JPH11107848A - Cylinder liner made of powder aluminum alloy - Google Patents

Cylinder liner made of powder aluminum alloy

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JPH11107848A
JPH11107848A JP9286111A JP28611197A JPH11107848A JP H11107848 A JPH11107848 A JP H11107848A JP 9286111 A JP9286111 A JP 9286111A JP 28611197 A JP28611197 A JP 28611197A JP H11107848 A JPH11107848 A JP H11107848A
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aluminum alloy
cylinder liner
powdered
powder
engine block
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勝義 近藤
Kentaro Azetsu
健太郎 畔津
Atsushi Kimura
淳 木村
由重 ▲高▼ノ
Yoshie Kouno
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such a thin-walled and lightweight cylinder liner made of an aluminum alloy that a gap is not produced on an interface between a cylinder liner and an engine block body, even after a cylinder liner made of a powder aluminum alloy is cast in an engine block body made of a molten aluminum alloy, and is good for actual use. SOLUTION: This cylinder liner made of a powder aluminum alloy cast in an engine block made of a molten aluminum alloy, uses such a cylinder linear made of an aluminum alloy that the thermal expansion factor of a powder aluminum alloy of which a cylinder line consists is αC and the thermal expansion factor of a molten aluminum alloy of which an engine block consists is αB, the cylinder liner made of an aluminum alloy satisfies formulas of 14×10<-6> deg.C<=αC<=20×10<-6> / deg.C and 1×10-6/ deg.C<=αB-αC<=8×10<-6> / deg.C.

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】この発明は、自動車、自動二
輪車、スノーモービルおよび水上バイクなどに用いられ
る粉末アルミ合金製シリンダーライナに関するものであ
り、より特定的には、アルミ高圧鋳造によりエンジンブ
ロック本体にシリンダーライナを鋳込む場合に適したシ
リンダーライナ用粉末アルミ合金に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder liner made of a powdery aluminum alloy used for automobiles, motorcycles, snowmobiles, personal watercrafts, and the like. The present invention relates to a powdered aluminum alloy for a cylinder liner suitable for casting a cylinder liner.

【0002】[0002]

【従来の技術】潤滑油中で摩擦摺動する自動車用部品あ
るいは自動二輪用部品の軽量化は、フリクション低減や
駆動トルク低減などによる燃費改善効果が大きく期待で
きることから、コンロッドやピストンなどの摺動部分の
アルミ軽量化は極めて有効である。
2. Description of the Related Art Lightening of parts for automobiles or motorcycles that frictionally slide in lubricating oil can be expected to greatly improve fuel efficiency by reducing friction and driving torque. It is very effective to reduce the weight of the aluminum part.

【0003】しかしながら、稼働中に何らかの原因によ
り潤滑油が摺動界面に十分存在しない状態に陥ると、ア
ルミ部分は焼きつき現象あるいは凝着といった問題を生
じる。たとえばピストンではそれ自身をアルミ合金にす
るとともに、相手材の内燃機関用シリンダーライナ材と
して、摺動表面にニッケル、クロム、鉄などの硬質めっ
きを施した鋳造アルミニウム合金の適用による焼きつき
現象の抑制が検討された。
However, if the lubricating oil is not sufficiently present at the sliding interface during operation for some reason, the aluminum portion has a problem such as seizure or adhesion. For example, the piston itself is made of an aluminum alloy, and the seizure phenomenon is suppressed by using a cast aluminum alloy with a hard plating of nickel, chromium, iron, etc. on the sliding surface as the mating material of the cylinder liner for internal combustion engines. Was considered.

【0004】しかし、素地を構成するアルミニウム合金
の耐熱性が十分でないためにライナ材として使用に耐え
得るものではなく、また、経済性の点においても問題が
あった。
However, since the aluminum alloy constituting the base material has insufficient heat resistance, it cannot be used as a liner material, and there is a problem in terms of economy.

【0005】そこで、アルミニウム合金の耐摩耗性・耐
熱性を向上すべく、急冷凝固法により得られる微細組織
を有する粉末アルミ合金を用いることで、これらの特性
を改善し、シリンダーライナ材として実用化できる可能
性が見出された。たとえば、特公平6−21309号公
報、特開平1−255641号公報に開示された技術に
よれば、特殊な合金組成を有するアルミニウム合金粉末
に、微細で球状に近いアルミナ硬質粒子と潤滑成分とし
ての黒鉛粉末を混合・添加し、熱間押出し法により固化
し得た内燃機関用シリンダーライナ材を提案している。
[0005] Therefore, in order to improve the wear resistance and heat resistance of the aluminum alloy, by using a powdered aluminum alloy having a microstructure obtained by a rapid solidification method, these characteristics are improved, and the aluminum alloy is put into practical use as a cylinder liner material. A possibility was found. For example, according to the techniques disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-21309 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-256541, aluminum alloy powder having a special alloy composition is mixed with fine and nearly spherical alumina hard particles and lubricating components. We have proposed a cylinder liner material for internal combustion engines that can be mixed and added with graphite powder and solidified by hot extrusion.

【0006】また、特開平1−271053号公報に開
示された技術においては、粉末アルミ合金製シリンダー
ライナをアルミ合金製エンジンブロック本体に鋳込む方
法が提案されている。
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-271053, a method has been proposed in which a cylinder liner made of a powdered aluminum alloy is cast into an engine block body made of an aluminum alloy.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミ高圧鋳
造法によりアルミ合金製エンジンブロック本体にこのよ
うなアルミ合金製シリンダーライナを鋳込む場合、比較
的短時間で鋳込みが終了するために、シリンダーライナ
外周表面部はエンジンブロック本体と溶着・結合しな
い。この状態でエンジンブロックを常温まで冷却する
と、シリンダーライナとエンジンブロックとの熱膨張率
の関係により両者の接触界面に隙間が生じる。その結
果、シリンダーライナがエンジンブロック本体から抜け
落ちるといった問題がある。
However, when such an aluminum alloy cylinder liner is cast into an aluminum alloy engine block body by an aluminum high pressure casting method, the casting is completed in a relatively short time. The outer peripheral surface does not weld or bond with the engine block body. When the engine block is cooled to room temperature in this state, a gap is generated at the contact interface between the cylinder liner and the engine block due to the coefficient of thermal expansion. As a result, there is a problem that the cylinder liner comes off from the engine block body.

【0008】これに対し、従来の技術では、シリンダー
ライナの外周表面に溝加工等による抜け落ち防止加工を
施している。しかしながら、この抜け落ち防止加工は、
シリンダーライナの厚肉化が余儀なくされ、シリンダー
ライナのコストアップや、エンジンブロック本体の大型
化・重量増加といった問題を招いている。
[0008] On the other hand, in the conventional technique, the outer peripheral surface of the cylinder liner is subjected to a fall prevention process such as a groove process. However, this drop-off prevention processing is
The cylinder liner must be made thicker, causing problems such as an increase in the cost of the cylinder liner and an increase in the size and weight of the engine block body.

【0009】したがって、この発明の目的は、溶製アル
ミ合金製エンジンブロック本体に、シリンダーライナを
鋳込んだ後においても、シリンダーライナとエンジンブ
ロック本体との界面に隙間を生じることなく、また抜け
落ち防止のための加工を必要とせずに、さらに実際の使
用に耐え得るような薄肉・軽量の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to prevent a gap from being formed at an interface between a cylinder liner and an engine block body even after the cylinder liner is cast into an engine block body made of a molten aluminum alloy and to prevent the cylinder block from falling off. An object of the present invention is to provide a thin and light-weight powdered aluminum alloy cylinder liner that can withstand actual use without requiring any processing for the purpose.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた請求
項1に記載の粉末アルミ合金製シリンダーライナにおい
ては、溶製アルミ合金製エンジンブロックに鋳込まれる
粉末アルミ合金製シリンダーライナであって、上記粉末
アルミ合金製シリンダーライナの熱膨張率をαC 、上記
溶製アルミ合金製エンジンブロックの熱膨張率をαB
するとき、両者の関係が14×10-6/℃≦αC ≦20
×10-6/℃であり、かつ、1×10-6/℃≦αB −α
C ≦8×10-6/℃を満足している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a powder aluminum alloy cylinder liner cast into a molten aluminum alloy engine block, Assuming that the thermal expansion coefficient of the powder aluminum alloy cylinder liner is α C and the thermal expansion coefficient of the molten aluminum alloy engine block is α B , the relationship between the two is 14 × 10 −6 / ° C ≦ α C ≦ 20.
× 10 −6 / ° C. and 1 × 10 −6 / ° C. ≦ α B −α
C ≦ 8 × 10 −6 / ° C.

【0011】また、請求項2に記載の発明においては、
請求項1に記載の粉末アルミ合金製シリンダーライナで
あって、上記粉末アルミ合金製シリンダーライナは、上
記溶製アルミ合金製エンジンブロックにアルミ高圧鋳造
法により鋳込まれる。
Further, in the invention according to claim 2,
2. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1, wherein the cylinder liner made of a powdered aluminum alloy is cast into the engine block made of a smelted aluminum alloy by a high-pressure aluminum casting method.

【0012】以上、請求項1および請求項2に記載の発
明によれば、シリンダーライナとエンジンブロックの熱
膨張率の関係により、両者の接触界面に隙間が生じるこ
とがない。その結果、エンジンブロックからのシリンダ
ーライナの抜け落ちを防止することが可能となる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, no gap is generated at the contact interface between the cylinder liner and the engine block due to the relationship between the coefficient of thermal expansion and the engine block. As a result, it is possible to prevent the cylinder liner from falling off the engine block.

【0013】次に、請求項3に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、窒化アルミニウムとSiとを含み、その合
計含有量は、重量基準で上記シリンダーライナ用粉末ア
ルミ合金全体に対して5%以上30%以下である。
Next, in the invention according to claim 3,
The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains aluminum nitride and Si, and the total content thereof is for the cylinder liner on a weight basis. It is 5% or more and 30% or less with respect to the whole powder aluminum alloy.

【0014】これにより、熱膨張率の適正範囲と優れた
耐摩耗性とを両立させることが可能となる。
This makes it possible to achieve both an appropriate range of the coefficient of thermal expansion and excellent wear resistance.

【0015】次に、請求項4に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、窒化アルミニウムを重量基準で0.5%以
上15%以下含有し、残部がアルミニウムのAlN分散
型粉末アルミ合金がである。
Next, in the invention according to claim 4,
3. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains 0.5% to 15% by weight of aluminum nitride, and the balance is aluminum. AlN dispersed aluminum alloy powder.

【0016】これにより、十分な耐摩耗性および被切削
性を得ることが可能となる。次に、請求項5に記載の発
明においては、請求項1または請求項2に記載の粉末ア
ルミ合金製シリンダーライナであって、上記シリンダー
ライナの粉末アルミ合金は、窒素を重量基準で0.1%
以上5%以下含有し、残部がアルミニウムであり、か
つ、上記窒素は上記アルミニウムと結合した構造を有す
るAlN分散型粉末アルミ合金である。
This makes it possible to obtain sufficient wear resistance and machinability. Next, in the invention as set forth in claim 5, the powdered aluminum alloy cylinder liner according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner is 0.1% by weight of nitrogen. %
This is an AlN-dispersed powdered aluminum alloy containing not less than 5%, the balance being aluminum, and the nitrogen being bonded to the aluminum.

【0017】これにより、適正範囲量のAlNを生成さ
せることが可能となり、その結果耐熱性、耐摩耗性、耐
焼きつき性および被削性に優れた粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナを得ることが可能となる。
This makes it possible to produce an appropriate amount of AlN, and as a result, it is possible to obtain a cylinder liner made of a powdered aluminum alloy having excellent heat resistance, abrasion resistance, seizure resistance and machinability. Becomes

【0018】次に、請求項6に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、窒化アルミニウムを重量基準で0.5%以
上15%以下含有し、Mgを重量基準で0.05%以上
含有し、残部がアルミニウムであるAlN分散型粉末ア
ルミ合金である。
Next, in the invention according to claim 6,
The powdered aluminum alloy cylinder liner according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains 0.5% to 15% by weight of aluminum nitride and Mg by weight. Is an AlN-dispersed powdered aluminum alloy containing 0.05% or more, with the balance being aluminum.

【0019】次に、請求項7に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、窒素を重量基準で0.1%以上5%以下含
有し、Mgを重量基準で0.05%以上の含有し、残部
がアルミニウムであり、かつ、上記窒素はアルミニウム
と結合した構造を有するAlN分散型粉末アルミ合金で
あるこれにより、確実に粉末アルミ合金中にAlNを生
成・分散させることが可能となり、優れたAlN分散型
粉末アルミ合金を形成することが可能となる。
Next, in the invention according to claim 7,
3. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains 0.1% or more and 5% or less by weight of nitrogen, and Mg by weight. It is an AlN-dispersed powdered aluminum alloy containing 0.05% or more, the balance being aluminum, and the nitrogen is bonded to aluminum. This ensures that AlN is generated and dispersed in the powdered aluminum alloy. And an excellent AlN-dispersed powdered aluminum alloy can be formed.

【0020】次に、請求項8に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、繊維状に一方向に成長した組織構造をもつ
窒化アルミニウムを含み、かつ、その成長方向を厚みと
した場合に前記窒化アルミニウムは3μm以下の層状粒
子形状を有している。
Next, in the invention according to claim 8,
3. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner includes aluminum nitride having a textured structure grown in one direction in a fibrous form, and the growth thereof is performed. When the thickness is set in the direction, the aluminum nitride has a layered particle shape of 3 μm or less.

【0021】このように、厚みが3μm以下であること
によって、被切削性を低下させることなく、従来用いら
れているAlN粒子に比べて優れた摺動性を得ることが
可能となる。
As described above, when the thickness is 3 μm or less, it is possible to obtain excellent slidability as compared with conventionally used AlN particles without lowering the machinability.

