JPH0987779A - 自己潤滑性を有するＭｇ基複合材料およびその製造方法 - Google Patents
自己潤滑性を有するＭｇ基複合材料およびその製造方法Info
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- JPH0987779A JPH0987779A JP26798995A JP26798995A JPH0987779A JP H0987779 A JPH0987779 A JP H0987779A JP 26798995 A JP26798995 A JP 26798995A JP 26798995 A JP26798995 A JP 26798995A JP H0987779 A JPH0987779 A JP H0987779A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性等の良好なＭｇ基複合材料の製造方
法を提供する。 【解決手段】 自己潤滑性を有する物質からなる強化材
と浸透助材とからなる混合粉末と、ＭｇまたはＭｇ合金
からなるマトリックス金属溶湯を接触させ、該金属溶湯
を該混合粉末に浸透させて得られるＭｇ基複合材料およ
びその製造方法。
法を提供する。 【解決手段】 自己潤滑性を有する物質からなる強化材
と浸透助材とからなる混合粉末と、ＭｇまたはＭｇ合金
からなるマトリックス金属溶湯を接触させ、該金属溶湯
を該混合粉末に浸透させて得られるＭｇ基複合材料およ
びその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭｇまたはＭｇ合
金をマトリックスとしたＭｇ基複合材料の製造方法に関
する。
金をマトリックスとしたＭｇ基複合材料の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】Ｍｇ合金は、Ａｌ合金に比べて硬度が小
さい。したがって、耐摩耗性が劣り、摺動部材に使用す
ることができなかった。これを解決するために、Ｓｉ
Ｃ、Ａｌ2 Ｏ3 等の高硬度物質をＭｇまたはＭｇ合金に
強化材として複合化させる試みが種々なされている。事
実、これら高硬度物質を複合化した複合材料は優れた耐
摩耗性を示す。他方、Ｃ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボロ
ンナイトライド）等の自己潤滑性を有する物質を含む材
料は、摺動部材として優れた特性をもつことがよく知ら
れている。
さい。したがって、耐摩耗性が劣り、摺動部材に使用す
ることができなかった。これを解決するために、Ｓｉ
Ｃ、Ａｌ2 Ｏ3 等の高硬度物質をＭｇまたはＭｇ合金に
強化材として複合化させる試みが種々なされている。事
実、これら高硬度物質を複合化した複合材料は優れた耐
摩耗性を示す。他方、Ｃ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボロ
ンナイトライド）等の自己潤滑性を有する物質を含む材
料は、摺動部材として優れた特性をもつことがよく知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳｉＣ等の高硬度物質
を複合化したＭｇ基複合材料は、優れた耐摩耗性を有す
る一方、相手材への攻撃性が激しいため、摺動部材とし
てはその適用が制限される。また、高硬度物質を含むた
め、機械加工性が非常に劣る。一方、Ｃ（黒鉛）等の自
己潤滑性を有する物質を複合化したＭｇ基複合材料が、
摺動部材として優れた特性をもつであろうことは、容易
に推測できる。しかし、Ｃ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボ
ロンナイトライド）等は、ＭｇまたはＭｇ合金からなる
溶湯との濡れ性が著しく悪いため、スクイズキャスト法
（溶湯鍛造法）によっても複合化が困難である。唯一、
粉末冶金法ならば複合化が可能と考えられるが、製造コ
ストの高さ、Ｍｇ粉末の危険性の高さ、形状の制約など
の問題点が多い。
を複合化したＭｇ基複合材料は、優れた耐摩耗性を有す
