JPH068475B2 - Sliding member - Google Patents

Sliding member

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JPH068475B2
JPH068475B2 JP10647686A JP10647686A JPH068475B2 JP H068475 B2 JPH068475 B2 JP H068475B2 JP 10647686 A JP10647686 A JP 10647686A JP 10647686 A JP10647686 A JP 10647686A JP H068475 B2 JPH068475 B2 JP H068475B2
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Japan
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alloy
alumina
silicon nitride
sliding
fiber
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博文 道岡
良雄 不破
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/04Phosphor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、互いに当接して相対的に摺動する第一の部材
と第二の部材とよりなる摺動用部材に係り、更に詳細に
は第一の部材がアルミナ−シリカ系繊維にて複合強化さ
れたアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金よりな
る複合材料にて構成され、第二の部材が窒化ケイ素粒子
分散Ni−P合金にてめっきされた金属にて構成された
摺動用部材に係る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member composed of a first member and a second member that abut against each other and slide relative to each other, and more specifically, to the sliding member. Member is composed of a composite material composed of an aluminum alloy or magnesium alloy composite-reinforced with alumina-silica fibers, and the second member is composed of a metal plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy. Of the sliding member.

従来の技術 繊維強化金属複合材料の耐摩耗性や耐焼付き性を改善す
べく、本願出願人は本願出願人と同一の出願人の出願に
かかる特願昭61−61798号明細書に於て、無機質
繊維を強化繊維としアルミニウム合金若しくはマグネシ
ウム合金をマトリックスとする繊維強化金属複合材料の
特定の表面が電解エッチングされることにより形成さ
れ、前記強化繊維の一部が前記特定の表面に露出してお
り、前記特定の表面に露出する前記強化繊維の間の前記
マトリックスの表面に凹部を有し、前記凹部の平均深さ
が1.5μ以上であり、前記凹部の開口径に対する深さ
の比の平均値が0.01以上である繊維強化金属複合材
料を提案した。
2. Description of the Related Art In order to improve the wear resistance and seizure resistance of a fiber-reinforced metal composite material, the applicant of the present application has disclosed in Japanese Patent Application No. 61-61798 filed by the same applicant as the applicant of the present application. A specific surface of a fiber-reinforced metal composite material having an inorganic fiber as a reinforcing fiber and an aluminum alloy or a magnesium alloy as a matrix is formed by electrolytic etching, and a part of the reinforcing fiber is exposed at the specific surface. , Having concave portions on the surface of the matrix between the reinforcing fibers exposed on the specific surface, the average depth of the concave portions is 1.5 μm or more, and the average ratio of the depth to the opening diameter of the concave portions. A fiber-reinforced metal composite material having a value of 0.01 or more was proposed.

発明が解決しようとする問題点 上述の複合材料は耐摩耗性や耐焼付き性に優れている
が、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりな
る摺動用部材の一方の部材に上述の複合材料が適用され
る場合には、他方の部材の材質によって一方の部材若し
くは他方の部材の摩耗量が増大する虞れがある。
Problems to be Solved by the Invention Although the above-mentioned composite material is excellent in wear resistance and seizure resistance, the above-mentioned one member of the sliding member consisting of two members that abut against each other and slide relative to each other. When the above composite material is applied, the amount of wear of one member or the other member may increase depending on the material of the other member.

本願発明者等は、互いに当接して相対的に摺動する第一
の部材と第二の部材とよりなる摺動用部材であって、第
一の部材がアルミナ−シリカ系繊維を強化繊維とする上
述の如き複合材料にて構成され、第二の部材が金属にて
構成される場合に於て、それら二つの部材の摩耗量を低
減し焼付きを防止するためには第一の部材を構成する複
合材料及び第二の部材を構成する金属が如何なる特徴を
有するものであることが適切であるかについて種々の実
験的研究を行った結果、複合材料の凹部の面積率が或る
特定の範囲内に設定されると共に第二の部材を構成する
金属が或る特定のめっきを施されていることが好ましい
ことを見出した。
The inventors of the present application are a sliding member including a first member and a second member that are in contact with each other and relatively slide, and the first member uses alumina-silica fiber as a reinforcing fiber. When the second member is made of a composite material as described above and the second member is made of metal, the first member is made to reduce the amount of wear of these two members and prevent seizure. As a result of various experimental studies on what characteristics are appropriate for the composite material and the metal forming the second member, the area ratio of the recesses of the composite material falls within a certain range. It has been found that it is preferable that the metal that is set inside and that constitutes the second member is plated with a certain specific material.

本発明は、本願発明者等が行った種々の実験的研究の結
果得られた知見に基づき、互いに当接して相対的に摺動
する第一の部材と第二の部材とよりなる摺動用部材であ
って、第一の部材がアルミナ−シリカ系繊維を強化繊維
としアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金をマト
リックス金属とし摺動面にアルミナ−シリカ系繊維が露
出し且摺動面のマトリックスの表面に凹部を有する繊維
強化金属複合材料にて構成され、第二の部材がめっきさ
れた金属にて構成され、それら両部材の耐摩耗性及び耐
焼付き性等に優れた摺動用部材を提供することを目的と
している。
The present invention is based on the knowledge obtained as a result of various experimental studies conducted by the inventors of the present application, and is a sliding member including a first member and a second member that abut against each other and relatively slide. The first member uses alumina-silica based fibers as reinforcing fibers and aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix metal, and the alumina-silica based fibers are exposed on the sliding surface and concave portions are formed on the sliding surface of the matrix. For the purpose of providing a sliding member composed of a fiber-reinforced metal composite material having a second member composed of a plated metal, and having excellent wear resistance and seizure resistance of both members. There is.

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、互いに当接して相
対的に摺動する第一の部材の第二の部材とよりなる摺動
用部材にして、前記第一の部材の少なくとも前記第二の
部材に対する摺動面部は40wt%以上Al、残部
実質的にSiOなる組成を有する体積率3〜30%の
アルミナ−シリカ系繊維を強化繊維としアルミニウム合
金若しくはマグネシウム合金をマトリックスとする繊維
強化金属複合材料にて構成され、摺動面が電解エッチン
グされることにより前記アルミナ−シリカ系繊維の一部
が前記摺動面に露出しており且前記摺動面に露出する前
記アルミナ−シリカ系繊維の間の前記マトリックスの表
面に凹部が形成されており、前記凹部の平均深さが1.
5μ以上であり、前記凹部の開口径に対する深さの比の
平均値が0.01以上であり、前記凹部の面積率が5〜
40%であり、前記第二の部材の少なくとも前記第一の
部材に対する摺動面部は窒化ケイ素粒子分散Ni−P合
金にてめっきされた金属にて構成され、前記Ni−P合
金のP含有量は5〜15wt%であり、前記Ni−P合金
に含まれる窒化ケイ素粒子の体積率は5〜30%である
ことを特徴とする摺動用部材によって達成される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the above-mentioned object is a sliding member including a second member of a first member that abuts each other and relatively slides. At least the sliding surface portion of one member with respect to the second member is 40 wt% or more Al 2 O 3 , and the balance is substantially SiO 2 with a volume ratio of 3 to 30% alumina-silica fiber as a reinforcing fiber and aluminum. Made of a fiber-reinforced metal composite material having an alloy or magnesium alloy as a matrix, and the sliding surface is electrolytically etched so that a part of the alumina-silica fiber is exposed on the sliding surface and Recesses are formed on the surface of the matrix between the alumina-silica based fibers exposed on the moving surface, and the average depth of the recesses is 1.
5 μ or more, the average value of the ratio of the depth to the opening diameter of the recess is 0.01 or more, and the area ratio of the recess is 5 to 5 μm.
40%, and at least the sliding surface portion of the second member with respect to the first member is made of a metal plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy, and the P content of the Ni-P alloy is 40%. Is 5 to 15% by weight, and the volume ratio of the silicon nitride particles contained in the Ni-P alloy is 5 to 30%.

