JPH10287935A - 耐摩耗性金属複合体及びその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性金属複合体及びその製造方法Info
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- JPH10287935A JPH10287935A JP11609997A JP11609997A JPH10287935A JP H10287935 A JPH10287935 A JP H10287935A JP 11609997 A JP11609997 A JP 11609997A JP 11609997 A JP11609997 A JP 11609997A JP H10287935 A JPH10287935 A JP H10287935A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来よりも耐摩耗性及び耐焼付き性に優れた耐
摩耗性金属複合体及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 粒子形状の硬質粒子１１を所定形状に成
形してなる多孔質の硬質粒子成形体１と，硬質粒子成形
体１の内部の空隙内に含浸させて凝固させた金属マトリ
ックス２とよりなり，かつ硬質粒子１１は金属マトリッ
クス２の表面に立体的に露出している。
摩耗性金属複合体及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 粒子形状の硬質粒子１１を所定形状に成
形してなる多孔質の硬質粒子成形体１と，硬質粒子成形
体１の内部の空隙内に含浸させて凝固させた金属マトリ
ックス２とよりなり，かつ硬質粒子１１は金属マトリッ
クス２の表面に立体的に露出している。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，内燃機関のシリンダブロック，
ピストン等の耐摩耗性が必要とされる部材に用いられ
る，耐摩耗性金属複合体及びその製造方法に関する。
ピストン等の耐摩耗性が必要とされる部材に用いられ
る，耐摩耗性金属複合体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，内燃機関のシリンダブロックの摺動
部には，耐摩耗性金属複合体が用いられている。かかる
耐摩耗性金属複合体としては，従来，例えば，特公昭５
７−３３０８９号公報に開示されているごとく，無機質
繊維と軽合金マトリックスとからなる繊維強化複合材に
おいて，上記マトリックスを溶出して無機質繊維を溶出
させたものがある。
部には，耐摩耗性金属複合体が用いられている。かかる
耐摩耗性金属複合体としては，従来，例えば，特公昭５
７−３３０８９号公報に開示されているごとく，無機質
繊維と軽合金マトリックスとからなる繊維強化複合材に
おいて，上記マトリックスを溶出して無機質繊維を溶出
させたものがある。
【０００３】また，特公平６−８４５２７号公報に開示
されているごとく，アルミナ−シリカ系繊維を強化繊維
とする複合材において，マトリックスを電解エッチング
したものがある。これら従来の耐摩耗性金属複合体によ
れば，マトリックスから強化繊維を積極的に露出させる
ことにより，耐摩耗性及び耐焼付き性を一層向上させる
ことができるとされている。
されているごとく，アルミナ−シリカ系繊維を強化繊維
とする複合材において，マトリックスを電解エッチング
したものがある。これら従来の耐摩耗性金属複合体によ
れば，マトリックスから強化繊維を積極的に露出させる
ことにより，耐摩耗性及び耐焼付き性を一層向上させる
ことができるとされている。
【０００４】
【解決しようとする課題】上記従来の耐摩耗性金属複合
体は，いずれも強化繊維をマトリックス中に含有させ，
かつ強化繊維をマトリックス表面から積極的に露出させ
ている。この強化繊維の積極的な露出は，これを露出さ
せない場合に比べて耐摩耗性及び耐焼付き性の向上を図
ることができる。しかしながら，この耐摩耗性及び耐焼
付き性向上効果は，未だ十分であるとは言えない。特
に，使用環境がますます過酷となる各種摺動部品等にお
いては，その耐摩耗性等の一層の向上が望まれている。
体は，いずれも強化繊維をマトリックス中に含有させ，
かつ強化繊維をマトリックス表面から積極的に露出させ
ている。この強化繊維の積極的な露出は，これを露出さ
せない場合に比べて耐摩耗性及び耐焼付き性の向上を図
ることができる。しかしながら，この耐摩耗性及び耐焼
付き性向上効果は，未だ十分であるとは言えない。特
に，使用環境がますます過酷となる各種摺動部品等にお
いては，その耐摩耗性等の一層の向上が望まれている。
【０００５】本発明は，かかる従来の要請に鑑みてなさ
