JPH08332562A - 摺動用部材の製造方法 - Google Patents
摺動用部材の製造方法Info
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- JPH08332562A JPH08332562A JP14174095A JP14174095A JPH08332562A JP H08332562 A JPH08332562 A JP H08332562A JP 14174095 A JP14174095 A JP 14174095A JP 14174095 A JP14174095 A JP 14174095A JP H08332562 A JPH08332562 A JP H08332562A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】鉄基金属をマトリックスとし固体潤滑剤を含む
摺動用部材を、固体潤滑剤の分解を防止しつつ製造す
る。 【構成】摺動用部材の製造方法であって、鉄基金属粉末
と金属又はセラミックスで被覆された被覆層をもつ固体
潤滑剤との混合粉末を成形して焼結し、焼結体の空孔に
Ａｌ基金属を含浸して摺動用部材を形成する。被覆層に
より固体潤滑剤の分解及び脱落が防止される。
摺動用部材を、固体潤滑剤の分解を防止しつつ製造す
る。 【構成】摺動用部材の製造方法であって、鉄基金属粉末
と金属又はセラミックスで被覆された被覆層をもつ固体
潤滑剤との混合粉末を成形して焼結し、焼結体の空孔に
Ａｌ基金属を含浸して摺動用部材を形成する。被覆層に
より固体潤滑剤の分解及び脱落が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のピストンリ
ング溝などに用いられる摺動用部材の製造方法に関す
る。
ング溝などに用いられる摺動用部材の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年のエンジン燃焼温度の上昇やピスト
ンリングの硬度の上昇に伴い、ピストンリング溝の摩耗
対策が種々講じられている。例えばアルミニウム基金属
にアルミナ−シリカ繊維を複合化したＡｌ基ＭＭＣ材料
が知られ、それをピストントップリング溝に用いた例が
知られている（特開昭５８−９３８３５号公報など）。
ンリングの硬度の上昇に伴い、ピストンリング溝の摩耗
対策が種々講じられている。例えばアルミニウム基金属
にアルミナ−シリカ繊維を複合化したＡｌ基ＭＭＣ材料
が知られ、それをピストントップリング溝に用いた例が
知られている（特開昭５８−９３８３５号公報など）。
【０００３】また特開平６−２６４０７９号公報には、
炭素質粉末と、表面をＡｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属で被
覆した固体潤滑剤と、アルミニウム基金属とからなる摺
動材料が開示されている。この摺動材料によれば、特定
の金属を被覆した固体潤滑剤を用いているので、固体潤
滑剤とアルミニウム基金属との反応が防止され長寿命と
することができる。
炭素質粉末と、表面をＡｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属で被
覆した固体潤滑剤と、アルミニウム基金属とからなる摺
動材料が開示されている。この摺動材料によれば、特定
の金属を被覆した固体潤滑剤を用いているので、固体潤
滑剤とアルミニウム基金属との反応が防止され長寿命と
することができる。
【０００４】しかし上記のＡｌ基ＭＭＣ材料を用いたデ
ィーゼルエンジン用ピストントップリング溝では、近年
のディーゼルエンジンの出力向上とそれに伴うピストン
リング溝部の温度上昇により、ピストンリングとの間に
凝着（以下、アルミ凝着という）の発生が懸念される。
また特開平６−２６４０７９号公報に開示の摺動材料に
おいても、アルミニウムマトリックスであるためピスト
ンリング溝用としては耐熱性が十分でなく、強度も十分
とはいえない。
ィーゼルエンジン用ピストントップリング溝では、近年
のディーゼルエンジンの出力向上とそれに伴うピストン
リング溝部の温度上昇により、ピストンリングとの間に
凝着（以下、アルミ凝着という）の発生が懸念される。
また特開平６−２６４０７９号公報に開示の摺動材料に
おいても、アルミニウムマトリックスであるためピスト
ンリング溝用としては耐熱性が十分でなく、強度も十分
とはいえない。
【０００５】そこでアルミニウム基金属を鉄基金属に置
換することが想起され、従来よりニレジスト鋳鉄にてピ
ストンリング溝部を形成することが行われている。この
ようにすればアルミ凝着を効果的に防止することができ
る。
換することが想起され、従来よりニレジスト鋳鉄にてピ
ストンリング溝部を形成することが行われている。この
ようにすればアルミ凝着を効果的に防止することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが鉄基金属が多
くなるにつれて硬度が著しく上昇し、機械加工性が著し
く低下する。そこで固体潤滑剤を添加し、機械加工時の
刃具と材料の間の切削抵抗を下げることが考えられる。
しかし鉄基金属粉末を多く含む混合粉末を焼結するには
１０００〜１２００℃の温度が必要であるため、焼結時
に固体潤滑剤が分解するという問題がある。特開平６−
２６４０７９号公報に開示のような金属で被覆された固
体潤滑剤粉末であっても、８００℃までは保護され得る
が１０００℃以上の焼結温度では保護されず分解が生じ
てしまう。
くなるにつれて硬度が著しく上昇し、機械加工性が著し
く低下する。そこで固体潤滑剤を添加し、機械加工時の
刃具と材料の間の切削抵抗を下げることが考えられる。
しかし鉄基金属粉末を多く含む混合粉末を焼結するには
１０００〜１２００℃の温度が必要であるため、焼結時
に固体潤滑剤が分解するという問題がある。特開平６−
２６４０７９号公報に開示のような金属で被覆された固
体潤滑剤粉末であっても、８００℃までは保護され得る
が１０００℃以上の焼結温度では保護されず分解が生じ
てしまう。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、鉄基金属をマトリックスとし固体潤滑剤を
含む摺動用部材を、固体潤滑剤の分解を防止しつつ製造
することを目的とする。
ものであり、鉄基金属をマトリックスとし固体潤滑剤を
含む摺動用部材を、固体潤滑剤の分解を防止しつつ製造
