JPH0797644A - 金属基複合体およびその製造方法 - Google Patents
金属基複合体およびその製造方法Info
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- JPH0797644A JPH0797644A JP18360194A JP18360194A JPH0797644A JP H0797644 A JPH0797644 A JP H0797644A JP 18360194 A JP18360194 A JP 18360194A JP 18360194 A JP18360194 A JP 18360194A JP H0797644 A JPH0797644 A JP H0797644A
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- particles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】耐摩耗性に優れかつ相手部材の摩耗量を低減し
た金属基複合体を提供する。 【構成】アルミニウムを主体とする金属基材１１と、該
金属基材１１中に埋設されたアルミナ短繊維１２と、ム
ライト粒子１３および表面にニッケル層が形成されたグ
ラファイト粒子あるいは窒化硼素サーメット粉末の固体
潤滑剤粒子１４とからなる。ＢＮサーミット粒子を固体
潤滑剤粒子１４として添加した金属基複合体は、鋳鉄並
みの耐摩耗性が得られる。また、ニッケルで被覆しした
グラファイトを固体潤滑剤粒子１４として添加した金属
基複合体は、摩擦係数の変動が少なく摩擦係数値自体も
小さくなる。
た金属基複合体を提供する。 【構成】アルミニウムを主体とする金属基材１１と、該
金属基材１１中に埋設されたアルミナ短繊維１２と、ム
ライト粒子１３および表面にニッケル層が形成されたグ
ラファイト粒子あるいは窒化硼素サーメット粉末の固体
潤滑剤粒子１４とからなる。ＢＮサーミット粒子を固体
潤滑剤粒子１４として添加した金属基複合体は、鋳鉄並
みの耐摩耗性が得られる。また、ニッケルで被覆しした
グラファイトを固体潤滑剤粒子１４として添加した金属
基複合体は、摩擦係数の変動が少なく摩擦係数値自体も
小さくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れかつ相
手部材の摩耗量を低減させるアルミニウムを主体とする
金属基複合体に関するものである。この金属基複合体は
シリンダブロック、ピストンなどに利用できる。
手部材の摩耗量を低減させるアルミニウムを主体とする
金属基複合体に関するものである。この金属基複合体は
シリンダブロック、ピストンなどに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】金属基複合体に関する従来技術として
は、アルミニウム系の金属基材にＳｉＯガスで処理した
炭素繊維を複合したものが知られている（特公平５−２
４２１２号公報）。この金属基複合体は、炭素繊維をＳ
ｉＣで処理することにより炭素とＡｌとが反応してＡｌ
4 Ｃ3 の反応を抑え、高強度の金属基複合体を得てい
る。しかし、この金属基複合体の摺動特性に関しては何
も説明していない。
は、アルミニウム系の金属基材にＳｉＯガスで処理した
炭素繊維を複合したものが知られている（特公平５−２
４２１２号公報）。この金属基複合体は、炭素繊維をＳ
ｉＣで処理することにより炭素とＡｌとが反応してＡｌ
4 Ｃ3 の反応を抑え、高強度の金属基複合体を得てい
る。しかし、この金属基複合体の摺動特性に関しては何
も説明していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】セラミック粒子とか短
繊維を配合して金属基複合体を調製し、この金属基複合
体を摺動部材として使用する場合、相手部材への攻撃性
が強く、相手部材の摩耗量が増大するという問題があ
る。本発明は上記の事情に鑑み、金属基複合体に配合す
る固体潤滑剤を検討することで、耐摩耗性に優れかつ相
手部材の摩耗量を低減した金属基複合体とすることを目
的とする。
繊維を配合して金属基複合体を調製し、この金属基複合
