JPH05179421A - Ａｌ系摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
Ａｌ系摺動部材およびその製造方法Info
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- JPH05179421A JPH05179421A JP35781791A JP35781791A JPH05179421A JP H05179421 A JPH05179421 A JP H05179421A JP 35781791 A JP35781791 A JP 35781791A JP 35781791 A JP35781791 A JP 35781791A JP H05179421 A JPH05179421 A JP H05179421A
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Abstract
(57)【要約】
Ａｌ系合金群から選択される母材からなる摺動部材であ
って、前記母材の表面に、Ｆｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣから
なる群から選択される少なくとも１種類の粒子が１０〜
７０％の面積率で存在し、前記粒子の表層には該粒子の
硫化物および／または窒化物が形成されている摺動部材
は、元の母材に比べて著しく高い耐摺動性を有する。Ａ
ｌ系合金母材の表面にＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣからなる
群から選択される少なくとも１種類の元素を偏在させ、
この母材をアンモニア５〜７０％および／またはＨ2 Ｓ
１０〜５００ppm 、加熱温度２５０〜６００℃の条件下
でガス浸硫・窒化処理することにより本発明の摺動部材
を製造することができる。
って、前記母材の表面に、Ｆｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣから
なる群から選択される少なくとも１種類の粒子が１０〜
７０％の面積率で存在し、前記粒子の表層には該粒子の
硫化物および／または窒化物が形成されている摺動部材
は、元の母材に比べて著しく高い耐摺動性を有する。Ａ
ｌ系合金母材の表面にＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣからなる
群から選択される少なくとも１種類の元素を偏在させ、
この母材をアンモニア５〜７０％および／またはＨ2 Ｓ
１０〜５００ppm 、加熱温度２５０〜６００℃の条件下
でガス浸硫・窒化処理することにより本発明の摺動部材
を製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンプレッサー、油圧ポ
ンプおよびモータなどにおけるピストン、シリンダある
いはバルブなどのような回転、摺動、揺動部材に関す
る。更に詳細には、本発明は、低摩擦性で耐摩耗性（耐
焼付性）に優れたＡｌ合金系摺動部材に関する。
ンプおよびモータなどにおけるピストン、シリンダある
いはバルブなどのような回転、摺動、揺動部材に関す
る。更に詳細には、本発明は、低摩擦性で耐摩耗性（耐
焼付性）に優れたＡｌ合金系摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のカークーラーあるいはエアコンな
どの空調機では、小型軽量化を図るために、主要な部品
のアルミニウム化が進んでいる。
どの空調機では、小型軽量化を図るために、主要な部品
のアルミニウム化が進んでいる。
【０００３】周知のように、Ａｌは表面が柔らかいので
摩耗しやすい。このため、回転、摺動あるいは揺動部分
に使用されるＡｌ系合金の耐摩耗性、潤滑性および耐焼
付性などを向上させるために数多くの表面処理法が提案
されている。
摩耗しやすい。このため、回転、摺動あるいは揺動部分
に使用されるＡｌ系合金の耐摩耗性、潤滑性および耐焼
付性などを向上させるために数多くの表面処理法が提案
されている。
【０００４】例えば、Ａｌ系合金の表面を陽極酸化処理
して硬質アルマイト被膜を生成した後、この被膜に四フ
ッ化樹脂（通称「テフロン」という登録商標名で呼ばれ
る）を含浸させた、いわゆるタフラム加工部材の場合、
形成されるテフロン樹脂層の膜厚がせいぜい１０μｍ程
度なので強度が小さく、油圧機器用の摺動部材には使用
できない。
して硬質アルマイト被膜を生成した後、この被膜に四フ
ッ化樹脂（通称「テフロン」という登録商標名で呼ばれ
る）を含浸させた、いわゆるタフラム加工部材の場合、
形成されるテフロン樹脂層の膜厚がせいぜい１０μｍ程
