JPS63426A - Sliding member - Google Patents

Sliding member

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JPS63426A
JPS63426A JP14183086A JP14183086A JPS63426A JP S63426 A JPS63426 A JP S63426A JP 14183086 A JP14183086 A JP 14183086A JP 14183086 A JP14183086 A JP 14183086A JP S63426 A JPS63426 A JP S63426A
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JP
Japan
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sliding
piston
alumina
wear
composite material
Prior art date
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Pending
Application number
JP14183086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Michioka
博文 道岡
Yoshio Fuwa
良雄 不破
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS63426A publication Critical patent/JPS63426A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/02Surface coverings of combustion-gas-swept parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16Fibres

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the wear resistance, seizure resistance, etc., of a sliding member by forming a 1st member of a specific composite fiber-reinforced metal lic material and a 2nd member of a metal coated with a thermally sprayed layer of Mo. CONSTITUTION:The part of the sliding member from a piston head 10 along the lateral outside peripheral face 2 of a piston 1 as the 1st member down to the part below the bottom surface of a top ring groove 6 is formed of the following composite material 12: The material 12 consisting of alumina.silica fibers composed of >=40wt% Al2O3 and the balance substantially SiO2 and having 3-30% vol. ratio as reinforcing fibers and an Al alloy or Mg alloy as matrix is used. On the other hand, the top ring 4 as the 2nd member sliding relatively with the above-mentioned piston 1 in contact therewith is formed of a metal such as spheroidal graphite cast iron coated with the thermally sprayed layer of Mo (not shown) on the bottom surface 17 of the top ring 4 which is the sliding surface part thereof with the piston 1.

Description

【発明の詳細な説明】 B楽土の利用分野 本発明は、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係り、史に詳細に
は第一の部材がアルミナ−シリh糸繊維にて複合強化さ
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、第二の部材がしリブデンの溶
射層にて被覆された金属にて構成された摺動用部材に係
る。
[Detailed Description of the Invention] Field of Application of B-Rakudo The present invention relates to a sliding member consisting of a first member and a second member that are in contact with each other and slide relative to each other. One member is made of a composite material made of aluminum alloy or magnesium alloy reinforced with alumina-silicon yarn fibers, and the second member is made of metal coated with a thermally sprayed layer of livdenum. This relates to sliding members.

従来の技術 互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、二つの部材の組合ぜ如何によっては
それらの部材の何れか又は両方の摩耗量が大きくなり、
早期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58−93838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[ff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m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。
2. Description of the Related Art In a sliding member consisting of two members that come into contact with each other and slide relative to each other, the amount of wear of one or both of those members may be large depending on the combination of the two members.
May cause premature end of life. In order to deal with this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-93838 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-93839 filed by the same applicant as the applicant of the present application disclose alumina using an aluminum alloy or a magnesium alloy as a matrix. One member is made of a fiber-reinforced metal composite material with inorganic [ff] as the reinforcing fiber, such as silica fiber, and the other member is made of steel of a predetermined hardness. Attempts are being made to improve the properties.

発明が解決しようとする問題点 しかし豆いに当接して相対的に摺動する二つの部材より
なるIと動用部材に於て、その一方の部材を繊維強化金
属設合材料にて構成した場合には、その他方の部材の口
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(Jさ等の問題が生じることがあ
る。
Problems to be Solved by the Invention However, in the case where I and the moving member are made up of two members that come into contact with the bean and slide relative to each other, one of the members is made of a fiber-reinforced metal composite material. Depending on the texture of the other member, wear of the other member may increase, and problems such as burnout may occur between these members.

本願発明前等は、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於て、第一
の部材がアルミナ−シリカ系m紺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l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、第二の部材を構成する金属が成る特
定の金属の溶CfJ層にてiv!l!覆されていること
が好ましいことを見出した。
Prior to the present invention, in a sliding member consisting of a first member and a second member that were in contact with each other and slid relative to each other, the first member was made of alumina-silica-based navy blue with reinforcing fibers. When the second member is made of a composite material and the second member is made of a metal, various experimental studies have been conducted to find out what characteristics the metal that makes up the second part l should have. As a result of research, it was found that iv! l! It has been found that it is preferable that it be overturned.

本発明は、本願発明前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摺動用部材であ
って、第一の部材がアルミナ−シリカ系111Fを強化
JJjim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金属の溶射層にて被り
された金属にて構成され、それら両部材の耐摩耗性及び
耐焼付き性等に浸れたFi!ff初用部材を提供するこ
とを目的としている。
The present invention is based on the knowledge obtained as a result of various experimental studies conducted by the present invention, and provides a sliding member comprising a first member and a second member that are in contact with each other and slide relative to each other. The first member is made of a fiber-reinforced metal composite material reinforced with alumina-silica 111F and has an aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix, and the second member is made of a sprayed layer of a specific metal. The Fi! The purpose is to provide members for first-time use of ff.

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、n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40wt%以上A I 203
 、jN部実質的ニS i 02 ’する組成を有する
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
リックスとづる41 ift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
する活動面部はモリブデンの溶射層にて′li覆された
金属にて構成された摺動用部材によって達成される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by providing a sliding member comprising a first member and a second member that are in contact with each other and slide relative to each other, At least the sliding surface portion of the first member relative to the second member has a content of 40 wt% or more A I 203
, jN portion is composed of a 41 ift reinforced metal composite material with a volume fraction of 3 to 30% alumina-silica fibers having a composition substantially equal to 2 S i 02 ' as reinforcing fibers and an aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix, The active surface of the second member relative to at least the first member is achieved by a sliding member made of metal coated with a sprayed layer of molybdenum.

発明の作用及び’AI宋 本発明によれば、第一の部材の少なくとも第二の部材に
対する活動面部は、体積率3〜30%のアルミナ−シリ
ノコ系[ff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Jる繊維強化金属複
合材料にて(M成され、第二の部材の少なくとも第一の
部材に対する摺動面部は、摺動特性に優れた−しリブf
ンの溶射層にて被覆された金属にて構成されるので、後
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、二つの部材の耐摩耗性及び耐焼付き
性1cIIIれた摺#J用部材を得ることができる。
According to the present invention, the active surface portion of the first member for at least the second member is an alumina-silinoco based material with a volume fraction of 3 to 30% [ff is reinforcing fiber and aluminum alloy or magnesium alloy] The matrix is made of a fiber-reinforced metal composite material (M), and the sliding surface of the second member with respect to at least the first member has excellent sliding characteristics.
As is clear from the results of experimental research conducted by the inventors, which will be explained later, the wear resistance and seizure resistance of the two members is 1cIII. A member for #J can be obtained.

本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、第二の
部材の摺動面部がモリブデン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
的大ぎい場合にも、第二の部Hが溶1)−11a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
01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
て本発明の他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。
According to the results of experimental research conducted by the inventor of the present application, when the sliding surface of the second member is made of metal coated with a sprayed layer of molybdenum, the surface roughness of the sprayed layer Even if the second part H is relatively large, the second part
The amount of wear of the second member can be reduced, and the amount of wear of the two members can be suppressed to a small value especially when the surface roughness of the 01 layer is 1.2 μRz or less. Therefore, according to another detailed feature of the invention, the surface roughness of the sprayed layer is set to 1.2 μRz or less.

また本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、第
一の?X!1月の)M動面が電解エツチングされること
ににリアルミナーシリカ系11雑の一部が回動面に露出
し、虐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
細な特徴によれば、第一の部材はその摺動面が電解エツ
チングされることによりアルミナ−シリカ系繊維の一部
が摺動面に露出しており、P動面に露出するアルミナ−
シリカ系lINの間のマトリックスの表面に四部が形成
された状態にて使用される。
Also, according to the results of experimental research conducted by the inventor of the present application, the first ? X! When the M moving surface (in January) was electrolytically etched, a part of the realumina silica-based 11 material was exposed on the rotating surface, and on the surface of the matrix between the alumina and silica fibers exposed on the moving surface. When a recess is formed, the wear resistance and seizure resistance of the first and second members can be further improved. Therefore, according to yet another detailed feature of the present invention, the sliding surface of the first member is electrolytically etched so that a part of the alumina-silica fiber is exposed on the sliding surface, Alumina exposed on P moving surface
It is used in a state where four parts are formed on the surface of the matrix between silica-based INs.

またモリブデン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、またモリブデンが必要
以上に使用されることになり、摺動用部材が高コストに
なる。従ってモリブデンの溶射層の厚さは5μ以上、特
に5〜200μ、更には10〜150μであることが好
ましい。
Also, if the thickness of the molybdenum spray layer is too small,
Due to wear, the sprayed layer disappears and the metal of the second member is exposed. Conversely, if the thickness of the sprayed layer is too large, the time required for spraying becomes longer and more molybdenum is used than necessary. Therefore, the cost of the sliding member becomes high. Therefore, the thickness of the molybdenum sprayed layer is preferably 5 microns or more, particularly 5 to 200 microns, and more preferably 10 to 150 microns.

本発明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。
In one specific embodiment of the invention, the sliding member is an internal combustion engine, the first member is a cylinder liner, and the second member is a piston ring.

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。
In another specific embodiment of the present invention, the sliding member is an internal combustion engine, the first member is a piston,
The second member is the piston ring.

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AI 203及び5102を主成分
とする繊維のAl t、03含有HBが40wt%未満
の場合には、複合材料の耐摩耗性を十分に向上させるこ
とができない。従って本発明に於てはAl 203含有
量が40wt%以上のアルミナ−シリカ系繊維が使用さ
れる。このアルミブー−シリカ系繊維は艮繊紺又は短繊
維の何れであってもよく、平均MA雑径は100μ以下
、特に1〜40μ程度であることが好ましい。
Furthermore, alumina as a reinforcing fiber of the composite material of the second member.
When the Al t, 03-containing HB of the silica-based fibers, ie, the fibers mainly composed of AI 203 and 5102, is less than 40 wt %, the wear resistance of the composite material cannot be sufficiently improved. Therefore, in the present invention, an alumina-silica fiber having an Al 203 content of 40 wt % or more is used. The aluminum-silica fibers may be either navy blue fibers or staple fibers, and preferably have an average MA diameter of 100 μm or less, particularly about 1 to 40 μm.

またアルミナ−シリカ系IIMの体積率が5%未満、特
に3%未満の場合には、複合材料の耐丁す耗性等を十分
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tug−ff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、摺動面が一方向配
向の方向又は二次元ランダム配向ゝV面に対しできるだ
け垂直又はこれに近い角度をなづよう設定されることが
好ましい。
Furthermore, if the volume fraction of alumina-silica IIM is less than 5%, especially less than 3%, the abrasion resistance of the composite material cannot be sufficiently improved; When the volume fraction exceeds 15%, especially 30%, the amount of wear of the composite material and the second member increases. Therefore alumina
The volume fraction of the silica-based TUG-FF is set to 3 to 30%, preferably 5 to 15%. Furthermore, the orientation of the alumina-silica fibers may be any orientation such as unidirectional orientation, two-dimensional random orientation, three-dimensional random orientation, etc., but especially in the case of unidirectional orientation and two-dimensional random orientation, the sliding surface It is preferable to set the angle as perpendicular to or as close to this as possible with respect to the unidirectional orientation or the two-dimensional random orientation V-plane.

また第二の部材を構成する金属はモリブデンにて溶射し
得る金属である限り任意の金属であってよい。
Further, the metal constituting the second member may be any metal as long as it can be thermally sprayed with molybdenum.

更にモリブデンを溶tJITJる方法はガス溶射、アー
ク溶射、プラズマ溶0・1の如く任意の溶射方法であっ
てよい。
Furthermore, the method for melting molybdenum may be any arbitrary method such as gas spraying, arc spraying, or plasma spraying.

