JPS61207531A - 部材の組合せ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、互に当接して相対的に摺動する二つの部材の
組合せに係り、更に詳細には一方の部材がムライト結晶
を含む結晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を強化
繊維とする複合材料にて構成され他方の部材が鋳鉄にて
構成された二つの部材の組合せに係る。

従来の技術 各ＩＩ機械の構成要素や部材に於ては、部分的に特別な
機械的特性を要求されることが多い。例えば、自動車用
エンジンに於ては、エンジンの性能に対する要求が高く
なるにつれて、ピストンの如き部材はその比強度や剛性
が優れていることに加えて、その摺動面が耐摩耗性に優
れていることが強く要請されるようになってぎた。かか
る部材の比強度や耐摩耗°性等を向上させる一つの手段
として、それらの部材を各種の無機質繊維等を強化材と
しアルミニウム合金の如き金属をマトリックスとする複
合材料にて構成することが試られている。

かかるＩＭＭ強化金属複合材料の一つとして、本願出願
人と同一の出願人の出願にかかる特願昭６０−　　　　
　号に於て、ムライト結晶を含む結晶質アルミナーシリ
カ繊維及び鉱物繊維を強化繊維どし、アルミニウム合金
などをマトリックスとする繊維強化金属複合材料が既に
提案されており、かかる繊維強化金属複合材料によれば
、それらにて構成された部材の比強度や耐摩耗性等を向
上させることができ、またアルミナ繊維等を強化繊維と
する複合材料に比して低廉な複合材料を得ることができ
る。

発明が解決しようとする問題点 しかし、互に当接して相対的に摺動する二つの部材の組
合Ｖに於て、その一方の部材を上述の如き繊維強化金属
複合材料にて構成した場合には、その他方の部材の材質
によってはその他方の部材の摩耗が著しく増大し、従っ
てそれらを互に当接して相対的に摺動する摺動部材の組
合せとして使用することはできない。

本願発明者等は、互に当接して相対的に摺動ずる二つの
部材の組合せであって、その一方のａｌｌ　ｌｔＡが強
麿及び剛性に優れ低廉であるムライト結晶を含むｉａ貿
アルミナ−シリカ繊維及び結晶質アルミナ−シリカ繊維
よりも更に一層低廉である鉱物繊維を強化ｍＭとしアル
ミニウム合金の如き金属をマトリックスとする繊維強化
金属複合材料にて構成され、その他方の部材が鋳鉄にで
構成された部材の組合せに於て、それら両方の部材の摩
耗量を最小限に抑えるためには、それらの材質や性質の
組合せとしては如何なるものが適切であるかについて種
々の実験的研究を行なった結果、それぞれ特定の特徴及
び特定の性質を有するものでなければならないことを見
出した。

本発明は、本願発明者等が行なった上述の如き実験的研
究の結果得られた知見に基づき、一方の部材がムライト
結晶を含む結晶質アルミナ−シリカ繊維及び結晶質アル
ミナ−シリカ繊維よりも更に一層低廉である鉱物繊維を
強化繊維としアルミニウム合金の如き金属をマトリック
スとする繊維強化金属複合材料にて構成され、その他方
の部材６一 が＃Ｉｊ畝にて構成された互に当接して相対的に摺動す
る二つの部材の組合せであって、それら両方の部材の互
に他に対する摺動面に於（プる淳耗特性が改善された二
つの部材の組合「を提供することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 互に当接して相対的に摺動する第一の部材と第二の部材
との組合せにして、前記第一の部材の少な（とも前記第
二の部材に対する摺動面部は３５〜８０ｗｔ％Ａ　Ｉ　
ＲＯａ　、６５〜２０ｗｔ％Ｓ　ｔ　０２．０〜１０ｗ
ｔ％他の成分なる組成を有しムライト結晶量が１５ｗｔ
％以上である結晶質アルミナ−シリカ繊維であって、そ
の集合体中に含まれる粒径１５０μ以上の非繊維化粒子
含有量が５ｗｔ％以下である結晶質アルミナ−シリカ繊
維と、８１０２　、Ｑａ　ｏ、Ａｌ　２０ａを主成分と
しＭ（ＩＱ含有量が１０ｗｔ％以下でありＦｅ２０ｓ含
有吊が５ｗｔ％以下でありその他の無機物含有量が１０
ｗｔ％以下である鉱物繊維であって、その集合体中に含
まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊
維化粒子含有量がイれぞれ２０ｗｔ％以下、７Ｗ１％以
下である鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊
維とし、アルミニウム、マグネシウｌイ銅、！ＩＦ鉛、
鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金よりなる群より
選択された金属を７１−リツクス金属どし、前記ハイブ
リッド繊維の体積率が１％以上である複合材料に−（゛
構成されており、前記第二の部材の少なくとも前記第一
の部材に対づ−る摺動面部は＆ｔｆ畝にて構成されてい
ることを特徴とする部材の組合せによって達成される。

発明の作用及び効果 本発明ににれば、第一の部材の摺動面部を構成する複合
材料に於ては、アルミナｍｉｓに比して低廉であり硬く
て安定なムライ１〜結晶を含む結晶質アルミナーシリノ
Ｊ繊維と、結晶質アルミナ−シリカ繊維Ｊζりも更に一
層低廉であリマトリック金属の溶湯との濡れ性がよく溶
湯との反応による劣化が少ない鉱物繊維とにより体積率
１％以上にてマトリックス金属が強化され、また結晶質
アルミナ−シリカ繊維の集合体中に含まれる粒径が１５
Ｏμ以上の巨大で硬い非繊維化粒子の含有量が５Ｗ［％
以下に維持され、鉱物＃ＢＮの集合体中に含まれる非繊
維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の
含有量がそれぞれ２０ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下に維持
され、第二の部材の摺動面部は遊離黒鉛を含み自己潤滑
性に優れた鋳鉄にて構成されるので、互に当接して相対
的に摺動する二つの部材の組合せであって、それら両方
の部材の互に他に対する摺動面は耐摩耗性に優れており
、従ってそれら両方の部材のそれぞれの摺動面に於ける
摩耗量を最小限に抑えると共に、粒子の脱落に起因する
異常摩耗を回避することができ、しかもその一方の部材
は比強度、剛性の如き機械的性質や機械加工性にも優れ
低廉である部材の組合せを得ることができる。

一般にアルミナ−シリカ系繊維はその組成及び製法の点
からアルミナ＃Ａ１４とアルミナ−シリカ繊維に大別さ
れる。Ａｌ２Ｏ８含有量が７Ｑｗｔ％以上であり８１０
２含有量が３０ｗｔ％以下の所謂アルミナ繊維は、有機
の粘調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物にてｍ
維化し、これを高温にて酸化焙焼することにより製造さ
れるので、強化ｍｔａとしての性能には優れているが、
非常に高価である。一方Ａｌ２Ｏ！］含有量が３５〜５
５ｗｔ％であり５１０２含有量が３５〜６５ｗｔ％であ
るいわゆるアルミナ−シリカ繊維は、アルミナとシリカ
の混合物がアルミナに比して低融点であるため、アルミ
ナとシリカの混合物を電気炉などにて溶融し、その融液
をブローイング法やスピニング法にて繊維化することに
より比較的低廉に且大量に生産されている。特にＡｌ　
２０ａ含有量が６５ｗｔ％以上であり８１０２含有量が
３５ｗｔ％以下の場合にはアルミナとシリカとの混合物
の融点が高くなり過ぎまた融液の粘性が低く、一方Ａ’
ｌ　ｔ　Ｏ＋１含有聞が３５ｗｔ％以下でありＳｉＯ２
含右量が６５ｗｔ％以上の場合には、ブローイングやス
ピニングに必要な適正な粘性が得られない等の理由から
、これらの低廉な製造法を適用し難い。従ってＡＩ＋！
０８含有量が６５ｗｔ％以上のアルミナ−シリカ繊維は
Ａｌｐｈａ含有量が６５ｗｔ％以下のアルミナーシリ力
繊維はど低廉ではないが、本願発明者等が行った実験的
研究の結果によれば、ＡＩｐＯ３含有量が（３５ｗｔ％
以上の結晶質アルミナ−シリカ繊維と非常に低廉な鉱物
繊維とを組合せてハイブリッド化する場合にも、耐摩耗
性や強度の如き機械的性質に優れた低廉な複合材料を得
ることができる。またＡｌ２０Ｇ含有量が６０ｗｔ％以
上の繊維に於ては、所望量（１５ｗｔ％以上、好ましく
は１９ｗｔ％以上）のムライト結晶を析出させることが
できない。

またアルミナとシリカとの混合物の融点や粘性を調整し
たり、繊維に特殊な性能を付与する目的から、アルミナ
とシリカとの混合物にＣａＯ１Ｍ（Ｉ　Ｏ，Ｎａ　ｅ　
０％　Ｆｅ　２０ｓ　、Ｑｒ　２０＋１．７ｒＯ１１、
Ｔｉ　Ｏ２、ＰｂＯ，５ｎａ２、ＺｎＯ１Ｍ００ａ　、
Ｎｔ　Ｏ，に９０、Ｍｎ　０２　、Ｂ２　Ｏｎ、Ｖ、２
０５　、ＯＬＩ　Ｏ，Ｑｏ　ａ　０４などの金属酸化物
が添加されることがある。本願発明者等が行なった実験
的研究の結果によれば、これらの成分は１０ｗｔ％以下
に抑えられることが好ましいことが認められた。従って
本発明の部材の組合せに於ける結晶質アルミナーシリカ
ｔＩＡＭの組成は３５〜８０ｗｔ％Ａｌ　２０ａ　、６
５〜２０ｗｔ％ＳｉＯ２，０〜１０ｗｔ％伯の成分に設
定される。

