JPS61207532A - 部材の組合せ - Google Patents
部材の組合せInfo
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- JPS61207532A JPS61207532A JP4629285A JP4629285A JPS61207532A JP S61207532 A JPS61207532 A JP S61207532A JP 4629285 A JP4629285 A JP 4629285A JP 4629285 A JP4629285 A JP 4629285A JP S61207532 A JPS61207532 A JP S61207532A
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- JP
- Japan
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- fibers
- silica
- combination
- crystalline alumina
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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。
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、互鴫こ当接して相対的に摺動りる二つの部材
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鋼にて
構成された二つの部材の組合せに係る。
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鋼にて
構成された二つの部材の組合せに係る。
従来の技術
各種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、ビス1−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、その摺動向が耐摩耗性に優
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Ij!I質11i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。
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、ビス1−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、その摺動向が耐摩耗性に優
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Ij!I質11i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。
かかる繊維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−
@に於て、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Il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IIII#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。
と同一の出願人の出願にかかる特願昭60−
@に於て、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Il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IIII#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
合せに於て、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。
合せに於て、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。
5一
本願発明者等は、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、その一方の部材が強度及び剛性
に優れ低廉であるムライ]・結晶を含む結晶質アルミナ
−シリカm雑及び結晶質アルミナ−シリカl1iIIl
よりも更に一層低順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uA維強
化金属複合材料にて 、構成され、その他方の部材が鋼
にて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。
部材の組合せであって、その一方の部材が強度及び剛性
に優れ低廉であるムライ]・結晶を含む結晶質アルミナ
−シリカm雑及び結晶質アルミナ−シリカl1iIIl
よりも更に一層低順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uA維強
化金属複合材料にて 、構成され、その他方の部材が鋼
にて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#A維よりも更に一層低順である鉱物繊
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
ックスとする繊緒強化金属複合材料にて構成され、その
他方の部材が鋼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絹合せであって、それら両方の部材
の互に他に対する摺動向に於(プる摩耗特性が改善され
た二つの部材の組合せを提供することを目的としている
。
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#A維よりも更に一層低順である鉱物繊
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
ックスとする繊緒強化金属複合材料にて構成され、その
他方の部材が鋼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絹合せであって、それら両方の部材
の互に他に対する摺動向に於(プる摩耗特性が改善され
た二つの部材の組合せ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くとも前記第
二の部材に対する摺動面部は35〜80wt%A12h
a、65〜2Qwt%SiO2,0〜10wt%他の成
分なる組成を有しムライト結晶量が15wt%以」−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、5
to2、Ca O,At ROaを主成分としM(10
含有量が1Qwt%以下でありFe201]含有量が5
wt%以下でありその他の無機物含有量が1Qwt%以
下である鉱物[t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
鉱物繊維ど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J:り選択された
金属をマ]へリックス金属とし、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
摺動面部は硬さl−1v (10k(1)が200以
上の鋼にて構成されていることを特徴どする部材の組合
せによって達成される。
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%A12h
a、65〜2Qwt%SiO2,0〜10wt%他の成
分なる組成を有しムライト結晶量が15wt%以」−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、5
to2、Ca O,At ROaを主成分としM(10