【0022】次に、請求項9に記載の発明においては、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉末ア
ルミ合金は、窒化アルミニウムを含み、この窒化アルミ
ニウムとアルミ合金素地のマトリックスであるアルミニ
ウムとの境に隙間がない結合界面を有している。
Next, in the invention according to claim 9,
3. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner includes aluminum nitride, and a boundary between the aluminum nitride and aluminum which is a matrix of the aluminum alloy base. It has a bonding interface with no gaps.

【0023】また、請求項10に記載の発明において
は、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製
シリンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉
末アルミ合金は、アルミ合金全体に対して容積率で15
%以下の空孔率を有している。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the cylinder liner made of the powdered aluminum alloy according to the first or second aspect, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner is based on the entire aluminum alloy. 15 by volume ratio
% Or less.

【0024】さらに、請求項11に記載の発明において
は、請求項10に記載の粉末アルミ合金製シリンダーラ
イナであって、上記空孔率は、アルミ合金全体に対して
容積率で3%以上10%以下である。
Further, in the invention according to the eleventh aspect, there is provided the cylinder liner made of a powdery aluminum alloy according to the tenth aspect, wherein the porosity is not less than 3% by volume with respect to the entire aluminum alloy. % Or less.

【0025】これにより、ピストンやピストンリングと
接触するシリンダーライナの摺動表面に空孔が分散する
ことで、その空孔部分が摺動表面に対して凹状ピットを
形成し、その部分に潤滑油が保持されて、ピストン等と
の摺動界面での油膜切れを防ぎ、優れた耐焼きつき性お
よび耐摩耗性を実現させることが可能となる。
As a result, the holes are dispersed on the sliding surface of the cylinder liner that comes into contact with the piston or the piston ring, so that the holes form concave pits with respect to the sliding surface. Is maintained, and oil film breakage at the sliding interface with the piston or the like is prevented, and excellent seizure resistance and wear resistance can be realized.

【0026】次に、請求項12に記載の発明において
は、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製
シリンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉
末アルミ合金は、黒鉛、MoS2 、WS2 、CaFから
なるグループから選択される少なくとも1種以上の潤滑
成分を重量基準で5%以下含有している。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to the first or second aspect, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner is made of graphite, MoS 2 , It contains at least one or more lubricating components selected from the group consisting of WS 2 and CaF in an amount of 5% or less on a weight basis.

【0027】また、請求項13に記載の発明において
は、請求項12に記載の粉末アルミ合金製シリンダーラ
イナであって、上記潤滑成分の含有量は、重量基準で1
%以上3%以下である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the cylinder liner made of a powdery aluminum alloy according to the twelfth aspect, wherein the content of the lubricating component is 1 on a weight basis.
% Or more and 3% or less.

【0028】このように、黒鉛、MoS2 、WS2 、C
aF等の固形潤滑粉末はそれ自身の潤滑性能およびシリ
ンダーライナの摺動面に分散して、上述した空孔と同様
に、凹状の油溜まりを形成することで、ピストン等との
摺動界面での油膜切れを防止し、優れた耐焼きつき性お
よび耐摩耗性を実現させることが可能となる。
Thus, graphite, MoS 2 , WS 2 , C
Solid lubricating powder such as aF is dispersed on its own lubricating performance and the sliding surface of the cylinder liner to form a concave oil reservoir like the above-mentioned holes, so that the sliding interface with the piston etc. It is possible to prevent the oil film from running out and to realize excellent seizure resistance and abrasion resistance.

【0029】次に、請求項14に記載の発明において
は、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製
シリンダーライナであって、上記シリンダーライナの粉
末アルミ合金は、Si、Fe、Ni、Cr、Ti、M
n、Zrからなるグループから選択される少なくとも1
種以上の元素を含有し、かつ、その含有量が25重量%
以下である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to the first or second aspect, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner is made of Si, Fe, Ni , Cr, Ti, M
at least one selected from the group consisting of n and Zr
Contains more than one element and the content is 25% by weight
It is as follows.

【0030】これにより、シリンダーライナ用粉末アル
ミ合金の耐摩耗性、耐焼きつき性、強度、硬度および剛
性等の機械的特性を向上させることが可能となる。
This makes it possible to improve the mechanical properties such as wear resistance, seizure resistance, strength, hardness and rigidity of the powdered aluminum alloy for cylinder liners.

【0031】次に、請求項15に記載の発明において
は、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製
シリンダーライナであって、上記シリンダーライナ用粉
末アルミ合金は、TiO2 、ZrO2 、SiO2 、Mg
2 、Al2 3 、Cr2 3からなるグループから選
択される少なくとも1種以上の酸化物球状粒子を5重量
%以下含有している。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to the first or second aspect, wherein the powdered aluminum alloy for the cylinder liner is made of TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Mg
It contains 5% by weight or less of at least one oxide spherical particle selected from the group consisting of O 2 , Al 2 O 3 , and Cr 2 O 3 .

【0032】これにより、硬質粒子が、窒化アルミニウ
ムやSiと同様、シリンダーライナ用粉末アルミ合金の
素地中に分散し、耐摩耗性、耐焼きつき性を向上させる
ことが可能となる。
As a result, the hard particles are dispersed in the base material of the powdered aluminum alloy for a cylinder liner, like aluminum nitride and Si, and the wear resistance and seizure resistance can be improved.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた粉末ア
ルミ合金製シリンダーライナについて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A powder aluminum alloy cylinder liner according to the present invention will be described below in detail.

【0034】(1) シリンダーライナとエンジンブロ
ックの熱膨張率の関係とその作用効果について アルミ合金製シリンダーライナをアルミ低圧鋳造により
エンジンブロック本体に鋳込む場合、500℃を超える
ような高温下で長時間アルミ合金製シリンダーライナの
外周部がアルミ溶湯と接触する。そのためにアルミ合金
製シリンダーライナとエンジンブロック本体との界面が
溶着接合する。その結果、両者の間には、良好な結合界
面が得られ、エンジンブロックからアルミ合金製シリン
ダーライナの抜け落ちといった問題は生じない。
(1) Relationship between Cylinder Liner and Coefficient of Thermal Expansion of Engine Block and Its Effect When casting an aluminum alloy cylinder liner into the engine block body by low-pressure aluminum casting, the long-term operation at a high temperature exceeding 500 ° C. The outer periphery of the time aluminum alloy cylinder liner comes into contact with the molten aluminum. Therefore, the interface between the aluminum alloy cylinder liner and the engine block body is welded and joined. As a result, a good bonding interface is obtained between the two, and there is no problem that the aluminum alloy cylinder liner comes off from the engine block.

【0035】これに対して、アルミ高圧鋳造によりアル
ミ合金製エンジンブロック本体にこのようなアルミ合金
製シリンダーライナを鋳込む場合、比較的短時間で鋳込
みが終了する。そのため、アルミ合金製シリンダーライ
ナの外周表面部は、エンジンブロック本体と溶着接合せ
ず、その結果両者の間には良好な結合界面が得られな
い。その結果、従来のシリンダーライナは、エンジンブ
ロックから抜け落ちるといった問題が生じていた。
On the other hand, when casting such an aluminum alloy cylinder liner into an aluminum alloy engine block body by aluminum high pressure casting, the casting is completed in a relatively short time. Therefore, the outer peripheral surface of the aluminum alloy cylinder liner is not welded to the engine block main body, and as a result, a good bonding interface cannot be obtained between the two. As a result, the conventional cylinder liner has a problem of falling off from the engine block.

【0036】ここで、本願発明者らは、アルミ合金製シ
リンダーライナとエンジンブロックとの熱膨張率の関係
により両者の接触界面に隙間が生じることなく、エンジ
ンブロックからのシリンダーライナの抜け落ちを防止す
ることのできる技術を発明した。
Here, the inventors of the present invention prevent the cylinder liner made of aluminum alloy from falling off from the engine block without any gap at the contact interface between the cylinder liner and the engine block due to the coefficient of thermal expansion. Invented technology that can do it.

【0037】つまり、アルミ高圧鋳造によりシリンダー
ライナをエンジンブロックに鋳込んだ状態で、常温まで
エンジンブロック本体を冷却するとき、シリンダーライ
ナ用アルミ合金の熱膨張率は、エンジンブロック本体の
アルミ合金の熱膨張率に比べてある程度小さい場合、エ
ンジンブロックはシリンダーライナに比べてより収縮す
ることで、シリンダーライナとエンジンブロックとの接
合界面に圧縮の残留応力が作用する。
That is, when cooling the engine block body to room temperature with the cylinder liner cast into the engine block by aluminum high-pressure casting, the coefficient of thermal expansion of the aluminum alloy for the cylinder liner depends on the thermal expansion coefficient of the aluminum alloy of the engine block body. When the expansion coefficient is somewhat smaller than the expansion coefficient, the engine block contracts more than the cylinder liner, and compressive residual stress acts on the joint interface between the cylinder liner and the engine block.

【0038】この残留応力により、シリンダーライナは
エンジンブロックに拘束された状態となる。その結果、
両者の接触界面に隙間が生じることなく、シリンダーラ
イナがエンジンブロック本体から抜け落ちるといった問
題を回避することができる。
The residual stress causes the cylinder liner to be restrained by the engine block. as a result,
It is possible to avoid the problem that the cylinder liner comes off from the engine block main body without forming a gap at the contact interface between them.

【0039】一方、エンジンが稼働する際に発生する熱
によりシリンダーライナに比べてよりエンジンブロック
が膨張して両者の接触界面に引張りの熱応力が作用す
る。その結果、上記の圧縮残留応力が低下して、シリン
ダーライナの抜け落ちの問題が生じる可能性がある。ま
た、エンジンブロックからの圧縮の残留応力が過度に大
きいと、薄肉のシリンダーライナでは剛性が十分でない
ために、シリンダーライナが変形して真円度が得られな
い場合がある。
On the other hand, the heat generated when the engine operates causes the engine block to expand more than the cylinder liner, and a tensile thermal stress acts on the contact interface between the two. As a result, the above-mentioned residual compressive stress is reduced, and there is a possibility that the cylinder liner may fall off. If the residual stress of the compression from the engine block is too large, the rigidity of the thin cylinder liner is not sufficient, so that the cylinder liner may be deformed and the roundness may not be obtained.

【0040】そこで、本願発明者らは、これらの問題を
考慮して、シリンダーライナとエンジンブロック本体と
の熱膨張率の相関を適正化した結果、 αB −αC ≧1×10-6/℃かつ、αB −αC ≦8×1
-6/℃ αB :エンジンブロック用アルミ合金の熱膨張率 αC :シリンダーライナ用アルミ合金の熱膨張率 を満足する場合に限り、シリンダーライナの変形やエン
ジン稼働時のシリンダーライナの抜け落ち等の問題が生
じることなく、シリンダーライナの薄肉化が実現できる
ことを見出した。
In view of these problems, the present inventors have optimized the correlation between the coefficient of thermal expansion between the cylinder liner and the engine block main body. As a result, α B −α C ≧ 1 × 10 −6 / ° C and α B −α C ≦ 8 × 1
0 -6 / ° C α B : Coefficient of thermal expansion of aluminum alloy for engine block α C : Deformation of cylinder liner, falling off of cylinder liner during engine operation, etc., as long as the thermal expansion coefficient of aluminum alloy for cylinder liner is satisfied It has been found that the thickness of the cylinder liner can be reduced without the problem described above.

【0041】つまり、αB −αC <1×10-6/℃の場
合は、シリンダーライナとエンジンブロックとの接触界
面における圧縮応力は十分大きくないため、シリンダー
ライナに対してエンジンブロックからの十分な拘束力が
得られず、常温あるいはエンジン稼働時の高温下におい
て両者の接触界面に隙間が発生してシリンダーライナの
抜け落ちが生じる。
That is, when α B −α C <1 × 10 −6 / ° C., the compressive stress at the contact interface between the cylinder liner and the engine block is not sufficiently large, so that the cylinder liner is not sufficiently moved from the engine block. A sufficient restraining force cannot be obtained, and at room temperature or at a high temperature during operation of the engine, a gap is generated at the contact interface between the two, and the cylinder liner falls off.

【0042】また、αB −αC >8×10-6/℃は、上
記のとおりエンジンブロックからの圧縮の残留応力が大
きくなるために、シリンダーライナに対する拘束力は十
分に得られるが、肉厚(外径と内径の差)が小さいシリ
ンダーライナでは剛性が小さくなるために、過剰な圧縮
応力が作用するとシリンダーライナが径方向に変形して
真円度が得られなくなる。したがって、シリンダーライ
ナの薄肉化が妨げられるといった問題が生じる。
When α B −α C > 8 × 10 −6 / ° C., the residual stress of the compression from the engine block becomes large as described above, so that the binding force to the cylinder liner can be sufficiently obtained. Since the rigidity of the cylinder liner having a small thickness (difference between the outer diameter and the inner diameter) is low, when an excessive compressive stress is applied, the cylinder liner is deformed in the radial direction, so that roundness cannot be obtained. Therefore, there arises a problem that the thinning of the cylinder liner is hindered.

【0043】ただし、このときのシリンダーライナに用
いる粉末アルミ合金の熱膨張率に関する具体的な値とし
て、αC は14×10-6/℃〜20×10-6/℃である
ことが望ましい。
However, as a specific value relating to the coefficient of thermal expansion of the powdered aluminum alloy used in the cylinder liner at this time, α C is desirably 14 × 10 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C.

