JPH01132727A - 潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関のシリンダーライナーや、ピストン
の耐摩環のような部品に適する固体潤滑剤分散耐熱型高
Ｓｉアルミニウム合金粉末成形体の製造方法に関するも
のである。

自動車用エンジンのシリンダーブロックを鋳鉄からアル
ミニラ牟合金鋳物に置換すると軽量化の効果は大きいか
、その場合でもピストンリングやピストンと摺動する内
周側はアルミニウム合金鋳物では耐摩耗性が不充分なた
めに、片状黒鉛鋳鉄材から成るシリンダーライナーな鋳
ぐるんで使用している。このシリンダーライナーをアル
ミニウム合金にすると一段と軽量化の効果があがる他に
、熱伝導率が鋳鉄よりも良いことと、鋳鉄よりも熱膨張
係数が大きく、シリンダーブロックのアルミ合金鋳物の
熱膨張係数に近いので、運転時の昇温した状態でもライ
ナーとブロックの密着性か良いことから放熱性の良いエ
ンジンとなり、ライナーの内壁温度が低下することから
潤滑油の寿命を長くすることが出来たり、低粘度の潤滑
油の使用が可能となり燃費の向上も可能になる等の効果
が期待されている。

又、高Ｓｉアルミニウム合金は鋳鉄に比べて熱膨張係数
か大きいので、アルミニウム合金のピストンとの間のク
リアランスを小さく設定出来る可能性があり、ピストン
との間のクリアランスを小さくすると、燃費の向上の他
に潤滑油の消費量を押えることが出来る。又、高Ｓｉア
ルミニウム合金は摩擦係数か低いために、ピストンリン
グとの間のフリクションロスが低減されることからも燃
費の向上か期待される。

又、ピストンの１種）ｔＰＪｌｍはアルミニウム合金製
ピストンの頭部に近い圧縮リングのセットされる部分の
摩耗対策として熱膨張係数がピストンのアルミニウム合
金の熱膨張係数に近いニレジスト鋳鉄が鋳ぐるまれて使
用されている。ピストンの耐摩環も軽量化出来れば燃費
は一層向とすることが期待される。

このようにシリンダーライナーや耐ｙｓｓにアルミニウ
ム合金を適用することの長所は多いが、従来の公知のア
ルミニウム合金では高温における強度か充分てなくこの
ような鋳ぐるみ用部材としては不充分である。

すなわち２０．０３ｉ−４，口Ｃｕ　−０，８１ｇ　−
０，５Ｎｉ　−ｂｌ残の組成を有するアルミニウム合金
粉末押出し材をシリンダーライナー（外径７３５ｍ、内
径６５ｍ５．高さ　＋０５■−）としてＡ　Ｄ　Ｃ−１
２合金のシリンダーブロツ’）　（ｒＢ、−ｂｌ　　３
．４ｋｇ）　ニ溶湯温度６７５°Ｃで、ダイキャスト法
で鋳ぐるむテストを行った結果、鋳ぐるみ前にＴ６処理
によって硬度かＨＲＢ８０であったものが）（ｎａ４０
程度に軟化してしまった。

従って、このアルミニウム合金粉末成形体は鋳ぐるみ用
シリンダーライナーとしては使用出来ないと判断される
。

鋳ぐるみはダイキャスト法や低圧鋳造法によるか、ライ
ナーはコスト面からもできるだけ薄肉とすることが望ま
しい。しかしながら薄肉化していくと鋳ぐるみ時のライ
ナー搬送工程や、位置決め時に加わる機械的応力により
変化しやすくなるので、高温度においても高剛性（高硬
度）であることか必要である。

