JP3465774B2 - アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F2007/009—Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- F05C2201/02—Light metals
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シフトフォーク等
の素材として利用される強度と耐摩耗性が共に優れたア
ルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法に関する
ものである。
の素材として利用される強度と耐摩耗性が共に優れたア
ルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、動力機器の軽量化のためにアルミ
ニウム合金を適用することが多く検討され、なかでも、
摺動部に対しては、耐摩耗性，耐焼付性に優れた過共晶
Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金が注目されている。
ニウム合金を適用することが多く検討され、なかでも、
摺動部に対しては、耐摩耗性，耐焼付性に優れた過共晶
Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金が注目されている。
【０００３】この過共晶Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金
は、初晶Ｓｉが存在する組織を有し、その硬質な初晶Ｓ
ｉによって優れた耐摩耗性を確保している。
は、初晶Ｓｉが存在する組織を有し、その硬質な初晶Ｓ
ｉによって優れた耐摩耗性を確保している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この場合、十分な耐摩
耗性を得るためには、初晶Ｓｉの粒径をある程度大きく
する必要がある。しかし、シフトフォークのように強度
を必要とする摺動部材については、初晶Ｓｉの粒径が必
要以上に大きいと、特に、衝撃強度・疲労強度が低下す
るという問題があった。また、初晶Ｓｉの量が多すぎて
も、衝撃強度・疲労強度が低下するという問題があっ
た。その一方で、初晶Ｓｉが細かい場合、あるいは、少
ない場合は、衝撃強度・疲労強度は十分良好なものにな
るが、耐摩耗性が不足するという問題があった。
耗性を得るためには、初晶Ｓｉの粒径をある程度大きく
する必要がある。しかし、シフトフォークのように強度
を必要とする摺動部材については、初晶Ｓｉの粒径が必
要以上に大きいと、特に、衝撃強度・疲労強度が低下す
るという問題があった。また、初晶Ｓｉの量が多すぎて
も、衝撃強度・疲労強度が低下するという問題があっ
た。その一方で、初晶Ｓｉが細かい場合、あるいは、少
ない場合は、衝撃強度・疲労強度は十分良好なものにな
るが、耐摩耗性が不足するという問題があった。
【０００５】したがって、優れた強度と優れた耐摩耗性
を部品において両立させるためには、形状を変えて応力
を小さくするとか、摺動面の面積を大きくとって耐摩耗
性を確保するとか等の手法を取り入れることが必要な場
合があった。
を部品において両立させるためには、形状を変えて応力
を小さくするとか、摺動面の面積を大きくとって耐摩耗
性を確保するとか等の手法を取り入れることが必要な場
合があった。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、適度な大きさの初晶Ｓｉ
を均一に分散させること、初晶Ｓｉの微細化により耐摩
耗性が低下する場合は、特に耐摩耗性に劣るα相を微細
にすることにより耐摩耗性の低下を補い、優れた強度と
耐摩耗性を両立させることが可能である耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法を提
供することを目的としている。
ためになされたものであって、適度な大きさの初晶Ｓｉ
を均一に分散させること、初晶Ｓｉの微細化により耐摩
耗性が低下する場合は、特に耐摩耗性に劣るα相を微細
にすることにより耐摩耗性の低下を補い、優れた強度と
耐摩耗性を両立させることが可能である耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法を提
供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルミニ
ウム合金製摺動部材は、請求項１に記載しているよう
に、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動
面の初晶Ｓｉの平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、
摺動面の初晶Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であり、上記Ａ
ｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：
１４．０〜１７．５％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍ
ｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃ
ｒ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０
％、Ｐ：０．００３〜０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以
下を含有すると共に、Ｃａ：０．００５％未満に規制
し、残部実質的にＡｌの組成から成り、少なくとも摺動
面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下
であるものとしたことを特徴としている。
ウム合金製摺動部材は、請求項１に記載しているよう
