JP2001316688A - 軽合金基自己潤滑性複合材料及びその製造方法 - Google Patents
軽合金基自己潤滑性複合材料及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽合金に自己潤滑性を付与し、自動車や航空
機をはじめとする移動体の機械部品や電子機器等に有効
に利用できるようにした軽量で低摩擦・耐摩耗の自己潤
滑性複合材料を得る。 【解決手段】 アルミニウム合金、マグネシウム合金ま
たはチタン合金からなる軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ
％と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
窒化ホウ素、雲母及びフッ化黒鉛のうちの少なくとも一
種を含む固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％との混合
体を焼結固化することにより構成する。
機をはじめとする移動体の機械部品や電子機器等に有効
に利用できるようにした軽量で低摩擦・耐摩耗の自己潤
滑性複合材料を得る。 【解決手段】 アルミニウム合金、マグネシウム合金ま
たはチタン合金からなる軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ
％と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
窒化ホウ素、雲母及びフッ化黒鉛のうちの少なくとも一
種を含む固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％との混合
体を焼結固化することにより構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽合金基自己潤滑
性複合材料及びその複合材料を製造する方法に関するも
のである。
性複合材料及びその複合材料を製造する方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】機械部品の需要分野は非常に広範囲であ
り、８０％以上を占める自動車部品や家電製品、事務機
器、農業機械、精密機器等、多岐にわたっている。自動
車部品に関して、米国では焼結部品が着実に伸びてお
り、この１０年間で焼結部品は約２倍に達している。欧
州でも米国ほどではないが同じ傾向を示している。工具
や耐食性合金関係でも、ＨＩＰ等による焼結部品が実用
化されているが、ニアネットシェイプ部品の製造につい
ては未だ研究の段階である。また、日本では欧米に比較
して焼結部品の製造割合が低く、今後欧米並に機械部品
の焼結品への転化が激しくなると予測される。
り、８０％以上を占める自動車部品や家電製品、事務機
器、農業機械、精密機器等、多岐にわたっている。自動
車部品に関して、米国では焼結部品が着実に伸びてお
り、この１０年間で焼結部品は約２倍に達している。欧
州でも米国ほどではないが同じ傾向を示している。工具
や耐食性合金関係でも、ＨＩＰ等による焼結部品が実用
化されているが、ニアネットシェイプ部品の製造につい
ては未だ研究の段階である。また、日本では欧米に比較
して焼結部品の製造割合が低く、今後欧米並に機械部品
の焼結品への転化が激しくなると予測される。
【０００３】これらの機械部品の焼結品への転化では、
低摩擦、耐摩耗性が要求される場合が多く、特に移動機
械等では、省エネルギーの観点から軽量化も重要な課題
となっているが、現状では、銅合金、銅、ニッケル、タ
ングステン等をベースとする自己潤滑性複合材料が市販
されているに過ぎず、軽合金をベースとする潤滑性複合
材料は見受けられない。そして、例えば高シリコンのア
ルミニューム合金における自己潤滑性を向上させると、
耐摩耗性、耐熱性等の特性に優れた急冷アルミ粉末製品
であるコンプレッサーのスクロール、ロータリーコンプ
レッサーのベーン、エンジンオイルポンプのロータ等へ
の応用が期待できる。その他、上述したような焼結部品
は、長寿命が要求される軸受、シール等の機械部品や金
型部品、射出成型機、工作機械あるいはロボット等への
応用も期待され、それらの軽量化、メンテナンスフリー
化、省エネルギー・省資源化等に貢献することが大いに
期待できる。
低摩擦、耐摩耗性が要求される場合が多く、特に移動機
械等では、省エネルギーの観点から軽量化も重要な課題
となっているが、現状では、銅合金、銅、ニッケル、タ
ングステン等をベースとする自己潤滑性複合材料が市販
されているに過ぎず、軽合金をベースとする潤滑性複合
材料は見受けられない。そして、例えば高シリコンのア
ルミニューム合金における自己潤滑性を向上させると、
耐摩耗性、耐熱性等の特性に優れた急冷アルミ粉末製品
であるコンプレッサーのスクロール、ロータリーコンプ
レッサーのベーン、エンジンオイルポンプのロータ等へ
の応用が期待できる。その他、上述したような焼結部品
は、長寿命が要求される軸受、シール等の機械部品や金
型部品、射出成型機、工作機械あるいはロボット等への
応用も期待され、それらの軽量化、メンテナンスフリー
化、省エネルギー・省資源化等に貢献することが大いに
期待できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、アルミニウム合金、マグネシウム合金あるいはチタ
ン合金からなる軽合金に自己潤滑性を付与し、自動車や
航空機をはじめとする移動体の機械部品や電子機器等に
有効に利用できるようにした自己潤滑性複合材料及びそ
の製造方法を提供することにある。また、本発明の更に
具体的な技術的課題は、上記自己潤滑性として、低摩擦
・耐摩耗、さらにそれらについてのメンテナンスフリー
の要求を充たすようにした軽合金基自己潤滑性複合材料
を提供することにある。本発明の他の技術的課題は、機
械部品ばかりでなく、電気接点などのように、通電特性
と共に低摩擦・耐摩耗性が求められる場合にも適用でき
る軽合金自己潤滑性複合材料を提供することにある。
は、アルミニウム合金、マグネシウム合金あるいはチタ
ン合金からなる軽合金に自己潤滑性を付与し、自動車や
航空機をはじめとする移動体の機械部品や電子機器等に
有効に利用できるようにした自己潤滑性複合材料及びそ
の製造方法を提供することにある。また、本発明の更に
具体的な技術的課題は、上記自己潤滑性として、低摩擦
・耐摩耗、さらにそれらについてのメンテナンスフリー
の要求を充たすようにした軽合金基自己潤滑性複合材料
を提供することにある。本発明の他の技術的課題は、機
械部品ばかりでなく、電気接点などのように、通電特性
と共に低摩擦・耐摩耗性が求められる場合にも適用でき
る軽合金自己潤滑性複合材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の軽合金基自己潤滑性複合材料は、アルミニウ
ム合金、マグネシウム合金またはチタン合金からなる軽
合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、黒鉛、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、雲母及びフッ
化黒鉛のうちの少なくとも一種を含む固体潤滑剤粉末の
１０〜９０Ｖｏｌ％との混合体を焼結固化したことを特
徴とするものである。
の本発明の軽合金基自己潤滑性複合材料は、アルミニウ
ム合金、マグネシウム合金またはチタン合金からなる軽
合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、黒鉛、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、雲母及びフッ
化黒鉛のうちの少なくとも一種を含む固体潤滑剤粉末の
１０〜９０Ｖｏｌ％との混合体を焼結固化したことを特
徴とするものである。
【０００６】また、上記課題を解決するための本発明の
軽合金基自己潤滑性複合材料の製造方法は、アルミニウ
ム合金、マグネシウム合金またはチタン合金からなる軽
合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、黒鉛、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、窒化ホウ素及びフッ化黒鉛
のうちの少なくとも一種を含む固体潤滑剤粉末の１０〜
９０Ｖｏｌ％とを混合し、それを放電プラズマ焼結法
（Spark Plasma Sintcring：以下、ＳＰＳ法という。）
により焼結固化することを特徴とするものである。
軽合金基自己潤滑性複合材料の製造方法は、アルミニウ
ム合金、マグネシウム合金またはチタン合金からなる軽
合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、黒鉛、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、窒化ホウ素及びフッ化黒鉛
のうちの少なくとも一種を含む固体潤滑剤粉末の１０〜
９０Ｖｏｌ％とを混合し、それを放電プラズマ焼結法
（Spark Plasma Sintcring：以下、ＳＰＳ法という。）
により焼結固化することを特徴とするものである。
【０００７】上記構成を有する軽合金基自己潤滑性複合
材料は、軽合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体を、Ｓ
ＰＳ法等の焼結技術を利用して固化させることにより得
られるもので、この軽合金基自己潤滑性複合材料によれ
ば、軽量で、しかも、一定量以上の固体潤滑剤を含むの
で、低摩擦・耐摩耗、さらにそれらについてのメンテナ
