JPH11335762A - Sliding member made of powdered aluminum alloy - Google Patents

Sliding member made of powdered aluminum alloy

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JPH11335762A
JPH11335762A JP10158492A JP15849298A JPH11335762A JP H11335762 A JPH11335762 A JP H11335762A JP 10158492 A JP10158492 A JP 10158492A JP 15849298 A JP15849298 A JP 15849298A JP H11335762 A JPH11335762 A JP H11335762A
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健太郎 畔津
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sliding member made of powdered aluminum alloy, excellent in immunity to low temperature scuffing and free from deterioration in heat resistance, seizure resistance, wear resistance, and extrudability. SOLUTION: Graphite 12 grains and hard grains are dispersed in a powdered aluminum alloy 11, and the aluminum alloy contains at least one alloy component selected from the group consisting of iron, nickel, manganese, and silicon. The average grain size of the graphite grains is <10 μm and the content of the graphite grains based on the whole of the sliding member made of powdered aluminum alloy is >3 to <13 wt.%, and further, the total content of the alloy components and the hard grains based on the whole of the sliding member made of powdered aluminum alloy is >10 to 25 wt.% and the content of the hard grains based on the whole of the sliding member made of powdered aluminum alloy is 3 to 5 wt.%.

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、粉末アルミニウ
ム合金製摺動部材に関し、特に、シリンダライナとして
用いられる粉末アルミニウム合金製摺動部材に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a powder aluminum alloy sliding member, and more particularly to a powder aluminum alloy sliding member used as a cylinder liner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、四輪車や二輪車用のエンジンのシ
リンダライナ材としては、安価で耐久性にすぐれた、ね
ずみ鋳鉄などが用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, gray cast iron and the like, which are inexpensive and have excellent durability, have been used as cylinder liner materials for engines for automobiles and motorcycles.

【0003】しかしながら、近年では、燃費向上などの
ために、各部品の軽量化が検討されている。この軽量化
の一貫として、エンジンブロックや、エンジンのシリン
ダライナを軽量化することが考えられている。シリンダ
ライナを軽量化するためには、アルミニウム合金を用い
ることが有効で、たとえば、特公平6−21309号公
報(特開平2−122043号公報)には、粉末アルミ
ニウム合金とアルミナと黒鉛粉末とを原料とし、この原
料を熱間押出して得られる粉末アルミニウム合金製の摺
動部材からなるシリンダライナが開示されている。
In recent years, however, reduction in weight of each component has been studied in order to improve fuel efficiency. As part of this weight reduction, it has been considered to reduce the weight of the engine block and the cylinder liner of the engine. In order to reduce the weight of the cylinder liner, it is effective to use an aluminum alloy. For example, Japanese Patent Publication No. 6-21309 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-120443) discloses that a powdered aluminum alloy, alumina and graphite powder are used. A cylinder liner comprising a sliding member made of a powdered aluminum alloy obtained by hot extrusion of the raw material is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載されたシリンダライナでは、耐熱性、耐摩耗
性、耐焼付性および押出性(成形性)は優れるものの、
低温で、かつ潤滑油が存在しない状態でシリンダライナ
とピストンリングとを摺動させた場合にシリンダライナ
に傷がつきやすい。すなわち、従来のねずみ鋳鉄などの
鉄合金に比べて低温スカッフ性が低いという問題があっ
た。
However, in the cylinder liner described in the above publication, heat resistance, abrasion resistance, seizure resistance and extrudability (formability) are excellent.
When the cylinder liner and the piston ring are slid at low temperatures and in the absence of lubricating oil, the cylinder liner is easily damaged. That is, there is a problem that the low-temperature scuffing property is lower than that of a conventional iron alloy such as gray cast iron.

【0005】この低温スカッフ性は、寒冷地で使用され
る四輪車用のエンジンに特に必要とされる特性であり、
低温スカッフ性を向上させなければ、四輪車用のエンジ
ンのシリンダライナとしてアルミニウム合金を用いた場
合に、エンジンの寿命が従来品より低下する。
[0005] This low-temperature scuffing property is a characteristic particularly required for engines for automobiles used in cold regions.
Unless the low-temperature scuffing property is improved, the life of the engine is shorter than that of a conventional product when an aluminum alloy is used as a cylinder liner of an engine for a four-wheeled vehicle.

【0006】そこで、この発明は、上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、耐熱性、耐摩耗
性、耐焼付性および押出性などを低下させずに低温スカ
ッフ性を向上させることができる粉末アルミニウム合金
製摺動部材を提供することを目的とするものである。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the low-temperature scuffing property without lowering the heat resistance, abrasion resistance, seizure resistance, and extrudability. It is an object of the present invention to provide a sliding member made of a powdered aluminum alloy that can be made to work.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、粉末アル
ミニウム合金製摺動部材を用いたシリンダライナにおい
て、低温スカッフ性を向上させるためのさまざまな実験
を行なったところ以下のような知見を得た。
The present inventors conducted various experiments to improve the low-temperature scuffing property of a cylinder liner using a sliding member made of a powdered aluminum alloy, and found the following findings. Obtained.

