特許 6641100 摺動部材およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6641100

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】摺動部材およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/16 20060101AFI20200127BHJP

   C01B 32/205 20170101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/16

   C01B32/205

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-90280(P2015-90280)

(22)【出願日】2015年4月27日

(65)【公開番号】特開2016-205567(P2016-205567A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年3月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222842

【氏名又は名称】東洋炭素株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098305

【弁理士】

【氏名又は名称】福島 祥人

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】秋山 素章

(72)【発明者】

【氏名】荻田 泰久

(72)【発明者】

【氏名】脊戸土井 淳

(72)【発明者】

【氏名】藤村 拓司

【審査官】 日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０４８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−５１７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９９９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１０２３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−９６３１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３３／１６，３３／０２

Ｃ０１Ｂ ３２／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人造黒鉛のみを含む骨材と、添加剤としてのカオリンと、バインダとを含み、
前記骨材および前記添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９２．５〜９５重量部を含む、摺動部材。

【請求項2】

前記骨材および前記添加剤の総量１００重量部に対して、カオリン２〜２０重量部を含む、請求項１記載の摺動部材。

【請求項3】

前記骨材、前記添加剤および前記バインダの総重量に対して２〜１０重量％の灰分を含む、請求項１または２記載の摺動部材。

【請求項4】

前記骨材、前記添加剤および前記バインダの総重量に対して３〜７重量％の灰分を含む、請求項３記載の摺動部材。

【請求項5】

人造黒鉛のみを含む骨材と添加剤としてのカオリンとを混合することにより混合粉末を調製する工程と、
調製された混合粉末とバインダとを混練することにより混合基材を作製する工程と、
前記混合基材を粉砕する工程と、
粉砕された混合基材を成形する工程と、
成形された混合基材を焼成する工程とを含み、
前記骨材および前記添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９２．５〜９５重量部を含む、摺動部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭素材料を用いた摺動部材およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工業用ポンプ等のメカニカルシール、軸受け等の水中用途の機械用摺動部材は、例えば特許文献１に記載された炭素材料を使用して形成される。特許文献１には、天然黒鉛である土状黒鉛を用いた摺動用炭素材およびその製造方法が提案されている。

【0003】

一方、真空ポンプのベーン、コンプレッサのパッキン等の大気中用途の機械用摺動部材は、例えば特許文献２〜４に記載された炭素材料を使用して形成される。特許文献２には、コークス系人造黒鉛、油煙系人造黒鉛、タルクおよび天然黒鉛を用いた炭素質摺動材の製造方法が提案されている。また、特許文献３，４には、コークス系人造黒鉛、油煙系人造黒鉛およびタルクを用いた炭素質摺動材の製造方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１８０７９０号公報

【特許文献2】特開平６−１４５６７９号公報

【特許文献3】特開平７−１１２８２号公報

【特許文献4】特開２０００−７２５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

天然黒鉛を用いた摺動部材は土状黒鉛の灰分を比較的多く含む。そのため、灰分の作用により被摺動部材に対する摺動部材の摺動性能が良好となる。しかしながら、天然黒鉛を用いた摺動部材では、灰分の含有量にばらつきが生じやすい。また、天然黒鉛が採取される鉱脈または山が異なると、灰分の成分が異なる可能性がある。その結果、摺動部材の摺動性能にばらつきが生じやすい。

【0006】

人造黒鉛およびタルクを用いた炭素質摺動材では、灰分が比較的少ないため、一定の摺動性能が得られると考えられる。しかしながら、本発明者が行った試験の結果によると、人造黒鉛およびタルクを用いた炭素質摺動材では、液体中で高い耐摩耗性が得られないことが分かった。

【0007】

本発明の目的は、摺動性能の均一性が確保されるとともに液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上された摺動部材およびその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る摺動部材は、人造黒鉛のみを含む骨材と、添加剤としてのカオリンと、バインダとを含み、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９２．５〜９５重量部を含むものである。