ブローイング法やスピニング法にて製造されたアルミナ
−シリカ繊維は非晶質の繊維であり、繊維の硬さは１−
ＩＶ７００程麿である。かかる非晶質状態のアルミナ−
シリカ繊維を９５０℃以上の温度に加熱するとムライト
結晶が析出し、繊維の硬さが上昇する。本願発明者等行
った実験的研究の結果によればムライト結晶量が１５ｗ
ｔ％程度に於て繊維の硬さが急激に増大し、ムライ１〜
結晶量が１９ｗｔ％に於ては繊維の硬さがＨＶ１００Ｏ
程度となり、ムライト結晶量がこれ以上に増大されても
繊維の硬さはそれ程増大しないことが認められた。かか
るムライト結晶を含む結晶質アルミナ−シリカｍＨにて
強化された金属の耐摩耗性や強度はアルミナ−シリカ繊
耀自身の硬さとよく対応しており、ムライト結晶量が１
５ｗｔ％以上、特に１９ｗｔ％以上の場合に耐摩耗性や
強度に優れた複合材料を得ることができる。従って本発
明の部材の組合せに於ては、結晶質アルミナ−シリカ繊
維のムライト結晶量は１５ｗｔ％以上、好ましくは１９
ｗｔ％以上とされる。

またブローイング法等によるアルミナ−シリカ繊維の製
造に於ては、繊維と同時に非ｒａｌＩｉ化粒子が不可避
的に多量に生成し、従ってアルミナ−シリカ繊維の集合
体中には比較的多量の非繊維化粒子が含まれている。ア
ルミナ−シリカ繊維の特性を向上させるべく繊維を熱処
理してムライト結晶の析出を行うと、非繊維化粒子もム
ライト結晶化して硬化する。本願発明者等が行った実験
的研究の結果によれば、特に粒径が１５０μを越える巨
大な粒子は複合材料の機械的性質及び加工性を悪化させ
、複合材料の強度を低下せしめる原因となり、更には粒
子の脱落に起因して相手材に対し異常摩耗の如き不具合
を発生させる原因ともなる。

従って本発明の部材の組合せに於ては、結晶質アルミナ
−シリカ繊維の集合体中に含まれる粒径１５０μ以上の
非繊維化粒子の含有量は５ｗｔ％以下、特に２ｗｔ％以
下、更には１ｗｔ％以下に抑えられる。

一方鉱物繊維は岩石を溶融して繊維化することにより形
成されるロックウール（ロックファイバ）、製鉄スラグ
を繊維化することにより形成されるスラグウール（スラ
グファイバ）、岩石とスラグとの混合物を溶融して繊維
化することにより形成されるミネラルウール（ミネラル
ファイバ）むどの人工繊維を総称したものであり、一般
に３５〜５０ｗｔ％Ｓｉ　Ｏｓ　、２０〜４０ｗｔ％Ｃ
ａＯ１１０〜２０ｗｔ％Ａｔ　２０＋１１３〜７ｗｔ％
Ｍｉ７０．１〜５ｗｔ％Ｆ６２０ｉｌ　、　Ｏ〜１０ｗ
ｔ％その他の無機物なる組成を有している。

かかる鉱物繊維も一般にスピニング法の如き方法にて製
造されており、従って鉱物繊維の製造に於ても繊維と共
に不可避的に非繊維化粒子が生成する。かかる非繊維化
粒子も非常に硬（且ｍｍ径に比して追かに大きく、その
ため結晶質アルミナーシリカ繊維の集合体中に含まれる
非繊維化粒子の場合と同様の弊害を発生させる原因とな
る。本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
上述の如き弊害は非繊維化粒子の粒径が１５０μ以−１
−の場合に特に顕著であり、従って本発明の部材の組合
せに於ては、鉱物繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒
子の総量は２０ｗｔ％以下、好ましくは１Ｑｗｔ％以下
に抑えられ、また粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含
有量は７冑１％以下、好ましくは２ｗｔ％以下に抑えら
れる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
結晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊維とよりなるハイ
ブリッド繊維を強化［ｔとし、アルミニウム、マグネシ
ウム、銅、亜鉛、鉛、スズ及びこれらを主成分とザる合
金をマトリックス金属とする複合材料に於ては、ハイブ
リッド繊維の体積率が１％程度であっても複合材料の耐
摩耗性が著しく向上し、これ以上ハイブリッド繊維の体
積率が高くされても相手材の摩耗量はそれ程増大しない
。従って本発明の複合材料に於ては、ハイブリッド繊維
の体積率は１％以上、特に２％以上、更には４％以上と
される。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
結晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物ｍ維とを組合せてハ
イブリッド化することによる複合′＠斜の耐摩耗性向上
効果は、後に詳細に説明する如く、ハイブリッドｍＨ中
の結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比が５〜８０％の
場合に、特に１０〜７０％の場合に顕著であり、従って
本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、ハイブリッド
繊維中の結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比は５〜８
０％、好ましくは１０〜７０％とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ハイブリッド繊維中の結晶質アルミナ−シリカ繊維の体
積比が比較的小さく鉱物繊維の体積比が比較的高い場合
、例えばハイブリッド繊維中の結晶質アルミナ−シリカ
ＭＡ紐の体積比が５〜４０％である場合には、ハイブリ
ッド繊維の体積率が２％、特に４％以上でなレプれば複
合材料の十分な耐摩耗性を確保することが困難であり、
ハイブリッド繊維の体積率が３５％、特に４０％を越え
ると複合材料の強度及び耐摩耗性が逆に低下する。従っ
て本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、ハイブ
リッドｍｔｉｔｐ中の結晶質アルミナ−シリカ繊維の体
積比は５〜４０％、特に１０〜４０％であり、ハイブリ
ッド繊維の体積率は２〜４０％、好ましくは４〜３５％
とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ハイブリッド８Ｍ中の結晶質アルミナ−シリカｌｌ１Ｍ
の体積比の如何に拘らず、鉱物繊維の体積率が２０％、
特に２５％を越えると複合材料の強度及び耐摩耗性が低
下する。従って本発明の更に他の一つの詳細な特徴によ
れば、ハイブリッド繊維中の結晶質アルミナ−シリカ繊
維の体積比の如何に拘らず、鉱物繊維の体積率は２５％
以下、好ましくは２０％以下とされる。

更に本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
第二の部材の摺動面部を構成する鋳鉄は任意の鋳鉄であ
ってよいが、特に球状黒鉛鋳鉄又は低合金片状黒鉛鋳鉄
であることが好ましい。

尚一方の部材の構成材料として強度、耐摩耗性の如き機
械的性質に優れ、しかも相手材に対する摩擦摩耗特性に
優れた複合材料を得るためには、結晶質アルミナ−シリ
カ繊維は、本願発明者等が行った実験的研究の結果によ
れば、短繊維の場合には１．５〜５．０μの平均繊維径
及び２０μ〜３ｍｍの平均繊維長を有し、長繊紐の場合
には３〜３０μの繊維径を有することが好ましい。一方
鉱物繊維はその構成材料たる鉱物の溶融状態に於ける粘
性が比較的小さく、また鉱物ｍ維がアルミナ繊維等に比
して比較的脆弱であることから、鉱物＃ＪＡ維は繊維径
１〜１０μ、繊維長１０μ〜約１０ＣＩＩ＋８！Ｉ＊の
知ｍ維（不連続繊維）の形態にて製造されている。従っ
て低順な鉱物繊維の入手性を考慮すれば、本発明の部材
の組合せに於て使用される鉱物繊維の平均繊維径は２〜
８μ程麿であり、平均繊維長は２０μ〜５ｃｍ程度であ
ることが好ましい。また複合材料の製造方法を考慮する
と、鉱物繊維の平均繊維長（ま加圧鋳造法の場合には１
００μ〜５Ｃ１ｌｌ稈度、粉末冶金法の場合には２０μ
〜２ｍｍ程度であることが好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例１ 下記の表１に示された三菱化成株式会社製のアルミナ−
シリカＩＭ緒に対し脱粒処理を行うことにより、繊維集
合体中に含まれる粒径１５０μ以上の粒子含有量を０．
１ｗｔ％とした。

また下記の表２に示された日東紡績株式会社製の鉱物縁
ｍ＜商品名「ミクロファイバ」）に対し脱粒処理を行う
ことにより、繊維集合体中に含まれる非繊維化粒子の総
量及び粒径１５０μ以上の粒子含有量をそれぞれ１．０
ｗｔ％、０．１ｗｔ％とした。

一　２１− ：いて上述の結晶質アルミナ−シリカ繊維及び１［ｔを
コロイダルシリカ中に分散させ、そのイダルシリ力を攪
拌することにより結晶質アナ−シリカ繊維及び鉱物繊維
を均一に混合し、して結晶質アルミナ−シリカ繊維及び
鉱物縁・均一に分散されたコロイダルシリカより真空・
法により第１図に示されている如＜８０Ｘ８２０ＩＩＩ
Ｉ１１の繊維形成体１を形成し、更にそれを０℃にて焼
成することにより個々の結晶質アナーシリカ繊１１１′
２及び鉱物縁＄１ｔ２ａをシリカ結合させた。この場合
、第１図に示されていく、個々の結晶質アルミナーシリ
カ繊維２及物繊維２ａはｘ−ｙ平面内に於てはランダム
向され、２方向に積重ねられた状態に配向さいで第２図
に示されている如く、繊維成形体“鋳型３のモールドキ
ャビティ４内に配置し、□−ルドキャビティ内に７３０
℃のアルミニラ金（Ｊ　［８１格ＡＣ８Ａ）（７）溶ｆ
ｉ！１５ｔ−注瀾し、該溶湯を鋳型３′に：嵌合するプ
ランジ？６により１′５００　ｋ（］／　Ｃ３ｔＱの圧
力に加圧し、その加圧状態を溶湯５が完全に凝固するま
で保持し、かくして第３図に示されている如く外径１１
０ｍｍ、高さ５Ｑｍｍの円柱状の凝固体７を鋳造し、更
に該凝固体に対し熱処理Ｔ７を施し、各凝固体より結晶
質アルミナ−シリカ１ｌｉＨ及び鉱物繊維を強化繊維と
しアルミニウム合金を７１〜リツクスとする複合材料１
′を切出し、それらの複合材料より摩耗試験用のブロッ
ク試験片を機械加工によって作成した。尚上述の各複合
材料△０〜△１ｏｏの結晶質アルミナ−シリカＵ＆維及
び鉱物繊維の体積率、強化繊維の総体積率はそれぞれ下
記の表３に示されている通りであった。

一　２４− 次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセット
し、相手部材である球状黒鉛鋳鉄（ＪｒＳ規格ＰＣ；Ｄ
７０．Ｈｖ　＝２５０）製の円筒試験片の外周面と接触
させ、それらの試験片の接触部に常温（２０℃）の潤滑
油（キャッスルモータオイル５Ｗ−３０）を供給しつつ
、接触面圧２０ｋ。

７１１１ｍ２、滑り速度０．３　ｍ／　ｓｅａにて１時
間円筒試験片を回転させる摩耗試験を行なった。尚この
摩耗試験に於りるブロック試験片の被試験面は第１図に
示されたｘ−ｙ平面に垂直な平面であった。

この摩耗試験の結果を第４図に示す。第４図に於て、上
半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表わ
しており、下半分は相手部材である円筒試験片の摩耗量
（摩耗減量ｍｏ＞を表わしており、横軸は強化繊維の総
量に対する結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比（％）
を表わしている。

第４図より、ブロック試験片の摩耗量は結晶質アルミナ
−シリカ繊維の体積比の増大につれて低下し、特に結晶
質アルミナ−シリカ繊維の体積比が０〜４０％の範囲に
於て著しく低下し、結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比が６０％以上の領域に於ては実質的に一定の値になる
ことがわかる。

また円筒試験片の摩耗間は結晶質アルミナ−シリカ繊維
の体積比の如何に拘らず比較的小さい実質的に一定の値
であることが解る。

複合材料は一般に設計可能な材料といわれており、複合
則が成立すると考えられている。今強化繊維の総量に対
する結晶質アルミナ−シリカ！１Ｍの体積比をＸ％とす
れば、Ｘ−０％の場合のブロック試験片の摩耗量は４９
．５μであり、Ｘ＝１００％である場合のブロック試験
片の摩耗量は１８μであるので、複合材料の摩耗量につ
いて複合則が成立するとすれば、Ｘ−０〜１００％の範
囲に於けるブロック試験片の摩耗量Ｙは Ｙ＝　（４９，５−１８）Ｘ／１００＋１８であるもの
推測される。第４図に於ける仮想線はかかる複合則に基
づくブロック試験片の摩耗量の推測値を表わしている。

また第５図はかかる複合則に基づくブロック試験片の摩
耗量の推測値と実測値との差ΔＹを強化繊維の総量に対
する結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比Ｘを横軸にと
って示している。この第５図より、体積比Ｘが５〜８０
％の範囲に於て、特に１０〜７０％の範囲に於てブロッ
ク試験片の摩耗量が推測値より著しく低減されることが
認められ、このことが複合材料の摩耗量に関し結晶質ア
ルミナ−シリカ繊維と鉱物ｍｌとをハイブリッド化する
ことによる効果と考えられる。

実施例２ イソライト・バブコック耐火株式会社製のアルミナ−シ
リカ繊維（商品名「カオウール」）に対し脱粒処理を行
い、繊維集合体中に含まれる粒径１５０μ以上の粒子含
有量をＱ、２ｗｔ％とじた後、それらの繊維集合体を熱
処理することにより、下記の表４に示されている如くム
ライト結晶量が３６ｗｔ％である結晶質アルミナ−シリ
カ繊維を形成した。また下記の表５に示されたＪ　ｉｍ
　　ＷａｌｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ社製の鉱物繊維（
商品名ｒＰＭＦＪ（Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　　１ｖｌｉｎ
ｅｒａｌ　　Ｆｉｂｅｒ）　）に対し脱粒処理を行うこ
とにより、繊維集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量
及び粒径１５０μ以上の粒子含有量をそれぞれ２．５ｗ
ｔ％、０　、１ｗｔ％とした。

次いで上）本の実施例１の場合と同一の要領により結晶
質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維にて繊維成形体を
形成し、該繊維成形体を強化材とし、アルミニウム合金
（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマトリックスとし、強化繊維
の総体積率が２２．９％であり、結晶質アルミナ−シリ
カ繊維の体積率が４．６％であり、鉱物繊維の体積率が
１８．３％である複合材料を高圧鋳造法（湯温７３０℃
、溶泪に対する加圧力１５００ｋ（１／ＣｎＱ）にて製
造し、各複合材料に対しＴ７熱処理を施した後、大きさ
が１６Ｘ６Ｘ１０ｍｍであり、その一つの面（１６Ｘ１
０ｍｍ、第１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とするブ
ロック試験片Ｂを作成した。

また上述の実施例１の場合と同一の要領にて下記の表６
に示された結晶質アルミナ−シリカ繊維（イソライ１〜
・バブコック耐火株式会社製［カオウール’１４００Ｊ
）と、上掲の表２に示された鉱物繊維（日東紡績株式会
社製「ミクロファイバ」）とよりなる繊維成形体を形成
し、該繊維成形体を強化材とし、アルミニウム合金（Ｊ
Ｉｓ規格ＡＣ８Ａ）マトリックスとし、強化繊維の総体
積率が６．９％であり、結晶質アルミナ−シリカ繊維の
体積率が２．７％であり、鉱物繊維の体積率が４゜２％
である複合月利を高圧鋳造法（湯温７３０℃、溶瀾に対
する加圧力１５００ｋＯ／ｎ’）にて製造し、該複合月
利に対し熱処理Ｔｒを施し、かくして得られた複合材料
より上述のブロック試験片Ｂと同様のブロック試験片Ｃ
及びＦを作成した。