【0008】まず、粉末アルミニウム合金製摺動部材に
黒鉛を多く添加すれば従来品よりも低温スカッフ性が向
上する。黒鉛は、初期には、ピストンとシリンダライナ
の間の固体潤滑剤として作用し、その後、長期間シリン
ダライナが使用されることにより、黒鉛が脱落してでき
た空洞部分に液体潤滑剤が溜まるようになるものと考え
られる。
First, if a large amount of graphite is added to a sliding member made of a powdered aluminum alloy, the low-temperature scuffing property is improved as compared with a conventional product. The graphite initially acts as a solid lubricant between the piston and the cylinder liner, and then the cylinder liner is used for a long time so that the liquid lubricant accumulates in the cavity where the graphite fell off. It is thought that it becomes.

【0009】そのため、黒鉛粒子の含有量を従来品より
も多くすると、エンジンの使用を開始した時期には、黒
鉛量が従来品よりも多いために低温スカッフ性が向上す
る。また、エンジンを使用するにつれて、シリンダライ
ナの壁面に従来よりも大きな油溜まりができるために、
エンジンを停止させても、この油溜まりに液体潤滑剤が
溜まることになる。そのため、次にエンジンを始動させ
る場合にも、この油溜まりに液体潤滑剤が溜まっている
ために、エンジンを長期間使用した後でも低温スカッフ
性が低下しないことになる。
Therefore, when the content of the graphite particles is made larger than that of the conventional product, the low-temperature scuffing property is improved at the time of starting the use of the engine because the graphite content is larger than that of the conventional product. Also, as the engine is used, a larger oil pool is formed on the cylinder liner wall than before,
Even when the engine is stopped, the liquid lubricant remains in the oil reservoir. Therefore, even when the engine is started next time, since the liquid lubricant is accumulated in the oil sump, the low-temperature scuffing property does not decrease even after the engine has been used for a long time.

【0010】しかしながら、黒鉛粒子を多く含有させた
場合には、熱間押出の際の成形性が悪化する。本発明者
らは、熱間押出の際の成形性を決定する要因としては、
アルミニウム以外のいわゆる添加物の量、すなわち、黒
鉛粒子や合金成分(鉄、ニッケル、シリコンなど)や硬
質粒子の量が押出性を決定することを発見した。そのた
め、黒鉛粒子の添加量が多くなった場合には、黒鉛粒子
以外の添加物の量を低下させることにより、押出性を低
下させないことに成功した。
However, when a large amount of graphite particles is contained, the moldability during hot extrusion deteriorates. The present inventors, as factors that determine the formability during hot extrusion,
It has been discovered that the amount of so-called additives other than aluminum, ie, the amount of graphite particles, alloy components (iron, nickel, silicon, etc.) and hard particles, determines the extrudability. Therefore, when the amount of the graphite particles increased, the extrudability was not reduced by reducing the amount of the additives other than the graphite particles.

【0011】また、これらの添加物の量を低下させすぎ
ると、従来品よりも耐熱性や耐摩耗性が低下するため、
これらの添加量に下限値を設けた。
If the amount of these additives is excessively reduced, the heat resistance and abrasion resistance are reduced as compared with conventional products.
The lower limits were set for the amounts of these additives.

【0012】これらの知見によってなされた本発明の粉
末アルミニウム合金製摺動部材は、粉末アルミニウム合
金内に黒鉛粒子と硬質粒子とが分散したものである。粉
末アルミニウム合金は、鉄、ニッケル、マンガンおよび
シリコンからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む
合金成分を含有する。粉末アルミニウム合金製摺動部材
全体に対する合金成分と硬質粒子との合計の含有量は1
0重量%を超え25重量%以下である。粉末アルミニウ
ム合金製摺動部材全体に対する黒鉛粒子の含有量は3重
量%を超え13重量%未満である。黒鉛粒子の平均粒径
は10μm未満である。粉末アルミニウム合金製摺動部
材全体に対する硬質粒子の含有量は3重量%以上5重量
%以下である。
The sliding member made of a powdered aluminum alloy of the present invention based on these findings has graphite particles and hard particles dispersed in a powdered aluminum alloy. The powdered aluminum alloy contains an alloy component containing at least one selected from the group consisting of iron, nickel, manganese, and silicon. The total content of the alloy component and the hard particles in the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy is 1
More than 0% by weight and 25% by weight or less. The content of the graphite particles in the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy is more than 3% by weight and less than 13% by weight. The average particle size of the graphite particles is less than 10 μm. The content of the hard particles in the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy is 3% by weight or more and 5% by weight or less.

【0013】粉末アルミニウム合金中に鉄、ニッケル、
マンガンおよびシリコンからなる群より選ばれた少なく
とも1種を含む合金成分を含有させたのは、耐熱性、耐
焼付性および耐摩耗性を向上させるためである。なお、
合金成分として、銅やマグネシウムを粉末アルミニウム
合金内に含めてもよい。硬質粒子を含有させたのは耐摩
耗性を向上させるためである。
[0013] Iron, nickel,
The alloy component containing at least one selected from the group consisting of manganese and silicon is included for the purpose of improving heat resistance, seizure resistance, and wear resistance. In addition,
Copper or magnesium may be included in the powdered aluminum alloy as an alloy component. The inclusion of the hard particles is for improving the abrasion resistance.