度なので強度が小さく、油圧機器用の摺動部材には使用
できない。
【０００５】一方、潤滑油膜切れで局部的に金属同士が
直接接触することも起こり得るような苛酷な摺動状態を
被る境界潤滑領域において、その摺動特性を改善する表
面改質法として浸硫・窒化法が実用されている。具体的
な浸硫窒化法としては例えば、中性塩および還元性塩浴
中にイオウ化合物を添加した混合塩浴による方法があ
る。しかし、この方法では、塩浴中のシアン化合物およ
びシアン酸化合物が高温において変質劣化しやすいの
で、塩浴成分を長時間にわたって均一に維持することが
困難であり、また猛毒のシアン化合物を使用するので公
害防止の観点から望ましくない。また、浴成分が液体で
あるため、被処理金属部材の細部にまで液体が入り込ま
ないことがあり、未処理部分が残りやすいという欠点が
知られている。
直接接触することも起こり得るような苛酷な摺動状態を
被る境界潤滑領域において、その摺動特性を改善する表
面改質法として浸硫・窒化法が実用されている。具体的
な浸硫窒化法としては例えば、中性塩および還元性塩浴
中にイオウ化合物を添加した混合塩浴による方法があ
る。しかし、この方法では、塩浴中のシアン化合物およ
びシアン酸化合物が高温において変質劣化しやすいの
で、塩浴成分を長時間にわたって均一に維持することが
困難であり、また猛毒のシアン化合物を使用するので公
害防止の観点から望ましくない。また、浴成分が液体で
あるため、被処理金属部材の細部にまで液体が入り込ま
ないことがあり、未処理部分が残りやすいという欠点が
知られている。
【０００６】別法として、電解を利用した塩浴低温浸硫
法が提案されているが、電解液との適合性から被処理物
は鉄鋼部材に限定され、アルミ部材などは処理できな
い。
法が提案されているが、電解液との適合性から被処理物
は鉄鋼部材に限定され、アルミ部材などは処理できな
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来のタフラム加工または塩浴法によることなく、
耐摺動性が向上されたＡｌ系合金からなる摺動部材を提
供することである。本発明の別の目的は、耐摺動性が向
上されたＡｌ系合金からなる摺動部材の製造方法を提供
することである。
は、従来のタフラム加工または塩浴法によることなく、
耐摺動性が向上されたＡｌ系合金からなる摺動部材を提
供することである。本発明の別の目的は、耐摺動性が向
上されたＡｌ系合金からなる摺動部材の製造方法を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、Ａｌ系合金群から選択される母材から
なる摺動部材であって、前記母材の表面に、Ｆｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の粒子が１０〜７０％の面積率で存在し、前記粒子
の表層には該粒子の硫化物および／または窒化物が形成
されていることを特徴とする摺動部材を提供する。ま
た、Ａｌ系合金母材の表面にＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣか
らなる群から選択される少なくとも１種類の元素を偏在
させ、この母材をアンモニア５〜７０％および／または
Ｈ2 Ｓ１０〜５００ppm 、加熱温度２５０〜６００℃の
条件下でガス浸硫・窒化処理することからなるＡｌ系合
金系摺動部材の製造方法を提供する。
に、本発明では、Ａｌ系合金群から選択される母材から
なる摺動部材であって、前記母材の表面に、Ｆｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の粒子が１０〜７０％の面積率で存在し、前記粒子
の表層には該粒子の硫化物および／または窒化物が形成
されていることを特徴とする摺動部材を提供する。ま
た、Ａｌ系合金母材の表面にＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣか
らなる群から選択される少なくとも１種類の元素を偏在
させ、この母材をアンモニア５〜７０％および／または
Ｈ2 Ｓ１０〜５００ppm 、加熱温度２５０〜６００℃の
条件下でガス浸硫・窒化処理することからなるＡｌ系合
金系摺動部材の製造方法を提供する。
【０００９】
【作用】前記のように、本発明によれば、母材はＡｌ系
合金であるが、表面に浸硫・窒化層が形成されているた
めに、耐摺動性に優れたＡｌ系合金系摺動部材が得られ
る。
合金であるが、表面に浸硫・窒化層が形成されているた
めに、耐摺動性に優れたＡｌ系合金系摺動部材が得られ
る。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。本発明のＡｌ合金系摺動部材を構成する母材は、
Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金などのようなＡｌ合金類である。Ａ
ｌ−Ｍｇ合金が好ましい。
する。本発明のＡｌ合金系摺動部材を構成する母材は、
Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金などのようなＡｌ合金類である。Ａ
ｌ−Ｍｇ合金が好ましい。
【００１１】Ａｌ系合金母材の表面にＦｅ、Ｍｏ、Ｗお
よびＣからなる群から選択される少なくとも１種類の元
素を偏在させる具体的な方法について説明する。
よびＣからなる群から選択される少なくとも１種類の元
素を偏在させる具体的な方法について説明する。
【００１２】先ず、Ａｌ系合金母材を常法により溶融す
る。この溶融物に粒径が０．５〜１．０mmのＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷまたはＣ粒子を添合する。その後、添加元素がＡ
ｌよりも重いＦｅ、ＭｏおよびＷの場合、遠心鋳造を行
う。一方、添加元素がＡｌよりも軽いＣの場合、重力鋳
造を行う。
る。この溶融物に粒径が０．５〜１．０mmのＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷまたはＣ粒子を添合する。その後、添加元素がＡ
ｌよりも重いＦｅ、ＭｏおよびＷの場合、遠心鋳造を行
う。一方、添加元素がＡｌよりも軽いＣの場合、重力鋳
造を行う。
【００１３】遠心鋳造法とは水平、垂直またはわずかに
傾斜した軸を中心として回転する所要形状の鋳型に、溶
融金属を注入し、遠心力の作用によって鋳物を製造する
方法である。遠心力によりＦｅ、ＭｏおよびＷは母材表
面側に偏在することができる。一方、重力鋳造法とは他
の人為的圧力の助けをかりないで重力によってのみ溶融
金属を鋳込む鋳造法である。Ｃは軽いために沈降せず、
母材表面に偏在する。
傾斜した軸を中心として回転する所要形状の鋳型に、溶
融金属を注入し、遠心力の作用によって鋳物を製造する
方法である。遠心力によりＦｅ、ＭｏおよびＷは母材表
面側に偏在することができる。一方、重力鋳造法とは他
の人為的圧力の助けをかりないで重力によってのみ溶融
金属を鋳込む鋳造法である。Ｃは軽いために沈降せず、
母材表面に偏在する。
【００１４】別法として、母材表面をプラズマ溶射など
のコーティング法により処理し、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元
素の被膜を形成するか、または、母材表面にメタルフロ
ー（塑性加工の一種）法により、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元
素からなる多孔質部材を固着させることもできる。プラ
ズマ溶射法は当業者に周知のコーティング方法であり、
また、本発明で使用できるメタルフロー法の詳細な内容
は例えば、自動車技術３７，７（１９８３）の「新塑性
流動結合法の開発と自動車部品への応用」と題する論文
中に開示されている。
のコーティング法により処理し、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元
素の被膜を形成するか、または、母材表面にメタルフロ
ー（塑性加工の一種）法により、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元
素からなる多孔質部材を固着させることもできる。プラ
ズマ溶射法は当業者に周知のコーティング方法であり、
また、本発明で使用できるメタルフロー法の詳細な内容
は例えば、自動車技術３７，７（１９８３）の「新塑性
流動結合法の開発と自動車部品への応用」と題する論文
中に開示されている。
【００１５】Ｆｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣからなる群から選
択される少なくとも１種類の元素をＡｌ系合金母材に添
加する場合、その配合量は、これらの元素が母材の表面
に偏在されたときの面積率が１０〜７０％の範囲内にな
るような量であることが好ましい。添加元素の配合量が
面積率で１０％未満の場合、耐摺動性の改善効果が不十
分になる。一方、添加元素の配合量が面積率で７０％を
超える場合、構成される摺動部の強度が極端に低下する
などの不都合が生じる。
択される少なくとも１種類の元素をＡｌ系合金母材に添
加する場合、その配合量は、これらの元素が母材の表面
に偏在されたときの面積率が１０〜７０％の範囲内にな
るような量であることが好ましい。添加元素の配合量が
面積率で１０％未満の場合、耐摺動性の改善効果が不十
分になる。一方、添加元素の配合量が面積率で７０％を
超える場合、構成される摺動部の強度が極端に低下する
などの不都合が生じる。
【００１６】面積率は点算法により算出することができ
る。点算法とは、例えば、地Ａに対する他物質Ｂの割合
を求める場合に、Ａ，Ｂの実際例の面積を測定する代わ
りに所定の広さの格子線を用い、Ｂにより占められる格
子点中心の数ｎを数え、総格子点ｐとの比ｎ／ｐをもっ
てＢのＡに対する割合と考える方法である。この点算法
については例えば、日本金属学会編著「新制金属講座−
測定検査篇」第６部，材料検査法の２３〜２８頁（１９
５９年１２月２５日発行）に説明されている。
る。点算法とは、例えば、地Ａに対する他物質Ｂの割合
を求める場合に、Ａ，Ｂの実際例の面積を測定する代わ
りに所定の広さの格子線を用い、Ｂにより占められる格
子点中心の数ｎを数え、総格子点ｐとの比ｎ／ｐをもっ
てＢのＡに対する割合と考える方法である。この点算法
については例えば、日本金属学会編著「新制金属講座−
測定検査篇」第６部，材料検査法の２３〜２８頁（１９
５９年１２月２５日発行）に説明されている。
【００１７】前記のようにしてＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣ
からなる群から選択される少なくとも１種類の元素が表
面に偏在されたＡｌ系合金母材を次いで浸硫・窒化処理
する。特に、浸硫・窒化処理は気相で行われる。例え
ば、アンモニアガスの濃度が５〜７０vol ％、硫化水素
（Ｈ2 Ｓ）ガスの濃度が１０〜５００ppm の雰囲気の反
応炉中にＡｌ系合金母材を配置し、２５０〜６００℃の
温度で０．５時間以上加熱することによりガス浸硫・窒
化処理を行う。浸硫または窒化処理の何れか一方だけを
行うこともできる。このような浸硫・窒化処理によりＡ
ｌ系合金母材の表面にＦｅＮ，ＭｏＮ，ＦｅＳ，ＭｏＳ
2 ，ＷＳ2 ，ＣＳ2 などの窒化物および／または硫化物
の層を形成させることができる。前記のようなガス浸硫
・窒化処理条件下ではＡｌ系合金自体の窒化物および硫
化物は形成されない。
からなる群から選択される少なくとも１種類の元素が表
面に偏在されたＡｌ系合金母材を次いで浸硫・窒化処理
する。特に、浸硫・窒化処理は気相で行われる。例え
ば、アンモニアガスの濃度が５〜７０vol ％、硫化水素
（Ｈ2 Ｓ）ガスの濃度が１０〜５００ppm の雰囲気の反
応炉中にＡｌ系合金母材を配置し、２５０〜６００℃の
温度で０．５時間以上加熱することによりガス浸硫・窒
化処理を行う。浸硫または窒化処理の何れか一方だけを
行うこともできる。このような浸硫・窒化処理によりＡ
ｌ系合金母材の表面にＦｅＮ，ＭｏＮ，ＦｅＳ，ＭｏＳ
2 ，ＷＳ2 ，ＣＳ2 などの窒化物および／または硫化物
の層を形成させることができる。前記のようなガス浸硫
・窒化処理条件下ではＡｌ系合金自体の窒化物および硫
化物は形成されない。
【００１８】図１は本発明のＡｌ系摺動部材の第１の製
造方法の処理の流れを示すフローチャートである。先ず
Ａｌ系合金の溶湯を作り（工程１）、これにＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の元素の、粒径０．５〜１．０mmの粒子を面積率で
１０〜７０％の量で添加し（工程２）、添加元素のＡｌ
系合金に対する比重に応じて遠心鋳造、重力鋳造または
溶湯鍛造することにより半製品にし（工程３）、所定の
機械加工を施し（工程４）、その後、窒化および／また
は浸硫性の雰囲気中で所定条件によりガス浸硫・窒化処
理を行う（工程５）。
造方法の処理の流れを示すフローチャートである。先ず
Ａｌ系合金の溶湯を作り（工程１）、これにＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の元素の、粒径０．５〜１．０mmの粒子を面積率で
１０〜７０％の量で添加し（工程２）、添加元素のＡｌ
系合金に対する比重に応じて遠心鋳造、重力鋳造または
溶湯鍛造することにより半製品にし（工程３）、所定の
機械加工を施し（工程４）、その後、窒化および／また
は浸硫性の雰囲気中で所定条件によりガス浸硫・窒化処
理を行う（工程５）。
【００１９】図２は図１に示した製造方法の工程１〜工
程４に従って製作したＡｌ合金系摺動部材の模式的断面
図である。すなわち、Ａｌ−Ｍｇ合金（ＪＩＳ５０５
２）を再溶融して溶湯を作り、これに直径０．５mmのＦ
ｅ粉末粒子２０wt％添加し、回転数５０〜２００rpm で
遠心鋳造することによりＦｅ分散形のＡｌ−Ｍｇ合金か
らなる摺動部材を得た。図２において、符号６はＡｌ−
Ｍｇ合金母材であり、符号７はＦｅ粒子であり、符号８
は摺動部材である。この添加量におけるＦｅ粒子の面積
率は７０％であった。
程４に従って製作したＡｌ合金系摺動部材の模式的断面
図である。すなわち、Ａｌ−Ｍｇ合金（ＪＩＳ５０５
２）を再溶融して溶湯を作り、これに直径０．５mmのＦ
ｅ粉末粒子２０wt％添加し、回転数５０〜２００rpm で
遠心鋳造することによりＦｅ分散形のＡｌ−Ｍｇ合金か
らなる摺動部材を得た。図２において、符号６はＡｌ−
Ｍｇ合金母材であり、符号７はＦｅ粒子であり、符号８
は摺動部材である。この添加量におけるＦｅ粒子の面積
率は７０％であった。
【００２０】図２で得られたＡｌ−Ｍｇ合金摺動部材８
を図１に示した製造方法の工程５に従ってガス浸硫・窒
化処理して得られた最終製品１０の模式的断面図を図３
に示す。ガス浸硫・窒化処理はアンモニア２０％、Ｈ2
Ｓ１５０ppm 、加熱温度５４０℃の条件で１０時間にわ
たって行った。図３に示されるように、Ｆｅ粒子の表面
に浸硫・窒化層１１が形成されている。
を図１に示した製造方法の工程５に従ってガス浸硫・窒
化処理して得られた最終製品１０の模式的断面図を図３
に示す。ガス浸硫・窒化処理はアンモニア２０％、Ｈ2
Ｓ１５０ppm 、加熱温度５４０℃の条件で１０時間にわ
たって行った。図３に示されるように、Ｆｅ粒子の表面
に浸硫・窒化層１１が形成されている。
【００２１】図３に示されたガス浸硫・窒化処理後の摺
動部材１０の断面硬さ分布を図４に示す。対照として示
されたＡｌ−Ｍｇ合金母材６のビッカース硬さ（Ｈｖ）
は８０〜１００であるのに対し、ガス浸硫・窒化処理後
の摺動部材１０のビッカース硬さ（Ｈｖ）は３００〜４
５０と、約４倍も硬さが高くなることが認められる。
動部材１０の断面硬さ分布を図４に示す。対照として示
されたＡｌ−Ｍｇ合金母材６のビッカース硬さ（Ｈｖ）
は８０〜１００であるのに対し、ガス浸硫・窒化処理後
の摺動部材１０のビッカース硬さ（Ｈｖ）は３００〜４
５０と、約４倍も硬さが高くなることが認められる。
【００２２】図５はＦＣ２０を相手材とし、荷重２０ｋ
ｇｆ、速度１．２ｍ／ｓの条件で、ガス浸硫・窒化処理
部材１０またはＡｌ−Ｍｇ合金母材６を摺動させた場合
の摩擦・摩耗特性を示すグラフである。このグラフから
明らかなように、ガス浸硫・窒化処理部材１０の摩耗量
ばかりか、相手材ＦＣ２０の摩耗量も低下する。すなわ
ち、組み合わせ材の耐摩耗性が著しく向上することが理
解できる。
ｇｆ、速度１．２ｍ／ｓの条件で、ガス浸硫・窒化処理
部材１０またはＡｌ−Ｍｇ合金母材６を摺動させた場合
の摩擦・摩耗特性を示すグラフである。このグラフから
明らかなように、ガス浸硫・窒化処理部材１０の摩耗量
ばかりか、相手材ＦＣ２０の摩耗量も低下する。すなわ
ち、組み合わせ材の耐摩耗性が著しく向上することが理
解できる。
【００２３】図６はＡｌ−Ｍｇ合金母材６の最表面部に
プラズマ溶射法によりＦｅ層１２を設けた部材１３の模
式的断面図である。溶射法によるコーティングは公知の
手段であり、各種金属材料（例えば、ＭｏまたはＷ）の
層を必要に応じて母材表面部に設けることができる。
プラズマ溶射法によりＦｅ層１２を設けた部材１３の模
式的断面図である。溶射法によるコーティングは公知の
手段であり、各種金属材料（例えば、ＭｏまたはＷ）の
層を必要に応じて母材表面部に設けることができる。
【００２４】図７は、図６に示したＡｌ−Ｍｇ合金母材
６とＦｅ層１２からなる部材１３を、Ｈ2 Ｓ濃度１５０
ppm 、加熱温度４５０℃、加熱時間３時間で浸硫処理し
て得られた摺動部材１４の模式的断面図である。Ｆｅ層
１２の表面部には一様に、ＦｅとＨ2 Ｓとの化合物であ
るＦｅＳおよびＦｅＳ2 からなる硫化物層１５が形成さ
れている。
６とＦｅ層１２からなる部材１３を、Ｈ2 Ｓ濃度１５０
ppm 、加熱温度４５０℃、加熱時間３時間で浸硫処理し
て得られた摺動部材１４の模式的断面図である。Ｆｅ層
１２の表面部には一様に、ＦｅとＨ2 Ｓとの化合物であ
るＦｅＳおよびＦｅＳ2 からなる硫化物層１５が形成さ
れている。
【００２５】図８はＡｌ−Ｍｇ合金母材６の一部にＦｅ
層１２をプラズマ溶射法により設けた部材１６の模式的
断面図である。図９は図８の部材を前記と同じ条件で浸
硫処理して得られた摺動部材１７の模式的断面図であ
る。図９に示されるように、Ｆｅ層１２の最表面部に硫
化物層１５が形成されている。
層１２をプラズマ溶射法により設けた部材１６の模式的
断面図である。図９は図８の部材を前記と同じ条件で浸
硫処理して得られた摺動部材１７の模式的断面図であ
る。図９に示されるように、Ｆｅ層１２の最表面部に硫
化物層１５が形成されている。
【００２６】図１０は多孔質化したＦｅピース２０を、
Ａｌ−Ｍｇ合金母材６の塑性加工部２１によって固着
し、その後、ガス浸硫処理して得られた摺動部材の模式