発明の作用及び効果 本発明によれば、体積率3〜30%のアルミナ−シリカ
系繊維を強化繊維としアルミニウム合金若しくはマグネ
シウム合金をマトリックスとする繊維強化金属複合材料
であって、その摺動面が電解エッチングされることによ
りアルミナ−シリカ系繊維の一部が摺動面に露出してお
り且摺動面に露出するアルミナ−シリカ系繊維の間のマ
トリックスの表面に凹部が形成されており、凹部の平均
深さが1.5μ以上であり、凹部の開口径に対する深さ
の比の平均値が0.01以上であり、更には凹部の面積
率が5〜40%である複合材料にて第一の部材が構成さ
れ、これにより摺動面に露出するアルミナ−シリカ系繊
維によりマトリックスが直接第二の部材に接触する度合
が低減されるだけでなく、上述の好ましい深さ、形態、
及び面積率の凹部が油溜りとして良好に作用することに
より複合材料の良好な保油性が確保されると共に、強化
繊維がマトリックスによって強固に保持される状態が確
保され、また第二の部材がNi−P合金のP含有量が5
〜15wt%に設定されNi−P合金に含まれる窒化ケイ
素粒子の体積率が5〜30%の設定されることにより前
記複合材料に対する摺動特性に優れた窒化ケイ素粒子分
散Ni−P合金にてめっきされた金属にて構成されるの
で、後に説明する本願発明者等が行った実験的研究の結
果より明らかである如く、耐摩耗性及び耐焼付き性等に
優れた二つの部材の組合せよりなる摺動用部材を得るこ
とができる。
EFFECTS AND EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a fiber-reinforced metal composite material comprising alumina-silica fibers having a volume ratio of 3 to 30% as reinforcing fibers and an aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix, and the sliding surface thereof. A part of the alumina-silica fiber is exposed to the sliding surface by the electrolytic etching, and a concave portion is formed on the surface of the matrix between the alumina-silica fiber exposed on the sliding surface. Is 1.5 μm or more, the average value of the ratio of the depth to the opening diameter of the recess is 0.01 or more, and the area ratio of the recess is 5 to 40%. One member is constituted, whereby not only the degree of direct contact of the matrix with the second member by the alumina-silica based fibers exposed on the sliding surface is reduced, but also the above-mentioned preferable depth and shape.
And the concave portion of the area ratio works well as an oil reservoir to ensure good oil retaining property of the composite material, and a state in which the reinforcing fibers are firmly held by the matrix, and the second member is made of Ni. -P content of P alloy is 5
A silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy having excellent sliding characteristics with respect to the composite material by setting the volume ratio of the silicon nitride particles contained in the Ni-P alloy to 5 to 30% by setting to 15 wt%. Since it is composed of plated metal, it is composed of a combination of two members that are excellent in wear resistance and seizure resistance, as is clear from the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application, which will be described later. A sliding member can be obtained.

またマトリックスの表面に油溜りとして作用する凹部が
形成されない場合に於て複合材料の耐摩耗性等を十分に
向上させるためには、アルミナ−シリカ系繊維の露出高
さを例えば10〜30μの如く比較的大きく設定しなけ
ればならず、そのため複合材料の相手材に対する攻撃性
が増大すると共にアルミナ−シリカ系繊維の脱落に起因
する異常摩耗の発生の虞れが増大し、その結果相手材及
び複合材料両方の摩耗量が増大してしまうのに対し、本
発明によれば、マトリックスの表面に油溜りとして良好
に作用する凹部が形成されるので、アルミナ−シリカ系
繊維の露出高さを例えば1μ以下に低減することがで
き、これにより相手材に対する攻撃性及び異常摩耗の発
生の虞れを低減することができ、このことによっても二
つの部材の摩耗量を低減することができる。
Further, in order to sufficiently improve the abrasion resistance of the composite material when the concave portion acting as an oil reservoir is not formed on the surface of the matrix, the exposed height of the alumina-silica fiber is set to, for example, 10 to 30 μm. Since it must be set relatively large, the aggression of the composite material with respect to the mating material increases, and the risk of abnormal wear due to the fall-off of the alumina-silica fibers increases, resulting in the mating material and the composite material. While the amount of wear of both materials is increased, according to the present invention, since the concave portion that works well as an oil reservoir is formed on the surface of the matrix, the exposed height of the alumina-silica-based fiber is set to, for example, 1 μm. It can be reduced to the following, which can reduce the aggression against the mating material and the risk of abnormal wear, which also reduces the wear amount of the two members. Can be reduced.