【0044】一般に、エンジンブロックに用いられる溶
製アルミ合金の熱膨張率αB は18×10-6/℃〜22
×10-6/℃程度であるため、上述したシリンダーライ
ナとエンジンブロックとの熱膨張率の相関(1×10-6
/℃≦αB −αC ≦8×10-6/℃)を満足するために
は、シリンダーライナの熱膨張率αC は14×10-6
℃以上であることが望ましい。
In general, the coefficient of thermal expansion α B of a molten aluminum alloy used for an engine block is 18 × 10 −6 / ° C. to 22 ° C.
× for a 10 -6 / ° C. or so, the correlation coefficient of thermal expansion of the above-described cylinder liner and the engine block (1 × 10 -6
/ ° C ≦ α B −α C ≦ 8 × 10 −6 / ° C.), the thermal expansion coefficient α C of the cylinder liner is 14 × 10 −6 /.
It is desirable that the temperature is not less than ° C.

【0045】また、後述するように、シリンダーライナ
に要求される重要特性の1つである耐摩耗性と強い相関
のある窒化アルミニウムとSiに関して、その合計含有
量は5%以上であることが望ましく、その場合の粉末ア
ルミ合金の熱膨張率は20×10-6/℃以下となる。よ
って、エンジンブロックとの鋳込み性ならびにシリンダ
ーライナの耐摩耗特性を両立する場合のシリンダーライ
ナ用粉末アルミ合金の熱膨張率αC は、14×10-6
℃〜20×10-6/℃であることが望ましい。
As will be described later, with respect to aluminum nitride and Si which have a strong correlation with abrasion resistance, which is one of the important characteristics required for the cylinder liner, the total content thereof is desirably 5% or more. In this case, the coefficient of thermal expansion of the powdered aluminum alloy is 20 × 10 −6 / ° C. or less. Therefore, the thermal expansion coefficient α C of the powdered aluminum alloy for a cylinder liner when satisfying both the castability with the engine block and the wear resistance of the cylinder liner is 14 × 10 −6 /
C. to 20.times.10.sup.- 6 / .degree. C. is desirable.

【0046】一方、本願発明者らは、シリンダーライナ
を構成する粉末アルミ合金に含まれる窒化アルミニウム
とSiとの合計含有量について、上記の熱膨張率の適正
範囲と優れた耐摩耗性を両立させるために必要な適正範
囲を見出した。
On the other hand, the inventors of the present invention have found that the total content of aluminum nitride and Si contained in the powdered aluminum alloy constituting the cylinder liner achieves both the above-mentioned appropriate range of the coefficient of thermal expansion and excellent wear resistance. We found the proper range necessary for this.

【0047】具体的には、粉末アルミ合金に含まれる窒
化アルミニウムとSiの合計含有量は、粉末アルミ合金
全体に対して重量基準で5%以上30%以下であり、よ
り望ましくは7%以上20%以下である。
Specifically, the total content of aluminum nitride and Si contained in the powder aluminum alloy is 5% or more and 30% or less, more preferably 7% or more and 20% or less based on the weight of the entire powder aluminum alloy. % Or less.

【0048】ここで、窒化アルミニウムとSiとの合計
含有量が5%未満の場合、シリンダーライナとして要求
される耐摩耗性を有することが困難となる。一方、両者
の合計含有量が30%を超えると、シリンダーライナの
熱膨張率αC が14×10-6/℃よりも小さくなり、上
記のような問題が生じる。
Here, if the total content of aluminum nitride and Si is less than 5%, it becomes difficult to have the wear resistance required for a cylinder liner. On the other hand, when the total content of both exceeds 30%, the thermal expansion coefficient α C of the cylinder liner becomes smaller than 14 × 10 −6 / ° C., and the above-described problem occurs.

【0049】特に被削性の観点からは両者の合計含有量
は20%以下であることが望ましく、また、相手材のピ
ストンやピストンリングとの摺動特性の観点からは合計
含有量は7%以上であることがより望ましい。よって、
本実施の形態においては、粉末アルミ合金中の窒化アル
ミニウムとSiの合計含有量は5%以上30%以下であ
る。
In particular, from the viewpoint of machinability, the total content of both is desirably 20% or less, and from the viewpoint of sliding characteristics with a piston or piston ring of a mating material, the total content is 7%. It is more desirable that this is the case. Therefore,
In the present embodiment, the total content of aluminum nitride and Si in the powdered aluminum alloy is 5% or more and 30% or less.

【0050】(2) AlN分散型粉末アルミ合金にお
ける窒化アルミニウムの特徴とその作用・効果 シリンダーライナはピストンやピストンリングなどの相
手材と摺動することから高温での耐摩耗性・耐焼きつき
性および相手攻撃性が要求される。本実施の形態におけ
るシリンダーライナに用いる粉末アルミ合金において
は、耐熱性、耐摩耗性、耐焼きつき性および相手攻撃性
を向上させる目的から、500℃の高温を超えても熱的
に安定である窒化アルミニウム(AlN)をアルミ合金
中に生成・分散させることにより、従来の粉末アルミ合
金に比べて優れた耐熱性や摩擦摺動特性を有することを
見出した。
(2) Characteristics of aluminum nitride in AlN-dispersed powdered aluminum alloy and its functions and effects Since the cylinder liner slides with a mating material such as a piston or a piston ring, the abrasion resistance and seizure resistance at high temperatures are obtained. And opponent aggression are required. The powdered aluminum alloy used for the cylinder liner according to the present embodiment is thermally stable even at a temperature higher than 500 ° C. for the purpose of improving heat resistance, abrasion resistance, seizure resistance, and aggressiveness to a partner. It has been found that by producing and dispersing aluminum nitride (AlN) in an aluminum alloy, it has excellent heat resistance and frictional sliding characteristics as compared with conventional powdered aluminum alloys.

【0051】しかも、本実施の形態においては、従来の
粉末冶金技術にあるようにAlNを粉末(粒子)として
アルミ合金粉末と混合して焼結アルミ合金中に添加・分
散するのではなく、アルミ合金粉末中のアルミ成分と窒
素ガスを反応させることでAlNをアルミ合金中に生成
・分散させることが特徴である。
Further, in the present embodiment, instead of mixing AlN as powder (particles) with the aluminum alloy powder and adding and dispersing it in the sintered aluminum alloy as in the conventional powder metallurgy technique, It is characterized in that AlN is generated and dispersed in an aluminum alloy by reacting an aluminum component in the alloy powder with nitrogen gas.

【0052】つまり、従来の方法によれば、添加された
AlN粒子はアルミ合金素地との接触界面に隙間があ
り、このAlN粒子は素地中に機械的に拘束された状態
であるために、耐熱性の改善効果が少なく、また、ピス
トンやピストンリングなどの相手材と摩擦・摺動する場
合にAlN粒子が脱落して硬い摩耗粉となり、焼きつき
現象やかじり現象といった問題を生じる。
That is, according to the conventional method, the added AlN particles have a gap at the contact interface with the aluminum alloy base, and the AlN particles are mechanically constrained in the base. In addition, AlN particles fall off when frictionally sliding with a mating material such as a piston or a piston ring to form hard wear powder, which causes problems such as seizure and galling.

【0053】これに対して、本実施の形態によれば、上
記のとおりAlNはアルミ合金粉末中のアルミと反応
(以下、直接窒化反応と称す。)して生成することか
ら、AlN粒子はアルミ合金素地との接触界面に隙間は
なく、アルミ素地と結合した構造を有することで強固に
密着する。その結果、アルミ合金の耐熱性、耐摩耗性お
よび耐焼きつき性は大幅に向上する。したがって、本実
施の形態における粉末アルミ合金は、高圧鋳造によりア
ルミ合金製エンジンブロック本体に鋳込んだ場合でも、
シリンダーライナとして十分使用することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, as described above, AlN reacts with aluminum in the aluminum alloy powder (hereinafter, referred to as direct nitridation reaction), so that the AlN particles are made of aluminum. There is no gap at the contact interface with the alloy base, and it has a structure in which it is bonded to the aluminum base, so that it tightly adheres. As a result, the heat resistance, wear resistance and seizure resistance of the aluminum alloy are significantly improved. Therefore, the powder aluminum alloy in the present embodiment, even when cast into the aluminum alloy engine block body by high pressure casting,
It can be sufficiently used as a cylinder liner.

【0054】本実施の形態におけるシリンダーライナの
具体的な製法としては、まず、油圧プレスや冷間静水圧
プレス等によりアルミ合金粉末を型押し成形して圧粉体
を作製する。この圧粉体を窒素ガス雰囲気中で加熱・焼
結することにより得られたアルミ合金焼結体の旧粉末粒
界に、窒化反応によるAlNを生成・分散させる。ま
た、必要に応じて熱間押出し法や熱間鍛造法を施すこと
で焼結体の強度を向上することも有効である。
As a specific method of manufacturing the cylinder liner according to the present embodiment, first, an aluminum alloy powder is stamped and formed by a hydraulic press, a cold isostatic press or the like to produce a green compact. By heating and sintering this green compact in a nitrogen gas atmosphere, AlN is generated and dispersed in the old powder grain boundary of the aluminum alloy sintered body by a nitriding reaction. It is also effective to improve the strength of the sintered body by performing a hot extrusion method or a hot forging method as required.

【0055】このような製法により得られる本実施の形
態における粉末アルミ合金において、適正なAlN生成
量は粉末アルミ合金全体に対して重量基準で0.5%以
上15%以下であり、耐摩耗性・被削性の観点からより
好ましくは1%以上7%以下である。AlN生成分散量
が0.5重量%未満の場合、十分な耐熱性・耐摩耗性が
得られない。一方、AlN生成分散量が15%を超えて
も耐摩耗性は顕著に向上せず、かえって被削性の低下や
焼結体の靱性の低下、あるいは焼結工程の長時間化とい
った経済性の問題が生じる。
In the powdered aluminum alloy according to the present embodiment obtained by such a manufacturing method, an appropriate amount of AlN is 0.5% to 15% by weight with respect to the entire powdered aluminum alloy, and the wear resistance is high. -From the viewpoint of machinability, more preferably 1% or more and 7% or less. If the amount of AlN generated and dispersed is less than 0.5% by weight, sufficient heat resistance and abrasion resistance cannot be obtained. On the other hand, even if the amount of AlN generated and dispersed exceeds 15%, the wear resistance is not significantly improved, and instead, economical efficiency such as reduction in machinability, reduction in toughness of the sintered body, or prolongation of the sintering process is obtained. Problems arise.

【0056】なお、上記の適正範囲量のAlNを生成さ
せるためには、アルミ成分と反応するために必要な窒素
量として重量基準で0.1%以上5%以下を粉末アルミ
合金中に含有する。つまり窒素量が0.1%未満では
0.5%以上のAlNを生成できず、また窒素量が5%
を超えると15%を超えるAlNを生成することを本願
発明者らは確認した。
In order to produce AlN in the above-mentioned appropriate range, the powdered aluminum alloy contains 0.1 to 5% by weight of nitrogen required for reacting with the aluminum component. . That is, if the nitrogen content is less than 0.1%, 0.5% or more of AlN cannot be generated, and the nitrogen content is 5%.
The inventors of the present application have confirmed that if the ratio exceeds 15%, AlN exceeds 15%.

【0057】以上により、本実施の形態における粉末ア
ルミ合金製シリンダーライナは、アルミ合金全体に対し
て重量基準で0.5%以上15%以下のAlNを、また
0.1%以上5%以下の窒素を含有することで、耐熱
性、耐摩耗性、耐焼きつき性および被削性に優れてお
り、アルミ高圧鋳造によりアルミ合金製エンジンブロッ
ク本体に鋳込んだ状態でシリンダーライナとして使用す
ることが可能となる。
As described above, the powdered aluminum alloy cylinder liner according to the present embodiment is provided with 0.5% to 15% AlN, and 0.1% to 5% AlN, based on the weight of the entire aluminum alloy. By containing nitrogen, it is excellent in heat resistance, wear resistance, seizure resistance and machinability, and can be used as a cylinder liner when cast into an aluminum alloy engine block body by aluminum high pressure casting. It becomes possible.

【0058】なお、上記のように直接窒化反応を進行さ
せて粉末アルミ合金中にAlNを生成・分散させるため
には、Mgを0.05%以上含有することが好ましい。
Mgは事前にアルミ合金粉末中に含有させており、窒素
ガス雰囲気中でアルミ圧粉体を加熱・焼結する際に粉末
表面を覆う酸化アルミ被膜を還元反応により除去する効
果を有している。その結果、窒素ガスと粉末中のアルミ
成分が反応してAlNを生成できる。したがって、本実
施の形態の粉末アルミ合金においてはMgの含有量とし
ては0.05重量%以上必要である。つまり、Mg含有
量が0.05重量%未満の場合、上記のMgによる還元
反応が十分に生じないために、AlNを均一に生成でき
ないといった問題を生じる。
In order to allow the direct nitridation reaction to proceed to generate and disperse AlN in the powdered aluminum alloy as described above, it is preferable to contain 0.05% or more of Mg.
Mg is contained in the aluminum alloy powder in advance and has the effect of removing the aluminum oxide film covering the powder surface by a reduction reaction when heating and sintering the aluminum compact in a nitrogen gas atmosphere. . As a result, the nitrogen gas and the aluminum component in the powder react to generate AlN. Therefore, in the powdered aluminum alloy of the present embodiment, the Mg content needs to be 0.05% by weight or more. That is, when the Mg content is less than 0.05% by weight, the above-described reduction reaction by Mg does not sufficiently occur, and thus a problem arises in that AlN cannot be uniformly generated.

【0059】さらに、上記のように直接窒化反応を利用
して粉末アルミ合金中に生成するAlNは、従来法によ
る添加したAlN粒子と組織構造が大きく異なる。具体
的には、直接窒化反応の過程において、AlNは圧粉体
中のアルミ合金粉末表面から一方向に繊維状あるいは樹
枝状に成長する。その結果、図1および図2に示すよう
な層状の被膜としてアルミ合金中に生成・分散する。
Further, as described above, AlN generated in the powdered aluminum alloy utilizing the direct nitridation reaction has a significantly different structure from the AlN particles added by the conventional method. Specifically, in the process of the direct nitriding reaction, AlN grows in one direction from the surface of the aluminum alloy powder in the green compact in a fibrous or dendritic manner. As a result, a layered film as shown in FIGS. 1 and 2 is formed and dispersed in the aluminum alloy.

