JPH11117034A

JPH11117034A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH11117034A
Application number: JP29323197A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kondo; 勝義近藤; 由重 ▲高▼ノ; Yoshie Kouno
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】焼き付き現象や凝着摩擦等が低減される焼結
アルミニウム合金を用いた摺動部材を提供する。【解決手段】バルブケース１ｂが、溶製アルミニウム
合金から形成されている。そのバルブケース１ｂ内を往
復摺動するバルブスプール１ａが、０．５〜６重量％の
直接窒化反応によって形成された窒化アルミニウムを含
む焼結アルミニウム合金から形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材に関し、
特に、油中で焼結アルミニウム合金部材と溶製アルミニ
ウム合金部材とを摩擦摺動する際に発生する焼き付き現
象や凝着摩擦が低減される焼結アルミニウム合金を用い
た摺動部材に関し、オートマチック・トランスミッショ
ン（ＡＴ）、マニュアル・トランスミッション（ＭＴ）
またはパワーステアリング等における潤滑油の油圧循環
経路内に用いられる油圧制御バルブや油流量制御用バル
ブに適用される摺動部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、オートマチック・ト
ランスミッション（以下「ＡＴ」と記す）、マニュアル
・トランスミッション（以下「ＭＴ」と記す）またはパ
ワーステアリング等のオイルポンプに用いられているア
ルミニウム合金製油圧・油流量制御用バルブについて説
明する。バルブは、バルブケースとそのバルブケース内
に配設されたバルブスプールとを備えている。バルブス
プールは、実質的に円柱形状をなし、その円周方向に溝
が形成されている。バルブスプールは、バルブケースと
の間に油を介在せさて、バルブスプールの軸方向に往復
摺動する。この往復摺動によって、油圧や油流量が制御
される。

【０００３】従来、バルブスプールは鉄系焼結材あるい
は鋼材から形成され、バルブケースは鋳鉄から形成され
ていた。近年、軽量化の観点から、アルミニウム合金が
バルブスプールおよびバルブケースへ適用され始めた。
しかしながら、鉄系材料を用いたバルブスプールおよび
バルブケースと異なり、アルミニウム合金を適用したバ
ルブスプールおよびバルブケースにおいては、アルミニ
ウム合金同士が摩擦摺動することによって、摩耗損傷や
焼き付き、凝着といった問題が生じやすい。

【０００４】このような問題に対して、たとえば、特開
昭６０−２０９６０９号公報や、特開平２−１７３４７
２号公報などにおいては、バルブスプールやバルブケー
スの摺動面、または、これらに用いられるアルミニウム
合金の表面にアルマイト処理、タフラム処理またはＮｉ
−Ｐメッキ等の硬質皮膜処理を施すことを提案してい
る。

【０００５】なお、アルマイト処理とは、アルミニウム
を陽極酸化して皮膜を形成する処理である。タフラム処
理とは、アルマイト処理に加えて、ポリテトラフルオル
エチレン（商標名テフロン）の含浸を行なう処理であ
る。また、Ｎｉ−Ｐメッキは、Ｎｉ−Ｐメッキ液でアル
ミニウム合金の表面にメッキ処理を施すことによって得
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
硬質皮膜処理が施されたアルミニウム合金を適用したバ
ルブスプールおよびバルブケースにおいては、従来の鉄
系材料から形成されたものと比べて、価格の上昇を誘発
し、経済性に問題が生じた。また、バルブスプールの摺
動時における硬質皮膜の剥離や摩擦などの問題も生じ
た。

【０００７】また、アルマイト処理を施したアルミニウ
ム合金製のバルブスプールと鉄系合金製のバルブケース
とを組合せたバルブ、または、鉄系合金製のバルブスプ
ールとアルマイト処理を施したアルミニウム合金製のバ
ルブケースとを組合せたバルブとにおいては、バルブス
プールとバルブケースとの熱膨張率の値の差異に起因し
て、次のような問題が生じた。すなわち、低温時にはバ
ルブスプールとバルブケースとのクリアランスが小さく
なるために、バルブスプールが摺動不良を起こすスティ
ック現象が生じた。また、１５０〜１８０℃程度の高温
時には、そのクリアランスが適正値よりも大きくなり、
油圧が低下したり油の流量が増加または変動してオイル
ポンプの性能が低下した。

【０００８】このような対策としては、バルブスプール
およびバルブケースの双方の熱膨張率の値をできるだけ
近づけることが有効である。このためにも、バルブスプ
ールおよびバルブケースにアルミニウム合金を適用する
ことが好ましい。たとえば、特開平２−１７３４７２号
公報においては、バルブスプールおよびバルブケースの
熱膨張率の値の差異を規定して、性能を確保する方法を
提案している。しかしながらこの場合にも、アルミニウ
ム合金から形成されたバルブスプールとバルブケースと
の凝着摩擦を回避するために、双方にアルマイト処理や
樹脂含浸Ｎｉ−Ｐメッキ処理が施される。このため、上
述したように、経済的な面および信頼性の面に問題が生
じた。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、摩耗損傷、焼き付きおよび凝着を低
減し、油圧の変動が抑制される摺動部材を得ることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面にお
ける摺動部材は、一方と他方とが摺動する１対の摺動部
材である。一方の摺動部材は、溶製アルミニウム合金か
らなる。他方の摺動部材は、焼結アルミニウム合金から
なる。その焼結アルミニウム合金は、０．５〜６重量％
の窒化アルミニウムを含んでいる。

【００１１】この構成によれば、耐摩耗性、耐熱性、耐
焼き付き性および被削性に優れた摺動部材が得られる。
しかしながら、窒化アルミニウムの量が０．５重量％よ
り少ない場合には、十分な耐熱性、耐摩耗性等が得られ
ない。一方、窒化アルミニウムの量が６重量％より多い
場合には、耐摩耗性等は顕著に向上せず、かえって被削
性や靱性が低下したりするなどの問題が生じたり、また
は、焼結工程の長時間化といった経済性の問題が生じ
る。

【００１２】好ましくは、焼結アルミニウム合金は、
０．１〜２重量％の窒素を含んでいる。

【００１３】これは、直接窒化反応法によって形成され
る焼結アルミニウム合金においては、窒素の量が０．１
重量％よりも少ない場合には０．５重量％以上の窒化ア
ルミニウムを生成することができないからである。一方
窒素の量が２重量％を超えると、６重量％以上の窒化ア
ルミニウムが生成されるからである。

【００１４】また好ましくは、焼結アルミニウム合金
は、０．０５重量％以上のマグネシウムを含んでいる。

【００１５】マグネシウムは、直接窒化反応を進行させ
て、焼結アルミニウム合金中に窒化アルミニウムを生成
および分散させる働きがある。具体的には、マグネシウ
ムはアルミニウムの粉体を加熱焼結する際に、その表面
に形成される酸化アルミニウムの皮膜を還元反応により
除去する。しかしながら、そのマグネシウムの量が０．
０５重量％より少ない場合では、マグネシウムによる還
元反応が十分に作用せず、窒化アルミニウムを焼結アル
ミニウム合金中に均一に生成することができない。