本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、凹部
の面積率、即ち複合材料の摺動面の任意の領域の全面積
に対する凹部の開口面積の合計の比が5%未満の場合に
は複合材料の表面に十分な量の潤滑油を保持させること
ができず、凹部の面積率が40%を越えると凹部に保有
される潤滑油の量が却って少なくなり、また複合材料の
表面に露出するアルミナ−シリカ系繊維を保持するマト
リックスの強度が低下し、そのためアルミナ−シリカ系
繊維が脱落し易くなって複合材料の摩耗量が増大する。
従って本発明の摺動用部材に於ては、凹部の面積率は5
〜40%に設定される。
According to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application, when the area ratio of the recesses, that is, the ratio of the total opening area of the recesses to the total area of any region of the sliding surface of the composite material is less than 5%. Cannot retain a sufficient amount of lubricating oil on the surface of the composite material, and when the area ratio of the recesses exceeds 40%, the amount of lubricating oil retained in the recesses becomes rather small, and the surface of the composite material The strength of the matrix that holds the alumina-silica-based fibers exposed to the surface decreases, so that the alumina-silica-based fibers are likely to fall off and the amount of abrasion of the composite material increases.
Therefore, in the sliding member of the present invention, the area ratio of the recess is 5
It is set to -40%.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金のP含有量が7wt%未
満、特に5wt%未満の場合には、第二の部材の耐摩耗性
や耐焼付き性を十分に向上させることができず、逆にP
含有量が13wt%、特に15wt%を越えると第二の部材
の相手攻撃性が大きくなって複合材料の摩耗量が増大
し、また耐焼付き性が低下する。従って本発明の摺動用
部材に於ては、窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金のP含
有量は5〜15wt%、好ましくは7〜13wt%に設定さ
れる。
According to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application,
When the P content of the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is less than 7 wt%, particularly less than 5 wt%, the wear resistance and seizure resistance of the second member cannot be sufficiently improved, and conversely. P
If the content exceeds 13 wt%, especially 15 wt%, the opponent attack of the second member increases, the amount of wear of the composite material increases, and the seizure resistance decreases. Therefore, in the sliding member of the present invention, the P content of the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is set to 5 to 15 wt%, preferably 7 to 13 wt%.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金に含まれる窒化ケイ素
粒子の体積率が10%未満、特に5%未満の場合には第
二の部材の摩耗量を十分に低減することができず、逆に
窒化ケイ素粒子の体積率が28%、特に30%を越える
と第一の部材の摩耗量が大きくなる。従って本発明の摺
動用部材に於ては、窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金に
含まれる窒化ケイ素粒子の体積率は5〜30%、好まし
くは10〜28%に設定される。
According to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application,
When the volume ratio of the silicon nitride particles contained in the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is less than 10%, particularly less than 5%, the wear amount of the second member cannot be reduced sufficiently, and conversely nitriding is performed. If the volume ratio of silicon particles exceeds 28%, especially 30%, the amount of wear of the first member increases. Therefore, in the sliding member of the present invention, the volume ratio of the silicon nitride particles contained in the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is set to 5 to 30%, preferably 10 to 28%.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
複合材料の特定の表面に於けるアルミナ−シリカ系繊維
の露出高さの平均値が1μを越えると、複合材料の表面
より露出するアルミナ−シリカ系繊維により相手材が過
剰に擦過されることにより却っえ摩耗量が増大し、また
アルミナ−シリカ系繊維の脱落に起因する異常摩耗が発
生し易くなる。従って本発明の一つの詳細な特徴によれ
ば、第一の部材を構成する複合材料の摺動面に於けるア
ルミナ−シリカ系繊維の露出高さの平均値は1μ以下に
設定される。
According to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application,
If the average value of the exposed height of the alumina-silica fiber on the specific surface of the composite material exceeds 1 μ, the counterpart material is excessively abraded by the alumina-silica fiber exposed from the surface of the composite material. On the contrary, the amount of wear increases, and abnormal wear due to the fall of the alumina-silica fiber is likely to occur. Therefore, according to one detailed feature of the present invention, the average value of the exposed height of the alumina-silica based fibers on the sliding surface of the composite material constituting the first member is set to 1 μm or less.

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金に含まれる窒化ケイ素
粒子の平均粒径が0.5μ未満、特に0.3μ未満、更
には0.1μ未満の場合に於ては、複合材料の耐摩耗性
や耐焼付き性を十分に向上させることができず、逆に窒
化ケイ素粒子の平均粒径が2.5μ、特に5μ、更には
10μを越えると、複合材料の相手攻撃性が大きくな
る。従って窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金に含まれる
窒化ケイ素粒子の平均粒径は0.1〜10μ、好ましく
は0.3〜5μ、更に好ましくは0.5〜2.5μに設
定される。
According to the results of the experimental research conducted by the inventors of the present application,
When the average particle diameter of the silicon nitride particles contained in the silicon nitride particle-dispersed Ni—P alloy is less than 0.5 μ, particularly less than 0.3 μ, and further less than 0.1 μ, the abrasion resistance of the composite material and the The seizure resistance cannot be sufficiently improved, and conversely, when the average particle diameter of the silicon nitride particles exceeds 2.5 μ, particularly 5 μ, and further 10 μ, the opponent attack of the composite material becomes large. Therefore, the average particle diameter of the silicon nitride particles contained in the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is set to 0.1 to 10 µ, preferably 0.3 to 5 µ, and more preferably 0.5 to 2.5 µ.

また窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金のめっき層の厚さ
が小さすぎる場合には、摩耗により該めっき層がなくな
って第二の部材の金属が露出してしまい、逆にめっき層
の厚さが大きすぎる場合には、窒化ケイ素粒子分散Ni
−P合金が必要以上に使用されることになり、摺動用部
材が高コストになる。従って窒化ケイ素粒子分散Ni−
P合金のめっき層の厚さは10〜150μ程度であるこ
とが好ましい。
Further, when the thickness of the plating layer of the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy is too small, the plating layer disappears due to abrasion, and the metal of the second member is exposed. If it is too large, silicon nitride particles dispersed Ni
Since the -P alloy is used more than necessary, the cost of the sliding member becomes high. Therefore, silicon nitride particles dispersed Ni-
The thickness of the P alloy plating layer is preferably about 10 to 150 μm.

本発明の一つの実施例に於ては、本発明の摺動用部材は
内燃機関であり、第一の部材はシリンダライナであり、
第二の部材はピストンリングである。
In one embodiment of the present invention, the sliding member of the present invention is an internal combustion engine, the first member is a cylinder liner,
The second member is the piston ring.

尚第一の部材の複合材料の強化繊維としてのアルミナ−
シリカ系繊維、即ちAl及びSiOを主成分と
する繊維のAl含有量が40wt%未満の場合に
は、複合材料の耐摩耗性を十分に向上させることができ
ない。従って本発明に於てはAl含有量が40wt
%以上のアルミナ−シリカ系繊維が使用される。このア
ルミナ−シリカ系繊維は長繊維又は短繊維の何れであっ
てもよく、平均繊維径は100μ以下、特に1〜40μ
程度であることが好ましい。またアルミナ−シリカ系繊
維を体積率が5%未満、特に3%未満の場合には、複合
材料の耐摩耗性等を十分に向上させることができず、逆
にアルミナ−シリカ系繊維の体積率が15%、特に30
%を越えると、複合材料の摩耗量が増大する。従ってア
ルミナ−シリカ系繊維の体積率は3〜30%、好ましく
は5〜15%に設定される。更にアルミナ−シリカ系繊
維の配向は一方向配向、二次元ランダム配向、三次元ラ
ンダム配向等任意の配向であってよいが、特に一方向配
向及び二次元ランダム配向の場合には、摺動面が一方向
配向の方向又は二次元ランダム配向平面に対しできるだ
け垂直又はこれに近い角度をなすよう設定されることが
好ましい。
Alumina as the reinforcing fiber of the composite material of the first member
If the Al 2 O 3 content of the silica-based fiber, that is, the fiber containing Al 2 O 3 and SiO 2 as the main components is less than 40 wt%, the abrasion resistance of the composite material cannot be sufficiently improved. Therefore, in the present invention, the Al 2 O 3 content is 40 wt.
% Or more of alumina-silica fiber is used. This alumina-silica-based fiber may be either a long fiber or a short fiber, and the average fiber diameter is 100 µ or less, particularly 1 to 40 µ.
It is preferably about the same. When the volume ratio of the alumina-silica fiber is less than 5%, particularly less than 3%, the abrasion resistance of the composite material cannot be sufficiently improved, and conversely the volume ratio of the alumina-silica fiber is small. Is 15%, especially 30
When it exceeds%, the wear amount of the composite material increases. Therefore, the volume ratio of the alumina-silica fiber is set to 3 to 30%, preferably 5 to 15%. Further, the orientation of the alumina-silica-based fiber may be any orientation such as unidirectional orientation, two-dimensional random orientation, and three-dimensional random orientation, but especially in the case of unidirectional orientation and two-dimensional random orientation, the sliding surface is It is preferable that the unidirectional orientation or the two-dimensional random orientation plane is set to be as perpendicular or as close to the angle as possible.

