JPS6263628A - アルミニウム合金製摺動部材の組合せ - Google Patents

アルミニウム合金製摺動部材の組合せ

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JPS6263628A
JPS6263628A JP60204665A JP20466585A JPS6263628A JP S6263628 A JPS6263628 A JP S6263628A JP 60204665 A JP60204665 A JP 60204665A JP 20466585 A JP20466585 A JP 20466585A JP S6263628 A JPS6263628 A JP S6263628A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 ｆｌ）　　産業上の利用分野 本発明はアルミニウム合金製摺動部材の組合せ、特に相
対的に摺動する第１および第２のアルミニウム合金製摺
動部材よりなり、前記第１のアルミニウム合金製摺動部
材の摺動部を、アルミナ繊維を分散材とした繊維強化ア
ルミニウム合金より構成したものの改良に関する。
（２）従来の技術 従来、前記第１のアルミニウム合金製摺動部材の摺動部
においては、その強化繊維であるアルミナ繊維のα化率
と、摺動部の全体積に対するアルミナ繊維の体積含有率
との関係について特別な考案がなされていない。また第
１および第２のアルミニウム合金製摺動部材の間に、そ
れらの付着および焼付きを防止するための有効な手段が
採用されていない。
（３）発明が解決しようとする問題点 しかしながらアルミナ繊維のα化率は、繊維の強度およ
び硬度に著しい影響を及ぼすので、その値を適切に設定
する必要がある。またアルミナ繊維の強度等が適切であ
っても、その体積含有率が不適切な場合には第１のアル
ミニウム合金製摺動部材における摺動部の繊維強化を十
分に行・うことができないだけでなく、前記摺動部およ
び相手材である第２のアルミニウム合金製摺動部材にお
ける摺動部の摩耗量の増加を来たすという問題がある。
さらに両部材の摺動面間に、それらの何着および焼付き
を防止する手段を講じておかないと、雨宿動部材が同種
材料より構成されているため、長期に亘る作動停止等に
より両槽動部材間の潤滑油の個渇、老化等を生じた場合
側摺動部が付着して始動性が悪くなり、また作動中に両
槽動部間に焼付きを発生ずるおそれもある。
本発明は前記問題を解決し得る前記アルミニウム合金製
摺動部材の組合せを提供することを目的とする。− Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明は、前記アルミナ繊維のα化率を１０．０〜５０
．０％に、また前記摺動部の全体積に対する前記アルミ
ナ繊維の体積含有率を８．０〜２０．０％にそれぞれ設
定し、前記第２のアルミニウム合金製摺動部材の摺動面
に、固体潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を設けたこ
とを特徴とする。
（２）作　用 アルミナ繊維のα化率を１０．０〜５０．０％に設定す
ることによりアルミナ繊維に高強度および摺動部材用と
して適切な引掻き硬さを保有させることができる。ただ
し、α化率が１０．０％を下回ると、引掻き硬さが低下
し、一方α化率が５０．０％を上回ると引掻き硬さが増
加して摺動部材用として不適切となる。またα化率が５
０．０％を上回った場合にはアルミナ繊維が脆くなると
いった不具合もある。
前記α化率を有するアルミナ繊維の体積含有率ヲ８．０
〜２０．０％に設定することにより第１のアルミニウム
合金製摺動部材における摺動部の繊維強化を十分に行い
、また摺動部の耐摩耗性を向上させ、その上相手材の摩
耗量を低減することができる。ただし、体積含有率が８
．０％を下回ると、前記摺動部の繊維強化能が小さく、
また耐摩耗性および耐焼付き性が低下する。一方、体積
含有率が２０．０％を上回ると、マトリックスであるア
ルミニウム合金の充填性が悪化して繊維強化を十分に行
うことができず、また前記摺動部の硬度が増して第２の
アルミニウム合金製摺動部材における摺動部の摩耗量が
増加し、その上熱伝感率も低下する。
