JPS61207535A - 部材の組合せ - Google Patents
部材の組合せInfo
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- JPS61207535A JPS61207535A JP4859385A JP4859385A JPS61207535A JP S61207535 A JPS61207535 A JP S61207535A JP 4859385 A JP4859385 A JP 4859385A JP 4859385 A JP4859385 A JP 4859385A JP S61207535 A JPS61207535 A JP S61207535A
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- fiber
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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、互に当接して相対的に摺111J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非晶質ア
ルミナルシリカ4Alit’fl及び鉱物綴紐を強化繊
維ど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「に係る。
材の組合せに係り、更に詳細には一方の部材が非晶質ア
ルミナルシリカ4Alit’fl及び鉱物綴紐を強化繊
維ど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「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。
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uA紺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、非晶質アルミナ−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ができ
、またアルミナ411i(を等を強化1雑とする複合材
料に比して低廉な複合材料を得ることができる。
人と同一の出願人の出願にかかる特願昭60−
号に於て、非晶質アルミナ−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ができ
、またアルミナ411i(を等を強化1雑とする複合材
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「に於て、その一方の部材を上述の如きm雑強化金属
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「に於て、その一方の部材を上述の如きm雑強化金属
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する二つの
部材の組合せであって、その一方の部材が比較的強度及
び剛性に優れ比較的低廉である非晶質アルミナ−シリカ
繊維と、非晶質アルミナ−シリカ繊組よりも更に一層低
廉でありマトリックス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い鉱物11Q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、その一方の部材が比較的強度及
び剛性に優れ比較的低廉である非晶質アルミナ−シリカ
繊維と、非晶質アルミナ−シリカ繊組よりも更に一層低
廉でありマトリックス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い鉱物11Q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き、一方の部材が非晶質アル
ミナ−シリカ繊維及び鉱物m維を強化w41If1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
る摺動面に於け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き、一方の部材が非晶質アル
ミナ−シリカ繊維及び鉱物m維を強化w41If1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
る摺動面に於け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
上述の如き目的は、本発明によれば、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35〜8Qwt%A’l ! Oa 、65
〜20wt%S j Ot 、O〜10wt%他の成分
なる組成を有する非晶質アルミナ−シリカ繊維であって
、その集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径
150μ以上の非m維化粒子含有量がそれぞれ17wt
%以下、7wt%以下である非晶質アルミナ−シリカ繊
維と、5iOp、CaO,A120aを主成分としMg
O含有邑が10wt%以下でありFe2(1+含有量が
5 wt%以下でありその他の無機物含有量がlQwt
%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緒を強化繊維
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
維紺の体積率が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蛤
ザる摺動面部は鋳鉄にて構成されていることを特徴とす
る部材の組合せによって達成される。
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35〜8Qwt%A’l ! Oa 、65
〜20wt%S j Ot 、O〜10wt%他の成分
なる組成を有する非晶質アルミナ−シリカ繊維であって
、その集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径
150μ以上の非m維化粒子含有量がそれぞれ17wt
%以下、7wt%以下である非晶質アルミナ−シリカ繊
維と、5iOp、CaO,A120aを主成分としMg
O含有邑が10wt%以下でありFe2(1+含有量が
5 wt%以下でありその他の無機物含有量がlQwt
%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緒を強化繊維
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
維紺の体積率が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蛤
ザ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6一 追かに低廉である非晶質アルミナ−シリカ繊維と、非晶
質アルミナ−シリカ繊維よりも更に一層低廉でありマト
リックス金属の溶湯との濡れ性がよく溶湯との反応によ