る一方、相手材への攻撃性が激しいため、摺動部材とし
てはその適用が制限される。また、高硬度物質を含むた
め、機械加工性が非常に劣る。一方、Ｃ（黒鉛）等の自
己潤滑性を有する物質を複合化したＭｇ基複合材料が、
摺動部材として優れた特性をもつであろうことは、容易
に推測できる。しかし、Ｃ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボ
ロンナイトライド）等は、ＭｇまたはＭｇ合金からなる
溶湯との濡れ性が著しく悪いため、スクイズキャスト法
（溶湯鍛造法）によっても複合化が困難である。唯一、
粉末冶金法ならば複合化が可能と考えられるが、製造コ
ストの高さ、Ｍｇ粉末の危険性の高さ、形状の制約など
の問題点が多い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のＭｇ基複合材料の製造方法は、強化
材と浸透助材からなる混合粉末と、ＭｇまたはＭｇ合金
からなるマトリックス金属溶湯を接触させ、該金属溶湯
を該混合粉末に浸透させるＭｇ基複合材料の製造方法で
あって、自己潤滑性を有する物質を強化材として用いる
ことを特徴とする。請求項２に記載のＭｇ基複合材料の
製造方法は、請求項１に記載の製造方法であって、自己
潤滑性を有する物質が、黒鉛、六方晶ボロンナイトライ
ド、および二硫化モリブデンから選択されることを特徴
とする。請求項３に記載のＭｇ基複合材料は、Ｍｇまた
はＭｇ合金と、自己潤滑性を有する物質と、浸透助材と
ＭｇまたはＭｇ合金との反応生成物とからなることを特
徴とする。
に、請求項１記載のＭｇ基複合材料の製造方法は、強化
材と浸透助材からなる混合粉末と、ＭｇまたはＭｇ合金
からなるマトリックス金属溶湯を接触させ、該金属溶湯
を該混合粉末に浸透させるＭｇ基複合材料の製造方法で
あって、自己潤滑性を有する物質を強化材として用いる
ことを特徴とする。請求項２に記載のＭｇ基複合材料の
製造方法は、請求項１に記載の製造方法であって、自己
潤滑性を有する物質が、黒鉛、六方晶ボロンナイトライ
ド、および二硫化モリブデンから選択されることを特徴
とする。請求項３に記載のＭｇ基複合材料は、Ｍｇまた
はＭｇ合金と、自己潤滑性を有する物質と、浸透助材と
ＭｇまたはＭｇ合金との反応生成物とからなることを特
徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】強化材および浸透助材からなる混
合粉末に、ＭｇまたはＭｇ合金からなるマトリックス金
属溶湯を接触させて浸透現象を発現させるＭｇ基複合材
料の製造方法（自発的浸透法）が開発されている（特願
平６−１４４１６４号）。複合化のメカニズムは、浸透
助材と、ＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯とが発熱を伴
って反応することにより、局所的に高温となり、強化材
とＭｇまたはＭｇ合金溶湯との濡れ性が改善されるた
め、強化材粉末中に溶湯が浸透し、複合化が行われると
いうものである。本発明は、このような自発的浸透法を
用い、強化材として自己潤滑性を有する物質を用いる
と、該自己潤滑性を有する物質とＭｇまたはＭｇ合金の
複合化が可能となることを見いだしたものである。
合粉末に、ＭｇまたはＭｇ合金からなるマトリックス金
属溶湯を接触させて浸透現象を発現させるＭｇ基複合材
料の製造方法（自発的浸透法）が開発されている（特願
平６−１４４１６４号）。複合化のメカニズムは、浸透
助材と、ＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯とが発熱を伴
って反応することにより、局所的に高温となり、強化材
とＭｇまたはＭｇ合金溶湯との濡れ性が改善されるた
め、強化材粉末中に溶湯が浸透し、複合化が行われると
いうものである。本発明は、このような自発的浸透法を
用い、強化材として自己潤滑性を有する物質を用いる
と、該自己潤滑性を有する物質とＭｇまたはＭｇ合金の
複合化が可能となることを見いだしたものである。
【０００６】強化材としては、Ｃ（黒鉛）、ｈＢＮ（六
