JPS5959856A - 潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明−１内燃機関のシリンダミライナ・−や。

ピストンの耐摩環のような部品に適する固体潤滑剤分散
耐熱車高８ｉアルミニウム合金及びその製造法に関する
ものである。

自動車用エンジンのシリンダーブロックを鋳鉄からアル
ミニウム合金鋳物に置換すると軽量化の効果は大きいが
、その場合でもピストンリンク゛やピストンと摺動する
内周側はアルミニウム合金鋳物では耐摩耗性が不充分な
ために、片状黒鉛鋳鉄利から成るシリンダーライナーを
鋳ぐるんで使用している。このシリンダーライナーをア
ルミニウム合金にすると一段と軽量化の効果があるが他
に熱伝導率が鋳鉄よりも良いことと、鋳鉄よりも熱膨張
係数が大きく、シリンダーブロックのアルミ合金鋳物の
熱膨張係数に近いので、運転時の昇温した状態でもライ
ナーとブロックの密着性が良いことから放熱性の良いエ
ンジンとなり、ライカーの内壁温度が低下することから
潤滑油の寿命を長ぐすることが出来たり、低粘度の潤滑
油の使用が可能となり燃費の向」二も可能になる等の効
果が期待されている。

又、高Ｓｉアルミニウム合金は鋳鉄に比べて熱膨張係数
が大きいので、アルミニウム合金のピストンこの間のク
リアランスを小さく設定出来る可能性があり、ピストン
との間のクリアランスを小さくすると、燃費の向上の他
に潤／け油の消費量を押えることが出来る。又、高８１
アルミニウム合金は摩擦係数が低いために、ピストンリ
ンクとの間のソリクションロスが低減されることからも
燃費の向上が期待される。

又、ピストンの耐摩環はアルミニウム合金製ピストンの
頭部に近い圧縮漬ングのセットされる部分の摩耗対策と
して熱膨張係数がピストンのアルミニウム合金の熱膨張
係数に近い二ｌ／シスト鋳鉄が鋳ぐるまねて使用されて
いる。ピストンの耐摩環も軽量化出来れば燃費は一層向
」ニすることが期待される。

このようにシリンダーライナーや耐摩環にアルミニウム
合金を適用することの長所は多いが、従来の公知のアル
ミニウム合金では高温における強度が充分でなくこのよ
うな鋳ぐるみ用部制としては不充分である。

すなわち％２０．０８ｉ−４．０Ｃｕ−０．８Ｍｇ−０
，５Ｎｉ−ＡＱ残の組成を有するアルミニウム合金粉末
押出しイ」をシリンダーライナー（外径７３ｍｍ内径６
５＋ｎｍ高さ１０５ｍｍ）としてＡＤＣ−１２合金のシ
リンダーブロック（重量３．４にり）に溶湯温度６７５
℃で、ダイキャスト法で鋳ぐるむテストを行った結果、
鋳ぐるみ前にＴ６処理によって硬度がＨＲＢ　８０であ
ったものがＨｕ＋　４０程度に軟化してし１った。従っ
て、このアルミニウム合金粉末成形体は鋳ぐるみ用シリ
ンダーライナーとしては使用出来ないと判断される。

鋳ぐるみはダイキャスト法や低圧鋳造法によるが、ライ
ナーはコスト面からもできるだけ薄肉とすることが望せ
しい。しかしながら薄肉化していくと鋳ぐるみ時のライ
ナー搬送工程や１位置決め時に加わる機械的応力により
変形しやずくなるので、高温度においても高剛性（高硬
度）であることが必要である。

また、シリンダーライナーや耐摩環のような摺動部材で
は、摺動する相手面を傷つけないこと。

相手面を摩耗させないことも重要である。こ力らの目的
を達成するため、Δｅ−８ｉ系合金粉末と炭素粉末とを
混合し、熱間押出成形する方法（Ｖ４１公昭４８−９６
８６　）や、ｈｅ−８ｉ系合金粉末に黒鉛、５ｉｑ８ｎ
　等を添加して熱間押出し中空物体を得る方法（特開昭
５２−１０９４１５）などが提案され、自己用滑性を備
えたアルミニウム合金利別が知られている。しかしなが
ら従来知られているこわら材料では高温特性に優れたも
のは見当らず、鋳ぐるみ用シリンダーライナー拐として
は使用不可能である。。