【0009】

その摺動部材は、骨材として人造黒鉛を含むので、灰分の含有量が比較的少ない。そのため、灰分の含有量および成分のばらつきが小さい。それにより、摺動性能の均一性が確保される。また、骨材にカオリンが添加されることにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上される。

【0010】

摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９２．５〜９５重量部を含むので、摺動性能の均一性が十分に確保される。

【0011】

摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、カオリン２〜２０重量部を含んでもよい。この場合、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がより向上される。摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、カオリン２．５〜１０重量部を含んでもよい。この場合、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がさらに向上される。

【0012】

摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して２〜１０重量％の灰分を含んでもよい。この場合、摺動性能の均一性が十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜７重量％の灰分を含むことが好ましい。この場合、摺動性能の均一性がより十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜６重量％の灰分を含むことがより好ましい。この場合、摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜５．５重量％の灰分を含むことがさらに好ましい。この場合、摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。

【0013】

本発明に係る摺動部材の製造方法は、人造黒鉛のみを含む骨材と添加剤としてのカオリンとを混合することにより混合粉末を調製する工程と、調製された混合粉末とバインダとを混練することにより混合基材を作製する工程と、混合基材を粉砕する工程と、粉砕された混合基材を成形する工程と、成形された混合基材を焼成する工程とを含み、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９２．５〜９５重量部を含むものである。

【0014】

その製造方法によれば、摺動部材は、骨材として人造黒鉛を含むので、灰分の含有量が比較的少ない。そのため、灰分の含有量および成分のばらつきが小さい。それにより、摺動性能の均一性が確保される。また、骨材にカオリンが添加されることにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上される。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、摺動性能の均一性が確保されるとともに液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上された摺動部材が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態に係る液体用メカニカルシールの摺動部材を示す斜視図である。

【図2】実施例１〜６および比較例１〜４についての水中での摺動試験の結果を示す図である。

【図3】実施例１〜６および比較例１〜４についての水中での摺動試験の結果を示す図である。

【図4】実施例１〜６および比較例１〜４についての大気中での摺動試験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（１）実施の形態に係る摺動部材およびその製造方法
以下、本発明の実施の形態に係る摺動部材およびその製造方法について説明する。本実施の形態に係る摺動部材は、例えば、液体用メカニカルシールの摺動部材または液体ポンプの軸受けとして用いることができる。また、本実施の形態に係る摺動部材は、例えば、大気中用のコンプレッサのパッキンまたは真空ポンプのベーンとしても用いることができる。

【0018】

以下、本実施の形態に係る摺動部材の製造方法について説明する。骨材として人造黒鉛粉末を用いる。この場合、灰分が１重量％未満で比較的安定した品質を有する人造黒鉛を用いることが好ましい。例えば、２．１０〜２．２６Ｍｇ／ｍ^３の真比重を有する一種または複数種の人造黒鉛粉末を用いる。本実施の形態では、骨材が天然黒鉛を含まない。それにより、灰分の含有量および成分のばらつきによる摺動性能のばらつきが生じない。

【0019】

次に、人造黒鉛粉末に添加剤（研削材）としてカオリンを添加し、これらを混合することにより混合粉末を調製する。カオリンとは、カオリナイト、パイロフィライト等の結晶性粘土鉱物をいう。人造黒鉛粉末に添加剤としてカオリンおよびタルクを添加してもよい。

【0020】

混合粉末の総量１００重量部に対して、人造黒鉛粉末の割合は、例えば８０〜９５重量部である。それにより、摺動性能の均一性が十分に確保される。また、混合粉末の総量１００重量部に対して、人造黒鉛粉末の割合が９０〜９５重量部であることが好ましい。それにより、摺動性能の均一性がより十分に確保される。さらに、混合粉末の総量１００重量部に対して、人造黒鉛粉末の割合が９０〜９３重量部であることがより好ましい。それにより、摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。

