JPH0813074A - アルミ基摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】摺動面における耐摩耗性や焼付き性を改善した
Ａｌ基摺動部材を提供する。 【構成】粒径２〜２０μｍの硬質粒子（ＡｌＮ）や粒径
１０〜１００μｍの軟質材（Ｐｂ等）を粒内に有するア
ルミ合金粉末（３０〜４０μｍ）を用いる。この粉末は
噴霧処理やメカニカルアロイで形成されている。この粉
末の硬質粒子等を保持するホールド性は高い。その粉末
を金型のキャビティに装入して２５０〜６００°Ｃ、好
ましくは３００〜４００°Ｃにおいて真空ホットプレス
して、焼結合金とする。焼結合金の基材粒子の粒内に硬
質粒子等が配置される。混粉の段階においてＶ型混合機
で混合することにより、焼結合金の基材粒子の粒界に硬
質粒子を適宜配置することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の分野】本発明は硬質粒子及び軟質材の少なく
とも一方を含むアルミ基摺動部材に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、特公昭６１−１７８９５公報に
開示されている様に、Ａｌ基地に、固体潤滑成分として
ＭｏＳ₂ 、ＷＳ₂ 、Ｃｕ₂ Ｓと、硬質成分としてＳｉ、
Ａｌ、Ｚｒの酸化物、炭化物、窒化物及びこれらの固溶
体を分散させた焼結合金からなるアルミ基摺動部材が知
られている。このものは、各原料粉末をＶ型混合機によ
り混合して混合粉末を形成し、その混合粉末を３〜６ト
ン／ｃｍ² の成形圧力にて圧縮成形して圧粉体を形成
し、その圧粉体を５００〜６５０°Ｃの温度範囲にて焼
結して焼結合金とすることにより製造される。このもの
は固体潤滑成分と硬質成分とを含むことにより、自己潤
滑性、耐焼付き性、なじみ性及び耐摩耗性の向上をねら
ったものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような部材は、
各原料粉末をＶ型混合機により混合した混合粉末を用い
て焼結合金を形成するものであり、基地を構成する基材
粒子の粒界に硬質成分や固体潤滑成分が配置される関係
で硬質成分や固体潤滑成分が局部的に偏在し易い。硬質
粒子の場合には、例えば図１（Ａ）に示す様に基材粒子
１０間に配置される潤滑材２０に硬質粒子３０が集中的
に偏在したり、図１（Ｂ）に示す様に基材粒子１０間に
硬質粒子３０が偏在したりし易い。特に硬質粒子３０が
微細な場合には硬質粒子３０は凝集するため、局部的に
偏在する傾向が大きい。この様な硬質粒子３０の偏在は
摺動の際に硬質粒子３０の脱落を起こし易い。硬質粒子
３０が脱落すると、アブレッシブ摩耗を誘発しやすい。
また固体潤滑成分となる軟質材の場合にも、図１（Ｃ）
に示す様に基材粒子１０間に軟質材４０が配置される関
係で軟質材４０が偏在し易い。この場合、軟質材４０の
付近では軟質材４０が流動して潤滑に寄与するため、焼
付きは抑制されるが、軟質材４０が存在していない部分
では、軟質材４０による固体潤滑性が不足するため、摺
動部材の金属表出面が摺動に直接寄与し、焼付きが起こ
り易い。

【０００４】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、その共通課題は、基地において硬質粒子または
軟質材の均一分散性を高めることにより、摩擦特性を改
善したアルミ基摺動部材を提供することにある。特に請
求項１の課題は、アルミ系粉末粒子で構成される基材粒
子の粒内に硬質粒子及び軟質材の少なくとも一方を配置
することにより、硬質粒子または軟質材の均一分散性を
高め、更に脱落防止性を高めたアルミ基摺動部材を提供
することにある。

【０００５】また請求項２の課題は、Ｃｕ−Ｐｂ相にお
けるＣｕ相の内部に微細なＰｂを散乱分散することによ
り、固体潤滑成分として機能するＰｂの均一分散性を高
めたアルミ基摺動部材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のアルミ基摺動
部材は、アルミ系粉末粒子を含む粉末を焼結した合金で
構成され、アルミ系粉末粒子で構成された基材粒子の粒
内に硬質粒子及び軟質材の少なくとも一方が保持されて
いることを特徴とする。請求項２のアルミ基摺動部材
は、アルミ系粉末粒子とＣｕ−Ｐｂ系粉末粒子とを含む
粉末を焼結した合金で構成され、基地はアルミ系相とＣ
ｕ−Ｐｂ系相とを主体として構成され、Ｃｕ−Ｐｂ系相
は、Ｃｕ相の内部にＣｕ相よりも微細なＰｂが散乱分散
して構成されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】

（請求項１）基材粒子を構成するアルミ系粉末粒子はア
ルミ粉末粒子、アルミの他に他の合金元素（Ｆｅ、Ｓ
ｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ等の少なくとも１種）を有
するアルミ合金粉末粒子を含む意味である。アルミ系粉
末粒子の平均粒径はアルミ基摺動部材の種類に応じて適
宜選択できるが、粒径１０〜２００μｍ、２０〜１００
μｍ、特に３０〜４０μｍにできる。硬質粒子はアルミ
基摺動部材の摺動面における耐摩耗性の確保に有効であ
る。硬質粒子は一般的にはＨｖ６００を越える硬度をも
つものである。硬質粒子は、一般的には窒化物、炭化
物、酸化物、ホウ化物、硬質金属等を利用でき、例えば
ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ₂ ０₃ 、ＦｅＢ、Ｆｅ等を採用で
きる。硬質粒子の平均粒径はアルミ基摺動部材の種類に
応じて適宜選択できるが、平均粒径は粒径１〜３０μ
ｍ、特に２〜２０μｍにできる。硬質粒子の粒径が小さ
すぎると、硬質粒子が２次凝集をおこし、摺動性や耐摩
耗性の確保に不利である。硬質粒子の形態は、粒状、針
状、棒状等がある。

【０００８】軟質材はアルミ基摺動部材の摺動面におい
て固体潤滑成分として機能するものであり、摺動の際に
薄くのびる度合いが大きいものが好ましい。軟質材は、
Ｐｂ、黒鉛、二硫化モリブデン、ビスマス、Ｃｕ−Ｐｂ
系合金（特にｗｔ％でＰｂを３０％含むもの）、樹脂
（特にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂や芳香族ポリエステルな
どの耐熱性樹脂）を採用できる。軟質材の平均粒径はア
ルミ基摺動部材の種類に応じて適宜選択できるが、平均
粒径は粒径１０〜１００μｍ、特に２５〜５０μｍにで
きる。

【０００９】請求項１のアルミ基摺動部材は、硬質粒子
や軟質材の少なくとも一方を含むアルミ系粉末粒子を含
む粉末を用い、その粉末をホットプレス処理で加圧しつ
つ加熱することにより焼結したり、あるいは、その粉末
を圧縮成形した圧粉体を加熱して焼結することにより形
成できる。硬質粒子や軟質材の少なくとも一方を含むア
ルミ系粉末粒子を得るにあたっては、硬質粒子や軟質材
を含むアルミ系溶湯を気体（空気や不活性ガス）を利用
して噴霧処理して急冷凝固させて粉末とする方法、該ア
ルミ系溶湯を金属ロールや金属ディスク等の回転体に投
射して急冷凝固させる方法、硬質粒子や軟質材とアルミ
系粉末とを塑性変形させて複合化するメカニカルアロイ
ング（以下ＭＡともいう）方法等を採用できる。代表的
なメカニカルアロイングとして、各種粉末をボール等と
共に容器に装入した状態で、ボール等と共に攪拌混合
し、粉末粒子の塑性変形または破砕または圧接等を利用
して粉末粒子を機械的に複合化して合金を得る方法があ
る。メカニカルアロイングを利用すれば、条件によって
はアモルファス化も可能である。