に、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動
面の初晶Ｓｉの平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、
摺動面の初晶Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であり、上記Ａ
ｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：
１４．０〜１７．５％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍ
ｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃ
ｒ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０
％、Ｐ：０．００３〜０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以
下を含有すると共に、Ｃａ：０．００５％未満に規制
し、残部実質的にＡｌの組成から成り、少なくとも摺動
面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下
であるものとしたことを特徴としている。
【０００８】同じく、本発明に係わるアルミニウム合金
製摺動部材は、請求項２に記載しているように、Ａｌ−
Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓ
ｉの平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、共晶を除い
たα相の平均粒径が１０μｍ以下であり、摺動面の初晶
Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であり、Ａｌ−Ｓｉ系アルミ
ニウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．
５％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたことを
特徴としている。
製摺動部材は、請求項２に記載しているように、Ａｌ−
Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓ
ｉの平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、共晶を除い
たα相の平均粒径が１０μｍ以下であり、摺動面の初晶
Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であり、Ａｌ−Ｓｉ系アルミ
ニウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．
５％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたことを
特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【００１１】本発明に係わるアルミニウム合金製摺動部
材の製造方法においては、適度な大きさの初晶Ｓｉを均
一に分散させたものとするために、請求項３に記載して
いるように、溶解温度が７１０℃以上、鋳造温度が６８
０℃以上であるようになすことができる。
材の製造方法においては、適度な大きさの初晶Ｓｉを均
一に分散させたものとするために、請求項３に記載して
いるように、溶解温度が７１０℃以上、鋳造温度が６８
０℃以上であるようになすことができる。
【００１２】
【発明の作用】次に、本発明に係わる耐摩耗性に優れた
アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法の作用
についてさらに詳細に説明する。
アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法の作用
についてさらに詳細に説明する。
【００１３】まず、初晶Ｓｉの粒径とα相の数値の限定
理由について説明する。
理由について説明する。
【００１４】摺動面の初晶Ｓｉの平均粒径：望ましくは
４μｍ以上１２μｍ以下 初晶ＳｉはＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金の耐摩耗性を
向上させるために必須のものであるが、この初晶Ｓｉの
平均粒径が４μｍ未満であると十分な耐摩耗性を得るこ
とができないこともありうるので、より望ましくは４μ
ｍ以上とするのがよい。一方、１２μｍを超えると衝撃
強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
４μｍ以上１２μｍ以下 初晶ＳｉはＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金の耐摩耗性を
向上させるために必須のものであるが、この初晶Ｓｉの
平均粒径が４μｍ未満であると十分な耐摩耗性を得るこ
とができないこともありうるので、より望ましくは４μ
ｍ以上とするのがよい。一方、１２μｍを超えると衝撃
強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
【００１５】摺動面の初晶Ｓｉの粒径：３５μｍ以下
初晶Ｓｉの粒径が３５μｍを超えると伸びが不足する。
また、初晶Ｓｉの割れや脱落が発生しやすくなり、この
部分を起点とした破壊も発生しやすくなる。これらによ
り衝撃強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
また、初晶Ｓｉの割れや脱落が発生しやすくなり、この
部分を起点とした破壊も発生しやすくなる。これらによ
り衝撃強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
【００１６】摺動面の初晶Ｓｉの平均粒径：１２μｍ以
