JPS61207532A - 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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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［。

〜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。

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。

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。

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)

【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. （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. （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。