JPS61207536A - 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、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材
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−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、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（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綴紐等を強化材としア
ルミニウム合金の如き金属を７１−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雑強化金属複合材料の一つとして、本願出願
人ど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Ｉｌｉ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Ｊ：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、またアルミナ繊組等を強化ｍ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、互いに当接して相対的に摺動する二つのＢｆＳ
材の組合せに於て、その一方の部材を−に連の如き繊維
強化金属複合材料にて構成した場合には、その他りの部
材の材質によってはその他方の部材の摩耗が署しく増大
し、従ってそれらをひい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ｊることはできない。

本願発明者等は、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、その一方の部材が比較的強麿
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４１！ｉ１ｔと、非晶質アルミブーシリカ綴紐よりも
更に一層イバ廉であり７トリツ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を強化ｍ紺ど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間を最小限に
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（ｊ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ぎ実験的研
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ｍ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、それら両方の部材の互いに他に対する摺動
面に於【〕る摩摩耗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、互いに当接して相
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％Ａ１２ｏ３．６５〜２０
ｗｔ％ＳｉＯ２、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
中に含まれる非繊組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、７ｗ
ｔ％以下である非晶質アルミナ−シリカ繊維と、５ｉＯ
ｑ　、Ｃａ　ｏ、Ａｌ　２０ａを主成分としＭｏＯ含有
間がｌＱｗｔ％以下でありＦｅｙＯａ含有聞が５ｗｔ％
以下でありその他の無機物含有間が１ｏｗｔ％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ｍ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７
１へりックス金属とし、前記ハイブリッド繊維の体積率
が１％１ス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道かに低廉であ
る非晶質アルミナ−シリカ繊維と、非晶質アルミナ−シ
リカｍ紺よりも更に一層低廉であり７１〜リツクス金属
の溶湯との濡れ性がＪ＝　＜溶湯との反応ににる劣化が
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−シリカ繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒
子総量及び粒径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以上の非繊維化粒子含有量がそれぞれ２ｖｗｔ
％以下、７ｗｔ％に維持され、第二の部材の摺動面部は
硬さｌ−１１−１ｖ（１０が２００以上の鋼にて構成さ
れるので、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、それら両方の部材の互いに他に対Ｊ
−る１習動而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暦動面に於（プる摩耗量を最小限
に抑えるどともに、粒子のＩＢＭ落に起因する異常摩耗
を回避づることができ、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■１１１にも優れ非常
に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−シリカ系繊組はその組成及び製法の点
からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊組に大別される
。Ａ　ｌ　２０　ａ含有量が７０ｗｔ％以上であり５ｉ
０２含有量が３０ｗｔ％以上の所謂アルミナ繊維は、有
機の私消な溶液とアルミニウムの無機塩どの混合物にて
繊維化し、これを高温にて酸化焙焼１−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Ａｌｌ！０９含有量が３５〜
６５ｗｔ％でありＳｉＯ２含有量が３５〜６５ｗｔ％で
あるい４つゆるアルミナ−シリカ１１　ＩＩＩは、アル
ミナとシリカの混合物がアルミナに比しＣ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
］ノ、その融液をブローイング法やスピニング法にて４