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の摺動用部材の製造方法は、鉄基金属粉末と金属又
はセラミックスで被覆された被覆層をもつ固体潤滑剤と
の混合粉末を成形して成形体とする成形工程と、成形体
を焼結して内部に空孔をもつ焼結体とする焼結工程と、
焼結体の空孔にアルミニウム基金属を含浸する含浸工程
と、よりなることを特徴とする。
発明の摺動用部材の製造方法は、鉄基金属粉末と金属又
はセラミックスで被覆された被覆層をもつ固体潤滑剤と
の混合粉末を成形して成形体とする成形工程と、成形体
を焼結して内部に空孔をもつ焼結体とする焼結工程と、
焼結体の空孔にアルミニウム基金属を含浸する含浸工程
と、よりなることを特徴とする。
【０００９】また第３発明の摺動用部材の製造方法は、
鉄基金属粉末と金属又はセラミックスで被覆された被覆
層をもつ固体潤滑剤とアルミニウム又はアルミニウム合
金の粉末とが混合された混合粉末を素材に溶射して形成
することを特徴とする。そして得られた摺動用部材の組
成は、体積比で鉄基金属が４０〜７０％、固体潤滑剤が
１〜２０％及びアルミニウム基金属が１０〜５０％の構
成とすることが望ましい。
鉄基金属粉末と金属又はセラミックスで被覆された被覆
層をもつ固体潤滑剤とアルミニウム又はアルミニウム合
金の粉末とが混合された混合粉末を素材に溶射して形成
することを特徴とする。そして得られた摺動用部材の組
成は、体積比で鉄基金属が４０〜７０％、固体潤滑剤が
１〜２０％及びアルミニウム基金属が１０〜５０％の構
成とすることが望ましい。
【００１０】
【作用】第１発明の製造方法では、成形体中に含まれる
固体潤滑剤には金属又はセラミックスからなる被覆層が
形成されている。したがってマトリックスとの密着強度
が向上し、かつ焼結工程において１０００〜１２００℃
に加熱されても、またアルミニウム基金属の含浸時に８
００〜８５０℃程度に加熱されても、被覆層の存在によ
り固体潤滑剤の分解が防止されている。
固体潤滑剤には金属又はセラミックスからなる被覆層が
形成されている。したがってマトリックスとの密着強度
が向上し、かつ焼結工程において１０００〜１２００℃
に加熱されても、またアルミニウム基金属の含浸時に８
００〜８５０℃程度に加熱されても、被覆層の存在によ
り固体潤滑剤の分解が防止されている。
【００１１】そして例えばアルミニウム基金属製母材の
製造時には、焼結体をインサートとして母材が形成され
る。この時、焼結体に形成された空孔に母材を構成する
アルミニウム基金属が含浸され、その投錨効果により母
材と焼結体とは一体的に結合して母材表面に摺動部が形
成される。したがって得られた摺動用部材では、鉄基金
属がマトリックスを構成しアルミニウム基金属の体積率
が従来より減少しているので、アルミ凝着の発生が防止
される。また固体潤滑剤の存在により切削抵抗が小さい
ので、機械加工性が良好である。
製造時には、焼結体をインサートとして母材が形成され
る。この時、焼結体に形成された空孔に母材を構成する
アルミニウム基金属が含浸され、その投錨効果により母
材と焼結体とは一体的に結合して母材表面に摺動部が形
成される。したがって得られた摺動用部材では、鉄基金
属がマトリックスを構成しアルミニウム基金属の体積率
が従来より減少しているので、アルミ凝着の発生が防止
される。また固体潤滑剤の存在により切削抵抗が小さい
ので、機械加工性が良好である。
【００１２】また第３発明の製造方法では、鉄基金属粉
末と固体潤滑剤とアルミニウム又はアルミニウム合金の
粉末との混合粉末を溶射することにより摺動部が製造さ
れる。溶射の場合には短時間ではあるが固体潤滑剤は１
０００〜１５００℃の高温に曝される。しかし被覆層の
存在により固体潤滑剤の分解が防止されている。そして
第１発明又は第３発明により形成された摺動用部材の組
成が、体積比で鉄基金属が４０〜７０％、固体潤滑剤が
１〜２０％及びアルミニウム基金属が１０〜５０％であ
れば、アルミニウム基金属の体積率は従来より小さくア
ルミ凝着が防止され、かつ固体潤滑剤の存在により機械
加工性に優れている。
末と固体潤滑剤とアルミニウム又はアルミニウム合金の
粉末との混合粉末を溶射することにより摺動部が製造さ
れる。溶射の場合には短時間ではあるが固体潤滑剤は１
０００〜１５００℃の高温に曝される。しかし被覆層の
存在により固体潤滑剤の分解が防止されている。そして
第１発明又は第３発明により形成された摺動用部材の組
成が、体積比で鉄基金属が４０〜７０％、固体潤滑剤が
１〜２０％及びアルミニウム基金属が１０〜５０％であ
れば、アルミニウム基金属の体積率は従来より小さくア
ルミ凝着が防止され、かつ固体潤滑剤の存在により機械
加工性に優れている。
【００１３】
〔発明の具体例〕鉄基金属材料としては炭素鋼、工具
鋼、軸受鋼、耐熱鋼などの鉄又は鉄系合金から選ばれ、
摺動部中には４０〜７０体積％の範囲で含まれることが
望ましい。４０体積％より少ないと硬度が低くなって相
手部材との摺動時に表層部で塑性流動が発生しやすくな
り、表面の酸化膜が破壊されて新生面が露出するため相
手部材との間にアルミ凝着が発生しやすくなる。また７
０体積％より多くなると、固体潤滑剤を配合しても従来
のＡｌ基ＭＭＣ材料に比べて切削性が低下する。
鋼、軸受鋼、耐熱鋼などの鉄又は鉄系合金から選ばれ、
摺動部中には４０〜７０体積％の範囲で含まれることが
望ましい。４０体積％より少ないと硬度が低くなって相
手部材との摺動時に表層部で塑性流動が発生しやすくな
り、表面の酸化膜が破壊されて新生面が露出するため相
手部材との間にアルミ凝着が発生しやすくなる。また７
０体積％より多くなると、固体潤滑剤を配合しても従来
のＡｌ基ＭＭＣ材料に比べて切削性が低下する。
【００１４】アルミニウム基金属材料としては、アルミ
ニウム又はアルミニウム系合金から選ばれ、摺動部中に
は１０〜５０体積％の範囲で含まれることが望ましい。
アルミニウム基金属が５０体積％より多くなると、表層
部で塑性流動が発生しやすくなり、表面の酸化膜が破壊
されて新生面が露出するため相手部材との間にアルミ凝
着が発生するようになる。
ニウム又はアルミニウム系合金から選ばれ、摺動部中に
は１０〜５０体積％の範囲で含まれることが望ましい。
アルミニウム基金属が５０体積％より多くなると、表層
部で塑性流動が発生しやすくなり、表面の酸化膜が破壊
されて新生面が露出するため相手部材との間にアルミ凝
着が発生するようになる。
【００１５】また１０体積％より少ないと、第１発明に