またアルミニウム合金及びマグネシウム合金は電解エッ
チング可能なものであれば任意の組成のものであっても
よいが、特にケイ素を含有するアルミニウム合金の如
く、それ自身耐摩耗性に優れたアルミニウム合金やマグ
ネシウム合金であることが好ましい。また第二の部材を
構成する金属は窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめ
っきし得る金属である限り任意の金属であってよい。
Further, the aluminum alloy and the magnesium alloy may be of any composition as long as they can be electrolytically etched, but particularly aluminum alloys and magnesium alloys having excellent wear resistance themselves, such as aluminum alloys containing silicon. Is preferred. Further, the metal forming the second member may be any metal as long as it is a metal that can be plated with a Ni-P alloy having silicon nitride particles dispersed therein.

更に本発明に於ける電解エッチングの電解液は硝酸水溶
液又は塩化ナトリウム水溶液であってよく、硝酸水溶液
が使用される場合にはその濃度、電位差、通電量がそれ
ぞれ80〜160ml/l、4.5〜6.0V、200〜
450クーロン/dm2に設定されることが好ましく、塩
化ナトリウム水溶液が使用される場合にはその濃度、電
位差、通電量が80〜160g/、3.0〜4.0
V、100〜400クーロン/dm2に設定されることが
好ましい。
Further, the electrolytic solution for electrolytic etching in the present invention may be an aqueous nitric acid solution or an aqueous sodium chloride solution, and when an aqueous nitric acid solution is used, its concentration, potential difference and energization amount are 80 to 160 ml / l and 4.5, respectively. ~ 6.0V, 200 ~
It is preferably set to 450 coulomb / dm 2, and when an aqueous solution of sodium chloride is used, its concentration, potential difference, and energization amount are 80 to 160 g /, 3.0 to 4.0.
V, preferably set to 100 to 400 coulomb / dm 2 .

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

実施例1 互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりなる摺
動用部材であって、その一方の部材がアルミナ−シリカ
繊維を強化繊維としアルミニウム合金をマトリックスと
する電解エッチングされた繊維強化金属複合材料にて構
成されており、その他方の部材が窒化ケイ素粒子分散N
i−P合金にてめっきされた鋼にて構成された摺動用部
材について行われた焼付き試験及び摩耗試験を、他の材
質の組合せによりなる摺動用部材について行われた焼付
き試験及び摩耗試験と対比し説明する。
Example 1 A sliding member composed of two members that abut each other and slide relatively to each other, one member of which is electrolytically-etched fiber reinforced with alumina-silica fibers as reinforcing fibers and aluminum alloy as a matrix. It is composed of a metal composite material, and the other member is silicon nitride particle dispersed N
The seizure test and wear test performed on a sliding member made of steel plated with an i-P alloy, and the seizure test and wear test performed on a sliding member made of a combination of other materials. This will be explained in comparison with.

まず平均繊維径2.8μ、平均繊維長6mmのアルミナ−
シリカ繊維(55wt%Al、残部実質的にSiO
)が実質的に三次元ランダムて配向された繊維成形体
を形成し、該繊維成形体を用いて行われる高圧鋳造(溶
湯の温度730℃、溶湯に対する加圧力500kg/cm2
により、体積率8%のアルミナ−シリカ繊維を強化繊維
としアルミニウム合金(JIS規格ADC12)をマト
リックスとする複合材料を製造した。次いでこの複合材
料より外径25.6mm、内径20.0mm、長さ16mmの
寸法を有し一方の端面を被試験面とする円筒試験片を多
数作成し、各試験片の被試験面の面粗さを研削により
0.6μRzに仕上げた。
First, alumina with an average fiber diameter of 2.8 μ and an average fiber length of 6 mm
Silica fiber (55 wt% Al 2 O 3 , balance SiO)
2 ) forms a fiber molded body that is substantially three-dimensionally randomly oriented, and high-pressure casting performed using the fiber molded body (the temperature of the molten metal is 730 ° C., the pressure applied to the molten metal is 500 kg / cm 2
Thus, a composite material was prepared in which alumina-silica fibers having a volume ratio of 8% were used as reinforcing fibers and an aluminum alloy (JIS standard ADC12) was used as a matrix. Next, from this composite material, a large number of cylindrical test pieces having an outer diameter of 25.6 mm, an inner diameter of 20.0 mm and a length of 16 mm and having one end surface as a test surface were prepared, and the surface of the test surface of each test piece was prepared. The roughness was finished to 0.6 μRz by grinding.

次いで硝酸水溶液を用いて行われる電解エッチングによ
り被試験面のマトリックスの表面に凹部を形成した。第
1図はかくして形成された試験片の被試験面近傍の端面
を示す模式図であり、図に於ては強化繊維としてのアル
ミナ−シリカ繊維を示しており、2はマトリックスとし
てのアルミニウム合金を示しており、3は凹部を示して
いる。
Then, a concave portion was formed on the surface of the matrix to be tested by electrolytic etching using an aqueous nitric acid solution. FIG. 1 is a schematic view showing an end face in the vicinity of a surface to be tested of a test piece thus formed, showing alumina-silica fiber as a reinforcing fiber, and 2 is an aluminum alloy as a matrix. 3 shows a concave portion.

尚この場合電解エッチングの条件を適宜に設定すること
により、被試験面の任意の断面に現われる凹部3の深さ
Diの平均値▲▼が2.0μであり、凹部3の開口
径に対する深さの比の平均値、即ち被試験面の任意の断
面に現われる凹部3の開口部長さWiに対する深さDi
の比の平均値 が0.02であり、複合材料の表面4よりのアルミナ−
シリカ繊維の露出高さHiの平均値▲▼が0.5μ
であり、凹部の面積率、即ち複合材料の任意の断面に或
る基準長さLに対する凹部3の開口部長さWiの合計の
比の百分率が20%である4個の円筒試験片A、C〜E
を形成した。
In this case, by appropriately setting the electrolytic etching conditions, the average value ▲ ▼ of the depth Di of the recessed portion 3 appearing in an arbitrary cross section of the surface to be tested is 2.0 μ, and the depth of the recessed portion 3 with respect to the opening diameter is The average value of the ratios, that is, the depth Di with respect to the opening length Wi of the concave portion 3 appearing in an arbitrary cross section of the surface to be tested.
Average value of the ratio of Is 0.02, and alumina from the surface 4 of the composite material
The average value of exposed height Hi of silica fiber is 0.5μ
And the area ratio of the recesses, that is, the ratio of the total ratio of the opening length Wi of the recesses 3 to a certain reference length L in an arbitrary cross section of the composite material is 20%. ~ E
Was formed.

次いでこれらの円筒試験片及び電解エッチングが行われ
ず、従って凹部の深さ、アルミナ−シリカ繊維の露出高
さ及び凹部の面積率が0である複合材料よりなる円筒試
験片Bを順次摩擦摩耗試験機にセットし、種々の鋼より
なり、大きさが30×30×5mmであり、その一つの面
(30×30mm)を被試験面とする平板試験片の被試験
面と接触させ、それらの試験片の接触部に常温の潤滑油
(キャッスルモータオイルSAE30)を供給し、円筒
試験片を回転数1000rpmにて回転させつつ、平板試
験片に対する円筒試験片の押圧荷重を10Kgより700
Kgまで増加させ、これにより焼付き限度荷重を測定する
焼付き試験を行った。尚この焼付き試験に於ける円筒試
験片と平板試験片との組合せは下記の表1に示す通りで
あった。
Then, these cylindrical test pieces and the cylindrical test piece B, which is not subjected to electrolytic etching, and is therefore made of a composite material in which the depth of the recesses, the exposed height of the alumina-silica fiber and the area ratio of the recesses are 0, are sequentially applied to the friction wear tester. The test piece is made of various steels and has a size of 30 × 30 × 5 mm, and one surface (30 × 30 mm) of the steel is contacted with the surface of the flat test piece to be tested. Lubricating oil at normal temperature (castle motor oil SAE30) was supplied to the contact part of the piece, and the pressing load of the cylindrical test piece against the flat plate test piece was 700 from 10 kg while rotating the cylindrical test piece at a rotation speed of 1000 rpm.
A seizure test was conducted in which the seizure limit load was measured by increasing to Kg. The combinations of the cylindrical test piece and the flat plate test piece in this seizure test are as shown in Table 1 below.

上述の焼付き試験の結果を第2図に示す。この第2図よ
り、相手材が表面処理されていない鋼(組合せA)、ガ
ス窒化された鋼(組合せD)、及びクロムめっきされた
鋼(組合せE)の何れの場合にも焼付き限度荷重が低い
値であり、また相手材が窒化ケイ素粒子分散Ni−P合
金にてめっきされた鋼である場合にも、複合材料が電解
エッチングされない場合(組合せB)には焼付き限度荷
重が比較的低い値であるのに対し、複合材料が電解エッ
チングされ相手材が窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金に
てめっきされた鋼である場合(組合せC)には、焼付き
限度荷重が高い値であることが解る。
The results of the seizure test described above are shown in FIG. From FIG. 2, the seizure limit load can be obtained in any case where the mating material is not surface-treated steel (combination A), gas-nitrided steel (combination D), or chrome-plated steel (combination E). Is a low value and the counterpart material is steel plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy, the seizure limit load is relatively high when the composite material is not electrolytically etched (combination B). The seizure limit load is high when the composite material is electrolytically etched and the counterpart material is steel plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy (combination C), whereas the seizure limit load is high. I understand.

この焼付き試験の結果より、アルミナ−シリカ繊維にて
強化されたアルミニウム合金よりなり電解エッチングさ
れた複合材料と窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめ
っきされた金属との組合せは耐焼付き性に優れているこ
とが解る。
From the result of this seizure test, the combination of the electrolytically-etched composite material made of an aluminum alloy reinforced with alumina-silica fiber and the metal plated with the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy shows seizure resistance. It turns out that it is excellent.

また上掲の表1に示された試験片組合せA〜Eについ
て、荷重を200Kg(一定)に設定して上述の焼付き試
験と同様の要領の摩耗試験を1時間に亙り行った。この
摩耗試験を結果を第3図に示す。尚第3図に於て、上半
分及び下半分はそれぞれ円筒試験片及び平板試験片の摩
耗量(摩耗減量mg)を表わしている。
With respect to the test piece combinations A to E shown in Table 1 above, a load was set to 200 kg (constant) and an abrasion test similar to the above-mentioned seizure test was conducted for 1 hour. The results of this abrasion test are shown in FIG. In FIG. 3, the upper half and the lower half represent the wear amount (wear loss mg) of the cylindrical test piece and the flat plate test piece, respectively.

この第3図より、組合せCの摩耗量は、円筒試験片及び
平板試験片の何れについても他の組合せの場合よりも小
さく、従ってアルミナ−シリカ繊維にて強化されたアル
ミニウム合金よりなる電解エッチングされた複合材料と
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめっきされた金属
との組合せは耐摩耗性にも優れていることが解る。
From FIG. 3, the wear amount of the combination C is smaller than that of the other combinations in both the cylindrical test piece and the flat plate test piece, and therefore, the electrolytic etching of the aluminum alloy reinforced with the alumina-silica fiber is performed. It can be seen that the combination of the composite material and the metal plated with the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy also has excellent wear resistance.

実施例2 上述の実施例1の場合と同一の要領にて、体積率8%に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ−シ
リカ繊維(実施例1に於て使用されたアルミナ−シリカ
系繊維と同一)を強化繊維とし、マグネシウム合金(J
IS規格MC2)をマトリックスとする複合材料(溶湯
の温度700℃、溶湯に対する加圧力800kg/c
m2)、体積率5%にて実質的に三次元ランダムに配向さ
れたアルミナ繊維(95wt%Al、残部実質的に
SiO、平均繊維径3.2μ、平均繊維長8mm)を強
化繊維とし、アルミニウム合金(JIS規格ADC1
2)をマトリックスとする複合材料、体積率5%にて実
質的に三次元ランダムに配向されたアルミナ繊維(95
wt%Al、残部実質的にSiO、平均繊維径
3.2μ、平均繊維長8mm)を強化繊維とし、マグネシ
ウム合金(JIS規格MC2)をマトリックスとする複
合材料よりそれぞれ実施例1の場合と同一の寸法の円筒
試験片F及びF、G及びG、H及びHを形
成し、各円筒試験片の被試験面を電解エッチングするこ
とにより、凹部の深さDiの平均値▲▼が2.0μ
であり、凹部の開口部長さWiに対する深さDiの比の
平均値 が0.02であり、強化繊維の露出高さHiの平均値▲
▼が0.5μであり、凹部の面積率が20%となる
よう処理した。
Example 2 In the same manner as in Example 1 above, alumina-silica fibers (alumina used in Example 1) oriented substantially three-dimensionally at a volume ratio of 8% were used. Magnesium alloy (J
Composite material with IS standard MC2 as matrix (melt temperature 700 ℃, pressurizing force 800kg / c)
m 2 ), alumina fibers (95 wt% Al 2 O 3 , the balance substantially SiO 2 , average fiber diameter 3.2 μ, average fiber length 8 mm) that are substantially three-dimensionally randomly oriented at a volume ratio of 5%. Reinforcement fiber, aluminum alloy (JIS standard ADC1
2) matrix-based composite material, alumina fibers (95%) that are substantially three-dimensionally randomly oriented at a volume ratio of 5%.
wt% Al 2 O 3 , balance substantially SiO 2 , average fiber diameter 3.2 μ, average fiber length 8 mm) as a reinforcing fiber, and a magnesium alloy (JIS standard MC2) as a matrix. Cylindrical test pieces F 1 and F 2 , G 1 and G 2 , H 1 and H 2 having the same dimensions as those in the case were formed, and the surface to be tested of each cylindrical test piece was electrolytically etched to obtain the depth Di of the concave portion. Average value ▲ ▼ is 2.0μ
And the average value of the ratio of the depth Di to the opening length Wi of the recess Is 0.02, and the average value of the exposed height Hi of the reinforcing fibers is ▲
▼ was 0.5μ, and the area ratio of the recesses was 20%.