る劣化が少い鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維によ
り体積率1%以上にてマトリックス金属が強化され、ま
た非晶質アルミナ−シリカl1iHの集合体中に含まれ
る非繊維化粒子総徂及び粒径150μ以上の非41維化
粒子含有量がそれぞれ17wt%以下、7wt%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
の総組及び粒径150μ以上の非繊維化粒子含有曲がそ
れぞれ20wt%以下、7wt%に維持され、第二の部
材の摺動面部は′t1#l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
最小限に抑えるとともに、粒子の1税落に起因する異常
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非常
に低廉である部材の組合け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6一 追かに低廉である非晶質アルミナ−シリカ繊維と、非晶
質アルミナ−シリカ繊維よりも更に一層低廉でありマト
リックス金属の溶湯との濡れ性がよく溶湯との反応によ
る劣化が少い鉱物繊維とよりなるハイブリッド繊維によ
り体積率1%以上にてマトリックス金属が強化され、ま
た非晶質アルミナ−シリカl1iHの集合体中に含まれ
る非繊維化粒子総徂及び粒径150μ以上の非41維化
粒子含有量がそれぞれ17wt%以下、7wt%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
の総組及び粒径150μ以上の非繊維化粒子含有曲がそ
れぞれ20wt%以下、7wt%に維持され、第二の部
材の摺動面部は′t1#l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
最小限に抑えるとともに、粒子の1税落に起因する異常
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非常
に低廉である部材の組合け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
。Al201+含有量が70wt%以上であり5fOp
含有聞が3Qwt%以下の所謂アルミナtU帷は、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A11Oa含有量が35〜65w
t%でありSiO2含有量が35〜65wt%であるい
わゆるアルミナ−シリカaSrI11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411m化す
ることにJ:り比較的低廉に旧人量に生産されている。
からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別される
。Al201+含有量が70wt%以上であり5fOp
含有聞が3Qwt%以下の所謂アルミナtU帷は、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A11Oa含有量が35〜65w
t%でありSiO2含有量が35〜65wt%であるい
わゆるアルミナ−シリカaSrI11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411m化す
ることにJ:り比較的低廉に旧人量に生産されている。
特にAl2O3含有量がe5wt%以上であり5i02
含有量が35wt%以下の場合にはアルミナとシリカと
の混合物の融熱が高くなり過ぎまた融液の粘性が低く、
一方Al2ha含右mが35wt%以下であり5i02
含有量が65W[%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叩出から
、これらの低廉な製造法を適用し難い。
含有量が35wt%以下の場合にはアルミナとシリカと
の混合物の融熱が高くなり過ぎまた融液の粘性が低く、
一方Al2ha含右mが35wt%以下であり5i02
含有量が65W[%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叩出から
、これらの低廉な製造法を適用し難い。
従ってAl2O8含有量が65wt%以上のアルミナ−
シリカ繊維はAIpO1]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、Al 20s含有
量が65〜80wt%の非晶質アルミナ−シリカ繊維と
非常に低廉な鉱物IIi維とを組合ばてハイブリッド化
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、IIAH
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(] O,Na 20、FepO
a、Cr 20 !JN Z r 02 、T iO2
、P b O% S nOs 、zn o、1ylo
Oa 1NI 01K1!0、MnO2、B2O3、v
206、CuO1C0804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非晶質アルミナ−シリカIli#
Lの組成は35〜80wt%Al 20a 、65〜2
0wt%s+ 02 、O〜10wt%他の成分に設定
される。
シリカ繊維はAIpO1]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、Al 20s含有
量が65〜80wt%の非晶質アルミナ−シリカ繊維と
非常に低廉な鉱物IIi維とを組合ばてハイブリッド化
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、IIAH
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(] O,Na 20、FepO
a、Cr 20 !JN Z r 02 、T iO2
、P b O% S nOs 、zn o、1ylo
Oa 1NI 01K1!0、MnO2、B2O3、v
206、CuO1C0804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非晶質アルミナ−シリカIli#
Lの組成は35〜80wt%Al 20a 、65〜2
0wt%s+ 02 、O〜10wt%他の成分に設定
される。
またブローイング法やスピニング法によるアルミナ−シ
リカ繊維の製造に於ては、繊組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聞の非繊維化粒子が含まれてい
る。本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
かかる非繊維化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り、かかる不具合は
粒径が150μを越える粒子の場合に特に顕著である。
リカ繊維の製造に於ては、繊組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聞の非繊維化粒子が含まれてい
る。本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