Ｊｊ　Ｉｆ化覆ることにより比較的低順に目大量に生産
されている。特にＡｌ２Ｏ３含有量が６５ｗｔ％以上で
ありＳ！０２含有間が３５Ｗ［％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Ａｌ２０Ｇ含有間が３５ｗｔ％以下で
あり５ｉ０２含有吊が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Ａｌ２Ｏ３含有量が６５ｗｔ％以上のアルミナ−
シリカ繊維はＡ１２０ｑ含有量が６５ｗ［％以下のアル
ミナ−シリカ繊維繊維はど低廉ではないが、本願発明者
等が行なった実験的研究の結果によれば、Ａｌ２Ｏ３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、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ＣａＯ１Ｍｇ０１Ｎａ　２０．Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ
２０ａ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｐｔ＋　　　Ｑ　　、　
　Ｓｎ　　　０２　　　、　　ｉｎ　　　Ｏ，Ｍｏ　　
　Ｏａ　　　、　　Ｎ　　ｉ　　　Ｏ、１く２０、Ｍｎ
　　０２　　、Ｂ２　０ａ　　Ｎ　　Ｖ！！　　０６　
　、ＣＩＩ　　０１ＣＯ８０４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Ｊ：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−シリカ繊維
の組成は３５〜８０ｗ［％△ｌ　２０ｓ　、　６５〜２
０ｗｔ％Ｓ　ｉ　Ｏｔ　、０〜１０ｗｔ％仙の成分に設
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、ｌｌ１Ｈと同時に非繊維化粒
子が不可避的に多聞に生成し、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Ｊ、
れば、かかる非４８Ｈ化粒子は複合ｔｔＡ利の機械的性
質及び加工性を悪化さゼ、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１１１２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−１０＝ 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Ｕ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１０Ｗ［％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５ｗｔ％以
下、更には２ｗｔ％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ｌ１ｉｔａ化することにＪ：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％Ｓｉ　０２．２０〜４０ｗ
ｔ％ＣａＯ１１０〜２０ｗｔ％Ａｌ　２０ｓ　、　３〜
７ｗｔ％ＭＯ０，１〜５ｗｔ％Ｆｅ　２０９　、Ｏ〜１
０ｗｔ％ソ（１）他（Ｄ無ｍ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ｍ維のＩＪｙｌｌ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
ＩＩｉ維化粒子も非常に硬く口繊維径に比して追かに大
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
る原因となる。本顧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１５
０μｍズ上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１０ｗ
ｔ％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−シリカ繊維と鉱物繊維とＪ：りなるハ
イブリッド繊維を強化ｍ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（されても相手材の摩耗量はそれ程増大しな
い。従って本発明の部材の組合せに於ては、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ｍｕ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
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１０〜７０％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１０〜７０％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高い場合
、例えばハイブリッド繊維中の非晶質アルミナ−シリカ
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〜
４０％、特に１０〜４０％であり、ハイブリッドｒａｍ
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＃ＩＡ雑の体積率は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Ｍる摩擦摩耗特性に
優れた複合材料を得るためには、非晶質アルミナ−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〜３＋＋＋ｍの平均線′Ｈ長を有し、長繊維
の場合には３〜３０μの繊維径を右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、また鉱物繊維が他の繊維に
比して比較的陥弱であることから、鉱物繊維は繊維径１
〜１０μ、繊維長１０μ〜約１Ｑｃ＋＋＋程度の短繊維
（不連続繊維）の形態にて製造されている。従って低順
な鉱物繊維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ｍＮ径は２〜８μ程
度であり、平均ｍ紺長は２０μ〜５ｃｍ１ｌｌｌｔ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ＩＪＡＨ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２０μ〜
２ｍｍ程度であることが好ましい。

以下に添イ」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ｌ−・バブコック耐火株式会社製の非晶質アル
ミナ−シリカ繊Ｍ（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非繊維化粒子の総
出を２ｗｔ％とし、粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含
有量を０．３ｗｔ％とすることにより、下記の表１に示
されている如き非晶質アルミナ−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
ｅ５ｏｕｒｃｅＪ製の鉱物１ｔ（ｔ（商品名ｒＰＭＦＪ
　　（ＰｒＯｃｅｓｓｅｄ　　Ｍｉｎｅｒａｌ　　Ｆｉ
ｂｅｒ）　）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Ｍ１４ｍ化粒子のｍ聞及び粒径１５
０μ以上の粒子含有量をそれぞれ２．５ｗｔ％、Ｑ、４
ｗｔ％とした。

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］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４Ｍ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及び鉱物繊維２
ａ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２ａはｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向さ
れ、１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、該モールドキャ
ビティ内に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　ｋ（１／　ｃｎ’の圧ツ
ノに加圧し、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１１
０ｍｍ１高さ５０Ｉｌ１ｍ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
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。尚上述の名複合材
料Ａｏ〜Ａ　１００の非晶質アルミナ−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ＳＵＪ　２、硬
さＨｖ８１０’）製の円筒試験片の外周囲と接触させＪ
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、供呻しつつ□、
接触面圧２０　ｋ（］／　ｎｖ２、　　　　“滑り３ｉ
ｌｉ度０．３；／、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ｄ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、上半分はプロ不り試験片の摩耗
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！：ｍａ）”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
ミナーレリカ繊維の体積比（％）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
質アルミツー−シリカ繊維の体積比が０〜６０％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６０％以−にの領域に於ては実質的に一定の値に
イすることがわかる。

また円筒試験片の摩耗間は非晶質アルミナ−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＊３１は一般に設計可能な材料といわれてａ３す
、複合用が成立すると考えＩうれている。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
％どすれば、Ｘ−０％の場合のブロック試験片の摩耗量
は１０４μであり、Ｘ　＝　１００％である場合のブロ
ック試験片の摩耗量は３０μであるので、複合材料の摩
耗量について複合用が成立するとずれば、Ｘ−０〜１０
０％の範囲に於（プるブロック試験片の摩耗量Ｙは Ｙ＝　（１０４−３０）Ｘ／１００＋３０であるもの推
測される。第４図に於Ｃノる仮想線はかかる複合用に基
くブ【コック試験片の摩耗量の１１１測値を表わしてい
る。また第５図はかかる複合用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を強化繊維の総量に
対する非晶質アルミナ−シリカＩ＆ｉｉＭｔ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１０−７０％の範囲に
於てブロック試験片の摩耗量が１１を測値」；り苔しく
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
イブリッド化することによる効果と考えられる。

実施例２ 下記の表４に示された三菱化成株式会ネ１製の非晶質ア
ルミナ−シリカｕＡ紐に対し脱粒処理を行うことにより
、ｕ＆１１を集合体中に含まれる非ｌｌ１Ｍ化粒子の総
量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量をそれ
ぞれ１ｗｔ％、０．１ｗｔ％とした。また下記の表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」）に対し脱粒処理を行うことにより、ｔａ
維集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５
０μＪメ上の非繊維化粒子の含有量をそれぞれ１，０ｗ
ｔ％、０．１ｗｔ％とした。次いで上）ホの実施例１の
場合と同様の要領の真空成形法により、互いに均一に混
合された種々の体積比の非晶質アルミナ−シリカ繊維と
鉱物繊維とよりなり繊維の総体積率が約２０％の繊組成
形体（８０Ｘ８０Ｘ２０ｍｍ）を形成した。

次いで一ヒ述の各繊維成形体を用いて、上述の実施例１
と同様の要領にて高圧鋳造法（溶湯温度６９０℃、溶湯
に対する加圧力１５００ｋＯ／ゆＱ）にて、マグネシウ
ム合金（ＡＳＴＭ規格△Ｚ９１）をマトリックス金属と
する下記の表６に示された複合材料Ｂｏ”Ｂ＋。。を製
造した。これらの複合材料より摩耗試験用のブロック試
験片を切出し、軸受鋼ＬＪＩＳ規格５ＵＪ２）の焼入れ
焼戻し材（硬さｌ−１ｖ８１０）製の円筒試験片を相手
部材として、実施例１の場合と同一の条件にて摩耗試験
を行った。

上述の摩耗試験の結果を第６図に示づ。尚第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（摩耗減墨ｌＩ１ｇ）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（％）を表わしており、仮想線は複合剤に基くブロッ
ク試験片の摩耗量の推測値を表わしている。また第７図
は複合剤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Ｘを横軸にとって示す第５図と同
様のグラフである。

第６図より、ブロック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０〜４０％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６０％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上述の実施例１の場合と同様
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。また第
７図より非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積比が１０〜
８０％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解る。

割ｉ九１ 上述の実施例１の場合と同一の要□領により、上掲の表
１に示された非晶質アルミナ−シリカ繊′雑及び上掲の
表２に示された鉱物Ｉ！ｉ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（Ｊ　Ｉ
　Ｓ規格ＡＣ８Ａ）をマトリックスとし、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
繊維の体積率が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１５００ｋａ／♂）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１６×６×１０１であり、その一つの面（１６×１
０ＩｌＩ１１１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Ｃ１〜Ｃ４を作成した。また比較例
として、アルミニウム合金（Ｊ１８Ｍ格八Ｃ８Ａ）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ＣＯを作成した。

これらの試験片を順次ＬＦＷｙｆ、擦摩耗試験機にセッ
トし、相手部材である外径３５　ｍｍ、内径３０１１１
１１１、幅ｉＱｍｎ＋の鋼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）を供給しつつ、面圧２０
ｋｇ７ｍｍ”、すべり速度Ｑ、　３　ｍ／ｓｅｃにて円
筒試験片を１時間回転さＦｉ−る摩耗試験を下記の表７
に示された組合せＣｏ−Ｃ４について行なった。

表　　　　　７ 注：１）、ノＩｓ規格ＡＣ８Ａ ２）Ｊ　Ｉｓ規格Ｓ　Ｕ　Ｓ　４２０　Ｊ　２３）ＪＩ
Ｓ規格Ｓ　ＬＪ　Ｊ　２ ４）Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ 上述の摩耗試験の結果を第８図に示す。尚第８図に於て
、上半分はブロック試験片の摩耗量〈摩耗痕深ざμ）を
表しており、下半分は相手材である円筒試験片の摩耗量
（摩耗減量ｍｏ）を表しており、記号Ｃｏ”Ｃ４はそれ
ぞれ上掲の表７に於ける試験片の組合せＣｏ＝０４に対
応している。

この第８図より、ブロック試験片０１〜Ｃ４の摩耗量は
、アルミニウム合金のみよりなるブロック試験片ｃｏに
比して非常に小さく月相子材としての鋼の材質やその硬
さによっては殆ど差異がないことがわかる。また組合Ｉ
！′ＣＩ〜Ｃ４相互の比較より、相手材としての円筒試
験片の摩耗量はその硬さｌ−１ｖ（１０ｋ（１）が２０
０以上、好ましくは２５０以上である場合に小さい値で
あることが解る。

実施例４ まず上掲の表１に示された非晶質アルミナ−シリカＷＡ
維及び上掲の表５に示された鉱物綴紐と銅合金（Ｃｕ−
１ｏｗｔ％Ｓｎ）粉末とを秤量し、これに生伍のエタノ
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、
金型内に所定量に混合物を充填し、その混合物をパンチ
にて４０００ｋ（Ｊ／、’の圧力にて圧縮Ｊ−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
Ｉｌｉ雑の総体積率が３％であり、非晶質アルミナ−シ
リカ繊維の体積率が１．５％であり、鉱物ｍ雑の体積率
が１．５％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Ｃｏ〜Ｃ４ど同
様のブロック試験片ＤＩを作成した。また比較例として
同合金（Ｃ１−１０ｗｔ％Ｓｎ）のみよりなる同一寸法
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について上述の実施例３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−Ｆ掲の表７
に示されている如くステンレスｍ（ＪＩＳ規絡５ＬＩＳ
４２０．ノ２、ｌ−１ｖ５００）製であった。

この摩耗試験の結果を第９図に示す。尚第９図に於て下
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）を表わしている。

この第９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量が非常に小さい値になることが
解る。

１ｉ匠ｉ 上掲の表４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を用いて」二連の実施例
１の場合と同様の要領にてｌｌ１１ｆ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ＬＪＩＳ
規格ＭＤＣＩ−Δ）を７１〜リツクス金属とし、強化繊
維の総体積率が２０％であり、非晶質アルミナ−シリカ
ｍｌ１ｔの体積率が８％であり、鉱物繊維の体積率が１
２％である複合材料を高圧８Ｒ造法（泪温６９０℃、清
濁に対づる加圧力１５００ｋｇ／印２）に−Ｃ１ｌｊ造
し、該複合・ｌ料より人きざが１６Ｘ６Ｘ　１０ｍｍＴ
”あり、その−゛つの面（１６Ｘ１０＋ｎｎ＋、第１図
のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面どするブロック試験片Ｅ
１を作成した。

また上述の実施例１に於て使用された非晶質アルミナ−
シリカ＄４１ｉ＃及び鉱物繊維を用いて−Ｆ述の実施例
の場合と同様の装幀にてｍ組成形体を形成し、該Ｉｌ維
成形体を強化材とし、亜鉛合金（ＪＩＳ規格ＺＤＣ１）
　、鉛合金（ＪＩＳ規格Ｗ、）８）、スズ合金（ＪＩＳ
規ｌｌ８ＷＪ　２　）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、非晶質アルミナ−シリカ
繊維の体積率が４．５％であり、鉱物繊維の体積率が１
０．５％である複合材料を高圧＃８造法（それぞれ湯温
５００℃、４１０℃、３３０℃、溶湯に対Ｊる加圧ツノ
５００ｋｇ／岨９）にて製造し、各複合月利Ｊ：り大き
ざが１６×６Ｘ１０１１１１１１であり、その一つの面
（１６Ｘ　１０ｍｍ１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Ｆ＋〜ｉ−Ｉ＋を作成した。

更に比較の［ｌ的で、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格Ｍ
　Ｄ　Ｃ１−、−△）、亜鉛合金（ＪＩＳ規格ＺＤＣ１
）、鉛合金（Ｊ　Ｉ　５Ｍｌ８ＷＪ　８．）　、スズ合
金（ＪＩＳ規格ＷＪ２）のみＪ：りなる同一寸法のブロ
ック試験ハ］巳０〜１−１０を作成した。

次いでブロック試験片［０、［＋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５　ｋＯ／　ｍｎ＋”、試験時間が３
０分にそれぞれ設定された点を除ぎ上述の実施例１の場
合と同一の条件にて、軸受鋼（０１８Ｍ４格ＳＵＪ　２
．１−１ｖ　＝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。同表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Ｅｏ〜Ｈｏの摩耗量（摩耗痕
深さｎｕｎ）に対するブロック試験片Ｅｌ−１−１１の
摩耗量（摩耗痕深さｎｖ）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Ｅ１〜１−１１　と摩擦
された円筒試験片の摩耗量（摩耗減量ｎ＋ｏ）を意味す
る。尚ブロック試験片Ｅｏ〜ｌ−１ｏと摩擦された円筒
試験ハの摩耗量は測定不可能なほど小ざく、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ｕＡ＃ｆ１と鉱物繊
維とよりなるハイブリッドｍＨにてマグネシウム合金、
亜鉛合金、鉛合金、スズ合金を強化ずれば、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、非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の
非組紐化４−’Ｈ子の含有量等が本発明の範囲に属覆る
組合には、ブ［１ツ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
動づる二つの部４Δの組合ｌであって、その一方の部材
が非晶質アルミナ−シリカ８Ｍ及び鉱物繊維を強化繊郭
とし、アルミニウム合金の如き金属を７１〜リツクスと
する複合月利にて構成されており、イの他方の部材が鋼
にて（ｂ成されている如ぎ二つの部材の組合りに於て（
Ｊ、前記一方の部材を構成づる複合４Ａ利は３５〜ε３
０ｗ１％Ａｌ２Ｏ３，６５〜２０Ｗ［％Ｓ！’０２．０
〜１０Ｗ［％他の成分なる組成を右ηる非晶質アルミナ
−シリカ線層であって、イの集合体中に含まれる非繊紐
化粒子の総量及び粒径１５５０μ以上の非繊維化粒子含
有吊がそれぞれ１７Ｗ［％以下、７ｗｔ％以下である非
晶質アルミナ−シリカｍ　１ｉｆｔと、ｓ：　０２、ｃ
ａＯ１△１２０３を主成分どじＭｏ（’Ｊ含含有が１０
Ｗ１％以下てあり、ＦＯ２０３含右量が５ｗｔ％であり
その他の無機物含有間が１０Ｗ［％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雌化粒子の総量
及び粒径１５０μ以−にの非繊維化粒子含有量がでれそ
れ２０Ｗ［％以下、７ｗｔ％以下である鉱物繊組どより
ａ−るハイブリッド繊維を強化ｍＴＩｔｌどじアルミニ
ウム、マグネシウム、スズ、銅、鉛、亜鉛、及びこれら
を１構成分どＪる含金よりむる８Ｙより選択された金属
を７１へワックスどじ、ハイノリット繊肩１の体積率が
１％１メ１で・ある複合月利であり、前記他方の部（Ａ
を構成する鋼はその硬さ１−ｌｖ　　（１０ｋｇ）が２
００以十、史には２５０以十の鋼であることが好ましい
ことが解る。

１ス−１１に於ては本発明を幾つかの実施例について訂
細に説明したか、本発明はこれらの実施例に限定される
もので′は’、：　＜　、本発明の範囲内にて他の神々
の実施例が＋−ｊｌ　ｒｉｈであることは当業省にとっ
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−シリカ繊維及び鉱物繊維より
／ｊる繊組成形体の繊維配向状態を示１解図、第２図は
高圧持込法による複合月利の製造工程を示Ｊ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ず斜
視図、第４図は非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊
維を強化繊維どしアルミニウム合金を７１へワックス金
属ど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非晶質アルミナ−シ
リカ繊維の体積比を横軸にとって示ずグラフ、第５図は
第４図に示されたデータに基づき複合月利の摩耗量の複
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
及び鉱物繊維を強化繊維としマグネシウム合金をマｉ〜
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４Ｍ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７図は第６図に示されたデータに基づき複合月利
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非晶質アルミナ−シリカ繊維の体積
比を横軸にとって示ずグラフ、第８図は非晶質アルミナ
−シリカ繊維及び鉱物繊維を強化ＩＭ紺としアルミニウ
ム合金をマ］ヘリックス金属とする複合＋、［ど神々の
鋼との間にて行われた摩耗試験の結果を示Ｊグラフ、第
９図は非晶質アルミナ−シリカ繊維及び鉱物繊維を強化
ｍＭとし銅合金をマリックス金属とする複合月利どステ
ンレス鋼どの間にて行われた摩耗試験の結果を示すグラ
フである。 １・・・ｍＨ成形体、１′・・・複合月利、２・・・非
晶質アルミナ−シリｊｊ綴紐、２ａ・・・鉱物ｍ緒、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　　］・ヨタ白動車株式会社代　　
　　　理　　　　　人　　　　弁理士　　明　　ｈ　　
昌　　毅第　８　図 第　９　図 （ｍ９） （自　発） 手続補正書 １、事件の表示　昭和６０年特許願第０４８５９４号２
、発明の名称 部材の組合せ ３、補正をＪる者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県呻田市１〜ヨタ町１番地名　称　　（
３２０）　ｔ−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
（１）明細書第３頁第１０行〜第１１行の「特願昭６０
−号」をｒ特願昭第６０−０４０９０６号」と補正する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互い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％
   Ａｌ＿２Ｏ＿３、６５〜２０ｗｔ％ＳｉＯ＿２、０〜１
   ０ｗｔ％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＿２
   Ｏ＿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。