本発明はこれらの難点を解消するためなされたものであ
り、高温における強度％耐摩耗性、耐焼付性に優わ、か
つ高温における自己深淵性をも兼ね備えたアルミニウム
合金成形体を提供することを見的としている。

本発明者らはすでに鋳ぐるみ時の熱負荷に対しても軟化
することがなく、更に使用時に負荷さノする温度に於て
も軟化せず、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれたアルミニウ
ム合金成形体として、高Ｓｉアルミニウム合金にＦｅ　
、　Ｍｎ、Ｎｉなどを多量に添加した合金粉末の成形体
を提案しているＣ特願昭５７−１１９９０２）。本発明
はその改良になＶ％先願のものに高温でも安定な固体潤
滑剤を０．２〜５．０％含有させて摺動特性を更に高め
たものである。

第一の発明によるアルミニウム合金粉末成形体は１重量
比でＳｉ　１０．０〜３０．０　％と、Ｆｅ　３．０〜
１５．０　％またはＭｎ５．０〜１５．０％のうち１種
または２種と、固体潤滑剤０．２〜５，０％とを必須成
分とし、さらに必要に応じてＣｕ０．５〜５．０　％お
よびＭｇ　Ｏ，２〜３．０％を含み、残部がＡＱからな
る組成を有し、Ｓ１結晶粒の大きさが１５μｍ以下で、
金属間化合物の大きさが２０μｍ以下に微細化分散して
いることを特徴とする。

また、第二の発明によるアルミニウム合金粉末成形体は
、重量比でｓｉ　１０．０〜３０．Ｏｑｂと％Ｆｅ　３
．０〜１２．０　％　’ｊたはＭｎ　５．０〜１２．０
　％のうち１１重または２種と％Ｎｉ　３．０−１０．
０係と、固体潤滑相０２〜５０係とを必須成分とし、さ
らに必要に応じてＣｕＱ、５〜５０およびＭｇ０．２〜
３．０係を含み、残部がＡＱからなる組成を有し％Ｓ！
結晶粒の大きさが１５μｍ以下で、金属間化合物の大き
さが２０１ｅｎｔ以下に微細化分散していること弓寺徴
とする。

さらに第三の発明は前記アルミニウム合金粉末成形体の
製造方法に関するもの゛であり、Ｆｅ、　Ｍｎ、Ｎｉな
どを含む高Ｓｉアルミニウム合金溶湯を分散急冷凝固さ
せ、得られた合金粉末に黒鉛、二値ｆヒモリブデン、窒
化硼素のうちから選らばれた固体潤滑剤の粉末を添加混
合したのち、熱間押出成形することを要旨とし、Ｓｉ結
晶粒およびＦｅ、　Ｎｎ％Ｎｉなどを含む金属間化合物
が微細に分散した組織を有するアルミニウム合金粉末成
形体を得る方法である。

以下本発明をさらに説明する。

まず、本発明による合金粉末成形体の各成分の限定理由
について説明する。

Ｓｉは１０係以下では分散量が少く、耐熱性耐摩耗性に
およばず効果が不充分であるｕＳｉ　１０　％近傍の亜
共晶域では初晶Ｓｉは晶出せず、微細な共晶組織を有す
るものとなる。Ｓｉの添加量が増すとともに８１が初晶
として晶出するようになり、耐熱性。

面Ｉ摩耗性も向上してくる。しかしながらＳｉが３０係
を越えると邊述する本発明の製造方法の骨子である分散
急冷凝固法によって粉末にしても、粗大な初晶Ｓｉが消
失しなくなる。

粗大な初晶Ｓｉ組織を有するアルミニウム合金粉末は押
出成形加工して使用するに際しては、粉体の圧縮性を著
しく悪化させ圧粉体を造りにくくするほか、熱間押出に
おいても変形抵抗が犬きぐなり、大きな押出力を必要と
し、押出ダイスを摩耗させて寿命を著しく短縮させる難
点がある。このような製造上の問題の他に、材質特性に
おいても鋳造材の場合と同様な難点があり、ンリンダー
ライナー材としては不適当なものとなるので、粗大な初
晶Ｓｉの晶出は避けなければならない。捷たアルミニウ
ム合金製シリンダーブロック疋鋳ぐるまれてシリンダー
ライナーとして使用する場合％ｓ１の添加量と共に熱膨
張係数が小さくなり、Ｓｉが３０係を越えるとシリンダ
ーブロック拐との密着性が悪くなったり、ピストンとの
クリアランスを大きくする必要性が生じてぐる。従って
８１の添加量は１００〜３０．０係、好１しくけ１５．
０〜２５．０係とするのが良い。

Ｆｅおよびへ・ｆｌｌは本発明合金粉末成形体において
は重要な成分であり、Ａｌ！中への溶解度が低くかつ拡
散速度が遅いことを利用して微細な化合物として分散さ
せ、高温強度を高める目的で添加する。

固溶限界を越えてＦＣ′ｉたはＭｎを添加すると、　Ａ
Ｑ−（Ｆｅ　、Ｍｎ）−８ｉ系の化合物として析出し、
その形状は添加量が多いほど、また冷却速度が遅いほど
粗大となる。これらの金属間化合物は本発明の製造方法
の骨子である分散急冷凝固法による合金粉末においては
棒状の組織として存在して、後の熱間押出工程によって
分断され、基地中に微細に分散する。これら化合物は高
温においても安定でかつ成長し難く、長時間高温保持し
ても強度の低下は起こさない。従って鋳ぐるみ用シリン
ダーライナーのように高温にさらされた後も硬度の低下
がなく、耐摩耗性を保持することが可能となる。

過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金中にＦｅ４たはＭｎを添加してい
くと初晶Ｓｉは少くなるが１代って析出する／Ｖ　−（
Ｆｅ　、Ｍｎ）　−８ｉ系金属間化合物によって耐熱性
、耐摩耗性を維持し改善するものである。このようにＦ
ｅと％Ｉｎは同様の作用効果を有しているので、］パｅ
またはＮＩｒ＋のうちいずれが１種またけ２種を使用す
ることができる。Ｆｅｔたは廁の添加量はＦｅ単独の場
合は３．０〜１５．０％、１’Ｖｌｎ単独の場合は５．
０〜１５．０％、Ｆｅおよび鳩を合わせて使用する場合
は２種合計で３０・〜１５．０％の範囲とするのが適当
である。添加量が上記範囲より少い場合は高温強度を維
持向上させるための金属間化合物の析出ｊ・が不足する
ので効果が上らない。また添加量が」二記範囲を越えた
場合は硬さや耐摩耗性がかえって低下するのでライナー
利としては好１しくない。ｉ　ｆｔ、アルミニウム合金
の有する軽量特性を失わせ、粉末を押出成形加工する場
合は圧縮性を悪くし、押出変形抵抗を大きくし加工を困
難にするので好ましくない。

従ってｐｅｔ　；ｉは詣の添加量の上限は−１５％とし
た。

さらに本発明においては黒鉛、二硫化モリブデン、窒化
硼素から選らばれた固体潤滑剤を０２〜５０チ　　添加
することを特徴としている。」二記の固体潤滑剤は自己
潤滑性を伺与する役割を有し、高温においても安定で潤
滑性を保持しているので。

シリンダーライナーやピストンの耐摩環のような部材に
適している。これらの固体潤滑剤はアルミニウム合金成
形体の基材中に分散して存在することにより、油溜りと
しての作用効果のほかに、油膜切れを起こすような厳し
い摺動条件において、固体潤滑剤として作用し焼付を防
ぐ効果を有する。

しかし、暴利強度が弱い場合には摺動による発熱とそれ
に伴う材料強度の低下のために、摺動面の基拐が塑性流
動を起こして、摺動面に開口する形で存在している固体
潤滑剤の部分をおおってし１う。したがって高温強度や
硬度の高い暴利との組合せによりすぐわた効果を発揮す
るものとなる。