かかる非繊維化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り、かかる不具合は
粒径が150μを越える粒子の場合に特に顕著である。
従って本発明の部材の組合せに於ては、非晶質アルミナ
−シリカ繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量
は17wt%以下、特にiQwt%以下、更には7wt
%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、特に2wt%以下、更には
1wt%以下に抑えられる。
−シリカ繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量
は17wt%以下、特にiQwt%以下、更には7wt
%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、特に2wt%以下、更には
1wt%以下に抑えられる。
一方鉱物m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l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1゛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w4雑を総称したものであり、
一般に35〜50W(%S i 02.20〜4 Qw
t%Cab、10〜20wt%Al p、 Oa 、
3〜7wt%M(IQ、1〜5wt%Fe 203、O
〜10wt%その他の無機物な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l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1゛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w4雑を総称したものであり、
一般に35〜50W(%S i 02.20〜4 Qw
t%Cab、10〜20wt%Al p、 Oa 、
3〜7wt%M(IQ、1〜5wt%Fe 203、O
〜10wt%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
粒子も非常に硬く且繊麗径に比して通かに大きく、その
ため非晶質アルミナ−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どな
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以上の
場合に特に顕著であり、従って本発明ガ部材の組合せに
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lQwt%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
。
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麗径に比して通かに大きく、その
ため非晶質アルミナ−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どな
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以上の
場合に特に顕著であり、従って本発明ガ部材の組合せに
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lQwt%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よれば、
非晶質アルミナ−シリカtlAt41と鉱物mHとより
なるハイブリッドm維を強化4I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稈
増大しない。従って本発明の部材の組合I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。
非晶質アルミナ−シリカtlAt41と鉱物mHとより
なるハイブリッドm維を強化4I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稈
増大しない。従って本発明の部材の組合I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、
非晶質アルミナ−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、債に詳細に説明する如く、ハイブリッド繊維中の
非晶質アルミナ−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
維中の非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比は5〜80
%、好ましくは10〜60%とされる。
非晶質アルミナ−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、債に詳細に説明する如く、ハイブリッド繊維中の
非晶質アルミナ−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
維中の非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比は5〜80
%、好ましくは10〜60%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非晶質アルミナ−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^い場合
、例えばハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−シリカ
m雑の体積比が5〜40%である場合には、ハイブリッ
ド繊維の体積率が2%、特(4%以上でなければ複合材
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
発明の更に仙の一つの詳細な特徴によれば、ハイブリッ
ド繊維中の非晶質アルミナ−シリカm雑の体積比は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
。
ハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−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^い場合
、例えばハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−シリカ
m雑の体積比が5〜40%である場合には、ハイブリッ
ド繊維の体積率が2%、特(4%以上でなければ複合材
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
発明の更に仙の一つの詳細な特徴によれば、ハイブリッ
ド繊維中の非晶質アルミナ−シリカm雑の体積比は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、
ハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−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am中の非晶質アルミナ−シリカta緒
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。
ハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−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am中の非晶質アルミナ−シリカta緒
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11.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1qるためには、非晶質アルミナーシ
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IN
径及び20μ〜3nvの平均繊維長を有し、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材料たる鉱物の溶融状態に於()
る粘性が比較的小さく、また鉱物I!i雑が他の繊維に
比して比較的脆弱であることから、鉱物繊IIIは繊維
径1〜10μ、tag長10μ〜約100mPi!度の
短mm<不連続繊H)の形態にて製造されている。従っ
て低廉な鉱物111M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41i帷
径は2〜8μ程度であり、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は加圧鋳造法の場合
には100μ〜5cm程度、粉末冶金法の場合には20
μ〜2IllI11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1qるためには、非晶質アルミナーシ
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IN
径及び20μ〜3nvの平均繊維長を有し、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材料たる鉱物の溶融状態に於()
る粘性が比較的小さく、また鉱物I!i雑が他の繊維に
比して比較的脆弱であることから、鉱物繊IIIは繊維
径1〜10μ、tag長10μ〜約100mPi!度の
短mm<不連続繊H)の形態にて製造されている。従っ
て低廉な鉱物111M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41i帷
径は2〜8μ程度であり、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は加圧鋳造法の場合
には100μ〜5cm程度、粉末冶金法の場合には20
μ〜2IllI11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。
実」L侃二し
イソライ1〜・バブニ1ツク耐火株式会着製の非晶質ア
ルミナ−シリカmN(商品名[カオウール、1.39w
t%At 203.60wt%5i02、残部不純物)
に対し脱粒処理を行い、繊維集合体中に含まれる非繊維
化粒子の総量を3wt%とし、粒径150μ以上の非繊
維化粒子含有量をQ、3wt%とすることにより、下記
の表1に示されている如ぎ非晶質アルミナ−シリカ繊維
を用意した。
ルミナ−シリカmN(商品名[カオウール、1.39w
t%At 203.60wt%5i02、残部不純物)
に対し脱粒処理を行い、繊維集合体中に含まれる非繊維
化粒子の総量を3wt%とし、粒径150μ以上の非繊
維化粒子含有量をQ、3wt%とすることにより、下記
の表1に示されている如ぎ非晶質アルミナ−シリカ繊維
を用意した。
また下記の表2に示されたJim Walter R
e5ources礼製の鉱物繊維〈商品名IPMFJ(
PrOcessed Mineral [1ber
) )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
粒子含イTωをそれぞれ2.5wt%、Q、1wt%と
した。
e5ources礼製の鉱物繊維〈商品名IPMFJ(
PrOcessed Mineral [1ber
) )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
粒子含イTωをそれぞれ2.5wt%、Q、1wt%と
した。
−17=
次いで上述の非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維
を種々の体積比にて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非晶質アルミ
ナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を均一に混合し、かくして
非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維が均一に分散
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
示されている如<80X80X20mmの繊維形成体1
を形成し、更にそれを600℃にて焼成することにより
個々の非晶質アルミナ−シリカ繊維2及び鉱物繊11t
2aをシリカにて結合させた。この場合、第1図に示さ
れている如く、個々の非晶質アルミナ−シリカ繊維2及
び鉱物繊維2aG、tx−V平面内に於てはランダムに
配向され、Z方向に積重ねら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非晶質アルミ
ナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を均一に混合し、かくして
非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維が均一に分散
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
示されている如<80X80X20mmの繊維形成体1
を形成し、更にそれを600℃にて焼成することにより
個々の非晶質アルミナ−シリカ繊維2及び鉱物繊11t
2aをシリカにて結合させた。この場合、第1図に示さ
れている如く、個々の非晶質アルミナ−シリカ繊維2及
び鉱物繊維2aG、tx−V平面内に於てはランダムに
配向され、Z方向に積重ねら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、繊組成形体1を鋳型
3のモールドキャビティ4内に配置し、該モールドキャ
ピテイ内に730℃のアルミニウム合金(JIS規格A
C8A)の溶湯5を注渇し、該溶湯を鋳型3に嵌合する
プランジャ6により1500 kM−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110m+n、高
さ5Qlnlllの円柱状の凝固体7を鋳造し、更に該
凝固体に対し前処111! T 7を施し、各凝固体よ
り非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を強化ts
