JPS61207535A - 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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
。

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。

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。

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」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。

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。

−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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (1)

【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。