JPH0665734B2

JPH0665734B2 - 摩擦摩耗特性に優れた金属基複合材料

Info

Publication number: JPH0665734B2
Application number: JP61033426A
Authority: JP
Inventors: 雅洋久保; 忠堂ノ本; 淳夫田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1994-08-24
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: JPS62192557A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、複合材料に係り、更に詳細にはマトリックス
金属が強化材及び固体潤滑剤にて複合化された金属基複
合材料に係る。

従来の技術金属材料の比強度や耐摩耗性を向上させるべく強化繊維
や分散粒子の如き強化材にて複合強化された繊維強化金
属複合材料及び粒子分散金属複合材料に於ては、一般に
強化材が硬質であるため、強化材にて複合強化されてい
ないマトリックス金属のみよりなる材料に比して、それ
に当接して相対的に摺動する相手材の摩耗量が大きくな
り易いという問題がある。

かかる問題を解消すべく、例えば特開昭53−102824号、
同54−64263号、同58−93844号、同58−93845号、同58
−93847号、同58−113335号、同59−59855号、同59−59
856号の各公報に記載されている如く、複合材料に自己
潤滑性に優れた減摩物質を添加することが既に知られて
いる。かかる複合材料によれば、減摩物質を含まない複
合材料に比して摩擦摩耗特性、即ち自らの耐摩耗性及び
相手攻撃性の両方に優れた金属材料を得ることができ
る。

発明が解決しようとする問題点しかし本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、添加される減摩物質の種類や量等の如何によって
は、複合材料の摩擦摩耗特性を十分に向上させることが
できないばかりか、却って複合材料の摩擦摩耗特性や強
度等が低下することがあることが判明した。即ち減摩物
質の中には金属基複合材料に適したものと不適当なもの
とがあり、従って複合材料に適した減摩物質が選定され
なければならず、また減摩物質の量等は上述の如き複合
材料を製造する際に当業者により随意に設定されてよい
設計的事項に係るものではなく、摩擦摩耗特性に優れた
複合材料を得るためには、減摩物質及び強化材の硬度、
大きさ、体積率がそれら相互の関連に於て最適に設定さ
れなければならないことが判明した。

例えば上述の特開昭58−93844号、同58−93845号、同58
−93847号の各公報に於ては、減摩物質として黒鉛等の
粒子や鉛、亜鉛、スズ等の粒子が使用されてよいことが
示されているが、減摩物質が黒鉛等の粒子である場合に
も、その直径が大きい場合には、複合材料自身が脆くな
り、摩耗粉が増大することに起因して複合材料及び相手
材の摩耗量が増大し、また複合材料の強度も低下する。
また、鉛、亜鉛、スズ等の粒子の場合には、複合材料製
造時にこれらの粒子が溶融して複合材料中に偏析し易
く、そのため十分な潤滑効果が得られず、複合材料の摩
擦摩耗特性を十分に向上させることが困難であり、また
偏析に起因して複合材料の強度も低下し易い。更にかか
る問題は複合材料の製造に従来より一般に採用されてい
る溶融含浸法や焼結法に於て顕著であるため、これらの
減摩物質を含む複合材料をこれらの方法にて良好に製造
することは困難である。

また上述の特開昭53−102824号、同54−64263号、同58
−113335号、同59−59855号、同59−59856号の各公報に
記載された固体潤滑剤の如く、複合材料に適した減摩物
質が使用される場合にも、強化材の硬さが或る特定の値
以下の場合には複合材料自身の摩耗量が大きくなり（減
摩物質を含まない場合よりも摩耗量が大きい）、摩耗粉
の発生に起因して相手材の摩耗量も大きくなる。また強
化材の硬さが或る特定の値以上の場合であっても、その
直径が或る特定の値以上である場合には、複合材料の相
手攻撃性が大きく、摩耗粉の発生に起因して複合材料自
身の摩耗量も増大する。更に強化材の量が少なすぎる場
合には、固体潤滑剤の硬さが低いため、固体潤滑剤を含
まない通常の複合材料の場合よりも複合材料の摩耗量が
大きくなる。逆に強化材の量が多すぎる場合には、固体
潤滑剤の量を多くしても複合材料の相手攻撃性は減小し
ない。

更に固体潤滑剤の硬さが或る特定の値以上の場合には、
当然の如く複合材料の相手攻撃性が増大する。また固体
潤滑剤の硬さが適正な値であってもその直径が大きい場
合には、複合材料自身が脆くなり、摩耗粉が増大するこ
とに起因して複合材料及び相手材の摩耗量が増大し、ま
た複合材料の強度も低下する。更に固体潤滑剤の硬さが
適正な値であってもその量が少なすぎる場合には、複合
材料の相手攻撃性を十分に低減することができず、逆に
固体潤滑剤が多すぎる場合には複合材料が脆くなり、複
合材料自身の摩耗量が増大し、摩耗粉の発生に起因して
相手材の摩耗量も増大する。

また特開昭53−102824号公報には、炭素繊維及び他の自
己潤滑剤にて複合化されたCu合金よりなる複合材料であ
って、Cu合金はSn、Zn、Pbを含有する複合材料が記載さ
れている。この複合材料によれば、Cu合金が他の自己潤
滑剤にて複合化されない場合やCu合金がSn、Zn、Pbを含
有しない場合に比して、複合材料の摩擦摩耗特性を向上
させることができるが、この複合材料に於てはマトリッ
クス金属がCu合金に限定され、Cu合金がSn、Zn、Pbを含
有するよう組成調整されなければならないという問題が
ある。

本発明は、本願発明者等が行った実験的研究の結果得ら
れた知見に基づき、固体潤滑剤を含む従来より公知の複
合材料よりも更に一層摩擦摩耗特性に優れた金属基複合
材料であって、マトリックス金属が特定の種類の金属に
限定されたりマトリックス金属の成分調整を要するとい
う問題のない金属基複合材料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、モース硬度が６以
上であり直径が30μｍ以下である短繊維、粒子、及びそ
れらの混合物よりなる群より選択された体積率１〜40％
の強化材と、モース硬度が4.5以下であり直径が100μｍ
以下である短繊維、粒子、及びそれらの混合物よりなる
群より選択された体積率３〜50％の固体潤滑剤との実質
的に均一な混合物によりマトリックス金属が複合化され
た金属基複合材料によって達される。

発明の作用及び効果本発明によれば、マトリックス金属が強化材及び固体潤
滑剤の実質的に均一な混合物により複合化され、強材及
び固体潤滑剤のモース硬度、直径、及び体積率が相互の
関連に於て上述の好適な範囲に設定されるので、後に詳
細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、従来の複合材料に比して摩擦摩耗
特性に優れた金属基複合材料を得ることができ、またマ
トリックス金属が特定の種類の金属に限定されたりマト
リックス金属の組成調整の必要性の問題を排除すること
ができる。

本発明の一つの詳細な特徴によれば、マトリックス金属
としてアルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、ス
ズ及びそれらの何れかを主成分とする合金よりなる群よ
り選択された金属が使用される。

本発明の一つの詳細な特徴によれば、固体潤滑剤は酸化
物、硫化物、窒化物、黒鉛、及びそれらの混合物の何れ
かである。本発明に於て好適な酸化物の固体潤滑剤とし
ては、酸化タングステン（WO₃）、酸化亜鉛（ZnO）、一
酸化鉛（PbO）、酸化スズ（SnO）、亜酸化銅（Cu₂O）等
があり、硫化物の固体潤滑剤としては二硫化モリブデン
（MoS₂）、二硫化タングステン（WS₂）があり、窒化物
の固体潤滑剤としては窒化ホウ素（BN）がある。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、強化材の
直径は20μｍ以下に設定され、固体潤滑剤のモース硬度
及び直径はそれぞれ４以下、50μｍ以下に設定される。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、強化材の
モース硬度及び直径はそれぞれ７以上、20μｍ以下に設
定され、固体潤滑剤のモース硬度、直径、体積率はそれ
ぞれ３以下、50μｍ以下、５〜40％に設定される。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、固体潤滑
剤の体積率は10〜40％に設定される。

尚本発明の複合材料に於ける強化材及び固体潤滑剤の短
繊維の繊維長は10μｍ〜5cm程度であることが好まし
い。また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、強化材若しくは固体潤滑剤が短繊維である場合に於
て、それらが本発明の要件を満す場合には、短繊維の配
向に拘らず複合材料及び相手材の摩耗量を低減すること
ができ、従って短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の何れであってもよい。

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強化繊維として如何なる硬さのものが適しているかの検
討を行った。

まず下記の表１に示されている如く、脱粒処理された種
々のモース硬度の繊維A₁〜A₅を用意した。次いで各繊維
とBN粒子とを2:3の体積比にて混合し、該混合物をコロ
イダルシリカ中にて撹拌した。次いでかくして得られた
繊維及び粒子が均一に分散されたコロイダルシリカに対
し圧縮成形を行うことにより、第１図に示されている如
く、強化繊維2a及びBN粒子2bが互いに均一に混合され80
×80×20mmの寸法を有する成形体１を形成した。