また、シリンダーライナーや耐摩環のような摺動部材で
は、摺動する相手面を傷つけないこと、相手面を摩耗さ
せないことも重要である。これらの目的を達成するため
、Ａｌ−３ｉ系合金粉末と炭素粉末とを混合し、熱間押
出成形する方法（特公昭４８−９６８６　）や、Ａｌ−
３ｉ系合金粉末黒鉛、ＳｉＣ，Ｓｎ等を添加して熱間押
出し中空物体を得る方法（特開昭５２−１０９４１５　
）などが提案され、自己潤滑性を備えたアルミニウム合
金材料か知られている。しかしながら従来知られている
これら材料ては高温特性に優れたものは見当らず、鋳ぐ
るみ用シリンダーライナー材としては使用不可能である
。

本発明はこれらの難点を解消するためなされたものてあ
り、高温における強度、耐摩耗性、耐焼付性に優れ、か
つ高温における自己潤滑性をも兼ね備えたアルミニウム
合金粉末成形体を提供することを目的としてしする。

本発明者らはすでに鋳ぐるみ時の熱負荷に対しても軟化
することがなく、更に使用時に負荷される温度に於ても
軟化せず、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれたアルミニウム
合金粉末成形体として、高Ｓｉアルミニウム合金にＦｅ
、　Ｍｎ、　Ｎｉなどを多量に添加した合金粉末の形成
体を提案している（特願昭５７−１１９９０２）。本発
明はその改良になり、先願のものに高温でも安定な固体
潤滑剤を０．２〜５．０％含有させて摺動特性を更に高
めたアルミニウム合金粉末成形体の製造方法に関するも
のである。

本発明は前記アルミニウム合金粉末成形体の製造に際し
て、Ｆｅ、　Ｍｎ、旧などの重金属を含む高Ｓｉアルミ
ニウム合金溶湯を分散急冷凝固させ、得られた合金粉末
に黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素のうちから選ばれ
た固体潤滑剤の粉末を添加混合したのち、熱間押出成形
することを要旨とし。

Ｓｉ結晶粒およびＦｅ、　Ｍｎ、　Ｎｉなどを含む金属
間化合物か微細に分散した組織を有するアルミニウム合
金粉末成形体を得る方法である。

第一の発明は重量比でＳｉ１０．０％とＦｅ　３．０〜
１５．０％またはＭｎ　５．０〜１５．Ｑ％のうち１種
又は２種を含むアルミニウム合金を使用するものであり
、第二の発明はざらにＣｕ　０．５〜５．０％および１
０．２〜３．０％を含むアルミニウム合金を使用するも
のである。

第三の発明は重量比で５ｉ１０．０〜３０．０％とＮｉ
　３．０〜ｌ０００％と、Ｆｅ　３．０〜１５．０％ま
たはＭｎ　５．０〜１５．０％のうち１種又は２種を含
むアルミニウム合金を使用するものであり、第四の発明
はざらにＣｕ　０．５〜５．０％およびＭｇ　０．２〜
３．０％を含むアルミニウム合金を使用するものである
。

このように本発明においては重金属から成る金属間化合
物を晶出させた後、それを押出加工によ會分断して均一
微細に分散させることを最大の特徴とする。

以下本発明をさらに詳細に説明する。

まず、本発明による合金成形体の各成分の限定理由につ
いて説明する。

Ｓｉは１０％以下では分散量が少く、耐熱耐摩耗性にお
よぼす効果が不充分である。５ｉｌＯ％近傍の亜共晶域
では初晶Ｓｉは晶出せず、微細な共晶組織を有するもの
となる。Ｓｉの添加量が増すとともにＳｉが初品として
晶出するようになり、耐熱性、耐摩耗性も向上してくる
。しかしながらＳｉが３０％を越えると後述する本発明
の製造方法の骨子である分散急冷凝固法によって粉末に
しても、粗大な初晶Ｓｉか消失しなくなる。

粗大な初品Ｓｉ組織を有するアルミニウム合金粉末は押
出成形加工して使用するに際しては、粉体の圧縮性を著
しく悪化させ圧粉体を造りにくくするほか、熱間押出に
おいても変形抵抗が大きくなり、大きな押出力を必要と
し、押出ダイスを摩耗させて寿命を著しく短縮させる難
点かある。このような製造上の問題の他に、材質特性に
おいても鋳造材の場合と同様な難点かあり、シリンダー
ライナー材としては不適当なものとなるのて、粗大な初
晶Ｓｉの晶出は避けなければならない。またアルミニウ
ム合金製シリンダーライナーに鋳ぐるまれてシリンダー
ライナーとして使用する場合、Ｓｉの添加量と共に熱膨
張係数か小さくなり、Ｓｉか３０％を越えるとシリンダ
ーブロック材との密着性か悪くなったり、ピストンとの
クリアランスを大きくする必要性が生じてくる。

従ってＳｉの添加量は１０．０〜３０．０％、好ましく
は１５．０〜２５．０％とするのか良い。

ＦｅおよびＭｎは本発明においては重要な成分てあり、
人文中への溶解度か低くかつ拡散速度か遅いことを利用
して微細な化合物として分散させ、高温強度を高める目
的て添加する。

固溶限界を越えてＦｅまたはＭｎを添加すると、Ａｌ　
−（Ｆｅ、　Ｍｎ）　−３ｉ系の化合物として析出し。

その形状は添加量か多いほど、また冷却速度か遅いほど
粗大となる。これらの金属間化合物は本発明の製造方法
の骨子である分散急冷凝固法による合金粉末においては
棒状の組織として存在して、後の熱間押出工程によって
分断され、基地中に微細に分散する。これら化合物は高
温においても安定てかつ成長し難く、長時間高温保持し
ても強度の低下は起こさない。従って鋳ぐるみ用シリン
ダーライナーのように高温にさらされた後も硬度の低下
がなく、耐摩耗性を保持することか可能となる。

過共晶Ａｌ　−Ｓｉ合金中にＦｅまたはＭｎを添加して
いくと初晶Ｓｉは少くなるが、代って析出するＡｌ−（
Ｆｅ、Ｍｎ）　−Ｓｉ系金属間化合物によって耐熱性、
耐摩耗性を維持し改善するものである。このようにＦｃ
とＭｎは同様の作用効果を有しているのて、Ｆｅまたは
Ｍｎのうちいずれか１種または２種を使用することかで
きる。ＦｅまたはＭｎの添加量はＦｅ単独の場合は３．
０〜１５．０％、Ｍｎ中独の場合は５．０〜１５．０％
、ＦｅおよびＭｎを合わせて使用する場合は２種合計で
３．０〜１５．０％の範囲とするのか適当である。添加
量が上記範囲より少い場合は高温強度を維持向上させる
ための金属間化合物の析出量か不足するので効果が上ら
ない。また添加量か上記範囲を越えた場合は硬さやｍｓ
耗性かかえって低下するのでライナー材としては好まし
くない。また、アルミニウム合金の有する軽量特性を失
わせ、粉末な押出成形加工する場合は圧縮性を悪くし、
押出変形抵抗を大きくし加工を困難にするので好ましく
ない。従ってＦｅまたはＭｎの添加量の上限は１５％と
した。

さらに本発明で使用するＡ１合金粉末ではＮｉを合わせ
て使用することができる。Ｎｉの添加効果はＦｅまたは
Ｍｎの添加によって減少した初晶Ｓｉを回復させ、高温
強度や耐摩耗性を向上させると同時に、耐焼付性を改善
できる点にある。即ち、過共晶Ａｌ−３ｉ合金中に旧、
Ｆｅ、　Ｍｎを合わせて添加すると、微細な初晶Ｓｉや
共晶Ｓｒと、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物、およびへ見−
（Ｆｅ、　Ｍｎ）　−Ｓｉ系金属間化合物か同時に析出
する。この結果合金の高温強度や耐摩耗性を向上させ、
さらに耐焼付性を著しく改善するという新たな効果が現
われる。

Ｎｉの添加量はＳｉ初晶と金属間化合物相の析出を考慮
すると　３．０〜１Ｏ１０％が適当である。Ｎｉの添加
により　Ａ１合金中でのＳｉ溶解度が減少し、過剰のＳ
ｉが初品として晶出する。これにＦｅ　３．口〜１２．
０％またはＭｎ　５．０〜！２．０％のうち１種または
２種を添加するのか良い。たたしく　Ｎｉ＋　Ｆｅ＋　
Ｍｎ）合量で６．０〜１５．０％の範囲内にとどめるべ
きである。添加量が上記範囲より少い場合は高温強度を
向上させるための金属間化合物の析出か不足するのて効
果が旧からない。また添加量か上記範囲を越えた場合は
硬さや耐摩耗性かかえって低下するのでライナー材とし
ては好ましくない。さらには合金粉末を押出変形抵抗を
大きくして加工を困難とするので好ましくない。

本発明で使用するＡ１合金粉末においてはさらにＴｉ、
　Ｃｒ、　Ｖ、　Ｚｒ、Ｍｏ、　Ｇｏ等を合金粉末を得
る過程で添加して高強度を改善することも可能である。

本発明に使用するＡ１合金粉末の製造に際しては必要に
応じて０．５〜５．０％のＣｕおよび０．２〜３．０％
のＭｇを添加することかできる。ＣｕやＭｇはアルミニ
ウム合金に時効硬化性を付与して材質を強化する成分と
して知られている。本発明においても溶体化処理温度で
の固溶限度内の前記範囲内てＣｕおよびＭｇを添加する
と材質強化に有効である。

本発明の方法において合金溶湯を分散急冷凝固させるの
は、Ｓｉ、　Ｆｅ、　Ｍｎ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｍｇ等
の合金元素を過飽和に固溶させるとともに、初晶Ｓｉや
金属間化合物相を微細化するためである０分散急冷凝固
させる方法としては、アトマイズ法、遠心微細化法等既
知の金属粉末製造方法か利用できる。これらの方法によ
り粉末粒径を０．５ｆｆｌ量以下に微細化し急冷凝固さ
せれば満足する組織の合金粉末が得られる。

次に前記合金粉末に黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素
のうちから選ばれた固体潤滑剤を重量比で０６２〜５．
０％添加し混合する。上記の固体潤滑剤は自己潤滑性を
付与する役割を有し、高温においても安定で潤滑性を保
持しているので、シリンダーライナーやピストンのよう
な耐摩環のような部材に適している。これらの固体潤滑
剤はアルミニウム合金粉末成形体の基材中に分散して存
在することにより、油溜りとしての作用効果のほかに、
油膜切れを起こすような激しい摺動条件において、固体
潤滑剤として作用し焼付を防ぐ効果を有する。

しかし、基材強度が弱い場合には摺動による発熱とそれ
に伴う材料強度の低下のために、摺動面の基材が塑性流
動を起こして、摺動面に開口する形で存在している固体
潤滑剤の部分をおおってしまう。したがって高温強度や
硬度の高い基材との組合せによりすぐれた効果を発揮す
るものとなる。

固体潤滑剤の添加量は０．２％以下ては摺動特性に与え
る効果が認められず、他方５．０％を越えると熱間押出
時に押出材にクラックが生して健全な材料が得られない
。上記３種類の固体潤滑剤の作用効果は、はぼ同等であ
るか、シリンダーライナーの使用温度によって種類を選
択する。すなわちＥ記３種類の固体潤滑剤の熱的安定性
は二硫化モリブデンか最も低く、窒化硼素が最も高温ま
で安定である。

前記固体潤滑剤はアルミニウム合金に対して溶解度がな
く、またアルミニウム合金との濡れ性か悪いので溶湯段
階で均一に分布させるのは著しく困難である。

したがって粉末段階で固体潤滑剤を添加混合し、さらに
後続の熱間押出工程を利用して均一に分散させるのかき
わめて有効である。固体潤滑剤は５０鉢■以下の微粉末
にして添加するのか良い。

