JPS5810986B2 - 摺動部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐焼付性に優れた摺動部材に関するものであ
る。

近年、自動車の低燃費化の要求から、各種摺動部材、例
えばシフトフォーク爪部、シリンダライナ内面、ピスト
ンリング、シンクロナイザリング内面およびミッション
摩擦板などでは、摩擦損失を低減させるために摩擦面積
を縮小させ、また潤滑油を低粘度化する方向が追求され
ている。

し、かじながら、このために各摺動部では油膜が形成さ
れにくくなり、焼付きや異常摩耗を引き起こすことから
、摺動部材の性能、特に耐焼付性および耐摩耗性を従来
以上に向上させることが要求され、場合によっては従来
品では使用できないものも生じている。

例えば摺動部材のうちシフトフォークについてみると、
従来使用されてきた爪部処理法の高周波焼入、硬質クロ
ムめっき、アルミブロンズ溶射などは上述の問題を生じ
てきている。

また、モリブデン（Ｍｏ ）溶射法は耐焼付性、耐摩耗
性に優れ良い処理法であるが、非常にコストが高く、か
つ資源上の問題もあり、充分満足して使用できるもので
はない。

本発明は上記問題を解決するためのもので、安価で、か
つ特に低粘オイルを使用し、た際にも優れた耐焼付性、
耐摩耗性を示す摺動部材を提供するものである。

本発明の摺動部材は、基材の摺動部表面に、２ないし３
０重量％のモリブデンと残部アルミニウム合金または銅
合金とからなる溶射層を設けたことを特徴とする。

本発明に使用されるアルミニウム合金としては、Ａｌ−
８ｉ合金またはＡ７−Ｐｂ合金などがあるが、特に過共
晶Ａｌ−８ｉ合金が好ましい。

また、銅合金としては、アルミブロンズ合金または燐青
銅合金などが使用され、特にアルミブロンズ合金が好ま
しい。

溶射は、マトリックス材料としてのアルミニウム合金や
銅合金とＭｏの各溶射材料を別個に溶射装置に供給し同
時に溶射させて目的とする溶射層を形成させてもよいし
、また溶射装置への供給前にあらかじめマトリックス材
料とＭｏ粉末とを混合させたもの、またはマトリックス
材料表面にＭｏ粉末を付着させた複合材料を用いて行な
ってもよい。

基材としては、鋳鉄、鋼などの鉄系合金またはアルミ合
金などの軽金属合金などが使用されるが、これらの基材
表面は通常３０〜５０μ程度の凹凸があるため、充分な
厚さに溶射しないと基材の露出が起こったり、溶射層と
基材との接着力が弱くなるため、溶射層の厚さは５０μ
以上が好ましい。

溶射法としては、ガス溶線式、ガス粉末式、プラズマ式
、爆発式などのいずれの方法を使用してもよいが、熱エ
ネルギーがフレーム部分に高度に集中するプラズマ式溶
射方法を使用すれば、高温のフレーム部分で溶射材料は
充分に溶融し７、フレーム部分を離れれば急速に冷却す
るので、Ｍｏ粉末の微細化した溶射層を得るのに有利で
ある。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、％は重
量％を示している。

実施例 １ 寸法３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍの炭素鋼５４５Ｃ板状
試験片（基材）に、ケイ素含有量２３．９％の過共晶Ａ
ｌ−８ｉ合金粉末と下記量の純Ｍｏ粉末を各単独および
両者の混合粉末として、プラズマ式溶射法により２００
μｍの厚さに溶射して摩耗試験片（番号１〜７）を作製
した。

この場合、溶射粉末の粒度は、過共晶Ａｌ−８ｉ合金、
純Ｍｏ粉末とも１００〜４００メツシユの範囲内であり
、溶射は基材を脱脂、プラストの前処理をした後、２５
０℃に予熱して次の条件で行なった。

溶射装置とし、てメトロ（ＭＥＴＣＯ）社製３Ｍ型プラ
ズマ溶射装置を使用し、ガスはＮ２（７０，８１／分）
＋Ｈ２（４，７１／分）を使用し、溶射距離１２０ｍｍ
、粉末供給速度を５０ｇ／分に設定して行なった。

こうして作製された試験片の表面硬さくＨｖ）を第１表
に示す。

混合粉末による溶射層中のＭｏ分布状態を番号３の試験
片についての溶射層の顕微鏡写真として第１図に示すが
、第１図かられがるるようにＭｏの分布は均一となって
いる。

次に、これらの板状試験片を用いてａ）焼付き限度試験
およびｂ）摩耗試験を行なった。

相手側試験片としては、５Ｃｒ４２０（ＪＩＳ Ｇ４１
０４）の浸炭焼入した円筒試験片（内径２０ｍ５、外径
２５．６ｍ、長さ１６ｍｍ）を用いて、機械試験新式摩
擦摩耗試験機により、試験条件を次のように設定して行
なった。

