JP3102205B2 - アルミニウム合金製摺動部材 - Google Patents
アルミニウム合金製摺動部材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金製摺
動部材に係り、更に詳細には摺動面部が強化材にて複合
強化されたアルミニウム合金製摺動部材に係る。
動部材に係り、更に詳細には摺動面部が強化材にて複合
強化されたアルミニウム合金製摺動部材に係る。
【０００２】
【従来の技術】摺動面部が強化材にて複合強化されたア
ルミニウム合金製摺動部材の一つとして、例えば特公平
３−７１９３９号公報に記載されている如く、強化材が
体積率８〜２０％のアルミナ短繊維と体積率３〜１２％
の炭素繊維との混合物であるアルミニウム合金製摺動部
材が従来より知られている。かかる摺動部材によれば、
強化材として硬度の高いアルミナ短繊維に加えて自己潤
滑性を有する炭素繊維が使用されるので、強化材として
アルミナ短繊維のみが使用される場合に比して摺動部材
の摺動面部の耐摩耗性を向上させることができる。
ルミニウム合金製摺動部材の一つとして、例えば特公平
３−７１９３９号公報に記載されている如く、強化材が
体積率８〜２０％のアルミナ短繊維と体積率３〜１２％
の炭素繊維との混合物であるアルミニウム合金製摺動部
材が従来より知られている。かかる摺動部材によれば、
強化材として硬度の高いアルミナ短繊維に加えて自己潤
滑性を有する炭素繊維が使用されるので、強化材として
アルミナ短繊維のみが使用される場合に比して摺動部材
の摺動面部の耐摩耗性を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
のアルミニウム合金製摺動部材に於ては、強化材は何れ
も比較的高価なアルミナ短繊維と炭素繊維との組合せで
あるため、摺動部材も高価になるという問題があり、ま
た硬度の高いアルミナ短繊維の体積率が８〜２０％と高
い値であるため、摺動部材と当接して摺動する相手材の
摩耗量が高い値になり易く、従って摺動部材として必ず
しも最適の性能を有していないという問題がある。
のアルミニウム合金製摺動部材に於ては、強化材は何れ
も比較的高価なアルミナ短繊維と炭素繊維との組合せで
あるため、摺動部材も高価になるという問題があり、ま
た硬度の高いアルミナ短繊維の体積率が８〜２０％と高
い値であるため、摺動部材と当接して摺動する相手材の
摩耗量が高い値になり易く、従って摺動部材として必ず
しも最適の性能を有していないという問題がある。
【０００４】本発明は、従来のアルミニウム合金製摺動
部材に於ける上述の如き問題に鑑み、それ自身の耐摩耗
性に優れているだけでなく相手材に対する摩擦摩耗特性
にも優れ、しかも従来に比して低廉な高性能なアルミニ
ウム合金製摺動部材を提供することを目的としている。
部材に於ける上述の如き問題に鑑み、それ自身の耐摩耗
性に優れているだけでなく相手材に対する摩擦摩耗特性
にも優れ、しかも従来に比して低廉な高性能なアルミニ
ウム合金製摺動部材を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、摺動面部が強化材にて複合強化されたアル
ミニウム合金製摺動部材にして、前記強化材は８０wt％
以上のアルミナと残部としてのシリカとよりなりαアル
ミナ含有率が５〜６０wt％であるアルミナ短繊維と、４
０〜８６wt％のアルミナと残部としてのシリカとよりな
り平均粒径が３〜６０μm である非球状ムライト粒子と
の混合物であり、複合部全体の体積率を１００％として
前記アルミナ短繊維及び前記ムライト粒子の体積率はそ
れぞれ２〜１２％、５〜２５％であることを特徴とする
アルミニウム合金製摺動部材によって達成される。
明によれば、摺動面部が強化材にて複合強化されたアル
ミニウム合金製摺動部材にして、前記強化材は８０wt％
以上のアルミナと残部としてのシリカとよりなりαアル
ミナ含有率が５〜６０wt％であるアルミナ短繊維と、４
０〜８６wt％のアルミナと残部としてのシリカとよりな
り平均粒径が３〜６０μm である非球状ムライト粒子と
の混合物であり、複合部全体の体積率を１００％として
前記アルミナ短繊維及び前記ムライト粒子の体積率はそ
れぞれ２〜１２％、５〜２５％であることを特徴とする
アルミニウム合金製摺動部材によって達成される。
【０００６】
【作用】上述の如き構成によれば、強化材はアルミナ含
有量が８０wt％以上と高くまたαアルミナ含有率が５〜
６０wt％であることにより適度の硬さが与えられており
耐摩耗性向上効果に優れたアルミナ短繊維と、４０〜８
６wt％のアルミナと残部としてのシリカとよりなり平均
粒径が３〜６０μm であることにより相手材の摩耗量を
増大することなく複合材料の耐摩耗性を向上させる非球
状ムライト粒子との混合物であり、アルミナ短繊維及び
ムライト粒子の体積率はそれぞれ２〜１２％、５〜２５
％の最適範囲に設定され、特にムライト粒子はマトリッ
クスであるアルミニウム合金より脱落しにくい非球状の
形態をなしているので、後に詳細に説明する如く強化材
がアルミナ短繊維と炭素繊維との組合せである上述の従
来のアルミニウム合金製摺動部材の場合に比して摺動部
材の耐摩耗性及び相手材に対する摩擦摩耗特性を向上さ
せることが可能である。
有量が８０wt％以上と高くまたαアルミナ含有率が５〜
６０wt％であることにより適度の硬さが与えられており
耐摩耗性向上効果に優れたアルミナ短繊維と、４０〜８
６wt％のアルミナと残部としてのシリカとよりなり平均
粒径が３〜６０μm であることにより相手材の摩耗量を
増大することなく複合材料の耐摩耗性を向上させる非球
状ムライト粒子との混合物であり、アルミナ短繊維及び
ムライト粒子の体積率はそれぞれ２〜１２％、５〜２５
％の最適範囲に設定され、特にムライト粒子はマトリッ
クスであるアルミニウム合金より脱落しにくい非球状の
形態をなしているので、後に詳細に説明する如く強化材
がアルミナ短繊維と炭素繊維との組合せである上述の従
来のアルミニウム合金製摺動部材の場合に比して摺動部
材の耐摩耗性及び相手材に対する摩擦摩耗特性を向上さ
せることが可能である。
【０００７】また上述の如き構成によれば、比較的高価
なアルミナ短繊維の体積率は２〜１２％の比較的低い範
囲に設定され、また非球状ムライト粒子は炭素繊維に比
して低廉であるので、上述の従来のアルミニウム合金製
摺動部材の場合に比して、摺動部材のコストを低減する
ことが可能になる。
なアルミナ短繊維の体積率は２〜１２％の比較的低い範
囲に設定され、また非球状ムライト粒子は炭素繊維に比
して低廉であるので、上述の従来のアルミニウム合金製
摺動部材の場合に比して、摺動部材のコストを低減する
ことが可能になる。
【０００８】また本発明の請求項２の構成によれば、ア
ルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子の合計の体積率は
９％以上に設定されるので、摺動部材の耐摩耗性及び相
手材に対する摩擦摩耗特性を向上させることができるだ
けでなく、後に詳細に説明する如くアルミニウム合金製
摺動部材のスカッフ特性をも向上させることが可能にな
る。
ルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子の合計の体積率は
９％以上に設定されるので、摺動部材の耐摩耗性及び相
手材に対する摩擦摩耗特性を向上させることができるだ
けでなく、後に詳細に説明する如くアルミニウム合金製
摺動部材のスカッフ特性をも向上させることが可能にな
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段の補足説明】周知の如く、
アルミナ−シリカ系繊維はアルミナ含有量によりアルミ
ナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、ガラス繊維に分類され
ており、それらの境界は必ずしも明確ではないが、当技
術分野に於てはアルミナ短繊維は一般にアルミナ含有量