方晶ボロンナイトライド）、ＭｏＳ2 （二硫化モリブデ
ン）等の自己潤滑性を有する物質を用いる。強化材の粒
径は、０．１〜５００μｍ程度のものを用いる。０．１
μｍ未満では、金属溶湯の粘性が高くなり過ぎて実用に
適さず、５００μｍを超えると、Ｍｇ基複合材の強度が
低下する。浸透助材を使用する自発的浸透法を用いるこ
とによって、ＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯と濡れ性
の著しく悪いＣ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボロンナイト
ライド）等の物質でも溶湯法で複合化することが可能と
なる。
方晶ボロンナイトライド）、ＭｏＳ2 （二硫化モリブデ
ン）等の自己潤滑性を有する物質を用いる。強化材の粒
径は、０．１〜５００μｍ程度のものを用いる。０．１
μｍ未満では、金属溶湯の粘性が高くなり過ぎて実用に
適さず、５００μｍを超えると、Ｍｇ基複合材の強度が
低下する。浸透助材を使用する自発的浸透法を用いるこ
とによって、ＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯と濡れ性
の著しく悪いＣ（黒鉛）、ｈＢＮ（六方晶ボロンナイト
ライド）等の物質でも溶湯法で複合化することが可能と
なる。
【０００７】浸透助材の代表的なものとしては、シリ
カ、酸化チタン等があり、これらはＭｇまたはＭｇ合金
からなる溶湯とテルミット反応を起こし、多量の熱を発
するため、強化材とＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯と
の濡れ性を著しく改善することができる。
カ、酸化チタン等があり、これらはＭｇまたはＭｇ合金
からなる溶湯とテルミット反応を起こし、多量の熱を発
するため、強化材とＭｇまたはＭｇ合金からなる溶湯と
の濡れ性を著しく改善することができる。
【０００８】強化材粉末と浸透助材の混合比は、容量比
で９９：１〜１０：９０である。混合比が１０：９０を
超えると金属溶湯の粘性が高くなり過ぎて実用に適さ
ず、９９：１未満であると自発的浸透現象が発現しなく
なる。Ｍｇ合金としては、ＡＺ９１、ＺＫ６１、ＱＥ２
２等を挙げることができる。強化材粉末とＭｇまたはＭ
ｇ合金の混合比は、容量比で０．１：９９．９〜５０：
５０である。混合比が５０：５０を超えると金属溶湯の
粘性が高くなり過ぎて実用に適さず、０．１：９９．９
未満であると複合材の摺動特性が向上しなくなる。
で９９：１〜１０：９０である。混合比が１０：９０を
超えると金属溶湯の粘性が高くなり過ぎて実用に適さ
ず、９９：１未満であると自発的浸透現象が発現しなく
なる。Ｍｇ合金としては、ＡＺ９１、ＺＫ６１、ＱＥ２
２等を挙げることができる。強化材粉末とＭｇまたはＭ
ｇ合金の混合比は、容量比で０．１：９９．９〜５０：
５０である。混合比が５０：５０を超えると金属溶湯の
粘性が高くなり過ぎて実用に適さず、０．１：９９．９
未満であると複合材の摺動特性が向上しなくなる。
【０００９】
【実施例】実施例１ 強化材として、Ｃ（黒鉛）粒子（粒径７０〜１５０μ
ｍ）を用い、このＣ（黒鉛）粒子に対して３０容量％の
α−シリカ（粒径１μｍ）を均一に混合した。マトリッ
クスとしては、ＡＺ９１合金（Ｍｇ−９％Ａｌ−１％Ｚ
ｎ合金）を用い、図１に示すようなレイアウトでＡＺ９
１合金を６３０℃で溶解したところ、Ｃ（黒鉛）粉末中
に溶湯が浸透した。
ｍ）を用い、このＣ（黒鉛）粒子に対して３０容量％の
α−シリカ（粒径１μｍ）を均一に混合した。マトリッ
クスとしては、ＡＺ９１合金（Ｍｇ−９％Ａｌ−１％Ｚ
ｎ合金）を用い、図１に示すようなレイアウトでＡＺ９
１合金を６３０℃で溶解したところ、Ｃ（黒鉛）粉末中
に溶湯が浸透した。
【００１０】ここで、図１を説明すると、Ａｒガスで満
たされたチャンバー１内には、るつぼ台５上に溶解るつ
ぼ３が置かれており、溶解るつぼ３の中には、ＡＺ９１
合金インゴット６と、黒鉛とα−シリカからなる混合粉
末７が入れられており、混合粉末７にはガス抜きパイプ
