JP2836866B2 - セラミックス―ＳｉＣ―二硫化モリブデン系複合材料およびその摺動部品 - Google Patents
セラミックス―ＳｉＣ―二硫化モリブデン系複合材料およびその摺動部品Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強度、硬度、破壊靭性、摺動特性及び耐摩
耗性に優れるセラミックス−SiC−二硫化モリブデン（M
oS2）系複合材料に関する。
耗性に優れるセラミックス−SiC−二硫化モリブデン（M
oS2）系複合材料に関する。
セラミックスは、優れた耐熱性、耐食性をもち、高硬
度、高強度であるため、スラリー輸送パイプ内張り、鋳
物砂撹拌羽根等、耐摩耗材料として広く利用されてい
る。しかしながら、メカニカルシール、ころがり軸受の
ボール、リテーナー、磁気ヘッド、スライダー等の精密
摺動材料として利用する場合、例えば摩擦係数が大き
い、摩耗しやすい等、その摺動特性が低いため広く実用
化には至っていない。
度、高強度であるため、スラリー輸送パイプ内張り、鋳
物砂撹拌羽根等、耐摩耗材料として広く利用されてい
る。しかしながら、メカニカルシール、ころがり軸受の
ボール、リテーナー、磁気ヘッド、スライダー等の精密
摺動材料として利用する場合、例えば摩擦係数が大き
い、摩耗しやすい等、その摺動特性が低いため広く実用
化には至っていない。
これを解決する手段として、特昭61−281086号公報に
「セラミックス多孔体にフッ素オイルを含浸する方
法」、特開昭61−251586号公報に「セラミックス多孔体
に樹脂を含浸する方法」が開示されているが、いずれも
セラミックス−有機物複合系で、セラミックスの優れた
耐熱性を発現できない。また、セラミックス多孔体に有
機物を含浸しただけなので、強度、硬度、破壊靭性が不
十分である。
「セラミックス多孔体にフッ素オイルを含浸する方
法」、特開昭61−251586号公報に「セラミックス多孔体
に樹脂を含浸する方法」が開示されているが、いずれも
セラミックス−有機物複合系で、セラミックスの優れた
耐熱性を発現できない。また、セラミックス多孔体に有
機物を含浸しただけなので、強度、硬度、破壊靭性が不
十分である。
また、特開昭61−51614号公報に「ZrO2とカーボンと
の混合物を焼結する方法」が開示されているが、フェノ
ールレジンを炭素源としているため、摺動特性改善効果
は低く、また高温、真空下等、使用環境条件が制限され
るという問題点を有する。
の混合物を焼結する方法」が開示されているが、フェノ
ールレジンを炭素源としているため、摺動特性改善効果
は低く、また高温、真空下等、使用環境条件が制限され
るという問題点を有する。
一方、現在、表面に磁性層を塗布したり、薄膜形成し
た磁性層を有するフレキシブルディスクやハードデスク
または磁気テープを用いて記録再生を行なうため、種々
の磁気媒体装置が市販され、さらに高密度化に向けて開
発が進められている。これら記録再生装置は、磁気媒体
と常時または一時的に相対に接触する摺動部品が数多く
使用されている。この種の摺動部品は耐久性に優れ、か
つ相対的に接触する記録媒体を損傷させないことが必要
である。特に高速、高密度化の傾向のため、媒体との摺
動部品にはより厳しい制約が課せられ従来のセラミック
スに替わる材料が強く要望されている。
た磁性層を有するフレキシブルディスクやハードデスク
または磁気テープを用いて記録再生を行なうため、種々
の磁気媒体装置が市販され、さらに高密度化に向けて開
発が進められている。これら記録再生装置は、磁気媒体
と常時または一時的に相対に接触する摺動部品が数多く
使用されている。この種の摺動部品は耐久性に優れ、か
つ相対的に接触する記録媒体を損傷させないことが必要
である。特に高速、高密度化の傾向のため、媒体との摺
動部品にはより厳しい制約が課せられ従来のセラミック
スに替わる材料が強く要望されている。
上記事情に鑑み、本発明の目的は強度、硬度、破壊靭
性、摺動特性及び耐摩耗性に優れるセラミックス複合材
料を提供することにある。
性、摺動特性及び耐摩耗性に優れるセラミックス複合材
料を提供することにある。
上記目的を達成するために本研究者等は鋭意研究の結
果、セラミックス−SiC−二硫化モリブデン系複合材料
が優れた効果を奏することを見出し本発明を成すに至っ
た。
果、セラミックス−SiC−二硫化モリブデン系複合材料
が優れた効果を奏することを見出し本発明を成すに至っ
た。
即ち本発明は、金属酸化物及び／または複酸化物で構
成されるセラミックス45.0〜94.5wt％、SiCウイスカー
及びSiC粒の含量5.0〜50wt％、及び二硫化モリブデン0.
5〜25.0wt％からなることを特徴とするセラミックス−S
iC−二硫化モリブデン系複合材料を提供する。更に本発
明は、上記複合材料を用いた摺動部品を提供する。
成されるセラミックス45.0〜94.5wt％、SiCウイスカー
及びSiC粒の含量5.0〜50wt％、及び二硫化モリブデン0.
5〜25.0wt％からなることを特徴とするセラミックス−S
iC−二硫化モリブデン系複合材料を提供する。更に本発
明は、上記複合材料を用いた摺動部品を提供する。
本発明で使用するセラミックスの金属種としては特に
制限されないが、II、III、IV、Ｖ、VI、VIIおよびVIII
属金属、または希土類金属が好ましく、例えばAl、Mg、
Ca、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Ｙが挙げら
れる。これらの金属の１種以上の金属酸化物および／ま
たは複酸化物がセラミックスに用いられる。これらの具
体例としては、Al2O3、MgO、ZyO2、TiO2、Fe2O、FeO3、
CoC、Co2C3、NiO、MnO、CaO、Cr2O3、MoO3、BaO、Y
2O3、BaTiO3、CaZrO3、CaTiO3、MgAl2O4、MgFeO4等が挙
げられる。これら金属酸化物セラミックス原料粉末はい
かなる製法のものでも良いが、本発明の効果を損なわな
い為に、純度90％以上、粒径５μ以下のものが好まし
い。
制限されないが、II、III、IV、Ｖ、VI、VIIおよびVIII
属金属、または希土類金属が好ましく、例えばAl、Mg、
Ca、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Ｙが挙げら
れる。これらの金属の１種以上の金属酸化物および／ま
たは複酸化物がセラミックスに用いられる。これらの具
体例としては、Al2O3、MgO、ZyO2、TiO2、Fe2O、FeO3、
CoC、Co2C3、NiO、MnO、CaO、Cr2O3、MoO3、BaO、Y
2O3、BaTiO3、CaZrO3、CaTiO3、MgAl2O4、MgFeO4等が挙
げられる。これら金属酸化物セラミックス原料粉末はい
かなる製法のものでも良いが、本発明の効果を損なわな
い為に、純度90％以上、粒径５μ以下のものが好まし
い。
本発明で使用するSiCウイスカー及び又はSiC粒は本発
明の効果を損なわないため純度90％以上が望ましい。又
複合による破壊靭性向上効果のため、ウイスカーの場合
は直径５μｍ以下でアスペクト比３以上、粒の場合は平
均粒径１μｍ以下のものが望ましい。
明の効果を損なわないため純度90％以上が望ましい。又
複合による破壊靭性向上効果のため、ウイスカーの場合
は直径５μｍ以下でアスペクト比３以上、粒の場合は平
均粒径１μｍ以下のものが望ましい。
又本発明で使用する二硫化モリブデンは天然品若しく
は合成品の何れのものでもよく、通常粉体で用いる。
尚、本発明の効果を損なわせないため純度は90％以上、
粒径は金属酸化物セラミックス粉末との分散性から５μ
以下のものが好ましい。
は合成品の何れのものでもよく、通常粉体で用いる。
尚、本発明の効果を損なわせないため純度は90％以上、
粒径は金属酸化物セラミックス粉末との分散性から５μ
以下のものが好ましい。
本発明の複合材料の組成に於いて、上記セラミックス
の使用量は45.0〜94.5wt％、好ましくは50〜86.5wt％で
ある。上記SiCウイスカー及び／又はSiC粒の使用量は、
含量で5.0〜50.0wt％、好ましくは7.5〜47.5wt％であ
る。また上記二硫化モリブデンの使用量は0.5〜25.0wt
％、好ましくは１〜20wt％である。上記セラミックスが
45.0wt％未満で且つ上記二硫化モリブデンが25.0wt％よ
り多いと、セラミックス本来の強度及び硬度特性を維持
することは困難である。また上記セラミックスが94.5wt
％より多く且つ上記モリブデンが0.5wt％未満だと、摺
動性に改善が見られず好ましくない。又、SiCウイスカ
ー及びSiC粒の含量が5.0wt％より少ないと破壊靭性の向
上が認められなく、50wt％より多いと、焼成後の低密
度、低強度となり本発明の特徴をそこなう。
の使用量は45.0〜94.5wt％、好ましくは50〜86.5wt％で
ある。上記SiCウイスカー及び／又はSiC粒の使用量は、
含量で5.0〜50.0wt％、好ましくは7.5〜47.5wt％であ
る。また上記二硫化モリブデンの使用量は0.5〜25.0wt
％、好ましくは１〜20wt％である。上記セラミックスが
45.0wt％未満で且つ上記二硫化モリブデンが25.0wt％よ
り多いと、セラミックス本来の強度及び硬度特性を維持
することは困難である。また上記セラミックスが94.5wt