@としアルミニウム合金をマI〜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 ” At、。の非晶質アルミナ−シリ
カm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。
3のモールドキャビティ4内に配置し、該モールドキャ
ピテイ内に730℃のアルミニウム合金(JIS規格A
C8A)の溶湯5を注渇し、該溶湯を鋳型3に嵌合する
プランジャ6により1500 kM−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110m+n、高
さ5Qlnlllの円柱状の凝固体7を鋳造し、更に該
凝固体に対し前処111! T 7を施し、各凝固体よ
り非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を強化ts
@としアルミニウム合金をマI〜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 ” At、。の非晶質アルミナ−シリ
カm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、相手部材である球状黒鉛鋳鉄LJIS規格、F C
D 70.1−IV=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’C
)の潤滑油(、キャッスルモータオイル5W−3C1)
を供給しつつ、接触面圧20k(]71111m2滑り
神度Q、 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
プロ□ツ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。
し、相手部材である球状黒鉛鋳鉄LJIS規格、F C
D 70.1−IV=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’C
)の潤滑油(、キャッスルモータオイル5W−3C1)
を供給しつつ、接触面圧20k(]71111m2滑り
神度Q、 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
プロ□ツ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図に示ず。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
(摩耗域ffima>を表わしており、横軸は強化繊維
の総量に対する非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比(
%)を表わしている。
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
(摩耗域ffima>を表わしており、横軸は強化繊維
の総量に対する非晶質アルミナ−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mは非晶質アルミナ
−シリカ繊維の体積比の増大につれて低下し、特に非晶
質アルミナ−シリカ繊維の体積比が0〜30%の範囲に
於て著しく低下し、非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比が40%以上の領域に於ては実質的に一定の値になる
ことが解る。
−シリカ繊維の体積比の増大につれて低下し、特に非晶
質アルミナ−シリカ繊維の体積比が0〜30%の範囲に
於て著しく低下し、非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比が40%以上の領域に於ては実質的に一定の値になる
ことが解る。
また円筒試験片の摩耗量は非晶質アルミナ−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
する非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比をX%とすれ
ば、X−0%の場合のブロック試験片の摩耗量は25μ
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= (25−10)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m維の総量に対する非晶
質アルミナ−シリカili紐の体積比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非晶質アルミ
ナ−シリカ繊維と鉱物繊維とをハイブリッド化J−るこ
とによる効果と考えられる。
則が成立すると考えられている。今強化繊維の総量に対
する非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比をX%とすれ
ば、X−0%の場合のブロック試験片の摩耗量は25μ
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= (25−10)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m維の総量に対する非晶
質アルミナ−シリカili紐の体積比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非晶質アルミ
ナ−シリカ繊維と鉱物繊維とをハイブリッド化J−るこ
とによる効果と考えられる。
実施例2
上述の実施例1の場合と同一の要領により一ヒ掲の表1
に示された非晶質アルミナ−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AC
8A)を7トリツクスとし、強化繊維の総体積率が9.
8%であり、非晶質アルミナ−シリカw4雑の体積率が
5.0%であり、鉱物繊維の体積率が4.8%である複
合材料を高圧鋳造法(湯温730℃、溶湯に対する加圧
力1500 kg/ +n’ )にて製造し、各複合材
料に対しTI熱処理を施した後、大きさが16X6X1
0mmであり、その一つの而(16X 10mm、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、Cを作成した。
に示された非晶質アルミナ−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AC
8A)を7トリツクスとし、強化繊維の総体積率が9.
8%であり、非晶質アルミナ−シリカw4雑の体積率が
5.0%であり、鉱物繊維の体積率が4.8%である複
合材料を高圧鋳造法(湯温730℃、溶湯に対する加圧
力1500 kg/ +n’ )にて製造し、各複合材
料に対しTI熱処理を施した後、大きさが16X6X1
0mmであり、その一つの而(16X 10mm、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、Cを作成した。
また比較の目的で、アルミニウム合金LJIS規格AC
8A>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、下記の表4に示さ
れた■C■株式会社製のアルミナ繊維を強化繊維としア
ルミニウム合金(JIS規格ΔC8A)をマトリックス