すべり速度・・・２４ｍ／秒 潤滑油・・・・・・・・・低粘度オイル 油温・・・・・・・・・・・・６０℃ 焼付き限度試験は、面圧を２分毎に１２５ｋｇ／ｃｍ２
つづ最大２５０ｋｇ／ｃｍ２に至るまで上昇させ、焼付
き時の面圧を測定した。

また、摩耗試験は、２００ｋｇ ／ｃｍ２の面圧で１時
間摩耗させた後の板状および円筒試験片の摩耗重量を測
定した。

これらの結果を第１表に示す。

また比較のため、基材に下記の表面処理を施し。

た摩耗試験片（番号８〜１０）を作製し、前記と同様に
試験を行ない。

その結果も第１表に併記し、た。

上記第１表かられかるように、過共晶ＡＡ−３ｉ合金単
独（番号１）の溶射層の耐焼付性、耐摩耗性は、高周波
焼入（番号８）または硬質クロムめっき（番号９）のも
のよりも良好であるが、Ｍ。

溶射（番号７，１０）のものよりも劣る。

だが、過共晶Ａｇ−８ｉ合金に純Ｍｏ粉末を添加するこ
とにより、耐焼付性、耐摩耗性は大幅に改善され、３％
添加でも効果が犬であり、３０％添加によりＭｏ単独溶
射とほぼ同様の性能が得られるほか、板状試験片摩耗重
量については、Ｍｏ単独溶射のものよりも優れている。

実施例 ２ 溶射材料のうち、Ｍｏ粉末を１０％の量とし、マドＩＪ
ツクス材料とじて下記の種々のものを用いて実施例１と
同様に摩耗試験片（番号１１〜２０）を作製し７、 ａ）焼付は限度試験およびｂ）摩耗試験を行ない、その
結果を第２表に示した。

上記第２表かられかるように、アルミニウム合金および
銅合金はマトリックス材料としての耐焼付性が比較的良
好で、かつＭｏ粉末を添加した場合の耐焼付性向上が大
きく、それ以外の試験片（番号１７〜２０）によるもの
はＭｏ粉末による添加効果が非常に僅かである。

また、摩耗重量について比較した場合、アルミニウム合
金ではＡｌ−１５％Ｓｉ合金、銅合金ぞはアルミブロン
ズ合金によるものが少ない。

このことは、表には示していないがマトリックス材料自
体の摩耗重量が少ないためであり、Ｍｏ粉末を添加した
場合でもマトリックス材料自体の影響が高いことを示し
ている。

尚、実施例１および２の焼付は限度試験について、試験
片番号１〜２０ （８，９，１０を除く）のＭｏ添加量
に対する焼付面圧の変化を第２図に示しているが、この
図からも過共晶ＡＡ−８ｉ合金にＭｏ粉末を添加した試
験片の耐焼付性向上がわかる。

実施例 ３ 機械構造用の炭素鋼材（Ｓ５５Ｃ）を鍛造し７てシフト
フォーク本体部分を製造し、その摺動部分に対応する爪
部に実施例１の番号３．９および１０の溶射層を形成さ
せた。

このシフトフォークを自動車用駆動変速装置に装着し、
低粘度ギヤオイルを用いて実機評価を行ない、シフトフ
ォーク爪部およびハブスリーブの摩耗深さくμｍ）を測
定した。

その結果を第３表に示す。

上記第３表かられかるように、実機評価においても、本
発明の摺動部材で爪部を形成したシフトフォークは、従
来よく使用される比較シフトフォークに比べて耐摩耗性
に著しく優れ、また相手材の摩耗も著しく少なかった。

この実施例ではシフトフォークの例を述べたが、シフト
フォークに限らず他の摺動部材、例えばシリンダライナ
内面、ピストンリングまたはミッション摩擦板などへ適
用し７た場合にも同様の効果が得られる。

以上の結果から明らかなように、本発明による摺動部材
は、低粘度オイルを使用した場合でも耐焼付性、耐摩耗
性に優れ、Ｍｏ単独溶射よりも格段ζこ低コストであり
、しかも溶射法による摺動部材の製造は、基材の自由度
を大きくとれるので、基材との組合せにより生産性、強
度、耐摩耗性などの要求に広範に対応できる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の摺動部材の断面組織を示す顕微鏡写
真（Ｘ４００）、第２図は、実施例１および２でのＭｏ
添加量に対する焼付面圧の変化を示すグラフを表わす。 図中、Ａ・・・・・・マトリックス（Ａｌ−２３，９％
Ｓｉ）、Ｂ・・・・・・Ｍｏ、数字・・・・・・試験片
番号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基材の摺動部表面に、２ないし７３０重量％のモリ
   ブデンと残部アルミニウム合金または銅合金とからなる
   溶射層を設けたことを特徴とする摺動部材。