JPH10298690A - Sliding member made of aluminum alloy, and its production - Google Patents

Sliding member made of aluminum alloy, and its production

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JPH10298690A
JPH10298690A JP10635497A JP10635497A JPH10298690A JP H10298690 A JPH10298690 A JP H10298690A JP 10635497 A JP10635497 A JP 10635497A JP 10635497 A JP10635497 A JP 10635497A JP H10298690 A JPH10298690 A JP H10298690A
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aluminum alloy
less
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藤 晴 康 甲
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狩 隆 彰 猪
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田 正 彦 塩
Tomohiro Aoki
木 知 広 青
Takao Hayashi
孝 雄 林
Hidetoshi Shiga
賀 英 俊 志
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    • F02F2007/009Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content
    • 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight sliding member made of aluminum alloy, capable of combining excellent strength with excellent wear resistance. SOLUTION: This sliding member is composed of an Al-Si type casting aluminum alloy having a composition consisting of, by weight, 14.0-17.5% Si, 2.0-5.0% Cu, 0.1-1.0% Mg, 0.3-0.8% Mn, 0.05-0.30% Cr, 0.05-0.20% Ti, 0.003-0.050% P, <=1.5% Fe, Ca in an amount limited to <0.005%, and the balance essentially Al. Moreover, the average grain size of primary-crystal Si of the sliding surface is regulated to <=12 μm and also the average grain size of α-phases, excluding eutectic, is regulated to >=10 μm, and further, the grain size of primary-crystal Si of the sliding surface is regulated to <=35 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シフトフォーク等
の素材として利用される強度と耐摩耗性が共に優れたア
ルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member made of an aluminum alloy, which is used as a material for a shift fork or the like and has excellent strength and abrasion resistance, and a method for producing the sliding member.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、動力機器の軽量化のためにアルミ
ニウム合金を適用することが多く検討され、なかでも、
摺動部に対しては、耐摩耗性,耐焼付性に優れた過共晶
Al−Si系アルミニウム合金が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the use of aluminum alloys to reduce the weight of power equipment has been studied in many cases.
For the sliding portion, a hypereutectic Al-Si-based aluminum alloy having excellent wear resistance and seizure resistance has attracted attention.

【0003】この過共晶Al−Si系アルミニウム合金
は、初晶Siが存在する組織を有し、その硬質な初晶S
iによって優れた耐摩耗性を確保している。
[0003] This hypereutectic Al-Si-based aluminum alloy has a structure in which primary crystal Si exists, and its hard primary crystal S
i secures excellent wear resistance.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この場合、十分な耐摩
耗性を得るためには、初晶Siの粒径をある程度大きく
する必要がある。しかし、シフトフォークのように強度
を必要とする摺動部材については、初晶Siの粒径が必
要以上に大きいと、特に、衝撃強度・疲労強度が低下す
るという問題があった。また、初晶Siの量が多すぎて
も、衝撃強度・疲労強度が低下するという問題があっ
た。その一方で、初晶Siが細かい場合、あるいは、少
ない場合は、衝撃強度・疲労強度は十分良好なものにな
るが、耐摩耗性が不足するという問題があった。
In this case, in order to obtain sufficient wear resistance, it is necessary to increase the grain size of primary crystal Si to some extent. However, a sliding member requiring strength, such as a shift fork, has a problem that impact strength and fatigue strength are particularly reduced when the primary crystal Si particle size is larger than necessary. In addition, even if the amount of primary crystal Si is too large, there is a problem that impact strength and fatigue strength are reduced. On the other hand, when the primary crystal Si is fine or small, the impact strength and the fatigue strength are sufficiently good, but there is a problem that the wear resistance is insufficient.

【0005】したがって、優れた強度と優れた耐摩耗性
を部品において両立させるためには、形状を変えて応力
を小さくするとか、摺動面の面積を大きくとって耐摩耗
性を確保するとか等の手法を取り入れることが必要な場
合があった。
[0005] Therefore, in order to achieve both excellent strength and excellent wear resistance in a part, it is necessary to reduce the stress by changing the shape or to secure the wear resistance by increasing the area of the sliding surface. In some cases, it was necessary to adopt the method described above.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、適度な大きさの初晶Si
を均一に分散させること、初晶Siの微細化により耐摩
耗性が低下する場合は、特に耐摩耗性に劣るα相を微細
にすることにより耐摩耗性の低下を補い、優れた強度と
耐摩耗性を両立させることが可能である耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法を提
供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a primary crystal Si having an appropriate size.
In the case where wear resistance decreases due to the uniform dispersion of primary crystal Si and the refinement of primary crystal Si, the decrease in wear resistance is compensated for by reducing the α phase, which is particularly poor in wear resistance, to provide excellent strength and resistance. An object of the present invention is to provide a sliding member made of an aluminum alloy, which is excellent in abrasion resistance and is capable of satisfying both abrasion characteristics, and a method for manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルミニ
ウム合金製摺動部材は、請求項1に記載しているよう
に、Al−Si系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動
面の初晶Siの平均粒径が12μm以下であり、かつ、
摺動面の初晶Siの粒径が35μm以下であるものとし
たことを特徴としている。
According to the present invention, a sliding member made of an aluminum alloy according to the present invention is made of an Al-Si-based aluminum casting alloy and has a primary surface of primary crystal Si on a sliding surface. The average particle size is 12 μm or less, and
The sliding surface is characterized in that the primary crystal Si has a particle size of 35 μm or less.

