ニ ト リ ル樹脂、 ボ リ プ ロ ピ レ ン樹脂、 ボ リ ウ レ タ ン 横脂 、 ボ リ フ エ 二 レ ン サ ル フ ァ イ ド樹脂、 エ ポ キ シ樹脂、 シ リ コ ン樹脂お よ び フ ッ 素楫脂から選択 される いずれか 1 種 または 2 種以上の混合物から なる横脂であ る特許 請求の範囲第 1 項 に記載のセ ラ ミ ッ ク ス質複合体か ら な る 弁体を備えたバル ブ。

前記潤滑剤は 、 フ ルォ ロ エチ レ ン 、 フ ル ォ 口 エ ス テ ル 、 フ ル ォ ロ ト リ ア ジ ン 、 ペル フ ル ォ ロ ボ リ エ ー テ ル 、 フ ル ォ ロ シ リ コ ー ン 、 これ ら の誘導体あ る いは こ れ ら の重合体.か ら選択される 1 種または 2 種以上の混 合物か ら な る フ ッ 素系オ イ ル であ る特許請求の範囲第 1 項 に記載の セ ラ ミ ッ ク ス質 ^合体か ら なる弁体を備 えたバル ブ。

前記潤滑剤は 、 メ チル シ リ コ ー ン 、 メ チ ル フ エ 二 ル シ リ コ ー ン 、 こ れ ら の誘導体あ る い は こ れ ら の重合 体か ら選択 され る 1 種または 2種以上の混合物か ら な る シ リ コ ー ン系 オ イ ル であ る特許請求の範囲第 1 項に 記載のセ ラ ミ ツ ク ス質複合体から なる 弁体を備えたバ レ ブ 。