JPS63426A - 摺動用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｂ楽土の利用分野 本発明は、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係り、史に詳細に
は第一の部材がアルミナ−シリｈ糸繊維にて複合強化さ
れたアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金よりな
る複合材料にて構成され、第二の部材がしリブデンの溶
射層にて被覆された金属にて構成された摺動用部材に係
る。

従来の技術 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
動用部材に於ては、二つの部材の組合ぜ如何によっては
それらの部材の何れか又は両方の摩耗量が大きくなり、
早期寿命を来たすことがある。かかる問題に対処すべく
、例えば本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特開
昭５８−９３８３８号や特開昭５８−９３８３９号の公
報には、アルミニウム合金やマグネシウム合金をマトリ
ックスとしアルミナ−シリカ繊維の如き無機［ｆｆを強
化繊維とする繊維強化金属複合材料にて一方の部材を構
成し、所定の硬さの鋼にて他方の部材を構成し、これに
よりｍ動用部材の摩擦摺動特性を改善する試みが行われ
ている。

発明が解決しようとする問題点 しかし豆いに当接して相対的に摺動する二つの部材より
なるＩと動用部材に於て、その一方の部材を繊維強化金
属設合材料にて構成した場合には、その他方の部材の口
質によってはその他方の部材の摩耗が増大し、またそれ
らの部材の間に於て焼（Ｊさ等の問題が生じることがあ
る。

本願発明前等は、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於て、第一
の部材がアルミナ−シリカ系ｍ紺を強化繊維とする複合
材料にて構成され、第二の部材が金属にて構成される場
合に、第二の部ｌを構成する金属が如何なる特徴を有す
るものであることが適切であるかについて種々の実験的
研究を行った結果、第二の部材を構成する金属が成る特
定の金属の溶ＣｆＪ層にてｉｖ！ｌ！覆されていること
が好ましいことを見出した。

本発明は、本願発明前等が行った種々の実験的研究の結
果得られた知見に基づき、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であ
って、第一の部材がアルミナ−シリカ系１１１Ｆを強化
ＪＪｊｉｍとしアルミニウム合金若しくはマグネシウム
合金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、第二の部材が成る特定の金属の溶射層にて被り
された金属にて構成され、それら両部材の耐摩耗性及び
耐焼付き性等に浸れたＦｉ！ｆｆ初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、ｎ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４０ｗｔ％以上Ａ　Ｉ　２０３
　、ｊＮ部実質的ニＳ　ｉ　０２　’する組成を有する
体積率３〜３０％のアルミナ−シリカ系繊維を強化繊維
としアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金をマト
リックスとづる４１　ｉｆｔ強化金属複合材料にて構成
され、前記第二の部材の少なくとも前記第一の部材に対
する活動面部はモリブデンの溶射層にて′ｌｉ覆された
金属にて構成された摺動用部材によって達成される。

発明の作用及び’ＡＩ宋 本発明によれば、第一の部材の少なくとも第二の部材に
対する活動面部は、体積率３〜３０％のアルミナ−シリ
ノコ系［ｆｆを強化繊維としアルミニウム合金若しくは
マグネシウム合金をマトリックスとＪる繊維強化金属複
合材料にて（Ｍ成され、第二の部材の少なくとも第一の
部材に対する摺動面部は、摺動特性に優れた−しリブｆ
ンの溶射層にて被覆された金属にて構成されるので、後
に説明する本願発明者等が行った実験的研究の結果より
明らかである如く、二つの部材の耐摩耗性及び耐焼付き
性１ｃＩＩＩれた摺＃Ｊ用部材を得ることができる。

本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、第二の
部材の摺動面部がモリブデンの溶射層にて被覆された金
属にて構成される場合には、溶射層の表面の粗さが比較
的大ぎい場合にも、第二の部Ｈが溶１）−１１ａにて被
覆されていない金属にて構成される場合に比して、第−
及び第二の部材の摩耗量を低減することができるが、溶
０１層の表面粗さが特に１．２μＲｚ以下の場合に二つ
の部材の摩耗量を小さい値に抑えることができる。従っ
て本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、溶射層の表
面粗さは１．２μＲｚ以下に設定される。

また本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、第
一の？Ｘ！１月の）Ｍ動面が電解エツチングされること
ににリアルミナーシリカ系１１雑の一部が回動面に露出
し、虐動面に露出するアルミナ−シリカ系繊維の間のマ
トリックスの表面に凹部が形成される場合には、第−及
び第二の部材の耐摩耗性及び耐焼付き性を更に一層向上
させることができる。従って本発明の更に他の一つの詳
細な特徴によれば、第一の部材はその摺動面が電解エツ
チングされることによりアルミナ−シリカ系繊維の一部
が摺動面に露出しており、Ｐ動面に露出するアルミナ−
シリカ系ｌＩＮの間のマトリックスの表面に四部が形成
された状態にて使用される。