【0060】一方、従来のAlN粒子分散型焼結アルミ
合金においては、図3に示すように、単結晶を有したA
lN粒子が分散している。つまり、本実施の形態におけ
る窒化反応法による焼結アルミ合金中のAlNは、図1
および図2に示すような繊維状の組織構造を有すること
で従来法で用いられるAlN粒子に比べて、優れた摺動
性を有することを本願発明者らは見出した。
On the other hand, in a conventional AlN particle-dispersed sintered aluminum alloy, as shown in FIG.
1N particles are dispersed. That is, AlN in the sintered aluminum alloy by the nitridation reaction method in the present embodiment is as shown in FIG.
The inventors of the present application have found out that they have excellent slidability by having a fibrous texture structure as shown in FIG. 2 as compared with AlN particles used in the conventional method.

【0061】しかも、繊維状に成長する方向をAlNの
厚み方向とするとき、窒化反応により生成するAlNの
厚みは3μm以下であることが望ましく、より好ましく
は1μm以下である。これはAlNの厚みがAlNの生
成量にほぼ比例しており、たとえば、AlNの生成量が
15重量%の場合のAlNの厚みは約3μmであること
から、本実施の形態において提案する直接窒化反応法に
より生成するAlNの厚みは3μm以下となる。つま
り、厚みが3μmを超えることは、AlNの生成量が1
5重量%を超えることを意味しており、その場合は、上
記のように焼結体の被削性や靱性の低下といった問題が
生じる。特に、被削性の観点からはAlNの厚みは1μ
m以下であることがより好ましい。
Further, when the direction of fibrous growth is the thickness direction of AlN, the thickness of AlN produced by the nitriding reaction is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less. This is because the thickness of AlN is almost proportional to the amount of AlN produced. For example, when the amount of AlN produced is 15% by weight, the thickness of AlN is about 3 μm. The thickness of AlN produced by the reaction method is 3 μm or less. That is, when the thickness exceeds 3 μm, the amount of generated AlN is 1
It means that the content exceeds 5% by weight, and in that case, problems such as reduction in machinability and toughness of the sintered body occur as described above. In particular, from the viewpoint of machinability, the thickness of AlN is 1 μm.
m is more preferable.

【0062】(3) 粉末アルミ合金中の空孔率とその
作用・効果 ピストンやピストンリングと接触するシリンダーライナ
の摺動表面に空孔が分散することでその空孔部分が摺動
表面に対して凹状ピットを形成し、この部分に潤滑油が
保持されてピストン等との摺動界面での油膜切れを防
ぎ、優れた耐焼きつき性および耐摩耗性を実現させるこ
とが可能となる。
(3) Porosity in powdered aluminum alloy and its function / effect The pores are dispersed on the sliding surface of the cylinder liner which comes into contact with the piston or the piston ring, so that the pores are located on the sliding surface. Thus, a concave pit is formed, and lubricating oil is held in this portion to prevent the oil film from being cut off at the sliding interface with the piston or the like, and it is possible to realize excellent seizure resistance and wear resistance.

【0063】このような効果を得るためには、本実施の
形態における粉末アルミ合金中の空孔率はアルミ合金全
体に対して容積率で15%以下であり、好ましくは3%
以上10%以下であることが好ましい。空孔率が15%
を超えると、粉末アルミ合金の機械的特性が低下する。
たとえばシリンダーライナとしての強度や剛性が十分に
得られず、その結果、エンジンブロックに鋳込んだ際に
シリンダーライナが変形するといった問題が生じる。し
たがって、優れた耐焼きつき性、耐摩耗性および機械的
特性を両立させるためには、粉末アルミ合金中の空孔率
は15%以下であることが必要であり、より好ましい範
囲として3%以上10%以下であることを見出した。
In order to obtain such an effect, the porosity of the powdered aluminum alloy in the present embodiment is not more than 15% by volume, preferably not more than 3%, based on the whole aluminum alloy.
It is preferably at least 10%. 15% porosity
Exceeding the mechanical properties of the powdered aluminum alloy deteriorates.
For example, sufficient strength and rigidity as a cylinder liner cannot be obtained, and as a result, a problem arises in that the cylinder liner is deformed when cast into an engine block. Therefore, in order to achieve both excellent seizure resistance, wear resistance and mechanical properties, the porosity in the powdered aluminum alloy needs to be 15% or less, more preferably 3% or more. It was found that it was 10% or less.

【0064】(4) 固形潤滑成分とその作用・効果 黒鉛、MoS2 、WS2 、CaFなどの固形潤滑粉末は
それ自身の潤滑性能およびシリンダーライナの摺動面に
分散して上記の空孔と同様に、凹状の油溜まりを形成す
ることでピストン等との摺動界面での油膜切れを防ぎ、
優れた耐焼きつき性および耐摩耗性を実現させることが
可能となる。本実施の形態におけるシリンダーライナの
粉末アルミ合金は、黒鉛、MoS2 、WS2 、CaFか
ら選ばれた少なくとも1種類あるいは2種以上の潤滑成
分を重量基準で5%以下、好ましくは1%以上3%以下
含有する。
(4) Solid Lubricating Components and Their Functions and Effects Solid lubricating powders such as graphite, MoS 2 , WS 2 , and CaF are dispersed on the sliding surface of the cylinder liner due to their own lubricating performance and the above-mentioned pores. Similarly, by forming a concave oil reservoir, preventing oil film breakage at the sliding interface with the piston, etc.
Excellent seizure resistance and abrasion resistance can be realized. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner in the present embodiment contains at least one or two or more lubricating components selected from graphite, MoS 2 , WS 2 , and CaF on a weight basis of 5% or less, preferably 1% or more. % Or less.

【0065】潤滑成分の含有量が5重量%を超えるとア
ルミ合金素地を構成するアルミ合金粉末同士の結合強度
が低下するためにシリンダーライナとして要求される機
械的特性が十分に得られないとともにシリンダーライナ
の製法の1つである熱間押出し法において、アルミ合金
粉末同士の結合が十分でないために押出し後のライナ表
面がささくれた状態(むしれた状態)となり、製造面に
おいての問題も生じる。
When the content of the lubricating component exceeds 5% by weight, the bonding strength between the aluminum alloy powders constituting the aluminum alloy base material is reduced, so that the mechanical properties required as a cylinder liner cannot be sufficiently obtained, and In the hot extrusion method, which is one of the production methods of the liner, the liner surface after extrusion is in a crimped state (peeled state) due to insufficient bonding between the aluminum alloy powders, which causes a problem in production.

【0066】したがって、シリンダーライナの機械的特
性の低下を抑え、かつ、優れた耐摩耗性および耐焼きつ
き性を得るためには、黒鉛、MoS2 、WS2 、CaF
から選ばれた少なくとも1種あるいは2種以上の潤滑成
分を重量基準で5%以下、好ましくは1%以上3%以下
含有する必要がある。
Therefore, in order to suppress the deterioration of the mechanical properties of the cylinder liner and to obtain excellent wear resistance and seizure resistance, graphite, MoS 2 , WS 2 , CaF 2
It is necessary to contain at least one or two or more lubricating components selected from the group consisting of 5% or less, preferably 1% or more and 3% or less on a weight basis.

【0067】(5) 粉末アルミ合金の組成とその作用
・効果 本実施の形態における粉末アルミ合金では、必要に応じ
てSi、Fe、Ni、Cr、Ti、ZrおよびMnのう
ち、少なくとも1種以上の元素を含有することで、以下
に示すようなそれぞれの効果を実現することができる。
ただし、粉末アルミ合金の耐摩耗性・耐焼きつき性や強
度、硬度、剛性等の機械的特性を向上させるためには、
上記の各元素について少なくとも1種あるいは2種以上
含有し、かつ、合計含有量が25%以下であることが望
ましい。なぜならば、各添加元素の合計含有量が25%
を超えても各特性は著しく向上せず、かえって粉末アル
ミ合金の靱性が低下するといった問題や、また、アルミ
合金の硬さや剛性が大きくなり過ぎるために、後工程で
ある熱間押出しが困難となるといった製法上の問題が生
じる。
(5) Composition of Powdered Aluminum Alloy and Its Functions and Effects In the powdered aluminum alloy of the present embodiment, at least one or more of Si, Fe, Ni, Cr, Ti, Zr and Mn may be used, if necessary. By containing the element described above, the respective effects as described below can be realized.
However, in order to improve mechanical properties such as abrasion resistance, seizure resistance, strength, hardness and rigidity of powdered aluminum alloy,
It is desirable that at least one or more of the above elements be contained, and that the total content be 25% or less. Because the total content of each additive element is 25%
Even if it exceeds the above, each property does not significantly improve, and rather the problem that the toughness of the powdered aluminum alloy decreases, and the hardness and rigidity of the aluminum alloy become too large, so it is difficult to perform hot extrusion in the subsequent process. This causes problems in the manufacturing method.

【0068】また、本実施の形態においては、上記の各
元素をアルミ合金中に添加した場合、所定の合金組成を
有する溶湯から急冷凝固法によりアルミ合金粉末を作製
し、これを原料粉末に用いる。つまり、所定の合金成分
からなるアルミ合金溶湯を噴霧法(アトマイズ法)によ
り粉末にし、このアルミ合金粉末を成形・加熱固化する
ことにより所定の組成を有する焼結アルミ合金を作り出
すことができる。ここで、上記各元素の特徴について以
下簡単に説明する。
In this embodiment, when each of the above elements is added to an aluminum alloy, an aluminum alloy powder is produced from a molten metal having a predetermined alloy composition by a rapid solidification method and used as a raw material powder. . In other words, a sintered aluminum alloy having a predetermined composition can be produced by forming a molten aluminum alloy composed of a predetermined alloy component into powder by a spraying method (atomizing method), and molding and heating and solidifying the aluminum alloy powder. Here, the characteristics of each of the above elements will be briefly described below.

【0069】(I) Si アルミ合金の素地中に分散して合金の耐摩耗性・耐焼き
つき性を向上させる効果がある。ただし、25%を超え
て添加しても特性はさらに向上せず、かえってアルミ合
金の靱性が低下するといった問題や、また、アルミ合金
の剛性が大きくなるために熱間押出しにおいて押出し体
を創製する際に高い押出し力、すなわち大型の押出し設
備が必要となり、経済性の問題が生じる。
(I) Si has the effect of dispersing in the aluminum alloy base to improve the wear resistance and seizure resistance of the alloy. However, even if added in excess of 25%, the properties are not further improved, but rather the toughness of the aluminum alloy is reduced, and the rigidity of the aluminum alloy is increased, so that an extruded body is created in hot extrusion. In this case, a high extrusion force, that is, a large-sized extrusion equipment is required, which causes a problem of economy.

【0070】(II) Fe、Ni、Cr、Ti、Zr これらの金属元素はアルミニウムと微細な金属間化合物
を形成して素地中に分散することでアルミ合金の耐熱性
と剛性・硬さを向上させる効果がある。つまり、耐熱性
を改善することで摺動時における相手材との焼きつきは
大幅に抑制されることからこれらの元素の添加は有効で
ある。
(II) Fe, Ni, Cr, Ti, Zr These metal elements form a fine intermetallic compound with aluminum and are dispersed in the matrix, thereby improving the heat resistance, rigidity and hardness of the aluminum alloy. Has the effect of causing That is, by improving the heat resistance, the seizure with the mating material during sliding is greatly suppressed, so that the addition of these elements is effective.

【0071】また、このような熱的に安定な金属間化合
物を微細かつ均一に分散させることで、加熱・焼結時に
おけるSi結晶の成長を抑制することができる。その結
果、アルミ合金の被削性が大幅に向上するといった効果
もある。
Further, by dispersing such a thermally stable intermetallic compound finely and uniformly, it is possible to suppress the growth of Si crystals during heating and sintering. As a result, there is also an effect that the machinability of the aluminum alloy is greatly improved.

【0072】なお、このような効果を得るためには、F
e、Ni、Cr、Ti、Zrの添加は有効であり、その
際、それぞれ1%以上含有する必要がある。一方、これ
らの元素を適正量加えて添加した場合、上記のようなア
ルミニウムとの金属間化合物が粗大化するために、かえ
ってアルミ合金の靱性や強度を低下させるといった問題
や、アルミ合金粉末を製造する上でアルミ合金溶湯の融
点が上昇するために製造コストアップを誘発する。その
結果、アルミ合金粉末の価格が高くなるといった経済性
の問題も生じる。したがって、本実施の形態において
は、各元素の適正添加量として、Fe;1〜8%、N
i;1〜8%、Cr:1〜6%、Ti;1〜4%、Z
r;1〜4%を設定した。
In order to obtain such an effect, F
The addition of e, Ni, Cr, Ti, and Zr is effective, and at that time, it is necessary to contain 1% or more of each. On the other hand, when these elements are added in an appropriate amount, the intermetallic compound with aluminum coarsens as described above, which causes a problem such as lowering the toughness and strength of the aluminum alloy, and producing aluminum alloy powder. In doing so, the melting point of the aluminum alloy melt rises, leading to an increase in manufacturing costs. As a result, there is also a problem of economics such as an increase in the price of the aluminum alloy powder. Therefore, in the present embodiment, as an appropriate addition amount of each element, Fe;
i; 1 to 8%, Cr: 1 to 6%, Ti; 1 to 4%, Z
r; 1-4% was set.