固体潤滑剤の添加量は０．２係以下では摺動特性に与え
る効果が認められず、他方５．０％を越えると熱間押出
時に押出材にクラックが生じて健全な材料が得られない
。上記３種類の固体潤霊剤の作用効果は、はソ同等であ
るが、シリンダーライナーの使用温度によって種類を選
択する。すなわち上記３種類の固体潤滑剤の熱的安定性
は二硫化モリブデンが最も低く、窒化硼素が最も高温１
で安定である。

本発明による合金粉末成形体は必要に応じて０．５〜５
．０　％のＣｕおよび０．２〜３．０％のＭｇを添加す
ることができる。ＪＣｕや鳩はアルミニウム合金に時効
硬化性を付与して材質を強化する成分として知られてい
る。本発明においても溶体化処理温度での固溶限度内の
前記範囲内でＣｕおよび鳩を添加すると材質強化に有効
である。

さらに本発明合金粉末ではＮｉを合わせて使用すること
ができる。Ｎｉの添加効果はＩＩ′ｅまたはＮ１ｎの添
加によって減少した初晶Ｓｉを回復させ、高温強度や耐
摩耗性を向上させると同時に、耐焼付性を改善できる点
にある。即ち、過共晶ＡＱ、Ｓ＋合金中にＮｉ％Ｆｅ、
　Ｉ’１４１１を合わせて添加すると、微細な初晶Ｓｉ
や共晶Ｓｉと、Ａｔ！−Ｎｉ系金属間化合物、および／
Ｖ　−（）Ｔｈ　、　Ｍｎ　）　−Ｓｉ系金属間化合物
が同時に析出する。

この結果合金の高温強度や耐摩耗性を向上させ、さらに
耐焼付性を著しく改善するという新たな効果が現われる
。

Ｎｉの添加量はＳｒ初晶と金属間化合物相の析出を考慮
すると３．０〜１０．０％が適当である。Ｎｉの添加に
よｆ）Ａ１合金中でのＳｉ溶解度が減少し、過剰のＳｒ
が初晶として晶出する。これにＦｅ　３．Ｑ〜１２．０
％ｊたはＭｎ５．０〜１２．０％のうち１種または２種
を添加するのが良い。タソしく　Ｎｉ　＋Ｆｅ−１−Ｍ
ｎ）　　含量で６０〜１５０％の範囲内にとどめるべき
である。添加量が上記範囲より少い場合は高温強度を向
上させるための金属間化合物の析出が不足するので効果
が上がらない。また添加量が上記範囲を越えた場合は硬
さや耐摩耗性がかえって低下するので、ライナー材とし
ては好ましくない。さらには合金粉末を押出成形加工す
る場合は圧縮性を悪くし、押出変形抵抗を大きくして加
工を困難とするので好１しくない。

本発明合金粉末成形体においてはさらにｔｒｉ、Ｃｒ。

Ｖ、Ｚｒ　、　Ｍｏ　、　Ｃｃ１４を合金粉末を得る過
程で添加して高温強度を改善することも可能である。

Ｓ＋結晶粒の大きさを１５μｍ以下としたのは、従来の
成形品よりも延性が良くなジ被削性も改善さねて機械加
工が容易となり、加工中にビビリ−やムンｌノが発生し
に〈〈するためである。また、Ｓｌの微細結晶により面
［摩耗性が向上し、摩擦係数が低下するのでシリンダー
ライナーなどに通したものとするためである、。

Ａｔ！　−（Ｆｅ　、　１’Ｖ１ｎ　）　−８ｉ系、Ａ
Ｑ−Ｎｉ系等の金属間化合物の大きさを実質的には５μ
ｍ以下で、大きなものでも２０μｍ以下に微細かつ均一
に分散させることにより、高温強度と耐摩耗性が従来品
に比較して著しく改善さねたものとなる。上記の金属間
化合物の微細結晶とＳｉの微細結晶と、さらには固体潤
滑剤粒子とが均一に混ざり合って分布すると、高温強度
、耐摩耗性、潤滑特性に一段と優ハた効果を発揮するも
のとなる。

本発明によるアルミニウム合金粉末成形体は従来品に比
較して耐焼付性に優れたものである。さらに本発明品は
摩擦係数が小さく、自己潤滑性にも優ｉ１ているので、
特に内燃機関のシリンダーライナシのような高温で使用
さね、かっ血１摩耗性、耐焼付性、自己潤滑性が要求さ
れる部拐として最適なものである。

本発明の第三は、前記アルミニウム合金粉末成形体の製
造方法に関するものであり、その要旨とするところはＦ
ｃ　、　Ｍｎ　、　Ｎｉ等を含む高Ｓｉアルミニウム合
金溶湯を分散急冷凝固させ、得らねた合金粉末に固体潤
滑剤を添加混合したのち、熱間押出成形することにある
。

合金溶湯を分散急冷凝固させるのは、Ｓｉ、Ｆｅ。

Ｍｎ　、　Ｎｉ　、　Ｃｕ　、　Ｍｇ等の合金元素を過
飽和に固溶させるとともに、初晶Ｓｉや金属間化合物相
を微細化するためである。分散急冷凝固させる方法とし
ては、アトマイズ法、遠心微粉化法等既知の金属粉末製
造方法が利用できる。これらの方法によジ粉末粒径を０
．５岨以下に微細化し急冷凝固させねば満足する組織の
合金粉末が得られる。

次に前記合金粉末に黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素
のうちから選ばねた固体潤滑剤をＭ届比で０．２〜５．
０％添加し混合する。前記固体潤滑剤はアルミニウム合
金に対して溶解度がなく％またアルミニウム合金との濡
れ性が悪いので溶湯段階で均一に分布させるのは著しく
困難である。

したがって粉末段階で固体潤滑剤を添加混合し、さらに
後続の熱間押出工程を利用して均一に分散させるのがき
わめて有効である。固体潤滑剤は５０μｎ＋以下の微粉
末にして添加するのが良い。混合はアルミニウム合金粉
末の酸化を防止するため不活性雰囲気中で攪拌混合する
。

次に該混合粉末を利用して熱間押出により成形体に加工
する。熱間押出はアルミニウム合金粒子を強固な結合体
に仕上げるばかりでなく、アルミニウム合金粒子と固体
潤滑剤粒子とを圧着して強固に結合させ、さらには合金
粉末中に晶出している初晶Ｓｉ１共晶、金属間化合物の
結晶粒を微細化し、旧料の機械的特性を改善するための
必須要件である。

熱間押出に先だって圧粉体を準備すると作業上都合が良
い。圧粉体の製造は合金粉末を温度２００〜３５０℃程
度の温度域でおこなう。３００℃を越えると酸化が著し
くなるので窒素ガスやアルゴンのような非酸化性雰囲気
中でおこなうのが望ましい。

成形圧力は０．５〜３　ｔｏｎ　／ｃａ程度でおこない
、圧粉体密度は真密度比７０チ以上とするのが圧粉体の
ハンドリング上望ましい。

熱間押出は３５０　℃以上の温度、々−１１しくは４０
０〜４７０℃の温度領域でおこなう。こねは圧粉体の加
工を容易にすると同時に粒子間の結合を促進させて強固
な成形体とするためである。さらには過飽和固溶分の元
素を微細分散させるとともに、初晶Ｓ１や金属間化合物
の棒状組織を分断して微細化し、成形体の強度と摩擦特
性を改善するためである。熱間押出は圧粉体を大気中ま
たは非酸化性雰囲気中で予熱し、はソ同温度のコンテナ
ー中に挿入しておこなう。押出比は１０以上が好ましい
。

押出比が１０未満だと押出劇中に空隙が残存し、筐た粉
末相互間の拡散接合や棒状金属間化合の分断効果が不充
分なために、強度や靭性の高い拐料が得られないためで
ある。

本発明の方法によりはＳＩ初晶、共晶、金属間化合物、
固体潤滑剤のいずれをもきわめて微細に均一分散させる
ことが可能となり、特に羽村の耐熱性態摩耗性と潤滑特
性に優ねた部材を容易Ｋｎｉることか可能となる。捷た
、本発明により得らｔまた合金粉末成型体に安定化熱処
理をほどこし、＋１　ＫＡ特性をさらに改善することも
伺らさしつかえない。