とし繊組体積率が5%である複合材料を製造し、該複合
材料に対し熱処理T7を施した後、その複合材料より同
様のブロック試験片りを作成した。
8A>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、下記の表4に示さ
れた■C■株式会社製のアルミナ繊維を強化繊維としア
ルミニウム合金(JIS規格ΔC8A)をマトリックス
とし繊組体積率が5%である複合材料を製造し、該複合
材料に対し熱処理T7を施した後、その複合材料より同
様のブロック試験片りを作成した。
これらのブロック試験片を順次LFW摩擦摩耗試験機に
セットし、相手部材である外径35mm。
セットし、相手部材である外径35mm。
内径30II1m1幅10n+lIlの球状黒鉛鋳鉄L
IIS規格FCD70、l−1v−250>又は低合金
片状黒鉛鋳鉄(JISM@FC20、Hv=200)製
の円筒試験片の外周面と接触させ、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−30
>を供給しツツ、面圧20 ko/ mm2、すべり速
度0.3 m/Sec、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5に示すブロック試験片と円筒
試験片との組合せA−Dについて行なった。
IIS規格FCD70、l−1v−250>又は低合金
片状黒鉛鋳鉄(JISM@FC20、Hv=200)製
の円筒試験片の外周面と接触させ、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−30
>を供給しツツ、面圧20 ko/ mm2、すべり速
度0.3 m/Sec、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5に示すブロック試験片と円筒
試験片との組合せA−Dについて行なった。
表 5
注:1)JIS規格AC8A
2)95wt%A + 2 03 、5wt%Si
Op3)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ma)を表わしている。
Op3)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ma)を表わしている。
第6図に於て、組合せB、Cと組合せA、Dとの比較よ
り、強化繊維が非晶質アルミナ−シリカIg雑と鉱物m
ll1とよりなるハイブリットmttptである場合に
は、マトリックス金属が強化繊維にて複合強化されてい
ない場合や強化繊維がアルミナ繊維である場合に比して
、ブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量が小さい
値になることが解る。
り、強化繊維が非晶質アルミナ−シリカIg雑と鉱物m
ll1とよりなるハイブリットmttptである場合に
は、マトリックス金属が強化繊維にて複合強化されてい
ない場合や強化繊維がアルミナ繊維である場合に比して
、ブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量が小さい
値になることが解る。
特に組合せBとC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。
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。
K1fl
下記の表6に示されたイソライト・バブコック耐火株式
会社製の非結晶質アルミナーシリカ繊維(商品名「カオ
ウール」)及び下記の表7に示された日東紡績株式会社
製の鉱物uA雑(商品名「ミクロファイバ])と銅合金
(CI−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4000k(+/DI’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(霞点−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、非晶質アル
ミナ−シリカli紺の体積率が1.3%であり、鉱物繊
維の体積率が1゜2%である複合材料を製造した。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Fを作成した。また比較例と
して銅合金(Cu−10wt%Sn)のみよりなる同一
寸法のブロック試験片Eを作成した。
会社製の非結晶質アルミナーシリカ繊維(商品名「カオ
ウール」)及び下記の表7に示された日東紡績株式会社
製の鉱物uA雑(商品名「ミクロファイバ])と銅合金
(CI−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4000k(+/DI’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(霞点−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、非晶質アル
ミナ−シリカli紺の体積率が1.3%であり、鉱物繊
維の体積率が1゜2%である複合材料を製造した。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Fを作成した。また比較例と
して銅合金(Cu−10wt%Sn)のみよりなる同一
寸法のブロック試験片Eを作成した。
これらのブロック試験片について、接触面圧が5k(]
/mmに設定さ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鋳鉄を相手部材とづる摩耗試験を3
0分間に亙り行った。この摩耗試験の結果を第7図に示
す。尚第7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1v耗邑(摩耗減量lI1g)を表わし
ている。
/mmに設定さ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鋳鉄を相手部材とづる摩耗試験を3
0分間に亙り行った。この摩耗試験の結果を第7図に示
す。尚第7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1v耗邑(摩耗減量lI1g)を表わし
ている。
第7図J:す、マトリックス金属が銅合金である場合に
も、強化w4Hが非晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊
維とよりなるハイブリッド繊維である場合には銅合金が
強化繊維にて複合強化されていない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非常に小さい値
になることが解る。
も、強化w4Hが非晶質アルミナ−シリカ繊維と鉱物繊
維とよりなるハイブリッド繊維である場合には銅合金が
強化繊維にて複合強化されていない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非常に小さい値
になることが解る。
実施例4
上述の実施例1に於て使用された非晶質アルミナ−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LJ Is規格MDC1−A
)をマトリックス金属−33= とし、強化m紐の総体積率が6.5%であり、非晶質ア