【0073】(III) Mn 上記の金属元素と同様に、アルミニウムとの金属間化合
物を形成し、合金素地中に均一分散することで、合金の
機械的特性ならびに摺動時における相手材との耐焼きつ
き性を向上させる効果がある。これらの効果を実現させ
るためには、1%以上含有する必要があるが、5%を超
えて添加しても特性は向上せず、かえってアルミ合金の
靱性を低下させることになる。
(III) Mn Similarly to the above-mentioned metal elements, an intermetallic compound with aluminum is formed and uniformly dispersed in the alloy base material, thereby obtaining the mechanical properties of the alloy and the resistance to the mating material during sliding. It has the effect of improving seizure. In order to realize these effects, it is necessary to contain 1% or more. However, if it exceeds 5%, the properties are not improved, and the toughness of the aluminum alloy is rather lowered.

【0074】(6) 硬質粒子 本実施の形態におけるシリンダーライナ用粉末アルミ合
金は、必要に応じて、TiO2 、ZrO2 、SiO2
MgO2 、Al2 3 、Cr2 3 から選ばれた少なく
とも1種以上の酸化物球状粒子を5重量%以下含有す
る。
(6) Hard Particles The powdered aluminum alloy for a cylinder liner in the present embodiment may be made of TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 ,
At least one oxide spherical particle selected from MgO 2 , Al 2 O 3 , and Cr 2 O 3 is contained in an amount of 5% by weight or less.

【0075】硬質粒子は、窒化アルミニウムやSiと同
様粉末アルミ合金の素地中に分散して耐摩耗性、耐焼き
つき性を向上させる効果がある。ただし、硬質粒子の添
加量はアルミ合金全体に対して重量基準で5%以下であ
ることが望ましい。なぜならば、5%を超えて硬質粒子
を添加しても、耐摩耗性や耐焼きつき性は顕著に向上す
ることはなく、かえってアルミ合金の被削性が低下し、
また、相手材を攻撃するといった問題が生じるからであ
る。
The hard particles are dispersed in the base material of the powdered aluminum alloy like aluminum nitride and Si, and have an effect of improving wear resistance and seizure resistance. However, the addition amount of the hard particles is desirably 5% or less based on the weight of the entire aluminum alloy. Because, even if hard particles are added in excess of 5%, the wear resistance and seizure resistance are not significantly improved, but rather the machinability of the aluminum alloy is reduced,
Further, there is a problem that the opponent material is attacked.

【0076】なお、硬質粒子の種類としては、Ti
2 、ZrO2 、SiO2 、MgO2 、Al2 3 、C
2 3 などの酸化物粒子が好ましい。中でも、アルミ
合金の耐摩耗性および被削性の観点からは、TiO2
SiO2 、MgO2 、Al2 3の酸化物球状粒子の添
加がより有効であることを本発明者らは見出した。
The type of the hard particles is Ti
O 2 , ZrO 2 , SiO 2 , MgO 2 , Al 2 O 3 , C
Oxide particles such as r 2 O 3 are preferred. Among them, from the viewpoint of wear resistance and machinability of aluminum alloy, TiO 2 ,
The present inventors have found that the addition of oxide spherical particles of SiO 2 , MgO 2 , and Al 2 O 3 is more effective.

【0077】[0077]

【実施例】以下、本発明に基づいた実施の形態における
実施例について、表を参照しながら以下説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to tables.

【0078】(実施例1)(Example 1)

【0079】[0079]

【表1】 なお、表1中において、「隙間なく良好」とは、エンジ
ンが稼働した状態においても、エンジンブロックからの
シリンダーライナの抜け落ちがないことを意味する。ま
た、「隙間あり」とは、鋳込みが終了した段階でシリン
ダーライナがエンジンブロックから抜け落ちることを、
あるいはエンジン稼働時の高温下においてシリンダーラ
イナとエンジンブロックとの界面に隙間が生じてエンジ
ンブロックからのシリンダーライナの抜け落ちが生じる
ことを意味する。
[Table 1] In Table 1, "good without gaps" means that the cylinder liner does not fall out of the engine block even when the engine is running. Also, "with a gap" means that the cylinder liner falls out of the engine block at the stage when casting is completed.
Alternatively, it means that a gap is formed at the interface between the cylinder liner and the engine block at a high temperature during operation of the engine, and the cylinder liner falls off from the engine block.

【0080】上記表1に示すような熱膨張率αC を有す
るアルミ合金製シリンダーライナをアルミ高圧鋳造法に
よりエンジンブロック本体中に鋳込んだ後、シリンダー
ライナとエンジンブロックとの接触界面の結合状態およ
びシリンダーライナの直径方向での変形の有無を確認し
た。
After the aluminum alloy cylinder liner having the coefficient of thermal expansion α C as shown in Table 1 above was cast into the engine block body by the aluminum high-pressure casting method, the bonding state of the contact interface between the cylinder liner and the engine block was obtained. Also, the presence or absence of deformation in the diameter direction of the cylinder liner was confirmed.

【0081】なお、シリンダーライナには抜け落ち防止
のための溝加工などは施さずに鋳込み実験を行なった。
また、ここで、アルミ高圧鋳造法により製造したアルミ
合金製エンジンブロック本体の合金組成はAl−17%
Si−3Cu−1Mg(重量%)であり、その熱膨張率
αB は、19.5×10-6/℃である。ただし、ここで
記載した熱膨張率の値は常温から200℃までの平均値
である。
The casting experiment was performed without subjecting the cylinder liner to groove processing for preventing falling off.
Here, the alloy composition of the aluminum alloy engine block body manufactured by the aluminum high-pressure casting method is Al-17%.
Si-3Cu-1Mg (% by weight), and its coefficient of thermal expansion α B is 19.5 × 10 −6 / ° C. However, the value of the coefficient of thermal expansion described here is an average value from normal temperature to 200 ° C.

【0082】表1に示すように、本願発明が規定するα
B −αC ≧1×10-6/℃、かつ、αB −αC ≦8×1
-6/℃といった熱膨張率の関係式を満足するシリンダ
ーライナとエンジンブロックとの組合せ番号、No.1
〜No.5においては、鋳込んだ後のシリンダーライナ
の外周面はエンジンブロックからの圧縮残留応力により
エンジンブロック本体によって強固に拘束されており、
シリンダーライナとエンジンブロック本体との接触界面
に隙間が生じることない。
As shown in Table 1, α defined by the present invention is
B− α C ≧ 1 × 10 −6 / ° C. and α B −α C ≦ 8 × 1
A combination number of a cylinder liner and an engine block satisfying a relational expression of a coefficient of thermal expansion such as 0 -6 / ° C. 1
-No. In 5, the outer peripheral surface of the cylinder liner after casting is firmly restrained by the engine block body due to compressive residual stress from the engine block.
There is no gap at the contact interface between the cylinder liner and the engine block body.

【0083】その結果、シリンダーライナに抜け落ち防
止加工を施さなくとも、エンジンブロック本体からのシ
リンダーライナの抜け落ちといった問題が発生していな
いことがわかる。
As a result, it can be understood that the problem of the cylinder liner falling off the engine block body does not occur even if the cylinder liner is not subjected to the drop-off prevention processing.

【0084】また、エンジンブロックからの拘束力が適
正条件であるために鋳込んだ後のシリンダーライナ自身
が変形することなく、シリンダーライナとして十分使用
することのできる真円度を有している。したがって、シ
リンダーライナの薄肉化を実現することが確認できる。
Further, since the restraining force from the engine block is an appropriate condition, the cylinder liner itself after casting has a roundness enough to be used as a cylinder liner without being deformed. Therefore, it can be confirmed that the cylinder liner can be made thinner.

【0085】一方、本願発明が規定するシリンダーライ
ナとエンジンブロックとの熱膨張率に関する上記の関係
式を満足しないNo.6〜No.8においては、以下の
ような問題が生じることが確認される。
On the other hand, No. 1 which does not satisfy the above-mentioned relational expression regarding the coefficient of thermal expansion between the cylinder liner and the engine block specified by the present invention. 6-No. In No. 8, it is confirmed that the following problem occurs.

【0086】No.6;シリンダーライナの熱膨張率が
小さすぎるために、エンジンブロックからの圧縮応力に
よる拘束力が過剰に作用するためにシリンダーライナが
変形する。
No. 6: The cylinder liner is deformed because the restraining force due to the compressive stress from the engine block acts excessively because the coefficient of thermal expansion of the cylinder liner is too small.

【0087】No.7;シリンダーライナの熱膨張率が
大きすぎるために、エンジンブロックからの圧縮応力に
よる拘束力が十分に作用しないために、シリンダーライ
ナがエンジンブロックに保持されず、隙間が生じて抜け
落ちる。
No. 7; Since the coefficient of thermal expansion of the cylinder liner is too large, the restraining force due to the compressive stress from the engine block does not act sufficiently, so that the cylinder liner is not held by the engine block, and a gap is formed and falls off.

【0088】No.8;シリンダーライナの熱膨張率が
大きすぎるために、エンジンブロックからの圧縮応力に
よる拘束力が十分に作用しないために、シリンダーライ
ナがエンジンブロックに保持されず、隙間が生じて抜け
落ちる。
No. 8: Since the coefficient of thermal expansion of the cylinder liner is too large, the restraining force due to the compressive stress from the engine block does not sufficiently act, so that the cylinder liner is not held by the engine block, and a gap is formed and falls off.

【0089】(実施例2)(Embodiment 2)

【0090】[0090]

【表2】 なお、表2中において、「隙間なく良好」とは、エンジ
ンが稼働した状態においても、エンジンブロックからの
シリンダーライナの抜け落ちがないことを意味する。ま
た、「隙間あり」とは、鋳込みが終了した段階でシリン
ダーライナがエンジンブロックから抜け落ちることを、
あるいはエンジン稼働時の高温下においてシリンダーラ
イナとエンジンブロックとの界面に隙間が生じてエンジ
ンブロックからのシリンダーライナの抜け落ちが生じる
ことを意味する。
[Table 2] In Table 2, "good without gaps" means that the cylinder liner does not fall out of the engine block even when the engine is running. Also, "with a gap" means that the cylinder liner falls out of the engine block at the stage when casting is completed.
Alternatively, it means that a gap is formed at the interface between the cylinder liner and the engine block at a high temperature during operation of the engine, and the cylinder liner falls off from the engine block.

【0091】表2に示すようなNo.1〜No.7に示
す熱膨張率αC を有するアルミ合金製シリンダーライナ
をアルミ高圧鋳造法によりエンジンブロック本体中に鋳
込んだ後、シリンダーライナとエンジンブロックとの接
触界面の結合状態およびシリンダーライナの直径方向で
の変形の有無を確認した。
No. as shown in Table 2. 1 to No. After a cylinder liner made of an aluminum alloy having a coefficient of thermal expansion α C shown in FIG. 7 was cast into the engine block body by aluminum high-pressure casting, the connection state of the contact interface between the cylinder liner and the engine block and the diameter direction of the cylinder liner were determined. Was checked for deformation.

【0092】なお、シリンダーライナには抜け落ち防止
のための溝加工等は施さず鋳込み実験を行なった。ま
た、アルミ高圧鋳造法により作製したアルミ合金製エン
ジンブロック本体の合金組成は、Al−11%Si−3
Cu−0.5Mg(重量%)であり、その熱膨張率αB
は、21×10-6/℃である。ただし、ここで記載した
熱膨張率の値は常温から200℃までの平均値である。
The casting experiment was performed without subjecting the cylinder liner to groove processing or the like for preventing falling off. The alloy composition of the aluminum alloy engine block body manufactured by the aluminum high-pressure casting method is Al-11% Si-3.
Cu-0.5Mg (% by weight), and its thermal expansion coefficient α B
Is 21 × 10 −6 / ° C. However, the value of the coefficient of thermal expansion described here is an average value from normal temperature to 200 ° C.

【0093】表2に示すように、本願発明が規定するα
B −αC ≧1×10-6/℃、かつ、αB −αC ≦8×1
-6/℃といった熱膨張率の関係式を満足するシリンダ
ーライナとエンジンブロックとの組合せは、No.1〜
No.6である。鋳込んだ後のシリンダーライナ外周面
はエンジンブロックからの圧縮残留応力によりエンジン
ブロック本体によって強固に拘束されており、シリンダ
ーライナとエンジンブロック本体との接触界面に隙間が
生じることがない。
As shown in Table 2, α is defined by the present invention.
B− α C ≧ 1 × 10 −6 / ° C. and α B −α C ≦ 8 × 1
A combination of a cylinder liner and an engine block that satisfies the relational expression of the coefficient of thermal expansion such as 0 −6 / ° C. 1 to
No. 6. The outer peripheral surface of the cylinder liner after casting is firmly restrained by the engine block main body due to the compressive residual stress from the engine block, so that no gap is generated at the contact interface between the cylinder liner and the engine block main body.

【0094】その結果、シリンダーライナに抜け落ち防
止加工を施さなくとも、エンジンブロック本体からのシ
リンダーライナの抜け落ちといった問題が発生していな
いことがわかる。また、エンジンブロックからの拘束力
が適正条件であるために、鋳込んだ後のシリンダーライ
ナ自身が変形することなく、シリンダーライナとして十
分使用できる真円度を有している。したがって、シリン
ダーライナとしての薄肉化が実現できることが確認でき
た。
As a result, it can be seen that the problem of the cylinder liner falling out of the engine block body does not occur even if the cylinder liner is not subjected to the dropping prevention processing. In addition, since the restraining force from the engine block is an appropriate condition, the cylinder liner after casting has sufficient roundness without being deformed and being sufficiently usable as a cylinder liner. Therefore, it was confirmed that the thickness of the cylinder liner can be reduced.

【0095】一方、本願発明が規定するシリンダーライ
ナとエンジンブロックとの熱膨張率に関する上記の関係
式を満足しないNo.6およびNo.7の場合、以下の
ような問題が生じることが確認された。
On the other hand, No. 1 which does not satisfy the above-mentioned relational expression regarding the coefficient of thermal expansion between the cylinder liner and the engine block specified by the present invention. 6 and no. In the case of 7, it was confirmed that the following problems occurred.