次いで成形体を500℃に予熱した後、第２図に示されて
いる如く鋳型３のモールドキャビティ４内に配置し、該
モールドキャビティ内に720℃のアルミニウム合金（JIS
規格AC8A）の溶湯５を注湯し、該溶湯を鋳型３に嵌合す
るプランジャ６により1500kg／mm²の圧力に加圧し、そ
の加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。かく
して第３図に示されている如く外径110mm、高さ50mmの
円柱状の凝固体７を鋳造し、該凝固体に対し熱処理T₇を
施し、各凝固体より実質的に三次元ランダムにて配向さ
れた体積率10％の強化繊維及び体積率15％のBN粒子にて
複合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料１′を
切出し、各複合材料より摩耗試験用のブロック試験片A₁
〜A₅を機械加工により作成した。

次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセット
し、相手部材である球状黒鉛鉄（JIS規格FCD70、Hv＝25
0）及びクロム鋼（JIS規格SCr20、Hv＝720）製の円筒試
験片の外周面と接触させ、それらの試験片の接触部に常
温（20℃）の潤滑油（キャッスルモータオイル5W−30）
を供給しつつ、接触面圧20kg／mm²、滑り速度0.3mm／se
cにて円筒試験片を１時間回転させる摩耗試験を行っ
た。

これらの摩耗試験の結果をそれぞれ第４図に示す。尚第
４図（及び後述の他の摩耗試験の結果を示す図）に於
て、上半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ
ｍ）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（摩耗減量mg）を表わしている。また白抜きの
棒グラフ及びハッチングが施された棒グラフはそれぞれ
球状黒鉛鋳鉄、クロム鋼を相手材とする摩耗試験の結果
を示している。

第４図より、相手材が球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼の何れ
の場合にも、強化繊維のモース硬度が６以上の場合に、
複合材料及び相手材両方の摩耗量が小さい値になること
が解る。

実施例２強化材としての粒子（以下強化粒子いう）として如何な
る硬さのものが適しているかの検討を行った。

まず下記の表２に示されている如き強化粒子B₁〜B₄を用
意した。次いでこれらの粒子と黒鉛粒子とを3:4の体積
比にて混合し、それらの混合物を使用して実施例１の場
合と同一の要領及び条件にて強化粒子及び黒鉛粒子の体
積率がそれぞれ15％、20％である複合材料を製造し、そ
れらの複合材料よりブロック試験片B₁〜B₄を作成し、そ
れらのブロック試験片について実施例１の場合と同一の
要領及び条件にて摩耗試験を行った。これらの摩耗試験
の結果を第５図に示す。

第５図より、強化材が粒子である場合にも、そのモース
硬度が６以上の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小
さい値になることが解る。

実施例３固体潤滑剤として如何なる硬さのものが適しているかの
検討を行った。

まず下記の表３及び表４に示されている如き固体潤滑剤
C₁〜C₆（D₁〜D₆）を用意した。次いで固体潤滑剤C₁〜C₆
とアルミナ繊維とが1:1の体積比にて混合され、マトリ
ックス金属がJIS規格AC1Aのアルミニウム合金（湯温720
℃）に置換えられ、熱処理がT₆に変更された点を除き、
実施例１の場合と同一の要領及び条件にて固体潤滑剤及
びアルミナ繊維の体積率が共に15％である複合材料を製
造し、各複合材料よりブロック試験片C₁〜C₆を作成し、
各ブロック試験片について実施例１と同一の要領及び条
件にて摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第
６図に示す。

また上述の場合に於て、下記の表４に示されている如
く、強化材が炭化チタン粒子に置換えられた点を除き同
一の要領及び条件にて作成されたブロック試験片D₁〜D₆
について実施例１の場合と同一の要領及び条件にて摩耗
試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第７図に示
す。

第６図及び第７図より、固体潤滑剤のモース硬度が4.5
以下、好ましくは３以下である場合に複合材料及び相手
材の摩耗量が小さくなることが解る。

実施例４強化材として如何なる直径のものが適しているかの検討
を行った。

まず下記の表５に示されている如き強化材E₁〜E₉を用意
した。次いで強化材と黒鉛粒子とが2:3の体積比にて混
合された点を除き、実施例１の場合と同一の要領及び条
件にて強化材及び黒鉛粒子の体積率がそれぞれ10％、15
％である複合材料を製造し、各複合材料よりブロック試
験片E₁〜E₉を作成し、各ブロック試験片について実施例
１の場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。
これらの摩耗試験の結果を第８図に示す。