おいて空孔に含浸するアルミニウム基金属の含浸量が少
ないために焼結体との界面強度が低くなる。これはアル
ミニウム基の基材と組合せて用いる場合、基材と焼結体
との熱膨張係数の差によるものであるが、この差を小さ
くして界面強度を高く維持するには１０体積％以上の含
浸が必要となる。また第３発明では、アルミニウム基金
属が１０体積％未満になると、アルミニウム基の基材を
用いた場合に、熱膨張係数の差により基材と溶射層との
間に界面剥離が生じる。さらに溶射時の付着効率が極端
に低下し、量産性も低下する。
おいて空孔に含浸するアルミニウム基金属の含浸量が少
ないために焼結体との界面強度が低くなる。これはアル
ミニウム基の基材と組合せて用いる場合、基材と焼結体
との熱膨張係数の差によるものであるが、この差を小さ
くして界面強度を高く維持するには１０体積％以上の含
浸が必要となる。また第３発明では、アルミニウム基金
属が１０体積％未満になると、アルミニウム基の基材を
用いた場合に、熱膨張係数の差により基材と溶射層との
間に界面剥離が生じる。さらに溶射時の付着効率が極端
に低下し、量産性も低下する。
【００１６】固体潤滑剤としては、ＭｏＳ2 ，ＷＳ2 ，
ＢＮなどが用いられる。この固体潤滑剤は、摺動部に１
〜２０体積％の範囲で用いられる。１体積％未満である
と切削抵抗の低減が困難となり、２０体積％より多く用
いると強度の低下やマトリックスからの固体潤滑剤の脱
落が生じる。なお１０体積％以上とすれば、相手材への
固体潤滑膜の移着が生じて高い摺動性能が得られるの
で、１０〜２０体積％とするのが望ましい。
ＢＮなどが用いられる。この固体潤滑剤は、摺動部に１
〜２０体積％の範囲で用いられる。１体積％未満である
と切削抵抗の低減が困難となり、２０体積％より多く用
いると強度の低下やマトリックスからの固体潤滑剤の脱
落が生じる。なお１０体積％以上とすれば、相手材への
固体潤滑膜の移着が生じて高い摺動性能が得られるの
で、１０〜２０体積％とするのが望ましい。
【００１７】被覆層としては、Ｆｅ，Ｍｏ，Ｃｕなどの
金属のコーティング膜、ＴｉＮ，ＣｒＮなどのセラミッ
クスのコーティング膜、Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂなどのメッ
キ膜とすることができる。その膜厚は５〜２０μｍが望
ましい。５μｍ未満では膜厚が不均一となる傾向があ
り、薄い部分で固体潤滑剤が熱により分解する恐れがあ
る。また２０μｍより厚くすると、被覆層にクラックが
発生する場合があるとともにコーティング時間が長くな
るため好ましくない。なお、コーティング方法としては
スパッタリングや蒸着などのＰＶＤ処理法、無電解メッ
キ法など公知の方法を利用できる。 〔実施例〕以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）先ずＭｏＳ2 粉末表面に、スパッタリング
法にてＦｅからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は
５μｍである。
金属のコーティング膜、ＴｉＮ，ＣｒＮなどのセラミッ
クスのコーティング膜、Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂなどのメッ
キ膜とすることができる。その膜厚は５〜２０μｍが望
ましい。５μｍ未満では膜厚が不均一となる傾向があ
り、薄い部分で固体潤滑剤が熱により分解する恐れがあ
る。また２０μｍより厚くすると、被覆層にクラックが
発生する場合があるとともにコーティング時間が長くな
るため好ましくない。なお、コーティング方法としては
スパッタリングや蒸着などのＰＶＤ処理法、無電解メッ
キ法など公知の方法を利用できる。 〔実施例〕以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）先ずＭｏＳ2 粉末表面に、スパッタリング
法にてＦｅからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は
５μｍである。
【００１８】次にＦｅ−１％Ｃの高炭素鋼粉末と、上記
被覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で４９：１と
なるように混合し、型に詰め加圧して成形体を得た。そ
して成形体を加圧下で８００〜１２００℃に加熱し、多
孔質の焼結体を製造した。この焼結体を鋳型の所定部位
に配置し、６００〜８００℃のアルミニウム合金（ＡＣ
８Ａ）の溶湯を高圧鋳造した。鋳造時に溶湯は焼結体の
空孔内に含浸され、焼結体が母材と一体的に結合された
所定形状の試験片が得られた。
被覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で４９：１と
なるように混合し、型に詰め加圧して成形体を得た。そ
して成形体を加圧下で８００〜１２００℃に加熱し、多
孔質の焼結体を製造した。この焼結体を鋳型の所定部位
に配置し、６００〜８００℃のアルミニウム合金（ＡＣ
８Ａ）の溶湯を高圧鋳造した。鋳造時に溶湯は焼結体の
空孔内に含浸され、焼結体が母材と一体的に結合された
所定形状の試験片が得られた。
【００１９】試験片の摺動部の材料組成は、鉄基金属と
固体潤滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で４９：
１：５０の比率となっている。次に、この試験片を用い
て加工性及び耐アルミ凝着性の評価を行った。加工性の
評価は、外径９０ｍｍの円柱の外周部に筒状の焼結体が
一体化された形状の試験片を用い、切削により評価し
た。切削チップは「ＢＮ−１００」（住友電工（株）
製）を用い、切削速度１００〜２００ｍ／ｍｉｎ、切込
み０．０４ｍｍ／ｒｅｖの加工条件で加工した。そして
切削動力計により主分力、送分力及び背分力を測定し、
二乗和の平方根を算出して合成力を求めることで切削抵
抗を算出した。そして各切削速度における切削抵抗を算
出し、その平均値を求めて結果を表３に示す。
固体潤滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で４９：
１：５０の比率となっている。次に、この試験片を用い
て加工性及び耐アルミ凝着性の評価を行った。加工性の
評価は、外径９０ｍｍの円柱の外周部に筒状の焼結体が
一体化された形状の試験片を用い、切削により評価し
た。切削チップは「ＢＮ−１００」（住友電工（株）