【００１６】さらに好ましくは、窒化アルミニウムは、
繊維状に一方向に成長している。この場合には、優れた
摺動特性を有する摺動部材を得ることができる。

【００１７】好ましくは、焼結アルミニウム合金は、窒
化アルミニウムと焼結アルミニウム合金のマトリックス
を形成するアルミニウムとの間に、隙間のない結合界面
を有する。

【００１８】この場合、窒化アルミニウムの粒子とマト
リックスを形成するアルミニウムとが強固に密着する。
その結果、焼結アルミニウム合金の耐熱性、耐摩耗性お
よび耐焼き付き性を大幅に向上することができる。

【００１９】また好ましくは、焼結アルミニウム合金の
空孔率は２５容積％以下である。この場合、焼結アルミ
ニウム合金の摺動表面に分散する空孔によって、摺動表
面に凹状にピットが形成される。その部分に潤滑油が保
持されて、摺動界面における油膜切れを防止することが
できる。その結果、耐摩耗性および耐焼き付き性を向上
させることができる。しかしながら、空孔率が２５容積
％より高い場合には、焼結アルミニウム合金の機械的強
度が低下する。

【００２０】さらに好ましくは、焼結アルミニウム合金
は、シリコン、鉄、ニッケル、クロム、チタン、マンガ
ンおよびジルコニウムからなる群から選ばれる少なくと
も１つの元素を含有するとともに、その含有量が２５重
量％以下である。

【００２１】この場合、焼結アルミニウム合金の耐摩耗
性、耐焼き付き性、強度および硬度等の機械的特性を向
上させることができる。しかしながら、その含有量が２
５重量％よりも多い場合には、各特性は著しく向上せ
ず、かえって焼結アルミニウム合金の靱性が低下した
り、焼結アルミニウム合金の硬度や剛性が大きくなり過
ぎることがある。このため、焼結アルミニウム合金の加
工が困難になる。

【００２２】好ましくは、焼結アルミニウム合金は、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化マグ
ネシウム、酸化アルミニウムおよび酸化クロムからなる
群から選ばれる少なくとも１つの酸化物を含有するとと
もに、その含有量が５重量％以下である。

【００２３】この場合、酸化物粒子が焼結アルミニウム
合金の中に分散し、耐摩耗性および耐焼き付き性が向上
する。しかしながら、その含有量が５重量％よりも多い
場合には、摺動部材の耐摩耗性や耐焼き付き性は顕著に
は向上せず、かえって焼結アルミニウム合金の被削性が
低下したり、焼結アルミニウム合金が相手材を攻撃する
ことがある。

【００２４】また好ましくは、焼結アルミニウム合金
は、潤滑成分として、黒鉛、硫化モリブデン、硫化タン
グステンおよびフッ化カルシウムからなる群から選ばれ
る少なくとも１つの潤滑成分を含有するとともに、その
含有量が５重量％以下である。

【００２５】この場合、潤滑成分は摺動界面における摩
擦を軽減するとともに、摺動面に凹状の油溜りを形成
し、油膜切れを防止する。その結果、摺動部材の耐焼き
付き性および耐摩耗性が大幅に向上する。しかしなが
ら、潤滑成分の含有量が５重量％よりも多い場合には、
焼結アルミニウム合金の素地をなすアルミニウム合金粉
末同士の結合強度が低下する。このため、摺動部材とし
ての機械的強度が十分に得られない。

【００２６】好ましくは、溶製アルミニウム合金からな
る一方の摺動部材はバルブケースであり、焼結アルミニ
ウム合金からなる他方の摺動部材は、バルブケース内を
往復摺動するバルブスプールであるこの摺動部材によれ
ば、バルブケース内にてバルブスプールがその軸方向に
往復摺動することによって、油の圧力および油の流量を
適正に制御することができる。

【００２７】好ましくは、焼結アルミニウム合金の熱膨
張率をα_Vとし、溶製アルミニウム合金の熱膨張率をα
_Cとするときに、−３×１０^-6／℃≦（α_C−α_V）≦
３×１０^-6／℃を満足する。

【００２８】この場合には、バルブスプールとバルブケ
ースとのクリアランスの変動が低減し、油圧の低下およ
び油流量の変動を抑制することができる。しかしなが
ら、（α_C−α_V）の値が３×１０^-6／℃よりも大きい
場合には、油の温度の上昇によって、クリアランスの増
加量が適正値よりも大きくなり、油圧の低下、油流量の
増加または変動を起こすことがある。一方、（α_C−α
_V）の値が−３×１０^-6／℃よりも小さい場合には、油
の温度が１２０℃を超えた際に、バルブスプールの径の
増加が顕著となる。その結果、バルブスプールがバルブ
ケースと接触し、油圧が適正値よりも高くなったり、油
の流量が低下することがある。

【００２９】また好ましくは、バルブケースの摺動面に
は、マイクロビッカース硬さ１５０以上の硬度を有する
硬質皮膜層が形成されている。

【００３０】この場合、バルブスプールとバルブケース
との間に異物粒子が入り込んだ場合に、スティック現象
を抑制することができる。しかしながら、その硬質皮膜
層の硬さがマイクロビッカース硬さ１５０より小さい場
合には、異物粒子が入り込んだ際に硬質皮膜層の摩耗が
進み、スティック現象が顕著になる。

【００３１】

【発明の実施の形態】バルブケースおよびバルブスプー
ルを含むバルブにおいて、バルブスプールは、アルミニ
ウム鋳物合金のバルブケース内で往復摺動することか
ら、耐摩耗性、耐焼き付き性および相手材撃性が要求さ
れる。既に説明したように、従来においては、バルブス
プール等にＮｉ−Ｐメッキや硬質アルマイト処理といっ
た硬質皮膜処理が施されていた。しかしながら、バルブ
スプールの摺動時における硬質皮膜の剥離や摩耗、焼き
付き、相手材攻撃性などの信頼性に問題があることや、
表面処理や加工等が高価なために、生産コストが上昇し
た。

【００３２】そこで、本発明の実施の形態に係る摺動部
材としてのバルブに用いられる焼結アルミニウム合金に
おいては、耐熱性、耐摩耗性、耐焼き付き性および相手
材への攻撃性を向上させる目的から、窒化アルミニウム
をアルミニウム合金中に生成および分散させている。窒
化アルミニウムは、５００℃の高温を超えても熱的に安
定である。