含有量が1Qwt%以下でありFe201]含有量が5
wt%以下でありその他の無機物含有量が1Qwt%以
下である鉱物[t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
鉱物繊維ど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J:り選択された
金属をマ]へリックス金属とし、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
摺動面部は硬さl−1v (10k(1)が200以
上の鋼にて構成されていることを特徴どする部材の組合
せによって達成される。
発明の作用及び効果
本発明によれば、第一の部材の摺動面部を構成する複合
材料に於ては、アルミナ繊維等に比して低廉であり硬く
て安定なムライト結晶を含む結晶質アルミナ−シリカ繊
維と、結晶質アルミナ−シリカm紐よりも更に一層低順
でありマ]〜リン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1ヘ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150
μ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、鉱物繊維の集合体中に含まれる非mrf
Ii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硬さHv(10kg)
が200以上の鋼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向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向に於け
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。
材料に於ては、アルミナ繊維等に比して低廉であり硬く
て安定なムライト結晶を含む結晶質アルミナ−シリカ繊
維と、結晶質アルミナ−シリカm紐よりも更に一層低順
でありマ]〜リン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1ヘ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150
μ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、鉱物繊維の集合体中に含まれる非mrf
Ii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硬さHv(10kg)
が200以上の鋼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向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向に於け
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ra@1はその組成及び製法
の点からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別さ
れる。A1gOs含有量が70wt%以上であり5i0
2含有量が30W1%以下の所謂アルミナ繊維は、有機
の語調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物にて繊
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、強化繊維としての性能には優れているが、非
常に高価である。一方AI 20G含有量が35〜(3
5wt%であり5top含有量が35〜65wt%であ
るいわゆるアルミナ−シリカ441M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1liat化す
ることにより比較的低順に且大量に生産されている。特
にAl2ha含有量が65wt%以上であり3i0p含
有邑が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
方へI20+1含有量が35wt%以下であり5fO2
含有聞が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AI20
3含有量が65wt%以上のアルミナ−シリカ繊維はA
l2ha含有量が65wt%以下のアルミナ−シリカ繊
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、AI 203含有量が65wt%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1q
ることができる。またAl2O3含有量が8qwt%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。
の点からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別さ
れる。A1gOs含有量が70wt%以上であり5i0
2含有量が30W1%以下の所謂アルミナ繊維は、有機
の語調な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物にて繊
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、強化繊維としての性能には優れているが、非
常に高価である。一方AI 20G含有量が35〜(3
5wt%であり5top含有量が35〜65wt%であ
るいわゆるアルミナ−シリカ441M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1liat化す
ることにより比較的低順に且大量に生産されている。特
にAl2ha含有量が65wt%以上であり3i0p含
有邑が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
方へI20+1含有量が35wt%以下であり5fO2
含有聞が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AI20
3含有量が65wt%以上のアルミナ−シリカ繊維はA
l2ha含有量が65wt%以下のアルミナ−シリカ繊
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、AI 203含有量が65wt%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1q
ることができる。またAl2O3含有量が8qwt%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Ca O,MO0、Na2O、F
e 20a 1Cr 203 、ZrO2、T! 02
、PbO1Sna2、ZnO,MO()a、Ni01
K20、Mn 02 、B20a 、V 205、Ct
+ O、COa 04なトノ金属1 化物が添加される
ことがある。本願発明者等が行なつ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−シリカ繊維の組成は
35・〜8゜wt%Al 208.65〜20wt%S
! 02 、O”−iowt%他の成分に設定される
。
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Ca O,MO0、Na2O、F
e 20a 1Cr 203 、ZrO2、T! 02
、PbO1Sna2、ZnO,MO()a、Ni01
K20、Mn 02 、B20a 、V 205、Ct
+ O、COa 04なトノ金属1 化物が添加される
ことがある。本願発明者等が行なつ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−シリカ繊維の組成は
35・〜8゜wt%Al 208.65〜20wt%S
