JPS62280339A - 摺動用部材 - 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】 ３、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１習動する第一の部
材と第二の部材とよりなる摺動用部材に係り、更に詳細
には第一の部材がアルミナ−シリカ系Ｕ＆維にで複合強
化されたアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金よ
りなる複合材料にて構成され、第二の部材がＣｒ２Ｏ３
の溶ＩＩＦ１層にて被覆された金属にて構成された摺動
用部材に係る。

従来の技術 Ｕいに当接して相対的に摺動する二つの部材よりなる摺
動用部材に於ては、二つの部材の組合せ如何によっては
それらの部材の何れか又は両方の摩耗量が大きくなり、
♀明寿命を来たすことがある。かかる問題に対処すべく
、例えば本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特開
昭１５８−９３８３８号や特開昭５８−９３８３９号の
公報には、アルミニウム合金やマグネシウム合金をマト
リックスとしアルミナ−シリカ繊維の如き無機繊維を強
化繊維とする繊維強化金属複合材料にて一方の部材を構
成し、所定の硬さの鋼にて他方の部材を構成し、これに
より活動用部材の摩擦摺動特性を改善する試みが行われ
ている。

発明が解決しようとする問題点 しかしｌｊいに当接して相対的に摺動する二つの部材よ
りなる！動用部材に於て、その一方の部材を繊維強化金
属複合材料にて構成した場合には、その使方の部材の材
質によってはその他方の部材の摩耗が増大し、またそれ
らの部材の間に於て焼付き等の問題が生じることがある
。

本願発明者等は、互いに当接して相対的に活動する第一
の部材と第二の部材とよりなる摺動用部材に於て、第一
の部材がアルミナ−シリカ系繊維を強化繊維とする複合
材料にて構成され、第二の部材が金属にて構成される場
合に、第二の部材を構成する金属が如何なる特徴を有す
るものであることが適切であるかについて種々の実験的
研究を行った結果、金属が成る特定のセラミックスの溶
射層に゛Ｃ被覆されていることが好ましいことを見出し
た。

本発明は、本願発明者等が行った種々の実験的研究の結
果得られた知見に基づき、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よりなる活動用部材であ
って、第一の部材がアルミナ−シリカ系４［を強化繊組
としアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金をマト
リックスとする繊維強化金属複合材料にて構成され、第
二の部材が成る特定のセラミックスの溶１１）１層にて
被覆された金属にて構成され、それら両部材の耐摩耗性
及び耐焼付き性等に優れた摺動用部材を提供することを
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
対的に活動する第一の部材と第二の部材とよりなる活Ｃ
Ｊ用部材にして、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４Ｑｖｔ％以上Ａｌ２Ｏ３、
残部実質的にＳｉＯ２なる組成を有する体積率３〜３０
％のアルミナ−シリカ系４ａ帷を強化繊維としアルミニ
ウム合金若しくはマグネシウム合金をマトリックスとづ
る！！雑強化金属複合材料にて構成され、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Ｃｒ
　２Ｏ３の溶射層にて被ｒＲされた金属にて構成された
活動用部材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、第一の部材の少なくとし第二の部材に
対する摺動面部は、体積率３〜３０％のアルミナ−シリ
カ系Ｉ　Ｉｆを強化繊組としアルミニウム合金若しく【
よマグネシウム合金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、第二の部材の少なくとも第一の
部材に対づるＩＷ動面部は、摺動特性にはれたＣｒ　２
Ｏ３の溶！８層にて被覆された金属にて構成されるので
、債に説明する本願発明者等が行った実験的研究の結果
より明らかである如く、二つの部材の耐１ｆ耗性及び耐
焼ト［き性に１娶れた摺動用部材を得ることができる。

本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、第二の
部材の摺動面部がＣｒ２Ｏ３の溶射層にて被覆された金
属にて構成される場合には、溶射層の表面の粗さが比較
的大きい場合にも、第二の部材が溶１１）１層にて被覆
されていない金属にて構成される場合に比して、第−及
び第二の部材の摩耗量を低減することができるが、溶！
８層の表面粗さが特に１．２μＲｚ以下の場合に二つの
部材の摩耗量を小さい値に抑えることができる。従って
本発明の池の一つの詳細な特徴によれば、溶射層の表面
粗さは１．２μＲｚ以下に設定される。

また本ｉ光明者が行った実験的研究の結果によれば、第
一の部材の摺動画が電解エツチングされることによりア
ルミナ−シリカ系繊維の一部が（δ動面に露出し、摺動
画に露出するアルミナ−シリカ系繊維の間のマトリック
スの表面に凹部が形成される場合には、第−及び第二の
部材の耐摩耗性及び耐焼付き性を更に一層向上させるこ
とができる。従って本発明の更に他の一つの詳細なｆＦ
黴によれば、第一の部材はその１習動面が電解エツチン
グされることによりアルミナ−シリカ系繊維の一部が暦
初面に露出しており、摺動面に露出するアルミナ−シリ
カ系繊維の間のマトリックスの表面に凹部が形成された
状態にて使用される。

またＣｒ２Ｏ３の溶射層の厚さが小さすぎる場合には、
摩耗により該溶射層がなくなって第二の部材の金属が露
出してしまい、逆に溶射層の厚さが大きすぎる場合には
、溶射に要する時間が長くなり、またＣＩ”　２Ｏ３が
必要以上に使用されることになり、態動用部材が高コス
トになる。従ってＣｒ２Ｏ３の溶射層の厚さは５μ以上
、特に５〜２Ｏ０μ、更には１０〜１５０μであること
が好ましい。

本発明の一つの具体的実施例に於ては、Ｖｆｊ初用部用
部材燃機関であり、第一の部材はシリンダライナであり
、第二の部材はピストンリングである。

また本発明の他の一つの具体的実施例に於ては、摺動用
部材は内燃機関であり、第一の部材はピストンであり、
第二の部材はピストンリングである。

尚第−の部材の複合材料の強化繊維としてのアルミナ−
シリカ系繊維、即ちＡｌ２Ｏ３及び３ｉ０２を主成分と
する繊維の△１２Ｏ３含有量が４０ｗｔ％未満の場合に
は、複合材料の耐摩耗性を十分に向、Ｅさせることがで
きない。従って本発明に於てはＡｌ　２Ｏ３含有吊が４
０ｗｔ％以上のアルミナ−シリカ系繊維が使用される。

このアルミナ−シリカ系繊維は長繊維又は類４１ｉ雑の
何れであってもよく、平均繊維径は１００μ以下、特に
１〜４０μ程度であることが好ましい。

またアルミナ−シリカ系繊維の体積率が５％未満、特に
３％未満の場合には、複合材料の耐摩耗性等を」−分に
向上させることができず、逆にアルミナ−シリカ系繊維
の体積率が１５％、特に３０％を越えると、複合材料及
び第二の部材の摩耗量が増大する。従ってアルミナ−シ
リカ系繊維の体積率は３〜３０％、好ましくは５〜１５
％に設定される。更にアルミナ−シリカ系繊維の配向は
一方向配向、二次元ランダム配向、三次元ランダム配向
等任意の配向であってよいが、特に一方向配向及二次元
ランダム配向の場合には、）習動向が一方向配向の方向
又は二次元ランダム配向平面に対しできるだけ垂直又は
これに近い角度をなすよう設定されることが好ましい。

また第二の部材を構成する金属はＣｒ　２Ｏ３にて溶射
し１りる金属である限り任意の金属であってよい。

更にＣＩ’２Ｏ３を溶ｔＡＶる方法はガス溶射、アーク
溶射、プラズマ溶射の如く任意の溶射方法℃゛あってよ
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。

実施例１ 互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりなる活
動用部材であって、その一方の部材がアルミナ−シリカ
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
する繊維強化金属複合材料にて構成されており、その他
方の部材がＣｒ２Ｏ３の溶！８層にて被冒された金属に
で構成された摺動用部材について行われた摩耗試験及び
焼付き試験を、他の材質の組合せよりなる慴動用部材に
ついて行われた摩耗試験及び焼付き試験と対比して説明
する。