【0014】合金成分と硬質粒子との合計の含有量を1
0重量%を超え25重量%以下としたのは、10重量%
以下では耐熱性および耐焼付性および耐摩耗性が低下
し、25重量%を超えると、押出性が悪化するからであ
る。粉末アルミニウム合金製摺動部材全体に対する硬質
粒子の含有量を3重量%以上5重量%以下としたのは、
3重量%未満であれば耐摩耗性が低下し、5重量%を超
えると靱性や被削性が悪化するからである。
When the total content of the alloy component and the hard particles is 1
More than 0% by weight and 25% by weight or less is 10% by weight.
This is because the heat resistance, seizure resistance and abrasion resistance are reduced below, and if it exceeds 25% by weight, the extrudability deteriorates. The content of the hard particles in the entire sliding member made of powdered aluminum alloy is set to 3% by weight or more and 5% by weight or less.
If the amount is less than 3% by weight, the abrasion resistance decreases, and if it exceeds 5% by weight, the toughness and machinability deteriorate.

【0015】粉末アルミニウム合金製摺動部材全体に対
する黒鉛粒子の含有量を3重量%を超え13重量%未満
としたのは、3重量%以下であれば低温スカッフ性が低
下し、13重量%以上では押出性が低下するからであ
る。黒鉛粒子の平均粒径を10μm未満としたのは、平
均粒径が10μm以上では押出性が低下するからであ
る。
The content of graphite particles in the entire sliding member made of a powdered aluminum alloy is set to be more than 3% by weight and less than 13% by weight, as long as the content is 3% by weight or less, the low-temperature scuffing property is reduced and 13% by weight or more. This is because extrudability decreases. The reason why the average particle size of the graphite particles is less than 10 μm is that if the average particle size is 10 μm or more, the extrudability decreases.

【0016】合金成分は、鉄またはニッケルの少なくと
も一方を含むことが好ましい。この場合、耐熱性がさら
に向上する。
The alloy component preferably contains at least one of iron and nickel. In this case, heat resistance is further improved.

【0017】急冷凝固して形成された粉末アルミニウム
合金に、黒鉛粒子と硬質粒子とを加えられた混合粉末が
熱間押出されて粉末アルミニウム合金製摺動部材は形成
されることが好ましい。この場合、粉末アルミニウム合
金は急冷凝固して形成されるため、アルミニウム合金内
に合金成分が細かく分散する。そのため、靱性や被削性
を悪化させずに粉末アルミニウム合金の耐熱性、耐摩耗
性、耐焼付性が向上する。また、熱間押出中に粉末アル
ミニウム合金同士が焼結するとともに製品の形状を成形
することができる。さらに、上述のように、合金成分、
硬質粒子および黒鉛の含有量に上限を設けているため、
このような熱間押出で成形しても押出性が悪化しない。
It is preferable that a powdered aluminum alloy formed by rapid solidification is hot-extruded with a mixed powder obtained by adding graphite particles and hard particles to form a sliding member made of a powdered aluminum alloy. In this case, since the powder aluminum alloy is formed by rapid solidification, the alloy components are finely dispersed in the aluminum alloy. Therefore, the heat resistance, wear resistance, and seizure resistance of the powdered aluminum alloy are improved without deteriorating toughness and machinability. In addition, the powder aluminum alloy sinters during the hot extrusion, and the shape of the product can be formed. Further, as described above, alloy components,
Because there is an upper limit on the content of hard particles and graphite,
Extrusion does not deteriorate even if it is formed by such hot extrusion.

【0018】粉末アルミニウム合金製摺動部材に対する
合金成分と硬質粒子との合計の含有量は15重量%以上
20重量%以下であれば耐熱性、耐摩耗性、耐焼付性、
および押出性がさらに向上するために好ましい。
If the total content of the alloy component and the hard particles in the sliding member made of powdered aluminum alloy is 15% by weight or more and 20% by weight or less, heat resistance, wear resistance, seizure resistance,
It is preferable because the extrudability is further improved.

【0019】粉末アルミニウム合金製摺動部材に対する
黒鉛粒子の含有量は4重量%以上6重量%以下であれ
ば、低温スカッフ性や押出性がさらに向上するために好
ましい。
It is preferable that the content of the graphite particles in the sliding member made of the powdered aluminum alloy is 4% by weight or more and 6% by weight or less, because the low-temperature scuffing property and the extrudability are further improved.

【0020】黒鉛粒子の径が2μm以上4μm以下であ
れば、低温スカッフ性や押出性がさらに向上するために
好ましい。
It is preferable that the diameter of the graphite particles is 2 μm or more and 4 μm or less, because the low-temperature scuffing property and the extrudability are further improved.

