JPH06240305A - 自己潤滑型複合材料の製造方法 - Google Patents
自己潤滑型複合材料の製造方法Info
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- JPH06240305A JPH06240305A JP5010493A JP5010493A JPH06240305A JP H06240305 A JPH06240305 A JP H06240305A JP 5010493 A JP5010493 A JP 5010493A JP 5010493 A JP5010493 A JP 5010493A JP H06240305 A JPH06240305 A JP H06240305A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体潤滑材と短繊維又は繊維からなる成形体
をアルミニウム合金やマグネシウム合金と複合化させ
て、摺動特性の向上や強度の維持を図る自己潤滑型複合
材料の製造方法を提供する。 【構成】 セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及
び炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロ
ン、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからなる
群より選ばれた固体潤滑材の粉体とを水又はアルコール
を用いて混合した後、脱水又は脱アルコールして成形体
を作製し、この成形体をアルミニウム合金及びマグネシ
ウム合金のいずれかと複合化させる。
をアルミニウム合金やマグネシウム合金と複合化させ
て、摺動特性の向上や強度の維持を図る自己潤滑型複合
材料の製造方法を提供する。 【構成】 セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及
び炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロ
ン、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからなる
群より選ばれた固体潤滑材の粉体とを水又はアルコール
を用いて混合した後、脱水又は脱アルコールして成形体
を作製し、この成形体をアルミニウム合金及びマグネシ
ウム合金のいずれかと複合化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体潤滑材とセラミッ
ク系ウィスカー、アルミナ短繊維又は炭素繊維とからな
る成形体をアルミニウム合金やマグネシウム合金と複合
化させて、摺動特性の向上や強度の維持を図る自己潤滑
型複合材料の製造方法に関するものである。
ク系ウィスカー、アルミナ短繊維又は炭素繊維とからな
る成形体をアルミニウム合金やマグネシウム合金と複合
化させて、摺動特性の向上や強度の維持を図る自己潤滑
型複合材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金やマグネシウム合金
は、軽量で加工性が良いなどの優れた性質を有している
が、鉄鋼材料に比べて耐摩耗性に問題があり、鉄鋼材料
のように表面処理技術に適切なものが少なく、摺動部で
の使用が困難であった。このため、アルミニウム合金や
マグネシウム合金と黒鉛粉等の固体潤滑材とを複合化す
る試みがなされたが、多くは粉末法や溶湯中に直接入れ
て攪拌する方法であった。また、従来は、アルミニウム
溶湯に直接黒鉛粉を添加し攪拌することにより、アルミ
ニウム合金と黒鉛粉との複合材を得ていた。
は、軽量で加工性が良いなどの優れた性質を有している
が、鉄鋼材料に比べて耐摩耗性に問題があり、鉄鋼材料
のように表面処理技術に適切なものが少なく、摺動部で
の使用が困難であった。このため、アルミニウム合金や
マグネシウム合金と黒鉛粉等の固体潤滑材とを複合化す
る試みがなされたが、多くは粉末法や溶湯中に直接入れ
て攪拌する方法であった。また、従来は、アルミニウム
溶湯に直接黒鉛粉を添加し攪拌することにより、アルミ
ニウム合金と黒鉛粉との複合材を得ていた。
【０００３】特開昭６４−２１００４号公報には、線径
１００μφ以下、長さ１．０mm以下の金属短繊維に、固
体潤滑剤を３〜２５wt％混入した混合材料を、ＣＩＰ法
用ラバー型内に所定重量均一密度にして充填し、該混合
材料を収容したラバー型をＣＩＰ法用容器に入れて０．
５〜５ton／cm2の加圧力で加圧してプリフォーム体を成
形し、該成形されたプリフォーム体を２〜２０ton／cm2
の加圧力で冷間プレスした後、焼結処理を施すようにし
た自己潤滑性複合材の製造方法が記載されている。
１００μφ以下、長さ１．０mm以下の金属短繊維に、固
体潤滑剤を３〜２５wt％混入した混合材料を、ＣＩＰ法
用ラバー型内に所定重量均一密度にして充填し、該混合
材料を収容したラバー型をＣＩＰ法用容器に入れて０．
５〜５ton／cm2の加圧力で加圧してプリフォーム体を成
形し、該成形されたプリフォーム体を２〜２０ton／cm2
の加圧力で冷間プレスした後、焼結処理を施すようにし
た自己潤滑性複合材の製造方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、製品
の摺動特性を特に改善しなければならない部分だけを複
合化することは困難であり、また粉末材を入れることに
より強度が低下するという欠点があった。つまり、必要
な箇所の部分複合化が困難であり、複合化による強度の
低下があるために使用できる部材が限定されるという問
題があった。また、複合材料の製造方法として最も広く
用いられる溶湯鍛造法では、複合化しようとする材料は
予め成形体の形にしておく必要がある。しかし、黒鉛粉
等の固体潤滑材をそのまま成形しても脆いものしかでき
ず、溶湯鍛造の可能な成形体を製作することが困難であ
った。
の摺動特性を特に改善しなければならない部分だけを複
合化することは困難であり、また粉末材を入れることに
より強度が低下するという欠点があった。つまり、必要
な箇所の部分複合化が困難であり、複合化による強度の
低下があるために使用できる部材が限定されるという問
題があった。また、複合材料の製造方法として最も広く
用いられる溶湯鍛造法では、複合化しようとする材料は
予め成形体の形にしておく必要がある。しかし、黒鉛粉
等の固体潤滑材をそのまま成形しても脆いものしかでき
ず、溶湯鍛造の可能な成形体を製作することが困難であ
った。
【０００５】黒鉛粉や窒化ボロンなどは、それ自体は高
強度を有するものではないので、アルミニウム合金やマ
グネシウム合金に分散させたときには、その強度を下げ
てしまい、摩耗特性を改善するために十分な量を複合化
すると、構造部材として使用することができなくなって
いた。特開昭６４−２１００４号公報では、金属短繊維
に固体潤滑剤を混入した混合材料の均一高密度成形体を
得るための方法が記載されており、加圧による成形を行
なっているが、混合・脱水（脱アルコール）による成形
とは異なっており、また、この成形体をアルミニウム合
金やマグネシウム合金と複合化させて、摺動特性の向上
や強度の維持を図るということは何も記載されておら
ず、上述した問題点を解決することはできない。本発明
は上記の諸点に鑑みなされたもので、固体潤滑材に強化
用のセラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維又は炭素
繊維を加えることにより、固体潤滑材とアルミニウム合
金やマグネシウム合金の複合化を行ない、摺動特性を改
善し、強度低下を防止する自己潤滑型複合材料の製造方
法を提供することを目的としている。
強度を有するものではないので、アルミニウム合金やマ
グネシウム合金に分散させたときには、その強度を下げ
てしまい、摩耗特性を改善するために十分な量を複合化
すると、構造部材として使用することができなくなって
いた。特開昭６４−２１００４号公報では、金属短繊維
に固体潤滑剤を混入した混合材料の均一高密度成形体を
得るための方法が記載されており、加圧による成形を行
なっているが、混合・脱水（脱アルコール）による成形
とは異なっており、また、この成形体をアルミニウム合
金やマグネシウム合金と複合化させて、摺動特性の向上
や強度の維持を図るということは何も記載されておら
ず、上述した問題点を解決することはできない。本発明
は上記の諸点に鑑みなされたもので、固体潤滑材に強化
用のセラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維又は炭素
繊維を加えることにより、固体潤滑材とアルミニウム合
金やマグネシウム合金の複合化を行ない、摺動特性を改
善し、強度低下を防止する自己潤滑型複合材料の製造方
法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の自己潤滑型複合材料の製造方法は、セラ
ミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及び炭素繊維のう
ち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロン、二硫化モリブ
デン及び二硫化タングステンからなる群より選ばれた固
体潤滑材の粉体とを水を用いて混合した後、脱水して成
形体を作製し、この成形体をアルミニウム合金及びマグ
ネシウム合金のいずれかと複合化させることを特徴とし
ている。また、本発明の自己潤滑型複合材料の他の製造
方法は、セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及び
炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロン、
二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからなる群よ
り選ばれた固体潤滑材の粉体とをアルコールを用いて混
合した後、脱アルコールして成形体を作製し、この成形
体をアルミニウム合金及びマグネシウム合金のいずれか
と複合化させることを特徴としている。アルコールとし
ては、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチル
アルコール等が用いられる。特に、エチルアルコールを
用いるのが好ましい。また、セラミック系ウィスカーと
しては、炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカー、チタン酸カリ
ウム（Ｋ2Ｔｉ6Ｏ3）ウィスカー、ホウ酸アルミニウム
（９Ａｌ2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3）ウィスカー等が用いられる。
上記の自己潤滑型複合材料の製造方法において、成形体
を溶湯鍛造法及びガスを用いた加圧鋳造法のいずれかの
方法により複合化させることが望ましい。なお、この成
形体には、短繊維等と黒鉛等の固体潤滑材が体積率にし
て最大４０％まで含まれ、好ましくは１０〜３０％含ま
れる。
めに、本発明の自己潤滑型複合材料の製造方法は、セラ
ミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及び炭素繊維のう
ち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロン、二硫化モリブ
デン及び二硫化タングステンからなる群より選ばれた固
体潤滑材の粉体とを水を用いて混合した後、脱水して成
形体を作製し、この成形体をアルミニウム合金及びマグ
ネシウム合金のいずれかと複合化させることを特徴とし
ている。また、本発明の自己潤滑型複合材料の他の製造
方法は、セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊維及び
炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボロン、
二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからなる群よ
り選ばれた固体潤滑材の粉体とをアルコールを用いて混
合した後、脱アルコールして成形体を作製し、この成形
体をアルミニウム合金及びマグネシウム合金のいずれか
と複合化させることを特徴としている。アルコールとし
ては、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチル
アルコール等が用いられる。特に、エチルアルコールを
用いるのが好ましい。また、セラミック系ウィスカーと
しては、炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカー、チタン酸カリ
ウム（Ｋ2Ｔｉ6Ｏ3）ウィスカー、ホウ酸アルミニウム
（９Ａｌ2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3）ウィスカー等が用いられる。
上記の自己潤滑型複合材料の製造方法において、成形体
を溶湯鍛造法及びガスを用いた加圧鋳造法のいずれかの
方法により複合化させることが望ましい。なお、この成
形体には、短繊維等と黒鉛等の固体潤滑材が体積率にし
て最大４０％まで含まれ、好ましくは１０〜３０％含ま
れる。
【０００７】本発明の方法により複合化された固体潤滑
材は、無潤滑状態では摺動面に適切な潤滑膜を形成し摩
擦係数を小さくし摩耗粉の発生を抑える。また、油潤滑
状態では自らの潤滑膜の形成に加えて、適切な油溜りと
なることにより、さらに摺動特性を改善することでき
る。また、セラミック系ウィスカー等の繊維材料はそれ
自体が高強度を有するので、黒鉛粉の複合化による強度
低下を補い、通常のアルミニウム合金と同等の強度を維
持することができる。さらに、黒鉛等に繊維材料を混合
すると、適切な強度を持った成形体を製作することがで
き、溶湯鍛造などの複合化工程でも形状を維持し適切な
複合化が可能となる。
材は、無潤滑状態では摺動面に適切な潤滑膜を形成し摩
擦係数を小さくし摩耗粉の発生を抑える。また、油潤滑
状態では自らの潤滑膜の形成に加えて、適切な油溜りと
なることにより、さらに摺動特性を改善することでき
る。また、セラミック系ウィスカー等の繊維材料はそれ
自体が高強度を有するので、黒鉛粉の複合化による強度
低下を補い、通常のアルミニウム合金と同等の強度を維
持することができる。さらに、黒鉛等に繊維材料を混合
すると、適切な強度を持った成形体を製作することがで
き、溶湯鍛造などの複合化工程でも形状を維持し適切な
複合化が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１ 炭化珪素ウィスカーと、黒鉛粉とを水を用いて混合した
後、脱水して成形体を作製し、この成形体をアルミニウ
ム合金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ合金）と複合化させた。図１
は、黒鉛粉と炭化珪素ウィスカーの成形体とアルミニウ
ム合金とを、溶湯鍛造法により複合化した材料の金属組
織の一例を示している。なお、図１の顕微鏡写真の倍率
は１００倍である。その体積率はつぎの如くであった。 黒鉛粉 １０vol％ 炭化珪素ウィスカー １０vol％ アルミニウム合金 ８０vol％
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１ 炭化珪素ウィスカーと、黒鉛粉とを水を用いて混合した
後、脱水して成形体を作製し、この成形体をアルミニウ
ム合金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ合金）と複合化させた。図１
は、黒鉛粉と炭化珪素ウィスカーの成形体とアルミニウ
ム合金とを、溶湯鍛造法により複合化した材料の金属組
織の一例を示している。なお、図１の顕微鏡写真の倍率
は１００倍である。その体積率はつぎの如くであった。 黒鉛粉 １０vol％ 炭化珪素ウィスカー １０vol％ アルミニウム合金 ８０vol％
【０００９】実施例１における複合材料を用いて摩擦試
験を行なった。その結果を図２に示す。図２に示す摩耗
試験結果では、炭化珪素ウィスカーのみを複合化した試
料では、アルミニウム合金のみの試料に比較して、摩耗
量は少なくなっているが、実施例１における黒鉛粉と炭
化珪素ウィスカーをアルミニウム合金に複合化した試料
ではほとんど摩耗が見られず、固体潤滑材である黒鉛の
複合化による潤滑特性の顕著な改善が認められた。な
お、試験条件はつぎの如くであった。 負荷 ０．８MPa（メガパスカル）（８．３kgf
／cm2） 摺動距離 ３０m／min 潤滑なし 相手材 Ｓ３５Ｃ
験を行なった。その結果を図２に示す。図２に示す摩耗
試験結果では、炭化珪素ウィスカーのみを複合化した試
料では、アルミニウム合金のみの試料に比較して、摩耗
量は少なくなっているが、実施例１における黒鉛粉と炭
化珪素ウィスカーをアルミニウム合金に複合化した試料
ではほとんど摩耗が見られず、固体潤滑材である黒鉛の
複合化による潤滑特性の顕著な改善が認められた。な
お、試験条件はつぎの如くであった。 負荷 ０．８MPa（メガパスカル）（８．３kgf
／cm2） 摺動距離 ３０m／min 潤滑なし 相手材 Ｓ３５Ｃ
【００１０】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 黒鉛等の固体潤滑材をアルミニウム合金又はマ
グネシウム合金と複合化することにより、これらの材料
の摺動特性を大きく改善することができる。 （２） 粉末の固体潤滑材に短繊維又は繊維を加えるこ
とにより、適切な強度を持った成形体を製作することが
でき、溶湯鍛造用の予備成形体を容易に製作することが
でき、溶湯鍛造などの複合化工程でも形状を維持し適切
な複合化が可能となる。 （３） 高強度を有する短繊維又は繊維を加えることに
より、粉末の複合化による強度低下を補い、通常のアル
ミニウム合金やマグネシウム合金と同等の強度を維持す
ることができる。 （４） 溶湯鍛造法を用いる場合は、優れた摺動特性を
有する複合材料を低コストで製造することができる。 （５） 摺動特性が優れており、高強度を有しているの
で、歯車、油圧ポンプのシリンダーなどに用いるのに適
している。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 黒鉛等の固体潤滑材をアルミニウム合金又はマ
グネシウム合金と複合化することにより、これらの材料
の摺動特性を大きく改善することができる。 （２） 粉末の固体潤滑材に短繊維又は繊維を加えるこ
とにより、適切な強度を持った成形体を製作することが
でき、溶湯鍛造用の予備成形体を容易に製作することが
でき、溶湯鍛造などの複合化工程でも形状を維持し適切
な複合化が可能となる。 （３） 高強度を有する短繊維又は繊維を加えることに
より、粉末の複合化による強度低下を補い、通常のアル
ミニウム合金やマグネシウム合金と同等の強度を維持す
ることができる。 （４） 溶湯鍛造法を用いる場合は、優れた摺動特性を
有する複合材料を低コストで製造することができる。 （５） 摺動特性が優れており、高強度を有しているの
で、歯車、油圧ポンプのシリンダーなどに用いるのに適
している。
【図１】本発明の方法により製造した自己潤滑型複合材
料の金属組織の一例を示す顕微鏡写真である（倍率：１
００倍）。
料の金属組織の一例を示す顕微鏡写真である（倍率：１
００倍）。
【図２】本発明の方法により製造した複合材料、ＳｉＣ
複合材及びＡｌ合金の摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
複合材及びＡｌ合金の摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊
維及び炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボ
ロン、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからな
る群より選ばれた固体潤滑材の粉体とを水を用いて混合
した後、脱水して成形体を作製し、この成形体をアルミ
ニウム合金及びマグネシウム合金のいずれかと複合化さ
せることを特徴とする自己潤滑型複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 セラミック系ウィスカー、アルミナ短繊
維及び炭素繊維のうち少なくとも１種と、黒鉛、窒化ボ
ロン、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンからな
る群より選ばれた固体潤滑材の粉体とをアルコールを用
いて混合した後、脱アルコールして成形体を作製し、こ
の成形体をアルミニウム合金及びマグネシウム合金のい
ずれかと複合化させることを特徴とする自己潤滑型複合
材料の製造方法。 - 【請求項３】 成形体を溶湯鍛造法及びガスを用いた加
圧鋳造法のいずれかの方法により複合化させることを特
徴とする請求項１又は２記載の自己潤滑型複合材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010493A JPH06240305A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 自己潤滑型複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010493A JPH06240305A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 自己潤滑型複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06240305A true JPH06240305A (ja) | 1994-08-30 |
Family
ID=12849778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5010493A Pending JPH06240305A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 自己潤滑型複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06240305A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893845A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属型複合材料及びその製造方法 |
| JPS6092438A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-24 | Nippon Denso Co Ltd | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
| JPH02163530A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Akebono Brake Res & Dev Center Ltd | 繊維強化軽合金複合材およびこれを用いたクラッチ |
| JPH02194136A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Toyota Motor Corp | 短繊維及び潤滑粒子強化金属複合材料の製造方法 |
| JPH02259031A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 強化金属複合材料の製造方法 |
-
1993
- 1993-02-16 JP JP5010493A patent/JPH06240305A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893845A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属型複合材料及びその製造方法 |
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| JPH02194136A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Toyota Motor Corp | 短繊維及び潤滑粒子強化金属複合材料の製造方法 |
| JPH02259031A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 強化金属複合材料の製造方法 |
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