【0008】同じく、本発明に係わるアルミニウム合金
製摺動部材は、請求項2に記載しているように、Al−
Si系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶S
iの平均粒径が12μm以下であり、かつ、共晶を除い
たα相の平均粒径が10μm以下であり、摺動面の初晶
Siの粒径が35μm以下であるものとしたことを特徴
としている。
[0008] Similarly, the sliding member made of an aluminum alloy according to the present invention is an aluminum alloy sliding member.
Primary crystal S on sliding surface made of Si-based aluminum casting alloy
The average particle diameter of i is 12 μm or less, the average particle diameter of the α phase excluding the eutectic is 10 μm or less, and the particle diameter of primary crystal Si on the sliding surface is 35 μm or less. Features.

【0009】そして、本発明に係わるアルミニウム合金
製摺動部材の実施態様においては、適度な大きさの初晶
Siを均一に分散させたものとするために、請求項3に
記載しているように、Al−Si系アルミニウム鋳造合
金は、重量%で、Si:14.0〜17.5%、Cu:
2.0〜5.0%、Mg:0.1〜1.0%、Mn:
0.3〜0.8%、Cr:0.05〜0.30%、T
i:0.05〜0.20%、P:0.003〜0.05
0%、Fe:1.5%以下を含有すると共に、Ca:
0.005%未満に規制し、残部実質的にAlの組成か
らなるものとすることができる。
In the embodiment of the sliding member made of an aluminum alloy according to the present invention, in order to uniformly disperse primary crystal Si of an appropriate size, it is preferable that the sliding member is described in claim 3. The Al-Si based aluminum casting alloy has a weight percentage of Si: 14.0 to 17.5% and Cu:
2.0-5.0%, Mg: 0.1-1.0%, Mn:
0.3-0.8%, Cr: 0.05-0.30%, T
i: 0.05 to 0.20%, P: 0.003 to 0.05
0%, Fe: 1.5% or less, and Ca:
The content can be restricted to less than 0.005%, and the balance can be substantially composed of Al.

【0010】同じく、本発明に係わるアルミニウム合金
製摺動部材の実施態様においては、微細な初晶Siであ
っても十分な耐摩耗性を確保するために、請求項4に記
載しているように、少なくとも摺動面の表面粗さが算術
平均粗さ(Ra)で1.6μm以下であるものとするこ
とができる。
Similarly, in the embodiment of the sliding member made of aluminum alloy according to the present invention, in order to secure sufficient wear resistance even with fine primary crystal Si, it is preferable that the sliding member is described in claim 4. Further, at least the surface roughness of the sliding surface may be 1.6 μm or less in arithmetic average roughness (Ra).

【0011】本発明に係わるアルミニウム合金製摺動部
材の製造方法においては、適度な大きさの初晶Siを均
一に分散させたものとするために、請求項5に記載して
いるように、溶解温度が710℃以上、鋳造温度が68
0℃以上であるようになすことができる。
In the method for manufacturing an aluminum alloy sliding member according to the present invention, in order to uniformly disperse primary crystal Si of an appropriate size, Melting temperature is 710 ° C or higher, casting temperature is 68
It can be made to be 0 ° C. or higher.

【0012】[0012]

【発明の作用】次に、本発明に係わる耐摩耗性に優れた
アルミニウム合金製摺動部材およびその製造方法の作用
についてさらに詳細に説明する。
Next, the operation of the aluminum alloy sliding member having excellent wear resistance and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described in more detail.

【0013】まず、初晶Siの粒径とα相の数値の限定
理由について説明する。
First, the reasons for limiting the grain size of the primary crystal Si and the numerical value of the α phase will be described.

【0014】摺動面の初晶Siの平均粒径:望ましくは
4μm以上12μm以下 初晶SiはAl−Si系アルミニウム合金の耐摩耗性を
向上させるために必須のものであるが、この初晶Siの
平均粒径が4μm未満であると十分な耐摩耗性を得るこ
とができないこともありうるので、より望ましくは4μ
m以上とするのがよい。一方、12μmを超えると衝撃
強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
Average grain size of primary crystal Si on sliding surface: desirably 4 μm or more and 12 μm or less Primary crystal Si is essential for improving the wear resistance of an Al—Si aluminum alloy. If the average particle size of Si is less than 4 μm, it may not be possible to obtain sufficient wear resistance.
m or more. On the other hand, when the thickness exceeds 12 μm, the impact strength and the fatigue strength decrease, which is not preferable.