が８０wt％以上のアルミナ−シリカ系短繊維をいう。本
明細書に於けるアルミナ短繊維についての「８０wt％以
上のアルミナ」とは本発明に於けるアルミナ短繊維のア
ルミナ含有量が当技術分野に於ける一般的認識と同様８
０wt％以上であることを意味する。
アルミナ−シリカ系繊維はアルミナ含有量によりアルミ
ナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、ガラス繊維に分類され
ており、それらの境界は必ずしも明確ではないが、当技
術分野に於てはアルミナ短繊維は一般にアルミナ含有量
が８０wt％以上のアルミナ−シリカ系短繊維をいう。本
明細書に於けるアルミナ短繊維についての「８０wt％以
上のアルミナ」とは本発明に於けるアルミナ短繊維のア
ルミナ含有量が当技術分野に於ける一般的認識と同様８
０wt％以上であることを意味する。
【００１０】またムライトの結晶構造は斜方晶であり、
ムライト結晶は針状結晶である。そのためムライトの塊
体を機械的に粉砕すると塊体は針状結晶の針状繊維の方
向に劈開破壊し、アトマイズ法等により製造される実質
的に球状又はラグビーボール状をなす粒子形態とは全く
異なる角ばった形態になる。本明細書に於ける「非球状
ムライト粒子」とは表面の少くとも一部に劈開破面を有
し球状又はラグビーボール状以外の角ばった形態をなす
ムライト粒子を意味する。
ムライト結晶は針状結晶である。そのためムライトの塊
体を機械的に粉砕すると塊体は針状結晶の針状繊維の方
向に劈開破壊し、アトマイズ法等により製造される実質
的に球状又はラグビーボール状をなす粒子形態とは全く
異なる角ばった形態になる。本明細書に於ける「非球状
ムライト粒子」とは表面の少くとも一部に劈開破面を有
し球状又はラグビーボール状以外の角ばった形態をなす
ムライト粒子を意味する。
【００１１】また周知の如く、ムライトの理論組成は７
１．８wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２８．２wt％ＳｉＯ2 （３Ａｌ
2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）であり、ムライト粒子の組成が上
記組成よりずれるとムライト粒子中にはムライト結晶に
加えてアルミナ結晶やシリカ結晶が含まれることにな
る。本発明に於て使用されるムライト粒子はアルミナ含
有量が４０〜８６wt％であり、この限りに於てムライト
結晶に加えてアルミナ結晶やシリカ結晶を含むものであ
る。
１．８wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２８．２wt％ＳｉＯ2 （３Ａｌ
2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）であり、ムライト粒子の組成が上
記組成よりずれるとムライト粒子中にはムライト結晶に
加えてアルミナ結晶やシリカ結晶が含まれることにな
る。本発明に於て使用されるムライト粒子はアルミナ含
有量が４０〜８６wt％であり、この限りに於てムライト
結晶に加えてアルミナ結晶やシリカ結晶を含むものであ
る。
【００１２】また上述の如く本発明に於て使用されるム
ライト粒子は非球状でありその大きさを表現することが
困難であるので、本明細書に於ける非球状ムライト粒子
についての「平均直径」とは便宜的に同一体積の球状粒
子に換算した場合の平均直径を意味する。
ライト粒子は非球状でありその大きさを表現することが
困難であるので、本明細書に於ける非球状ムライト粒子
についての「平均直径」とは便宜的に同一体積の球状粒
子に換算した場合の平均直径を意味する。
【００１３】
【実施例】以下に本発明を幾つかの実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】実施例１ 下記の表１に示されたセラミックス繊維Ｆ１〜Ｆ５及び
下記の表２に示されたセラミックス粒子Ｐ１〜Ｐ７を用
意し、セラミックス繊維又はセラミックス繊維及びセラ
ミックス粒子の均一な混合物に対しコロイダルシリカを
バインダとして吸引成形を行うことにより、１００×１
００×２０mmの寸法を有し下記の表３に示された体積率
のセラミックス繊維又はセラミックス繊維及びセラミッ
クス粒子の組合せよりなりセラミックス繊維が１００×
１００mmの平面に沿って二次元ランダムにて配向された
強化材成形体を形成した。
下記の表２に示されたセラミックス粒子Ｐ１〜Ｐ７を用
意し、セラミックス繊維又はセラミックス繊維及びセラ
ミックス粒子の均一な混合物に対しコロイダルシリカを
バインダとして吸引成形を行うことにより、１００×１
００×２０mmの寸法を有し下記の表３に示された体積率
のセラミックス繊維又はセラミックス繊維及びセラミッ
クス粒子の組合せよりなりセラミックス繊維が１００×
１００mmの平面に沿って二次元ランダムにて配向された
強化材成形体を形成した。
【００１５】尚図８は表３に粒子Ｐ７として示された非
球状ムライト粒子の構造を１４０倍にて示す走査電子顕
微鏡写真である。この図８より、非球状ムライト粒子は
その表面に劈開破壊により生じた平面的な破面を有し、
角ばった形態をなしていることが解る。
球状ムライト粒子の構造を１４０倍にて示す走査電子顕
微鏡写真である。この図８より、非球状ムライト粒子は
その表面に劈開破壊により生じた平面的な破面を有し、
角ばった形態をなしていることが解る。
【００１６】次いで各強化材成形体を約４５０℃に約３
０分間予熱した後、図９に示されている如く強化材成形
体１０を２５０℃の高圧鋳造用金型１２内に配置し、金
型内に直ちに約７００℃のアルミニウム合金の溶湯１４
を注湯し、溶湯をプランジャ１６により約８５０kg／cm
2 の圧力にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固
するまで保持した。溶湯が完全に凝固した後、金型より
凝固体を取出しその凝固体に対し機械加工を施すことに
より、下記の表３に示された体積率のセラミックス繊維
又はセラミックス繊維及びセラミックス粒子の組合せを
強化材としアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）
をマトリックスとし９５×２０×５mmの寸法を有する複
合材料Ｍ１〜Ｍ１６製の細長い平板を形成した。
０分間予熱した後、図９に示されている如く強化材成形
体１０を２５０℃の高圧鋳造用金型１２内に配置し、金
型内に直ちに約７００℃のアルミニウム合金の溶湯１４
を注湯し、溶湯をプランジャ１６により約８５０kg／cm
2 の圧力にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固
するまで保持した。溶湯が完全に凝固した後、金型より
凝固体を取出しその凝固体に対し機械加工を施すことに
より、下記の表３に示された体積率のセラミックス繊維
又はセラミックス繊維及びセラミックス粒子の組合せを
強化材としアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）
をマトリックスとし９５×２０×５mmの寸法を有する複
合材料Ｍ１〜Ｍ１６製の細長い平板を形成した。
【００１７】またエンジンのピストンリングに従来より
使用されている窒化ステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ４
４０Ｂ）よりなり直径５mm、長さ１５mmの寸法を有し先
端が半球状をなすピンを用意した。次いで図１０に示さ
れている如く各平板１８の９５×２０mmの平面１８Ａに
対しピン２０が垂直になるようその先端を当接させ、加
圧力３kg、往復動距離５０mm、往復動サイクル５Ｈz の
条件にて往復摺動摩耗試験を行った。尚エンジンのシリ
ンダスリーブ等に従来より使用されている鋳鉄材料（Ｊ
ＩＳ規格ＦＣ２５０）よりなり９５×２０×５mmの寸法
を有する平板についても同様の往復摺動摩耗試験を行っ
た。これらの摩耗試験の結果を図１に示す。
