特許 7412226 摺動部品

(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】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240104BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020037394

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021139432

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】507182807

【氏名又は名称】クアーズテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100187506

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 優子

(72)【発明者】

【氏名】青沼 伸一朗

(72)【発明者】

【氏名】小林 慶朗

(72)【発明者】

【氏名】榎本 浩二

【審査官】後藤 健志

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６２－０４９０５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭４８－０８７４４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６１－２１９７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０１６８７９４２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１４／１６８１１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

摺動部と母材部からなる摺動部品であって、
前記母材部の弾性率が前記摺動部の弾性率よりも大きく、前記摺動部の摺動面と平行な前記母材部の一主面には前記摺動部を嵌合させる嵌合部が設けられており、前記摺動部と前記母材部は接合材により前記嵌合部で接合されており、前記母材部の一主面上に位置する前記嵌合部の外縁部は前記接合材からなる曲面のメニスカス部により被覆され、
前記摺動部が炭素繊維強化シリコン系セラミックス複合材料、前記母材部がシリコン系セラミックス、前記接合材がシリコンからなることを特徴とする摺動部品。

【請求項2】

前記母材部の一主面と平行する前記摺動部の幅をＬ１、前記母材部の一主面に形成された前記嵌合部に埋設される前記摺動部の埋設厚さ寸法をＬ２としたときに、Ｌ１／Ｌ２が１．５以上２０以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。

【請求項3】

前記メニスカス部と前記嵌合部の外縁部との最短距離Ｘが、前記Ｌ２の０．１倍以上０．７倍以下であることを特徴とする請求項２記載の摺動部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は摺動部品に関し、例えば、メカニカルシールに好適な摺動部品に関する。

【背景技術】

【0002】

メカニカルシールに用いられる摺動部材に対して、炭化ケイ素等のセラミックスを用いることが古くから知られているが、近年、硬くて摩耗しにくく、好適な密封特性と潤滑性を有する炭素繊維強化炭化ケイ素セラミックスの適用が注目されている。

【0003】

例えば特許文献１に、他の部材に対して摺動する摺動面を有し当該摺動面を介して流体を密封する密封摺動部材として、前記摺動面に対し繊維の長手方向が略平行に配向されている炭素繊維と、複数の前記炭素繊維の間に設けられた炭化珪素と、を有する密封摺動部材が記載されている。

【0004】

図４は、特許文献１に開示された密封摺動部材を、母材部に取り付けた従来の摺動部品の一例について、その一部を拡大断面図で示している。密封摺動部材１１は、母材部１２の一主面１２ａに沿って接合材１３を介して取り付けられ、密封摺動部材１１の摺動面１１ａは母材部１２の前記一主面１２ａと平行となるように配置される。そして、密封摺動部材１１の母材部１２に接する外縁部は、接合材１３による曲面のメニスカス部Ｍによって被覆されている。

【0005】

ところで、特許文献１に開示された密封摺動部材を形成するセラミックスは脆性材料であるため、これを過酷な環境の下で使用されるメカニカルシールの摺動部に用いた場合、衝撃に弱いという弱点があった。また、急激な回転数の変動や、シールする液体に固形分が含まれるという状況下では、摺動中に固形分が摺動面に入り込む、いわゆる「とぐ釣り（摺動時の引っ掛かり）」的な衝撃となり、摺動面を含む摺動部が破断するという問題があった。

【0006】

また、高速回転による温度上昇や高温の封止材などにより、摺動部に大きな熱応力が生じて破壊に至るという現象も報告されている。

【0007】

ところで、特許文献２には、セラミックス部材の接合面同士が、該セラミックス部材よりも溶融温度の低いセラミックス接合材からなる接合層を介して接合されてなる、中空構造を有するセラミックス接合体が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第６２１９３７３号公報

【文献】特開２００７－２４６３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記した特許文献１に開示された密封摺動部材の問題を解決するために、特許文献２に記載の発明を適用することを試みたが、炭素繊維を含む炭化珪素セラミックスは、弾性率が低いために封止圧力により変形して、封止材の漏れが生じるなど課題があった。
すなわち、直接接触する摺動部材の物性にのみ着目するだけでは、メカニカルシール全体として、より高い次元で高性能化するには不十分であり、少なくとも、摺動部とこれを固定する母材部の組み合わせ（以下、摺動部品）において、検討の余地があるといえる。

【0010】

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、より高性能なメカニカルシールを実現するための摺動部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、摺動部と母材部からなる摺動部品であって、前記母材部の弾性率が前記摺動部の弾性率よりも大きく、前記摺動部の摺動面と平行な前記母材部の一主面には前記摺動部を嵌合させる嵌合部が設けられており、前記摺動部と前記母材部は接合材により前記嵌合部で接合されており、前記母材部の一主面上に位置する前記嵌合部の外縁部は前記接合材からなる曲面のメニスカス部により被覆され、前記摺動部が炭素繊維強化シリコン系セラミックス複合材料、前記母材部がシリコン系セラミックス、前記接合材がシリコンからなることを特徴とする。

【0012】

かかる構成を有することで、摺動部品として、摺動性能、シール性、耐久性等の、メカニカルシールに要求される特性を、高次元で向上させることを可能とする。

【0013】

このような優れた性能を発揮するための、本発明は、前記摺動部が炭素繊維強化シリコン系セラミックス複合材料、前記母材部がシリコン系セラミックス、前記接合材がシリコンからなるものである。

【0014】

また、本発明のより好適な一態様は、前記母材部の一主面と平行する前記摺動部の幅をＬ１、前記母材部の一主面に形成された前記嵌合部に埋設される前記摺動部の埋設厚さ寸法をＬ２としたときに、Ｌ１／Ｌ２が１．５以上２０以下の範囲である。

【0015】

さらには、前記メニスカス部と前記嵌合部の外縁部との最短距離Ｘが、前記Ｌ２の０．１倍以上０．７倍以下であると、さらに好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、繊維強化セラミックスを摺動部に適用する摺動部品として、従来の課題が適切に解決され、より高性能なメカニカルシールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一態様に係る摺動部品を示す断面概略図（Ａ）と正面概略図（Ｂ）

【図2】図１（Ａ）の摺動部とその近傍を拡大した断面概略図

【図3】図２のメニスカス部を拡大した断面概略図

【図4】従来の一態様に係る摺動部の形態を示す断面概略図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面も参照して本発明を詳細に説明する。本発明は、摺動部と母材部からなる摺動部品であって、前記母材部の弾性率が前記摺動部の弾性率よりも大きく、前記摺動部の摺動面と平行な前記母材部の一主面には前記摺動部と嵌合する嵌合部が設けられており、前記摺動部と前記母材部は接合材により前記嵌合部で接合されており、前記母材部の一主面上に位置する前記嵌合部の外縁部は前記接合材からなる曲面のメニスカス部により被覆されているものである。

【0019】

図１は、本発明の一態様に係る摺動部品を示す断面概略図（Ａ）と正面概略図（Ｂ）である。ここで、摺動部品Ｚは、回転軸を中心にした円筒体なので、正面は前記回転軸と垂直な一面、断面は前記回転軸を含む前記正面と垂直な一面、である。

【0020】

なお、本発明で示す概略図は、説明のために形状を模式的に簡素化かつ強調したものであり、細部の形状、寸法、および比率は実際と異なる。また、同一の構成については符号を省略、さらに、説明に不要なその他の構成は記載していない。

【0021】

図１に示す通り、摺動部品Ｚは、図示しない別の摺動部と面接触して摺動する好ましくは円環状に形成された摺動部１と、この摺動部１を固定する母材部２からなり、母材部２の中央に図示せぬ回転軸が貫通する貫通孔２Ａを有する円筒体である。

【0022】

摺動部１は、メカニカルシールに適用する際に要求される特性を満たすものであるが、本発明では、より過酷な条件下で優れた摺動性能を発揮することを前提として、繊維強化セラミックスが好適に適用される。このような繊維強化セラミックスは、例えば、特許文献１に記載のある、炭素繊維を含む炭化ケイ素セラミックスである。

【0023】

本発明は、母材部２の弾性率が摺動部１の弾性率よりも大きい。

【0024】

摺動部１は、繊維強化セラミックスが好適であるが、この繊維強化セラミックスは前述したとおり弾性率が低いので、メカニカルシールとして使用する際に、流体の封止圧力により変形して、封止材の漏れが生じる。また、強度も十分とは言えず、耐久性を高めるという点では、不安が残るものといえる。

【0025】

そこで、本発明では、摺動する面を有する摺動部１は摺動特性に特化した物性とし、変形防止と耐久性向上は、摺動部１を直接固定する母材部２に担保させることで、トータルでメカニカルシールとして優れた特性を有するようにした。これを具体化した一形態が、母材部２の弾性率が摺動部１の弾性率よりも大きい、というものである。

【0026】

母材部２としては、摺動部１に繊維強化セラミックスを適用した場合は、繊維を含まない単一のセラミックスが例示される。具体的な組み合わせとしては、摺動材１が炭素繊維強化炭化ケイ素セラミックスの場合、母材部２は、いわゆる単一組成の炭化ケイ素セラミックスである。ここでいう単一組成とは、主成分が炭化ケイ素、という意味で用いており、数％の他の元素（シリコン、ボロン、不可避不純物）を含んでいてもかまわない。

【0027】

なお、上記した弾性率の差については、用いられる材料、摺動部１または母材部２の形状にも依存するので、一義的に規定することは容易ではないが、セラミックス材料を摺動材として用いるという限定条件下においては、母材部２の弾性率は摺動部１の弾性率の１．１倍以上１．５倍以下がより好ましい。

【0028】

母材部２の弾性率が摺動部１の弾性率の１．１倍未満では、母材としての強度の面で不十分であり、本発明の効果が得られにくい。一方、母材部２の弾性率が摺動部１の弾性率の１．５倍を超えると、弾性率以外の物性、例えば熱膨張係数も差が大きくなり、母材部２と摺動部１の接触部で熱応力差に起因する亀裂の発生を誘発する恐れがあり、これも好ましくない。

【0029】

本発明では、摺動部１の摺動面と平行する母材部２の一主面には摺動部を嵌合させる嵌合部が設けられている。図２は、図１（Ａ）の摺動部とその近傍を拡大した断面概略図である。

【0030】

図２に示す通り、摺動部１の摺動面１ａと平行な母材部２の一主面２ａに、摺動部１が嵌め込まれるように、凹形状の嵌合部２ｃが設けられている。ここで、摺動部１の摺動面１ａと平行な母材部２の一主面２ａとは、互いに平行であることを厳密に要求するものではなく、設計上の誤差、使用年数の経過による摺動面１ａの摩耗、摺動部１の位置ずれ等を考慮し、実用上支障のない範囲で、完全な平行からのずれ（１％程度）は許容される。

【0031】

本発明では、摺動部１と母材部２は、接合材３により嵌合部２ｃで接合されている。

【0032】

図２に示すように、摺動部１と母材部２は、母材部２の一部が嵌合部２ｃに差し込まれるような形で挿入され、接合材３が介在して嵌合部２ｃで接合されている。すなわち接合材３は、接着剤のような役割を担っているともいえる。

【0033】

本発明では、接合材３による摺動部１と母材部２との接合は、セラミックス同士を接合する公知の技術が適用される。例えば、炭化ケイ素からなる部材同士を、金属シリコンを溶融して接合する方法が挙げられる。

【0034】

さらに本発明では、母材部２の一主面２ａ上に位置する嵌合部２ｃの外縁部は、接合材３からなる曲面のメニスカス部Ｍにより被覆されている。

【0035】

図２に示すように、母材部２の一主面２ａ上に位置する嵌合部の外縁部２ｂ、すなわち、摺動部１と嵌合部の継ぎ目に相当する円環状の箇所は、むき出しではなく、接合材３で覆われており、その形状は、例えば特許文献２に記載の発明に例示される、いわゆるメニスカス形状である。

【0036】

メニスカス部Ｍは、摺動部１と母材部２の接合強度の保持、嵌合部２ｃのシール性確保、という役割を担っている。なお、本発明では、円環状に凹ませた嵌合部２ｃの全周域に亘って、このメニスカス部Ｍが一様に形成されている形状が理想的ではあるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、メニスカス部Ｍは、前記嵌合部２ｃの全周域の一部に形成されていてもよい（おおむね６割以上）。

【0037】

本発明の好適な一態様は、上記した通り、摺動部１が炭素繊維強化シリコン系セラミックス複合材料（炭素繊維強化炭化ケイ素セラミックス）、母材部２がシリコン系セラミックス（炭化ケイ素セラミックス）、接合材３がシリコンからなる。このように、摺動部１と母材部２が、共に接合材３と同じシリコンを共通の構成材料としているので、各部材の接合の親和性が高く、好ましい。

【0038】

以下、本発明の、より好ましい態様について説明する。母材部２の一主面２ａと平行する摺動部１の幅をＬ１、母材部２の一主面２ａに形成された嵌合部２ｃに埋設される摺動部１の埋設厚さ寸法をＬ２としたときに、Ｌ１／Ｌ２が１．５以上２０以下の範囲であると、より好ましいものといえる。

【0039】

本発明は、図２に示す通り、摺動部１を母材部２に設けられた嵌合部２ｃで保持するものである。嵌合部２ｃを設けることで、図４に示す従来例のように、摺動部材１１と母材部１２が、互いに平面同士で接合する形態と比べて、特に、回転軸の径方向に対するずれ防止が強力になる。

【0040】

ところで、本発明の摺動部品Ｚのような形態では、嵌合部２ｃの形状についても、最適な範囲があることが判明した。

【0041】

前述の通り、摺動部１は母材部２よりも弾性率が小さい。よって、図２に示す嵌合部２ｃの外縁部２ｂと接触する摺動部１の外周面は、径方向に対して各部の応力を受け、欠けまたはクラックの発生するリスクが少なからず生じる。

【0042】

ここで、図１（Ｂ）に示すように、摺動部品Ｚは、回転軸に対して点対称であり、周方向に対しては、どの箇所でも均等に遠心力がかかり、上記の各部の応力も、周全域で均等になる限りは、接触面積も大きいので、欠けまたはクラックの発生もみられない。

【0043】

しかしながら、実際の摺動部品Ｚは、精密に設計されているとはいえ、摺動部１、母材部２、そして、回転軸（図示せず）の、それぞれの回転中心軸は、ごくわずかながらずれが生じている。また、母材部２の嵌合部２ｃの設計精度、接合材３の充填、メニスカス部Ｍの厚み、等も、実製品には、少なからず分布が生じており、これが、高速で回転する摺動部品Ｚに偏心をもたらし、径方向の応力ばらつきが発生する。

【0044】

したがって、摺動部１および母材部２が、回転軸に直行する領域内で完全に真円である理想的な状態と比較して、嵌合部２ｃの外縁部２ｂでの応力が高く、かつ、周方向において不均一、という状態になる。

【0045】

そこで本発明のより好ましい一態様では、上記のような状態になっても、摺動部１に欠けまたはクラックの発生リスクを低減できるよう、Ｌ１／Ｌ２が１．５以上２０以下の範囲になるようにした。

【0046】

Ｌ１／Ｌ２が１．５未満では、摺動部１の回転軸方向の圧力を支えるＬ１の面積が小さくなりすぎるので、回転方向に対する摺動部１と母材部２とを固定する保持力が不足する。また、摺動面１ａの面積を稼ぐことができず、摺動部品Ｚとしての設計上の制約が大きくなり、実用的でない。

【0047】

Ｌ１／Ｌ２が２０を超えると、摺動部１の径方向の遠心力を支える面積において、嵌合部２ｃの外縁部２ｂでの応力を逃がす役割があるＬ２が受け持つ割合が小さくなりすぎて、欠けまたはクラックの発生するリスクが高くなる。

【0048】

なお、本発明で想定する摺動部品Ｚは、あまり口径が大きいものではなく、摺動部１の外径は１０～１００ｍｍ、摺動面１ａの径方向の幅が１～３０ｍｍ程度のものが、本発明の効果を効果的に享受できる。

【0049】

本発明のさらに好ましい一態様は、メニスカス部Ｍと嵌合部２ｃの外縁部２ｂとの最短距離Ｘが、Ｌ２の０．１倍以上０．７倍以下である。これについては、図３を用いて説明する。

【0050】

メニスカス部Ｍの役割は、シール性確保と摺動部１と母材部２との接合強度向上である。この点のみでいえば、メニスカス部Ｍは大きい分には問題ないといえる。

【0051】

しかしながら、メニスカス部Ｍが大きすぎると、単に製造コストの上昇のみならず、過酷な使用環境下における劣化の影響が顕在化する。接合材３により嵌合部２ｃにおいて形成される接合部（以下、接合材と同一の符号３で示す）は、強度的には弱くて亀裂が入りやすく、かつ、一旦亀裂が生じると、短時間で広範囲に伝播して重大な破損につながる恐れがある。

【0052】

本発明者は、摺動部品Ｚのメニスカス部Ｍの大きさにも注目し、シール性確保と摺動部１と母材部２との接合強度向上を必要十分に確保し得る対策について考察した。すなわち上記の亀裂の始点は嵌合部２ｃの外縁部２ｂであることが大半といえることから、当該箇所の応力に影響を与えるパラメータの代表として、嵌合部２ｃへの埋設厚さ寸法Ｌ２を選択して、必要最小限のメニスカス部Ｍを形成する条件として、摺動部１のＬ２との関連を見出した。

【0053】

ここで、メニスカス部Ｍの大きさは、メニスカス部Ｍと嵌合部２ｃの外縁部２ｂとの最短距離Ｘで表現する。これは、摺動部品Ｚを、回転軸に対して等距離の直径部で劈開し、その断面を顕微鏡で観察することで評価できる。

【0054】

メニスカス部Ｍは、その曲面形状が効果的に応力を分散する効果を有しているが、最短距離ＸがＬ２の０．１倍未満では、この曲面が占める割合が少なくなりすぎて、本来のメニスカスの作用効果が得られなくなる恐れが生じる。

【0055】

一方、最短距離ＸがＬ２の０．７倍を超えると、メニスカス部Ｍが大きくなりすぎて、メニスカス部Ｍ自体の強度不足による破損が懸念される。

【0056】

以上、本発明に係る摺動部品Ｚは、摺動材１としてシール性や耐摩耗性に優れた繊維強化セラミックスを用いた場合に、繊維強化セラミックスの弱点を克服した母材部２との組み合わせ、さらには、摺動部１と母材部２との接合形態にも工夫を凝らし、メカニカルシールに求められる特性を効果的に向上させることができた。

【実施例】

【0057】

以下、本発明を実験例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらにより制限されるものではない。

【0058】

［実施例１］
以下に示す方法で、摺動部１、母材部２、そして、接合部３を作製し、これらの組み合わせからなる摺動部品Ｚを製造した。

【0059】

（摺動部１）
粉末原料は、平均長さ６ｍｍの炭素繊維２０重量部、平均粒径０．８μｍの炭化珪素粉 ３０重量部、平均粒径５０ｎｍのカーボンブラック１０重量部を混合して作製した。この 粉末原料に、エタノール１５重量部、フェノール樹脂１０重量部、イミン系樹脂等の 架橋重合性樹脂であるソルビトールポリグリシジルエーテル１０重量部、そして、架橋剤であるポリエチレンイミン５重量部、をそれぞれ添加して混合した。そして、前記配合をＳＵＳ製の型（外径９０ｍｍ×内径６０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）に入れ、１００Ｎ／ｃｍ²の加圧の条件下で硬化させた後に脱型して、大気雰囲気下にて１５０℃で２時間の乾燥、還元雰囲気下にて１０００℃で１時間の一次焼成、還元雰囲気下にて２０００℃で１時間の二次焼成、をこの順で実施した。さらに続けて、前記工程により得られた二次焼成体に、１０Ｐａの減圧下にて１６００℃で４時間の溶融シリコン含浸を行った。以上のようにして摺動部１を作製した。なお、摺動面１ａは、ＲｚＪＩＳ（十点平均粗さ）で０．４μｍになるように、公知の研磨を行った。

【0060】

（母材部２）
平均粒径０．７μｍの炭化ケイ素粉末原料（α‐ＳｉＣ、純度９８％）に対して、焼結 助剤として窒化ホウ素０．８ｗｔ％、フェノール樹脂系バインダをＣ換算で２ｗｔ％ 、そして、分散媒としてアルコールを、それぞれ樹脂製ボールミルにて混合してスラリーを調製した。前記スラリーをスプレードライにより造粒した後に、外径１２０ｍｍ×内径５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍ、片方の主面に幅１５ｍｍ×深さ２ｍｍの嵌合部が形成される金型を用意し、これを用いて成形体を形成した。前記成形体を、圧力１２００ｋｇ／ｃｍ²で一軸プレス成形し、続けて２１００℃で１時間焼成することで、母材部２となる炭化ケイ素焼結体を作製した。

【0061】

（接合部３）
厚さ７００μｍのシリコン箔を用意し、これを母材部２の嵌合部２ｃの内面に張り付け、さらに摺動部１を嵌合した。これを、１０Ｐａの減圧下にて１６００℃１時間加熱することでシリコンを溶融して、接合を行った。なお、Ｘの調整は、シリコン箔を嵌合部２ｃからはみ出させる長さで調整した。

【0062】

ここで、実施例１の摺動部１の弾性率は１００ＧＰａ、母材部２の弾性率は４００ＧＰａ、母材部２の弾性率/摺動部１の弾性率の比は４であった。

【0063】

実施例１の摺動部品Ｚは、Ｌ１が１５ｍｍ、Ｌ２が２ｍｍ、Ｌ１／Ｌ２が７．５、そして、ＸがＬ２の０．３倍（０．６ｍｍ）である。

【0064】

（比較例１）
実施例１と同形状で材質が母材部２と同じである摺動部１を用いて作製したものを比較例１の摺動部部品Ｚとした。すなわち、母材部２の弾性率／摺動部１の弾性率の比は１であった。

【0065】

［実験例１～８］
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ１／Ｌ２、そしてＸを適時変更して、摺動部１、母材部２、接合部３を作り分け、これ以外は実施例１と同様に作製した摺動部品を、実験例１～８とした。

【0066】

（評価）
実施例１の摺動部品Ｚを組み込んだ汎用のメカニカルシール評価装置を用意し、流体として水に平均径０．１ｍｍのシリコン粉末を１重量％混合した液体を用いて、流量１Ｌ／ｍｉｎ、回転軸の回転数１０，０００ｒｐｍ、液温９０℃で１００時間稼働した。その後、液体漏れの有無を確認してから摺動部品Ｚを取り外し、表面粗さＲｚＪＩＳを市販の粗さ計で摺動面１ａの中心を測定し、試験前後での粗さの差を算出した。

【0067】

評価は以下の通りとした。まず、摩耗特性は、試験前後の粗さの差が０．１以下は〇、０．１以上０．３以下は△、０．４以上は×、とした。シール性は、液体漏れのないものを〇、液体漏れのあったものを×、とした。耐久性は外観で判断し、外観１は、目視または５０倍顕微鏡を用いて観察し、摺動部１に亀裂やクラック、変形が顕微鏡でも確認されないものを〇、顕微鏡でのみ確認されたものを△、目視で確認されたものを×とした。そして、外観２は、目視または５０倍顕微鏡を用いてメニスカス部Ｍの表面を観察し、顕微鏡でもクラックや剥離が確認されないものを〇、顕微鏡でのみ確認されたものを△、目視で確認されたものを×とした。

【0068】

上記した各実験例の条件、および、それらの評価結果を、まとめて表１に示す。総合判定は、すべての項目で〇を◎、一つでも△あれば〇、一つでも×あれば×とした。

【0069】

【表1】

【0070】

表１の結果から明らかなように、実施例１、実験例１、実験例２、実験例５、実験例６は、摩耗特性、シール性、外観（耐久性）のいずれもが、優れたものといえる。まず摺動特性は、上記４つはいずれも、粗さの差が０．１μｍであり、軽微な変動といえる。また、シール性も液漏れなし、耐久性も摺動部１に何ら異常なし、外観も接合部３にクラックや亀裂は見られなかった。

【0071】

一方、比較例１は、試験中に回転異常が見られたので、そこで試験を中断した。摺動部１が、弾性率の高いセラミックスであったので、シリコン粒子の噛み込みが原因と思われる強い衝撃を受けて、接合部３の損傷が著しかった。よって外観１，２ともに×とした。

【0072】

実験例３はＬ１／Ｌ２が２２であり、実施例１と比べて、本発明の好ましい範囲外である。外観２において、径方向にわずかなクラックが見られた。これは、摺動部１の径方向の遠心力を支える面積において、嵌合部の外縁部２ｂでの応力を逃がす役割があるＬ２が受け持つ割合が小さくなり、欠けまたはクラックの発生するリスクがやや高くなるためとみられる。

【0073】

実験例４はＬ１／Ｌ２が１であり、実施例１と比べて、本発明の好ましい範囲外である。外観２において、周方向にわずかなクラックがみられた。摺動部１の回転軸方向の圧力を支えるＬ１の面積が小さくなる、回転方向に対する摺動部１と母材部２とを固定する保持力がやや不足するためとみられる。

【0074】

実験例７と実験例８は、本発明のさらに好ましい範囲からは外れているものである。メニスカス部Ｍは、その曲面形状が効果的に応力を分散する効果を有している。最短距離ＸがＬ２の０．７倍を超える実験例７は、メニスカス部Ｍが大きくなりすぎて、メニスカス部Ｍ自体の強度不足による破損が懸念される。この点、外観２で、メニスカス部Ｍの表面のごく一部に微小のクラックを認めるものである。

【0075】

また、最短距離ＸがＬ２の０．１倍未満である実験例８は、この曲面が占める割合が少なくなりすぎて、本来のメニスカスの作用効果が得られなくなる恐れが生じる。この点、外観１で、メニスカス部Ｍと母材部２との境界部に、こちらもわずかな欠けが見られた。

【0076】

しかしながら、実験例３、実験例４、実験例７，実験例８は、いずれも、拡大して観察することで初めて確認できる軽微なクラックであり、本試験が高負荷試験であることも考慮すると、メニスカス部Ｍをやや厚く形成することで、実用上十分なレベルで使用が可能といえる。

【符号の説明】

【0077】

Ｚ 摺動部品
１ 摺動部
１ａ 摺動面
Ｌ１ 摺動部の幅
Ｌ２ 嵌合部に埋設する摺動部の厚さ寸法
２ 母材部
２Ａ 貫通部
２ａ 摺動部の摺動面と平行な前記母材部の一主面
２ｂ 嵌合部の外縁部
２ｃ 嵌合部
３ 接合材（接合部）
Ｍ メニスカス部
Ｘ メニスカス部Ｍと嵌合部の外縁部２ｂとの最短距離（メニスカス部Ｍの厚さ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】