【0096】No.6;シリンダーライナの熱膨張率が
小さすぎるために、エンジンブロックからの圧縮応力に
よる拘束力が作用するためにシリンダーライナが変形す
る。
No. 6: The cylinder liner is deformed because the thermal expansion coefficient of the cylinder liner is too small and a binding force due to the compressive stress from the engine block acts.

【0097】No.7;シリンダーライナの熱膨張率が
大きすぎるために、エンジンブロックからの圧縮応力に
よる拘束力が十分に作用しないために、シリンダーライ
ナがエンジンブロックに保持されず、隙間が生じて抜け
落ちる。
No. 7; Since the coefficient of thermal expansion of the cylinder liner is too large, the restraining force due to the compressive stress from the engine block does not act sufficiently, so that the cylinder liner is not held by the engine block, and a gap is formed and falls off.

【0098】(実施例3)(Embodiment 3)

【0099】[0099]

【表3】 上記表3に示すNo.1〜No.18のアルミ合金粉末
に、必要に応じて酸化物球状粒子(平均粒径5〜10μ
m)および固体潤滑粒子(平均粒径5〜15μm)を混
合したものを原料粉末とし、これを成形した後、窒素雰
囲気中で加熱・焼結することでアルミ合金焼結体中に窒
化アルミニウム(AlN)を生成させ、この焼結体を熱
間押出し法によりシリンダーライナを作製した。ここ
で、それぞれの酸化物球状粒子、固体潤滑粒子とAlN
および窒素の含有量は、焼結アルミ合金全体に対する比
率を重量%で示している。また、押出し条件によりシリ
ンダーライナの空孔率を3〜5%に調節した。
[Table 3] No. shown in Table 3 above. 1 to No. 18 to the aluminum alloy powder as needed, oxide spherical particles (average particle size of 5 to 10 μm).
m) and solid lubricating particles (average particle size of 5 to 15 μm) are mixed into a raw material powder, which is molded and then heated and sintered in a nitrogen atmosphere to form aluminum nitride (AlN) in an aluminum alloy sintered body. AlN) was produced, and a cylinder liner was produced from the sintered body by hot extrusion. Here, each oxide spherical particle, solid lubricating particle and AlN
The nitrogen content and the nitrogen content are shown as percentages by weight with respect to the entire sintered aluminum alloy. The porosity of the cylinder liner was adjusted to 3 to 5% depending on the extrusion conditions.

【0100】シリンダーライナ素材から摩耗試験用試料
を作製し、溶製アルミ合金(JISAC8A材)を相手
材に用いて、境界潤滑条件における各焼結アルミ合金の
耐摩耗性を評価した。また、油膜切れの条件下での耐焼
きつき性(押しつけ荷重を増加させて焼きつき現象が発
生した際の荷重を比較)を評価した。なお、チップオン
ディスク式摩耗試験を用いてそれぞれの特性を評価し
た。
A sample for a wear test was prepared from a cylinder liner material, and the wear resistance of each sintered aluminum alloy under boundary lubrication conditions was evaluated using a smelted aluminum alloy (JISAC8A) as a mating material. In addition, the seizure resistance under the condition that the oil film was broken (the load when the seizure phenomenon occurred by increasing the pressing load) was evaluated. In addition, each characteristic was evaluated using the chip-on-disk abrasion test.

【0101】さらに、比較材No.19として溶製アル
ミ合金(JIS AC8A材)を用いたシリンダーライ
ナを作製し、試料の摺動面には硬質Crめっきを施し
た。さらに、比較材No.20として鋳鉄材を用いた。
摩耗試験後のライナ素材および相手材の摩耗量および焼
きつき発生荷重の評価結果を表4に示す。
Further, the comparative material No. As No. 19, a cylinder liner using a smelted aluminum alloy (JIS AC8A material) was produced, and a hard Cr plating was applied to the sliding surface of the sample. Furthermore, the comparative material No. 20 was a cast iron material.
Table 4 shows the evaluation results of the wear amount and the seizure load of the liner material and the mating material after the wear test.

【0102】[0102]

【表4】 本実施例におけるシリンダーライナ用焼結アルミ合金に
おいては、表4からわかるように、耐摩耗性に優れ、か
つ相手材への攻撃性も少なく、現行の鋳鉄材や硬質Cr
めっき処理を施したアルミ合金と同等であることがわか
る。また、耐焼きつき性についても鋳鉄材と同等であ
り、めっき被膜が剥離した硬質Crめっき処理材に比べ
て優れていることがわかる。
[Table 4] As can be seen from Table 4, the sintered aluminum alloy for the cylinder liner according to the present embodiment has excellent wear resistance and little aggression to the mating material.
It turns out that it is equivalent to the aluminum alloy which performed the plating process. In addition, the seizure resistance is equivalent to that of the cast iron material, and is superior to that of the hard Cr-plated material from which the plating film has peeled off.

【0103】一方、比較材No.13〜No.18につ
いては、以下のような問題が確認された。
On the other hand, the comparative material No. 13-No. Regarding No. 18, the following problems were confirmed.

【0104】No.13;AlNが含有されていないた
めに、十分な耐摩耗性および相手攻撃性が得られない。
No. 13: Since it does not contain AlN, sufficient abrasion resistance and counterpart aggression cannot be obtained.

【0105】No.14;AlN含有量が少ないため
に、十分な耐摩耗性および相手攻撃性が得られない。
No. 14: Since the content of AlN is small, sufficient abrasion resistance and counterpart aggressiveness cannot be obtained.

【0106】No.15;AlN含有量が18%と多い
ためにアルミ合金の強度が低下し、加圧時に試料が欠損
した。
No. 15: Since the AlN content was as large as 18%, the strength of the aluminum alloy was reduced, and the sample was damaged during pressurization.

【0107】No.16;潤滑粒子の含有量が6%と多
いためにアルミ合金の強度が低下し、加圧時に試料が欠
損した。また、熱間押出し時にシリンダーライナ表面が
むしれた状態を示した。
No. 16: Since the content of the lubricating particles was as large as 6%, the strength of the aluminum alloy was reduced, and the sample was damaged during pressurization. The surface of the cylinder liner was peeled off during hot extrusion.

【0108】No.17;硬質粒子の含有量が6%と多
いために、相手材を攻撃し、耐焼きつき性が低下する。
No. 17: Since the content of the hard particles is as large as 6%, it attacks the partner material and reduces the seizure resistance.

【0109】No.18;硬質粒子の含有量が7%と多
いために、相手材を攻撃し、耐焼きつき性が低下する。
No. 18: Since the content of the hard particles is as large as 7%, it attacks the partner material and reduces the seizure resistance.

【0110】なお、No.15においては、AlNの含
有量が、またNo.17,18においては、硬質粒子の
含有量が本願発明が規定する適正量よりも多いために、
摩擦試験片に加工する際に超硬工具の磨耗が他に比べて
顕著であった。
Note that the No. In No. 15, the content of AlN was In Nos. 17 and 18, since the content of the hard particles is larger than the appropriate amount specified by the present invention,
When processing into a friction test piece, the wear of the cemented carbide tool was more remarkable than the others.

【0111】(実施例4)上記実施例3において、シリ
ンダーライナ素材を所定の円筒形状に加工した後、アル
ミ高圧鋳造法によりアルミ合金製エンジンブロックに鋳
込み、各シリンダーライナについて単体耐久試験を実施
した。
Example 4 In Example 3, after processing the cylinder liner material into a predetermined cylindrical shape, the cylinder liner was cast into an aluminum alloy engine block by an aluminum high-pressure casting method, and each cylinder liner was subjected to a single endurance test. .

【0112】なお、比較材No.19は溶製アルミ合金
(JIS AC8A材)を用いたシリンダーライナを作
製し、その摺動面に耐摩耗性や耐焼きつき性を改善する
目的で、硬質Crめっきを施した。また、比較材No.
20は、Fc鋳鉄材を用いて同形状のシリンダーライナ
を作製してエンジンブロックに鋳込んだ。また、ピスト
ン材として溶製アルミ合金(JIS AC8A材)を用
いており、比較材No.19の場合に限り、ピストン材
として溶製アルミ合金(JIS AC8A材)に加え
て、シリンダーライナと摺動する外周表面にFeめっき
を施したものも準備した。
Note that the comparative material No. No. 19 produced a cylinder liner using a smelted aluminum alloy (JIS AC8A material), and provided a hard Cr plating on the sliding surface for the purpose of improving abrasion resistance and seizure resistance. In addition, the comparative material No.
No. 20 produced a cylinder liner of the same shape using an Fc cast iron material and cast it into an engine block. In addition, a molten aluminum alloy (JIS AC8A material) is used as the piston material, and the comparative material No. Only in the case of No. 19, in addition to a molten aluminum alloy (JIS AC8A material) as a piston material, a material having an outer peripheral surface sliding with a cylinder liner plated with Fe was also prepared.

【0113】耐久試験後のシリンダーライナおよびピス
トンの摺動面の破損状況を観察し、摩耗や凝着(焼きつ
き)の有無を確認した。その結果を表5に示す。
After the endurance test, the state of breakage of the sliding surfaces of the cylinder liner and the piston was observed, and the presence or absence of wear and adhesion (seizure) was confirmed. Table 5 shows the results.

【0114】[0114]

【表5】 本実施例におけるシリンダーライナ用焼結アルミ合金に
おいては、上記表5からわかるように、シリンダーライ
ナ自身の耐摩耗性に優れており、またピストンにFeめ
っきを施さなくても摩耗や凝着を生じることなく、相手
材への攻撃性も少なく、現行の鋳鉄材と同等である。
[Table 5] As can be seen from Table 5 above, the sintered aluminum alloy for the cylinder liner according to the present embodiment has excellent wear resistance of the cylinder liner itself, and causes abrasion and adhesion without applying Fe plating to the piston. It has little aggression to the partner material and is equivalent to the current cast iron material.

【0115】一方、比較材No.13〜No.19につ
いては、以下のような問題が確認された。
On the other hand, the comparative material No. 13-No. Regarding No. 19, the following problems were confirmed.

【0116】No.13;AlNが含有されていないた
めに、十分な耐摩耗性および相手攻撃性が得られない。
No. 13: Since it does not contain AlN, sufficient abrasion resistance and counterpart aggression cannot be obtained.

【0117】No.14;AlN含有量が少ないため
に、十分な耐摩耗性および相手攻撃性が得られない。
No. 14: Since the content of AlN is small, sufficient abrasion resistance and counterpart aggressiveness cannot be obtained.

【0118】No.15;AlN含有量が18%と多い
ためにピストン側への攻撃量は増加した。
No. 15: Since the AlN content was as large as 18%, the amount of attack on the piston side increased.

【0119】No.16;潤滑粒子の含有量が6%と多
いためにアルミ合金の強度が低下し、耐摩耗性が若干低
下した。
No. 16: Since the content of the lubricating particles was as large as 6%, the strength of the aluminum alloy was lowered, and the wear resistance was slightly lowered.

【0120】No.17;硬質粒子の含有量が6%と多
いために、ピストン側への攻撃量が増加した。
No. 17: Since the content of hard particles was as large as 6%, the amount of attack on the piston side increased.

【0121】No.18;硬質粒子の含有量が7%と多
いために、ピストン側への攻撃量が増加した。
No. 18: Since the content of hard particles was as large as 7%, the amount of attack on the piston side increased.

【0122】No.19;溶製アルミ合金ではその摺動
面に硬質Crめっきを施し、かつ、ピストン側にもFe
めっきを施さないと、摩耗や凝着といった問題が生じて
ライナとしては使用できない。
No. 19: In the case of a smelted aluminum alloy, its sliding surface is hard-Cr-plated, and
If plating is not performed, problems such as abrasion and adhesion occur, and the plating cannot be used as a liner.

【0123】なお、No.15においては、AlNの含
有量が、またNo.17,18においては、硬質粒子の
含有量が本発明が規定する適正量よりも多いために、シ
リンダーライナ形状に加工する際に超硬工具の摩耗が他
に比べて顕著であった。
Note that the No. In No. 15, the content of AlN was In Nos. 17 and 18, since the content of the hard particles was larger than the appropriate amount specified by the present invention, the wear of the cemented carbide tool was more remarkable when processed into a cylinder liner shape.

【0124】以上により、本実施例における焼結アルミ
合金は、硬質Crめっきなどの表面処理を施さなくと
も、シリンダーライナとしての耐摩耗性・耐焼きつき性
を十分に有しており、また相手のピストン側にもFeめ
っき処理を施すことなく使用できるといった経済性の面
においても優れている。
As described above, the sintered aluminum alloy in this embodiment has sufficient wear resistance and seizure resistance as a cylinder liner without surface treatment such as hard Cr plating. It is also economical in that it can be used without performing Fe plating on the piston side.

【0125】(実施例5)重量基準でSi;12%、F
e;3%、Ni;3%、Mg;1%を含有するアルミ合
金粉末に対してTiO2 粒子(平均粒径;7μm)を
1.5%、黒鉛粉末(平均粒径;10μm)を1%それ
ぞれ添加した混合粉末を成形した後、540℃に制御し
た窒素雰囲気中で3hr加熱・保持することで焼結アル
ミ合金を作製し、かつ、その際に窒化反応により焼結ア
ルミ合金全体に対して4%のAlNが生成する焼結体を
得た。この素材から熱間押出し法により円筒形状のシリ
ンダーライナを作製した。
Example 5 Si: 12% by weight, F
e; 1.5% of TiO 2 particles (average particle size: 7 μm) and 1 of graphite powder (average particle size: 10 μm) with respect to an aluminum alloy powder containing 3%, Ni; 3%, and Mg; After forming the mixed powder, the sintered aluminum alloy is manufactured by heating and holding for 3 hours in a nitrogen atmosphere controlled at 540 ° C., and at that time, the entire sintered aluminum alloy is subjected to a nitriding reaction. As a result, a sintered body in which 4% AlN was formed was obtained. A cylindrical cylinder liner was produced from this material by hot extrusion.

