石墨轴承及其制造方法与流程

本发明涉及石墨轴承及其制造方法。

背景技术：

1、石墨轴承的普通的制造方法是：在减压下长时间将树脂浸渗在石墨的成型体内后，将石墨切成所要求的形状，机械加工成轴承的形状。树脂浸渗对于提高石墨轴承的强度是必要的，如果不进行树脂浸渗，则例如因径向强度(也可称为径向挤压强度)不足而有时不能支承半径方向的载荷。该方法因需要时间和劳力而没有效率，特别是存在以下问题：

2、1)树脂浸渗需要长时间、

3、2)因不能将树脂均匀地浸渗到成型体中而使材料损耗增大、且

4、3)需要从成型体切出轴承，而且需要机械加工成轴承形状。

5、将石墨轴承压入壳体的孔内。壳体的孔的内径小于石墨轴承的外径，一边压缩石墨轴承一边在壳体中组装。此时，如果石墨轴承的强度不足，则发生裂纹，裂痕容易沿着石墨轴承的半径方向扩展。

6、示出关联的现有技术。在专利文献1(jps52-38516a)中，将石墨和炭黑及粘结剂的焦油、沥青混炼，在1100～1200℃下烧结成轴承等形状。接着通过浸渗呋喃树脂来提高轴承的强度。

7、专利文献2(jp4575911b)中，作为以往例子公开了：通过cip成型(冷等静压加压)制造具有各向同性的石墨基材，然后将其切出，通过机械加工形成轴承([0052]-[0054])。实施例中公开了：对石墨和焦炭及粘结剂的焦油、沥青等的混合物进行成型。在1000℃下烧结0.5个月，接着在真空炉内浸渗熔融金属([0039]-[0049])。对于实施例，虽然机械加工变得容易，但需要长期间的烧结和金属的浸渗。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：jps52-38516a

11、专利文献2：jp4575911b

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、本发明的课题是提供下述这样的石墨轴承和其制造方法。

3、1)能够通过净形(net shape)或近净形(near net shape)进行制造，进而不需要树脂浸渗及金属浸渗等处理、

4、2)向壳体压入时裂纹等故障少、且

5、3)径向强度接近于轴向的强度。

6、用于解决课题的手段

7、本发明的石墨轴承包含：78质量％以上且98质量％以下的包含球状石墨及未碳化树脂中的碳成分的碳、12质量％以下且2质量％以上的所述树脂中的挥发成分、以及10质量％以下且0质量％以上的除碳和挥发成分以外的成分。另外，碳、挥发成分以及除碳和挥发成分以外的成分的合计为100质量％。优选碳以球状石墨作为主要成分，例如碳的60质量％以上为球状石墨。对于碳，其包含球状石墨和未碳化树脂中的碳成分，除此以外也可以包含焦炭等无定形碳。再者，在本说明书中，未碳化包括从完全未碳化到不完全碳化。此外，优选将挥发成分设定为12质量％以下且3质量％以上，特别优选设定为10质量％以下且5质量％以上。

8、本发明的石墨轴承的制造方法的特征在于，其进行以下步骤：制备混合物的步骤，所述混合物含有60质量％以上且90质量％以下的含球状石墨且不含树脂的碳、30质量％以下且10质量％以上的树脂、以及10质量％以下且0质量％以上的石墨轴承的除碳和挥发成分以外的成分；通过模具对所述混合物进行挤压成型而形成轴承母体的步骤；以及在所述树脂未完全碳化的温度下，以组成成为包含球状石墨及树脂中的碳成分的碳为78质量％以上且98质量％以下、所述树脂中的挥发成分为12质量％以下且2质量％以上、以及除碳和挥发成分以外的成分为10质量％以下且0质量％以上的方式，对所述轴承母体进行烧结的步骤。再者，本说明书中，有关石墨轴承的记载直接适用于石墨轴承的制造方法。

9、本发明的石墨轴承能够通过挤压成型进行制造，不需要从石墨块的切出和轴承形状的机械加工。另外由烧结造成的尺寸变化也小，因此通过挤压成型和烧结，可得到接近目标尺寸的烧结体(近净形～净形的烧结体)。再者，在挤压成型为比目标尺寸稍大的尺寸后进行烧结、向目标尺寸的研磨等步骤包含在本发明中。此外，本发明中，不需要树脂浸渗、金属浸渗等处理。也就是说，本发明中能够有效率地制造石墨轴承。

10、对于本发明的石墨轴承，挤压成型时的加压方向的强度(以下称为“加压方向强度”)与挤压成型时的层间方向强度(以下称为“层间方向强度”)之比比较接近1。加压方向为与石墨轴承的轴向相同的方向，层间方向与加压方向成直角，为与石墨轴承中的半径方向相同的方向。此外，加压方向强度和层间方向强度是采用板状试样通过3点弯曲试验测定的强度。与此相对，后述的轴向强度和径向强度是按石墨轴承的形状测定的压缩强度，试样的形状和测定法有所不同。一般来讲加压方向强度高于层间方向强度，但在本发明中能够使它们的比接近1。另外，如果层间方向强度高，则能够减少向壳体压入时的裂纹等。如以上所述，本发明能够提供向壳体压入时的故障少的石墨轴承。本发明中，加压方向强度与层间方向强度之比例如为1以上且2以下，优选为1以上且1.8以下，特别优选为1以上且1.6以下。

11、本发明的石墨轴承由于轴向强度与径向强度之比接近1(径向强度接近于轴向强度)，因此石墨轴承能够支承的半径方向的载荷大。

12、优选所述未碳化树脂由热塑性树脂和热固性树脂这两者构成。特别优选的是，所述热塑性树脂为聚苯硫醚(pps)、所述热固性树脂为酚醛树脂。

13、优选的是，所述球状石墨的平均粒径为10μm以上且20μm以下、纵横尺寸比为2以下。优选的是，含有88质量％以上且98质量％以下的包含球状石墨及未碳化树脂中的碳成分的碳、和12质量％以下且2质量％以上的树脂中的挥发成分，碳和挥发成分的合计为100质量％。也就是说，不含有碳和挥发成分以外的成分。更优选是，含有60质量％以上且84质量％以下的球状石墨、0质量％以上且22质量％以下的与球状石墨相比平均粒径大的无定形碳、8质量％以上且15质量％以下的未碳化树脂中的碳成分、和3质量％以上且12质量％以下的所述挥发成分，球状石墨、所述无定形碳、未碳化树脂中的碳成分和所述挥发成分的合计为100质量％。

技术特征：

1.一种石墨轴承，其包含：

2.根据权利要求1所述的石墨轴承，其特征在于，所述未碳化树脂由热塑性树脂和热固性树脂这两者构成。

3.根据权利要求2所述的石墨轴承，其特征在于，所述热塑性树脂为聚苯硫醚(pps)，所述热固性树脂为酚醛树脂。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的石墨轴承，其特征在于，所述球状石墨的平均粒径为10μm以上且20μm以下，纵横尺寸比为2以下。

5.根据权利要求4所述的石墨轴承，其特征在于，轴向的压缩强度与径向强度之比为1以上且2以下。

6.根据权利要求4所述的石墨轴承，其特征在于，其包含12质量％以下且3质量％以上的所述挥发成分。

7.根据权利要求4所述的石墨轴承，其特征在于，其包含：

8.根据权利要求7所述的石墨轴承，其特征在于，其包含：

9.一种石墨轴承的制造方法，其特征在于，其进行以下步骤：

技术总结石墨轴承包含：78质量％以上且98质量％以下的包含球状石墨及未碳化树脂中的碳成分的碳、12质量％以下且2质量％以上的所述树脂中的挥发成分、以及10质量％以下且0质量％以上的除碳和挥发成分以外的成分。另外，将碳、挥发成分以及除碳和挥发成分以外的成分的合计设定为100质量％。能够通过净形或近净形制造石墨轴承，不需要树脂浸渗及金属浸渗等处理。石墨轴承向壳体压入时的裂纹少，且径向强度高。技术研发人员：桥本宪,奥村弘基,西井雄亮受保护的技术使用者：特耐斯株式会社技术研发日：技术公布日：2024/6/2