【0015】摺動面の初晶Siの粒径:35μm以下 初晶Siの粒径が35μmを超えると伸びが不足する。
また、初晶Siの割れや脱落が発生しやすくなり、この
部分を起点とした破壊も発生しやすくなる。これらによ
り衝撃強度、疲労強度が低下するので好ましくない。
Particle size of primary Si on the sliding surface: 35 μm or less If the particle size of primary Si exceeds 35 μm, elongation is insufficient.
In addition, the primary crystal Si is easily cracked or dropped, and destruction starting from this portion is also easily caused. These are not preferred because impact strength and fatigue strength decrease.

【0016】摺動面の初晶Siの平均粒径:12μm以
下 共晶を除いたα相の平均粒径:10μm以下 初晶Siの平均粒径が12μmを超えると衝撃強度、疲
労強度が低下するので好ましくない。また、α相の平均
粒径が10μmを超えると耐摩耗性が低下するので好ま
しくない。
Average grain size of primary crystal Si on sliding surface: 12 μm or less Average grain size of α phase excluding eutectic: 10 μm or less If the average grain size of primary crystal Si exceeds 12 μm, impact strength and fatigue strength decrease. Is not preferred. On the other hand, if the average particle size of the α phase exceeds 10 μm, the abrasion resistance decreases, which is not preferable.

【0017】次に、合金組成(重量%)の限定理由につ
いて説明する。
Next, the reasons for limiting the alloy composition (% by weight) will be described.

【0018】Si:14.0〜17.5% SiはAl−Si系アルミニウム合金の耐摩耗性を向上
させるうえで重要な元素である。しかし、Si含有量が
17.5%を超えると、合金の液相線が上昇して、溶解
性,鋳造性が悪くなると共に、初晶Siの分散が不均一
になりやすく、粗大化も起こりやすくなるため、衝撃
値,疲労強度が低下する。他方、14.0%未満のSi
含有量では、耐摩耗性が不足する。
Si: 14.0 to 17.5% Si is an important element for improving the wear resistance of an Al-Si based aluminum alloy. However, if the Si content exceeds 17.5%, the liquidus of the alloy rises, so that the solubility and castability deteriorate, and the dispersion of primary crystal Si tends to be uneven and coarsening occurs. Therefore, the impact value and the fatigue strength decrease. On the other hand, less than 14.0% Si
With the content, the wear resistance is insufficient.

【0019】Cu:2.0〜5.0% Cuはアルミニウム合金のマトリクスを強化する作用を
有し、これによって強度および耐摩耗性を向上させる。
そして、このような作用を得るためには、2.0%以上
のCuを含有させることが必要である。しかし、Cu含
有量が5.0%を超えると引け巣の発生が多くなるので
好ましくない。
Cu: 2.0-5.0% Cu has the effect of strengthening the matrix of the aluminum alloy, thereby improving the strength and wear resistance.
In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 2.0% or more of Cu. However, if the Cu content exceeds 5.0%, the number of shrinkage cavities increases, which is not preferable.

【0020】Mg:0.1〜1.0% Mgはアルミニウム合金の硬度,耐摩耗性,機械的強度
等を向上させるのに有効な元素であり、0.1%以上の
Mgでこれらの作用を得ることができる。しかし、1.
0%を超えてMgを含有させると、靭性を低下させる傾
向が見られる。
Mg: 0.1-1.0% Mg is an effective element for improving the hardness, wear resistance, mechanical strength, etc. of an aluminum alloy. Can be obtained. However, 1.
When Mg is contained in excess of 0%, a tendency to lower toughness is observed.

【0021】Mn:0.3〜0.8% MnはAl−Si−Fe−Mn−Cr系金属間化合物を
微細かつ均一に分散させ、耐摩耗性を向上させると共
に、アルミニウム合金のマトリクスを強化し、機械的性
質を改善する合金元素である。そして、Mn含有量が
0.3%未満になると耐摩耗性が低下する傾向が見られ
る。他方、0.8%を超えると機械的性質の劣化を招
く。
Mn: 0.3-0.8% Mn disperses Al-Si-Fe-Mn-Cr intermetallic compound finely and uniformly, improves wear resistance, and strengthens the aluminum alloy matrix. And is an alloying element that improves mechanical properties. When the Mn content is less than 0.3%, the abrasion resistance tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 0.8%, the mechanical properties deteriorate.

