JP3207863B2 - アルミニウム合金系摺動材料 - Google Patents
アルミニウム合金系摺動材料Info
- Publication number
- JP3207863B2 JP3207863B2 JP54685599A JP54685599A JP3207863B2 JP 3207863 B2 JP3207863 B2 JP 3207863B2 JP 54685599 A JP54685599 A JP 54685599A JP 54685599 A JP54685599 A JP 54685599A JP 3207863 B2 JP3207863 B2 JP 3207863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- alloy
- weight
- sprayed
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 19
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000007749 high velocity oxygen fuel spraying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 3
- 238000010289 gas flame spraying Methods 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 7
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018140 Al-Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018564 Al—Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 2
- 229910008355 Si-Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006453 Si—Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015800 MoS Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020220 Pb—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020888 Sn-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019204 Sn—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007528 sand casting Methods 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12472—Microscopic interfacial wave or roughness
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12736—Al-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12736—Al-base component
- Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12757—Fe
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12736—Al-base component
- Y10T428/12764—Next to Al-base component
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、摺動特性に優れたアルミニウム合金に関す
るものであり、さらに詳しく述べるならば溶射技術を利
用して摺動特性を高めたアルミニウム合金に関するもの
である。
るものであり、さらに詳しく述べるならば溶射技術を利
用して摺動特性を高めたアルミニウム合金に関するもの
である。
背景の技術 耐摩耗性や耐焼付性などの性質が要求されるアルミニ
ウム合金系摺動材料としては従来以下のものが知られて
いる。
ウム合金系摺動材料としては従来以下のものが知られて
いる。
（イ）共晶Siもしくは初晶Siによる耐摩耗性を利用した
Al−Si系溶製合金（アルジル合金）。この合金ではSi含