【0021】

混合粉末の総量１００重量部に対して、添加剤の割合は、例えば５〜２０重量部である。混合粉末の総量１００重量部に対して、添加剤の割合は、例えば５．５〜１０重量部であることが好ましい。添加剤の割合は、例えば６〜８重量部であることがより好ましい。適切な灰分の含有量が得られる。

【0022】

混合粉末の総量１００重量部に対して、カオリンの割合は、例えば２〜２０重量部である。それにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が十分に向上される。また、混合粉末の総量１００重量部に対して、カオリンの割合が２．５〜１０重量部であることが好ましい。それにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がより向上される。さらに、混合粉末の総量１００重量部に対して、カオリンの割合が２．５〜８重量部であることがより好ましい。それにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がさらに向上される。

【0023】

混合粉末とバインダとを例えば２００〜２２０℃で混練することにより混合基材を得る。バインダとしては、ピッチ、タール、熱硬化性樹脂等を用いることができ、これらのうち複数を混合して用いてもよい。

【0024】

その後、混練により得られた混合基材を粉砕機にて粉砕する。この場合、混合基材全体のうち７０〜８０重量％の混合基材の粒径が例えば６３μｍより小さくなるように、粉砕機の回転数および粉砕時間等の粉砕条件を調整する。

【0025】

その後、粉砕された混合基材を例えば約１２０ＭＰａの圧力で例えばＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing；冷間静水等方加圧）法により成形した後、約１０００℃で焼成することにより炭素基材を作製する。炭素基材により、例えば、コンプレッサのパッキンまたは真空ポンプのベーン等の摺動部材を作製することができる。

【0026】

上記の焼成後の炭素基材に含浸処理を施すことにより炭素基材の気孔（微細な空隙）を封止する。含浸処理のための含浸材料としては、例えばフェノール樹脂またはフラン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。含浸処理では、大気圧から所定圧力に減圧されたチャンバ内で炭素基材を含浸材料に浸漬させる。この状態で、チャンバ内に高圧の窒素またはアルゴン等の不活性ガスを供給する。それにより、炭素基材内の気孔に含浸材料が浸み込む。その後、炭素基材を含浸材料から引き上げた後に加工する。それにより、液体用メカニカルシールの摺動部材（例えば固定環）または液体ポンプの軸受け等の摺動部材を作製することができる。

【0027】

図１は本発明の一実施の形態に係るメカニカルシールの摺動部材の斜視図である。メカニカルシールは、固定環および回転環を含む。固定環は、ケーシング内でケーシングの開口部に固定される。回転環は、ケーシング内で固定環に重なるように設けられる。回転環および固定環に回転軸が挿入される。回転軸は、ケーシングの外部に突出する。回転環は回転軸に固定される。また、回転環は、一または複数のスプリングにより固定環に向かう方向に付勢される。図１の摺動部材１は、メカニカルシールの固定環として用いられる。

【0028】

骨材として人造黒鉛粉末を用いた場合には、骨材として天然黒鉛粉末を用いた場合に比べて、灰分の含有量および成分のばらつきが小さい。本実施の形態に係る摺動部材では、灰分の含有量は２〜１０重量％である。それにより、摺動部材と相手部材（被摺動部材）との間での焼き付きの発生が十分に防止されるとともに摺動性能の均一性が十分に確保される。また、灰分の含有量は３〜７重量％であることが好ましい。それにより、焼き付きの発生がより十分に防止されるとともに摺動性能の均一性がより十分に確保される。さらに、灰分の含有量は３〜６重量％であることがさらに好ましい。それにより、焼き付きの発生がさらに十分に防止されるとともに摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。さらに、灰分の含有量は３．５〜５．０重量％であることがさらに好ましい。それにより、焼き付きの発生がさらに十分に防止されるとともに摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。

【0029】

（２）実施の形態の効果
本実施の形態に係る摺動部材は、骨材として人造黒鉛を含むので、灰分の含有量が比較的少ない。そのため、灰分の含有量または成分のばらつきによる摺動性能のばらつきが抑制される。それにより、摺動性能の均一性が確保される。また、骨材が添加剤としてカオリンを含むので、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上される。