次に実施例をあげて、本発明を説明する。

実施例 表１に示す各種合金組成を有する高Ｓｉアルミニウム合
金溶湯をガスアトマイズし、−４３ｍｅｓｈの原料合金
粉末を得た。

次いでＮｉ１２〜Ｎ［Ｌ７を除いては表−１に示すよう
に固体潤滑剤粉末を添加し、Ｖ型コーンミキサーにて窒
素ガス封入下で均一に混合した。使用した固体潤滑剤粉
末については、黒鉛は１５１ｔｎｔ以下の人造黒鉛粉末
（ｉ、ＯＮ　ＺＡ社■ぐＳ−１５）を、窒化硼素は４４
μｍ以下の粉末（昭和電工ＵＨＰ）を、二硫化モリブデ
ンハ４４μｙ７を以下の粉末（日本モリブテン）を使用
した。

次にこねらの混合粉末ｆ：２５０℃の温度に予熱し同じ
温度に加熱保持さねた金型中に充填し、１．５ＬＯｎＡ
ｍの圧力で圧縮成形して直径９０ｍｍ、長さ２００ｉｎ
の圧粉体を得た。

次にこ′１１らの圧粉体を外径１００＋＋ｕｎ％内径９
０ｍｍ。

長さ２５０論の５０５１合金製円筒内に挿入し、直径９
０ｍｍ、　　厚さ５　ｍｍのフタをしたのち、移動防止
のため接合部をカシメて第１図に示すようなビレットを
作った。

次に各ビレットを４５０℃の温度に加熱し、はｙ同温Ｉ
■′に保持さｔｌに内径１０４　ｍｍのコンテナ中にツ
タ３がダイス側となるようにして挿入し、内径３０喘の
ダイスで間接押出（押出比１２）を行い、丸棒成形体を
得た。

得られた成形体を切削し、粉末押出月の部分だけから成
る標点間距離５０酵平行部直径６門の引張試験片に加工
Ｉ〜、３００℃で１００１（ｒ保持後、更に各引張試験
温度に１００Ｈｒ保持した後、引張試験を行った。又％
２００℃で引張テストをした後のテストラ１ ピース端部チャッキング部について硬度を室側にて１ｊ
ｌ１１定した。又このチャラギング部について組織観察
を行い１１１らねた成形体の結晶粒の大きさを測定した
。こわらの結果を表−２に示す。

結果から明らかなように本発明合金は高温に保持後の強
度、及び硬度が高い１．又、固体潤′／ケ利添加によっ
ても強度、硬度の低下は少い。

表２のＮ（Ｌ　８のテストピースの顕微鏡組織写真を第
４図および第５図に示す。組織観察は押出方向に対し直
角な面と、押出方向に対し平行な面について実施した。

図において強い黒色を呈しているのが固体潤滑利であり
、や＼濃度の濃い部分がＦｅを含む金属間化合物相であ
る１Ｊ第４図、第５図は実施例中のＮａ８に対応する黒
鉛４チを添加したものである。第４図は押出方向に対し
て直角な面、第５図は押出方向に対して平行な面につい
て観察し念ものである。

組織写真から明らかなとおり１本発明の合金粉末成形体
においては共晶相と金λ・バ間化合物がきわめて微細か
つ均一に分布しており、固体潤滑剤は押出方向に直角な
面においては均一に分散しており、かつ押出方向に平行
する方向に引伸ばされて分散しているのがわかる。

次に、前記熱間押出成形体を執り断じ、熱間鍛造により
直径７０ｔｎｍ、厚さＬＯＴｎＪｎの素材を作、！７％
３００℃で１００）廿保持後機械加工によυ摺動面が、
粉末押出利のみから成る円板状の試験片とした後面１焼
伺性試験を行った。

０劇焼付柱試験 試験装置は、第２図及び第３図に概要を図解的に示すも
のであって、ステータ４に取外しｉす能に取伺けられた
直径７０朋の試料円板５の中央には、裏側から注油孔６
を通じて潤滑油が注油される。

ステータ４には油圧装置（図示せず）によって右方へ向
けて所定圧力で押圧力Ｐが作用するようにしである。円
板５に相対向してロータ７があり、駆動装置（図示−ぎ
ず）によって所定速度で回転するようにしである。ロー
タフの試料円板５に対する端面に取付けらねた試料保持
具７ａには、５　ｍｍＸ　５　ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍの角
柱状相手旧試験ハ８が、同心円上に等間隔に４個取外し
可能にかつ正方形端面が試料円板５に対して摺動自在に
取付けである。この様な装置に於いてステータ４に所定
の押圧力Ｐをかけ所定の血圧で試料円板５と相手４試験
片８とが接触するようにしておいて、注油孔６から摺動
面に所定給油速度で給油しながらロータ７を回転させる
。

一定時間毎にステータ４に作用する圧力を階段的に増加
していき、ロータフの回転によって相手材試験片８と、
試料円板５との摩擦によって、ステータ４に生ずるトル
ク（摩擦力によって生ずるトルク）Ｔをスピンドル９を
介してロードセル１０に作用せしめ、その変化を動歪用
１１で読み、記録計１２に記録させる。トルクＴが急激
に上昇するときに焼付が生じたものとして、その時の接
触面圧をもって焼付血圧とし、この大小をもって１焼（
＝Ｊ性の良否を判断する。

試験に供した試料円板５は％３００℃Ｘ　１００１１ｒ
の熱処理後研摩仕上げをしたものを使用し相手４］試験
片８は、球状黒鉛鋳鉄で摺動面に硬質クロムメッキを施
したものと、平均粒径０．８μのＳｉＣを面積率で１５
〜２０俤基録中に分散させた鉄メッキの２種類とし研摩
仕上げを行った。ブた、比較利としてＡ３９０．０金型
鋳造材（Ｔｏ処理品）、シリンダ−ライナ・−用として
使用されている片状黒鉛鋳鉄についても行った。試験条
件は速度８　ｔｎ／　ＳｅＣｓ　潤滑油ハベースオイル
＋２０で、温度９０℃、油量３００ｍｅ／ｓｉｎ　とし
、接触圧力は２０■（ｇ／ｃｒ／ｌで２０分間の馴らし
運転後３０に９／ｃａで３分間、その後３分経過毎に１
０Ｋｑｌｃｄづつ上昇させてい＜１、結果を表−３に示
す。

結果から明らかなように、現在多くのガソリンエンジン
での組合せに見られる片状黒鉛鋳鉄（シリンダーライナ
ー拐）とクロムメッキ（ピストンリング表面）の組合せ
よりも、本発明によるＮＯ，８〜Ｎ１１３のものはすぐ
れた耐焼付性を示している。

又、比較拐（Ａ３９０金型鋳造材）に見られるようにＳ
ｉＣ分散鉄メッキに比べ、硬質クロムメッキとの組合せ
の場合は、焼付発生面圧が大ｒｌ＞に低くなっているが
、本発明によるＮα８〜８１１１３については相手表面
処理の違いによる差が小さくなる結果となっている点が
注目さねる。

更に比較月（Ａ、３９０金型鋳造材）やＮα２〜Ｎａ　
７に比べてＮ［Ｌ８〜Ｎα１３の成形体の焼付発生面圧
が高いが、これはＡＱ基材中に分散するＳｉ粒や金属開
化合物から成る硬質相の量が多く、微小な凹凸となって
油膜の保持作用として働く他に、固体潤滑剤の分散によ
る潤滑効果や油溜ジとしての作用と基材の金属間化合物
による分散強化の粗列効果による。

即ち、高温強度や硬度の低い基Ｕ中に固体潤滑剤が分散
さｎた拐料では、摺動による発熱で、表面温度が」二昇
し、摺動による応力によって表面が塑性流動を起こして
固体潤滑剤の部分をおおい固体潤滑作用や油溜りとして
の作用を失って早期に焼付発生に到るが、基月の高温強
度や硬度が高いと表面部の塑性流動が起こりにくく、固
体潤滑剤部分を、Ｊニジ高面圧１で維持出来る方めと考
えらねる。

表−３ 以上のように本発明合金はＡＱ合金に鋳ぐるまね、且つ
使用ｎＪｔに比較的高い温度域で使用されるシリンダー
ライナーやピストン耐摩環のような用途に適するもので
あり、固体潤滑剤の分散と高温強度、硬度の高い分散強
化さｔまた暴利との粗列効果によりすぐわた面１焼伺性
を発揮する。又、固体潤滑剤の分散は摺動面への油の保
持作用があるため、冷間始動時にも焼付を発生しにぐい
効果をも有するほか、切粉を細く分断するため切削加工
や研削加工をも容易とする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は中間ビレットの構造を示す図で、■は圧粉体、
２は円筒、３はフタである。 第２図および第３図は耐焼付性試験装置の概要を示す図
で、５は試料円板、８は相手相試験片、９はスピンドル
、　１０はロードセル、ｌｌｉ、ｌ：動歪泪、１２は記
録針である。 第４図および第５図は本発明による合金粉末成型体断面
の顕微鏡組織写真である。 竿　へ　１ｆｆｉ、ｔ （１４０イ（し）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　重量比でＳｉ　１０．０〜３０．０％と、Ｆ
   ｅ　３．Ｑ　〜１５．０　ｑ６’ｊたはＭｎ　５．０〜
   １５．０　％のうち１種または２種（２種の場合は合計
   で３．０〜１５．０％）と、黒鉛、二硫化モリブデン、
   窒化硼素のうちから選ばわた固体潤滑剤０．２〜片とを
   必須成分とし、さらに必要に応じてＣｕＯ，５〜５．０
   　％およびＭｇＯ，２〜３．０　％を含み、残部が不可
   避的不純物を含むＡＱからなｐ、Ｓｉ結晶粒の大きさが
   １５μｍ以下であり、かつ金属間化合物の大きさが２０
   μｍ以下に微細化分散してなることを特徴とする。４周
   滑性にすぐねた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末
   成形体。 ′（２）重量比でＳｉ　１０．０〜３０．０　％と、Ｆ
   ｅ　３．０〜１２．０チまたはＭｎ　５．０〜１２．０
   チのうち１種または２種と、Ｎｉ　３．０〜１０．０％
   　（たソしＦｅ　−１−Ｍｎ　＋Ｎｉ合量で６０〜１５
   ．０　％　）と、黒鉛、二硫化モリブデン窒化硼素のう
   ちから選ばれた固体潤滑剤０．２〜５．０係とを必須成
   分とし、さらに必要に応じてＣｕ　Ｏ，５〜５．０％お
   よびＭｇ　０．２〜３．０　ｑｂを含み、残部が不可避
   的不純物を含むＡＱからなり、Ｓ＋結晶粒の大きさが１
   ５μｍ以下であり、かつ金属間化合物の大きさが２０μ
   ２？１以下に微細化分散してなることを特徴とする潤滑
   性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形
   体。 （３）重量比で８ｉ　ｉｏ、ｏ　〜３０．０％と、Ｆｅ
   　３．０〜１５．０チまたはへ・１０５０〜１５．０チ
   のうち１１重または２種（２抽の場合は合計で３．０〜
   １５．０　％　）と、さらに必要に応じてＣＬＩｏ、５
   〜５０係およびｈｊｇ　０．２〜３．０　％を含み、残
   部が不可避的不純物を含むＡｅからなる合金溶湯か、ｉ
   　ｆｃＶ、！　Ｓｉ　１０．０〜３０．０係と％　Ｆｅ
   　３．０〜１２．０　ｑｂｔたはＭｎ　５．０−１２．
   ０係のうち１種または２種とＮｉ　３．０〜１０．０％
   （たｙしＦｅ　−１−１’Ｌ４１１　＋Ｎ　ｉ合量で６
   ．０〜１５．０　％　）と、さらに必要に応じて（：：
   ｕＱ、５〜５０チおよびＭｇＱ、２〜３．０係を含み、
   残部が不可避的不純物を含むＡＱからなる合金溶湯を分
   散急冷凝固させて粉末となし、得らｈた合金粉末に黒鉛
   、二硫化モリブデン、窒化硼素のうちから選ばれた固体
   潤滑剤を添加混合したのち、熱間押出成形することを特
   徴とする。Ｓ１結晶粒の大きさが１５μｍ以下でかつ金
   属間化合物の大きさが２０１１ｔｎ以下に微細化分散し
   ている潤滑性に優れた而う熱耐摩耗性高カアルミニウム
   合金粉末成形体の製造方法。