有量は一般に３〜18％であり、鍛造や鋳造などにより素
材形状に加工される。
Al−Si系溶製合金（アルジル合金）。この合金ではSi含
有量は一般に３〜18％であり、鍛造や鋳造などにより素
材形状に加工される。
（ロ）アルミニウム合金を圧延板に加工しかつ熱処理す
る過程においてSi粒子、Fe粒子などの硬質粒子を塊状化
したアルミニウム合金（本出願人のドイツ特許第324913
3号）。この合金の塊状Siなどが相手軸をなじませるこ
とにより優れた耐焼付性などを達成している。
る過程においてSi粒子、Fe粒子などの硬質粒子を塊状化
したアルミニウム合金（本出願人のドイツ特許第324913
3号）。この合金の塊状Siなどが相手軸をなじませるこ
とにより優れた耐焼付性などを達成している。
（ハ）Al−Sn系合金に少量のCrを添加することにより、
Sn相の粗大化を防止し耐疲労性を高めたアルミニウム合
金（本出願人の米国特許4153756号）。
Sn相の粗大化を防止し耐疲労性を高めたアルミニウム合
金（本出願人の米国特許4153756号）。
（ニ）急冷凝固粉末を使用した粉末冶金合金（例えば特
許掲載公報第2535789号）。この公報では15〜30wt％のS
iを含有するアルミニウム合金溶湯を急冷凝固させた粉
末を、ホットプレスし次に熱間押出することにより耐摩
耗性、機械的強度、軽量性、低熱膨張率などの特性が優
れた摺動材料を製造している。
許掲載公報第2535789号）。この公報では15〜30wt％のS
iを含有するアルミニウム合金溶湯を急冷凝固させた粉
末を、ホットプレスし次に熱間押出することにより耐摩
耗性、機械的強度、軽量性、低熱膨張率などの特性が優
れた摺動材料を製造している。
アルミニウム合金以外の主要摺動材料であるケルメッ
トなどの銅合金は環境汚染物質であるPbを含んでいるこ
とが多いため、将来は使用が規制される事態が予測され
る。なお、銅合金の摺動材料を溶射する技術は本出願人
などの国際公開公報WO95/25224で公知である。
トなどの銅合金は環境汚染物質であるPbを含んでいるこ
とが多いため、将来は使用が規制される事態が予測され
る。なお、銅合金の摺動材料を溶射する技術は本出願人
などの国際公開公報WO95/25224で公知である。
溶射技術を摺動材料の製造に適用することは、トライ
ボロジスvol41,No.11（1966），第19〜24頁（日本語）
にて概説されているが、アルミニウム系材料の溶射につ
いては純Alのみに言及されているに過ぎない。
ボロジスvol41,No.11（1966），第19〜24頁（日本語）
にて概説されているが、アルミニウム系材料の溶射につ
いては純Alのみに言及されているに過ぎない。
前掲（イ）〜（ハ）の合金はSi含有量が20％を超える
と鋳造が困難になり、鍛造などの加工はさらに困難にな
る。したがって、これらの合金の耐摩耗性はSi量により
制約されている。
と鋳造が困難になり、鍛造などの加工はさらに困難にな
る。したがって、これらの合金の耐摩耗性はSi量により
制約されている。
前掲（ニ）の合金は多量のSiを含有することができる
が、ホットプレスや熱間押出などの成形方法を採用する
必要が生じるので、例えば内燃機関のメインベアリング
用半割軸受（通称「メタル」）などへの適用は事実上不
可能である。
が、ホットプレスや熱間押出などの成形方法を採用する
必要が生じるので、例えば内燃機関のメインベアリング
用半割軸受（通称「メタル」）などへの適用は事実上不
可能である。
したがって、本発明者らは共晶及び過共晶領域のAl−
Si系アルミニウム合金系摺動材料を簡単な方法で各種摺
動部材形状に加工し、かつ従来の溶製材料よりも著しく
優れた摺動特性を発揮させるための研究を行った。
Si系アルミニウム合金系摺動材料を簡単な方法で各種摺
動部材形状に加工し、かつ従来の溶製材料よりも著しく
優れた摺動特性を発揮させるための研究を行った。
発明の開示 本発明者は鋭意実験を行い、共晶及び過共晶領域のAl
−Si系アルミニウム合金の溶射皮膜は基板との密着性が
優れており、またSi粒子が微細化されることを見出し、
本発明は完成した。
−Si系アルミニウム合金の溶射皮膜は基板との密着性が
優れており、またSi粒子が微細化されることを見出し、
本発明は完成した。
即ち、本発明の第一は、Siを20〜60重量％含有し、残
部が実質的にAlからなるアルミニウム合金を、ショット
ブラストにより粗面化された基板に高速ガス火炎溶射法
（HVOF）で溶射してなり、粒状Siをマトリックス中に分
散させ、剪断破壊試験法により測定される密着強度を溶
射Ni皮膜と同等以上とした、特に摺動材料として適した
溶射アルミニウム合金であり、本発明の第二は、Siを20
〜60重量％及びSnを0.1〜30重量％含有し、残部が実質
的にAlからなり、粒状Si粒子及びSnをマトリックス中に
分散させた溶射アルミニウム合金である。
部が実質的にAlからなるアルミニウム合金を、ショット
ブラストにより粗面化された基板に高速ガス火炎溶射法
（HVOF）で溶射してなり、粒状Siをマトリックス中に分
散させ、剪断破壊試験法により測定される密着強度を溶
射Ni皮膜と同等以上とした、特に摺動材料として適した
溶射アルミニウム合金であり、本発明の第二は、Siを20
〜60重量％及びSnを0.1〜30重量％含有し、残部が実質
的にAlからなり、粒状Si粒子及びSnをマトリックス中に
分散させた溶射アルミニウム合金である。
本発明における「溶射」（spraying）は、JIS工業用
語大辞典、第４版、第1946頁の定義に準拠し「物質を熱
源で溶融又は半溶融状態にして、基板に吹き付けて膜を
形成する」ことを示す。より具体的には「物質」とはア
ルミニウム合金もしくはその原料、例えばAlとSi粉であ
る。半溶融状態とは、例えば高SiのAl−Si合金のように
融点が高い材料の温度が固液共存状態、あるいは後述の
ように一部の粉末が溶融しない状態である。
語大辞典、第４版、第1946頁の定義に準拠し「物質を熱
源で溶融又は半溶融状態にして、基板に吹き付けて膜を
形成する」ことを示す。より具体的には「物質」とはア
ルミニウム合金もしくはその原料、例えばAlとSi粉であ
る。半溶融状態とは、例えば高SiのAl−Si合金のように
融点が高い材料の温度が固液共存状態、あるいは後述の
ように一部の粉末が溶融しない状態である。
以下、本発明を詳しく説明する。なお百分率は特に断
らない限り重量％である。
らない限り重量％である。
溶射銅合金については、Cu−Pb合金を例として、本出
願人が他の出願人とともに、EP0713972Alについて詳し
く説明したとおりであり、液滴が急冷凝固する点ではAl
合金の例と共通しているが、溶射Al−Si合金の一つの特
徴は添加元素（Si）がマトリックス元素（Al）より融点
が高いところにある。この結果として、Siは粒状形態で
アルミニウムマトリックス中に微細かつ多量に分散して
合金の硬さを高めて耐摩耗性を向上させるという本第１
発明のAl−Si系合金の効果が得られる。
願人が他の出願人とともに、EP0713972Alについて詳し
く説明したとおりであり、液滴が急冷凝固する点ではAl
合金の例と共通しているが、溶射Al−Si合金の一つの特
徴は添加元素（Si）がマトリックス元素（Al）より融点
が高いところにある。この結果として、Siは粒状形態で
アルミニウムマトリックス中に微細かつ多量に分散して
合金の硬さを高めて耐摩耗性を向上させるという本第１
発明のAl−Si系合金の効果が得られる。
本発明において、粒状Si粒子とは従来の溶製合金の初
晶Siや圧延合金のSi粒子で見られるような、一方向の明
らかに長い方向性があるような粒子形状ではなく、どの
方向でもほとんど同じ寸法の球状、塊状、多角形、その
他これらに分類される不定形形状である。さらに、従来
の溶製合金では判然としている初晶Siと共晶Siの区別は
本発明の場合は消失している。この粒状Si粒子は前掲ド
イツ特許の塊状粒子と同じ形状のこともあるが、概して
これはより丸みを帯びている。丸み形状は短径／長径に
より定量的に表現することができ、本発明の粒状Siはこ
の値が概して1/3以上である。
晶Siや圧延合金のSi粒子で見られるような、一方向の明
らかに長い方向性があるような粒子形状ではなく、どの
方向でもほとんど同じ寸法の球状、塊状、多角形、その
他これらに分類される不定形形状である。さらに、従来
の溶製合金では判然としている初晶Siと共晶Siの区別は
本発明の場合は消失している。この粒状Si粒子は前掲ド
イツ特許の塊状粒子と同じ形状のこともあるが、概して
これはより丸みを帯びている。丸み形状は短径／長径に
より定量的に表現することができ、本発明の粒状Siはこ
の値が概して1/3以上である。
微細かつ多量に分散した粒状Si粒子はアルミニウムマ
トリックスが相手軸と凝着することによる焼付を起こり
難くしている。
トリックスが相手軸と凝着することによる焼付を起こり
難くしている。
溶射合金の硬度はHv100〜600の範囲にある。従来の12
％Si含有アルミニウム合金では硬度がHv70〜150である
ので、本発明の溶射層は非常に硬質であると言える。
％Si含有アルミニウム合金では硬度がHv70〜150である
ので、本発明の溶射層は非常に硬質であると言える。
以下、本発明のアルミニウム合金の組成を説明する。
