JPH068473B2 - 摺動用部材 - Google Patents
摺動用部材Info
- Publication number
- JPH068473B2 JPH068473B2 JP61073090A JP7309086A JPH068473B2 JP H068473 B2 JPH068473 B2 JP H068473B2 JP 61073090 A JP61073090 A JP 61073090A JP 7309086 A JP7309086 A JP 7309086A JP H068473 B2 JPH068473 B2 JP H068473B2
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- JP
- Japan
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- sliding
- fiber
- composite material
- sliding surface
- exposed
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【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、更に詳細に
は第一の部材が繊維強化金属複合材料にて構成され第二
の部材が鋼にて構成された摺動用部材に係る。
と第二の部材とよりなる摺動用部材に係り、更に詳細に
は第一の部材が繊維強化金属複合材料にて構成され第二
の部材が鋼にて構成された摺動用部材に係る。
従来の技術 繊維強化金属複合材料の耐摩耗性や耐焼付き性を改善す
べく、本願出願人は本願出願人と同一の出願人の出願に
かかる特願昭６１−６１７９８号明細書に於て、無機質
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の
特定の表面が電解エッチングされることにより形成さ
れ、前記強化繊維の一部が前記特定の表面に露出してお
り、前記特定の表面に露出する前記強化繊維の間の前記
マトリックスの表面に凹部を有し、前記凹部の平均深さ
が１．５μ以上であり、前記凹部の開口径に対する深さ
の比の平均値が０．０１以上である繊維強化金属複合材
料を提案した。
べく、本願出願人は本願出願人と同一の出願人の出願に
かかる特願昭６１−６１７９８号明細書に於て、無機質
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の
特定の表面が電解エッチングされることにより形成さ
れ、前記強化繊維の一部が前記特定の表面に露出してお
り、前記特定の表面に露出する前記強化繊維の間の前記
マトリックスの表面に凹部を有し、前記凹部の平均深さ
が１．５μ以上であり、前記凹部の開口径に対する深さ
の比の平均値が０．０１以上である繊維強化金属複合材
料を提案した。
発明が解決しようとする問題点 上述の複合材料は耐摩耗性や耐焼付き性に優れている
が、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりな
る摺動用部材の一方の部材に上述の複合材料が適用され
る場合には、他方の部材の材質によっては一方の部材若
しくは他の方部材の摩耗量が増大する虞れがある。
が、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりな
る摺動用部材の一方の部材に上述の複合材料が適用され
る場合には、他方の部材の材質によっては一方の部材若
しくは他の方部材の摩耗量が増大する虞れがある。
本願発明者等は、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であって、第
一の部材が上述の如き複合材料にて構成され、第二の部
材が鋼にて構成される場合に於て、それら二つの部材の
摩耗量を低減し焼付きを防止するためには第一の部材を
構成する複合材料及び第二の部材を構成する鋼が如何な
る性質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、複合材料の凹部の面積
率が或る特定の範囲内に設定されると共に第二の部材を
構成する鋼が或る特定の範囲の硬度が有していることが
好ましいことを見出した。
の部材と第二の部材とよりなる摺動用部材であって、第
一の部材が上述の如き複合材料にて構成され、第二の部
材が鋼にて構成される場合に於て、それら二つの部材の
摩耗量を低減し焼付きを防止するためには第一の部材を
構成する複合材料及び第二の部材を構成する鋼が如何な
る性質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、複合材料の凹部の面積
率が或る特定の範囲内に設定されると共に第二の部材を
構成する鋼が或る特定の範囲の硬度が有していることが
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摺動用部材であ
って、第一の部材が摺動面に強化繊維が露出し且摺動面
のマトリックスの表面に凹部を有する繊維強化金属複合
材料にて構成され、第二の部材が鋼にて構成され、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。
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、第一の部材が摺動面に強化繊維が露出し且摺動面
のマトリックスの表面に凹部を有する繊維強化金属複合