ルミナ−シリカ繊維の体積率が3.0%であり、鉱物繊
維の体積率が3.5%である複合材料を高圧U進法(湯
温690℃、溶湯に対する加圧力1500kO/anQ
)にて製造し、該複合材料より大ぎさが16X6X10
nvであり、その一つの面(16X10mm、第1図の
X−V平面に垂直)を試験面とするブロック試験片G+
を作成した。
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LJ Is規格MDC1−A
)をマトリックス金属−33= とし、強化m紐の総体積率が6.5%であり、非晶質ア
ルミナ−シリカ繊維の体積率が3.0%であり、鉱物繊
維の体積率が3.5%である複合材料を高圧U進法(湯
温690℃、溶湯に対する加圧力1500kO/anQ
)にて製造し、該複合材料より大ぎさが16X6X10
nvであり、その一つの面(16X10mm、第1図の
X−V平面に垂直)を試験面とするブロック試験片G+
を作成した。
また上掲の表6に示された非晶質アルミナ−シリカ繊維
及び上掲の表2に示された鉱物繊頼を用いて上述の実施
例1の場合と同様の要領にてIli[成形体を形成し、
該繊維成形体を強化材とし、亜鉛合金(Jls7#格Z
DC1) 、I合金(JIS規格WJ8)、スズ合金(
JIsM格WJ2>を7トリツクス金属とし、強化繊維
の総体積率が10%であり、非晶質アルミナ−シリカ繊
維の体積率が4%であり、鉱物u1iNの体積率が6%
である複合材料を高圧妨進法(それぞれ湯温500℃、
410℃、330℃、溶湯に対する加圧力500k(]
/♂)にて製造し、各複合材料より大きさが16X6X
b 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H1〜J1を作成した。更に比較の目的で
、マグネシウム合金LIIS規格MDC−A>、亜鉛合
金LJIS規格ZDC1) 、鉛合金(JIS規格WJ
8)、スズ合金(’JIS規格WJ2)のみよりなる同
一寸法のブロック試験片Go”Joを作成した。
及び上掲の表2に示された鉱物繊頼を用いて上述の実施
例1の場合と同様の要領にてIli[成形体を形成し、
該繊維成形体を強化材とし、亜鉛合金(Jls7#格Z
DC1) 、I合金(JIS規格WJ8)、スズ合金(
JIsM格WJ2>を7トリツクス金属とし、強化繊維
の総体積率が10%であり、非晶質アルミナ−シリカ繊
維の体積率が4%であり、鉱物u1iNの体積率が6%
である複合材料を高圧妨進法(それぞれ湯温500℃、
410℃、330℃、溶湯に対する加圧力500k(]
/♂)にて製造し、各複合材料より大きさが16X6X
b 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H1〜J1を作成した。更に比較の目的で
、マグネシウム合金LIIS規格MDC−A>、亜鉛合
金LJIS規格ZDC1) 、鉛合金(JIS規格WJ
8)、スズ合金(’JIS規格WJ2)のみよりなる同
一寸法のブロック試験片Go”Joを作成した。
次いでブロック試験片G O1G + については上述
の実施例1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5kg/111111?試験時
間が30分にそれぞれ設定された点を除き−り述の実施
例1の場合と同一の条件にて、球状黒鉛鋳鉄(JISI
格FCC70、Hv=250)製の円筒試験片を相手部
材とする摩耗試験を行った。
の実施例1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5kg/111111?試験時
間が30分にそれぞれ設定された点を除き−り述の実施
例1の場合と同一の条件にて、球状黒鉛鋳鉄(JISI
格FCC70、Hv=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。同表8に於て
、ブロック試験片の摩Km比率とはそれぞれブロック試
験片Go=Joの摩耗量(摩耗痕深さmm)に対するブ
ロック試験片G+〜J1の摩耗量(摩耗痕深さnun)
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Gl〜J1と摩擦された円筒試験片の摩耗量(摩耗
減量mq>を意味する。尚ブロック試験片Goと摩擦さ
れた円筒試験片の摩耗量は0.7mgであり、ブロック
試験片’Ho=Jo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。
、ブロック試験片の摩Km比率とはそれぞれブロック試
験片Go=Joの摩耗量(摩耗痕深さmm)に対するブ
ロック試験片G+〜J1の摩耗量(摩耗痕深さnun)
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Gl〜J1と摩擦された円筒試験片の摩耗量(摩耗
減量mq>を意味する。尚ブロック試験片Goと摩擦さ
れた円筒試験片の摩耗量は0.7mgであり、ブロック
試験片’Ho=Jo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 8
表8より、非晶質アルミナ−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、相手材の摩耗間を
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、非繊維化粒子の1重量及び粒径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。
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、相手材の摩耗間を
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、非繊維化粒子の1重量及び粒径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、その一方の部材が非
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35〜80wt%A
II!011165〜2Qwt%St O2,0〜10
wt%他の成分なる組成を有する非晶質アルミナ−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吊がそ
れぞれ17wt%以下、7wt%以下である非晶質アル
ミナ−シリカ繊維と、SiO2、Ca O1A+ 20
.を主成分としM(IQ含有量が10wt%以下であり
Fe 20s含有量が5 w’t%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411Ii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2
0W【%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、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。
する二つの部材の組合せであって、その一方の部材が非
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35〜80wt%A
II!011165〜2Qwt%St O2,0〜10
wt%他の成分なる組成を有する非晶質アルミナ−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吊がそ
れぞれ17wt%以下、7wt%以下である非晶質アル
ミナ−シリカ繊維と、SiO2、Ca O1A+ 20
.を主成分としM(IQ含有量が10wt%以下であり
Fe 20s含有量が5 w’t%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411Ii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2
0W【%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、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。
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図は非晶質アルミナ−シリカmm及び鉱物繊維より
なる繊維成形体の綴紐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図は非晶質アルミナーシリカm雑及び鉱物#&
維を強化綴紐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1!雑の総量に対する非晶質アルミ
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
量の複合剤に基づく推測値と実測値との差を強化4iI
i雑の総量に対する非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比を横軸にとって示すグラフ、第6図は非晶質アルミナ
−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、第7図は非晶質ア
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球状黒鉛鋳鉄を相
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・・・m組成形体、1′・・・複合材料、2・・・非
晶質アルミナ−シリカ繊維、2a・・・鉱物繊#lt、
3・・・#寿型、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着代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅治 6 図 第7図 (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04.8593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) ト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号
茅場町長岡ビル3W3 電話551−4171号」を「
特願昭筒60−04.0906@jと補正する。
なる繊維成形体の綴紐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図は非晶質アルミナーシリカm雑及び鉱物#&
維を強化綴紐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1!雑の総量に対する非晶質アルミ
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
量の複合剤に基づく推測値と実測値との差を強化4iI
i雑の総量に対する非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比を横軸にとって示すグラフ、第6図は非晶質アルミナ
−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、第7図は非晶質ア
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球状黒鉛鋳鉄を相
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・・・m組成形体、1′・・・複合材料、2・・・非
晶質アルミナ−シリカ繊維、2a・・・鉱物繊#lt、
3・・・#寿型、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着代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅治 6 図 第7図 (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04.8593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) ト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号
茅場町長岡ビル3W3 電話551−4171号」を「
特願昭筒60−04.0906@jと補正する。
Claims (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する非晶質アルミナ−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17wt%以下、7wt%以下である非晶質アル
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1
50μ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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4859385A JPS61207535A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 部材の組合せ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4859385A JPS61207535A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 部材の組合せ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61207535A true JPS61207535A (ja) | 1986-09-13 |
Family
ID=12807702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4859385A Pending JPS61207535A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 部材の組合せ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61207535A (ja) |
-
1985
- 1985-03-12 JP JP4859385A patent/JPS61207535A/ja active Pending
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