第８図より、強化材が繊維であるか粒子であるかを問わ
ず、強化材の直径が30μｍ以下、好ましくは20μｍ以下
の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さくなること
が解る。

実施例５固体潤滑剤として如何なる直径のものが適しているかの
検討を行った。

まず下記の表６に示されている如き固体潤滑剤F₁〜F₉を
用意した。次いで固体潤滑剤とアルミナ繊維とが4:3の
体積比にて混合され、マトリックス金属としてJIS規格A
C7Bのアルミニウム合金（湯温690℃）が使用され、熱処
理がT₄に置換えられた点を除き、実施例１の場合と同一
の要領及び条件にて固体潤滑剤及びアルミナ繊維の体積
率がそれぞれ20％、15％である複合材料を製造し、各複
合材料よりブロック試験片F₁〜F₉を作成し、各ブロック
試験片について実施例１の場合と同一の要領及び条件に
て摩耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果を第９図
に示す。

第９図より、固体潤滑剤が粒子であるか繊維であるかを
問わず、固体潤滑剤の直径が100μｍ以下、好ましくは5
0μｍ以下の場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さ
くなることが解る。

実施例６強化材の体積率が如何なる値が適切であるかの検討を行
った。

まず強化材として下記の表７に示された炭化ケイ素ホイ
スカG₁〜G₉及び表８に示された炭化タングステン粒子H₁
〜H₉用意した。次いでこれらの繊維及び粒子をそれぞれ
表７及び表８に示された黒鉛粒子及びBN粒子と種々の体
積比にて混合し、かくして得られた混合物を用いて実施
例１の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片G₁
〜G₉及びH₁〜H₉を作成した。また強化材及び固体潤滑剤
を含まないマトリックス金属のみよりなるブロック試験
片G₀（及びH₀）を作成した。次いでこれらのブロック試
験片について実施例１の場合と同一要領及び条件にて摩
耗試験を行った。これらの摩耗試験の結果をそれぞれ第
10図及び第11図に示す。尚第10図及び第11図はそれぞれ
球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材とする摩耗試験の結
果を示している。

第10図及び第11図より、強化材が繊維であるか粒子であ
るかを問わず、強化材の体積率が１〜40％である場合に
複合材料及び相手材の摩耗量が小さい値になることが解
る。

実施例７固体潤滑剤の体積率が如何なる値であることが適切であ
るかの検討を行った。

まず下記の表９に示されている如き黒鉛粒子I₁〜I₉を用
意した。次いでこれらの黒鉛粒子とアルミナ繊維とを種
々の体積比にて混合し、それらの混合物を用いて実施例
１の場合と同一の要領及び条件にてブロック試験片I₁〜
I₉を作成した。また強化材及び固体潤滑剤を含まないマ
トリックス金属のみよりなるブロック試験片I₀を作成し
た。次いでこれらのブロック試験片について実施例１の
場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。これ
らの摩耗試験の結果を第12図及び第13図に示す。尚第12
図及び第13図はそれぞれ球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相
手材とする摩耗試験の結果を示している。

第12図及び第13図より、固体潤滑剤の体積率が３〜50％
である場合に複合材料及び相手材の摩耗量が小さい値に
なることが解る。

実施例８２種類の強化材又は固体潤滑剤を含む複合材料の摩擦摩
耗特性についての検討を行った。

上述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて、体積
率10％のアルミナ−シリカ繊維（表１のA₄）と、体積率
５％の炭化ケイ素粒子（表５のE₂）と、体積率15％の黒
鉛粒子（表２）とにより複合化されたアルミニウム合金
（JIS規格AC8A）よりなるブロック試験片Ｊを作成し
た。また同様に体積率５％のアルミナ繊維（表１のA₃）
と、体積率10％のチタン酸カリウムホイスカ（表３の
C₄）と、体積率15％のBN粒子（表１）とにより複合化さ
れたアルミニウム合金（JIS規格AC8A）よりなるブロッ
ク試験片Ｋを作成した。

また比較の目的で、固体潤滑剤としての黒鉛粒子が含ま
れていない点を除きブロック試験片Ｊと同一のブロック
試験片Ｊ′を作成し、固体潤滑剤としてのチタン酸カリ
ウムホイスカ及びBN粒子が含まれていない点を除きブロ
ツク試験片Ｋと同一のブロック試験片Ｋ′を作成した。

次いでこれらのブロック試験片について実施例１の場合
と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。これらの
摩耗試験の結果を第14図に示す。

第14図より、２種類の強化材を含む場合及び２種類の固
体潤滑剤を含む場合の何れの場合にも、固体潤滑剤を含
まない複合材料に比してそれ自身及び相手材の摩耗量が
小さい値になることが解る。

実施例９マトリックス金属がマグネシウム合金、亜鉛合金、鉛合
金、スズ合金、銅合金であるる複合材料の摩擦摩耗特性
の検討を行った。

まずマトリックス金属の溶湯の湯温及び加圧力がそれぞ
れ690℃、1000kg／cm²に設定された点を除き、実施例１
の場合と同一の要領及び条件にて体積率30％のアルミナ
繊維（表１のA₃）と、体積率10％の黒鉛粒子（表２）と
により複合化されたマグネシウム合金（JIS規格MDC1−
Ａ）よりなるブロック試験片L₁を作成した。

また湯温及び加圧力がそれぞれ500℃、1000kg／cm²に設
定された点を除き、実施例１の場合と同一の要領及び条
件にて体積率40％の炭化タングステン粒子（表５のE₅）
と、体積率20％のBN粒子（表１）とにより複合化された
亜鉛合金（JIS規格ZDC1）よりなるブロック試験片M₁を
作成した。

また湯温及び加圧力がそれぞれ410℃、1000kg／cm²に設
定された点を除き、上述の実施例１の場合と同一の要領
及び条件にて体積率20％のアルミナ−シリカ繊維（表１
のA₄）と、体積率50％のBN粒子（表１）とにより複合化
された鉛合金（JIS規格WJ8）よりなるブロック試験片N₁
を作成した。

また湯温及び加圧力がそれぞれ330℃、1000kg／cm²に設
定された点を除き、実施例１の場合と同一の要領及び条
件にて体積率５％の炭化ケイ素粒子（表５のE₂）と、体
積率５％のチタン酸カリウムホイスカ（表３のC₄）とに
より複合化されたスズ合金（JIS規格WJ2）とよりなるブ
ロック試験片O₁を作成した。

更に窒化ケイ素ホイスカ（タテホ化学工業株式会社製、
平均繊維径１μｍ、平均繊維長0.1mm、99％以上Si₃N₄、
粒径150μｍ以上の粒子量0.1wt％以下）と、BN粒子（表
１）と、銅合金（Cu−10wt％Sn）粉末とを、窒化ケイ素
ホイスカ及びBN粒子の体積率がそれぞれ１％、３％とな
るよう秤量して混合し、該混合物に少量のエタノールを
添加してスターラーにて約30分間混合した。かくして得
られた混合物を80℃にて５時間乾燥した後、金型内に所
定量の混合物を充填し、その混合物をパンチにて4000kg
／cm²の圧力にて圧縮することにより板状に成形した。
次いで分解アンモニアガス（露点−30℃）雰囲気に設定
されたバッチ型焼結炉にて板状体を770℃にて30分間加
熱することにより焼結し、焼結炉内の冷却ゾーンにて徐
冷することにより複合材料を製造し、該複合材料よりブ
ロック試験片P₁を作成した。

また比較の目的で上述のブロック試験片L₁〜P₁の複合材
料のマトリックス金属のみよりなる材料よりそれぞれブ
ロック試験片L₀〜P₀を作成した。

次いでこれらのブロック試験片について球状黒鉛鋳鉄及
びクロム鋼製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を
実施例１の場合と同一の要領及び条件にて行った。これ
らの摩耗試験の結果をそれぞれ下記の表10及び表11に示
す。尚これらの表に於て、ブロック試験片の摩耗量比率
とはそれぞれ試験片L₀〜P₀の摩耗量に対するブロック試
験片L₁〜P₁の摩耗量（摩耗痕深さμｍ）の百分率を意味
し、円筒試験片の摩耗量の上段及び下段の数値はそれぞ
れブロック試験片L₁〜P₁及びL₀〜P₀と摩擦された円筒試
験片の摩耗量（摩耗減量mg）である。

表10及び表11より、マトリックス金属がマグネシウム合
金、亜鉛合金、鉛合金、スズ合金、及び銅合金である場
合にも、強化材及び固体潤滑剤のモース硬度や体積率等
が本発明の範囲内にある場合には、マトリックス金属の
みよりなる材料に比して相手材の摩耗量を実質的に増大
させることなく複合材料の摩耗量を大幅に低減し得るこ
とができることが解る。

以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
との関連に於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図は互いに均一に混合された強化繊維とBN粒子とよ
りなる成形体を示す斜視図、第２図は第１図に示された
成形体を用いて行われる高圧鋳造による複合材料の製造
の鋳造工程を示す解図、第３図は第２図の高圧鋳造によ
り形成された凝固体を示す斜視図、第４図は種々の強化
繊維とBN粒子とにより複合化されたアルミニウム合金よ
りなる複合材料について行われた摩耗試験の結果を示す
グラフ、第５図は種々の強化粒子と黒鉛粒子とにより複
合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料について
行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第６図は種々の
固体潤滑剤とアルミナ繊維とにより複合化されたアルミ
ニウム合金よりなる複合材料について行われた摩耗試験
の結果を示すグラフ、第７図は種々の固体潤滑剤と炭化
チタンとにより複合化されたアルミニウム合金よりなる
複合材料について行われた摩耗試験の結果を示すグラ
フ、第８図は種々の直径の強化繊維及び強化粒子と黒鉛
粒子とにより複合化されたアルミニウム合金よりなる複
合材料について行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、
第９図は種々の直径の固体潤滑剤とアルミナ繊維とによ
り複合化されたアルミニウム合金よりなる複合材料につ
いて行われた摩耗試験の結果を示すグラフ、第10図及び
第11図は種々の体積率の炭化ケイ素ホイスカと黒鉛粒子
とにより複合化されたアルミニウム合金及び種々の体積
率の炭化タングステン粒子とBN粒子とにより複合化され
たアルミニウム合金よりなる複合材料について、それぞ
れ球状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材として行われた摩
耗試験の結果を示すグラフ、第12図及び第13図は種々の
体積率の黒鉛粒子とアルミナ繊維とにより複合化された
アルミニウム合金よりなる複合材料についてそれぞれ球
状黒鉛鋳鉄及びクロム鋼を相手材として行われた摩耗試
験の結果を示すグラフ、第14図はアルミナ−シリカ繊維
と炭化ケイ素粒子と黒鉛粒子とにより複合化されたアル
ミニウム合金よりなる複合材料、及びアルミナ繊維とチ
タン酸カリウムホイスカとBN粒子とにより複合化された
アルミニウム合金よりなる複合材料について行われた摩
耗試験の結果を固体潤滑剤を含まない比較例としての複
合材料について行われた摩耗試験の結果と対比して示す
グラフである。１……成形体,1′……複合材料,2a……強化繊維,2b……
BN粒子,3……鋳型,4……モールドキャビティ,5……溶
湯,6……プランジャ,7……凝固体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中淳夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭53−102824（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モース硬度が６以上であり直径が30μｍ以
下である短繊維、粒子、及びそれらの混合物よりなる群
より選択された体積率１〜40％の強化材と、モース硬度
が4.5以下であり直径が100μｍ以下である短繊維、粒
子、及びそれらの混合物よりなる群より選択された体積
率３〜50％の固体潤滑剤との実質的に均一な混合物によ
りマトリックス金属が複合化された金属基複合材料。
【請求項２】特許請求の範囲第１項の金属基複合材料に
於て、前記マトリックス金属はアルミニウム、マグネシ
ウム、銅、亜鉛、スズ及びそれらの何れかを主成分とす
る合金よりなる群より選択された金属であることを特徴
とする金属基複合材料。
【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項の金属基
複合材料に於て、前記固体潤滑剤は酸化物、硫化物、窒
化物、黒鉛、及びそれら混合物の何れかであることを特
徴とする金属基複合材料。
【請求項４】特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか
の金属基複合材料に於て、前記強化材の直径は20μｍ以
下であり、前記固体潤滑剤のモース硬度及び直径はそれ
ぞれ４以下、50μｍ以下であることを特徴とする金属基
複合材料。
【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか
の金属基複合材料に於て、前記強化材のモース硬度及び
直径はそれぞれ７以上、20μｍ以下であり、前記固体潤
滑剤のモース硬度、直径、体積率はそれぞれ３以下、50
μｍ以下、５〜40％であることを特徴とする金属基複合
材料。
【請求項６】特許請求の範囲第５項の金属基複合材料に
於て、前記固体潤滑剤の体積率は10〜40％であることを
特徴とする金属基複合材料。