材料にて構成され、第二の部材が鋼にて構成され、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
対的に摺動する第一の部材と第二の部材とにより摺動用
部剤にして、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無機質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、摺動面が電解
エッチングされることにより前記強化繊維の一部が前記
摺動に露出しており且前記摺動面に露出する前記強化繊
維の間の前記マトックスの表面に凹部が形成されてお
り、前記凹部の平均深さが１．５μ以上であり、前記凹
部の開口径に対する深さの比の平均値が０．０１以上で
あり、前記凹部の面積率が５〜４０％であり、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
硬さＨｖ（１０kg）が４００〜９００である鋼にて構成
されていることを特徴とする摺動用部材によって達成さ
れる。
対的に摺動する第一の部材と第二の部材とにより摺動用
部剤にして、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無機質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、摺動面が電解
エッチングされることにより前記強化繊維の一部が前記
摺動に露出しており且前記摺動面に露出する前記強化繊
維の間の前記マトックスの表面に凹部が形成されてお
り、前記凹部の平均深さが１．５μ以上であり、前記凹
部の開口径に対する深さの比の平均値が０．０１以上で
あり、前記凹部の面積率が５〜４０％であり、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
硬さＨｖ（１０kg）が４００〜９００である鋼にて構成
されていることを特徴とする摺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、複合材料の摺動面が電解エッチングさ
れることにより強化繊維の一部が摺動面に露出しており
且摺動面に露出する強化繊維の間のマトックスの表面に
凹部が形成されており、凹部の平均深さが１．５μ以上
であり、凹部の開口径に対する深さの比の平均値が０．
０１以上であり、更には凹部の面積率が５〜４０％であ
る繊維強化金属複合材料にて第一の部材の摺動面部が構
成され、これにより摺動面に露出する強化繊維によりマ
トリックスが直接第二の部材に接触する度合が低減され
るだけでなく、上述の好ましい深さ、形態、及び面積率
の凹部が油溜りとして良好に作用することにより複合材
料の良好な保油性が確保されると共に、強化繊維がマト
リックスによって強固に保持される状態が確保され、ま
た第二の部材の摺動面部が硬さＨｖが４００〜９００で
も前記複合材料に対する摺動特性に優れた鋼にて構成さ
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、耐摩耗性及び耐焼付き
性等に優れた二つの部材の組合せよりなる摺動用部材を
得ることができる。
れることにより強化繊維の一部が摺動面に露出しており
且摺動面に露出する強化繊維の間のマトックスの表面に
凹部が形成されており、凹部の平均深さが１．５μ以上
であり、凹部の開口径に対する深さの比の平均値が０．
０１以上であり、更には凹部の面積率が５〜４０％であ
る繊維強化金属複合材料にて第一の部材の摺動面部が構
成され、これにより摺動面に露出する強化繊維によりマ
トリックスが直接第二の部材に接触する度合が低減され
るだけでなく、上述の好ましい深さ、形態、及び面積率
の凹部が油溜りとして良好に作用することにより複合材
料の良好な保油性が確保されると共に、強化繊維がマト
リックスによって強固に保持される状態が確保され、ま
た第二の部材の摺動面部が硬さＨｖが４００〜９００で
も前記複合材料に対する摺動特性に優れた鋼にて構成さ
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、耐摩耗性及び耐焼付き
性等に優れた二つの部材の組合せよりなる摺動用部材を
得ることができる。
また第二の部材の摺動面部に対し硬質で耐摩耗性に優れ
た材料をめっきしたり溶射したりする必要がないので、
第二の部材の摺動面部に対しめっきや溶射が行われる場
合に比して低廉な摺動用部材を得ることができる。
た材料をめっきしたり溶射したりする必要がないので、
第二の部材の摺動面部に対しめっきや溶射が行われる場
合に比して低廉な摺動用部材を得ることができる。
またマトリックスの表面に油溜りとして作用する凹部が
形成されない場合に於て複合材料の耐摩耗性等を十分に
向上させるためには、強化繊維の露出高さを例えば１０
〜３０μの如く比較的大きく設定しなければならず、そ
のため複合材料の相手材に対する攻撃性が増大すると共
に強化繊維の脱落に起因する異常摩耗の発生の虞れが増
大し、その結果相手材及び複合材料両方の摩耗量が増大
してしまうのに対し、本発明によれば、マトリックスの
表面に油溜りとして良好に作用する凹部が形成されるの
で、強化繊維の露出高さを例えば１μ以下に低減するこ
とができ、これにより相手材に対する攻撃性及び異常摩
耗の発生の虞れを低減することができ、このことによっ
ても二つの部材の摩耗量を低減することができる。
形成されない場合に於て複合材料の耐摩耗性等を十分に
向上させるためには、強化繊維の露出高さを例えば１０
〜３０μの如く比較的大きく設定しなければならず、そ
のため複合材料の相手材に対する攻撃性が増大すると共
に強化繊維の脱落に起因する異常摩耗の発生の虞れが増
大し、その結果相手材及び複合材料両方の摩耗量が増大
してしまうのに対し、本発明によれば、マトリックスの
表面に油溜りとして良好に作用する凹部が形成されるの
で、強化繊維の露出高さを例えば１μ以下に低減するこ
とができ、これにより相手材に対する攻撃性及び異常摩
耗の発生の虞れを低減することができ、このことによっ
ても二つの部材の摩耗量を低減することができる。
本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、凹部
の面積率、即ち複合材料の摺動面の任意の領域の全面積
に対する凹部の開口面積の合計の比が５％未満の場合に
は複合材料の表面に十分な量の潤滑油を保持させること
ができず、凹部の面積率が４０％を越えると凹部に保有
される潤滑油の量が却って少なくなり、また複合材料の
表面に露出する強化繊維を保持するマトリックスの強度
が低下し、そのため強化繊維が脱落し易くなって複合材
料の摩耗量が増大する。従って本発明の摺動用部材に於
ては、凹部の面積率は５〜４０％に設定される。
の面積率、即ち複合材料の摺動面の任意の領域の全面積
に対する凹部の開口面積の合計の比が５％未満の場合に
は複合材料の表面に十分な量の潤滑油を保持させること
ができず、凹部の面積率が４０％を越えると凹部に保有
される潤滑油の量が却って少なくなり、また複合材料の
表面に露出する強化繊維を保持するマトリックスの強度
が低下し、そのため強化繊維が脱落し易くなって複合材
料の摩耗量が増大する。従って本発明の摺動用部材に於
ては、凹部の面積率は５〜４０％に設定される。
また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
複合材料の特定の表面に於ける強化繊維の露出高さの平
均値が１μを越えると、複合材料の表面より露出する強
化繊維により相手材が過剰に擦過されることにより却っ
て摩耗量が増大し、また強化繊維の脱落に起因する異常
摩耗が発生し易くなる。従って本発明の一つの詳細な特
徴によれば、第一の部材を構成する複合材料の摺動面に
於ける強化繊維の露出高さの平均値は１μ以下に設定さ
れる。
複合材料の特定の表面に於ける強化繊維の露出高さの平
均値が１μを越えると、複合材料の表面より露出する強
化繊維により相手材が過剰に擦過されることにより却っ
て摩耗量が増大し、また強化繊維の脱落に起因する異常
摩耗が発生し易くなる。従って本発明の一つの詳細な特
徴によれば、第一の部材を構成する複合材料の摺動面に
於ける強化繊維の露出高さの平均値は１μ以下に設定さ
れる。
本発明の一つの実施例に於ては、本発明の摺動用部材は
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。
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。
尚本発明の繊維強化金属複合材料に於ける強化繊維は、
アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維の如きセラミック
繊維、炭素繊維、種々の金属繊維の如く任意の無機質繊
維であってよく、長繊維又は短繊維の何れであってもよ
い。また強化繊維の平均繊維径は１００μ以下、特に１
〜４０μ程度であることが好ましく、強化繊維の体積率
は３０％以下、特に３〜１５％程度であることが好まし
い。更に強化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、特に一方向配向及び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
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
うに設定されることが好ましい。
アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維の如きセラミック
繊維、炭素繊維、種々の金属繊維の如く任意の無機質繊
維であってよく、長繊維又は短繊維の何れであってもよ
い。また強化繊維の平均繊維径は１００μ以下、特に１
〜４０μ程度であることが好ましく、強化繊維の体積率
は３０％以下、特に３〜１５％程度であることが好まし
い。更に強化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、特に一方向配向及び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
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
うに設定されることが好ましい。
またアルミニウム合金及びマグネシウム合金は電解エッ
チング可能なものであれば任意の組成のものであってよ
いが、特にケイ素を含有するアルミニウム合金の如く、
それ自身耐摩耗性に優れたアルミニウム合金やマグネシ
ウム合金であることが好ましい。
チング可能なものであれば任意の組成のものであってよ
いが、特にケイ素を含有するアルミニウム合金の如く、
それ自身耐摩耗性に優れたアルミニウム合金やマグネシ
ウム合金であることが好ましい。
更に本発明に於ける電解エッチングの電解液は硝酸水溶
液又は塩化ナトリウム水溶液であってよく、硝酸水溶液