％より多く且つ上記モリブデンが0.5wt％未満だと、摺
動性に改善が見られず好ましくない。又、SiCウイスカ
ー及びSiC粒の含量が5.0wt％より少ないと破壊靭性の向
上が認められなく、50wt％より多いと、焼成後の低密
度、低強度となり本発明の特徴をそこなう。
本発明の複合材料の調製に於いて、上記セラミック
ス、SiCウイスカー及び／又はSiC粒、及び二硫化モリブ
デンは乾式及び／または湿式で混合された後、場合に依
っては、噴霧乾燥後で造粒し、金形プレス、鋳込み成
形、射出成形等で成形する。焼成は、真空下、若しくは
Ar等の不活性雰囲気下、1300〜1600℃の範囲で焼結する
のが好ましい。焼結温度が1300℃未満だと焼結が進行せ
ず緻密な焼結体が得られない。また1600℃を超えると二
硫化モリブデンの分解が起こり、組織が多孔質となり好
ましくない。また、更に高密度化させるために、ホット
プレス、HIP等の加圧焼成法を適用してもよい。また、
添加剤としてSiC以外の非酸化物セラミックス等を10wt
％以下で加えても良い。
ス、SiCウイスカー及び／又はSiC粒、及び二硫化モリブ
デンは乾式及び／または湿式で混合された後、場合に依
っては、噴霧乾燥後で造粒し、金形プレス、鋳込み成
形、射出成形等で成形する。焼成は、真空下、若しくは
Ar等の不活性雰囲気下、1300〜1600℃の範囲で焼結する
のが好ましい。焼結温度が1300℃未満だと焼結が進行せ
ず緻密な焼結体が得られない。また1600℃を超えると二
硫化モリブデンの分解が起こり、組織が多孔質となり好
ましくない。また、更に高密度化させるために、ホット
プレス、HIP等の加圧焼成法を適用してもよい。また、
添加剤としてSiC以外の非酸化物セラミックス等を10wt
％以下で加えても良い。
本発明により得られる複合材料は摺動特性が優れ、か
つ耐摩耗性にも優れ、摺動部品として極めて好適であ
る。摺動部品は機械要素がその可動する部分を有し、一
時的または常時接触し、かつ相対的に摺動する部分に於
いて少なくとも、その摺動面が本発明のセラミックス−
SiC−MoS2系複合材料より構成されていることを要す
る。摺動部品の具体例としては軸受けリテーナー、メカ
ニカルシール、石炭スラリーの流量バルブ、線引きダイ
ス等が挙げられる。
つ耐摩耗性にも優れ、摺動部品として極めて好適であ
る。摺動部品は機械要素がその可動する部分を有し、一
時的または常時接触し、かつ相対的に摺動する部分に於
いて少なくとも、その摺動面が本発明のセラミックス−
SiC−MoS2系複合材料より構成されていることを要す
る。摺動部品の具体例としては軸受けリテーナー、メカ
ニカルシール、石炭スラリーの流量バルブ、線引きダイ
ス等が挙げられる。
このような本発明の方法により得られるセラミックス
−SiC−二硫化モリブデン系複合材料は二硫化モリブデ
ンが均一に分散しており、緻密さも充分で、従来のセラ
ミックス系複合材料に較べ、強度、硬度、耐熱性、破壊
靭性、耐摩耗性、摺動特性等に格段に優れる。
−SiC−二硫化モリブデン系複合材料は二硫化モリブデ
ンが均一に分散しており、緻密さも充分で、従来のセラ
ミックス系複合材料に較べ、強度、硬度、耐熱性、破壊
靭性、耐摩耗性、摺動特性等に格段に優れる。
〔実施例〕 以下、本発明を実施例によって更に詳しく説明する
が、本発明はこれら実施例により限定されるものではな
い。
が、本発明はこれら実施例により限定されるものではな
い。
実施例１〜16及び比較例１〜５ 第１表に示すセラミックス粉末、SiCウイスカー及び
又はSiC粒、及び二硫化モリブデン粉末を所定の量比で
湿式混合し、噴霧乾燥した後、1000kgf/cm2の条件下で
一軸成形し、表に示す条件下で焼成して、各複合材料を
得た。得られた各複合材料の曲げ強度、硬度、破壊靭性
値、摩耗係数、摩耗量を測定した。これらの結果を第１
表に併記する。強度はJIS R1601、３点曲げ試験によ
り、硬度はビッカース硬度計により10kgの荷重下で、破
壊靭性値はIF法により求めた。摩擦係数、摩耗量は相手
材に、SUJ−２を選び、1kgの荷重下、ピンオンディスク
法により300rpmの回転数で測定したものである。
又はSiC粒、及び二硫化モリブデン粉末を所定の量比で
湿式混合し、噴霧乾燥した後、1000kgf/cm2の条件下で
一軸成形し、表に示す条件下で焼成して、各複合材料を
得た。得られた各複合材料の曲げ強度、硬度、破壊靭性
値、摩耗係数、摩耗量を測定した。これらの結果を第１
表に併記する。強度はJIS R1601、３点曲げ試験によ
り、硬度はビッカース硬度計により10kgの荷重下で、破
壊靭性値はIF法により求めた。摩擦係数、摩耗量は相手
材に、SUJ−２を選び、1kgの荷重下、ピンオンディスク
法により300rpmの回転数で測定したものである。