次いでシリコンクロム鋼(JIS規格SWOSC−V)
よりなる平板試験片及び試験面が窒化ケイ素粒子分散N
i−P合金(窒化ケイ素粒子の平均粒径0.8μ、窒化
ケイ素粒子の体積率10%)にてめっきされたシリコン
クロム鋼(JIS規格SWOSC−V)よりなる平板試
験片を用意し、下記の表2に示された試験片の組合せに
て上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件にて焼付
き試験及び摩耗試験を行った。
Next, silicon chrome steel (JIS standard SWOSC-V)
The flat plate test piece and the test surface are made of silicon nitride particles dispersed N
A flat plate test piece made of silicon chrome steel (JIS standard SWOSC-V) plated with an i-P alloy (average particle size of silicon nitride particles 0.8 μ, volume ratio of silicon nitride particles 10%) was prepared. A seizure test and an abrasion test were conducted on the combinations of test pieces shown in Table 2 under the same procedure and conditions as in the case of Example 1 described above.

これら焼付き試験及び摩耗試験の結果をそれぞれ第4図
及び第5図に示す。尚第5図に於て、上半分及び下半分
はそれぞれ円筒試験片及び平板試験片の摩耗量(摩耗減
量mg)を表わしている。
The results of these seizure test and abrasion test are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. In FIG. 5, the upper half and the lower half represent the wear amount (wear loss mg) of the cylindrical test piece and the flat plate test piece, respectively.

第4図及び第5図より、強化繊維がアルミナ−シリカ繊
維でありマトリックスがマグネシウム合金である場合、
強化繊維がアルミナ繊維でありマトリックスがアルミニ
ウム合金である場合、強化繊維がアルミナ繊維でありマ
トリックスがマグネシウム合金である場合の何れの場合
にも、複合材料の表面が電解エッチングされ、相手材が
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめっきされる場合
には、焼付き限度荷重が高く、また複合材料及び相手材
の摩耗量が少なく、従ってこれらの組合せは耐焼付き性
及び耐摩耗性に優れていることが解る。
From FIGS. 4 and 5, when the reinforcing fibers are alumina-silica fibers and the matrix is a magnesium alloy,
In either case where the reinforcing fiber is an alumina fiber and the matrix is an aluminum alloy, or in the case where the reinforcing fiber is an alumina fiber and the matrix is a magnesium alloy, the surface of the composite material is electrolytically etched and the counterpart material is silicon nitride. When plated with a particle-dispersed Ni-P alloy, the seizure limit load is high, and the amount of wear of the composite material and the mating material is small. Therefore, these combinations have excellent seizure resistance and wear resistance. I understand.

実施例3 電解エッチングにより形成される凹部の面積率が如何な
る範囲であることが適切であるかの検討を行った。
Example 3 The range of the area ratio of the recesses formed by electrolytic etching was examined appropriately.

上述の実施例1に於て作成された6個の円筒試験片の被
試験面を種々の条件にて電解エッチングすることによ
り、下記の表3に示されている如き円筒試験片I〜I
を形成し、各試験片について実施例1及び2の場合と
同一の要領及び条件にて、窒化ケイ素粒子の平均粒径が
0.8μであり、窒化ケイ素粒子の体積率が10%であ
る窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめっきされたシ
リコンクロム鋼(JIS規格SWOSC−V)を相手材
として焼付き試験及び摩耗試験を行った。
Cylindrical test pieces I 1 to I as shown in Table 3 below were obtained by electrolytically etching the surfaces to be tested of the 6 cylindrical test pieces prepared in Example 1 under various conditions.
6 was formed, and the average particle diameter of the silicon nitride particles was 0.8 μ and the volume ratio of the silicon nitride particles was 10% under the same conditions and conditions as in Examples 1 and 2 for each test piece. A seizure test and a wear test were conducted using a silicon chrome steel (JIS standard SWOSC-V) plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy as a counterpart material.

これらの試験の結果をそれぞれ第6図及び第7図に示
す。尚第7図に於て、上半分及び下半分はそれぞれ円筒
試験片及び平板試験片の摩耗量(摩耗減量mg)を示して
いる。
The results of these tests are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. In FIG. 7, the upper half and the lower half show the wear amount (wear loss mg) of the cylindrical test piece and the flat plate test piece, respectively.

第6図より、凹部の面積率が5〜40%程度の場合に焼
付き限度荷重が高くなり、焼き付きが生じ難くなること
が解る。また第7図より、凹部の面積率が5〜40%程
度の場合に円筒試験片及び平板試験片の摩耗量が低い値
になることが解る。
From FIG. 6, it can be seen that the seizure limit load becomes high and the seizure hardly occurs when the area ratio of the recesses is about 5 to 40%. Further, from FIG. 7, it can be seen that the wear amount of the cylindrical test piece and the flat plate test piece has a low value when the area ratio of the concave portions is about 5 to 40%.

これらの焼付き試験及び摩耗試験の結果より、凹部の面
積率は5〜40%であることが好ましいことが解る。
From the results of these seizure test and abrasion test, it is understood that the area ratio of the recesses is preferably 5 to 40%.

実施例4 第二の部材を構成する金属の表面にめっきされるNi−
P合金のP含有量が如何なる範囲であることが適切であ
るかの検討を行った。
Example 4 Ni-plated on the surface of the metal constituting the second member
The range of the P content of the P alloy is considered to be appropriate.

まず上述の実施例1場合と同一の要領及び条件の高圧鋳
造及び電解エッチングにより実施例1の円筒試験片A、
C〜Eと同一の7個の円筒試験片を形成した。またP含
有量が種々の値である窒化ケイ素分散Ni−P合金(窒
化ケイ素粒子の平均粒径0.8μ、窒化ケイ素粒子の体
積率10%)にてめっきされたシリコンクロム鋼(JI
S規格SWOSC−V)よりなる7個の平板試験片を形
成した。
First, the cylindrical test piece A of Example 1 was formed by high pressure casting and electrolytic etching under the same conditions and conditions as in Example 1 above.
Seven cylindrical test pieces identical to CE were formed. Also, a silicon chrome steel plated with a silicon nitride-dispersed Ni-P alloy (average particle size of silicon nitride particles: 0.8 µ, volume ratio of silicon nitride particles: 10%) having various P contents (JI
Seven flat plate test pieces made of S standard SWOSC-V) were formed.