れたもので，従来よりも耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ
た耐摩耗性金属複合体及びその製造方法を提供しようと
するものである。
れたもので，従来よりも耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ
た耐摩耗性金属複合体及びその製造方法を提供しようと
するものである。
【０００６】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，粒子形状の硬質
粒子を所定形状に成形してなる多孔質の硬質粒子成形体
と，該硬質粒子成形体の内部の空隙内に含浸させて凝固
させた金属マトリックスとよりなり，かつ上記硬質粒子
は上記金属マトリックスの表面に立体的に露出している
ことを特徴とする耐摩耗性金属複合体にある。
粒子を所定形状に成形してなる多孔質の硬質粒子成形体
と，該硬質粒子成形体の内部の空隙内に含浸させて凝固
させた金属マトリックスとよりなり，かつ上記硬質粒子
は上記金属マトリックスの表面に立体的に露出している
ことを特徴とする耐摩耗性金属複合体にある。
【０００７】本発明において最も注目すべきことは，上
記粒子形状の硬質粒子を用いてあり，かつ，硬質粒子を
金属マトリックスから積極的突出させて立体的に露出さ
せたことである。
記粒子形状の硬質粒子を用いてあり，かつ，硬質粒子を
金属マトリックスから積極的突出させて立体的に露出さ
せたことである。
【０００８】上記硬質粒子としては，金属マトリックス
よりも高硬度でかつ耐摩耗性に優れた粒子形状のものを
用いる。ここで，粒子形状とは，幅，長さの差が小さ
く，繊維と区別されるものである。また，この硬質粒子
の粒径は，１〜１００μｍであることが好ましい。１μ
ｍ未満の場合には，上記金属マトリックスから立体的に
露出させた際に脱落するおそれがある。一方，１００μ
ｍを超える場合には突出する粒子の間隔が広くなりす
ぎ，均一な摺動面の形成が困難となるという問題があ
る。
よりも高硬度でかつ耐摩耗性に優れた粒子形状のものを
用いる。ここで，粒子形状とは，幅，長さの差が小さ
く，繊維と区別されるものである。また，この硬質粒子
の粒径は，１〜１００μｍであることが好ましい。１μ
ｍ未満の場合には，上記金属マトリックスから立体的に
露出させた際に脱落するおそれがある。一方，１００μ
ｍを超える場合には突出する粒子の間隔が広くなりす
ぎ，均一な摺動面の形成が困難となるという問題があ
る。
【０００９】また，上記硬質粒子の金属マトリックスか
らの突出長さは，１〜１５μｍであることが好ましい。
１μｍ未満の場合には耐摩耗性向上効果が少ないという
問題があり，一方，１５μｍを超える場合には粒径の小
さい硬質粒子が脱落するという問題がある。
らの突出長さは，１〜１５μｍであることが好ましい。
１μｍ未満の場合には耐摩耗性向上効果が少ないという
問題があり，一方，１５μｍを超える場合には粒径の小
さい硬質粒子が脱落するという問題がある。
【００１０】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の耐摩耗性金属複合体においては，上記硬質粒子を金
属マトリックスから積極的に突出させ，立体的に露出さ
せている。ここで，上記硬質粒子は，上記のごとく粒子
形状である。そのため，硬質粒子の露出状態は，従来の
強化繊維等の繊維を用いた場合に比べて，均一な露出状
態にすることができる。
明の耐摩耗性金属複合体においては，上記硬質粒子を金
属マトリックスから積極的に突出させ，立体的に露出さ
せている。ここで，上記硬質粒子は，上記のごとく粒子
形状である。そのため，硬質粒子の露出状態は，従来の
強化繊維等の繊維を用いた場合に比べて，均一な露出状
態にすることができる。
【００１１】即ち，従来の強化繊維を用いた複合におい
ては，硬化材が繊維であるため，その含有された方向に
よって，露出体積が大きく異なってしまう。具体的に
は，繊維の先端部が露出した場合には露出体積が小さく
なり，一方，繊維の側面部が全長にわたって露出した場
合には露出体積が大きくなる。それ故，硬化材の露出状
態をあまり均一にすることができない。
ては，硬化材が繊維であるため，その含有された方向に
よって，露出体積が大きく異なってしまう。具体的に
は，繊維の先端部が露出した場合には露出体積が小さく
なり，一方，繊維の側面部が全長にわたって露出した場
合には露出体積が大きくなる。それ故，硬化材の露出状
態をあまり均一にすることができない。
【００１２】これに対して，上記硬質粒子は，粒子形状
であるため，含有方向によって露出体積が左右されるこ
とはほとんどない。そのため，上記硬質粒子を硬化材と
して用いることにより，繊維の場合よりも均一に硬化材
（硬質粒子）を露出させることができる。
であるため，含有方向によって露出体積が左右されるこ
とはほとんどない。そのため，上記硬質粒子を硬化材と