【0030】

（３）実施例および比較例
実施例および比較例では、２種類の人造黒鉛粉末を用いた。以下、２種類の人造黒鉛粉末を人造黒鉛粉末Ａおよび人造黒鉛粉末Ｂと呼ぶ。また、実施例では、添加剤として３種類のカオリンを用いた。以下、３種類のカオリンをカオリンＡ、カオリンＢおよびカオリンＣと呼ぶ。

【0031】

（３−１）実施例１
真比重２．１５の人造黒鉛粉末Ａと真比重２．２４の人造黒鉛粉末Ｂとを混合した。この場合、人造黒鉛粉末Ａの割合を５０重量部とし、人造黒鉛粉末Ｂの割合を４２．５重量部とし、骨材として合計９２．５重量部の黒鉛粉末を調製した。９２．５重量部の黒鉛粉末に添加剤として７．５重量部のカオリンＡを添加し、これらを混合することにより１００重量部の混合粉末を調製した。１００重量部の混合粉末と９５重量部のバインダとを２００〜２２０℃で混練することにより混合基材を得た。その後、得られた混合基材を粉砕機にて粉砕した。この場合、全体の混合基材のうち７０〜８０重量％の混合基材の粒径が６３μｍより小さくなるように、粉砕機の回転数および粉砕時間等の粉砕条件を調整した。

【0032】

その後、ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing；冷間静水等方加圧法）により、粉砕された混合基材を約１２０ＭＰａの圧力で直径約８０ｍｍおよび長さ２００ｍｍの円柱形状に成形した後、約１０００℃で焼成して炭素基材を作製した。

【0033】

（３−２）実施例２
添加剤としてカオリンＡおよびタルクを用い、カオリンＡの割合を５重量部とし、タルクの割合を２．５重量部とした点を除いて、実施例１と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0034】

（３−３）実施例３
カオリンＡの割合を３．７５重量部とし、タルクの割合を３．７５重量部とした点を除いて、実施例２と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0035】

（３−４）実施例４
カオリンＡの割合を２．５重量部とし、タルクの割合を５重量部とした点を除いて、実施例２と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0036】

（３−５）実施例５
人造黒鉛粉末Ａの割合を５０重量部とし、人造黒鉛粉末Ｂの割合を４３重量部とした点、および添加剤としてカオリンＡの代わりに７重量部のカオリンＢを用いた点を除いて、実施例１と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0037】

（３−６）実施例６
添加剤としてカオリンＢの代わりにカオリンＣを用いた点を除いて、実施例５と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0038】

（３−７）比較例１
骨材として人造黒鉛粉末Ａおよび人造黒鉛粉末Ｂの代わりに１００重量部の天然黒鉛粉末を用い、添加剤を用いず、バインダの割合を８０重量部とした点を除いて、実施例１と同様の方法で炭素基材を作製した。天然黒鉛粉末は約１０重量％の灰分を含む。

【0039】

（３−８）比較例２
骨材として人造黒鉛粉末Ａおよび人造黒鉛粉末Ｂの代わりに、天然黒鉛粉末と真比重２．１５の人造黒鉛粉末Ａと含む混合黒鉛粉末を用い、添加剤を用いず、バインダの割合を９４重量部とした点を除いて、実施例１と同様の方法で炭素基材を作製した。天然黒鉛粉末の割合を６０重量部とし、人造黒鉛粉末の割合を４０重量部とした。天然黒鉛粉末は約２０重量％の灰分を含む。

【0040】

（３−９）比較例３
人造黒鉛粉末Ａの割合を５０重量部とし、人造黒鉛粉末Ｂの割合を５０重量部とし、添加剤を用いない点を除いて、実施例１と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0041】