第２のアルミニウム合金製摺動部材の摺動面に設けられ
る前記耐熱性１合成樹脂層は、その固定潤滑剤および樹
脂分に起因して前記第１のアルミニウム合金製摺動部材
の摺動部に対し非付着能を有し、したがって長期に亘る
作動停止等により両槽動部間の潤滑油が個渇等しても、
両槽動部が付着することがなく、また作動中に両槽動部
間に焼付きを発生することがない。
（３）実施例 第１図はアルミナ繊維のα化率に対するヤング率（Ｉ）
、引張強さくＩＩ）およびモース硬さく■）の関係を示
す。
アルミナ繊維のα化率が１０．０〜５０．０％の範囲に
あれば、アルミナ繊維に高強度および摺動部材用として
適切な引掻き硬さ、即ちモース硬さを保有させることが
できる。この場合アルミナ繊維のα化率３０．０〜４０
．０％においては、アルミナ繊維の引張強さの低下が少
なく、且つ引掻き硬さも高いので、この種アルミナ繊維
を用いることによって最適な摺動特性を得ることができ
る。
前記固定潤滑剤としては、Ｍ　ｏ　Ｓ　ｚ粒子、ＢＮ粒
子、カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子か
ら選択される少なくとも一種が使用され、その固体潤滑
剤は耐熱性合成樹脂に対して５〜５０重量％添加される
。
耐熱性合成樹脂としてはポリイミド樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一
種が使用される。
耐熱性合成樹脂層の厚さは５〜５０μｍが最適であり、
その理由は厚さが５μｍを下回ると前記層が薄くなって
非付着能が小さく、一方５０μｍを上回っても前記機能
の向上が認められないからである。
前記合成樹脂層の摩耗量低減のために、耐摩耗性向上剤
として、Ｃｕ、Ｃｕ系合金（例えばＣｕ−Ｚｎ）　、Ｆ
ｅ系合金（例えばステンレンス鋼）から選択される少な
くとも一種が粒子状または薄片状の形状にて使用される
。
第２〜第４図は本発明を内燃機関に適用した場合を示し
、第１のアルミニウム合金製摺動部材はサイアミーズ型
シリンダブロック１であり、第２のアルミニウム合金製
摺動部材はピストン２である。
シリンダブロック１の摺動部であるシリンダボアの内壁
部１ａはアルミナ繊維を分散剤とした繊維強化アルミニ
ウム合金より構成される。
前記シリンダブロック１は、アルミナ繊維からなる３０
−０℃に予熱された円筒状成形体を、２００℃に予熱さ
れた金型のキャビティに設置し、ＪＩＳ　　ＡＤＣ１２
で示されるアルミニウム合金を湯温７３０〜７４０℃、
充填圧２６０ｋｇ／−で鋳込むことにより鋳造される。
このシリンダブロックの鋳造中にアルミニウム合金が成
形体に充填複合するので繊維強化アルミニウム合金が形
成される。この場合アルミナ繊維のα化率は３３％で、
その体積含有率は１２％である。
ピストン２はＪＩＳ　　ＡＣ８Ｈで示されるアルミニウ
ム合金を用いて鋳造されたもので、その摺動部であるス
カート部２ａの外周面には耐熱性合成樹脂層４が形成さ
れる。その層４は第５図に示すように固体潤滑剤として
５重量％のポリテトラフルオロエチレン粒子ｐおよび１
０重景％のＭ。
８２粒子ｍを分散した８５重量％のポリアミドイミド樹
脂ｒより構成される。耐熱性合成樹脂層４は、前記雨粒
子ｍ、ｐ、前記樹脂ｒおよび溶剤としてのへキサジメチ
ルピロリドンとを混合した混合液をピストン２のスカー
ト部２ａ外周面にスプレー塗装し、その塗膜に、１９０
’Ｃ，３０分間の焼付処理を施すことにより形成される
。
スカート部２ａ外周面と耐熱性合成樹脂層４との間には
クロメート処理により得られた化成被膜Ｃが形成され、
この被膜Ｃは前記合成樹脂層４の塗装下地膜として機能
するものであるが、必須のものではない。
第６図はチップオンディスク式の摺動試験機による焼付
き限界試験結果を示す。本発明（Ｉ）の場合はディスク
を前記シリンダボア３の内壁部１ａと同一構成の繊維強
化アルミニウム合金より形成し、またチップを前記ピス
トン２のスカート部２ａと同一構成、即ちアルミニウム
合金とそれに設けられた耐熱性合成樹脂層４とより形成
したものである。本発明（ＩＩ）の耐熱性合成樹脂層は
１５重量％のＭ　ｏ　３２粒子、耐摩耗性向上剤として
の１５重量％の薄片状、Ｃｕおよび７０重量％のポリア
ミドイミド樹脂より構成され、他の構成は本発明（１）
