JPS62259660A - 遠心分散成形による摺動材料の製造方法 - 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】 本発明は遠心鋳造を利用して行う摺動材料の製造方法の
改良に関するもので、含油軸受、無潤滑軸受、シリンダ
ー等の内面に摺動部を有するものに利用されるものであ
る。

（従来の技術） 本発明に係る従来技術としては、特開昭５７−１３１３
３６号「強じんな黒鉛鋳造合金の製造方法」の公報があ
る。

これを第７図により説明すれば、２１は溶融金泥と無被
覆黒鉛を入れた振り回し鋳型で、回転軸２２を中心に２
４に示すように回転させ遠心力を加えて鋳造するもので
、溶融金属２３の比重が無被覆黒鉛２５の比重または、
カサ密度より大きいときは黒鉛は第７図（イ）に示すよ
うに鋳型の底部で大きく遠心力が加わる側に入れる。金
属比重が黒鉛の比重より小さいときはその逆となる。第
７図（ロ）は遠心分散成形品でアルミ合金２３ａの母材
の表面に黒鉛２５ａが成形されている。

第８図の（イ）は中空円筒製品の内面に黒鉛を分散させ
る方法を示し、２６は鋳型、２７は回転軸、２８は母材
、２９は黒鉛で、３０は中子である。第８図（ロ）は母
材２８が加熱溶湯され、鋳型が回転して黒鉛２９が比重
の関係及びＧの大きさにより円筒の内周面３１に黒鉛２
９が遠心分散され、鎖線で示す不要部分をカットして摺
動部材を製造するものである。

上記の遠心分散成形法は、鋳型温度を制御することで黒
鉛を下端より上端面及び外表面から内表面の任意の位置
に分散することが出来るものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし前記遠心分散による製法は、 （１）　　黒鉛に代ってそれより濡れ性の悪いセラミッ
ク等のフィラーを使用して摺動性等を向上させる場合に
、単にフィラーと母材金属の比重差のみを利用して任意
の位置に遠心力と温度の制御だけでは分散されない。

摺動材料にとって必要な内周面への分散に関して第７図
の方式では円筒形状の内周面へ均一に分散させることは
不可能であり、第８図の方式においても内周側にフィラ
ーが分散されてもその濡れ性の悪さによりフィラーと母
材との間で充分に分散複合されない。

（２）また前記方法では多層および数ケ所に適切なフィ
ラーの組合せで特に内周面に分散させることは不可能で
ある。

（３）第８図の方式において内側に均一に分散させるに
はフィラーの濡れ性を向上させると共に、温度と遠心力
の微妙なバランスをとる必要があり、更に分散層の分散
密度のコントロールも捲めて困難であり、 （４）また黒鉛分散のみで摺動特性の向上を計っている
ので耐摩耗性の向上にはあまり寄与せず、内周側にフィ
ラーが分散されても、その濡れ性の悪さよりフィラーと
母材との間でうまく分散複合されにくいという問題点が
ある。

本発明は摺動材料にとって必要な円筒形状の内周面への
均一なコントロールされた遠心分散を可能とすることを
技術的課題とするものである。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するために講じた手段は次のとお
りである。すなわち、鋳型内に無被覆フィラーであるメ
タルファイバー、セラミックファイバー、又はカーボン
ファイバーを入れ軽合金よりなる溶湯を注湯して遠心力
を加え金属の内表面（円筒形状物内周面）に前記無被覆
フィラーを分散させる遠心分散成形法において、 ＋１）　　鋳型のキャビティに母材を配置し、中子と母
材との隙間に摺動性、耐摩耗性フィラーを充填固定し、
・ （２）前記鋳型のキャビティ上部に押湯部分として母材
を配置し、 （３）前記母材とフィラーを加熱し、母材を溶解後一定
時間恒温保持し、 （４）前記フィラーの表面に母材との化合物を形成し、
溶湯に対するフィラーの濡れ性を向上させた後に、遠心
力を与えながら回転することによって分散複合し、摺動
材を形成するものである。

（作用） 前記技術的手段は次のように作用する。すなわち、円筒
形状物の内周面にフィラーを分散形状に充填セットする
か、あらかじめ分散形状に成形したフィラーをセットし
、更に鋳型のキャビティ上部に設けた押湯用の母材の溶
湯が遠心力によって移動することでフィラー中に含浸し
、遠心力の付加量及びフィラーと溶湯との接触時間とを
コントロールすることにより内周面に任意の分散中に均
一に分散複合するものである。内周面へ均一に分散複合
する状況を第２図〜第３図により説明すれば、第２図は
重力倍数とフィラーの溶湯中保持時間による適正な分散
条件を示すグラフで、１は軽合金よりなる円筒で、４は
内周面、５は回転軸で、６ａ、６ｂ・・・は内周面にフ
ィラーが分散されている状況で、■は分散層６Ｃが下方
へ片寄り、■は分散層６ｂが内周面に正しく分散し、■
は分散層６ａが内周面に適切には、複合できないことを
示したものである。グラフＡ及びグラフＢで囲まれた■
で示す斜線部が正しい分散区域であり、この区域に入る
様に条件を設定し遠心分散することにより適切な摺動材
料を得ることができる。

また遠心分散前にセットした分散フィラ一部の幅と遠心
分散後の分散層の幅に対する重力倍数の影響について第
３図に示し、７は中子でｗｂは遠心分散前のフィラーの
巾で、Ｗａは遠心分散後のフィラーの巾とし、金属溶湯
中にフィラーを入れて０分、２０分、４０分と保持した
場合に（０分＝Ｅ、２０分＝Ｄ、４０分＝Ｃで示す）時
間の経過と共にフィラーは微細化し濡れ性も良くなり、
小さなＧで分散中を広く成形することが出来るものであ
る。−例として４０分保持後２２０ＧにてＷ　ａ　／　
Ｗ　ｂ　＝　３．０〜３．５と巾広く分散させることが
できるものである。

この場合、フィラーとしてはＦＣＤ６０ファイバーを用
い母材としてＡ２０２４を使用し、溶湯温度を７００℃
と固定して種々テストを行ったものである。第３図のグ
ラフにより各種条件により分散幅を自由に制御すること
が出来ることを示す。

尚フィラーを溶湯中に１００分以上保持した場合はフィ
ラーがすべて金属間化合物に変化し大幅に強度が低下す
るものである。

第４図は溶湯金属のＡ２０２４にフィラーとしてＦＣＤ
６０ファイバー及びチタン（Ｔｉ）粉末を使用して前記
方法にて摺動材料を形成し、その摺動面の耐摩耗性と前
記フィラーと母材によって形成される金属間化合物との
関係を示すもので、ＦはＴｉ＋Ａ２０２４．ＲはＦＣＤ
６０＋Ａ、２０２４であり、いずれも金属間化合物相割
合が６０％付近がもつとも摩耗量が少ないことを示して
いる。

第５図はフィラーの表面に形成された金属間化合物と、
摺動面への分散状況を示すもので、前記摺動材料を中心
線に対して直角な断面の拡大図でＦＣＤ６０フィラーを
中心に金属間化合物が形成され、中子に相当する内周面
にフィラーが分散されている状況を示すものである。

（実施例） 以下実施例について説明する。

第１図において、１０はルツボで、Ｐはルツボの中に中
子、フィラー及び円筒形状の母材であるアルミ合金をセ
ットした溶解前の状況であり、Ｑは前記ルツボを加熱し
てアルミ合金を溶湯とし、回転したルツボの状況を示す
。

前記ルツボｌＯにて第６図に示す円筒形状のドライベア
リング■］を製造する場合について説明する。

１１はステンレスよりなる円筒であり、１２はアスベス
トリボンよりなる断熱材、１３はアルミ合金よりなる母
材、１４は押湯効果をさせるための母材、１５は円筒形
状の崩壊性セメントよりなる鋳型、１６はカーボンフィ
ラーで、１７は円筒形状の中子、１８は遠心分散により
カーボンフィラー１６が溶湯に分散された状況を示す。

第１図において、円筒形状のキャビティを持つルツボ１
０においてステンレス製フレーム１１の内側にコストワ
ックス法により１５．１７に示す崩壊性セメント材を使
用してドライベアリングの摺動材のキャビティ形状を有
する鋳型を作成し、アルミ又はアルミ合金よりなる母材
１３をキャビティ内にセットし、中子１７と母材１３の
隙間に摺動性及び耐摩耗性向上のためのフィラー（ＦＣ
Ｄファイバー、Ｔｉ粉末、アルミナファイバー。

カーボンファイバー）１６を充虜し、更に上記押湯用母
材１４を上部にセットし、ルツボの蓋を型締め後加熱し
て型内で溶解後数分から約４０分間６５０℃〜８００℃
中にて保持することにより、前記フィラーの表面にアル
ミとの金属間化合物などの化合物を形成後、軸２０を中
心として、鋳型を約１０００〜１００ＯＧの重力倍数で
遠心力を与えながら回転させ、フィラ一層中へ溶湯を含
浸後、冷却凝固し、セメントをばらしてドライベアリン
グを成形することが出来る。第６図の■（がドライベア
リングで、フィラー１８が内周面に均一に分散している
、１３ａは母材である。

〔発明の効果〕

本発明は次の特有の効果を有する。すなわち、ｉ？ｈ中
にフィラーを一定時間保持することでフィラー表面に溶
湯との化合物を作ることによりフィラーの溶湯への濡れ
性が向上し、分散複合が容易となり、従来方法のあらか
じめフィラーに濡れ性向上物質をコーティングする必要
はなく、またフィラーが溶湯との化合物を作ることによ
り母地の硬度が上がり、材料自身の耐摩耗性が向上する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の鋳型の断面図、第２図は遠心分散成
形の遠心力（Ｇ）と時間の関係を示すグラフ、第３図は
フィラーを溶湯中に保持する時間とＧ及びＷ　ａ　／　
Ｗ　ｂとの関係を示すグラフ、第４図は母村内の金属間
化合物と摩耗量との関係を示すグラフ、第５図は遠心分
散成形による製品の拡大断面図、第６図は本実施例によ
り成形された製品の断面図、第７図の（イ）は従来例の
説明図、第７図（ロ）は製品の説明図、第８図の（イ）
は従来例の説明図、及び第８図の（ロ）は製品の説明図
である。 １３・・・母材、１４・・・押湯用母材、１６・・・フ
ィラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳型内にフィラーを入れ、母材である軽合金よりなる溶
   湯を注湯して遠心分散成形法により複合材を成形する方
   法に於いて、鋳型内のキャビティに軽合金よりなる母材
   を配置し、中子と前記母材との隙間にフィラーを充填固
   定し、前記鋳型のキャビティ上部に押湯部分として母材
   を配置し、前記母材とフィラーを加熱し、溶解後０〜１
   ００分以内の一定時間恒温保持し、前記フィラーの表面
   に母材との金属間化合物を形成し、遠心力にて鋳型を回
   転し成形する、遠心分散成形による摺動材料の製造方法
   で、主に、円筒形状の内周面の摺動特性の向上をはかる
   製造方法である。