して用いることにより，繊維の場合よりも均一に硬化材
（硬質粒子）を露出させることができる。
【００１３】それ故，本発明の耐摩耗性金属複合体を摺
動部品として用いる場合には，相手部材に対して金属マ
トリックスを接触させることなく，硬質粒子だけを均一
に接触させることができる。これにより，本発明の耐摩
耗性金属複合体は，硬質粒子の優れた特性によって耐摩
耗性の向上を得ると共に金属マトリックスの摩耗及び焼
付きを確実に防止することができる。
動部品として用いる場合には，相手部材に対して金属マ
トリックスを接触させることなく，硬質粒子だけを均一
に接触させることができる。これにより，本発明の耐摩
耗性金属複合体は，硬質粒子の優れた特性によって耐摩
耗性の向上を得ると共に金属マトリックスの摩耗及び焼
付きを確実に防止することができる。
【００１４】また，上記耐摩耗性金属複合体の表面は，
上記硬質粒子の立体的な露出によって均一な凹凸形状に
構成される。そのため，摺動時に供給される潤滑油は，
耐摩耗性金属複合体の表面の凹部に保持され易くなり，
潤滑特性を大幅に向上させることができる。それ故，本
発明の耐摩耗性金属複合体においては，潤滑の面からも
耐摩耗性及び耐焼付き性の向上を図ることができる。
上記硬質粒子の立体的な露出によって均一な凹凸形状に
構成される。そのため，摺動時に供給される潤滑油は，
耐摩耗性金属複合体の表面の凹部に保持され易くなり，
潤滑特性を大幅に向上させることができる。それ故，本
発明の耐摩耗性金属複合体においては，潤滑の面からも
耐摩耗性及び耐焼付き性の向上を図ることができる。
【００１５】さらに，本発明の耐摩耗性金属複合体は，
硬質粒子を成形体とし，これに金属マトリックスを含浸
させて構成してある。そのため，硬質粒子を粒子単位で
金属マトリックス中に分散させた場合に比べて全体強度
を向上させることができ，耐摩耗性金属複合体としての
特性を更に向上させることができる。
硬質粒子を成形体とし，これに金属マトリックスを含浸
させて構成してある。そのため，硬質粒子を粒子単位で
金属マトリックス中に分散させた場合に比べて全体強度
を向上させることができ，耐摩耗性金属複合体としての
特性を更に向上させることができる。
【００１６】次に，請求項２の発明のように，上記硬質
粒子はフライアッシュであることが好ましい。この場合
には，フライアッシュを非常に安価に入手できるため，
耐摩耗性金属複合体のコストを大幅に低減することがで
きる。ここで，フライアッシュとは，燃焼によって生成
した細粒灰を意味し，石炭灰を含む。またフライアッシ
ュとしては，例えば，電力会社，鋳鉄工場等の溶鉱炉，
集塵炉に集まった，塵，石炭灰がある。
粒子はフライアッシュであることが好ましい。この場合
には，フライアッシュを非常に安価に入手できるため，
耐摩耗性金属複合体のコストを大幅に低減することがで
きる。ここで，フライアッシュとは，燃焼によって生成
した細粒灰を意味し，石炭灰を含む。またフライアッシ
ュとしては，例えば，電力会社，鋳鉄工場等の溶鉱炉，
集塵炉に集まった，塵，石炭灰がある。
【００１７】また，フライアッシュは，一般に０．１μ
ｍ〜数百μｍの粒径である。そのため，フライアッシュ
は，成形前に適当な大きさに分級して用いることが好ま
しい。これにより，耐摩耗性金属複合体の均一な特性を
得ることができる。例えば，フライアッシュの粒径を１
〜１００μｍの範囲に分級した場合には，フライアッシ
ュの凝集が少なくまた相手部材に対する金属複合体の攻
撃性が少ない摺動面が得られる。
ｍ〜数百μｍの粒径である。そのため，フライアッシュ
は，成形前に適当な大きさに分級して用いることが好ま
しい。これにより，耐摩耗性金属複合体の均一な特性を
得ることができる。例えば，フライアッシュの粒径を１
〜１００μｍの範囲に分級した場合には，フライアッシ
ュの凝集が少なくまた相手部材に対する金属複合体の攻
撃性が少ない摺動面が得られる。
【００１８】一方，フライアッシュの粒径が１μｍ未満
の場合には，フライアッシュ成形体中にフライアッシュ
の凝集が発生しやすく，摺動面にムラが生じるおそれが
ある。また，フライアッシュの粒径が１００μｍを越え
る場合には，相手部材に対する金属複合体の攻撃性が増
加して，相手部材の摩耗が増加するおそれがある。
の場合には，フライアッシュ成形体中にフライアッシュ
の凝集が発生しやすく，摺動面にムラが生じるおそれが
ある。また，フライアッシュの粒径が１００μｍを越え
る場合には，相手部材に対する金属複合体の攻撃性が増
加して，相手部材の摩耗が増加するおそれがある。
【００１９】また，請求項３の発明のように，上記金属
マトリックスは，アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム
（Ｍｇ），鉄（Ｆｅ），及び銅（Ｃｕ）のグループから
選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。これ
らの金属は，比較的安価で，強度，重量等に特徴がある
ため，用途に応じて選択することにより最適な耐摩耗性
金属複合体を得ることができる。なお，ここでいう金属
は，これを主体とする合金も含んだ概念である。例え
ば，アルミニウムとは，純アルミニウムとアルミニウム
合金の総称である。
マトリックスは，アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム
（Ｍｇ），鉄（Ｆｅ），及び銅（Ｃｕ）のグループから
選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。これ
らの金属は，比較的安価で，強度，重量等に特徴がある
ため，用途に応じて選択することにより最適な耐摩耗性
金属複合体を得ることができる。なお，ここでいう金属
は，これを主体とする合金も含んだ概念である。例え
ば，アルミニウムとは，純アルミニウムとアルミニウム
合金の総称である。
【００２０】次に，上記優れた耐摩耗性金属複合体を製
造する方法としては，次の発明がある。即ち，請求項４
の発明のように，粒子形状の硬質粒子を所定形状に成形
して多孔質の硬質粒子成形体を形成し，次いで該硬質粒
子成形体の内部の空隙内に金属を含浸させると共に凝固
させて金属マトリックスを形成し，次いで，金属マトリ
ックスの表層部分を溶出させて上記硬質粒子を表面に立
体的に露出させることを特徴とする耐摩耗性金属複合体
の製造方法がある。
造する方法としては，次の発明がある。即ち，請求項４
の発明のように，粒子形状の硬質粒子を所定形状に成形
して多孔質の硬質粒子成形体を形成し，次いで該硬質粒
子成形体の内部の空隙内に金属を含浸させると共に凝固
させて金属マトリックスを形成し，次いで，金属マトリ
ックスの表層部分を溶出させて上記硬質粒子を表面に立
体的に露出させることを特徴とする耐摩耗性金属複合体
の製造方法がある。
【００２１】上記硬質粒子の成形は，例えばスラリー法
による成形，あるいは圧縮成形等により行う。この場
合，後加工が容易なようにできる限り製品形状に近い形
状に成形することが好ましい。次いで，上記硬質粒子成
形体への金属の含浸は，例えば鋳造型内に上記硬質粒子
成形体を配置しておき，これに金属を加圧して鋳込む方
法等により行うことができる。そして，含浸させた金属
を凝固させることにより上記金属マトリックスが得られ
る。
による成形，あるいは圧縮成形等により行う。この場
合，後加工が容易なようにできる限り製品形状に近い形
状に成形することが好ましい。次いで，上記硬質粒子成
形体への金属の含浸は，例えば鋳造型内に上記硬質粒子
成形体を配置しておき，これに金属を加圧して鋳込む方
法等により行うことができる。そして，含浸させた金属
を凝固させることにより上記金属マトリックスが得られ
る。
【００２２】次に，金属マトリックスの溶出処理は，例
えばエッチング液の浴槽に金属マトリックス全体を浸漬
する方法，あるいは金属マトリックスの所望表面にエッ
チング液を塗布する方法等により行うことができる。ま
た，上記エッチング液は，金属マトリックスの金属の種
類に応じて選択する。また，この場合，硬質粒子よりも
金属をエッチングしやすいものを選ぶ。例えば金属がア
ルミニウム合金の場合には，フッ酸，水酸化ナトリウ
ム，硝フッ酸等を用いる。そして，上記溶出処理を行う
ことにより，金属マトリックスは選択的にエッチングさ
れ，硬質粒子が立体的に露出した状態となる。
えばエッチング液の浴槽に金属マトリックス全体を浸漬
する方法，あるいは金属マトリックスの所望表面にエッ
チング液を塗布する方法等により行うことができる。ま
た，上記エッチング液は，金属マトリックスの金属の種
類に応じて選択する。また，この場合，硬質粒子よりも
金属をエッチングしやすいものを選ぶ。例えば金属がア
ルミニウム合金の場合には，フッ酸，水酸化ナトリウ
ム，硝フッ酸等を用いる。そして，上記溶出処理を行う
ことにより，金属マトリックスは選択的にエッチングさ
れ，硬質粒子が立体的に露出した状態となる。
【００２３】このように，上記硬質粒子成形体を成形
後，上記溶出処理を行うにより容易に硬質粒子を立体的
に露出させることができる。従って，本製造方法によれ
ば，上記優れた耐摩耗性金属複合体を容易に製造するこ
とができる。
後，上記溶出処理を行うにより容易に硬質粒子を立体的
に露出させることができる。従って，本製造方法によれ
ば，上記優れた耐摩耗性金属複合体を容易に製造するこ
とができる。
【００２４】次に，請求項５の発明のように，上記硬質
粒子はフライアッシュであることが好ましい。この場合
には，安価なフライアッシュの利用により製造コストを
低減することができる。
粒子はフライアッシュであることが好ましい。この場合
には，安価なフライアッシュの利用により製造コストを
