JPS6018622B2 - 炭素質摺動材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐荷重性，耐摩耗性にすぐれた炭素費超動村
に関する。

炭素質摺動材の一般的製造法はつぎのとおりである。

コークス、黒鉛、カーボンブラック等の炭素質原料粉末
にタール、ピッチ等の有機質結合材を加えて、結合材の
溶融温度以上で程合する。この操合物をそのまま押出成
形するか、冷却後粉砕して、加圧成形し、これを非酸化
性雰囲気中で約８００〜１．２００ｏｏの温度で焼成す
る。必要に応じて、この焼成品を２．０００〜３．００
０℃で処理し、黒鉛化することも行なわれている。また
、焼成品や黒鉛化品に、タール、ピッチを含浸すること
も行なわれている。さらに、炭素質摺敷材の強度を向上
させたり、気密性向上、不鯵透化のためにタール、ピッ
チの含浸、各種樹脂類の含浸が行なわれる。このように
して得られた炭素質摺動材は、潤滑性が良い、摩擦係数
が小さい、焼きつかない、耐薬品性が良いなどの特長を
生かして、各種用途たとえば鯛封用部品、軸受、パッキ
ン、送風機用ブレード、真空ポンプブレードなど多方面
に利用されている。しかし、最近では使用条件が益々苛
酷になり、前述のような従来法による炭素質摺動材では
耐荷重性，耐熱性、耐摩耗性などが不十分で使用できな
い分野が出現した。たとえば高温・高圧下におけるオー
ト・クレープ用縄梓機の軸封村、高温・高圧流体輸送ポ
ンプ用シール材、高信頼性の要求される原子力機器用軸
封材、高速べーンポンプ用べーン材などである。

本発明は、従来炭素摺動材では使用に耐えない前記用途
に使用することができる高質館炭素費摺動材を得ること
を目的とするものである。

本発明は、希±額元素の化合物及び／又は希土類元素の
鉱物を含む無機質充填剤を添加してなる炭素質摺動材に
関する。従来技術は、摺動材の特性として低摩擦係数、
摩擦係数の安定性の観点から評価されていたが本発明に
おいては耐荷重性、耐熱性、耐摩耗性、摺動村の面粗さ
など実際面からの特性評価を行なし、、その効果を確認
した。

本発明、前述の通り耐荷重性、耐熱性、耐摩耗性の向上
を行なうために、以下に述べる無機質充填剤をカーボン
質沼動材に添加することにより、所期の目的を達するこ
とができる。

本発明の無機質充填剤とは希土類元素の沸化物、桂酸塩
、リン酸塩を主成分とする希士類元素の化合物及び／又
は希士類元素の鉱物を必ず含むものでありこれ等を添加
することにより、従来よりすぐれた耐荷重性、耐熱性、
耐摩耗性の向上を行なうことができる。希士類元素はそ
の性質が類似しているため純粋分離が困難であるのでこ
こでいう希士類元素は、セリウムを主成分とし、その他
に、ランタン、イットリウム、プラセオジウム、ネオジ
ウム、ガドリニウムなどの希土類元素の単体及びそれら
の混合物を含む。使用材料の一例として、純度９５％以
上のフッ化セリウム、種々の純度のアークカーボンや鉄
鋼添加物グレードのフッ化セリウム、セル石、褐れん石
、／メラノセラィト、カリオセライト、モザンドライト
、ジヨンストラツ／ｆイト、リンコラィト、モナザィト
など、希士類元素の鍵化物、桂酸塩、リン酸塩鉱物があ
る。本発明において特公昭５２−３２６４１や侍関昭４
９−４４０１３に示されるような従来用いられている固
体潤滑剤としての無機質充填剤たとえば二硫化モリブデ
ン、二硫化タングステン、タルク、セリサイト、フッ化
黒鉛などの併用はもちろん可能である、無機質充填剤は
、通常行なわれている炭素質酒動材の製造の際に予め黒
鉛、コ−クス、カーボンブラックなどの炭素質原料粉末
と所定量混合しタール、ピッチなどの有機質結合材と共
に１００〜３００午０の温度で溶融漁摸し、冷却後粉砕
、成形及び焼成されて炭素質摺動材とされる。

無機質充填剤の添加量は炭素質原料粉末と有機質結合材
の全量に対し灰分として好ましくは２〜２０重量％であ
るがより好ましくは３０〜１の重量％である。

少なすぎると添加の効果がなく、多すぎると、耐摩耗性
が悪化する。粒度は１５０ミクロン〜サプミクロンが適
当である。以下実施例により本発明を説明する。

実施例 １ カーボンラックを黒鉛化した人造黒鉛４母重量％、ピッ
チｌａ重量％「 タール重量％の割合で配合し、この配
合物の全量に対しモザンドライトの粉砕物５重量％を添
加し、２０ぴ０で４時間加熱濃摸した。