的断面図である。この場合、多孔質化したＦｅピースの
全面に硫化物層が形成する。
Ａｌ−Ｍｇ合金母材６の塑性加工部２１によって固着
し、その後、ガス浸硫処理して得られた摺動部材の模式
的断面図である。この場合、多孔質化したＦｅピースの
全面に硫化物層が形成する。
【００２７】図１１は本発明により得られた摺動部材１
４（図７参照）の摩擦係数とＰ・Ｖ値との関係を示す特
性図である。対照としてＡｌ−Ｍｇ合金母材６の特性も
示した。摺動試験は相手材として中炭素鋼（Ｓ４０Ｃ）
を用い、Ｒmax ＝０．５μｍ、Ｐ＝０．５〜２．０ｋｇ
ｆおよびＶ＝１ｍ／ｓの条件で各部材の摩擦係数を測定
することにより行った。図１１に示された結果から明ら
かなように、本発明によりガス浸硫処理された摺動部材
の中炭素鋼に対する摩擦係数は、浸硫処理を全く施さな
いＡｌ−Ｍｇ合金母材の中炭素鋼に対する摩擦係数の約
１／２〜１／３程度であり、優れた摺動性能を有するこ
とが理解できる。
４（図７参照）の摩擦係数とＰ・Ｖ値との関係を示す特
性図である。対照としてＡｌ−Ｍｇ合金母材６の特性も
示した。摺動試験は相手材として中炭素鋼（Ｓ４０Ｃ）
を用い、Ｒmax ＝０．５μｍ、Ｐ＝０．５〜２．０ｋｇ
ｆおよびＶ＝１ｍ／ｓの条件で各部材の摩擦係数を測定
することにより行った。図１１に示された結果から明ら
かなように、本発明によりガス浸硫処理された摺動部材
の中炭素鋼に対する摩擦係数は、浸硫処理を全く施さな
いＡｌ−Ｍｇ合金母材の中炭素鋼に対する摩擦係数の約
１／２〜１／３程度であり、優れた摺動性能を有するこ
とが理解できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、Ａｌ系合金母材の
みからなる部材は表面が柔らか過ぎるために摺動部材と
しては使用できないが、これらの母材の表面にＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の元素の硫化物および／または窒化物層を形成する
ことにより耐摺動性が飛躍的に向上し、これらの母材を
摺動部材として使用できるようになる。その結果、これ
らの摺動部材を使用する装置の軽量化が実現できる。
みからなる部材は表面が柔らか過ぎるために摺動部材と
しては使用できないが、これらの母材の表面にＦｅ、Ｍ
ｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なくとも１
種類の元素の硫化物および／または窒化物層を形成する
ことにより耐摺動性が飛躍的に向上し、これらの母材を
摺動部材として使用できるようになる。その結果、これ
らの摺動部材を使用する装置の軽量化が実現できる。
【図１】本発明の摺動部材の第１の製造方法の工程図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した製造方法の工程１〜工程４に従っ
て作製したＡｌ−Ｍｇ合金摺動部材の模式的断面図であ
る。
て作製したＡｌ−Ｍｇ合金摺動部材の模式的断面図であ
る。
【図３】図２で得られたＡｌ−Ｍｇ合金摺動部材を図１
に示した製造方法の工程５に従ってガス浸硫・窒化処理
して得られた最終製品の模式的断面図である。
に示した製造方法の工程５に従ってガス浸硫・窒化処理
して得られた最終製品の模式的断面図である。
【図４】図３に示されたガス浸硫・窒化処理後の最終製
品の摺動部材の断面硬さ分布を示す特性図である。
品の摺動部材の断面硬さ分布を示す特性図である。
【図５】ＦＣ２０を相手材とする本発明の摺動部材また
は非処理母材の比摩耗量を示すグラフである。
は非処理母材の比摩耗量を示すグラフである。
【図６】Ａｌ−Ｍｇ合金母材の最表面部にプラズマ溶射
法によりＦｅ層を設けた部材の模式的断面図である。
法によりＦｅ層を設けた部材の模式的断面図である。
【図７】図６の部材を浸硫処理して得られた摺動部材の
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図８】Ａｌ−Ｍｇ合金母材６の一部にＦｅ層をプラズ
マ溶射法により設けた部材の模式的断面図である。
マ溶射法により設けた部材の模式的断面図である。
【図９】図８の部材を浸硫処理して得られた摺動部材の
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図１０】多孔質Ｆｅ部材をＡｌ−Ｍｇ合金母材の塑性
加工部に固着させて浸硫処理して得られた摺動部材の模
式的断面図である。
加工部に固着させて浸硫処理して得られた摺動部材の模
式的断面図である。
【図１１】図７の摺動部材の摩擦係数とＰ・Ｖ値との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【符号の説明】 １ 溶湯工程 ２ 粒子添加工程 ３ 鋳造工程 ４ 機械加工工程 ５ 浸硫・窒化工程 ６ Ａｌ−Ｍｇ合金母材 ７ Ｆｅ粒子 ８ 摺動部材 １０ 浸硫・窒化済み摺動部材 １１ 浸硫・窒化層 １２ Ｆｅ層 １３ プラズマ溶射部材 １４ 浸硫・窒化済み摺動部材 １５ 硫化物層 １６ プラズマ溶射部材 １７ 浸硫・窒化済み摺動部材 ２０ 多孔質Ｆｅ部材 ２１ 塑性加工部
Claims (11)
- 【請求項１】 Ａｌ系合金からなる母材の表面に、Ｆ
ｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣからなる群から選択される少なく
とも１種類の粒子が１０〜７０％の面積率で存在し、前
記粒子の表層には該粒子の硫化物および／または窒化物
が形成されていることを特徴とするＡｌ系摺動部材。 - 【請求項２】 前記粒子の粒径は０．５〜１．０mmの範
囲内であることを特徴とする請求項１の摺動部材。 - 【請求項３】 Ａｌ系合金母材は、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金およびＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
合金からなる群から選択される請求項１の摺動部材。 - 【請求項４】 Ａｌ系合金からなる群から選択される母
材を溶融し、得られた溶湯にＦｅ、Ｍｏ、ＷおよびＣか
らなる群から選択される少なくとも１種類の粒子を添加
し、鋳造凝固させて前記母材の表面に前記粒子を１０〜
７０％の面積率で偏在させ、その後、アンモニア５〜７
０％および／またはＨ2 Ｓ１０〜５００ppm の雰囲気下
で前記母材を２５０〜６００℃の範囲内の温度で加熱処
理することにより前記粒子の表面に該粒子の硫化物およ
び／または窒化物を形成させることを特徴とするＡｌ系
摺動部材の製造方法。 - 【請求項５】 添加粒子がＦｅ、ＭｏまたはＷである場
合、遠心鋳造し、添加粒子がＣである場合、重力鋳造す
る請求項４の製造方法。 - 【請求項６】 前記粒子の粒径は０．５〜１．０mmの範
囲内であることを特徴とする請求項４の製造方法。 - 【請求項７】 Ａｌ系合金母材は、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金およびＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
合金からなる群から選択される請求項４の製造方法。 - 【請求項８】 所定の形状に造形された、Ａｌ系合金か
らなる群から選択される母材の外表面の少なくとも一部
分に、プラズマ溶射法により、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元素
からなる層を被覆し、その後、アンモニア５〜７０％お
よび／またはＨ2 Ｓ１０〜５００ppm の雰囲気下で前記
母材を２５０〜６００℃の範囲内の温度で加熱処理する
ことにより前記被覆層の表面に該元素の硫化物および／
または窒化物を形成させることを特徴とするＡｌ系摺動
部材の製造方法。 - 【請求項９】 Ａｌ系合金母材は、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金およびＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
合金からなる群から選択される請求項８の製造方法。 - 【請求項１０】 所定の形状に造形された、Ａｌ系合金
からなる群から選択される母材の外表面の少なくとも一
部分に、メタルフローにより、Ｆｅ、ＭｏまたはＷ元素
からなる多孔質部材を固着させ、その後、アンモニア５
〜７０％および／またはＨ2 Ｓ１０〜５００ppm の雰囲
気下で前記母材を２５０〜６００℃の範囲内の温度で加
熱処理することにより前記多孔質部材の表面に該元素の
硫化物および／または窒化物を形成させることを特徴と
するＡｌ系摺動部材の製造方法。 - 【請求項１１】 Ａｌ系合金母材は、Ａｌ−Ｍｇ合金、
Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金およびＡｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ合金からなる群から選択される請求項１０の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35781791A JPH05179421A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ａｌ系摺動部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35781791A JPH05179421A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ａｌ系摺動部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179421A true JPH05179421A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18456079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35781791A Pending JPH05179421A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ａｌ系摺動部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05179421A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6098922A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-01 | 株式会社ワンタツチ畜産資材研究所 | 動物用耳付札およびその取付具 |
| EP0654596A1 (en) * | 1993-11-23 | 1995-05-24 | Dana Corporation | Composite insert for use in a piston |
| JP5086373B2 (ja) * | 2008-01-31 | 2012-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 摺動部材、及び、摺動部材の表面処理方法 |
| PL424000A1 (pl) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | Politechnika Poznańska | Wkładka kompozytowa pod rowek pierścienia tłoka silnika spalinowego oraz zastosowanie wkładki kompozytowej w produkcji tłoków |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35781791A patent/JPH05179421A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6098922A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-01 | 株式会社ワンタツチ畜産資材研究所 | 動物用耳付札およびその取付具 |
| JPH0311734B2 (ja) * | 1983-11-02 | 1991-02-18 | Wantatsuchi Chikusan Shizai Kenkyusho Kk | |
| EP0654596A1 (en) * | 1993-11-23 | 1995-05-24 | Dana Corporation | Composite insert for use in a piston |
| JP5086373B2 (ja) * | 2008-01-31 | 2012-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 摺動部材、及び、摺動部材の表面処理方法 |
| US8505510B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-08-13 | Honda Motor Co., Ltd | Sliding member and surface treatment method for the same |
| PL424000A1 (pl) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | Politechnika Poznańska | Wkładka kompozytowa pod rowek pierścienia tłoka silnika spalinowego oraz zastosowanie wkładki kompozytowej w produkcji tłoków |
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