体を摺動部材として使用する場合、相手部材への攻撃性
が強く、相手部材の摩耗量が増大するという問題があ
る。本発明は上記の事情に鑑み、金属基複合体に配合す
る固体潤滑剤を検討することで、耐摩耗性に優れかつ相
手部材の摩耗量を低減した金属基複合体とすることを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の金属基複合体
は、アルミニウムを主体とする金属基材と、該金属基材
中に埋設されたアルミナ短繊維と、ムライト粒子および
固体潤滑剤粒子とからなることを特徴とする。本発明の
金属基複合体を構成する金属基材はアルミニウムあるい
はアルミニウム合金である。アルミニウム合金としては
耐磨耗性等の摺動特性に優れた高シリコンのＡｌ−Ｓｉ
合金が好ましい。この金属基材中にはアルミナ短繊維、
ムライト粒子および固体潤滑剤粒子が埋設される。アル
ミナ短繊維はアルミナウイスカでも多結晶のアルミナ繊
維でもよい。アルミナ短繊維の長さは２０〜４５０μ
ｍ、平均８０μｍ、直径は１〜１２μｍ、平均３μｍ程
度が好ましい。ムライト粒子としては直径１０〜１５０
μｍ、平均３０μｍ程度のものが良い。
は、アルミニウムを主体とする金属基材と、該金属基材
中に埋設されたアルミナ短繊維と、ムライト粒子および
固体潤滑剤粒子とからなることを特徴とする。本発明の
金属基複合体を構成する金属基材はアルミニウムあるい
はアルミニウム合金である。アルミニウム合金としては
耐磨耗性等の摺動特性に優れた高シリコンのＡｌ−Ｓｉ
合金が好ましい。この金属基材中にはアルミナ短繊維、
ムライト粒子および固体潤滑剤粒子が埋設される。アル
ミナ短繊維はアルミナウイスカでも多結晶のアルミナ繊
維でもよい。アルミナ短繊維の長さは２０〜４５０μ
ｍ、平均８０μｍ、直径は１〜１２μｍ、平均３μｍ程
度が好ましい。ムライト粒子としては直径１０〜１５０
μｍ、平均３０μｍ程度のものが良い。
【０００５】固体潤滑剤粒子としては表面にニッケル層
が形成されたグラファイト粒子あるいはＢＮサーミット
粒子（窒化硼素サーミット）が使用できる。グラファイ
ト粒子の粒径は３０〜１００μｍ、平均５０μｍ程度が
良い。また、ニッケル層の厚さは１０〜２０μｍ、平均
１５μｍ程度か良い。ＢＮサーミット粒子は六方晶の結
晶構造をもつ窒化硼素である。このＢＮサーミット粒子
の粒径は３０〜１００μｍ、平均５０μｍ程度が好まし
い。
が形成されたグラファイト粒子あるいはＢＮサーミット
粒子（窒化硼素サーミット）が使用できる。グラファイ
ト粒子の粒径は３０〜１００μｍ、平均５０μｍ程度が
良い。また、ニッケル層の厚さは１０〜２０μｍ、平均
１５μｍ程度か良い。ＢＮサーミット粒子は六方晶の結
晶構造をもつ窒化硼素である。このＢＮサーミット粒子
の粒径は３０〜１００μｍ、平均５０μｍ程度が好まし
い。
【０００６】金属基複合体への配合割合は、アルミナ短
繊維が５〜１０体積％、平均７体積％、ムライト粒子が
５〜１５体積％、平均１０体積％、固体潤滑剤が１〜８
体積％、平均２体積％程度か好ましい。本発明の金属基
複合体の製造方法は、アルミナ短繊維、ムライト粒子お
よび固体潤滑剤粒子とからなる混合物を所定形状に成形
し成形混合物とする工程、該成形混合物を所定温度に加
熱し、この加熱された成形混合物を予備加熱された鋳型
のキャビティ内に配置する工程、該キャビティ内にアル
ミニウムを主体とする溶湯を注入し、該成形混合物の間
隙を該溶湯で埋め、該溶湯を凝結させて複合体とする工
程とよりなることを特徴とする。
繊維が５〜１０体積％、平均７体積％、ムライト粒子が
５〜１５体積％、平均１０体積％、固体潤滑剤が１〜８
体積％、平均２体積％程度か好ましい。本発明の金属基
複合体の製造方法は、アルミナ短繊維、ムライト粒子お
よび固体潤滑剤粒子とからなる混合物を所定形状に成形
し成形混合物とする工程、該成形混合物を所定温度に加
熱し、この加熱された成形混合物を予備加熱された鋳型
のキャビティ内に配置する工程、該キャビティ内にアル
ミニウムを主体とする溶湯を注入し、該成形混合物の間
隙を該溶湯で埋め、該溶湯を凝結させて複合体とする工
程とよりなることを特徴とする。
【０００７】アルミナ短繊維、ムライト粒子および固体
潤滑剤粒子とからなる混合物を所定形状に成形し成形混
合物とする工程は、アルミナ短繊維、ムライト粒子、固
体潤滑剤粒子および必要に応じて無機バインダーを水に
混合し、十分に攪拌分散させ、これを脱水して所定形状
に成形し、その後焼成することにより達成できる。な
お、この方法に限定されず、その他公知の他の方法を採
用できる。
潤滑剤粒子とからなる混合物を所定形状に成形し成形混
合物とする工程は、アルミナ短繊維、ムライト粒子、固
体潤滑剤粒子および必要に応じて無機バインダーを水に
混合し、十分に攪拌分散させ、これを脱水して所定形状
に成形し、その後焼成することにより達成できる。な
お、この方法に限定されず、その他公知の他の方法を採
用できる。
【０００８】鋳型としてはアルミニウム鋳造に使用でき
る型、特に加圧鋳造用の金型が好ましい。成形混合物の
予熱はアルミニウム溶湯が冷却されて凝固するのを防ぐ
もので、アルミニウム溶湯が成形混合物の間隙に充分に
浸透し、成形混合物を完全にアルミニウム溶湯で覆うま
で、アルミニウムを液状に保つものである。鋳型の予熱
もアルミニウム溶湯の急激な冷却を避けるためになされ
る。
る型、特に加圧鋳造用の金型が好ましい。成形混合物の
予熱はアルミニウム溶湯が冷却されて凝固するのを防ぐ
もので、アルミニウム溶湯が成形混合物の間隙に充分に
浸透し、成形混合物を完全にアルミニウム溶湯で覆うま
で、アルミニウムを液状に保つものである。鋳型の予熱
もアルミニウム溶湯の急激な冷却を避けるためになされ
る。
【０００９】なお、アルミニウム溶湯は加圧下に注湯す
るのが好ましい。これにより、アルミニウム溶湯が撚り
確実に成形混合物の間隙に浸透する。アルミニウム溶湯
が成形混合物の間隙に十分に浸透した後、アルミニウム
溶湯は凝結する。これにより本発明の金属基複合体が得
られる。
るのが好ましい。これにより、アルミニウム溶湯が撚り
確実に成形混合物の間隙に浸透する。アルミニウム溶湯
が成形混合物の間隙に十分に浸透した後、アルミニウム
溶湯は凝結する。これにより本発明の金属基複合体が得
られる。
【００１０】
【作用】本発明の金属基複合体は、アルミナ短繊維と、
ムライト粒子を含むアルミニウムを主体とする金属基材
に、特定の固体潤滑剤が添加されている。このため金属
基複合体は、耐摩耗性が向上すると共に、摩擦係数の増
加ないし変動が抑制できる。特にＢＮサーミット粒子を
固体潤滑剤として添加した金属基複合体は、鋳鉄並みの
耐摩耗性が得られる。また、ニッケルで被覆ししたグラ
ファイトを固体潤滑剤として添加した金属基複合体は、
摩擦係数の変動が少なく摩擦係数値自体も小さくなる。
ムライト粒子を含むアルミニウムを主体とする金属基材
に、特定の固体潤滑剤が添加されている。このため金属
基複合体は、耐摩耗性が向上すると共に、摩擦係数の増
加ないし変動が抑制できる。特にＢＮサーミット粒子を
固体潤滑剤として添加した金属基複合体は、鋳鉄並みの
耐摩耗性が得られる。また、ニッケルで被覆ししたグラ
ファイトを固体潤滑剤として添加した金属基複合体は、
摩擦係数の変動が少なく摩擦係数値自体も小さくなる。
【００１１】したがって、本発明の金属基複合体は、従
来のアルミニウムを主体とする金属基複合体に比べ、凝
着が著しく少なくなり、耐摩耗性が良い。このため本発
明の金属基複合体は内燃機関のシリンダ材料、ピストン
材料として最適である。なお、固体潤滑剤粒子となるグ
ラファイト粒子はその表面にニッケル層が形成されてい
る。このニッケル層の存在により成形混合物の予熱時に
グラファイト粒子の酸化による焼失が無く、所定のグラ
ファイト粒子を確実に配合できる。
来のアルミニウムを主体とする金属基複合体に比べ、凝
着が著しく少なくなり、耐摩耗性が良い。このため本発
明の金属基複合体は内燃機関のシリンダ材料、ピストン
材料として最適である。なお、固体潤滑剤粒子となるグ
ラファイト粒子はその表面にニッケル層が形成されてい
る。このニッケル層の存在により成形混合物の予熱時に
グラファイト粒子の酸化による焼失が無く、所定のグラ
ファイト粒子を確実に配合できる。
【００１２】
（金属基複合体の製造）本実施例では、長さ８０μｍ、
直径３μｍのδ質のアルミナ短繊維、粒径１０〜１５０
μｍ（平均粒径３０μｍ）のムライト粒子、ニッケル層
の厚さが約１５μｍで、直径が１０〜６０μｍの表面に
ニッケル層が形成されたグラファイト粒子および直径約
３０μｍのＢＮサーメット粉末を用いた。また、アルミ
ニウム基金属としてはＡＤＣ１２の組成のアルミニウム
合金を用いた。
直径３μｍのδ質のアルミナ短繊維、粒径１０〜１５０
μｍ（平均粒径３０μｍ）のムライト粒子、ニッケル層
の厚さが約１５μｍで、直径が１０〜６０μｍの表面に
ニッケル層が形成されたグラファイト粒子および直径約
３０μｍのＢＮサーメット粉末を用いた。また、アルミ
ニウム基金属としてはＡＤＣ１２の組成のアルミニウム
合金を用いた。
【００１３】まず、第１金属基複合体用の成形混合物を
次のようにして調製した。まず、アルミナ短繊維７容量
部に対してムライト粒子１０容量部、ニッケルメッキし
たグラファイト粒子５容量部を水に混合しほぼ均一に混
合した。次にこの混合物を吸引脱水して成形し、成形混
合物とした。第２金属基複合体用の成形混合物は次のよ
うにして調製した。まず、アルミナ短繊維７容量部に対
してムライト粒子１０容量部と固体潤滑剤としてのＢＮ
サーミット粉末５容量部とを水に混合した。そしてこの
混合物を吸引脱水して成形し、成形混合物としたもので
ある。
次のようにして調製した。まず、アルミナ短繊維７容量
部に対してムライト粒子１０容量部、ニッケルメッキし
たグラファイト粒子５容量部を水に混合しほぼ均一に混
合した。次にこの混合物を吸引脱水して成形し、成形混
合物とした。第２金属基複合体用の成形混合物は次のよ
うにして調製した。まず、アルミナ短繊維７容量部に対
してムライト粒子１０容量部と固体潤滑剤としてのＢＮ
サーミット粉末５容量部とを水に混合した。そしてこの
混合物を吸引脱水して成形し、成形混合物としたもので
ある。
【００１４】第３金属基複合体用の成形混合物は、７容
量部のアルミナ短繊維と１０容量部のムライト粒子とか
らなるものである。混合成形方法は前記の成形混合物と
同じ方法で実施した。次に、これら３種類の成形混合物
を、図２に模式的に示すように、２００℃に予熱した鉄
鋼製高圧鋳造型のシリンダ状下型２１内に大気雰囲気下
で７００℃に予熱した成形混合物１６を配置し、前記し
た７５０℃のアルミニウム溶湯１７を注入し、その後、
同じ鉄鋼製高圧鋳造型のピストン状上型２２を油圧で下
降させ、略５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧してアルミ
ニウム溶湯１７を成形混合物１６の間隙に浸透させた。
この加圧下に保った状態で、金型２１を空気で冷却する
ことによりアルミニウム溶湯１７を凝固させ、上型２２
を引き上げ、得られた金属基複合体を取り出した。この
ようにしてＮｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の３種類
の金属基複合体を得た。
量部のアルミナ短繊維と１０容量部のムライト粒子とか
らなるものである。混合成形方法は前記の成形混合物と
同じ方法で実施した。次に、これら３種類の成形混合物
を、図２に模式的に示すように、２００℃に予熱した鉄
鋼製高圧鋳造型のシリンダ状下型２１内に大気雰囲気下
で７００℃に予熱した成形混合物１６を配置し、前記し
た７５０℃のアルミニウム溶湯１７を注入し、その後、
同じ鉄鋼製高圧鋳造型のピストン状上型２２を油圧で下
降させ、略５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧してアルミ
ニウム溶湯１７を成形混合物１６の間隙に浸透させた。
この加圧下に保った状態で、金型２１を空気で冷却する
ことによりアルミニウム溶湯１７を凝固させ、上型２２
を引き上げ、得られた金属基複合体を取り出した。この
ようにしてＮｏ．１、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の３種類
の金属基複合体を得た。
【００１５】Ｎｏ．１金属基複合体は、アルミナ短繊維
７容量％、ムライト粒子１０容量％、ニッケルメッキし