次いでこれらの円筒試験片及び平板試験片を組合せて上
述の実施例1の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験
を行った。この摩耗試験の結果を第8図に示す。尚第8
図に於て、横軸はNi−P合金のP含有量(wt%)を示
している。
Then, the cylindrical test piece and the flat plate test piece were combined and a wear test was conducted under the same conditions and conditions as in the case of Example 1 described above. The results of this wear test are shown in FIG. The eighth
In the figure, the horizontal axis represents the P content (wt%) of the Ni-P alloy.

第8図より、P含有量が13wt%、特に15wt%を越え
る領域に於ては円筒試験片の摩耗量が比較的高い値であ
り、またP含有量が7wt%未満、特に5wt%未満及び1
3wt%、特に15wt%を越える領域に於ては平板試験片
の摩耗量が比較的高い値であり、従って円筒試験片及び
平板試験片の両方の摩耗量を低減するためには、P含有
量は5〜15wt%、特に7〜13wt%であるとが好まし
いことが解る。
From FIG. 8, the wear amount of the cylindrical test piece is relatively high in the region where the P content exceeds 13 wt%, particularly 15 wt%, and the P content is less than 7 wt%, particularly less than 5 wt%. 1
In the region of more than 3 wt%, especially 15 wt%, the wear amount of the flat plate test piece is relatively high. Therefore, in order to reduce the wear amount of both the cylindrical test piece and the flat plate test piece, the P content should be reduced. It is understood that is preferably 5 to 15 wt%, particularly 7 to 13 wt%.

実施例5 第二の部材を構成する金属の表面にめっきされる窒化ケ
イ素粒子分散Ni−P合金の窒化ケイ素粒子の体積率が
如何なる範囲であることが適切であるかの検討を行っ
た。
Example 5 A study was made as to what range is appropriate for the volume ratio of the silicon nitride particles of the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy to be plated on the surface of the metal constituting the second member.

まず上述の実施例1の場合と同一の要領及び条件の高圧
鋳造及び電解エッチングにより、表1に示された円筒試
験片A、C〜Eと同一の仕様の7個の円筒試験片を形成
した。また窒化ケイ素粒子の体積率が種々の値である窒
化ケイ素粒子分散Ni−P合金(窒化ケイ素粒子の平均
粒径0.8μ、P含有量8wt%)にてめっきされたシリ
コンクロム鋼(JIS規格SWOSC−V)よりなる7
個の平板試験片を形成した。
First, seven cylindrical test pieces having the same specifications as the cylindrical test pieces A and C to E shown in Table 1 were formed by high-pressure casting and electrolytic etching under the same conditions and conditions as in the above-mentioned Example 1. . Further, silicon chrome steel plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy (average particle diameter of silicon nitride particles: 0.8 μ, P content: 8 wt%) having various volume ratios of silicon nitride particles (JIS standard) SWOSC-V) 7
Individual flat plate specimens were formed.

次いでこれらの円筒試験片及び平板試験片を組合せて上
述の実施例1の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験
を行った。この摩耗試験の結果を第9図に示す。尚第9
図に於て横軸は窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金中に含
まれる窒化ケイ素粒子の体積率(%)を示している。
Then, the cylindrical test piece and the flat plate test piece were combined and a wear test was conducted under the same conditions and conditions as in the case of Example 1 described above. The results of this wear test are shown in FIG. The ninth
In the figure, the horizontal axis represents the volume ratio (%) of the silicon nitride particles contained in the silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy.

第9図より、窒化ケイ素粒子の体積率が28%、特に3
0%を越える領域に於ては円筒試験片の摩耗量が高い値
であり、また窒化ケイ素粒子の体積率が10%未満、特
に5%未満の領域に於ては平板試験片の摩耗量が高い値
であり、従って円筒試験片及び平板試験空の両方の摩耗
量を低減するためには、窒化ケイ素粒子の体積率は5〜
30%、特に10〜28%であることが好ましいことが
解る。
From FIG. 9, the volume ratio of silicon nitride particles is 28%, especially 3%.
The wear amount of the cylindrical test piece is high in the area exceeding 0%, and the wear amount of the flat plate test piece is in the area where the volume ratio of the silicon nitride particles is less than 10%, particularly less than 5%. In order to reduce the wear amount of both the cylindrical test piece and the flat plate test space, the volume ratio of the silicon nitride particles should be 5 to 5.
It is understood that 30%, particularly 10 to 28% is preferable.

実施例6 上述の実施例1に於て使用されたアルミナ−シリカ繊維
及びアルミニウム合金を用いて、実質的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率10%のアルミナ−シリカ繊維
にて強化されたアルミニウム合金よりなるシリンダライ
ナを高圧鋳造(溶湯の温度730℃、溶湯に対する加圧
力500kg/cm2)により製造し、該ライナをグラビテ
イ鋳造により鋳ぐるむことにより、シリンダボア径80
mmの4気筒4サイウル内燃機関用シリンダブロックを5
個形成した。次いで一つのシリンダブロックのシリンダ
ボアをボーニング加工によって表面粗さ0.6μRzに
仕上げることによりシリンダブロック(強化繊維の露出
高さ0μ、凹部の面積率0%)を形成した。また他の残
りのシリンダブロックのシリンダボアをホーニング加工
によって表面粗さ0.6μRzに仕上げた後、硝酸水溶
液よる電解エッチングにより、凹部の平均深さ1.9
μ、凹部の開口径に対する深さの比の平均値0.01
8、強化繊維の露出高さの平均値0.3μ、凹部の面積
率6%のシリダブロックを形成した。
Example 6 Using the alumina-silica fibers and aluminum alloys used in Example 1 above, reinforced with 10% by volume alumina-silica fibers oriented in a substantially three-dimensional random manner. A cylinder liner made of an aluminum alloy is manufactured by high pressure casting (melt temperature 730 ° C., pressure applied to the melt 500 kg / cm 2 ), and the liner is cast by gravity casting to form a cylinder bore diameter of 80
mm 4 cylinder 4 siul 5 cylinder block for internal combustion engine
Individually formed. Next, the cylinder bore of one cylinder block was finished by boning to a surface roughness of 0.6 μRz to form a cylinder block (exposed height of reinforcing fiber: 0 μ, area ratio of recess: 0%). Further, after the cylinder bores of the other remaining cylinder blocks are finished to have a surface roughness of 0.6 μRz by honing, the average depth of the recesses is 1.9 by electrolytic etching using a nitric acid aqueous solution.
μ, average value of the ratio of the depth to the opening diameter of the recess is 0.01
8. A silida block having an average exposed height of the reinforcing fibers of 0.3 μ and an area ratio of recesses of 6% was formed.

次いで実施例1の組合せA〜Eに対応してこれらのシリ
ンダブロック及び種々鋼製のピストンリングが組込まれ
た内燃機関を6000rpmにて200時間に亙る高速耐
久性試験に供したところ、組合せA、B、D、Eのシリ
ンダブロックのシリンダボアにはスカッフィングが発生
していることが認められたのに対し、組合せCのシリン
ダブロックのシリンダボアにはスカッフィングの発生は
全く認められなかった。また組合せCのシリンダブロッ
クのシリンダボア及びピストンリングの外周面の平均摩
耗量はそれぞれ20μ以下、5.0μ以下であるのに対
し、他の組合せのシリンダブロックのシリンダボア及び
ピストンリングの外周面の平均摩耗量はそれぞれ40〜
80μ、20〜50μであり、従って組合せCのシリン
ダブロック及びピストンは他の組合せのシリンダブロッ
ク及びピストンよりも遥かに耐摩耗性に優れていること
が認められた。
Then, the internal combustion engine incorporating these cylinder blocks and piston rings made of various steels corresponding to the combinations A to E of Example 1 was subjected to a high-speed durability test at 6000 rpm for 200 hours. Scuffing was found to occur in the cylinder bores of the cylinder blocks B, D, and E, whereas no scuffing was found in the cylinder bores of the cylinder blocks of combination C. The average wear amounts of the cylinder bore of the combination C cylinder block and the outer peripheral surface of the piston ring are 20 μ or less and 5.0 μ or less, respectively, whereas the average wear amount of the cylinder bore and the outer peripheral surface of the piston ring of the other combination cylinder block is less than 5.0 μ. The amount is 40 ~
It was found to be 80 [mu], 20-50 [mu], and therefore the cylinder block and piston of combination C were much more wear resistant than the cylinder blocks and pistons of the other combinations.

以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
の結果との関連に於て詳細に説明したが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内
の他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって
明らかであろう。
In the above, the present invention has been described in detail in relation to the results of the experimental research conducted by the present inventors, but the present invention is not limited to these examples, and It will be apparent to those skilled in the art that various other embodiments within the scope are possible.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による摺動用部材の第一の部材を構成す
る繊維強化金属複合材料の表面部の断面を示す模式図、
第2図及び第3図はそれぞれアルミナ−シリカ繊維を強
化繊維とアルミニウム合金をマトリックスとする複合材
料と種々の鋼との組合せについて行われた焼付き試験及
び摩耗試験の結果を示すグラフ、第4図及び第5図はそ
れぞれ種々の部材の組合せについて行われた焼付き試験
及び摩耗試験の結果を示すグラフ、第6図及び第7図は
それぞれ複合材料のマトリックス表面の凹部の面積率を
パラメータとして行われた焼付き試験及び摩耗試験の結
果を示すグラフ、第8図は窒化ケイ素粒子分散Ni−P
合金のP含有量をパラメータとして行われた摩耗試験の
結果を示すグラフ、第9図は窒化ケイ素粒子分散Ni−
P合金に含まれる窒化ケイ素粒子の体積率をパラメータ
として行われた摩耗試験の結果を示すグラフである。 1…アルミナ−シリカ繊維,2…アルミニウム合金,3
…凹部,4…表面
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a surface portion of a fiber-reinforced metal composite material constituting a first member of a sliding member according to the present invention,
2 and 3 are graphs showing the results of a seizure test and an abrasion test performed on combinations of various steels with a composite material having alumina-silica fibers as reinforcing fibers and aluminum alloy as a matrix, respectively. FIG. 5 and FIG. 5 are graphs showing the results of a seizure test and an abrasion test performed on various combinations of members. FIG. 8 is a graph showing the results of the seizure test and wear test performed, and FIG. 8 is a silicon nitride particle-dispersed Ni-P.
FIG. 9 is a graph showing the results of a wear test conducted with the P content of the alloy as a parameter, and FIG.
It is a graph which shows the result of the abrasion test performed using the volume ratio of the silicon nitride particles contained in P alloy as a parameter. 1 ... Alumina-silica fiber, 2 ... Aluminum alloy, 3
… Recesses, 4… Surface

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 1/00 D 8503−3G Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F02F 1/00 D 8503-3G

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互いに当接して相対的に摺動する第一の部
材と第二の部材とよりなる摺動用部材にして、前記第一
の部材の少なくとも前記第二の部材に対する摺動面部は
40wt%以上Al、残部実質的にSiOなる組
成を有する体積率3〜30%のアルミナ−シリカ系繊維
を強化繊維としアルミニウム合金若しくはマグネシウム
合金をマトリックスとする繊維強化金属複合材料にて構
成され、摺動面が電解エッチングされることにより前記
アルミナ−シリカ系繊維の一部が前記摺動面に露出して
おり且前記摺動面に露出する前記アルミナ−シリカ系繊
維の間の前記マトリックスの表面に凹部が形成されてお
り、前記凹部の平均深さが1.5μ以上であり、前記凹
部の開口径に対する深さの比の平均値が0.01以上で
あり、前記凹部の面積率が5〜40%であり、前記第二
の部材の少なくとも前記第一の部材に対する摺動面部は
窒化ケイ素粒子分散Ni−P合金にてめっきされた金属
にて構成され、前記Ni−P合金のP含有量は5〜15
wt%であり、前記Ni−P合金に含まれる窒化ケイ素粒
子の体積率は5〜30%であることを特徴とする摺動用
部材。
1. A sliding member comprising a first member and a second member which are in contact with each other and slide relatively to each other, wherein at least a sliding surface portion of the first member with respect to the second member is provided. 40% by weight or more of Al 2 O 3 , the balance being a SiO 2 -silica-based fiber having a composition of substantially SiO 2 and a volume ratio of 3 to 30%, and a fiber-reinforced metal composite material using aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix A part of the alumina-silica based fiber is exposed to the sliding surface by electrolytically etching the sliding surface, and the alumina between the alumina-silica based fibers is exposed to the sliding surface. Concave portions are formed on the surface of the matrix, the average depth of the concave portions is 1.5 μm or more, and the average ratio of the depth to the opening diameter of the concave portions is 0.01 or more, The area ratio is 5 to 40%, and at least the sliding surface portion of the second member with respect to the first member is made of a metal plated with a silicon nitride particle-dispersed Ni-P alloy. The P content of the alloy is 5-15
%, and the volume ratio of the silicon nitride particles contained in the Ni-P alloy is 5 to 30%.
【請求項2】特許請求の範囲第1項の摺動用部材に於
て、前記摺動面に於ける前記アルミナ−シリカ系繊維の
露出高さの平均値は1μ以下であることを特徴とする摺
動用部材。
2. The sliding member according to claim 1, wherein the average exposed height of the alumina-silica fibers on the sliding surface is 1 μm or less. Sliding member.
【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項の何れか
の摺動用部材に於て、前記窒化ケイ素粒子分散Ni−P
合金に含まれる窒化ケイ素粒子の平均粒径は0.1〜1
0μであることを特徴とする摺動用部材。
3. The sliding member according to claim 1 or 2, wherein the silicon nitride particle-dispersed Ni-P is used.
The average particle size of the silicon nitride particles contained in the alloy is 0.1 to 1
A sliding member characterized by being 0 μ.
【請求項4】特許請求の範囲第1項乃至第3項の何れか
の摺動用部材に於て、前記第一の部材は内燃機関用シリ
ンダライナであり、前記第二の部材はピストンリングで
あることを特徴とする摺動用部材。
4. The sliding member according to any one of claims 1 to 3, wherein the first member is a cylinder liner for an internal combustion engine, and the second member is a piston ring. A sliding member characterized by being present.
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