（３−１０）比較例４
添加剤としてカオリンＡの代わりにタルクを用いた点を除いて、実施例２と同様の方法で炭素基材を作製した。

【0042】

表１には、実施例１〜６および比較例１〜４の混合基材の骨材、添加剤およびバインダの割合ならびに炭素基材中の灰分の含有量が示される。

【0043】

【表1】

【0044】

実施例１〜６および比較例４では、骨材が人造黒鉛のみを含むので、炭素基材中の灰分の含有量は３〜６重量％の範囲内であった。一方、比較例１，２では、骨材が天然黒鉛を含むので、炭素基材中の灰分の含有量が６．５以上と多くなっている。これに対して、比較例３では、骨材が人造黒鉛のみを含み、かつ添加剤が添加されていないので、炭素基材中の灰分の含有量が著しく少ない。

【0045】

表２には、実施例１〜６および比較例１〜４の炭素基材の基本特性として、かさ密度、硬さ、曲げ強さ、圧縮強さ、灰分の含有量および灰分ばらつきが示される。ここで、灰分ばらつきとは、同一の方法で作製された複数の炭素基材における灰分の含有量または成分のばらつきである。表２においては、“○”は灰分ばらつきが小さいことを意味し、“×”は灰分ばらつきが大きいことを意味する。

【0046】

【表2】

【0047】

表２に示されるように、実施例１〜６および比較例３，４では、灰分ばらつきが小さい。これに対して、比較例１，２においては、灰分ばらつきが大きい。

【0048】

実施例１〜６および比較例１〜４において、炭素基材のかさ密度、硬さ、曲げ強さおよび圧縮強さに大きな差異はない。

【0049】

（４）摺動試験
（４−１）水中での摺動試験
実施例１〜６および比較例１〜４の炭素基材にフェノール樹脂を用いて含浸処理を行うことにより炭素基材の気孔を封止した。含浸処理後の炭素基材を加工することにより摺動部材としてメカニカルシールの固定環（図１参照）を作製した。

【0050】

表３には、実施例１〜６および比較例１〜４の摺動部材の特性として、かさ密度、硬さ、曲げ強さおよび圧縮強さが示される。

【0051】

【表3】

【0052】

表３に示されるように、実施例１〜６および比較例１〜４において、摺動部材のかさ密度、硬さ、曲げ強さおよび圧縮強さに大きな差異はない。

【0053】

相手部材（被摺動部材）としてメカニカルシールの回転環を用いた。次のようにメカニカルシール試験機を構成した。

【0054】

ケーシングの開口部に重なるように固定環（摺動部材）および回転環（相手部材）を配置し、固定環および回転環に回転軸を挿入した。固定環をケーシングに固定し、回転環を回転軸に固定した。回転環を固定環に向かう方向にスプリングにより付勢した。ケーシング内には流体として水を収容した。固定環の摺動面の外径は４９．５ｍｍであり、内径は４３．５ｍｍである。流体の圧力を２ＭＰａとし、流体の温度を３５℃とした。フラッシング量は０．１８ｍ^３／ｈであった。回転軸を３６００ｒｐｍの回転数および８．７６ｍ／ｓの周速度で回転させた。

【0055】

１００時間の試験後の固定環の摩耗量、回転環の摩耗量および流体漏れ量を測定した。固定環については、試験の前後の固定環の４箇所の高さ（軸方向の厚み）をダイヤルゲージにより測定し、試験の前後の固定環の４箇所の高さの差の平均値を摩耗量として算出した。また、回転環については、表面粗さ計により摺動面の形状を測定し、試験前の回転環の高さと２箇所の最深部の高さとの差の平均値を摩耗量として算出した。流体漏れ量については、ケーシングの外部に突出する回転軸を覆うようにビニール袋を取り付け、ケーシングから漏れ出る流体をビニール袋に捕集し、捕集された流体の体積を測定した。

