JPH0629473B2

JPH0629473B2 - 摺動用部材

Info

Publication number: JPH0629473B2
Application number: JP60094879A
Authority: JP
Inventors: 博文道岡; 良雄不破; 義明立松; 忠堂ノ本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS6296626A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材
よりなる摺動用部材に係り、更に詳細には一方の部材が
アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とす
る複合材料にて構成され他方の部材が鋼にて構成された
摺動用部材に係る。

従来の技術各種機械の構成要素や部材に於ては、部分的に特別な機
械的特性を要求されることが多い。例えば、自動車用エ
ンジンに於ては、エンジンの性能に対する要求が高くな
るにつれて、ピストンの如き部材はその比強度や剛性が
優れていることに加えて、その摺動面が耐摩耗性に優れ
ていることが強く溶請されるようになってきた。かかる
部材の比強度や耐摩耗性等を向上させる一つの手段とし
て、それらの部材を各種の無機質繊維等を強化材として
アルミニウム合金の如き金属をマトリックスとする複合
材料にて構成することが試られている。

かかる繊維強化金属複合材料の一つとして、本願出願人
と同一の出願人の出願にかかる特願昭６０−０９４８７
７号に於て、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を
強化繊維とし、アルミニウム合金などをマトリックスと
する繊維強化金属複合材料が既に提案されており、かか
る繊維強化金属複合材料によれば、それらにて構成され
た部材の比強度や耐摩耗性等を向上させることができ、
またアルミナ繊維等を強化繊維とする複合材料に比して
低廉な複合材料を得ることができる。

発明が解決しようとする問題点しかし、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よ
りなる摺動用部材に於て、その一方の部材を上述の如き
繊維強化金属複合材料にて構成した場合には、その他方
の部材の材質によってはその他方の部材の摩耗が著しく
増大し、従ってそれらを互いに当接して相対的に摺動す
る摺動用部材として使用することはできない。

本願発明者等は、互いに当接して相対的に摺動する二つ
の部材よりなる摺動用部材であって、その一方の部材が
強度及び剛性に優れたアルミナ繊維及びアルミナ繊維に
比して遥かに低廉であるアルミナ−シリカ繊維を強化繊
維としてアルミニウム合金の如き金属をマトリックスと
する繊維強化金属複合材料にて構成され、その他方の部
材が鋼にて構成された摺動用部材に於て、それら両方の
部材の摩耗量を最小限に抑えるためには、それらの材質
や性質の組合せとしては如何なるものが適切であるかに
ついて種々の実験的研究を行なった結果、それぞれ特定
の特徴及び特定の性質を有するものでなければならない
ことを見出した。

本発明は、本願発明者等が行なった上述の如き実験的研
究の結果得られた知見に基づき、一方の部材がアルミナ
繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維としアルミニ
ウム合金の如き金属をマトリックスとする繊維強化金属
複合材料にて構成され、その他方の部材が鋼にて構成さ
れた互いに当接して相対的に摺動する二つの部材よりな
る摺動用部材であって、それら両方の部材の互いに他に
対する摺動面に於ける摩耗特性が改善された摺動用部材
を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段上述の如き目的は、本発明によれば、互いに当接して
相対的に摺動する第一の部材と第二の部材とよりなる摺
動用部材にして、前記第一の部材の少なくとも前記第二
の部材に対する摺動面部は８０wt％以上のＡｌ_２Ｏ_３、
残部実質的にＳｉＯ_２なる組成を有するアルミナ繊維
と、３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、６５〜３５wt％ＳｉＯ
_２なる組成を有するアルミナ−シリカ繊維との実質的に
均一な混合物よりなるハイブリッド繊維を強化繊維と
し、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、スズ
及びこれらを主成分とする合金よりなる群より選択され
た金属をマトリックス金属とし、前記ハイブリッド繊維
の体積率が１％以上である複合材料にて構成されてお
り、前記第二の部材の少なくとも前記第一の部材に対す
る摺動面部は硬さＨｖ（１０kg）が２００以上の鋼にて
構成されていることを特徴とする摺動用部材、又は互
いに当接して当接的に摺動する第一の部材と第二の部材
とよりなる摺動用部材にして、前記第一の部材の少なく
とも前記第二の部材に対する摺動面部８０wt％以上のＡ
ｌ_２Ｏ_３、残部実質的にＳｉＯ_２なる組成を有するアル
ミナ繊維と、３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、６５〜３５wt
％ＳｉＯ_２、１０wt％以下のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、
ＰｂＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＭｏＯ_３、ＮｉＯ、Ｋ
_２Ｏ、ＭｎＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ｃｏ_３
Ｏ_４の一種以上の金属酸化物なる組成を有するアルミナ
−シリカ繊維との実質的に均一な混合物よりなるハイブ
リッド繊維を強化繊維とし、アルミニウム、マグネシウ
ム、銅、亜鉛、鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金
よりなる群より選択された金属をマトリックス金属と
し、前記ハイブリッド繊維の体積率が１％以上である複
合材料にて構成されており、前記第二の部材の少なくと
も前記第一の部材に対する摺動面部は硬さＨｖ（１０k
g）が２００以上の鋼にて構成されていることを特徴と
する摺動用部材によって達成される。

発明の作用及び効果本発明によれば、第一の部材の摺動面部を構成する複合
材料に於ては、強度及び硬度が高く炭化ケイ素繊維等に
比して低廉であるアルミナ繊維と、アルミナ繊維よりも
更に一層低廉であるアルミナ−シリカ繊維との実質的に
均一な混合物よりなるハイブリッド繊維により体積率１
％以上にてマトリックス金属が強化され、またアルミナ
−シリカ繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量
及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含有量がそれぞれ
２０wt％以下、７wt％以下に維持され、第二部材の摺動
面部は硬さＨｖ（１０kg）が２００以上の鋼にて構成さ
れるので、互いに当接して相対的に摺動する二つの部材
よりなる摺動用部材にあって、それら両方の部材の互い
に他に対する摺動面は耐摩耗性に優れており、従ってそ
れら両方の部材のそれぞれの摺動面に於ける摩耗量を最
小限に抑えると共に、粒子の脱落に起因する異常摩耗を
回避することができ、しかもその一方の部材は比強度、
剛性の如き機械的性質や機械加工性にも優れ低廉である
摺動用部材を得ることができる。

一般にアルミナ−シリカ系繊維はその組成及び製法の点
からアルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維に大別され
る、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が７０wt％以上でありＳｉＯ_２含
有量が３０wt％以下の所謂アルミナ繊維は、有機の粘調
な溶液とアルミニウムの無機塩との混合物にて繊維化
し、これを高温にて酸化焙焼することによ製造されてい
る。かかるアルミナ繊維は特にＡｌ_２Ｏ_３含有量が８０
wt％以上の場合に安定であり、マトリックス金属の溶湯
との反応やそれに伴う繊維の劣化が少ない。従って本発
明の摺動用部材に於ては、８０wt％以上のＡｌ_２Ｏ_３、
残部実質的にＳｉＯ_２なる組成を有するアルミナ繊維が
使用される。

また前述の如くアルミナには種々の結晶構造ののものが
あり、これらのうちαアルミナが最も安定な構造であ
り、硬さや弾性率も高いことが知られている。例えば耐
熱材として市販されているアルミナ繊維は、耐熱性や寸
法安定性等の点から、αアルミナ含有率（アルミナ繊維
中の全アルミナの重量に対するαアルミナの重量の割
合）が６０wt％以上であるものが多い。かかるαアルミ
ナ及びαアルミナを含有するアルミナ繊維の性質から判
断すると、αアルミナを含有するアルミナ繊維を強化繊
維としアルミニウム合金等をマトリツクス金属とする複
合材料に於ては、αアルミナ含有率が高くなればなるほ
どその複合材料自身の機械的強度、剛性、耐摩耗性等は
向上するが、相手部材の摩耗量が増大し、また加工性が
低下するものと推測される。

しかるに本願発明者等が行った実験的研究の結果によれ
ば、上述の如き予想に反し、アルミナ繊維のαアルミナ
含有率が５〜６０wt％、特に１０〜５０wt％の範囲にあ
る場合に複合材料の耐摩耗性や加工性を向上させること
ができ、しかも相手部材の摩耗量を低減することがで
き、更に上述の範囲は疲労強度の如き機械的性質にとっ
ても好ましいという特筆すべき事実が認められた。従っ
て本発明の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ繊維の
αアルミナ含有率は５〜６０wt％、好ましくは１０〜５
０wt％とされる。

一方Ａｌ_２Ｏ_３含有量が３５〜６５wt％でありＳｉＯ_２
含有量が３５〜６５wt％であるいわゆるアルミナ−シリ
カ繊維は、アルミナとシリカの混合物がアルミナに比し
て低融点であるため、アルミナとシリカの混合物を電気
炉などにて溶融し、その融液をブローイング法やスピニ
ング法にて繊維化することにより比較的低廉に且大量に
生産されている。特にＡｌ_２Ｏ_３含有量が６５wt％以上
でありＳｉＯ_２含有量が３５wt％以下の場合にはアルミ
ナとシリカとの混合物の融点が高くなり過ぎまた融液の
粘性が低く、一方Ａｌ_２Ｏ_３含有量が３５wt％以下であ
りＳｉＯ_２含有量が６５wt％以上の場合には、ブローイ
ングやスピニングに必要な適正な粘性が得られない等の
理由から、これらの低廉な製造法を適用し難い。

またアルミナとシリカとの混合物の融点や粘性を調整し
たり、繊維に特殊な性能を付与する目的から、アルミナ
とシリカとの混合物にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆｅ
_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、Ｓ
ｎＯ_２、ＺｎＯ、Ｍ０Ｏ_３、ＮｉＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｍｎ
Ｏ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ｃ０Ｏ_４などの金
属酸化物が添加されることがある。本願発明者等が行な
った実験的研究の結果によれば、これらの成分は１０wt
％以下に抑えられることが好ましいことが認められた。
更にアルミナ−シリカ繊維に於ては、アルミナ含有率が
高い程マトリックス金属の溶湯との反応による劣化及び
これに起因する繊維の強度低下が少なくなる。従って本
発明の摺動用部材に於けるアルミナ−シリカ繊維の組成
は３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、６５〜３５wt％Ｓｉ
Ｏ_２、又は３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、６５〜３５wt％
ＳｉＯ_２、１０wt％以下のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、
Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｐｂ
Ｏ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＭｏＯ_３、ＮｉＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｍ
ｎＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４の一
種以上の金属酸化物に設定され、好ましくは４０〜６５
wt％Ａｌ_２Ｏ_３、４０〜３５wt％ＳｉＯ_２、又は４０〜
６５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、４０〜３５wt％ＳｉＯ_２、１０wt
％以下のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ
_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、ＳｎＯ_２、Ｚｎ
Ｏ、ＭｏＯ_３、ＮｉＯ、Ｋ_２Ｏ、ＭｎＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、
Ｖ_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４の一種以上の金属酸化物
に設定される。

またブローイング法やスピニング法によるアルミナ−シ
リカ繊維の製造に於ては、繊維と同時に非繊維化粒子が
不可避的に多量に生成し、従ってアルミナ−シリカ繊維
の集合体中には比較的多量（５０wt％程度）の非繊維化
粒子が含まれている。本願発明者等が行った実験的研究
の結果によれば、かかる非繊維化粒子は複合材料の機械
的性質及び加工性を悪化させ、複合材料の強度を低下せ
しめる原因となり、更には粒子の脱落に起因して相手材
に対し異常摩耗の如き不具合を発生させる原因ともな
り、かかる不具合は粒径が１５０μを越える粒子の場合
に顕著である。

非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒
子の含有量がそれぞれ２２wt％、１４wt％に低減される
と、非繊維化粒子の総量が約５０wt％である場合に比し
て複合材料の被削性が大幅に向上し、例えば切削工具で
あるバイトの摩耗量は約半分に減少するが、特に非繊維
化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含
有量がそれぞれ１７wt％、７wt％に低減されると、バイ
トの摩耗量は非繊維化粒子の総量及び粒径１５０％以上
の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ２２wt％、１４wt％
である場合（以下「比較基準」という）の摩耗量の約７
０％に低減され、また非繊維化粒子の総量及び粒径１５
０μ以上の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ１０wt％、
２wt％に設定されると、バイトの摩耗量は比較基準の場
合の摩耗量の約２５％に低減され、更に非繊維化粒子の
総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量がそ
れぞれ７wt％、１wt％に設定されると、バイトの摩耗量
は比較基準の場合の摩耗量の約２０％に低減される。

また非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維
化粒子の含有量がそれぞれ１７wt％、７wt％に低減され
ると、第二の部材、即ち複合材料と摩耗摺動する相手材
の異常摩耗が大幅に減少すると共にスカッフィングの発
生が皆無になり、更に非繊維化粒子の総量及び粒径１５
０μ以上の非繊維化粒子の含有量がそれぞれ１０wt％、
２wt％に設定されると、相手材の異常摩耗も皆無にな
る。

従って本発明の一つの詳細な特徴によれば、アルミナ−
シリカ繊維の集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量は
１７wt％以下、好ましくは１０wt％、更に好ましくは７
wt％以下に抑えられ、また粒径１５０μ以上の非繊維化
粒子の含有量は７wt％以下、好ましくは２wt％以下、更
に好ましくは１wt％以下に抑えられる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維との実質的に均一
な混合物よりなるハイブリッド繊維を強化繊維とし、ア
ルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、スズ及びこ
れらを主成分とする合金をマトリックス金属とする複合
材料に於ては、ハイブリッド繊維の体積率が１％程度で
あっても複合材料の耐摩耗性が著しく向上する。従って
本発明の摺動用部材に於ては、ハイブリッド繊維の体積
率は１％以上、特に３％以上、更には１０％以上とされ
る。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とを組合せてハイ
ブリッド化することによる複合材料の耐摩耗性向上効果
は、特に相手材が鋼である場合には後に詳細に説明する
如く、ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が５
〜８０％の場合に、特に１０〜７０％の場合に顕著であ
る。また複合材料及びこれと摩擦する相手材の摩耗量は
バイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比が２０〜９
０％の範囲、特に４０〜８０％の範囲に於て小さな値に
なる。従って本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、
ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比は２０〜９
０％、好ましくは４０〜８０％とされる。

また本発明者等が行った実験的研究の結果によれば、相
手材が鋼であってハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の
体積比が上述の好ましい範囲５〜８０％になる場合に
は、ハイブリッド繊維の体積率が１％、特に３％以上で
なければ複合材料の十分な耐摩耗性を確保することが困
難であり、ハイブリッド繊維の体積率が２５％、特に３
０％を越えると相手材の摩耗量が増大する。従って本発
明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、ハイブリッド
繊維中のアルミナ繊維の体積比は２０〜９０％、特に４
０〜８０％でありハイブリッド繊維の体積率は１〜３０
％、好ましくは３〜２５％とされる。

また本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、
ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比の如何に拘
らず、アルミナ−シリカ繊維の体積率が２０％、特に２
２．５％を越えると複合材料の強度及び耐摩耗性が低下
する。従って本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれ
ば、ハイブリッド繊維中のアルミナ繊維の体積比の如何
に拘らず、アルミナ−シリカ繊維の体積率は２２．５％
以下、好ましくは２０％以下とされる。

尚第一の部材の構成材料として、強度、耐摩耗性の如き
機械的性質に優れ、しかも相手材に対する摩擦摩耗特性
に優れた複合材料を得るためには、アルミナ繊維は、本
願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、短繊維
の場合には０．５〜３０μの平均繊維径及び１μ〜５０
mm平均繊維長を有し、長繊維の場合には５〜３０μの繊
維径を有することが好ましい。一方アルミナ−シリカ繊
維はその構成材料たるアルミナ−シリカ繊維の溶融状態
に於ける粘性が比較的小さく、またアルミナ−シリカ繊
維がアルミナ繊維等に比して比較的脆弱であることか
ら、アルミナ−シリカ繊維は繊維径０．５〜１０μ、繊
維長１μ〜約５cm程度の短繊維（不連続繊維）の形態に
て製造されている。従って低廉なアルミナ−シリカ繊維
の入手性を考慮すれば、本発明の複合材料に於て使用さ
れるアルミナ−シリカ繊維の平均繊維径は１〜７μ程度
であり、平均繊維長は１０μ〜０．５cm程度であること
が好ましい。また複合材料の製造方法を考慮すと、アル
ミナ−シリカ繊維の平均繊維長は加圧鋳造法の場合には
１０μ〜０．５cm程度、粉末治金法の場合には１０μ〜
３mm程度であることが好ましい。

また本発明に於ける第一の部材を構成する複合材料のマ
トリックス金属としての合金は、それぞれＪＩＳ規格で
ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１
２の如きアルミニウム合金、ＭＤＣ１−Ａ、ＭＣ２、Ｍ
Ｃ７、ＭＣ８の如きマグネシウム合金、ＫＪ３、ＫＪ
４、ＰＢＣ２Ａ、ＨＢｓＢＥ１の如き銅合金、ＺＤＣ
１、ＺＤＣ２如き亜鉛合金、ＷＪ８、ＷＪ１０の如き鉛
合金ＷＪ１、ＷＪ２の如きスズ合金であってよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例１ＩＣＩ株式会社製のアルミナ繊維（商品名「サフィ
ル」）に対し脱粒処理を行い、繊維集合体中に含まれる
非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒
子含有量をそれぞれ０．１wt％、０．０２wt％とするこ
とにより、下記の表１に示されている如きアルミナ繊維
を用意した。

また下記の表２に示されたイソライト・バブコック耐火
株式会社製のアルミナ−シリカ繊維（商品名「カオウー
ル」）に対し脱粒処理を行うことにより、繊維集合体中
に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の
非繊維化粒子含有量をそれぞれ０．５wt％、０．１wt％
とした。

次いで上述のアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を
種々の体積比にてコロイダルシリカ中に分散させ、その
コロイダルシリカを撹拌することによりアルミナ繊維及
びアルミナ−シリカ繊維を均一に混合し、かくしてアル
ミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維が均一に分散された
コロイダルシリカより真空成形法により第１図に示され
ている如く８０×８０×２０mmの繊維形形成体１を形成
し、更にそれを６００℃にて焼成することにより個々の
アルミナ繊維２及びアルミナ−シリカ繊維２ａをシリカ
にて結合させた。この場合、第１図に示されている如
く、個々のアルミナ繊維２及びアルミナ−シリカ繊維２
ａはｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、ｚ方向
に積重ねられた状態に配向された。

次いで第２図に示されている如く、繊維成形体１を鋳型
３のモールドキャビティ４内に配置し、該モールドキャ
ビティ内に７３０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ８Ａ）の溶湯５を注湯し、該溶湯を鋳型３に嵌合する
プランジャ６により１５００kg／cm²の圧力に加圧し、
その加圧状態を溶湯５が完全に凝固するまで保持し、か
くして第３図に示されている如く外径１１０mm、高さ５
０mmの円柱状の凝固体７を鋳造し、更に該凝固体に対し
熱処理Ｔ_６を施し、各凝固体よりアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を強化繊維としアルミニウム合金をマ
トリックスとする複合材料１′を切出し、それらの複合
材料より大きさが１６×６×１０mmであり、その一つの
面（１６×１０mm、第１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験
面とする摩耗試験用のブロック試験片Ａ_０〜Ａ₁₀₀ を機
械加工によって作成した。尚上述の各複合材料Ａ_０〜Ａ
₁₀₀ のアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維の体積
率、強化繊維の総体積率、強化繊維の総量に対するアル
ミナ繊維の体積比はそれぞれ下記の表３に示されている
通りであった。

また比較の目的で、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ
８Ａ）のみよりなる熱処理Ｔ_６が施された同一寸法のブ
ロック試験片Ａを作成した。

次いで各ブロック試験片を順次摩擦摩耗試験機にセット
し、相手部材である外径３５mm、内径３０mm巾１０mmの
軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８１０）製の円筒
試験片の外周面と接触させ、それらの試験片の接触部に
常温（２０℃）の潤滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ
−３０）を供給しつつ、接触面圧２０kg／mm²、滑り速
度０．３ｍ／ secにて１時間円筒試験片を回転させる摩
耗試験を行なった。この摩耗試験の結果を第４図に示
す。第４図に於て、上半分はブロック試験片の摩耗量
（摩耗痕深さμ）を表わしており、下半分は相手部材で
ある円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしてお
り、横軸は強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積
化（％）を表わしている。

第４図より、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維に
て強化されたアルミニウム合金よりなるブロック試験片
の摩耗量はアルミニウム合金のみよりなるブロック試験
片Ａの摩耗量に比して遥かに小さい値であることが解
る。またブロック試験片の摩耗量はアルミナ繊維の体積
比の増大につれて低下し、特にアルミナ繊維の体積比が
０〜６０％の範囲に於て著しく低下し、アルミナ繊維の
体積比が８０％以上の領域に於ては実質的に一定の値に
あることが解る。また円筒試験片の摩耗量はアルミナ繊
維の体積比の増大につれて実質的に線形的に僅かに増大
することが解る。従って鋼を相手部材とする場合に於て
ブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減する
ためには、アルミナ繊維の体積比は２０〜９０％、特に
４０〜８０％であることが好ましいことが解る。

複合材料は一般に設計可能な材料といわれており、複合
則が成立すると考えられている。今強化繊維の総量に対
するアルミナ繊維の体積比をＸ％とすれば、Ｘ＝０％で
ある場合のブロック試験片の摩耗量は３２μであり、Ｘ
＝１００％である場合のブロック試験片の摩耗量は１０
μであるので、複合材料の摩耗量について複合則が成立
するとすれば、Ｘ＝０〜１００％の範囲に於けるブロッ
ク試験片の摩耗量はＹ＝（３２−１０）Ｘ／１００＋１０であるものと推測される。

第４図に於ける仮想線はかかる複合則に基づくブロック
試験片の摩耗量の推測値を表わしている。また第５図は
かかる複合則に基づくブロック試験片の摩耗量の推測値
と実測値との差ΔＹを強化繊維の総量に対するアルミナ
繊維の体積比Ｘを横軸にとって示している。

第４図及び第５図より、ブロック試験片の摩耗量はアル
ミナ繊維の体積比Ｘの値に拘らず推測値よりも小さく、
特に体積比Ｘの５〜８０％の範囲に於て、さらには１０
〜７０％の範囲に於て推測値より著しく低減され、この
ことは複合材料の摩耗量に関しアルミナ繊維とアルミナ
−シリカ繊維とをハイブリッド化することにより得られ
る効果に他ならない。

実施例２下記の表４に示されたＩＣＩ株式会社製のアルミナ繊維
（商品名「サフィル」）と下記の表５に示されたイソラ
イト・バブコック耐火株式会社製のアルミナ−シリカ繊
維（商品名「カオウール」）とを使用して、上述の実施
例１の場合と同一の要領の真空成形法により、互いに均
一に混合された種々の体積化のアルミナ繊維とアルミナ
−シリカ繊維とよりなる８０×８０×２０mmの繊維成形
体を形成した。次いで上述の実施例１の場合と同様の要
領の高圧鋳造法（溶湯温度１１００℃、溶湯に対する加
圧緑１０００kg／cm²）にて、アルミナ繊維とアルミナ
−シリカ繊維とによりなるハイブリッド繊維を強化繊維
とし銅合金（Ｃｕ−１０wt％Ｓｎ）をマトリックス金属
とする複合材料を製造した。次いで各複合材料より大き
さが１６×６×１０mmであり、その一つの面（１６×１
０mm、１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とするブロッ
ク試験片Ｂ_０〜Ｂ₁₀₀を機械加工によって作成した。尚
上述の各複合材料Ｂ_０〜Ｂ₁₀₀ のアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維の体積率、強化繊維の総体積率、強化
繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比はそれぞれ下
記の表６に示されている通りであった。

また比較の目的で、銅合金（Ｃｕ−１０wt％Ｓｎ）のみ
よりなる同一寸法のブロック試験片Ｂを作成した。

次いで各ブロッ試験片について上述の実施例２の場合と
同一の条件にて軸受銅（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８
１０）製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を行っ
た。この摩耗試験の結果を第６図に示す。第６図に於
て、上半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）
を表わしており、下半分は相手部材である円筒試験片の
摩耗量（摩耗減量mg）を表わしており、横軸は強化繊維
の総量に対するアルミナ繊維の体積比（％）を表わして
おり、仮想線は複合則に基づくブロック試験片の摩耗量
の推測値を表わしている。

第６図より、アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維に
て強化された銅合金よりなるブロック試験片の摩耗量は
銅合金のみよりなるブロック試験片Ｂの摩耗量に比して
遥かに小さい値であることが解る。またこの実施例に於
てもブロック試験片の摩耗量はアルミナ繊維の体積比の
増大につれて低下し、特にアルミナ繊維の体積比が０〜
４０％の範囲に於て比較的大きく低下し、アミナ繊維の
体積比が６０％以上の領域に於ては実質的に一定の値に
なることが解る。また円筒試験片の摩耗量は比較的小さ
い値の範囲内に於てアルミナ繊維の体積比の増大につれ
てごく僅かに増大することが解る。従ってマトリックス
金属が銅合金である場合にも、鋼を相手部材とする場合
に於けるブロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量を
低減するためには、アルミナ繊維の体積比は２０〜９０
％、特に４０〜８０％であることが好ましことが解る。

また第７図は複合則に基づくブロック試験片の摩耗量の
推測値と実測値ΔＹを強化繊維の総量に対するアルミナ
繊維の体積比Ｘを横軸にとって示す第５図と同様のグラ
フである。第６図及び第７図より、ブロック試験片の摩
耗量はハイブリッド化の効果によりアルミナ繊維の体積
比Ｘの値に拘らず推測値よりも小かく、特に体積比Ｘが
１０〜７０％の範囲に於て、更には２０〜６０％の範囲
に於て推測値より著しく低減されることが解る。

実施例３ αアルミナ含有率が４wt％、３４wt％、４８wt％、１０
０wt％である点を除き上掲の表１に示されたアルミナ繊
維と同一の諸元のＩＣＩ株式会社製の三種類のアルミナ
繊維（商品名「サフィル」）と、上掲の表２に示された
アルミナ−シリカ繊維とを使用して、上述の実施例１の
場合と同一の要領の真空成形法により、互いに均一に混
合された種々の体積比のアルミナ繊維とアルミナ−シリ
カ繊維とよりなる８０×８０×２０mmの繊維形成体を形
成した。次いで上述の実施例１の場合と同様の要領の高
圧鋳造法（溶湯温度７３０℃、溶湯に対する加圧力１５
００kg／cm²）にてアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ
８Ａ）をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が
７．５％であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維
の体積比が０％、２０％、６０％、１００％である１６
種類の複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処理Ｔ_６
を施した。

次いで各複合材料より摩擦摩耗試験用のブロック試験片
を形成し、上述の実施例１の場合と同一の条件にて軸受
鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８１０）製の円筒試験
片を相手部材とする摩耗試験を行った。この摩耗試験の
結果を第８図に示す。第８図に於て、上半分はブロック
試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表しており、下半分
は相手部材であ円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表
しており、横軸は強化繊維の総量に対するアルミナ繊維
の体積比（％）を表している。

第８図より、鋼を相手部材とする場合に於てブロック試
験片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するためには、
アルミナ繊維のαアルミナ含有率は３４％前後の如く比
較的小さい値であることが好ましく、またアルミナ繊維
のαアルミナ含有率が３４％の如く比較的小さい値であ
る場合には、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体
積比が比較的高い領域に於ても円筒試験片の摩耗量を小
さい値に維持することができることが解る。

実施例４ αアルミナ含有率が０wt％、４wt％、１６wt％、２５wt
％、３４wt％、４８wt％、６２wt％、８３wt％、１００
wt％である点を除き上掲の表１に示されたアルミナ繊維
と同一の諸元のアルミナ繊維と、上掲の表２に示された
アルミナ−シリカ繊維とを使用して、上述の実施例１の
場合と同一の要領及び同一の条件にて、アルミナ繊維と
アルミナ−シリカ繊維とよりなハイブリッド繊維を強化
繊維とし、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）を
マトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が８％であ
り、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比が５
０％である複合材料を製造し、各複合材料に対し熱処理
Ｔ_６を施した。

次いで各複合材料より摩擦摩耗試験用のブロック試験片
を形成し、上述の実施例１の場合と同一の条件にて軸受
鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８１０）製の円筒試験
片を相手部材とする摩耗試験を行った。この摩耗試験の
結果を第９図に示す。尚第９図に於て、上半分はブロッ
ク試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表わしており、下
半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わしてお
り、横軸はアルミナ繊維のαアルミナ含有率（wt％）を
表わしている。

第９図より、ブロック試験片の摩耗量はアルミナ繊維の
αアルミナ含有率が５〜６０wt％の範囲又は７０wt％以
上の場合、特に１０〜５０wt％の範囲又は７５wt％以上
の場合に小さく、円筒試験片の摩耗量はαアルミナ含有
率が５〜６０wt％、特に１０〜５０wt％の場合に小さ
く、従って鋼を相手部材とする場合に於てブロック試験
片及び円筒試験片両方の摩耗量を低減するためには、ア
ルミナ繊維のαアルミナ含有率は５〜６０wt％、特に１
０〜５０wt％であることが好ましいことが解る。

実施例５ αアルミナ含有率が８％である点を除き上掲の表１に示
されたアルミナ繊維と同一の諸元のアルミナ繊維及び上
掲の表２に示されたアルミナ−シリカ繊維を使用して、
上述の実施例１の場合と同一の要領及び同一の条件にて
アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とよりなるハイブ
リッド繊維を強化繊維とし、アルミニウム合金（ＪＩＳ
規格ＡＣ８Ａ）をマトリックス金属とし、強化繊維の総
体積率が５．６％、１５％、２０％であり、強化繊維の
総量に対するアルミナ繊維の体積比が０％、２０％、６
０％、１００％である１２種類の複合材料を製造し、各
複合材料に対し熱処理Ｔ_６を施した。

次いで各複合材料より摩擦磨耗試験用のブロック試験片
を形成し、上述の実施例１の場合と同一の条件にて軸受
鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８１０）製の円筒試験
片を相手部材とする摩耗試験を行った。この摩耗試験の
結果を第１０図に示す。尚第１０図に於て、上半分はブ
ロック試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表わしてお
り、下半分は円筒試験片の摩耗量（摩耗減量mg）を表わ
しており、横軸は強化繊維の総量に対するアルミナ繊維
の体積比（％）を表わしている。

第１０図より、ブロック試験片の摩耗量は強化繊維の総
体積率が高くなるにつれて小さい値になるのに対し、円
筒試験片の摩耗量は強化繊維の総体積率が高くなるにつ
れて増大することが解る。

実施例６上述の実施例５に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を使用して、上述の実施例１の場合と
同一の要領及び同一の条件にてアルミナ繊維とアルミナ
−シリカ繊維とよりなるハイブリッド繊維を強化繊維と
し、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）をマトリ
ックス金属とし、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維
の体積比が５０％であり、強化繊維の総体積率が１％、
１０％、２０％、３０％、３５％である複合材料を製造
し、各複合材料に対し熱処理Ｔ_６を施した。次いで各複
合材料より摩擦摩耗試験用のブロック試験片を形成し
た。また比較の目的でアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ８Ａ）のみよりなり熱処理Ｔ_６が施された同一寸法の
ブロック試験片を形成した。

次いで各ブロック試験片について上述の実施例１の場合
と同一の条件にて軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝
８１０）製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を行
った。この摩耗試験の結果を第１１図に示す。尚第１１
図に於て、上半分はブロック試験片の摩耗量（摩耗痕深
さμ）を表わしており、下半分は円筒試験片の摩耗量
（摩耗減量mg）を表わしており、横軸は強化繊維の総体
積率（％）を表わしている。

第１１図より、ブロック試験片の摩耗量は強化繊維の総
体積率が１％以上、特に３％以上、更には１０％以上の
場合に小さく、円筒試験片の摩耗量は強化繊維の総体積
率が２５％、特に３０％を越えると急激に増大すること
が解る。従って鋼を相手部材とする場合に於てブロック
試験片及び円筒試験片両手の摩耗量を低減するために
は、強化繊維の総体積率は１〜３０％、特に３〜２５％
であることが好ましいことが解る。

実施例７上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及びアル
ミナ−シリカ繊維を用いて上述の実施例１の場合と同様
の要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を強化材
とし、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１−Ａ）を
マトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０％で
あり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比が
５０％である複合材料の高圧鋳造法（湯温６９０℃、溶
湯に対する加圧力１５００kg／cm²）にて製造し、該複
合材料より大きさが１６×６×１０mmであり、その一つ
の面（１６×１０mm、第１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試
験面とするブロック試験片Ｃ_１を作成した。

また上述の実施例１に於て使用されたアルミナ繊維及び
アルミナ−シリカ繊維を用いて、上述の実施例１の場合
と同様の要領にて繊維成形体を形成し、該繊維成形体を
強化材とし、亜鉛合金（ＪＩＳ規格ＺＤＣ１）、鉛合金
（ＪＩＳ規格ＷＪ８）、スズ合金（ＪＩＳ規格ＷＪ２）
をマトリックス金属とし、強化繊維の総体積率が１０％
であり、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比
が５０％である複合材料を高圧鋳造法（それぞれ湯温５
００℃、４１０℃、３３０℃、溶湯に対する加圧力５０
０kg／cm²）にて製造し、各複合材料より大きさが１６
×６×１０mmであり、その一つの面（１６×１０mm、第
１図のｘ−ｙ平面に垂直）を試験面とするブロック試験
片Ｄ_１〜Ｆ_１を作成した。更に比較の目的で、マグネシ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＭＤＣ１−Ａ）、亜鉛合金（ＪＩ
Ｓ規格ＺＤＣ１）、鉛合金（ＪＩＳ規格ＷＪ８）、スズ
合金ＪＩＳ規格ＷＪ２）のみよりなる同一寸法のブロッ
ク試験片Ｃ_０〜Ｆ_０を作成した。

次いでブロック試験片Ｃ_０、Ｃ_１については上述の実施
例１の場合と同一の条件にて、また他のブロック試験片
については面圧が５kg／cm²、試験時間が３０分にそれ
ぞれ設定された点を除き上述の実施例１の場合と同一の
条件にて、軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、Ｈｖ＝８１
０）製の円筒試験片を相手部材とする摩耗試験を行っ
た。この摩耗試験の結果を下記の表７に示す。尚表７に
於て、ブロック試験片の摩耗量比率とはそれぞれブロッ
ク試験片Ｃ_０〜Ｆ_０の摩耗量（摩耗痕深さmm）に対する
ブロック試験片Ｃ_１〜Ｆ_１の摩耗量（摩耗痕深さmm）の
百分率を意味し、円筒試験片の摩耗量とはブロック試験
片Ｃ_１〜Ｆ_１と摩擦された円筒試験片の摩耗量（摩耗減
量mg）を意味する。尚ブロック試験片Ｃ_０〜Ｆ_０と摩擦
された円筒試験片の摩耗量は測定不可能なほど小さく、
実質的に０であった。

表７より、アルミナ繊維とアルミナ−シリカ繊維とより
なるハイブリッド繊維にてマグネシウム合金、亜鉛合
金、鉛合金、スズ合金を強化すれば、相手材の摩耗量を
実質的に増大させることなくそれらの合金の摩耗量を大
幅に低減し得ることが解る。この実施例の結果より、マ
トリックス金属がマグネシウム合金、スズ合金、鉛合
金、亜鉛合金であり相手材が鋼である場合に於て、ハイ
ブリッド繊維の体積率、非繊維化粒子の総量、粒径１５
０μ以上の非繊維化粒子の含有量、アルミナ繊維のαア
ルミナ含有率などが本発明の範囲に属する場合には、ブ
ロック試験片及び円筒試験片両方の摩耗量が非常に小さ
い値になることが解る。

尚上述の実施例１〜７の摩耗試験と同様の摩耗試験をク
ロム鋼（ＪＩＳ規格ＳＣｒ４２０）、ステンレス鋼（Ｊ
ＩＳ規格ＳＵＳ３４０）を相手材として各実施例と同一
の条件にて行ったところ、それぞれ対応する各実施例の
結果と同様の結果が得られた。

実施例８次にエンジ用ピストとピストンリングとの組合せに対し
適用された本発明による摺動用部材の具体的実施例につ
いて説明する。

第１２図は上述の実施例を示す解図的縦断面図、第１３
図はその要部を示す解図的拡大部分縦断面図、第１４図
はピストンリング（トップリング）を拡大して示す解図
的部分縦断面図である。これらの図に於て、１１はピス
トンであり、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）
にて構成されている。ピストン１１の外側外周面１２に
は、燃焼ガスがピストン１１とシリンダブロック１３の
シリンダ壁面との間を経てエンジンの燃焼室より漏洩す
るのを防止するコンプレッションリング１４及び１５を
受入れる二つのリング溝１６及び１７と、余分のオイル
を掻落すオイルリング１８を受入れるリング溝１９とが
形成されている。

図示の実施例に於ては、ピストン１１の側部外周面１２
に沿うピストンヘッド２０よりトップリング溝１６の具
面２１の下法までの部分は、平均繊維径３．２μ、平均
繊維長２．５mm、αアルミナ含有率３０wt％のアルミナ
繊維（９５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、５wt％ＳｉＯ_２）と平均繊
維径２．８μ、平均繊維長３．０mmのアルミナ−シリカ
繊維（５５wt％Ａｌ_２Ｏ_３、４５wt％ｓｉＯ_２）とを種
々の体積比にて均一に混合し、カサ密度０．１８ｇ／cm
³（体積率６％に相当）にて実質的に無作為に配向して
なる繊維成形体を強化材とし、ピストン１１の他の部分
を構成するアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）を
マトリックスとする複合材料２２にて構成されている。
この複合材料２２はトップリング１４を受入れるトップ
リング溝１６の壁面を郭定しており、またピストの側部
外周面１２に露出する部分にてトップラド２３及びセカ
ンドランド２４の一部を郭定している。

尚、かかるピストンはそれを鋳造するための鋳型のモー
ルドキャビティ底壁上に繊維成形体を載置し、アルミニ
ウム合金の溶湯を注湯し、その鋳型に液密的に嵌合する
プランジャにより溶湯を加圧しつつ凝固させてピストン
予成形体とし、それに熱処理Ｔ_６を施した後所定の寸法
に加工し、更にリング溝１６、１７、１９を形成するこ
とによって製造されてよい。

上述の如きピストン１１と互いに当接して相対的に摺動
するトップリング１４は、軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ
２、Ｈｖ＝７２０）にて構成されている。特に図示の実
施例は７゜のキーストンリングとして構成されており、
そのシリンダブロック１３のシリンダ壁面との摺動面部
にモリブデン溶射層２５が形成されたものである。

上述の如く構成されたピストンとピストンリングとを４
気筒４サイクルディーゼルエンジンに組込み、下記の表
８に示す試験条件にて摩耗試験を行なった。

この摩耗試験の結果、トップリング溝１６の上面２６及
び下面２１の摩耗量はアルミナ繊維の体積比が２０wt％
以上の範囲に於ては３．５μ以下であり、特にアルミナ
繊維の体積比が５０〜８０wt％範囲に於ては３．２μと
小さい値になり、またトップリング１４の下面２７の摩
耗量はアルミナ繊維の体積比率が０〜８０wt％の範囲に
於ては３．０μ以下であるが、アルミナ敷の体積比が８
０wt％以上の範囲に於ては６μと高い値になることが解
った。この試験結果より、上述の実施例によるピストン
とピストンリングとの組合せによれば、現在汎用されて
いるアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）製のピス
トンと鋳鉄製のピスントンリングとの組合せに比較し
て、リング溝の摩耗量は約１／８に低減され、またピス
トンリング上下面の摩耗量は約１／２に低減されること
が解る。

以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
の一部との関連に於て種々の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維よりな
る繊維成形体の繊維配向状態を示す斜視図、第２図は高
圧鋳造法による複合材料の製造工程を示す解図、第３図
は第２図の高圧鋳造により形成された凝固体を示す斜視
図、第４図はアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を
強化繊維としアルミニウム合金をマトリックス金属とす
る複合材料と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果
を、強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の体積比を横
軸にとって示すグラフ、第５図は第４図に示されたデー
タに基づき複合材料の摩耗量の複合則に基づく測定値と
実測値との差を強化繊維の総量に対するアルミナ繊維の
体積比を横軸にとって示すグラフ、第６図はアルミナ繊
維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とし銅合金をマ
トリックス金属とする複合材料と軸受鋼との間にて行わ
れた摩耗試験の結果を強化繊維の総量に対するアルミナ
繊維の体積比を横軸の総量にとって示すグラフ、第７図
は第６図に示されたデータに基づき複合材料の摩耗量の
複合則に基づく推測値と実測値と差を強化繊維の総量に
対するアルミナ繊維の体積比を横軸にとって示すグラ
フ、第８図はαアルミナ含有率が種々の値に設定された
アルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化繊維とし
たアルミニウム合金をマトリックス金属とする複合材料
と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果を、強化繊
維の総量に対するアルミナ繊維の体積比を横軸にとって
示すグラフ、第９図はαアルミナ含有率が種々の値に設
定されたアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維を強化
繊維としアルミニウム合金をマトリックス金属とする複
合材料と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果をア
ルミナ繊維のαアルミナ含有率を横軸にとって示すグラ
フ、第１０図はアルミナ繊維及びアルミナ−シリカ繊維
を強化繊維繊維とし、アルミニウム合金をマトリックス
金属とし強化繊維の総体積率が異なる３種類の複合材料
と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果を、強化繊
維の総量に対するアルミナ繊維の体積比を横軸にとって
示すグラフ、第１１図はアルミナ繊維及びアルミナ−シ
リカ繊維を強化繊維としアルミニウム合金をマトリック
ス金属とし強化繊維の総体積率が種々の値に設定された
複合材料と軸受鋼との間にて行われた摩耗試験の結果を
強化繊維の総体積率を横軸にとって示すグラフ、第１２
図はエンジン用ピストンとピストンとの組合せに対し適
用された本発明による摺動用部材の具体的実施例を示す
解図的断面図、第１３図は第１２図に示された実施例の
要部を示す解図的拡大部分縦断面図、第１４図はピスト
ンリング（トップリング）を拡大して示す解図的部分縦
断面図である。１……繊維成形体、１′……複合材料，２……アルミナ
繊維，２ａ……アルミナ−シリカ繊維，３……鋳型，４
……モールドキャビティ，５……溶湯，６……プランジ
ャ，７……凝固体，１１……ピストン，１２……側部外
周面，１３……シリンダブロック，１４、１５……コン
プレッションリング，１６、１７……リング溝，１８…
…オイルリング，１９……リング溝，２０……ピストン
ヘッド，２１……下面，２２……複合材料，２３……ト
ップランド，２４……セカンドランド，２５……モリブ
デン溶射層，２６……上面，２７……下面

フロントページの続き (72)発明者堂ノ本忠愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭59−74247（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに当接して相対的に摺動する第一の部
材と第二の部材とよりなる摺動用部材にして、前記第一
の部材の少なくとも前記第二の部材に対する摺動面部は
８０wt％以上のＡｌ_２Ｏ_３、残部実質的にＳｉＯ_２なる
組成を有するアルミナ繊維と、３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ
_３、６５〜３５wt％ＳｉＯ_２なる組成を有するアルミナ
−シリカ繊維との実質的に均一な混合物よりなるハイブ
リッド繊維を強化繊維とし、アルミニウム、マグネシウ
ム、銅、亜鉛、鉛、スズ及びこれらを主成分とする合金
よりなる群より選択された金属をマトリックス金属と
し、前記ハイブリッド繊維の体積率が１％以上である複
合材料にて構成されており、前記第二の部材の少なくと
も前記第一の部材に対する摺動面部は硬さＨｖ（１０k
g）が２００以上の鋼にて構成されていることを特徴と
する摺動用部材。
【請求項２】特許請求の範囲第１項の摺動用部材に於
て、前記アルミナ繊維のαアルミナ含有率は５〜６０wt
％であることを特徴とする摺動用部材。
【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項の摺動用
部材に於て、前記ハイブリッド繊維中の前記アルミナ繊
維の体積比は２０〜９０％であり、前記ハイブリッド繊
維の体積率は１〜３０％であることを特徴とする摺動用
部材。
【請求項４】特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かの摺動用部材に於て、前記アルミナ−シリカ繊維の体
積率は２２．５％以下であることを特徴とする摺動用部
材。
【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
かの摺動用部材に於て、前記アルミナ−シリカ繊維の前
記集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径１５
０μ以上の非繊維化粒子含有量はそれぞれ１７wt％以
下、７wt％以下であることを特徴とする摺動用部材。
【請求項６】特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれ
かの摺動用部材に於て、前記アルミナ繊維のαアルミナ
含有率は１０〜５０wt％であることを特徴とする摺動用
部材。
【請求項７】互いに当接して相対的に摺動する第一の部
材と第二の部材とよりなる摺動用部材にして、前記第一
の部材の少なくとも前記第二の部材に対する摺動面部は
８０wt％以上のＡｌ_２Ｏ_３、残部実質的にＳｉＯ_２なる
組成を有するアルミナ繊維と、３５〜６５wt％Ａｌ_２Ｏ
_３、６５〜３５wt％ＳｉＯ_２、１０wt％以下のＣａＯ、
ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｚｒ
Ｏ_２、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、Ｍｏ
Ｏ_３、ＮｉＯ、Ｋ_２Ｏ、ＭｎＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｖ
_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４の一種以上の金属酸化物な
る組成を有するアルミナ−シリカ繊維との実質的に均一
な混合物よりなるハイブリッド繊維を強化繊維とし、ア
ルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、スズ及びこ
れらを主成分とする合金よりなる群より選択された金属
をマトリックス金属とし、前記ハイブリッド繊維の体積
率が１％以上である複合材料にて構成されており、前記
第二の部材の少なくとも前記第一の部材に対する摺動面
部は硬さＨｖ（１０kg）が２００以上の鋼にて構成され
ていることを特徴とする摺動用部材。
【請求項８】特許請求の範囲第７項の摺動用部材に於
て、前記アルミナ繊維のαアルミナ含有率は５〜６０wt
％であることを特徴とする摺動用部材。
【請求項９】特許請求の範囲第７項又は第８項の摺動用
部材に於て、前記ハイブリッド繊維中の前記アルミナ繊
維の体積比は２０〜９０％であり、前記ハイブリッド繊
維の体積率は１〜３０％であることを特徴とする摺動用
部材。
【請求項１０】特許請求の範囲第７項乃至第９項のいず
れかの摺動用部材に於て、前記アルミナ−シリカ繊維の
体積率は２２．５％以下であることを特徴とする摺動用
部材。
【請求項１１】特許請求の範囲第７項乃至第１０項のい
ずれかの摺動用部材に於て、前記アルミナ−シリカ繊維
の前記集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量及び粒径
１５０μ以上の非繊維化粒子含有量はそれぞれ１７wt％
以下、７wt％以下であることを特徴とする摺動用部材。
【請求項１２】特許請求の範囲第７項乃至第１１項のい
ずれかの摺動用部材に於て、前記アルミナ繊維のαアル
ミナ含有率は１０〜５０wt％であることを特徴とする摺
動用部材。