縞操物を冷却後１００メッシュ以下に粉砕し、これを圧
力１．５００ｋ３／めで加圧成形した。この成形体を黒
鉛粉中に埋め、酸化されないようにして、焼成窒中で焼
成した。焼成最高温度は９００℃とした。実施例 ２ カーボンブラックを黒鉛化した人造黒鉛６の重量％、ピ
ッチ２５重量％、タール１５重量％の割合で配合し、下
記の組成をもつ無機質充填剤を前記配合物の全量に対し
５重量％添加し、２００午０で４時間渡控した。

ジョンストラツパイト ５の重量％モザ
ンドライト ５の重量％以下、実
施例１と同様に成形、焼成を行なった。

実施例 ３ スート系カーボン粉末３の重量％、ピッチコークス系人
造黒鉛３の重量％、ピッチ２の重量％、タール２の重量
％の割合で配合し、下記の組成をもつ無機質充填剤を前
記配合物の全量に対し８重量％添加して、溶融鶴捜した
。

フッ化セリウム（純度７５％） ５の重量％ホタ
ル石 ２０重量％焼成バー
ミキュラィト ３の重量％以下実施例１と
同様に成形および焼成を行なった。

実施例 ４ 実施例３で得た焼成品を真空釜に入れ２５０ｑ０１側Ｈ
ｇで２時間脱気後、溶融ピッチを注入し、１０気圧で５
時間加圧した。

熱時に釜からとり出し、付着したピッチをかき落し、冷
却した。ピッチ含浸した焼成品を再度焼成釜で焼成した
。ピッチ含浸焼成品にフラン樹脂を真空含浸後加圧して
、樹脂を十分舎浸させたのち、含浸槽からとり出し、表
面樹脂を溶剤でふきとつたのち、乾燥器中で樹脂が発泡
しないように徐々に昇温し、最高温度１８００℃で硬化
した。比較例 実施例２において、無機質充填剤としてロウ石５重量％
を用い、同様に焼成品を得た。

実施例４に示すように、ピッチ含浸、フラン樹脂含浸を
行なって、不鯵透性炭素質摺動材を得た。本発明になる
炭素質摺動材と従来品の炭素質摺動材の特性比較を以下
に述べる。

実施例４及び比較例で製造した炭素質摺動材を直径１０
仇舷（ぐ）メカニカルシールに組み立てた。

相手材は、タングステンカーバイトとコバルトからなる
超硬である。回転数：２０山回転（ｒｐｍ）、面圧：２
０ｋ９／仇、シーラント：エチレングリコール、試験時
間：１０ｑ時間、試験温度６０午○の条件で、メカニカ
ルシール試験を行なった。試験結果を第１表に示す。第
１表 また、この試験における、摺動材及び相手村の表面粗さ
測定結果の１例を第１図に示す。

なお第１図において１は本発明品のメカシール試験後の
表面組さ、２は本発明品メカシール相手材の試験後の表
面組さ、３は比較例メカシール試験後の表面粗さ、４は
比較例メカシール相手材の試験後の表面粗さである。こ
れらの結果から、本発明の目的である高荷重下における
耐摩耗性が従来品に比べ著しく改善できたことが理解で
きよう。実施例３および比較例において、ピッチ含浸、
焼成処理によって得た炭素質摺動材を用いた松原式摩擦
摩耗試験機によりＰＶ限界を測定した。

摺敷材寸法直径２仇蚊（０）×２５．６側Ｗ）（摺動面
積２の）、相手材ＦＣ−２５（ねずみ鋳鉄品４種）周速
１．００の回転（ｒｐｍ）、雰囲気、大気中、荷重を２
．５ｋ９／均ステップ、１０分保持の条件下で、試験を
行ないＰＶ限界を測定した。その結果を第２図に示す。
なお第２図において５は本発明品のＰＶ限界測定結果、
６は比較例のＰＶ限界測定結果、７は比較例において、
ロウ石を除いたもののＰＶ限界測定結果である。本発明
による摺動材のＰＶ限界は２７（ｋ９／地・ｍ／ｓｅｃ
）比較例は１７（ｋ９／塊・机／ｓｅｃ）、比較例にお
いてロウ石を除いたものは１３（ｋ９／仇・肌／ｓｅｃ
）であった。

第２図に示すように本発明による摺動材の摩擦係数は、
一般の炭素摺動材に比べ、必ずしも低くはないが、耐荷
重性はすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明と従来品の炭素質摺敷村を用いたメカ
シール試験における試験体及び相手材槽動面の面粗さ測
定結果の１例を示す図、第２図は本発明と従来品を用い
松原式摩擦摩耗試験によるＰＶ限界測定結果を示すグラ
フである。 ５ 符号の説明、１・・・本発明品のメカシール試験後
の表面粗さ、２・・・本発明品メカシール相手材の試験
後の表面粗さ、３・・・比較例メカシール試験後の表面
粗さ、４・・・比較例メカシール相手材の試験後の表面
粗さ、５・・・本発明品のＰＶ限界測定結果、０６・・
・比較例のＰＶ限界測定結果、７・・・比較例において
、ロウ石を除いたもののＰＶ測定結果。 第ｌ図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 希土類元素の化合物及び／又は希土類元素の鉱物を
   含む無機元充填剤を添加してなる炭素質摺動材。