【００３３】従来の粉末冶金技術による焼結アルミニウ
ム合金（以下単に「従来の焼結アルミニウム合金」と記
す）では、窒化アルミニウムの粉末（粒子）とアルミニ
ウム合金の粉末とを混合することによって、窒化アルミ
ニウムが焼結アルミニウム合金中に添加された状態で存
在していた。本発明に適用される焼結アルミニウム合金
では、アルミニウム合金粉末中のアルミニウム成分と窒
素ガスとを反応させることによって、窒化アルミニウム
をアルミニウム合金中に生成および分散させている。

【００３４】従来の焼結アルミニウム合金では、添加さ
れた窒化アルミニウムの粒子とアルミニウム合金の素地
との接触界面には隙間がある。窒化アルミニウムの粒子
は、アルミニウム合金中に機械的に拘束された状態であ
るために、耐熱性の改善効果は少ない。また、相手のバ
ルブケースとの摩擦および摺動によって、窒化アルミニ
ウムの粒子が脱落して硬い摩耗粉となり、焼き付き現象
やかじり現象を生じていた。

【００３５】これに対して、本発明の実施の形態に係る
バルブに適用される焼結アルミニウム合金では、アルミ
ニウム合金粉末中のアルミニウムと窒素ガスとを反応
（以下「直接窒化反応」と記す）させることによって窒
化アルミニウムを生成する。このため、窒化アルミニウ
ムとアルミニウム合金の素地とは結合しており、両者の
接触界面には隙間がなく、窒化アルミニウムの粒子はア
ルミニウム合金の素地に強固に密着している。その結
果、焼結アルミニウム合金の耐熱性、耐摩耗性および耐
焼き付き性が大幅に向上する。

【００３６】本発明の実施の形態に係るバルブの製造方
法としては、まず、油圧プレスや冷間静水圧プレス等に
よって、アルミニウム合金粉末を型押成形して圧粉体を
作成する。この圧粉体を窒素ガス雰囲気中で加熱および
焼結することにより得られたアルミニウム合金焼結体の
旧粉末粒界に、直接窒化反応による窒化アルミニウムを
生成および分散させる。また、必要に応じて熱間押出法
や熱間鍛造法を施すことで、アルミニウム合金焼結体の
強度を向上することもできる。

【００３７】上述した製法により得られる焼結アルミニ
ウム合金において、適正な窒化アルミニウムの生成量
は、焼結アルミニウム合金の全重量に対して、０．５〜
６重量％である。耐摩耗性および被削性の観点から、窒
化アルミニウムの量は１〜４重量％がより好ましい。窒
化アルミニウムの量が０．５重量％より少ない場合に
は、焼結アルミニウム合金の耐熱性および耐摩耗性が得
られない。一方、窒化アルミニウムの量が６重量％より
も多い場合には、焼結アルミニウム合金の耐摩耗性は顕
著には向上せず、かえって被削性の低下や靱性の低下、
あるいは焼結アルミニウム合金の焼結工程の長時間化と
いった経済性の問題が生じる。

【００３８】適正な量の窒化アルミニウムを生成させる
ためには、焼結アルミニウム合金に、０．１〜２重量％
の窒素を含有させる。発明者らは、直接窒化反応によっ
て形成される焼結アルミニウム合金においては、含有す
る窒素の量が０．１重量％より少ない場合には、０．５
重量％以上の窒化アルミニウムを生成することができ
ず、一方、窒素の量が２重量％より多い場合には、６重
量％を超える窒化アルミニウムが生成されることを確認
している。

【００３９】なお、直接窒化反応によって焼結アルミニ
ウム合金中に窒化アルミニウムを生成および分散させる
ためには、マグネシウムを０．０５重量％以上含有する
必要がある。マグネシウムは、予めアルミニウム合金粉
末中に含有されている。マグネシウムは、窒素ガス雰囲
気中でアルミニウム圧粉体を加熱および焼結する際に、
粉末表面を覆う酸化アルミニウムの皮膜を還元反応によ
り除去する作用を有している。これにより、窒素ガスと
アルミニウム粉末中のアルミニウムの成分が反応して、
窒化アルミニウムが生成される。このとき、マグネシウ
ムの含有量が０．０５重量％より少ない場合には、マグ
ネシウムによる還元反応が十分に行なわれないために、
窒化アルミニウムを均一に生成することができない。

【００４０】また、直接窒化反応によって焼結アルミニ
ウム合金中に生成した窒化アルミニウムは、圧粉体中の
アルミニウム合金粉末の表面から一方向に繊維状もしく
は樹枝状に成長している。すなわち、実施例の項におい
て説明する図２に示すように、窒化アルミニウムは層状
の皮膜として、アルミニウム合金中に生成および分散す
る。

【００４１】一方、従来の焼結アルミニウム合金におい
ては、実施例の項において説明する図４に示すように、
単結晶構造を有する窒化アルミニウムの粒子が分散して
存在している。本発明者らは、直接窒化反応を利用して
焼結アルミニウム合金中に生成される窒化アルミニウム
が繊維状の構造を有することにより、従来の焼結アルミ
ニウムの場合と比べて、バルブが優れた摺動性を有する
ことを見出した。

【００４２】ところで、繊維状に成長する方向を窒化ア
ルミニウムの厚さ方向とするとき、直接窒化反応により
生成する窒化アルミニウムの厚さは３μｍ以下であるこ
とが望ましい。より好ましくは１μｍ以下である。窒化
アルミニウムの厚さが３μｍを超える場合には、焼結ア
ルミニウム合金の被削性や靱性の低下が問題となる。特
に、被削性の観点からは、窒化アルミニウムの厚さは１
μｍ以下であることがより好ましい。

【００４３】本発明の実施の形態に係るバルブに用いら
れる焼結アルミニウム合金部材の摺動表面には空孔が分
散して存在している。その空孔部分が摺動表面において
凹状ピットを形成し、その部分に潤滑油が保持される。
これにより、バルブケースとバルブスプールとの摺動界
面における油膜切れを防ぎ、優れた耐焼き付き性および
耐摩耗性を得ることができる。この場合、焼結アルミニ
ウム合金中の空孔率は、焼結アルミニウム合金全体の容
積の２５容積％以下であることが望ましい。焼結アルミ
ニウム合金の空孔率が、２５容積％を超える場合には、
焼結アルミニウム合金の機械的強度が低下する。このた
め、このような焼結アルミニウム合金を用いた場合、た
とえばバルブスプールの内部に金属部品を圧入する際に
バルブスプールが欠損するといった問題が生じる。な
お、焼結アルミニウム合金中の空孔率は、原料であるア
ルミニウム合金の粉末を型押成形する際の圧力や、熱間
押出時の押出比（焼結体の塑性加工比）や熱間鍛造時の
圧力によって制御される。