以下に添付の図を参照しつつ、木51明を実施例につい
て詳細に説明づる。
Embodiments of the tree 51 will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

実施例1 互いに当接して相対的に層肋する二つの部材よりなるP
I!勅用部用部材って、その一方の部材がアルミナ−シ
リカ繊維を強化m 帷としアルミニラlえ合金をマトリ
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
、その漬方の部材がモリブデンの溶射層にて?l!!覆
された金属にて構成された)ト1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
なる摺動用部材について行われた摩耗試験及び焼付き試
験と対比しで説明する。
Example 1 P consisting of two members that are in contact with each other and layered relative to each other
I! One of the members for the official part is made of a fiber-reinforced metal composite material with an alumina-silica fiber-reinforced strip and an aluminum alloy matrix, and the other member is made of molybdenum. In the sprayed layer? l! ! Compare the wear and seizure tests conducted on sliding members made of covered metal with the wear and seizure tests conducted on sliding members made of other combinations of materials. explain.

まず平均Ift径2.8μ、平均繊維長6Iのアルミナ
−シリカ繊維(55wt%Al 203 、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
れた繊維成形体を形成し、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
500kl’cm2)により、体積率8%のアルミナ−
シリカ繊維を強化繊組としアルミニウム合金(JIS規
格△C8Δ)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さが16X6X10mm
であり、その一つの面(16X6mlll)を試験面ど
りるqr +反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[11にて強化されていないアルミ
ニウム合金(JIS規格△C8A)のみよりなり、に述
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。
First, a fiber molded body is formed in which alumina-silica fibers (55wt% Al 203 , the remainder substantially Si 02 ) having an average Ift diameter of 2.8μ and an average fiber length of 6I are oriented in a three-dimensional random manner. Alumina with a volume fraction of 8% is produced by high-pressure casting (molten metal temperature 730°C, pressure applied to the molten metal 500 kl'cm2) using a fiber molded body.
A composite material was produced in which silica fibers were reinforced and aluminum alloy (JIS standard ΔC8Δ) was used as a matrix. Next, the size of this composite material is 16X6X10mm.
A large number of qr + anti-test specimens were prepared with one surface (16 x 6 ml) as the test surface. For comparison purposes, a large number of flat test specimens were prepared that were made of aluminum alloy (JIS standard ΔC8A) that was not reinforced with alumina-silica [11] and had the same dimensions as the flat test specimens described above.

次いでこれらの平板試験片を順次1’J ’IA摩耗試
験機にセットし、相手部材である外径35 ff1L内
径3Q1m、幅110ff11の球状黒鉛鋳鉄<JIS
lA格「CD70)、モリブデン又は鋳鉄(0,8wt
%C10,3wt%S; 、O,01wt%P1残部F
e)のプラズマ溶射層にて被覆された球状黒鉛U鉄(J
■S規格FCD70)製の円筒試験片の端面と接触させ
、それらの試験片の接触部に温度150℃の訂1汁1油
(キキIツスルモータA゛イル5W−30)を供給しつ
つ、荷重60に9、回転数160 rpmにて円筒試験
l“、を1時間回転させる摩耗試験を行った。
Next, these flat test pieces were sequentially set in a 1'J'IA abrasion tester, and the mating parts, which were spheroidal graphite cast iron <JIS
lA rating "CD70), molybdenum or cast iron (0.8wt
%C10,3wt%S; ,O,01wt%P1 remainder F
e) Spheroidal graphite U iron (J
■Contact with the end face of a cylindrical test piece made of S standard FCD70), and while supplying 1 juice 1 oil (Kiki I Tension Motor A-Ile 5W-30) at a temperature of 150°C to the contact part of the test piece, load A wear test was conducted in which a cylinder was rotated for 1 hour at a rotation speed of 160 rpm.

尚平板試験片と円筒試験片との組合Vは下記の表7に示
されている通りであり、モリブデンの溶α1層及び&8
銖溶!′8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<3MB)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t!At〜A5の円筒試験片の溶(ト)
層の表面粗さの単位はμRzであり、他の組合せの円筒
試験片の被試験面の表面粗さは全て1.2μRzであり
、表面粗さは被試験面に対する研削条件を変更すること
により調整されl〔。
The combination V of the flat plate test piece and the cylindrical test piece is as shown in Table 7 below.
Melting! For layer 8, after cleaning one end surface of the cylindrical test piece by shot blasting, perform plasma spraying using a plasma spraying device manufactured by METCO (<3MB) under the conditions shown in Table 2 below. was formed by. Also, in Table 1, union t! Melting of cylindrical test pieces from At to A5 (g)
The unit of surface roughness of the layer is μRz, and the surface roughness of the test surface of the cylindrical test pieces of other combinations is all 1.2 μRz, and the surface roughness can be changed by changing the grinding conditions for the test surface. Adjusted l[.

表  1(その1) 表  1(その2) )i : 1 )溶射層の厚さ150μ、硬さト+V8
002)?容OA層の厚さ150μ、硬さllv500
表  2 (プラズマ溶射条件) Arガス流量:  2300Q/hr Hp ’jjスWL吊:  450Q /hr供給ti
流= 450〜500A 溶射粉末の平均粒径: 20μ 溶射粉末の供給昂:  40g/n+in溶射距離: 
 100111 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量(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
耗間mma>を表わしている(模述の第2図〜第4図に
於ても同じ)。
Table 1 (Part 1) Table 1 (Part 2) )i: 1) Sprayed layer thickness 150μ, hardness T+V8
002)? OA layer thickness 150μ, hardness LLv500
Table 2 (Plasma spraying conditions) Ar gas flow rate: 2300Q/hr Hp 'jj' Suspension: 450Q/hr supply ti
Flow = 450-500A Average particle size of sprayed powder: 20μ Supply height of sprayed powder: 40g/n+in Spraying distance:
100111 The results of this wear test are shown in FIG. In addition, in Figure 1,
The upper half represents the wear amount (wear scar depth μ) of the flat plate test piece, and the lower half represents the wear amount (wear distance mma>) of the cylindrical test piece, which is the mating material (see Fig. 2 for illustration). ~The same applies to Figure 4).