【0022】Cr:0.05〜0.30% Crはアルミニウム合金のマトリクス中に初晶Siを均
一に分散させるうえで重要な合金元素であり、硬度,機
械的性質の向上にも有効に作用する。また、Al−Si
−Fe−Mn−Cr系金属間化合物を微細な晶出物とし
て均一に分散させ、耐摩耗性を向上させるうえでも重要
な合金元素である。そして、このような作用は0.05
%以上の含有量で顕著となる。しかし、Cr含有量が
0.30%を超えると鋳造性および機械的性質が低下す
る。
Cr: 0.05 to 0.30% Cr is an important alloy element for uniformly dispersing primary crystal Si in a matrix of an aluminum alloy, and effectively acts to improve hardness and mechanical properties. I do. Also, Al-Si
It is an important alloying element for uniformly dispersing the -Fe-Mn-Cr-based intermetallic compound as fine crystallized substances and improving wear resistance. And such an effect is 0.05
% Or more becomes significant. However, when the Cr content exceeds 0.30%, castability and mechanical properties are reduced.

【0023】Ti:0.05〜0.20% Tiはアルミニウム合金の機械的性質を向上させる作用
を有し、組織を均一化することにも有効な元素である。
そして、これらの作用を得るためには、0.05%以上
のTiを含有させることが必要である。しかし、0.2
0%を超えるTi含有量では逆に機械的性質の低下を招
く。
Ti: 0.05 to 0.20% Ti has an effect of improving the mechanical properties of an aluminum alloy, and is an effective element for making the structure uniform.
In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.05% or more of Ti. However, 0.2
If the Ti content exceeds 0%, the mechanical properties deteriorate.

【0024】P:0.003〜0.050% PはCrと共に初晶Siを微細化し均一に分散させる作
用を有する。そして、この初晶Siに与える作用は、
0.003%以上の含有量で確保される。しかし、P含
有量が0.050%を超えると湯流れ等の鋳造性が悪化
する。
P: 0.003 to 0.050% P has an effect of making primary crystal Si finer together with Cr and uniformly dispersing it. The effect on the primary crystal Si is as follows:
It is ensured at a content of 0.003% or more. However, if the P content exceeds 0.050%, castability such as molten metal flow deteriorates.

【0025】Fe:1.5%以下 FeはAl−Si−Fe系金属間化合物およびAl−S
i−Fe−Mn−Cr系金属間化合物を微細な晶出物と
して、耐摩耗性を向上させるが、アルミニウム合金中に
多量のFeが混入すると、特に、徐冷部やホットスポッ
ト部にAl−Fe系の粗大な化合物が生成し、ミクロポ
ロシティの発生原因となる。その結果、得られたアルミ
ニウム合金の靭性および強度を低下させることとなるの
で、本発明においてはFe含有量を1.5%以下に規制
した。
Fe: 1.5% or less Fe is an Al—Si—Fe intermetallic compound and Al—S
The i-Fe-Mn-Cr intermetallic compound is finely crystallized to improve wear resistance. However, when a large amount of Fe is mixed in the aluminum alloy, Al- A coarse Fe-based compound is generated, which causes microporosity. As a result, the toughness and strength of the obtained aluminum alloy are reduced. Therefore, in the present invention, the Fe content is regulated to 1.5% or less.

【0026】Ca:0.005%未満 Ca含有量が0.005%以上になると、鋳造時に内部
引けが大きくなり、鋳造性の低下を招く。また、Pによ
る初晶Siの微細化作用を阻害する。
Ca: less than 0.005% When the Ca content is 0.005% or more, internal shrinkage becomes large at the time of casting, resulting in a decrease in castability. In addition, it inhibits the action of P to refine the primary crystal Si.

【0027】つぎに、表面粗さの限定理由について説明
する。
Next, the reason for limiting the surface roughness will be described.

【0028】少なくとも摺動面の表面粗さ:算術平均粗
さ(Ra)で1.6μm以下 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ(Ra)で
1.6μmを超えると、摺動初期に十分な油膜厚さが得
られない部分が存在することになるとともに真実接触面
積が小さくなり、接触面での面圧が高くなるため、摩耗
量が多くなる。
At least the surface roughness of the sliding surface: 1.6 μm or less in arithmetic average roughness (Ra) If at least the surface roughness of the sliding surface exceeds 1.6 μm in arithmetic average roughness (Ra), sliding Since there is a portion where a sufficient oil film thickness cannot be obtained at the initial stage, the true contact area decreases, and the surface pressure on the contact surface increases, so that the amount of wear increases.

【0029】最後に、鋳造条件の限定理由について説明
する。
Finally, the reasons for limiting the casting conditions will be described.

