(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素粒子を主構成とし、該炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であり、相対密度が９５％以上であり、炭化硼素を含む炭化珪素質焼結体であり、該炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が１７０μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子が６面積％以上１５面積％以下存在することを特徴とする炭化珪素質焼結体。
【請求項２】
前記粗粒状炭化珪素粒子は、アスペクト比（長径／短径）の平均値が１以上２以下であることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素質焼結体。
【請求項３】
前記粗粒状炭化珪素粒子は、カルシウムを含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炭化珪素質焼結体。
【請求項４】
グラファイトを含み、該グラファイトの含有量が１０質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の炭化珪素質焼結体。
【請求項５】
前記グラファイトは、平均結晶粒径が４μｍ以上４３μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の炭化珪素質焼結体。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなることを特徴とする摺動部品。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の炭化珪素質焼結体を用いたことを特徴とする対飛翔体用防護体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素質焼結体およびこれを用いた摺動部品ならびに対飛翔体用防護体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素質焼結体は、高硬度で高耐食性を有し、摺動時の摩擦係数が小さく平滑性も優れていることから摺動部品に好適に用いられている。【０００３】
例えば、特許文献１では、α相またはβ相の少なくとも１種以上の炭化珪素結晶相とＹＡＧ結晶相とからなり、残部が不可避不純物からなる炭化珪素焼結体が提案されており、ＹＡＧ結晶相が0.2〜20重量％であるとともに、焼結体中の炭化珪素の平均結晶粒子径が３μｍ以下、ＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径が１μｍ以下である炭化珪素焼結体が好適な例として記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003−95744号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案された炭化珪素焼結体は、実質的に気孔がなく緻密で、強度および硬度に優れているものの、強度の低いＹＡＧ結晶相が粒界相にも含まれている可能性が高く、摺動部品として用いたときの摺動面にかかる熱衝撃がこのような炭化珪素焼結体に与えられるとクラックを生じ、粒界相を通じてクラックが進展しやすく、長期間にわたる使用に十分に耐え得るものではなかった。また、今般、炭化珪素質焼結体を防護体に用いることが検討されており、クラックの進展しにくい炭化珪素質焼結体が望まれている。【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、長期間にわたる使用によって受ける熱衝撃または機械的な衝撃により微細なクラックが生じたとしても、そのクラックの進展を抑制することができる炭化珪素質焼結体およびこれを用いた摺動部品ならびに防護体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素粒子を主構成とし、該炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であり、相対密度が95％以上であり、炭化硼素を含む炭化珪素質焼結体であり、該炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が170μｍ２以上の粗粒
状炭化珪素粒子が６面積％以上15面積％以下存在することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の摺動部品は、上記構成の本発明の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなることを特徴とするものである。【０００９】
また、本発明の対飛翔体用防護体は、上記構成の本発明の炭化珪素質焼結体を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の炭化珪素質焼結体によれば、炭化珪素粒子を主構成とし、該炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であり、相対密度が95％以上であり、炭化硼素を含む炭化珪素質焼結体であり、該炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が170μｍ２以上
の粗粒状炭化珪素粒子が６面積％以上15面積％以下存在することから、熱衝撃または機械的な衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子によってクラックの進展を抑制することができるので、強度，剛性等の機械的特性とともに、耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質焼結体とすることができる。
【００１１】
また、本発明の摺動部品によれば、本発明の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなることから、熱衝撃により微細なクラックが生じたときのクラックの進展の抑制効果によって、強度，剛性等の優れた機械的特性とともに、耐熱衝撃性に優れているので、摺動部品として長期間の使用に耐えることができる。【００１２】
また、本発明の対飛翔体用防護体によれば、本発明の炭化珪素質焼結体を用いたことから、機械的な衝撃により微細なクラックが生じたときのクラックの進展の抑制効果により、強度，剛性等の優れた機械的特性を有しているので、対飛翔体用防護体として好適に用
いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本実施形態の炭化珪素質焼結体の観察面における顕微鏡写真である。
【図２】グラファイトの結晶構造の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態の摺動部品を備えたメカニカルシールの一例を示す、（ａ）は部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すメカニカルシールリングの斜視図である。
【図４】本実施形態の摺動部品を備えたフォーセットバルブの一例を示す、（ａ）は流体通路を開いた状態の斜視図、（ｂ）は流体通路を閉じた状態の斜視図である。
【図５】本実施形態の摺動部品を備えた転がり支持装置の一例である転がり軸受を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転がり軸受の保持器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態の炭化珪素質焼結体の一例について説明する。
【００１５】
図１（ａ），（ｂ）は、は、本実施形態の炭化珪素質焼結体の観察面における顕微鏡写真である。
【００１６】
本実施形態の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素粒子を主構成とし、相対密度が95％以上の炭化珪素質焼結体であり、この炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂが６面積％以上15面積％以下存在する炭化珪素質焼結体である。図１に示すように、本実施形態の炭化珪素質焼結体の観察面には、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂと、結晶粒径が８μｍ以下の微粒状炭化珪素粒子１ａとが存在する。なお、結晶粒径が８μｍを超えて面積が170μｍ２未満の炭化珪素粒子が存在してもよいことはいうまでもない。
【００１７】
そして、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、結晶粒径が８μｍ以下の微粒状炭化珪素粒子１ａをマトリックスとし、相対密度が95％以上であり、炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂが６面積％以上15面積％以下存在することにより、熱衝撃または機械的な衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子１ｂによってクラックの進展を抑制することができるので、強度，剛性等の機械的特性に優れているとともに、耐熱衝撃性に優れている。
【００１８】
ここで、炭化珪素質焼結体の相対密度は、ＪＩＳ  Ｒ  1634−1998に準拠して炭化珪素質焼結体の見掛密度を求め、この見掛密度を炭化珪素質焼結体の理論密度で除すことで求めればよい。なお、炭化珪素質焼結体の理論密度については、炭化珪素質焼結体を構成するそれぞれの含有量をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法または蛍光Ｘ線分析法により求め、各成分の同定はＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によって行ない、例えば同定された成分がＳｉＣやＢ４Ｃであれば、ＩＣＰ発光分光分析法または蛍光Ｘ線分析法により求めたＳｉおよびＢの含有量の値を用いてＳｉＣやＢ４Ｃに換算する。また、Ｘ線回折法による成分の同定において、炭化珪素質焼結体にグラファイトが含まれていたときには、炭素分析法により、炭化珪素質焼結体中の炭素量（遊離炭素を除く）を求め、ここで得られた炭化珪素質焼結体中の炭素量から、ＳｉやＢの炭化物換算に必要とした炭素量を差し引いた値をグラファイトの含有量とすればよい。
【００１９】
そして、炭化珪素質焼結体を構成する成分が、例えば、炭化珪素およびグラファイトであって、その含有量がそれぞれａ質量％，ｂ質量％であるとすると、炭化珪素およびグラファイトのそれぞれの理論密度の値（炭化珪素＝3.21ｇ／ｃｍ３，グラファイト＝2.26ｇ／ｃｍ３）を用いて、以下の式（１）により炭化珪素質焼結体の理論密度（Ｔ．Ｄ）を求めることができる。
Ｔ．Ｄ＝１／（0.01×（ａ／3.21＋ｂ／2.26））・・・（１）
例えば、炭化珪素質焼結体を構成する成分の含有量が、炭化珪素が90質量％であり、グラファイトが10質量％であるときには、式（１）を用いて計算すると、炭化珪素質焼結体の理論密度（Ｔ．Ｄ）は、3.08ｇ／ｃｍ３となり、ＪＩＳ  Ｒ  1634−1998に準拠して求めた炭化珪素質焼結体の見掛密度を、この理論密度（Ｔ．Ｄ）3.08ｇ／ｃｍ３で除すことにより相対密度を求めることができる。
【００２０】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体における観察面を得るには、まず、炭化珪素質焼結体の表面をダイヤモンドからなるカップ型砥石を用いて研削した後、引き続き、錫からなるラップ盤を用いて、粒径が１〜３μｍのダイヤモンド砥粒により、ＪＩＳ  Ｂ  0601−2001（ＩＳＯ  4287−1997）で規定される算術平均高さＲａが0.01μｍ以下になるまで研磨する。次に、水酸化ナトリウムおよび硝酸カリウムが１:１の質量比からなる加熱溶融された溶液に炭化珪素質焼結体を20秒浸し、研磨された面をエッチングする。
【００２１】
そして、このエッチングされた面を500倍の倍率で光学顕微鏡を用いて観察し、様々な大きさの炭化珪素粒子が平均的に観察される面を本実施形態における観察面とする。なお、様々な大きさの炭化珪素粒子が平均的に観察される面とは、他の領域では観察されないような１個の粒子の面積が15000μｍ２を超える粒子が存在する領域や、面積が170μｍ２以上の粒子がない領域を故意に選ぶのではなく、エッチングされた面の広域を観察して、粗粒状炭化珪素粒子１ｂや微粒状炭化珪素粒子１ａが平均的に存在する箇所のことを指す。
【００２２】
そして、観察面における粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率（面積％）は、観察面を撮影した画像を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）の粒子解析という手法を適用して行なう。設定としては、画像の濃淡を示す指標であるしきい値を150とし、抽出された面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂの合計面積を観察面の面積、例えば0.054ｍｍ２（横方向の長さが0.27ｍｍ，縦方向の長さが0.2ｍｍ）で除して百分率で表わした値が粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率である。また、本実施形態の炭化珪素質焼結体において、主構成とは、観察面の面積を100面積％としたとき、炭化珪素粒子の累積面積が80面積％以上のことを指す。なお、観察面において観察される粒子が炭化珪素粒子であることは、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー装置（日本電子製  ＪＸＡ−8600Ｍ型）を用いて、ＳｉおよびＣのそれぞれの分布を確認し、ＳｉおよびＣの分布を重ねたとき、これらが重複していることで確認することができる。また、図１（ａ），（ｂ）は、観察面を撮影した画像の部分拡大写真である。
【００２３】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体によれば、粗粒状炭化珪素粒子１ｂは、アスペクト比（長径／短径）の平均値が１以上２以下であることが好適である。この粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比の平均値がこの範囲にあるときには、アスペクト比がこの範囲以外のものよりも、熱衝撃または機械的な衝撃により微細なクラックが生じたときのクラックの進展の抑制効果により、強度，剛性等の機械的特性がさらに優れた炭化珪素質焼結体となる。なお、長径とは、観察面における粗粒状炭化珪素粒子１ｂの最も長い部分の長さであり、短径とは、長径に垂直方向で最も長い部分の長さである。
【００２４】
この粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比の平均値は以下のようにして求めることができる。画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）の粒子解析により抽出された面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂについて、ＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して長径および短径を測定する。そして、この長径の値を短径の値で除することにより、それぞれの粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比を求めた後、平均値を算出すればよい。
【００２５】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であることが好適である。このように、炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であれば、粗粒状炭化珪素粒子１ｂが存在するものの緻密な焼結体とすることができるので、機械的特性を向上させることができるとともに熱伝導性に優れた炭化珪素質焼結体とすることができる。
【００２６】
ここで、炭化珪素粒子の平均結晶粒径は、粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率やアスペクト比を求めるときに用いた画像と同じ画像を用いて算出すればよい。具体的には、この画像内で任意の点を中心として、１本当たりの長さが、例えば、168μｍである直線を30°間隔で６本引き、この６本の直線上に存在する結晶の個数をこれら直線の合計長さで除すことで求めることができる。また、熱伝導性については、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  14704−2000（ＭＯＤ））に準拠して測定した熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））で確認する。
【００２７】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、粗粒状炭化珪素粒子１ｂがカルシウムを含んでいることが好適である。カルシウムは、粗粒状炭化珪素粒子１ｂを形成する炭化珪素と線膨張係数が異なることから、粗粒状炭化珪素粒子１ｂがカルシウムを含んでいるときには、線膨張係数の差によって粗粒状炭化珪素粒子１ｂの内部には残留応力が生じる。そして、この残留応力によって粗粒状炭化珪素粒子１ｂと隣接する微粒状炭化珪素粒子１ａ等との粒界には圧縮応力が生じているため、微細なクラックが生じたとしても、炭化珪素粒子間にかかる応力によってクラックの進展をさらに抑制することができ、この抑制効果は、破壊靭性（ＫＩＣ）で確認することができる。なお、破壊靱性については、ＪＩＳ  Ｒ  1607−2010（ＩＳＯ  15732−2003（ＭＯＤ））で規定される予き裂導入破壊試験法（ＳＥＰＢ法）に準拠して測定すればよい。
【００２８】
なお、カルシウムは、含有量によっては炭化珪素質焼結体の緻密化に影響を与えるおそれがあるので、炭化珪素質焼結体100質量％に対して、0.1質量％以下の含有量であることが好適であり、このカルシウムの含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法を用いて求めればよい。
【００２９】
そして、粗粒状炭化珪素粒子１ｂにカルシウムが含まれているか否かについては、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー装置（日本電子製  ＪＸＡ−8600Ｍ型）を用いて、カルシウムの分布を確認し、粗粒状炭化珪素粒子１ｂに相当する箇所におけるカルシウムの存在の有無で確認することができる。
【００３０】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、酸素の含有量が1.5質量％以下であることが好適である。酸素の含有量が1.5質量％以下であるときには、炭化珪素質焼結体が液相焼結によって形成されていると、粒界相における非晶質相の生成が低減されるので、熱伝導性を高めることができる。酸素の含有量については、酸素分析法により求めればよい。
【００３１】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、グラファイトを含み、このグラファイトの含有量は10質量％以下であることが好適である。グラファイトは、炭化珪素よりも硬度が低く、磨耗しやすいものの、潤滑作用が高いので、良好な摺動特性を維持することができる。このグラファイトの含有量が10質量％以下であるときには、磨耗が抑制されるとともに、グラファイトが有する高い潤滑作用により良好な摺動特性を維持することができるので、摺動部品に好適に用いることができる。なお、グラファイトの同定および含有量の求め方については、理論密度を求める際に示した方法で行なえばよい。
【００３２】
また、本実施形態の炭化珪素質焼結体に含まれるグラファイトは、平均結晶粒径が４μｍ以上43μｍ以下であることが好適である。グラファイトの平均結晶粒径が４μｍ以上43μｍ以下であるときには、磨耗が抑制されて高いシール性を維持することができるとともに、焼結過程における炭化珪素の結晶粒子の粒成長を促進することができるので、より緻密な炭化珪素質焼結体とすることができる。
【００３３】
特に、グラファイトは、平均結晶粒径が12μｍ以上30μｍ以下であることが好適である。グラファイトの平均結晶粒径については、粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率やアスペクト比を求めるときと同じ画像を用いて、10個前後のグラファイトを抽出して、ＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して長径および短径を測定し、その相加平均を個々のグラファイトの結晶粒径とみなし、これらの結晶粒径の値の最大値および最小値を除いた値の平均をグラファイトの平均結晶粒径とすればよい。