製）を用い、切削速度１００〜２００ｍ／ｍｉｎ、切込
み０．０４ｍｍ／ｒｅｖの加工条件で加工した。そして
切削動力計により主分力、送分力及び背分力を測定し、
二乗和の平方根を算出して合成力を求めることで切削抵
抗を算出した。そして各切削速度における切削抵抗を算
出し、その平均値を求めて結果を表３に示す。
【００２０】耐アルミ凝着性の評価には、リングオンプ
レートタイプの試験機（叩き−すべり）を使用し、プレ
ート形状の試験片と相手材のリング（ＳＵＳ４３０相当
材に窒化処理を施し表面硬度Ｈｖ１０００以上のもの）
と表１の条件で摺動させてアルミ凝着の有無を調べた。
結果を表３に示す。
レートタイプの試験機（叩き−すべり）を使用し、プレ
ート形状の試験片と相手材のリング（ＳＵＳ４３０相当
材に窒化処理を施し表面硬度Ｈｖ１０００以上のもの）
と表１の条件で摺動させてアルミ凝着の有無を調べた。
結果を表３に示す。
【００２１】
【表１】 （実施例２〜４）高炭素鋼粉末とＭｏＳ2 粉末の配合量
及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように異ならせたこ
と以外は実施例１と同様にして試験片を製造し、同様に
して切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３に
示す。 （実施例５〜６）被覆層をＭｏのスパッタリングにて形
成し、高炭素鋼粉末とＭｏＳ2 粉末の配合量及びＡＣ８
Ａの含浸量を表３に示すように異ならせたこと以外は実
施例１と同様にして試験片を製造し、同様にして切削抵
抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３に示す。 （実施例７）ＭｏＳ2 の代わりにＢＮ粉末を用い、高炭
素鋼粉末の代わりに軸受鋼（ＳＵＪ２）粉末を用いて、
鉄基金属と固体潤滑剤及びアルミニウム基金属を体積比
で４０：１０：５０の比率としたこと以外は実施例１と
同様にして試験片を製造し、同様にして切削抵抗とアル
ミ凝着の有無を測定し結果を表３に示す。 （実施例８）工具鋼（ＳＫＤ１１）粉末と、ＰＶＤ処理
法によりＴｉＮが５μｍの厚さで形成された被覆層をも
つＷＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末とを、体積比で７
０：２０：１０となるように混合して混合粉末を調製し
た。
及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように異ならせたこ
と以外は実施例１と同様にして試験片を製造し、同様に
して切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３に
示す。 （実施例５〜６）被覆層をＭｏのスパッタリングにて形
成し、高炭素鋼粉末とＭｏＳ2 粉末の配合量及びＡＣ８
Ａの含浸量を表３に示すように異ならせたこと以外は実
施例１と同様にして試験片を製造し、同様にして切削抵
抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３に示す。 （実施例７）ＭｏＳ2 の代わりにＢＮ粉末を用い、高炭
素鋼粉末の代わりに軸受鋼（ＳＵＪ２）粉末を用いて、
鉄基金属と固体潤滑剤及びアルミニウム基金属を体積比
で４０：１０：５０の比率としたこと以外は実施例１と
同様にして試験片を製造し、同様にして切削抵抗とアル
ミ凝着の有無を測定し結果を表３に示す。 （実施例８）工具鋼（ＳＫＤ１１）粉末と、ＰＶＤ処理
法によりＴｉＮが５μｍの厚さで形成された被覆層をも
つＷＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末とを、体積比で７
０：２０：１０となるように混合して混合粉末を調製し
た。
【００２２】次にＡＣ８Ａよりなる試験片の溶射する部
位をショットブラストにより清浄化した後、ＭＥＴＯＣ
Ｏ社製のプラズマ溶射装置を用いて表２に示す条件で上
記混合粉末を溶射して溶射層をもつ試験片を形成した。
位をショットブラストにより清浄化した後、ＭＥＴＯＣ
Ｏ社製のプラズマ溶射装置を用いて表２に示す条件で上
記混合粉末を溶射して溶射層をもつ試験片を形成した。
【００２３】
【表２】 得られた試験片について実施例１と同様にして切削抵抗
とアルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （実施例９〜１１）溶射層の工具鋼粉末とＷＳ2 及びＡ
ｌ−Ｓｉ合金粉末の組成比を表３に示すように異ならせ
たこと以外は実施例８と同様にして試験片を製造し、実
施例１と同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定
し結果を表３に示す。 （実施例１２）先ずＷＳ2 粉末表面に、ＰＶＤ処理法に
てＣｒＮからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は５
μｍである。
とアルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （実施例９〜１１）溶射層の工具鋼粉末とＷＳ2 及びＡ
ｌ−Ｓｉ合金粉末の組成比を表３に示すように異ならせ
たこと以外は実施例８と同様にして試験片を製造し、実
施例１と同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定
し結果を表３に示す。 （実施例１２）先ずＷＳ2 粉末表面に、ＰＶＤ処理法に
てＣｒＮからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は５
μｍである。
【００２４】次に工具鋼（ＳＫＤ１１）粉末と、上記被
覆層が形成されたＷＳ2 粉末を体積比で４５：５となる
ように混合し、型に詰め加圧して成形体を得た。この成
形体を用いて実施例１と同様にして試験片を製造し、同
様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表
３に示す。 （実施例１３〜１４）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、無
電解メッキによりＮｉ−Ｐが１０μｍ及び２０μｍの厚
さでそれぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及び
Ａｌ−Ｓｉ合金粉末を、表３に示す比率で混合して混合