【００１０】ところで、Ａｌ系粉末粒子で構成された基
材粒子の粒内に硬質粒子を配置する場合は、前記の様に
硬質粒子を含む液体状のＡｌ系溶湯を噴霧して急冷凝固
させる方法を採用できるが、この場合には、固体粉粒状
の硬質粒子をＡｌ系溶湯に入れるため、液状噴霧粉が凝
固する際に硬質粒子の周囲に一様にＡｌ合金層が被覆さ
れ易く、そのため硬質粒子とＡｌ合金層との境界におけ
る強度は高くなる。更に、噴霧で形成した溶湯状粒子が
硬質粒子を含んだ状態で凝固する際に収縮するので、硬
質粒子を保持するグリップ性の一層の向上も期待でき
る。

【００１１】また基材粒子の粒内に硬質粒子を配置する
場合は、前記の様に、メカニカルアロイング法を採用で
きるが、この場合にはボール等でＡｌ系粉末粒子が強く
塑性変形されるため、基材粒子が硬質粒子を保持するグ
リップ性が高まり、従って硬質粒子の粒径が比較的大き
な場合であっても、硬質粒子の脱落防止性が高まる効果
を期待できる。

【００１２】これに対してメカニカルアロイング法では
なく、単に硬質粒子の粉末をアルミ系粉末に混合する混
合法で硬質粒子等を添加する場合（例えばＶ型混合機を
用いて混合する場合）には、硬質粒子は通常は基材粒子
の粒界に配置されることになり、更に、アルミ系粉末粒
子があまり塑性変形を受けないため、アルミ系粉末粒子
で構成された基材粒子と硬質粒子との境界における強度
は、ＭＡ法や噴霧法に比較すると低くなる傾向にある。
従ってＭＡ法や噴霧法を用いて、硬質粒子や軟質材をア
ルミ系粉末粒子の粒内に配置することが好ましい。

【００１３】請求項１では、基材粒子を構成するアルミ
系粉末粒子の粒内に硬質粒子や軟質材が保持されてい
る。従ってアルミ基摺動部材において硬質粒子や軟質材
の局部的な偏在や凝集が抑制され、硬質粒子や軟質材の
均一分散性が向上する。更に基材粒子を構成するアルミ
系粉末粒子の粒内に硬質粒子や軟質材が保持されている
ので、粒界に存在する場合に比較して硬質粒子や軟質材
の保持性が確保される。従って部材が摺動する際におい
て硬質粒子や軟質材が脱落しにくくなる。また軟質材の
脱落を抑制できるので、軟質材による固体潤滑性が良好
に確保される。これにより部材の基材の直接接触は軽減
または回避される。 （請求項２）請求項２では基地はアルミ系相とＣｕ−Ｐ
ｂ系相とを主体として構成されており、Ｃｕ−Ｐｂ系相
はＣｕ相の内部にＣｕ相よりも微細なＰｂが散乱分散し
ている。ここで、アルミ系相は、アルミ相、アルミの外
に他の合金元素（Ｆｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ
等の少なくとも１種）を含む相のいずれをも含む意味で
ある。Ｃｕ−Ｐｂ系相は、Ｃｕ−Ｐｂの合金、Ｃｕ及び
Ｐｂの外にＳｎ等の他の合金元素を有する合金のいずれ
も含む意味である。

【００１４】なおＣｕ−Ｐｂ系相を構成するＣｕ−Ｐｂ
系粉末粒子の平均粒径は５〜１００μｍ程度にできる。
上記の様にＣｕ−Ｐｂ系相の内部に微細なＰｂを散乱分
散させるにあたっては、Ｃｕ−Ｐｂ系の金属溶湯を急冷
凝固させる方法、あるいは、Ｃｕ系粉末とＣｕ系粉末よ
りも粒径の小さなＰｂ系粉末とを用い、両者の粉末をメ
カニカルアロイングする方法を採用できる。急冷凝固の
場合には、Ｃｕ−Ｐｂ系の金属溶湯をアトマイズ処理す
る形態、Ｃｕ−Ｐｂ系の金属溶湯を金属ロールや金属デ
ィスク等の回転体に投射して急冷凝固させる手段を採用
できる。この場合には急冷凝固のため、組織におけるデ
ンドライトの成長は抑制され、よってＰｂは微細あるい
は極微細になり易い。Ｃｕ−Ｐｂ系相を構成するＣｕ−
Ｐｂ系粉末粒子は、重量比でＰｂを１０％〜６０％含む
特に２０〜４０％含む合金を採用できる。

【００１５】請求項２ではＣｕ−Ｐｂ相において微細な
Ｐｂが散乱分散しているため、アルミ基摺動部材の摺動
面におけるＰｂの局部的な偏在が抑制され、固体潤滑成
分として機能するＰｂの散乱分散の度合いが高くなる。

【００１６】

【実施例】

（Ａ）請求項１の説明 本発明の実施例の基本的形態を図２（Ａ）〜図２（Ｇ）
に示す。 （発明１の実施例の形態）発明１を図２（Ａ）に示す。
発明１は図２（Ａ）に示す様に、アルミ系粉末粒子とし
てのアルミ合金粉末粒子からなる基材粒子１の粒内に、
硬質粒子２及び軟質材３の双方を分散させたことを特徴
とする。

【００１７】硬質粒子２としては炭化物（ＳｉＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＶＣ，Ｆｅ₃ Ｃ，ＮｂＣ ｅｔｃ）、窒化物（Ａｌ
Ｎ，ＢＮ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＴｉＮ，ＺｒＮ）、酸化物（Ａ
ｌ₂Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ｅｔｃ）、硼化
物（ＦｅＢ，Ｆｅ₂ Ｂ，ＡｌＢ₁₂，ＡｌＢ₂ ｅｔｃ）、
またＦｅ₃ Ｐ，Ｆｅ₂ Ｐなどの鉄・憐化合物、Ｂ単体、
鉄粉（合金鋼粉、型鋼粉（ＳＫＨ−９）、拡散合金粉）
などがある。

【００１８】また硬質粒子２の平均粒径は耐摩耗性確保
を考慮して２〜２０μｍとした。望ましくは２〜１５μ
ｍがよい。粒径が２μｍ未満の場合には摺動面の耐摩耗
性が劣り、また２０μｍを越える場合には摺動中に硬質
粒子が脱落し易く、アブレッシブ摩耗となり易く、更に
自己摩耗も激しく、相手攻撃性も高くなる。またアブレ
ッシブ摩耗のため、摺動面の耐焼付き性も劣る。

【００１９】また、軟質材３としてはＰｂ、黒鉛、Ｂ
ｉ、Ｓｎ、Ｃｕ−Ｐｂ合金、Ａｇ、樹脂類（芳香族ポリ
エステルなどの耐熱性樹脂、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹
脂等）がある。軟質材３の粒径は−４００メッシュ程度
（目開き３８μｍの篩下）とした。その理由は、軟質材
３は加工中あるいは摺動中に塑性変形して伸ばされたり
して、アルミ基摺動部材の基地中に流動して分散される
ため、軟質材の偏在を避けることが好ましいからであ
る。

【００２０】発明１によれば、硬質粒子２の作用により
摺動面の耐摩耗性が向上し、また、均一分散性が高い軟
質材３が塑性変形して伸びて流動するので、軟質材３の
局部的な偏在が抑制され、摺動面の耐焼付き性が改善さ
れる。 （発明２の実施例の形態）発明２を図２（Ｂ）に示す。
発明２は摺動面の耐焼付き性をさらに向上させるため、
アルミ合金粉末粒子からなる基材粒子１の粒内のみなら
ず、基材粒子１の粒界にも軟質材３を分散させたもので
ある。発明２においても利用できる硬質粒子２の粒径は
２〜２０μｍであり、種類は発明１と同様にできる。軟
質材３の粒径や種類も発明１と同様にできる。 （発明３の実施例の形態）発明３を図２（Ｃ）に示す。
発明３は基材粒子１の粒内に硬質粒子２（粒径２〜２０
μｍ）のみを均一分散させ、耐摩耗性を向上させた摺動
部材である。発明３において利用できる硬質粒子３の種
類は発明１と同様にできる。なお発明３では軟質材は分
散されていない。 （発明４の実施例の形態）発明４を図２（Ｄ）に示す。
発明４は発明３の耐焼付き性を向上させるために、発明
３の要素に加えて、基材粒子１の粒界にも軟質材３を均
一分散させた形態の摺動部材である。利用できる硬質粒
子２及び軟質材３は発明１と同様にできる。 （発明５の実施例の形態）発明５を図２（Ｅ）に示す。
発明５は軟質材３の偏在をさけるため、基材粒子１の粒
内に軟質材３を均一分散させ、これにより耐焼付き性を
向上させた摺動部材である。さらに耐摩耗性を一層向上
させるため、平均粒径で１〜５μｍの硬質粒子２を混合
法（例えばＶ型混合機による混合形態）でアルミ合金粉
末に混合し、これにより硬質粒子２を基材粒子１の粒界
にも分散させている。なお発明５において硬質粒子２及
び軟質材３の種類は発明１と同様のものを採用できる。

【００２１】ところで硬質粒子２は粒径が１μｍ未満の
ときには、硬質粒子２を混合法で添加混合して粒界に分
散させる方法を採用した場合には、硬質粒子２は局部的
に偏在し易い。その主たる理由は、比較的大きな２次粒
子を形成している硬質粒子の解砕が混合法では困難また
は不可能であるためである。この様な偏在を回避または
軽減するため、発明５では、粒界に配置される硬質粒子
２の平均粒径を１μｍ以上とした。発明５では基材粒子
１の粒界に分散している硬質粒子２は平均粒径が５μｍ
を越えると、摺動中に脱落し易い。その理由は、硬質粒
子２を単にアルミ合金粉末に混合することにより基材粒
子１の粒界に分散させている関係上、硬質粒子２を保持
するグリップ性があまり高くないからである。 （発明６の実施例の形態）発明６を図２（Ｆ）に示す。
この発明６では、発明５の基材粒子１の粒界に軟質材を
分散させたものである。換言すれば、発明６では基材粒
子１の粒界に硬質粒子２が分散し、更に基材粒子１の粒
内及び粒界の双方に軟質材３が分散している。このアル
ミ基摺動部材も、発明１〜発明５と同様に耐焼付き性に
優れたアルミ基摺動部材である。 （配合割合）さて発明１〜発明６で添加する硬質粒子２
の量は特に規定しないが、アルミ基摺動部材となる混合
粉末全体をＶｏｌ％で１００％としたとき、１〜１５Ｖ
ｏｌ％程度が望ましい。１％未満の場合には、硬質粒子
が少なくて耐摩耗性の改善効果が少なく、また１５％を
越える場合には、機械加工時に割れ等が生じ易く、実用
的でない。更に軟質材３についても混合粉末全体をＶｏ
ｌ％で１００％としたとき０．５〜２５％が望ましい。
０．５％未満の場合には軟質材が少なく特に耐焼付き性
の改善効果が少ない。２５％を越える場合には耐焼付き
性の改善効果が飽和し、それ以上の耐焼付き性の改善は
し難い。 （試験例） 上記した発明１〜発明６における試験例について説明
する。各試験例では、基本的には所定の粉末を金型のキ
ャビティに装填した状態で、１０^-3Ｔｏｒｒの真空状態
にして脱気した後に加熱しつつプレス、すなわちホット
プレスし、これにより焼結して焼結合金を形成したもの
である。成形圧力は２５０〜３５０ＭＰａである。

【００２２】各試験例の条件を表１、表２に示す。表１
は前記した発明１〜発明６に相当する各試験例における
基材粒子を構成するアルミ合金粉末の成分を示し、また
表１は添加した硬質粒子の種類、添加した位置（粒内か
粒界か）、硬質粒子の量（Ｖｏｌ％）、硬質粒子の粒径
（μｍ）を示し、更に添加した軟質材の種類、添加した
位置（粒内か粒界か）、軟質材の量（Ｖｏｌ％）、軟質
材の粒径を意味するメッシュアンダ（＃）を示す。また
表２は発明１〜発明６に相当する各試験例における製
法、粉末処理の形態とホットプレス温度（°Ｃ）を示
す。 比較例１０−１、１０−２、１０−３、１０−６、１
０−７についても、表３に示す条件に従って調整した所
定の粉末をホットプレスして焼結合金とした。更に試験
例１０−４、１０−５についても、表３に示す条件に従
って調整した所定の粉末をホットプレスして焼結合金と
した。表３はこれらの各試験例における基材粒子を構成
するアルミ合金粉末の成分を示し、添加した硬質粒子の
種類、添加した位置、量（Ｖｏｌ％）、硬質粒子の粒径
（μｍ）を示し、更に添加した軟質材の種類、添加した
位置、軟質材の量（Ｖｏｌ％）、軟質材の粒径を意味す
るメッシュアンダ（＃）を示す。また表４は表３に示す
試験例における製法、粉末処理の形態とホットプレス温
度（°Ｃ）を示す。 上記した各試験例について耐摩耗性試験、耐焼付き性
試験を実施した。試験条件は後述する。そして耐摩耗性
試験においては、試験片自体の摩耗を示すブロック比摩
耗量、相手材の摩耗を示す軸摩耗を測定した。耐焼付き
性試験においては耐焼付き面圧を測定した。図３は、発
明１〜発明６に相当する試験例にかかる試験結果を示
す。図４はそれ以外の試験例の試験結果を図４に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】（発明１の試験例）発明１に相当するもの
は試験例１−１〜試験例１−４である。この例の形態は
図２（Ａ）に示されており、この図から理解できる様
に、アルミ合金粉末粒子で構成された基材粒子の粒内に
硬質粒子（ＡｌＮ、ＳｉＣ）と軟質材（Ｐｂ、黒鉛）を
均一分散させたものである。試験例１−１〜試験例１−
４の条件は表１に示されている。表１に示す様に硬質粒
子は試験例１−１〜試験例１−３ではＡｌＮ（粒径４．
３μｍ）であり、試験例１−４ではＳｉＣ（粒径１０．
０μｍ）である。また軟質材は試験例１−１、１−３、
１−４ではＰｂであり、試験例１−２では黒鉛である。
表１に示す様にＰｂ及び黒鉛は共に−４００メッシュの
ものである。

【００２８】表１と表３とから理解できる様に試験例１
−１と比較例１０−６とは基材粒子の組成は同一であ
り、同様に硬質粒子としてＡｌＮ、軟質材としてＰｂを
用いており、しかもＡｌＮ量、Ｐｂ量は同じである。但
しＡｌＮ、Ｐｂは比較例１０−６では粒界に分散してお
り、試験例１−１では基材粒子の粒内に分散している点
異なる。

【００２９】両者の試験結果を比較すると、図３から理
解できる様に試験例１−１では耐焼付き面圧は１５ＭＰ
ａ程度である。図４から理解できる様に比較例１０−６
では耐焼付き面圧は１０ＭＰａ程度である。従って試験
例１−１の方が耐焼付き面圧が高く、耐焼付き性が優れ
ている。これは試験例１−１ではＡｌＮやＰｂが基材粒
子の粒内に分散しており、ＡｌＮやＰｂの分散性が均一
であり、局部的な偏在が抑制されているためと思われ
る。

【００３０】次に試験例１−３と比較例１０−１とを比
較する。表１、表３に示す様に試験例１−３と比較例１
０−１は基材粒子の組成、ＡｌＮの粒径、ＡｌＮの量、
Ｐｂ量が同一であるものの、ＡｌＮ、Ｐｂは比較例１０
−１では基材粒子の粒界に分散しており、試験例１−３
は基材粒子の粒内に分散している点異なる。試験結果を
比較すると、図３から理解できる様に試験例１−３では
耐焼付き面圧は１７ＭＰａ程度であり、ブロック比摩耗
量（自己摩耗を示す）、軸摩耗量（相手攻撃性を示す）
共に小さい。図４から理解できる様に比較例１０−１で
は耐焼付き面圧は５ＭＰａでありかなり小さく、しかも
ブロック比摩耗量、軸摩耗量が大きい。したがって発明
１に相当する試験例１−３の方が耐焼付き性が優れてい
る。ＡｌＮ及びＰｂが基材粒子の粒内に分散しているた
めと推察される。

【００３１】また表１に示す様に、試験例１−２はＡｌ
Ｎと黒鉛を共に基材粒子の粒内に分散した例である。更
に試験例１−４はＳｉＣとＰｂを基材粒子の粒内に均一
分散した例である。図３から理解できる様に試験例１−
２の耐焼付き面圧は１５ＭＰａ程度であり、試験例１−
４の耐焼付き面圧は１５ＭＰａ程度であり、いずれも図
４に示す試験例（大部分が比較例に相当する）の耐焼付
き面圧よりも大きく、耐摩耗性が優れている。

【００３２】比較例１１−１は最も多く摺動部材として
利用されている鋳造合金であり、表３に示す様にＳｎが
粒界に分散しており、これの耐焼付き面圧は図４に示す
様に５ＭＰａ以下である。図３に示す様に試験例１−１
〜試験例１−４の耐焼付き面圧は１５ＭＰａ程度または
以上であるため、比較例１１−１に比べると、試験例１
−１〜試験例１−４は著しく耐焼付き性が優れている。 （発明２の試験例）発明２に相当するものは試験例２−
１である。この例の形態は図２（Ｂ）に示されている。
表１に示す様に試験例２−１は基材粒子の粒内に、硬質
粒子としてＡｌＮ（４．３μｍ）、軟質材としてＢｉ
（−４００メッシュ）を均一分散させ、さらにＢｉを基
材粒子の粒界にも分散させた例である。表１に示す様に
軟質材のＢｉのＶｏｌ％は合計２０％（基材粒子の粒内
で１０％であり、基材粒子の粒界で１０％）である。図
３に示す様に試験例２−１の耐焼付き面圧は２０ＭＰａ
近くであり、ブロック比摩耗量及び軸摩耗量も小さく、
比較例１０−６（基材粒子の粒界のみにＡｌＮ及びＰｂ
を分散させた形態）よりも耐摩耗性、耐焼付き性ともに
優れている。 （発明３の試験例）発明３に相当するものは試験例３−
１である。この例の形態は図２（Ｃ）に示されている。
この例はＡｌＮ（４．３μｍ）を粒内に均一分散させた
ものであり、軟質材は分散されていない。試験例３−１
と比較例１０−２とは、基材粒子を構成するアルミ合金
粉末の組成が同一成分であり、硬質粒子も同様の粒径の
ＡｌＮである。むしろ比較例１０−２はＡｌＮ量が１０
％であり、試験例３−１の３％よりも多い。比較例１０
−２は粒界にＡｌＮ（４．３μｍ）を分散しており、試
験例３−１はＡｌＮは粒内に分散されている点異なる。
この様な試験例３−１と比較例１０−２との試験結果を
比較すると、図３と図４との対比から理解できる様に、
試験例３−１の耐焼付き面圧は１０Ｍｐａを越え、比較
例１０−２の耐焼付き面圧は８ＭＰａ程度であり、試験
例３−１の方が耐焼付き面圧が高い。しかも試験例３−
１の方がブロック比摩耗量、軸摩耗量（相手攻撃性が少
ない）が共に少ない。従って試験例３−１の方が自己耐
摩耗性が優れ、相手攻撃性が少なく、耐焼付き性ともに
優れている。

【００３３】換言すれば、試験例３−１は粒内添加した
ＡｌＮ量が３Ｖｏｌ％であり、比較例１０−２は粒界添
加したＡｌＮ量は、試験例３−１よりも多い１０Ｖｏｌ
％である。この様に試験例３−１は、比較例１０−２よ
りもＡｌＮ量が少ないのにもかかわらず、比較例１０−
２よりも前述の様にブロック摩耗、軸摩耗、耐焼付き性
ともに優れている。この理由は、硬質粒子を基材粒子の
粒内に配置して均一分散性が高いこと、更に、硬質粒子
であるＡｌＮが基材粒子の粒内に強く保持されて『ホー
ルド性』が高まり、ＡｌＮの脱落が防止され、アブレッ
シブ摩耗が生じにくいことに起因すると考えられる。 （発明４の試験例）発明４に相当するものは試験例４−
１〜試験例４−９である。この例の形態は図２（Ｄ）に
示されている。試験例４−１〜試験例４−９は基材粒子
の粒内に硬質粒子を、また基材粒子の粒界に軟質材を添
加分散させた形態の摺動部材である。

【００３４】一方、比較例１０−７は硬質粒子としてＡ
ｌＮ（粒径は６．８μｍ、量は３Ｖｏｌ％）を基材粒子
の粒界に添加分散させ、軟質材としてＰｂを基材粒子の
粒界に２０Ｖｏｌ％させたものである。図３に示す様に
試験例４−１〜試験例４−９の耐焼付き面圧は１５ＭＰ
ａ程度を越えており高く、更にブロック比摩耗量、軸摩
耗量も少ない。一方、図４に示す様に比較例１０−７の
耐焼付き面圧は１０ＭＰａ未満であり、耐焼付き面圧も
小さく、しかもブロック比摩耗量、軸摩耗量もかなり多
く、従って自己摩耗性や相手攻撃性も大きい。この様に
比較例１０−７に比較して、発明４に相当する試験例４
−１〜試験例４−９はいずれも耐摩耗性、耐焼付き性に
優れている。 （発明５の試験例）発明５に相当するものは試験例５−
１〜試験例５−４である。この例の形態は図２（Ｅ）に
示されている。これらの例は、硬質粒子（ＡｌＮ：粒径
４．３μｍ）を基材粒子の粒界に添加分散させ、かつ軟
質材であるＢｉ、Ｐｂ、Ｓｎを基材粒子の粒内に分散さ
せた例である。図３に示す様に試験例５−１〜試験例５
−４の耐焼付き面圧は１０ＭＰａを越えており高く、特
にＰｂ量が多い試験例５−２は２０ＭＰａ近くあり、更
にブロック比摩耗量、軸摩耗量も比較的少ない。

【００３５】比較例１０−６は、試験例５−２と基材粒
子の組成、ＰｂのＶｏｌ％、ＡｌＮの粒径、ＡｌＮの存
在形態（粒界）ともに等しいが、Ｐｂが粒界に分散して
いる点異なる。比較例１０−６と試験例５−２との試験
結果を比較すると、比較例１０−６の耐焼付き面圧は１
０ＭＰａ未満であり、試験例５−２の耐焼付き面圧が２
０ＭＰａに近い程度であり、特に耐焼付き性において優
れている。その理由はＰｂが基材粒子の粒内に存在する
ため均一分散性が高いためである。