【0126】このとき、押出し条件(押出し比)を制御
することで、押出し後のシリンダーライナ素材の空孔率
を変えて各アルミ合金の耐摩耗性および耐焼きつき性を
評価した。その結果を表6に示す。
At this time, by controlling the extrusion conditions (extrusion ratio), the porosity of the extruded cylinder liner material was changed, and the wear resistance and seizure resistance of each aluminum alloy were evaluated. Table 6 shows the results.

【0127】[0127]

【表6】 なお、耐摩耗性については上記実施例3に記載のチップ
オンディスク式摩耗試験により境界潤滑条件での性能を
評価した。また、相手材であるディスク側には溶製アル
ミ合金(JIS AC8A材)を使用した。
[Table 6] As for the wear resistance, the performance under the boundary lubrication condition was evaluated by the chip-on-disk wear test described in the above Example 3. A molten aluminum alloy (JIS AC8A) was used on the disk side as the mating material.

【0128】さらには、各シリンダーライナをアルミ高
圧鋳造によりエンジンブロック本体に鋳込み、そのとき
のシリンダーライナの変形の有無を確認した。なお、比
較材としてFC鋳鉄を用いたシリンダーライナについて
も併せて評価を行なった。
Further, each cylinder liner was cast into the engine block main body by aluminum high-pressure casting, and it was confirmed whether or not the cylinder liner was deformed at that time. In addition, a cylinder liner using FC cast iron as a comparative material was also evaluated.

【0129】表6からわかるように、本願発明において
規定する空孔率を有する焼結アルミ合金を用いたシリン
ダーライナにおいては、現行のシリンダーライナ材であ
るFC鋳鉄材と同等の耐摩耗性および耐焼きつき性を有
している。
As can be seen from Table 6, in the cylinder liner using the sintered aluminum alloy having the porosity specified in the present invention, the abrasion resistance and the resistance to the same level as the current cylinder liner FC cast iron material are obtained. Has seizure properties.

【0130】特に、空孔率が3%〜10%の焼結アルミ
合金については、それらの特性はさらに優れていること
がわかる。また、エンジンブロックに鋳込んだ場合にお
いても、エンジンブロック本体側からの拘束力により変
形することなく、シリンダーライナ形状に加工した状態
の真円度が確保されていることがわかる。一方、比較材
においては以下のような問題が確認された。
In particular, it can be seen that the characteristics of sintered aluminum alloys having a porosity of 3% to 10% are more excellent. In addition, even when cast into the engine block, it can be seen that the roundness of the cylinder liner shape is ensured without being deformed by the restraining force from the engine block body side. On the other hand, the following problems were confirmed in the comparative material.

【0131】No.6;空孔率が18%と大きいために
エンジンブロックに鋳込んだ際に、シリンダーライナ側
に作用する圧縮応力によりシリンダーライナが変形し
た。
No. 6: Since the porosity was as large as 18%, the cylinder liner was deformed by the compressive stress acting on the cylinder liner side when cast into the engine block.

【0132】No.7;空孔率が22%と大きいために
焼結アルミ合金の強度が低下し、摩擦試験において試料
が欠損した。また、エンジンブロックに鋳込んだ際に、
シリンダーライナ側に作用する圧縮応力によりシリンダ
ーライナが変形した。
No. 7: Since the porosity was as large as 22%, the strength of the sintered aluminum alloy was reduced, and the sample was damaged in the friction test. Also, when cast into the engine block,
The cylinder liner was deformed by the compressive stress acting on the cylinder liner side.

【0133】(実施例6)実施の形態において提案する
窒化反応法により作製した熱間押出し後の焼結アルミ合
金(合金組成;Al−12Si−2Ni−1Mg−2A
lN/重量%)中に生成・分散するAlN粒子の組織構
造のTEM像(18,000倍にて撮影)を図1に示
し、またSIM像を図2に示す。
Example 6 A hot-extruded sintered aluminum alloy (alloy composition: Al-12Si-2Ni-1Mg-2A) produced by the nitriding reaction method proposed in the embodiment
FIG. 1 shows a TEM image (taken at a magnification of 18,000) of the structure of the AlN particles formed and dispersed in (1N / wt%), and FIG. 2 shows a SIM image.

【0134】また、比較として同一組成の焼結アルミ合
金を従来の製法、つまりAlN粒子(平均粒径22μ
m)をアルミ合金粉末(組成;Al−12Si−2Ni
−1Mg/重量%)に添加・混合したものを成形・焼結
・熱間押出しにより作製し、このアルミ合金中に分散す
るAlN粒子のSIM像を図3に示す。
For comparison, a sintered aluminum alloy having the same composition was produced by a conventional method, that is, AlN particles (average particle size: 22 μm).
m) with aluminum alloy powder (composition: Al-12Si-2Ni)
-1Mg / wt%) was formed by molding, sintering, and hot extrusion, and a SIM image of AlN particles dispersed in the aluminum alloy is shown in FIG.

【0135】図1および図2に示すように、本実施の形
態において提案する直接窒化反応法により生成したAl
Nは繊維状あるいは樹枝状に一方向に成長した組織構造
を有していることがわかる。また、その成長方向をAl
Nの厚みとすると、図からもわかるように、窒化反応法
により生成するAlNの厚みは約1μm程度である。
As shown in FIGS. 1 and 2, Al formed by the direct nitridation reaction method proposed in this embodiment is used.
It can be seen that N has a tissue structure grown in one direction in a fibrous or dendritic manner. In addition, the growth direction is changed to Al
As can be seen from the drawing, the thickness of AlN generated by the nitriding reaction method is about 1 μm.

【0136】一方、図3に示すように、従来製法による
AlN粒子を添加する場合、AlNは繊維状構造ではな
く、単結晶構造を有しており、明らかに本発明の窒化反
応法により生成したAlN粒子と異なることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when AlN particles produced by the conventional production method are added, AlN has not a fibrous structure but a single crystal structure, and is clearly produced by the nitriding reaction method of the present invention. It turns out that it is different from AlN particles.

【0137】(実施例7)本実施の形態が提案する窒化
反応法により作製した熱間押出し後の焼結アルミ合金の
光学顕微鏡組織写真を図4に示す。合金組成はAl−1
2Si−2Ni−1Mg−2AlN/重量%)である。
また、比較としてAlN粒子(平均粒径22μm)をア
ルミ合金粉末(組成;Al−12Si−2Ni−1Mg
/重量%)に添加して本発明材と同一組成にした焼結ア
ルミ合金を熱間押出し法により作製した。その焼結体の
組織写真を図5に示す。
Example 7 FIG. 4 shows an optical micrograph of a sintered aluminum alloy produced by the nitriding reaction method proposed in the present embodiment after hot extrusion. Alloy composition is Al-1
2Si-2Ni-1Mg-2AlN / wt%).
For comparison, AlN particles (average particle size: 22 μm) were converted to aluminum alloy powder (composition: Al-12Si-2Ni-1Mg).
/ Wt%) to obtain a sintered aluminum alloy having the same composition as the material of the present invention by hot extrusion. FIG. 5 shows a photograph of the structure of the sintered body.

【0138】図4に示すように、本発明の窒化反応法に
より生成したAlN粒子(黒い矢印で示す部分)はマト
リックスのアルミ合金素地との境に隙間がない結合界面
を有していることがわかる。これに対して、図5に示す
従来法(AlN粒子を添加する方法)では、AlN粒子
(黒い矢印で示す部分)とアルミ合金素地との境に隙間
(Gapと記した白い矢印で示した部分)が存在してい
ることがわかる。
As shown in FIG. 4, the AlN particles (portions indicated by black arrows) produced by the nitridation reaction method of the present invention have a bonding interface with no gap at the boundary between the matrix and the aluminum alloy base material. Recognize. On the other hand, in the conventional method (the method of adding AlN particles) shown in FIG. 5, a gap (portion indicated by a white arrow marked Gap) is formed between the AlN particles (portion indicated by a black arrow) and the aluminum alloy base. ) Is present.

【0139】(実施例8)上記実施例6で作製した焼結
アルミ合金について、チップオンディスク式摩擦試験を
境界潤滑条件下で実施した後の焼結体および相手材の摺
動面の損傷状況を光学顕微鏡により観察した。その結果
を、図6(a),(b)および図7(a),(b)に示
す。図6(a),(b)は、本発明が提案する窒化反応
法により作製したAlNが生成分散する焼結アルミ合金
であり、図7(a),(b)は、従来法であるAlN粒
子を添加して得られた焼結アルミ合金である。なお、相
手材には溶製アルミ合金(ADC12材)を用いた。
(Example 8) With respect to the sintered aluminum alloy produced in Example 6, the chip-on-disc type friction test was performed under boundary lubrication conditions, and the state of damage to the sliding surface of the sintered body and the mating material was evaluated. Was observed with an optical microscope. The results are shown in FIGS. 6A and 6B and FIGS. 7A and 7B. FIGS. 6A and 6B show a sintered aluminum alloy in which AlN produced and dispersed by the nitriding reaction method proposed by the present invention, and FIGS. 7A and 7B show AlN which is a conventional method. It is a sintered aluminum alloy obtained by adding particles. In addition, a smelted aluminum alloy (ADC12 material) was used as a mating material.

【0140】図6(a)に示すように、本願発明が提案
する窒化反応法により作製した焼結アルミ合金の摺動面
においては、軽微な擦れ跡が見られる程度で凝着・焼き
つき現象は観察されない。またAlN粒子が脱落した形
跡も摺動面には認められない。さらに、相手材について
も、図6(b)に示すように、凝着・焼きつき現象は見
られず軽微な擦れ跡が存在する程度である。
As shown in FIG. 6 (a), on the sliding surface of the sintered aluminum alloy produced by the nitriding reaction method proposed by the present invention, the adhesion / seizure phenomenon was observed to the extent that slight scratch marks were observed. Is not observed. No trace of the AlN particles falling off is observed on the sliding surface. Further, as for the mating material, as shown in FIG. 6 (b), no cohesion / seizure phenomenon was observed, and only slight scratch marks were present.

【0141】一方、図7(a)においては、焼結アルミ
合金にAlN粒子の脱落した孔(Hallと記した白い矢印
部分)が各所に存在しており、深い摺動傷も観察され
る。また相手材についても、図7(b)に示すように、
脱落したAlN粒子により攻撃された深い摺動傷および
凝着領域(Seizure と記した白い部分)が各所に存在し
ていることがわかる。
On the other hand, in FIG. 7 (a), holes where the AlN particles are dropped off (white arrows marked Hall) are present in various places in the sintered aluminum alloy, and deep sliding flaws are also observed. As for the mating material, as shown in FIG.
It can be seen that there are deep sliding flaws and adhesion areas (white areas marked as Seizure) attacked by the dropped AlN particles in various places.

【0142】このように本願発明が提案する窒化反応法
により作製した焼結アルミ合金においては窒化アルミニ
ウム(AlN)とマトリックスであるアルミ合金が隙間
なく、強固に結合した界面を有することで、相手材と摩
擦摺動した場合においてもAlN粒子が脱落せず、優れ
た耐摩耗性・耐焼きつき性および相手攻撃性を有するこ
とが確認された。
Thus, the sintered aluminum alloy produced by the nitriding reaction method proposed by the present invention has an interface in which aluminum nitride (AlN) and the aluminum alloy as the matrix are tightly bonded without any gaps, so that the mating material can be obtained. It was confirmed that the AlN particles did not fall off even in the case of friction sliding, and had excellent abrasion resistance, seizure resistance and aggressiveness to the partner.

【0143】(実施例9)(Embodiment 9)

【0144】[0144]

【表7】 上記表7のNo.1〜No.11に示す合金組成を有す
るアルミ合金粉末を成形した後、窒素雰囲気中で加熱・
焼結することにより、アルミ合金焼結体中に窒化アルミ
ニウム(AlN)を生成させ、この焼結体を熱間押出し
法によりシリンダーライナを製作した。空孔率は、押出
し条件により3〜5%に調整した。
[Table 7] No. 7 in Table 7 above. 1 to No. After molding an aluminum alloy powder having the alloy composition shown in 11, heating in a nitrogen atmosphere
By sintering, aluminum nitride (AlN) was generated in the aluminum alloy sintered body, and the sintered body was manufactured into a cylinder liner by hot extrusion. The porosity was adjusted to 3 to 5% depending on the extrusion conditions.

【0145】窒化アルミニウムおよび窒素の含有量は焼
結アルミ合金全体に対する比率を重量%で表示し、上記
表7中に示す。なお、残部はすべてAlである。また、
熱膨張率も併せて上記表7中に示す。
The contents of aluminum nitride and nitrogen are shown in Table 7 above in terms of percentage by weight with respect to the total sintered aluminum alloy. The remainder is all Al. Also,
The coefficient of thermal expansion is also shown in Table 7 above.

【0146】シリンダーライナ素材から摩耗試験用試料
を作製し、溶製アルミ合金(JISAC8A材)を相手
材に用いて、境界潤滑条件における各焼結アルミ合金の
耐摩耗性を評価した。また、油膜切れの条件下での耐焼
きつき性(押出し荷重を増加させて焼きつき現象が発生
した際の荷重を比較)を評価した。なお、チップオンデ
ィスク式摩耗試験を用いてそれぞれの特性を評価した。
摩耗試験後のシリンダーライナ素材および相手材の摩耗
量および焼きつき発生荷重の評価結果を表8に示す。
A sample for a wear test was prepared from a cylinder liner material, and the wear resistance of each sintered aluminum alloy under boundary lubrication conditions was evaluated using a smelted aluminum alloy (JISAC8A) as a mating material. In addition, the seizure resistance under conditions of oil film breakage (comparing the load when the seizure phenomenon occurs by increasing the extrusion load) was evaluated. In addition, each characteristic was evaluated using the chip-on-disk abrasion test.
Table 8 shows the evaluation results of the wear amount and the seizing load of the cylinder liner material and the mating material after the wear test.

【0147】[0147]

【表8】 また、アルミ高圧鋳造法により熱膨張率がαB が22×
10-6/℃であるアルミ合金溶湯(組成;Al−8Si
−3Cu−0.5Mg/重量%)を用いて各シリンダー
ライナをエンジンブロック本体に鋳込み、その結合界面
およびシリンダーライナの変形の有無を確認した。その
結果を、上記表8中に示す。
[Table 8] The coefficient of thermal expansion α B is 22 × by aluminum high pressure casting.
Aluminum alloy melt at 10 -6 / ° C (composition: Al-8Si
(-3Cu-0.5Mg / wt%), each cylinder liner was cast into the engine block main body, and the bonding interface and the presence or absence of deformation of the cylinder liner were confirmed. The results are shown in Table 8 above.

【0148】表7および表8に示すように、粉末アルミ
合金中の窒化アルミニウムとSiとの合計含有量が本願
発明が規定する適正範囲を満足するNo.1〜No.9
においては、その熱膨張率αC は14×10-6/℃〜2
0×10-6/℃を満足し、かつ、優れた耐摩耗特性を有
することがわかる。また、鋳込んだ後のシリンダーライ
ナとエンジンブロック本体の界面は密着した良好な状態
を示しており、シリンダーライナの変形も認められなか
った。
As shown in Tables 7 and 8, the total content of aluminum nitride and Si in the powdered aluminum alloy satisfies the appropriate range defined by the present invention. 1 to No. 9
, The coefficient of thermal expansion α C is 14 × 10 −6 / ° C. to 2
It can be seen that the composition satisfies 0 × 10 −6 / ° C. and has excellent wear resistance. In addition, the interface between the cylinder liner and the engine block main body after casting was in a good contact state, and no deformation of the cylinder liner was observed.

【0149】一方、比較例No.10,11において
は、以下のような問題が確認された。 No.10;AlNとSiの合計含有量が2%と少ない
ために、十分な耐摩耗性が得られず、また両者の合計含
有量は少ないために熱膨張率は21.6×10-6/℃と
大きい値を示した。また、シリンダーライナとエンジン
ブロックの熱膨張率の差が0.4×10-6/℃と小さい
ためにシリンダーライナとエンジンブロックとの界面に
隙間が確認された。
On the other hand, in Comparative Example No. In Examples 10 and 11, the following problems were confirmed. No. 10; sufficient wear resistance could not be obtained because the total content of AlN and Si was as small as 2%, and the coefficient of thermal expansion was 21.6 × 10 −6 / ° C. because the total content of both was small. And a large value. Further, since the difference between the thermal expansion coefficients of the cylinder liner and the engine block was as small as 0.4 × 10 −6 / ° C., a gap was confirmed at the interface between the cylinder liner and the engine block.

【0150】No.11;AlNとSiの合計含有量が
36%と多いために熱膨張率は13.0×10-6/℃と
小さい値を示し、エンジンブロックとシリンダーライナ
の熱膨張率の差が9×10-6/℃と大きいために、鋳込
んだ後にシリンダーライナが変形した。また、AlNと
Siの合計含有量が36%と多いために相手材を若干攻
撃することも認められた。
No. 11; the thermal expansion coefficient is as small as 13.0 × 10 −6 / ° C. because the total content of AlN and Si is as large as 36%, and the difference between the thermal expansion coefficients of the engine block and the cylinder liner is 9 × 10 Due to the large -6 / ° C, the cylinder liner was deformed after casting. Further, it was recognized that the target material was slightly attacked because the total content of AlN and Si was as large as 36%.

【0151】[0151]

【発明の効果】この発明に基づいた請求項1〜請求項1
5に記載の発明によれば、シリンダーライナとエンジン
ブロックの熱膨張率の関係により、両者の接触界面に隙
間が生じることがない。その結果、エンジンブロックか
らのシリンダーライナの抜け落ちを防止することが可能
となる。
According to the present invention, claims 1 to 1 are based on the present invention.
According to the invention described in 5, due to the relationship between the thermal expansion coefficients of the cylinder liner and the engine block, no gap is generated at the contact interface between the two. As a result, it is possible to prevent the cylinder liner from falling off the engine block.

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

【図1】熱間押出し後の焼結アルミ合金中に生成・分散
するAlN粒子の組織構造のTEM写真である。
FIG. 1 is a TEM photograph of the structure of AlN particles generated and dispersed in a sintered aluminum alloy after hot extrusion.

【図2】熱間押出し後の焼結アルミ合金中に生成・分散
するAlN粒子の組織構造のSIM写真である。
FIG. 2 is a SIM photograph of the structure of AlN particles generated and dispersed in a sintered aluminum alloy after hot extrusion.

【図3】従来製法におけるAlN粒子の組織構造のSI
M写真である。
FIG. 3 shows the SI of the structure of AlN particles in a conventional production method.
It is an M photograph.

【図4】窒化反応によるAlN分散焼結アルミ合金の顕
微鏡写真である。
FIG. 4 is a micrograph of an AlN-dispersed sintered aluminum alloy obtained by a nitriding reaction.

【図5】AlN粒子添加焼結アルミ合金の顕微鏡写真で
ある。
FIG. 5 is a micrograph of a sintered aluminum alloy added with AlN particles.

【図6】(a)および(b)は、本願発明に基づく窒化
反応によるAlN分散焼結アルミ合金の顕微鏡写真であ
る。
FIGS. 6 (a) and (b) are micrographs of an AlN-dispersed sintered aluminum alloy obtained by a nitriding reaction according to the present invention.

【図7】(a)および(b)は、従来法であるAlN粒
子添加焼結アルミ合金の顕微鏡写真である。
FIGS. 7 (a) and (b) are micrographs of a sintered aluminum alloy added with AlN particles, which is a conventional method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼ノ 由重 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor ▲ Taka ▼ Yoshige 1-1 1-1 Kunyokita Kita, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶製アルミ合金製エンジンブロックに鋳
込まれる粉末アルミ合金製シリンダーライナであって、 前記粉末アルミ合金製シリンダーライナの熱膨張率をα
C 、前記溶製アルミ合金製エンジンブロックの熱膨張率
をαB とするとき、両者の関係が14×10-6/℃≦α
C ≦20×10-6/℃であり、かつ、1×10-6/℃≦
αB −αC ≦8×10-6/℃を満足する、粉末アルミ合
金製シリンダーライナ。
1. A powder aluminum alloy cylinder liner cast into a molten aluminum alloy engine block, wherein the coefficient of thermal expansion of the powder aluminum alloy cylinder liner is α.
C, when the thermal expansion coefficient alpha B of the smelting aluminum alloy engine block, the relationship between the two 14 × 10 -6 / ℃ ≦ α
C ≦ 20 × 10 −6 / ° C. and 1 × 10 −6 / ° C. ≦
Powder aluminum alloy cylinder liner that satisfies α BC ≤8 × 10 -6 / ° C.
【請求項2】 前記粉末アルミ合金製シリンダーライナ
は、前記溶製アルミ合金製エンジンブロックにアルミ高
圧鋳造法により鋳込まれる、請求項1に記載の粉末アル
ミ合金製シリンダーライナ。
2. The powder aluminum alloy cylinder liner according to claim 1, wherein the powder aluminum alloy cylinder liner is cast into the molten aluminum alloy engine block by an aluminum high-pressure casting method.
【請求項3】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒化アルミニウムとSiとを含み、その合計含有量
は、重量基準で前記シリンダーライナ用粉末アルミ合金
全体に対して5%以上30%以下である、請求項1また
は請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリンダーライ
ナ。
3. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains aluminum nitride and Si, and the total content is 5% or more and 30% or less based on the entire powdered aluminum alloy for a cylinder liner on a weight basis. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒化アルミニウムを重量基準で0.5%以上15%
以下含有し、残部がアルミニウムのAlN分散型粉末ア
ルミ合金がである、請求項1または請求項2に記載の粉
末アルミ合金製シリンダーライナ。
4. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains aluminum nitride in an amount of 0.5% to 15% by weight.
The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the powdered aluminum alloy contains the following, and the balance is aluminum.
【請求項5】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒素を重量基準で0.1%以上5%以下含有し、残
部がアルミニウムであり、かつ、前記窒素は前記アルミ
ニウムと結合した構造を有するAlN分散型粉末アルミ
合金である、請求項1または請求項2に記載の粉末アル
ミ合金製シリンダーライナ。
5. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains 0.1% to 5% by weight of nitrogen, the balance being aluminum, and the nitrogen has a structure in which the nitrogen is bonded to the aluminum. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, which is a dispersion type powdered aluminum alloy.
【請求項6】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒化アルミニウムを重量基準で0.5%以上15%
以下含有し、Mgを重量基準で0.05%以上含有し、
残部がアルミニウムのAlN分散型粉末アルミ合金がで
ある、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金
製シリンダーライナ。
6. The aluminum alloy powder of the cylinder liner contains aluminum nitride in an amount of 0.5% to 15% by weight.
Below, containing 0.05% or more by weight of Mg,
The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the balance is an AlN dispersion type powdered aluminum alloy of aluminum.
【請求項7】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒素を重量基準で0.1%以上5%以下含有し、M
gを重量基準で0.05%以上の含有し、残部がアルミ
ニウムであり、かつ、前記窒素は前記アルミニウムと結
合した構造を有するAlN分散型粉末アルミ合金であ
る、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製
シリンダーライナ。
7. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner contains 0.1% or more and 5% or less by weight of nitrogen.
g is not less than 0.05% by weight, the balance is aluminum, and the nitrogen is an AlN-dispersed powdered aluminum alloy having a structure bonded to the aluminum. A cylinder liner made of the powdered aluminum alloy described.
【請求項8】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、繊維状に一方向に成長した組織構造をもつ窒化アル
ミニウムを含み、かつ、その成長方向を厚みとした場合
に前記窒化アルミニウムは3μm以下の層状粒子形状を
有している、請求項1または請求項2に記載の粉末アル
ミ合金製シリンダーライナ。
8. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner includes aluminum nitride having a textured structure grown in one direction in a fibrous form, and when the growth direction is set to a thickness, the aluminum nitride has a layer thickness of 3 μm or less. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2, which has a particle shape.
【請求項9】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合金
は、窒化アルミニウムを含み、この窒化アルミニウムと
アルミ合金素地のマトリックスであるアルミニウムとの
境に隙間がない結合界面を有する、請求項1または請求
項2に記載の粉末アルミ合金製シリンダーライナ。
9. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner includes aluminum nitride, and has a bonding interface having no gap at a boundary between the aluminum nitride and aluminum which is a matrix of the aluminum alloy base material. 4. A cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to item 1.
【請求項10】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合
金は、アルミ合金全体に対して容積率で15%以下の空
孔率を有する、請求項1または請求項2に記載の粉末ア
ルミ合金製シリンダーライナ。
10. The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1, wherein the powdered aluminum alloy of the cylinder liner has a porosity of not more than 15% by volume based on the entire aluminum alloy.
【請求項11】 前記空孔率は、アルミ合金全体に対し
て容積率で3%以上10%以下である、請求項10に記
載の粉末アルミ合金製シリンダーライナ。
11. The powder aluminum alloy cylinder liner according to claim 10, wherein the porosity is 3% or more and 10% or less by volume based on the entire aluminum alloy.
【請求項12】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合
金は、黒鉛、MoS2 、WS2 、CaFからなるグルー
プから選択される少なくとも1種以上の潤滑成分を重量
基準で5%以下含有する、請求項1または請求項2に記
載の粉末アルミ合金製シリンダーライナ。
12. The aluminum alloy powder of the cylinder liner contains 5% or less by weight of at least one lubricating component selected from the group consisting of graphite, MoS 2 , WS 2 and CaF. Alternatively, the powdered aluminum alloy cylinder liner according to claim 2.
【請求項13】 前記潤滑成分の含有量は、重量基準で
1%以上3%以下である、請求項12に記載の粉末アル
ミ合金製シリンダーライナ。
13. The powder aluminum alloy cylinder liner according to claim 12, wherein the content of the lubricating component is 1% or more and 3% or less on a weight basis.
【請求項14】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合
金は、Si、Fe、Ni、Cr、Ti、Mn、Zrから
なるグループから選択される少なくとも1種以上の元素
を含有し、かつ、その含有量が25重量%以下である、
請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金製シリ
ンダーライナ。
14. The aluminum alloy powder of the cylinder liner contains at least one element selected from the group consisting of Si, Fe, Ni, Cr, Ti, Mn, and Zr, and the content thereof is Not more than 25% by weight,
The cylinder liner made of a powdered aluminum alloy according to claim 1 or 2.
【請求項15】 前記シリンダーライナの粉末アルミ合
金は、TiO2 、ZrO2 、SiO2 、MgO2 、Al
2 3 、Cr2 3 からなるグループから選択される少
なくとも1種以上の酸化物球状粒子を5重量%以下含有
する、請求項1または請求項2に記載の粉末アルミ合金
製シリンダーライナ。
15. The powdered aluminum alloy of the cylinder liner is made of TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , MgO 2 , Al
3. The powder aluminum alloy cylinder liner according to claim 1, wherein the cylinder liner contains at least one kind of oxide spherical particles selected from the group consisting of 2 O 3 and Cr 2 O 3 in an amount of 5% by weight or less.
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