粉末を調製した。そして実施例８と同様にして溶射層を
もつ試験片を形成し、実施例１と同様にして切削抵抗と
アルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （実施例１５〜１６）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、無
電解メッキによりＮｉ−Ｂが５μｍ及び１０μｍの厚さ
でそれぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及びＡ
ｌ−Ｓｉ合金粉末を、表３に示す比率で混合して混合粉
末を調製した。そして実施例８と同様にして溶射層をも
つ試験片を形成し、実施例１と同様にして切削抵抗とア
ルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （比較例１）先ずＭｏＳ2 粉末表面に、スパッタリング
にてＣｕからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は５
μｍである。
覆層が形成されたＷＳ2 粉末を体積比で４５：５となる
ように混合し、型に詰め加圧して成形体を得た。この成
形体を用いて実施例１と同様にして試験片を製造し、同
様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表
３に示す。 （実施例１３〜１４）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、無
電解メッキによりＮｉ−Ｐが１０μｍ及び２０μｍの厚
さでそれぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及び
Ａｌ−Ｓｉ合金粉末を、表３に示す比率で混合して混合
粉末を調製した。そして実施例８と同様にして溶射層を
もつ試験片を形成し、実施例１と同様にして切削抵抗と
アルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （実施例１５〜１６）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、無
電解メッキによりＮｉ−Ｂが５μｍ及び１０μｍの厚さ
でそれぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及びＡ
ｌ−Ｓｉ合金粉末を、表３に示す比率で混合して混合粉
末を調製した。そして実施例８と同様にして溶射層をも
つ試験片を形成し、実施例１と同様にして切削抵抗とア
ルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （比較例１）先ずＭｏＳ2 粉末表面に、スパッタリング
にてＣｕからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は５
μｍである。
【００２５】次に工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、上記被
覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で４９．５：
０．５となるように混合し、型に詰め加圧して成形体を
得た。この成形体を用いて実施例１と同様にして試験片
を製造し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測
定し結果を表３に示す。試験片の摺動部は、工具鋼とＭ
ｏＳ2 とＡＣＡ８とが体積比で４９．５：０．５：５０
の比率で構成されている。 （比較例２〜３）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末とＭｏＳ2
粉末の配合量及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように
異ならせたこと以外は実施例１と同様にして試験片を製
造し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し
結果を表３に示す。 （比較例４〜６）被覆層をＦｅのスパッタリングにて形
成し、工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末とＭｏＳ2 粉末の配合
量及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように異ならせた
こと以外は実施例１と同様にして試験片を製造し、同様
にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３
に示す。 （比較例７〜８）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、スパッ
タリングによりＭｏが３μｍ及び２５μｍの厚さでそれ
ぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓ
ｉ合金粉末を、表３に示す体積比で混合して混合粉末を
調製した。
覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で４９．５：
０．５となるように混合し、型に詰め加圧して成形体を
得た。この成形体を用いて実施例１と同様にして試験片
を製造し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測
定し結果を表３に示す。試験片の摺動部は、工具鋼とＭ
ｏＳ2 とＡＣＡ８とが体積比で４９．５：０．５：５０
の比率で構成されている。 （比較例２〜３）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末とＭｏＳ2
粉末の配合量及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように
異ならせたこと以外は実施例１と同様にして試験片を製
造し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し
結果を表３に示す。 （比較例４〜６）被覆層をＦｅのスパッタリングにて形
成し、工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末とＭｏＳ2 粉末の配合
量及びＡＣ８Ａの含浸量を表３に示すように異ならせた
こと以外は実施例１と同様にして試験片を製造し、同様
にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し結果を表３
に示す。 （比較例７〜８）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、スパッ
タリングによりＭｏが３μｍ及び２５μｍの厚さでそれ
ぞれ形成された被覆層をもつＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓ
ｉ合金粉末を、表３に示す体積比で混合して混合粉末を
調製した。
【００２６】この混合粉末を用い、実施例８と同様に溶
射して溶射層をもつ試験片を形成した。得られた試験片
について実施例１と同様にして切削抵抗とアルミ凝着の
有無を測定し、結果を表３に示す。 （比較例９）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、被覆層をも
たないＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末を体積比で
５０：１０：４０の比率で混合した混合粉末を用い、実
施例８と同様にして溶射層をもつ試験片を形成した。得
られた試験片について実施例１と同様にして切削抵抗と
アルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （参考例１〜２）被覆層をもたないＢＮ粉末と軸受鋼
（ＳＵＪ２）粉末を用いて実施例１と同様に試験片を形
成し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し
結果を表３に示す。 （参考例３〜４）ニレジスト鋳鉄と、アルミニウム基金
属にアルミナ−シリカ繊維を複合化したＡｌ基ＭＭＣ材
料についてそれぞれ試験片を形成し、実施例１と同様に
して切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し、結果を表３
に示す。
射して溶射層をもつ試験片を形成した。得られた試験片
について実施例１と同様にして切削抵抗とアルミ凝着の
有無を測定し、結果を表３に示す。 （比較例９）工具鋼（ＳＫＤ６１）粉末と、被覆層をも
たないＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末を体積比で
５０：１０：４０の比率で混合した混合粉末を用い、実
施例８と同様にして溶射層をもつ試験片を形成した。得
られた試験片について実施例１と同様にして切削抵抗と
アルミ凝着の有無を測定し、結果を表３に示す。 （参考例１〜２）被覆層をもたないＢＮ粉末と軸受鋼
（ＳＵＪ２）粉末を用いて実施例１と同様に試験片を形
成し、同様にして切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し
結果を表３に示す。 （参考例３〜４）ニレジスト鋳鉄と、アルミニウム基金
属にアルミナ−シリカ繊維を複合化したＡｌ基ＭＭＣ材
料についてそれぞれ試験片を形成し、実施例１と同様に
して切削抵抗とアルミ凝着の有無を測定し、結果を表３
に示す。
【００２７】
【表３】 （＊印は面荒れが大きいことを示す）
【００２８】（評価）表３より、本発明の製造方法によ
り得られた摺動用部材は、切削抵抗が低くアルミ凝着発
生も認められないことから、加工性及び耐アルミ凝着性
の両性能に優れていることが明らかである。
り得られた摺動用部材は、切削抵抗が低くアルミ凝着発
生も認められないことから、加工性及び耐アルミ凝着性
の両性能に優れていることが明らかである。
【００２９】なお、参考例１〜２のように高温まで安定
した性能をもつＢＮなどの固体潤滑剤を用いると、被覆
層がなくても良好な性能を示し被覆層の作用効果は明ら
かではない。しかし比較例９と実施例１３〜１６を比較
すれば、ＭｏＳ2 などの固体潤滑剤を用いた摺動用部材
は被覆層の存在により加工性及び耐アルミ凝着性が向上
していることが明らかである。
した性能をもつＢＮなどの固体潤滑剤を用いると、被覆
層がなくても良好な性能を示し被覆層の作用効果は明ら
かではない。しかし比較例９と実施例１３〜１６を比較
すれば、ＭｏＳ2 などの固体潤滑剤を用いた摺動用部材
は被覆層の存在により加工性及び耐アルミ凝着性が向上
していることが明らかである。
【００３０】比較例１のように固体潤滑剤が１体積％未
満では、切削抵抗が高く、相手材への固体潤滑剤の移着
が生じにくいことから耐アルミ凝着性にも劣っている。
一方、比較例２のように固体潤滑剤が２０体積％を越え
ると、摺動部材体積中の固体潤滑剤の割合が多くなるた
め保持力が低下し、固体潤滑剤自体の脱落が生じて面荒
れが発生するとともに切削抵抗も高くなっている。
満では、切削抵抗が高く、相手材への固体潤滑剤の移着
が生じにくいことから耐アルミ凝着性にも劣っている。
一方、比較例２のように固体潤滑剤が２０体積％を越え
ると、摺動部材体積中の固体潤滑剤の割合が多くなるた
め保持力が低下し、固体潤滑剤自体の脱落が生じて面荒
れが発生するとともに切削抵抗も高くなっている。
【００３１】比較例３のように鉄基金属が４０体積％未
満では、塑性流動が防止できずアルミ凝着が発生してい
る。また比較例４のように７０体積％を越えると、固体
潤滑剤による切削性の改良が認められなくなる。比較例
５のようにＡｌ基金属が１０体積％未満では、焼結層又
は溶射層と母材との界面でクラックが発生しやすく、ま
た鉄基金属が多くなる分切削抵抗も高くなっている。一
方、比較例６のようにＡｌ基金属が５０体積％を越える
と、鉄基金属がＡｌ基金属を保持できず塑性流動が発生
しアルミ凝着が発生している。
満では、塑性流動が防止できずアルミ凝着が発生してい
る。また比較例４のように７０体積％を越えると、固体
潤滑剤による切削性の改良が認められなくなる。比較例
５のようにＡｌ基金属が１０体積％未満では、焼結層又
は溶射層と母材との界面でクラックが発生しやすく、ま
た鉄基金属が多くなる分切削抵抗も高くなっている。一
方、比較例６のようにＡｌ基金属が５０体積％を越える
と、鉄基金属がＡｌ基金属を保持できず塑性流動が発生
しアルミ凝着が発生している。
【００３２】また、実施例２と比較例７〜８との比較よ
り、被覆層の厚さが３μｍと薄くなっても２５μｍと厚
くなり過ぎても切削抵抗が高くなっていることがわか
る。さらに参考例３〜４に示すように、従来の材料であ
るニレジスト鋳鉄は良好な耐アルミ凝着性を示すが切削