【００３６】表１に示す様に試験例５−１、試験例５−
３は軟質材の量が０．６Ｖｏｌ％、３．１Ｖｏｌ％とか
なり低いにもかかわらず、耐焼付き面圧は１３ＭＰａ程
度、１５ＭＰａ程度と高く、耐焼付き性に優れている。
軟質材が基材粒子の粒内に分散しているためであると推
察される。なお試験例５−１〜試験例５−４に相当する
発明５（硬質粒子が粒界に配置）では、硬質粒子の脱落
抑制の観点から硬質粒子の粒径は１〜５μｍが好ましい
としたが、２次粒子の凝集を一層避け、硬質粒子の均一
分散性を確保するためには、あるいは、硬質粒子の脱落
を一層防ぐためには、硬質粒子の粒径は２．５〜４．５
μｍが望ましい。 （発明６の試験例）発明６に相当するものは試験例６−
１、試験例６−２である。この例の形態は図２（Ｆ）に
示されている。表１に示す様に試験例６−１は基材粒子
の粒内及び粒界にそれぞれわずかな軟質材としてＢｉが
（粒内：１．１Ｖｏｌ％、粒界：１．１Ｖｏｌ％）分散
し、更に粒界に硬質粒子（ＡｌＮ、４．３μｍ）が分散
した形態の材料である。試験例６−２は基材粒子の粒内
及び粒界にそれぞれわずかな軟質材としてＰｂが（粒
内：１．０Ｖｏｌ％、粒界：１．０Ｖｏｌ％）分散し、
更に粒界に硬質粒子（ＡｌＮ、４．３μｍ）が分散した
形態の材料である。図３に示す様に試験例６−１、６−
２は耐焼付き面圧は１３ＭＰａ程度を越えており、従っ
て耐焼付き性は各比較例に比較して優れている。 （各試験例の製法）各試験例の製法は前述の様に表２に
示されている。表２に示す様に、試験例１−１ではアル
ミ合金粉末とＡｌＮ粉末とＰｂ粉末とを容器内に装入し
ボールと共に攪拌してメカニカルアロイング（ＭＡ）し
た混合粉末を用い、３５０°Ｃでホットプレスしたもの
である。

【００３７】試験例１−２ではアルミ合金粉末とＡｌＮ
粉末と黒鉛粉末とを容器内に装入し、ボールと共に攪拌
してメカニカルアロイング（ＭＡ）した粉末を同様にホ
ットプレスしたものである。試験例１−３ではアルミ合
金粉末とＡｌＮ粉末とＰｂ粉末とを同様にメカニカルア
ロイング（ＭＡ）した粉末を用い、その粉末を同様にホ
ットプレスしたものである。試験例１−４ではＰｂとＳ
ｉＣを含むＡｌ溶湯を空気噴霧して形成した粉末を同様
にホットプレスしたものである。なお試験例１−１〜試
験例１−４のホットプレス温度は表２に示す様に３５０
°Ｃである。

【００３８】試験例２−１ではアルミ合金粉末とＡｌＮ
粉末とＢｉ粉末とを容器内に装入し、ボールと共に攪拌
してメカニカルアロイング（ＭＡ）し、次にその粉末に
Ｂｉ粉末をＶ型混合機で添加混合した粉末を用い、同様
にホットプレスしたものである。試験例３−１ではＡｌ
Ｎを含むＡｌ溶湯を空気噴霧して形成した粉末をホット
プレスしたものであり、ホットプレス温度は４００°Ｃ
である。

【００３９】表２に示す様に、試験例４−１ではＡｌＮ
を含むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にその
粉末にＰｂ粉末をＶ型混合機で添加混合した粉末を同様
にホットプレスしたものである。試験例４−２ではＳｉ
Ｃ粉末と含むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成し、次
にその粉末にＰｂ粉末をＶ型混合機で添加混合した混合
粉末を同様にホットプレスしたものである。試験例４−
３も同様である。

【００４０】試験例４−４ではＡｌＮ粉末を含むＡｌ溶
湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にその粉末に黒鉛粉
末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末を同様にホット
プレスしたものである。試験例４−５ではＳｉＣ粉末を
含むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にそのポ
リエステル粉末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末を
同様にホットプレスしたものである。試験例４−６では
ＳｉＣ粉末を含むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成
し、次にそのフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）粉末をＶ型混合機
で添加混合した粉末を同様にホットプレスしたものであ
る。試験例４−７ではアルミ合金粉末とＦｅＢ粉末とを
ボールと共に攪拌してメカニカルアロイング（ＭＡ）
し、次にその粉末にＰｂ粉末をＶ型混合機で添加混合し
た混合粉末を同様にホットプレスしたものである。試験
例４−８ではアルミ合金粉末とＡｌＮ粉末とをボールと
共に攪拌してメカニカルアロイング（ＭＡ）し、次にそ
の粉末にＰｂ粉末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末
をホットプレスしたものである。試験例４−９ではアル
ミ合金粉末とＡｌＮ粉末とをボールとともに攪拌してメ
カニカルアロイング（ＭＡ）し、次にその粉末にＢｉ粉
末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末を同様にホット
プレスしたものである。

【００４１】試験例５−１ではＢｉを含むＡｌ溶湯を空
気噴霧して粉末を形成し、次にその粉末にＡｌＮ粉末を
Ｖ型混合機で添加混合した混合粉末を同様にホットプレ
スしたものである。試験例５−２ではＰｂと含むＡｌ溶
湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にその粉末にＡｌＮ
粉末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末を同様にホッ
トプレスしたものである。試験例５−３ではＳｎを含む
Ａｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にその粉末に
ＡｌＮ粉末をＶ型混合機で添加混合した混合粉末をホッ
トプレスしたものである。試験例５−４ではアルミ合金
粉末とＰｂ粉末とを同様にメカニカルアロイング（Ｍ
Ａ）し、次にその粉末にＡｌＮ粉末をＶ型混合機で添加
混合した混合粉末をホットプレスしたものである。

【００４２】表２に示す様に試験例６−１ではＢｉを含
むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成し、次にその粉末
にＡｌＮ粉末及びＢｉ粉末とをＶ型混合機で添加混合し
た混合粉末をホットプレスしたものである。試験例６−
２ではＰｂを含むＡｌ溶湯を空気噴霧して粉末を形成
し、次にその粉末にＡｌＮ粉末及びＰｂ粉末をＶ型混合
機で添加混合した混合粉末をホットプレスしたものであ
る。

【００４３】表４は比較例１０−１〜１０−７の製法を
示す。表４に示す様に比較例１０−１ではアルミ合金粉
末とＡｌＮ粉末とＰｂ粉末とをＶ型混合機で混合した混
合粉末を用い、３５０°Ｃでホットプレスしている。比
較例１０−２ではアルミ合金粉末とＡｌＮ粉末とをＶ型
混合機で混合した混合粉末をホットプレスしている。比
較例１０−３ではアルミ合金粉末とＰｂ粉末とをＶ型混
合機で混合した混合粉末をホットプレスしている。比較
例１０−４ではアルミ合金粉末とＡｌＮ粉末とをボール
と共に攪拌してメカニカルアロイング（ＭＡ）した混合
粉末をホットプレスしている。比較例１０−５ではアル
ミ合金粉末とＡｌＮ粉末とを同様にメカニカルアロイン
グ（ＭＡ）した混合粉末をホットプレスしている。

【００４４】なお上記した各試験例においてメカニカル
アロイング（ＭＡ）の基本的な条件は次の様である。即
ち、ボール直径が１０ｍｍ、ボール材質がＳＵＳ３０
４、振動数が１８００ｒｐｍ、振幅が１０ｍｍ、容器材
質がＳＵＳ３０４、容器容量が１．６リットル、ボール
チャージ量が６ｋｇ、メカニカルアロイングする粉末が
１５０ｇ、（添加トルエンが５ｇ、メカニカルアロイン
グ時間がＡｌＮ添加の場合には１時間、Ｐｂ添加の場合
には１０時間である。 （その他の例）発明１〜発明５で用いた粉末を２種以上
混合し、粉末冶金法で製造してアルミ基摺動部材を形成
しても良い。この場合においても耐摩耗性、耐焼付き性
が優れている。 （試験方法）耐摩耗性試験方法で用いた試験装置を図５
に示す。この試験装置は、円筒／平板型摩耗試験装置と
呼ばれるものであり、保持軸２０１に揺動可能に保持さ
れたバー２０２と、バー２０２に設けられたホルダ部２
０３と、バー２０２に負荷をかけるウエイト２０４と、
ノズル孔２０５と、回転可能な相手材としての軸２０６
とを備えている。そしてバー２０２のホルダ部２０３に
試験片としてのブロックＷ１を保持した状態で、ウエイ
ト２０４によりブロックＷ１を軸２０６に圧接すると共
に軸２０６を矢印Ｘ１方向に回転させ、これによりブロ
ックＷ１を軸２０６に摺動させる。ブロックＷ１の寸法
は５ｍｍ×１０ｍｍ×１５ｍｍである。そして相手材で
ある軸２０６の摩耗量（μｍ）と、試験片であるブロッ
ク比摩耗量（ｍｍ³ ／ｋｇ・ｍｍ）とを測定した。試験
結果は前述の様に図３、図４に示している。ブロック比
摩耗量とは、｛ブロックＷ１の摩耗体積／（摺動距離×
試験荷重）｝の意味である。

【００４５】試験条件は以下の様である。 速 度：０．５ｍ／ｓ（２４０ｒｐｍ） 荷 重：１９６Ｎ（２０ｋｇｆ） 潤滑油種：パラフィン系ベースオイル（クリストール５
２） ミスト状での給油５μｇ／ｓ 潤滑油温：室温 時 間：２Ｈｒ ブロックＷ１の寸法：摺動幅１０ｍｍ ブロックＷ１の表面粗さ：１．０〜２．０μｍＲｚ 軸２０６の材質：Ｓ５５Ｃ（焼入），Ｈｖ５００ 軸２０６の寸法：直径４０．長さ３０ｍｍ 軸２０６の表面粗さ：１．０〜１．２μｍＲｚ 次に、前記した耐焼付き試験方法で用いた試験装置を図
６に示す。この試験は３ピン／ディスク型スラスト試験
とも呼ばれる。この試験では試験片Ｗ２をスラストテス
タの回転可能なホルダ３００に装備するとともに固体台
３０１に３個の相手材３０２（材質：ＳＵＪ２、直径８
ｍｍ）を突出状態に装備した状態で、固体台３０１の注
油孔３０３からオイルミスト３０４を供給しながら、ホ
ルダ３００を矢印Ｘ２方向に所定の速度で回転させ、こ
れにより固体台３０１の相手材３０２（材質：ＳＵＪ
２）と試験片Ｗ２とを摺動させて行った。試験片Ｗ２は
平板状であり、４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み５ｍｍであ
る。この試験片Ｗ２は、各試験例に従って形成した円盤
状の焼結合金の軸長方向の両端面を機械加工し、前記し
た厚みにしたものである。試験条件は以下の様である。 試験機 ：高速高荷重スラストテスタ 速度 ：１ｍ／ｓ 負荷方法：０．３ｋＮ／１５ｍｉｎ（漸増） 油 種 ：パラフィン系ベースオイル（クリストール５
２） 噴霧量 ：１０μｇ／ｓ 相手材３０２ ：ＳＵＪ２、表面粗さ０．８μｍＲｚ 接触面積：０．７１ｃｍ² （金属組織）試験例１−４の試験片の金属組織（倍率５
００倍）を図８に示す。図８において基地つまり基材粒
子はアルミ合金粉末で構成されており、粒内における灰
色が濃い『島状』の粒子がＳｉＣであり、比較的大きな
面積の灰色が薄い部分がＰｂである。この様にアルミ合
金粉末で構成された基材粒子の粒内にＳｉＣ、Ｐｂが分
散している。

【００４６】試験例４−２の試験片の金属組織（倍率５
００倍）を図９に示す。図９において基地はアルミ合金
粉末で構成されており、灰色が濃い『島状』の粒子がＳ
ｉＣであり、粒界における比較的大きな面積の灰色が薄
い部分がＰｂである。この様に基材粒子の粒内にＳｉ
Ｃ、Ｐｂが分散していることがわかる。試験例４−４の
試験片の金属組織（倍率５００倍）を図１０に示す。図
１０において基地はアルミ合金粉末で構成されており、
粒内における灰色が濃い『島状』の粒子がＳｉＣであ
り、粒界における比較的大きな面積の灰色が濃い部分が
黒鉛である。この様に基材粒子の粒内にＳｉＣが分散し
ている。

【００４７】試験例４−５の試験片の金属組織（倍率５
００倍）を図１１に示す。図１１において、粒内におけ
る灰色が濃い『島状』の粒子がＳｉＣであり、粒界にお
ける比較的大きな面積の灰色が濃い部分が芳香族ポリエ
ステルである。この様に基材粒子の粒内にＳｉＣが分散
している。試験例４−８の試験片の形成に使用したメカ
ニカルアロイング処理したアルミ合金粉末、つまりアル
ミ合金粉末とＡｌＮ粉末とをメカニカルアロイング処理
した粉末粒子の金属組織（倍率８００倍）を図１２に示
す。図１２において全体はアルミ合金粉末の内部の組織
を示し、黒色の『島状』の粒子がＡｌＮであり、図１２
において右下部及び左上部に位置する比較的大きな面積
の『海状』をなす黒色部分は、粉末粒子を埋め込んだ埋
込樹脂の領域を示す。この様にＡｌ合金粉末の粒内にＡ
ｌＮが分散していることがわかる。

【００４８】試験例６−１の試験片の金属組織（倍率５
００倍）を図１３に示す。図１３において黒色の『島
状』の粒子がＡｌＮであり、基材粒子の粒界にＡｌＮが
分散している。基材粒子の粒内に薄い灰色のＢｉが見ら
れる。 （Ｂ）請求項２ 請求項２のアルミ基摺動部材は、アルミ系粉末粒子とＣ
ｕ−Ｐｂ系粉末粒子とを含む粉末を焼結した合金で構成
され、基地はアルミ系相とＣｕ−Ｐｂ系相とを主体とし
て構成され、Ｃｕ−Ｐｂ系相は、Ｃｕ相の内部にＣｕ相
よりも微細なＰｂが散乱分散して構成されていることを
特徴とする。これの代表的な形態を図２（Ｇ）に示す。
図２（Ｇ）に示す様に、アルミ系相を構成する基材粒子
１の粒界にＣｕ−Ｐｂ系相５が配置されている。Ｃｕ−
Ｐｂ系相５は、基本的にはＣｕ相と微細なＰｂとで構成
されている。微細なＰｂはＣｕ相に散乱分散しているも
のである。微細なＰｂの粒径は、Ｃｕ−Ｐｂ系相５の生
成過程等によっても異なるが、一般的には水アトマイズ
粉の場合０．１〜１０μｍ程度にできる。

【００４９】請求項２は次の（１）〜（４）の形態で実
施できる。 （１）このアルミ基摺動部材は、噴霧処理で形成した微
小なＣｕ−Ｐｂ系粉末粒子とアルミ合金粉末とを混合し
た混合粉末を用い、この混合粉末をホットプレス処理し
て、あるいは、この混合粉末を圧縮成形した圧粉体を焼
結して形成できる。混合粉末においてＣｕ−Ｐｂ系粉末
粒子を混合する割合は、混合粉末全体を１００Ｖｏｌ％
としたとき、１〜５０Ｖｏｌ％にできる。Ｃｕ−Ｐｂ系
粉末粒子は、Ｃｕ−Ｐｂ系粉末粒子を１００ｗｔ％とし
たとき、Ｐｂを１〜８０ｗｔ％含有するものを採用でき
る。