低減することができる。
【００２５】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる耐摩耗性金属複合体及びそ
の製造方法につき，図１〜図４を用いて説明する。本例
の耐摩耗性金属複合体７は，図１に示すごとく，粒子形
状の硬質粒子１１を所定形状に成形してなる多孔質の硬
質粒子成形体１と，硬質粒子成形体１の内部の空隙内に
含浸させて凝固させた金属マトリックス２とよりなる。
硬質粒子１１は上記金属マトリックス２の表面に立体的
に露出している。
の製造方法につき，図１〜図４を用いて説明する。本例
の耐摩耗性金属複合体７は，図１に示すごとく，粒子形
状の硬質粒子１１を所定形状に成形してなる多孔質の硬
質粒子成形体１と，硬質粒子成形体１の内部の空隙内に
含浸させて凝固させた金属マトリックス２とよりなる。
硬質粒子１１は上記金属マトリックス２の表面に立体的
に露出している。
【００２６】本例の耐摩耗性金属複合体７は，上記硬質
粒子１１としてフライアッシュを用い，また，上記金属
マトリックス２用の金属としてアルミダイカスト合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）を用いた。かかる耐摩耗性金
属複合体７を製造するに当たっては，図２に示すごと
く，まず硬質粒子成形体１を作製した。具体的には，フ
ライアッシュを粒径１〜４０μｍに分級し，これにバイ
ンダ１３を加えて混合物とした。次いで混合物をスラリ
ー法により円盤形状に成形して，硬質粒子成形体１を得
た。
粒子１１としてフライアッシュを用い，また，上記金属
マトリックス２用の金属としてアルミダイカスト合金
（ＪＩＳ規格ＡＤＣ１２）を用いた。かかる耐摩耗性金
属複合体７を製造するに当たっては，図２に示すごと
く，まず硬質粒子成形体１を作製した。具体的には，フ
ライアッシュを粒径１〜４０μｍに分級し，これにバイ
ンダ１３を加えて混合物とした。次いで混合物をスラリ
ー法により円盤形状に成形して，硬質粒子成形体１を得
た。
【００２７】次いで，図３に示すごとく，硬質粒子成形
体１を，金型３のキャビティ３０内に配置した。次い
で，キャビティ３０内に，溶融したアルミダイカスト合
金２２を注入し，キャビティ３０の上方から上型３１に
より６００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧した。これによ
り，硬質粒子成形体１の空隙部にアルミダイカスト合金
２２が含浸される。次いで，冷却することによりアルミ
ダイカスト合金２２が凝固して金属マトリックス２とな
り，硬質粒子成形体１が２０容量％，金属マトリックス
２が８０容量％の金属複合体が得られる。
体１を，金型３のキャビティ３０内に配置した。次い
で，キャビティ３０内に，溶融したアルミダイカスト合
金２２を注入し，キャビティ３０の上方から上型３１に
より６００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧した。これによ
り，硬質粒子成形体１の空隙部にアルミダイカスト合金
２２が含浸される。次いで，冷却することによりアルミ
ダイカスト合金２２が凝固して金属マトリックス２とな
り，硬質粒子成形体１が２０容量％，金属マトリックス
２が８０容量％の金属複合体が得られる。
【００２８】次いで，金属複合体における金属マトリッ
クス２の表層部分を溶出させる。ただし，本例において
は，金属複合体を予め切削加工して所望形状に近づけた
後に，溶出処理を行った。溶出処理は，図４に示すごと
く，約５５℃に保持したエッチング液８１を満たした浴
槽８内に金属複合体７９全体を６０秒間浸漬して行っ
た。これにより，図１に示すごとく，金属マトリックス
２の表層部分が溶出し，硬質粒子１１が表面から立体的
に露出して，耐摩耗性金属複合体７が得られた。
クス２の表層部分を溶出させる。ただし，本例において
は，金属複合体を予め切削加工して所望形状に近づけた
後に，溶出処理を行った。溶出処理は，図４に示すごと
く，約５５℃に保持したエッチング液８１を満たした浴
槽８内に金属複合体７９全体を６０秒間浸漬して行っ
た。これにより，図１に示すごとく，金属マトリックス
２の表層部分が溶出し，硬質粒子１１が表面から立体的
に露出して，耐摩耗性金属複合体７が得られた。
【００２９】なお，本例においては，上記溶出処理によ
り表面に付着したスマットを除去するため，約５５℃に
保持したスマット除去液内にさらに耐摩耗性金属複合体
７を３０秒間浸漬した。また，本例において用いたエッ
チング液８１は奥野製薬社製トップアルソフト１０８
（商品名），スマット除去液は奥野製薬社製トップＡＤ
Ｄ３２０（商品名）である。
り表面に付着したスマットを除去するため，約５５℃に
保持したスマット除去液内にさらに耐摩耗性金属複合体