ンスフリーの要求を充たし、自動車や航空機をはじめと
する移動体の機械部品や、電気接点などのように通電特
性と共に低摩擦・耐摩耗性が求められる場合などにも、
有効に利用することができる。
材料は、軽合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体を、Ｓ
ＰＳ法等の焼結技術を利用して固化させることにより得
られるもので、この軽合金基自己潤滑性複合材料によれ
ば、軽量で、しかも、一定量以上の固体潤滑剤を含むの
で、低摩擦・耐摩耗、さらにそれらについてのメンテナ
ンスフリーの要求を充たし、自動車や航空機をはじめと
する移動体の機械部品や、電気接点などのように通電特
性と共に低摩擦・耐摩耗性が求められる場合などにも、
有効に利用することができる。
【０００８】また、特に上記粉末混合体の焼結にＳＰＳ
法と呼ばれる粉末固化技術を用い、モールドに充填した
粉末混合体を圧縮すると同時に、パルス状の大電流を流
して粉末を固化させると、従来から各種焼結に用いられ
ている固化技術に比べ、短時間に密度と強度に優れた材
料を創成することができ、しかも、その焼結が短時間に
行われるため、合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体内
における各種反応を抑制して、従来技術では得られない
優れた自己潤滑性複合材料を創製することができる。
法と呼ばれる粉末固化技術を用い、モールドに充填した
粉末混合体を圧縮すると同時に、パルス状の大電流を流
して粉末を固化させると、従来から各種焼結に用いられ
ている固化技術に比べ、短時間に密度と強度に優れた材
料を創成することができ、しかも、その焼結が短時間に
行われるため、合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体内
における各種反応を抑制して、従来技術では得られない
優れた自己潤滑性複合材料を創製することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る軽合金基自己潤滑性
複合材料は、アルミニウム合金やマグネシウム合金など
の軽合金と固体潤滑剤との粉末を、体積比で９：１〜
１：９の範囲の混合比で混合し、放電プラズマ焼結法等
の焼結技術を利用して固化することにより作製されるも
のである。上記軽合金と固体潤滑剤との粉末の混合比
は、荷重や速度が小さい場合には、上述した軽合金粉末
の９０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖ
ｏｌ％の範囲で十分な効果を期待できるが、後述する実
施例からも明らかなように、軽合金粉末の８０〜１０Ｖ
ｏｌ％と固体潤滑剤粉末の２０〜９０Ｖｏｌ％の範囲と
し、あるいは軽合金粉末の７０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤
滑剤粉末の３０〜９０Ｖｏｌ％の範囲とし、さらに、軽
合金粉末の６０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤滑剤粉末の４０
〜９０Ｖｏｌ％の範囲するのが、荷重や速度等の摩擦条
件が苛酷になった場合により有効である。
複合材料は、アルミニウム合金やマグネシウム合金など
の軽合金と固体潤滑剤との粉末を、体積比で９：１〜
１：９の範囲の混合比で混合し、放電プラズマ焼結法等
の焼結技術を利用して固化することにより作製されるも
のである。上記軽合金と固体潤滑剤との粉末の混合比
は、荷重や速度が小さい場合には、上述した軽合金粉末
の９０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖ
ｏｌ％の範囲で十分な効果を期待できるが、後述する実
施例からも明らかなように、軽合金粉末の８０〜１０Ｖ
ｏｌ％と固体潤滑剤粉末の２０〜９０Ｖｏｌ％の範囲と
し、あるいは軽合金粉末の７０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤
滑剤粉末の３０〜９０Ｖｏｌ％の範囲とし、さらに、軽
合金粉末の６０〜１０Ｖｏｌ％と固体潤滑剤粉末の４０
〜９０Ｖｏｌ％の範囲するのが、荷重や速度等の摩擦条
件が苛酷になった場合により有効である。
【００１０】上記軽合金としては、アルミニウム合金、
マグネシウム合金またはチタン合金を用いることがで
き、アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−
Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｚｎ系の
ほか、銅、マンガン及びマグネシウムの添加を標準組成
とする各種ジュラルミンが適し、固体潤滑剤としては、
黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホ
ウ素またはフッ化黒鉛が適し、これらのうちの少なくと
も一種を、それぞれの軽金属に対して混合して使用する
ことができる。
マグネシウム合金またはチタン合金を用いることがで
き、アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−
Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｚｎ系の
ほか、銅、マンガン及びマグネシウムの添加を標準組成
とする各種ジュラルミンが適し、固体潤滑剤としては、
黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホ
ウ素またはフッ化黒鉛が適し、これらのうちの少なくと
も一種を、それぞれの軽金属に対して混合して使用する
ことができる。
【００１１】上記軽合金基自己潤滑性複合材料の製造に
際しては、上記軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、固
体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％とを混合し、それを
焼結固化するが、ＳＰＳ法がより適している。このＳＰ
Ｓ法により、モールドに充填した粉末混合体を圧縮する
と同時に、パルス状の大電流を流して上記粉末を固化さ
せると、従来から各種焼結に用いられている固化技術に
比べ、短時間に密度と強度において優れた材料を創成す
ることができ、しかも、その焼結が短時間に行われるた
め、合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体内における各
種反応の進行を抑制して、従来技術では得られない優れ
た自己潤滑性複合材料を創製することができる。
際しては、上記軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％と、固
体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％とを混合し、それを
焼結固化するが、ＳＰＳ法がより適している。このＳＰ
Ｓ法により、モールドに充填した粉末混合体を圧縮する
と同時に、パルス状の大電流を流して上記粉末を固化さ
せると、従来から各種焼結に用いられている固化技術に
比べ、短時間に密度と強度において優れた材料を創成す
ることができ、しかも、その焼結が短時間に行われるた
め、合金粉末と固体潤滑剤粉末との混合体内における各
種反応の進行を抑制して、従来技術では得られない優れ
た自己潤滑性複合材料を創製することができる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と共に示す
が、本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。この実施例では、Ａｌ−Ｓｉ合金を用い、当該
合金ベースの自己潤滑性複合材料をＳＰＳ法（放電プラ
ズマ焼結法）によって創製し、その摩擦・摩耗特性につ
いて計測した。具体的には、Ｓｉの含有率が２０ｖｏｌ
％であるＡｌ−Ｓｉ合金と、黒鉛の含有率が２５ｗｔ％
（５７ｖｏｌ％）のＮｉコーティング粉末（Ｎｉ−Ｃ）
とを、表１の割合で混合し、ＳＰＳによって直径２６ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍの円盤状の摩擦試験片を作製した。それ
らは、焼結後に平面研削盤で表裏面を平行に加工し、ダ
イヤモンド研磨盤とエメリー紙（＃０３）で表面を仕上
げ、摩擦試験片とした。
が、本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。この実施例では、Ａｌ−Ｓｉ合金を用い、当該
合金ベースの自己潤滑性複合材料をＳＰＳ法（放電プラ
ズマ焼結法）によって創製し、その摩擦・摩耗特性につ
いて計測した。具体的には、Ｓｉの含有率が２０ｖｏｌ
％であるＡｌ−Ｓｉ合金と、黒鉛の含有率が２５ｗｔ％
（５７ｖｏｌ％）のＮｉコーティング粉末（Ｎｉ−Ｃ）
とを、表１の割合で混合し、ＳＰＳによって直径２６ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍの円盤状の摩擦試験片を作製した。それ
らは、焼結後に平面研削盤で表裏面を平行に加工し、ダ
イヤモンド研磨盤とエメリー紙（＃０３）で表面を仕上
げ、摩擦試験片とした。
【００１３】
【表１】 なお、上記試料のうち（＊）は比較例である。
【００１４】摩擦係数の測定のための試験機には、ピン
オンディスク型トライボメータを使用した。図１に試験
状態の概要を示す。円盤状の各摩擦試験片１は、回転す
る試験片受け２に保持させ、相手のピン試験片３には軸
受鋼（ＳＵＪ２）からなる直径１０ｍｍのボールを使用
した。摩擦実験に際し、両試験片はアセトンと石油ベン
ジンが１：１の混合液中で５分間超音波洗浄した。
オンディスク型トライボメータを使用した。図１に試験
状態の概要を示す。円盤状の各摩擦試験片１は、回転す
る試験片受け２に保持させ、相手のピン試験片３には軸
受鋼（ＳＵＪ２）からなる直径１０ｍｍのボールを使用
した。摩擦実験に際し、両試験片はアセトンと石油ベン
ジンが１：１の混合液中で５分間超音波洗浄した。
【００１５】試験は、（１）速度を０．１ｍ／ｓに固定
し、荷重を１０Ｎから６０Ｎまで１０Ｎづつ５分刻みで
増加させた試験、（２）荷重を２０Ｎに固定し、速度を
０．０５ｍ／ｓ、０．１（ｍ／ｓ）、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓ、０．８ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓと５分刻み
で増加させた試験、（３）比摩耗量の測定のために、荷
重を２０Ｎとし、速度を０．１ｍ／ｓ、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓの各条件について、それぞれ１２０分、６
０分、３０分の試験について行い、試験後の摩耗体積か
ら比摩耗量を計算した。
し、荷重を１０Ｎから６０Ｎまで１０Ｎづつ５分刻みで
増加させた試験、（２）荷重を２０Ｎに固定し、速度を
０．０５ｍ／ｓ、０．１（ｍ／ｓ）、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓ、０．８ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓと５分刻み
で増加させた試験、（３）比摩耗量の測定のために、荷
重を２０Ｎとし、速度を０．１ｍ／ｓ、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓの各条件について、それぞれ１２０分、６
０分、３０分の試験について行い、試験後の摩耗体積か
ら比摩耗量を計算した。
【００１６】まず、上記（１）の試験において、摩擦試
験片１の各試料及びＳＵＪ２からなるピン試験片３の組
み合わせにおける摩擦係数μと荷重の関係を測定した。
その結果を図２に示す。同図において、Ｎｉ−Ｃが１０
ｖｏｌ％（黒鉛５．９ｖｏｌ％）の場合（試料１：比較
例）の摩擦係数は、荷重１０Ｎの実験初期から他の試料
と比べ高くなっていて摺動材料としては使用できない。
これは試料１において固体潤滑剤である黒鉛の割合が少
なく、ピン試験片３のＳＵＪ２と摩擦試験片１のアルミ
ニウムの凝着が生じるためと考えられる。また、時間が
１５分経過すると、試料２の摩擦係数が急激に上昇して
いるが、これはその荷重に耐えるほど十分な黒鉛被膜が
形成されず、黒鉛被膜が破壊されたためと考えられる。
そのため、低荷重では十分に満足できる摩擦係数を示す
ものである。また、Ｎｉ−Ｃが３０ｖｏｌ％（黒鉛１
７．５ｖｏｌ％）以上では、その割合が多くなるほど摩
擦係数が低く安定する傾向を示した。
験片１の各試料及びＳＵＪ２からなるピン試験片３の組
み合わせにおける摩擦係数μと荷重の関係を測定した。
その結果を図２に示す。同図において、Ｎｉ−Ｃが１０
ｖｏｌ％（黒鉛５．９ｖｏｌ％）の場合（試料１：比較
例）の摩擦係数は、荷重１０Ｎの実験初期から他の試料
と比べ高くなっていて摺動材料としては使用できない。
これは試料１において固体潤滑剤である黒鉛の割合が少
なく、ピン試験片３のＳＵＪ２と摩擦試験片１のアルミ
ニウムの凝着が生じるためと考えられる。また、時間が
１５分経過すると、試料２の摩擦係数が急激に上昇して
いるが、これはその荷重に耐えるほど十分な黒鉛被膜が
形成されず、黒鉛被膜が破壊されたためと考えられる。
そのため、低荷重では十分に満足できる摩擦係数を示す
ものである。また、Ｎｉ−Ｃが３０ｖｏｌ％（黒鉛１
７．５ｖｏｌ％）以上では、その割合が多くなるほど摩
擦係数が低く安定する傾向を示した。
【００１７】次に、上記（２）の試験における各試験片
の摩擦係数μと速度との関係を計測した。その結果を図
３に示す。上記（１）の試験と同様に、Ｎｉ−Ｃが１０
ｖｏｌ％（試料１：比較例）では摩擦係数が非常に高い
値となり、また、全体的には、時間の経過と共に摩擦係
数が高くなる傾向が見られた。これは速度が速くなるに
連れて試料温度が高くなり、アルミニウムの軟化による
真実接触面積及び凝着性の増大があるためと考えられ
る。
の摩擦係数μと速度との関係を計測した。その結果を図
３に示す。上記（１）の試験と同様に、Ｎｉ−Ｃが１０
ｖｏｌ％（試料１：比較例）では摩擦係数が非常に高い
値となり、また、全体的には、時間の経過と共に摩擦係
数が高くなる傾向が見られた。これは速度が速くなるに
連れて試料温度が高くなり、アルミニウムの軟化による
真実接触面積及び凝着性の増大があるためと考えられ