＝３１− また上掲の表６に示された結晶質アルミナ−シリカ繊維
及び上掲の表２に示された鉱物＃＆維と銅合金（Ｃｌ−
１０ｗｔ％Ｓｎ）粉末とを秤量し、これに少量のエタノ
ールを添加してスターラーにて約３０分間混合した。か
くして得られた混合物を８０℃にて５時間乾燥した後、
金型内に所定量の混合物を充填し、その混合物をパンチ
にて４０００に９／♂の圧力にて圧縮することにより板
状に成形した。次いで分解アンモニアガス（露点−３０
℃）雰囲気に設定されたバッチ型焼結炉にて各板状体を
７７０℃にて３０分間加熱することにより焼結し、焼結
炉内の冷却ゾーンにて徐冷することにより、強化繊維の
総体積率が２．５％であり、結晶質アルミナ−シリカ繊
維の体積率が１．０％であり、鉱物繊維の体積率が１．
５％である複合　　　１材料を製造した。次いでかくし
て製造された複合　　　］材料よりブロック試験片Ｂな
どと同様のブロック　　　（試験片Ｇを作成した。　　
　　　　　　　　　　　　　　−更に比較の目的で、ア
ルミニウム合金（ＪＩＳ　　　　を規格ＡＣ８Ａ）のみ
よりなり熱処理Ｔ７が施され　　　−た同一寸法のブロ
ック試験片Ａを作成した。またブロック試験片Ｂの場合
と同一の条件の高圧鋳造法により、非晶質のアルミナ−
シリカ繊維（平均１１Ｍ径２．８μ、平均繊維長５ｍｍ
）を強化繊維としアルミニウム合金をマトリックスとじ
繊維体積事が６．５％である複合材料、及びアルミナ繊
維（平均繊維径３μ、平均ｍ雛長３ｍｍ）を強化繊維と
しアルミニウム合金をマトリックスとしＩＮＮ負債率５
．０％である複合材料を製造し、各複合才料に対し熱処
理Ｔｒを施した後、これらの複合オ料よりそれぞれ同様
のブロック試験片り及びＥ？作成した。

これらのブロック試験片を順次ＬＦＷ摩擦摩擦摩耗式転
機ットし、相手部材である外径３５＋ｎ３〜径３０Ｉ！
１Ｉ１１１幅１０ＩＩｌ１１１の球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ
規８ＦＣＤ７０、）ｌｖ＝２５０）又は低合金片状黒０
鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣ２０、Ｈｖ＝２００）製り円筒試
験片の外周面と接触させ、それら試験片り接触部に常温
のｆＩ！ｌ滑油（キャッスルモータオイレ５Ｗ−３０）
を供給しつつ、面圧２０　ｋｏ／　ａｌ、すべり速度Ｑ
、　３　ｍ／８８Ｇにて円筒試験片を１時間回転させる
摩耗試験を以下の表７に示すブロック試験片と円筒試験
片との組合せＡ−Ｇについて行なった。

表　　　　　７ 注：１）ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ ２）４８ｗｔ％Ａｌ　　２　０ｎ　　、　　５２ｗｔ％
３ｉ０ｐ３）９５ｗｔ％Ａ　＋　　２　０８　、５ｗｔ
％Ｓ＋０２４）Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ この摩耗試験の結果を第６図に示す。第６図に於て上半
分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表わし
ており、下半分は相手部材である円筒試験片の摩耗量（
摩耗減量ＩＢ）を表わしている。

第６図に於て、組合せＢ、Ｃ，Ｆ、Ｇと組合せＡ、、Ｄ
、Ｅとの比較より、ハイブリッド繊維の体積率、結晶質
アルミナ−シリカ繊維のムライト結晶層及び粒径１５０
μ以上の非＃ＡＨ化粒子の含有量等が本発明の範囲に属
するものである場合には、ブロック試験片及び円筒試験
片両方の摩耗量が小さい値になることが解る。特に組合
せＢとＦとの比較より、円筒試験片の構成材料が低合金
片状黒鉛鋳鉄である場合には、球状黒鉛鋳鉄の場合に比
してブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量が更に
小さくなることが解る。また組合せＢと組合せＧとの比
較より、複合材料のマトリックスがそれ自身の摩耗特性
に優れている銅合金である場合は、マトリックスがアル
ミニウム合金の場合に比してハイブリッド繊維の体積率
が小さい値であ３７一 つてよいことが解る。