【００４４】本発明の実施の形態に係るバルブに用いら
れる焼結アルミニウム合金においては、必要に応じてシ
リコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロ
ム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）お
よびマンガン（Ｍｎ）のうちから少なくとも１つまたは
２つ以上の元素を含有することで、以下に示すような効
果を得ることができる。なお、元素の含有量は２５重量
％以下であることが望ましい。もし２５重量％よりも多
い元素を含む場合には、各特性は著しく向上せず、かえ
って焼結アルミニウム合金の靱性が低下するといった問
題が生じたり、また、アルミニウム合金の硬さや剛性が
大きくなりすぎるために、熱間押出が困難になるという
製造上の問題も生じる。

【００４５】また、上記元素を焼結アルミニウム合金に
添加するには、次のような手段を用いた。まず、必要な
上記元素を含む所定の合金組成を有するアルミニウム合
金溶湯から急冷凝固法により原料のアルミニウム合金粉
末を作成した。つまり、アルミニウム合金溶湯を噴霧法
（アトマイズ法）によりアルミニウム合金粉末にした。
そのアルミニウム合金粉末を成形および加熱固化するこ
とにより、所定の焼結アルミニウム合金を作成した。

【００４６】まず、シリコンを添加する場合には、シリ
コンが焼結アルミニウム合金の中に分散して、焼結アル
ミニウム合金の耐摩耗性および耐焼き付き性が向上す
る。しかしながら、２０重量％以上のシリコンを添加す
ると、粒径３０μｍを超える粗大なシリコン晶が分散す
るため、かえって焼結アルミニウム合金の靱性が低下す
るといった問題を生ずる。また、焼結アルミニウム合金
の剛性が大きくなるために、熱間押出において押出体を
成形する際に高い押出力を必要とし、このために、大型
の押出設備が必要となり経済的な問題が生じる。

【００４７】鉄、ニッケル、クロム、チタンまたはジル
コニウムを含む場合には、これらの金属元素は、アルミ
ニウムと金属間化合物を形成し、アルミニウム合金中に
分散する。これにより、焼結アルミニウム合金の耐熱
性、剛性および硬さが向上する。耐熱性が改善すること
によって、摺動時における焼結アルミニウム合金と相手
材との焼き付きが大幅に抑制される。また、熱的に安定
な金属間化合物が微細かつ均一にアルミニウム合金中に
分散することによって、加熱および焼結時におけるシリ
コン晶の成長を抑制することができる。これにより、焼
結アルミニウム合金の被削性が大幅に向上する。このよ
うな効果を得るためには、各元素をそれぞれ１重量％以
上含有させる必要がある。

【００４８】一方、これらの元素を適正量より多く添加
した場合には、各元素とアルミニウムとの金属間化合物
が粗大化するために、かえって焼結アルミニウム合金の
靱性や強度を低下させるといった問題が生じる。また、
アルミニウム合金粉末を製造する過程で、アルミニウム
合金溶湯の融点が上昇するために製造コストが上昇す
る。このため、アルミニウム合金粉末の価格が高くなる
といった経済的な問題が生じる。発明者らは、各元素の
適正な添加量として、鉄１〜８重量％、ニッケル１〜８
重量％、クロム１〜６重量％、チタン１〜４重量％、ジ
ルコニウム１〜４重量％をそれぞれ設定した。

【００４９】マンガンの場合には、マンガンとアルミニ
ウムとの金属間化合物が形成され、アルミニウム合金中
にその金属間化合物が均一に分散することでアルミニウ
ム合金の機械的強度および摺動時における相手材との焼
き付き性を向上させる効果がある。これらの効果を発揮
させるためには、マンガンを１重量％以上添加する必要
がある。なお、５重量％を超えるマンガンを添加した場
合には、各特性は向上せず、かえってアルミニウム合金
の靱性を低下させる。

【００５０】本発明の実施の形態に係るバルブに用いら
れる焼結アルミニウム合金は、必要に応じて、酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化
シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）および酸化ク
ロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）のうちから少なくとも１つまたは２
つ以上の酸化物を５重量％以下含有している。これらの
酸化物は、球状の硬質粒子である。これらの酸化物は、
窒化アルミニウムやシリコンと同様に、焼結アルミニウ
ム合金中に分散してバルブの耐摩耗性および耐焼き付き
性を向上させる。

【００５１】ただし、酸化物の添加量は、焼結アルミニ
ウム合金全体に対して５重量％以下であることが望まし
い。５重量％を超える酸化物を添加した場合には、バル
ブの耐摩耗性や耐焼き付き性は顕著に向上することはな
く、かえって焼結アルミニウム合金の被削性が低下した
り相手材を攻撃するといった問題が生じる。発明者ら
は、焼結アルミニウム合金の耐摩耗性および被削性の観
点から、酸化チタン、酸化シリコン、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウムの酸化物の添加がより有効である
ことを見出した。

【００５２】本発明の実施の形態に係るバルブに用いら
れる焼結アルミニウム合金には、黒鉛、硫化モリブデン
（ＭｏＳ₂）、硫化タングステン（ＷＳ₂）、フッ化カ
ルシウム（ＣａＦ₂）等の潤滑成分が添加されている。
各潤滑成分は、バルブまたはバルブスプールの摺動面に
分散して凹状の油溜りを形成する。これにより、バルブ
ケースとバルブスプールとの摺動界面における油膜切れ
を防ぎ、優れた焼き付き性および耐摩耗性を得ることが
できる。

【００５３】ただし、これらの潤滑成分の添加量は、焼
結アルミニウム合金全体に対して５重量％以下が望まし
い。より好ましい添加量は、１〜３重量％である。５重
量％を超える潤滑成分を添加する場合には、アルミニウ
ム合金粉末同士の結合強度が低下し、バルブとして要求
される機械的強度が十分に得られない。また、バルブを
形成する際の熱間押出法において、押出されたバルブの
表面の仕上がり精度が悪化するといった問題が生じる。

【００５４】本発明の実施の形態に係るバルブスプール
は、焼結アルミニウム合金から形成され、バルブケース
は、アルミニウム鋳物合金から形成されている。バルブ
スプールは、バルブケース内にて往復摺動する。その往
復摺動によって、油の圧力および油の流量が制御され
る。その性能は、バルブスプールとバルブケースとのク
リアランスに大きく依存する。すなわち、バルブスプー
ルとバルブケースとのクリアランスが大きくなると、油
圧の低下や油の流量の増加といった問題が生じる。

【００５５】発明者らは、循環する油の温度が１２０〜
１８０℃程度に上昇することから、バルブケースとバル
ブスプールとの熱膨張率の値の差異によってクリアラン
スの増加が生じることに着目し、油の圧力および流量を
制御するための適正なそれぞれの熱膨張率の相関を見出
した。すなわち、バルブスプールの焼結アルミニウム合
金の熱膨張率をα_V、バルブケースを構成するアルミニ
ウム鋳物合金の熱膨張率をα_Cとするとき、−３×１０
^-6／℃≦（α_C−α_V）≦３×１０^-6／℃を満足する場
合に、油の圧力および流量を適正に制御することができ
る。