【0056】

図２および図３は実施例１〜６および比較例１〜４についての水中での摺動試験の結果を示す図である。図２の左の縦軸は摺動部材の（固定環）の摩耗量を表す。図２には、実施例１〜６および比較例１〜４の摺動部材の摩耗量が棒グラフで示される。図３の左の縦軸は相手部材（回転環）の摩耗量を表す。図３には、実施例１〜６および比較例１〜４の摺動部材を用いた場合の相手部材の摩耗量が棒グラフで示される。さらに、図２および図３の右の縦軸は流体漏れ量を表す。図２および図３には、実施例１〜６および比較例１〜４の摺動部材を用いた場合の流体漏れ量が四角印で示される。

【0057】

また、表４に実施例１〜６および比較例１〜４の摺動部材の骨材および添加剤ならびに水中での摺動試験の結果を示す。

【0058】

【表4】

【0059】

図２および表４に示されるように、比較例４の摺動部材の摩耗量が最も大きく、比較例１の摺動部材の摩耗量が最も小さい。実施例１〜６および比較例２，３の摺動部材の摩耗量は比較例４の摺動部材の摩耗量に比べて十分に小さい。特に、実施例１，３，４，６の摺動部材の摩耗量は、比較例１，２の摺動部材と同様に、十分に小さい。実施例３，４の摺動部材の摩耗量は５０μｍ／１００ｈ以下となった。

【0060】

これらの結果から、添加剤がカオリンを含む場合には、添加剤がタルクのみを含む場合に比べて、水中での耐摩耗性が十分に向上することが分かる。

【0061】

また、実施例１，２，４〜６では、流体漏れ量が５０ｍｌ／１００ｈ以下となった。

【0062】

実施例２，６では、相手部材の摩耗量が５μｍ／１００ｈ以下となった。図３および表４に示されるように、実施例１〜６において、相手部材（回転環）の摩耗量は、摺動部材(固定環）の添加剤の含有量および種類により異なる。それにより、摺動部材の添加剤の含有量および種類を選択することにより、相手部材の摩耗量を向上させることができる。流体漏れ量は、摺動部材の摩耗量および相手部材の摩耗量により決まる。したがって、摺動部材の添加剤の含有量および種類を選択することにより、流体漏れ量をより低減することができる。

【0063】

一方、比較例４においては、相手部材の摩耗量は少ないが、摺動部材の摩耗量および流体漏れ量は最も多い。

【0064】

（４−２）大気中での摺動試験
実施例１〜６および比較例１〜４の炭素基材を１２．５×２０×３２ｍｍの略直方体形状に加工し、さらに２０×５ｍｍの摺動面を形成することにより、大気中での摺動試験用の試験片を作製した。

【0065】

相手部材（被摺動部材）としては、直径６０ｍｍで表面粗さＲａが０．０４μｍのＣｒメッキリングを用いた。

【0066】

実施例１〜６および比較例１，２，４については、試験片を相手部材に荷重１．０ＭＰａで押し付け、荷重１．０ＭＰａの状態で２時間摺動後の摩擦係数および試験片の摩耗量を測定した。摩耗量については、２時間摺動の測定結果を１００時間摺動の摩耗量に換算した。比較例３については、試験片を相手部材に押し付け、荷重を０．２〜１．０ＭＰａに増加させながら摩擦係数および試験片の摩耗量を測定した。

【0067】

図４は実施例１〜６および比較例１〜４について大気中での摺動試験の結果を示す図である。図４の左の縦軸は試験片の摩耗量を表し、右の縦軸は摩擦係数を表す。実施例１〜６および比較例１，２，４の試験片の摩耗量が棒グラフで示され、実施例１〜６および比較例１，２，４の試験片を用いた場合の摩擦係数が四角印で示される。

【0068】

また、表５に実施例１〜６および比較例１〜４の試験片の骨材および添加剤なよびに大気中での摺動試験の結果を示す。

【0069】

【表5】

【0070】

図４および表５に示されるように、実施例５および比較例４の試験片の摩耗量および摩擦係数は比較例１，２の試験片の摩耗量および摩擦係数よりも小さい。また、実施例１〜６および比較例１，２，４の試験片については、焼き付きが起生じることなく測定が終了した。一方、比較例３の試験片については、荷重が０．６ＭＰａに達したときに焼き付きが生じた。これは、比較例３の試験片は灰分をほとんど含まないためであると考えられる。