２が差し込まれている。誘導コイル４によってＡＺ９１
合金は加熱され、溶湯となって混合粉末７中に浸透す
る。
たされたチャンバー１内には、るつぼ台５上に溶解るつ
ぼ３が置かれており、溶解るつぼ３の中には、ＡＺ９１
合金インゴット６と、黒鉛とα−シリカからなる混合粉
末７が入れられており、混合粉末７にはガス抜きパイプ
２が差し込まれている。誘導コイル４によってＡＺ９１
合金は加熱され、溶湯となって混合粉末７中に浸透す
る。
【００１１】図２は、腐食のない金属組織（倍率×１０
０）の顕微鏡写真であり、複合化材として黒鉛粒子（粒
径７０〜１５０μｍ）を、浸透助材としてα−シリカ
（ＳｉＯ2 ）（粒径１μｍ）を用いたものである。写真
中、黒色部は、黒鉛粒子であり、その周囲の白色部は、
マトリックスであるＡＺ９１合金である。マトリックス
中に見られる微細粒子は、浸透助材であるα−シリカが
Ｍｇと反応することにより生成したＭｇＯおよびＭｇ2
Ｓｉである。
０）の顕微鏡写真であり、複合化材として黒鉛粒子（粒
径７０〜１５０μｍ）を、浸透助材としてα−シリカ
（ＳｉＯ2 ）（粒径１μｍ）を用いたものである。写真
中、黒色部は、黒鉛粒子であり、その周囲の白色部は、
マトリックスであるＡＺ９１合金である。マトリックス
中に見られる微細粒子は、浸透助材であるα−シリカが
Ｍｇと反応することにより生成したＭｇＯおよびＭｇ2
Ｓｉである。
【００１２】応用例１ 実施例１と同様の手法で複合化させた後、撹拌翼で機械
的撹拌を加え、黒鉛粒子をマトリックス溶湯中に均一に
分散させた後、溶湯温度を６９０℃まで上昇させ、鋳型
に注湯した。これにより、摺動特性に優れたＭｇ基複合
材部品を簡便に製造することができた。
的撹拌を加え、黒鉛粒子をマトリックス溶湯中に均一に
分散させた後、溶湯温度を６９０℃まで上昇させ、鋳型
に注湯した。これにより、摺動特性に優れたＭｇ基複合
材部品を簡便に製造することができた。
【００１３】耐摩耗性試験 本発明によって得られるＭｇ基複合材の比摩耗量を次の
ようにして測定した。試験は、大越式摩耗試験機にて行
なった。摺動速度１．９８ｍ／ｓ、摺動距離６００ｍ、
相手材としてＦＣ２５０チル材を用い、潤滑油として１
０Ｗ−４０のエンジンオイルを使用した。荷重は一定荷
重とし、２４．５Ｎと４９Ｎの２種類で行なった。結果
を表１に示す。黒鉛粒子を複合化することにより、比摩
耗量が１／３以下になっていることがわかる。
ようにして測定した。試験は、大越式摩耗試験機にて行
なった。摺動速度１．９８ｍ／ｓ、摺動距離６００ｍ、
相手材としてＦＣ２５０チル材を用い、潤滑油として１
０Ｗ−４０のエンジンオイルを使用した。荷重は一定荷
重とし、２４．５Ｎと４９Ｎの２種類で行なった。結果
を表１に示す。黒鉛粒子を複合化することにより、比摩
耗量が１／３以下になっていることがわかる。
【００１４】
【表１】 １）ＡＺ９１をマトリックスとし、ＡＺに対し５容量％
の黒鉛粒子（７０〜１５０μｍ）を強化材とし、黒鉛粒
子に対し３０容量％の酸化チタン（アナターゼ型０．４
μｍ）を浸透助材としたＭｇ基複合材 ２）比較のために用いたＡＺ９１合金
の黒鉛粒子（７０〜１５０μｍ）を強化材とし、黒鉛粒
子に対し３０容量％の酸化チタン（アナターゼ型０．４
μｍ）を浸透助材としたＭｇ基複合材 ２）比較のために用いたＡＺ９１合金
【００１５】
【発明の効果】本発明にかかるＭｇ基複合材料の製造方
法によると、自己潤滑性を有する物質とＭｇまたはＭｇ
合金の複合化が可能である。また、本発明にかかるＭｇ
基複合材料は、ａ）自己潤滑性を有する物質を含むた
め、自らの耐摩耗性が優れる、ｂ）相手材への攻撃性が
なく、摺動部材として優れる、ｃ）被削性が非常に良好
である、ｄ）軽量である、ｅ）安価でしかも少ない危険
性で製造することができる、ｆ）鋳造が可能であり、形
状の自由度が大きいという優れた特性を有する。軽量で
ある理由は、Ｃ（黒鉛）やｈＢＮ（六方晶ボロンナイト
ライド）の比重が約２．２ｇ／ｃｃであり、ＳｉＣ（約
３．２ｇ／ｃｃ）と比べて軽量であるからである。
法によると、自己潤滑性を有する物質とＭｇまたはＭｇ
合金の複合化が可能である。また、本発明にかかるＭｇ
基複合材料は、ａ）自己潤滑性を有する物質を含むた
め、自らの耐摩耗性が優れる、ｂ）相手材への攻撃性が
なく、摺動部材として優れる、ｃ）被削性が非常に良好
である、ｄ）軽量である、ｅ）安価でしかも少ない危険
性で製造することができる、ｆ）鋳造が可能であり、形
状の自由度が大きいという優れた特性を有する。軽量で
ある理由は、Ｃ（黒鉛）やｈＢＮ（六方晶ボロンナイト
ライド）の比重が約２．２ｇ／ｃｃであり、ＳｉＣ（約
３．２ｇ／ｃｃ）と比べて軽量であるからである。
【図１】本発明にかかるＭｇ基複合材料の製造方法の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】本発明にかかるＭｇ基複合材料の金属組織の顕
微鏡写真を表す図である。
微鏡写真を表す図である。
１ チャンバー ２ ガス抜きパイプ ３ 溶解るつぼ ４ 誘導コイル ５ るつぼ台 ６ ＡＺ９１合金インゴット ７ 黒鉛（粒径７０〜１５０μｍ）とα−シリカ（粒径
１μｍ）の混合粉末
１μｍ）の混合粉末
Claims (3)
- 【請求項１】 強化材および浸透助材からなる混合粉末
と、ＭｇまたはＭｇ合金からなるマトリックス金属溶湯
を接触させ、該金属溶湯を該混合粉末に浸透させるＭｇ
基複合材料の製造方法において、自己潤滑性を有する物
質を強化材として用いることを特徴とするＭｇ基複合材
料の製造方法。 - 【請求項２】 上記自己潤滑性を有する物質が、黒鉛、
六方晶ボロンナイトライド、二硫化モリブデンから選択
されることを特徴とする請求項１に記載のＭｇ基複合材
料の製造方法。 - 【請求項３】 ＭｇまたはＭｇ合金と、自己潤滑性を有
する物質と、浸透助材とＭｇまたはＭｇ合金との反応生
成物とからなるＭｇ基複合材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26798995A JPH0987779A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 自己潤滑性を有するＭｇ基複合材料およびその製造方法 |
| US08/614,157 US5791397A (en) | 1995-09-22 | 1996-03-12 | Processes for producing Mg-based composite materials |
| EP96460012A EP0765946A1 (en) | 1995-09-22 | 1996-03-13 | Processes for producing Mg-based composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26798995A JPH0987779A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 自己潤滑性を有するＭｇ基複合材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987779A true JPH0987779A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=17452369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26798995A Pending JPH0987779A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 自己潤滑性を有するＭｇ基複合材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0987779A (ja) |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP26798995A patent/JPH0987779A/ja active Pending
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