木］１牲」ユ 上述の実施例２に於て使用された結晶質アルミナ−シリ
カ繊維及び鉱物繊維を用いて上述の実施例１の場合と同
様の要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を強化
材とし、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣＩ−Ａ）
をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が６．９
％であり、結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積率が２．
７％であり、鉱物繊維の体積率が４．２％である複合材
料を高圧鋳造法（渇ｔｆ１６９０℃、溶湯に対する加圧
力１５００ｋｏ／♂）にて製造し、該複合材料より大き
さが１６×６×１０１１ＩＩ１１であり、その一つの面
（１６ｘ１０ｍｍ、第１図ｃ７）　ｘ−Ｖ　平面に、Ｉ
＊）を試験面とするブロック試験片Ｈ１を作成した。

また上述の実施例２に於て使用された結晶質アルミナ−
シリカ繊維及び鉱物繊維を用いて上述の実施例１の場合
と同様の要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を
強化材とし、亜鉛合金（Ｊ■Ｓ規格ＺＤＣ１）、鉛合金
（ＪＩＳ規格ＷＪ８）、スズ合金（ＪＩＳ規格ＷＪ２＞
をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０％
であり、結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積率が４％で
あり、鉱物Ｉｌｉ紺の体積率が６％である複合月利を高
圧＃Ｒ造法（それぞれ湯温５００°Ｃ１４，１０℃、３
３０°Ｃ１溶渇に対づる加圧力５００　ｋｇ／帥′２）
にて製造し、各複合月利より大きさが１６Ｘ６Ｘ１０ｍ
ｍであり、その一つの面（１６ｘ　１０ｎ＋＋ｎ、第１
図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とするブロック試験片
ＩＩ〜１〈菫を作成した。更に比較の目的で、マグネシ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１−Ａ）、亜鉛合金ＬＪＩ
Ｓ規格ＺＤＣ１）、鉛合金（ＪＩＳ規格ＷＪ８〉、スズ
合金ＬＩＩＳ規格ＷＪ２）のみよりなる同一寸法のブロ
ック試験片Ｈｏ＝ＫＯを作成した。

次いでブロック試験片Ｈｏ、ｌｌ＋については上述の実
施例２の場合と同一の条件にて、また他のブロック試験
片については面圧が５　ｋｇ／　ｍｍ！！　、試験時間
が３０分にそれぞれ設定された点を除き上述の実施例２
の場合と同一の条件にて、球状黒鉛ｖｊｇ（ＪＩＳ規格
ＦＣＤ７０．１−１ｖ　＝２５０）製の円筒試験片を相
手部材とする摩耗試験を行った。

この摩耗試験の結果を下記の表８に示す。尚表８に於て
、ブロック試験片の摩耗量比率とはそれぞれブ［１ツク
試験片Ｈｏ〜Ｋ　ｏの摩耗量（摩耗翁深さｍｍ）に対す
るブロック試験片ｔ−１＋−□に＋の摩耗ｆｆ１（摩耗
痕深さｍｍ）の百分率を意味し、円筒試験片の摩耗量と
はブロック試験片１−１＋”□に＋　と摩擦された円筒
試験片の摩耗量（摩耗減量１１１！＋）を意味する。尚
ブロック試験片Ｈｏと摩擦された円筒試験片の摩耗量は
０．７ｍａであり、ブロック試験片１ｏ”□Ｋｏと摩擦
された円筒試験片の摩耗量は測定不可能なほど小さく、
実質的にＯであった。

表　　　　　８ 表８より、結晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊維とよ
りなるハイブリッド繊維にてマグネシウム合金、亜鉛合
金、鉛合金、スズ合金を強化すれば、相手材の摩耗量を
実質的に増大させることなくそれらの合金の摩耗量を大
幅に低減し得ることが解る。またこの実施例の結果より
、マトリックス金属がマグネシウム合金、スズ合金、鉛
合金、亜鉛合金である場合にも、ハイブリッド繊維の体
積率、結晶質アルミナ−シリカ繊維のムライト結晶量及
び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量等が本発明
の範囲に属する場合には、ブロック試験片及び円筒試験
片両方の摩耗量が非常に小さい値になることが解る。