たグラファイト粒子５容量％、残部アルミニウム合金の
組成であった。このＮｏ．１金属基複合体の組織の概要
を図１に示す。図１において符号１０はＮｏ．１金属基
複合体を、１１はマトリックスとなるアルミニウム合金
を、１２はアルミナ短繊維を、１３はムライト粒子を、
１４はグラファイト粒子を、１５はニッケル層をそれぞ
れ示す。
７容量％、ムライト粒子１０容量％、ニッケルメッキし
たグラファイト粒子５容量％、残部アルミニウム合金の
組成であった。このＮｏ．１金属基複合体の組織の概要
を図１に示す。図１において符号１０はＮｏ．１金属基
複合体を、１１はマトリックスとなるアルミニウム合金
を、１２はアルミナ短繊維を、１３はムライト粒子を、
１４はグラファイト粒子を、１５はニッケル層をそれぞ
れ示す。
【００１６】また、Ｎｏ．２金属基複合体は、アルミナ
短繊維７容量％、ムライト粒子１０容量％、ＢＮサーミ
ット粉末５容量％、残部アルミニウム合金の組成であっ
た。さらに、Ｎｏ．３金属基複合体は、アルミナ短繊維
７容量％、ムライト粒子１０容量％、残部アルミニウム
合金の組成であった。 （得られた金属基複合体の摺動試験）通常、金属基複合
体の摺動特性の評価はＬＦＷ式摩耗試験によっておこな
われてきた。しかし、ＬＦＷ式摩耗試験は、実際のエン
ジンと摺動状態が異なるため、ＬＦＷ式摩耗試験結果を
実機の摺動特性と同一と考えることは難しい。そこで、
本実施例では実機に近い摺動条件の得られると考えられ
る竪型往復摺動試験機で評価をおこない、金属基複合体
の摺動特性（耐摩耗性、摩擦係数、凝着防止性）を評価
した。また、金属基複合体の見掛けの硬度Ｈｖを測定し
た。
短繊維７容量％、ムライト粒子１０容量％、ＢＮサーミ
ット粉末５容量％、残部アルミニウム合金の組成であっ
た。さらに、Ｎｏ．３金属基複合体は、アルミナ短繊維
７容量％、ムライト粒子１０容量％、残部アルミニウム
合金の組成であった。 （得られた金属基複合体の摺動試験）通常、金属基複合
体の摺動特性の評価はＬＦＷ式摩耗試験によっておこな
われてきた。しかし、ＬＦＷ式摩耗試験は、実際のエン
ジンと摺動状態が異なるため、ＬＦＷ式摩耗試験結果を
実機の摺動特性と同一と考えることは難しい。そこで、
本実施例では実機に近い摺動条件の得られると考えられ
る竪型往復摺動試験機で評価をおこない、金属基複合体
の摺動特性（耐摩耗性、摩擦係数、凝着防止性）を評価
した。また、金属基複合体の見掛けの硬度Ｈｖを測定し
た。
【００１７】この竪型往復摺動試験機の要部を図３に示
す。この竪型往復摺動試験機５０は、図４にその斜視図
を示すシリンダの内壁面に倣った試験片５１を使用して
いる。試験片５１は高さ６１ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５
ｍｍで横方向は曲率半径４２ｍｍの湾曲面となり、半径
４２ｍｍのシリンダ内周面の一部を切り出した形状とな
っている。
す。この竪型往復摺動試験機５０は、図４にその斜視図
を示すシリンダの内壁面に倣った試験片５１を使用して
いる。試験片５１は高さ６１ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５
ｍｍで横方向は曲率半径４２ｍｍの湾曲面となり、半径
４２ｍｍのシリンダ内周面の一部を切り出した形状とな
っている。
【００１８】この竪型往復摺動試験機５０はこの試験片
５１を上下方向に平行移動可能な試験台５２に取りつ
け、試験台５２に作用する上方向および下方向の押圧力
をそれぞれロードセル５３、５４で検出するとともに、
試験片５１の裏側に設けられたヒータ５５で試験片５１
を所定温度に加熱できるようになっている。摺動試験の
相手材としては、通常のピストンに使用するピストンリ
ング５６をそのまま使用している。具体的には、ピスト
ンリング５６は鉄鋼製（ＳＲ１０）でその表面に硬質ク
ロムメッキが施されている。
５１を上下方向に平行移動可能な試験台５２に取りつ
け、試験台５２に作用する上方向および下方向の押圧力
をそれぞれロードセル５３、５４で検出するとともに、
試験片５１の裏側に設けられたヒータ５５で試験片５１
を所定温度に加熱できるようになっている。摺動試験の
相手材としては、通常のピストンに使用するピストンリ
ング５６をそのまま使用している。具体的には、ピスト
ンリング５６は鉄鋼製（ＳＲ１０）でその表面に硬質ク
ロムメッキが施されている。
【００１９】このピストンリング５６はホルダー５７に
固定され、ホルダー５７に２ｋｇｆの押圧力を作用させ
てピストンリング５６を試験片５１の湾曲面に垂直に当
接させ、ホルダー５７を上下方向にストローク４０ｍ
ｍ、１分間２００往復で７０分摺動させる試験を行うも
のである。したがって、試験片５１およびピストンリン
グ５６の両者の関係はエンジンのシリンダとピストンと
の摺動を再現する構成となっている。なお、試験片５１
の温度を１００°Ｃに設定し、無潤滑の条件で実施し
た。
固定され、ホルダー５７に２ｋｇｆの押圧力を作用させ
てピストンリング５６を試験片５１の湾曲面に垂直に当
接させ、ホルダー５７を上下方向にストローク４０ｍ
ｍ、１分間２００往復で７０分摺動させる試験を行うも
のである。したがって、試験片５１およびピストンリン
グ５６の両者の関係はエンジンのシリンダとピストンと
の摺動を再現する構成となっている。なお、試験片５１
の温度を１００°Ｃに設定し、無潤滑の条件で実施し
た。
【００２０】試験項目は、試験片およびピストンリング
の磨耗量および摩擦係数とした。磨耗量は磨耗厚さで測
定した。摩擦係数は、２個のロードセルに作用する応力
から求めた。なお、摩擦係数は往復摺動試験のため、摩
擦係数が一定せず、一往復毎に最低値と最高値がでる。
ここではその最低値および最高値の値をそのまま摩擦係
数として示した。結果を表１に示す。
の磨耗量および摩擦係数とした。磨耗量は磨耗厚さで測
定した。摩擦係数は、２個のロードセルに作用する応力
から求めた。なお、摩擦係数は往復摺動試験のため、摩
擦係数が一定せず、一往復毎に最低値と最高値がでる。
ここではその最低値および最高値の値をそのまま摩擦係
数として示した。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】 Ｎｏ．１金属基複合体は、その硬度がＨｖ１５５で、磨
耗量が３６．２〜１２．６１ｍｇ／ｍｍ2 程度と比較的
高いが、相手材磨耗量が０．１ｍｇ／ｍｍ2 と低い。特
に摩擦係数が０．００〜０．１０と極めて低い値を示し
た。また、摩擦試験中に摩擦係数の大きな変化は認めら
れなかった。
耗量が３６．２〜１２．６１ｍｇ／ｍｍ2 程度と比較的
高いが、相手材磨耗量が０．１ｍｇ／ｍｍ2 と低い。特
に摩擦係数が０．００〜０．１０と極めて低い値を示し
た。また、摩擦試験中に摩擦係数の大きな変化は認めら
れなかった。
【００２２】また、Ｎｏ．２金属基複合体は、その硬度
がＨｖ１４２で、磨耗量が１１．１〜３．８０ｍｇ／ｍ
ｍ2 程度と極めて低い。一方、相手材磨耗量は０．０ｍ
ｇ／ｍｍ2 と極めて低い。一方、摩擦係数は０．１５〜
０．２５と普通の値を示した。また、摩擦試験中に摩擦
係数の大きな変化は認められなかった。比較材として試
験したＮｏ．３金属基複合体は、その硬度がＨｖ１４５
で、磨耗量が１４．７〜５．２５ｍｇ／ｍｍ2 程度と比
較的低い。一方、相手材磨耗量は０．１ｍｇ／ｍｍ2 と
低い。摩擦係数は０．１２〜０．２５と普通の値を示し
た。また、摩擦試験中に摩擦係数の大きな変化は認めら
れなかった。
がＨｖ１４２で、磨耗量が１１．１〜３．８０ｍｇ／ｍ
ｍ2 程度と極めて低い。一方、相手材磨耗量は０．０ｍ
ｇ／ｍｍ2 と極めて低い。一方、摩擦係数は０．１５〜
０．２５と普通の値を示した。また、摩擦試験中に摩擦
係数の大きな変化は認められなかった。比較材として試
験したＮｏ．３金属基複合体は、その硬度がＨｖ１４５
で、磨耗量が１４．７〜５．２５ｍｇ／ｍｍ2 程度と比
較的低い。一方、相手材磨耗量は０．１ｍｇ／ｍｍ2 と
低い。摩擦係数は０．１２〜０．２５と普通の値を示し
た。また、摩擦試験中に摩擦係数の大きな変化は認めら
れなかった。
【００２３】Ｎｏ．１金属基複合体が、極めて摩擦係数
が低いのが注目される。これは複合体に配合されたニッ
ケルメッキしたグラファイト粒子の作用と判断される。
ニッケルとアルミニウムとは親和性が高い。このためニ
ッケル層とアルミニウム溶湯との間で金属間化合物（Ｎ
ｉ−Ａｌ）が形成される。この金属間化合物は強度が大
きいので、Ｎｏ．１金属基複合体の強度の向上にも寄与
しているものと判断される。Ｎｏ．１金属基複合体は極
めて低い摩擦係数をもつ。この点に着目し、Ｎｏ．１金
属基複合体は、摺動条件の比較的穏やかな高性能の内燃
機関用の材料として最適だと考えられる。
が低いのが注目される。これは複合体に配合されたニッ
ケルメッキしたグラファイト粒子の作用と判断される。
ニッケルとアルミニウムとは親和性が高い。このためニ
ッケル層とアルミニウム溶湯との間で金属間化合物（Ｎ
ｉ−Ａｌ）が形成される。この金属間化合物は強度が大
きいので、Ｎｏ．１金属基複合体の強度の向上にも寄与
しているものと判断される。Ｎｏ．１金属基複合体は極
めて低い摩擦係数をもつ。この点に着目し、Ｎｏ．１金
属基複合体は、摺動条件の比較的穏やかな高性能の内燃
機関用の材料として最適だと考えられる。
【００２４】一方、Ｎｏ．２金属基複合体は、自己磨耗
量および相手材磨耗量が少ない点が特筆される。これは
固体潤滑剤粒子として使用した窒化硼素サーミットの作
用であると考えられる。窒化硼素サーミットは六方晶
で、ＢＮの低圧安定相であり良好な固体潤滑効果を有
し、化学的にも非常に安定である。Ｎｏ．２金属基複合
体は自己磨耗量および相手材磨耗量が極めて少ない点を
考えると、耐久性を要求される内燃機関用の材料として
最適だと考えられる。
量および相手材磨耗量が少ない点が特筆される。これは
固体潤滑剤粒子として使用した窒化硼素サーミットの作
用であると考えられる。窒化硼素サーミットは六方晶
で、ＢＮの低圧安定相であり良好な固体潤滑効果を有
し、化学的にも非常に安定である。Ｎｏ．２金属基複合
体は自己磨耗量および相手材磨耗量が極めて少ない点を
考えると、耐久性を要求される内燃機関用の材料として
最適だと考えられる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の金属基複合体は、固体潤滑剤粒
子を添加したことにより、相手部材の摩耗量を低減さ
せ、また摩擦係数の変動を少なくすることが可能であ
る。この結果、アルミニウム系の内燃機関用材料として
使用することができる。
子を添加したことにより、相手部材の摩耗量を低減さ
せ、また摩擦係数の変動を少なくすることが可能であ
る。この結果、アルミニウム系の内燃機関用材料として
使用することができる。
【図１】 本実施例のＮｏ．１金属基複合体の模式的断
面図である。
面図である。
【図２】 本実施例の金属基複合体の製造に使用した鋳
造装置の概略断面図である。
造装置の概略断面図である。
【図３】 本実施例の金属基複合体の評価に用いた竪型
摺動摩耗試験機の模式図である。
摺動摩耗試験機の模式図である。
【図４】 図３の竪型摺動摩耗試験機に使用した試験片
の斜視図である。
の斜視図である。
１０ 金属基複合体 １１ アルミニウム基
材（金属基材） １２ アルミナ繊維 １３ ムライト粒子 １４ 固体潤滑剤 １６ 成形混合物 １７ アルミニウム溶湯 ２０ 成形型 ５０ 竪型摺動摩耗試験機 ５１ 試験片 ５６ ピストンリング
材（金属基材） １２ アルミナ繊維 １３ ムライト粒子 １４ 固体潤滑剤 １６ 成形混合物 １７ アルミニウム溶湯 ２０ 成形型 ５０ 竪型摺動摩耗試験機 ５１ 試験片 ５６ ピストンリング
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウムを主体とする金属基材と、
該金属基材中に埋設されたアルミナ短繊維と、ムライト
粒子および固体潤滑剤粒子とからなることを特徴とする
金属基複合体。 - 【請求項２】 該固体潤滑剤粒子は、表面にニッケル層
が形成されたグラファイト粒子である請求項１記載の金
属基複合体。 - 【請求項３】 該固体潤滑剤粒子は、窒化硼素サーメッ
ト粉末である請求項１記載の金属基複合体。 - 【請求項４】 アルミナ短繊維、ムライト粒子および固
体潤滑剤粒子とからなる混合物を所定形状に成形し成形
混合物とする工程、 該成形混合物を所定温度に加熱し、この加熱された成形
混合物を予備加熱された鋳型のキャビティ内に配置する
工程、 該キャビティ内にアルミニウムを主体とする溶湯を注入
し、該成形混合物の間隙を該溶湯で埋め、該溶湯を凝結
させて複合体とする工程とよりなることを特徴とする金
属基複合体の製造方法。 - 【請求項５】 該固体潤滑剤粒子は、表面にニッケル層
が形成されたグラファイト粒子である請求項４記載の金
属基複合体の製造方法。 - 【請求項６】 該固体潤滑剤粒子は、窒化硼素サーメッ
ト粉末である請求項４記載の金属基複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18360194A JP3577748B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-04 | 金属基複合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19597093 | 1993-08-06 | ||
| JP5-195970 | 1993-08-06 | ||
| JP18360194A JP3577748B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-04 | 金属基複合体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797644A true JPH0797644A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3577748B2 JP3577748B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=26501968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18360194A Expired - Fee Related JP3577748B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-04 | 金属基複合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3577748B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113843410A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-28 | 昆明理工大学 | 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法 |
| CN120967201A (zh) * | 2025-09-03 | 2025-11-18 | 江西保太有色金属集团有限公司 | 一种成分优化与保温工艺协同调控制备压铸铝合金的方法 |
-
1994
- 1994-08-04 JP JP18360194A patent/JP3577748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113843410A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-28 | 昆明理工大学 | 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法 |
| CN120967201A (zh) * | 2025-09-03 | 2025-11-18 | 江西保太有色金属集团有限公司 | 一种成分优化与保温工艺协同调控制备压铸铝合金的方法 |
| CN120967201B (zh) * | 2025-09-03 | 2026-02-10 | 江西保太有色金属集团有限公司 | 一种成分优化与保温工艺协同调控制备压铸铝合金的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3577748B2 (ja) | 2004-10-13 |
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