JPH0686871B2 - Combination of sliding members - Google Patents

Combination of sliding members

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JPH0686871B2
JPH0686871B2 JP9957386A JP9957386A JPH0686871B2 JP H0686871 B2 JPH0686871 B2 JP H0686871B2 JP 9957386 A JP9957386 A JP 9957386A JP 9957386 A JP9957386 A JP 9957386A JP H0686871 B2 JPH0686871 B2 JP H0686871B2
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sliding
aluminum
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達生 藤田
修史 横関
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Description

【発明の詳細な説明】 イ.産業上の利用分野 本発明は摺動部材の組合せに関する。Detailed Description of the Invention a. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combination of sliding members.

ロ.従来技術 例えば、ロータリーコンプレッサのベーンとハウジン
グ、或いはベーンとロータのような耐摩耗性と耐焼付性
とが要求される摺動部材にあっては、慣性が重要視され
るベーンの材料には比重が小さくて耐摩耗性に優れる過
共晶アルミニウム−珪素合金を用い、慣性が問題になら
ないハウジングやロータの材料には鋳鉄や鉄基焼結合金
を用いた組合せが採用されている。
B. 2. Description of the Related Art For example, in a sliding member such as a vane and a housing of a rotary compressor, or a vane and a rotor that is required to have wear resistance and seizure resistance, a specific gravity is required for the material of the vane where inertia is important. A combination of a hypereutectic aluminum-silicon alloy, which is small in size and excellent in wear resistance, and a cast iron or iron-based sintered alloy is used as a material for the housing and rotor in which inertia does not matter.

ボッシュ式及びヨーク式ロータリーコンプレッサでは、
ロータの複数のベン溝に嵌入された複数のベーンが、ロ
ータの回転によって遠心力を受けながらハウジングに対
して摺動する。
In Bosch type and yoke type rotary compressors,
The plurality of vanes fitted in the plurality of bevel grooves of the rotor slide on the housing while receiving a centrifugal force due to the rotation of the rotor.

ロタスコ式ロータリーコンプレッサでは、ハウジングの
ベーン溝に嵌入され、背後からスプリングによってロー
タに圧接する1個のベーンが、ハウジングに対して偏心
位置して回転するロータに摺接する。
In the rotasco type rotary compressor, one vane fitted into a vane groove of the housing and pressed against the rotor by a spring from behind is in sliding contact with the rotor which is eccentrically positioned with respect to the housing and rotates.

前者の方式のロータリーコンプレッサでは、ハウジング
とベーンとではハウジングの摺動面積が相対的に大き
く、ベーンの摺動面積が相対的に小さい。後者の方式の
ロータリーコンプレッサでは、ロータとハウジングとで
はロータの摺動面積が相対的に大きく、ベーンの摺動面
積が相対的に小さい。
In the former type rotary compressor, the sliding area of the housing is relatively large between the housing and the vane, and the sliding area of the vane is relatively small. In the latter type rotary compressor, the sliding area of the rotor is relatively large and the sliding area of the vane is relatively small between the rotor and the housing.

最近、軽量化の要請から、従来鋳鉄や鉄基焼結合金を用
いていた摺動部材(ハウジングやロータ)にも軽量なア
ルミニウム合金を使用したいという要望が高まってきて
いる。ところが、アルミニウム合金同士の組合せでは、
耐摩耗性、耐焼付性が共に悪く、アルミニウム合金中で
も特に耐摩耗性、耐焼付性に優れる過共晶アルミニウム
−珪素合金同士を組合せてもその摺動特性は十分ではな
く、上記の要望に応えるアルミニウム合金摺動部材同士
の組合せは実現されていない。
Recently, due to a demand for weight reduction, there is an increasing demand for using a lightweight aluminum alloy for sliding members (housing and rotor) which have conventionally used cast iron or iron-based sintered alloy. However, in the combination of aluminum alloys,
Both the wear resistance and seizure resistance are poor, and even among aluminum alloys, even if a combination of hypereutectic aluminum-silicon alloys with excellent wear resistance and seizure resistance is used, the sliding characteristics are not sufficient, and the above requirements are met. A combination of aluminum alloy sliding members has not been realized.

ハ.発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
互いに摺動する両摺動部材のいずれもが軽量なアルミニ
ウム基材料であって、かつ、耐摩耗性、耐焼付性に優れ
る摺動部材の組合せを提供することを目的としている。
C. OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances,
An object of the present invention is to provide a combination of both sliding members that slide with each other, which are made of a lightweight aluminum-based material, and have excellent wear resistance and seizure resistance.

ニ.発明の構成 即ち、本発明は、接触面積が相対的に大きい第一の摺動
部材と、摺動面積が相対的に小さい第二の摺動部材とが
互いに摺動する摺動部材の組合せであって、 前記第一の摺動部材が、珪素12〜30重量%、銅2〜8重
量%、マグネシウム0.2〜2.0重量%、鉛0.5〜5重量
%、残部が実質的にアルミニウムからなるアルミニウム
合金であって、 前記第二の摺動部材が、珪素10〜30重量%、遷移金属の
1種又は2種以上が合計で3〜10重量%、銅2〜8重量
%、マグネシウム0.2〜3.0重量%、残部が実質的にアル
ミニウムからなり、極めて微細な初晶珪素及び/又は極
めて微細な共晶珪素が分散したアルミニウム合金素地中
に、平均粒径3〜60μmの硬質粒子が3〜10容積%分散
した組織を有する複合材料である、 摺動部材の組合せに係る。
D. Configuration of the Invention That is, the present invention is a combination of a sliding member in which a first sliding member having a relatively large contact area and a second sliding member having a relatively small sliding area slide on each other. And the first sliding member is an aluminum alloy in which silicon is 12 to 30% by weight, copper is 2 to 8% by weight, magnesium is 0.2 to 2.0% by weight, lead is 0.5 to 5% by weight, and the balance is substantially aluminum. In the second sliding member, 10 to 30% by weight of silicon, 3 to 10% by weight of one or two kinds of transition metals in total, 2 to 8% by weight of copper, and 0.2 to 3.0% of magnesium are included. %, The balance consisting essentially of aluminum, and 3 to 10% by volume of hard particles having an average particle size of 3 to 60 μm in an aluminum alloy substrate in which extremely fine primary crystal silicon and / or extremely fine eutectic silicon are dispersed. The present invention relates to a combination of sliding members, which is a composite material having a dispersed structure.

ホ.発明の作用効果 接触面積が相対的に大きい第一の摺動部材では、過共晶
アルミニウム−珪素合金の初晶珪素が硬度HMV700〜1000
で共晶部分よりも硬く、摺動中に初晶珪素が共晶部分に
対して相対的に凸部なり、共晶部分は相対的に凹部を形
成する。凸部は硬質であるので耐摩耗性に寄与し、凹部
となった共晶部分は第二の摺動部材と接触する機会が少
なくなり、また潤滑油の油溜りとなって油膜を保持し易
く、油切れを起こし難くする。
E. Effects of the Invention In the first sliding member having a relatively large contact area, the primary eutectic silicon of the hypereutectic aluminum-silicon alloy has a hardness H M V700 to 1000.
Is harder than the eutectic portion, and the primary crystal silicon becomes a convex portion relative to the eutectic portion during sliding, and the eutectic portion relatively forms a concave portion. Since the convex part is hard, it contributes to wear resistance, the eutectic part that becomes the concave part has less chance of contacting the second sliding member, and it becomes an oil reservoir of lubricating oil and it is easy to hold the oil film , Make it hard to run out of oil.

接触面積が相対的に小さい第二の摺動部材では、第一の
摺動部材の初晶珪素よりも一層硬い硬質粒子を分散させ
ることによって、摺動中硬質粒子が他の部分に対して相
対的に凸部を形成して自身の摩耗を低減すると共に、他
のアルミニウム−珪素合金素地は相対的に凹部を形成し
て油溜りとなり、油膜の保持を容易にして焼付を防止す
る。
In the second sliding member having a relatively small contact area, by dispersing the hard particles that are harder than the primary silicon of the first sliding member, the hard particles are relatively slid against other parts during sliding. The aluminum-silicon alloy base material relatively forms a concave portion to form an oil reservoir, which facilitates holding of the oil film and prevents seizure.

接触面積が相対的に小さい第二の摺動部材は、運動中常
に摺動するので摩耗が進行し易く、また、表面温度が上
昇することによって変形抵抗が低下して第一の摺動部材
に凝着し易い。これら防止するために第二の摺動部材の
側に硬度HMV1000〜3500の硬質粒子を分散させる。
The second sliding member, which has a relatively small contact area, slides constantly during movement, so that wear easily progresses, and the deformation resistance decreases as the surface temperature rises, and the second sliding member becomes Easy to adhere. In order to prevent these, hard particles having a hardness of H M V1000 to 3500 are dispersed on the side of the second sliding member.

次に、第一の摺動部材を構成する各成分について説明す
る。
Next, each component that constitutes the first sliding member will be described.

第一の摺動部材は過共晶アルミニウム−珪素合金とす
る。過共晶アルミニウム−珪素合金は、鋳造用合金であ
って、前述したように耐摩耗性、耐焼付性に優れてい
る。Al−Si系の共晶組成は珪素11.3重量%(以下、特に
説明なき場合、「%」は「重量%」を表す。)であっ
て、珪素が12%未満では初晶珪素が前述した効果を奏す
るに至らず、これが30%を越えると効果の増大が顕著で
はない上に、固液共存温度範囲が広くなって鋳造性が甚
だ悪くなり、靭性、被削性も悪くなる。
The first sliding member is a hypereutectic aluminum-silicon alloy. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is a casting alloy and has excellent wear resistance and seizure resistance as described above. The Al-Si-based eutectic composition is 11.3% by weight of silicon (hereinafter, "%" represents "% by weight" unless otherwise specified). If the content exceeds 30%, the effect is not significantly increased, and the solid-liquid coexisting temperature range is widened, the castability is greatly deteriorated, and the toughness and machinability are also deteriorated.

銅及びマグネシウムは時効硬化によって素地を強化する
作用を有する。また、銅含有量が増加する程熱膨張係数
が低下するので好都合である。しかしながら、銅含有量
が8%を越えるとCu2Alの粗大な金属間化合物が晶出し
て素地を脆化させるようになり、耐蝕性も低下するよう
になるので8%以下とし、下限は時効硬化の顕れる2%
とするのが望ましい。特に好ましい範囲は3〜6%であ
る。
Copper and magnesium have the function of strengthening the matrix by age hardening. In addition, as the copper content increases, the coefficient of thermal expansion decreases, which is advantageous. However, if the copper content exceeds 8%, the coarse intermetallic compound of Cu 2 Al will crystallize and embrittle the matrix, and the corrosion resistance will also decrease. Therefore, the lower limit is 8%, and the lower limit is aging. 2% of which hardening appears
Is desirable. A particularly preferable range is 3 to 6%.