【0021】これらの粉末アルミニウム合金製摺動部材
をシリンダライナとして用いれば、低温スカッフ性に優
れ、耐熱性、耐摩耗性、耐焼付性および押出性も従来の
ものと同等かそれ以上のものとなるため、寿命が長く、
かつ軽量な四輪車用のエンジンを提供することができ
る。
When these powdered aluminum alloy sliding members are used as cylinder liners, they have excellent low-temperature scuffing properties, and have heat resistance, abrasion resistance, seizure resistance and extrudability equal to or higher than those of conventional ones. , It has a long life,
Further, it is possible to provide a lightweight engine for a four-wheeled vehicle.

【0022】[0022]

【実施例】(実施例1)低温スカッフ性を改善するため
に、平均粒径が3μmの黒鉛粒子を、急冷凝固して形成
したアルミニウム合金に多量に添加することを考えた。
これは、添加された黒鉛粒子の部分が油溜まりを形成
し、低温下におけるシリンダライナの摺動面の油保持性
を高めることを狙ったものである。低温スカッフ性を改
善するためには、摺動面の油保持性を高めることが重要
だからである。
EXAMPLES (Example 1) In order to improve the low-temperature scuffing property, it was considered that graphite particles having an average particle size of 3 μm were added in a large amount to an aluminum alloy formed by rapid solidification.
This aims at increasing the oil retention of the sliding surface of the cylinder liner at a low temperature at a portion where the added graphite particles form an oil reservoir. This is because in order to improve the low-temperature scuffing property, it is important to increase the oil retaining property of the sliding surface.

【0023】まず、エアアトマイズ法により42メッシ
ュ以下の粒径の所定の組成の急冷凝固して形成したアル
ミニウム合金粉末を用意した。このアルミニウム合金粉
末に所定の硬質粒子(アルミナ粒子)と、黒鉛粒子を加
え回転翼型ミキサーにて均一に混合した。この混合粉末
を用いて冷間静水圧プレスにおいて直径が170mmで
長さが300mmのビレットを形成した。
First, an aluminum alloy powder formed by rapid solidification of a predetermined composition having a particle size of 42 mesh or less by an air atomizing method was prepared. Predetermined hard particles (alumina particles) and graphite particles were added to this aluminum alloy powder and mixed uniformly with a rotary blade mixer. Using this mixed powder, a billet having a diameter of 170 mm and a length of 300 mm was formed in a cold isostatic press.

【0024】このビレットを電気炉で加熱し、ビレット
の温度が400℃に達したところで直ちに間接押出機に
てビレットを直径65mmの丸棒押出材に成形した。な
お、この際、押出性を確保するために予めビレット前方
部に所定寸法のA5052(JIS)からなる円板をセ
ットしておいた。これにより、表1中のサンプル1〜7
を製造した。これらのサンプルについて油中でシリンダ
ライナの相手材となるピストンリング材との摩擦試験を
一定荷重のもとで行なった。摩擦力が低い方が低温スカ
ッフ性が高いといえる。
The billet was heated in an electric furnace, and immediately after the billet temperature reached 400 ° C., the billet was formed into a round bar extruded material having a diameter of 65 mm by an indirect extruder. At this time, a disk made of A5052 (JIS) having a predetermined size was set in front of the billet in order to ensure extrudability. Thereby, samples 1 to 7 in Table 1 were obtained.
Was manufactured. These samples were subjected to a friction test with a piston ring material as a mating material of a cylinder liner in oil under a constant load. It can be said that the lower the frictional force, the higher the low-temperature scuffing property.

【0025】また、試験後の各サンプルの表面状態を観
察した。その結果を表1に示す。
Further, the surface condition of each sample after the test was observed. Table 1 shows the results.

【0026】[0026]

【表1】 表1より、平均粒径が3μmの黒鉛粒子を4重量%以上
添加すれば摩擦力(摩擦係数)が抑えられ、低温スカッ
フ性が向上することがわかった。また、黒鉛粒子の添加
量は13重量%以上となると、熱間押出時の急冷凝固ア
ルミニウム合金粉末同士の金属結合が阻害され、押出材
の表面にむしれが発生し、成形性(押出性)を損なうこ
とがわかった。
[Table 1] From Table 1, it was found that when graphite particles having an average particle diameter of 3 μm were added in an amount of 4% by weight or more, the frictional force (friction coefficient) was suppressed, and the low-temperature scuffing property was improved. On the other hand, when the amount of the graphite particles is 13% by weight or more, the metal bond between the rapidly solidified aluminum alloy powders during hot extrusion is hindered, the surface of the extruded material is peeled, and the moldability (extrudability) is increased. Was found to undermine.

【0027】(実施例2)低温スカッフ性が良好であっ
た黒鉛含有量(4重量%、6重量%、10重量%)およ
び成形性を損なった黒鉛含有量(13重量%)におい
て、合金成分量を変化させて熱間押出をし、成形性(押
出性)の改善を検討した。実施例1と同様の手法で熱間
押出をし、表2中のサンプル8〜31を得た。それぞれ
のサンプルについて押出材の表面を観察した。その結果
を表2に示す。
(Example 2) In terms of the graphite content (4% by weight, 6% by weight, and 10% by weight) having good low-temperature scuffing property and the graphite content impairing formability (13% by weight), Hot extrusion was performed by changing the amount, and improvement in moldability (extrudability) was examined. Hot extrusion was performed in the same manner as in Example 1 to obtain Samples 8 to 31 in Table 2. The surface of the extruded material was observed for each sample. Table 2 shows the results.

【0028】[0028]

【表2】 表2より、合金成分とアルミナ(硬質粒子)の含有量の
和が15重量%以下であれば、黒鉛含有量が4重量%、
6重量%および10重量%の場合に成形できることがわ
かった。
[Table 2] From Table 2, if the sum of the contents of the alloy component and alumina (hard particles) is 15% by weight or less, the graphite content is 4% by weight,
It was found that molding was possible at 6% by weight and 10% by weight.

【0029】一方、黒鉛含有量が13重量%では、上述
した合金成分量の範囲での成形性の改善は図ることがで
きなかったため、これ以上の黒鉛粒子の添加は望めな
い。
On the other hand, when the graphite content is 13% by weight, the formability cannot be improved within the above-mentioned range of the alloy component amount, so that further addition of graphite particles cannot be expected.

【0030】成形性は黒鉛の含有量に依存するため、黒
鉛の含有量を抑えれば合金成分とアルミナの合計の含有
量を増やすことができる。ここでは、黒鉛の含有量は4
重量%のときに合金成分とアルミナの合計の含有量を2
5重量%まで増やしても成形性を損なわないことを確認
した。
Since the formability depends on the graphite content, the total content of the alloy components and alumina can be increased by reducing the graphite content. Here, the graphite content is 4
Weight%, the total content of the alloy components and alumina is 2
It was confirmed that the moldability was not impaired even if it was increased to 5% by weight.

【0031】また、実施例1と同様の手法により平均粒
径が5μmまたは10μmの黒鉛粒子を用いて熱間押出
によりサンプルを形成した。このサンプルについて押出
材の表面を観察して成形性を評価した。その結果を表3
および表4に示す。
A sample was formed by hot extrusion using graphite particles having an average particle size of 5 μm or 10 μm in the same manner as in Example 1. For this sample, the surface of the extruded material was observed to evaluate the moldability. Table 3 shows the results.
And Table 4.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】[0033]

【表4】 表3および表4より、黒鉛粒子の平均粒径が5μm以下
であれば成形できることがわかった。黒鉛粒子の平均粒
径が10μmでもサンプル50では成形できたが耐摩耗
性が劣化していた。また、合金成分とアルミナの合計の
含有量が少なすぎると耐摩耗性・耐焼付性の代替特性で
あるHRB硬さ(Bスケールのロックウェル硬さ)が維
持できないばかりか低温スカッフ性を損なうことがわか
った。
[Table 4] From Tables 3 and 4, it was found that molding was possible if the average particle size of the graphite particles was 5 μm or less. Even if the average particle size of the graphite particles was 10 μm, the sample 50 could be molded, but the abrasion resistance was deteriorated. On the other hand, if the total content of the alloy component and alumina is too small, not only the HRB hardness (Rockwell hardness of B scale), which is an alternative property of wear resistance and seizure resistance, cannot be maintained, but also the low-temperature scuff property is impaired. I understood.

【0034】(実施例3)実施例1および2で押出成形
できたサンプルについてHRB硬さ(Bスケールのロッ
クウェル硬さ)を測定したところ、合金成分とアルミナ
の合計の含有量が20重量%以上であれば耐熱性・耐焼
付性の代替特性であるHRB硬さを維持できることがわ
かった。ただし、黒鉛の含有量を6重量%以下とすれば
合金成分とアルミナの合計の含有量が15重量%でもH
RB硬さを維持できることがわかった。
(Example 3) The HRB hardness (B-scale Rockwell hardness) of the samples extruded in Examples 1 and 2 was measured. As a result, the total content of the alloy components and alumina was 20% by weight. If it is above, it turned out that HRB hardness which is an alternative characteristic of heat resistance and seizure resistance can be maintained. However, if the graphite content is set to 6% by weight or less, even if the total content of the alloy component and alumina is 15% by weight, H
It was found that the RB hardness could be maintained.

【0035】(実施例4)これまでのサンプルを製造す
るのに用いた黒鉛粒子とアルミナの有効粒径をレーザ法
により調べた。その結果、平均粒径が3μmの黒鉛粒子
の粒径は2〜4μmの間に有効に分布していることがわ
かった。したがって、黒鉛粒子の平均粒径は2μm〜4
μmであることが好ましい。また、平均粒径が3μmの
アルミナの粒径は2μm〜4μmの間に有効に分布して
いることがわかった。
(Example 4) The effective particle diameters of graphite particles and alumina used for producing the samples so far were examined by a laser method. As a result, it was found that the graphite particles having an average particle diameter of 3 μm were effectively distributed between 2 and 4 μm. Therefore, the average particle size of the graphite particles is 2 μm to 4 μm.
μm is preferred. It was also found that the particle diameter of alumina having an average particle diameter of 3 μm was effectively distributed between 2 μm and 4 μm.

【0036】(実施例5)サンプル18の表面を詳細に
観察した。図1を参照して、サンプル18についての光
学顕微鏡写真で黒い縦筋状に見えている部分が黒鉛粒子
である。この部分の面積率を画像処理解析装置で分析し
たところ、9.3面積%であった。この部分について
は、表2で示すサンプル18の走査型電子顕微鏡写真で
わかるように凹部となっており、油溜まりの役目を果た
す。縦筋方向が押出方向であり、この縦筋状の黒鉛粒子
が分散した面を摺動面とすることが望ましい。この様子
を模式的に示すと図3および図4のように、粉末アルミ
ニウム合金11内に凹部13が形成されており、この凹
部13内に黒鉛12が存在していることになる。
Example 5 The surface of Sample 18 was observed in detail. Referring to FIG. 1, a portion of the optical microscope photograph of sample 18 that looks like a black vertical streak is a graphite particle. When the area ratio of this portion was analyzed by an image processing analyzer, it was 9.3 area%. As shown in the scanning electron micrograph of Sample 18 shown in Table 2, this portion has a concave portion, and serves as an oil reservoir. The direction of the vertical streaks is the extrusion direction, and it is desirable that the surface on which the vertical streak-like graphite particles are dispersed be a sliding surface. This state is schematically shown in FIG. 3 and FIG. 4, in which the concave portion 13 is formed in the powdered aluminum alloy 11, and the graphite 12 is present in the concave portion 13.

【0037】(実施例6)表1〜表4における押出性の
評価方法を詳細に示す。表1〜表4中の押出性の欄にお
いて「○」、「△」、「×」で示すサンプル4、5、6
の表面を図5〜図7で示す。図5が「○」、図6が
「△」、図7が「×」に対応する。「○」と「△」を良
好とした。
(Example 6) The methods for evaluating extrudability in Tables 1 to 4 will be described in detail. Samples 4, 5, and 6 indicated by “○”, “△”, and “×” in the column of extrudability in Tables 1 to 4
5 to 7 are shown in FIGS. 5 corresponds to “○”, FIG. 6 corresponds to “Δ”, and FIG. 7 corresponds to “×”. “O” and “Δ” were evaluated as good.

【0038】(実施例7)実施例1および2で押出成形
できたサンプルについて実施した摩擦試験とその評価方
法について詳細に説明する。まず、押出方向に黒鉛粒子
が分布した面が試験面となるような直方体の試験片に加
工した。試験面は一般的なシリンダライナの円筒内径面
程度に仕上げた。この試験面を光学顕微鏡により観察し
た。円板状に機械加工した一般的なピストンリング材を
この試験片の相手材として、図8で示すようなチップオ
ンディスク型摩擦試験機にて一般的なエンジン油中での
摩擦試験を行なった。
(Example 7) A friction test performed on the sample formed by extrusion in Examples 1 and 2 and an evaluation method thereof will be described in detail. First, the test piece was processed into a rectangular parallelepiped test piece in which the surface on which the graphite particles were distributed in the extrusion direction became the test surface. The test surface was finished to about the inner diameter surface of a general cylinder liner. This test surface was observed with an optical microscope. Using a general piston ring material machined into a disk shape as a mating material of this test piece, a friction test in general engine oil was performed using a chip-on-disk type friction tester as shown in FIG. .

【0039】図8を参照して、容器22内にエンジン油
23を入れた。エンジン油中に回転部材27を設け、回
転部材27にピストンリング材からなる相手材26を固
定した。固定部材24に試験片29を固定し、試験片2
9の試験面と相手材26が接触するようにした。
Referring to FIG. 8, engine oil 23 was put in container 22. A rotating member 27 was provided in engine oil, and a mating member 26 made of a piston ring material was fixed to the rotating member 27. The test piece 29 is fixed to the fixing member 24, and the test piece 2
The test surface of No. 9 was brought into contact with the mating member 26.

【0040】相手材26を矢印Rで示す方向に周速度
2.5m/秒で回転させた状態で、矢印21で示す方向
から固定部材24に荷重をかけた。試験片29と相手材
26との接触面圧力が16.2MPaに達したら荷重を
一定にし、3時間の摩擦試験を行なった。
A load was applied to the fixing member 24 from the direction indicated by the arrow 21 while the counter member 26 was rotated at a peripheral speed of 2.5 m / sec in the direction indicated by the arrow R. When the pressure at the contact surface between the test piece 29 and the mating member 26 reached 16.2 MPa, the load was kept constant and a friction test was performed for 3 hours.