第1図より、組合せAa=A+oの甲板試験片の摩耗■
は非常に高い値であり、特に組合L’ A 10の場合
には円筒試験片のIq4耗吊も比較的高い値であること
が解る。また組合せA1〜A7の平板試験片の摩耗間は
組合せ八8〜A +o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、これらのうち組合t!’ A 
e及びA7の円筒試験片の摩耗量は組合せ八8及びAs
よりも高い値であり、また組合せA+−Asの円筒試験
片の摩耗量は組合せA6及びA7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とモリブデン
の溶OA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〜A5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せの場合に比して小
さく、特に組合せA1〜A5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。
From Figure 1, wear of the deck test piece of combination Aa=A+o■
is a very high value, and it can be seen that especially in the case of the combination L' A 10, the Iq4 wear of the cylindrical test piece is also a relatively high value. Furthermore, the wear distance of the flat plate test pieces of combinations A1 to A7 is much smaller than that of the flat plate test pieces of combinations 88 to A+o, but among these, combination t! 'A
The wear amount of the cylindrical test pieces of e and A7 is the combination 88 and As.
It can be seen that the wear amount of the cylindrical test piece of combination A+-As is smaller than that of combinations A6 and A7. Thus, in the case of combinations △1 to A5 of a flat plate test piece made of an aluminum alloy reinforced with alumina-silica fibers and a cylindrical test piece made of spheroidal graphite cast iron coated with a molten molybdenum OA layer, a flat plate test is performed. The amount of wear of both the piece and the cylindrical test piece is smaller than that of other combinations, and the surface roughness of the sprayed layer is preferably 1.2 μRz or less, especially from the results of the wear tests for combinations A1 to A5. I understand.

また1掲の表1に示された試験片の組合せA1〜Δ1o
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(キャッスルモータオイル5W−30)を供給し
、円筒試験片を回転数1000 ramにて回転さUつ
つ平板試験片に対する円筒試験片の押圧荷重を10ku
より700ko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。
In addition, combinations A1 to Δ1o of test pieces shown in Table 1
For the cylindrical test on the flat plate test piece, lubricating oil (castle motor oil 5W-30) at room temperature was supplied to the contact area between the flat plate test piece and the cylindrical test piece, and the cylindrical test piece was rotated at a rotation speed of 1000 ram. Pressure load of piece is 10ku
The load was increased to 700 ko, and a seizure test was conducted to measure the maximum seizure load.

この試験の結果、組合せA+〜A5、特に組合せA3〜
A5の焼付き限度荷重は他の何れの組合せよりも高く、
従ってこれら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。
As a result of this test, combinations A+ to A5, especially combinations A3 to
The seizure limit load of A5 is higher than any other combination,
Therefore, it was confirmed that these combinations also have excellent seizure resistance.

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mM(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F8MC2)をマトリックスとする複合材料を高圧
鋳造<i潟の温度700℃、溶場に対する加圧力800
 kg/ 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。
In the same manner as in Example 1 above, alumina-silica mM (alumina-silica fibers used in Example 1) which was substantially three-dimensionally randomly oriented at a volume fraction of 8% was prepared. ) is used as the reinforcing fiber, magnesium alloy (JI
High-pressure casting of a composite material with S standard F8MC2) as a matrix <I lagoon temperature 700℃, pressure applied to the melt field 800℃
kg/cm2), and a large number of flat test pieces having the same dimensions as in Example 1 were prepared from the composite material.

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の場合と同一の数頭及
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1掲の表1に示された組合せA+ −A3 、A5と
同一の要領及び条件にてモリブデンの溶tA層が形成さ
れ表面粗さが1!Iされたものであり、組合せB6の円
筒試験片の被試験面の表面粗さは1.2μR2であった
Next, a wear test and a seizure test were conducted on these flat test pieces using the combinations of test pieces shown in Table 3 below under the same number of test pieces and under the same conditions as in Example 1. In addition, the molten molybdenum tA layer was formed on the cylindrical test pieces of combinations 81 to B4 shown in Table 3 below in the same manner and under the same conditions as the combinations A+ - A3 and A5 shown in Table 1. Surface roughness is 1! The surface roughness of the surface to be tested of the cylindrical test piece of combination B6 was 1.2 μR2.

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B+〜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低いl+11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B+及びB2の場
合よりも低い1直であり、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モ
リブデン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、またモリブデンの溶射層の
表面粗さは1.2μRz以下であることが好ましいこと
が解る。
Table 3 The results of this wear test are shown in Figure 2. From FIG. 2, compared to the case of combination B5, the wear amount of combinations B+ to B4 is lower l+11 for both the flat plate test piece and the cylindrical test piece, and especially the wear amount of combinations B3 and B4 is lower than that of the flat plate test piece Both of the cylindrical specimens have a lower straightness than the combinations B+ and B2, and are therefore made of spheroidal graphite cast iron coated with a composite material made of a magnesium alloy reinforced with alumina-silica fibers and a sprayed layer of molybdenum. It can be seen that the combination with the above shows excellent wear resistance, and the surface roughness of the molybdenum sprayed layer is preferably 1.2 μRz or less.

また図には示されていないが、焼付ぎ試験の結果、アル
ミ太−シリカm維にて強化されたマグネシウム合金より
なる複合材料とモリブデン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。
Also, although not shown in the figure, as a result of the seizure test, the combination of a composite material made of a magnesium alloy reinforced with aluminum thick silica fibers and spheroidal graphite cast iron coated with a sprayed layer of molybdenum was confirmed. It was also confirmed that it has excellent seizure resistance.