混合はアルミニウム合金粉末の酸化を防止するため不活
性雰囲気中で撹拌混合する。

次に該混合粉末を利用して熱間押出により成形体に加工
する。熱間押出はアルミニウム合金粒子を強固な結合体
に仕上げるばかりてなく、アルミニウム合金粒子と固体
潤滑剤粒子とを圧着して強固に結合させ、さらには合金
粉末中に晶出している初晶Ｓｉ、共晶、金属間化合物の
結晶粒を微細化し、材料の機械的特性を改善するための
必須要件である。

熱間押出に先たって圧粉体を準備すると作業上都合か良
い。圧粉体の製造は合金粉末を温度２００〜３５０℃程
度の温度域でおこなう。３５０°Ｃを越えると酸化が著
しくなるので窒素ガスやアルゴンのような非酸化性雰囲
気中ておこなうのが望ましい。成形圧力は０．５〜３　
ｔｏｎ　／　ｃ　ｍ’程度でおこない、圧粉体密度は真
密度比７０％以上とするのが圧粉体のハンドリング上望
ましい。

熱間押出は３５０”Ｃ以上の温度、好ましくは４００〜
４７０°Ｃの温度領域でおこなう。これは圧粉体の加工
を容易にすると同時に粒子間の結合を促進させて強固な
成形体とするためである。さらには過飽布置溶分の元素
を微細分散させるとともに、初晶Ｓｉや金属間化合物の
棒状組織を分断して微細化し、成形体の強度と摩擦特性
を改善するためである。熱間押出は圧粉体を大気中また
は非酸化性雰囲気中で予熱し、はぼ同温度のコンテナー
中に挿入しておこなう。押出比は１０以上が好ましい。

押出比か１０未満だと押出材中に空隙が残存し、また粉
末相互間の拡散接合や棒状金属間化合物の分断効果か不
充分なために１強度や靭性の高い材料か得られないため
である。

本発明の方法においてＳｉ結晶粒の大きさを１５ＪＬ１
１以下としてのは、従来の成形品よりも延性か良くなり
被削性も改善されて機械加工か容易となり、加工中にビ
ビリやムシレか発生しにくくするためである。またＳｉ
の微細結晶により耐摩耗性か向トし、摩擦係数が低下す
るのでシリンターライナーなどに適したものとするため
である。

Ａｌ　−（Ｆｅ、　Ｍｇ）−３ｉ系、ＡＪＩ−旧糸等の
金属間化合物の大きさを実質的には５川１以下て、大き
なものでも２０ル層以下に微細かつ均一に分散させるこ
とにより、高温強度と耐摩耗性か従来品に比較して著し
く改善されたものとなる。上記の金属間化合物の微細結
晶とＳｉの微細結晶と、さらには固体潤滑剤の粒子とか
均一に混ざり合って分布すると、高温強度、耐摩耗性、
潤滑特性に一段と優れた効果を発揮するものとなる。

本発明の方法によればＳｉ初晶、共晶、金属間化合物、
固体潤滑剤のいずれをもきわめて微細に均一分散させる
ことが可能となり、特に材料の耐熱性、耐摩耗性と潤滑
特性に優れた部材を容易に得ることか可能となる。

本発明によるアルミニウム合金粉末成形体は従来品に比
較して耐焼付性に優れたものである。さらに本発明品は
摩擦係数か小さく、自己潤滑性にも優れているので、特
に内燃機関のシリンダーライナーのような高温で使用さ
れ、かつ耐摩耗性、耐焼付性、自己潤滑性が要求される
部材として最適なものである。

また、本発明により得られた合金粉末成形体に安定化熱
処理をほどこし、材料特性をさらに改善することも何ら
さしつかえない。

次に実施例をあげて、本発明を説明する。

実施例 表−１に示す各種合金組成を有する高Ｓｉアルミニウム
合金溶湯をガスアトマイズし、−４８ｍｅｓｈの原料合
金粉末を得た。

次いでＮｏ、２〜Ｎｏ、７を除いては表−１に示すよう
に固体潤滑剤粉末を添加し、Ｖ型コーンミキサーにて窒
素ガス封入下で均一に混合した。使用した固体潤滑剤粉
末については、黒鉛は１５Ｂｍ以下の人造黒鉛粉末（Ｌ
ＯＮＺＡ社ＫＳ−１５）を、窒化硼素は４４μｍ以下の
粉末（昭和電工Ｕ）ＩＰ）を、二硫化モリブデンは４４
７１ｍ以下の粉末（日本モリブデン）を使用した。

次にこれらの混合粉末を２５０”Ｃの温度に子熱し同じ
温度に加熱保持された金型中に充填し、　１．５Ｌｏｎ
／ｃｒｎ’の圧力で圧縮成形して直径９０ｍｍ、長さ２
００ｍｍの圧粉体を得た。

次にこれらの圧粉体を外径１００ｍｍ、内径９０ｍｍ、
長さ２０５ｍ５の５０５１合金製円筒内に挿入し、直径
９０■、厚さ５■のフタをしたのち、移動防止のため接
合部をカシメて第１図に示すようなビレットを作った。

次に各ビレットを４５０℃の温度に加熱し、はぼ同温度
に保持された内径１０４ｍｍのコンテナ中にフタ３かダ
イス側となるようにして挿入し、内径３０１のダイスで
間接押出（押出比１２）を行い、丸棒成形体を得た。

得られた成形体を切削し、粉末押出材の部分だけから成
る標点間距ｆｉ５０ｍｓ、平行部直径６−の引張試験片
に加工し、　３００℃で１００　Ｉｆ　ｒ保持後更に各
引張試験温度に　１００８ｒ保持した後、引張試験を行
った。又、２００℃で引張テストをした後のテストピー
ス端部チャッキング部について硬度を室温にて測定した
。又このチャッキング部について組織観察を行い得られ
た成形体の結晶粒の大きさを測定した。

これらの結果を表−２に示す。

結果から明らかなように本発明合金は高温に保持後の強
度及び硬度が高い。又固体潤滑剤添加によっても強度、
硬度の低下は少い。

表−２のＮｏ、８のテストピースの顕微鏡組織写真を第
４図および第５図に示す。組織観察は押出方向に対し直
角な面と、押出方向に対し平行な面について実施した。

図において強い黒色を呈しているのか固体潤滑剤てあり
、やや濃度の濃い部分がＦｅを含む金属間化合物相であ
る。第４図、第５図は実施例中のＮｏ、８に対応する黒
鉛４％を添加したものである。第４図は押出方向に対し
て直角な面、第５図は押出方向に対して平行な面につい
て観察したものである。

組織写真から明らかなとおり、本発明の合金粉末成形体
においては共晶相と金属間化合物かきわめて微細かつ均
一に分布しており、固体潤滑剤は押出方向に直角な面に
おいては均一に分散しており、かつ押出方向に平行する
方向に引伸ばされて分散しているのがわかる。

次に、前記熱間押出成形体を切断し、熱間鍛造により直
径７０−１、厚さｌ０ｍ５の素材を作り、　３００℃て
　Ｉ　００　ＩＩ　ｒ保持後機械加工により、層動面か
、粉末押出材のみから成る円板状の試験片とした後耐焼
付性試験を行った。

・耐焼付性試験 試験装置は、第２図及び第３図にＩＩ要を図解的に示す
ものてあって、ステータ４に取外し可能に取付けられた
直径７０ｍｍの試料円板５の中央には、裏側から注油孔
６を通して潤滑油が注油される。

ステータ４には油圧装置（図示せず）によって右方へ向
けて所定圧力で抑圧力Ｐか作用するようにしである。円
板５に相対向してロータ７があり、駆動袋２ｔ（図示せ
ず）によって所定速度で回転するようにしである。ロー
タフの試料円板５に対する端面に取付けられた試料保持
具７には、　　５ｍ−Ｘ５ｓｓＸ　１０５ｍの角柱状相
手材試験片８が、同心円上に等間隔に４個取外し可能に
かつ正方形端面か試料円板５に対してＷＩ動自在に取付
けである。この様な装置に於いてステータ４に所定の押
圧力Ｐをかけ所定の面圧で試料円板５と相手材試験片８
とか接触するようにしておいて、注油孔６から摺動面に
所定給油速度で給油しながらロータ７を回転させる。

一定時間毎にステータ４に作用する圧力を段階的に増加
していき、ロータフの回転によって相手材の試験片８と
、試料円板５との摩擦によって、ステータ４に生ずるト
ルク（摩擦力によって生ずるトルク）Ｔをスピンドル９
を介してロードセル１０に作用せしめ、その変化を動歪
計ｔｉで読み、記録計１２に記録させる。トルクＴが急
激に上昇するときに焼付か生じたものとして、その時の
接触面圧をもって焼付面圧とし、この大小をもって耐焼
付性の良否を判断する。

試験に供した試料円板５は、　　：１００”Ｃｘ　　１
００Ｈｒの熱処理後研厚仕上げをしたものを使用し相手
材試験片８は１球状黒鉛鋳鉄で摺動面に硬質クロムメツ
キを施したものと、平均粒径０．８ｇ層のＳｉＣを面間
率で１５〜２０％基材中に分散させた鉄メツキの２種類
とし研摩仕上げを行った。また、比較材としてＡ　：１
９０．０金型鋳造材（Ｔ６熱処理）、シリンダーラーナ
用として使用されている片状黒鉛鋳鉄についても行った
。試験条件は、速度８１１７ｓｅｃ　、潤滑油はベース
オイル井２０て温度９０°Ｃ１油Ｍ：　３００　ｍｆＬ
　／　ｗｉｎとし、接触圧力は２０ｋｇ／　ｃ　ｔｎ’
て２０分間の馴らし運転後：１０ｋｇ／　ｃ　ｔｎ’て
３分間、その後３分経過毎に１０ｋｇ／ｃｍ’づつ上昇
させていく。

結果を表−３に示す。

結果から明らかなように、現在多くのガソリンエンジン
での組合せに見られる片状黒鉛鋳鉄（シリンダーライナ
ー材）とクロムメツキ（ピストンリンク表面）の組合せ
よりも１本発明によるＮｏ。

８〜Ｎｏ、　１７のものはすぐれた耐焼付性を示してい
る。又、比較材（Ａ　：１９０．０金型鋳造材）に見ら
れるようにＳｉＣ分散鉄メツキに比べ、硬質クロムメツ
キとの組合せの場合は、焼付発生面圧が大幅に低くなっ
ているが１本発明によるＮｏ、８〜Ｎｏ。

１７については相手表面処理の違いによる差が小さくな
る結果となっている点か注目される。

更に比較材（Ａ　３９０．０金型鋳造材）やＮｏ、２〜
Ｎｏ、７に比べてＮｏ、８〜Ｎｏ、　１７の成形体の焼
付発生面圧か高いか、これはＡｌ基材中に分散するＳｉ
粒や金属間化合物から成る硬質相の縫か多く、微小な凹
凸となって油膜の保持作用として働く他に、固体潤滑剤
の分散による潤滑効果や油溜りとしての作用と基材の金
属間化合物による分散強化の相乗効果による。

即ち、高温強度や硬度の低い基材中に固体潤滑剤か分散
された材料では、摺動による発熱て表面温度か上昇し、
摺動による応力によって表面部か塑性流動を起こして固
体潤滑剤の部分をおおい固体潤滑作用や油溜りとしての
作用を失って早期に焼付発生に至るか、基材の高温強度
や硬度が高いと表面部の塑性流動か起こりにくく、固体
潤滑剤部分をより高面圧まで維持出来るためと考えられ
る。

（以下余白） 表　　−３ 以上のように本発明合金はＡｆＬ合金に鋳ぐるまれ、且
つ使用時に比較的高い温度域で使用されるシリンダーラ
イナーやピストン耐摩環のような用途に適するものてあ
り、固体潤滑剤の分散と高温強度、硬度の高い分散強化
された基材との相乗効果によりすぐれた耐焼付性を発揮
する。又、固体潤滑剤の分散は摺動画への油の保持作用
かあるため、冷間始動時にも焼付を発生しにくい効果を
も有するほか、切粉な細く分断するため切削加工や研削
加工をも容易とする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中間ビレットの構造を示す図て、１は圧粉体
、２は円筒、３はフタである。 第２図および第３図は耐焼付性試験装置の機要を示す図
で、５は試料円板、８は相手材試験片、９はスピンドル
、１０はロードセル、１１は動歪計、１２は記録計であ
る。 第４図および第５図は本発明による合金粉末成形体断面
の顕微鏡組織写真である。 第　　４　　　Ｃｊ 、′！： 第　５１・゛ １０（バ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＳｉ１０．０〜３０．０％と、Ｆｅ３．
   ０〜１５．０％またはＭｎ５．０〜１５．０％のうち１
   種または２種（２種の場合は合計で３．０〜１５．０％
   ）を含み、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる合
   金溶湯を分散急冷凝固させて粉末となし、得られた合金
   粉末に黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素のうちから選
   ばれた固体潤滑剤を添加混合したのち、熱間押出成形す
   ることを特徴とする、Ｓｉ結晶粒の大きさが１５μｍ以
   下でかつ金属間化合物の大きさが２０μｍ以下に微細化
   分散している潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニ
   ウム合金粉末成形体の製造方法。
2. （２）重量比でＳｉ１０．０〜３０．０％と、Ｆｅ３．
   ０〜１５．０％またはＭｎ５．０〜１５．０％のうち１
   種または２種（２種の場合は合計で３．０〜１５．０％
   ）とＣｕ０．５〜５．０％およびＭｇ０．２〜３．０％
   を含み、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる合金
   溶湯を分散急冷凝固させて粉末となし、得られた合金粉
   末に黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素のうちから選ば
   れた固体潤滑剤を添加混合したのち、熱間押出成形する
   ことを特徴とする、Ｓｉ結晶粒の大きさが１５μｍ以下
   でかつ金属間化合物の大きさが２０μｍ以下に微細化分
   散している潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウ
   ム合金粉末成形体の製造方法。
3. （３）重量比でＳｉ１０．０〜３０．０％と、Ｆｅ３．
   ０〜１５．０％またはＭｎ５．０〜１５．０％のうち１
   種または２種とＮｉ３．０〜１０．０％（ただしＦｅ＋
   Ｍｎ＋Ｎｉ合量で６．０〜１５．０％）を含み、残部が
   不可避的不純物を含むＡｌからなる合金溶湯を分散急冷
   凝固させて粉末となし、得られた合金粉末に黒鉛、二硫
   化モリブデン、窒化硼素のうちから選ばれた固体潤滑剤
   を添加混合したのち、熱間押出成形することを特徴とす
   る、Ｓｉ結晶粒の大きさが１５μｍ以下でかつ金属間化
   合物の大きさが２０μｍ以下に微細化分散している潤滑
   性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形
   体の製造方法。
4. （４）重量比でＳｉ１０．０〜３０．０％と、Ｆｅ３．
   ０〜１２．０％またはＭｎ５．０〜１２．０％のうち１
   種または２種とＮｉ３．０〜１０．０％（ただしＦｅ＋
   Ｍｎ＋Ｎｉ合量で６．０〜１５．０％）と、さらにＣｕ
   ０．５〜５．０％およびＭｇ０．２〜３．０％を含み、
   残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる合金溶湯を分
   散急冷凝固させて粉末となし、得られた合金粉末に黒鉛
   、二硫化モリブデン、窒化硼素のうちから選ばれた固体
   潤滑剤を添加混合したのち、熱間押出成形することを特
   徴とする、Ｓｉ結晶粒の大きさが１５μｍ以下でかつ金
   属間化合物の大きさが２０μｍ以下に微細化分散してい
   る潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉
   末成形体の製造方法。