【００５０】更には、Ｃｕ系粉末とＰｂ系粉末とをメカ
ニカルアロイング処理で複合化したＣｕ−Ｐｂ系粉末粒
子を用いることもできる。Ｃｕ−Ｐｂ系粉末粒子をメカ
ニカルアロイング処理で複合化するにあたっては、Ａｌ
系粉末とＰｂ系粉末とをボール等の硬質体とともに容器
内に装入して、攪拌することにより、塑性加工等を利用
して機械的に複合して合金化できる。上記した混合粉末
に、固体潤滑成分としてＳｎ、Ｉｎ、Ｂｉ等の軟質金属
を配合することもできる。また黒鉛、二硫化モリブデ
ン、ＢＮ、フッ素系樹脂等（例えばＰＴＦＥ）の固体潤
滑成分を含むことも好ましい。

【００５１】（２）更に上記した混合粉末に硬質粒子を
混合する形態でも良い。この場合には、混合粉末全体を
１００Ｖｏｌ％としたとき、硬質粒子を１〜１５Ｖｏｌ
％、Ｃｕ−Ｐｂ系粉末粒子を１〜５０Ｖｏｌ％にでき
る。但し、（硬質粒子＋Ｃｕ−Ｐｂ系粉末粒子）≦５０
Ｖｏｌ％以下にすることが好ましい。 （３）更にＣｕ−Ｐｂ系粉末粒子を含む混合粉末に電解
Ｃｕ粉を混合する形態でも良い。この場合には、混合粉
末の形態は、（Ａｌ合金粉末＋電解Ｃｕ粉＋硬質粒子＋
Ｃｕ−Ｐｂ合金粉末）となる。電解Ｃｕ粉は−５０〜−
２００メッシュ、殊に−８０〜−１３０メッシュ程度の
ものが良く、硬質粒子は１〜１０μｍ程度が良い。混合
粉末全体を１００Ｖｏｌ％としたとき電解Ｃｕ粉は１〜
５０Ｖｏｌ％にでき、硬質粒子は１〜１０Ｖｏｌ％にで
きる。但し、（電解Ｃｕ粉＋硬質粒子＋Ｃｕ−Ｐｂ合金
粉末）≦６０ｖｏｌ％、また（硬質粒子Ｖｏｌ％／電解
Ｃｕ粉Ｖｏｌ％）×１００≦２０とすることが好まし
い。

【００５２】ＣｕはＡｌよりも焼結温度が高く、Ａｌの
焼結温度で組織変化が実質的になく、またＡｌと結合し
易い。この点を考慮して両者を複合化する。一方、硬質
粒子や軟質材等の添加粒子の量を増加したい場合には、
前記の様に電解Ｃｕ粉を混合することも好ましい。この
場合には、混粉の段階で、粉末表面積の大きい電解Ｃｕ
粉自体に硬質粒子や軟質材等の添加物が付着するので、
添加物の凝集がそれだけ少なくなる。これにより硬質粒
子等の添加物の均一分散性が向上し、均一な分散組織と
なり、添加物の添加効果の低下を防止できる。 （請求項２の試験例）表５は、請求項２における各試験
例における基材組成つまりＡｌ合金粉末の組成、Ａｌ合
金粉末の粒度、硬質粒子の材質、硬質粒子の粒径、硬質
粒子の量を示す。表６は軟質材の材質、軟質材の粒径、
軟質材の量、作製条件を示す。

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】試験例９−１〜９−６、更には表５、表６
に示した条件に従って試験片を製造する。具体的には試
験例９−１〜９−４では、基材粒子を構成するＡｌ合金
粉末と硬質粒子（ＡｌＮ）と軟質材としてのＣｕ−Ｐｂ
粉末（空気噴霧で急冷凝固させて形成したもの）とをＶ
型混合機を用いて混合した混合粉末を用い、その混合粉
末を金型のキャビティに装填した状態で、かつ真空下
（１０^-3Ｔｏｒｒ）で、加熱しつつ加圧し、これにより
ホットプレス処理を実施して焼結し、これにより焼結合
金を形成した。ホットプレス処理の条件は成形圧力が３
１０ＭＰａ、温度が３５０°Ｃである。

【００５６】試験例９−６では、軟質材としてＣｕ−Ｐ
ｂ粉末（空気噴霧で急冷凝固させて形成したもの）の他
に電解Ｃｕ粉を用い、これらをＡｌ合金粉末と共にＶ型
混合機を用いて混合した混合粉末をホットプレスし、焼
結合金を形成した。表５に示す様に比較例１３−１は重
量比でＡｌ−１３％Ｓｎ−３％Ｓｉ−１％Ｃｕ−０．４
％Ｃｒの組成の溶湯を鋳造で凝固させて鋳造合金とし
た。比較例１３−２は、Ｐｂ単体のＰｂ粉末をＡｌ合金
粉末とＡｌＮ粉末とをＶ型混合機で混合した混合粉末を
ホットプレスして形成した。比較例１３−３は、Ｐｂ単
体のＰｂ粉末とＡｌ合金粉末とをＶ型混合機で混合した
混合粉末をホットプレスして形成し、ＡｌＮは含まれて
いない。比較例１３−４は、Ａｌ合金粉末とＡｌＮ粉末
とをＶ型混合機で混合した混合粉末をホットプレスして
形成した。

【００５７】そして表５、表６に示す各試験例及び比較
例の試験片について、耐摩耗性試験、耐焼付き性試験を
前述同様な条件で行った。試験結果を図７に示す。図７
に示す様に、試験例９−１〜９−７の耐焼付き面圧は共
に１０ＭＰａを越える大きさであり高い。試験例９−６
のブロック比摩耗量、軸摩耗量は共に小さかった。更に
比較例１３−２〜比較例１３−４の耐焼付き面圧は共に
小さく、かつブロック比摩耗量、軸摩耗ともに大きい。
従って耐焼付き性、耐摩耗性ともに比較例よりも試験例
９−１〜９−７が優れている。

【００５８】比較例１３−２と試験例９−１とは基材の
組成、硬質粒子としてのＡｌＮの粒径、ＡｌＮ量、軟質
材の粒度、軟質量、更にはホットプレス温度、成形圧力
は基本的には同じである。但し比較例１３−２では軟質
材としてＰｂ粉末を用い、実施例９−１では軟質材とし
てＣｕ−Ｐｂ粉末（噴霧処理で形成したもの）を用いて
いる点が異なる。従って上記した優れた効果が得られる
理由は、空気噴霧処理で形成されたＣｕ−Ｐｂ粉末粒子
では急冷凝固のため、後述する顕微鏡写真で示す様に、
Ｐｂ単体のＰｂ粉末粒子に比較して、固体潤滑性に寄与
するＰｂが極微細であり、かつ、Ｃｕ−Ｐｂ粉末粒子中
のＣｕ相に散乱分散しているため、更に、ホットプレス
温度が３５０°Ｃ程度と低いため、デンドライトの成長
が起こらないか起こりにくく、ホットプレス処理の際に
おいてもＰｂの極微細状が維持されるためであると考え
られる。

【００５９】ちなみにホットプレス温度を８００°Ｃ程
度に設定した場合には、噴霧処理で形成した同一粒径及
び同一組成のＣｕ−Ｐｂ粉末粒子を用いた場合であって
も、Ｐｂが大きくなっていることが光学顕微鏡で観察さ
れた。 （金属組織）図１４〜図１６は走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察した写真である。図１４〜図１６は同一試験
片（試験例９−２）の同一部位を同倍率で示す。図１４
に示されているＡｌ基の基地には『島状』のＣｕ−Ｐｂ
相が多数個分散している。図１５において白抜きの『島
状』を呈する領域はＣｕ相を示し、黒色の領域はＡｌの
基地を示す。図１６において白点が散乱分散している形
態はＰｂを示す。

【００６０】図１５に示す白抜きの領域と、図１６にお
いて白点の散乱分散している領域は同位置であり、本来
的に重なっているものである。この様な図１５と図１６
との観察から明らかな様に、１つの粒径２０μｍ程度と
推定される『島状』のＣｕ相に極微細な点状のＰｂが広
い面積にわたり散乱分散しているのが理解できる。この
様に組織はデンドライト化せず、Ｐｂは極微細である。
なおＣｕ−Ｐｂ合金は一般的には鋳造で凝固させれば、
その組織はデンドライトを呈するとされている。

【００６１】この様に１つの『島状』のＣｕ相の内部に
極微細なＰｂが広面積にわたり散乱分散しているため、
Ｐｂの局部的な偏在は抑制され、固体潤滑性の確保に有
利に作用する。更に、図１７はＣｕ粉末（形状：塊状、
粒径：４０μｍ）とＰｂ粉末（Ｐｂの純度９９．９％、
粒径：３０μｍ）とをメカニカルアロイング処理（Ｍ
Ａ）した混合粉末の金属組織を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で
観察した写真（倍率：１０００倍）である。図１８は図
１７のＥＰＭＡ像を示す写真であり、Ｐｂのはっきりし
たピークが存在しない。従ってＣｕとＰｂとの区別が困
難な程にＰｂが微細にＣｕに散乱混合している。すなわ
ち、図１７をＥＰＭＡ像にしたものが図１８であり、こ
れを見るとＰｂとＣｕが共に確認されているので、両者
は機械的に混合しており、固溶していないと判断され
る。この様にＣｕ粉末とＰｂ粉末とをメカニカルアロイ
ング処理した場合であっても、組織はデンドライト化し
ない。

【００６２】尚、図１７に示す形態の粉末を得る際のメ
カニカルアロイング処理の基本的条件は、高エネルギボ
ールミルを使用し、回転数２５０ｒｐｍ、時間５０ｈｒ
である。 （付記）上記した各例から次の技術的思想を把握するこ
ともできる。 硬質粒子及び軟質材の少なくとも一方を粒内に保持し
たアルミ系粉末粒子を含む粉末を用い、その粉末を２５
０〜６００°Ｃ、好ましくは３００〜４００°Ｃにおい
てホットプレスまたは焼結して焼結合金とすることによ
り、請求項１にかかるアルミ基摺動部材を製造する方
法。 噴霧処理で形成したあるいはメカニカルアロイ処理で
形成したＣｕ−Ｐｂ系粉末粒子（例えば−１００メッシ
ュ〜−６００メッシュ程度）とアルミ系粉末粒子とを含
む粉末を用い、その粉末を２５０〜６００°Ｃ、好まし
くは３００〜４００°Ｃにおいてホットプレスまたは焼
結して焼結合金とすることにより、請求項２にかかるア
ルミ基摺動部材を製造する方法。

【００６３】

【発明の効果】請求項１によれば、基材粒子の粒内に硬
質粒子や軟質材が保持されているので、摺動面における
硬質粒子や軟質材の局部的な偏在が抑制され、硬質粒子
や軟質材の均一分散性が向上する。従って硬質粒子によ
る摩擦特性、軟質材による固体潤滑性、摩擦特性が改善
される。更に基材粒子の粒内に硬質粒子や軟質材が保持
されているので、硬質粒子や軟質材の保持性が確保さ
れ、従って部材が摺動する際において硬質粒子や軟質材
が脱落しにくくなる。そのため硬質粒子の場合には、硬
質粒子の脱落に伴うアブレッシブ摩耗を防ぐことが可能
となり、アルミ基摺動部材の耐摩耗性を一層向上するこ
とが可能となる。また軟質材の脱落を防止できるので、
軟質材による固体潤滑性が確保され、摺動の金属の直接
接触を軽減または回避でき、耐摩耗性及び耐焼付性を一
層向上することが可能となる。

【００６４】請求項２によれば、基地はアルミ系相とＣ
ｕ−Ｐｂ系相とを主体として構成され、Ｃｕ−Ｐｂ系相
のＣｕ相の内部に微細なＰｂが散乱分散している。即
ち、固体潤滑成分として機能するＰｂの局部的な偏在が
軽減または回避され、Ｐｂの分散性が高まる。この様に
分散性が向上したＰｂが摺動の際に薄く伸びるので、ア
ルミ基摺動部材の基地が相手材に直接接触することを軽
減または回避でき、よって耐摩耗性及び耐焼付性を一層
向上することが可能となる。

【００６５】請求項１や請求項２のアルミ基摺動部材
は、例えば車両部品、具体的には自動車用のエンジン、
トランスミッションなどに使用でき、その寿命を向上さ
せ得る。また耐焼付き性が向上したため、境界潤滑下に
ある各種のブッシュ、ワッシャ、メタルの焼付きトラブ
ルを著しく減少させ得る。さらに摺動の際の面圧が高い
場合であっても焼付き性が生じにくいため、機械構造体
の小型軽量化に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来形態を示す金属組織の模式図である。

【図２】本発明の各形態を示す金属組織の模式図であ
る。

【図３】本発明に係る耐摩耗性試験及び耐焼付き性を示
す試験結果のグラフである。

【図４】比較例に係る耐摩耗性試験及び耐焼付き性を示
す試験結果のグラフである。

【図５】耐摩耗性試験装置の構成図である。

【図６】耐焼付き試験装置の要部の構成図である。

【図７】本発明に係る耐摩耗性試験及び耐焼付き性を示
す試験結果のグラフである。

【図８】試験例１−４にかかる金属組織を示す写真であ
る。

【図９】試験例４−２にかかる金属組織を示す写真であ
る。

【図１０】試験例４−４にかかる金属組織を示す写真で
ある。

【図１１】試験例４−５にかかる金属組織を示す写真で
ある。

【図１２】試験例４−８にかかる金属組織を示す写真で
ある。

【図１３】試験例６−１にかかる金属組織を示す写真で
ある。

【図１４】走査型電子顕微鏡で観察した金属組織の写真
である。

【図１５】走査型電子顕微鏡で観察した金属組織の写真
である。

【図１６】走査型電子顕微鏡で観察した金属組織の写真
である。

【図１７】Ｃｕ粉末とＰｂ粉末とをメカニカルアロイ処
理した粉末粒子の金属組織を示す写真である。

【図１８】図１７のＥＰＭＡ像を示す写真である。

【符号の説明】

１は基材粒子、２は硬質粒子、３は軟質材を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今橋 ▲邦▼彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 三浦 宏久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山田 泰弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 熊田 喜生 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 神谷 荘司 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 吉良 俊彦 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 楠井 潤 大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号 東 洋アルミニウム株式会社内 (72)発明者 久保 幸平 大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号 東 洋アルミニウム株式会社内 (72)発明者 藤井 一男 大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号 東 洋アルミニウム株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミ系粉末粒子を含む粉末を焼結した合
   金で構成され、アルミ系粉末粒子で構成された基材粒子
   の粒内に硬質粒子及び軟質材の少なくとも一方が保持さ
   れていることを特徴とするアルミ基摺動部材。
2. 【請求項２】アルミ系粉末粒子とＣｕ−Ｐｂ系粉末粒子
   とを含む粉末を焼結した合金で構成され、基地はアルミ
   系相とＣｕ−Ｐｂ系相とを主体として構成され、該Ｃｕ
   −Ｐｂ系相は、Ｃｕ相の内部に該Ｃｕ相よりも微細なＰ
   ｂが散乱分散して構成されていることを特徴とするアル
   ミ基摺動部材。