下 共晶を除いたα相の平均粒径：１０μｍ以下 初晶Ｓｉの平均粒径が１２μｍを超えると衝撃強度、疲
労強度が低下するので好ましくない。また、α相の平均
粒径が１０μｍを超えると耐摩耗性が低下するので好ま
しくない。
下 共晶を除いたα相の平均粒径：１０μｍ以下 初晶Ｓｉの平均粒径が１２μｍを超えると衝撃強度、疲
労強度が低下するので好ましくない。また、α相の平均
粒径が１０μｍを超えると耐摩耗性が低下するので好ま
しくない。
【００１７】次に、合金組成（重量％）の限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１８】Ｓｉ：１４．０〜１７．５％
ＳｉはＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金の耐摩耗性を向上
させるうえで重要な元素である。しかし、Ｓｉ含有量が
１７．５％を超えると、合金の液相線が上昇して、溶解
性，鋳造性が悪くなると共に、初晶Ｓｉの分散が不均一
になりやすく、粗大化も起こりやすくなるため、衝撃
値，疲労強度が低下する。他方、１４．０％未満のＳｉ
含有量では、耐摩耗性が不足する。
させるうえで重要な元素である。しかし、Ｓｉ含有量が
１７．５％を超えると、合金の液相線が上昇して、溶解
性，鋳造性が悪くなると共に、初晶Ｓｉの分散が不均一
になりやすく、粗大化も起こりやすくなるため、衝撃
値，疲労強度が低下する。他方、１４．０％未満のＳｉ
含有量では、耐摩耗性が不足する。
【００１９】Ｃｕ：２．０〜５．０％
Ｃｕはアルミニウム合金のマトリクスを強化する作用を
有し、これによって強度および耐摩耗性を向上させる。
そして、このような作用を得るためには、２．０％以上
のＣｕを含有させることが必要である。しかし、Ｃｕ含
有量が５．０％を超えると引け巣の発生が多くなるので
好ましくない。
有し、これによって強度および耐摩耗性を向上させる。
そして、このような作用を得るためには、２．０％以上
のＣｕを含有させることが必要である。しかし、Ｃｕ含
有量が５．０％を超えると引け巣の発生が多くなるので
好ましくない。
【００２０】Ｍｇ：０．１〜１．０％
Ｍｇはアルミニウム合金の硬度，耐摩耗性，機械的強度
等を向上させるのに有効な元素であり、０．１％以上の
Ｍｇでこれらの作用を得ることができる。しかし、１．
０％を超えてＭｇを含有させると、靭性を低下させる傾
向が見られる。
等を向上させるのに有効な元素であり、０．１％以上の
Ｍｇでこれらの作用を得ることができる。しかし、１．
０％を超えてＭｇを含有させると、靭性を低下させる傾
向が見られる。
【００２１】Ｍｎ：０．３〜０．８％
ＭｎはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ系金属間化合物を
微細かつ均一に分散させ、耐摩耗性を向上させると共
に、アルミニウム合金のマトリクスを強化し、機械的性
質を改善する合金元素である。そして、Ｍｎ含有量が
０．３％未満になると耐摩耗性が低下する傾向が見られ
る。他方、０．８％を超えると機械的性質の劣化を招
く。
微細かつ均一に分散させ、耐摩耗性を向上させると共
に、アルミニウム合金のマトリクスを強化し、機械的性
質を改善する合金元素である。そして、Ｍｎ含有量が
０．３％未満になると耐摩耗性が低下する傾向が見られ
る。他方、０．８％を超えると機械的性質の劣化を招
く。
【００２２】Ｃｒ：０．０５〜０．３０％
Ｃｒはアルミニウム合金のマトリクス中に初晶Ｓｉを均
一に分散させるうえで重要な合金元素であり、硬度，機
械的性質の向上にも有効に作用する。また、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ系金属間化合物を微細な晶出物とし
て均一に分散させ、耐摩耗性を向上させるうえでも重要
な合金元素である。そして、このような作用は０．０５
％以上の含有量で顕著となる。しかし、Ｃｒ含有量が
０．３０％を超えると鋳造性および機械的性質が低下す
る。
一に分散させるうえで重要な合金元素であり、硬度，機
械的性質の向上にも有効に作用する。また、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ系金属間化合物を微細な晶出物とし
て均一に分散させ、耐摩耗性を向上させるうえでも重要
な合金元素である。そして、このような作用は０．０５
％以上の含有量で顕著となる。しかし、Ｃｒ含有量が
０．３０％を超えると鋳造性および機械的性質が低下す
る。
【００２３】Ｔｉ：０．０５〜０．２０％
Ｔｉはアルミニウム合金の機械的性質を向上させる作用
を有し、組織を均一化することにも有効な元素である。
そして、これらの作用を得るためには、０．０５％以上
のＴｉを含有させることが必要である。しかし、０．２
０％を超えるＴｉ含有量では逆に機械的性質の低下を招
く。
を有し、組織を均一化することにも有効な元素である。
そして、これらの作用を得るためには、０．０５％以上
のＴｉを含有させることが必要である。しかし、０．２
０％を超えるＴｉ含有量では逆に機械的性質の低下を招
く。
【００２４】Ｐ：０．００３〜０．０５０％
ＰはＣｒと共に初晶Ｓｉを微細化し均一に分散させる作
用を有する。そして、この初晶Ｓｉに与える作用は、
０．００３％以上の含有量で確保される。しかし、Ｐ含
有量が０．０５０％を超えると湯流れ等の鋳造性が悪化
する。
用を有する。そして、この初晶Ｓｉに与える作用は、
０．００３％以上の含有量で確保される。しかし、Ｐ含
有量が０．０５０％を超えると湯流れ等の鋳造性が悪化
する。
【００２５】Ｆｅ：１．５％以下
ＦｅはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物およびＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ系金属間化合物を微細な晶出物と
して、耐摩耗性を向上させるが、アルミニウム合金中に
多量のＦｅが混入すると、特に、徐冷部やホットスポッ
ト部にＡｌ−Ｆｅ系の粗大な化合物が生成し、ミクロポ
ロシティの発生原因となる。その結果、得られたアルミ
ニウム合金の靭性および強度を低下させることとなるの
で、本発明においてはＦｅ含有量を１．５％以下に規制
した。
ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ系金属間化合物を微細な晶出物と
して、耐摩耗性を向上させるが、アルミニウム合金中に
多量のＦｅが混入すると、特に、徐冷部やホットスポッ
ト部にＡｌ−Ｆｅ系の粗大な化合物が生成し、ミクロポ
ロシティの発生原因となる。その結果、得られたアルミ
ニウム合金の靭性および強度を低下させることとなるの
で、本発明においてはＦｅ含有量を１．５％以下に規制
した。
【００２６】Ｃａ：０．００５％未満
Ｃａ含有量が０．００５％以上になると、鋳造時に内部
引けが大きくなり、鋳造性の低下を招く。また、Ｐによ
る初晶Ｓｉの微細化作用を阻害する。
引けが大きくなり、鋳造性の低下を招く。また、Ｐによ
る初晶Ｓｉの微細化作用を阻害する。
【００２７】つぎに、表面粗さの限定理由について説明
する。
する。
【００２８】少なくとも摺動面の表面粗さ：算術平均粗
さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で
１．６μｍを超えると、摺動初期に十分な油膜厚さが得
られない部分が存在することになるとともに真実接触面
積が小さくなり、接触面での面圧が高くなるため、摩耗
量が多くなる。
さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で
１．６μｍを超えると、摺動初期に十分な油膜厚さが得
られない部分が存在することになるとともに真実接触面
積が小さくなり、接触面での面圧が高くなるため、摩耗
量が多くなる。
【００２９】最後に、鋳造条件の限定理由について説明
する。
する。
【００３０】溶解温度：７１０℃以上
鋳造温度：６８０℃以上
溶解温度が７１０℃未満あるいは鋳造温度が６８０℃未
満であると、粗大な初晶Ｓｉ粒が偏在することとなるの
で好ましくない。
満であると、粗大な初晶Ｓｉ粒が偏在することとなるの
で好ましくない。
【００３１】
【発明の効果】本発明によるアルミニウム合金製摺動部
材は、請求項１に記載しているように、ｌ−Ｓｉ系アル
ミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓｉの平均粒
径が４〜１２μｍであり、かつ、摺動面の初晶Ｓｉの粒
径が３５μｍ以下であり、上記Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウ
ム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．５
％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたから、
優れた強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアル
ミニウム合金製摺動部材を提供することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
材は、請求項１に記載しているように、ｌ−Ｓｉ系アル
ミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓｉの平均粒
径が４〜１２μｍであり、かつ、摺動面の初晶Ｓｉの粒
径が３５μｍ以下であり、上記Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウ
ム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．５
％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたから、
優れた強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアル
ミニウム合金製摺動部材を提供することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
【００３２】同じく、本発明によるアルミニウム合金製
摺動部材は、請求項２に記載しているように、Ａｌ−Ｓ
ｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓｉ
の平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、共晶を除いた
α相の平均粒径が１０μｍ以下であり、摺動面の初晶Ｓ
ｉの粒径が３５μｍ以下であり、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニ
ウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．５
％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたから、
優れた強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアル
ミニウム合金製摺動部材を提供することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
摺動部材は、請求項２に記載しているように、Ａｌ−Ｓ
ｉ系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Ｓｉ
の平均粒径が４〜１２μｍであり、かつ、共晶を除いた
α相の平均粒径が１０μｍ以下であり、摺動面の初晶Ｓ
ｉの粒径が３５μｍ以下であり、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニ
ウム鋳造合金は、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１７．５
％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．０５〜０．３
０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以下を含有すると共に、
Ｃａ：０．００５％未満に規制し、残部実質的にＡｌの
組成から成り、少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ（Ｒａ）で１．６μｍ以下であるものとしたから、
優れた強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアル
ミニウム合金製摺動部材を提供することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】また、請求項３に記載しているように、製
造に際して、溶解温度が７１０℃以上、鋳造温度が６８
０℃以上であるようになすことによって、粗大な初晶Ｓ
ｉ粒が偏在するのを防止することが可能となって、強度
および耐摩耗性が共に優れた軽量なアルミニウム合金製
摺動部材を製造することが可能であるという著大なる効
果がもたらされる。
造に際して、溶解温度が７１０℃以上、鋳造温度が６８
０℃以上であるようになすことによって、粗大な初晶Ｓ
ｉ粒が偏在するのを防止することが可能となって、強度
および耐摩耗性が共に優れた軽量なアルミニウム合金製
摺動部材を製造することが可能であるという著大なる効
果がもたらされる。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに具体
的に説明する。
的に説明する。
【００３７】この実施例および比較例においては、表１
に示す化学成分組成をもつ４種類のＡｌ−Ｓｉ系アルミ
ニウム合金を使用した。
に示す化学成分組成をもつ４種類のＡｌ−Ｓｉ系アルミ
ニウム合金を使用した。
【００３８】
【表１】
【００３９】（溶解鋳造方法）実施例１，２および比較
例１〜６においては、表１に示す合金のインゴットを表
２に示す溶解温度，鋳造温度，鋳造圧力で能力３５０ト
ンのダイカストマシンを用いてダイカストすることによ
り厚さ１５ｍｍの板材（ダイカスト材）を得た。
例１〜６においては、表１に示す合金のインゴットを表
２に示す溶解温度，鋳造温度，鋳造圧力で能力３５０ト
ンのダイカストマシンを用いてダイカストすることによ
り厚さ１５ｍｍの板材（ダイカスト材）を得た。
【００４０】また、比較例７については、表１に示す合
金のインゴットを表２に示す溶解温度，鋳造温度および
金型温度２８０〜３００℃の条件で金型鋳造し、厚さ２
６ｍｍの板材（金型鋳造材）を得た。
金のインゴットを表２に示す溶解温度，鋳造温度および
金型温度２８０〜３００℃の条件で金型鋳造し、厚さ２
６ｍｍの板材（金型鋳造材）を得た。
【００４１】（初晶Ｓｉの平均粒径、初晶Ｓｉの最大粒
径、共晶を除くαの平均粒径）同じく表２には、各ダイ
カスト材、金型鋳造材の表２の切り出し位置の項に示し
た面の初晶Ｓｉの平均粒径と最大粒径、共晶を除くαの
平均粒径を示した。ここで、粒径の測定は倍率１０００
倍で観察した光学顕微鏡写真を用いて画像解析装置によ
り実施した。
径、共晶を除くαの平均粒径）同じく表２には、各ダイ
カスト材、金型鋳造材の表２の切り出し位置の項に示し
た面の初晶Ｓｉの平均粒径と最大粒径、共晶を除くαの
平均粒径を示した。ここで、粒径の測定は倍率１０００
倍で観察した光学顕微鏡写真を用いて画像解析装置によ
り実施した。
【００４２】
【表２】
【００４３】（摩耗試験方法）表２に示した実施例１，
２および比較例１〜６のダイカスト材、ならびに比較例
７の金型鋳造材について、リングオンプレート型の摩擦
摩耗試験機を用いて摩耗試験を行った。
２および比較例１〜６のダイカスト材、ならびに比較例
７の金型鋳造材について、リングオンプレート型の摩擦
摩耗試験機を用いて摩耗試験を行った。
【００４４】このとき、リングには、図１に示す形状の
クロム鋼からなるリング１を用いた。すなわち、このリ
ング１は、表３に示すような外形ＤＯ，内径ＤＩ，長さ
Ｌの寸法を有するとともに、幅ＷＬで深さＣＬのやや大
きい切欠１ａと、幅ＷＳで深さＣＳのやや小さい切欠１
ｂを形成したものである。
クロム鋼からなるリング１を用いた。すなわち、このリ
ング１は、表３に示すような外形ＤＯ，内径ＤＩ，長さ
Ｌの寸法を有するとともに、幅ＷＬで深さＣＬのやや大
きい切欠１ａと、幅ＷＳで深さＣＳのやや小さい切欠１
ｂを形成したものである。
【００４５】
【表３】
【００４６】また、プレートには、表２に示すダイカス
ト材および金型鋳造材から切り出した図２に示す形状か
らなるプレート２を用いた。すなわち、このプレート２
は、表４に示すような一辺の長さＬＡ、他辺の長さＬＢ
の矩形をなすとともに、厚さＴを有し、中央部に直径Ｄ
の丸穴２ａを形成したものである。
ト材および金型鋳造材から切り出した図２に示す形状か
らなるプレート２を用いた。すなわち、このプレート２
は、表４に示すような一辺の長さＬＡ、他辺の長さＬＢ
の矩形をなすとともに、厚さＴを有し、中央部に直径Ｄ
の丸穴２ａを形成したものである。
【００４７】
【表４】
【００４８】そして、各試験片は図２の摺動面Ｂが表２
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表２の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。また、摩耗試験条件は、面圧１０ＭＰａ、す
べり速度０．２５ｍ／ｓ、油温は８０℃とした。そし
て、試験時間は最大１０時間とし、摩耗量が５０μｍを
超えた時点で中止とした。
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表２の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。また、摩耗試験条件は、面圧１０ＭＰａ、す
べり速度０．２５ｍ／ｓ、油温は８０℃とした。そし
て、試験時間は最大１０時間とし、摩耗量が５０μｍを
超えた時点で中止とした。
【００４９】この摩耗試験の終了後、プレート試験片の
摺動面の粗さ測定を行い、摩耗深さを測定した。
摺動面の粗さ測定を行い、摩耗深さを測定した。
【００５０】（疲労試験方法）表２に示した実施例１，
２および比較例１〜６のダイカスト材、ならびに比較例
７の金型鋳造材から図３に示す形状の疲労試験片を切り
出した。この図３に示す疲労試験片３は、表５に示す寸
法を有するものであって、各試験片は図３のＣ面が表２
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表２の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。そして、この試験片を用い、シェンク式曲げ
疲労試験機により、常温での１０７疲労強度を測定し
た。
２および比較例１〜６のダイカスト材、ならびに比較例
７の金型鋳造材から図３に示す形状の疲労試験片を切り
出した。この図３に示す疲労試験片３は、表５に示す寸
法を有するものであって、各試験片は図３のＣ面が表２
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表２の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。そして、この試験片を用い、シェンク式曲げ
疲労試験機により、常温での１０７疲労強度を測定し
た。
【００５１】
【表５】
【００５２】（摩耗試験結果）表６には各試験片の摩耗
深さ（摩耗量）を示す。このうち、実施例２は表２より
明らかであるように１０００倍の光学顕微鏡写真では初
晶Ｓｉが認められなかったものの、α相が細かいことに
より十分な耐摩耗性が得られている。
深さ（摩耗量）を示す。このうち、実施例２は表２より
明らかであるように１０００倍の光学顕微鏡写真では初
晶Ｓｉが認められなかったものの、α相が細かいことに
より十分な耐摩耗性が得られている。
【００５３】これに対して、比較例２は表１より明らか
であるようにＳｉ含有量が少ないため実施例のものより
も摩耗量が多い結果となった。さらに、比較例４は表面
粗さが大きいため、初晶なじみが得られず、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。
であるようにＳｉ含有量が少ないため実施例のものより
も摩耗量が多い結果となった。さらに、比較例４は表面
粗さが大きいため、初晶なじみが得られず、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。
【００５４】さらにまた、比較例５については鋳造温度
が低過ぎるため、大きな初晶Ｓｉが偏在し、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。さらにまた、比較
例６については溶解温度が低過ぎるため、大きな初晶Ｓ
ｉが偏在し、実施例のものよりも摩耗量が多い結果とな
った。
が低過ぎるため、大きな初晶Ｓｉが偏在し、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。さらにまた、比較
例６については溶解温度が低過ぎるため、大きな初晶Ｓ
ｉが偏在し、実施例のものよりも摩耗量が多い結果とな
った。
【００５５】
【表６】
【００５６】（疲労試験結果）同じく表６には疲労試験
結果をを示す。この表６より明らかであるように、実施
例１，２は組織が微細なため高い疲労強度を有している
ことが認められた。これに対し、比較例１は初晶Ｓｉの
平均粒径が大きくかつ多いため、実施例のものよりも低
い疲労強度を示した。また、比較例３は、初晶Ｓｉの平
均粒径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きく、表面に
粗大な初晶Ｓｉが偏在しているため、実施例のものより
も低い疲労強度を示した。さらにまた、比較例５，６
は、初晶Ｓｉが平均粒径が大きくかつ粗大な初晶Ｓｉが
偏在しているため、実施例のものよりも低い疲労強度を
示した。さらにまた、比較例７は、初晶Ｓｉの平均粒
径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きいため、実施例
のものよりも低い疲労強度を示した。
結果をを示す。この表６より明らかであるように、実施
例１，２は組織が微細なため高い疲労強度を有している
ことが認められた。これに対し、比較例１は初晶Ｓｉの
平均粒径が大きくかつ多いため、実施例のものよりも低
い疲労強度を示した。また、比較例３は、初晶Ｓｉの平
均粒径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きく、表面に
粗大な初晶Ｓｉが偏在しているため、実施例のものより
も低い疲労強度を示した。さらにまた、比較例５，６
は、初晶Ｓｉが平均粒径が大きくかつ粗大な初晶Ｓｉが
偏在しているため、実施例のものよりも低い疲労強度を
示した。さらにまた、比較例７は、初晶Ｓｉの平均粒
径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きいため、実施例
のものよりも低い疲労強度を示した。
【図１】 本発明の実施例および比較例で用いたリング
形状試験片の断面説明図（図１の（Ａ））および側面説
明図（図１の（Ｂ））である。
形状試験片の断面説明図（図１の（Ａ））および側面説
明図（図１の（Ｂ））である。
【図２】 本発明の実施例および比較例で用いたプレー
ト形状試験片の正面説明図（図２の（Ａ））および断面
説明図（図２の（Ｂ））である。
ト形状試験片の正面説明図（図２の（Ａ））および断面
説明図（図２の（Ｂ））である。
【図３】 本発明の実施例および比較例で用いた疲労試
験片の側面説明図（図３の（Ａ））および平面説明図
（図３の（Ｂ））である。
験片の側面説明図（図３の（Ａ））および平面説明図
（図３の（Ｂ））である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 猪 狩 隆 彰
静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号
日本軽金属株式会社 グループ技術セ
ンター 内
(72)発明者 塩 田 正 彦
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(72)発明者 青 木 知 広
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(72)発明者 林 孝 雄
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(72)発明者 志 賀 英 俊
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(56)参考文献 特開 平９−31580（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−39339（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−197838（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 21/00 - 21/18
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金から
なり、摺動面の初晶Ｓｉの平均粒径が４〜１２μｍであ
り、かつ、摺動面の初晶Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であ
り、 上記Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金は、重量％で、
Ｓｉ：１４．０〜１７．５％、Ｃｕ：２．０〜５．０
％、Ｍｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜０．８
％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜
０．２０％、Ｐ：０．００３〜０．０５０％、Ｆｅ：
１．５％以下を含有すると共に、Ｃａ：０．００５％未
満に規制し、残部実質的にＡｌの組成から成り、 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で
１．６μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材。 - 【請求項２】 Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金から
なり、摺動面の初晶Ｓｉの平均粒径が４〜１２μｍであ
り、かつ、共晶を除いたα相の平均粒径が１０μｍ以下
であり、摺動面の初晶Ｓｉの粒径が３５μｍ以下であ
り、 Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム鋳造合金は、重量％で、Ｓ
ｉ：１４．０〜１７．５％、Ｃｕ：２．０〜５．０％、
Ｍｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃ
ｒ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０
％、Ｐ：０．００３〜０．０５０％、Ｆｅ：１．５％以
下を含有すると共に、Ｃａ：０．００５％未満に規制
し、残部実質的にＡｌの組成から成り、 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で
１．６μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材。 - 【請求項３】 溶解温度が７１０℃以上、鋳造温度が６
８０℃以上であることを特徴とする請求項１又は２いず
れかに記載の耐摩耗性に優れたアルミニウム合金製摺動
部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10635497A JP3465774B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10635497A JP3465774B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10298690A JPH10298690A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3465774B2 true JP3465774B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=14431444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10635497A Expired - Lifetime JP3465774B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3465774B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4341438B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2009-10-07 | 日本軽金属株式会社 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金及び同合金を用いた摺動部材 |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP10635497A patent/JP3465774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10298690A (ja) | 1998-11-10 |
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