特許 7490324 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】2024-05-17

(45)【発行日】2024-05-27

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240520BHJP

   F16C 33/16 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 F

F16C33/16

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021556031

(86)(22)【出願日】2020-11-02

(86)【国際出願番号】 JP2020041089

(87)【国際公開番号】W WO2021095592

(87)【国際公開日】2021-05-20

【審査請求日】2023-05-22

(31)【優先権主張番号】P 2019207206

(32)【優先日】2019-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(72)【発明者】

【氏名】荒井 峰洋

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－０７４２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３２０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９０７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１５３０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｆ１６Ｃ ３３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
前記摺動部品の基材には黒鉛膜が被膜されており、前記摺動面は前記黒鉛膜からなり、る
前記黒鉛膜の厚さは、前記基材の表面の算術平均粗さＲａよりも大きい摺動部品。

【請求項2】

前記黒鉛膜の硬度は、相手側の摺動面の硬度よりも小さい請求項１に記載の摺動部品。

【請求項3】

前記黒鉛膜の硬度は、前記基材の硬度よりも小さい請求項１または２に記載の摺動部品。

【請求項4】

前記基材は、セラミックスから形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項5】

前記基材の 表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項6】

前記基材の表面は、前記黒鉛膜により全面が被覆されている請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項7】

前記黒鉛膜は、前記相対摺動する摺動面のうち一方の摺動面のみに形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相対摺動する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。

【背景技術】

【0002】

摺動部品は、相手側の摺動面と相対摺動する摺動面を有しており、回転または往復運動する軸等を支持する軸受や被密封流体の漏れを防止する軸封装置の構成部品として用いられている。被密封流体の漏れを防止する軸封装置として、例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。例えば、特許文献１に示される摺動部品は、軟質材であるカーボンから形成されることにより、カーボンの自己潤滑性を利用して低摩擦効果が得られるようになっているが、摺動面間に異物が侵入した場合、カーボンから形成される摺動部品の摺動面が削れやすく、耐異物性に問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－５８５１７号公報（第６頁、第１図）

【文献】特開２００４－２２５７２５号公報（第６頁、第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

摺動部品を硬質材であるＳｉＣから形成する（例えば特許文献２）ことで耐異物性を高めることができるが、例えばメカニカルシールを摺動面間に液体を介在させない無潤滑環境下（ドライ環境下）で使用する場合、大気中におけるＳｉＣの摩擦係数が大きいことから、使用条件によっては摺動面にかじりが生じてしまう虞がある。また、特許文献２においては、摺動部品の摺動面がダイヤモンドライクカーボン被膜（以下、ＤＬＣ被膜と表記することもある。）により被覆されており、例えば無潤滑環境下で使用する場合、ＤＬＣ被膜が高硬度であることから、使用条件によっては相手側の摺動面にかじりが生じてしまう虞があり、低摩擦効果を得るためには、使用条件に応じてＤＬＣ被膜の水素含有量等を変更する等の煩雑な条件設定が必要となり、汎用性に乏しかった。

【0005】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、広い使用条件において安定した低摩擦効果を得ることができる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】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
前記摺動部品の基材には黒鉛膜が被膜されており、前記摺動面は前記黒鉛膜からなる。
これによれば、摺動部品の基材が黒鉛膜により被膜されることにより、相手側の摺動面との摩擦によって摺動面を構成する黒鉛膜がファンデルワールス力で結合している黒鉛層の層間でせん断され、基材表面の微細凹部内に黒鉛膜の一部が残ることで摺動面が平滑化されるとともに、相手側の摺動面に対して黒鉛の自己潤滑性を発揮することができるため、流体潤滑域、境界潤滑域、無潤滑環境下等の広い使用条件において安定して低摩擦効果を得ることができる。

【0007】

前記黒鉛膜の硬度は、相手側の摺動面の硬度よりも小さくてもよい。
これによれば、黒鉛膜が相手側の摺動面よりも軟質であるため、摩擦により相手側の摺動面を傷つけにくい。

【0008】

前記黒鉛膜の硬度は、前記基材の硬度よりも小さくてもよい。
これによれば、黒鉛膜で被覆される基材が黒鉛膜よりも硬質であることにより、摺動面間に異物が侵入した場合、軟質な黒鉛膜が優先的に削られることにより摺動面の平滑化が促進され、露出した基材表面により耐異物性を高めることができるため、摺動面間において黒鉛の自己潤滑性と耐異物性とを両立することができる。

【0009】

前記黒鉛膜の厚さは、基材の表面の算術平均粗さＲａよりも大きくてもよい。
これによれば、黒鉛膜の厚さが基材表面の凹凸よりも大きいため、黒鉛膜の一部が基材の微細凹部に入り込み易く、低摩擦効果を発揮し易い。

【0010】

前記基材は、セラミックスから形成されていてもよい。
これによれば、多孔質のセラミックスは金属よりも表面粗さが出やすいため、黒鉛膜が基材に定着しやすい。

【0011】

前記基材の表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以上であってもよい。
これによれば、基材表面の微細凹部内に黒鉛膜が入り込みやすいため、相手側の摺動面との摩擦によって黒鉛膜がせん断されても微細凹部内に黒鉛膜の一部が保持され脱落しにくい。

【0012】

前記基材の表面は、前記黒鉛膜により全面が被覆されていてもよい。
これによれば、基材表面の全ての微細凹部に黒鉛膜の基材側の一部が入り込んだ状態となるため、黒鉛膜がせん断されることにより摺動面が平滑化されやすい。

【0013】

前記黒鉛膜は、前記相対摺動する摺動面のうち一方の摺動面のみに形成されていてもよい。
これによれば、相手側の摺動面の表面の凹凸にせん断された黒鉛膜の塊が移着することにより、相手側の摺動面も平滑化されるため、より良好な低摩擦効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。

【図2】実施例における黒鉛膜が形成された使用前の回転密封環の摺動面を示す拡大断面図である。

【図3】実施例における黒鉛膜が形成される回転密封環の摺動面と静止密封環の摺動面との摺動によりせん断塊が生じた状態を示す拡大断面図である。

【図4】実施例における黒鉛膜が形成される回転密封環の摺動面と静止密封環の摺動面との摺動後の状態を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例】

【0016】

実施例に係る摺動部品につき、図１から図４を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の内径側を漏れ側としての低圧流体側、外径側を被密封流体側としての高圧流体側（被密封気体側）として説明する。

【0017】

図１に示される一般産業機械用のメカニカルシールは、摺動面間に液体を介在させない無潤滑環境下、すなわちドライ環境下において摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封気体を密封するインサイド形のものであって、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と共に回転可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたシールカバー５に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環１０と、から主に構成され、スプリング６によって静止密封環１０が軸方向に付勢されることにより、静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１とが互いに密接摺動するようになっている。また、回転密封環２０とスリーブ２との間はガスケット７によりシールされており、静止密封環１０とシールカバー５との間はＯリング８によりシールされている。

【0018】

本実施例における静止密封環１０および回転密封環２０はＳｉＣ（炭化珪素）から形成されている。尚、静止密封環１０および回転密封環２０は、同一素材から構成されるものに限らず、異なる素材から構成されていてもよい。

【0019】

図２に示されるように、回転密封環２０は、基材としてのＳｉＣ基材２２に黒鉛膜３０が被覆されて構成されている。すなわち、回転密封環２０における実質的な摺動面２１は、黒鉛膜３０の表面３０ａにより構成されている。尚、本実施例の摺動面２１は後述するように黒鉛膜３０の厚さがＳｉＣ基材２２の表面粗さよりも厚く、ＳｉＣ基材２２の軸方向の一方の端面部２２ａの全面が黒鉛膜３０により被覆される態様について説明するが、これに限らず、例えば黒鉛膜３０の厚さを薄く形成することで摺動面２１はＳｉＣ基材２２の端面部２２ａの一部、例えば表面の山の頂部が黒鉛膜３０により被覆されず露出していてもよい。また、黒鉛膜３０はＳｉＣ基材２２に直接被覆されていると良く、これにより、中間層などがある場合に比べ、中間層を形成する手間が無く、また、中間層に合わせた使用条件の制限が無い。

【0020】

また、本実施例において、黒鉛膜３０とは、従来公知の炭素の層状構造を有するものあり、炭素原子から主に構成され、炭素材料の一種で六方晶系の結晶構造を主に有し、ラマン分光分析等により解析される物質の薄膜の総称である。また、本実施例において、静止密封環１０の摺動面１１には黒鉛膜が形成されないものとする（図３参照）。

【0021】

詳しくは、本実施例の黒鉛膜３０は、表面における黒鉛成分の特徴が顕著に表れる領域の比率が５０％～１００％の組成を示す薄膜である。黒鉛膜３０において、炭素原子同士は、共有結合により六方晶系に配置されたシート状の結晶構造を構成し、薄いシート状の結晶構造がファンデルワールス力により層状に結合することにより黒鉛層を形成している。尚、炭素原子の一部は、結晶化されていない非晶質炭素から構成されるガラス状カーボン領域を形成していてもよい。

【0022】

黒鉛膜３０は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の中から選択される１種類または２種類以上の熱硬化性樹脂を有機溶媒に溶解させて得た前駆体溶液を回転密封環２０を構成するＳｉＣ基材２２の軸方向の一方の端面部２２ａを被覆するように直接塗布し、乾燥・硬化処理後、８００℃以上、好ましくは１２００℃以上の温度で加熱硬化し、さらに焼成することにより形成されている。尚、黒鉛膜３０は、所定の範囲の厚さの薄膜に形成されることにより、膜の破れを防止することができるとともに、比較的低温での焼成により熱硬化性樹脂を黒鉛化させることができる。さらに尚、初期の使用前における黒鉛膜３０は、厚みが１μｍ～１００μｍとなるように形成されていてもよい。膜厚が上記値より薄いとＳｉＣ基材２２との間に剥がれが生じ、膜厚が上記値より厚いと膜形成時に亀裂が生じる。

【0023】

また、黒鉛膜３０により被覆されるＳｉＣ基材２２の端面部２２ａは、その表面における算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であり、黒鉛膜３０は、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａの微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部が入り込んだ状態で形成される。

【0024】

また、黒鉛膜３０とＳｉＣ基材１２の硬度測定はナノインデンターにより試験を行い、黒鉛膜３０よりもＳｉＣ基材１２が硬い値を示したことを確認した。

【0025】

上述したように、本実施例の黒鉛膜３０は、熱硬化性樹脂を焼成することにより黒鉛層が形成されるものである。尚、黒鉛膜３０における膜の組成は、例えばＸＲＤ、ラマン分光分析、熱分析により膜の組成を分析することにより判別することができる。

【0026】

次いで、本実施例における黒鉛膜３０が形成された回転密封環２０について、黒鉛化度を変えて作成し、次の条件でＲｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験を行った結果について説明する。尚、回転密封環２０の黒鉛膜３０は、厚さが２０μｍに統一された状態で形成されるものとする。また、静止密封環１０は、上述したように黒鉛膜が形成されず、少なくとも摺動面１１がＳｉＣにより形成されるものとする。

【0027】

荷重＝１０Ｎ
静止密封環の摺動面の面圧＝０．２５ＭＰａ
回転密封環の回転数＝７４ｒｐｍ
ＰＶ値＝０．００８ＭＰａ．ｍ／ｓｅｃ
試験時間＝摺動距離１０００ｍに達するまで
被密封流体＝大気

【0028】

また、本実施例における回転密封環２０の黒鉛膜３０について、ラマン分光分析により表面の黒鉛化されている面積領域を分析した。尚、黒鉛膜３０の表面の黒鉛化度の分析には、ナノフォトン社製の分光分析装置を使用し、中心波数２０８２．２４ｃｍ^－１、励起波長５３２．３６ｎｍ、レーザー強度０．８ｍＷで測定した。ＩＧは中心波数１５７４～１５７６ｃｍ^－１に現れるＧピークの強度である。ＩＤは中心波数１３４４～１３４８ｃｍ^－１に現れるＤピークの強度である。試料において特定の領域の複数点を測定し、平均化スペクトルのＧ、Ｄピーク強度より、強度比ＩＤ／ＩＧを計算し、黒鉛かどうかの判定を行った。

【0029】

本実施例における回転密封環２０の黒鉛膜３０の表面の黒鉛化度（面積％）の分析結果とＲｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験の試験結果は表１のとおりであった。尚、Ｒｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験については、無潤滑環境下において、摺動面の焼き付きが発現されたか否か（焼き付きが生じなかったものを〇）に基づき使用可否の判定を行った。さらに尚、Ｒｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験後に静止密封環１０の摺動面１１への移着膜形成の有無を確認した。移着膜形成の有無を確認については、静止密封環１０の摺動面１１に対するエア吹き付けで付着物を除き、光学顕微鏡５倍の倍率において、移着膜が接触範囲内の面積率で５％以下であれば、静止密封環１０の摺動面１１への移着膜形成がないものとして判定を行った。

【0030】

【表1】

【0031】

無潤滑環境下において、摺動面の焼き付きが無く、かつ静止密封環１０の摺動面１１への移着膜形成がある回転密封環２０の黒鉛膜３０については、表面の黒鉛化度が５０％以上であることが判明した（サンプルＡ，Ｂ，Ｃ）。

【0032】

次いで、黒鉛化度７０％の黒鉛膜３０が形成された回転密封環２０について、次の条件でＲｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験を行った結果について説明する。また、静止密封環１０は、上述したように黒鉛膜が形成されず、少なくとも摺動面１１がＳｉＣにより形成されるものとする。

【0033】

荷重＝１０Ｎ
静止密封環の摺動面の面圧＝０．２５ＭＰａ
回転密封環の回転数＝７４ｒｐｍ
ＰＶ値＝０．００８ＭＰａ．ｍ／ｓｅｃ
試験時間＝摺動距離１０００ｍに達するまで
被密封流体＝大気

【0034】

本実施例における回転密封環２０（サンプルＦ～Ｇ）の黒鉛膜３０の膜の形成結果とＲｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験の試験結果は表２のとおりであった。尚、Ｒｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験については、表１と同様に、無潤滑環境下において、摺動面の焼き付きが発現されたか否かに基づき使用可否の判定を行った。さらに尚、Ｒｉｎｇ‐ｏｎ‐Ｒｉｎｇ摩擦・摩耗試験後に回転密封環２０の摺動面２１からの黒鉛膜３０の剥がれの有無と亀裂の有無を確認した。黒鉛膜の剥がれの有無の確認については、回転密封環２０の摺動面２１に対するエア吹き付けで付着物を除き、光学顕微鏡５倍の倍率において、端面部２２ａの微細凹部２２ｂにおける黒鉛膜３０の残留が接触範囲内の面積率で８０％以下であれば、回転密封環２０の摺動面２１からの剥がれがあるものとして判定を行った。黒鉛膜の亀裂の有無の確認については、回転密封環２０の摺動面２１に対するエア吹き付けで付着物を除き、亀裂の有無を確認した。

【0035】

【表2】

【0036】

無潤滑環境下において、摺動面の焼き付きが無く、かつ回転密封環２０の摺動面２１からの黒鉛膜３０の剥がれ、亀裂がなかった回転密封環２０の黒鉛膜３０については、厚み１μｍ～１００μｍであることが判明した（サンプルＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｋ）。

【0037】

尚、上述したサンプルＫの回転密封環２０のように、黒鉛膜３０が形成されない摺動面２１に対して、相手側である静止密封環１０が軟質材であるカーボンから形成される場合、摺動面１１，２１間への異物の侵入により、軟質なカーボンから形成される静止密封環１０の摺動面１１に異物が噛み込み、摺動面１１が削られることにより表面荒れが生じ、摺動面の平滑性が失われて摩擦係数に悪影響を与える。このように、カーボンから形成される摺動部品の摺動面は耐異物性に問題がある。これに対し、本実施例において、回転密封環２０は、硬質なＳｉＣ基材２２に黒鉛膜３０が被覆されて構成されるとともに、相手側である静止密封環１０も硬質材であるＳｉＣから形成されているため、摺動面１１，２１間への異物の侵入に対しては、軟質な黒鉛膜３０が優先的に削られることとなり、摺動面の摩擦係数に悪影響を与えるようなＳｉＣ基材１２，２２の表面荒れが生じにくくなっている。

【0038】

以上のように、本発明に係わる回転密封環２０のＳｉＣ基材２２が黒鉛膜３０により被覆されることにより、静止密封環１０の摺動面１１との摩擦によって摺動面２１を構成する黒鉛膜３０が弱いファンデルワールス力で結合している黒鉛層の層間でせん断されるとともに（図３の拡大部分参照）、摺動面１１，２１同士の圧接力により軸方向に押し込まれ、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａの微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部が入り込み残ることで摺動面２１が平滑化される（図４の拡大部分参照）。これにより、微細凹部２２ｂ内に残った黒鉛膜３０が静止密封環１０の摺動面１１に対して黒鉛の自己潤滑性を発揮することができるため、流体潤滑域、境界潤滑域、無潤滑環境下等の広い使用条件において安定して低摩擦効果を得ることができる。さらに、黒鉛膜３０は、回転密封環２０の摺動面２１のみに形成されることにより、摺動面１１，２１間に発生する黒鉛膜３０由来のせん断塊Ｐ３０（図３の拡大部分参照）は、摺動面１１，２１同士の圧接力により軸方向に押し込まれ、静止密封環１０の摺動面１１を構成するＳｉＣ基材１２の端面部１２ａの微細凹部１２ｂ内に入り込んで移着し、移着膜３１を形成することにより、静止密封環１０の摺動面１１も平滑化される（図４の拡大部分参照）。これにより、摺動面１１，２１間において、ＳｉＣと黒鉛または黒鉛同士の摺動部分の割合が多くなるため、より良好な低摩擦効果を得ることができる。

【0039】

また、黒鉛膜３０の硬度は、静止密封環１０の摺動面１１、すなわちＳｉＣ基材１２の硬度よりも小さいことにより、黒鉛膜３０が静止密封環１０の摺動面１１よりも軟質となり、摩擦により静止密封環１０の摺動面１１を傷つけにくい。さらに、黒鉛膜３０の硬度は、回転密封環２０のＳｉＣ基材２２の硬度よりも小さいことにより、摺動面１１，２１間に異物が侵入した場合、軟質な黒鉛膜３０が優先的にせん断されることにより摺動面２１の平滑化が促進され、露出した硬質なＳｉＣ基材２２の端面部２２ａにより耐異物性を高めることができるため、摺動面１１，２１間において黒鉛の自己潤滑性と耐異物性とを両立することができる。

【0040】

また、回転密封環２０の基材は、セラミックスであるＳｉＣから形成されており、ＳｉＣ基材２２が多孔質であることから端面部２２ａに黒鉛膜３０の一部が入り込む微細凹部２２ｂが多く存在し、金属よりも表面粗さが出やすいため、黒鉛膜３０が基材表面に定着しやすい。さらに、黒鉛膜３０が形成されるＳｉＣ基材２２の端面部２２ａは、その表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であることにより、端面部２２ａの微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部がより入り込みやすくなるため、静止密封環１０の摺動面１１との摩擦によって黒鉛膜３０がせん断されても、微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部が保持され、摺動面１１，２１間から脱落しにくい。

【0041】

また、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａは、黒鉛膜３０により全面が被覆される、言い換えれば、基材表面が露出しないことにより、端面部２２ａにおける全ての微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部が入り込んだ状態となるため、黒鉛膜３０がせん断されることにより摺動面２１が平滑化されやすい。

【0042】

また、黒鉛膜３０は、厚さが１μｍ～１００μｍであることにより、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａからの黒鉛膜３０の剥がれや黒鉛膜３０に亀裂が生じることを防止することができるため、摺動部品の膜として用いることができる。

【0043】

さらに、黒鉛膜３０は、厚さがＳｉＣ基材２２の端面部２２ａの表面における算術平均粗さＲａよりも大きい、すなわち黒鉛膜３０の厚さがＳｉＣ基材２２の端面部２２ａの表面の凹凸よりも大きいことにより、黒鉛膜３０の一部がＳｉＣ基材２２の微細凹部２２ｂに入り込み易く、静止密封環１０の摺動面１１との摩擦により黒鉛膜３０が確実にせん断されるため、微細凹部２２ｂ内に黒鉛膜３０の一部が残りやすく、低摩擦効果を発揮し易い。

【0044】

また、黒鉛膜３０は、一部にガラス状カーボン領域を含有していることにより、黒鉛膜３０のせん断によって生じるせん断塊Ｐ３０が小さくなりやすく、当該せん断塊Ｐ３０が相手側である静止密封環１０を構成するＳｉＣ基材１２の微細凹部１２ｂ内の奥まで入り込みやすくなるため、静止密封環１０の摺動面１１に移着膜３１が形成されやすい。尚、黒鉛膜３０は、一部にガラス状カーボン領域が含有されていても黒鉛層から成る黒鉛領域を主とすることにより、静止密封環１０の摺動面１１との摩擦により黒鉛の自己潤滑性を発揮することができる。

【0045】

また、黒鉛膜３０は、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａ上に直接形成されることにより、ＳｉＣ基材２２の端面部２２ａとの密着性が低いため、例えば黒鉛膜３０が接着剤を介して接合されている場合と比べて静止密封環１０の摺動面１１との摩擦により黒鉛膜３０にせん断が生じやすく、これにより、黒鉛膜３０の剥がれを防止することができる。

【0046】

また、回転密封環２０の基材と摺動面とを別素材により形成することができるため、基材にＳｉＣ等のセラミックスの剛性を持たせつつ、摺動面２１の黒鉛膜３０により黒鉛の自己潤滑性を持たせることができる。さらに、基材を安価な材料に変更することで摺動部品のコストを削減することができる。

【0047】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0048】

例えば、前記実施例では、摺動部品として、一般産業機械用のメカニカルシールを例に説明したが、自動車やウォータポンプ用等の他のメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシールに限られず、すべり軸受などメカニカルシール以外の摺動部品であってもよい。さらに、黒鉛膜３０は、軸受の内周面にも形成可能であるため、ラジアル軸受等を構成する摺動部品にも適用することができる。

【0049】

また、前記実施例では、摺動部品が適用されるメカニカルシールは、無潤滑環境下で使用されるものとして説明したが、これに限らず、摺動面間に被密封流体である液体を介在させた流体潤滑域や境界潤滑域で使用されてもよい。

【0050】

また、前記実施例では、黒鉛膜３０を回転密封環２０にのみ設ける例について説明したが、黒鉛膜３０を静止密封環１０にのみ設けてもよく、回転密封環２０と静止密封環１０の両方に設けてもよい。

【0051】

また、前記実施例では、静止密封環１０および回転密封環２０はＳｉＣから形成されるものとして説明したが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ等であってもよい。また、上記摺動材料以外では、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の他のセラミックス、金属材料、樹脂材料、複合材料等も適用可能である。

【符号の説明】

【0052】

１０ 静止密封環（摺動部品）
１１ 摺動面
１２ ＳｉＣ基材（基材）
１２ａ 端面部
１２ｂ 微細凹部
２０ 回転密封環（摺動部品）
２１ 摺動面
２２ ＳｉＣ基材（基材）
２２ａ 端面部
２２ｂ 微細凹部
３０ 黒鉛膜
３０ａ 表面
３１ 移着膜
Ｐ３０ せん断塊

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】