! 02 、O”−iowt%他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l11mであり、繊維の硬さは
Hv700&!度である。かがる非晶質状態のアルミツ
ー−シリカ繊維を950’C以上の部面に加熱するとム
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〔%程度に於て繊維の硬さが急激に増大し、ムラ
イト結晶■が19wt%に於てはgi雑の硬さがHv1
000程度となり、ムライ1〜結晶昂がこれ以上に増大
されてもmiNの硬さはでれ稈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w4Nにて強化された金属の耐摩耗性や強度はアルミ
ナ−シリカ繊維自身の硬さとよく対応しており、ムライ
ト結晶量が15wt%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19wt%以上とされる。
−シリカ繊維は非晶質のl11mであり、繊維の硬さは
Hv700&!度である。かがる非晶質状態のアルミツ
ー−シリカ繊維を950’C以上の部面に加熱するとム
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〔%程度に於て繊維の硬さが急激に増大し、ムラ
イト結晶■が19wt%に於てはgi雑の硬さがHv1
000程度となり、ムライ1〜結晶昂がこれ以上に増大
されてもmiNの硬さはでれ稈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w4Nにて強化された金属の耐摩耗性や強度はアルミ
ナ−シリカ繊維自身の硬さとよく対応しており、ムライ
ト結晶量が15wt%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19wt%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、繊維と同時に非繊維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111M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、史には粒子
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
発生させる原因どもなる。
造に於ては、繊維と同時に非繊維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111M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、史には粒子
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
発生させる原因どもなる。
従って本発明の部材の組合せに於ては、結晶質アルミナ
ーシリ力511m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。
ーシリ力511m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・−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
軒を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)などの人ll1i紐を総称したものであ
り、一般に35〜50wt%SiO2,20〜40wt
%C,a 0110〜20wt%Al 20a 、3〜
7wt%MgO11〜5wt%Fe2O3,0〜10w
t%その他ノ無機物むる組成を有している。
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・−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
軒を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)などの人ll1i紐を総称したものであ
り、一般に35〜50wt%SiO2,20〜40wt
%C,a 0110〜20wt%Al 20a 、3〜
7wt%MgO11〜5wt%Fe2O3,0〜10w
t%その他ノ無機物むる組成を有している。
かかる鉱物繊・紺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Ill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く且繊維径に比して逃かに大きく
、そのため結晶質アルミナ−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」−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IH1tの集合体中に含まれる非
I&lit+1#化粒子の総量は20wt%以下、好ま
しくはiQwt%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7wt%以下、好ましくは
2wt%以下に抑えられる。
製造されており、従って鉱物繊維のIll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く且繊維径に比して逃かに大きく
、そのため結晶質アルミナ−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」−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IH1tの集合体中に含まれる非
I&lit+1#化粒子の総量は20wt%以下、好ま
しくはiQwt%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7wt%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」:れば
、結晶質アルミナ−シリjJ繊紐ど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il紐の体積率が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人
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。
、結晶質アルミナ−シリjJ繊紐ど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il紐の体積率が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人
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−シリカ繊維と鉱物繊維とを組合せてハ
イブリッド化することによる複合材料の耐摩耗性向上効
果は、後に詳細に説明する如く、ハイブリッド繊維中の
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10〜60%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INの体積比は5〜80
%、好ましくは10〜60%どされる。
結晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊維とを組合せてハ
イブリッド化することによる複合材料の耐摩耗性向上効
果は、後に詳細に説明する如く、ハイブリッド繊維中の
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10〜60%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INの体積比は5〜80
%、好ましくは10〜60%どされる。
また本願発明者等が行った実験的研究の結果ににれば、
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