７を３０秒間浸漬した。また，本例において用いたエッ
チング液８１は奥野製薬社製トップアルソフト１０８
（商品名），スマット除去液は奥野製薬社製トップＡＤ
Ｄ３２０（商品名）である。
【００３０】このような一連の製造方法により得られた
耐摩耗性金属複合体７においては，図１に示すごとく，
摺動部品として用いた場合の摺動面７０が，硬質粒子１
１の突出した先端位置に設けられる。そのため，相手部
材は硬質粒子１１により支持され，相手部材と金属マト
リックス２との直接接触は確実に防止することができ
る。それ故，耐摩耗性金属複合体７の優れた耐摩耗性及
び耐焼付き性が確保される。
耐摩耗性金属複合体７においては，図１に示すごとく，
摺動部品として用いた場合の摺動面７０が，硬質粒子１
１の突出した先端位置に設けられる。そのため，相手部
材は硬質粒子１１により支持され，相手部材と金属マト
リックス２との直接接触は確実に防止することができ
る。それ故，耐摩耗性金属複合体７の優れた耐摩耗性及
び耐焼付き性が確保される。
【００３１】また，摺動時における潤滑油は，硬質粒子
１１の突出により形成される凹部に保持されやすくな
る。そのため，耐摩耗性金属複合体７は，摺動時の潤滑
油の供給状態を常に良好に確保することができ，潤滑面
からの耐摩耗性向上等を図ることもできる。
１１の突出により形成される凹部に保持されやすくな
る。そのため，耐摩耗性金属複合体７は，摺動時の潤滑
油の供給状態を常に良好に確保することができ，潤滑面
からの耐摩耗性向上等を図ることもできる。
【００３２】実施形態例２ 本例は，実施形態例１により得られた耐摩耗性金属複合
体７の耐摩耗性の定量的な評価を行った。この評価を行
うに当たっては，表１に示すごとく，実施形態例１の耐
摩耗性金属複合体７（本発明品Ｅ１）の他に，３種類の
比較品Ｃ１〜Ｃ３を準備した。
体７の耐摩耗性の定量的な評価を行った。この評価を行
うに当たっては，表１に示すごとく，実施形態例１の耐
摩耗性金属複合体７（本発明品Ｅ１）の他に，３種類の
比較品Ｃ１〜Ｃ３を準備した。
【００３３】比較品Ｃ１は，実施形態例１と同様の方法
により作製した金属複合体７９を，溶出処理を施すこと
なくそのまま用いたものである。比較品Ｃ２は，硬質粒
子１１に代えてアルミナ−シリカ系繊維を用い，その他
を実施形態例１と同様にしたものである。したがって，
比較品Ｃ２はアルミナ−シリカ系繊維が金属マトリック
スの表面に立体的に露出している。比較品Ｃ３は比較品
Ｃ２の溶出処理前の金属複合体をそのまま用いたもので
ある。
により作製した金属複合体７９を，溶出処理を施すこと
なくそのまま用いたものである。比較品Ｃ２は，硬質粒
子１１に代えてアルミナ−シリカ系繊維を用い，その他
を実施形態例１と同様にしたものである。したがって，
比較品Ｃ２はアルミナ−シリカ系繊維が金属マトリック
スの表面に立体的に露出している。比較品Ｃ３は比較品
Ｃ２の溶出処理前の金属複合体をそのまま用いたもので
ある。
【００３４】また，耐摩耗性の評価は，図５に示すごと
く，竪型往復摺動摩耗試験機５を用いて行った。具体的
には，まず耐摩耗性金属複合体７の摺動面７０に潤滑油
を塗布した。次いで，余剰の潤滑油を拭き取った後，耐
摩耗性金属複合体７を固定具５２に固定して，ヒータ５
１により１００℃に加熱した。
く，竪型往復摺動摩耗試験機５を用いて行った。具体的
には，まず耐摩耗性金属複合体７の摺動面７０に潤滑油
を塗布した。次いで，余剰の潤滑油を拭き取った後，耐
摩耗性金属複合体７を固定具５２に固定して，ヒータ５
１により１００℃に加熱した。
【００３５】次いで，耐摩耗性金属複合体７の摺動面７
０に対して，往復運動する相手部材５６を押付荷重２０
Ｎを加えて摺動させた。相手部材５６は，ホルダ５７に
より固定して，摺動速度２００回／分で摺動させた。相
手部材５６としては，ＳＷＯＳＣ−Ｖ（ＪＩＳ規格）に
クロムメッキをしてなるピストンリングを想定した材料
を用いた。そして，このときに固定具５２が耐摩耗性金
属複合体７から受ける負荷をロードセル５３により検知
した。検知した負荷から，耐摩耗性金属複合体７の摩擦
係数μをもとめた。
０に対して，往復運動する相手部材５６を押付荷重２０
Ｎを加えて摺動させた。相手部材５６は，ホルダ５７に
より固定して，摺動速度２００回／分で摺動させた。相
手部材５６としては，ＳＷＯＳＣ−Ｖ（ＪＩＳ規格）に
クロムメッキをしてなるピストンリングを想定した材料
を用いた。そして，このときに固定具５２が耐摩耗性金
属複合体７から受ける負荷をロードセル５３により検知
した。検知した負荷から，耐摩耗性金属複合体７の摩擦
係数μをもとめた。
【００３６】また，この試験は，耐摩耗性金属複合体７
が原則として焼付けを起こすまで継続し，焼付き発生ま
での時間を求めた。この焼付き時点の判断は，上記の摩
擦係数μが急激に高くなった時点を基準に行った。この
ような試験を各試験品（Ｅ１，Ｃ１〜Ｃ３）についてそ