る。
【００１８】また、上記（３）の試験において、すべり
距離を一定とするため、０．１ｍ／ｓ、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓの各すべり速度ごとに試験時間を１２０ｍ
ｉｎ、６０ｍｉｎ、３０ｍｉｎと変えていった試験の結
果を、それぞれ図４〜図６に示す。各試料による摩擦係
数を比較すると、同じすべり距離でも、短時間で速度が
速い方が値が高くなっている。
距離を一定とするため、０．１ｍ／ｓ、０．２ｍ／ｓ、
０．４ｍ／ｓの各すべり速度ごとに試験時間を１２０ｍ
ｉｎ、６０ｍｉｎ、３０ｍｉｎと変えていった試験の結
果を、それぞれ図４〜図６に示す。各試料による摩擦係
数を比較すると、同じすべり距離でも、短時間で速度が
速い方が値が高くなっている。
【００１９】図７においては、荷重を２０Ｎとし、速度
を０．１ｍ／ｓ，０．２ｍ／ｓ，０．４ｍ／ｓとした速
度別で、試験片別摩擦係数と速度の関係を示している。
同図では、Ｎｉ−Ｃが３０ｖｏｌ％（黒鉛１７．５ｖｏ
ｌ％）以下（試料１：比較例及び試料２）では、摩擦係
数が高く、それが速度増加とともに上昇する傾向を示し
ている。Ｎｉ−Ｃが５０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６ｖｏｌ
％）以上（試料３〜５：実施例）では、０．２程度の安
定した摩擦係数となり、良好な結果を示した。また、図
８には、図７の場合と同様に、荷重を２０Ｎとし、速度
を０．１ｍ／ｓ，０．２ｍ／ｓ，０．４ｍ／ｓとした速
度別で、各摩擦試験片の比摩耗量と速度の関係を示して
いる。各試験片とも、速度の増加とともに比摩耗量が増
加し、また、Ｎｉ−Ｃが多くなるほど比摩耗量が低下す
る傾向を示したが、摩擦条件により異なる傾向が見られ
た。
を０．１ｍ／ｓ，０．２ｍ／ｓ，０．４ｍ／ｓとした速
度別で、試験片別摩擦係数と速度の関係を示している。
同図では、Ｎｉ−Ｃが３０ｖｏｌ％（黒鉛１７．５ｖｏ
ｌ％）以下（試料１：比較例及び試料２）では、摩擦係
数が高く、それが速度増加とともに上昇する傾向を示し
ている。Ｎｉ−Ｃが５０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６ｖｏｌ
％）以上（試料３〜５：実施例）では、０．２程度の安
定した摩擦係数となり、良好な結果を示した。また、図
８には、図７の場合と同様に、荷重を２０Ｎとし、速度
を０．１ｍ／ｓ，０．２ｍ／ｓ，０．４ｍ／ｓとした速
度別で、各摩擦試験片の比摩耗量と速度の関係を示して
いる。各試験片とも、速度の増加とともに比摩耗量が増
加し、また、Ｎｉ−Ｃが多くなるほど比摩耗量が低下す
る傾向を示したが、摩擦条件により異なる傾向が見られ
た。
【００２０】このような実施例の軽合金基自己潤滑性複
合材料は、軽荷重で低速度ならば、Ｎｉ−Ｃの割合が５
０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６ｖｏｌ％）以上で摩擦係数
０．２程度を示し、比摩耗量については、Ｎｉ−Ｃが５
０〜７０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６〜４０．１ｖｏｌ％）
で、摩擦条件が荷重２０Ｎ、速度０．１ｍ／ｓの場合に
１０−６ｍｍ３／Ｎｍオーダーの耐摩耗性を示した。
合材料は、軽荷重で低速度ならば、Ｎｉ−Ｃの割合が５
０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６ｖｏｌ％）以上で摩擦係数
０．２程度を示し、比摩耗量については、Ｎｉ−Ｃが５
０〜７０ｖｏｌ％（黒鉛２８．６〜４０．１ｖｏｌ％）
で、摩擦条件が荷重２０Ｎ、速度０．１ｍ／ｓの場合に
１０−６ｍｍ３／Ｎｍオーダーの耐摩耗性を示した。
【００２１】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の軽合金基自己潤
滑性複合材料は、アルミニウム合金、マグネシウム合金
あるいはチタン合金からなる軽合金に自己潤滑性を付与
し、低摩擦・耐摩耗性を示すようにしているので、自動
車や航空機をはじめとする移動体等の機械部品や、電気
接点などのように、通電特性と共に低摩擦・耐摩耗性が
求められる部品等に有効に利用することができる。ま
た、本発明の製造方法によれば、軽合金粉末と固体潤滑
剤粉末とを混合し、ＳＰＳ法によりパルス状の大電流を
流して焼結するので、短時間に各種反応の進行を抑制し
て密度と強度において優れた材料を創成することができ
る。
滑性複合材料は、アルミニウム合金、マグネシウム合金
あるいはチタン合金からなる軽合金に自己潤滑性を付与
し、低摩擦・耐摩耗性を示すようにしているので、自動
車や航空機をはじめとする移動体等の機械部品や、電気
接点などのように、通電特性と共に低摩擦・耐摩耗性が
求められる部品等に有効に利用することができる。ま
た、本発明の製造方法によれば、軽合金粉末と固体潤滑
剤粉末とを混合し、ＳＰＳ法によりパルス状の大電流を
流して焼結するので、短時間に各種反応の進行を抑制し
て密度と強度において優れた材料を創成することができ
る。
【図１】本発明に係る軽合金基自己潤滑性複合材料の摩
擦特性を測定するためのピンオンディスク型トライボメ
ータによる摩擦試験片の試験状態の概要を示す断面図で
ある。
擦特性を測定するためのピンオンディスク型トライボメ
ータによる摩擦試験片の試験状態の概要を示す断面図で
ある。
【図２】本発明の実施例における摩擦係数と荷重の関係
についての試験結果を示すグラフである。
についての試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例における摩擦係数と速度の関係
についての試験結果を示すグラフである。
についての試験結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例における荷重２０Ｎ、すべり速
度０．１ｍ／ｓで行った試験結果を示すグラフである。
度０．１ｍ／ｓで行った試験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における荷重２０Ｎ、すべり速
度０．２ｍ／ｓで行った試験結果を示すグラフである。
度０．２ｍ／ｓで行った試験結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例における荷重２０Ｎ、すべり速
度０．４ｍ／ｓで行った他の試験結果を示すグラフであ
る。
度０．４ｍ／ｓで行った他の試験結果を示すグラフであ
る。
【図７】本発明の実施例における各試験片別の摩擦係数
と速度との関係を示すグラフである。
と速度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例における各試験片別の比摩耗量
と速度との関係を示すグラフである。
と速度との関係を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 103/02 Ｃ１０Ｍ 103/02 Ｚ 103/04 103/04 103/06 103/06 Ｃ Ｆ Ｃ２２Ｃ 1/04 Ｃ２２Ｃ 1/04 Ｃ 1/10 1/10 Ｅ // Ｃ１０Ｎ 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:04 10:06 10:06 10:08 10:08 10:12 10:12 20:06 20:06 Ｚ 30:06 30:06 40:00 40:00 Ｚ 40:14 40:14 70:00 70:00 Ｆターム(参考） 4H104 AA04A AA05A AA08A AA19A AA24A AA26A EA08A EA14Z FA02 FA03 FA04 FA06 JA01 LA03 PA14 QA11 QA21 4K018 AA06 AA13 AA15 AB04 AB05 AB07 AC01 BC12 CA44 DA11 EA22 KA02 4K020 AA23 AA24 AC01 AC02 AC03 BA02 BB29
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウム合金、マグネシウム合金また
はチタン合金からなる軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％
と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒
化ホウ素、雲母及びフッ化黒鉛のうちの少なくとも一種
を含む固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％との混合体
を焼結固化してなる軽合金基自己潤滑性複合材料。 - 【請求項２】アルミニウム合金、マグネシウム合金また
はチタン合金からなる軽合金粉末の９０〜１０Ｖｏｌ％
と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒
化ホウ素、雲母及びフッ化黒鉛のうちの少なくとも一種
を含む固体潤滑剤粉末の１０〜９０Ｖｏｌ％とを混合
し、それを放電プラズマ焼結法により焼結固化すること
を特徴とする軽合金基自己潤滑性複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000137408A JP3383843B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 軽合金基自己潤滑複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000137408A JP3383843B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 軽合金基自己潤滑複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001316688A true JP2001316688A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3383843B2 JP3383843B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=18645190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000137408A Expired - Lifetime JP3383843B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 軽合金基自己潤滑複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383843B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004062837A1 (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Toudaitlo, Ltd. | マグネシウム複合粉末およびその製造方法ならびにマグネシウム基複合材料およびその製造方法 |
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| JP2008007793A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Nissan Motor Co Ltd | 高強度マグネシウム焼結合金及びその製造方法 |
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| CN108262479A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-10 | 宝鸡文理学院 | 一种自润滑多孔钛基石墨烯合金材料的制备方法 |
| CN111085687A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-05-01 | 嘉善欧本轴承有限公司 | 一种自润滑复合材料及其生产工艺 |
| CN113462922A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-01 | 山东朝阳轴承有限公司 | 一种自润滑复合材料及其制备方法 |
-
2000
- 2000-05-10 JP JP2000137408A patent/JP3383843B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN100431742C (zh) * | 2003-01-08 | 2008-11-12 | 株式会社东京大学Tlo | 镁复合粉末及其制造方法以及镁基复合材料及其制造方法 |
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| KR101248967B1 (ko) | 2004-12-28 | 2013-03-29 | 닛케이킨 아쿠토 가부시키가이샤 | 알루미늄 복합재의 제조방법 |
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| US10125819B2 (en) | 2012-07-26 | 2018-11-13 | Ntn Corporation | Sintered bearing |
| CN108262479A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-10 | 宝鸡文理学院 | 一种自润滑多孔钛基石墨烯合金材料的制备方法 |
| CN111085687A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-05-01 | 嘉善欧本轴承有限公司 | 一种自润滑复合材料及其生产工艺 |
| CN113462922A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-01 | 山东朝阳轴承有限公司 | 一种自润滑复合材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3383843B2 (ja) | 2003-03-10 |
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