マグネシウムは銅と同様時効硬化の作用によって素地を
強化するが、含有量が多くなる程熱膨張係数を上昇さ
せ、脆化作用も見られるので好ましくなく、銅のみでも
上記時効硬化の効果は奏せられることを考慮して、マグ
ネシウムは0.2〜2.0%の範囲とする。特に好ましい範囲
は0.3〜1.5%である。
Magnesium strengthens the matrix by the action of age hardening like copper, but it is not preferable because the higher the content, the higher the coefficient of thermal expansion and the brittleness action, which is not preferable. In consideration of the fact that magnesium is used, the range of magnesium is 0.2 to 2.0%. A particularly preferred range is 0.3 to 1.5%.

鉛は、油切れを起こし易くなるような苛酷な摺動条件下
にあって、摺動面の潤滑性を補充する。接触面積の大き
い第一の摺動部材の側に鉛を含有させるのが、鉛の量が
多くなって効果的である。また、鉛を含有させることに
より、被削性が良好ではない過共晶アルミニウム−珪素
合金の被削性が改善される。鉛含有量が0.5%未満では
上記の効果が顕著ではなく、これが5%を越えると機械
的強度を低下させるので、0.5〜5%の範囲とするのが
良い。
Lead supplements the lubricity of the sliding surface under severe sliding conditions that tend to cause oil shortage. It is effective to contain lead on the side of the first sliding member having a large contact area because the amount of lead is large. Further, by containing lead, the machinability of the hypereutectic aluminum-silicon alloy, which has a poor machinability, is improved. If the lead content is less than 0.5%, the above effect is not remarkable, and if it exceeds 5%, the mechanical strength is lowered, so the range of 0.5 to 5% is preferable.

第二の摺動部材は、極めて微細な初晶及び/又は共晶珪
素が晶出した略共晶乃至過共晶アルミニウム−珪素合金
素地中に硬質粒子が均一に分散した複合材料からなって
いる。第二の摺動部材では、上記の硬質粒子がハードス
ポットを形成して耐摩耗性、耐焼付性を改善する。
The second sliding member is made of a composite material in which hard particles are uniformly dispersed in a substantially eutectic or hypereutectic aluminum-silicon alloy matrix in which extremely fine primary crystals and / or eutectic silicon are crystallized. . In the second sliding member, the hard particles form hard spots to improve wear resistance and seizure resistance.

上記のような微細な初晶及び/又は共晶珪素が均一に晶
出したアルミニウム−珪素合金は、アトマイズ法によっ
て急速凝固させた合金粉を押出し加工によって成形して
得ることができる。アトマイズ法によれば、凝固が鋳造
の場合に較べて遥かに急速であるため、初晶及び/又は
共晶珪素は極めて微細になり、このような合金粉を原料
とする第二の摺動部材の素地は、この微細な珪素粒子に
よって機械的強度と耐摩耗性とが改善される。即ち、第
二の摺動部材では、微細な珪素粒子では素地強化に寄与
し、ハードスポットとして作用するのは寧ろ後述する硬
質粒子である。
The aluminum-silicon alloy in which the fine primary crystals and / or eutectic silicon are uniformly crystallized as described above can be obtained by extruding alloy powder rapidly solidified by the atomizing method. According to the atomization method, solidification is much faster than in the case of casting, so that the primary crystal and / or eutectic silicon becomes extremely fine, and the second sliding member made of such alloy powder as a raw material. The fine silicon particles improve the mechanical strength and wear resistance of the base material. That is, in the second sliding member, the fine particles of silicon contribute to the strengthening of the base material, and the hard particles to be described later rather act as hard spots.

押出し加工は、押出し比10以上で熱間押出しによるのが
良く、特に粒子の流動が略一様で抵抗の小さい間接押出
し法によるのが好適である。この押出し加工には、上述
のアルミニウム−珪素アトマイズ合金粉に硬質粒子を配
合した混合粉又はこの混合粉を成形した圧粉体或いはこ
の圧粉体を通例の粉末冶金法によって焼結した焼結体を
被加工材として使用する。焼結体を被加工材とすると、
被加工材の取扱いが容易となる。
The extrusion process is preferably performed by hot extrusion with an extrusion ratio of 10 or more, and particularly preferably by an indirect extrusion method in which the flow of particles is substantially uniform and the resistance is low. For this extrusion processing, a mixed powder obtained by mixing the above-mentioned aluminum-silicon atomized alloy powder with hard particles, a green compact formed by molding this mixed powder, or a sintered body obtained by sintering the green compact by a conventional powder metallurgy method is used. Is used as the work material. When the sintered body is the work material,
The work piece is easy to handle.