れぞれ行った。その結果を表１に示す。また，これらの
耐摩耗性試験とは別に，各試験品の摺動試験前の表面粗
さを測定した。表面粗さ測定結果も表１に示す。
が原則として焼付けを起こすまで継続し，焼付き発生ま
での時間を求めた。この焼付き時点の判断は，上記の摩
擦係数μが急激に高くなった時点を基準に行った。この
ような試験を各試験品（Ｅ１，Ｃ１〜Ｃ３）についてそ
れぞれ行った。その結果を表１に示す。また，これらの
耐摩耗性試験とは別に，各試験品の摺動試験前の表面粗
さを測定した。表面粗さ測定結果も表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１より知られるごとく，本発明品Ｅ１
は，試験時間１１１６分を行っても焼付きを起こさず，
非常に優れた耐摩耗性及び耐焼付き性を示した。一方，
その他の比較品Ｃ１〜Ｃ３はいずれも５７分以内に焼付
きを発生させた。また，摩擦係数は，金属マトリックス
の溶出したもの同士（Ｅ１，Ｃ２）を比較した場合，粒
子形状の硬質粒子であるフライアッシュを用いた本発明
品Ｅ１が，繊維を用いた比較品Ｃ２よりも低い値を示し
た。金属マトリックスを溶出していないもの同士（Ｃ
１，Ｃ３）を比較した場合においても，フライアッシュ
を用いた比較品Ｃ１の摩擦係数が，繊維を用いた比較品
Ｃ３よりも低い値を示した。
は，試験時間１１１６分を行っても焼付きを起こさず，
非常に優れた耐摩耗性及び耐焼付き性を示した。一方，
その他の比較品Ｃ１〜Ｃ３はいずれも５７分以内に焼付
きを発生させた。また，摩擦係数は，金属マトリックス
の溶出したもの同士（Ｅ１，Ｃ２）を比較した場合，粒
子形状の硬質粒子であるフライアッシュを用いた本発明
品Ｅ１が，繊維を用いた比較品Ｃ２よりも低い値を示し
た。金属マトリックスを溶出していないもの同士（Ｃ
１，Ｃ３）を比較した場合においても，フライアッシュ
を用いた比較品Ｃ１の摩擦係数が，繊維を用いた比較品
Ｃ３よりも低い値を示した。
【００３９】以上の結果から，まず，硬化材として粒子
形状の硬質粒子を用いることにより繊維を用いた場合よ
りも大幅に摩擦係数を低減することができることがわか
る。さらに，本発明品Ｅ１が比較品Ｃ１よりも優れた耐
摩耗性及び耐焼付き性を示したことから，硬質粒子を金
属マトリックスから積極的に立体的に露出させることが
耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させる手段として極めて
有効であることがわかる。なおこの理由としては，金属
マトリックスの相手部材への接触の確実な防止を図るこ
とができること，及び潤滑油保持力の向上により潤滑特
性を良好にすることができること等が考えられる。
形状の硬質粒子を用いることにより繊維を用いた場合よ
りも大幅に摩擦係数を低減することができることがわか
る。さらに，本発明品Ｅ１が比較品Ｃ１よりも優れた耐
摩耗性及び耐焼付き性を示したことから，硬質粒子を金
属マトリックスから積極的に立体的に露出させることが
耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させる手段として極めて
有効であることがわかる。なおこの理由としては，金属
マトリックスの相手部材への接触の確実な防止を図るこ
とができること，及び潤滑油保持力の向上により潤滑特
性を良好にすることができること等が考えられる。
【００４０】したがって，本例によれば，硬化材として
粒子形状の硬質粒子（フライアッシュ）の成形体を用
い，さらに硬質粒子を積極的に立体的に露出させること
により，耐摩耗性及び耐焼付き性に非常に優れた耐摩耗
性金属複合体を得ることができるということが明確とな
った。
粒子形状の硬質粒子（フライアッシュ）の成形体を用
い，さらに硬質粒子を積極的に立体的に露出させること
により，耐摩耗性及び耐焼付き性に非常に優れた耐摩耗
性金属複合体を得ることができるということが明確とな
った。
【００４１】
【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，従来よ
りも耐摩耗性及び耐焼付き性に優れた耐摩耗性金属複合
体及びその製造方法を提供することができる。
りも耐摩耗性及び耐焼付き性に優れた耐摩耗性金属複合
体及びその製造方法を提供することができる。
【図１】実施形態例１の耐摩耗性金属複合体の断面を示
す説明図。
す説明図。
【図２】実施形態例１における，硬質粒子成形体の断面
を示す説明図。
を示す説明図。
【図３】実施形態例１における，耐摩耗性金属複合体の
鋳造方法を示す説明図。
鋳造方法を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，金属マトリックス表層
の溶出処理方法を示す説明図。
の溶出処理方法を示す説明図。
【図５】実施形態例２における，竪型往復摺動摩擦試験