またモリブデンの溶射層の厚さが小さすぎる場合には、
摩耗により該溶射層がなくなって第二の部材の金属が露
出してしまい、逆に溶射層の厚さが大きすぎる場合には
、溶射に要する時間が長くなり、またモリブデンが必要
以上に使用されることになり、摺動用部材が高コストに
なる。従ってモリブデンの溶射層の厚さは５μ以上、特
に５〜２００μ、更には１０〜１５０μであることが好
ましい。

本発明の一つの具体的実施例に於ては、摺動用部材は内
燃機関であり、第一の部材はシリンダライナであり、第
二の部材はピストンリングである。

また本発明の他の一つの具体的実施例に於ては、摺動用
部材は内燃機関であり、第一の部材はピストンであり、
第二の部材はピストンリングである。

尚第−の部材の複合材料の強化繊維としてのアルミナ−
シリカ系繊維、即ちＡＩ　２０３及び５１０２を主成分
とする繊維のＡｌ　ｔ、０３含有ＨＢが４０ｗｔ％未満
の場合には、複合材料の耐摩耗性を十分に向上させるこ
とができない。従って本発明に於てはＡｌ　２０３含有
量が４０ｗｔ％以上のアルミナ−シリカ系繊維が使用さ
れる。このアルミブー−シリカ系繊維は艮繊紺又は短繊
維の何れであってもよく、平均ＭＡ雑径は１００μ以下
、特に１〜４０μ程度であることが好ましい。

またアルミナ−シリカ系ＩＩＭの体積率が５％未満、特
に３％未満の場合には、複合材料の耐丁す耗性等を十分
に向上させることができず、逆にアルミナ−シリカ系繊
維の体積率が１５％、特に３０％を越えると、複合材料
及び第二の部材の摩耗量が増大する。従ってアルミナ−
シリカ系ｔｕｇ−ｆｆの体積率は３〜３０％、好ましく
は５〜１５％に設定される。更にアルミナ−シリカ系繊
維の配向は一方向配向、二次元ランダム配向、三次元ラ
ンダム配向等任意の配向であってよいが、特に一方向配
向及二次元ランダム配向の場合には、摺動面が一方向配
向の方向又は二次元ランダム配向ゝＶ面に対しできるだ
け垂直又はこれに近い角度をなづよう設定されることが
好ましい。

また第二の部材を構成する金属はモリブデンにて溶射し
得る金属である限り任意の金属であってよい。

更にモリブデンを溶ｔＪＩＴＪる方法はガス溶射、アー
ク溶射、プラズマ溶０・１の如く任意の溶射方法であっ
てよい。

以下に添付の図を参照しつつ、木５１明を実施例につい
て詳細に説明づる。

実施例１ 互いに当接して相対的に層肋する二つの部材よりなるＰ
Ｉ！勅用部用部材って、その一方の部材がアルミナ−シ
リカ繊維を強化ｍ　帷としアルミニラｌえ合金をマトリ
ックスとする繊維強化金属複合材料にて構成されており
、その漬方の部材がモリブデンの溶射層にて？ｌ！！覆
された金属にて構成された）ト１動用部材について行わ
れた摩耗試験及び焼付き試験を、他の材質の組合せより
なる摺動用部材について行われた摩耗試験及び焼付き試
験と対比しで説明する。

まず平均Ｉｆｔ径２．８μ、平均繊維長６Ｉのアルミナ
−シリカ繊維（５５ｗｔ％Ａｌ　２０３　、残部実質的
にＳｉ　０２　＞が実質的に三次元ランダムにて配向さ
れた繊維成形体を形成し、該繊維成形体を用いて行われ
る高圧鋳造（溶湯の温度７３０℃、溶湯に対する加圧力
５００ｋｌ’ｃｍ２）により、体積率８％のアルミナ−
シリカ繊維を強化繊組としアルミニウム合金（ＪＩＳ規
格△Ｃ８Δ）をマトリックスとする複合材料を製造した
。次いでこの複合材料より大きさが１６Ｘ６Ｘ１０ｍｍ
であり、その一つの面（１６Ｘ６ｍｌｌｌ）を試験面ど
りるｑｒ　＋反試験片を多数作成した。また比較用とし
てアルミナ−シリカ［１１にて強化されていないアルミ
ニウム合金（ＪＩＳ規格△Ｃ８Ａ）のみよりなり、に述
の平板試験片と同一の寸法を有する平板試験片を多数作
成した。

