纯水用陶瓷滑动构件制造技术

本发明专利技术涉及一种纯水用陶瓷滑动构件，其由ＳｉＣ烧结体构成，且是在超纯水或纯水中使用的陶瓷滑动构件，其中，β－ＳｉＣ在ＳｉＣ烧结体中所占的比例为２０％以上，且平均的晶体组织的长宽比为２以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在电阻率为10MQ，cm左右以上的超纯水或电阻率为 lMQ，cm左右以上的纯水中作为旋转机械的轴承或机械密封件等使用的纯 水用陶瓷滑动构件。
技术介绍
例如属于旋转机械的屏蔽电泵一般来说具备在两侧支撑主轴的2个径 向滑动轴承和支撑负荷侧和反负荷侧两个轴方向的推力荷重的2个推力滑 动轴承。作为这些滑动轴承，耐磨性和耐蚀性优异的陶瓷轴承广泛地得到 使用。而且，使处理液自循环，并利用处理液进行滑动轴承(陶瓷轴承) 的润滑和电机的冷却。在旋转机械中，具有与固定侧和旋转侧两部件的端面或滑动面接触地 运转的结构的机械很多，对于旋转体与固定体安装在机械性滑动的部分上的部件，使用滑动轴承或密封构件等滑动构件。例如目前广泛采用的是滑动轴承具有固定在主轴侧并与主轴侧一体旋转的旋转侧构件和固定在壳 体侧的固体侧构件，使二者相互滑动，陶瓷轴承的旋转侧构件和固定侧构件中一个用碳化硅(SiC)构成、另一个用碳材料(C)构成，或者二者均 用SiC构成。这种SiC由具有含有六方晶的纤锌矿型晶体结构的a-SiC构 成。另外，在旋转机械中，作为将主轴与壳体之间水密性密封的密封构件， 由a-SiC构成的陶瓷密封构件也广泛地得到使用。S口，在旋转机械中，陶 瓷轴承和陶瓷密封构件等陶瓷滑动构件广泛地得到使用。对于SiC，有几种制造方法，仅釆用其中最主要的烧结法即能够利用初 始原料和烧成条件来制造具有各种特性的SiC，其被用于各种用途。这些 SiC除了一般性的热、化学和机械特性以外，也是耐磨性优异的材料，因此 被广泛用作轴承或机械密封件等滑动构件。例如，在以电阻为0.01MQ.cm左右以上的自来水为处理液、使用陶瓷 轴承作为滑动轴承的屏蔽电泵中，在用自来水(处理液)有效地润滑陶瓷 轴承(滑动轴承)的滑动面的情况下，陶瓷轴承能够长期使用。但是，在 以电阻为lMQ.cm左右以上的纯水或电阻为10MQ，cm左右以上的超纯水 为处理液、使用陶瓷轴承作为滑动轴承的屏蔽电泵中，当用纯水或超纯水 (处理液)润滑陶瓷轴承的滑动面时，该滑动面在纯水或超纯水中慢慢产 生滑动磨损痕，有时与被认为是滑动面的滑动损伤的磨损相关。下表1表示进行下述摩擦磨损试验的结果在电阻不同的处理液(自 来水、纯水和超纯水)的存在下，用0.5MPa的压力按压a-SiC，同时以7.59m/s 的圆周速度使a-SiC之间相互滑动100小时。<table>table see original document page 4</column></row><table>其原因虽然不一定明确，但被认为是因为在自来水的存在下，陶瓷 轴承的滑动面滑动接触时，在滑动面上形成作为润滑膜的硅类氢氧化物或 凝胶状的硅类水合物，其被认为是保护滑动面的物质，而在溶解氧极少的 纯水或超纯水中摩擦陶瓷轴承的滑动面时，在滑动面上不能形成这些膜。如此，尽管SiC (a-SiC)具备作为滑动材料的优异特性，但当将SiC (a-SiC)作为处理液为纯水或超纯水的旋转机械的轴承等使用时，常常遇 到不明原因的损伤问题。损伤不仅存在于SiC滑动构件的滑动部，在滑动 构件的液体接触部有时也存在。基于SiC烧结体的损伤状态，着眼于耐侵蚀性进行如下的试验，结果 发现，根据SiC晶体系或组织等的性状的不同，耐侵蚀性存在差别。另外 可知，SiC的损伤并不单单是侵蚀，而是侵蚀，腐蚀性的损伤。即，在使具 有某种流速的流体冲击由SiC烧结体构成的试验片的情况下，当流体为 0.01MQ*cm左右的自来水时，SiC不发生损伤。与此相对，当流体为电阻为10MQ，cm左右以上的超纯水时，SiC发生损伤。其原因虽然不一定明确，但被认为原因之一是使超纯水以某种流速 冲击SiC烧结体，SiC晶体的晶界产生损伤，发生SiC粒子的脱落。另外认 为也与下述问题有关当该SiC粒子脱落等造成的表面粗糙度变大时，在 旋转机械的轴承或密封构件中使用SiC烧结体时，扭矩异常地增高等。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，本专利技术的目的在于提供一种即 使在纯水或超纯水中也能抑制侵蚀等造成的损伤，从而能够长期稳定使用 的纯水用陶瓷滑动构件。本专利技术的纯水用陶瓷滑动构件由SiC烧结体构成，且是在超纯水中使 用的陶瓷滑动构件，其中，卩-SiC在SiC烧结体中所占的比例为20X以上， 平均的晶体组织的长宽比为2以上。已确认p-SiC在SiC烧结体中所占的比例为20%以上、且平均的晶体 组织的长宽比为2以上的SiC陶瓷滑动构件，即使在超纯水中长时间使用， 也能够抑制侵蚀等造成的损伤，从而能够长期稳定地使用。其原因被认为 在于含有具有闪锌型立方晶的晶体结构的p-SiC的SiC烧结体由于SiC 晶体组织易成为针状晶体，且p-SiC在SiC烧结体中所占的比例越多该倾 向越强，针状晶体相互牢固地缠绕，即使在苛刻的滑动条件下也显示出良 好的摩擦磨损特性，在耐侵蚀性方面，针状晶体相互牢固地缠绕，具有将 SiC粒子的脱落降低到最小限度的效果，而且SiC晶体组织的长宽比(纵横 比)越大，越多的晶体相互牢固地缠绕，越具有将SiC粒子的脱落降低到最小限度的效果。优选SiC烧结体的晶体粒径最大为20(Him、平均为2(Him以下。 已确认晶体粒径最大为200pm、平均为20pm以下的SiC陶瓷滑动构 件，即使在超纯水中长时间使用，表面也几乎不会变粗糙，表面状态良好。 其原因被认为在于晶体粒径越小，越没有从SiC烧结体脱落的SiC粒子， 由此，损伤更为均匀、流体不会进入到深处，因此不仅损伤进一步变少， 在表面粗糙度方面，也具有使之降低到最小限度的效果。在烧成前的SiC原料粉阶段中，p-SiC在SiC中所占的比例优选为90%以上。通过烧成(3-SiC在SiC中所占的比例为90%以上的SiC原料粉，能够 容易地制造(3-SiC在SiC中所占的比例为20%以上的SiC烧结体。根据本专利技术，即使在例如纯水或超纯水中长时间使用，也能够不仅抑 制滑动面、而且抑制液体接触面由于侵蚀等而发生的损伤，从而陶瓷滑动 构件能够长期稳定地使用。附图说明图1为表示具备适用于陶瓷轴承的本专利技术实施方式的陶瓷滑动构件的 屏蔽电泵的截面图。图2为侵蚀试验装置的概要图。图3为表示具备适用于陶瓷密封构件的本专利技术另一实施方式的陶瓷滑 动构件的纯水用旋转机械的主要部分的截面图。具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1表示具备适用于陶瓷轴承的本专利技术实施方式的陶瓷滑动构件的屏 蔽电泵。如图1所示，屏蔽电泵具备吸入侧壳体1、排出侧壳体5和连接该 吸入侧壳体1和排出侧壳体5之间的外筒9。吸入侧壳体1、外筒9和排出 侧壳体5在开口部侧的端部外周部分别具备向外延伸设置的凸缘la、 9a、 9b、 5a。并且，利用铸铁等铸件制的法兰盘20、 20夹持相互邻接的凸缘la、 9a，同时通过上紧螺栓45而将吸入侧壳体1与外筒9连接成一体。另外， 同样地利用铸铁等铸件制的法兰盘21、 21夹持相互邻接的凸缘5a、 9b，同 时通过上紧螺栓45而将排出侧壳体5与外筒9连接成一体。并且，通过吸 入侧壳体1、排出侧壳体5和外筒9构成泵的壳体，在该泵的壳体内配设屏 蔽电机22。吸入侧壳体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯水用陶瓷滑动构件，其由ＳｉＣ烧结体构成，且是在超纯水或纯水中使用的陶瓷滑动构件，其特征在于，β－ＳｉＣ在ＳｉＣ烧结体中所占的比例为２０％以上，且平均的晶体组织的长宽比为２以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长坂浩志，横田洋，川畑润也，神野秀基，星野宪一，藤原聪史，奥町英二，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，日本皮拉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]