【0041】この間、油を循環させ、必要以上に油温が
上昇しないようにした。試験片29を保持している固定
部材24により回転方向の荷重をロードセルにて読取
り、これを摩擦力として試験中に発生した摩擦力の平均
値を測定した。また、試験後の試験面と、この試験面と
接触していた相手材26の面とを光学顕微鏡により観察
した。その結果を図9〜図17に示す。
During this time, the oil was circulated so that the oil temperature did not rise more than necessary. The load in the rotating direction was read by a load cell by the fixing member 24 holding the test piece 29, and the average value of the frictional force generated during the test was measured using the load as a frictional force. Further, the test surface after the test and the surface of the mating member 26 that was in contact with the test surface were observed with an optical microscope. The results are shown in FIGS.

【0042】図9〜図11を参照して、サンプル3で
は、シリンダライナ材としての試験片の試験面は、試験
の前後でほぼ変化していない。また、相手材の表面にも
ほとんどスカッフ(ひっかき傷)が発生していない。そ
のため、このような状態を、表1〜表4中の低温スカッ
フ性および耐摩耗性の欄において「○」とした。
Referring to FIGS. 9 to 11, in sample 3, the test surface of the test piece as the cylinder liner material is substantially unchanged before and after the test. Also, almost no scuff (scratch) has occurred on the surface of the mating material. Therefore, such a state was marked with “「 ”in the low temperature scuffing and wear resistance columns in Tables 1 to 4.

【0043】図12〜図14を参照して、サンプル8で
は、シリンダライナ材としての試験片の試験面は試験後
には、試験前の状態から摩耗している。そのため、この
ようなサンプルについては、表1〜表4中の耐摩耗性の
欄を「×」とした。また、相手材の表面には若干のスカ
ッフが発生している。そのため、このようなサンプルに
ついては、表1〜表4中の低温スカッフ性の欄を「△」
とした。
Referring to FIGS. 12 to 14, in sample 8, the test surface of the test piece as the cylinder liner material is worn after the test from the state before the test. Therefore, for such a sample, the column of abrasion resistance in Tables 1 to 4 was marked with "x". In addition, some scuffs are generated on the surface of the partner material. Therefore, for such a sample, the column of low-temperature scuffing property in Tables 1 to 4 is indicated by “△”.
And

【0044】図15〜図17を参照して、シリンダライ
ナ材としての試験片の試験面は、試験の前後でほぼ変化
していないために、このようなサンプルについては、表
1〜表4中の耐摩耗性の欄を「○」とした。また、相手
材には、明らかにスカッフが発生している。そのため、
表1〜表4中の低温スカッフ性の欄を「×」とした。
Referring to FIGS. 15 to 17, since the test surface of the test piece as the cylinder liner material does not substantially change before and after the test, such a sample is described in Tables 1 to 4. Of the abrasion resistance column was marked with “○”. In addition, scuffing has clearly occurred in the partner material. for that reason,
The column of low-temperature scuffing property in Tables 1 to 4 is indicated by "x".

【0045】今回開示された実施例はすべての点で例示
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した説明ではなくて特許請求の
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。
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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

【図1】サンプル18の表面の光学顕微鏡写真であるFIG. 1 is an optical micrograph of the surface of Sample 18.

【図2】サンプル18の表面の走査型電子顕微鏡写真で
ある。
FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the surface of Sample 18.

【図3】この発明に従った粉末アルミニウム合金製摺動
部材の立面図である。
FIG. 3 is an elevational view of a sliding member made of a powdered aluminum alloy according to the present invention.

【図4】図3中のIV−IV線に沿って見た断面を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section viewed along line IV-IV in FIG. 3;

【図5】サンプル4の押出材表面の金属組織の写真であ
る。
FIG. 5 is a photograph of a metal structure on the surface of an extruded material of Sample 4.

【図6】サンプル5の押出材表面の金属組織の写真であ
る。
FIG. 6 is a photograph of a metal structure on the surface of an extruded material of Sample 5.

【図7】サンプル6の押出材表面の金属組織の写真であ
る。
FIG. 7 is a photograph of a metal structure on the surface of an extruded material of Sample 6.

【図8】チップオンディスク型摩擦試験機の模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic view of a chip-on-disk friction tester.

【図9】チップオンディスク摩擦試験前のサンプル3の
試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 9 is an optical micrograph of a test surface of Sample 3 before a chip-on-disk friction test.

【図10】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル3
の試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 10 shows a sample 3 after a chip-on-disk friction test.
3 is an optical microscope photograph of the test surface of FIG.

【図11】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル3
に対する相手材の表面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 11 shows a sample 3 after a chip-on-disk friction test.
5 is an optical micrograph of the surface of a mating material with respect to FIG.

【図12】チップオンディスク摩擦試験前のサンプル8
の試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 12 shows a sample 8 before a chip-on-disk friction test.
3 is an optical microscope photograph of the test surface of FIG.

【図13】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル8
の試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 13: Sample 8 after the chip-on-disk friction test
3 is an optical microscope photograph of the test surface of FIG.

【図14】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル8
に対する相手材の表面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 14: Sample 8 after chip-on-disk friction test
5 is an optical micrograph of the surface of a mating material with respect to FIG.

【図15】チップオンディスク摩擦試験前のサンプル1
の試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 15 shows a sample 1 before a chip-on-disk friction test.
3 is an optical microscope photograph of the test surface of FIG.

【図16】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル1
の試験面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 16 shows a sample 1 after a chip-on-disk friction test.
3 is an optical microscope photograph of the test surface of FIG.

【図17】チップオンディスク摩擦試験後のサンプル1
に対する相手材の表面の光学顕微鏡写真である。
FIG. 17 shows a sample 1 after a chip-on-disk friction test.
5 is an optical micrograph of the surface of a mating material with respect to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 粉末アルミニウム合金 12 黒鉛 11 powdered aluminum alloy 12 graphite

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉末アルミニウム合金内に黒鉛粒子と硬
質粒子とが分散した粉末アルミニウム合金製摺動部材で
あって、 前記粉末アルミニウム合金は、鉄、ニッケル、マンガン
およびシリコンからなる群より選ばれた少なくとも1種
を含む合金成分を含み、 前記黒鉛粒子の平均粒径は10μm未満であり、 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全体に対する前記
黒鉛粒子の含有量は3重量%を超え13重量%未満であ
り、 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全体に対する前記
合金成分と前記硬質粒子との合計の含有量は10重量%
を超え25重量%以下であり、かつ前記粉末アルミニウ
ム合金製摺動部材全体に対する前記硬質粒子の含有量は
3重量%以上5重量%以下である、粉末アルミニウム合
金製摺動部材。
1. A sliding member made of a powdered aluminum alloy in which graphite particles and hard particles are dispersed in a powdered aluminum alloy, wherein the powdered aluminum alloy is selected from the group consisting of iron, nickel, manganese, and silicon. An alloy component containing at least one kind, wherein the average particle size of the graphite particles is less than 10 μm, and the content of the graphite particles is more than 3% by weight and less than 13% by weight with respect to the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy. The total content of the alloy component and the hard particles with respect to the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy is 10% by weight.
, And the content of the hard particles with respect to the entirety of the powdered aluminum alloy sliding member is 3% by weight or more and 5% by weight or less.
【請求項2】 前記合金成分は、鉄またはニッケルの少
なくとも一方を含む、請求項1に記載の粉末アルミニウ
ム合金製摺動部材。
2. The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to claim 1, wherein the alloy component contains at least one of iron and nickel.
【請求項3】 急冷凝固して形成された前記粉末アルミ
ニウム合金に、前記黒鉛粒子と前記硬質粒子を加えられ
た混合粉末が熱間押出して形成される、請求項1または
2に記載の粉末アルミニウム合金製摺動部材。
3. The powdered aluminum according to claim 1, wherein a mixed powder obtained by adding the graphite particles and the hard particles to the powdered aluminum alloy formed by rapid solidification is formed by hot extrusion. Alloy sliding member.
【請求項4】 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全
体に対する前記合金成分と前記硬質粒子との合計の含有
量は13重量%以上25重量%以下である、請求項1〜
3のいずれか1項に記載の粉末アルミニウム合金製摺動
部材。
4. The total content of the alloy component and the hard particles in the entire sliding member made of the powdered aluminum alloy is 13% by weight or more and 25% by weight or less.
4. The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to any one of the above items 3.
【請求項5】 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全
体に対する前記合金成分と前記硬質粒子との合計の含有
量は15重量%以上20重量%以下である、請求項4に
記載の粉末アルミニウム合金製摺動部材。
5. The powder aluminum alloy product according to claim 4, wherein the total content of the alloy component and the hard particles with respect to the entire powder aluminum alloy sliding member is 15% by weight or more and 20% by weight or less. Sliding member.
【請求項6】 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全
体に対する前記黒鉛粒子の含有量は4重量%以上10重
量%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の
粉末アルミニウム合金製摺動部材。
6. The powder aluminum alloy product according to claim 1, wherein the content of said graphite particles in the whole powder aluminum alloy sliding member is 4% by weight or more and 10% by weight or less. Sliding member.
【請求項7】 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材全
体に対する前記黒鉛粒子の含有量は4重量%以上6重量
%以下である、請求項6に記載の粉末アルミニウム合金
製摺動部材。
7. The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to claim 6, wherein the content of the graphite particles in the whole sliding member made of the powdered aluminum alloy is 4% by weight or more and 6% by weight or less.
【請求項8】 前記黒鉛粒子の平均粒径は2μm以上6
μm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の
粉末アルミニウム合金製摺動部材。
8. The graphite particles have an average particle size of 2 μm or more and 6 μm or more.
The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to any one of claims 1 to 7, which is not more than μm.
【請求項9】 前記黒鉛粒子の平均粒径は2μm以上4
μm以下である、請求項8に記載の粉末アルミニウム合
金製摺動部材。
9. An average particle size of the graphite particles is 2 μm or more.
The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to claim 8, which is not more than μm.
【請求項10】 前記粉末アルミニウム合金製摺動部材
はシリンダライナである、請求項1〜9のいずれか1項
に記載の粉末アルミニウム合金製摺動部材。
10. The sliding member made of a powdered aluminum alloy according to claim 1, wherein the sliding member made of a powdered aluminum alloy is a cylinder liner.
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