と同一である。
従来例の場合は、ディスクにおけるアルミナ繊維の体積
含有率が６％であり、またチップにおいては前記耐熱性
合成樹脂層が設けられていないという点を除いて本発明
（Ｉ）の場合と同一構成である。
テスト方法はディスクを２．５　ｍ　／　ｓの速度で回
転させ、そのディスクの摺動面にチップの摺動面を無潤
滑下にて所定の押圧力を以て押付けたものである。この
場合本発明（Ｉ）、　　（ＩＩ）においては、チップの
合成樹脂層をディスクに対向させる。
第６図から明らかなように本発明（ｒ）、　　（■）の
場合はチップがディスクに付着することがなく、焼付き
限界の押圧力が１４０，１）０ｋｇ／（Ｊ１２と高かっ
たが、従来例の場合は押圧力約１．２ｋｇ　／　ｃｍ　
”でチップがディスクに付着を開始し、焼付き限界の押
圧力は約５ｋｇ／−と低いものであった。
また本発明（ｒ）、　　（ｎ）においては非回転のディ
スクにチップを所定の押圧力を以て押付けても、前記合
成樹脂層によりディスクに対するチップの付着を防止し
得ることが確認された。
さらに本発明（１）、　　（Ｉｆ）においてはディスク
が十分に繊維強化されているためその摩耗量が少なく、
特に本発明（ＩＮ）においてチ・７ブの合成樹脂層の１
７耗量がそれに含有される薄ハ状Ｃｕにより抑制される
ことが判明した。
なお、前記耐熱性合成樹脂層４はピストン２の全外周面
に設けることもある。
Ｃ０発明の効果 本発明によれば、アルミナ繊維のα化率を１０゜０〜５
０．０％に設定することにより、アルミナ熱維に高強度
および摺動部材用として適切な引掻き硬さを保有させる
ことができる。また前記α化率を有するアルミナ繊維の
体積含有率を８．０〜２０゜０％に設定することにより
、第１のアルミニウム合金製摺動部材における摺動部の
繊維強化を十分に行い、また摺動部の耐摩耗性を向上さ
せ、その上相手材である第２のアルミニウム合金製摺動
部材における摺動の摩耗量を低減することができる。
また第２のアルミニウム合金製摺動部材の摺動面に、固
体潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を設けたので、そ
の固体潤滑剤および樹脂分に起因して第２のアルミニウ
ム合金製摺動部材の摺動部が第１のそれに対し非付着能
を有し、したがって長期に亘る作動停止等により両槽動
部間の潤滑油等が涸渇等しても、第１のアルミニウム合
金製摺動部材の摺動部に第２のそれが付着することがな
く、また作動中において焼付きを発生することがない。
以上述べたように、本発明は前記特定構成の第１および
第２のアルミニウム合金製摺動部材を組合せるもので、
これにより両部材間の摺動特性の向上を達成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はアルミナ繊維のα化率と引張強さ等との関係を
示すグラフ、第２図はシリンダブロックの斜視図、第３
図はシリンダブロックの平面図、第４図は第３図ＩＶ−
ＩＶ線断面図、第５図はピストンの要部拡大断面図、第
６図は本発明および従来例の焼付き限界試験結果を示す
グラフである。 １・・・第１のアルミニウム合金製摺動部材としてのシ
リンダブロック、１ａ・・・摺動部としてのシリンダボ
アの内壁部、２・・・第２のアルミニウム合金製摺動部
材としてのピストン、２ａ・・・摺動部としてのスカー
ト部、４・・・耐熱性合成樹脂層、ｍ、ｐ・・・固定潤
滑剤としてのＭｏＳ、粒子、ポリテトラフルオロエチレ
ン粒子 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社第１図 アルミナ媒練のｄ化率（’！、） 第４図 第２図 第５図 （１）　　（Ｉ［） 手続補正書（自発） 昭和　６″１年　９　月１０日 昭和６０年特許　願第２０４６６５号 ２、発明の名称 アルミニウム合金製摺動部材の組合せ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　（５３２）本田技研工業株式会社４、代　　
　理　　　人　　〒１０５ 住　所　　東京都港区新橋四丁目４番５号　第１ニジム
ラビル５補正の対象 補正の内容 １、明細書の１特許請求の範囲」の欄の記載を下記に訂
正する。 記 （１）　　相対的に摺動する第１および第２のアルミニ
ウム合金製摺動部材よりなり、前記第１のアルミニウム
合金製摺動部材の摺動部を、アルミナ繊維を■材とした
繊維強化アルミニウム合金より構成したアルミニウム合
金製摺動部材の耕合せにおいて、前記アルミナ繊維のα
化率を１０．０〜５０゜０％に、また雄アルミナ繊維の
体積含有率を８．０〜２０．０％にそれぞれ設定し、前
記第２のアルミニウム合金製摺動部材の摺動面に、固体
潤滑剤を分散した耐熱性合成樹脂層を設けたことを特徴
とする、アルミニウム合金製摺動部材の組合せ。 （２）　　前記固体潤滑剤はＭｏｂ、粒子、ＢＮ粒子、
カーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子から選
択される少なくとも一種であり、また前記耐熱性合成樹
脂はポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂から選択される少なくとも一種である、特許請求
の範囲第（１）項記載のアルミニウム合金製摺動部材の
組合せ。 （３）前記第１のアルミニウム合金製摺動部材は内燃機
関用シリンダブロックで、その摺動部がシリンダボアの
内壁部であり、また前記第２のアルミニウム合金製摺動
部材は内燃機関用ピストンで、その摺動面がピストン外
周面である、特許請求の範囲第（１）または第（２）項
記載のアルミニウム合金製摺動部材の組合せ。 ２、明細書第３頁第８行、 「分散」とあるを、 「強化」に訂正する。 ３、明細書第３頁第１２行〜第１５行を下記に訂正する
。 記 「の摺動部においては、アルミナ繊維のα化率と、その
体積含有率との関係について特別な考察がなされていな
い。また第１および第２のアル」４、明細書第５頁第３
行〜第４行、 「前記摺・・・・・・前記」とあるを、「該」に訂正す
る。 ５、明細書第６頁第１３行、第７頁第１２行、第１４頁
第３行、 「固定」とあるを、 「固体」に訂正する。 ６、明細書第７頁第１）行、 「ことができる。」とある次に、下記を加入する。 記 ［アルミナ繊維としては長繊維、短繊維、ウィスカ等が
該当し、例えば、ＩＣ１社製・商品名サフィル、デュポ
ン社製・商品名Ｆｉｂｅｒ　　ＦＰ等を挙げることがで
きる。」 ７、明細書第８頁第１６行、 「分散剤Ｊとあるを、 「強化材」に訂正する。 ８、明！ａ書第１）頁第３行、 「ｓ」とあるを、 ｒｓｅｃＪに訂正する。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）相対的に摺動する第１および第２のアルミニウム
    合金製摺動部材よりなり、前記第１のアルミニウム合金
    製摺動部材の摺動部を、アルミナ繊維を分散材とした繊
    維強化アルミニウム合金より構成したアルミニウム合金
    製摺動部材の組合せにおいて、前記アルミナ繊維のα化
    率を１０．０〜５０．０％に、また前記摺動部の全体積
    に対する前記アルミナ繊維の体積含有率を８．０〜２０
    ．０％にそれぞれ設定し、前記第２のアルミニウム合金
    製摺動部材の摺動面に、固体潤滑剤を分散した耐熱性合
    成樹脂層を設けたことを特徴とする、アルミニウム合金
    製摺動部材の組合せ。
  2. （２）前記固体潤滑剤はＭｏＳ＿２粒子、ＢＮ粒子、カ
    ーボン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子から選択
    される少なくとも一種であり、また前記耐熱性合成樹脂
    はポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド
    樹脂から選択される少なくとも一種である、特許請求の
    範囲第（１）項記載のアルミニウム合金製摺動部材の組
    合せ。
  3. （３）前記第１のアルミニウム合金製摺動部材は内燃機
    関用シリンダブロックで、その摺動部がシリンダボアの
    内壁部であり、また前記第２のアルミニウム合金製摺動
    部材は内燃機関用ピストンで、その摺動面がピストン外
    周面である、特許請求の範囲第（１）または第（２）項
    記載のアルミニウム合金製摺動部材の組合せ。
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