抵抗が高く、Ａｌ基ＭＭＣ材料は切削抵抗は低いものの
使用環境が厳しい場合にはアルミ凝着が発生している。 （実施例１７）エンジン用ピストンのピストンリング溝
に本発明の摺動用部材を適用した例を以下に示す。
り、被覆層の厚さが３μｍと薄くなっても２５μｍと厚
くなり過ぎても切削抵抗が高くなっていることがわか
る。さらに参考例３〜４に示すように、従来の材料であ
るニレジスト鋳鉄は良好な耐アルミ凝着性を示すが切削
抵抗が高く、Ａｌ基ＭＭＣ材料は切削抵抗は低いものの
使用環境が厳しい場合にはアルミ凝着が発生している。 （実施例１７）エンジン用ピストンのピストンリング溝
に本発明の摺動用部材を適用した例を以下に示す。
【００３３】先ずＭｏＳ2 粉末表面に、スパッタリング
法にてＦｅからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は
５μｍである。次にＦｅ−１％Ｃの高炭素鋼粉末と、上
記被覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で５０：２
０となるように混合し、型に詰め加圧してピストンリン
グ溝形状の成形体を得た。
法にてＦｅからなる被覆層を形成した。被覆層の膜厚は
５μｍである。次にＦｅ−１％Ｃの高炭素鋼粉末と、上
記被覆層が形成されたＭｏＳ2 粉末を体積比で５０：２
０となるように混合し、型に詰め加圧してピストンリン
グ溝形状の成形体を得た。
【００３４】そして成形体を加圧下で８００〜１２００
℃に加熱し、多孔質の焼結体を製造した。この焼結体を
鋳型の所定部位に配置し、６００〜８００℃のアルミニ
ウム合金（ＡＣ８Ａ）の溶湯を高圧鋳造してピストンリ
ングを製造した。鋳造時に溶湯は焼結体の空孔内に含浸
され、焼結体がピストンリング溝部に一体的に結合され
た所定形状のピストンリングが得られた。
℃に加熱し、多孔質の焼結体を製造した。この焼結体を
鋳型の所定部位に配置し、６００〜８００℃のアルミニ
ウム合金（ＡＣ８Ａ）の溶湯を高圧鋳造してピストンリ
ングを製造した。鋳造時に溶湯は焼結体の空孔内に含浸
され、焼結体がピストンリング溝部に一体的に結合され
た所定形状のピストンリングが得られた。
【００３５】ピストンリング溝部の材料組成は、鉄基金
属と固体潤滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で５
０：２０：３０の比率であり、前記実施例３と同様の構
成となっている。 （実施例１８）Ｆｅ−１％Ｃの高炭素鋼粉末と、スパッ
タリングによりＦｅが５μｍの厚さで形成された被覆層
をもつＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末とを、体積
比で５０：２０：３０となるように混合して混合粉末を
調製した。
属と固体潤滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で５
０：２０：３０の比率であり、前記実施例３と同様の構
成となっている。 （実施例１８）Ｆｅ−１％Ｃの高炭素鋼粉末と、スパッ
タリングによりＦｅが５μｍの厚さで形成された被覆層
をもつＭｏＳ2 粉末及びＡｌ−Ｓｉ合金粉末とを、体積
比で５０：２０：３０となるように混合して混合粉末を
調製した。
【００３６】次にＡＣ８Ａよりなるピストンリングのピ
ストンリング溝部をショットブラストにより清浄化した
後、ＭＥＴＯＣＯ社製のプラズマ溶射装置を用いて表２
に示す条件で上記混合粉末を溶射して、ピストンリング
溝部に溶射層を形成した。溶射層は、鉄基金属と固体潤
滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で５０：２０：３
０の比率であり、前記実施例３と同様の構成となってい
る。 （比較例１０）従来のニレジスト鋳鉄により形成された
ピストンリング溝部をもつＡＣ８Ａ製ピストンを形成し
た。 （試験）上記の各ピストンをそれぞれ実施例１と同様に
して切削加工し、切削抵抗を測定した。結果を表５に示
す。またそれぞれ実機に取付け、表４に示す試験条件で
アルミ凝着の発生の有無とピストンリング溝部の摩耗深
さを測定した。結果を表５に示す。
ストンリング溝部をショットブラストにより清浄化した
後、ＭＥＴＯＣＯ社製のプラズマ溶射装置を用いて表２
に示す条件で上記混合粉末を溶射して、ピストンリング
溝部に溶射層を形成した。溶射層は、鉄基金属と固体潤
滑剤及びアルミニウム基金属が体積比で５０：２０：３
０の比率であり、前記実施例３と同様の構成となってい
る。 （比較例１０）従来のニレジスト鋳鉄により形成された
ピストンリング溝部をもつＡＣ８Ａ製ピストンを形成し
た。 （試験）上記の各ピストンをそれぞれ実施例１と同様に
して切削加工し、切削抵抗を測定した。結果を表５に示
す。またそれぞれ実機に取付け、表４に示す試験条件で
アルミ凝着の発生の有無とピストンリング溝部の摩耗深
さを測定した。結果を表５に示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】
【表５】 表５より、本発明の摺動用部材はニレジスト鋳鉄と同様
にアルミ凝着の発生がなく、かつニレジスト鋳鉄に比べ
て切削抵抗が低く、摩耗量も少ないことが明らかであ
る。
にアルミ凝着の発生がなく、かつニレジスト鋳鉄に比べ
て切削抵抗が低く、摩耗量も少ないことが明らかであ
る。
【００３９】
【発明の効果】すなわち本発明の摺動用部材の製造方法
によれば、固体潤滑剤の分解及び脱落が防止されている
ので、鉄基金属を用いて機械加工性に優れ、かつ耐アル
ミ凝着性に優れた摺動用部材を容易にしかも確実に製造
することができる。すなわち本発明により得られた摺動
用部材は、耐摩耗性に優れると同時に切削性、潤滑性に
極めて優れている。
によれば、固体潤滑剤の分解及び脱落が防止されている
ので、鉄基金属を用いて機械加工性に優れ、かつ耐アル
ミ凝着性に優れた摺動用部材を容易にしかも確実に製造
することができる。すなわち本発明により得られた摺動
用部材は、耐摩耗性に優れると同時に切削性、潤滑性に
極めて優れている。
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄基金属粉末と金属又はセラミックスで
被覆された被覆層をもつ固体潤滑剤との混合粉末を成形
して成形体とする成形工程と、 該成形体を焼結して内部に空孔をもつ焼結体とする焼結
工程と、 該焼結体の該空孔にアルミニウム基金属を含浸する含浸