まず平均繊維径２．８μ、平均繊維長５ｍｍのアルミナ
−シリカ繊維（５５ｗｔ％Ａｌ　２Ｏ３、残部実質的に
Ｓｉ　０２　）が実質的に三次元ランダムにて配向され
た繊組成形体を形成し、該繊維成形体を用いて行われる
高圧鋳造く溶湯の温度７３０℃、溶湯に対する加圧力５
００　ｋＱ／ｃｌ　）により、体積率８％のアルミナ−
シリカ繊維を強化繊維としアルミニウム合金（ＪＩＳ規
格ＡＣ８へ）をマトリックスとする複合材料を製造した
。次いでこの複合材料より大きざが１６Ｘ６Ｘ１０ｍｍ
であり、その一つの面（１６Ｘ６ｍｌｌｌ＞を試験面と
する平板試験片を多数作成した。また比較用としてアル
ミナ−シリカ繊維にて強化されていないアルミニウム合
金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Δ）のみよりなり、上述の平板試
験片と同一の寸法を有する平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片を順次摩擦摩耗試験殿にセッ
トし、相手部材である外径３５ｆｆｌＩｌｌ、内径３Ｑ
ｍｍ、幅１Ｑｍｍの球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７
０）　、Ｃｒ　２Ｏ３又はＡｌ２Ｏ３又ハ鋳鉄（０，８
ｗｔ％　ｃ、　　　ｏ、　　　３　ｗｔ％　Ｓｉ　　　
、　　Ｏ，０１ｗｔ％Ｐ１残部Ｆｅ）のプラズマ溶射層
にて被覆された球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０）
製の円筒試験ｊ１の端面と接触させ、それらの試験片の
接触部に温度１５０℃の潤滑油（キセッスルモータオイ
／１，５Ｗ−３０）を供給シック、荷１ｉ６０ｋｏ、回
転数１６０ｒｐｍにて円筒試験片を１時間回転させる摩
耗試験を行った。

尚平板試験片と円筒試験片どの組合せは一ト記の表１に
記されている通りであり、Ｃｒ　２Ｏ３の溶射層、Ａｌ
２Ｏ３の溶射層及び鋳鉄溶射層は円筒試験片の一方の端
面をショツトブラストにより清浄化した後、ＭＥＴＣＯ
社製のプラズマ溶射装置（３Ｍ　１３　）を用いて、下
記の表２に示された条件にてプラズマ溶射を行うことに
より形成された。

また表１に於て、組合せ△１〜△５の円筒試験片の溶）
１層の表面粗さの中位（よμＲＺであり、他の相合ぽの
円筒試験片の被試験面の表面粗さは全て１．２１ｚｌｌ
であり、表面粗さは被試験面に対Ｊる研削条件を変更す
ることにより調整された。

表　　１（その１） 表　　１（その２） 注：１）溶射層の厚さ１５０μ、硬ざトＩＶ１８０２）
溶射層の厚さ１５０μ、硬さＨＶ１９０３）溶射層の厚
さ１５０μ、硬さＨＶ５００表　　２ （プラズマ溶射条件） Ａｒガス流ｆｆｉ：　　２３００（１／ｈｒＨ２ガス流
量：　　４５０Ｑ／ｈｒ 供給電流：　４５０〜５００Ａ 溶鋼粉末の平均粒径：　２Ｏ〜５０μ 溶射粉末の供給ｆｆｉ　：　　４　ｏｇ／ｓｉｎ溶射距
離：１００ＩｌｌＩＩＩ この摩耗試験の結果を第１図に示す。尚第１図に於て、
上半分は平板試験片の摩耗け（摩耗痕深さμ）を表わし
ており、下半分は相手材である円筒試験片の摩耗量〈摩
耗１ｆｆｉＩｌ１ｇ）を表わしている（後述の第２図〜
第４図に於ても同じ）。

第１図より、組合ｔ！　Ａ　９〜Ａ　Ｉ２の平板試験片
の摩耗量は非常に高い値であり、特に組合せＡ　Ｉ２の
場合には円筒試験片の摩耗量も比較的高い値であること
が解る。また組合せＡｌ−Ａｌ１の平板試験片の摩耗量
は組合せ八９〜Ａ　Ｉｔの平板試験片の摩耗量に比して
通かに小さい値であるが、これらのうら組合せへ５〜八
８の円筒試験片の摩耗量は組合せ△９〜Ａｎよりも高い
値であり、また組合せ八１〜Ａ５の円筒試験片の摩耗量
は組合せ八６〜ΔＢよりも小さい値であることが解る。

かくしてアルミナ−シリカ繊維にて強化されたアルミニ
ウム合金よりなる平板試験片どＣｒ２Ｏ３の溶射層にて
被覆された球状黒鉛鋳鉄よりなる円筒試験片との組合せ
△１〜八５の場合には、平板試験片及び円筒試験片両方
の摩耗量が他の組合Ｕの場合に比して小さく、特に組合
せ△１〜△５の摩耗試験の結果より、溶射層の表面粗さ
は１．２μＲＺ以下であることが好ましいことが解る。

また上掲の表１に示された試験片の組合せＡ１〜Ａ　Ｉ
２について、平板試験片と円筒試験片との接触部に常温
の潤滑油（キ↑・ツスルモータＡイル５Ｗ　−３０）を
供給し、円筒試験片を回転数１００Ｑ　　ｒｐｍにて回
転させつつ平板試験片に対する円筒試験片の押圧荷重を
１０ｋｇより７００ｋｌｌｌまで増加さ１１これにより
焼付き限度開型を測定する焼付き試験を行った。

この試験の結果、組合せＡ１〜Ａ５、特に組合せ△３〜
Ａ５の焼付き限度荷重は他の何れの組合（ジよりも高く
、従ってこれらの組合せは耐焼付き牲にも優れているこ
とが確認された。

実施例２ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ−シ
リカ繊維〈実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカ
繊維と同一〉を強化繊維とし、マグネシウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＭＣ２）をマトリックスとする複合材料を高圧Ｕ
造（溶湯の温度７００℃、溶湯に対σる加圧力８００ｋ
（１／ａｍ２）にて製造し、該複合材料より実施例１の
場合と同一の寸法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表３に示さ
れた試験片の組合せにて実施例１の場合と同一の個順及
び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚下記の
表３に示された組合せ８１〜Ｂ４の円筒試験片はそれぞ
れ上掲の表１に示された組合ｆｆＡ＋〜△３、Ａ５と同
一の要領及び条件にてＣｒ　２Ｏ３の溶射層が形成され
表面粗さが調整されたものであり、組合ＶＢ５の円筒試
験片の被試験面の表面粗さは１．２μＲｚであった。

表　　３ この摩耗試験の結果を第２図に示す。第２図より、組合
せＢ５の場合に比して組合せ８１−３４の摩耗量は平板
試験片及び円筒試験片の何れについても低い値であり、
特に組合せＢ３及びＢ４の摩耗量は平板試験片及び円筒
試験片の何れについても組合せＢ１及びＢ２の場合より
も低い値であり、従ってアルミナ−シリカ繊維にて強化
されたマグネシウム合金よりなる複合材料とＣｒ２Ｏ３
の溶射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合せら耐摩
耗性に優れており、またＣＩ”２Ｏ３の溶射層の表面粗
さは１．２μＲＺ以下であることが好ましいことが解る
。

また図には示されていないが、焼付き試験の結果、アル
ミナ−シリカ繊維にて強化されたマグネシウム合金より
なる複合材料とＣｒ　２Ｏ３の溶射層にて被覆された球
状黒鉛鋳鉄との組合せは耐焼付き性にも優れていること
が確認された。

実施例３ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ繊維
（９５ｗｔ％Ａｌ　２Ｏ３　、残部実質的にＳ　！　Ｏ
ｆ！　、平均繊維径３．２μ、平均繊維長８１１１１１
＞を強化繊維とし、アルミニウム合金ＬＪＩＳ規格ＡＤ
Ｃ１０＞をマトリックスとする複合材料を高圧鋳造（溶
湯の温度７４０℃、溶湯に対する加圧力５００ｋｇ／ｃ
ｎｕ　）にて製造し、該複合材料より実施例１の場合と
同一の寸法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表４に示さ
れた試験片の組合拷にで実施ＢＡＩ　１の場合ど同一の
要領及び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚
下記の表４に示された組合せＣ１〜Ｃ４の円筒試験片は
それぞれ１掲の表１に示された組合せＡ１〜八３、Ａ５
と同一の要領及び条件にてＣｒ２Ｏ３の溶射層が形成さ
れ表面粗さが調整されたものであり、組合せＣ５の円筒
試験片の被試験面の表面粗さは１．２μＲＺであった。

表　　４ この摩耗試験の結果を第３図に示す。第３図より、組合
せＣ５の場合に比して組合せＣ１〜Ｃ４のｊｔ耗はは平
板試験片及び円筒試験片の何れについてち低い値であり
、特に組合せＣ３及びＣ４の摩耗損は平板試験片及び円
筒試験片の何れについても組合せＣ１及びＣ２の場合よ
りも低い値であり、従ってアルミナ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とＯｒ　２Ｏ３の溶
射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合せも耐摩耗性
に優れており、またＣｒ　２Ｏ３の溶射層の表面粗さは
１．２μＲＺ以下であることが好ましいことが解る。

また図には示されていないが、焼付き試験の結果、アル
ミナ繊維にて強化されたアルミニウム合金よりなる複合
材料とＣｒ　２Ｏ３の溶射層にて被覆された球状点Ｋｉ
鋳鉄との組合せは耐焼付き性にも帰れていることが１ｉ
ｆｆ認された。

実施例４ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ繊維
（実施例３に於て使用さ礼たアルミナ繊維と同一）を強
化繊維とし、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＯ２＞を
マトリックスとする複合材料を高圧鋳造（溶湯の温度７
００℃、溶湯に対する加圧力８００　ｋＱ／ｃｍ２　）
にて製造し、該複合材料より実施例１の場合と同一の寸
法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表５に示さ
れた試験片の組合せにて実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚Ｆ記の
表５に示された粗合せＤ１〜Ｄ４の円筒試験片はそれぞ
桟上掲の表１に示された組合せＡ１−Ａ３．△５と同一
の要領及び条件にてＣｒ２Ｏ３の溶射層が形成され表面
粗さが調整されたものであり、組合ｖ　Ｄ　！ｉの円筒
試験片の被試験面の表面粗さは１．２μＲｚであった。

表　　５ この摩耗試験の結果を第４図に示す。第４図より、組合
ＬＤ５の場合に比して組合せＤ１〜Ｄ４の摩耗ｉｊ）　
＋、！平板試験片及び円筒試験片の何れについても低い
値であり、特に組合せＤ３及びＤ４の厚耗吊（よ平板試
験片及び円筒試験片の何れについても組合せＤｌ及びＤ
２よりも低い値であり、従ってアルミナ繊維にて強化さ
れたマグネシウム合金よりなる複合材料とＣｒ２Ｏ３の
溶！）ｉｐにて被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合ぜち耐
摩耗性に■れており、またＣｒ２Ｏ３の溶射層の表面粗
さは１．２μＲＺ以下であることか好ましいことが解る
。

また図には示されていないが、焼付き試験の結果、アル
ミナ繊維にて強化されたマグネシウム合金よりなる複合
材料とＣＩ”　２Ｏ３の溶）１居にて被覆された球状黒
鉛鋳鉄との組合せは耐焼付き性にし浸れていることが確
認された。

実施例５ 実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカ繊維と同一
のアルミナ−シリカ繊維が実質的に三次元ランダムにて
配向された繊組成形体を形成し、該繊維成形体を用いて
行われる高圧鋳造（溶湯の温度７３０℃、溶湯に対する
加圧力５００ｋｇ／　ｃｍ９）により、体積率８％のア
ルミナ−シリカ繊維を強化繊維としアルミニウム合金（
Ｊ■Ｓ規格ＡＤＴ４）を７１−リツクスとする複合材料
を製造した。次いでこの複合材料より外径２５．６ｎｖ
、内径２Ｏ．０ｍｆｆ１、長さ１５ｍｍの寸法をイｊし
一方の端面を被試験面とする円筒試験片を６個形成し、
各試験片の被試験面の表面粗さを研削により０．６μＲ
ｚに仕上げた。

次いで硝酸水溶液を用いて行われる電解エツチングによ
り、４個の円筒試験片の被試験面のマトリックスの表面
に四部を形成した。第５図はかくして形成された試験片
の被試験面近傍の断面を示す模式図であり、図に於て２
１は強化繊維としてのアルミナ−シリカ１１維を示して
おり、２２はマトリックスとしてのアルミニウム合金を
示しており、２３は四部を示している。

この場合電解１ツヂングの条件を適宜に設定することに
より、被試験面の任意の断面に現われる凹部２３の深さ
ＤＩの平均１ａ　Ｄ　ｉが１．８μであり、凹部２３の
間口径に対する深さの比の平均値、円１１５被試験面の
任意のｉｇｉ面に現われる凹部２３の開口部長さＷｉに
対する深さＤｉの比の平均値Ｄｉ　／Ｗｉが０．０２で
あり、複合材料の表面２４よりアルミナ−シリカｍｍの
露出高さＨｉの平均１直Ｈ１が０．８μであり、凹部の
面積率、即ち設合材料の任意の断面の成る基準長さＬに
対する凹部２３の開口部長さＷｉの合計の比の百分率が
２Ｏ％である３個の円筒試験片が形成された。

次いで電解エツチングが行われたこれらの円筒試験片及
び電解エツチングが行われず、従って四部の深さ、アル
ミナ−シリカ繊維の露出高さ及び凹部の面積率がＯであ
る複合材料よりなる円筒試験片を順次摩擦摩耗試験機に
セットし、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ７０）より
なり、大きさが３０　Ｘ　３０　Ｘ　５　ＩＩＩであり
、その一つの而（３０Ｘ３０ＲＩＩｌ）を被試験面とす
る平板試験片、又はこれと同一の寸法を有し被試験面が
実施例１の場合と同一の条件のプラズマ溶射によりＣｒ
　２Ｏ３、Ａｌ　２Ｏ３　、又は鋳鉄にて被覆された平
板試験片の被試験面と接触させ、それらの試験片の接触
部に常温の潤滑油（キャッスルモータオイル５ＡＥ３０
）を供給し、円筒試験片を回転数１０００　　ｒｐａｎ
にて回転さＶつつ、平板試験片に対する円筒試験片の押
圧荷重を１０ｋｇより７００　ｋａまで増加させ、これ
により焼付き限度荷重を測定する焼付き試験を行った。

尚この焼付き試験に於ける円筒試験片と平板試験片との
組合せは下記の表６に示す通りであった。

また各平板試験片の被試験面の表面粗さは全て１゜Ｏμ
ＲＺであった。

表　　に の焼付き試験の結果を第６図に承り。第６図より、組合
せＥｌの焼付き限度荷重は組合せＥ２の焼付き限度荷重
よりも逼かに高く、組合１ｑＥ４の焼付き限度荷重（焼
付き発生せず）は組合せＥ２　、Ｅ３　、Ｅ５　、Ｅａ
の焼付き限度荷重よりも遥かに高く、従ってアルミナ−
シリカ４ＪＩＡ維にて強化されたアルミニウム合金より
なる複合材料とＣｒ２Ｏ３の溶射層にて被覆された球状
黒鉛鋳鉄との組合せ、及びアルミナ−シリカ繊維にて強
化されたアルミニウム合金よりなり電解エツチングされ
た複合材料とＣｒ　２Ｏｓの溶！８層にて被覆された球
状黒鉛鋳鉄との組合せは耐焼付き性に優れていることが
解る。また特に組合せＥｌとＥ４との比較より、複合材
料に電解エツチングを施して強化ｍ維を露出させると共
に、複合材料の表面の強化繊維の間に四部を形成ずれば
耐焼付き性が更に向上することが解る。

面図には示されていないが、１掲の表６に示された試験
片の組合せについて実施例１の場合と同一の要領にて摩
耗試験を行ったところ、組合せＥｌ及び６４Ｎ特に組合
せＥ４は耐摩耗性にも優れていることが確認された。

実施例６ 第７図は内燃機関のピストンとピストンリングとの組合
せよりなる本発明による潜動用部材の具体的実施例を示
す解図的縦断面図、第８図はその要部を示す解図的拡大
部分縦断面図、第９図はピストンリング（トップリング
）を拡大して示す解図的部分縦断面図である。

これらの図に於て、１はピストンであり、アルミニウム
合金（ＪＩＳ規格△Ｃ８Ａ）にて構成されている。ピス
トン１の側部外周面２には、燃焼ガスがピストン１どシ
リンダブ［ｌツク３のシリンダ壁面との間を経て内燃機
関の燃焼室より漏洩するのを防止するコンプレッション
リング４及び５を受入れる二つのリング溝６及び７と、
余分のオイルを掻落ずオイルリング８を受入れるリング
溝９とが形成されている。

図示の実施例に於ては、ピストン１の側部外周面２に沿
うピストンヘッド１０よりトップリング面６の下面１１
の下方までの部分は、実施例１に於て使用されたアルミ
ナ−シリカ繊維と同一のアルミナ−シリカ繊維が体積率
８％にて実質的に三次元ランダムに配向された繊維成形
体を強化材とし、ピストン１の他の部分を構成するアル
ミニウム合金Ｌ１．ＩＳ規格ΔＣ８Ａ＞をマトリックス
とする複合材料１２にて構成されている。この複合材料
１２はトップリング４を受入れるトップリング溝６の壁
面を郭定してＪ３す、またピストンの側部外周面２に露
出する部分にてトップランド１３及びセカンドランド１
４の一部を郭定している。

尚、かかるピストンはそれを鋳造するための鋳型のモー
ルド″１：ヤビティ底壁上に繊維成形体を載置し、その
＆５型内にアルミニウム合金の溶場を注湯し、その鋳型
に液密的に■合するプランジャによりアルミニウム合金
を加圧しつつ凝固さじてビス１−ン粗材とし、それを熱
処理（Ｔ６処理）した後所定の寸法に加工し、更にリン
グ溝６．７．９を形成することによって！Ｉ造されてよ
い。

上述の如きピストン１と互いに当接して相対的に活動す
るトップリング４は、球状黒鉛鋳鉄（Ｊ■Ｓ規格ＦＣＤ
７０）にて構成されており、図には示されていないが下
面１７はプラズマ溶射により形成された厚さ１０μのＣ
ｒ２Ｏ３の溶射層（表面粗さ０．８μＲｚ）にて被覆さ
れている。

特に図示の実施例は７°のキーストンリングと１ノで構
成されており、そのシリンダブロック３のシリンダ壁面
との摺動面部にモリブデン溶射層１５が形成され７ｊも
のである。

上述の姐く構成されたピストンとピストンリングとを４
気筒４サイクルデイーゼルは関に組込み、機関回転数５
４００ｒｐｍ、機関０荷フルロードの試験条件にて５０
０時間に覆る耐久試験を行なった。また比較の目的で、
球状黒鉛鋳鉄ＬＪｒＳ規格ＦＣＤ７０）にて形成され、
下面１７がＣｒ２Ｏ３の溶！ｌ）１層にて被覆されてい
ないピストンリングについても同一の条件にて耐久試験
を行った。

試験の結果、球状黒鉛鋳鉄製のビス１−シリンダの場合
には、リング溝の下面１１の摩耗量が２Ｏμであり、ピ
ストンリングの下面１７の摩耗間が１５μであったのに
対し、下面１７がＣｒ　２Ｏ３の溶射層にて被ｆｆされ
たピストンリングの場合には、リング溝の下面１１の摩
耗１ｄが３μであり、ピストンリングの下面１７の摩耗
間が０．５μであり、従って実ｍ例のピストン及びピス
トンリングは比較例よりも遥かに耐摩耗性に優れている
ことが認められた。

実施例７ 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカＪ［
及びアルミニウム合金を用い（、実質的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率１０％のアルミナ−シリカｍ雑
にて強化されたアルミニウム合金よりなるシリンダライ
ナを高圧ｖＩ造（溶湯の温度７３０℃、溶湯に対する加
圧力５００　ｋＭｃｍＱ　）により製造し、該シリンダ
ライナをグラビテイ鋳造により鋳くるむことにより、シ
リンダボア径８０ｍｍの４気筒４サイクル内燃機関用の
シリンダブ［Ｊツクを２個形成し、各シリンダブロック
のシリンダボアをホーニング加工によって表面粗さ０，
６μＲｚに仕上げた。

次いで球状黒鉛鋳鉄（ＪＩｓ規格ＦＣＤ７０）よりなり
、半径方向外側の外周面がプラズマ溶射により厚さ１５
０μのＣｒ２Ｏｔの溶ＯＡ層（表面粗さ１．ＯμＲｚ）
にて被覆されたピストンリングと、球状黒鉛鋳鉄ＬＪＩ
Ｓ規格ＦＣＤ７０）よりなりＣｒ　２Ｏ３の溶射層にて
被覆されていない比較例としてのピストンリングとを用
意し、これらのピストンリングと上述のシリンダブロッ
クとを組合せて４気筒４サイクルデイ一ピル機関に組込
′み、機関回転数６００Ｑ　　ｒｐｍ、機関負荷フルロ
ードにて２Ｏ０時間に屋る高速耐久試験を行った。

この試験の結果、ピストンリングが球状黒鉛鋳鉄製のピ
ストンリングである場合には、シリンダボアにスカッフ
ィングが発生し、シリンダボアの摩耗間は１７μと高い
値であったのに対し、ピストンリングがＯｒ　２Ｏ３の
溶射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄よりなるピストンリ
ングの場合には、シリンダボアにスカッフィングは発生
しておらず、ピストンリングの外周面及びシリンダボア
の摩耗量が１．５μ以下の非常に小さい値であり、従っ
て実施例のシリンダライナ及びピストンリングは比較例
に比して遥かに耐摩耗性に優れていることが認められた
。

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図乃至第４図はそれぞれ実施例１〜４の摩耗試験の
結果を示すグラフ、第５図は本発明よる摺動用部材の第
一の部材を構成する繊維強化金属複合材料の表面部の所
面を示す模式図、第６図は実施例５の焼付き試験の結果
を示すグラフ、第７図はピストンとピストンリングどの
組合せに対し適用された本発明による摺幼用部材の一つ
の具体的実施例を示す解図的縦断面図、第８図は第７図
相承された実施例の要部を示す解図的拡大部分縦断面図
、第９図はピストンリング（トップリング）を拡大して
示す解図的部分縦断面図である。 １・・・ピストン、２・・・側部外周面、３・・・シリ
ンダライナ、４・・・トップリング、５・・・セカンド
リング。 ６・・・トップリングｉＬ７・・・セカンドリング溝、
８・・・オイルリング、９・・・リングｉＭ、１０・・
・ピストンヘッド、１１・・・トップリング溝の下面、
１２・・・複合材料、１３・・・トップランド、１４・
・・セカンドランド、１５・・・モリブデン溶射層、１
７・・・［−ツブリングの下面、２１・・・アルミナ−
シリカ繊維、２２−・・アルミニウム合金、２３・・・
四部、２４・・・表面部　許　出　願　人　　トヨタ自
動車株式会社代　　　理　　　人　　弁理ト　　明石　
昌毅第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ２１アルミナ−シリカ磯維　　２Ｂ１Ｍ第６図

Claims (4)

【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
   二の部材とよりなる摺動用部材にして、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４０ｗ
   ｔ％以上Ａｌ＿２Ｏ＿３、残部実質的にＳｉＯ＿２なる
   組成を有する体積率３〜３０％のアルミナ−シリカ系繊
   維を強化繊維としアルミニウム合金若しくはマグネシウ
   ム合金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、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Ｃｒ＿２Ｏ＿３の溶射層にて被覆さ
   れた金属にて構成された摺動用部材。
2. （２）特許請求の範囲第１項の摺動用部材に於て、前記
   溶射層の表面粗さは１．２μＲｚ以下であることを特徴
   とする摺動用部材。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項の何れかの摺動
   用部材に於て、前記摺動用部材は内燃機関であり、前記
   第一の部材はシリンダライナであり、前記第二の部材は
   ピストンリングであることを特徴とする摺動用部材。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかの摺動
   用部材に於て、前記摺動用部材は内燃機関であり、前記
   第一の部材はピストンであり、前記第二の部材はピスト
   ンリングであることを特徴とする摺動用部材。