本発明のアルミニウム合金のSi含有量が12％未満では
耐摩耗性と耐焼付性向上の効果が少なく、60％を超える
と強度低下が著しく、耐摩耗性の低下を招く。好ましい
Si含有量は15〜50％である。Si粒子の寸法が50μｍを超
えるとSi粒子の脱落が起こり易くなる。好ましい寸法は
１〜40μｍである。
耐摩耗性と耐焼付性向上の効果が少なく、60％を超える
と強度低下が著しく、耐摩耗性の低下を招く。好ましい
Si含有量は15〜50％である。Si粒子の寸法が50μｍを超
えるとSi粒子の脱落が起こり易くなる。好ましい寸法は
１〜40μｍである。
次に、本第２発明のAl−Si−Sn系合金は従来Al−Sn合
金が使用されていたメタル、ブシュなどの耐摩耗・耐焼
付部品としての優れた耐摩耗性と耐焼付性をもつ材料で
ある。Siの形状及び含有量は第１発明について述べたと
ころに共通している。Snは潤滑性やなじみ性を付与する
成分であり、均一にアルミニウムマトリックス中に分散
している。また、Snは相手軸に優先的に付着して、相手
軸に凝着したAlと軸受のAlの同種材料どうしの摺動が起
こるのを妨げて、耐焼付性を高める。
金が使用されていたメタル、ブシュなどの耐摩耗・耐焼
付部品としての優れた耐摩耗性と耐焼付性をもつ材料で
ある。Siの形状及び含有量は第１発明について述べたと
ころに共通している。Snは潤滑性やなじみ性を付与する
成分であり、均一にアルミニウムマトリックス中に分散
している。また、Snは相手軸に優先的に付着して、相手
軸に凝着したAlと軸受のAlの同種材料どうしの摺動が起
こるのを妨げて、耐焼付性を高める。
Sn含有量が0.1％未満では潤滑性などの向上の効果が
少なく、30％を超えると合金の強度が低下する。好まし
いSn含有量は５〜25％である。
少なく、30％を超えると合金の強度が低下する。好まし
いSn含有量は５〜25％である。
本発明の合金中に多数存在するSi粒子のうちサブミク
ロンの微粒子はSnの極近傍に存在して、Snの粗大化を妨
げることにより耐疲労性を向上していると考えられる。
ロンの微粒子はSnの極近傍に存在して、Snの粗大化を妨
げることにより耐疲労性を向上していると考えられる。
第１発明及び第２発明のアルミニウム合金は次の任意
元素を含有することができる。
元素を含有することができる。
Cu:Cuはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶し
てその強度を高めることによって、アルミニウムの凝着
摩耗や、Si粒子が脱落することによる摩耗を抑える。さ
らにCuはSnの一部とSn−Cu金属間化合物を生成して耐摩
耗性を高める。しかしながら、Cuの含有量が7.0％を超
えると合金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当
になる。好ましいCu含有量は0.5〜５％である。
てその強度を高めることによって、アルミニウムの凝着
摩耗や、Si粒子が脱落することによる摩耗を抑える。さ
らにCuはSnの一部とSn−Cu金属間化合物を生成して耐摩
耗性を高める。しかしながら、Cuの含有量が7.0％を超
えると合金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当
になる。好ましいCu含有量は0.5〜５％である。
Mg:MgはSiの一部と化合してMg−Si金属間化合物を生
成して耐摩耗性を高める。しかしながらMgの含有量が5.
0を超えると、粗大なMg相が生成して摺動特性が劣化す
る。
成して耐摩耗性を高める。しかしながらMgの含有量が5.
0を超えると、粗大なMg相が生成して摺動特性が劣化す
る。
Mn:Mnはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶し
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Mnの含有量が1.5％を超えると合
金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。
好ましいMn含有量は0.1〜１％である。
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Mnの含有量が1.5％を超えると合
金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。
好ましいMn含有量は0.1〜１％である。
Fe:Feはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶し
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Feの含有量が1.5％を超えると合
金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。
好ましいFe含有量は0.1〜１％である。
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Feの含有量が1.5％を超えると合
金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。
好ましいFe含有量は0.1〜１％である。
Ni:Niはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶し
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Niの含有量が８％を超えると合金
が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。好
ましいNi含有量は0.1〜５％である。
てその強度を高めることによってCuと同様の効果をもた
らす。しかしながら、Niの含有量が８％を超えると合金
が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。好
ましいNi含有量は0.1〜５％である。
続いて、溶射合金の特徴を説明する。
本発明においては、前掲トライボロジストの第20頁、
図２に掲載されている各種溶射法を採用することができ
るが、中でも高速ガス火炎溶射法（HVOF,high velocity
oxyfuel）を好ましく採用することができる。この方法
は同第20頁右欄第４〜13行に記載された特長を有してい
るので、特長があるSi粒子形態が得られると考えられ
る。溶射されたAlは急冷凝固により多量のSiを固溶して
硬化しているために、Si粒子の保持力が高い特長を有
し、このためにSi粒脱落による摩耗を抑えることができ
る。溶射粉末としてはAl−Si合金、Al−Si−Sn合金など
のアトマイズ粉末を使用することができる。これらのア
トマイズ粉末は完全に基板上で溶融しその後凝固しても
よく、あるいは一部が未溶解状態で基板上にて被着され
粉末の組織が残るようにしてもよい。
図２に掲載されている各種溶射法を採用することができ
るが、中でも高速ガス火炎溶射法（HVOF,high velocity
oxyfuel）を好ましく採用することができる。この方法
は同第20頁右欄第４〜13行に記載された特長を有してい
るので、特長があるSi粒子形態が得られると考えられ
る。溶射されたAlは急冷凝固により多量のSiを固溶して
硬化しているために、Si粒子の保持力が高い特長を有
し、このためにSi粒脱落による摩耗を抑えることができ
る。溶射粉末としてはAl−Si合金、Al−Si−Sn合金など
のアトマイズ粉末を使用することができる。これらのア
トマイズ粉末は完全に基板上で溶融しその後凝固しても
よく、あるいは一部が未溶解状態で基板上にて被着され
粉末の組織が残るようにしてもよい。
溶射条件としては、酸素圧力0.45〜0.76MPa,燃料圧力
0.45〜0.76MPa,溶射距離50〜250mmが好ましい。溶射層
の厚さは10〜500μｍ、特に10〜300μｍが好ましい。
0.45〜0.76MPa,溶射距離50〜250mmが好ましい。溶射層
の厚さは10〜500μｍ、特に10〜300μｍが好ましい。
溶射合金を形成する基板としては、鉄、銅、アルミニ
ウムなどの各種金属基板を使用することができる。基板
の形状は、板状、円板状、管状など任意である。基板の
表面はショットブラストなどにより、好ましくはRz10−
60μｍの表面粗さに粗面化しておくと、膜の密着強度が
高くなる。具体的には剪断破壊試験法により密着強度を
測定したところ、鋼基板（ショットブラスト）に対する
溶射Ni皮膜の密着強度が30〜50MPaであったのに対し、
本発明皮膜の密着強度は40〜60MPaであった。したがっ
て従来密着性が良いと言われているNi溶射皮膜よりも高
い密着強度が得られる。
ウムなどの各種金属基板を使用することができる。基板
の形状は、板状、円板状、管状など任意である。基板の
表面はショットブラストなどにより、好ましくはRz10−
60μｍの表面粗さに粗面化しておくと、膜の密着強度が
高くなる。具体的には剪断破壊試験法により密着強度を
測定したところ、鋼基板（ショットブラスト）に対する
溶射Ni皮膜の密着強度が30〜50MPaであったのに対し、
本発明皮膜の密着強度は40〜60MPaであった。したがっ
て従来密着性が良いと言われているNi溶射皮膜よりも高
い密着強度が得られる。
溶射合金は熱処理を施して硬さを調整することができ
る。
る。
溶射合金をオーバレイなしで使用する場合は、溶射表
面をRz3.2μｍ以下に仕上げることが好ましい。オーバ
レイを使用する場合はSn系、Pb−Sn,MoS2,MoS2−グラフ
ァイトなどのなじみ性にすぐれた各種軟質被膜を使用い
て耐焼付性を向上することができる。
面をRz3.2μｍ以下に仕上げることが好ましい。オーバ
レイを使用する場合はSn系、Pb−Sn,MoS2,MoS2−グラフ
ァイトなどのなじみ性にすぐれた各種軟質被膜を使用い
て耐焼付性を向上することができる。
以下、実施例により本発明を説明する。
図面の簡単な説明 図１は実施例１の溶射アルミニウム合金の顕微鏡組織
を示す写真である。
を示す写真である。
発明を実施する最良の形態 実施例１ 表１の組成になるように、これら金属粉末の混合物を
用意した。一方市販の純アルミ圧延板にスチールグリッ
ド（寸法0.7mm）によるショットブラストを施し、表面
粗さRz45μｍに粗面化した。
用意した。一方市販の純アルミ圧延板にスチールグリッ
ド（寸法0.7mm）によるショットブラストを施し、表面
粗さRz45μｍに粗面化した。
HVOF型溶射機（スルザーメテコ社製DJ）を使用し、下
記条件で溶射を行った。
記条件で溶射を行った。
酸素圧力:150psi 燃料圧力:100psi 溶射距離:180mm 溶射層厚さ:200μｍ この結果、硬度Hv＝180〜250、平均粒状Si粒子寸法３
μｍの溶射層が形成された。この表面をRz1.2μｍに仕
上げた後相手材を鋼軸（SUJ2焼き入れ、直径15mm）とし
て摩耗試験を下記条件で行った。摩耗試験は次の条件で
行った。
μｍの溶射層が形成された。この表面をRz1.2μｍに仕
上げた後相手材を鋼軸（SUJ2焼き入れ、直径15mm）とし
て摩耗試験を下記条件で行った。摩耗試験は次の条件で
行った。
試験機:3ピン／ディスク摩擦摩耗試験機 荷重:40kg/cm3 回転数:700rpm 潤滑：ナフテン系オイル 試験時間:120分 摩耗試験の結果は表１に示す。
比較例１ 実施例１と同様の条件で純アルミニウムの溶射層を形
成し、同様の摩耗試験を行った。
成し、同様の摩耗試験を行った。
比較例２ 鋳造合金として耐摩耗性がほぼ最高になるSi17％含有
するAl−Si砂型鋳造材を供試材として、実施例１と同様
の試験を行った。
するAl−Si砂型鋳造材を供試材として、実施例１と同様
の試験を行った。
試験の結果を表２に示す。
実施例２ 実施例１の番号１の溶射アルミニウム合金、及びこれ
に厚さが10〜20μｍのMoS2＋ポリアミドイミド樹脂皮
膜、Snめっき皮膜を形成して焼付試験を行った。焼付試
験方法は以下のとおりであった。
に厚さが10〜20μｍのMoS2＋ポリアミドイミド樹脂皮
膜、Snめっき皮膜を形成して焼付試験を行った。焼付試
験方法は以下のとおりであった。
試験機:3ピン／ディスク摩擦摩耗試験機 荷重：荷重漸増式 回転数:700rpm 潤滑：ナフテン系オイル 試験の結果次の焼付荷重が得られた。
軟質皮膜なし :80kg/cm2で焼付 MoS2＋ポリアミドイミド樹脂皮膜 :150kg/cm2以上 Snめっき皮膜 :150kg/cm2以上 産業上の利用可能性 以上説明したように本発明によると過共晶Al−Si合金
をシュー、メタルなどの各種摺動部品の形状に容易に成
膜することができる。また、本発明合金の性能は従来の
溶製Al−Si合金と比較して優れているために、摺動部品
の発展に寄与するところが大きい。
をシュー、メタルなどの各種摺動部品の形状に容易に成
膜することができる。また、本発明合金の性能は従来の
溶製Al−Si合金と比較して優れているために、摺動部品
の発展に寄与するところが大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/08,4/12
Claims (5)
- 【請求項１】Siを12〜60重量％含有し、残部が実質的に
Alからなるアルミニウム合金をショットブラストにより
粗面化された基板に、高速ガス火炎溶射法（HVOF）で溶
射してなり、粒状Siをマトリックス中に分散させ、剪断
破壊試験法により測定される密着強度を溶射Ni皮膜と同
等以上とした、特に摺動材料として適した溶射アルミニ
ウム合金。 - 【請求項２】Siを12〜60重量％及びSnを0.1〜30重量％
含有し、残部が実質的にAlからなり、粒状Si粒子及びSn
粒子をマトリックス中に分散させた溶射アルミニウム合
金。 - 【請求項３】7.0重量％以下のCu,5.0重量％以下のMg,0.
5重量％以下のMn,1.5重量％以下のFe及び8.0重量％以下
のNiからなる群の少なくとも１種の元素を含有する請求
項１又は２記載の溶射アルミニウム合金。 - 【請求項４】前記粒状Siの平均粒径が50μｍ以下である
請求項１から３までのいずれか１項記載の溶射アルミニ
ウム合金。 - 【請求項５】前記溶射アルミニウム合金の表面に軟質膜
を被着したことを特徴とする請求項５記載の溶射アルミ
ニウム合金。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895198 | 1998-03-18 | ||
| JP10-68951 | 1998-03-18 | ||
| PCT/JP1999/001302 WO1999047724A1 (fr) | 1998-03-18 | 1999-03-17 | Matiere glissante a base d'alliage d'aluminium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3207863B2 true JP3207863B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=13388494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54685599A Expired - Fee Related JP3207863B2 (ja) | 1998-03-18 | 1999-03-17 | アルミニウム合金系摺動材料 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020192487A1 (ja) |
| EP (1) | EP1006210A4 (ja) |
| JP (1) | JP3207863B2 (ja) |
| KR (1) | KR100316558B1 (ja) |
| WO (1) | WO1999047724A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155329A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Oiles Ind Co Ltd | 摺動部材用アルミニウム合金 |
| JP2002155328A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Oiles Ind Co Ltd | 摺動部材用アルミニウム合金 |
| JP2002155327A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Oiles Ind Co Ltd | 摺動部材用アルミニウム合金 |
| JP2002155330A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Oiles Ind Co Ltd | 摺動部材用アルミニウム合金 |
| DE10313957A1 (de) * | 2002-06-27 | 2004-01-22 | Bwg Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils sowie Gleisbauteil |
| JP4653406B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2011-03-16 | 株式会社アルバック | 水崩壊性Ａｌ複合材料、水崩壊性Ａｌ溶射膜、及び水崩壊性Ａｌ粉の製造方法、並びに成膜室用構成部材及び成膜材料の回収方法 |
| DE102006026828A1 (de) * | 2006-06-07 | 2007-12-13 | Hydro Aluminium Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus Aluminiumblechen |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3813804A1 (de) * | 1988-04-23 | 1989-11-09 | Glyco Metall Werke | Schichtwerkstoff oder schichtwerkstueck und verfahren zu seiner herstellung |
| US5022455A (en) * | 1989-07-31 | 1991-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing aluminum base alloy containing silicon |
| JPH1060617A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Suruzaa Meteko Japan Kk | 高速フレーム溶射方法 |
| JP3173452B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2001-06-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 耐摩耗性被覆部材及びその製造方法 |
| JP3285080B2 (ja) * | 1997-08-07 | 2002-05-27 | 大豊工業株式会社 | シューとその製造方法 |
-
1999
- 1999-03-17 JP JP54685599A patent/JP3207863B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-17 US US09/423,981 patent/US20020192487A1/en not_active Abandoned
- 1999-03-17 EP EP99909186A patent/EP1006210A4/en not_active Withdrawn
- 1999-03-17 KR KR1019997010678A patent/KR100316558B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-03-17 WO PCT/JP1999/001302 patent/WO1999047724A1/ja active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010012717A (ko) | 2001-02-26 |
| EP1006210A4 (en) | 2005-02-09 |
| US20020192487A1 (en) | 2002-12-19 |
| WO1999047724A1 (fr) | 1999-09-23 |
| EP1006210A1 (en) | 2000-06-07 |
| KR100316558B1 (ko) | 2001-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060134447A1 (en) | Flame-sprayed copper-aluminum composite material and its production method | |
| US5864745A (en) | Swash plate of a swash-plate type compressor | |
| US6541127B1 (en) | Swash plate of swash plate type compressor | |
| JP4293295B2 (ja) | 斜板式コンプレッサーの斜板 | |
| KR100347125B1 (ko) | 사판식컴프레서의 사판 | |
| JP3207863B2 (ja) | アルミニウム合金系摺動材料 | |
| JP3753981B2 (ja) | 摺動特性に優れたアルミニウム合金溶射層及び摺動材料 | |
| JP3294209B2 (ja) | 摺動特性に優れたアルミニウム合金溶射層及び摺動材料 | |
| JP2007032758A (ja) | 組合せ摺動部材、及びこれを用いた内燃機関及びすべり軸受機構 | |
| JP3048143B1 (ja) | 摺動特性に優れた溶射層 | |
| JP3556863B2 (ja) | 銅−アルミニウム複合材料の製造方法 | |
| JP2002031045A (ja) | 斜板式コンプレッサー | |
| JP2965192B2 (ja) | 青銅系軸受材料及びその製造方法 | |
| JP2002256371A (ja) | 摺動部品用銅合金 | |
| JP3135893B2 (ja) | 銅−アルミニウム複合溶射層 | |
| JP2002249844A (ja) | 摺動部品用銅合金 | |
| JPH0610849A (ja) | アルミニウム合金製ポンプ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |