JPS6328841A - アルミニウム合金材料及び摺動部材の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は摺動部材用アルミニウム合金材料及び該アルミ
ニウム合金材料を使用して１沓勅部材を製造する方法に
関する。

従来技術とその問題点 従来、シリンダーライナーやロータリーコンプレツ（ナ
ーのベーン等の摺動部材としては、Ｆｅ合金或いはアル
ミニコクムダイカスト等か用いられている。しかしなが
ら、Ｆｅ合金は、重量が大きく且つ熱伝導率が低いとい
う欠点を有している。−方アルミニウムダイカストは、
耐摩耗［生及び耐熱強度が低く、特に抗折力か弱いため
、負荷に限度かあるという欠点を有している。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑みて、種
々実験及び研究を重ねた結果、特定組成のアルミニウム
合金材料が、摺動部材の材料として好適であること、及
びこのアルミニウム合金材料を特定の成形方法により成
形する場合には、軽量で、且つ耐摩耗性及び耐熱強度に
優れた摺動部材が得られることを見出した。

即ち、本発明は、以下に示すアルミニウム合金材料及び
摺動部材の製造方法を提供するものである。

■１）Ｓｉ５〜３Ｑ＠量％ １ｉ）Ｃｒ１〜１０重量％ ｉｉｉ＞それぞれが５重量％未満のＦｅ、Ｎｉ。

ＣＬＪ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎから選ばれた２種以上の合計
が３乃至１５重重景 で、残部がＡ１と不可避不純物とからなることを特徴と
するアルミニウム合金材料。

■ｒ＞ｓ＊５〜３０重量％ １ｉ）Ｃｒ１〜１０重量％ ｉｉｉ　）それぞれが５重量％未満のＦｅ、Ｎｉ。

Ｃ１，Ｉ、！ＶＩｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、から選ばれた２種以
上の合計が３乃至１５重量％ で、残部がＡ１と不可避不純物とからなるアルミニウム
合金材料の粉末を真空ホットプレス成形成いは押し出し
成形することを特徴とする摺動部材の￥ｊ造方法。

以下、本発明アルミニウム合金材料の各成分について説
明する。これ等の各成分は相互に関連しつつ、１言動部
材用材料としての物性に影響するので、それぞれの限定
理由を個別に論することは必ずしも妥当ではないが、一
応の限定理由を併せて示す。

（イ＞ｓｒ５〜３０重量％ マトリックスにＣｕ、ＭＣＩ、Ｍｎ、Ｚｎ等を含み、硬
度がある程度高い場合には、３ｉは、５％程度の添加量
から次第に強度及び耐摩耗性を向上さぜ始める。３ｉ量
が１６％以下の場合には、３ｉの初晶は現れないため、
靭性を保持する。従って、大越式試験機を使用して摩耗
試験を行なう場合、摩擦速度１．６３ｍ／秒で特にＳｉ
添加の効果が見られる。３ｉ添加量が１６％を越えると
、３ｉの初晶による効果が現われる。特に摩擦速度０．
２５ｍ／秒の低速度での耐摩耗性において、優れた効果
が認められる。

しかしながら、３ｉ添加量が３０％を越える場合には、
材料が急激に脆くなり、好ましくない。

３ｉ添加量のより好ましい範囲は、１２〜２５重量％で
おる。

（ロ）Ｃｒ１〜１０重量％ マトリックスに３ｉを含んでいる場合、Ｏｒを併用する
ことにより、抗折力及び耐熱性が向上する。これらの向
上の効果は、Ｃｒが１％を越えた場合に次第に顕著とな
り、１０％までは次第に向上していく。その理由として
は、次の事柄が考えられる。即ち、組織的観察によると
、Ｃｒの化合物Ａ９７Ｃｒが３ｉ初晶あるいはＦｅ化合
物の周囲に晶出しており、これが３ｉ初晶あるいはＦｅ
化合物とマトリックス間の破壊を遅らせる効果があると
考えられる。また、Ｃｒを含有することにより、マトリ
ックスの粗大化が防止され、且つ熱的に安定であるため
、温度が約２００　’Ｃまでは強度低下が小さい。しか
しながら、Ｃｒ量が１０％を越えると、材料は次第に脆
くなり、押し出し加工性が急激に低下する。Ｃｒ添加量
は、５％前後がより好ましい。

（ハ）Ｆｅ、Ｎ　！　、Ｃｕ、ＭＣ１，〜１ｎ及び７−
ｎの２種以上３〜１５重景％ これ等の元素は、マトリックスの硬化剤として使用され
る。これ等の元素のそれぞれが、５％以上では、粗大な
析出物が形成され、抗折力及び耐衝撃力が低下する。ま
た加工性も低下する。これ等元素のそれぞれの用か５％
未満であって、同時にこれ等の少なくとも２種が３〜１
５％の場合には、本発明アルミニウム合金材料が箸しく
強化される。これ等の元素の２種以上の量が３％未満で
はマトリックス強化の効果が不充分となり、一方１５％
を上回る場合には材料が脆くなり且つ耐摩耗性も低下す
る。

一般に合金粉末から成形体を製造する方法としては、種
々の方法かある。しかしながら、本発明においては、真
空ホットプレス成形又は押し出し成形を採用することを
必須とする。即ち、この両方法以外で成形を行なう場合
には、所望の諸性能を備えた摺動部材は１ｑら机ない。

真空ホットプレス成形を行なう場合には、温度４５０〜
５５０℃、圧力１トン／ｄ以上とする。

成形品の密度は、圧力が高まるにつれて増大する。

本発明において、前記温度条件下で圧力１トン／ｃｉの
場合、密度９０％以上（理論密度に対し）が得られ、ま
た圧力５トン／　ａｐｒでは密度９７％以上が１ｑられ
る。またシャルピー衝撃値は、２ジユ一ル以上となり、
抗折力も７０Ｋｓ以上となる。ざらに大成式摩耗試験機
による試験では、５×１０−１０−８ｔｒ／Ｋｇ以下の
比摩耗量を示す。また真空ホットプレス成形を行なう場
合には、粉末あるいは予備成形時の脱カス工程が省略で
きる。真空ホットプレス成形により１ｑられた摺動部材
中には、ボアは観察されない。

本発明方法において、押し出し成形により摺動部材を製
造する場合には、アルミニウム合金粒子の塑性変形か大
きくなり、摺動部材の密度も更に高くなる。また、真空
ホットプレスによる製品に比べて、製品中の組織がより
均一となり、抗折力、耐熱強度等の機械的特性にもより
優れた製品が得られる。

発明の効果 本発明によれば、軽量で、耐摩耗性及び耐熱強度に優れ
た摺動部材並びに該摺動部材用のアルミニウム合金材料
が得られる。

実施例 以下実施例及び比較例を示し、本発明を更に詳細に説明
する。

実施例　１ 第１表に示す組成のアルミニウム合金をエアアトマイズ
法により粉末化し、−１００メツシユに分板した。

得られたアルミニウム合金粉末を直径４０ｍＸ高さ２０
ｍｍのビレットに冷間予備成形した後、加熱温度４５０
’Ｃ１圧力２トン／Ｃボで真空ホットプレスに供した。

得られた試験片を使用してヒ１［皐粍試験を行なった。

一方、幅２０ｍｍ×厚ざ１０ｍＸ長ざ９０朧の試験片を
上記と同様の条件で作成し、抗折力及びシャルピー衝撃
試験の試験片として使用した。

更に押し出し成形法により引張り試験用試験片を作成し
た。押し出し条件は、温度４００’Ｃ１押出し比１：９
であった。引張試験は、至温下及び２００’Ｃ下で行っ
た。

なお、耐摩耗性試験は、大越式乾式摩耗試験機を使用し
て、摩擦速度１．６３ｍ／秒、摩擦距離２００ｍ、押付
は圧力２．３ＫＣｌｆ、相手材ＦＣ４５リングで行った
。

また、抗折力試験は、２点支持、支持間距離３０ｍｍの
条件下に行った。

各試験の結果を第２表に示す。

第２表中試料Ｎｏ、　１．７及び１０は、本発明組成範
囲外の材料を使用した結果を比較例として示したもので
おる。また、試料Ｎｏ、１１は、ＪＩＳダイキャスト合
金ＡＤＣ１２を材料として使用した結果を示す。

注　第１表に於て各成分の量は重量％を示し、残余は実
質的にＡ１である。

第２表に示す結果から明らかな如く、Ｃｒを含まない試
料ＮＱ　ｉは、抗折力が低く且つ摩耗量が高いので、！
言動材料としては不適である。

また、試料Ｎα７は、クロームを１２％含有するので、
衝撃値が異常に低下している。

更に、３ｉの量が３０％を越える試料Ｎｏ、　１０の場
合は、摩耗量が大きく、抗折力及び衝撃値が著しく低下
している。

更にまた、公知のダイキャスト合金である試料Ｎα１１
の場合は、摩耗量が大きく、抗折力及び２００℃での耐
熱強度も低い。

これに対し、本発明アルミニウム合金何科の場合には、
耐摩耗性のみならず、抗折力、引張り強度その他の点に
おいて著しく優れている。

（以　上）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｉ）Ｓｉ５〜３０重量％ ｉｉ）Ｃｒ１〜１０重量％ ｉｉｉ）それぞれが５重量％未満のＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，
   Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎから選ばれた２種以上の合計が３乃至
   １５重量％ で、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴と
   するアルミニウム合金材料。
2. （２）ｉ）Ｓｉ５〜３０重量％ ｉｉ）Ｃｒ１〜１０重量％ ｉｉｉ）それぞれが５重量％未満のＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，
   Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎから選ばれた２種以上の合計が３乃至
   １５重量％ で、残部がＡｌと不可避不純物とからなるアルミニウム
   合金材料の粉末を真空ホツトプレス成形或いは押し出し
   成形することを特徴とする摺動部材の製造方法。