繊維の体積比が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()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J: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
5〜40%、特に10〜40%であり、ハイブリッド1
liNの体積率は2〜40%、好ましくは4〜35%と
される。
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
繊維の体積比が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()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J: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
5〜40%、特に10〜40%であり、ハイブリッド1
liN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mm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mm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。
ハイブリッドmm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mm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。
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〜3n1mの平均繊維長を有し、長繊紐の場
合には3〜30μのI&Ii紐径を有することが好まし
い。一方鉱物1維はその構成材料たる鉱物の溶融状態に
於(プる粘性が比較的小さく、また鉱物IJlffがア
ルミナ14% Ilt等に比して比較的脆弱であること
がら、鉱物I Sit ハm H径1〜10μ、m、m
長i o u−*r 1゜cm稈度の短繊維(不連続m
紐)の形態にて製造されている。従って低順な鉱物uA
H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mt4の平均繊維径は2〜8μ程度であ
り、平均繊維長は20μ〜5cIll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w4維長は加圧鋳造法の場合には100μ〜
5CIIl程度、粉末冶金法の場合には20μ〜2mm
程度であることが好ましい。
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〜3n1mの平均繊維長を有し、長繊紐の場
合には3〜30μのI&Ii紐径を有することが好まし
い。一方鉱物1維はその構成材料たる鉱物の溶融状態に
於(プる粘性が比較的小さく、また鉱物IJlffがア
ルミナ14% Ilt等に比して比較的脆弱であること
がら、鉱物I Sit ハm H径1〜10μ、m、m
長i o u−*r 1゜cm稈度の短繊維(不連続m
紐)の形態にて製造されている。従って低順な鉱物uA
H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mt4の平均繊維径は2〜8μ程度であ
り、平均繊維長は20μ〜5cIll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w4維長は加圧鋳造法の場合には100μ〜
5CIIl程度、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。
詳細に説明する。
11九1
イソライ1〜・バブコック耐火株式会社製のアルミナー
シリ力繊維(商品名「カオウール」、45wt%Al
203 、55’wt%Si 02 )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0.2wt%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1に示されている如
くムライ]へ結晶量が2Qwt%である結晶質アルミナ
−シリカ#A帷を形成した。
シリ力繊維(商品名「カオウール」、45wt%Al
203 、55’wt%Si 02 )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0.2wt%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1に示されている如
くムライ]へ結晶量が2Qwt%である結晶質アルミナ
−シリカ#A帷を形成した。
また下記の表2に示されたJ im Walter
Re5OLIrCeS社製の鉱物繊N(商品名IF”M
FJ (Pr。
Re5OLIrCeS社製の鉱物繊N(商品名IF”M
FJ (Pr。
cessed Mineral Fiber) )
に対し脱粒処理を行うことにより、uA維集合体中に含
まれる非IJ@1化粒子の総量及び粒径150μ以上の
粒子含有量をそれぞれ2.5wt%、Q、1wt%とし
た。
に対し脱粒処理を行うことにより、uA維集合体中に含
まれる非IJ@1化粒子の総量及び粒径150μ以上の
粒子含有量をそれぞれ2.5wt%、Q、1wt%とし
た。
一つn−
次いで上述の結晶質アルミナ−シリカ繊維及び−物繊維
を種々の体積比にてコロイダルシリカ中介散さ仕、その
コロイダルシリカを攪拌するこにより結晶質アルミナ−
シリカ繊維及び鉱物繊jを均一に混合し、かくして結晶
質アルミナ−シカ繊維及び鉱物liA維が均一に分散さ
れたコロイダルシリカより真空成形法により第1図に示
されいる如<8.QX80X20mmの繊維形成体1を
】成し、更にそれを600℃にて焼成することに=り個
々の結晶質アルミナ−シリカ$[2及び鉱1繊維2aを
シリカにて結合させた。この場合、41図に示されてい
る如く、個々の結晶質アルミー−シリカ繊維2及び鉱物
繊維2aはx−y平面]に於てはランダムに配向され、
Z方向に積重ね】れた状態に配向された。
を種々の体積比にてコロイダルシリカ中介散さ仕、その
コロイダルシリカを攪拌するこにより結晶質アルミナ−
シリカ繊維及び鉱物繊jを均一に混合し、かくして結晶
質アルミナ−シカ繊維及び鉱物liA維が均一に分散さ
れたコロイダルシリカより真空成形法により第1図に示
されいる如<8.QX80X20mmの繊維形成体1を
】成し、更にそれを600℃にて焼成することに=り個
々の結晶質アルミナ−シリカ$[2及び鉱1繊維2aを
シリカにて結合させた。この場合、41図に示されてい
る如く、個々の結晶質アルミー−シリカ繊維2及び鉱物
繊維2aはx−y平面]に於てはランダムに配向され、
Z方向に積重ね】れた状態に配向された。
次いで第2図に示されている如く、繊維成形体。
を鋳型3のモールドキャビティ4内に配・置し、〕モー
ルドキャビティ内に730℃のアルミニラ亀合金(J
Is規格AC8A)の溶湯5を注渇し、影溶湯を鋳型3
に嵌合するプランジャ6により1500 kg/…2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1
10mm、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gi紐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A o ” A+・・の結晶質アルミナ−シリカ繊維
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。
ルドキャビティ内に730℃のアルミニラ亀合金(J
Is規格AC8A)の溶湯5を注渇し、影溶湯を鋳型3
に嵌合するプランジャ6により1500 kg/…2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1
10mm、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gi紐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A o ” A+・・の結晶質アルミナ−シリカ繊維
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。
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、相手部材である軸受鋼(JIS規格5UJ2)の焼
入れ焼戻し材(硬さHv810)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20kO/IIIII12、滑り速
度0.3 m/ sec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けるブロ
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mg)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。
し、相手部材である軸受鋼(JIS規格5UJ2)の焼
入れ焼戻し材(硬さHv810)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20kO/IIIII12、滑り速
度0.3 m/ sec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けるブロ
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mg)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0〜20%の範囲に
於て著しく低下し、結晶質アルミナ−シリカmHの体積
比が20%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。
−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0〜20%の範囲に
於て著しく低下し、結晶質アルミナ−シリカmHの体積
比が20%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量は結晶質アルミナ−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。
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−シリカ繊維の体積比をX%とすれ
ば、X=O%の場合のブロック試験片の摩耗量は98μ
であり、X=100%である場合のブロック試験片の摩
耗量は10μ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−(98−10)X/100+10 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26一 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。
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−シリカ繊維の体積比をX%とすれ
ば、X=O%の場合のブロック試験片の摩耗量は98μ
であり、X=100%である場合のブロック試験片の摩
耗量は10μ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−(98−10)X/100+10 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26一 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10〜60%の範囲に於てブロック試験片の摩耗量
が推測値より著しクイホ減されることが認められ、この
ことが複合0131の摩耗量に関し結晶質アルミナ−シ
リカ繊維と鉱物Illとをハイブリッド化することによ
る効果と考えられる。
特に10〜60%の範囲に於てブロック試験片の摩耗量
が推測値より著しクイホ減されることが認められ、この
ことが複合0131の摩耗量に関し結晶質アルミナ−シ
リカ繊維と鉱物Illとをハイブリッド化することによ
る効果と考えられる。
衷1」[と
上述の実施例1の場合と同様に処理されることにより用
意された下記の表4に示された結晶質アルミナ−シリカ
繊維と上掲の表2に示された鉱物繊維とを用いて、上述
の実施例1の場合と同一の要領にて繊維成形体を形成し
、該l1iN成形体を強化材とし、アルミニウム合金(
JIS規格AC8A)を71へリックスとし、強化繊維
の総体積率が7.0%であり、結晶質アルミナ−シリカ
繊維の体積率が4.1%であり、鉱物I!雑の体積率が
2゜9%である複合材料を高圧鋳造法(218m’73
0℃、溶湯に対する加圧)’J 1500k(1/1n
’)にて製造し、各複合材料に対しTI熱処即を施した
後、大ぎざが16X(3X10111111であり、そ
の−゛つの面(16X 1011101.第1図のx−
y平面に垂直)を試験部とするブロック試験片B+〜B
6を作成した。また比較例として、アルミニウム合金(
JIS規格AC8A)のみよりなる同一寸法のブ[1ツ
ク試験片Bo、及び平均繊維径3.0μ、平均繊維長3
mmの非晶質のアルミナ−シリカIli11(55wt
%A120a 、 45wt%5iOp>よりなり繊維
体積率が6.5%である繊維成形体を強化材とし、アル
ミニウム合金(J Is規格AC8A)を71−リツク
スとする複合材料より同一寸法のブロック試験片B7を
作成した。
意された下記の表4に示された結晶質アルミナ−シリカ
繊維と上掲の表2に示された鉱物繊維とを用いて、上述
の実施例1の場合と同一の要領にて繊維成形体を形成し
、該l1iN成形体を強化材とし、アルミニウム合金(
JIS規格AC8A)を71へリックスとし、強化繊維
の総体積率が7.0%であり、結晶質アルミナ−シリカ
繊維の体積率が4.1%であり、鉱物I!雑の体積率が
2゜9%である複合材料を高圧鋳造法(218m’73
0℃、溶湯に対する加圧)’J 1500k(1/1n
’)にて製造し、各複合材料に対しTI熱処即を施した
後、大ぎざが16X(3X10111111であり、そ
の−゛つの面(16X 1011101.第1図のx−
y平面に垂直)を試験部とするブロック試験片B+〜B
6を作成した。また比較例として、アルミニウム合金(
JIS規格AC8A)のみよりなる同一寸法のブ[1ツ
ク試験片Bo、及び平均繊維径3.0μ、平均繊維長3
mmの非晶質のアルミナ−シリカIli11(55wt
%A120a 、 45wt%5iOp>よりなり繊維
体積率が6.5%である繊維成形体を強化材とし、アル
ミニウム合金(J Is規格AC8A)を71−リツク
スとする複合材料より同一寸法のブロック試験片B7を
作成した。
これらの試験片を順次IFW摩wA摩耗試験機にセット
し、相手部材゛である外径35111m1内径3011
幅10IIII11の鋼製の円筒試験片の外周囲と接触
させ、それら試験片の接触部に常温の潤滑油(キャッス
ルモータオイル5W−3’O)を供給しつつ、面圧20
kg/’mm2、すべり速度Q 、 ’ 3 m/
secにて円筒試験片を1時間回転させる摩耗試験を行
なった。尚この摩耗試験に於ては、熱処理により円筒試
験片の硬さHV (1’Ohg、:>を種々の値に設
定し、以下の表5に示すブロック試験片と円筒試験片と
の組合せBe〜B7について試験を行なった。
し、相手部材゛である外径35111m1内径3011
幅10IIII11の鋼製の円筒試験片の外周囲と接触
させ、それら試験片の接触部に常温の潤滑油(キャッス
ルモータオイル5W−3’O)を供給しつつ、面圧20
kg/’mm2、すべり速度Q 、 ’ 3 m/
secにて円筒試験片を1時間回転させる摩耗試験を行
なった。尚この摩耗試験に於ては、熱処理により円筒試
験片の硬さHV (1’Ohg、:>を種々の値に設
定し、以下の表5に示すブロック試験片と円筒試験片と
の組合せBe〜B7について試験を行なった。
表 5
注:1)JIS規格5LJS420J22)J Is規
格SUJ 2 3)JIS規格S’Cr2O浸炭焼入れ上)ホの摩耗試
験の結果を第6図に示す。尚第6図に於゛C1十半分は
ブ[1ツク試験片の摩耗量(摩耗痕深さμ)を表してお
り、下半分は相手lである円筒試験片の摩耗量(摩耗減
量+no)を表しており、記号Bo=Byはそれぞれ上
掲の表5に於ける試験片の組合LBo=r37に対応し
ている。
格SUJ 2 3)JIS規格S’Cr2O浸炭焼入れ上)ホの摩耗試
験の結果を第6図に示す。尚第6図に於゛C1十半分は
ブ[1ツク試験片の摩耗量(摩耗痕深さμ)を表してお
り、下半分は相手lである円筒試験片の摩耗量(摩耗減
量+no)を表しており、記号Bo=Byはそれぞれ上
掲の表5に於ける試験片の組合LBo=r37に対応し
ている。
この第6図より、ブロック試験片の摩耗間は、アルミニ
ウム合金のみよりなるブロック試験片BO及び強化繊維
が非晶質のアルミナ−シリカ繊維であるブロック試験片
BYを除き、非常に小さく月相子材としての鋼の材質や
その妙さによっては殆ど差異がなく、また相手材として
の円筒試験片の摩耗間は、その材質に拘らず、硬さ1−
(v(10ko)が200以−1−1好ましくは250
以十である場合に小さい値であることが解る。また組合
14−8重及びB2とB8及びB4との比較より、相手
材の硬さが比較的高い場合には、ハイブリッド繊維の体
積率が僅かに高くされることが好ましいことが解る。
ウム合金のみよりなるブロック試験片BO及び強化繊維
が非晶質のアルミナ−シリカ繊維であるブロック試験片
BYを除き、非常に小さく月相子材としての鋼の材質や
その妙さによっては殆ど差異がなく、また相手材として
の円筒試験片の摩耗間は、その材質に拘らず、硬さ1−
(v(10ko)が200以−1−1好ましくは250
以十である場合に小さい値であることが解る。また組合
14−8重及びB2とB8及びB4との比較より、相手
材の硬さが比較的高い場合には、ハイブリッド繊維の体
積率が僅かに高くされることが好ましいことが解る。
実施例3
前述の実施例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1JJ1f(イソライト
・バブコック耐火株式会社製[カオウール1400J)
と、下記の表7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uA維成形体を形成
し、該繊維成形体を強化拐とし、マグネシウム合金LJ
IllI8MDC1−A)をマ]へリックスとし、強
化繊維の総体積率が22%であり、結晶質アルミナ−シ
リカIIMの体積率が6.9%であり、鉱物繊維の体積
率が15.1%である複合材料を高圧鋳造法(湯温70
0℃、溶湯に対する加圧力1500kg/傭Q)にて製
造し、上述の実施例2の場合と同一の寸法のブロック試
験片CIを作成した。また比較例としてマグネシウム合
金(JIs規格MDC1−Δ)のみよりなる同一寸法の
ブロック試験片Coを作成した。これらのブロック試験
片について上述の実施例2の場合と同一の条件にてステ
ンレス鋼(JIS規格5US420J 2、l−1v5
00)を相手材とする摩耗試験を行なった。
された結晶質アルミナ−シリカ1JJ1f(イソライト
・バブコック耐火株式会社製[カオウール1400J)
と、下記の表7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uA維成形体を形成
し、該繊維成形体を強化拐とし、マグネシウム合金LJ
IllI8MDC1−A)をマ]へリックスとし、強
化繊維の総体積率が22%であり、結晶質アルミナ−シ
リカIIMの体積率が6.9%であり、鉱物繊維の体積
率が15.1%である複合材料を高圧鋳造法(湯温70
0℃、溶湯に対する加圧力1500kg/傭Q)にて製
造し、上述の実施例2の場合と同一の寸法のブロック試
験片CIを作成した。また比較例としてマグネシウム合
金(JIs規格MDC1−Δ)のみよりなる同一寸法の
ブロック試験片Coを作成した。これらのブロック試験
片について上述の実施例2の場合と同一の条件にてステ
ンレス鋼(JIS規格5US420J 2、l−1v5
00)を相手材とする摩耗試験を行なった。
この摩耗試験の結果を竿7図に示す。この第7図より、
マトリックスがマグネシウム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鋼の硬さ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mが非常に小さい値になることが解る。
マトリックスがマグネシウム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鋼の硬さ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mが非常に小さい値になることが解る。
11九り
上掲の表6に示された結晶質アルミナ−シリカ繊組及び
上掲の表7に示された鉱物繊組と銅合金(Cu−10w
t%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
に所定間の混合物を充填し、その混合物をパンチにて4
000kn/♂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’C)
雰囲気に設定されたバッチ型焼結炉にて各板状体を77
0℃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リ、強化IM雑の総
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!維の体積率が1.5
%である複合材料を製造した。
上掲の表7に示された鉱物繊組と銅合金(Cu−10w
t%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
に所定間の混合物を充填し、その混合物をパンチにて4
000kn/♂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’C)
雰囲気に設定されたバッチ型焼結炉にて各板状体を77
0℃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リ、強化IM雑の総
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!維の体積率が1.5
%である複合材料を製造した。
かくして得られた複合材料より摩w4摩耗試験用のブロ
ック試験片DIを形成した。また比較の目的で銅合金(
Cu−10wt%Sn)のみよりなる同一寸法のブロッ
ク試験片Doを形成した。これらのブロック試験片につ
いて上述の実施例1の場合と同一の条件にてステンレス
鋼(JIS規格5US420J2、硬さl−1v500
)製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を行った。
ック試験片DIを形成した。また比較の目的で銅合金(
Cu−10wt%Sn)のみよりなる同一寸法のブロッ
ク試験片Doを形成した。これらのブロック試験片につ
いて上述の実施例1の場合と同一の条件にてステンレス
鋼(JIS規格5US420J2、硬さl−1v500
)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第8図に示す。第8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
耗域all<1)を表している。
分はブロック試験片の摩耗量(摩耗痕深さμ)を表して
おり、下半分は相手部材である円筒試験片の摩耗量(摩
耗域all<1)を表している。
第8図より、マトリックスが銅合金である場合にも、ハ
イブリッドm雑の体積率、結晶質アルミナ−シリカ繊維
のムライト結晶量及び、鋼の硬さ等が本発明の範囲に属
するものである場合には、ブロック試験片の摩耗量が非
常に小さい値になることが解る。また第8図より、円筒
試験片の摩耗量はマトリックス金属としての銅合金のみ
の場合に比して僅かに増大しているが、これは銅合金が
ハイブリッド繊維にて強化されることにより僅かに相手
役撃性が増大されることによφものと考えられる。従っ
てマトリックス金属が摺動特性に優れた銅合金の如き金
属である場合には、ハイブリッド繊維の体積率は1〜2
%の如き小さい値であることが好ましいことが解る。
イブリッドm雑の体積率、結晶質アルミナ−シリカ繊維
のムライト結晶量及び、鋼の硬さ等が本発明の範囲に属
するものである場合には、ブロック試験片の摩耗量が非
常に小さい値になることが解る。また第8図より、円筒
試験片の摩耗量はマトリックス金属としての銅合金のみ
の場合に比して僅かに増大しているが、これは銅合金が
ハイブリッド繊維にて強化されることにより僅かに相手
役撃性が増大されることによφものと考えられる。従っ
てマトリックス金属が摺動特性に優れた銅合金の如き金
属である場合には、ハイブリッド繊維の体積率は1〜2
%の如き小さい値であることが好ましいことが解る。
衷1」1区
上述の実施f11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に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(JIS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15
%であり、結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積率が5%
であり、鉱物繊維の体積率が10%である複合材料を高
圧鋳造法((れぞれ温湯500℃、410℃、330℃
、溶湯に対する加圧〕) 500kQ/am’)にて製
造し、各複合月利より大きさが16X6x10mmであ
り、その一つの而(16×l0mm、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E1〜G1を
作成した。また比較の目的で、亜鉛合金(JIS蜆格Z
DC1) 、鉛合金(JIS規格WJ8)、スズ合金(
Jrs規格WJ2)のみよりなる同一寸法のブロック試
験片E。−00を作成した。
リカ繊維及び鉱物繊維を用いて上述の実施例に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(JIS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15
%であり、結晶質アルミナ−シリカ繊維の体積率が5%
であり、鉱物繊維の体積率が10%である複合材料を高
圧鋳造法((れぞれ温湯500℃、410℃、330℃
、溶湯に対する加圧〕) 500kQ/am’)にて製
造し、各複合月利より大きさが16X6x10mmであ
り、その一つの而(16×l0mm、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E1〜G1を
作成した。また比較の目的で、亜鉛合金(JIS蜆格Z
DC1) 、鉛合金(JIS規格WJ8)、スズ合金(
Jrs規格WJ2)のみよりなる同一寸法のブロック試
験片E。−00を作成した。
次いでこれらのブロック試験片について面圧が5kQ/
1+1111.試験時間が30分にそれぞれ設定された
点を除き上)ホの実施例1の場合と同一の条件にて、軸
受鋼(JIs規格5UJ420J2、l−I V(10
ka)=500)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
ぞれブロック試験片[。
1+1111.試験時間が30分にそれぞれ設定された
点を除き上)ホの実施例1の場合と同一の条件にて、軸
受鋼(JIs規格5UJ420J2、l−I V(10
ka)=500)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
ぞれブロック試験片[。
〜Goの摩耗量(摩耗痕深さmm)に対するブロック試
験片「1〜G+の摩耗量(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E+〜
G+ と摩擦された円筒試験片の摩耗量(摩耗減量+1
10)を意味する。尚ブロック試験片[0〜Goと部擦
された円筒試験片の摩耗量(ま測定不可能なほど小さく
、実質的にOであった。
験片「1〜G+の摩耗量(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E+〜
G+ と摩擦された円筒試験片の摩耗量(摩耗減量+1
10)を意味する。尚ブロック試験片[0〜Goと部擦
された円筒試験片の摩耗量(ま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亜鉛合金、鉛合金、スズ合
金を強化すれば、相手部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HpB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鋼の硬さ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。
りなるハイブリッド繊維にて亜鉛合金、鉛合金、スズ合
金を強化すれば、相手部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HpB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鋼の硬さ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mH及び鉱物
繊維を強化l11m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
の他方の部材が鋼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
35〜80wt%A1gOa、65〜20wt%5iO
p、0〜10wt%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5wt%以下である結晶質アルミナ
−シリカ繊維と、5i02、CaO1AI208を主成
分としM(10含有量が10wt%以下でありFe2o
lI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
の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ20wt%以下、7
wt%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、ハイブリッ
ド繊維の体積率が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鋼はその硬さHv(10ko)が
200以上、更には250以上の鋼であることが好まし
いことが解る。
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mH及び鉱物
繊維を強化l11m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
の他方の部材が鋼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
35〜80wt%A1gOa、65〜20wt%5iO
p、0〜10wt%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5wt%以下である結晶質アルミナ
−シリカ繊維と、5i02、CaO1AI208を主成
分としM(10含有量が10wt%以下でありFe2o
lI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
の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ20wt%以下、7
wt%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、ハイブリッ
ド繊維の体積率が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鋼はその硬さHv(10ko)が
200以上、更には250以上の鋼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。
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。
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m雑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工程
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軸受鋼との間にて行
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ぎ複合材
料の摩耗量の複合則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
積比を横軸にどって示すグラフ、第6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種々の鋼と
の間にて行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第7図
は結晶質アルミナ−シリカm雑及び鉱物繊維にて強化さ
れたマグネシウム合金よりなる複合材料及びマグネシウ
ム合金についてステンレス鋼を相手材として行われた摩
耗試験の結果を示1−グラフ、第8図は結晶質アルミナ
−シリカ繊維及び鉱物繊維にて強化された銅合金よりな
る複合材料及び銅合金についてステンレス鋼を相手材と
して行われた摩耗試験の結果を示すグラフである。 1・・・m帷成形体、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
場、6・・・プランジャ、7・・・凝固体 特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅第7図 第8図 (自 発) 手続補正廁 昭和60年5月288 1、事件の表示 昭和60年特許願第046292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1番地名 称 (3
20) l−ヨタ自動車株式会社4、代理人 居 所 @104東京都中央区新川1丁目51t19
号茅場町長岡ビル3階 電話551−4171号」を「
特願昭用60−040907号」と補正する。
維及び鉱物m雑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工程
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軸受鋼との間にて行
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ぎ複合材
料の摩耗量の複合則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
積比を横軸にどって示すグラフ、第6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種々の鋼と
の間にて行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第7図
は結晶質アルミナ−シリカm雑及び鉱物繊維にて強化さ
れたマグネシウム合金よりなる複合材料及びマグネシウ
ム合金についてステンレス鋼を相手材として行われた摩
耗試験の結果を示1−グラフ、第8図は結晶質アルミナ
−シリカ繊維及び鉱物繊維にて強化された銅合金よりな
る複合材料及び銅合金についてステンレス鋼を相手材と
して行われた摩耗試験の結果を示すグラフである。 1・・・m帷成形体、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
場、6・・・プランジャ、7・・・凝固体 特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅第7図 第8図 (自 発) 手続補正廁 昭和60年5月288 1、事件の表示 昭和60年特許願第046292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1番地名 称 (3
20) l−ヨタ自動車株式会社4、代理人 居 所 @104東京都中央区新川1丁目51t19
号茅場町長岡ビル3階 電話551−4171号」を「
特願昭用60−040907号」と補正する。
Claims (8)
- (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硬さHv(10kg)が200以上
の鋼にて構成されていることを特徴とする部材の組合せ
。 - (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)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)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)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)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)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
粒子含有量がそれぞれ10wt%以下、2wt%以下で
あることを特徴とする部材の組合せ。 - (8)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4629285A JPS61207532A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 部材の組合せ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4629285A JPS61207532A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 部材の組合せ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61207532A true JPS61207532A (ja) | 1986-09-13 |
Family
ID=12743132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4629285A Pending JPS61207532A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 部材の組合せ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61207532A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107640965A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-30 | 陈建峰 | 一种硅酸铝纤维纸及其制备方法 |
-
1985
- 1985-03-08 JP JP4629285A patent/JPS61207532A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107640965A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-30 | 陈建峰 | 一种硅酸铝纤维纸及其制备方法 |
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