(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ部材表面の溝加工を施したい部分にフッ素化合物を接触させ、大気雰囲気中で反応を進行させるために昇温し、前記フッ素化合物の融点以下の温度に保持し、前記フッ素化合物と前記ＳｉＣ部材表面のＳｉＣとを化学反応させて反応生成物を生成させ、この後、冷却して前記反応生成物を除去することを特徴とするＳｉＣ部材表面の溝形成方法。
【請求項２】
前記フッ素化合は、粉末状のフッ素化合物と溶剤とを混合したペーストの状態で前記ＳｉＣ部材表面に塗布する請求項１に記載のＳｉＣ部材表面の溝形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はＳｉＣ部材表面の溝形成方法に関し、更に詳しくは回転機械部品のメカニカルシールおよび軸受等の摺動部品に適用されるＳｉＣ部材の表面に溝を形成するのに好適なＳｉＣ部材表面の溝形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術および解決しようとする課題】
一般に、ＳｉＣ焼結体からなる部材は、耐熱性、耐腐食性および耐摩耗性が優れているため、広く回転機械部品のメカニカルシールおよび軸受等の摺動部の部材として用いられている。
【０００３】
そして、これらの摺動部材の摺動面に溝を加工しておけば、溝内に流体が入り込んで摺動面が冷却される等の効果が得られるため、摺動部の寿命が著しく向上することは良く知られている。
【０００４】
従来、ＳｉＣ部材の表面に溝を加工する方法としては、ＳｉＣ部材の表面上にフォトレジストを被せた後、このフォトレジストに溝加工すべき形状で部材表面が露出するように開口部を設け、その後、プラズマエッチングなどで前記開口部のＳｉＣ部材の表面を腐食させる方法や、ダイヤモンド砥石を用いてＳｉＣ部材の表面を機械加工する方法などがある。
【０００５】
しかし、上述の従来の方法においては、いずれも加工コストが極めて高くなると共に加工に長時間を要するため、実用的でないという問題点がある。
【０００６】
これらの問題点を解決すべく、本願発明者等は、ＳｉＣ部材表面の溝加工を施したい部分に、Ｎｉ線材、ステンレス鋼または活性金属を接触させた後、真空中または不活性雰囲気中で加熱することにより、ＳｉＣ部材の表面にＮｉ、ステンレス鋼または活性金属とＳｉＣとの反応生成物を生成させ、冷却後、前記反応生成物を除去して溝を形成する方法を提案した（特開平４−８３７８５、特開平４−１９８０７８、特開平４−３２５４７９）。
【０００７】
しかしながら、これらの方法においては、Ｎｉ、ステンレス鋼または活性金属とＳｉＣとの反応が大気中で進行しないため、真空または不活性雰囲気を得るための装置等が必要であり、煩雑であると共に加工コストの低減が十分でないという問題点がある。
【０００８】
この発明の第１の目的は、真空および不活性雰囲気を必要とせず、ＳｉＣ部材の表面に容易に溝を形成することができるＳｉＣ部材表面の溝形成方法を提供することである。
【０００９】
この発明の第２の目的は、溝加工コストを低減できるＳｉＣ部材表面の溝形成方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明は、ＳｉＣ部材表面の溝加工を施したい部分にフッ素化合物を接触させ、大気雰囲気中で反応を進行させるために昇温し、前記フッ素化合物の融点以下の温度に保持し、前記フッ素化合物と前記ＳｉＣ部材表面のＳｉＣとを化学反応させて反応生成物を生成させ、この後、冷却して前記反応生成物を除去することを特徴とするＳｉＣ部材表面の溝形成方法を採用したものである。
【００１１】
前記フッ素化合物は、粉末状のフッ素化合物と溶剤とを混合したペーストの状態で前記ＳｉＣ部材表面に塗布してもよい。
【００１２】
【作用】
ＳｉＣ部材の表面にフッ素化合物を接触させて加熱すると、前記フッ素化合物とＳｉＣとが反応し、ＳｉＣ部材表面のＳｉＣが徐々に消失して溝が形成される。この反応は大気中で進行するため、真空または不活性雰囲気が不要である。また、この化学反応による反応生成物はＳｉＣ部材表面から容易に除去することができる。従って、この発明によれば、ＳｉＣ部材表面に容易に溝を形成することが可能であり、溝加工コストを低減できる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
先ず、研磨したＳｉＣ部材表面の溝加工を施したい部分に、例えばＬｉＦ等のフッ素化合物を接触させる。ＳｉＣ部材表面にフッ素化合物を接触させる方法としては、焼結等の方法によりフッ素化合物を板状に形成し、このフッ素化合物の板材をＳｉＣ部材の表面に押し当てる方法や、粉末状のフッ素化合物と溶剤とを混合して得たペーストをＳｉＣ部材の表面に塗布する方法などがある。
【００１４】
次に、このＳｉＣ部材を大気雰囲気中で昇温し、前記フッ素化合物の融点以下の温度に保持する。これにより、フッ素化合物とＳｉＣとが化学反応して、反応生成物が生成される。この場合に、保持温度がフッ素化合物の融点よりも高いと、フッ素化合物が溶融して、所望のレイアウト形状で溝を形成することが困難になる。このため、保持温度は、フッ素化合物の融点以下の温度であることが必要である。また、保持温度および保持時間は、形成すべき溝の深さ等に応じて設定すればよい。
【００１５】
なお、この発明においては、従来方法で使用されているＮｉ、ステンレス鋼または活性金属に替えてフッ素化合物を使用するので、従来方法に比べて数百℃低い温度で化学反応が進行する。つまり、従来方法ではＳｉＣ部材を約１１００℃以上の温度に保持する必要があるのに対し、この発明によれば、保持温度が約７００℃（ＬｉＦのとき）と比較的低い温度でよい。
【００１６】
次いで、ＳｉＣ部材を冷却した後、ＳｉＣ部材の表面に付着している反応生成物を除去する。この反応生成物は、容易にＳｉＣ部材表面から除去することができる。このようにして、ＳｉＣ部材の表面に所望のレイアウト形状で溝を形成することができる。
【００１７】
実施例１
先ず、ＬｉＦ粉末と溶剤とを混合してＬｉＦペーストを得た。そして、研磨したＳｉＣ部材の表面に、前記ペーストを所望のレイアウトパターンに塗布した。ペーストの塗布厚さは約１ｍｍである。
【００１８】
次に、このＳｉＣ部材を大気雰囲気中でＬｉＦの融点（８４０℃）よりも低い７００℃まで昇温し、この温度で１２時間保持した。
【００１９】
その後、ＳｉＣ部材を冷却した後、ＳｉＣ部材の表面に付着している反応生成物および未反応で残ったＬｉＦペーストを除去したところ、ＳｉＣ部材の表面に深さが約１２μｍの溝が形成されていた。
【００２０】
なお、上述の実施例においてはフッ素化合物としてＬｉＦを使用した場合について説明したが、これによりフッ素化合物がＬｉＦに限定されるものではなく、上述の実施例においてＬｉＦに替えてＣｅＦ3 、ＳｒＦ2 などの他のフッ素化合物を使用することもできる。この場合も、上述の実施例と同様に、大気雰囲気中でＳｉＣとフッ素化合物とが化学反応し、溝を形成することができるが、その形成速度は上述の実施例の場合よりも小さい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ＳｉＣ部材の表面にフッ素化合物を接触させ、大気雰囲気中で化学反応させて溝を形成するので、真空または不活性雰囲気を必要とせず、ＳｉＣ部材表面に溝を加工するためのコストを低減できる。
【００２２】
また、この発明によれば、比較的低い温度で反応が進行するため、保持温度を低くすることができると共に、ＳｉＣ部材表面に溝加工を施すことが極めて容易になる。