機を示す説明図。
機を示す説明図。
１．．．硬質粒子成形体， １０．．．空隙， １１．．．硬質粒子（フライアッシュ）， １３．．．バインダ， ２．．．金属マトリックス， ３．．．成形型， ７．．．耐摩耗性金属複合体， ７０．．．摺動面，
Claims (5)
- 【請求項１】 粒子形状の硬質粒子を所定形状に成形し
てなる多孔質の硬質粒子成形体と，該硬質粒子成形体の
内部の空隙内に含浸させて凝固させた金属マトリックス
とよりなり，かつ上記硬質粒子は上記金属マトリックス
の表面に立体的に露出していることを特徴とする耐摩耗
性金属複合体。 - 【請求項２】 請求項１において，上記硬質粒子はフラ
イアッシュであることを特徴とする耐摩耗性金属複合
体。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記金属マト
リックスは，アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍ
ｇ），鉄（Ｆｅ），及び銅（Ｃｕ）のグループから選ば
れる１種又は２種以上であることを特徴とする耐摩耗性
金属複合体。 - 【請求項４】 粒子形状の硬質粒子を所定形状に成形し
て多孔質の硬質粒子成形体を形成し，次いで該硬質粒子
成形体の内部の空隙内に金属を含浸させると共に凝固さ
せて金属マトリックスを形成し，次いで，金属マトリッ
クスの表層部分を溶出させて上記硬質粒子を表面に立体
的に露出させることを特徴とする耐摩耗性金属複合体の
製造方法。 - 【請求項５】 請求項４において，上記硬質粒子はフラ
イアッシュであることを特徴とする耐摩耗性金属複合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11609997A JPH10287935A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 耐摩耗性金属複合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11609997A JPH10287935A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 耐摩耗性金属複合体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10287935A true JPH10287935A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14678685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11609997A Withdrawn JPH10287935A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 耐摩耗性金属複合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10287935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008007524A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Central Motor Wheel Co., Ltd. | Metal composite material and process for producing metal composite material |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP11609997A patent/JPH10287935A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008007524A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Central Motor Wheel Co., Ltd. | Metal composite material and process for producing metal composite material |
| JP2008019484A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | 金属複合材および金属複合材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040402 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20060901 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |