JP2782966B2 - Sliding member - Google Patents
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- JP2782966B2 JP2782966B2 JP3030838A JP3083891A JP2782966B2 JP 2782966 B2 JP2782966 B2 JP 2782966B2 JP 3030838 A JP3030838 A JP 3030838A JP 3083891 A JP3083891 A JP 3083891A JP 2782966 B2 JP2782966 B2 JP 2782966B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、例えばロータリーコ
ンプレッサ用のベーン(ブレード)部材やロータ部材など
の摺動部材の組成および該組成の組合せ構造に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition of a sliding member such as a vane (blade) member or a rotor member for a rotary compressor, and a combination structure of the compositions.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば空気調和機に使用されるロータリ
ーコンプレッサは、ロータリーシリンダ、該ロータリー
シリンダ内に偏心回転可能に支持されたロータ、上記ロ
ータリーシリンダの内周面側のベーン溝内に摺動可能に
嵌挿されているとともに常時上記ロータ面に摺接するベ
ーン、上記シリンダ両側のフロントヘッド及びリアヘッ
ド等により構成されている。そして、駆動用モータが回
転すると、カムシャフト部のカムの回転により上記ロー
タは上記シリンダ内を偏心回転し、それによって冷媒ガ
スが吸入口より上記シリンダ内に流入し圧縮されて吐出
口より吐出される。この時、上記ベーンは、上記ロータ
の偏心回転に応じて当該ロータの半径方向に相当な速度
で往復摺動(出没)運動を行う。ところで、上記のロータ
やベーンのような摺動部材は、従来一般には耐摩耗性や
熱膨張係数の点から鋼や鋳鉄によって形成されていた。
しかし、最近では上記のような空気調和機用のロータリ
ーコンプレッサにおいてはインバータ方式の位相制御が
主流化して来たために高速回転化が不可避の要求となっ
ている。2. Description of the Related Art A rotary compressor used in an air conditioner, for example, includes a rotary cylinder, a rotor supported eccentrically rotatable in the rotary cylinder, and slidable in a vane groove on the inner peripheral surface side of the rotary cylinder. And a vane which is always in sliding contact with the rotor surface, a front head and a rear head on both sides of the cylinder, and the like. When the driving motor rotates, the rotor rotates eccentrically in the cylinder due to the rotation of the cam of the camshaft portion, whereby the refrigerant gas flows into the cylinder from the suction port, is compressed, and is discharged from the discharge port. You. At this time, the vane performs a reciprocating sliding (projecting / retracting) motion at a considerable speed in a radial direction of the rotor in accordance with the eccentric rotation of the rotor. By the way, the sliding members such as the rotor and the vane as described above have generally been formed of steel or cast iron in terms of wear resistance and thermal expansion coefficient.
However, recently, in the rotary compressor for an air conditioner as described above, since the inverter type phase control has become mainstream, a high-speed rotation is inevitable.
【0003】ところが、上記鋼や鋳鉄は当然ながら比重
が高く質量が大である。そのために、ロータ軸受部の負
荷も大きく、またクランク軸の振れ幅も大きい。従っ
て、上記モータ部に於ける回転子と固定子の接触等の問
題も生じるようになり、一定レベル以上の高速回転には
対応することができない欠点がある。However, the above steel and cast iron naturally have a high specific gravity and a large mass. Therefore, the load on the rotor bearing part is large, and the swing width of the crankshaft is also large. Therefore, a problem such as contact between the rotor and the stator in the motor section also arises, and there is a disadvantage that it cannot cope with high-speed rotation of a certain level or more.
【0004】また、ベーンに関しても、所定値以上の高
速回転になると慣性力が増大して往復動がロータの回転
に追従できなくなり、シール性が損なわれてガス漏れを
招く問題がある。[0004] Further, with respect to the vane, when the rotation speed is higher than a predetermined value, the inertia force is increased, so that the reciprocating motion cannot follow the rotation of the rotor, and there is a problem that the sealing property is impaired and gas leakage occurs.
【0005】このような事情から、最近では上記ロータ
やベーン等の摺動部材を軽量で耐摩耗性の高いアルミニ
ウム合金で製作することが検討されている。[0005] Under such circumstances, it has been recently studied to manufacture the sliding members such as the rotor and the vane from an aluminum alloy that is lightweight and has high wear resistance.
【0006】しかし、アルミニウム合金単体の場合に
は、熱膨張係数が鉄の約2倍であり、従って他の鉄製部
品とのクリアランスの変動が大きくなりすぎることや耐
摩耗性が低いなどの点で問題があり、そのままでは実用
化することができない。However, in the case of an aluminum alloy alone, the coefficient of thermal expansion is about twice that of iron, so that the variation in clearance with other iron parts becomes too large, and the wear resistance is low. There is a problem, and it cannot be put to practical use as it is.
【0007】そこで、新たに耐摩耗性の向上、熱膨張係
数の低減を目的として種々の強化材料を入れた複合材料
が考え出されている。Therefore, a composite material containing various reinforcing materials has been devised for the purpose of improving wear resistance and reducing the coefficient of thermal expansion.
【0008】例えばSiCウィスカーとアルミニウム合
金による複合材料(特開昭63−230983号公報)、
セラミック系粒子を強化材として分散させたアルミニウ
ム複合材料(特開昭62−30838号公報)などがそれ
である。For example, a composite material comprising SiC whiskers and an aluminum alloy (JP-A-63-230983),
An aluminum composite material in which ceramic particles are dispersed as a reinforcing material (JP-A-62-30838) is one example.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】先ず上記特開昭63−
230983号公報に示されているSiCウィスカーと
アルミニウム合金による複合材料では熱膨張係数は十分
に低減されているが、他方耐摩耗性及び相手材料への攻
撃性の点では以下のような問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION First, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The composite material of SiC whisker and aluminum alloy disclosed in Japanese Patent No. 230983 has a sufficiently reduced coefficient of thermal expansion, but has the following problems in terms of abrasion resistance and aggressiveness to a mating material. .
【0010】即ち、SiCウィスカーはアルミニウム合
金等の金属と複合化すると、強度や硬度を著しく向上さ
せる特徴を有しているが、該SiCウィスカーのモース
硬度が9と非常に高いため、摺動時にマトリックスから
脱落すると摺動面で研摩材のような作用をしてアルミニ
ウム複合材本体及び相手材料を著しく摩耗させる欠点が
ある。[0010] That is, the SiC whisker has a feature that when it is combined with a metal such as an aluminum alloy, the strength and hardness are remarkably improved. There is a drawback that when the aluminum composite material falls off, it acts like an abrasive on the sliding surface and wears the aluminum composite material body and the mating material significantly.
【0011】一方、特開昭62−30838号公報に示
されているAl2O3、Si3N4、SiC、BN等のセラミッ
ク粒子を強化材として混入したアルミニウム複合材も発
明されているが、セラミック粒子はその形状(粒状)のた
め短繊維やウィスカーに比べて摺動面からの脱落が容易
に起こるという欠点があり、耐摩耗性という点ではやは
り問題がある。On the other hand, an aluminum composite material in which ceramic particles such as Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiC and BN are mixed as a reinforcing material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-30838 has been invented. On the other hand, ceramic particles have a disadvantage that they fall off the sliding surface more easily than short fibers or whiskers due to their shape (granularity), and still have a problem in abrasion resistance.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本願の請求項1〜4の各
項に記載の発明は、各々上記の問題を解決することを共
通の目的としてなされたものであって、それぞれ次のよ
うな課題解決手段(構成)を備えて構成されている。Means for Solving the Problems The inventions described in claims 1 to 4 of the present application have been made with a common object to solve the above-mentioned problems, respectively. It is provided with means for solving the problem (configuration).
【0013】(1) 請求項1記載の発明の摺動部材 請求項1記載の発明の摺動部材は、ホウ酸アルミニウム
ウィスカーとアルミナ短繊維のハイブリッド成形体に、
マトリックス合金としてアルミニウム合金を含浸させて
なる摺動部材であって、当該摺動部材全体における上記
ハイブリッド成形体の合計の体積率が25〜30%、上
記ハイブリッド成形体を形成するホウ酸アルミニウムウ
ィスカー、アルミナ短繊維それぞれの摺動部材全体にお
ける体積率が各々少くとも5%以上であり、かつ上記ア
ルミニウム合金は、重量比20〜25%のSiに加え、
重量比2.5〜5.0%のCu、重量比0.5〜2.0%のMg、重
量比0.1〜0.2%のTiを含み、残部が実質的にアルミニ
ウムであることを特徴とするものである。(1) The sliding member according to the first aspect of the present invention is a sliding member according to the first aspect of the present invention, which comprises a hybrid molded body of aluminum borate whiskers and alumina short fibers,
An aluminum borate whisker forming the hybrid molded body, which is a sliding member impregnated with an aluminum alloy as a matrix alloy, wherein the total volume ratio of the hybrid molded body in the entire sliding member is 25 to 30%. The volume fraction of each of the alumina short fibers in the entire sliding member is at least 5% or more, and the aluminum alloy is, in addition to Si having a weight ratio of 20 to 25%,
It contains 2.5 to 5.0% by weight of Cu, 0.5 to 2.0% by weight of Mg, and 0.1 to 0.2% by weight of Ti, and the balance is substantially aluminum.
【0014】(2) 請求項2記載の発明の摺動部材 請求項2記載の発明の摺動部材は、上記請求項1記載の
発明の摺動部材の構成を基本構成とし、同構成における
上記ハイブリッド成形体を形成するホウ酸アルミニウム
ウィスカーとアルミナ短繊維との摺動部材全体中におけ
る体積率の比が0.2〜5.0の範囲であることを特徴とする
ものである。(2) The sliding member according to the second aspect of the present invention is a sliding member according to the second aspect of the present invention, which has the basic configuration of the sliding member according to the first aspect of the present invention. The volume ratio of the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers forming the hybrid compact in the entire sliding member is in the range of 0.2 to 5.0.
【0015】(3) 請求項3記載の発明の摺動部材 請求項3記載の発明の摺動部材は、上記請求項1又は2
記載の発明の摺動部材の構成を基本構成とし、同構成に
おける相互に当接して相対的に摺動する相手側部材が鋳
鉄系材料よりなることを特徴とするものである。(3) The sliding member according to the third aspect of the present invention is the sliding member according to the third aspect of the present invention.
The sliding member according to the invention described above has a basic configuration, and a mating member that abuts on each other and slides relatively is made of a cast iron-based material.
【0016】(4) 請求項4記載の発明の摺動部材 請求項4記載の発明の摺動部材は、相互に当接して相対
的に摺動する第1および第2の2つの摺動部材の組合せ
構造において、上記第1の摺動部材を当該摺動部材全体
中のアルミニウムを含浸させたカーボン部材により形成
する一方、第2の摺動部材を当該摺動部材全体中の合計
体積率が25〜30%で、かつ当該摺動部材全体中にお
ける体積率の比が0.5〜2の範囲のホウ酸アルミニウム
ウィスカーとアルミナ短繊維のハイブリッド成形体に、
アルミニウム合金全体中におけるSi成分が重量比20
〜25%のアルミニウム合金を含浸凝固せしめてなるア
ルミニウム複合材料によって形成したことを特徴とする
ものである。(4) The sliding member according to the fourth aspect of the present invention is a first and second sliding member that slides relative to each other by contacting each other. In the combination structure of the above, the first sliding member is formed of a carbon member impregnated with aluminum in the entire sliding member, while the second sliding member has a total volume ratio in the entire sliding member. A hybrid formed body of aluminum borate whiskers and alumina short fibers having a volume ratio of 25 to 30% and a volume ratio of 0.5 to 2 in the entire sliding member,
The Si component in the entire aluminum alloy is 20 by weight.
It is formed of an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying an aluminum alloy of about 25%.
【0017】[0017]
【作用】本願の請求項1〜4各項記載の発明の摺動部材
は、それぞれ上述のように構成されている結果、当該各
構成に対応して各々次のような作用を奏する。The sliding members according to the first to fourth aspects of the present invention are configured as described above, and as a result, the sliding members exhibit the following operations corresponding to the respective configurations.
【0018】 (1) 請求項1〜3記載の発明の摺動部材の作用 先に述べた熱膨張率や耐摩耗性、相手材への攻撃性など
の従来技術上の問題の解決は、上記請求項1記載の発明
のようにして、ホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミ
ナ短繊維とを混合させたハイブリッド成形体に、マトリ
ックス合金としてアルミニウム合金を所定の加圧状態下
において含浸させたさせた上で凝固させてなる摺動部材
を使用することによって有効に達成されるようになる。(1) Operation of the Sliding Member of the Invention According to Claims 1 to 3 The above-mentioned problems in the prior art such as the coefficient of thermal expansion, abrasion resistance, and aggression to a mating material are solved by the above-described method. As in the first aspect of the present invention, a hybrid molded body in which aluminum borate whiskers and alumina short fibers are mixed is impregnated with an aluminum alloy as a matrix alloy under a predetermined pressurized state and then solidified. The use of the sliding member can be effectively achieved.
【0019】例えばアルミナ短繊維又はホウ酸アルミニ
ウムウィスカーを各々単独でアルミニウムと複合化させ
ると耐摩耗性に優れ、低熱膨張係数を有するアルミニウ
ム複合材料が得られるが、先ずアルミナ短繊維単体の場
合では摺動時の相手材への攻撃性にやや問題があり、熱
膨張係数も現行鋳鉄系材料と比べると若干高めになると
いう問題がある。一方、ホウ酸アルミニウムウィスカー
単体とアルミニウムの複合材では、厳しい摺動条件下で
の耐摩耗性試験時に異常摩耗が発生してしまうという問
題がある。For example, when alumina short fibers or aluminum borate whiskers are each independently compounded with aluminum, an aluminum composite material having excellent wear resistance and a low coefficient of thermal expansion can be obtained. There is a problem in the aggressiveness to the counterpart material when moving, and there is a problem that the thermal expansion coefficient is slightly higher than that of the current cast iron-based material. On the other hand, a composite material of aluminum borate whisker alone and aluminum has a problem that abnormal wear occurs during a wear resistance test under severe sliding conditions.
【0020】ところが、これらアルミナ短繊維とホウ酸
アルミニウムウィスカーとを混合させて形成したハイブ
リッド成形体にアルミニウム合金を含浸させて複合化さ
せることによって摺動材を形成すると、上記アルミナ短
繊維とホウ酸アルミニウムウィスカーの各々の長所が組
み合わされて相手材への攻撃性が小さく、しかも厳しい
摺動条件下でも良好な耐摩耗性を示すアルミニウム複合
材料を得ることができるようになる。また、熱膨張係数
は、上記アルミナ短繊維およびホウ酸アルミニウムウィ
スカー相互の干渉効果により、それらの内の1種類のみ
の強化材を用いたアルミニウム複合材料よりも、さらに
下げることが可能となる。また、曲げ強度は、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカーやアルミナ短繊維のみの場合より
もさらに上げることができる。However, when a sliding material is formed by impregnating an aluminum alloy into a hybrid molded body formed by mixing these alumina short fibers and aluminum borate whiskers to form a sliding material, the alumina short fibers and boric acid are mixed. The advantages of each of the aluminum whiskers are combined to provide an aluminum composite material having low aggressiveness to a mating material and exhibiting good wear resistance even under severe sliding conditions. Further, the coefficient of thermal expansion can be further reduced by an interference effect between the alumina short fiber and the aluminum borate whisker as compared with an aluminum composite material using only one of them. Further, the bending strength can be further increased as compared with the case of using only aluminum borate whiskers or alumina short fibers.
【0021】さらに、もう1つの作用上の利点は、アル
ミナ短繊維とホウ酸アルミニウムウィスカーとの複合比
率を広く取れることである。いずれの強化材も耐摩耗性
の向上、低熱膨張係数の低減に有効に寄与する。従っ
て、用途に応じた良好な特性の複合材料を得るための上
記混合比率の範囲が広くとれ、それぞれの要求特性に合
わせてその比率を比較的自由に選ぶことができるように
なる。例えば、それら各材料の体積率、混合比率につい
て、アルミナ短繊維とホウ酸アルミニウムウィスカーの
合計の体積率が摺動部材全体の25〜30%で、アルミ
ナ短繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカーそれぞれの摺
動部材全体における体積率が各々5%以上であればよい
というように比較的広範囲にとることができる。Still another operational advantage is that a wide composite ratio of alumina short fibers and aluminum borate whiskers can be obtained. Each of the reinforcing materials effectively contributes to improvement of wear resistance and reduction of low thermal expansion coefficient. Accordingly, the range of the mixing ratio for obtaining a composite material having good characteristics according to the application can be widened, and the ratio can be relatively freely selected according to each required characteristic. For example, regarding the volume ratio and mixing ratio of these materials, the total volume ratio of the alumina short fiber and the aluminum borate whisker is 25 to 30% of the entire sliding member, and the sliding ratio of the alumina short fiber and the aluminum borate whisker is A relatively wide range is possible, such that the volume ratio in the entire member only needs to be 5% or more.
【0022】そして、上記従来の各問題点を解決した良
好な摺動特性を有するアルミニウム複合材料を得ること
のできる具体的な体積率、混合比率は、上述のようにホ
ウ酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維のハイブ
リッド成形体の合計の体積率が摺動部材全体の25〜3
0%の範囲が最適である。The specific volume ratio and mixing ratio for obtaining an aluminum composite material having good sliding characteristics that solves the above-mentioned conventional problems are, as described above, aluminum borate whisker and alumina short material. The total volume ratio of the fiber hybrid molded body is 25 to 3 of the entire sliding member.
The range of 0% is optimal.
【0023】例えば、本発明の摺動部材をロータリコン
プレッサ用ベーンやロータ等に使用する場合、その熱膨
張係数が、これらの部材の周辺を構成する相手側鋳鉄系
材料のそれと差のないことが望ましい。従って、目標と
する熱膨張係数も、それを基準に設定されている。そし
て、実験の結果、上記ホウ酸アルミニウムウィスカーと
アルミナ短繊維の摺動部材中の合計体積率が25%の
時、アルミナ短繊維の比率を最大にとると、それが目標
範囲の下限であり、目標範囲の熱膨張係数に入るために
は少なくとも同合計体積率が25%以上であることが判
明した。For example, when the sliding member of the present invention is used for a vane or a rotor of a rotary compressor, the coefficient of thermal expansion of the sliding member may not be different from that of a mating cast iron material constituting the periphery of these members. desirable. Therefore, the target coefficient of thermal expansion is also set based on this. And, as a result of the experiment, when the total volume ratio of the aluminum borate whisker and the alumina short fiber in the sliding member is 25%, when the ratio of the alumina short fiber is maximized, it is the lower limit of the target range, In order to enter the thermal expansion coefficient in the target range, it was found that at least the total volume ratio was 25% or more.
【0024】しかし、一方同合計体積率が30%を越え
ると、ハイブリッド成形体の製造時において、体積率を
上げるために圧縮比をかなり上げることが必要となり、
そのためにウィスカーや短繊維が細かく折れてアスペク
ト比の非常に小さい、即ちウィスカーや短繊維の形状と
いうよりはむしろ粒状に近い形状となり、摺動面からの
脱落が生じ易くなって耐摩耗性が著しく低下する問題を
発生することが分った。On the other hand, if the total volume ratio exceeds 30%, it is necessary to considerably increase the compression ratio in order to increase the volume ratio during the production of the hybrid molded article.
As a result, the whiskers and short fibers are finely broken and the aspect ratio is very small, that is, the whiskers and short fibers have a shape closer to granular rather than the shape of the whiskers and short fibers. It has been found that a deteriorating problem occurs.
【0025】また、本発明のようなアルミニウム複合材
料の製造工程において、同合計体積率が30%以上の上
記ハイブリッド成形体にアルミニウム合金溶湯を均一に
加圧含浸させることは現在の技術では困難である。した
がってホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維
ハイブリッド成形体の摺動部材中の合計体積率としては
25〜30%の範囲にすることが必要であり、又目標と
する熱膨張係数の観点から見ても実際上それで十分であ
る。Further, in the manufacturing process of the aluminum composite material as in the present invention, it is difficult with current technology to uniformly impregnate the above-mentioned hybrid compact having the same total volume ratio of 30% or more with the molten aluminum alloy. is there. Therefore, the total volume ratio of the aluminum borate whisker and the alumina short fiber hybrid molded body in the sliding member needs to be in the range of 25 to 30%, and from the viewpoint of the target coefficient of thermal expansion. That's enough in practice.
【0026】以上のように、本発明ではホウ酸アルミニ
ウムウィスカーとアルミナ短繊維ハイブリッド成形体の
摺動部材全体中の合計体積率が25〜30%というよう
に広くとれる結果、該合計体積率の設定により熱膨張係
数そのものの大きさを比較的自由にコントロールするこ
とができるのはもちろんであるが、さらにホウ酸アルミ
ニウムウィスカーとアルミナ短繊維各々の体積率並びに
体積率比によっても熱膨張係数のコントロールが可能と
なる。As described above, in the present invention, the total volume ratio of the aluminum borate whisker and the alumina short fiber hybrid molded product in the entire sliding member can be as wide as 25 to 30%. Of course, the size of the thermal expansion coefficient itself can be controlled relatively freely, but the thermal expansion coefficient can also be controlled by the volume ratio and volume ratio of aluminum borate whiskers and alumina short fibers. It becomes possible.
【0027】本発明の摺動部材では、上記ハイブリッド
成形体のホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊
維各々の摺動部材全体中の体積率がいずれも5%以上に
設定されている。In the sliding member of the present invention, the volume ratio of each of the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers of the hybrid molded body in the entire sliding member is set to 5% or more.
【0028】上述のように、ホウ酸アルミニウムウィス
カーとアルミナ短繊維のハイブリッド成形体にアルミニ
ウム合金を含浸凝固させることによって摺動部材を形成
すると、ホウ酸アルミニウムウィスカーやアルミナ短繊
維の体積率が同一であっても、アルミナ短繊維が単独の
場合よりも耐摩耗性が向上し、一般に現行の鋳鉄製ベー
ン材料よりも耐摩耗性が高くなる。また相手材への攻撃
性も少なくなる。しかしながら、より厳しい条件下での
摩耗試験を行うと、やはり異常摩耗が起こり、摩耗量が
多くなる。この厳しい条件下での耐摩耗性が現行鋳鉄系
材料レベルであるためには、実験結果によると、上記ア
ルミナ短繊維の体積率の下限は5%が最適である。ま
た、熱膨張係数について見ても摺動部材中の合計の体積
率が25%である場合が目標とする鋳鉄レベルの上限で
あり、ホウ酸アルミニウムウィスカーの下限は5%であ
った。As described above, when a sliding member is formed by impregnating and solidifying an aluminum alloy into a hybrid formed body of aluminum borate whiskers and alumina short fibers, the volume ratio of aluminum borate whiskers and alumina short fibers is the same. Even so, the wear resistance is improved as compared with the case where the alumina short fiber is used alone, and generally the wear resistance is higher than the current cast iron vane material. Also, the aggressiveness to the opponent material is reduced. However, when a wear test is performed under more severe conditions, abnormal wear also occurs, and the amount of wear increases. According to the experimental results, the lower limit of the volume fraction of the alumina short fiber is optimally 5% in order for the wear resistance under the severe conditions to be at the level of the current cast iron-based material. In addition, as for the thermal expansion coefficient, the case where the total volume ratio in the sliding member was 25% was the upper limit of the target cast iron level, and the lower limit of the aluminum borate whisker was 5%.
【0029】したがって、上記目標とする各特性を得る
ためと強化材を複合材料中に均一に分散させるために
は、上記ハイブリッド成形体のアルミナ短繊維とホウ酸
アルミニウムウィスカー各々の摺動部材全体中における
体積率をいずれも5%以上の範囲にしておくことが必要
である。Therefore, in order to obtain the above-mentioned target properties and to uniformly disperse the reinforcing material in the composite material, it is necessary to make the alumina short fiber and the aluminum borate whisker of the above-mentioned hybrid molded body the entire sliding member. It is necessary to set the volume ratio in each case to 5% or more.
【0030】このことは例えば上記請求項2記載の発明
のように、ハイブリッド成形体を形成するホウ酸アルミ
ニウムウィスカーとアルミナ短繊維との摺動部材全体中
の合計の体積率が25〜30%の範囲では、同ホウ酸ア
ルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維の体積率比が、
0.2〜5.0の範囲であれば、最も摩耗特性が良好で、しか
も低熱膨張係数であるという優れた特性が得られること
を示している。This means that the total volume ratio of the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers forming the hybrid molded product in the entire sliding member is 25 to 30% as in the second aspect of the present invention. In the range, the volume ratio of the aluminum borate whisker and alumina short fiber is
The range of 0.2 to 5.0 indicates that the most excellent wear characteristics and excellent characteristics of a low coefficient of thermal expansion can be obtained.
【0031】また、熱膨張係数は、アルミナ短繊維の体
積率が減少する程、小さくできることがわかり、その結
果、同体積率比を0.2〜5.0の広い範囲から選ぶことが可
能となるので、製造も容易となる。Further, it can be seen that the coefficient of thermal expansion can be reduced as the volume fraction of the alumina short fiber decreases, and as a result, the same volume ratio can be selected from a wide range of 0.2 to 5.0. Also becomes easier.
【0032】そして、以上の構成におけるマトリックス
合金としてのアルミニウム合金は、Siの他に、Cu,
Mg,Tiを含み、その中のSiの含有量が重量比20
〜25%で、Cuの含有量が重量比2.5〜5.0%、Mgの
含有量が重量比0.5〜2.0%、Tiの含有量が重量比0.1
〜0.2%で、残部が実質的にAlのアルミニウム合金で
あり、該アルミニウム合金を含浸凝固せしめてなるアル
ミ複合材料によって摺動部材を形成すると、熱膨張係数
が低くなり、かつ耐摩耗性が高くなる。すなわち、マト
リックス素材は、Si含有量が重量比20〜25%で、
Cu含有量が重量比2.5〜5.0%、Mg含有量が重量比0.
5〜2.0%、Ti含有量が重量比0.1〜0.2%で残部が実質
的にAlであるアルミニウム合金の場合が好ましい。The aluminum alloy as the matrix alloy in the above-described structure is, in addition to Si, Cu,
Mg and Ti, and the content of Si therein is 20% by weight.
-25%, Cu content is 2.5-5.0% by weight, Mg content is 0.5-2.0% by weight, and Ti content is 0.1-0.1% by weight.
When the sliding member is made of an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying the aluminum alloy, the coefficient of thermal expansion is low, and the wear resistance is high. Become. That is, the matrix material has a Si content of 20 to 25% by weight,
Cu content is 2.5-5.0% by weight, Mg content is 0.5% by weight.
It is preferable to use an aluminum alloy having 5 to 2.0%, a Ti content of 0.1 to 0.2% by weight, and the balance being substantially Al.
【0033】そして、以上の構成および作用は、上記請
求項3記載の発明のように、相互に当接して相対的に摺
動する相手側部材が鋳鉄系材料よりなる場合に最適とな
り、例えば本発明の摺動部材をロータリコンプレッサ用
ベーンやロータ等に使用する場合に、それらの部材の周
辺を構成する相手側鋳鉄系材料に対応した適正な特性の
ものとなる。The above configuration and operation are optimal when the mating members that abut against each other and slide relatively to each other are made of a cast iron-based material as in the third aspect of the present invention. When the sliding member of the present invention is used for a rotary compressor vane, a rotor, or the like, the sliding member has appropriate characteristics corresponding to a mating cast iron-based material constituting the periphery of the member.
【0034】 (4) 請求項4記載の発明の摺動部材の作用 上記従来技術上の各問題は、さらに、上記請求項4記載
の発明のように、相互に当接して相対的に摺動する第1
および第2の2つの摺動部材の組合せ構造において、上
記第1の摺動部材をアルミニウムを含浸させたカーボン
部材により形成する一方、第2の摺動部材を当該摺動部
材全体中の合計体積率が25〜30%で、かつ同摺動部
材全体中の合計体積率の比が0.5〜2の範囲のホウ酸ア
ルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維のハイブリッド
成形体に、アルミニウム合金全体中におけるSi成分が
重量比20〜25%のアルミニウム合金を含浸凝固せし
めてなるアルミニウム複合材料によって形成した一対の
摺動部材を組合せて使用することによって、より効果的
に解決することができる。(4) Operation of the sliding member according to the fourth aspect of the present invention The above-mentioned problems in the prior art are further brought into contact with each other and relatively sliding as in the fourth aspect of the present invention. First
In the combined structure of the second sliding member and the second sliding member, the first sliding member is formed of a carbon member impregnated with aluminum, while the second sliding member has a total volume of the entire sliding member. The hybrid component of aluminum borate whisker and alumina short fiber having a ratio of 25 to 30% and a total volume ratio of 0.5 to 2 in the whole sliding member has a Si component in the whole aluminum alloy. The problem can be solved more effectively by using a pair of sliding members formed of an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying an aluminum alloy having a weight ratio of 20 to 25%.
【0035】アルミニウムを含浸させたカーボン部材に
よって形成された第1の摺動部材は、素材自体の特性に
よって得られる軽量性に加え、熱膨張係数が小さく、比
較的耐摩耗性にも優れている。また摺動部材全体中の合
計の体積率が合計の25〜30%で、かつ同体積率の比
が0.5〜2の範囲のホウ酸アルミニウムウィスカーとア
ルミナ短繊維のハイブリッド成形体にアルミニウム合金
全体中のSi成分が重量比20〜25%のアルミニウム
合金を含浸凝固せしめたアルミニウム複合材料によって
形成された第2の摺動部材は、質量的に軽量であること
に加えて、熱膨張係数が小さく耐摩耗性が高い。The first sliding member made of a carbon member impregnated with aluminum has a small thermal expansion coefficient and relatively excellent wear resistance in addition to the lightness obtained by the properties of the material itself. . Further, a hybrid formed body of aluminum borate whiskers and alumina short fibers having a total volume ratio of 25 to 30% of the total in the sliding member and a ratio of the same volume ratio in the range of 0.5 to 2 is used in the entire aluminum alloy. The second sliding member formed of an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying an aluminum alloy whose Si component has a weight ratio of 20 to 25% has a low coefficient of thermal expansion and a small resistance in addition to being light in mass. High wear properties.
【0036】従って、上記第1および第2の摺動部材の
組合せによって形成される相対摺動部は、十分に高速回
転にも耐えられるようになり、摩耗量も小さくて済むよ
うになる。Accordingly, the relative sliding portion formed by the combination of the first and second sliding members can sufficiently withstand high-speed rotation, and requires a small amount of wear.
【0037】[0037]
【発明の効果】従って、上記本願請求項1〜4の各項に
記載の発明の摺動部材の構成によると、現行のベーンや
ロータ部材に比べて相当に優れた耐摩耗性を有し、かつ
熱膨張係数が低くてしかも軽量、曲げ強度も高く、相手
材への攻撃性が低いロータリーコンプレッサ用のベー
ン、ロータ部材等を提供することができるようになる。Therefore, according to the structure of the sliding member according to the present invention, the sliding member has considerably superior wear resistance as compared with the existing vane and rotor members. Further, it is possible to provide a vane, a rotor member, and the like for a rotary compressor having a low coefficient of thermal expansion, light weight, high bending strength, and low aggressiveness to a mating material.
【0038】[0038]
【実施例】(1) 第1実施例 以下、本願発明の第1実施例について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described below in detail.
【0039】本実施例においてはチタン酸カリウムウィ
スカー(K2O・6TiO2)とアルミナ短繊維(Al2O3)と
の合計の体積率が摺動部材全体の25%と30%のもの
2種類を選び、それぞれの体積率のものにおいて更にチ
タン酸カリウムウィスカー/アルミナ短繊維の比を変え
たものを2種類選ぶことにより、結局合計4種類のハイ
ブリッド成形体を採用した。そして、これらを各々所定
の金型内にセットして先ず所定の温度まで予熱した後、
マトリックス素材であるAl−Si系アルミニウム合金溶
湯を注入し、例えばプランジャによる1t/cm2程度の加
圧状態下において十分に含浸させた上で凝固させること
によってベーン又はロータ等のロータリーコンプレッサ
用の摺動部材を製造した。In this embodiment, the total volume ratio of potassium titanate whiskers (K 2 O.6TiO 2 ) and alumina short fibers (Al 2 O 3 ) is 25% and 30% of the entire sliding member. By selecting the types and selecting two types each having a different volume ratio of potassium titanate whisker / alumina short fiber in each of the volume ratios, a total of four types of hybrid molded bodies were finally adopted. Then, each of these is set in a predetermined mold and first preheated to a predetermined temperature,
A matrix material Al-Si-based aluminum alloy melt is poured, sufficiently impregnated under a pressurized state of, for example, about 1 t / cm 2 by a plunger, and then solidified to form a slide for a rotary compressor such as a vane or a rotor. A moving member was manufactured.
【0040】そして、この場合、上記マトリックス素材
であるAl−Si系アルミニウム合金としては、次の(表
1)に示すように、Si含有量が重量比20〜25%、C
u含有量が重量比2.5〜5.0%、Mg含有量が重量比0.5〜
2.0%、Ti含有量が重量比0.1〜0.2%の範囲内にあるも
のを選択して使用した。In this case, as shown in the following (Table 1), the Al—Si-based aluminum alloy as the matrix material has a Si content of 20 to 25% by weight and a C content of 20 to 25%.
u content 2.5-5.0% by weight, Mg content 0.5-0.5% by weight
Those having a Ti content of 2.0% and a weight ratio of 0.1 to 0.2% were selected and used.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】そして、このようにして製造した摺動部材
のテストピースをJISに基づくT6熱処理(500℃
で4時間加熱した後、水焼入れし、再び200℃で4時
間加熱)によって析出相を形成させた後に熱膨張率の測
定並びに図1に示すピンオンディスク式摩擦摩耗試験機
で摩耗テストを行った。Then, the test piece of the sliding member thus manufactured was subjected to a T6 heat treatment (500 ° C.) based on JIS.
After heating for 4 hours, water quenching, and again heating at 200 ° C. for 4 hours) to form a precipitated phase, and then measuring the coefficient of thermal expansion and performing a wear test with a pin-on-disk friction and wear tester shown in FIG. Was.
【0043】ところで、該本願発明実施例の摺動材料の
ようにロータリーコンプレッサ用のベーンやロータ等に
使用する場合、その熱膨張係数は、本来それらの部材の
周辺部を構成する鋳鉄系材料のそれと差のないことが望
ましい。When the sliding material according to the embodiment of the present invention is used for a vane or a rotor for a rotary compressor, the coefficient of thermal expansion of the sliding material is essentially the same as that of the cast iron-based material constituting the peripheral portion of those members. It is desirable that there is no difference.
【0044】このようなことから上記のテストピース
は、次の(表2)に示すようにチタン酸カリウムウィスカ
ーとアルミナ短繊維の摺動部材中における体積率(Vf)
を変えた4種類のサンプルA〜Cを作り、それらについ
て先ず熱膨張係数を測定した。本実施例で目標とする熱
膨張係数の範囲は現行のベーン、ロータ等の周辺を構成
する鋳鉄系材料の熱膨張係数のレベル、即ち10.8/106
℃〜13.4/106℃の範囲である。From the above, the above test piece was used to obtain a volume fraction (Vf) of potassium titanate whisker and alumina short fiber in the sliding member as shown in the following (Table 2).
Were prepared, and the thermal expansion coefficients of the samples A to C were measured first. The range of the coefficient of thermal expansion targeted in this embodiment is the level of the coefficient of thermal expansion of the cast iron-based material constituting the periphery of the current vane, rotor, etc., ie, 10.8 / 10 6
C. to 13.4 / 10 6 C.
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】上記(表2)よりチタン酸カリウムウィスカ
ーとアルミナ短繊維の摺動部材全体中の合計体積率(V
f)が25%の時が目標範囲の下限であることを示してお
り、目標範囲の熱膨張係数に入るためには少なくとも同
合計体積率が25%以上であることが必要である。しか
し、同合計(TOTAL)体積率が30%を越えると、成
形体の製造時において、体積率を上げるために圧縮比を
かなり上げることが必要となり、そのためウィスカーや
短繊維が細かく折れてアスペクト比の非常に小さい、即
ちウィスカーや短繊維の形状というよりはむしろ粒状に
近い形状となり、耐摩耗性が著しく低下する欠点が生じ
る。From the above (Table 2), the total volume ratio (V) of the potassium titanate whisker and the alumina short fiber in the entire sliding member was determined.
When f) is 25%, it indicates that it is the lower limit of the target range. In order to enter the thermal expansion coefficient of the target range, it is necessary that at least the total volume ratio be at least 25%. However, if the total (TOTAL) volume ratio exceeds 30%, it is necessary to considerably increase the compression ratio in order to increase the volume ratio during the production of the molded product, and the whiskers and short fibers are finely folded and the aspect ratio is reduced. Is very small, that is, the shape is close to granular rather than the shape of whiskers or short fibers, resulting in a disadvantage that wear resistance is significantly reduced.
【0047】また、一般に本願発明実施例の材料のよう
なアルミニウム複合材料の製造工程において、摺動部材
中における合計体積率が30%以上の成形体にアルミニ
ウム合金溶湯を均一に加圧含浸させることは現在の技術
では困難である。In general, in the manufacturing process of an aluminum composite material such as the material of the present invention, a compact having a total volume ratio of 30% or more in a sliding member is uniformly impregnated with a molten aluminum alloy. Is difficult with current technology.
【0048】したがってチタン酸カリウムウィスカーと
アルミナ短繊維の合計(TOTAL)体積率としては摺動
部材全体の25〜30%の範囲にすることが必要であ
る。Therefore, the total (TOTAL) volume ratio of potassium titanate whiskers and alumina short fibers must be in the range of 25 to 30% of the entire sliding member.
【0049】尚、チタン酸カリウムウィスカー/アルミ
ナ短繊維の体積率比で多少熱膨張係数に変化はあるが、
概ね合計(TOTAL)体積率で十分に本発明実施例材料
の熱膨張係数をコントロールすることが出来ることは上
記(表2)から明らかである。Although the coefficient of thermal expansion changes somewhat depending on the volume ratio of potassium titanate whiskers / alumina short fibers,
It is apparent from the above (Table 2) that the thermal expansion coefficient of the material of the present invention can be sufficiently controlled by the total (TOTAL) volume ratio.
【0050】次に上記テストピースを図1に示すピン・
オン・ディスク式摩擦摩耗試験機にかけて摩耗テストを
行う。なお、図1において、符号1は同試験機の固定側
第1のディスク、2は回転駆動側の第2のディスク、3
a,3b,3c(3cは図示省略)は第1のディスク1側に固定
された3本のピン試験片を各々示している。そして、上
記ピン試験片3a,3b,3cと第2のディスク2を摺動さ
せて、ピン試験片3a,3b,3cと相手材である第2のデ
ィスク2の摩耗量が測定される。Next, the test piece was connected to the pin shown in FIG.
A wear test is performed using an on-disk friction and wear tester. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first disk on the fixed side of the tester, 2 denotes a second disk on the rotation drive side,
Reference numerals a, 3b, and 3c (3c is not shown) indicate three pin test pieces fixed to the first disk 1 side, respectively. Then, the pin test pieces 3a, 3b, 3c and the second disk 2 are slid, and the wear amount of the pin test pieces 3a, 3b, 3c and the counterpart material of the second disk 2 is measured.
【0051】この場合の摩耗テストとしては、上述の
(表2)の本願発明実施例材料(A)〜(D)の中から例えば
(A)及び(B)を選び、一方その比較材料として以下の
(表3)に示す(E)〜(H)の材料を選んだ。また、相手方
(第2のディスク)の材料としては、ロータ材として一般
的に良く使用されるNi−Cr−Mo鋳鉄を使用した。そ
して、該摩耗テストは、すべり速度1m/sec、面圧64
5kg/cm2k条件で、7時間後の各々のピン試験片(図1
の3a,3b,3c)及び第2のディスク(図1の2)の摩耗体
積を測定することにより行った。The wear test in this case is as described above.
Among the materials (A) to (D) of the present invention examples (Table 2), for example,
(A) and (B) were selected, while the following were used as comparative materials:
Materials (E) to (H) shown in (Table 3) were selected. Also, the other party
As the material of the (second disk), Ni-Cr-Mo cast iron generally used as a rotor material was used. The wear test was conducted at a sliding speed of 1 m / sec and a surface pressure of 64.
Each pin test piece after 7 hours under the condition of 5 kg / cm 2 k (FIG. 1)
3a, 3b, 3c) and the wear volume of the second disk (2 in FIG. 1).
【0052】[0052]
【表3】 [Table 3]
【0053】上記測定の結果は、図2に示されているよ
うに、摺動部材中のウィスカーや短繊維の体積率(Vf)
が同一であっても、チタン酸カリウムウィスカーやアル
ミナ短繊維がそれぞれ単独の場合に比べてチタン酸カリ
ウムウィスカーとアルミナ短繊維をハイブリッド化した
本実施例材料は耐摩耗性に優れ、かつ相手材への攻撃も
少ないことを示している。本実施例材の(A)と(B)を比
較すると、チタン酸カリウムウィスカーが多くなると摩
耗量が若干増加しており、そのため相手材への攻撃量も
多くなっている。(B)サンプル(摺動部材中のチタン酸
カリウムウィスカーの体積率が10%)の摩耗量は、現
行の鋳鉄製ベーン材料(G)の摩耗量をわずかに超えてお
り、現行材レベルの耐摩耗性が目標であることから、上
記合計(TOTAL)体積率30%ではチタン酸カリウム
ウィスカーの体積率の上限は10%であると考えられ
る。As shown in FIG. 2, the result of the above measurement is the volume fraction (Vf) of whiskers and short fibers in the sliding member.
However, the material of the present embodiment in which potassium titanate whiskers and alumina short fibers are hybridized is superior in abrasion resistance as compared to the case where potassium titanate whiskers and alumina short fibers are each used alone, and is excellent in mating materials. Shows that there are few attacks. Comparing (A) and (B) of the material of this example, the wear amount is slightly increased when the amount of potassium titanate whisker is increased, and therefore, the amount of attack on the partner material is also increased. (B) The wear amount of the sample (volume ratio of potassium titanate whisker in the sliding member is 10%) slightly exceeds the wear amount of the current cast iron vane material (G). Since the wear property is a target, it is considered that the upper limit of the volume ratio of the potassium titanate whisker is 10% when the total (TOTAL) volume ratio is 30%.
【0054】しかしながら、チタン酸カリウムウィスカ
ーの体積率が(A)サンプルの5%より少なくなると、成
形体内でのチタン酸カリウムウィスカーの均一分散度が
急激に低下し、均一な摩耗特性等が得られなくなる。以
上のことから、摺動部材中のTOTAL体積率が30%
のチタン酸カリウムウィスカーとアルミナ短繊維のハイ
ブリッド成形体による本実施例材料においては、目標と
する特性を得るためにはチタン酸カリウムウィスカーの
体積率は全体の5〜10%の範囲であることが必要であ
る。However, when the volume ratio of the potassium titanate whisker is less than 5% of the sample (A), the degree of uniform dispersion of the potassium titanate whisker in the molded body is sharply reduced, and uniform wear characteristics and the like are obtained. Disappears. From the above, the TOTAL volume ratio in the sliding member is 30%.
In the material of the present embodiment using the hybrid molded product of potassium titanate whisker and alumina short fiber, the volume ratio of potassium titanate whisker may be in the range of 5 to 10% of the whole in order to obtain target properties. is necessary.
【0055】このことは上記TOTAL体積率が摺動部
材全体の25〜30%の範囲では同様の傾向にあり、一
方チタン酸カリウムウィスカー/アルミナ短繊維の体積
率比が上記のように0.2〜0.5の範囲にあれば摩耗量は少
なく、相手材料への攻撃も少ない優れた特性が得られる
ことを示している。This is the same tendency when the TOTAL volume ratio is in the range of 25 to 30% of the entire sliding member, while the volume ratio of potassium titanate whisker / alumina short fiber is 0.2 to 0.5 as described above. In the range, the amount of wear is small, indicating that excellent characteristics with little attack on the mating material can be obtained.
【0056】また、比較材料の中でロータリコンプレッ
サ用ベーン材料として発明されているアルミニウム複合
材料サンプル(H)(SiCウィスカーとアルミニウム合金
による複合材料:SiCのVf=30%)と本願発明実施例
材料を比較すると同サンプル(H)は摩耗量、相手材への
攻撃量も非常に多くなっており、やはり本実施例材料の
方が優れていることを示している。The aluminum composite material sample (H) (composite material of SiC whisker and aluminum alloy: Vf of SiC = 30%) invented as a vane material for a rotary compressor among the comparative materials and the material of the present invention. When the sample (H) was compared, the amount of abrasion and the amount of attack on the counterpart material were also very large, indicating that the material of this example is also superior.
【0057】従って、上記本実施例の摺動部材の構成に
よると、現行のベーンやロータ部材に比べて相当に優れ
た耐摩耗性を有し、かつ軽量のベーン、ロータ部材等を
提供することができるようになる。Therefore, according to the configuration of the sliding member of the present embodiment, it is possible to provide a vane, a rotor member, etc., which have considerably better wear resistance than the existing vanes and rotor members and are lightweight. Will be able to
【0058】また、熱膨張率も現行の鋳鉄系のものに近
くすることができる。Further, the coefficient of thermal expansion can be made close to that of the existing cast iron type.
【0059】(2) 第2実施例 次に、本願発明の第2実施例について詳細に説明する。(2) Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.
【0060】本実施例においてはホウ酸アルミニウムウ
ィスカー(9Al2O3・2B2O3)とアルミナ短繊維(Al2
O3)との合計の体積率を摺動部材全体の25%と30%
のもの2種類を選び、それぞれの体積率において更にホ
ウ酸アルミニウムウィスカー/アルミナ短繊維の混合比
を変えたものを2種類選ぶことにより、結局それによっ
て合計7種類のサンプル成形体を採用し、これらを所定
の金型内にセットして予熱した後、マトリックス素材で
あるAl−Si系アルミニウム合金溶湯を注入し、例えば
プランジャによる1t/cm2程度の加圧状態下において十
分に含浸させた上で凝固させることによってベーン又は
ロータ等のロータリーコンプレッサ用の摺動部材を製造
した。そして、この場合、上記マトリックス素材である
Al−Si系アルミニウム合金としては、次の(表4)に示
すように、Si含有量が重量比20〜25%、Cu含有量
が重量比2.5〜5.0%、Mg含有量が重量比0.5〜2.0%、
Ti含有量が重量比0.1〜0.2%で残部が実質的にアルミ
ニウムであるものを選択して使用した。In this embodiment, aluminum borate whiskers (9Al 2 O 3 .2B 2 O 3 ) and alumina short fibers (Al 2
O 3 ) to 25% and 30% of the entire sliding member.
By selecting two kinds of those, and further changing the mixing ratio of aluminum borate whisker / alumina short fiber in each volume ratio, a total of seven kinds of sample molded bodies are eventually adopted, and these are used. Is set in a predetermined mold and preheated, and then a molten Al-Si-based aluminum alloy as a matrix material is injected and sufficiently impregnated under a pressurized state of, for example, about 1 t / cm 2 by a plunger. By solidification, a sliding member for a rotary compressor such as a vane or a rotor was manufactured. In this case, as shown in the following (Table 4), the Al-Si based aluminum alloy as the matrix material has a Si content of 20 to 25% by weight and a Cu content of 2.5 to 5.0 by weight. %, Mg content is 0.5-2.0% by weight,
Those having a Ti content of 0.1-0.2% by weight and the balance being substantially aluminum were selected and used.
【0061】[0061]
【表4】 [Table 4]
【0062】そして、このようにして製造した摺動部材
のテストピースをJISに基づくT6熱処理(500℃
で4時間加熱した後、水焼入れし、再び200℃で4時
間加熱)によって析出相を形成させた後に熱膨張率の測
定及び図4に示す第1実施例と同様のピンオンディスク
式摩擦摩耗試験機による摩耗テストをそれぞれ行った。Then, the test piece of the sliding member thus manufactured was subjected to a T6 heat treatment (500 ° C.) based on JIS.
, Followed by water quenching, and again heating at 200 ° C. for 4 hours) to form a precipitate phase, and then measuring the coefficient of thermal expansion and using the same pin-on-disk friction and wear as in the first embodiment shown in FIG. A wear test was performed using a test machine.
【0063】一般に、本発明材料のようにロータリコン
プレッサ用ベーンやロータ等に使用する場合、その熱膨
張係数がこれらの部材の周辺を構成する鉄系材料のそれ
と差のないことが望ましい。In general, when the material of the present invention is used for a vane or a rotor for a rotary compressor, it is desirable that the coefficient of thermal expansion of the material does not differ from that of the iron-based material constituting the periphery of these members.
【0064】このことから、次の(表5)に示す摺動部材
中におけるホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短
繊維の体積率(Vf)を変えた7種類のサンプルについて
各々熱膨張係数を測定した。目標とする熱膨張係数の範
囲は第1実施例同様に現行のベーン、ロータ等の周辺を
構成する鋳鉄系材料の熱膨張係数のレベル、即ち10.8/
106・℃〜13.4/106・℃の範囲である。From this, the thermal expansion coefficient was measured for each of seven types of samples in which the volume ratio (Vf) of aluminum borate whiskers and alumina short fibers in the sliding member shown in the following (Table 5) was changed. Similar to the first embodiment, the target range of the thermal expansion coefficient is the level of the thermal expansion coefficient of the cast iron-based material constituting the periphery of the current vane, rotor, etc., that is, 10.8 /
10 is in the range of 6 · ℃ ~13.4 / 10 6 · ℃.
【0065】[0065]
【表5】 [Table 5]
【0066】上記(表5)よりホウ酸アルミニウムウィス
カーとアルミナ短繊維の合計(TOTAL)体積率(Vf)
が摺動部材全体の25%の時、アルミナ短繊維の比率を
最大にとると、それが目標範囲の下限であることを示し
ており、目標範囲の熱膨張係数に入るためには少なくと
も上記体積率が25%以上であることが必要である。し
かし、一方同合計(TOTAL)体積率が30%を越える
と、成形体の製造時において、体積率を上げるために圧
縮比をかなり上げることが必要となり、そのためにウィ
スカーや短繊維が細かく折れてアスペクト比の非常に小
さい、即ちウィスカーや短繊維の形状というよりはむし
ろ粒状に近い形状となり、摺動面からの脱落が生じて耐
摩耗性が著しく低下する問題を発生する。From the above (Table 5), the total (TOTAL) volume ratio (Vf) of aluminum borate whiskers and alumina short fibers was obtained.
When the ratio of alumina short fibers is 25% of the entire sliding member, the ratio of alumina short fibers is maximized, indicating that it is the lower limit of the target range. It is necessary that the rate be 25% or more. On the other hand, when the total (TOTAL) volume ratio exceeds 30%, it is necessary to considerably increase the compression ratio in order to increase the volume ratio during the production of the molded product, and the whiskers and short fibers are finely broken. It has a very small aspect ratio, that is, a shape close to granular rather than a whisker or short fiber, which causes a problem of falling off from the sliding surface and significantly reducing wear resistance.
【0067】また、本発明材料のようなアルミニウム複
合材料の製造工程において、上記合計体積率が30%以
上の成形体にアルミニウム合金溶湯を均一に加圧含浸さ
せることは現在の技術では困難である。したがってホウ
酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維のTOTA
L体積率としては摺動部材全体の25〜30%の範囲に
することが必要であり、又実際上それで十分である。In the manufacturing process of the aluminum composite material such as the material of the present invention, it is difficult to uniformly impregnate the compact having the total volume ratio of 30% or more with the molten aluminum alloy by the current technology. . Therefore, TOTA of aluminum borate whisker and alumina short fiber
It is necessary that the L volume ratio be in the range of 25 to 30% of the entire sliding member, which is sufficient in practice.
【0068】尚、ホウ酸アルミニウムウィスカー/アル
ミナ短繊維の上記合計体積率を25〜30%というよう
に広くとれるので、該合計体積率で熱膨張係数をコント
ロールできるのはもちろんであるが、体積率比によって
も熱膨張率のコントロールが可能であることが上記の
(表5)から明らかである。Since the total volume ratio of aluminum borate whiskers / alumina short fibers can be made as wide as 25 to 30%, the thermal expansion coefficient can be controlled by the total volume ratio. It is said that it is possible to control the coefficient of thermal expansion also by the ratio
It is clear from (Table 5).
【0069】次に図4に示すピン・オン・ディスク式摩
擦摩耗試験機にかけて摩耗テストを行った結果について
説明する。なお、図4において、上記第1実施例の場合
と同様に符号1は固定側第1のディスク、同2は回転駆
動側の第2のディスク、3a,3b,3c(3cは図示省略)は
第1のディスク1側に固定された3本のピン試験片を各
々示している。そして、上記ピン試験片3a,3b,3cと
第2のディスク2を摺動させて、ピン試験片3a,3b,3
cと相手材である第2のディスク2の摩耗量が測定され
る。摩耗テストとしては(表5)の本実施例材料の中から
摩耗試験Iにはサンプル(A)〜(E)、摩耗試験IIには同
(A),(D),(E)を選び、一方その比較材料として下記の
(表6)に示す(H)〜(K)の材料を選んだ。また、相手方
(第2のディスク)の材料としては、ロータ材として一般
的に良く使用されるNi−Cr−Mo鋳鉄を使用した。そ
して、摩耗テストIは、すべり速度1m/sec、面圧64
5kgf/cm2の条件で、7時間後の各々のピン試験片(図
4の3a,3b,3c)及び第2のディスク(図4の2)の摩耗
体積を測定した。一方、摩耗試験IIとして、すべり速度
1m/sec、面圧850kgf/cm2の厳しい条件に設定し
て、1時間後のピン試験片(図4の3a,3b,3c)の摩耗
体積を測定した。Next, the results of a wear test performed by using a pin-on-disk friction and wear tester shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, as in the case of the first embodiment, reference numeral 1 denotes a fixed-side first disk, and reference numeral 2 denotes a rotation-drive-side second disk, 3a, 3b, 3c (3c is not shown). 3 shows three pin test pieces fixed to the first disk 1 side. Then, the pin test pieces 3a, 3b, 3c and the second disk 2 are slid, and the pin test pieces 3a, 3b, 3
The amount of wear of c and the second disk 2 as the mating material is measured. As the wear test, samples (A) to (E) were used for the wear test I and the same for the wear test II from the materials of the present example (Table 5).
(A), (D), and (E) were selected, while the following were used as comparative materials.
Materials (H) to (K) shown in (Table 6) were selected. Also, the other party
As the material of the (second disk), Ni-Cr-Mo cast iron generally used as a rotor material was used. The wear test I was performed at a sliding speed of 1 m / sec and a surface pressure of 64.
Under the condition of 5 kgf / cm 2 , the wear volume of each pin test piece (3a, 3b, 3c in FIG. 4) and the second disk (2 in FIG. 4) after 7 hours were measured. On the other hand, as wear test II, the wear volume of the pin test pieces (3a, 3b, 3c in FIG. 4) was measured after one hour under the severe conditions of a sliding speed of 1 m / sec and a surface pressure of 850 kgf / cm 2 . .
【0070】[0070]
【表6】 [Table 6]
【0071】摩耗試験Iの結果は、図5に示すように、
ウィスカーや短繊維の摺動部材中の体積率(Vf)が同一
であっても、アルミナ短繊維が単独の場合よりも耐摩耗
性が向上している。また、その体積率比を変えた(A)〜
(E)のいずれも現行の鋳鉄製ベーン材料(J)よりも耐摩
耗性が向上している。攻撃性については、(A)〜(E)の
いずれも相手材への攻撃性が少ないことを示している。
ただし、この試験ではホウ酸アルミニウムウィスカーの
摺動部材中の体積率が30%の複合材料(H)も、今回の
本実施例材料(A)〜(E)と比べて体積率、攻撃性共、同
様に微少に良好な特性を示していることがわかる。しか
しながら、より厳しい条件下の摩耗試験IIを行うと、図
6に示すように、(H)サンプルに異常摩耗が起こり、非
常に摩耗量が多くなった。そして、本実施例材料である
(A)〜(E)サンプルは、摩耗試験IIの厳しい条件下でも
良好な耐摩耗性を示した。ただ、(E)サンプルの摩耗試
験IIの結果を見ると、若干摩耗量が増加しており、厳し
い条件下での耐摩耗性が現行材料レベル(J)であるため
には、摺動部材中におけるアルミナ短繊維の体積率の下
限は5%であると考えられる。また熱膨張係数について
考えると、表5及び図7に示すように、摺動部材中にお
ける合計(TOTAL)の体積率Vfが25%である場合
のサンプル(H)が13.4/106・℃の鋳鉄レベルの上限で
あることを示しており、ホウ酸アルミニウムウィスカー
の下限は5%となる。The results of the wear test I are shown in FIG.
Even if the volume ratio (Vf) of the whiskers and short fibers in the sliding member is the same, the wear resistance is improved as compared with the case where the alumina short fibers are used alone. In addition, the volume ratio was changed (A) ~
Both (E) have improved wear resistance over the current cast iron vane material (J). Regarding the aggressiveness, all of (A) to (E) indicate that the aggressiveness to the opponent material is small.
However, in this test, the composite material (H) in which the volume ratio of the aluminum borate whisker in the sliding member was 30% was also higher in the volume ratio and the aggressiveness compared to the present Examples (A) to (E). Similarly, it can be seen that the characteristics are slightly better. However, when the wear test II under more severe conditions was performed, as shown in FIG. 6, abnormal wear occurred on the (H) sample, and the amount of wear was extremely large. And it is the material of this example.
The samples (A) to (E) exhibited good wear resistance even under the severe conditions of Wear Test II. However, the results of the wear test II of the sample (E) show that the amount of wear slightly increased, and that the wear resistance under severe conditions was at the current material level (J). It is considered that the lower limit of the volume fraction of the alumina short fibers in the above is 5%. Considering the coefficient of thermal expansion, as shown in Table 5 and FIG. 7, the sample (H) when the total (TOTAL) volume ratio Vf in the sliding member was 25% was 13.4 / 10 6 · ° C. This shows that the upper limit of the cast iron level is shown, and the lower limit of the aluminum borate whisker is 5%.
【0072】したがって目標とする特性を得るためと強
化材を複合材料中に均一に分散させるためには、図8に
示すようにアルミナ短繊維とホウ酸アルミニウムウィス
カーをいずれも摺動部材全体の5%以上の範囲にしてお
くことが必要である。Therefore, in order to obtain the desired properties and to uniformly disperse the reinforcing material in the composite material, as shown in FIG. 8, both the alumina short fiber and the aluminum borate whisker are used for the entire sliding member. % Must be kept in the range of at least%.
【0073】このことはTOTALの体積率が摺動部材
全体の25〜30%の範囲ではホウ酸アルミニウムウィ
スカー/アルミナ短繊維の体積率の比が、0.2〜5.0の範
囲であれば、摩耗特性が良好で、しかも低熱膨張係数と
いう優れた特性が得られることを示している。This means that when the volume ratio of TOTAL is in the range of 25 to 30% of the entire sliding member, and the ratio of the volume ratio of aluminum borate whisker / alumina short fiber is in the range of 0.2 to 5.0, the abrasion characteristics are low. It shows that excellent characteristics such as good and low coefficient of thermal expansion can be obtained.
【0074】また、熱膨張係数は(表5)より、摺動部材
中のアルミナ短繊維の体積率が減少する程、小さくでき
ることがわかり、同体積率の比を0.2〜5.0の広い範囲か
ら選ぶことが可能である。From Table 5, it can be seen that the coefficient of thermal expansion can be made smaller as the volume fraction of the alumina short fibers in the sliding member decreases, and the ratio of the same volume fraction is selected from a wide range of 0.2 to 5.0. It is possible.
【0075】また、比較材料の中でロータリコンプレッ
サ用ベーン材料として既に発表されているアルミニウム
複合材料サンプル(K)(SiCウィスカーとアルミニウム
合金による複合材料:SiCの摺動部材中の体積率Vf=
30%)と本実施例材料を比較すると(K)は摩耗量、相
手材への攻撃量も非常に多く、本実施例材料の方が優れ
ていることを示している。Further, among composite materials, aluminum composite material sample (K) (composite material made of SiC whisker and aluminum alloy: volume ratio Vf =
Comparing the material of this example with (30%), (K) shows that the amount of abrasion and the amount of attack on the mating material are very large, and that the material of this example is superior.
【0076】(3) 第3実施例 次に、本願発明の第3実施例について詳細に説明する。(3) Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail.
【0077】本実施例においてはホウ酸アルミニウムウ
ィスカー(9Al2O3・2B2O3)とチタン酸カリウムウ
ィスカー(K2O・6TiO2)とアルミナ短繊維(Al2O3)
との合計の体積率を摺動部材全体の25%と30%のも
の2種類を先ず選び、更にそれぞれの体積率において更
にチタン酸カリウムウィスカー/アルミナ短繊維の比を
変えたものを2種類選ぶことによって、結局合計4種類
のサンプル成形体を採用し、これらを所定の金型内にセ
ットして予熱した後、マトリックス素材であるAl−Si
系アルミニウム合金溶湯を注入し、例えばプランジャに
よる1t/cm2程度の加圧状態下において十分に含浸させ
た上で凝固させることによってベーン又はロータ等のロ
ータリコンプレッサ用の摺動部材を製造した。[0077] aluminum borate whiskers in the present embodiment (9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3) and potassium titanate whisker (K 2 O · 6TiO 2) and alumina short fibers (Al 2 O 3)
First, two types having a total volume ratio of 25% and 30% of the entire sliding member are selected, and further two types having different ratios of potassium titanate whisker / alumina short fiber at each volume ratio are selected. As a result, after all, a total of four types of sample molded bodies were adopted, these were set in a predetermined mold and preheated, and then the matrix material Al-Si was formed.
A sliding member for a rotary compressor, such as a vane or a rotor, was manufactured by injecting a molten aluminum alloy, sufficiently impregnating it under a pressurized state of, for example, about 1 t / cm 2 with a plunger, and then solidifying.
【0078】そして、この場合、上記マトリックス素材
であるAl−Si系アルミニウム合金としては、次の(表
7)に示すように、Si含有量が重量比20〜25%、C
u含有量が重量比2.5〜5.0%、Mg含有量が重量比0.5〜
2.0%、Ti含有量が重量比0.1〜0.2%の範囲内にあるも
のを選択して使用した。In this case, as shown in the following (Table 7), the Al-Si-based aluminum alloy as the matrix material has a Si content of 20 to 25% by weight and a C content of 20 to 25%.
u content 2.5-5.0% by weight, Mg content 0.5-0.5% by weight
Those having a Ti content of 2.0% and a weight ratio of 0.1 to 0.2% were selected and used.
【0079】[0079]
【表7】 [Table 7]
【0080】そして、このようにして製造した摺動部材
のテストピースをJISに基づくT6熱処理(500℃
で4時間加熱した後、水焼入れし、再び200℃で4時
間加熱)によって析出相を形成させた後に熱膨張率の測
定、及び上記図4に示すピンオンディスク式摩擦摩耗試
験機で摩耗テストを行った。Then, the test piece of the sliding member thus manufactured was subjected to a T6 heat treatment (500 ° C.) based on JIS.
After heating for 4 hours, water quenching, and again heating at 200 ° C. for 4 hours) to form a precipitated phase, and then measure the coefficient of thermal expansion, and wear test with a pin-on-disk friction and wear tester shown in FIG. Was done.
【0081】ところで、上述したように本発明材料のよ
うにロータリコンプレッサ用のベーンやロータ等に使用
する場合、その熱膨張係数自体がそれらの部材の周辺を
構成する鋳鉄系材料のそれと差のないことが望ましい。As described above, when the material of the present invention is used for a vane or a rotor for a rotary compressor, the coefficient of thermal expansion itself is not different from that of the cast iron material constituting the periphery of those members. It is desirable.
【0082】このようなことから次の(表8)に示すよう
に摺動部材中のホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミ
ナ短繊維とチタン酸カリウムウィスカーの体積率(Vf)
を変えた6種類のサンプルついて熱膨張係数を測定し
た。目標とする熱膨張係数の範囲は、現行のベーン、ロ
ータ等の周辺を構成する鉄系材料の熱膨張係数のレベ
ル、即ち10.8/106・℃〜13.4/106・℃の範囲である。From the above, as shown in the following (Table 8), the volume ratio (Vf) of aluminum borate whiskers, alumina short fibers, and potassium titanate whiskers in the sliding member is shown.
The coefficient of thermal expansion was measured for six types of samples having different values. The target range of the thermal expansion coefficient is the level of the thermal expansion coefficient of the iron-based material constituting the periphery of the current vane, rotor, and the like, that is, the range of 10.8 / 10 6 · ° C to 13.4 / 10 6 · ° C.
【0083】[0083]
【表8】 [Table 8]
【0084】この(表8)のデータより(A)〜(E)すべて
について、十分に目標範囲の熱膨張係数を示している。
その中でサンプル(C),(D)については、鋳鉄レベルで
も低い方にまで達している事がわかる。図11、図12
に示すように摺動部材中の体積率Vfは同じでも、本実
施例のように3種類のセラミック系強化材を混合する
と、上述の熱膨張係数をさらに低くすることが可能であ
る。本実施例の摺動材料は、この3種類混合の効果を特
徴とするものであり、3種類の強化材共ある程度の体積
分率をもたなければ複合材料中に均一に入った状態をつ
くりにくい。複合材料全体に3種類の強化材が均一に分
散し、その効果を上げるためには、図13に示すように
3種類共、下限を5%にしなければならない。From the data in Table 8, all of (A) to (E) sufficiently show the thermal expansion coefficients in the target range.
It can be seen that among the samples (C) and (D), even the cast iron level reached a lower level. 11 and 12
As shown in FIG. 7, even when the volume ratio Vf in the sliding member is the same, the above-mentioned coefficient of thermal expansion can be further reduced by mixing three types of ceramic reinforcing materials as in this embodiment. The sliding material of the present embodiment is characterized by the effect of mixing these three types, and if the three types of reinforcing materials do not have a certain volume fraction, they form a uniform state in the composite material. Hateful. In order to uniformly disperse the three types of reinforcing materials throughout the composite material and to improve the effect, the lower limit must be set to 5% for all three types as shown in FIG.
【0085】TOTALの体積率が摺動部材全体の30
%を越えると、成形体の製造時において、同体積率を上
げるために圧縮比をかなり上げることが必要となり、そ
のためウィスカーや短繊維が細かく折れてアスペクト比
の非常に小さい、即ちウィスカーや短繊維の形状という
よりはむしろ粒状に近い形状となり、耐摩耗性が著しく
低下する。また、本発明材料のようなアルミニウム複合
材料の製造工程において、上記体積率30%以上の成形
体にアルミニウム合金溶湯を均一に加圧含浸させること
は現在の技術では困難である。従って、現実問題として
上記体積率は摺動部材全体の30%までが適当であり、
またそれで十分である。The volume ratio of TOTAL is 30% of the entire sliding member.
%, It is necessary to considerably increase the compression ratio in order to increase the volume ratio during the production of the molded article, and therefore the whiskers and short fibers are finely broken and the aspect ratio is very small, that is, whiskers and short fibers. Rather than the shape, the shape becomes closer to granular, and the wear resistance is significantly reduced. Further, in the manufacturing process of the aluminum composite material such as the material of the present invention, it is difficult to uniformly impregnate the above-mentioned compact having a volume ratio of 30% or more with the molten aluminum alloy by the current technology. Therefore, as a practical matter, the volume ratio is appropriately up to 30% of the entire sliding member.
That's enough.
【0086】次に上述の図4に示すピン・オン・ディス
ク式摩擦摩耗試験機にかけて摩耗テストを行った。摩耗
テストIとしては(表8)の本実施例材料の中から摩耗試
験用サンプル(A)〜(E)を選び、一方、その比較材料と
して下記の(表9)に示す(G)〜(K)の材料を選んだ。ま
た、相手方(第2のディスク)の材料としては、ロータ材
として一般的に良く使用されるNi−Cr−Mo鋳鉄を使
用した。そして、摩耗テストIは、すべり速度1m/se
c、面圧645kgf/cm2の条件で、7時間後の各々のピ
ン試験片(図4の3a,3b,3c)及び第2のディスク(図4
の2)の摩耗体積を測定した。一方、摩耗試験IIとし
て、すべり速度1m/sec、面圧850kgf/cm2の厳しい
条件に設定して、1時間後のピン試験片(図4の3a,3
b,3c)の摩耗体積を測定した。摩耗テストIIの材料は、
本実施例材料のうち(A)〜(E)、比較材料として、
(G),(I),(J),(K)を選んだ。Next, an abrasion test was performed by using the above-mentioned pin-on-disk friction and abrasion tester shown in FIG. As the wear test I, samples (A) to (E) for wear test were selected from the materials of this example in (Table 8), and (G) to (G) shown in (Table 9) below as comparative materials. The material of K) was selected. As the material of the other party (second disk), Ni-Cr-Mo cast iron, which is commonly used as a rotor material, was used. The wear test I was performed at a sliding speed of 1 m / se.
c, each pin test piece (3a, 3b, 3c in FIG. 4) and the second disk (FIG. 4) after 7 hours under the conditions of a contact pressure of 645 kgf / cm 2 .
The wear volume of 2) was measured. On the other hand, as a wear test II, pin test pieces (3a, 3 in FIG. 4) were set under strict conditions of a sliding speed of 1 m / sec and a surface pressure of 850 kgf / cm 2 , and after one hour.
The wear volume of b, 3c) was measured. Materials for wear test II
(A) to (E) of the materials of this example, as comparative materials,
(G), (I), (J) and (K) were selected.
【0087】[0087]
【表9】 [Table 9]
【0088】摩耗試験Iの結果は、図9に示すように、
本実施例材料(A)〜(E)は非常に良好な耐摩耗性を示
し、また攻撃性も少ない。摺動部材中のTOTAL体積
率(Vf)が25%の(E)サンプルの摩耗量は、現行の鉄
系ベーン材料(J)の摩耗量をわずかに越えている。サン
プル(E)は、耐摩耗性向上に寄与する強化材であるホウ
酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維のうち摺動
部材中の体積率(Vf)の合計が20%となるので、摩耗
量がやや多くなってしまったと考えられる。したがって
上記摺動部材中のTOTAL体積率(Vf)は下限25%
が必要である。また、耐摩耗性は、(A)〜(E)のサンプ
ルレベルが必要である事から、耐摩耗性向上に寄与しな
いチタン酸カリウムウィスカーをこれ以上増やすことは
できない。したがってチタン酸カリウムウィスカーは摺
動部材全体の5%程度に押えなければならない。The results of the wear test I are shown in FIG.
The materials (A) to (E) of this example show very good abrasion resistance and have low aggressiveness. The wear of the (E) sample having a TOTAL volume ratio (Vf) of 25% in the sliding member slightly exceeds the wear of the current iron-based vane material (J). In sample (E), the sum of the volume fraction (Vf) of the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers, which are the reinforcing material contributing to the improvement of the wear resistance, in the sliding member is 20%. It is thought that it has increased. Therefore, the TOTAL volume ratio (Vf) in the sliding member is 25% lower limit.
is necessary. Since the wear resistance requires a sample level of (A) to (E), the potassium titanate whisker which does not contribute to the improvement of the wear resistance cannot be increased any more. Therefore, the potassium titanate whisker must be suppressed to about 5% of the entire sliding member.
【0089】これらのことから、強化材のTOTAL体
積率は摺動部材全体の25〜30%の範囲で、かつチタ
ン酸カリウムウィスカーを同全体の5%、残りの部分で
ホウ酸アルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維の体積
率を同全体のいずれも5%以上の範囲にすれば、目標と
する材料が得られることが分る。From these facts, the TOTAL volume ratio of the reinforcing material is in the range of 25 to 30% of the whole sliding member, the potassium titanate whisker is 5% of the whole, and the remaining part is aluminum borate whisker and alumina. It can be seen that the target material can be obtained by setting the volume fraction of the short fibers to 5% or more in the whole.
【0090】図10に摩耗試験IIの結果を示すが、本実
施例材料(A)〜(D)のいずれも現行鋳鉄系ベーン材料
(J)レベルの耐摩耗性を示すことがわかった。FIG. 10 shows the results of the abrasion test II, and all of the materials (A) to (D) of the present embodiment are cast iron-based vane materials.
(J) level of abrasion resistance.
【0091】また、比較材料の中でロータリコンプレッ
サ用ベーン材料として発明されているアルミニウム複合
材料サンプル(K)(SiCウィスカーとアルミニウム合金
による複合材料:SiCのVf=30%)と本実施例材料を
比較すると(K)は摩耗量、相手材への攻撃量も非常に多
く、本実施例材料の方が優れていることを示している。The aluminum composite material sample (K) (composite material composed of SiC whiskers and an aluminum alloy: Vf of SiC = 30%), which was invented as a vane material for a rotary compressor among the comparative materials, and the material of this example were used. In comparison, (K) shows that the amount of abrasion and the amount of attack on the counterpart material are very large, and that the material of this example is superior.
【0092】以上の説明から明らかなように上記本実施
例の摺動部材によると、相手材への攻撃性が低く、しか
も軽量で熱膨張率が低く摩擦摩耗特性の高いロータリコ
ンプレッサ用等、高速回転に適した摺動部材を提供する
ことができるようになる。As is clear from the above description, according to the sliding member of the present embodiment, a high speed, such as a rotary compressor having a low aggressiveness to a mating material, a light weight, a low coefficient of thermal expansion and a high friction and wear characteristic, is used. A sliding member suitable for rotation can be provided.
【0093】従って、仮に空気調和機用のロータリコン
プレッサのロータ部材やベーン部材に適用したとしても
高速回転が可能で安定したクリアランスを維持すること
ができるようになり、従来の摺動部材の欠点を解消する
ことができる。Therefore, even if it is applied to a rotor member or a vane member of a rotary compressor for an air conditioner, high-speed rotation is possible and a stable clearance can be maintained. Can be eliminated.
【0094】(4) 第4実施例 次に、本願発明の第4実施例について詳細に説明する。(4) Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail.
【0095】本実施例においては、例えば、下記(表1
1)の試料1および2に示すように、セラミック系ウィ
スカーのひとつであるホウ酸アルミニウムウィスカー
(9Al2O3・2B2O3)とアルミナ短繊維(Al2O3)の組
合せで、摺動部材全体中の合計体積率が30%、かつ、
それらの配合比が2/1(20:10)と1/1(15:1
5)の2組のハイブリッド成形体を採用し、それを金型
内で予熱した後、マトリックス素材であるAl−Si系ア
ルミ系合金Al−Si−Cu−Mg−Ni溶湯を注入し、例
えば1t/cm2程度の加圧下で含浸凝固させ、そのときマ
トリックス素材中のFe成分を、0.2%(又はそれ以下)に
押えることによってベーン又はロータ等のロータリコン
プレッサ用摺動部材を製造した。In this embodiment, for example, the following (Table 1)
As shown in samples 1 and 2 of 1), aluminum borate whiskers, one of ceramic whiskers,
(9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3 ) and alumina short fiber (Al 2 O 3 ), the total volume ratio in the entire sliding member is 30%, and
Their mixing ratio is 2/1 (20:10) and 1/1 (15: 1)
5) The two sets of hybrid compacts are adopted, preheated in a mold, and then a molten Al-Si-based aluminum alloy Al-Si-Cu-Mg-Ni as a matrix material is injected, for example, 1 ton. / Cm 2 was impregnated and solidified under pressure, and the Fe component in the matrix material was suppressed to 0.2% (or less) at that time to produce a sliding member for a rotary compressor such as a vane or a rotor.
【0096】そして、この場合、上記マトリックス素材
であるAl−Si系アルミニウム合金としては、下記の
(表10)に示すように、Si含有量が重量比23.5%、Cu
含有量が重量比3.5%、Mg含有量が重量比1.0%、Ni
含有量が重量比1.0%、Fe含有量が重量比0.2%以下の範
囲内にあるものを選択して使用した。[0096] In this case, the matrix material Al-Si based aluminum alloy is as follows.
As shown in Table 10, the Si content was 23.5% by weight,
Content is 3.5% by weight, Mg content is 1.0% by weight, Ni
Those having a content of 1.0% by weight and a content of Fe of 0.2% or less by weight were selected and used.
【0097】このようにして製造したテストピースで図
14、図15に示すような曲げ試験片(テストピース)5
を作成し、3点曲げ試験を行なった。一方、比較材料と
して同様にして製造したアルミニウム複合材料で、Fe
成分のみを0.8%(他は表10のものと同様)とした。With the test piece manufactured in this way, a bending test piece (test piece) 5 as shown in FIGS.
And a three-point bending test was performed. On the other hand, an aluminum composite material manufactured in the same manner as a comparative material, Fe
Only the component was set to 0.8% (the other components were the same as those in Table 10).
【0098】また、下記の(表11)の試料3および4に
示すように、ホウ酸アルミニウムウィスカー(9Al2O3
・2B2O3)、アルミナ短繊維(Al2O3)、チタン酸カリ
ウムウィスカー(K2O・6TiO2)の3種のセラミック
材を摺動部材全体中の合計体積率が30%で各体積率が
各々10、15、5%及び5、20、5%の2種類に配
合した2組のハイブリッド成形体を用い、上記と同様の
アルミニウム合金を含浸させたアルミ複合材料について
も、該アルミ合金中のFe成分をアルミニウム合金全体
の0.2%と0.8%の2種類に定めた摺動材料を製造し、下
記(表12)の条件下で3点曲げ試験を行なった。As shown in Samples 3 and 4 in Table 11 below, aluminum borate whiskers (9Al 2 O 3
・ 2B 2 O 3 ), alumina short fiber (Al 2 O 3 ), and potassium titanate whisker (K 2 O.6TiO 2 ) are made of three types of ceramic materials having a total volume ratio of 30% in the entire sliding member. An aluminum composite material impregnated with the same aluminum alloy as described above using two sets of hybrid compacts blended in two types with volume ratios of 10, 15, 5% and 5, 20, 5%, respectively, A sliding material in which the Fe component in the alloy was determined to be two types of 0.2% and 0.8% of the entire aluminum alloy was manufactured, and a three-point bending test was performed under the following conditions (Table 12).
【0099】両者の試験結果を比較すると、上記いずれ
の複合材料においても、アルミ合金全体中のFe成分を
0.2%に押さえた方が曲げ強度が大幅に向上する事がわ
かった。したがって、摺動部材等に使用可能な信頼性の
あるアルミ複合材料ではアルミ合金全体中のFe成分を
0.2%以下に押さえると十分な効果が得られることが明
らかとなった。A comparison of the test results shows that the Fe component in the entire aluminum alloy was reduced in any of the above composite materials.
It was found that the bending strength was greatly improved by controlling to 0.2%. Therefore, in a reliable aluminum composite material that can be used for sliding members, etc., the Fe component in the entire aluminum alloy is reduced.
It has been clarified that a sufficient effect can be obtained when the content is suppressed to 0.2% or less.
【0100】以上のことから、少なくともマトリクス材
であるアルミニウム−シリコン系合金(Al−Si−Cu−
Mg−Ni)中のFe成分を全体の0.2%以下に抑えるよう
にしさえすれば、上述のようなホウ酸アルミニウムウィ
スカー(9Al2O3・2B2O3)とアルミナ短繊維(Al2O
3)との混合体、またこれらとチタン酸カリウムウィスカ
ー(K2O・6TiO2)との混合体等のハイブリッド成形
体だけに限らず、例えば(1)アルミナ短繊維成形体(Al
2O3)、(2)アルミナ・シリカ短繊維成形体(Al2O3・
SiO2)、(3)ホウ酸アルミニウムウィスカー成形体(9
Al2O3・2B2O3)、(4)チタン酸カリウムウィスカー
成形体(K2O・6TiO2)等のセラミック系材料単体を
強化材とするものに適用しても同様に曲げ強度を向上さ
せ得ることが容易に予測される。さらに、上述の2種又
は3種類のセラミック材の組合せによるハイブリッド成
形体以外に、上記(1)〜(4)の各種セラミック系材料を
任意に組合せて形成したハイブリッド成形体を強化材と
するものの場合にも全く同様のことが言える。As described above, at least the aluminum-silicon alloy (Al-Si-Cu-
The aluminum borate whisker (9Al 2 O 3 .2B 2 O 3 ) and the short alumina fiber (Al 2 O) can be used as long as the Fe content in Mg—Ni) is suppressed to 0.2% or less of the whole.
3 ) or a mixture thereof with potassium titanate whisker (K 2 O.6TiO 2 ).
2 O 3 ), (2) Alumina-silica short fiber compact (Al 2 O 3.
(SiO 2 ), (3) aluminum borate whisker compact (9)
Al 2 O 3 .2B 2 O 3 ), (4) The bending strength can be similarly reduced even when applied to a reinforcing material made of a ceramic material alone such as a potassium titanate whisker molding (K 2 O.6TiO 2 ). It is easily expected that it can be improved. Furthermore, in addition to the above-mentioned hybrid molded body of a combination of two or three types of ceramic materials, a hybrid molded body formed by arbitrarily combining the various ceramic materials of the above (1) to (4) is used as a reinforcing material. The same can be said for the case.
【0101】ところで、上記本願発明実施例の摺動部材
の強化材である上記ホウ酸アルミニウムウィスカーやア
ルミナ短繊維、アルミナ・シリカ短繊維は既に述べた従
来のSiCウィスカーなどとは異なり、例えばモース硬
度が7前後で摺動部材として適度な硬度を有しており、
しかも固体潤滑性も併有している。The aluminum borate whiskers, alumina short fibers, and alumina / silica short fibers, which are the reinforcing materials for the sliding member of the embodiment of the present invention, are different from the above-described conventional SiC whiskers and the like. Has moderate hardness as a sliding member at around 7.
Moreover, it also has solid lubricity.
【0102】そのため、耐摩耗性が向上し摺動時におい
て、それ自身の損耗量が少なくなり、かつ相手側材料へ
の攻撃度も低くなる。Therefore, the abrasion resistance is improved, the amount of wear of the material itself during sliding is reduced, and the degree of attack on the mating material is also reduced.
【0103】また、一般に該摺動部材を例えばロータリ
ーコンプレッサ用のベーン(ブレード)やロータ等の摺動
部材に使用した場合、先にも述べた如く、その熱膨張係
数値がシリンダ等の他の構成部材である鋳鉄系の材料と
の間で差のないことが必要であるが、一般にアルミニウ
ムは、単体の熱膨張係数では鉄の約2倍もあり、従っ
て、そのままでは他の鉄製部品との間におけるクリアラ
ンスが大きくなりすぎるという問題が発生するが、合金
化すると熱膨張係数を下げることができる。そこでその
ように熱膨張係数の低い上記Al−Si系合金と上記のよ
うなホウ酸アルミニウムウィスカー等のセラミック材と
を組合せると鋳鉄の熱膨張係数と同等の熱膨張係数に設
定することが可能となり、他の構成部品との間のクリア
ランス発生の問題をも同時に解消することができるよう
になる。In general, when the sliding member is used for a sliding member such as a vane (blade) for a rotary compressor or a rotor, the coefficient of thermal expansion of the sliding member is different from that of another member such as a cylinder as described above. It is necessary that there is no difference between the cast iron-based material as a constituent member, but in general, aluminum has a thermal expansion coefficient of about twice that of iron alone, and therefore, as it is, it differs from other iron parts as it is. Although the problem that the clearance between them becomes too large occurs, alloying can reduce the coefficient of thermal expansion. Therefore, when such an Al-Si alloy having such a low coefficient of thermal expansion is combined with the above-mentioned ceramic material such as aluminum borate whisker, it is possible to set the same coefficient of thermal expansion as that of cast iron. Thus, the problem of the occurrence of a clearance with other components can be solved at the same time.
【0104】なお、上記セラミック材の中でもチタン酸
カリウムウィスカー(K2O・6TiO2)は、ホウ酸アル
ミニウムウィスカーなどと比べると、相対的に硬度が低
いため(例えばモース硬度4程度)、そのままでは上記ア
ルミニウム合金と複合化させても必ずしも十分に耐摩耗
性に優れたアルミニウム複合材料が得られるとは言えな
いが、相手材への攻撃性が殆んどないこと、及び複合材
料の熱膨張係数の低下に大きく寄与するという利点があ
る。Among the above ceramic materials, potassium titanate whiskers (K 2 O.6TiO 2 ) have relatively low hardness (for example, Mohs hardness of about 4) as compared with aluminum borate whiskers and the like. Although it cannot be said that an aluminum composite material having sufficiently excellent wear resistance can be obtained even when it is composited with the above-mentioned aluminum alloy, it has almost no aggression to the mating material, and a thermal expansion coefficient of the composite material. This has the advantage of greatly contributing to the reduction of
【0105】したがって、該チタン酸カリウムウィスカ
ーは、例えばアルミナ短繊維など混合させたハイブリッ
ド成形体として使用するのが好ましく、同ハイブリッド
成形体に所定の加圧状態下で上述したアルミニウム合金
を含浸させて複合化させると、耐摩耗性に優れ、かつ相
手材への攻撃も少ない、低熱膨張係数を有するアルミニ
ウム複合材を得ることができる。Therefore, the potassium titanate whisker is preferably used as a hybrid molded product in which, for example, alumina short fibers are mixed, and the hybrid molded product is impregnated with the above-described aluminum alloy under a predetermined pressurized state. When the composite is formed, an aluminum composite material having excellent wear resistance and low attack on a mating material and having a low coefficient of thermal expansion can be obtained.
【0106】また、価格面においても、従来のSiCウ
ィスカーは約5〜10万円/kg程度と非常に高価である
が、上記チタン酸カリウムウィスカーでは価格が約20
00円/kg程度と安価である。したがって、チタン酸カ
リウムウィスカーを混合することは、結局複合材自体の
価格を下げることにもなる。In terms of price, the conventional SiC whisker is very expensive at about 50,000 to 100,000 yen / kg, but the price of the potassium titanate whisker is about 20 yen.
It is inexpensive at about 00 yen / kg. Therefore, mixing the potassium titanate whiskers will also ultimately lower the cost of the composite itself.
【0107】[0107]
【表10】 [Table 10]
【0108】[0108]
【表11】 [Table 11]
【0109】[0109]
【表12】 [Table 12]
【0110】(5) 第5実施例 次に本願発明の第5実施例について詳細に説明する。(5) Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail.
【0111】本実施例では、比表面積2500m2/m2と
5600m2/m2とを有する2組の発泡Ni成形体(図17
の(E),(F))と下記の(表13)に示すようにアルミニウ
ム合金中にSiを23〜25%含むAl−Si系アルミニ
ウム合金C8Cによる複合材料とを試作し、それらによ
って各々試験片を作製した。In this example, two sets of foamed Ni molded bodies having specific surface areas of 2500 m 2 / m 2 and 5600 m 2 / m 2 (FIG. 17)
(E), (F)) and a composite material of an Al-Si-based aluminum alloy C8C containing 23 to 25% of Si in an aluminum alloy as shown in the following (Table 13) were prototyped, and each of them was tested. Pieces were made.
【0112】そして、モニクロ鋳鉄を相手材として、図
16に示す上記各実施例と同様のピン・オン・ディスク
式試験機で摩耗試験を行なった。試験条件は、乾燥中で
すべり速度1m/s、荷重5kgf、摺動距離36kmで3〜
4回繰り返し試験を行なった。測定は始めに複合材料の
ピン、モニクロ鋳鉄のディスクで試験を行ない、ピン摩
耗体積を測る。そして次に、モニクロ鋳鉄のピン、複合
材料のディスクでピンの摩耗体積を測定した。Then, abrasion tests were carried out using the same pin-on-disk type testing machine as in each of the above-mentioned embodiments shown in FIG. The test conditions are as follows: Drying, sliding speed 1m / s, load 5kgf, sliding distance 36km, 3 ~
The test was repeated four times. First, the test is performed with a composite material pin and a monikro cast iron disk to measure the pin wear volume. Then, the wear volume of the pin was measured with the monicro cast iron pin and the composite material disk.
【0113】比較材料としては、図17に示すように、
従来の体積率の異なる2種のSiCウィスカー(A),
(B)、体積率の異なるアルミナ短繊維を複合化した2種
のアルミ複合材料(C),(D)、アルミ合金C8C(G)、
ハードナブルB2鋳鉄(H)、MC−A(H)である。As a comparative material, as shown in FIG.
Two types of conventional SiC whiskers with different volume ratios (A),
(B), two types of aluminum composite materials (C) and (D), which are composites of alumina short fibers having different volume ratios, aluminum alloy C8C (G),
Hard-nable B2 cast iron (H) and MC-A (H).
【0114】その結果、本実施例材料である発泡Ni成
形体にアルミ合金を含浸させた上記複合材料(E),(F)
が他の比較材料(A)〜(D)、(G)〜(I)に比べて非常に
良好な耐摩耗性を示した。また、この本実施例の複合材
料(E),(F)は、例えば次の(表14)に示すような機械
的特性を有しており、熱膨張係数も比較的低く、機械的
強度も高いことが確認された。As a result, the composite materials (E) and (F) obtained by impregnating an aluminum alloy into the foamed Ni molded body as the material of the present embodiment.
Showed very good abrasion resistance as compared with the other comparative materials (A) to (D) and (G) to (I). Further, the composite materials (E) and (F) of this example have mechanical properties as shown in the following (Table 14), have a relatively low coefficient of thermal expansion, and have a low mechanical strength. It was confirmed that it was high.
【0115】[0115]
【表13】 [Table 13]
【0116】[0116]
【表14】 [Table 14]
【0117】(6) 第6実施例 次に本願発明の第6実施例について詳細に説明する。(6) Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail.
【0118】本実施例では、相互に当接して相対的に摺
動する第1および第2の2つの摺動部材の組合せ構造に
おいて、上記第1の摺動部材をアルミニウムを含浸させ
たカーボン部材により形成する一方、第2の摺動部材
を、摺動部材全体中の合計体積率が25〜30%で、か
つ同体積率の比が0.5〜2の範囲のホウ酸アルミニウム
ウィスカー(9Al2O3・2B2O3)とアルミナ短繊維(A
l2O3)のハイブリッド成形体に対し下記の(表15)に示
すようなSi成分が20〜25%のAl−Si系アルミニ
ウム合金を含浸凝固せしめてなるアルミニウム複合材料
によって形成することによりロータリコンプレッサ用の
ロータおよびベーン等の相互に対応する各摺動部材(下
記表16の(A))を製造した。In this embodiment, in the combination structure of the first and second sliding members which abut against each other and slide relatively, the first sliding member is made of a carbon member impregnated with aluminum. On the other hand, the second sliding member is made of an aluminum borate whisker (9Al 2 O) having a total volume ratio of 25 to 30% in the entire sliding member and a ratio of the same volume ratio of 0.5 to 2. 3 · 2B 2 O 3) and alumina short fibers (a
(1 2 O 3 ) is formed from an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying an Al-Si-based aluminum alloy containing 20 to 25% of an Si component as shown in Table 15 below. Respective sliding members ((A) in Table 16 below) such as a rotor and a vane for a compressor were manufactured.
【0119】そして、それらによって各々各試験片3a
〜3cを製作して摩耗試験を行った。Then, each of the test pieces 3a
-3c were manufactured and subjected to a wear test.
【0120】摩耗試験は上記各実施例の場合と同様の図
18に示すピン・オン・ディスク式摩擦摩耗試験機で、
油中において行なった。そして、比較試験用のサンプル
材として、下記の(表16)に示すように現行のロータお
よびベーンの組合せであるハードナブルB2鋳鉄とモニ
クロ鋳鉄材のペア(B)、該両摺動部材の軽量化を目的と
したカーボンと上記アルミ複合材料との組合せ材(C)、
アルミニウム合金とアルミニウム合金/SiCウィスカ
ーの組合せ材(D)を各々選んだ。また相手材としては、
ロータリーコンプレッサ用のロータ材として一般的なN
i−Cr−Mo鋳鉄を使用した。そして、テストはすべり
速度1m/s、面圧645kgf/cm2の条件で行なった。図
19に示すように、その摩耗試験結果は本実施例の摺動
部材の組合せ(A)では耐摩耗性は非常に良好である。但
し、若干、現行の鋳鉄材の組合せ(B)に比べると耐摩耗
性に劣る傾向が見られるが、その点を考慮に入れても両
摺動部材が大幅に軽量化される事からコンプレッサ本体
の軽量化が可能で高回転性能を保証できる点でメリット
が大きく非常に良好な組合せといえる。なお、現行摺動
部材の組合せと上記本願発明実施例の組合せの各密度を
表17に示す。The abrasion test was performed using the same pin-on-disk friction and wear tester shown in FIG. 18 as in the above embodiments.
Performed in oil. As a sample material for a comparative test, as shown in the following (Table 16), a pair (B) of a hardenable B2 cast iron and a monicro cast iron material, which is a current combination of a rotor and a vane, and a light weight of both sliding members. Material (C) of carbon and the above aluminum composite material for the purpose of
Aluminum alloy and aluminum alloy / SiC whisker combination material (D) were selected respectively. Also, as the partner material,
Common N as rotor material for rotary compressor
i-Cr-Mo cast iron was used. The test was performed under the conditions of a sliding speed of 1 m / s and a surface pressure of 645 kgf / cm 2 . As shown in FIG. 19, the wear test result shows that the combination (A) of the sliding members of the present example has very good wear resistance. However, the wear resistance tends to be slightly inferior to the current combination of cast iron materials (B), but taking this point into account, the weight of both sliding members is greatly reduced. It is a very good combination with great merits in that it is possible to reduce the weight and to guarantee high rotation performance. Table 17 shows the respective densities of the combination of the current sliding member and the combination of the embodiment of the present invention.
【0121】[0121]
【表15】 [Table 15]
【0122】[0122]
【表16】 [Table 16]
【0123】[0123]
【表17】 [Table 17]
【図1】図1は、本願発明の第1実施例における摺動部
材の耐摩耗性を試験するピン・オン・ディスク式摩擦摩
耗試験機の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a pin-on-disk friction and wear tester for testing the wear resistance of a sliding member according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は、同試験機の摩耗量測定データグラフで
ある。FIG. 2 is a graph showing wear amount measurement data of the tester.
【図3】図3は、上記第1実施例におけるチタン酸カリ
ウムウィスカーの繊維体積率と熱膨張係数との関係を示
した実験データグラフである。FIG. 3 is an experimental data graph showing a relationship between a fiber volume ratio and a thermal expansion coefficient of the potassium titanate whisker in the first embodiment.
【図4】図4は、本願発明の第2実施例における摺動部
材の耐摩耗性を試験する摩擦摩耗試験機の構成を示す斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a friction and wear tester for testing the wear resistance of a sliding member according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図5は、図4の摩擦摩耗試験機によって行った
上記第2実施例の第1の摩耗試験(I)の結果を示すグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing the results of a first wear test (I) of the second embodiment performed by the friction and wear tester of FIG. 4;
【図6】図6は、同第2実施例の摩擦摩耗試験機による
第2の摩耗試験(II)の結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of a second wear test (II) using the friction and wear tester of the second embodiment.
【図7】図7は、同第2実施例における摺動部材の熱膨
張係数測定データを現行鋳鉄レベルと対比して示すグラ
フである。FIG. 7 is a graph showing measured data of the thermal expansion coefficient of the sliding member in the second embodiment in comparison with the current cast iron level.
【図8】図8は、同第2実施例の摺動部材のホウ酸アル
ミニウムウィスカーとアルミナ短繊維の各混合比を相関
的に示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the respective mixing ratios of aluminum borate whiskers and alumina short fibers of the sliding member of the second embodiment in a correlated manner.
【図9】図9は、本願発明の第3実施例における摺動部
材の第1の摩耗試験(I)の結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the results of a first wear test (I) of a sliding member according to a third embodiment of the present invention.
【図10】図10は、同第3実施における例摺動部材の
第2の摩耗試験(II)の結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a result of a second wear test (II) of the sliding member in the third embodiment.
【図11】図11は、同第3実施例における摺動部材の
熱膨張係数測定データを鋳鉄レベルと対比して示すグラ
フである。FIG. 11 is a graph showing measured data of the coefficient of thermal expansion of the sliding member in the third embodiment in comparison with the cast iron level.
【図12】図12は、同図11と同様の熱膨張係数測定
データの対比グラフである。FIG. 12 is a comparison graph of measured thermal expansion coefficient data similar to FIG.
【図13】図13は、同第3実施例の摺動部材のホウ酸
アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカ
ー、アルミナ短繊維各々の混合比を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the mixing ratio of aluminum borate whiskers, potassium titanate whiskers, and alumina short fibers of the sliding member of the third embodiment.
【図14】図14は、本願発明の第4実施例における摺
動部材の曲げ強度試験片(テストピース)の正面図であ
る。FIG. 14 is a front view of a bending strength test piece (test piece) of a sliding member according to a fourth embodiment of the present invention.
【図15】図15は、同試験片(テストピース)の側面図
である。FIG. 15 is a side view of the test piece (test piece).
【図16】図16は、本願発明の第5実施例に係る摺動
部材の摩擦摩耗試験機の構成を示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of a sliding member friction and wear tester according to a fifth embodiment of the present invention.
【図17】図17は、同本願発明の第5実施例における
摩耗試験の結果を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the results of a wear test in the fifth embodiment of the present invention.
【図18】図18は、本願発明の第6実施例に係る摺動
部材の摩擦摩耗試験機の構成を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of a friction member wear tester for a sliding member according to a sixth embodiment of the present invention.
【図19】図19は、同本願発明の第6実施例における
摩耗試験の結果を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the results of a wear test in a sixth embodiment of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−240727(JP,A) 特開 昭63−319298(JP,A) 特開 昭63−319299(JP,A) 特開 昭59−50149(JP,A) 特開 昭62−278239(JP,A) 特開 昭61−105316(JP,A) 特開 昭61−104037(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-240727 (JP, A) JP-A-63-319298 (JP, A) JP-A-63-319299 (JP, A) JP-A-59-1984 50149 (JP, A) JP-A-62-278239 (JP, A) JP-A-61-105316 (JP, A) JP-A-61-104037 (JP, A)
Claims (4)
ナ短繊維のハイブリッド成形体に、マトリックス合金と
してアルミニウム合金を含浸させてなる摺動部材であっ
て、当該摺動部材全体における上記ハイブリッド成形体
の合計の体積率が25〜30%、上記ハイブリッド成形
体を形成するホウ酸アルミニウムウィスカー、アルミナ
短繊維それぞれの摺動部材全体における体積率が各々少
くとも5%以上であり、かつ上記アルミニウム合金は、
重量比20〜25%のSiに加え、重量比2.5〜5.0%の
Cu、重量比0.5〜2.0%のMg、重量比0.1〜0.2%のT
iを含み、残部が実質的にアルミニウムであることを特
徴とする摺動部材。1. A sliding member obtained by impregnating a hybrid molded product of aluminum borate whiskers and alumina short fibers with an aluminum alloy as a matrix alloy, wherein a total volume of the hybrid molded product in the entire sliding member is provided. The aluminum alloy has a volume ratio of at least 5% to 25%, the volume ratio of each of the aluminum borate whiskers and alumina short fibers forming the hybrid molded body in the entire sliding member is at least 5% or more.
In addition to 20-25% by weight of Si, 2.5-5.0% by weight of
Cu, 0.5 to 2.0% by weight Mg, T: 0.1 to 0.2% by weight
include i, the balance substantially sliding member, wherein the aluminum der Rukoto.
ルミニウムウィスカーとアルミナ短繊維との摺動部材全
体中における体積率の比が0.2〜5.0の範囲であることを
特徴とする請求項1記載の摺動部材。2. The slide according to claim 1, wherein the ratio of the volume ratio of the aluminum borate whiskers and the alumina short fibers forming the hybrid molded body in the entire sliding member is in the range of 0.2 to 5.0. Moving member.
部材が鋳鉄系材料よりなることを特徴とする請求項1又
は2記載の摺動部材。3. The sliding member according to claim 1, wherein the mating member that abuts on each other and slides relatively is made of a cast iron-based material.
よび第2の2つの摺動部材の組合せ構造において、上記
第1の摺動部材をアルミニウムを含浸させたカーボン部
材により形成する一方、第2の摺動部材を当該摺動部材
全体中の合計体積率が25〜30%で、かつ摺動部材全
体中における体積率の比が0.5〜2の範囲のホウ酸アル
ミニウムウィスカーとアルミナ短繊維のハイブリッド成
形体に、アルミニウム合金全体中におけるSi成分が重
量比20〜25%のアルミニウム合金を含浸凝固せしめ
てなるアルミニウム複合材料によって形成したことを特
徴とする摺動部材。4. In a combined structure of a first and a second sliding member which abut on each other and slide relatively, said first sliding member is formed of a carbon member impregnated with aluminum. On the other hand, the second sliding member is made of an aluminum borate whisker and an alumina having a total volume ratio of 25 to 30% in the entire sliding member and a volume ratio of 0.5 to 2 in the entire sliding member. A sliding member comprising a short-fiber hybrid molded body formed of an aluminum composite material obtained by impregnating and solidifying an aluminum alloy having a weight ratio of 20 to 25% in an aluminum alloy as a whole in the aluminum alloy.
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