熱間押出し加工によって、アルミニウム−珪素アトマイ
ズ合金粉の表面に不可避的に生成された薄いアルミナ
(Al2O3)皮膜は押出し加工による塑性流動によって超
微細に分断され、Al2O3皮膜の介在によって粉末粒子間
の拡散が阻止され、その結果成形性が阻害されるという
問題が解消される。そのためには押出し比は10以上であ
ることを要し、加工温度は400〜500℃が適当である。ま
たこのようにすることによって得られる押出し成形体中
に分散する硬質粒子は周囲のアルミニウム−珪素合金か
ら強い圧縮力を受けるので、摺動中にこれら粒子が脱落
することが防止される。
The thin alumina (Al 2 O 3 ) film inevitably formed on the surface of the aluminum-silicon atomized alloy powder by the hot extrusion process is superfinely divided by the plastic flow due to the extrusion process, and the Al 2 O 3 film intervenes. Thus, the problem that the diffusion between the powder particles is prevented and, as a result, the formability is impaired is solved. For that purpose, the extrusion ratio needs to be 10 or more, and the processing temperature is suitably 400 to 500 ° C. Further, the hard particles dispersed in the extruded body obtained by doing so receive a strong compressive force from the surrounding aluminum-silicon alloy, so that these particles are prevented from falling off during sliding.

このようにして得られる押出し成形体は目的の部品の寸
法に近い寸法のものとすることが容易であるので、後の
仕上げ加工に於ける歩留を極めて高くすることができ
る。
Since the extruded product thus obtained can be easily made to have a size close to the size of the target part, the yield in the subsequent finishing process can be made extremely high.

以下、第二の摺動部材を構成する各成分について説明す
る。
Hereinafter, each component that constitutes the second sliding member will be described.

珪素は10%未満では素地の耐摩耗性改善の効果が十分で
はない。珪素含有量が高い程硬度、耐摩耗性が向上する
上に熱膨張係数が低下するが、30%を越えると上記効果
の増大は顕著ではなく、素地を脆化させ、また、押出し
加工に際して非常に大きな荷重を必要とするようになっ
て好ましくない。従って素地中の珪素含有量は10〜30%
とする。特に好ましい範囲は16〜25%である。
If the content of silicon is less than 10%, the effect of improving the wear resistance of the base material is not sufficient. The higher the silicon content, the higher the hardness and wear resistance, and the lower the coefficient of thermal expansion. However, if it exceeds 30%, the above effect is not significantly increased, the base material becomes brittle, and it is extremely difficult to extrude. It is not preferable because it requires a large load. Therefore, the silicon content in the substrate is 10-30%
And A particularly preferred range is 16 to 25%.

遷移金属(周期表第IIIB族〜VII族及びVIII族の金属
で、特に鉄、ニッケル、マンガン、クロム等が好ましく
使用できる。)は、高温で安定な金属間化合物を微細に
成形し、素地の機械的強度改善に寄与する。これら1種
又は2種以上を使用してよいが、その合計が3%未満で
は上記の効果が顕著ではなく、10%を越えると却って機
械的強度を低下させ、押出し加工性、被削性を害するよ
うになる。
A transition metal (a metal of Group IIIB to VII and VIII of the periodic table, particularly iron, nickel, manganese, chromium, etc. can be preferably used) is an intermetallic compound which is stable at high temperature and is finely molded to form a base metal. It contributes to the improvement of mechanical strength. These 1 type (s) or 2 or more types may be used, but if the total amount is less than 3%, the above effect is not remarkable, and if the total amount exceeds 10%, the mechanical strength is rather lowered, and extrudability and machinability are reduced. It comes to harm.

銅及びマグネシウムについては、前述した第一の摺動部
材に於けると同様である。但し、マグネシウムについて
は、素地は急速凝固したアトマイズ合金粉を原料として
いるので、第一の摺動部材よりも多量に過飽和に固溶で
き、その上限は3.0%迄許容される。
Copper and magnesium are the same as those in the above-mentioned first sliding member. However, as for the magnesium, since the base material is made from rapidly solidified atomized alloy powder, it can be dissolved in a supersaturated amount in a larger amount than the first sliding member, and its upper limit is 3.0%.

上記合金素地中に分散させる硬質粒子としては、初晶珪
素の硬度よりも高いもの(硬度HMV700〜1000以上)とす
る。硬質粒子としては、金属珪素と、窒化珪素(Si
3N4)、炭化珪素(SiC)、窒化チタン(TiN)、窒化チ
タン(TiC)、炭化タングステン(WC)、アルミナ(Al2
O3)、酸化クロム(Cr2O3)、硼化チタン(TiB)、硼化
クロム(CrB2)、硼化モリブデン(MoB)等のセラミッ
クス、TiSi2、WSi、MoSi2等の金属間化合物や、フェロ
モリブデン、フェロタングステン等の硬質合金の粉末が
使用できる。特に、金属珪素、Si3N4、SiC、TiC、Al
2O3、TiNは、比重が約6g/ccで、アルミニウム−珪素合
金のそれに近いので、アルミニウム−珪素合金粉中に偏
在することなく均一に混合し易いので好都合である。中
でも、金属珪素、Si3N4及びSiCは、アルミニウム−珪素
合金との密着性が良い上に廉価であるので有利である。
The hard particles to be dispersed in the alloy base are those having a hardness higher than that of the primary crystal silicon (hardness H MV 700 to 1000 or more). The hard particles include metallic silicon and silicon nitride (Si
3 N 4 ), silicon carbide (SiC), titanium nitride (TiN), titanium nitride (TiC), tungsten carbide (WC), alumina (Al 2
O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), titanium boride (TiB), chromium boride (CrB 2 ), ceramics such as molybdenum boride (MoB), intermetallic compounds such as TiSi 2 , WSi, MoSi 2 Alternatively, powders of hard alloys such as ferro-molybdenum and ferro-tungsten can be used. In particular, metallic silicon, Si 3 N 4 , SiC, TiC, Al
Since 2 O 3 and TiN have a specific gravity of about 6 g / cc and are close to those of aluminum-silicon alloy, they are easy to uniformly mix without being unevenly distributed in the aluminum-silicon alloy powder, which is advantageous. Among them, metallic silicon, Si 3 N 4 and SiC are advantageous because they have good adhesion to an aluminum-silicon alloy and are inexpensive.

硬質粒子の粒径は、低速摺動条件下での耐摩耗性改善の
ためには、素地を形成するアルミニウム−珪素アトマイ
ズ合金粉の粒径よりも大きくする必要があり、平均粒径
で少なくとも3μmを必要とする、これが60μmを越え
ると押出し加工が困難になるので3〜60μmとする。但
し、最大粒径は80μm以下に止めるのが良い。特に好ま
しい平均粒径の範囲は10〜40μmである。
The particle size of the hard particles needs to be larger than the particle size of the aluminum-silicon atomized alloy powder forming the matrix in order to improve wear resistance under low-speed sliding conditions, and the average particle size is at least 3 μm. However, if it exceeds 60 μm, extrusion processing becomes difficult, so the thickness is set to 3 to 60 μm. However, the maximum particle size should be limited to 80 μm or less. A particularly preferable range of the average particle size is 10 to 40 μm.

硬質粒子の分散量は、前述の効果を奏せしめるためには
少なくとも3容積%を必要とする。これが10容積%を越
えると押出し加工が困難となり、また第一の摺動部材を
摩耗させるようになる。
The dispersion amount of the hard particles needs to be at least 3% by volume in order to exert the above-mentioned effects. If it exceeds 10% by volume, extrusion processing becomes difficult and the first sliding member becomes worn.

ヘ.実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。F. EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

第一の摺動部材として、珪素16%、銅3%、マグネシウ
ム1%、鉛1.5%、残部が実質的にアルミニウムからな
る金型鋳造材を作り、これにT6を施して、これから試験
片を採取した。
As the first sliding member, a mold casting material consisting of silicon 16%, copper 3%, magnesium 1%, lead 1.5%, and the balance substantially aluminum is made, and T6 is applied to this, and a test piece is prepared from this. It was collected.

第二の摺動部材として、下記表に示すような過共晶アル
ミニウム−珪素アトマイズ合金粉(100メッシュ篩下)
に硬質粒子を配合、混合し、この混合粉を成形ゴム型中
に充填して4ton/cm2の加圧力で冷間静水圧プレスを用い
て成形し、ピレットとした。得られたピレットは、外形
49.5mm、長さ90mmであり、その真密度比は70%である。
次に、450℃に加熱保持された内径50mmのコンテナ中に
予め450℃に加熱保持された前記ピレットを挿入し、間
接押出し法によって直径12mmの押出し棒を得た。このと
きの押出し比は17.4である。この押出し棒にT6処理を施
してから試験片を採取した。なお、硬質粒子の粒径は、
金属珪素が5〜50μmで平均粒径30μm、Si3N4が1〜5
0μmで平均粒径30μm、SiCが5〜15μmで平均粒径が
10μmである。
As the second sliding member, hypereutectic aluminum-silicon atomized alloy powder (under 100 mesh sieve) as shown in the table below
Hard particles were mixed and mixed in, and this mixed powder was filled in a molding rubber mold and molded using a cold isostatic press at a pressing force of 4 ton / cm 2 to obtain a pellet. The resulting pellet is the outline
It has a length of 49.5 mm and a length of 90 mm, and its true density ratio is 70%.
Next, the above-mentioned pyret previously heated and held at 450 ° C was inserted into a container having an inner diameter of 50 mm which was heated and held at 450 ° C, and an extruded rod having a diameter of 12 mm was obtained by an indirect extrusion method. The extrusion ratio at this time is 17.4. The extruded rod was subjected to T6 treatment, and then a test piece was collected. The particle size of the hard particles is
Metallic silicon is 5 to 50 μm, average particle size is 30 μm, Si 3 N 4 is 1 to 5
When the average particle size is 0 μm, the average particle size is 30 μm.
It is 10 μm.

比較のために、硬質粒子を含有せず、その他は上記と同
様にして製作した第二の摺動部材(比較例1、2)及び
遷移金属を含有せず、その他は上記と同様にして製作し
た第二の摺動部材(比較例3、4)の試験片を用意し
た。
For comparison, the second sliding member (Comparative Examples 1 and 2) produced in the same manner as above except that it does not contain hard particles and the transition metal are not contained, and the others are produced in the same manner as above. Test pieces of the second sliding member (Comparative Examples 3 and 4) were prepared.

第1図は第一の摺動部材の組織を示す倍率100倍の顕微
鏡写真、第2図は第二の摺動部材(記号C)の組織を示
す倍率400倍の顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a micrograph showing the structure of the first sliding member at a magnification of 100 times, and FIG. 2 is a micrograph showing the structure of the second sliding member (symbol C) at a magnification of 400 times.

第1図の第一の摺動部材の組織では、白く見えるアルミ
ニウムと細長くねずみ色に見える共晶珪素とからなる素
地中に、ねずみ色の塊状の初晶珪素が晶出している。初
晶珪素中には、黒点状に鉛相が観察できる。
In the structure of the first sliding member shown in FIG. 1, rod-shaped lump-shaped primary crystal silicon is crystallized in the matrix made of aluminum that appears white and elongated eutectic silicon that appears rodent. A black lead-like lead phase can be observed in the primary crystal silicon.

第2図の第二の摺動部材の組織では、薄ねずみ色の初晶
珪素が白く見えるアルミニウム−珪素共晶組織中に晶出
した素地中に、ねずみ色の角張った炭化珪素(SiC)粒
子が分散しているのが観察される。第二の摺動部材はア
トマイズ合金粉を使用しているので、その素地の組織は
第1図の組織に較べて遥かに微細であり、そのため、初
晶珪素は観察できない。
In the structure of the second sliding member shown in FIG. 2, rodent-colored angular silicon carbide (SiC) particles are dispersed in the base crystallized in the aluminum-silicon eutectic structure in which light gray-colored primary silicon appears white. It is observed that it is doing. Since the second sliding member uses atomized alloy powder, the base structure is much finer than that of FIG. 1, and therefore primary silicon cannot be observed.

前記第一の摺動部材の試験片と表に示した第二の摺動部
材の試験片とを組合せて、摩耗試験及び焼付試験を行っ
た。
A wear test and a seizure test were conducted by combining the test piece of the first sliding member and the test piece of the second sliding member shown in the table.

なお、他の比較例として、前記第一の摺動部材試験片用
供試材から第一の摺動部材の試験片及び第二の摺動部材
の試験片を採取し、同じ材料同士の組合せで試験を行っ
た(比較例5)。そのほか、従来からロータリーコンプ
レッサのロータやハウジングに使用されている鋳鉄FC25
を第一の摺動部材と試験片とし、同じくベーンに使用さ
れている過共晶アルミニウム−珪素鋳造合金の試験片と
して前記第一の摺動部材試験片用供試材から第二の摺動
部材の試験片を採取し、同様の試験を行った(比較例
6)。
As another comparative example, a first sliding member test piece and a second sliding member test piece were sampled from the first sliding member test piece test material, and the same materials were combined. Was tested (Comparative Example 5). In addition, cast iron FC25 that has been conventionally used for rotors and housings of rotary compressors
As a test piece of a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy which is also used for a vane as a test piece for the first sliding member and a second sliding member from the test material for the first sliding member test piece. A test piece of the member was sampled and the same test was performed (Comparative Example 6).

(1) 焼付試験 試験装置は第3図及び第3図のIV−IV線に沿う矢視側面
図である第4図に概要を図解的に示すものであって、ス
テータホルダ1に取外し可能に取付けられた直径80mm、
厚さ10mmの研磨仕上げを施した円板2の中央には裏側か
ら注油孔3を通じて潤滑油が注油される。ステータホル
ダ1には図示しない油圧装置によって図に於いて右方へ
向けて所定圧力で押圧力Pが作用するようにしてある。
円板2に相対向してロータ4があり、図示しない駆動装
置によって所定速度で回転するようにしてある。ロータ
4の円板2に対する端面に取付けられた試験片保持具4a
には正方形端面を摺動面として第二の摺動部材の試験片
5が同心円上に等間隔に4個取外し可能に、かつ円板2
に対して摺動自在に取付けてある。
(1) Seizure test The test apparatus is schematically shown in FIG. 3 and FIG. 4 which is a side view taken along the line IV-IV in FIG. 3 and is detachable to the stator holder 1. Mounted diameter 80mm,
Lubricating oil is injected into the center of the circular plate 2 having a thickness of 10 mm from the back side through an oil injection hole 3. A hydraulic device (not shown) applies a pressing force P to the stator holder 1 toward the right in the figure at a predetermined pressure.
A rotor 4 is provided opposite to the disc 2 and is rotated at a predetermined speed by a driving device (not shown). Test piece holder 4a attached to the end surface of the rotor 4 with respect to the disc 2
In this case, four test pieces 5 of the second sliding member can be removed concentrically at regular intervals with the square end surface as a sliding surface, and the disk 2
It is slidably attached to.

このような装置において、ステータ1に所定の押圧力P
をかけ、所定の面圧で円板(相手材)2と試験片5とが
接触するようにしておいて、注油孔3から摺動面に所定
給油速度で給油しながらロータ4を回転させる。一定時
間毎にステータ1に作用する圧力を段階的に増加してゆ
き、ロータ4の回転によって試験片5と相手の円板2と
の摩擦によってステータ1に生ずるトルク(摩擦力によ
って生ずるトルク)Tをスピンドル6を介してロードセ
ル7に作用せしめ、その変化を動歪計8で読取り、記録
計9に記憶させる。トルクTが急激に上昇するときに焼
付が生じたものとし、その大小を以て耐焼付性の良否を
判断する。
In such a device, a predetermined pressing force P is applied to the stator 1.
Then, the disc (counterpart material) 2 and the test piece 5 are brought into contact with each other at a predetermined surface pressure, and the rotor 4 is rotated while the sliding surface is lubricated at a predetermined lubrication speed. The pressure acting on the stator 1 is increased stepwise at regular time intervals, and the torque generated by the stator 1 by the friction between the test piece 5 and the disc 2 of the other party due to the rotation of the rotor 4 (torque generated by the frictional force) T Is applied to the load cell 7 via the spindle 6, and the change is read by the dynamic strain gauge 8 and stored in the recorder 9. It is assumed that seizure occurs when the torque T rapidly rises, and whether the seizure resistance is good or not is judged based on the magnitude thereof.

試験条件は次に示す通りである。The test conditions are as shown below.

摩擦速度:5m/sec 潤滑油:油温90℃のコンプレッサオイル(スニソ5GS)
を350ml/min給油 接触圧力:試験開始時20kg/cm2、その後3分間経過毎に
10kg/cm2ずつ上昇 相手円板:前記第一の摺動部材の試験片 試験結果は第5図に示す通りである。試験は同じ材料の
第二の摺動部材の試験について5回ずつ行った。
Friction speed: 5m / sec Lubricating oil: Compressor oil with an oil temperature of 90 ℃ (SUNISO 5GS)
350 ml / min Lubrication Contact pressure: 20 kg / cm 2 at the start of the test, then every 3 minutes
Increase by 10 kg / cm 2 Counter disk: Test piece of the first sliding member The test results are shown in FIG. The test was performed 5 times for each test of the second sliding member made of the same material.

試験結果は第5図に示す通りである。同図には、同じ材
料の試験片について行った試験結果の範囲を示してあ
る。
The test results are shown in FIG. The figure shows the range of the test results performed on the test pieces of the same material.

第5図から、図のことが判る。The figure can be seen from FIG.

実施例の組合せでは、耐焼付性は従来の組合せである比
較例6と略同程度か又はそれ以上に改善されている。
In the combination of the examples, the seizure resistance is improved to the same level as or higher than that of the comparative example 6 which is the conventional combination.

遷移金属を含有しない比較例3、4の組合せでは、耐ス
カップ性はAの組合せと略同程度で、耐焼付性に対して
は遷移金属の効果は明らかには認められない。
In the combinations of Comparative Examples 3 and 4 containing no transition metal, the scup resistance was almost the same as that of the combination of A, and the effect of the transition metal on seizure resistance was not clearly recognized.

硬質粒子を含有しない比較例1、2では耐焼付性が実施
例に較べて明らかに劣っており、硬質粒子の耐焼付性改
善の効果は顕著である。
In Comparative Examples 1 and 2 which do not contain hard particles, the seizure resistance is clearly inferior to the examples, and the effect of improving the seizure resistance of the hard particles is remarkable.

比較例5の組合せも耐付性は良好ではない。The combination of Comparative Example 5 is also not good in durability.

(2) 摩耗試験 試験は第6図に示す方法で行った。試験片15を試験片保
持具16で保持し、相手方回転円板17の外周面に一定圧力
で圧接させ、潤滑油供給管18から潤滑油を供給しながら
摺動させる。試験片は5×5×20mmの角柱状を呈し、先
端摺動面には半径6mmの丸みが付せられ、研摩仕上げが
施されている。相手円板17は外径44.2mmで、摺動外周面
は表面粗さを0.6〜1.5μmに研摩仕上げが施してある。
(2) Abrasion test The test was conducted by the method shown in FIG. The test piece (15) is held by a test piece holder (16), brought into pressure contact with the outer peripheral surface of the counter rotating disk (17) at a constant pressure, and is slid while supplying lubricating oil from a lubricating oil supply pipe (18). The test piece has a 5 × 5 × 20 mm prismatic shape, and the tip sliding surface is rounded with a radius of 6 mm and polished. The mating disc 17 has an outer diameter of 44.2 mm, and the outer peripheral surface of the sliding surface is polished to a surface roughness of 0.6 to 1.5 μm.

このような試験装置によって、円板17を前記第一の摺動
部材の試験片とし、試験片15を前記第二の摺動部材の試
験片として、円板17を1、3、5、10m/秒の周速で回転
させ、80±1℃に加熱されたコンプレッサオイル(スニ
ソ5GS)を300ml/分の割合で供給管18から給油しながら
試験片15を相手円板17の外周面に3kg/mm2の押圧力で押
付け、摩擦距離を150kmとして試験片15と相手円板17と
を摺動させた。
With such a test apparatus, the disk 17 is used as the test piece of the first sliding member, the test piece 15 is used as the test piece of the second sliding member, and the disk 17 is set to 1, 3, 5, 10 m. While rotating at a peripheral speed of / sec, the compressor oil (SUNISO 5GS) heated to 80 ± 1 ℃ is supplied from the supply pipe 18 at a rate of 300 ml / min, while the test piece 15 is 3 kg on the outer peripheral surface of the mating disc 17. The test piece 15 and the mating disk 17 were slid with a pressing force of / mm 2 and a friction distance of 150 km.

試験前の相手円板17の外周面の表面粗さは表面粗さ計の
触針を軸方向に走査させて測定した。
The surface roughness of the outer peripheral surface of the mating disk 17 before the test was measured by scanning the stylus of a surface roughness meter in the axial direction.

試験後試験片15の摺動面の摩耗幅を工具顕微鏡で測定し
た。
After the test, the wear width of the sliding surface of the test piece 15 was measured with a tool microscope.

この試験では、前記焼付試験に於ける実施例及び比較例
の結果から、代表的な組合せを選択して試験している。
In this test, representative combinations are selected and tested from the results of Examples and Comparative Examples in the above-mentioned seizure test.

試験結果は第7図に示す通りである。The test results are shown in FIG.

第7図から、次のことが判る。The following can be seen from FIG.

実施例の組合せでは、いずれも各摺動速度について従来
の組合せである比較例6に較べて耐摩耗性は略同程度又
はそれ以上に改善されている。
In each of the combinations of the examples, the wear resistance is improved to about the same level or more as compared with the comparative example 6 which is the conventional combination for each sliding speed.

実施例の組合せでは、硬質粒子を含有しない比較例1の
組合せに較べて摩耗が少なく、硬質粒子の耐摩耗性改善
の効果が明らかに認められる。特に、硬質粒子にSiCを
使用した場合に耐摩耗性が改善される傾向が見られる。
The combination of Examples has less wear than the combination of Comparative Example 1 containing no hard particles, and the effect of improving wear resistance of the hard particles is clearly recognized. In particular, the wear resistance tends to be improved when SiC is used for the hard particles.

遷移金属を含有しない比較例3の組合せでは、各摺動速
度について摩耗が多く、遷移金属は、前述したように耐
焼付性改善には明らかな効果が認められないが、耐摩耗
性改善に寄与することが明らかである。
In the combination of Comparative Example 3 containing no transition metal, there was much wear at each sliding speed, and the transition metal did not show a clear effect in improving the seizure resistance as described above, but contributed to the improvement in wear resistance. It is clear that

比較例5の過共晶アルミニウム−珪素合金同士の組合せ
では、他の組合せに較べて摩耗量が甚だ大きくなってい
る。
In the combination of the hypereutectic aluminum-silicon alloys of Comparative Example 5, the amount of wear is much larger than that of the other combinations.

上記各試験の結果から、本発明に基づく摺動部材の組合
せは、第一、第二の双方の摺動部材共にアルミニウム基
材料であるので、第一の摺動部材が鋳鉄である従来の組
合せに較べて軽量になり、而も、耐焼付性、耐摩耗性共
に、上記従来の組合せと同等又はそれ以上に改善されて
いることが理解できる。
From the results of the above-mentioned tests, the combination of the sliding members according to the present invention is a conventional combination in which the first sliding member is cast iron because both the first and second sliding members are aluminum-based materials. It can be understood that the weight is lighter than that of the above, and the seizure resistance and the wear resistance are improved to the same level or higher than the conventional combination.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって、 第1図は第一の摺動部材の金属組織を示す顕微鏡写真、 第2図は第二の摺動部材の金属組織を示す顕微鏡写真、 第3図は焼付試験装置の概要を示す部分破砕正面図、 第4図は第3図のIV−IV線矢視側面図、 第5図は焼付試験の結果を示すグラフ、 第6図は摩耗試験装置の概略正面図、 第7図は摩耗試験の結果を示すグラフ である。 なお、図面に示された符号において、 1……ステータ 2、17……第一の摺動部材の試験片 3、18……注油孔 4……ロータ 4a、16……試験片保持具 5、15……第二の摺動部材の試験片 である。 Each of the drawings shows an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 is a micrograph showing the metal structure of the first sliding member, and FIG. 2 is a microscope showing the metal structure of the second sliding member. Photograph, FIG. 3 is a partial crushing front view showing the outline of the seizure test apparatus, FIG. 4 is a side view taken along the line IV-IV of FIG. 3, FIG. 5 is a graph showing the result of the seizure test, and FIG. Is a schematic front view of the wear test apparatus, and FIG. 7 is a graph showing the results of the wear test. In the drawings, reference numerals 1 ... Stator 2, 17 ... Test piece of first sliding member 3, 18 ... Lubrication hole 4 ... Rotor 4a, 16 ... Test piece holder 5, 15 ... A test piece of the second sliding member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】接触面積が相対的に大きい第一の摺動部材
と、接触面積が相対的に小さい第二の摺動部材とが互い
に摺動する摺動部材の組合せであって、 前記第一の摺動部材が、珪素12〜30重量%、銅2〜8重
量%、マグネシウム0.2〜2.0重量%、鉛0.5〜5重量
%、残部が実質的にアルミニウムからなるアルミニウム
合金であって、 前記第二の摺動部材が、珪素10〜30重量%、遷移金属の
1種又は2種以上が合計で3〜10重量%、銅2〜8重量
%、マグネシウム0.2〜3.0重量%、残部が実質的にアル
ミニウムからなり、極めて微細な初晶珪素及び/又は極
めて微細な共晶珪素が分散したアルミニウム合金素地中
に、平均粒径3〜60μmの硬質粒子が3〜10容積%分散
した組織を有する複合材料である、 摺動部材の組合せ。
1. A combination of a sliding member in which a first sliding member having a relatively large contact area and a second sliding member having a relatively small contact area slide with each other, wherein: One sliding member is an aluminum alloy having 12 to 30 wt% silicon, 2 to 8 wt% copper, 0.2 to 2.0 wt% magnesium, 0.5 to 5 wt% lead, and the balance substantially aluminum. The second sliding member contains 10 to 30% by weight of silicon, 3 to 10% by weight of one or more kinds of transition metals in total, 2 to 8% by weight of copper, 0.2 to 3.0% by weight of magnesium, and the balance substantially. Has a structure in which hard particles having an average particle size of 3 to 60 μm are dispersed in an amount of 3 to 10% by volume in an aluminum alloy base in which extremely fine primary crystal silicon and / or extremely fine eutectic silicon are dispersed A combination of sliding members that is a composite material.
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