使用されている窒化ステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ４
４０Ｂ）よりなり直径５mm、長さ１５mmの寸法を有し先
端が半球状をなすピンを用意した。次いで図１０に示さ
れている如く各平板１８の９５×２０mmの平面１８Ａに
対しピン２０が垂直になるようその先端を当接させ、加
圧力３kg、往復動距離５０mm、往復動サイクル５Ｈz の
条件にて往復摺動摩耗試験を行った。尚エンジンのシリ
ンダスリーブ等に従来より使用されている鋳鉄材料（Ｊ
ＩＳ規格ＦＣ２５０）よりなり９５×２０×５mmの寸法
を有する平板についても同様の往復摺動摩耗試験を行っ
た。これらの摩耗試験の結果を図１に示す。
【００１８】図１より、アルミナ−シリカ短繊維（Ｆ
１）を強化材とする複合材料Ｍ１〜Ｍ３はアルミナ−シ
リカ短繊維の体積率を２０％（Ｍ３）の高い値に設定し
てもその耐摩耗性は鋳鉄（Ｘ）よりも遥かに劣り、ジル
コニア短繊維（Ｆ２）を強化材とする複合材料Ｍ４及び
アルミナ−シリカ−ボリア短繊維（Ｆ３）を強化材とす
るＭ５の耐摩耗性も鋳鉄よりも悪く、複合材料Ｍ２〜Ｍ
５については相手材であるピンの摩耗量も高い。
１）を強化材とする複合材料Ｍ１〜Ｍ３はアルミナ−シ
リカ短繊維の体積率を２０％（Ｍ３）の高い値に設定し
てもその耐摩耗性は鋳鉄（Ｘ）よりも遥かに劣り、ジル
コニア短繊維（Ｆ２）を強化材とする複合材料Ｍ４及び
アルミナ−シリカ−ボリア短繊維（Ｆ３）を強化材とす
るＭ５の耐摩耗性も鋳鉄よりも悪く、複合材料Ｍ２〜Ｍ
５については相手材であるピンの摩耗量も高い。
【００１９】またアルミナ短繊維（Ｆ５）を強化材とす
る複合材料Ｍ６〜Ｍ８に於ては、アルミナ短繊維の体積
率が増大するにつれて複合材料の耐摩耗性は向上する
が、相手材の摩耗量も増大している。特に複合材料Ｍ８
の耐摩耗性は鋳鉄Ｘと同程度であるが、相手材の摩耗量
が非常に高い。同様にアルミナ短繊維（Ｆ５）及び炭素
短繊維（Ｆ４）を強化材とする複合材料Ｍ９も鋳鉄Ｘと
同等の耐摩耗性を有しているが、この複合材料の場合に
も相手材の摩耗量が高い。従ってこれらの複合材料にて
エンジンのシリンダボア部を形成し窒化ステンレス鋼に
てピストンリングを形成すると、ピストンリングの摩耗
量が多くなりエンジンオイルの消費量が多くなるものと
推測される。
る複合材料Ｍ６〜Ｍ８に於ては、アルミナ短繊維の体積
率が増大するにつれて複合材料の耐摩耗性は向上する
が、相手材の摩耗量も増大している。特に複合材料Ｍ８
の耐摩耗性は鋳鉄Ｘと同程度であるが、相手材の摩耗量
が非常に高い。同様にアルミナ短繊維（Ｆ５）及び炭素
短繊維（Ｆ４）を強化材とする複合材料Ｍ９も鋳鉄Ｘと
同等の耐摩耗性を有しているが、この複合材料の場合に
も相手材の摩耗量が高い。従ってこれらの複合材料にて
エンジンのシリンダボア部を形成し窒化ステンレス鋼に
てピストンリングを形成すると、ピストンリングの摩耗
量が多くなりエンジンオイルの消費量が多くなるものと
推測される。
【００２０】またアルミナ短繊維（Ｆ５）及び炭化ケイ
素粒子（Ｐ１）を強化材とする複合材料Ｍ１０、アルミ
ナ短繊維及びクロム粒子（Ｐ２）を強化材とする複合材
料Ｍ１１は十分な耐摩耗性を有しているが相手攻撃性が
非常に高い。アルミナ短繊維及びシリカ粒子（Ｐ３）を
強化材とする複合材料Ｍ１２、アルミナ短繊維及びジル
コニア−シリカ粒子（Ｐ４）を強化材する複合材料Ｍ１
３は耐摩耗性が不足しており、アルミナ短繊維及びケイ
素粒子（Ｐ５）を強化材とする複合材料Ｍ１４も鋳鉄Ｘ
に比してやや耐摩耗性が不足している。
素粒子（Ｐ１）を強化材とする複合材料Ｍ１０、アルミ
ナ短繊維及びクロム粒子（Ｐ２）を強化材とする複合材
料Ｍ１１は十分な耐摩耗性を有しているが相手攻撃性が
非常に高い。アルミナ短繊維及びシリカ粒子（Ｐ３）を
強化材とする複合材料Ｍ１２、アルミナ短繊維及びジル
コニア−シリカ粒子（Ｐ４）を強化材する複合材料Ｍ１
３は耐摩耗性が不足しており、アルミナ短繊維及びケイ
素粒子（Ｐ５）を強化材とする複合材料Ｍ１４も鋳鉄Ｘ
に比してやや耐摩耗性が不足している。
【００２１】アルミナ短繊維及び球状ムライト粒子（Ｐ
６）を強化材とする複合材料Ｍ１５は耐摩耗性が不十分
であると共に相手攻撃性がやや高い。この複合材料が不
十分な耐摩耗性及びやや高い相手攻撃性を示すのは、ム
ライト粒子が球状であるため摩耗試験時にムライト粒子
が複合材料のマトリックスより脱落し易く、脱落したム
ライト粒子によって複合材料及び相手材の摩耗が促進さ
れることによるものと推測される。
６）を強化材とする複合材料Ｍ１５は耐摩耗性が不十分
であると共に相手攻撃性がやや高い。この複合材料が不
十分な耐摩耗性及びやや高い相手攻撃性を示すのは、ム
ライト粒子が球状であるため摩耗試験時にムライト粒子
が複合材料のマトリックスより脱落し易く、脱落したム
ライト粒子によって複合材料及び相手材の摩耗が促進さ
れることによるものと推測される。
【００２２】これに対し本発明の実施例であるアルミナ
繊維及び非球状ムライト粒子（Ｐ７）を強化材とする複
合材料Ｍ１６は鋳鉄と同等に優れた耐摩耗性を有し、し
かも鋳鉄と同程度に低い優れた相手攻撃性を有してい
る。かくして実施例の複合材料が耐摩耗性及び相手攻撃
性に優れているのは、ムライト粒子の形状が非球状であ
り摩耗試験時にもムライト粒子が複合材料のマトリック
スより脱落しにくいことによるものと推測される。
繊維及び非球状ムライト粒子（Ｐ７）を強化材とする複
合材料Ｍ１６は鋳鉄と同等に優れた耐摩耗性を有し、し
かも鋳鉄と同程度に低い優れた相手攻撃性を有してい
る。かくして実施例の複合材料が耐摩耗性及び相手攻撃
性に優れているのは、ムライト粒子の形状が非球状であ
り摩耗試験時にもムライト粒子が複合材料のマトリック
スより脱落しにくいことによるものと推測される。
【００２３】実施例２ アルミナ短繊維の硬さはαアルミナ含有率により異な
り、従ってαアルミナ含有率はアルミナ短繊維及び非球
状ムライト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及び
相手攻撃性に対し影響を与えるものと考えられるので、
以下の如く本発明の摺動部材に於てアルミナ短繊維のα
アルミナ含有率が如何なる範囲にあることが妥当である
かの検討を行った。
り、従ってαアルミナ含有率はアルミナ短繊維及び非球
状ムライト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及び
相手攻撃性に対し影響を与えるものと考えられるので、
以下の如く本発明の摺動部材に於てアルミナ短繊維のα
アルミナ含有率が如何なる範囲にあることが妥当である
かの検討を行った。
【００２４】下記の表４に示されている如くαアルミナ
含有率が異なる８種類のアルミナ短繊維（９７wt％Ａｌ
2 Ｏ3 −３wt％ＳｉＯ2 、平均直径３μm 、平均長６０
μm）及び非球状ムライト粒子（７２wt％Ａｌ2 Ｏ3 −
２８wt％ＳｉＯ2 、平均直径２５μm ）を強化材としア
ルミナ短繊維及びムライト粒子の体積率がそれぞれ５
％、１０％であり、マトリックスがアルミニウム合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＡ１〜ＭＡ
８を製造し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸
法の平板を形成し、各平板について実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を図２に示す。
含有率が異なる８種類のアルミナ短繊維（９７wt％Ａｌ
2 Ｏ3 −３wt％ＳｉＯ2 、平均直径３μm 、平均長６０
μm）及び非球状ムライト粒子（７２wt％Ａｌ2 Ｏ3 −
２８wt％ＳｉＯ2 、平均直径２５μm ）を強化材としア
ルミナ短繊維及びムライト粒子の体積率がそれぞれ５
％、１０％であり、マトリックスがアルミニウム合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＡ１〜ＭＡ
８を製造し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸
法の平板を形成し、各平板について実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を図２に示す。
【００２５】図２より、複合材料の摩耗量はアルミナ短
繊維のαアルミナ含有率が２〜８５wt％程度である場合
にエンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量（図
２に於て仮想線にて示されている。後述の図３〜図６に
於ても同じ）以下になることが解る。また相手材である
ピンの摩耗量はアルミナ短繊維のαアルミナ含有率が５
〜６０wt％程度である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於けるアルミナ短繊
維のαアルミナ含有率は、複合材料自身及び相手材の双
方の摩耗量を低減するためには５〜６０wt％であること
が好ましいことが解る。
繊維のαアルミナ含有率が２〜８５wt％程度である場合
にエンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量（図
２に於て仮想線にて示されている。後述の図３〜図６に
於ても同じ）以下になることが解る。また相手材である
ピンの摩耗量はアルミナ短繊維のαアルミナ含有率が５
〜６０wt％程度である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於けるアルミナ短繊
維のαアルミナ含有率は、複合材料自身及び相手材の双
方の摩耗量を低減するためには５〜６０wt％であること
が好ましいことが解る。
【００２６】実施例３ ムライト粒子の硬さはアルミナ含有量により異なり、従
ってアルミナ含有量はアルミナ短繊維及び非球状ムライ
ト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及び相手攻撃
性に対し影響を与えるものと考えられるので、以下の如
く本発明の摺動部材に於てムライト粒子のアルミナ含有
量が如何なる範囲にあることが妥当であるかの検討を行
った。
ってアルミナ含有量はアルミナ短繊維及び非球状ムライ
ト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及び相手攻撃
性に対し影響を与えるものと考えられるので、以下の如
く本発明の摺動部材に於てムライト粒子のアルミナ含有
量が如何なる範囲にあることが妥当であるかの検討を行
った。
【００２７】アルミナ短繊維（９７wt％Ａｌ2 Ｏ3 −３
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３２wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び下記の表５に示されている
如くアルミナ含有量が異なる７種類の非球状ムライト粒
子（平均直径２８μm ）を強化材としアルミナ短繊維及
びムライト粒子の体積率がそれぞれ５％、１０％であ
り、マトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤ
Ｃ１２）である複合材料ＭＢ１〜ＭＢ７を製造し、各複
合材料より実施例１の場合と同一の寸法の平板を形成
し、各平板について実施例１の場合と同一の要領及び条
件にて往復摺動摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の
結果を図３に示す。
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３２wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び下記の表５に示されている
如くアルミナ含有量が異なる７種類の非球状ムライト粒
子（平均直径２８μm ）を強化材としアルミナ短繊維及
びムライト粒子の体積率がそれぞれ５％、１０％であ
り、マトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤ
Ｃ１２）である複合材料ＭＢ１〜ＭＢ７を製造し、各複
合材料より実施例１の場合と同一の寸法の平板を形成
し、各平板について実施例１の場合と同一の要領及び条
件にて往復摺動摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の
結果を図３に示す。
【００２８】図３より、複合材料の摩耗量はムライト粒
子のアルミナ含有量が４０wt％程度以上である場合にエ
ンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量以下にな
ることが解る。また相手材であるピンの摩耗量はムライ
ト粒子のアルミナ含有量が８６wt％程度以下である場合
に目標摩耗量以下になることが解る。従って本発明の摺
動部材に於ける非球状ムライト粒子のアルミナ含有量
は、複合材料自身及び相手材双方の摩耗量を低減するた
めには４０〜８６wt％であることが好ましいことが解
る。
子のアルミナ含有量が４０wt％程度以上である場合にエ
ンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量以下にな
ることが解る。また相手材であるピンの摩耗量はムライ
ト粒子のアルミナ含有量が８６wt％程度以下である場合
に目標摩耗量以下になることが解る。従って本発明の摺
動部材に於ける非球状ムライト粒子のアルミナ含有量
は、複合材料自身及び相手材双方の摩耗量を低減するた
めには４０〜８６wt％であることが好ましいことが解
る。
【００２９】実施例４ ムライト粒子の大きさもアルミナ短繊維及び非球状ムラ
イト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性に対し影響
を与えるものと考えられるので、以下の如く本発明の摺
動部材に於てムライト粒子の平均直径が如何なる範囲に
あることが妥当であるかの検討を行った。
イト粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性に対し影響
を与えるものと考えられるので、以下の如く本発明の摺
動部材に於てムライト粒子の平均直径が如何なる範囲に
あることが妥当であるかの検討を行った。
【００３０】アルミナ短繊維（９５wt％Ａｌ2 Ｏ3 −５
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３６wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び下記の表６に示されている
如く平均直径が異なる８種類の非球状ムライト粒子（７
９wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２１wt％ＳｉＯ2 ）を強化材としア
ルミナ短繊維及びムライト粒子の体積率がそれぞれ５
％、１０％であり、マトリックスがアルミニウム合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＣ１〜ＭＣ
８を製造し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸
法の平板を形成し、各平板について実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を図４に示す。
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３６wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び下記の表６に示されている
如く平均直径が異なる８種類の非球状ムライト粒子（７
９wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２１wt％ＳｉＯ2 ）を強化材としア
ルミナ短繊維及びムライト粒子の体積率がそれぞれ５
％、１０％であり、マトリックスがアルミニウム合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＣ１〜ＭＣ
８を製造し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸
法の平板を形成し、各平板について実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を図４に示す。
【００３１】図４より、複合材料の摩耗量はムライト粒
子の平均直径が３〜６０μm 程度である場合にエンジン
の実機評価試験より得られた目標摩耗量以下になり、相
手材であるピンの摩耗量はムライト粒子の平均直径が６
５μm 程度以下である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於ける非球状ムライ
ト粒子の平均直径は、複合材料自身及び相手材双方の摩
耗量を低減するためには３〜６０μm であることが好ま
しいことが解る。
子の平均直径が３〜６０μm 程度である場合にエンジン
の実機評価試験より得られた目標摩耗量以下になり、相
手材であるピンの摩耗量はムライト粒子の平均直径が６
５μm 程度以下である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於ける非球状ムライ
ト粒子の平均直径は、複合材料自身及び相手材双方の摩
耗量を低減するためには３〜６０μm であることが好ま
しいことが解る。
【００３２】尚平均直径及び平均長が異なる種々のアル
ミナ短繊維を使用して製造された複合材料についても同
様の往復摺動摩耗試験を行ったところ、アルミナ短繊維
の平均直径及び平均長の相違による複合材料及びピンの
摩耗量の相違は極く僅かであり、アルミナ短繊維の平均
直径及び平均長は特に規定される必要のないことが認め
られた。
ミナ短繊維を使用して製造された複合材料についても同
様の往復摺動摩耗試験を行ったところ、アルミナ短繊維
の平均直径及び平均長の相違による複合材料及びピンの
摩耗量の相違は極く僅かであり、アルミナ短繊維の平均
直径及び平均長は特に規定される必要のないことが認め
られた。
【００３３】実施例５ アルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子の体積率もこれ
らの繊維及び粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及
び相手攻撃性に対し影響を与えるものと考えられるの
で、以下の如く本発明の摺動部材に於てアルミナ短繊維
及び非球状ムライト粒子の体積率がそれぞれ如何なる範
囲にあることが妥当であるかの検討を行った。
らの繊維及び粒子を強化材とする複合材料の耐摩耗性及
び相手攻撃性に対し影響を与えるものと考えられるの
で、以下の如く本発明の摺動部材に於てアルミナ短繊維
及び非球状ムライト粒子の体積率がそれぞれ如何なる範
囲にあることが妥当であるかの検討を行った。
【００３４】まず実施例４に於て使用されたアルミナ短
繊維と同一のアルミナ短繊維のみを強化材としアルミナ
短繊維の体積率が下記の表７に示されている如く設定さ
れマトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ
１２）である５種類の複合材料ＭＹ１〜ＭＹ５を製造
し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸法の平板
を形成し、各平板について実施例１の場合と同一の要領
及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これらの摩耗
試験の結果を図５に示す。
繊維と同一のアルミナ短繊維のみを強化材としアルミナ
短繊維の体積率が下記の表７に示されている如く設定さ
れマトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ
１２）である５種類の複合材料ＭＹ１〜ＭＹ５を製造
し、各複合材料より実施例１の場合と同一の寸法の平板
を形成し、各平板について実施例１の場合と同一の要領
及び条件にて往復摺動摩耗試験を行った。これらの摩耗
試験の結果を図５に示す。
【００３５】図５より、相手材であるピンの摩耗量はア
ルミナ短繊維の体積率が１２％程度以下である場合にエ
ンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量以下にな
ることが解る。またアルミナ短繊維とムライト粒子との
混合物よりなる強化材成形体を吸引成形法や圧縮成形法
等にて形成するためには、アルミナ短繊維の体積率は実
質的に２％以上であることが必要である。従って本発明
の摺動部材に於けるアルミナ短繊維の体積率は２〜１２
％に設定される必要がある。
ルミナ短繊維の体積率が１２％程度以下である場合にエ
ンジンの実機評価試験より得られた目標摩耗量以下にな
ることが解る。またアルミナ短繊維とムライト粒子との
混合物よりなる強化材成形体を吸引成形法や圧縮成形法
等にて形成するためには、アルミナ短繊維の体積率は実
質的に２％以上であることが必要である。従って本発明
の摺動部材に於けるアルミナ短繊維の体積率は２〜１２
％に設定される必要がある。
【００３６】以上の摩耗試験の結果を考慮し、アルミナ
短繊維（９５wt％Ａｌ2 Ｏ3 −５wt％ＳｉＯ2 、αアル
ミナ含有率３６wt％、平均直径３μm 、平均長６０μm
）及び非球状ムライト粒子（７９wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２
１wt％ＳｉＯ2 、平均直径３０．６μm ）を強化材とす
る複合材料であって、アルミナ短繊維の体積率が２％で
ありムライト粒子の体積率が下記の表８に示されている
如く設定されマトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ
規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＤ１〜ＭＤ８、及び
アルミナ短繊維の体積率が１２％でありムライト粒子の
体積率が下記の表９に示されている如く設定されマトリ
ックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）で
ある複合材料ＭＥ１〜ＭＥ８を製造し、各複合材料より
実施例１の場合と同一の寸法の平板を形成し、各平板に
ついて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて往復摺
動摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果をそれぞ
れ図６に示す。
短繊維（９５wt％Ａｌ2 Ｏ3 −５wt％ＳｉＯ2 、αアル
ミナ含有率３６wt％、平均直径３μm 、平均長６０μm
）及び非球状ムライト粒子（７９wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２
１wt％ＳｉＯ2 、平均直径３０．６μm ）を強化材とす
る複合材料であって、アルミナ短繊維の体積率が２％で
ありムライト粒子の体積率が下記の表８に示されている
如く設定されマトリックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ
規格ＡＤＣ１２）である複合材料ＭＤ１〜ＭＤ８、及び
アルミナ短繊維の体積率が１２％でありムライト粒子の
体積率が下記の表９に示されている如く設定されマトリ
ックスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）で
ある複合材料ＭＥ１〜ＭＥ８を製造し、各複合材料より
実施例１の場合と同一の寸法の平板を形成し、各平板に
ついて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて往復摺
動摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果をそれぞ
れ図６に示す。
【００３７】図６より、複合材料の摩耗量はアルミナ短
繊維の体積率が２％である場合にはムライト粒子の体積
率が５％程度以上である場合に、またアルミナ短繊維の
体積率が１２％である場合にはムライト粒子の体積率が
３％程度以上である場合に目標摩耗量以下であることが
解る。また相手材であるピンの摩耗量はアルミナ短繊維
の体積率が２％である場合にはムライト粒子の体積率の
如何に拘らず目標摩耗量以下であり、アルミナ短繊維の
体積率が１２％である場合にはムライト粒子の体積率が
２５％程度以下である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於けるアルミナ短繊
維及び非球状ムライト粒子の体積率は、複合材料自身及
び相手材双方の摩耗量を低減するためには、それぞれ２
〜１２％、５〜２５％であることが好ましいことが解
る。
繊維の体積率が２％である場合にはムライト粒子の体積
率が５％程度以上である場合に、またアルミナ短繊維の
体積率が１２％である場合にはムライト粒子の体積率が
３％程度以上である場合に目標摩耗量以下であることが
解る。また相手材であるピンの摩耗量はアルミナ短繊維
の体積率が２％である場合にはムライト粒子の体積率の
如何に拘らず目標摩耗量以下であり、アルミナ短繊維の
体積率が１２％である場合にはムライト粒子の体積率が
２５％程度以下である場合に目標摩耗量以下になること
が解る。従って本発明の摺動部材に於けるアルミナ短繊
維及び非球状ムライト粒子の体積率は、複合材料自身及
び相手材双方の摩耗量を低減するためには、それぞれ２
〜１２％、５〜２５％であることが好ましいことが解
る。
【００３８】実施例６ 上述の実施例５によりアルミナ短繊維の体積率は２〜１
２％であり非球状ムライト粒子の体積率は５〜２０％で
あることが好ましいことが解ったので、以下の如くアル
ミナ繊維及びムライト粒子の合計の体積率が以下なる範
囲にあることが妥当であるかの検討を行った。
２％であり非球状ムライト粒子の体積率は５〜２０％で
あることが好ましいことが解ったので、以下の如くアル
ミナ繊維及びムライト粒子の合計の体積率が以下なる範
囲にあることが妥当であるかの検討を行った。
【００３９】アルミナ短繊維（９７wt％Ａｌ2 Ｏ3 −３
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３２wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び非球状ムライト粒子（７８
wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２２wt％ＳｉＯ2 、平均直径２９．４
μm ）の均一な混合物に対しコロイダルシリカをバイン
ダとして吸引成形を行うことにより、アルミナ短繊維の
体積率、ムライト粒子の体積率がそれぞれ下記の表１０
に示されている如く設定され、アルミナ短繊維が円筒面
に沿う二次元ランダムにて配向された外径１０５mm、内
径８０mm、長さ１２０mmm の円筒状の強化材成形体Ｆ１
〜Ｆ９を形成した。
wt％ＳｉＯ2 、αアルミナ含有率３２wt％、平均直径３
μm 、平均長６０μm ）及び非球状ムライト粒子（７８
wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２２wt％ＳｉＯ2 、平均直径２９．４
μm ）の均一な混合物に対しコロイダルシリカをバイン
ダとして吸引成形を行うことにより、アルミナ短繊維の
体積率、ムライト粒子の体積率がそれぞれ下記の表１０
に示されている如く設定され、アルミナ短繊維が円筒面
に沿う二次元ランダムにて配向された外径１０５mm、内
径８０mm、長さ１２０mmm の円筒状の強化材成形体Ｆ１
〜Ｆ９を形成した。
【００４０】次いでこれらの強化材成形体を用いて実施
例と同様の高圧鋳造を行い、これによりアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）をマトリックスとし強化材
成形体Ｆ１〜Ｆ９と同一の寸法及び形状を有する複合材
料ＭＦ１〜ＭＦ９を製造し、各複合材料の内面を実際の
エンジンと同様にボーリング及びホーニング加工し、し
かる後それらの複合材料より軸線に沿って長さ６０mm、
幅４０mmの試験片を切出した。
例と同様の高圧鋳造を行い、これによりアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）をマトリックスとし強化材
成形体Ｆ１〜Ｆ９と同一の寸法及び形状を有する複合材
料ＭＦ１〜ＭＦ９を製造し、各複合材料の内面を実際の
エンジンと同様にボーリング及びホーニング加工し、し
かる後それらの複合材料より軸線に沿って長さ６０mm、
幅４０mmの試験片を切出した。
【００４１】次いで各試験片の元の内面に対応する試験
面に潤滑油（キャッスルモータオイル１０Ｗ−４０）を
ごく少量塗布した後、窒化ステンレス鋼（ＪＩＳ規格Ｓ
ＵＳ４４０Ｂ）製のピストンリングを試験面に当接さ
せ、雰囲気温度１００℃、荷重３kg、往復動距離３０m
m、往復動速度３０mm／sec の速度にてピストンリング
を試験片の長手方向に沿って往復動させるスカッフ試験
を行った。尚この試験に於ては、試験面の摩擦係数が上
昇し試験面に損傷が発生した時点をスカッフ発生時点と
し、試験開始時点よりスカッフ発生時点までの時間を測
定した。このスカッフ試験の結果をアルミナ短繊維及び
ムライト粒子の合計の体積率を横軸にとって図７に示
す。
面に潤滑油（キャッスルモータオイル１０Ｗ−４０）を
ごく少量塗布した後、窒化ステンレス鋼（ＪＩＳ規格Ｓ
ＵＳ４４０Ｂ）製のピストンリングを試験面に当接さ
せ、雰囲気温度１００℃、荷重３kg、往復動距離３０m
m、往復動速度３０mm／sec の速度にてピストンリング
を試験片の長手方向に沿って往復動させるスカッフ試験
を行った。尚この試験に於ては、試験面の摩擦係数が上
昇し試験面に損傷が発生した時点をスカッフ発生時点と
し、試験開始時点よりスカッフ発生時点までの時間を測
定した。このスカッフ試験の結果をアルミナ短繊維及び
ムライト粒子の合計の体積率を横軸にとって図７に示
す。
【００４２】図７より、スカッフ発生までの時間はアル
ミナ繊維及びムライト粒子の合計の体積率の増大につれ
て漸次増大し、合計の体積率が９％程度以上である場合
に複合材料のスカッフ発生までの時間がエンジンの実機
評価試験より得られたスカッフ発生までの目標時間以上
になり、従って合計の体積率は９％以上であることが好
ましいことが解る。
ミナ繊維及びムライト粒子の合計の体積率の増大につれ
て漸次増大し、合計の体積率が９％程度以上である場合
に複合材料のスカッフ発生までの時間がエンジンの実機
評価試験より得られたスカッフ発生までの目標時間以上
になり、従って合計の体積率は９％以上であることが好
ましいことが解る。
【００４３】実施例７ 本発明の摺動部材がエンジンに適用された場合の効果を
確認すべく、以下の如く本発明の摺動部材をエンジンの
シリンダボア部に適用し、実機による連続耐久試験を行
った。
確認すべく、以下の如く本発明の摺動部材をエンジンの
シリンダボア部に適用し、実機による連続耐久試験を行
った。
【００４４】下記の表１１に示された体積率にてアルミ
ナ短繊維と非球状ムライト粒子とよりなる外径８２mm、
内径７３mm、長さ１５０mmの円筒状の強化材成形体を形
成した。次いで各強化材成形体を電気炉により約４００
℃に約３０分間加熱し、総排気量１６００ｃｃ、４気筒
エンジンのシリンダブロックを鋳造するための横型ダイ
カスト鋳造用金型のシリンダボア中子にセットし、ダイ
カスト鋳造によりシリンダブロックを形成した。
ナ短繊維と非球状ムライト粒子とよりなる外径８２mm、
内径７３mm、長さ１５０mmの円筒状の強化材成形体を形
成した。次いで各強化材成形体を電気炉により約４００
℃に約３０分間加熱し、総排気量１６００ｃｃ、４気筒
エンジンのシリンダブロックを鋳造するための横型ダイ
カスト鋳造用金型のシリンダボア中子にセットし、ダイ
カスト鋳造によりシリンダブロックを形成した。
【００４５】尚この場合記号Ｇ１の強化材成形体は第一
及び第三シリンダに対応する中子にセットされ、Ｇ２の
強化材成形体は第二及び第四のシリンダに対応する中子
にセットされ、またこのダイカスト鋳造に使用されたア
ルミニウム合金の溶湯は湯温６３０℃のアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）であり、鋳造時に溶湯に与
えられた圧力により溶湯は強化材成形体内に浸透し、シ
リンダボア部にアルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子
にて複合強化された複合層が形成された。
及び第三シリンダに対応する中子にセットされ、Ｇ２の
強化材成形体は第二及び第四のシリンダに対応する中子
にセットされ、またこのダイカスト鋳造に使用されたア
ルミニウム合金の溶湯は湯温６３０℃のアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）であり、鋳造時に溶湯に与
えられた圧力により溶湯は強化材成形体内に浸透し、シ
リンダボア部にアルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子
にて複合強化された複合層が形成された。
【００４６】かくして形成されたシリンダブロック粗材
に対し必要な機械加工を施し、シリンダヘッド、ピスト
ン等の必要部品を組付け、燃料として有鉛ガソリンを使
用し、回転数６０００ｒｐｍにて２００時間に亘る連続
耐久試験を行った。
に対し必要な機械加工を施し、シリンダヘッド、ピスト
ン等の必要部品を組付け、燃料として有鉛ガソリンを使
用し、回転数６０００ｒｐｍにて２００時間に亘る連続
耐久試験を行った。
【００４７】試験終了後エンジンを分解し、ピストンが
上死点にある場合に於けるピストンのトップリングに対
向するシリンダボアの摩耗量を調査したころ、摩耗量は
複合材料Ｇ１に対応する第一及び第三のシリンダに於て
は２．２μm であり、複合材料Ｇ２に対応する第二及び
第四のシリンダに於ては２．０μm であり、またピスト
ンリングの摩耗量も低く、この実施例に於て製造された
シリンダブロックのシリンダボア部は実用上全く問題の
ない耐摩耗性及び相手攻撃性を有していることが確認さ
れた。
上死点にある場合に於けるピストンのトップリングに対
向するシリンダボアの摩耗量を調査したころ、摩耗量は
複合材料Ｇ１に対応する第一及び第三のシリンダに於て
は２．２μm であり、複合材料Ｇ２に対応する第二及び
第四のシリンダに於ては２．０μm であり、またピスト
ンリングの摩耗量も低く、この実施例に於て製造された
シリンダブロックのシリンダボア部は実用上全く問題の
ない耐摩耗性及び相手攻撃性を有していることが確認さ
れた。
【００４８】実施例８ 実施例７に於て製造されたシリンダブロックと同一の仕
様にてシリンダブロックを形成し、そのシリンダブロッ
クをエンジンに組付け、雰囲気温度−１５℃にてエンジ
ンの回転数を３０００ｒｐｍより６０００ｒｐｍまで上
昇させ、その直後に３０００ｒｐｍまで低下させる操作
を１サイクル（３秒）とし、該サイクルを連続して７０
回行う低温スカッフ試験を行った。その結果エンジンが
−１５℃の極低温下に於て運転される場合も本発明に従
って構成されたシリンダブロックのボア部は実用上全く
問題のないスカッフ特性を有することが認められた。
様にてシリンダブロックを形成し、そのシリンダブロッ
クをエンジンに組付け、雰囲気温度−１５℃にてエンジ
ンの回転数を３０００ｒｐｍより６０００ｒｐｍまで上
昇させ、その直後に３０００ｒｐｍまで低下させる操作
を１サイクル（３秒）とし、該サイクルを連続して７０
回行う低温スカッフ試験を行った。その結果エンジンが
−１５℃の極低温下に於て運転される場合も本発明に従
って構成されたシリンダブロックのボア部は実用上全く
問題のないスカッフ特性を有することが認められた。
【００４９】尚上述の各実施例の摺動部材に於けるアル
ミニウム合金、即ち複合材料のマトリックスはアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）であるが、マトリッ
クスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１０）、ア
ルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）等である場合に
も各実施例の場合と同様の結果が得られた。またアルミ
ナ短繊維がアルミナ短繊維（電気化学工業株式会社製、
８０wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２０wt％ＳｉＯ2 ）である場合に
も各実施例の場合と同様の結果が得られた。更にアルミ
ナ短繊維が実質的に３次元ランダムにて配向された場合
及び往復摺動摩耗試験の試験面に対し実質的に垂直な平
面に沿って二次元ランダムにて配向された場合にも上述
の各実施例の場合と同様の傾向を示す結果が得られた。
ミニウム合金、即ち複合材料のマトリックスはアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）であるが、マトリッ
クスがアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１０）、ア
ルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）等である場合に
も各実施例の場合と同様の結果が得られた。またアルミ
ナ短繊維がアルミナ短繊維（電気化学工業株式会社製、
８０wt％Ａｌ2 Ｏ3 −２０wt％ＳｉＯ2 ）である場合に
も各実施例の場合と同様の結果が得られた。更にアルミ
ナ短繊維が実質的に３次元ランダムにて配向された場合
及び往復摺動摩耗試験の試験面に対し実質的に垂直な平
面に沿って二次元ランダムにて配向された場合にも上述
の各実施例の場合と同様の傾向を示す結果が得られた。
【００５０】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００５１】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項１の構成によれば、強化材がアルミナ短繊維
と炭素繊維との組合せである前述の従来のアルミニウム
合金製摺動部材の場合に比して摺動部材の耐摩耗性及び
相手材に対する摩擦摩耗特性を向上させることができ、
また摺動部材のコストを低減することができる。
明の請求項１の構成によれば、強化材がアルミナ短繊維
と炭素繊維との組合せである前述の従来のアルミニウム
合金製摺動部材の場合に比して摺動部材の耐摩耗性及び
相手材に対する摩擦摩耗特性を向上させることができ、
また摺動部材のコストを低減することができる。
【００５２】また本発明の請求項２の構成によれば、摺
動部材の耐摩耗性及び相手材に対する摩擦摩耗特性を向
上させることができ摺動部材のコストを低減することが
できるだけでなく、アルミニウム合金製摺動部材のスカ
ッフ特性をも向上させることができる。
動部材の耐摩耗性及び相手材に対する摩擦摩耗特性を向
上させることができ摺動部材のコストを低減することが
できるだけでなく、アルミニウム合金製摺動部材のスカ
ッフ特性をも向上させることができる。
【００５３】
【表１】記号 繊維の種類（化学組成） 平均直径 平均長 メーカー（商品名） Ｆ１ アルミナ−シリカ短繊維 ２〜３ ６０ イソライト工業（株） （注１） μm μm （アルシロン） Ｆ２ ジルコニア短繊維 ３〜５ ６０ 品川白煉瓦（株） （ＺｒＯ2 ） μm μm （Ｙ７Ｚ） Ｆ３ アルミナ−シリカ−ボリア １２ ５ 住友スリーエム（株） 短繊維（注２） μm μm （ネクステル） Ｆ４ 炭素短繊維 ７ ２ 東レ（株） （Ｃ） μm μm （Ｔ３００） Ｆ５ アルミナ短繊維 ３ ６０ ＩＣＩ （注３） μm μm （サフィール） 注１：５０％Ａｌ2 Ｏ3 −５０％ＳｉＯ2 、ムライト結
晶含有量６１wt％ 注２：Ａｌ2 Ｏ3 −２４％ＳｉＯ2 −１４％Ｂ2 Ｏ3 注３：９５％Ａｌ2 Ｏ3 −５％ＳｉＯ2 、αアルミナ含
有率３５wt％
晶含有量６１wt％ 注２：Ａｌ2 Ｏ3 −２４％ＳｉＯ2 −１４％Ｂ2 Ｏ3 注３：９５％Ａｌ2 Ｏ3 −５％ＳｉＯ2 、αアルミナ含
有率３５wt％
【００５４】
【表２】記号 粒子の種類（化学組成） 平均直径 メーカー（商品名） Ｐ１ 炭化ケイ素 ３０ 昭和電工（株） （ＳｉＣ） μm （グリーンデンシック） Ｐ２ 炭化クロム ３０ 昭和電工（株） （Ｃｒ3 Ｃ2 ） μm Ｐ３ シリカ ３０ 昭和電工（株） （ＳｉＯ2 ） μm Ｐ４ ジルコニア−シリカ ３０ 昭和電工（株） （ＺｒＯ2 −３３％ＳｉＯ2 ） Ｐ５ ケイ素 ３０ −−−−−− （Ｓｉ） Ｐ６ 球状ムライト ３０ イソライト工業（株） （注１） Ｐ７ 非球状ムライト ３０ 昭和電工（株） （注２） 注１：５０％Ａｌ2 Ｏ3 −５０％ＳｉＯ2 注２：７６％Ａｌ2 Ｏ3 −２４％ＳｉＯ2
【００５５】
【表３】 記号 繊維（体積率％） 粒子（体積率％） Ｍ１ Ｆ１（７） −−−− Ｍ２ Ｆ１（１５） −−−− Ｍ３ Ｆ１（２０） −−−− Ｍ４ Ｆ２（１５） −−−− Ｍ５ Ｆ３（１５） −−−− Ｍ６ Ｆ５（５） −−−− Ｍ７ Ｆ５（１５） −−−− Ｍ８ Ｆ５（２０） −−−− Ｍ９ Ｆ５（１７）＋Ｆ４（６） −−−− Ｍ１０ Ｆ５（５） Ｐ１（１０） Ｍ１１ Ｆ５（５） Ｐ２（１０） Ｍ１２ Ｆ５（５） Ｐ３（１０） Ｍ１３ Ｆ５（５） Ｐ４（１０） Ｍ１４ Ｆ５（５） Ｐ５（１０） Ｍ１５ Ｆ５（５） Ｐ６（１０） Ｍ１６ Ｆ５（５） Ｐ７（１０）
【００５６】
【表４】記号 αアルミナ含有率（wt％） 複合材料の記号 Ａ１ ２．０ ＭＡ１ Ａ２ ８．０ ＭＡ２ Ａ３ ２０．０ ＭＡ３ Ａ４ ３６．０ ＭＡ４ Ａ５ ４５．０ ＭＡ５ Ａ６ ６３．０ ＭＡ６ Ａ７ ８０．０ ＭＡ７ Ａ８ ９２．０ ＭＡ８
【００５７】
【表５】記号 アルミナ含有量（wt％） 複合材料の記号 Ｂ１ ３４．０ ＭＢ１ Ｂ２ ４５．０ ＭＢ２ Ｂ３ ５６．４ ＭＢ３ Ｂ４ ６４．５ ＭＢ４ Ｂ５ ７６．２ ＭＢ５ Ｂ６ ８２．７ ＭＢ６ Ｂ７ ８９．５ ＭＢ７
【００５８】
【表６】記号 平均直径（μm ） 複合材料の記号 Ｃ１ １．３ ＭＣ１ Ｃ２ ５．１ ＭＣ２ Ｃ３ １２．７ ＭＣ３ Ｃ４ ２７．９ ＭＣ４ Ｃ５ ４６．６ ＭＣ５ Ｃ６ ６７．４ ＭＣ６ Ｃ７ ７７．０ ＭＣ７ Ｃ８ ９２．４ ＭＣ８
【００５９】
【表７】記号 繊維体積率（％） 複合材料の記号 Ｙ１ ２．３ ＭＹ１ Ｙ２ ５．０ ＭＹ２ Ｙ３ １０．２ ＭＹ３ Ｙ４ １５．０ ＭＹ４ Ｙ５ ２０．０ ＭＹ５
【００６０】
【表８】記号 繊維体積率（％） 複合材料の記号 Ｄ１ ３．１ ＭＤ１ Ｄ２ ６．２ ＭＤ２ Ｄ３ １１．６ ＭＤ３ Ｄ４ ２４．２ ＭＤ４ Ｄ５ ２８．９ ＭＤ５
【００６１】
【表９】記号 繊維体積率（％） 複合材料の記号 Ｅ１ ２．９ ＭＥ１ Ｅ２ ６．０ ＭＥ２ Ｅ３ １３．７ ＭＥ３ Ｅ４ ２２．５ ＭＥ４ Ｅ５ ２７．６ ＭＥ５
【００６２】
【表１０】体積率（％） 記号 繊維 粒子 合計 複合材料の記号 Ｆ１ ２ ５ ７ ＭＦ１ Ｆ２ ２ ６ ８ ＭＦ２ Ｆ３ ４ ６ １０ ＭＦ３ Ｆ４ ３ ９ １２ ＭＦ４ Ｆ５ ５ １０ １５ ＭＦ５ Ｆ６ １０ １１ ２１ ＭＦ６ Ｆ７ ５ ２２ ２７ ＭＦ７ Ｆ８ ９ ２１ ３０ ＭＦ８ Ｆ９ １２ ２０ ３２ ＭＦ９
【００６３】
【表１１】体積率（％） 記号 繊維 粒子 合計 複合材料の記号 Ｇ１ ５ １０ １５ ＭＧ１ Ｇ２ ７ １５ ２２ ＭＧ２
【図面の簡単な説明】
【図１】窒化ステンレス鋼を相手材とする往復摺動摩耗
試験の結果を種々の複合材料及び鋳鉄について示すグラ
フである。
試験の結果を種々の複合材料及び鋳鉄について示すグラ
フである。
【図２】アルミナ短繊維のαアルミナ含有率と複合材料
及び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
及び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
【図３】非球状ムライト粒子のアルミナ含有量と複合材
料及び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフであ
る。
料及び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフであ
る。
【図４】非球状ムライト粒子の平均直径と複合材料及び
相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
【図５】アルミナ短繊維の体積率と複合材料及び相手材
の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
【図６】アルミナ短繊維の体積率が２％、１２％である
場合に於ける非球状ムライト粒子の体積率と複合材料及
び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
場合に於ける非球状ムライト粒子の体積率と複合材料及
び相手材の摩耗量との間の関係を示すグラフである。
【図７】アルミナ短繊維及び非球状ムライト粒子の合計
の体積率とスカッフ発生までの時間との間の関係を示す
グラフである。
の体積率とスカッフ発生までの時間との間の関係を示す
グラフである。
【図８】実施例１に於て使用された非球状ムライト粒子
の構造を１４０倍にて示す走査電子顕微鏡写真である。
の構造を１４０倍にて示す走査電子顕微鏡写真である。
【図９】複合材料を製造するための高圧鋳造工程を示す
説明図である。
説明図である。
【図１０】往復摺動摩耗試験の要領を示す説明図であ
る。
る。
１０…強化材成形体 １４…アルミニウム合金の溶湯 １８…平板 ２０…ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｅ Ｆ１６Ｊ 10/04 Ｆ１６Ｊ 10/04 (72)発明者 浜島 兼男 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−173225（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−86002（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−50130（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 47/00 - 49/14 B22D 19/14 C22C 32/00 F02F 5/00 F16J 10/04
Claims (2)
- 【請求項１】摺動面部が強化材にて複合強化されたアル
ミニウム合金製摺動部材にして、前記強化材は８０wt％
以上のアルミナと残部としてのシリカとよりなりαアル
ミナ含有率が５〜６０wt％であるアルミナ短繊維と、４
０〜８６wt％のアルミナと残部としてのシリカとよりな
り平均粒径が３〜６０μm である非球状ムライト粒子と
の混合物であり、複合部全体の体積率を１００％として
前記アルミナ短繊維及び前記ムライト粒子の体積率はそ
れぞれ２〜１２％、５〜２５％であることを特徴とする
アルミニウム合金製摺動部材。 - 【請求項２】請求項１のアルミニウム合金製摺動部材に
於て、前記アルミナ短繊維及び前記ムライト粒子の合計
の体積率は９％以上であることを特徴とするアルミニウ
ム合金製摺動部材。
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