が使用される場合にはその濃度、電位差、通電量がそれ
ぞれ８０〜１６０ml／ｌ、４．５〜６．０Ｖ、２００〜
４５０クーロン／dm2に設定されることが好ましく、塩
化ナトリウム水溶液が使用される場合にはその濃度、電
位差、通電量が８０〜１６０ｇ／ｌ、３．０〜４．０
Ｖ、１００〜４００クローン／dm2に設定されることが
好ましい。
液又は塩化ナトリウム水溶液であってよく、硝酸水溶液
が使用される場合にはその濃度、電位差、通電量がそれ
ぞれ８０〜１６０ml／ｌ、４．５〜６．０Ｖ、２００〜
４５０クーロン／dm2に設定されることが好ましく、塩
化ナトリウム水溶液が使用される場合にはその濃度、電
位差、通電量が８０〜１６０ｇ／ｌ、３．０〜４．０
Ｖ、１００〜４００クローン／dm2に設定されることが
好ましい。
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。
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摺
動用部材であって、その一方の部材が電解エッチングさ
れた繊維強化金属複合材料にて構成されており、その他
方の部材が鋼にて構成された摺動用部材に於て、鋼の硬
さが如何なる範囲であることが適切であるかについての
焼付き試験を行った。
動用部材であって、その一方の部材が電解エッチングさ
れた繊維強化金属複合材料にて構成されており、その他
方の部材が鋼にて構成された摺動用部材に於て、鋼の硬
さが如何なる範囲であることが適切であるかについての
焼付き試験を行った。
まず平均繊維２．８μ、平均繊維長６mmのアルミナ−シ
リカ繊維（wt％Ａｌ２Ｏ３、残部実質的にＳｉＯ２）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により、
体積率８％のアルミナ−シリカ繊維を強化繊維したアル
ミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＴ４）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
２５．６mm、内径２０．０mm、長さ１６mmの寸法を有し
一方の端面を被試験面とする円筒試験片を多数作成し、
各試験片の被試験面の面粗さを研削により０．６μＲｚ
に仕上げた。
リカ繊維（wt％Ａｌ２Ｏ３、残部実質的にＳｉＯ２）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により、
体積率８％のアルミナ−シリカ繊維を強化繊維したアル
ミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＴ４）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
２５．６mm、内径２０．０mm、長さ１６mmの寸法を有し
一方の端面を被試験面とする円筒試験片を多数作成し、
各試験片の被試験面の面粗さを研削により０．６μＲｚ
に仕上げた。
次いで硝酸水溶液を用いて行われる電解エッチングによ
り被試験面のマトリックスの表面に凹部を形成した。第
１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、２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、３は凹部を示し
ている。
り被試験面のマトリックスの表面に凹部を形成した。第
１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、２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、３は凹部を示し
ている。
尚この場合電解エッ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３の深さ
Ｄｉの平均値▲▼が１．８μであり、凹部３の開口
径に対する深さの比の平均値、即ち被試験面の任意の断
面に現われる凹部３の開口部長さＷｉに対する深さＤｉ
の比の平均値 が０．０２であり、複合材料の表面４よりのアルミナ−
シリカ繊維の露出高さＨｉの平均値▲▼が０．５μ
であり、凹部の面積率、即ち複合材料の任意の断面の或
る基準長さＬに対する凹部３の開口部長さＷｉの合計の
比の百分率が２０％である６個の円筒試験片Ａ１〜Ａ６
を形成した。
により、被試験面の任意の断面に現われる凹部３の深さ
Ｄｉの平均値▲▼が１．８μであり、凹部３の開口
径に対する深さの比の平均値、即ち被試験面の任意の断
面に現われる凹部３の開口部長さＷｉに対する深さＤｉ
の比の平均値 が０．０２であり、複合材料の表面４よりのアルミナ−
シリカ繊維の露出高さＨｉの平均値▲▼が０．５μ
であり、凹部の面積率、即ち複合材料の任意の断面の或
る基準長さＬに対する凹部３の開口部長さＷｉの合計の
比の百分率が２０％である６個の円筒試験片Ａ１〜Ａ６
を形成した。
次いでこれらの円筒試験片及び電解エッチングが行われ
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０である複合材料よりなる円筒試
験片Ａ０を順次摩擦摩耗試験機にセットし、種々の硬さ
の鋼よりなり、大きさが３０×３０×５mmであり、その
一つの面（３０×３０mm）を被試験面とする平板試験片
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ＳＡＥ３０）を供給
し、円筒試験片を回転数１００rpm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
７００kg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１に示す
通りであった。
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０である複合材料よりなる円筒試
験片Ａ０を順次摩擦摩耗試験機にセットし、種々の硬さ
の鋼よりなり、大きさが３０×３０×５mmであり、その
一つの面（３０×３０mm）を被試験面とする平板試験片
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ＳＡＥ３０）を供給
し、円筒試験片を回転数１００rpm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
７００kg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１に示す
通りであった。
上述の焼付き試験の結果を第２図に示す。この第２図よ
り、電解エッチングされていない複合材料よりなる円筒
試験片が使用された組合せＡ０及び平板試験片の硬さＨ
ｖが２５０である組合せＡ１の焼付き限度荷重は低い値
であることが解る。また平板試験片の構成材料がガス窒
化されたステンレス鋼及びＣｒめっきされた軸受鋼であ
る組合せＡ５及びＡ６の焼付き限度荷重も比較的低い値
であるのに対し、平板試験片の硬さＨｖが４００〜９０
０である組合せＡ２〜Ａ４を焼付き限度荷重は他の何れ
の組合せよりも高い値であることが解る。
り、電解エッチングされていない複合材料よりなる円筒
試験片が使用された組合せＡ０及び平板試験片の硬さＨ
ｖが２５０である組合せＡ１の焼付き限度荷重は低い値
であることが解る。また平板試験片の構成材料がガス窒
化されたステンレス鋼及びＣｒめっきされた軸受鋼であ
る組合せＡ５及びＡ６の焼付き限度荷重も比較的低い値
であるのに対し、平板試験片の硬さＨｖが４００〜９０
０である組合せＡ２〜Ａ４を焼付き限度荷重は他の何れ
の組合せよりも高い値であることが解る。
この焼付き試験の結果より、電解エッチングされた繊維
強化金属複合材料に当接して相対的に摺動する相手材と
しての鋼の硬さＨｖは、焼付き限度荷重を高くするため
には、４００〜９００であることが好ましいことが解
る。
強化金属複合材料に当接して相対的に摺動する相手材と
しての鋼の硬さＨｖは、焼付き限度荷重を高くするため
には、４００〜９００であることが好ましいことが解
る。
実施例２ 上掲の表１に示された試験片１の組合せＡ０〜Ａ６につ
いて、荷重を２００kg（一定）に設定して上述の焼付き
試験と同様の摩耗試験を１時間に亙り行った。この摩耗
試験の結果を第３図に示す。尚第３図に於て、上半分は
円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしており、下
半分は平板試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしてい
る。
いて、荷重を２００kg（一定）に設定して上述の焼付き
試験と同様の摩耗試験を１時間に亙り行った。この摩耗
試験の結果を第３図に示す。尚第３図に於て、上半分は
円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしており、下
半分は平板試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしてい
る。
この第３図より、平板試験片の硬さＨｖが４００〜９０
０である組合せＡ２〜Ａ４の円筒試験片の摩耗量は他の
何れの組合せの場合よりも小さく、また組合せＡ２〜Ａ
４の平板試験片の摩耗量は組合せＡ５及びＡ６の場合よ
りも大きいが、組合せＡ０及びＡ１の場合よりも小さ
く、従って電解エッチングされた繊維強化金属複合材料
に当接して相対的に摺動する鋼の硬さＨｖは、両者の摩
耗量を低減するためには、４００〜９００であることが
好ましいことが解る。
０である組合せＡ２〜Ａ４の円筒試験片の摩耗量は他の
何れの組合せの場合よりも小さく、また組合せＡ２〜Ａ
４の平板試験片の摩耗量は組合せＡ５及びＡ６の場合よ
りも大きいが、組合せＡ０及びＡ１の場合よりも小さ
く、従って電解エッチングされた繊維強化金属複合材料
に当接して相対的に摺動する鋼の硬さＨｖは、両者の摩
耗量を低減するためには、４００〜９００であることが
好ましいことが解る。
実施例３ 凹部の面積率が如何なる範囲であることが適切であるか
の検討を行った。
の検討を行った。
上述の実施例１に於て作成された６個の円筒試験片の被
試験面を種々の条件にて電解エッチングすることによ
り、下記の表２に示されている如き円筒試験片Ｂ１〜Ｂ
６を形成し、各試験片について実施例１及び２の場合の
同一の要領及び条件にて、シリコンクロム鋼（Ｈｖ４０
０）を相手材として焼付き試験及び摩耗試験を行った。
これらの試験の結果をそれぞれ第４図及び第５図に示
す。
試験面を種々の条件にて電解エッチングすることによ
り、下記の表２に示されている如き円筒試験片Ｂ１〜Ｂ
６を形成し、各試験片について実施例１及び２の場合の
同一の要領及び条件にて、シリコンクロム鋼（Ｈｖ４０
０）を相手材として焼付き試験及び摩耗試験を行った。
これらの試験の結果をそれぞれ第４図及び第５図に示
す。
第４図より、凹部の面積率が５〜４０％程度の場合に焼
付き限度荷重が高くなり、焼き付きが生じ難くなること
が解る。また第５図より、凹部の面積率が５〜４０％程
度の場合に円筒試験片及び平板試験片の摩耗量が低い値
になることが解る。
付き限度荷重が高くなり、焼き付きが生じ難くなること
が解る。また第５図より、凹部の面積率が５〜４０％程
度の場合に円筒試験片及び平板試験片の摩耗量が低い値
になることが解る。
これらの焼付き試験及び摩耗試験の結果より、凹部の面
積率は５〜４０％であることが好ましいことが解る。
積率は５〜４０％であることが好ましいことが解る。
尚強化繊維がアルミナ繊維（９５wt％Ａｌ２Ｏ３残部実
質的にＳｉＯ２、平均繊維径３．２μ、平均繊維長８m
m）、炭化ケイ素ホイスカ（平均繊維径０．５μ、平均
繊維長１００μ）、窒化ケイ素ホイスカ（平均繊維径
０．５μ、平均繊維長２５０μ）である複合材料及びマ
トリックスがマグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１
Ａ）である複合材料についても上述の実施例１〜３と同
様の焼付き試験及び摩耗試験を行ったところ、何れの場
合にも鋼の硬さＨｖ及び凹部の面積率はそれぞれ４００
〜９００、５〜４０％であることが好ましいことが認め
られた。
質的にＳｉＯ２、平均繊維径３．２μ、平均繊維長８m
m）、炭化ケイ素ホイスカ（平均繊維径０．５μ、平均
繊維長１００μ）、窒化ケイ素ホイスカ（平均繊維径
０．５μ、平均繊維長２５０μ）である複合材料及びマ
トリックスがマグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１
Ａ）である複合材料についても上述の実施例１〜３と同
様の焼付き試験及び摩耗試験を行ったところ、何れの場
合にも鋼の硬さＨｖ及び凹部の面積率はそれぞれ４００
〜９００、５〜４０％であることが好ましいことが認め
られた。
実施例４ 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、実質的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率１２％のアルミナ−シリカ繊維
にて強化されたアルミニウム合金よりなるシリンダライ
ナを高圧鋳造により製造し、該ライナをグラビティ鋳造
により鋳ぐるむことにより、シリンダボア径８０mm４気
筒４サイクル内燃機関用シリンダブロックを７個形成し
た。次いで一つの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に仕上げる
ことによりシリンダブロック（強化繊維の露出高さ０
μ、凹部の面積率０％）を形成した。また他の残りのシ
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に仕上げた後、硝酸水溶液によ
る電解エッチングにより、凹部の平均深さ１．９μ、凹
部の開口径に対する深さの比の平均値０．０１８、強化
繊維を露出高さの平均値０．３μ、凹部の面積率６％の
シリンダブロックを形成した。
及びアルミニウム合金を用いて、実質的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率１２％のアルミナ−シリカ繊維
にて強化されたアルミニウム合金よりなるシリンダライ
ナを高圧鋳造により製造し、該ライナをグラビティ鋳造
により鋳ぐるむことにより、シリンダボア径８０mm４気
筒４サイクル内燃機関用シリンダブロックを７個形成し
た。次いで一つの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に仕上げる
ことによりシリンダブロック（強化繊維の露出高さ０
μ、凹部の面積率０％）を形成した。また他の残りのシ
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に仕上げた後、硝酸水溶液によ
る電解エッチングにより、凹部の平均深さ１．９μ、凹
部の開口径に対する深さの比の平均値０．０１８、強化
繊維を露出高さの平均値０．３μ、凹部の面積率６％の
シリンダブロックを形成した。
次いで実施例１の組合せＡ０〜Ａ５に対応してこれらの
シリンダブロック及び鋼製のピストンリングが組込まれ
た内燃機関を６０００rpmにて２００時間に亙る高速耐
久試験に供したところ、組合せＡ０、Ａ１、Ａ５、Ａ６
シリンダブロックのシリンダボアにはスカッフィングが
発生していることが認められたのに対し、組合せＡ２〜
Ａ４のシリンダブロックのシリンダボアにはスカッフィ
ングの発生は全く認められなかった。また組合せＡ２〜
Ａ４のシリンダブロックとシリンダボア及びピストンリ
ングの外周面の平均摩耗量はそれぞれ２０μ以下、２０
μ以下であるのに対し、他の組合せのシリンダブロック
のシリンダボア及びピストンリングの外周面の平均摩耗
量はそれぞれ４０〜８０μ、４０〜７０μであり、従っ
て組合せＡ２〜Ａ４のシリンダブロック及びピストンリ
ングは他の組合せのシリンダブロック及びピストンリン
グよりも遥かに耐摩耗性に優れていることが認められ
た。
シリンダブロック及び鋼製のピストンリングが組込まれ
た内燃機関を６０００rpmにて２００時間に亙る高速耐
久試験に供したところ、組合せＡ０、Ａ１、Ａ５、Ａ６
シリンダブロックのシリンダボアにはスカッフィングが
発生していることが認められたのに対し、組合せＡ２〜
Ａ４のシリンダブロックのシリンダボアにはスカッフィ
ングの発生は全く認められなかった。また組合せＡ２〜
Ａ４のシリンダブロックとシリンダボア及びピストンリ
ングの外周面の平均摩耗量はそれぞれ２０μ以下、２０
μ以下であるのに対し、他の組合せのシリンダブロック
のシリンダボア及びピストンリングの外周面の平均摩耗
量はそれぞれ４０〜８０μ、４０〜７０μであり、従っ
て組合せＡ２〜Ａ４のシリンダブロック及びピストンリ
ングは他の組合せのシリンダブロック及びピストンリン
グよりも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の本願発明者等が行った実験的研究
の結果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。
の結果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。
第１図は本発明によ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２図及び第３図はそれぞれ相手材
としての鋼と硬さ等をパラメータとして行われた焼付き
試験及び摩耗試験の結果を示すグラフ、第４図及び第５
図はそれぞれ凹部の面積率をパラメータとして行われた
焼付き試験及び摩耗試験の結果を示すグラフである。 １…アルミナ−シリカ繊維，２…アルミニウム合金、３
…凹部，４…表面
断面を示す模式図、第２図及び第３図はそれぞれ相手材
としての鋼と硬さ等をパラメータとして行われた焼付き
試験及び摩耗試験の結果を示すグラフ、第４図及び第５
図はそれぞれ凹部の面積率をパラメータとして行われた
焼付き試験及び摩耗試験の結果を示すグラフである。 １…アルミナ−シリカ繊維，２…アルミニウム合金、３
…凹部，４…表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｄ 8503−3Ｇ
Claims (3)
- 【請求項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
無機質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、摺動面が電解エッチングされること
により前記強化繊維の一部が前記摺動面に露出しており
且前記摺動面に露出する前記強化繊維の間の前記マトリ
ックスの表面に凹部が形成されており、前記凹部の平均
深さが１．５μ以上であり、前記凹部の開口径に対する
深さの比の平均値が０．０１以上であり、前記凹部の面
積率が５〜４０％であり、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の硬さＨｖ（１０kg）
が４００〜９００である鋼にて構成されていることを特
徴とする摺動用部材。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項の摺動用部材に於
て、前記摺動面に於ける前記強化繊維の露出高さの平均
値は１μ以下であることを特徴とする摺動用部材。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073090A JPH068473B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 摺動用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073090A JPH068473B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 摺動用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228439A JPS62228439A (ja) | 1987-10-07 |
| JPH068473B2 true JPH068473B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13508291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61073090A Expired - Fee Related JPH068473B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 摺動用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068473B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3554177B2 (ja) | 1997-04-23 | 2004-08-18 | キヤノン株式会社 | 出力制御装置、出力制御方法、記憶媒体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388626A (en) * | 1977-01-11 | 1978-08-04 | Honda Motor Co Ltd | Complex portion material |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61073090A patent/JPH068473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62228439A (ja) | 1987-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |