JPH05279839A - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
- Publication number
- JPH05279839A JPH05279839A JP8096192A JP8096192A JPH05279839A JP H05279839 A JPH05279839 A JP H05279839A JP 8096192 A JP8096192 A JP 8096192A JP 8096192 A JP8096192 A JP 8096192A JP H05279839 A JPH05279839 A JP H05279839A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- sliding member
- intermetallic compound
- surface layer
- specific strength
- 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.)
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量化を要求される耐食性のある摺動部材に
関する。 【構成】 Ｔｉ合金またはＡｌ合金の母材表面に、１５
〜７５ａｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成
してなる摺動部材。
関する。 【構成】 Ｔｉ合金またはＡｌ合金の母材表面に、１５
〜７５ａｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成
してなる摺動部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽量化を要求される航
空、宇宙、船海機器やエンジン、ポンプ及び耐食性を要
求される機器などの摺動部材に関する。
空、宇宙、船海機器やエンジン、ポンプ及び耐食性を要
求される機器などの摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉあるいはＡｌ合金は、高比強度と優
れた耐食性をもっており、軽量化を要求される構造材料
として有効なものであるが、焼き付きやすく摩耗も多い
ため摺動部材として問題がある。また、硬化元素（Ｃ，
Ｎ，Ｂなど）の拡散浸透による表面硬化層を厚くでき
ず、硬質膜をコーティングする場合でも密着性が不十分
であるなどの問題がある。このように、高比強度と良好
な摺動特性を有する材料が望まれる状況にある。
れた耐食性をもっており、軽量化を要求される構造材料
として有効なものであるが、焼き付きやすく摩耗も多い
ため摺動部材として問題がある。また、硬化元素（Ｃ，
Ｎ，Ｂなど）の拡散浸透による表面硬化層を厚くでき
ず、硬質膜をコーティングする場合でも密着性が不十分
であるなどの問題がある。このように、高比強度と良好
な摺動特性を有する材料が望まれる状況にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
及び上記要望に応じ、高比強度と良好な摺動特性を有す
る軽量な摺動部材を提供しようとするものである。
及び上記要望に応じ、高比強度と良好な摺動特性を有す
る軽量な摺動部材を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】一般に金属材料では、耐
摩耗性は硬いほどよく、加工硬化率が大きいほどよく
（須藤一、“潤滑”ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．５，１９８
５）、また、規制格子構造をもつ合金は加工硬化率が大
きいと言われている（M. J. Maroin-Kowshi and Henry
Chessin ; Phil Mag ,９，１９６４）。
摩耗性は硬いほどよく、加工硬化率が大きいほどよく
（須藤一、“潤滑”ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．５，１９８
５）、また、規制格子構造をもつ合金は加工硬化率が大
きいと言われている（M. J. Maroin-Kowshi and Henry
Chessin ; Phil Mag ,９，１９６４）。
【０００５】そこで本発明者は規制格子構造をもつＴｉ
とＡｌの金属間化合物に着目し、鋭意研究した結果、高
比強度と良好な摺動特性を兼備する摺動部材を発明する
に至った。
とＡｌの金属間化合物に着目し、鋭意研究した結果、高
比強度と良好な摺動特性を兼備する摺動部材を発明する
に至った。
【０００６】すなわち、本発明は （１）Ｔｉ合金の母材表面に、１５〜７５ａｔ．％のＡ
ｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させてなることを特
徴とするＴｉ合金摺動部材。
ｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させてなることを特
徴とするＴｉ合金摺動部材。
【０００７】（２）Ａｌ合金の母材表面に、１５〜７５
ａｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させて
なることを特徴とするＡｌ合金摺動部材。である。
ａｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させて
なることを特徴とするＡｌ合金摺動部材。である。
【０００８】
【作用】以下、本発明における表面層の合金組織の限定
理由を説明する。Ａｌは金属間化合物を形成するに不可
欠な元素であり、その必要な組成範囲は１５〜７５ａ
ｔ．％である。１５ａｔ．％未満ではＡｌはＴｉに固溶
し、金属間化合物を形成しない。また、７５ａｔ．％を
越えると残部ＴｉがＡｌに固溶した合金となり金属間化
合物を形成しない。この範囲中好ましいＡｌの範囲は、
３０〜７０ａｔ．％、特に好ましい範囲は３０〜５５ａ
ｔ．％である。
理由を説明する。Ａｌは金属間化合物を形成するに不可
欠な元素であり、その必要な組成範囲は１５〜７５ａ
ｔ．％である。１５ａｔ．％未満ではＡｌはＴｉに固溶
し、金属間化合物を形成しない。また、７５ａｔ．％を
越えると残部ＴｉがＡｌに固溶した合金となり金属間化
合物を形成しない。この範囲中好ましいＡｌの範囲は、
３０〜７０ａｔ．％、特に好ましい範囲は３０〜５５ａ
ｔ．％である。
【０００９】高比強度材ではあるが、焼き付きやすく、
摩耗が多いＴｉあるいはＡｌ合金とはちがって、規制格
子構造を有するＴｉとＡｌの金属間化合物（組成によ
り、Ｔｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3 となる）によ
り、焼き付きにくく摩耗の少ない良好な摺動特性を実現
することができる。金属間化合物は合金に比べれば脆い
が、耐衝撃性を要求される場合にも、ＴｉやＡｌ合金母
材の表面に金属間化合物を形成させる本発明の摺動部材
には問題ない。また、表面層である金属間化合物と母材
とは同じ金属をベースとするものであるので密着性も良
好である。
摩耗が多いＴｉあるいはＡｌ合金とはちがって、規制格
子構造を有するＴｉとＡｌの金属間化合物（組成によ
り、Ｔｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3 となる）によ
り、焼き付きにくく摩耗の少ない良好な摺動特性を実現
することができる。金属間化合物は合金に比べれば脆い
が、耐衝撃性を要求される場合にも、ＴｉやＡｌ合金母
材の表面に金属間化合物を形成させる本発明の摺動部材
には問題ない。また、表面層である金属間化合物と母材
とは同じ金属をベースとするものであるので密着性も良
好である。
【００１０】表面層を形成させる方法としては、スパッ
タリング法やイオンプレーティング法などの気相めっき
法、溶射法、レーザや電子ビームを用いた表面溶融法な
どが適用できるが、表面層形成後の表面仕上げを必要と
せず、寸法精度もよいことから気相めっき法を用いるこ
とが好ましい。
タリング法やイオンプレーティング法などの気相めっき
法、溶射法、レーザや電子ビームを用いた表面溶融法な
どが適用できるが、表面層形成後の表面仕上げを必要と
せず、寸法精度もよいことから気相めっき法を用いるこ
とが好ましい。
【００１１】
（実施例１）図１に高周波二極スパッタ法を用いた表面
層（合金層）の形成法を示す。図１において、１：ガス
（Ａｒガス）吹出管、２：ホルダ、３：真空容器、４：
冷却水、５：シールド、６：シャッタ、７：表面層（合
金層）、８：スパッタ粒子９：Ａｒイオン、１０：ター
ゲット、１１：流量調整バルブ、１２：切換スイッチ、
１３：高周波電源、１４：コントロール装置、１５：基
板電極、１６：ターゲット電極、１７：基板（Ｔｉ合金
又はＡｌ合金）である。
層（合金層）の形成法を示す。図１において、１：ガス
（Ａｒガス）吹出管、２：ホルダ、３：真空容器、４：
冷却水、５：シールド、６：シャッタ、７：表面層（合
金層）、８：スパッタ粒子９：Ａｒイオン、１０：ター
ゲット、１１：流量調整バルブ、１２：切換スイッチ、
１３：高周波電源、１４：コントロール装置、１５：基
板電極、１６：ターゲット電極、１７：基板（Ｔｉ合金
又はＡｌ合金）である。
【００１２】真空容器３内で、Ｔｉ合金あるいはＡｌ合
金基板１７をホルダ２により基板電極１５へ固定し、タ
ーゲット電極１６に真空高周波炉にて溶製後成形したＴ
ｉＡｌ合金ターゲット１０を固定する。真空容器３内を
予備排気後、ガス吹出管１からアルゴンガスを導入し、
切換スイッチ１２により、シャッタ６と基板電極１５と
の間にコントロール装置１４で高周波電源１３で発生し
た高周波電圧を印加するとグロー放電が起こり、基板１
７表面がプラズマ洗浄される。
金基板１７をホルダ２により基板電極１５へ固定し、タ
ーゲット電極１６に真空高周波炉にて溶製後成形したＴ
ｉＡｌ合金ターゲット１０を固定する。真空容器３内を
予備排気後、ガス吹出管１からアルゴンガスを導入し、
切換スイッチ１２により、シャッタ６と基板電極１５と
の間にコントロール装置１４で高周波電源１３で発生し
た高周波電圧を印加するとグロー放電が起こり、基板１
７表面がプラズマ洗浄される。
【００１３】次に、シャッタ６とターゲット電極１６間
に高周波電源１３を印加し、グロー放電を起こし、ター
ゲット１０の表面を洗浄した後にシャッタ６を開くとス
パッタ現象により、ターゲット１０の材料の粒子が基板
１７表面に付着し、ＴｉＡｌ金属間化合物層よりなる表
面層７が形成される。作製した表面層の組成は分析の結
果、ターゲット材とほぼ同じであった。前述のターゲッ
ト（ＴｉＡｌ合金）１０とは異なるが、Ｔｉターゲット
上にＡｌチップを、あるいはＡｌターゲット上にＴｉチ
ップを置いた複合ターゲットを用いても表面層７の作製
は可能である。
に高周波電源１３を印加し、グロー放電を起こし、ター
ゲット１０の表面を洗浄した後にシャッタ６を開くとス
パッタ現象により、ターゲット１０の材料の粒子が基板
１７表面に付着し、ＴｉＡｌ金属間化合物層よりなる表
面層７が形成される。作製した表面層の組成は分析の結
果、ターゲット材とほぼ同じであった。前述のターゲッ
ト（ＴｉＡｌ合金）１０とは異なるが、Ｔｉターゲット
上にＡｌチップを、あるいはＡｌターゲット上にＴｉチ
ップを置いた複合ターゲットを用いても表面層７の作製
は可能である。
【００１４】なお、基板（Ｔｉ合金、Ａｌ合金）上に組
成の異なるＴｉ−Ａｌ金属間化合物を形成させた試験片
と比較のためＴｉ合金製試験片、Ａｌ合金製試験片の油
中摩耗試験を行った。摩耗相手材はいずれもＴｉ合金と
した。その結果を表１に示す。
成の異なるＴｉ−Ａｌ金属間化合物を形成させた試験片
と比較のためＴｉ合金製試験片、Ａｌ合金製試験片の油
中摩耗試験を行った。摩耗相手材はいずれもＴｉ合金と
した。その結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】（実施例２）次に、イオンプレーティング
法を用いた表面層（合金層）作製の実施例を図２によっ
て説明する。図２はイオンプレーティング装置の全体図
を示し、図２中、図１と同一部分には同一符号を付した
ので説明を省略するが、１８：ルツボ、１９：Ａｒガ
ス、２０：電子、２１：イオン、２２：ヒータ、２３：
蒸着金属、２４：プラズマガンである。
法を用いた表面層（合金層）作製の実施例を図２によっ
て説明する。図２はイオンプレーティング装置の全体図
を示し、図２中、図１と同一部分には同一符号を付した
ので説明を省略するが、１８：ルツボ、１９：Ａｒガ
ス、２０：電子、２１：イオン、２２：ヒータ、２３：
蒸着金属、２４：プラズマガンである。
【００１７】真空容器３内にＴｉ合金基板１７を設置す
る。ヒータ２２により基板１７のコーティング時の温度
を上げて表面層７と基板１７との密着性をより強くする
ようにするのがよい。ルツボ１８を２個そなえ、それぞ
れに蒸着金属２３（ＴｉとＡｌ）を入れる。また、基板
１７にはバイアス電圧を印加し、付着条件をコントロー
ルできるようにする。真空容器３内を真空に引き、ガス
吹出管１からＡｒガス１９を導入する。この状態でプラ
ズマガン２４を作動させ電子２０を蒸着金属２３に照射
し、各ルツボ１８の温度をコントロールすると蒸着金属
２３は蒸発し、イオン化したイオン２１が基板１７の表
面に付着し、所定の組成からなる表面層７を形成でき
る。
る。ヒータ２２により基板１７のコーティング時の温度
を上げて表面層７と基板１７との密着性をより強くする
ようにするのがよい。ルツボ１８を２個そなえ、それぞ
れに蒸着金属２３（ＴｉとＡｌ）を入れる。また、基板
１７にはバイアス電圧を印加し、付着条件をコントロー
ルできるようにする。真空容器３内を真空に引き、ガス
吹出管１からＡｒガス１９を導入する。この状態でプラ
ズマガン２４を作動させ電子２０を蒸着金属２３に照射
し、各ルツボ１８の温度をコントロールすると蒸着金属
２３は蒸発し、イオン化したイオン２１が基板１７の表
面に付着し、所定の組成からなる表面層７を形成でき
る。
【００１８】以上の気相めっき法により、Ｔｉ合金基板
１７上にＴｉＡｌ金属間化合物を形成させた試験片と比
較のためにＴｉ合金製試験片の油中摩擦試験を行った。
摩擦相手材はいずれもＴｉ合金とした。その結果、表２
に示す通り本発明品はＴｉ合金に比べて、焼付面圧は約
４倍向上し、耐摩耗性も約３倍優れる結果であった。
１７上にＴｉＡｌ金属間化合物を形成させた試験片と比
較のためにＴｉ合金製試験片の油中摩擦試験を行った。
摩擦相手材はいずれもＴｉ合金とした。その結果、表２
に示す通り本発明品はＴｉ合金に比べて、焼付面圧は約
４倍向上し、耐摩耗性も約３倍優れる結果であった。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】本発明摺動部材は軽量高比強度と良好な
摺動特性を兼備するものであり、軽量化を要求される航
空、宇宙、船海機器やエンジン、ポンプなどの摺動部に
適用できる。従来、焼付きや耐摩耗性の問題のためにＴ
ｉ合金の適用ができなかった部分にも本発明摺動部材に
よりその適用が可能となる。
摺動特性を兼備するものであり、軽量化を要求される航
空、宇宙、船海機器やエンジン、ポンプなどの摺動部に
適用できる。従来、焼付きや耐摩耗性の問題のためにＴ
ｉ合金の適用ができなかった部分にも本発明摺動部材に
よりその適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるスパッタ法による表面
層の形成を示す説明図。
層の形成を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施例であるイオンプレーティン
グ法による表面層の形成を示す説明図。
グ法による表面層の形成を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔｉ合金の母材表面に、１５〜７５ａ
ｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させてな
ることを特徴とするＴｉ合金摺動部材。 - 【請求項２】 Ａｌ合金の母材表面に、１５〜７５ａ
ｔ．％のＡｌと残部Ｔｉよりなる表面層を形成させてな
ることを特徴とするＡｌ合金摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096192A JPH05279839A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096192A JPH05279839A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279839A true JPH05279839A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13733113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8096192A Withdrawn JPH05279839A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06330287A (ja) * | 1993-05-18 | 1994-11-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 気相法による金属間化合物被覆複合体の製造方法 |
| EP1496277A2 (en) | 2003-07-11 | 2005-01-12 | Minebea Co., Ltd. | Spherical bearing |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP8096192A patent/JPH05279839A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06330287A (ja) * | 1993-05-18 | 1994-11-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 気相法による金属間化合物被覆複合体の製造方法 |
| EP1496277A2 (en) | 2003-07-11 | 2005-01-12 | Minebea Co., Ltd. | Spherical bearing |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |