JPH0218373B2 - - Google Patents

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JPH0218373B2
JPH0218373B2 JP20466585A JP20466585A JPH0218373B2 JP H0218373 B2 JPH0218373 B2 JP H0218373B2 JP 20466585 A JP20466585 A JP 20466585A JP 20466585 A JP20466585 A JP 20466585A JP H0218373 B2 JPH0218373 B2 JP H0218373B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A 発明の目的 (1) 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の組合
せ、特に相対的に摺動する第1および第2のアル
ミニウム合金製摺動部材よりなり、前記第1のア
ルミニウム合金製摺動部材の摺動部を、アルミナ
繊維を強化材とした繊維強化アルミニウム合金よ
り構成したものの改良に関する。
(2) 従来の技術 従来、前記第1のアルミニウム合金製摺動部材
の摺動部においては、アルミナ繊維のα化率と、
その体積含有率との関係について特別な考察がな
されていない。また第1および第2のアルミニウ
ム合金製摺動部材の間に、それらの付着および焼
付きを防止するための有効な手段が採用されてい
ない。
(3) 発明が解決しようとする問題点 しかしながらアルミナ繊維のα化率は、繊維の
強度および硬度に著しい影響を及ぼすので、その
値を適切に設定する必要がある。またアルミナ繊
維の強度等が適切であつても、その体積含有率が
不適切な場合には第1のアルミニウム合金製摺動
部材における摺動部の繊維強化を十分に行うこと
ができないだけでなく、前記摺動部および相手材
である第2のアルミニウム合金製摺動部材におけ
る摺動部の摩耗量の増加を来たすという問題があ
る。
さらに両部材の摺動面間に、それらの付着およ
び焼付きを防止する手段を講じておかないと、両
摺動部材が同種材料より構成されているため、長
期に亘る作動停止等により両摺動部材間の潤滑油
の涸渇、老化等を生じた場合両摺動部が付着して
始動性が悪くなり、また作動中に両摺動部間に焼
付きを発生するおそれもある。
本発明は前記問題を解決し得る前記アルミニウ
ム合金製摺動部材の組合せを提供することを目的
とする。
B 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、前記アルミナ繊維のα化率を10.0〜
50.0%に、また該アルミナ繊維の体積含有率を
8.0〜20.0%にそれぞれ設定し、前記第2のアル
ミニウム合金製摺動部材の摺動面に、粒子状また
は薄片状をなすCu、Cu系合金および鉄系合金か
ら選択される少なくとも一種の耐摩耗性向上剤お
よび固体潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を設
けたことを特徴とする。
(2) 作 用 アルミナ繊維のα化率を10.0〜50.0%に設定す
ることによりアルミナ繊維に高強度および摺動部
材用として適切な引掻き硬さを保有させることが
できる。ただし、α化率が10.0%を下回ると、引
掻き硬さが低下し、一方α化率が50.0%を上回る
と引掻き硬さが増加して摺動部材用として不適切
となる。またα化率が50.0%を上回つた場合には
アルミナ繊維が脆くなるといつた不具合もある。
前記α化率を有するアルミナ繊維の体積含有率
を8.0〜20.0%に設定することにより第1のアル
ミニウム合金製摺動部材における摺動部の繊維強
化を十分に行い、また摺動部の耐摩耗性を向上さ
せ、その上相手材の摩耗量を低減することができ
る。ただし、体積含有率が8.0%を下回ると、前
記摺動部の繊維強化能が小さく、また耐摩耗性お
よび耐焼付き性が低下する。一方、体積含有率が
20.0%を上回ると、マトリツクスであるアルミニ
ウム合金の充填性が悪化して繊維強化を十分に行
うことができず、また前記摺動部の硬度が増して
第2のアルミニウム合金製摺動部材における摺動
部の摩耗量が増加し、その上熱伝導率も低下す
る。
第2のアルミニウム合金製摺動部材の摺動面に
設けられる前記耐熱性合成樹脂層は、その固体潤
滑剤および樹脂分に起因して前記第1のアルミニ
ウム合金製摺動部材の摺動部に対し非付着能を有
し、したがつて長期に亘る作動停止等により両摺
動部間の潤滑油が涸渇等しても、両摺動部が付着
することがなく、また作動中に両摺動部間に焼付
きを発生することがない。その上、耐摩耗性向上
剤により合成樹脂層の摩耗量が低減される。
(3) 実施例 第1図はアルミナ繊維のα化率に対するヤング
率()、引張強さ()およびモース硬さ()
の関係を示す。
アルミナ繊維のα化率が10.0〜50.0%の範囲に
あれば、アルミナ繊維に高強度および摺動部材用
として適切な引掻き硬さ、即ちモース硬さを保有
させることができる。この場合アルミナ繊維のα
化率30.0〜40.0%においては、アルミナ繊維の引
張強さの低下が少なく、且つ引掻き硬さも高いの
で、この種アルミナ繊維を用いることによつて最
適な摺動特性を得ることができる。
前記固体潤滑剤としては、MoS2粒子、BN粒
子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン
粒子から選択される少なくとも一種が使用され、
その固体潤滑剤は耐熱性合成樹脂に対して5〜50
重量%添加される。
耐熱性合成樹脂としてはポリイミド樹脂、ポリ
アミド樹脂、ボリアミドイミド樹脂から選択され
る少なくとも一種が使用される。
耐熱性合成樹脂層の厚さは5〜50μmが最適で
あり、その理由は厚さが5μmを下回ると前記層が
薄くなつて非付着能が小さく、一方50μmを上回
つても前記機能の向上が認められないからであ
る。
前記合成樹脂層の摩耗量低減のために、耐摩耗
性向上剤として、Cu,Cu系合金(例えばCu−
Zn)、Fe系合金(例えばステンレンス鋼)から選
択される少なくとも一種が粒子状または薄片状の
形状にて使用される。
第2〜第4図は本発明を内燃機関に適用した場
合を示し、第1のアルミニウム合金製摺動部材は
サイアミーズ型シリンダブロツク1であり、第2
のアルミニウム合金製摺動部材はピストン2であ
る。
シリンダブロツク1の摺動部であるシリンダボ
アの内壁部1aはアルミナ繊維を強化材とした繊
維強化アルミニウム合金より構成される。
前記シリンダブロツク1は、アルミナ繊維から
なる300℃に予熱された円筒状成形体を、200℃に
予熱された金型のキヤビテイに設置し、JIS
ADC12で示されるアルミニウム合金を湯温730〜
740℃、充填圧260Kg/cm2で鋳込むことにより鋳造
される。このシリンダブロツクの鋳造中にアルミ
ニウム合金が成形体に充填複合するので繊維強化
アルミニウム合金が形成される。この場合アルミ
ナ繊維のα化率は33%で、その体積含有率は12%
である。
ピストン2はJIS AC8Hで示されるアルミニウ
ム合金を用いて鋳造されたもので、その摺動部で
あるスカート部2aの外周面には耐熱性合成樹脂
層4が形成される。その層4は、第5図に示すよ
うに耐摩耗性向上剤としての15重量%のCu薄片
pおよび固体潤滑剤としての15重量%のMoS2
子mを分散した70重量%のポリアミドイミド樹脂
rより構成される。耐熱性合成樹脂層4は、Cu
薄片p、MoS2粒子m、前記樹脂rおよび溶剤と
してのヘキサジメチルピロリドンとを混合した混
合液をピストン2のスカート部2a外周面にスプ
レー塗装し、その塗膜に、190℃、30分間の焼付
処理を施すことにより形成される。
スカート部2a外周面と耐熱性合成樹脂層4と
の間にはクロメート処理により得られた化成被膜
cが形成され、この被膜cは前記合成樹脂層4の
塗装下地膜として機能するものであるが、必須の
ものではない。
第6図はチツプオンデイスク式の摺動試験機に
よる焼付き限界試験結果を示す。本発明の場合は
デイスクを前記シリンダボア3の内壁部1aと同
一構成のアルミニウム合金より形成し、またチツ
プを前記ピストン2のスカート部2aと同一構
成、即ちアルミニウム合金とそれに設けられた耐
熱性合成樹脂層4とより形成したものである。
従来例の場合は、デイスクにおけるアルミナ繊
維の体積含有率が6%であり、またチツプにおい
ては前記耐熱性合成樹脂層が設けられていないと
いう点を除いて本発明の場合と同一構成である。
テスト方法はデイスクを2.5m/secの速度で回
転させ、そのデイスクの摺動面にチツプの摺動面
を無潤滑下にて所定の押圧力を以て押付けたもの
である。この場合本発明においては、チツプの合
成樹脂層をデイスクに対向させる。
第6図から明らかなように本発明の場合はチツ
プがデイスクに付着することがなく、焼付き限界
の押圧力が110Kg/cm2と高かつたが、従来例の場
合は押圧力約1.2Kg/cm2でチツプがデイスクに付
着を開始し、焼付き限界の押圧力は約5Kg/cm2
低いものであつた。
また本発明においては非回転のデイスクにチツ
プを所定の押圧力を以て押付けても、前記合成樹
脂層によりデイスクに対するチツプの付着を防止
し得ることが確認された。
さらに本発明においてはデイスクが十分に繊維
強化されているためその摩耗量が少なく、特に本
発明においてチツプの合成樹脂層の摩耗量がそれ
に含有されるCu薄片pにより抑制されることが
判明した。
なお、前記耐熱性合成樹脂層4はピストン2の
全外周面に設けることもある。
C 発明の効果 本発明によれば、アルミナ繊維のα化率を10.0
〜50.0%に設定することにより、アルミナ繊維に
高強度および摺動部材用として適切な引掻き硬さ
を保有させることができる。また前記α化率を有
するアルミナ繊維の体積含有率を8.0〜20.0%に
設定することにより、第1のアルミニウム合金製
摺動部材における摺動部の繊維強化を十分に行
い、また摺動部の耐摩耗性を向上させ、その上相
手材である第2のアルミニウム合金製摺動部材に
おける摺動の摩耗量を低減することができる。
また第2のアルミニウム合金製摺動部材の摺動
面に、固体潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を
設けたので、その固体潤滑剤および樹脂分に起因
して第2のアルミニウム合金製摺動部材の摺動部
が第1のそれに対し非付着能を有し、したがつて
長期に亘る作動停止等により両摺動部間の潤滑油
等が涸渇等しても、第1のアルミニウム合金製摺
動部材の摺動部に第2のそれが付着することがな
く、また作動中において焼付きを発生することが
ない。その上、耐摩耗性向上剤により合成樹脂層
の摩耗量を低減することができる。
以上述べたように、本発明は前記特定構成の第
1および第2のアルミニウム合金製摺動部材を組
合せるもので、これにより両部材間の摺動特性の
向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルミナ繊維のα化率と引張強さ等と
の関係を示すグラフ、第2図はシリンダブロツク
の斜視図、第3図はシリンダブロツクの平面図、
第4図は第3図―線断面図、第5図はピスト
ンの要部拡大断面図、第6図は本発明および従来
例の焼付き限界試験結果を示すグラフである。 1……第1のアルミニウム合金製摺動部材とし
てのシリンダブロツク、1a……摺動部としての
シリンダボアの内壁部、2……第2のアルミニウ
ム合金製摺動部材としてのピストン、2a……摺
動部としてのスカート部、4……耐熱性合成樹脂
層、m……固体潤滑剤としてのMoS2粒子、p…
…耐摩耗性向上剤としてのCu薄片。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 相対的に摺動する第1および第2のアルミニ
    ウム合金製摺動部材よりなり、前記第1のアルミ
    ニウム合金製摺動部材の摺動部を、アルミナ繊維
    を強化材とした繊維強化アルミニウム合金より構
    成したアルミニウム合金製摺動部材の組合せにお
    いて、前記アルミナ繊維のα化率を10.0〜50.0%
    に、また該アルミナ繊維の体積含有率を8.0〜
    20.0%にそれぞれ設定し、前記第2のアルミニウ
    ム合金製摺動部材の摺動面に、粒子状または薄片
    状をなすCu、Cu系合金および鉄系合金から選択
    される少なくとも一種の耐摩耗性向上剤および固
    体潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を設けたこ
    とを特徴とする、アルミニウム合金製摺動部材の
    組合せ。 2 前記固体潤滑剤はMoS2粒子、BN粒子、カ
    ーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子か
    ら選択される少なくとも一種であり、また前記耐
    熱性合成樹脂はポリイミド樹脂、ポリアミド樹
    脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される少なく
    とも一種である、特許請求の範囲第1項記載のア
    ルミニウム合金製摺動部材の組合せ。 3 前記第1のアルミニウム合金製摺動部材は内
    燃機関用シリンダブロツクで、その摺動部がシリ
    ンダボアの内壁部であり、また前記第2のアルミ
    ニウム合金製摺動部材は内燃機関用ピストンで、
    その摺動面がピストン外周面である、特許請求の
    範囲第1または第2項記載のアルミニウム合金製
    摺動部材の組合せ。
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