JPS61207533A - 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づる二つの部材の
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
＃ＡＭとする複合材料にて構成され他方の部材が表面に
窒化層を有する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（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きた。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ＩＪ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−　　　　　
号に於て、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
させることかでき、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
一層低順である鉱物繊維を強化１１ｉ雑としアルミニウ
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−シリカ繊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！トリック
スとする繊維強化金属複合ＩＪ　１１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組合ゼであって、それら両方の部
材の互に池に対する摺動面に於（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。

問題点を解決するための手段 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％Ａ　Ｉ　
２０ｓ　、６５〜２０ｗｔ％Ｓ　ｉ　Ｏ２）Ｏ〜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ｓ：ｍｔ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、３ｉ０２　、Ｃａ　Ｏ、Ａ　Ｉ　２０８を主
成分としＭｇＯ含有量が１０ｗｔ％以下でありＦｅ　２
０Ｇ含有量が５ｗｔ％以下でありその仙の無機物含有量
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、７ｗ
ｔ％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ＡＭ　Ｉｆｆ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２％１メ上である複合材
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表面硬さ１−ＩＶ（５
０（１）が６００以上の窒化層を含む鋼にて構成されて
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１ｆｔ％！７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−シリカ繊維よりも更に
一層低順でありマトリック金属の溶湯との濡れ性がよく
溶場との反応による劣化が少ない鉱物繊維とにより体積
率２％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１
５０μ以上の巨人で硬い非［１化粒子の含有量が５ｗｔ
％以下に維持され、鉱物繊維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ｔＩＩＡ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表面硬さＨＶ　　
（５０（＋　）が６００以上の窒化層を含む＃ＪＡ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
からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別される
。Ａｌｐｈ３含有量が７Ｑｗｔ％以上であり５ｔｏｐ含
有量が３０ｗｔ％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＃Ａ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Ａ１２０ａ含有量が３５〜６５ｗｔ
％であり５ｌｏ２含有量が３５〜６５ｗｔ％であるいわ
ゆるアルミナ−シリカ＃ＡＩＩＩ＃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
２０１！含有量が６５ｗｔ％以上でありＳｉＯ２含有量
が３５ｗｔ％以下の場合（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
１２０ａ含有量が３５ｗｔ％以下であり３ｉ０２含有量
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雌い。従ってＡＩ２０３含有
量が６５ｗｔ％以上のアルミナ−シリカ繊維はＡ１２’
ｓ含有量が５５ｗｔ％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、Ａ１２０ａ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ｌ！ｉＨ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Ａｌ２０ａ含有量が８０ｗｔ％以上の繊
維に於ては、所望！（１５ｗｔ％以上、好ましくは１ｇ
ｗｔ％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，ＭＱＯ，ＮａｅＯｌＦ
ｅ　２０３、Ｏｒ　ｌ！　Ｏａ　、　Ｚｒ０ｐ　、Ｔｔ
　０２　、ＰＩ）Ｏ，５ｎａ２）ＺｎＯ，Ｍｏ　０ａ　
、Ｎｉ　Ｏ，に２０、Ｍｎ　０２　、Ｂ２０３、Ｖ２Ｏ
５、Ｃ１ｌ　Ｏ，Ｃｏ　ａ　Ｏ４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３５〜８０ｗｔ％△Ｉ２０ａ、６５〜２０ｗｔ
％Ｓｔ　０２．０〜１０ｗｔ％仙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１！！ｌ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ＨＶ　７００程度である。かかる非晶質状態のアルミ
ナ−シリカ繊維を９５０℃以上の温石に加熱するとムラ
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１
５ｗｔ％程度に於て繊維の硬さが急激に増大し、ムライ
ト結晶量が１９ｗｔ％に於ては繊維の硬さがｌ−１ｖ１
０００稈度となり、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−シリカ繊
維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８Ｍ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
ー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）などの人工繊維を総称したものであり、一般
に３５〜５０ｗｔ％ＳＪ　Ｏｅ　％　２０〜４０　ｗｔ
％Ｃａｂ、１０〜２０ｗｔ％Ａｌ　２０ａ　、３〜７ｗ
ｔ％Ｍｏ０１１〜５ｗｔ％Ｆｅ　、１１０１１．　Ｏ〜
１　ｏｗｔ％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ぎ方法にて製
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
粒子も非常に硬く且繊維径に比して遥かに大きく、その
ため結晶質アルミナ−シリカｍ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、
十述の如き弊害は非繊維化粒子の粒径が１５０μｌメ」
ニ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ｍ軒ｆ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１０ｗｔ％以
下に抑えられ、また粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の
含有間は７ｗｔ％以下、好Ｊ、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−シリカ繊維と鉱物綴紐とにりなるハイ
ブリッドＩＮ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月利に於ては、ハイブ
リッド繊維の体積率が２％程度であっても複合月利の耐
摩耗性が著しく向−トし、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２％以上、特に３％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【こよれば
、結晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊維どを組合せて
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１０〜７０％の場合に顕著であり、従っ−
Ｃ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ーシリカ繊維の体積比は５〜
８０％、好ましくは１０〜７０％とされる。

また本願ｔｉ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ーシリ
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３％、特に５％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ｍＭの体積率が３５％、特に４０％を越え
ると複合月利の強度及び耐摩耗性が逆に低下覆る。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ｍｔｔｔｔ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３〜４０％、好ましくは５〜３５％
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ａｍ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窒化された鋼の表面硬
さＨＶ　　（５０ｇ）は６００以上、特に８００以上で
あることが好ましく、窒化層の厚さは５μ以上、特に１
０ｇ以上であることが好ましい。

尚一方の部材の構成月利として強度、耐摩耗性の如ぎ機
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へ−５，０μの平均ｍＭ
径及び２０μ〜３ｍｌの平均ｍ組長を有し、長繊維の場
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月利たる鉱物の溶融状態に於ける
粘性が比較的小さく、また鉱物縁組がアルミナ８Ｍ等に
比して比較的脆弱であることから、鉱物繊維は繊維径１
〜１０μ、繊維長１０μ〜約１０ｃｍ程度の短繊維（不
連続繊維）の形態にて製造されている。従って低廉な鉱
物ＩＢＭ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程度
であり、平均繊維長は２０μ〜５ｃｍ程麿であることが
好ましい。また複合材料の製造方法を考慮すると、鉱物
繊維の平均繊維長は加圧鋳造法の場合には１００μ〜５
ｃｍ程度、粉末冶金法の場合には２０μ〜ｂ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 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、３ｗｔ％とした後、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
ライト結晶量が３５ｗｔ％である結晶質アルミナ−シリ
カ繊維を用意した。

また下記の表２に示されたＪ　ｉｍ　　Ｗａｉｔｅｒ　
Ｒｅ５ｏｕｒｃｅｓ社製の鉱物繊維（商品名ｒＰＭＦＪ
　　（Ｐｒ。

ｃｅｓｓｅｄ　　Ｍｉｎｅｒａｌ　　Ｆｉｂｅｒ）　）
に対し脱粒処理を行うことにより、＃Ａ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２．５ｗｔ％、０．１ｗｔ％とした。

−１ｄ　− 次いで上述の結晶質アルミナ−シリカ繊維及びぷ物繊帷
をコロイダルシリカ中に分散させ、そのコロイダルシリ
カを攪拌することにより結晶質アレミナーシリカ繊維及
び鉱物繊維を均一に混合し、〕１くしで結晶質アルミナ
−シリカｍ維及び鉱物縁１が均一に分散されたコロイダ
ルシリカより真空１形法により第１図に示されている如
＜８０Ｘ８）Ｘ２０Ｉｌ１ｍの繊維形成体１を形成し、
更にそれを３００℃にて焼成することにより個々の結晶
質アレミナーシリカ繊維２及び鉱物繊維２ａをシリカニ
で結合させた。この場合、第１図に示されている如く、
個々の結晶質アルミナ−シリカ繊維２及Ｊ鉱物繊維２ａ
はｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、７方向に
積重ねられた状態に配向さまた。

次いで第２図に示されている如く、繊維成形体１を鋳型
３のモールドキャビティ４内に配置し、１モールドキヤ
ピテイ内に７３０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ，８Ａ）の溶湯５を注湯し、咳溶湯を鋳型３に嵌合す
るプランジャ６により１５００　ｋＧ／　ａｎ９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１１０
ｍｍ、高さ５０ｍｎ＋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ＴＩを施し、各凝固体より結晶
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、鉱物繊維の体積率が２．９％で
ある複合材料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Ａｓｓ及びＡ２を機械加工によ
って作成した。また比較例として、アルミニウム合金Ｌ
ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）のみよりなり熱処理ＴＩが施され
た同一寸法のブ［１ツク試験片Ａｏを作成した。

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、相手部材であるステンレス鋼（ＪＩＳ　ＩＡ格５Ｌ
ＩＳ４２０Ｊ２）又は窒化処理されたステンレス鋼（Ｊ
ＩＳ規格５ＵＳ４２０Ｊ２）窒化層厚さ４０μ）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ｍ　（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２　Ｑ　ｋｇ／ｍ
ｍ２）滑り速度０゜３　ｍ／　ＳｅＧにて１時間円筒試
験片を回転させる塵耗試験を下記の表３に示された組合
せＡｏ　Ｘ　ＡＩ％Ａ２について行なった。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−■平面に垂直な平面であった。また表３に示さ
れた円筒試験片の硬さ１−１ｖは円筒試験片の試験面の
窒化層を荷重を５０ｏに設定してマイクロビッカース硬
度計にて測定した硬さを示している。

−９Ａ　− 表　　　　　３ 注：１）ＪＩＳＮＡ格ＡＣ８Ａ ２）Ｊ　Ｉｓ規格５ＵＳ４２０Ｊ２ ３）Ｊ　ＩＳＭ＠ＭＤＣ１−Ａ ４）Ｊ　Ｉｓ蜆格５ＬＩＪ　２ ５）Ｃｕ−１０ｗｔ％５ｎ −ｉ＝１＋− 上述の摩耗試験の結果を第４図に示ザ。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ｎ＋ｏ）を表わしている。

第４図より、組合往ＡＩ及びＡ２のブロック試験片及び
円筒試験片の摩耗量は組合せＡｏの場合よりも通かに小
さい値であり、また窒化処理されたステンレス鋼を相手
部材とする組合せＡ２のブロック試験片及び円筒試験片
の摩耗量は窒化処理されていないステンレス鋼を相手部
材とする組合せＡ＋の場合よりも更に一層小さい値であ
ることがわかる。

実施例２ 前述の実施例１の場合と同一の要領にて、下記の表４に
示されたイソライト・パブコック耐火株式会社製の結晶
質アルミナ−シリカｌｌｉ維（商品名「カオウール１４
００Ｊ）と、下記の表５に示された日東紡績株式会社製
の鉱物繊維（商品名［ミクロファイバＪ）とよりなるｍ
Ｍ成形体を形成し、２６一 該繊維成形体を強化材とし、マグネシウム合金（Ｊ　Ｉ
　Ｓ、、規格ＭＤＣＩ−Ａ＞をマトリックスし、強化繊
維の総体積率が２２％であり、結晶質アルミナ−シリカ
繊維の体積率が６．９％であり、鉱物繊維の体積率が１
５．１％である複合材料を高圧＆Ｉ造法（温潤６９０℃
、溶湯に対する加圧力１５００　ｋ（１／♂）にて製造
し、上述の実施例１の場合と同一の寸法のブロック試験
片Ｂ＋を作成した。

また比較例としてマグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ
１−Ａ）のみよりなる同一寸法のブロック試験片Ｓｏ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１の場合と同一の条件にて摩耗試験を行なった。但し
この場合相手材としての円筒試験片は１掲の表３に示さ
れている如く、それぞれ軟窒化処理された軸受鋼（ＪＩ
Ｓ規格５ＵＪ２）窒化層厚さ４０μ）製、軸受鋼ＬＪ　
Ｉｓ規格５ｔＪＪ２）智であった。

この摩耗試験の結果を第５図に示す。第５図に→て上半
分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深ゴ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（
摩耗域１ｍｏ）を表わしている。この第５図より、７１
．リックスがマグネシウＡ合金である郷合にも、ハイブ
リッド繊維の体積１、結晶質アルミナ−シリカ繊維のム
ライト結晶看及び窒化処理された綱の硬さが本発明の範
囲に寓するものである場合には、プロワ゛り試験片及び
］簡試験片両方の摩耗量が非常に小さい値になる二とが
解る。

Ｈ１４１３ まず１掲の表４に示された結晶質アルミナーシノ力繊維
及び１掲の表５に示された鉱物繊維と銅合金（Ｃｕ−１
０ｗｔ％Ｓｎ）粉末とを秤量し、こ□ｔに少量のエタノ
ールを添加してスターク〜にて（１３０分間混合した。

かくして得られた混合物を３０℃にて５時間乾燥した後
□、金型内に所定量の１合物を充填し、その混合物をパ
ンチにて４０００ｋｇ／♂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ｍ
Ｈの総体積率が２．５％であり、結晶質アルミナ−シリ
カｍ維の体積率が１．０％であり、鉱物繊維の体積率が
１．５％である複合材料を製造した。

かくして得られた複合材料より摩擦摩耗試験用のブロッ
ク試験片Ｃ１を形成し、上述の実施例１の場合と同一の
条件にて１掲の表３に示されている如く窒化処理された
ステンレス鋼（ＪＩＳ規格５ＵＳ４２０Ｊ２）窒化層厚
さ４０μ）製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を
行った。また比較の目的で銅合金（Ｃｕ−１ｏｗｔ％Ｓ
ｎ）のみよりなるブロック試験片Ｃｏについても同様の
摩耗試験を行った。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ｍ！］）を表わしている。

第６図より、マトリックスが銅合金である場合にも、ハ
イブリッド繊維の体積率、結晶質アルミナ−シリカｌｌ
ｉ雑のムライト結晶量及び窒化処理された鋼の硬さが本
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非常に小さい値になる
ことが解る。またこの実施例より、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等の場合に比し
てハイブリッド繊維の体積率が小さい値であってよいこ
とが解る。

実施例４ 上述の実施例１に於て使用された結晶質アルミナ−シリ
カＩＮ及び鉱物ＩｊｌｉＨ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（ＪＩＳＪｉ格ＺＤＣＩ　）　
、鉛合金（Ｊ　Ｉｓ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６％であり、鉱物ｌｌ維の体積率が９％である複合
材料を高圧鋳造法（それぞれｌ濡５００℃、４１０℃、
３３０℃、溶場に対する加圧力５００　ｋｏ／♂）にて
製造し、各複合材料より大きさが１６Ｘ６Ｘ１０ｍｍで
あり、その一つの面（１６Ｘ　１０ｕ＋、第１図のＸ−
■平面に垂直）を試験面とするブロック試験片Ｄ１〜Ｆ
＋を作成した。また比較の目的で、亜鉛合金（ＪＩｓ規
格ＺＤＣＩ　）　、鉛合金（ＪＩｓ規格ＷＪ８）、スズ
合金（Ｊ　Ｉ　ＳＭＩＩ＠ＷＪ　２　）のみよりなる同
一寸法のブロック試験片Ｄｏ＝Ｆｏをを成した。

次いでこれらのブロック試験片について面圧が５ｋＯ／
ｍｌＲ”　、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１の場合と同一の条件にて、表面
が軟窒化処理された軸受鋼（Ｊ　Ｉｓ規格５ＵＪ４２０
Ｊ２）表面硬さＨｖ　　（５０（１）＝５００．窒化層
深さ４０μ）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６に示す。尚
表６に於て、プロツク試験片の摩耗量比率とはそれぞれ
ブロック試験片Ｄｏ〜］二〇の摩耗量（摩耗痕深さｌ）
に対するブロック試験片Ｄ＋〜Ｆ＋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Ｄ１〜Ｆ１摩擦された円筒試験片の摩耗量
（摩耗減量Ｉｌ１ｇ）を意味する。尚ブロック試験片Ｄ
ｏ＝Ｆｏ’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０であった。

表　　　　　　　６ 表６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Ｉｌｉ雑にて亜鉛合金。

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窒化処理された鋼の硬さが本
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、互い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ａ＋ｓｉ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、
その他方の部材が窒化処理された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％Ａｌｐｈａ、６５〜
２０ｗｔ％５ｔｏｐ、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１
５０μ以上の非繊維化粒子の含有量が５ｗｔ％以下であ
るアルミナ−シリカ繊維と、５ｉ０ｐ、ＣａＯ１Ａｌｐ
ｈ８を主成分としＭＣｌ０含有量が１０ｗｔ％以下であ
りＦｅ　２０ｓ含有徂が５ｗｔ％以下でありその他の無
機物含有量が１Ｑｗｔ％以下である鉱物１ｌａｔｔ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２
０ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下である鉱物繊維等よりなる
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２％以上である
複合材料であり、前記他方の部材を構成する窒化処理さ
れた鋼はその硬さ）ｌｖ（５００）が６００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−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工程
を示す解図、第３図は第２図の高圧＃ｓ造により形成さ
れた凝固体を示す斜視図、第４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及びアルミニウム
合金について、ステンレス鋼及び窒化処理されたステン
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、第５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マグネシウム合金
よりなる複合材料及びマグネジ、ラム合金について軸受
鋼及び軟窒化処理された軸受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、第６図はムライト結晶を
含む結品質アルミナ−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
ンレス鋼及び窒化処理された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・・・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 特　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式会社代　　
　理　　　人　　　弁理士　　明石　８毅（自　発） 手続補正書 昭和６０年５月２８日 １、事件の表示　昭和６０年特許願第０４６２９３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　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｌ−ヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　　の１０４東京都中央区新川１丁目５番１９月
茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１号」を「特
願昭筒６０−０４０９０７号Ｊ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２％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表面硬さＨｖ（５０ｇ）が６００以
   上の窒化層を含む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。