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%A+203、残部実質的にSi 02 、
平均1AIIIlt径3.2μ、平均線N長8mm)を
強化111とし、アルミニウム合金LJIS規格ADC
10>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+
nR)にて製造し、該複合材料より実施例1の場合と同
一の司法の平板試験片を多数作成した。
Example 3 In the same manner as in Example 1 above, alumina fibers (95 wt% A+203, the remainder substantially Si 02 ,
Average 1AIIIlt diameter 3.2μ, average line N length 8mm) is reinforced 111, aluminum alloy LJIS standard ADC
High-pressure casting of a composite material with a matrix of
A large number of the same judicial flat test pieces as in Example 1 were prepared from the composite material.

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。尚下記の
表4に示された組合往CI〜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−A3 、A5と同
一の要領及び条件にてモリブデン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tjc5の円筒試
験片の被試験面の表面粗さは1,2μRzであった。
Next, these flat test pieces were subjected to wear tests and seizure tests using the test piece combinations shown in Table 4 below in the same manner and under the same conditions as in Example 1. The cylindrical test pieces of combinations CI to C4 shown in Table 4 below were each coated with a molybdenum sprayed layer in the same manner and under the same conditions as combinations A1-A3 and A5 shown in Table 1. The surface roughness was adjusted, and the surface roughness of the surface to be tested of the cylindrical test piece of combination tjc5 was 1.2 μRz.

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の摩耗量は平板
試験片及び円fユ試験片の何れにっいても低い値であり
、特に組合せC3及びC4の摩耗ωは平板試験片及び円
筒試験片の何れについても組合せ0重及び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モリブデンの溶射
層にて被覆された球状黒11鋳鉄との組合せも耐摩耗性
に優れており、またモリブデン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。
Table 4 The results of this wear test are shown in Figure 3. From Fig. 3, the wear amount of combinations c1 to c4 is lower than that of combination C5 for both the flat plate test piece and the circular Both the flat plate test piece and the cylindrical test piece have lower values than the combinations 0 weight and C2, and therefore the spherical shape coated with a composite material made of aluminum alloy reinforced with alumina fibers and a sprayed layer of molybdenum. The combination with Black 11 cast iron has excellent wear resistance, and the surface roughness of the molybdenum sprayed layer is 1.
.. It can be seen that it is preferable that it is 2 μRz or less.

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
材料とモリブデン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。
Also, although not shown in the figure, as a result of the seizure test, the combination of a composite material made of aluminum alloy reinforced with alumina fibers and spheroidal graphite cast iron coated with a sprayed layer of molybdenum has good seizure resistance. was also confirmed to be excellent.

実t!@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It
s(実施例3に於て使用され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
700℃、溶湯に対する加圧力800 k(1/ CR
IQ )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。
Actually! @4 Alumina It was oriented in a substantially three-dimensional random manner at a volume fraction of 8% in the same manner as in Example 1 above.
s (same as the alumina fiber used in Example 3) was used as the reinforcing fiber, and magnesium alloy (JIS standard MO2>
A composite material with a matrix of
A large number of flat test pieces having the same dimensions as in Example 1 were prepared from the composite material.

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。尚下記の
表5に示された組合せD+〜D4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−A3、Asと同一
の要領及び条件にてモリブデンの溶射層が形成され表面
粗さが調整されたちのであり、組合せD5の円筒試験片
の被試験面の表面粗さは1,2μRzであった。
Next, a wear test and a seizure test were conducted on these flat test pieces in the same manner and under the same conditions as in Example 1 using the combinations of test pieces shown in Table 5 below. The cylindrical test pieces of combinations D+ to D4 shown in Table 5 below were coated with a molybdenum sprayed layer in the same manner and under the same conditions as combinations A1-A3 and As shown in Table 1 below. The roughness was adjusted, and the surface roughness of the test surface of the cylindrical test piece of combination D5 was 1.2 μRz.

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
せD5の場合に比して組合せD+〜D4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D3及びD4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Dl及びD2よりも低い
値であり、従ってアルミノ−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モリブデンの溶射層にて
被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合せも耐摩耗性に浸れて
おり、またモリブデンの溶射層の表面粗さは1.2μR
z以下であることが好ましいことが解る。
Table 5 The results of this wear test are shown in Figure 4. From FIG. 4, compared to the case of combination D5, the wear amount of combinations D+ to D4 is a lower value for both the flat plate test piece and the cylindrical test piece.
In particular, the wear amount of combinations D3 and D4 is lower than that of combinations D1 and D2 for both flat plate and cylindrical test pieces, and therefore, the composite material made of a magnesium alloy reinforced with alumino fibers and the thermal spraying of molybdenum The combination with spheroidal graphite cast iron coated with a layer also provides excellent wear resistance, and the surface roughness of the molybdenum sprayed layer is 1.2μR.
It can be seen that it is preferable that z or less.

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にりなる複合
材料とモリブデン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帰れていることが確認され
た。
Also, although not shown in the figure, as a result of a seizure test, the combination of a composite material made of a magnesium alloy reinforced with alumina fibers and spheroidal graphite cast iron coated with a sprayed layer of molybdenum is highly resistant to seizure. It was confirmed that he was able to return home.

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m維成形体を形成し、該線錐成形体を用いて
行われる高圧鋳造(溶Nのm度730℃、28 m ニ
対−t 6加圧力500 kg/ C12)により、体
積率8%のアルミナ−シリカmarを強化繊維としアル
ミニウム合金(JIS規格△DT4)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外径
25.6IllI111内径20.011111.長さ
16111111の1法を有し一方の端面を被試験面と
する円筒試験片を5個形成し、各試験片の被試験面の表
面粗さを研削により0.6μRzに仕上げた。
Example 5 Alumina-silica fibers identical to the alumina-silica fibers used in Example 1 were oriented in a substantially three-dimensional random manner to form an m-fiber molded body, and the wire-pyramid molded body was used. Through high-pressure casting (molten N 730°C, 28 m2-t6 pressing force 500 kg/C12), an aluminum alloy (JIS standard △DT4 ) was produced as a matrix. Then, from this composite material, an outer diameter of 25.6IllI111 and an inner diameter of 20.011111. Five cylindrical test pieces having a length of 1,611,1111 mm and one end face as the surface to be tested were formed, and the surface roughness of the surface to be tested of each test piece was finished to 0.6 μRz by grinding.

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、3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づ模式図であり、図に於て2
1は強化繊維としてのアルミナ−シリカ繊維を示してお
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J3す、23は凹部を示している。
Four parts were then formed on the surface of the matrix of the tested surface of the three cylindrical specimens by electrolytic etching performed using an aqueous nitric acid solution. FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross section of the thus formed test piece near the surface to be tested.
1 indicates alumina-silica fibers as reinforcing fibers, 22 indicates an aluminum alloy as a matrix, and 23 indicates a recess.

この場合電解エツチ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の平均値Diが1.8μであり、凹部23の開口径
に対する深さの比の平均値、部も被試験面の任意の断面
に現われる凹部23の開口部長さWiに対する深さQi
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−シリカ繊維の露出高さLl 
iの平均値Hiが0.8μであり、凹部の面積率、即ち
複合材料の任意の断面の成る基準長さLに対する凹部2
3の開口部良さWiの合計の比の百分率が20%である
3側の円筒試験片が形成された。
In this case, by appropriately setting the electrolytic etching conditions, the average value Di of the depth Di of the recesses 23 appearing in any cross section of the test surface is 1.8μ, and the ratio of the depth to the opening diameter of the recesses 23 is obtained. The average value of , is also the depth Qi relative to the opening length Wi of the recess 23 appearing in any cross section of the surface to be tested.
The average value of the ratio Di/Wi is 0.02, and the exposed height Ll of the alumina-silica fibers from the surface 24 of the composite material
The average value Hi of i is 0.8μ, and the area ratio of the recess, that is, the recess 2 with respect to the reference length L of an arbitrary cross section of the composite material.
A three-sided cylindrical specimen was formed in which the percentage of the total opening quality Wi of three was 20%.

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、従って凹部の深さ、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 ttrmr:
あり、その−ツ(7)Iflj(30x30mm)を被
試験面とづる平板試験片、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nのプラズマ溶射
によりモリブデン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
潤渭油(キャッスル七−タAイル5AE30)を供給し
、円筒試験片を回転@1000rpa+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筒mを10に
9より700 kgまで増加させ、これにより焼付き限
度荷1を測定する焼付き試験を行った。
Next, these cylindrical test pieces were subjected to electrolytic etching, and cylindrical test pieces made of a composite material that were not electrolytically etched and had the depth of the recess, the exposed height of the alumina-silica fiber, and the area ratio of the recess were O. Sequentially set in a friction and wear tester, made of spheroidal graphite cast iron (JIs standard FCD70), the size is 30 x 30 x 5 ttrmr:
(7) A flat plate test piece with Iflj (30 x 30 mm) as the test surface, or molybdenum by plasma spraying with the same strips as in Example 1 with the same dimensions and the test surface. Alternatively, the cylindrical test piece was rotated by contacting it with the surface to be tested of a flat plate test piece coated with cast iron, supplying room temperature lubricant oil (Castle 7-Ta Aile 5AE30) to the contact area of the test piece. While rotating at 1000 rpa+, the pressure cylinder m of the cylindrical test piece relative to the flat plate test piece was increased from 10 to 9 to 700 kg, thereby conducting a seizure test to measure the seizure limit load 1.

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に示ず通りであった。
The combinations of cylindrical test pieces and flat plate test pieces in this seizure test were as shown in Table 6 below.

また各平板試験片の被試験面の表面粗さは全て1゜0μ
Rzであった。
In addition, the surface roughness of the tested surface of each flat test piece was 1°0μ.
It was Rz.

表  に の焼ト1き試験の結果を第6図に示す。第6図より、組
合せ[1の焼付き限度荷車は組合+!’ E 2の焼付
き限度荷重よりb道かに高く、組合せE4の焼付き限度
荷■(焼付き発生けず)は組合1!E2)E3 、E5
の焼f=lさ限1衰荷重よりも)bかに高く、従ってア
ルミナ−シリカ繊維にて強化されたアルミニウム合金よ
りなる複合材料とモリブデン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
れた複合材料とモリブデンの溶剤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
に電解エップーングを施して強化繊維を露出させると共
に、複合材料の表面の強化m雑の間に四部を形成りれば
耐焼付き性が更に向上することが解る。
The results of the baking test shown in Table 2 are shown in Figure 6. From Figure 6, the combination [1] seizure limit cart is combination +! ' It is much higher than the seizure limit load of E2, and the seizure limit load of combination E4 (no seizure occurs) is combination 1! E2) E3, E5
The sintering f=l is much higher than the decay load b) and therefore the combination of a composite material made of an aluminum alloy reinforced with alumina-silica fibers and spheroidal graphite cast iron coated with a sprayed layer of molybdenum. It can be seen that the combination of an electrolytically etched composite material made of an aluminum alloy reinforced with alumina-silica fibers and spheroidal graphite cast iron coated with a solvent layer of molybdenum has excellent seizure resistance. In addition, especially when comparing the combinations El and E4, it is found that if the composite material is subjected to electrolytic etching to expose the reinforcing fibers and four parts are formed between the reinforcing fibers on the surface of the composite material, the seizure resistance will be further improved. I understand.

尚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1重及びE4N特に組合
せE4は耐摩耗性にら優れていることが確認された。
Although not shown in the figure, when a wear test was conducted in the same manner as in Example 1 for the combinations of test pieces shown in Table 6, combinations 1 and E4N, especially combination E4. It was confirmed that it has excellent wear resistance.

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摺動用部材の具体的実施例を示
す解団的縦断面図、第8図はその要部を示す解団的拡大
部分縦断面図、第9図はピストンリング〈トップリング
)を拡大して示す解団的部分縦断面図である。
Embodiment 6 FIG. 7 is an exploded vertical sectional view showing a specific embodiment of the sliding member according to the present invention, which is a combination of a piston and a piston ring for an internal combustion engine, and FIG. 8 is an exploded longitudinal sectional view showing the main parts thereof. Fig. 9 is an exploded partial longitudinal sectional view showing an enlarged piston ring (top ring).

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規格八CへA)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とシ
リンダブロック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
分のオイルを掻落すオイルリング8を受入れるリング溝
9とが形成されている。
In these figures, 1 is a piston, which is made of aluminum alloy (JIS standard 8C to A). On the side outer circumferential surface 2 of the piston 1, there are two rings that receive compression rings 4 and 5 that prevent combustion gas from leaking from the combustion chamber of the internal combustion engine through the space between the piston 1 and the cylinder wall surface of the cylinder block 3. Grooves 6 and 7 and a ring groove 9 for receiving an oil ring 8 for scraping off excess oil are formed.

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よりトップリング溝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゛C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(JIS規格AC8A>をマトリックス
とする複合材料12にて構成され(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:+l 
bの壁面を郭定しており、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14の一部を郭定している。
In the illustrated embodiment, the lower surface 11 of the top ring groove 6 is closer to the piston head 10 along the side outer peripheral surface 2 of the piston 1.
In the lower part of the fiber molded body, the same alumina-silica fibers as those used in Example 1 are oriented in a substantially three-dimensional random manner at a volume ratio of 8%. The other parts of the piston 1 are made of a composite material 12 having an aluminum alloy (JIS standard AC8A) as a matrix.
It defines the wall surface b, and also defines the side outer peripheral surface 2 of the piston.
A part of the top land 13 and second land 14 is defined in the exposed part.

尚、かかるピストンはそれを鋳造するための鋳型のモー
ルドキ1?ピティ底壁土に繊維成形体を載置し、そのμ
型内にアルミニウム合金の溶湯を注湯し、その鋳型に液
密的に嵌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ピストン粗材とし、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製造されてよい。
Incidentally, such a piston is used in the mold key 1 of the mold for casting it. A fiber molded body is placed on piti bottom wall soil, and its μ
Molten aluminum alloy is poured into a mold, and a plunger that fits in the mold in a liquid-tight manner pressurizes the aluminum alloy and solidifies it into a piston rough material, which is heat treated (
After T6 processing), it is processed to the specified dimensions, and then the ring groove 6 is
.. 7.9.

上述の如ぎピストン1と互いに当接して相対的にPP4
fl]するトップリング4は、球状黒鉛鋳鉄(JIS規
格FCD70)にて構成されており、図には示されてい
ないが下面17はプラズマ溶削により形成された厚さ5
μのモリブデンの溶tA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
ンリングとして構成されており、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鋼層15
が形成されたものである。
As described above, the piston 1 and the PP4 are in contact with each other and are relatively connected to each other.
fl] The top ring 4 is made of spheroidal graphite cast iron (JIS standard FCD70), and although not shown in the figure, the bottom surface 17 has a thickness 5 formed by plasma cutting.
It is coated with a molten tA layer of μ molybdenum (surface roughness 0.8 μRz). In particular, the illustrated embodiment is configured as a 7° keystone ring, and a molybdenum molten steel layer 15 is provided on the sliding surface of the cylinder block 3 with the cylinder wall surface.
was formed.

上述の如く構成されたピストンとピストンリングとを4
気筒4サイクルデイ一ゼル機関に組込み、機関回転数5
400rpm、機関負荷フルEl−ドの試験条件にて5
00時間にnる耐久試験を行なった。また比較の目的で
、球状黒鉛鋳鉄(JI8規格FCC70)にて形成され
、下面17がモリブデンの溶Q4FJ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11つl〔。
The piston and piston ring configured as described above are
Built into a cylinder 4-stroke diesel engine, the engine speed is 5.
5 under test conditions of 400 rpm and full engine load.
A durability test was conducted for 00 hours. For comparison purposes, a piston ring made of spheroidal graphite cast iron (JI8 standard FCC70) whose lower surface 17 was not coated with molten molybdenum Q4FJ was also subjected to 11 durability tests under the same conditions.

試験の結果、球状黒鉛鋳鉄製のピストンリングの場合に
は、リング溝の下面11の摩耗量が20μであり、ピス
トンリングの下面17の陛耗間が15μであったのに対
し、下面17がモリブデンの溶射層にて被覆されたピス
トンリングの場合には、リング溝の下面11の摩耗量が
3μであり、ピストンリングの下面17の摩耗量が0.
5μであり、従って実施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。
As a result of the test, in the case of a piston ring made of spheroidal graphite cast iron, the amount of wear on the lower surface 11 of the ring groove was 20μ, and the amount of wear on the lower surface 17 of the piston ring was 15μ; In the case of a piston ring coated with a sprayed layer of molybdenum, the amount of wear on the lower surface 11 of the ring groove is 3μ, and the amount of wear on the lower surface 17 of the piston ring is 0.
5μ, and therefore, it was recognized that the pistons and piston rings of the examples had much better wear resistance than the comparative examples.

実施例7 上述の実施例1に於て使用されたアルミナ−シリカ繊維
及びアルミニウム合金を用いて、大賀的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率10%のアルミナルシリカ繊維
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
ナを高圧鋳造(溶湯の温度730℃、溶湯に対りる加f
E力500 kMcraQ )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80IIIIIlの4気筒4サイクル内
燃機関用のシリンダブロックを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。
Example 7 The alumina-silica fibers and aluminum alloy used in Example 1 above were reinforced with 10% volume fraction alumina-silica fibers oriented three-dimensionally randomly in the Ohga manner. High-pressure casting of cylinder liners made of aluminum alloy (molten metal temperature 730°C, molten metal added F)
By manufacturing the cylinder liner using an electric force of 500 kMcraQ) and enclosing the cylinder liner by gravity casting,
Two cylinder blocks for a four-cylinder, four-cycle internal combustion engine with a cylinder bore diameter of 80IIIIl were formed, and the cylinder bore of each cylinder block was finished to a surface roughness of 0.6 μRz by honing.

次いで球状黒鉛鋳鉄(JIS規袷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のモリブデンの溶射層(表面粗ざ1,0μRz)に
て被覆されたピストンリングと、球状黒鉛鋳鉄(JIS
現洛FCD70)よりなりモリブデンの溶射層にて被覆
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IP!I4サイクルデイ一ゼル機関に相
込み、機関回転数600Orl)Im、機関負荷フルロ
ードにて200時間に亙る高速耐久試験を行った。
Next, it is made of spheroidal graphite cast iron (JIS standard FCD70), and the radially outer peripheral surface is plasma sprayed to a thickness of 15 mm.
A piston ring coated with a sprayed layer of molybdenum (surface roughness 1.0μRz) and a spheroidal graphite cast iron (JIS
A comparative example of piston rings made of current Raku FCD70) and not coated with a sprayed molybdenum layer was prepared, and these piston rings and the above-mentioned cylinder block were combined to create a 4-ki IP! A high-speed durability test was conducted for 200 hours with an I4 cycle diesel engine, engine rotation speed 600 Orl) Im, and full engine load.

この試験の結果、ピストンリングが球状黒#il u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、シリンダボアの咋耗吊は17μ
と高い値であったのに対し、ピストンリングがモリブデ
ンの溶射層にて被M’iS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2.0μ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
は比較例に比して通かに耐摩耗性に優れていることが認
められた。
As a result of this test, when the piston ring was made of spherical black #il u iron, scuffing occurred in the cylinder bore, and the cylinder bore wear was 17 μm.
On the other hand, in the case of a piston ring made of spheroidal graphite cast iron coated with a sprayed layer of molybdenum, no scuffing occurred in the cylinder bore, and the piston ring The amount of wear on the outer circumferential surface and cylinder bore was very small, less than 2.0μ, and it was therefore recognized that the cylinder liner and piston ring of the example had significantly better wear resistance than the comparative example. Ta.

以−F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神々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail with reference to several embodiments in the following, the present invention is not limited to these embodiments, and other embodiments may be incorporated within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art that this is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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断
面を示す模式図、第6図は実施例5の焼料き試験の結果
を示すグラフ、第7図はピストンとピストンリングとの
組合せに対し適用された本発明による摺動用部材の一つ
の具体的実施例を示す前回的縦断面図、第8図は第7図
に示された実施例の要部を承り前回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
示づ解団的部分縦断面図℃・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iM、7・・・廿カントリングi
:4,8・・・Aイルリング、9・・・リングiM、1
0・・・ビス1ヘンヘツド、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、17・・・トップリングの下面、21・・・アル
ミナ−シリカ繊維、22・・・アルミニウム合金、23
・・・凹部、24・・・表面部 許 出 願 人  ト
ヨタ自動車株式会社代   理   人  弁理士  
明イj 昌毅第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 2!アルミナ−シリカ繊維  23凹部第6図
1 to 4 are graphs showing the results of the wear tests of Examples 1 to 4, respectively, and FIG. 5 is a graph showing the surface portion of the fiber-reinforced metal composite material constituting the first member of the sliding member according to the present invention. A schematic diagram showing a cross section, FIG. 6 is a graph showing the results of the firing test of Example 5, and FIG. 7 is a specific example of the sliding member according to the present invention applied to a combination of a piston and a piston ring. FIG. 8 is an enlarged vertical sectional view of the main part of the embodiment shown in FIG. 7, and FIG. 9 is an enlarged view of the piston ring (top ring). A partial vertical cross-sectional view is shown below. 1... Piston, 2... Side outer peripheral surface, 3... Cylinder liner, 4... Top ring, 5... Second ring. 6...Top ring iM, 7...Kantling i
:4,8...A illing, 9...ring iM, 1
0... Screw 1 head, 11... Bottom surface of top ring groove, 12... Composite material, 13... Top land, 14... Second land, 15... Molybdenum sprayed layer, 17...・Lower surface of top ring, 21...Alumina-silica fiber, 22...Aluminum alloy, 23
...Concave portion, 24...Surface portion Applicant: Toyota Motor Corporation Agent, Patent Attorney
Akii j Chang Yi Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 2! Alumina-silica fiber 23 recesses Fig. 6

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (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モリブデン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。
(1) A sliding member consisting of a first member and a second member that are in contact with each other and slide relative to each other, and the sliding surface portion of at least the first member relative to the second member is 40W.
It is composed of a fiber-reinforced metal composite material having a volume ratio of 3 to 30% alumina-silica fibers having a composition of t% or more Al_2O_3 and the remainder substantially SiO_2 as reinforcing fibers and an aluminum alloy or magnesium alloy as a matrix. At least the sliding surface of the second member relative to the first member is made of metal coated with a sprayed layer of molybdenum.
(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。
(2) The sliding member according to claim 1, wherein the thermal sprayed layer has a surface roughness of 1.2 μRz or less.
(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。
(3) In the sliding member according to claim 1 or 2, the sliding member is an internal combustion engine, the first member is a cylinder liner, and the second member is a cylinder liner. A sliding member characterized in that the member is a piston ring.
(4)特許請求の範囲第1項乃至第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。
(4) In the sliding member according to any one of claims 1 to 2, the sliding member is an internal combustion engine, the first member is a piston, and the second member is a piston. is a sliding member characterized by being a piston ring.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544593A (en) * 1978-09-23 1980-03-28 Goetzewerke Powder for molten metal injection to form wear resistant coating layer on machine parts sliding face exposed to sliding abrasion
JPS55149459A (en) * 1979-05-11 1980-11-20 Riken Corp Piston ring
JPS5893835A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Toyota Motor Corp Combination of member

Patent Citations (3)

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