工程と、よりなることを特徴とする摺動用部材の製造方
法。 - 【請求項２】 前記摺動用部材は、体積比で前記鉄基金
属が４０〜７０％、前記固体潤滑剤が１〜２０％及び前
記アルミニウム基金属が１０〜５０％の構成であること
を特徴とする請求項１記載の摺動用部材の製造方法。 - 【請求項３】 鉄基金属粉末と、金属又はセラミックス
で被覆された被覆層をもつ固体潤滑剤と、アルミニウム
又はアルミニウム合金の粉末とが混合された混合粉末を
素材に溶射して形成することを特徴とする摺動用部材の
製造方法。 - 【請求項４】 前記摺動用部材は、体積比で前記鉄基金
属が４０〜７０％、前記固体潤滑剤が１〜２０％及び前
記アルミニウム基金属が１０〜５０％の構成であること
を特徴とする請求項３記載の摺動用部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14174095A JPH08332562A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 摺動用部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14174095A JPH08332562A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 摺動用部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08332562A true JPH08332562A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15299107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14174095A Pending JPH08332562A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 摺動用部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08332562A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7877203B2 (en) * | 2005-02-08 | 2011-01-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Map information processing apparatus and storage medium of map information |
| WO2016043284A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Ntn株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP2016065638A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | Ntn株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| CN106687236A (zh) * | 2014-09-19 | 2017-05-17 | Ntn株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
| CN109790869A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-05-21 | Ntn株式会社 | 滑动构件 |
| JP2019218606A (ja) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | 大阪富士工業株式会社 | 自己潤滑複合材 |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP14174095A patent/JPH08332562A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7877203B2 (en) * | 2005-02-08 | 2011-01-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Map information processing apparatus and storage medium of map information |
| WO2016043284A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Ntn株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| CN106687236A (zh) * | 2014-09-19 | 2017-05-17 | Ntn株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
| CN106687236B (zh) * | 2014-09-19 | 2019-05-14 | Ntn株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
| US10323689B2 (en) | 2014-09-19 | 2019-06-18 | Ntn Corporation | Slide member and method for producing same |
| JP2016065638A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | Ntn株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| CN109790869A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-05-21 | Ntn株式会社 | 滑动构件 |
| JP2019218606A (ja) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | 大阪富士工業株式会社 | 自己潤滑複合材 |
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