【００５６】もし、（α_C−α_V）の値が３×１０^-6／
℃よりも大きい場合には、油の温度の上昇によってクリ
アランスの増加が適正値よりも大きくなるために、油の
圧力の低下または油の流量の増加あるいは変動を誘発す
る。一方、（α_C−α_V）の値が−３×１０^-6／℃より
小さい場合には、油の温度が１２０℃を超えた際に、バ
ルブスプールの径の増加が著しくなり、バルブスプール
がバルブケースと接触する。このため、油の圧力が適正
値を超えて上昇したり、油の流量が低下するなどの問題
が生じる。

【００５７】なお、バルブケースに用いられるアルミニ
ウム鋳物合金としては、経済性および生産性の観点か
ら、たとえば、アルミニウムシリコン系合金（ＡＤＣ１
２、ＡＣ４Ａ、ＡＣ８ＡまたはＡ３９０など）が用いら
れる。これらのアルミニウム合金の熱膨張率は、含有す
るシリコンの量によって決まる。一方、バルブスプール
の熱膨張率は、焼結アルミニウム合金中の各元素または
化合物の含有量によって制御することが可能である。た
とえば、窒化アルミニウム、シリコン、鉄、ニッケル等
の元素の添加量によって、熱膨張率を任意に設定および
制御することができる。

【００５８】本発明の実施の形態に係るバルブにおいて
は、バルブスプールと接触するバルブケースの摺動面に
は、必要に応じてマイクロビッカース硬さ１５０以上の
硬度を有するアルマイトの皮膜層、タフラム皮膜層また
はこれらに類似した硬質皮膜層が形成されている。特
に、油圧経路内で発生した細かい鉄粉などの異物粒子が
バルブスプールとバルブケースとの間に入った場合に
は、バルブケース側の摺動面に上述した皮膜処理を形成
することでスティック現象を抑制することができる。な
お、硬質皮膜層の硬さがマイクロビッカース硬さ１５０
より小さい場合では、バルブスプールとバルブケースと
の間に異物を挟んだ場合に、硬質皮膜層の摩耗が著しく
なりスティック現象が生じる。

【００５９】

【実施例】本発明の実施例に係るバルブについて図を用
いて説明する。図１を参照して、バルブ１は、バルブケ
ース１ｂと、そのバルブケース１ｂ内にて往復摺動Ａす
るバルブスプール１ａとを備えている。焼結アルミニウ
ム合金からなるバルブスプール１ａは、実質的に円柱形
状をなし、その円周面に溝３を有している。バルブケー
ス１ｂは、アルミニウム鋳物合金から形成されている。

【００６０】種々の組成を有する焼結アルミニウム合金
を用いたバルブについて評価を行なった。これについて
以下の各実施例に説明する。

【００６１】実施例１下の表１の各欄に示された各組成を有するアルミニウム
合金粉末に、必要に応じて酸化物の球状粒子（平均粒径
５〜１０μｍ）および潤滑成分としての潤滑粒子（平均
粒径５〜１５μｍ）を混合したものを原料粉末とした。
各原料粉末を窒素雰囲気中で加熱および焼結させ、焼結
アルミニウム合金中に窒化アルミニウムを生成させた。
その焼結アルミニウム合金を熱間押出および機械加工に
よりバルブスプール（直径１５ｍｍ、全長２９ｍｍ）を
作製した。酸化物の球状粒子、潤滑粒子、窒化アルミニ
ウムおよび窒素の含有量は、焼結アルミニウム合金全体
の重量に対する重量％によって表わされている。バルブ
スプールの空孔率を、成形条件および押出条件によっ
て、２〜３容積％に調整した。溶製アルミニウム合金
（ＪＩＳＡＣ８Ａ材）を用いてバルブケースを作製
し、潤滑油（ＡＴＦ）中におけるバルブスプールに用い
る焼結アルミニウム合金の耐摩耗性（バルブスプールお
よびバルブケースの摩耗量）および耐焼き付き性（焼き
付き、凝着の有無）を評価した。

【００６２】その結果を下の表２に示す。なお、摩耗特
性は、チップオンディスク式摩耗試験を用いて評価し
た。なお、比較（Ｎｏ．２７）として、バルブケースの
溶製アルミニウム合金（ＪＩＳＡＣ８Ａ材）の表面に
アルマイトの皮膜処理（マイクロビッカース硬さＭＨｖ
＝１８０）を施したものについても同様の評価を行なっ
た。

【００６３】本発明のバルブスプールの焼結アルミニウ
ム合金（Ｎｏ．１〜１９）においては、表２に示されて
いるように、焼結アルミニウム合金自身の耐摩耗性およ
び耐焼き付き性が優れている。このため、焼結アルミニ
ウム合金の表面にアルマイトの皮膜処理を施さなくても
摩擦や凝着を生じることがなく、相手材としてのバルブ
ケースへの攻撃性も少なく、バルブスプール材として適
していることが判明した。

【００６４】一方、比較材（Ｎｏ．２０〜２７）におい
ては、それぞれ次のような問題が確認された。Ｎｏ．２
０の場合には、焼結アルミニウム合金に窒化アルミニウ
ムが含有されていないために、十分な耐摩耗性および相
手材への攻撃性が得られなかった。Ｎｏ．２１の場合に
は、焼結アルミニウム合金の窒化アルミニウムの含有量
が０．３％と少ないために、十分な耐摩耗性および相手
材への攻撃性が得られなかった。Ｎｏ．２２の場合に
は、焼結アルミニウム合金の窒化アルミニウムの含有量
が７．３％と多いために、相手材への攻撃量が増加し、
凝着摩擦が発生した。Ｎｏ．２３の場合には、焼結アル
ミニウム合金中の合金成分の合計の添加量が２５重量％
を超えるために、相手材を攻撃し、その結果、相手材の
摺動面において凝着摩耗が発生した。Ｎｏ．２４の場合
には、酸化物粒子の含有量が６％と多いために、相手材
への攻撃量が増加し、凝着摩耗が発生した。Ｎｏ．２５
の場合には、酸化物粒子の含有量が６％と多いために、
相手材への攻撃量が増加し、凝着摩耗が発生した。Ｎ
ｏ．２６の場合には、潤滑成分としての潤滑粒子の含有
量が６％と多いために、焼結アルミニウム合金の強度が
低下し、耐摩耗性が低下した。Ｎｏ．２７の場合には、
溶製アルミニウム合金の摺動面に施されたアルマイトの
皮膜が摩擦摺動時に剥離し、その結果、相手材との焼き
付き現象および凝着摩耗が発生した。