【００３４】
図２は、グラファイトの結晶構造の一例を示す模式図である。グラファイトの結晶構造が、図２に示すように、その炭素層面が整然とした配向を示す構造である場合、グラファイトの結晶粒子内の気孔が減少するため、炭化珪素質焼結体の圧縮強度を高くすることができる。
【００３５】
本実施形態の炭化珪素質焼結体では、グラファイトはＸ線回折法を用いた測定による（002）面からの回折ピークの半値幅を0.3°以下（０°を除く）とすることが好適であり、半値幅をこの範囲にすることでグラファイトの結晶構造は緻密質な構造とすることができるので、圧縮強度をはじめとする機械的特性、例えば曲げ強度，静的弾性率および硬度等を高くすることができる。特に、グラファイトの結晶構造は、２Ｈグラファイトと呼ばれる六方晶系の結晶構造であることが好適である。
【００３６】
また、本実施形態の摺動部品は、本実施形態の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなることから、熱衝撃により微細なクラックが生じたときのクラックの進展の抑制効果によって、強度，剛性等の優れた機械的特性とともに、耐熱衝撃性に優れているので、摺動部品として長期間の使用に耐えることができる。
【００３７】
図３（ａ）は、本実施形態の摺動部品をメカニカルシールリングに適用したメカニカルシールの一例を示す部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すメカニカルシールリングの斜視図である。このメカニカルシールは、環状体である固定部材５ａの摺動面15ａ上で、凸状部を有する環状体である可動部材５ｂの摺動面15ｂを摺動させてシール作用を及ぼすメカニカルシールリング５を備えた装置である。
【００３８】
メカニカルシールリング５は、駆動機構（図示しない）による駆動力を伝達させる回転軸６と、この回転軸６を回転可動に支承するケーシング７との間に取り付けられ、固定部材５ａと可動部材５ｂとの互いの摺動面15ａ，15ｂが回転軸６に対して垂直面を形成するように設置されている。
【００３９】
そして、可動部材５ｂはパッキング８によって緩衝的に支持され、このパッキング８の可動部材５ｂと相対する側には回転軸６を巻回するようにコイルスプリング９が設置される。このコイルスプリング９の弾発力（予め設定されたコイルスプリング９の力）により、パッキング８を押圧することによって、可動部材５ｂの摺動面15ｂが固定部材５ａの摺動面15ａに押圧されて摺動するようにしてある。また、コイルスプリング９がパッキング８を押圧する側と相対する側には、カラー10がセットスクリュー11により回転軸６に固定され、コイルスプリング９のストッパーとして設置されている。
【００４０】
一方、可動部材５ｂの摺動面15ｂと摺動面15ａとを介して接する固定部材５ａは緩衝ゴム12によって支持されており、緩衝ゴム12はこのメカニカルシールの外枠となるケーシング７の内側に取り付けられて固定部材５ａを支持するようにしてある。緩衝ゴム12およびパッキング８は、回転軸６の回転で発生する振動を吸収する機能も有する。そして、回転軸６が回転するとカラー10がともに回転し、コイルスプリング９の弾発力によって押圧されるパッキング８と、このパッキング８によって支持されている回転部材５ｂの摺動面15ｂとが押圧されながら回転することによって、固定部材５ａの摺動面15ａとの間でシール作用が働くようにしてある。
【００４１】
このとき流体14は、メカニカルシールのケーシング７で囲まれた内部にまで浸入するが、パッキング８と回転軸６との間に設けられたＯリング13によるシール作用と、メカニカルシールリング５の摺動面15ａ，15ｂのシール作用によって、流体14がメカニカルシールから外部に漏洩することが抑制されている。なお、流体14の一部は、メカニカルシールリング５の摺動面15ａ，15ｂの間に入り込み潤滑液として作用する。
【００４２】
図３に示すメカニカルシールでは、固定部材５ａを平板状の環状体とし、可動部材５ｂを凸状部を有する環状体としたが、これとは逆に固定部材５ａを凸状部を有する環状体とし、可動部材５ｂを平板状の環状体とすることもできる。
【００４３】
メカニカルシールリング５は、潤滑液を介して互いの摺動面15ａ，15ｂを当接させて摺動する固定部材５ａと可動部材５ｂとからなり、本実施形態において、固定部材５ａおよび可動部材５ｂの少なくとも一方は、本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を用いていることが好ましい。本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を固定部材５ａおよび可動部材５ｂの少なくとも一方に用いることによって、熱衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子１ｂによってクラックの進展が抑制されるため、良好な摺動特性を維持することができる。
【００４４】
また、このように本実施形態の摺動部品からなるメカニカルシールリング５を備えたメカニカルシールは、摺動部品の交換頻度が少なく、長期間継続して使うことができるため、稼働効率が高く、維持管理が容易である。
【００４５】
図４は、本実施形態の摺動部品を備えたフォーセットバルブの一例を示す、（ａ）は流体通路を開いた状態の斜視図であり、（ｂ）は流体通路を閉じた状態の斜視図である。
【００４６】
フォーセットバルブ16は、潤滑液を介して互いの摺動面17ａ，18ａを当接し摺動させる基板状の固定弁体17と回転弁体18とを備えている。固定弁体17は、樹脂ケース（図示しない）に固定され、可動弁体18は樹脂ケースの内部で固定弁体17上を可動するように構成されている。固定弁体17，可動弁体18内にはそれぞれ厚み方向に流体通路17ｂ，18ｂが形成され、双方の流体通路17ｂ，18ｂは、摺動面17ａ，18ａ上で連結している。また、可動弁体18にはレバー19が固定され、このレバー19を上下方向あるいは回転方向に動かすことにより可動弁体18は可動する。そして、このフォーセットバルブでは、固定弁体17が固定部材に、可動弁体18が可動部材にそれぞれ該当する。
【００４７】
そして、図４（ａ）に示すように、流体通路17ｂ，18ｂが開いた状態では、白抜き矢印方向から水，湯水等の流体が流体通路17ｂ，18ｂに順次流れ、フォーセットバルブ16に接続された蛇口（図示しない）から流体が吐出する。このとき、いずれかの摺動面17ａ，18ａに予め塗布されていたシリコングリスとともに摺動面17ａ，18ａ間に挿入した流体が潤滑液となって、摺動特性を維持するように作用する。
【００４８】
他方、図４（ｂ）に示すように、レバー19で可動弁体18を上下方向のいずれかに動かすことによって流体通路17ｂ，18ｂ間を閉ざすことができ、蛇口からの流体の吐出を制止することができる。また、可動弁体18を回転方向に動かすことによって流体通路17ｂ，18ｂが連結する端面の面積が調整されるので、蛇口から吐出する流体の流量を調整することができる。
【００４９】
本実施形態において、固定弁体17および可動弁体18の少なくとも一方は、本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を用いていることが好ましい。本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を固定弁体17および可動弁体18の少なくとも一方に用いることによって、優れた耐磨耗性に加えて、長期間の使用により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子１ｂによってクラックの進展が抑制されているので、良好な摺動特性を維持することができる。また、部品の交換頻度が少なくて済むため、長期間にわたって継続して使うことができる。
【００５０】
図５は、本実施形態の摺動部品を備えた転がり支持装置の一例である転がり軸受を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転がり軸受の保持器を示す斜視図である。
【００５１】
図５（ａ）に示す例の転がり軸受20は、互いに対向配置される軌道面21ａ，22ａを備えた第１部材（外輪）21および第２部材（内輪）22と、両部材21，22の軌道面21ａ，22ａ間に転動自在に配設された複数個の転動体23とを備え、転動体23が転動することにより第１部材21および第２部材22の一方が他方に対して相対移動するように構成されている。
【００５２】
なお、第２部材22の軌道面における、転動体23の一方側には、第２部材22の軌道面22ａから傾斜状にカウンタボア22ｂが形成されている。このカウンタボア22ｂは、第１部材21および第２部材22間への転動体23の取り付けを容易にするためのものである。また、図５（ｂ）に示す保持器24は、形状が環状体であって、その円周方向に等間隔に配設されたポケット24ａによって、転動体23を保持するものである。
【００５３】
図５に示す例の転がり支持装置（転がり軸受）20において、第１部材21または第２部材22および転動体23がそれぞれ固定部材，可動部材に該当し、第１部材21，第２部材22および転動体23の少なくともいずれかは、本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を用いていることが好ましい。本実施形態の炭化珪素質焼結体からなる摺動部品を第１部材21，第２部材22および転動体23の少なくともいずれかに用いることによって、熱衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子１ｂによってクラックの進展が抑制されているので、良好な摺動特性を維持することができる。また、部品の交換頻度が少なくて済むため、長期間にわたって継続して使うことができる。
【００５４】
特に、軌道面21ａ，22ａは平滑であると、転動体23の寿命を延ばすことができるため、その算術平均高さ（Ｒａ）は0.6μｍ以下であることが好適である。一方、転動体23の表面は、その算術平均高さ（Ｒａ）が、0.01μｍ以下であることが好適である。
【００５５】
また、保持器24は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリアミドイミドアロイ（ＰＡＩ）または熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）を主成分とし、ホウ酸アルミニウムウィスカー，チタン酸カリウムウィスカー，チタン酸バリウムウィスカー，酸化チタンウィスカー，カーボンウィスカー，グラファイトウィスカー，炭化珪素ウィスカー，窒化珪素ウィスカー，酸化アルミニウムウィスカー等の繊維状充填材を含むことが好適である。このような繊維状充填剤を含むことにより、保持器24は、その機械的強度、耐磨耗性および寸法安定性を高くすることができる。
【００５６】
また、本実施形態の摺動部品となる炭化珪素質焼結体において、グラファイトが含まれているときには、炭化珪素質焼結体の内部よりも炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなる摺動面にグラファイトが多く存在していることが好適である。これにより、機械的特性を維持しながらもグラファイトの有する潤滑作用によって、摺動特性をより高くすることができる。なお、炭化珪素質焼結体の内部とは、炭化珪素質焼結体の厚みの中央のことであり、炭化珪素質焼結体の内部と炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなる摺動面とのグラファイトの含有量の差は２質量％以上であることが好適である。
【００５７】
また、本実施形態の防護体は、本実施形態の炭化珪素質焼結体を用いたことにより、機械的な衝撃により微細なクラックが生じたときのクラックの進展の抑制効果により、強度，剛性等の優れた機械的特性を有しているので、防護体として好適に用いることができる。この防護体は、例えば、縦および横の各長さがいずれも40ｍｍ以上60ｍｍ以下で、厚さが６ｍｍ以上12ｍｍ以下である基板状であり、自動車，電車，ヘリコプターおよびジェット機等に装着されるものである。
【００５８】
ここで、本実施形態の防護体は、動的弾性率が426ＧＰａ以上であることが好適である。動的弾性率が426ＧＰａ以上であると、防護体に衝撃を加える飛翔体を変形させる能力が高くなるので、飛翔体の衝撃を瞬時に分散させることができる。動的弾性率は、ＪＩＳ  Ｒ  1602−1995に基づく超音波パルス法に準拠して求めればよく、この動的弾性率は430ＧＰａ以上であることがさらに好適である。
【００５９】
次に、本実施形態の炭化珪素質焼結体の製造方法について説明する。
【００６０】
本実施形態の炭化珪素質焼結体を得るには、まず、炭化珪素粉末として、粗粒状粉末および微粒状粉末を準備し、水と、必要に応じて分散剤とを、ボールミルまたはビーズミルにより40〜60時間粉砕混合してスラリーとする。ここで、粉砕混合した後の微粒状粉末および粗粒状粉末のそれぞれの粒径の範囲は0.4μｍ以上４μｍ以下，11μｍ以上34μｍ以下である。次に、得られたスラリーに、グラファイト粉末と、このグラファイト粉末を分散させる分散剤（以下、グラファイト用分散剤と称す。）と、炭化硼素粉末および非晶質状の炭素粉末またはフェノール樹脂からなる焼結助剤と、バインダとを添加して混合した後、噴霧乾燥することで主成分が炭化珪素からなる顆粒を得る。
【００６１】
なお、租粒状粉末と微粒状粉末との質量比率としては、例えば、租粒状粉末が６質量％以上15質量％以下であり、微粒状粉末が85質量％以上94質量％以下である。また、炭化珪素質焼結体における粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比の平均値が１以上２以下となるようにするには、予めアスペクト比の平均値が１以上1.6以下である粗粒状粉末を用い
ればよい。
【００６２】
また、炭化珪素質焼結体中のグラファイトの含有量が10質量％以下となるようにするには、グラファイト粉末の添加量と、焼結助剤である非晶質状の炭素粉末の添加量の１／２との合計が炭化珪素粉末100質量％に対して、10質量％以下になるようにすればよい。また、炭化珪素質焼結体中のグラファイトの平均結晶粒径が４μｍ以上43μｍ以下にするには、平均粒径が８μｍ以上48μｍ以下のグラファイト粉末を用いればよい。
【００６３】
また、グラファイト用分散剤を用いることにより、疎水性であるグラファイト粉末に吸着して水を溶媒とするスラリー中に湿潤、浸透させることができるとともに、グラファイトの凝集を抑制するように作用するので、グラファイトを内包した均質な顆粒を得ることができる。このグラファイト用分散剤としては、例えばポリカルボン酸ナトリウム等のカルボン酸塩，スルホン酸塩，硫酸エステル塩およびリン酸エステル塩等のアニオン界面活性剤を用いることが好ましい。グラファイト用分散剤であるアニオン界面活性剤がグラファイト粉末に吸着することにより、グラファイト粉末はスラリー中に容易に湿潤して浸透し、アニオン界面活性剤が有する親水基の電荷反発により、グラファイト粉末の再凝集が抑制されるため、グラファイト粉末がスラリー中で凝集することなく十分に分散することができる。
【００６４】
また、焼結助剤の成分である炭素は、遊離炭素となって摺動部品の摺動面における開気孔内および粒界相内の少なくともいずれかに存在し、摺動部品が摺動すると、遊離炭素は当接する摺動面上に容易に流出して、潤滑液に含まれるようになる。遊離炭素が潤滑液に含まれることにより、摺動部品の摺動特性を向上させることができる。
【００６５】
次に、顆粒を所定の成形型に充填し、49〜147ＭＰａの範囲で適宜選択される圧力で厚み方向から加圧、成形して固定部材および可動部材のそれぞれ前駆体である成形体を得る。そして、得られたそれぞれの成形体を窒素雰囲気中、温度を450〜650℃、保持時間を２〜10時間として脱脂して、脱脂体を得る。次に、この脱脂体を焼成炉に入れ、不活性ガスの減圧雰囲気中、最高温度を1800〜2200℃、保持時間を３〜６時間として保持し、焼成することにより本実施形態の炭化珪素質焼結体を得ることができる。なお、不活性ガスについては特に限定されるものではないが、入手や取り扱いが容易であることから、アルゴンガスを用いることが好適である。
【００６６】
また、炭化珪素質焼結体における炭化珪素粒子の平均結晶粒径を２μｍ以上６μｍ以下となるようにするには、最高温度の設定によって調整可能である。また、炭化珪素質焼結体を摺動部品として用いるときには、炭化珪素質焼結体の内部よりも炭化珪素質焼結体の表面を研磨した摺動面にグラファイトが多く存在していることが好ましく、そのためには、不活性ガスの減圧雰囲気を真空雰囲気に替えて、上記温度と同じ温度、上記保持時間と同じ保持時間で保持して焼成すればよい。
【００６７】
なお、得られた本実施形態の炭化珪素質焼結体は、必要に応じてその各主面に研削や研磨等の加工を施してもよい。例えば、両頭研削盤や平面研削盤等で主面を研削し、平均粒径が３μｍのダイヤモンド砥粒を用いてアルミナ製のラップ盤で研磨した後、平均粒径が１μｍのダイヤモンド砥粒を用いて錫製のラップ盤で算術平均高さ（Ｒａ）が0.98μｍ以下となるように研磨して摺動面としてもよい。なお、算術平均高さ（Ｒａ）を0.98μｍ以下とするのは、シール性を維持するためである。このように、本実施形態の炭化珪素質焼結体の表面を研磨することにより、摺動特性に優れた摺動部品とすることができる。
【００６８】
ここで、算術平均高さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  0601−2001（ＩＳＯ  4287−1997）に準拠して測定すればよく、測定長さおよびカットオフ値をそれぞれ５ｍｍおよび0.8ｍｍとし、触針式の表面粗さ計を用いて測定する場合であれば、例えば、摺動部品の摺動面に、触針先端半径が２μｍの触針を当て、触針の走査速度は0.5ｍｍ／秒とすればよい。
【００６９】
上述した製造方法によって得られた本実施形態の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素粒子を主構成とし、相対密度が95％以上の炭化珪素質焼結体であり、この炭化珪素質焼結体の観察面において、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子が６面積％以上15面積％以下存在することにり、熱衝撃または機械的な衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子によってクラックの進展が抑制されるため、強度，剛性等の機械的特性とともに、耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質焼結体となる。また、本実施形態の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなる摺動部品は、良好な摺動特性を長期間にわたって維持することができるので、メカニカルシールリングに好適に用いることができる。また、フォーセットバルブおよび転がり支持装置等の摺動部品にも好適に用いることができる。また、防護体としても好適に用いることができる。
【００７０】
以下、本実施形態の例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００７１】
まず、炭化珪素粉末として微粒状粉末および粗粒状粉末と、水と、これらの炭化珪素粉末を分散させる分散剤とを添加してボールミルに入れて48時間粉砕混合してスラリーとした。このスラリーに、焼結助剤として炭化硼素粉末および非晶質状の炭素粉末であるカーボンブラックおよびバインダを添加して粉砕混合した後、噴霧乾燥することにより主成分が炭化珪素であって、平均粒径が80μｍである顆粒を得た。なお、一部の試料には、焼結助剤およびバインダに加え、さらにグラファイト粉末およびグラファイト用分散剤としてポリカルボン酸ナトリウムを添加、混合した後、同様にして、噴霧乾燥することにより主成分が炭化珪素であって、平均粒径が80μｍである顆粒を得た。【００７２】
なお、主成分である炭化珪素粉末の微粒状粉末および粗粒状粉末のそれぞれの質量比率は表１に示す通りであり、粉砕混合後のそれぞれの粒径は0.4μｍ以上４μｍ以下，11μｍ以上34μｍ以下であった。また、粗粒状粉末のアスペクト比の平均値、焼結助剤の添加量、グラファイト粉末の平均粒径および添加量は、それぞれ表１に示す通りとした。【００７３】
ここで、微粒状粉末および粗粒状粉末の粉砕混合後のそれぞれの粒径およびグラファイト粉末の平均粒径は、ＪＩＳ  Ｒ  1629−1997に準拠して求めた。また、グラファイト粉末を添加した試料については、グラファイト用分散材として、ポリカルボン酸ナトリウムの添加量をグラファイト粉末100質量部に対して４質量部添加した。【００７４】
そして、得られた顆粒を成形型に充填し、厚み方向から98ＭＰａの圧力を加えて成形し、得られた成形体を窒素雰囲気中にて、20時間で昇温して600℃で５時間保持した後、自然冷却して脱脂し、脱脂体とした。次に、脱脂体をアルゴンガスの減圧雰囲気中、表１に示す焼成温度にて５時間保持して焼成することにより、炭化珪素質焼結体を得た。【００７５】
【表１】
0005597693.tif 000002
【００７６】
そして、得られた炭化珪素質焼結体を用いて、熱衝撃または機械的な衝撃によるクラックの進展の抑制効果の評価として、４点曲げ強度，動的弾性率および臨界温度差をそれぞれＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  14704−2000（ＭＯＤ）），ＪＩＳ  Ｒ  1602−1995に基づく超音波パルス法，ＪＩＳ  Ｒ  1648−2002に基づく精密法に準拠して測定した。これらの測定値を表２に示す。【００７７】
また、試料Ｎｏ．12の炭化珪素質焼結体の作製に用いた顆粒の残部を用いて、平板状の環状体を得ることのできる成形型に充填した。また、試料Ｎｏ．１〜23の炭化珪素質焼結体の作製に用いた顆粒の残部を用いて、凸状部を有する環状体を得ることのできる成形型に充填した。そして、それぞれ厚み方向から98ＭＰａの圧力を加えて成形した。得られたそれぞれの成形体を窒素雰囲気中、20時間で昇温し、600℃で５時間保持した後、自然冷却して脱脂し、脱脂体とした。【００７８】
次に、脱脂体をアルゴンガスの減圧雰囲気中、表１に示す焼成温度にて５時間保持して焼成することにより、平板状の環状体および凸状部を有する環状体である炭化珪素質焼結体を得た。【００７９】
そして、各炭化珪素質焼結体の表面を平面研削盤にて研削し、平均粒径３μｍのダイヤモンド砥粒を用いて、アルミナ製のラップ盤にて研磨した。最後に、平均粒径３μｍのダイヤモンド砥粒を用いて、錫製のラップ盤にて算術平均高さ（Ｒａ）が0.98μｍ以下となるように研磨して摺動面とし、外径および内径がそれぞれ25ｍｍ，16ｍｍであって、厚みが３ｍｍである固定部材５ａを得た。また、同様の作製方法で、凸状部を有する、外径および内径がそれぞれ25ｍｍ，16ｍｍであって、厚みが７ｍｍである可動部材５ｂを得た。【００８０】
そして、可動部材５ｂの見掛密度をＪＩＳ  Ｒ  1634−1998に準拠して測定した。また、可動部材５ｂの理論密度を上述した求め方に基づいて、式（１）を用いて計算し（理論密度  炭化珪素＝3.21ｇ／ｃｍ３，グラファイト＝2.26ｇ／ｃｍ３，炭化硼素＝2.51ｇ／ｃｍ３）、見掛密度を理論密度で除すことにより、相対密度を求めた。その値を表２に示す。【００８１】
そして、試料Ｎｏ．12の顆粒を用いて作製した固定部材５ａと、試料Ｎｏ．１〜23の顆粒を用いて作製した可動部材５ｂとを用いて以下に示す摺動試験を行なった。具体的には、固定部材５ａおよび可動部材５ｂの各摺動面15ａ，15ｂを当接させ、以下の摺動条件で摺動させた。
＜摺動条件＞
・相対速度：８ｍ／秒
・面圧    ：400ｋＰａ
・潤滑液  ：水
なお、相対速度は回転軸の中心を基準として外周側に向かい、11.25ｍｍ離れた位置（以下、位置Ｐという。）における固定部材５ａに対する可動部材５ｂの回転速度である。面圧は、固定部材５ａに対する可動部材５ｂの単位面積当たりの圧力であり、固定部材５ａと可動部材５ｂとを当接させるのに予め設定された加圧力Ｆを可動部材５ｂの摺動面15ｂの面積で除すことで求められ、面積は、寸法測定用のゲージを備えた光学顕微鏡を用い、倍率を50倍として可動部材５ｂの凸状部の外径および内径をゲージで測定し算出した。【００８２】
摩擦係数μについては、トルクメーターを用いて摺動中の可動部材５ｂの位置Ｐにおける回転トルクＴを測定し、この回転トルクＴを、摺動面15ｂの面積に面圧を乗ずることで得られる加圧力Ｆおよび回転軸の中心から位置Ｐまでの距離11.25ｍｍで除した値とした。すなわち、摩擦係数μはμ＝Ｔ／（11.25×Ｆ）として求めた。【００８３】
また、磨耗深さについては、可動部材５ｂの厚みを、摺動を開始する前および摺動を開始してから150時間後にダイヤルケージで測定し、その厚みの差を磨耗深さとした。摩擦係数および磨耗深さを表２に示す。【００８４】
そして、可動部材５ｂを厚み方向からダイヤモンドからなるカップ型砥石を用いて研削した後、引き続き、錫からなるラップ盤を用いて、粒径が１〜３μｍのダイヤモンド砥粒により、ＪＩＳ  Ｂ  0601−2001（ＩＳＯ  4287−1997）で規定される算術平均高さ（Ｒａ）が0.01μｍ以下になるまで研磨した。次に、水酸化ナトリウムおよび硝酸カリウムが１:１の質量比からなる加熱溶融された溶液に炭化珪素質焼結体を20秒浸し、研磨された面をエッチングした。そして、観察面を撮影した画像を用いて、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率を求めた。具体的には、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）の粒子解析という手法を適用して行なった。設定としては、画像の濃淡を示す指標であるしきい値を150とし、抽出された面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂの合計面積を観察面の面積0.054ｍｍ２（ここで、観察面の横方向の長さは0.27ｍｍ，縦方向の長さは0.2ｍｍ）で除して百分率で表わした。【００８５】
また、この抽出された面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子１ｂの長径および短径をＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して測定し、この長径の値を短径の値で除することにより、それぞれの粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比を求めた後、平均値を算出した。粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率およびアスペクト比の平均値を表２に示す。【００８６】
また、可動部材５ｂに含まれるグラファイトは、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によって同定した。また、含有量については、まず、炭素分析法により、炭化珪素質焼結体中の炭素量（遊離炭素を除く）を、ＩＣＰ発光分光分析法によりＳｉおよびＢの含有量を求めた。そして、ＳｉおよびＢの含有量の値を用いて炭化物であるＳｉＣおよびＢ４Ｃに換算し、この炭化物換算に必要とした炭素量を炭化珪素質焼結体中の炭素量から差し引いてグラファイトの含有量とした。【００８７】
また、グラファイトの平均結晶粒径については、粗粒状炭化珪素粒子１ｂの面積比率やアスペクト比を求めたときと同じ画像を用いて、10個のグラファイトを抽出して、ＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して長径および短径を測定し、その相加平均を個々のグラファイトの結晶粒径とみなし、これらの結晶粒径の値の最大値および最小値を除いた値の平均をグラファイトの平均結晶粒径とした。グラファイトの含有量および平均結晶粒径を表２に示す。【００８８】
【表２】
0005597693.tif 000003
【００８９】
表２に示すように、試料Ｎｏ．１は、焼成温度が低く、相対密度が95％未満であることから、磨耗深さの値が大きく磨耗しやすいため、摺動部品として長期間の使用に耐え得るものではなかった。また、試料Ｎｏ．２は、粗粒状炭化珪素粒子１ｂが６面積％以上存在しないことから、臨界温度差の値が小さく、熱衝撃により生じたクラックの進展を十分に抑制できないことがわかった。また、試料Ｎｏ．23は、粗粒状炭化珪素粒子１ｂが15面積％を超えて存在していることから、４点曲げ強度および動的弾性率の値が低かった。【００９０】
一方、試料Ｎｏ．３〜22は、相対密度が95％以上であり、観察面において、面積が170μｍ２以上の粗粒状炭化珪素粒子が６面積％以上15面積％以下存在することから、４点曲げ強度および動的弾性率の値が大きく、耐熱衝撃性を示す臨界温度差の値が大きいので、熱衝撃や機械的衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子１ｂによってクラックの進展を抑制することができる炭化珪素質焼結体であるといえる。【００９１】
また、粗粒状粉末のアスペクト比の平均値のみが異なる試料Ｎｏ．18，19，20を比べると、試料Ｎｏ．18，19は、粗粒状炭化珪素粒子１ｂのアスペクト比の平均値が１以上２以下であることから、アスペクト比の平均値が２より大きい試料Ｎｏ．20よりも４点曲げ強度および動的弾性率の値が大きく、機械的特性に優れていることがわかった。【００９２】
また、試料Ｎｏ．９〜17は、グラファイトを含むものであるため、摩擦係数が低く、グラファイトが高い潤滑作用を有していることがわかるものの、磨耗深さの結果から、グラファイトの含有量は10質量％以下であることが好適であるといえる。【００９３】
また、グラファイトの含有量が同じである試料Ｎｏ．10〜15を比べると、試料Ｎｏ．11〜14は、グラファイトの平均結晶粒径が４μｍ以上43μｍ以下であることから、炭化珪素の結晶粒子の粒成長が焼結過程において促進されているため、相対密度が高く、緻密な炭化珪素質焼結体とできていることがわかった。また、磨耗深さの値が小さく磨耗が抑制されていることから、シール性の低下を少なくすることができることがわかった。【００９４】
このように、本実施形態の炭化珪素質焼結体は、熱衝撃や機械的な衝撃により微細なクラックが生じたとしても粗粒状炭化珪素粒子によってクラックの進展が抑制することができることから、強度，剛性等の機械的特性とともに耐熱衝撃性に優れていることがわかった。そのため、本実施形態の炭化珪素質焼結体の表面を研磨してなる摺動部品は、良好な摺動特性を長期間にわたって維持することができるので、メカニカルシールリングに好適に用いることができることがわかった。また、フォーセットバルブおよび転がり支持装置等の摺動部にも好適に用いることができることがわかった。また、防護体としても好適に用いることができることがわかった。
【実施例２】
【００９５】
実施例１と同様に、炭化珪素粉末として、微粒状粉末および粗粒状粉末を用いて、質量比率を90：10とし、水と、これらの炭化珪素粉末を分散させる分散剤とを添加してボールミルに入れて粉砕混合時間を異ならせて粉砕混合してスラリーとした。そして、炭化硼素粉末と非晶質状の炭素粉末であるカーボンブラックとバインダとを添加して混合した後、噴霧乾燥することにより主成分が炭化珪素であって、平均粒径が80μｍである顆粒を得た。なお、添加量としては、炭化珪素粉末が99.1質量％であり、炭化硼素が0.4質量％であり、カーボンブラックを0.5質量％とした。次に、得られた顆粒を用いて、実施例１と同様の作製方法で窒化珪素質焼結体を得た。なお、最高温度については表３に示す温度とした。【００９６】
そして、熱伝導率および４点曲げ強度を、それぞれＪＩＳ  Ｒ  1611-2010（ＩＳＯ
18755−2005（ＭＯＤ）），ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  14704−2000（ＭＯＤ））に準拠して測定した。【００９７】
また、実施例１と同様に各試料の表面を研磨やエッチング等の処理を施し、観察面を500倍の倍率で光学顕微鏡により撮影した画像を用いて、画像内の任意の点を中心として、１本当たりの長さが168μｍの直線を30°間隔で６本引き、この６本の直線上に存在する結晶の個数をこれら直線の合計長さで除すことで求めた。炭化珪素粒子の平均結晶粒径，熱伝導率および４点曲げ強度の各測定値を表３に示す。【００９８】
【表３】
0005597693.tif 000004
【００９９】
表３に示すように、試料Ｎｏ．25〜28は、熱伝導率および４点曲げ強度の値が大きく、炭化珪素粒子の平均結晶粒径が２μｍ以上６μｍ以下であることにより、熱伝導性および機械的特性に優れた炭化珪素質焼結体となることがわかった。
【実施例３】
【０１００】
実施例２の試料Ｎｏ．28を作製したときと同様の作製方法により、炭化珪素質焼結体を得た。なお、試料Ｎｏ．31，32については炭化硼素等の添加時にカルシウムを添加した。【０１０１】
そして、得られた試料について、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により、カルシウムの含有量を求めた。また、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー装置（日本電子製  ＪＸＡ−8600Ｍ型）を用いて、カルシウムの分布を確認し、粗粒状炭化珪素粒子１ｂに相当する箇所におけるカルシウムの存在の有無を確認した。また、ＪＩＳ  Ｒ  1607−2010（ＩＳＯ  15732−2003（ＭＯＤ））で規定される予き裂導入破壊試験法（ＳＥＰＢ法）に準拠して破壊靭性を測定した。結果を表４に示す。【０１０２】
【表４】
0005597693.tif 000005
【０１０３】
表４に示すように、粗粒状炭化珪素粒子にカルシウムを含んでいることにより、破壊靭性が向上できることがわかった。
【符号の説明】
【０１０４】
１ａ：微粒状炭化珪素粒子
１ｂ：粗粒状炭化珪素粒子
５：メカニカルシールリング
５ａ：固定リング
５ｂ：回転リング
16：フォーセットバルブ
17：固定弁体
18：可動弁体
20：転がり軸受
21：第１部材（外輪）
22：第２部材（内輪）
23：転動体
【図１】
0005597693.tif 000006
【図２】
0005597693.tif 000007
【図３】
0005597693.tif 000008
【図４】
0005597693.tif 000009
【図５】
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