【0071】

実施例２，３，４においては、カオリンの配合比が大きいほど試験片の摩耗量および摩擦係数が大きくなった。

【0072】

これらの結果から、骨材が人造黒鉛のみを含みかつ添加剤がカオリンを含む場合には、カオリンの種類および添加量を選択することにより、大気中での耐摩耗性を向上させることができることが分かる。また、骨材が人造黒鉛のみを含みかつ添加剤を含まない場合には、焼き付きが発生することが分かる。

【0073】

（５）総合評価
表６に実施例１〜６および比較例１〜４の骨材、添加剤および灰分とともに総合評価を示す。

【0074】

【表6】

【0075】

表６の摺動性能の均一性の項目において、“○”は摺動性能のばらつきが小さいことを意味し、“×”は摺動性能のばらつきが大きいことを意味する。水中での耐摩耗性の項目において、“◎”は耐摩耗性が十分に高いことを意味し、“○”は耐摩耗性が高いことを意味し、“×”は耐摩耗性が低いことを意味する。大気中での耐摩耗性の項目において、“◎”は耐摩耗性が十分に高いことを意味し、“○”は耐摩耗性が高いことを意味する。“△”は耐摩耗性がやや低いことを意味し、“×”は焼き付きが発生することを意味する。

【0076】

表６の実施例１〜６および比較例３，４の総合評価より、骨材として人造黒鉛を用いることにより摺動性能の均一性が確保されることが分かる。また、添加剤としてカオリンを用いることにより、水中での耐摩耗性が向上しかつ大気中での焼き付きの発生が防止されることが分かる。さらに、カオリンの種類および添加量を調整することにより、大気中での耐摩耗性を向上させることが可能であることが分かる。
（６）参考形態
本参考形態に係る摺動部材は、骨材としての人造黒鉛と、添加剤としてのカオリンと、バインダとを含むものである。
その摺動部材は、骨材として人造黒鉛を含むので、灰分の含有量が比較的少ない。そのため、灰分の含有量および成分のばらつきが小さい。それにより、摺動性能の均一性が確保される。また、骨材にカオリンが添加されることにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上される。
摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛８０〜９５重量部を含んでもよい。この場合、摺動性能の均一性が十分に確保される。摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、人造黒鉛９０〜９５量部を含んでもよい。この場合、摺動性能の均一性がより十分に確保される。
摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、カオリン２〜２０重量部を含んでもよい。この場合、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がより向上される。摺動部材は、骨材および添加剤の総量１００重量部に対して、カオリン２．５〜１０重量部を含んでもよい。この場合、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性がさらに向上される。
摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して２〜１０重量％の灰分を含んでもよい。この場合、摺動性能の均一性が十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜７重量％の灰分を含むことが好ましい。この場合、摺動性能の均一性がより十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜６重量％の灰分を含むことがより好ましい。この場合、摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。摺動部材は、骨材、添加剤およびバインダの総重量に対して３〜５．５重量％の灰分を含むことがさらに好ましい。この場合、摺動性能の均一性がさらに十分に確保される。
本参考形態に係る摺動部材の製造方法は、骨材としての人造黒鉛と添加剤としてのカオリンとを混合することにより混合粉末を調製する工程と、調製された混合粉末とバインダとを混練することにより混合基材を調製する工程と、調製された混合基材を成形する工程と、成形された混合基材を焼成する工程とを含むものである。
その製造方法によれば、摺動部材は、骨材として人造黒鉛を含むので、灰分の含有量が比較的少ない。そのため、灰分の含有量および成分のばらつきが小さい。それにより、摺動性能の均一性が確保される。また、骨材にカオリンが添加されることにより、液体中または高湿度雰囲気中での耐摩耗性が向上される。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明は、種々の摺動部材に有効に利用することができる。

【符号の説明】

【0078】

１ 摺動部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】