１）： 平均直径0.5μｍ、アスペクト比10、純度98以
上。
上。
２）： α型、平均粒径0.1μｍ、純度98以上。
３）： 平均粒径１μｍ、純度98以上。
実施例１を転がり軸受けリテーナーに精密加工し、使
用したところ、無潤滑で長時間の耐久性を示した。
用したところ、無潤滑で長時間の耐久性を示した。
実施例２をメカニカルシールに適用したところ、従来
材料に較べ、シール性も良好で長時間の耐久性を示し
た。
材料に較べ、シール性も良好で長時間の耐久性を示し
た。
実施例７を石炭スラリーの流量バルブとして使用した
ところ、スラリーのカットオフがスムーズに行え、摺動
特性が良好で、耐摩耗性も良好であった。
ところ、スラリーのカットオフがスムーズに行え、摺動
特性が良好で、耐摩耗性も良好であった。
実施例８を鋼線の線引きダイスに適用したところ、鋼
線の焼き付きもなく、長時間の耐久性を示した。
線の焼き付きもなく、長時間の耐久性を示した。
実施例11を精密加工し、磁気ヘッド基材として使用し
たところ、相手メディアを傷つけることなく、耐久性も
良好であった。
たところ、相手メディアを傷つけることなく、耐久性も
良好であった。
実施例16を撚糸リングとして使用したところ、従来セ
ラミックスに較べ、低摩耗性、高耐久性を示した。
ラミックスに較べ、低摩耗性、高耐久性を示した。
Claims (2)
- 【請求項１】金属酸化物及び／または複酸化物で構成さ
れるセラミックス45.0〜94.5wt％、SiCウイスカー及びS
iC粒の合量5.0〜50wt％、及び二硫化モリブデン0.5〜2
5.0wt％からなることを特徴とするセラミックス−SiC−
二硫化モリブデン系複合材料。 - 【請求項２】機械要素が可動する部分を有し、該可動部
と一時的または常時接触しかつ相対的に摺動する部分に
於いて、少なくともその摺動面が請求項１記載のセラミ
ックス−SiC−二硫化モリブデン系複合材料より構成さ
れていることを特徴とする摺動部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277563A JP2836866B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | セラミックス―ＳｉＣ―二硫化モリブデン系複合材料およびその摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277563A JP2836866B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | セラミックス―ＳｉＣ―二硫化モリブデン系複合材料およびその摺動部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03141167A JPH03141167A (ja) | 1991-06-17 |
| JP2836866B2 true JP2836866B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17585255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277563A Expired - Fee Related JP2836866B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | セラミックス―ＳｉＣ―二硫化モリブデン系複合材料およびその摺動部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836866B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113307611A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-27 | 中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队 | 一种采用煤泥制备SiC晶须的方法 |
| CN118108492B (zh) * | 2024-03-01 | 2024-09-13 | 广东伯林陶瓷实业有限公司 | 抗磨损陶瓷的生产方法 |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1277563A patent/JP2836866B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03141167A (ja) | 1991-06-17 |
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