上述の各実施例の結果より、互に当接して相対的に摺動
する二つの部材の組合せであって、その一方の部材がム
ライト結晶を含む結晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物
繊維を強化繊維とし、アルミニウム合金の如き金属をマ
トリックスとする複合材料にて構成されており、その他
方の部材が鋳鉄にて構成されている如き二つの部材の組
合せに於ては、前記一方の部材を構成する複合材料は３
５〜８０ｗｔ％Ａｌ　２０ａ　、６５〜２０ｗｔ％Ｓｉ
Ｏ２、Ｏ〜１０ｗｔ％他の成分なる組成を有しムライト
結晶量が１５ｗｔ％以上である結晶質アルミナ−シリカ
繊維であって、その集合体中に含まれる粒径１５０μ以
上の非繊維化粒子の含有量が５Ｗ１％以下であるアルミ
ナ−シリカ繊維と、ＳｉＯ２、Ｃａ　０ＳＡｌ　２０ａ
を主成分としＭ（１０含有量が１Ｑｗｔ％以下でありＦ
ｅ２Ｏ８含有量が５ｗｔ％以下でありその他の無機物含
有量が１０ｗｔ％以下である鉱物繊維であって、その集
合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ
以上の非繊線化粒子含有量がそれぞれ２０ｗｔ％以下、
７ｗｔ％以下である鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊
維を強化繊維としアルミニウム、マグネシウム、スズ、
銅、鉛、亜鉛、及びこれらを主成分とする合金よりなる
群より選択された金属をマトリックスとし、アルミナ−
シリカ繊維の体積率が１％以上である複合材料であり、
前記他方の部材を構成する鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄、特に低
合金片状黒鉛鋳鉄であることが好ましいことが解る。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はムライト結晶を含む結晶質アルミナーシリカ繊
維及び鉱物繊維よりなる繊維成形体の繊維配向状態を示
す解図、第２図は高圧鋳造法による複合材料の製造■稈
を示す解図、第３図は第２図の高圧鋳造により形成され
た凝固体を示す斜視図、第４図は結晶質アルミナ−シリ
カ繊維及び鉱物繊維を強化繊維としアルミニウム合金を
マトリックス金属とする複合材料と球状黒鉛鋳鉄との間
にて行われた摩耗試験の結果を、強化繊維の総量に対す
る結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比を横軸にとって
示すグラフ、第５図は第４図に示されたデータに基づき
複合材料の摩耗量の複合剤に基づく推測値と実測値との
差を強化繊維の総量に対する結晶質アルミナ−シリカ繊
維の体積比を横軸にとって示すグラフ、第６図はムライ
ト結晶を含む結晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維
にて強化されたアルミニウム合金よりなる複合材料を含
む種々の複合材料について、球状黒鉛鋳鉄及び低合金片
状黒鉛鋳鉄を相手材として行われた摩耗試験の結果を示
すグラフである。 １・・・繊維成形体、１′・・・複合材料、２・・・結
晶質アルミナ−シリカ繊維、２ａ・・・鉱物繊維、３・
・・鋳型、４・・・モールドキャビィティ、５・・・溶
湯、６・・・プランジャ、７・・・凝固体 （自　発） 手続補正書 昭和６０年５月２８１ １、事件の表示　昭和６０年特許願第０４６２９１号２
、発明の名称 部材の組合せ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田布トヨタ町１１１地名　称　　（
３２０）　トヨタ自動車株式会社４、代理人

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）互に当接して相対的に摺動する第一の部材と第二
   の部材との組合せにして、前記第一の部材の少なくとも
   前記第二の部材に対する摺動面部は３５〜８０ｗｔ％Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３、６５〜２０ｗｔ％ＳｉＯ＿２、０〜１０
   ｗｔ％他の成分なる組成を有しムライト結晶量が１５ｗ
   ｔ％以上である結晶質アルミナ−シリカ繊維であって、
   その集合体中に含まれる粒径１５０μ以上の非繊維化粒
   子含有量が５ｗｔ％以下である結晶質アルミナ−シリカ
   繊維と、ＳｉＯ＿２、ＣａＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３を主成分
   としＭｇＯ含有量が１０ｗｔ％以下でありＦｅ＿２Ｏ＿
   ３含有量が５ｗｔ％以下でありその他の無機物含有量が
   １０ｗｔ％以下である鉱物繊維であって、その集合体中
   に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の
   非繊維化粒子含有量がそれぞれ２０ｗｔ％以下、７ｗｔ
   ％以下である鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維を強
   化繊維とし、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、
   鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金よりなる群より
   選択された金属をマトリックス金属とし、前記ハイブリ
   ッド繊維の体積率が１％以上である複合材料にて構成さ
   れており、前記第二の部材の少なくとも前記第一の部材
   に対する摺動面部は鋳鉄にて構成されていることを特徴
   とする部材の組合せ。
2. （２）特許請求の範囲第１項の部材の組合せに於て、前
   記ハイブリッド繊維中の前記結晶質アルミナ−シリカ繊
   維の体積比は５〜８０％であることを特徴とする部材の
   組合せ。
3. （３）特許請求の範囲第２項の部材の組合せに於て、前
   記ハイブリッド繊維中の前記結晶質アルミナ−シリカ繊
   維の体積比は５〜４０％であり、前記ハイブリッド繊維
   の体積率は２〜４０％であることを特徴とする部材の組
   合せ。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかの部材
   の組合せに於て、前記鉱物繊維の体積率は２５％以下で
   あることを特徴とする部材の組合せ。
5. （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかの部材
   の組合せに於て、前記結晶質アルミナ−シリカ繊維のム
   ライト結晶量は１９ｗｔ％以上であることを特徴とする
   部材の組合せ。
6. （６）特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかの部材
   の組合せに於て、前記結晶質アルミナ−シリカ繊維の集
   合体中に含まれる粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含有
   量は１ｗｔ％以下であることを特徴とする部材の組合せ
   。
7. （７）特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかの部材
   の組合せに於て、前記鉱物繊維の前記集合体中に含まれ
   る非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化
   粒子含有量はそれぞれ１０ｗｔ％以下、２ｗｔ％以下で
   あることを特徴とする部材の組合せ。
8. （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項の何れかの部材
   の組合せに於て、前記ハイブリッド繊維中の前記結晶質
   アルミナ−シリカ繊維及び前記鉱物繊維は互に実質的に
   均一に混合された状態にあることを特徴とする部材の組
   合せ。