【0030】溶解温度:710℃以上 鋳造温度:680℃以上 溶解温度が710℃未満あるいは鋳造温度が680℃未
満であると、粗大な初晶Si粒が偏在することとなるの
で好ましくない。
Melting temperature: 710 ° C. or higher Casting temperature: 680 ° C. or higher If the melting temperature is lower than 710 ° C. or the casting temperature is lower than 680 ° C., it is not preferable because coarse primary Si particles are unevenly distributed.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によるアルミニウム合金製摺動部
材は、請求項1に記載しているように、Al−Si系ア
ルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Siの平均
粒径が12μm以下であり、かつ、摺動面の初晶Siの
粒径が35μm以下であるものとしたから、優れた強度
と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアルミニウム合
金製摺動部材を提供することが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。
The sliding member made of an aluminum alloy according to the present invention is made of an Al-Si based aluminum casting alloy as described in claim 1, and the average grain size of primary crystal Si on the sliding surface is 12 μm. The present invention provides a lightweight aluminum alloy sliding member that achieves both excellent strength and excellent wear resistance because the primary crystal Si of the sliding surface is 35 μm or less and the sliding surface is 35 μm or less. A significant effect of being able to do so.

【0032】同じく、本発明によるアルミニウム合金製
摺動部材は、請求項2に記載しているように、Al−S
i系アルミニウム鋳造合金からなり、摺動面の初晶Si
の平均粒径が12μm以下であり、かつ、共晶を除いた
α相の平均粒径が10μm以下であり、摺動面の初晶S
iの粒径が35μm以下であるものとしたから、優れた
強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアルミニウ
ム合金製摺動部材を提供することが可能であるという著
大なる効果がもたらされる。
Similarly, the sliding member made of an aluminum alloy according to the present invention has the following features.
Primary crystal Si of sliding surface made of i-type aluminum cast alloy
Has an average particle size of 12 μm or less, and the average particle size of the α phase excluding the eutectic is 10 μm or less.
Since the particle size of i is 35 μm or less, a remarkable effect that it is possible to provide a lightweight aluminum alloy sliding member having both excellent strength and excellent wear resistance can be provided. Brought.

【0033】そして、請求項3に記載しているように、
Al−Si系アルミニウム鋳造合金は、重量%で、S
i:14.0〜17.5%、Cu:2.0〜5.0%、
Mg:0.1〜1.0%、Mn:0.3〜0.8%、C
r:0.05〜0.30%、Ti:0.05〜0.20
%、P:0.003〜0.050%、Fe:1.5%以
下を含有すると共に、Ca:0.005%未満に規制
し、残部実質的にAlの組成よりなるAl−Si系アル
ミニウム鋳造合金からなるものとすることによって、優
れた強度と優れた耐摩耗性とを両立させた軽量なアルミ
ニウム合金製摺動部材を提供することが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
And, as described in claim 3,
Al-Si based aluminum casting alloy is expressed in weight%
i: 14.0 to 17.5%, Cu: 2.0 to 5.0%,
Mg: 0.1-1.0%, Mn: 0.3-0.8%, C
r: 0.05 to 0.30%, Ti: 0.05 to 0.20
%, P: 0.003 to 0.050%, Fe: 1.5% or less, and Ca: less than 0.005%, with the balance being substantially Al-Si-based aluminum The use of a cast alloy has a remarkable effect that it is possible to provide a lightweight aluminum alloy sliding member having both excellent strength and excellent wear resistance.

【0034】また、請求項4に記載しているように、少
なくとも摺動面の表面粗さが算術平均粗さ(Ra)で
1.6μm以下であるものとすることによって、摺動初
期において十分な油膜厚さを得ることが可能であり、真
実接触面積を大きなものとして接触面での面圧を低いも
のとすることにより、耐摩耗性に優れた軽量なアルミニ
ウム合金製摺動部材を提供することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。
Further, as described in claim 4, the surface roughness of at least the sliding surface is not more than 1.6 μm in arithmetic average roughness (Ra), so that it is sufficient in the initial stage of sliding. The present invention provides a lightweight aluminum alloy sliding member excellent in wear resistance by obtaining a large oil film thickness, increasing the true contact area and reducing the surface pressure at the contact surface. The great effect that it is possible is brought about.

【0035】さらにまた、請求項5に記載しているよう
に、製造に際して、溶解温度が710℃以上、鋳造温度
が680℃以上であるようになすことによって、粗大な
初晶Si粒が偏在するのを防止することが可能となっ
て、強度および耐摩耗性が共に優れた軽量なアルミニウ
ム合金製摺動部材を製造することが可能であるという著
大なる効果がもたらされる。
Further, as described in claim 5, in the production, by setting the melting temperature at 710 ° C. or higher and the casting temperature at 680 ° C. or higher, coarse primary crystal Si grains are unevenly distributed. , And a remarkable effect that a lightweight aluminum alloy sliding member excellent in both strength and abrasion resistance can be manufactured can be obtained.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに具体
的に説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below along with comparative examples.

【0037】この実施例および比較例においては、表1
に示す化学成分組成をもつ4種類のAl−Si系アルミ
ニウム合金を使用した。
In this example and comparative example, Table 1
Four types of Al-Si-based aluminum alloys having the chemical composition shown in Table 1 were used.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】(溶解鋳造方法)実施例1,2および比較
例1〜6においては、表1に示す合金のインゴットを表
2に示す溶解温度,鋳造温度,鋳造圧力で能力350ト
ンのダイカストマシンを用いてダイカストすることによ
り厚さ15mmの板材(ダイカスト材)を得た。
(Melting Casting Method) In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6, a die casting machine having a melting temperature, casting temperature and casting pressure shown in Table 2 and a capacity of 350 tons was used for ingots of the alloys shown in Table 1. By using and die-casting, a plate material (die-cast material) having a thickness of 15 mm was obtained.

【0040】また、比較例7については、表1に示す合
金のインゴットを表2に示す溶解温度,鋳造温度および
金型温度280〜300℃の条件で金型鋳造し、厚さ2
6mmの板材(金型鋳造材)を得た。
In Comparative Example 7, an ingot of the alloy shown in Table 1 was die-cast under the conditions of melting temperature, casting temperature and die temperature of 280 to 300 ° C. shown in Table 2 to obtain a thickness of 2 mm.
A 6 mm plate material (mold casting material) was obtained.

【0041】(初晶Siの平均粒径、初晶Siの最大粒
径、共晶を除くαの平均粒径)同じく表2には、各ダイ
カスト材、金型鋳造材の表2の切り出し位置の項に示し
た面の初晶Siの平均粒径と最大粒径、共晶を除くαの
平均粒径を示した。ここで、粒径の測定は倍率1000
倍で観察した光学顕微鏡写真を用いて画像解析装置によ
り実施した。
(Average particle diameter of primary crystal Si, maximum particle diameter of primary crystal Si, average particle diameter of α excluding eutectic) Similarly, Table 2 shows the cutting positions in Table 2 for each die casting material and die casting material. The average grain size and the maximum grain size of the primary crystal Si and the average grain size of α excluding the eutectic on the surface shown in the section are shown. Here, the measurement of the particle size was performed at a magnification of 1000.
The measurement was performed by an image analyzer using an optical microscope photograph observed at a magnification of × 2.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】(摩耗試験方法)表2に示した実施例1,
2および比較例1〜6のダイカスト材、ならびに比較例
7の金型鋳造材について、リングオンプレート型の摩擦
摩耗試験機を用いて摩耗試験を行った。
(Method of abrasion test) Examples 1 and 2 shown in Table 2
Abrasion tests were performed on the die-cast material of Comparative Example 2 and Comparative Examples 1 to 6 and the die-cast material of Comparative Example 7 using a ring-on-plate type friction and wear tester.

【0044】このとき、リングには、図1に示す形状の
クロム鋼からなるリング1を用いた。すなわち、このリ
ング1は、表3に示すような外形D,内径D,長さ
Lの寸法を有するとともに、幅Wで深さCのやや大
きい切欠1aと、幅Wで深さCのやや小さい切欠1
bを形成したものである。
At this time, a ring 1 made of chrome steel having the shape shown in FIG. 1 was used as the ring. That is, the ring 1, the outer shape D O as shown in Table 3, the inner diameter D I, which has dimensions of length L, a and slightly larger notches 1a depth C L with a width W L, the depth in the width W S slightly smaller cutout 1 of the C S
b is formed.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】また、プレートには、表2に示すダイカス
ト材および金型鋳造材から切り出した図2に示す形状か
らなるプレート2を用いた。すなわち、このプレート2
は、表4に示すような一辺の長さL、他辺の長さL
の矩形をなすとともに、厚さTを有し、中央部に直径D
の丸穴2aを形成したものである。
As the plate, a plate 2 having a shape shown in FIG. 2 cut out from a die casting material and a die casting material shown in Table 2 was used. That is, this plate 2
Is the length L A of one side and the length L B of the other side as shown in Table 4.
And has a thickness T and a diameter D at the center.
In which a round hole 2a is formed.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】そして、各試験片は図2の摺動面Bが表2
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表2の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。また、摩耗試験条件は、面圧10MPa、す
べり速度0.25m/s、油温は80℃とした。そし
て、試験時間は最大10時間とし、摩耗量が50μmを
超えた時点で中止とした。
The sliding surface B of FIG.
It was cut out to the position shown in the section of the cut-out position in the middle, and processed so as to have the surface roughness shown in the section of the surface roughness in Table 2. The wear test conditions were a surface pressure of 10 MPa, a slip speed of 0.25 m / s, and an oil temperature of 80 ° C. The test time was a maximum of 10 hours, and the test was stopped when the amount of wear exceeded 50 μm.

【0049】この摩耗試験の終了後、プレート試験片の
摺動面の粗さ測定を行い、摩耗深さを測定した。
After completion of the wear test, the roughness of the sliding surface of the plate test piece was measured, and the wear depth was measured.

【0050】(疲労試験方法)表2に示した実施例1,
2および比較例1〜6のダイカスト材、ならびに比較例
7の金型鋳造材から図3に示す形状の疲労試験片を切り
出した。この図3に示す疲労試験片3は、表5に示す寸
法を有するものであって、各試験片は図3のC面が表2
中の切り出し位置の項に示した位置となるように切り出
し、表2の表面粗さの項に示した表面粗さとなるように
加工した。そして、この試験片を用い、シェンク式曲げ
疲労試験機により、常温での10疲労強度を測定し
た。
(Fatigue Test Method) Examples 1 and 2 shown in Table 2
Fatigue test pieces having the shape shown in FIG. 3 were cut out from the die-cast material of Comparative Example 2 and Comparative Examples 1 to 6 and the die-cast material of Comparative Example 7. The fatigue test piece 3 shown in FIG. 3 has the dimensions shown in Table 5, and each of the test pieces has the surface C shown in FIG.
It was cut out to the position shown in the section of the cut-out position in the middle, and processed so as to have the surface roughness shown in the section of the surface roughness in Table 2. Then, using this test piece, by Schenk bending fatigue tester, to measure the 10 7 fatigue strength at room temperature.

【0051】[0051]

【表5】 [Table 5]

【0052】(摩耗試験結果)表6には各試験片の摩耗
深さ(摩耗量)を示す。このうち、実施例2は表2より
明らかであるように1000倍の光学顕微鏡写真では初
晶Siが認められなかったものの、α相が細かいことに
より十分な耐摩耗性が得られている。
(Results of Wear Test) Table 6 shows the wear depth (amount of wear) of each test piece. Of these, in Example 2, as is clear from Table 2, although no primary crystal Si was observed in an optical microscope photograph at a magnification of 1000, sufficient abrasion resistance was obtained due to the fine α phase.

【0053】これに対して、比較例2は表1より明らか
であるようにSi含有量が少ないため実施例のものより
も摩耗量が多い結果となった。さらに、比較例4は表面
粗さが大きいため、初晶なじみが得られず、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。
On the other hand, in Comparative Example 2, as is clear from Table 1, the amount of abrasion was larger than that of the Example because the content of Si was small. Further, in Comparative Example 4, the surface roughness was large, so that the primary crystal could not be used, and the amount of wear was larger than that of the example.

【0054】さらにまた、比較例5については鋳造温度
が低過ぎるため、大きな初晶Siが偏在し、実施例のも
のよりも摩耗量が多い結果となった。さらにまた、比較
例6については溶解温度が低過ぎるため、大きな初晶S
iが偏在し、実施例のものよりも摩耗量が多い結果とな
った。
Furthermore, in Comparative Example 5, since the casting temperature was too low, large primary crystal Si was unevenly distributed, resulting in a larger wear amount than that of the example. Furthermore, in Comparative Example 6, since the melting temperature was too low, a large primary crystal S
i was unevenly distributed, resulting in a larger wear amount than that of the example.

【0055】[0055]

【表6】 [Table 6]

【0056】(疲労試験結果)同じく表6には疲労試験
結果をを示す。この表6より明らかであるように、実施
例1,2は組織が微細なため高い疲労強度を有している
ことが認められた。これに対し、比較例1は初晶Siの
平均粒径が大きくかつ多いため、実施例のものよりも低
い疲労強度を示した。また、比較例3は、初晶Siの平
均粒径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きく、表面に
粗大な初晶Siが偏在しているため、実施例のものより
も低い疲労強度を示した。さらにまた、比較例5,6
は、初晶Siが平均粒径が大きくかつ粗大な初晶Siが
偏在しているため、実施例のものよりも低い疲労強度を
示した。さらにまた、比較例7は、初晶Siの平均粒
径、共晶を除くαの平均粒径が共に大きいため、実施例
のものよりも低い疲労強度を示した。
(Results of Fatigue Test) Similarly, Table 6 shows the results of the fatigue test. As is clear from Table 6, Examples 1 and 2 were found to have high fatigue strength due to the fine structure. On the other hand, Comparative Example 1 showed a lower fatigue strength than that of the Example because the average grain size of primary crystal Si was large and large. In Comparative Example 3, the average grain size of primary crystal Si and the average grain size of α excluding eutectic were both large, and coarse primary crystal Si was unevenly distributed on the surface. The strength was indicated. Furthermore, Comparative Examples 5 and 6
Shows that the primary crystal Si has a large average grain size and coarse primary crystal Si is unevenly distributed, and thus has a lower fatigue strength than that of the example. Furthermore, Comparative Example 7 showed a lower fatigue strength than that of the Example because both the average grain size of the primary crystal Si and the average grain size of α excluding the eutectic were large.

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

【図1】 本発明の実施例および比較例で用いたリング
形状試験片の断面説明図(図1の(A))および側面説
明図(図1の(B))である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view ((A) of FIG. 1) and a side explanatory view ((B) of FIG. 1) of a ring-shaped test piece used in Examples and Comparative Examples of the present invention.

【図2】 本発明の実施例および比較例で用いたプレー
ト形状試験片の正面説明図(図2の(A))および断面
説明図(図2の(B))である。
FIG. 2 is an explanatory front view (FIG. 2A) and an explanatory sectional view (FIG. 2B) of a plate-shaped test piece used in Examples and Comparative Examples of the present invention.

【図3】 本発明の実施例および比較例で用いた疲労試
験片の側面説明図(図3の(A))および平面説明図
(図3の(B))である。
3 is a side view (FIG. 3A) and a plan view (FIG. 3B) of a fatigue test piece used in Examples and Comparative Examples of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪 狩 隆 彰 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 塩 田 正 彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 青 木 知 広 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 林 孝 雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 志 賀 英 俊 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takaaki Inogari 1-34-1 Kambara, Kambara-cho, Anbara-gun, Shizuoka Prefecture Inside Nippon Light Metal Co., Ltd. Group Technology Center (72) Inventor Masahiko Shioda Yokohama-shi, Kanagawa 2 Takaracho, Kanagawa-ku Nissan Motor Co., Ltd. (72) Inventor Tomohiro Aoki 2nd Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Nissan Motor Co., Ltd. (72) Takao Hayashi 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa 2nd Nissan Motor Co., Ltd. (72) Inventor Hidetoshi Shiga 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Al−Si系アルミニウム鋳造合金から
なり、摺動面の初晶Siの平均粒径が12μm以下であ
り、かつ、摺動面の初晶Siの粒径が35μm以下であ
ることを特徴とする耐摩耗性に優れたアルミニウム合金
製摺動部材。
1. An aluminum-alloy cast aluminum alloy having an average grain size of primary Si on a sliding surface of 12 μm or less and a grain size of primary Si on a sliding surface of 35 μm or less. A sliding member made of an aluminum alloy having excellent wear resistance.
【請求項2】 Al−Si系アルミニウム鋳造合金から
なり、摺動面の初晶Siの平均粒径が12μm以下であ
り、かつ、共晶を除いたα相の平均粒径が10μm以下
であり、摺動面の初晶Siの粒径が35μm以下である
ことを特徴とする耐摩耗性に優れたアルミニウム合金製
摺動部材。
2. An aluminum-alloy cast aluminum alloy, wherein the average grain size of primary crystal Si on the sliding surface is 12 μm or less, and the average grain size of α phase excluding eutectic is 10 μm or less. A sliding member made of an aluminum alloy excellent in wear resistance, characterized in that the primary surface Si of the sliding surface has a particle diameter of 35 μm or less.
【請求項3】 Al−Si系アルミニウム鋳造合金は、
重量%で、Si:14.0〜17.5%、Cu:2.0
〜5.0%、Mg:0.1〜1.0%、Mn:0.3〜
0.8%、Cr:0.05〜0.30%、Ti:0.0
5〜0.20%、P:0.003〜0.050%、F
e:1.5%以下を含有すると共に、Ca:0.005
%未満に規制し、残部実質的にAlの組成からなること
を特徴とする請求項1または2に記載の耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金製摺動部材。
3. An Al-Si based aluminum casting alloy,
% By weight, Si: 14.0 to 17.5%, Cu: 2.0
-5.0%, Mg: 0.1-1.0%, Mn: 0.3-
0.8%, Cr: 0.05 to 0.30%, Ti: 0.0
5 to 0.20%, P: 0.003 to 0.050%, F
e: 1.5% or less, and Ca: 0.005
%. The sliding member made of an aluminum alloy having excellent wear resistance according to claim 1, wherein the sliding member is regulated to less than% and the balance substantially consists of Al.
【請求項4】 少なくとも摺動面の表面粗さが算術平均
粗さ(Ra)で1.6μm以下であることを特徴とする
請求項1ないし3のいずれかに記載の耐摩耗性に優れた
アルミニウム合金製摺動部材。
4. The wear resistance according to claim 1, wherein at least the surface roughness of the sliding surface is 1.6 μm or less in arithmetic average roughness (Ra). Aluminum alloy sliding member.
【請求項5】 溶解温度が710℃以上、鋳造温度が6
80℃以上であることを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載の耐摩耗性に優れたアルミニウム合金製
摺動部材の製造方法。
5. A melting temperature of 710 ° C. or higher and a casting temperature of 6
The method for producing a sliding member made of an aluminum alloy having excellent wear resistance according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature is 80 ° C or higher.
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