【００６５】なお、Ｎｏ．２２の場合においては、窒化
アルミニウムの含有量が適正量よりも多いために、また
Ｎｏ．２４、２５の場合には、酸化物粒子の含有量が適
正量よりも多いために、バルブスプールを加工する際
に、工具の摩耗が他の場合と比べて顕著となり、それぞ
れ加工性に問題があることが判明した。

【００６６】以上の評価によって、本発明に係るバルブ
あるいはバルブスプールに用いられる焼結アルミニウム
合金は、アルマイトの皮膜層等の表面皮膜処理を施さな
くてもバルブスプールとしての耐摩耗性および耐焼き付
き性を十分に有していることが判明した。また、相手材
としてのバルブケースの溶製アルミニウム合金の表面に
皮膜処理を施すことなくバルブを使用することができ、
経済性の面においても優れていることが判明した。

【００６７】

【表１】

【００６８】

【表２】実施例２シリコン１２重量％、鉄２重量％、ニッケル２重量％お
よびマグネシウム１重量％を含有するアルミニウム合金
粉末に、酸化チタンの粒子（平均粒径５μｍ）を１．５
重量％添加したアルミニウム合金粉末を成形した。成形
されたアルミニウム合金粉末を温度５４０℃に制御した
窒素雰囲気中で３〜５時間加熱および保持させ、４重量
％の窒化アルミニウムを含む焼結アルミニウム合金を作
製した。この焼結アルミニウム合金を熱間押出法により
棒状のバルブスプールに成形した。このとき、押出条件
（押出比）を制御することにより、焼結アルミニウム合
金のバルブスプール中の空孔率を変えた。これらバルブ
スプールの焼結アルミニウム合金の耐摩耗性および耐焼
き付き性を評価した。耐摩耗性の評価については、チッ
プオンディスク式摩耗試験により、潤滑油（ＡＴＦ）中
の浸漬状態における耐摩耗性を評価した。チップ側には
焼結アルミニウム合金を使用した。相手材であるディス
ク側には、溶製アルミニウム合金（ＪＩＳＡＣ８Ａ
材）を使用した。また、加圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ²、
滑り速度１ｍ／ｓ、摺動時間３０分を試験条件とした。
なお、比較として、溶製アルミニウム合金（ＪＩＳＡ
Ｃ８Ａ材）の表面にアルマイトの皮膜処理（マイクロビ
ッカース硬さＭＨｖ＝１８０）を施したチップ材につい
ても同様の評価を行なった。

【００６９】その結果を下の表３に示す。表３に示され
ているように、Ｎｏ．１〜５の場合の所定の範囲内の空
孔率を有する焼結アルミニウム合金の場合には、相手材
との焼き付き現象や凝着摩擦等が生じなかった。また、
これらの焼結アルミニウム合金は、アルマイト皮膜処理
を施した溶製アルミニウム合金よりも優れた耐摩耗性、
相手攻撃性および耐焼き付き性を有していることが判明
した。特に、空孔率３〜１０重量％の焼結アルミニウム
合金の場合、これらの特性はより優れていることが判明
した。

【００７０】一方、比較材においては次のような問題が
確認された。Ｎｏ．６の場合には、空孔率が２７％と大
きいために焼結アルミニウム合金の強度が十分ではな
く、摩耗が生じて摺動面の一部に凝着が発生した。Ｎ
ｏ．７の場合には、空孔率が３０％と大きいために焼結
アルミニウム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、摺動面全域において凝着が生じ
た。摩擦係数は０．１を超える大きな値となった。Ｎ
ｏ．８の場合には、摺動面の圧力が高いために溶製アル
ミニウム合金のアルマイト皮膜層が一部剥離した。この
ため、摩耗が生じた。

【００７１】

【表３】実施例３発明の実施の形態の項において説明した直接窒化反応に
より作製した熱間押出後の焼結アルミニウム合金（合金
組成Ａｌ−１２Ｓｉ−２Ｎｉ−１Ｍｇ−２ＡｌＮ（重量
％））中に生成および分散する窒化アルミニウムの粒子
のＴＥＭ像を図２に示す。また、そのＳＩＭ像を図３に
示す。なお、比較のために従来の焼結アルミニウム合金
（同一組成の焼結アルミニウム合金に窒化アルミニウム
の粒子（平均粒径２２μｍ）を添加および混合したもの
を成形、焼結および熱間押出により作製した）中に分散
する窒化アルミニウムの粒子のＳＩＭ像を図４に示す。

【００７２】図２および図３に示されているように、直
接窒化反応により生成した窒化アルミニウムは、繊維状
または樹枝状に一方向に成長していることがわかる。ま
た、窒化アルミニウムの成長方向をその厚みとすると、
窒化アルミニウムの厚さは約１μｍであることがわか
る。

【００７３】一方、図４に示されているように、従来の
製法によって得られた焼結アルミニウム合金において
は、窒化アルミニウムの粒子は、繊維状の構造を有して
おらず、単結晶構造を有していることがわかる。したが
って、直接窒化反応により得られた焼結アルミニウム合
金中の窒化アルミニウムの粒子の構造は、従来の製法に
よって得られた焼結アルミニウム合金中の窒化アルミニ
ウムの粒子の構造とは明らかに異なっていることが判明
した。

【００７４】実施例４発明の実施の形態の項において説明した直接窒化反応に
より作製した熱間押出後の焼結アルミニウム合金の電子
顕微鏡組織写真を図５に示す。なお、焼結アルミニウム
合金の合金組成は、実施例３の場合と同様である。ま
た、比較として、従来の焼結アルミニウム合金（アルミ
ニウム合金粉末に窒化アルミニウムの粒子（平均粒径２
２μｍ）を添加して作製した）の電子顕微鏡組織写真を
図６に示す。

【００７５】図５に示されているように、直接窒化反応
により生成した窒化アルミニウムの粒子（黒い矢印で示
す部分）とアルミニウム合金のマトリックスとの間には
隙間がなく、両者が結合していることがわかる。

【００７６】一方、図６に示されているように、従来の
焼結アルミニウム合金では、窒化アルミニウムの粒子
（黒い矢印で示す部分）とアルミニウム合金との間に隙
間（Gap ）が存在していることがわかる。

【００７７】実施例５実施例２において作製した焼結アルミニウム合金を用い
て、チップオンディスク式摩擦試験を潤滑油（ＡＴＦ）
に試料を浸漬した状態の下で行なった後の焼結アルミニ
ウム合金およびその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７〜図１０にそれぞ
れ示す。図７は、直接窒化反応により作製した焼結アル
ミニウム合金の損傷状況を示し、図８は、その相手材の
損傷状況を示す。図９は、従来の焼結アルミニウム合金
の損傷状況を示し、図１０はその相手材の損傷状況を示
す。なお、相手材としては、溶製アルミニウム合金（Ａ
ＤＣ１２材）をそれぞれ用いた。

【００７８】図７に示すように、直接窒化反応により作
製した焼結アルミニウム合金の摺動面においては、軽微
なこすれ跡が見られる程度で、凝着および焼き付き現象
は観察されなかった。また、窒化アルミニウムの粒子が
脱落した形跡も摺動面には認められなかった。さらに、
図８に示すように、相手材の摺動面においても、同様に
凝着および焼き付き現象は認められず、軽微なこすれ跡
が存在する程度であった。

【００７９】一方図９に示すように、従来の焼結アルミ
ニウム合金の摺動面においては、窒化アルミニウムの粒
子が脱落した穴（Hall）が至るところに存在しており、
深い摺動傷も観測された。また、図１０に示すように、
相手材の摺動面においても、脱落した窒化アルミニウム
の粒子により攻撃された深い摺動傷および凝着領域（Se
izure ）が各所に存在していることが判明した。

【００８０】直接窒化反応により作製した焼結アルミニ
ウム合金においては、窒化アルミニウムとアルミニウム
合金のマトリックスとの界面には隙間がなく、両者が強
固に結合している。このため、アルミニウム合金が溶製
アルミニウム合金を相手材として摩擦および摺動した場
合においても、窒化アルミニウムの粒子が脱落せず、優
れた耐摩耗性、耐焼き付き性および相手材攻撃性を有し
ていることが確認された。

【００８１】実施例６種々の熱膨張率α_Vを有する焼結アルミニウム合金から
成形されたバルブスプール（直径１６ｍｍ、全長３２ｍ
ｍ）と、アルミニウム高圧鋳造法により作製した溶製ア
ルミニウム合金製のバルブケースとを準備した。バルブ
スプールをバルブケース内にセットして、油潤滑した状
態で４００時間の連続耐久試験を行なった。その耐久試
験の後、バルブスプールとバルブケースの摺動面の損傷
状況（摩耗損傷、焼き付き、凝着の有無）と油圧の変動
率を評価した。

【００８２】その結果を下の表４に示す。ここで、油圧
変動率は、耐久試験後の油圧の目標値に対する最大変動
幅の比率（％）を示している。バルブケースに用いたア
ルミニウム鋳物合金の組成をＡｌ−１７Ｓｉ−３Ｃｕ−
１Ｍｇ（重量％）とした。また、その熱膨張率α_Cを１
９．５×１０^-6／℃とした。ただし、この表に記載され
た熱膨張率の値は、常温から２００℃までの値の平均値
を示している。

【００８３】表４に示されているように、Ｎｏ．１〜６
の場合、すなわち熱膨張率が−３×１０^-6／℃≦（α_C
−α_V）≦３×１０^-6／℃という関係式を満足するバル
ブスプールとバルブケースとの組合せにおいては、それ
ぞれの摺動面に摩耗損傷や焼き付き、凝着現象は認めら
れず、良好な摺動面が確認された。また、油圧変動率の
値は５％以内であり、オイルポンプの性能を損なわない
ことが確認された。

【００８４】一方、熱膨張率が上記の関係式を満足しな
い場合には、次のような問題が生じることが確認され
た。Ｎｏ．７の場合には、バルブスプールおよびバルブ
ケースの摺動面には摩耗および凝着は発生しなかった
が、バルブスプールとバルブケースとのクリアランスの
増加による油圧の変動率が９．２％となった。その結
果、オイルポンプの性能が著しく損なわれた。Ｎｏ．８
の場合には、バルブスプールおよびバルブケースの摺動
面には摩耗および凝着は発生しなかったが、バルブスプ
ールとバルブケースとのクリアランスの増加による油圧
変動率が１０．２％となった。その結果、オイルポンプ
の性能が著しく損なわれた。Ｎｏ．９の場合には、バル
ブスプールの熱膨張率が大きすぎるために、バルブケー
スとのクリアランスがなくなり、両者が接触した状態で
長時間摺動した。このため、両者の摺動面において凝着
および摩耗が生じクリアランスが増加した。その結果、
油圧変動率が２２．６％となり、オイルポンプの性能が
著しく損なわれた。

【００８５】

【表４】実施例７種々の熱膨張率α_Vを有するバルブスプール（直径１８
ｍｍ、全長２７ｍｍ）と、アルミニウム低圧鋳造法によ
り作製した溶製アルミニウム合金製のバルブケースとを
準備した。バルブスプールをバルブケース内にセットし
て油潤滑した状態で４００時間の連続耐久試験を行なっ
た。その後、バルブスプールとバルブケースの摺動面の
損傷状況（摩耗損傷、焼き付き、凝着の有無）と油圧の
変動率を評価した。ここで、油圧変動率は耐久試験後の
油圧の目標値に対する最大変動幅の比率（％）を示す。
また、バルブケースのアルミニウム鋳物合金の組成をＡ
ｌ−１１Ｓｉ−３Ｃｕ−１Ｍｇ（重量％）とした。その
アルミニウム鋳物合金の熱膨張率α_Cは２０．３×１０
^-6／℃である。なお、熱膨張率の値は常温から２００℃
までの値の平均値とした。

【００８６】その結果を下の表５に示す。表５に示すよ
うに、Ｎｏ．１〜５の場合、すなわち熱膨張率が、−３
×１０^-6／℃≦（α_C−α_V）≦３×１０^-6／℃の関係
を満足する場合においては、バルブスプールおよびバル
ブケースの摺動面には、摩耗損傷、焼き付き、凝着現象
は認められず、良好な摺動面が確認された。また、油圧
変動率の値は５％以内であり、オイルポンプの性能を損
なわないことが確認された。

【００８７】一方、バルブスプールとバルブケースの熱
膨張率の値が上記の関係を満足しない場合には、次のよ
うな問題が生じることが確認された。すなわち、Ｎｏ．
６の場合には、バルブスプールおよびバルブケースの摺
動面には摩耗および凝着は発生しなかったが、バルブス
プールとバルブケースとのクリアランスの増加に伴う油
圧変動率が１０．６％となった。その結果、オイルポン
プの性能が著しく損なわれた。Ｎｏ．７の場合には、バ
ルブスプールおよびバルブケースの摺動面には、摩耗お
よび凝着は発生しなかったが、バルブスプールとバルブ
ケースとのクリアランスの増加に伴う油圧変動率が１
１．９％となった。その結果、オイルポンプの性能が著
しく損なわれた。

【００８８】

【表５】実施例８シリコン１６重量％、ニッケル４重量％およびマグネシ
ウム０．５重量％を含有するアルミニウム合金粉末を成
形した。その後、そのアルミニウム合金粉末を温度５５
０℃の窒素雰囲気中で４時間加熱および保持することに
より、３．５重量％の窒化アルミニウムを含む焼結アル
ミニウム合金を作製した。この焼結アルミニウム合金を
熱間押出法によって成形するとともに、切削加工により
空孔率３容積％のバルブスプールを作製した。また、バ
ルブケースとして、溶製アルミニウム合金（ＪＩＳＡ
Ｃ８Ａ材）を用いた。バルブスプールが摺動する表面
に、種々の硬さのアルマイト皮膜処理を施した。

【００８９】焼結アルミニウム合金のバルブスプールを
バルブケース内にセットした。球径２〜１０μｍの鉄粉
末およびアルミニウム粉末を異物として、潤滑油に添加
した。なお、その添加量は潤滑油に対して０．５重量％
とした。その潤滑油（ＡＴＦ）をバルブケース内に流入
させた状態で、１００時間の連続耐久試験を行なった。
その後、バルブスプールおよびバルブケースの摺動面の
損傷状況（摩耗損傷、焼き付き、凝着の有無）を評価し
た。なお、比較のために、摺動表面にアルマイト皮膜処
理を施した溶製アルミニウム合金のバルブスプールを準
備し、同様の耐久試験を行なった。アルマイト皮膜処理
の硬さは、マイクロビッカース硬さＭＨｖ＝１８０とし
た。

【００９０】その結果を下の表６に示す。表６に示され
ているように、所定の硬さを有するアルマイト皮膜層が
形成されたバルブケースの摺動表面には、焼き付き現象
や凝着摩耗等が生じていないことが判明した。

【００９１】一方、比較材においては次のような問題が
確認された。Ｎｏ．４の場合には、アルマイト皮膜の硬
度が１３０と小さいために、アルマイト皮膜層が摩耗し
て、バルブケース側に凝着が発生した。Ｎｏ．５の場合
には、バルブケースの摺動面にアルマイト皮膜処理を施
さなかったために、バルブケース側に凝着が発生した。
Ｎｏ．６の場合には、バルブスプール側のアルマイト皮
膜層が剥離したために、バルブスプールおよびバルブケ
ースの双方において凝着が発生した。なお、バルブケー
ス側に凝着摩擦等が生じた場合においても、本発明であ
る焼結アルミニウム合金のバルブスプールを用いた場合
には、焼き付き現象や凝着摩耗といった問題は生じなか
った。したがって本発明の焼結アルミニウム合金は、バ
ルブスプールとバルブケースとの間に異物粒子が混入し
た場合においても、優れた耐久性および耐摩耗性を有し
ていることが判明した。

【００９２】

【表６】なお、今回開示された実施例はすべての点の例示であっ
て制限的なものではないと考えられるべきである。本発
明の範囲は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範
囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および
範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、耐摩耗性、耐熱性、耐
焼き付き性および被削性に優れた摺動部材としてのバル
ブが得られる。

【００９４】またそのバルブでは、バルブスプールとバ
ルブケースとのクリアランスの変動が低減し、油圧の低
下および油流量の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るバルブの一断面図であ
る。

【図２】直接窒化反応によって形成された焼結アルミニ
ウム合金のＴＥＭ写真である。

【図３】直接窒化反応によって形成された焼結アルミニ
ウム合金のＳＩＭ写真である。

【図４】窒化アルミニウム粒子の添加によって形成され
た焼結アルミニウム合金のＳＩＭ写真である。

【図５】直接窒化反応によって形成された焼結アルミニ
ウム合金の電子顕微鏡組織写真である。

【図６】窒化アルミニウム粒子の添加によって形成され
た焼結アルミニウム合金の電子顕微鏡組織写真である。

【図７】直接窒化反応によって形成された焼結アルミニ
ウム合金の摩擦試験後の摺動表面の光学顕微鏡写真であ
る。

【図８】直接窒化反応によって形成された焼結アルミニ
ウム合金の摩擦試験後の相手材の摺動面の光学顕微鏡写
真である。

【図９】窒化アルミニウム粒子の添加によって形成され
た焼結アルミニウム合金の摩擦試験後の摺動面の光学顕
微鏡写真である。

【図１０】窒化アルミニウム粒子の添加によって形成さ
れた焼結アルミニウム合金の摩擦試験後の相手材の摺動
面の光学顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１バルブ１ａバルブスプール１ｂバルブケース３溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方と他方とが摺動する１対の摺動部材
であって、一方の摺動部材は、溶製アルミニウム合金からなり、他方の摺動部材は、焼結アルミニウム合金からなり、前記焼結アルミニウム合金は、０．５〜６重量％の窒化
アルミニウムを含む、摺動部材。
【請求項２】前記焼結アルミニウム合金は、０．１〜
２重量％の窒素を含む、請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】前記焼結アルミニウム合金は、０．０５
重量％以上のマグネシウムを含む、請求項２記載の摺動
部材。
【請求項４】前記窒化アルミニウムは、繊維状に一方
向に成長している、請求項３記載の摺動部材。
【請求項５】前記焼結アルミニウム合金は、前記窒化
アルミニウムと前記焼結アルミニウム合金のマトリック
スを形成するアルミニウムとの間に、隙間のない結合界
面を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の摺動部
材。
【請求項６】前記焼結アルミニウム合金の空孔率は、
２５容積％以下である、請求項１〜５のいずれかに記載
の摺動部材。
【請求項７】前記焼結アルミニウム合金は、シリコ
ン、鉄、ニッケル、クロム、チタン、マンガンおよびジ
ルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの元
素を含有するとともに、その含有量が２５重量％以下で
ある、請求項１〜６のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項８】前記焼結アルミニウム合金は、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウムおよび酸化クロムから選ばれる少
なくとも１つの酸化物を含有するとともに、その含有量
が５重量％以下である、請求項１〜７のいずれかに記載
の摺動部材。
【請求項９】前記焼結アルミニウム合金は、潤滑成分
として、黒鉛、硫化モリブデン、硫化タングステンおよ
びフッ化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも
１つの潤滑成分を含有するとともに、その含有量が５重
量％以下である、請求項１〜８のいずれかに記載の摺動
部材。
【請求項１０】前記溶製アルミニウム合金からなる一
方の摺動部材はバルブケースであり、前記焼結アルミニウム合金からなる他方の摺動部材は、
前記バルブケース内を往復摺動するバルブスプールであ
る、請求項１〜９のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項１１】前記焼結アルミニウム合金の熱膨張率
をα_Vとし、前記溶製アルミニウム合金の熱膨張率をα
_Cとするときに、 −３×１０^-6／℃≦（α_C−α_V）≦３×１０^-6／℃ を満足する、請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１２】前記バルブケースの摺動面には、マイ
クロビッカース硬さ１５０以上の硬度を有する硬質皮膜
層が形成されている、請求項１０または１１に記載の摺
動部材。