次いでこれらの平板試験片を順次１’Ｊ　’ＩＡ摩耗試
験機にセットし、相手部材である外径３５　ｆｆ１Ｌ内
径３Ｑ１ｍ、幅１１０ｆｆ１１の球状黒鉛鋳鉄＜ＪＩＳ
ｌＡ格「ＣＤ７０）、モリブデン又は鋳鉄（０，８ｗｔ
％Ｃ１０，３ｗｔ％Ｓ；　、Ｏ，０１ｗｔ％Ｐ１残部Ｆ
ｅ）のプラズマ溶射層にて被覆された球状黒鉛Ｕ鉄（Ｊ
■Ｓ規格ＦＣＤ７０）製の円筒試験片の端面と接触させ
、それらの試験片の接触部に温度１５０℃の訂１汁１油
（キキＩツスルモータＡ゛イル５Ｗ−３０）を供給しつ
つ、荷重６０に９、回転数１６０　ｒｐｍにて円筒試験
ｌ“、を１時間回転させる摩耗試験を行った。

尚平板試験片と円筒試験片との組合Ｖは下記の表７に示
されている通りであり、モリブデンの溶α１層及び＆８
銖溶！′８層は円筒試験片の一方の端面をショツトブラ
ストにより清浄化した後、ＭＥＴＣＯ社製のプラズマ溶
射装置＜３ＭＢ）を用いて、下記の表２に示された条件
にてプラズマ溶射を行うことにより形成された。また表
１に於て、組合ｔ！Ａｔ〜Ａ５の円筒試験片の溶（ト）
層の表面粗さの単位はμＲｚであり、他の組合せの円筒
試験片の被試験面の表面粗さは全て１．２μＲｚであり
、表面粗さは被試験面に対する研削条件を変更すること
により調整されｌ〔。

表　　１（その１） 表　　１（その２） ）ｉ　：　１　）溶射層の厚さ１５０μ、硬さト＋Ｖ８
００２）？容ＯＡ層の厚さ１５０μ、硬さｌｌｖ５００
表　　２ （プラズマ溶射条件） Ａｒガス流量：　　２３００Ｑ／ｈｒ Ｈｐ　’ｊｊスＷＬ吊：　　４５０Ｑ　／ｈｒ供給ｔｉ
流＝　４５０〜５００Ａ 溶射粉末の平均粒径：　２０μ 溶射粉末の供給昂：　　４０ｇ／ｎ＋ｉｎ溶射距離：　
　１００１１１ この摩耗試験の結果を第１図に示す。尚第１図に於て、
上半分は平板試験片の摩耗量（摩耗痕深さμ）を表わし
ており、下半分は相手材である円筒試験片の摩耗量（摩
耗間ｍｍａ＞を表わしている（模述の第２図〜第４図に
於ても同じ）。

第１図より、組合せＡａ＝Ａ＋ｏの甲板試験片の摩耗■
は非常に高い値であり、特に組合Ｌ’　Ａ　１０の場合
には円筒試験片のＩｑ４耗吊も比較的高い値であること
が解る。また組合せＡ１〜Ａ７の平板試験片の摩耗間は
組合せ八８〜Ａ　＋ｏの平板試験片の摩耗量に比して通
かに小さい値であるが、これらのうち組合ｔ！’　Ａ　
ｅ及びＡ７の円筒試験片の摩耗量は組合せ八８及びＡｓ
よりも高い値であり、また組合せＡ＋−Ａｓの円筒試験
片の摩耗量は組合せＡ６及びＡ７よりも小さい値である
ことが解る。かくしてアルミナ−シリカ繊維にて強化さ
れたアルミニウム合金よりなる平板試験片とモリブデン
の溶ＯＡ層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄よりなる円筒試
験片との組合せ△１〜Ａ５の場合には、平板試験片及び
円筒試験片両方の摩耗量が他の組合せの場合に比して小
さく、特に組合せＡ１〜Ａ５の摩耗試験の結果より、溶
射層の表面粗さは１．２μＲｚ以下であることが好まし
いことが解る。

また１掲の表１に示された試験片の組合せＡ１〜Δ１ｏ
について、平板試験片と円筒試験片との接触部に常温の
潤滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ−３０）を供給し
、円筒試験片を回転数１０００　ｒａｍにて回転さＵつ
つ平板試験片に対する円筒試験片の押圧荷重を１０ｋｕ
より７００ｋｏまで増加させ、これにより焼付き限度荷
重を測定する焼付き試験を行った。

この試験の結果、組合せＡ＋〜Ａ５、特に組合せＡ３〜
Ａ５の焼付き限度荷重は他の何れの組合せよりも高く、
従ってこれらの組合せは耐焼付き性にも優れていること
が確認された。

上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ−シ
リカｍＭ（実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカ
繊維と同一）を強化繊維とし、マグネシウム合金（ＪＩ
Ｓ規Ｆ８ＭＣ２）をマトリックスとする複合材料を高圧
鋳造＜ｉ潟の温度７００℃、溶場に対する加圧力８００
　ｋｇ／　ｃｍ２　）にて製造し、該複合材料より実施
例１の場合と同一の寸法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表３に示さ
れた試験片の組合せにて実施例１の場合と同一の数頭及
び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚下記の
表３に示された組合せ８１〜Ｂ４の円筒試験片はそれぞ
れ１掲の表１に示された組合せＡ＋　−Ａ３　、Ａ５と
同一の要領及び条件にてモリブデンの溶ｔＡ層が形成さ
れ表面粗さが１！Ｉされたものであり、組合せＢ６の円
筒試験片の被試験面の表面粗さは１．２μＲ２であった
。

表　　３ この摩耗試験の結果を第２図に示す。第２図より、組合
せＢ５の場合に比して組合せＢ＋〜Ｂ４の摩耗量は平板
試験片及び円筒試験片の何れについても低いｌ＋１１で
あり、特に組合せＢ３及びＢ４の摩耗量は平板試験片及
び円筒試験片の何れについても組合せＢ＋及びＢ２の場
合よりも低い１直であり、従ってアルミナ−シリカ繊維
にて強化されたマグネシウム合金よりなる複合材料とモ
リブデンの溶射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合
せも耐摩耗性に優れており、またモリブデンの溶射層の
表面粗さは１．２μＲｚ以下であることが好ましいこと
が解る。

また図には示されていないが、焼付ぎ試験の結果、アル
ミ太−シリカｍ維にて強化されたマグネシウム合金より
なる複合材料とモリブデンの溶射層にて被覆された球状
黒鉛鋳鉄との組合せは耐焼付き性にも優れていることが
確認された。

実施例３ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナ繊維
（９５ｗｔ％Ａ＋２０３、残部実質的にＳｉ　０２　、
平均１ＡＩＩＩｌｔ径３．２μ、平均線Ｎ長８ｍｍ）を
強化１１１とし、アルミニウム合金ＬＪＩＳ規格ＡＤＣ
１０＞をマトリックスとする複合材料を高圧鋳造（溶湯
の温度７４０℃、溶湯に対する加圧力５００ｋｇ／ｃ＋
ｎＲ）にて製造し、該複合材料より実施例１の場合と同
一の司法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表４に示さ
れた試験片の組合せにて実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚下記の
表４に示された組合往ＣＩ〜Ｃ４の円筒試験片はそれぞ
れ１掲の表１に示された組合せＡ１−Ａ３　、Ａ５と同
一の要領及び条件にてモリブデンの溶射層が形成され表
面粗さが調整されたものであり、組合ｔｊｃ５の円筒試
験片の被試験面の表面粗さは１，２μＲｚであった。

表　　４ この摩耗試験の結果を第３図に示す。第３図より、組合
せＣ５の場合に比して組合せｃ１〜ｃ４の摩耗量は平板
試験片及び円ｆユ試験片の何れにっいても低い値であり
、特に組合せＣ３及びＣ４の摩耗ωは平板試験片及び円
筒試験片の何れについても組合せ０重及びＣ２の場合よ
りも低い値であり、従ってアルミナ繊維にて強化された
アルミニウム合金よりなる複合材料とモリブデンの溶射
層にて被覆された球状黒１１鋳鉄との組合せも耐摩耗性
に優れており、またモリブデンの溶射層の表面粗さは１
．２μＲｚ以下であることが好ましいことが解る。

また図には示されていないが、焼付き試験の結果、アル
ミナ繊維にて強化されたアルミニウム合金よりなる複合
材料とモリブデンの溶射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄
との組合せは耐焼付き性にも優れていることが確認され
た。

実ｔ！＠４ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて、体積率８％に
て実質的に三次元ランダムにて配向されたアルミナＩｔ
ｓ（実施例３に於て使用されたアルミナ繊維と同一）を
強化繊維とし、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＯ２＞
をマトリックスとする複合材料を高圧鋳造（溶湯の温度
７００℃、溶湯に対する加圧力８００　ｋ（１／　ＣＲ
ＩＱ　）にて製造し、該複合材料より実施例１の場合と
同一の寸法の平板試験片を多数作成した。

次いでこれらの平板試験片について、下記の表５に示さ
れた試験片の組合せにて実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて摩耗試験及び焼付き試験を行った。尚下記の
表５に示された組合せＤ＋〜Ｄ４の円筒試験片はそれぞ
れ１掲の表１に示された組合せＡ１−Ａ３、Ａｓと同一
の要領及び条件にてモリブデンの溶射層が形成され表面
粗さが調整されたちのであり、組合せＤ５の円筒試験片
の被試験面の表面粗さは１，２μＲｚであった。

表　　５ この摩耗試験の結果を第４図に示す。第４図より、組合
せＤ５の場合に比して組合せＤ＋〜Ｄ４の摩耗量は平板
試験片及び円筒試験片の何れについても低い値であり、
特に組合せＤ３及びＤ４の摩耗量は平板試験片及び円筒
試験片の何れについても組合せＤｌ及びＤ２よりも低い
値であり、従ってアルミノ−繊維にて強化されたマグネ
シウム合金よりなる複合材料とモリブデンの溶射層にて
被覆された球状黒鉛鋳鉄との組合せも耐摩耗性に浸れて
おり、またモリブデンの溶射層の表面粗さは１．２μＲ
ｚ以下であることが好ましいことが解る。

また図には示されていないが、焼付き試験の結果、アル
ミナ繊維にて強化されたマグネシウム合金にりなる複合
材料とモリブデンの溶射層にて被覆された球状黒鉛鋳鉄
との組合せは耐焼付き性にも帰れていることが確認され
た。

実施例５ 実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカ繊維と同一
のアルミナ−シリカ繊維が実質的に三次元ランダムにて
配向されたｍ維成形体を形成し、該線錐成形体を用いて
行われる高圧鋳造（溶Ｎのｍ度７３０℃、２８　ｍ　ニ
対−ｔ　６加圧力５００　ｋｇ／　Ｃ１２）により、体
積率８％のアルミナ−シリカｍａｒを強化繊維としアル
ミニウム合金（ＪＩＳ規格△ＤＴ４）をマトリックスと
する複合材料を製造した。次いでこの複合材料より外径
２５．６ＩｌｌＩ１１１内径２０．０１１１１１．長さ
１６１１１１１１の１法を有し一方の端面を被試験面と
する円筒試験片を５個形成し、各試験片の被試験面の表
面粗さを研削により０．６μＲｚに仕上げた。

次いで硝酸水溶液を用いて行われる電解エツチングによ
り、３個の円筒試験片の被試験面のマトリックスの表面
に四部を形成した。第５図はかくして形成された試験片
の被試験面近傍の断面を示づ模式図であり、図に於て２
１は強化繊維としてのアルミナ−シリカ繊維を示してお
り、２２はマトリックスとしてのアルミニウム合金を示
してＪ３す、２３は凹部を示している。

この場合電解エツチングの条件を適宜に設定することに
より、被試験面の任意の断面に現われる凹部２３の深さ
Ｄｉの平均値Ｄｉが１．８μであり、凹部２３の開口径
に対する深さの比の平均値、部も被試験面の任意の断面
に現われる凹部２３の開口部長さＷｉに対する深さＱｉ
の比の平均値Ｄｉ　／Ｗｉが０．０２であり、複合材料
の表面２４よりアルミナ−シリカ繊維の露出高さＬｌ　
ｉの平均値Ｈｉが０．８μであり、凹部の面積率、即ち
複合材料の任意の断面の成る基準長さＬに対する凹部２
３の開口部良さＷｉの合計の比の百分率が２０％である
３側の円筒試験片が形成された。

次いで電解エツチングが行われたこれらの円筒試験片及
び電解エツチングが行われず、従って凹部の深さ、アル
ミナ−シリカ繊維の露出高さ及び凹部の面積率がＯであ
る複合材料よりなる円筒試験片を順次摩擦摩耗試験機に
セットし、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩｓ規格ＦＣＤ７０）より
なり、大きさが３０　Ｘ　３０　Ｘ　５　ｔｔｒｍｒ：
あり、その−ツ（７）Ｉｆｌｊ（３０ｘ３０ｍｍ）を被
試験面とづる平板試験片、又はこれと同一の寸法を有し
被試験面が実施例１の場合と同一の条ｎのプラズマ溶射
によりモリブデン又は鋳鉄にて被覆された平板試験片の
被試験面と接触させ、それらの試験片の接触部に常温の
潤渭油（キャッスル七−タＡイル５ＡＥ３０）を供給し
、円筒試験片を回転＠１０００ｒｐａ＋にて回転させつ
つ、平板試験片に対する円筒試験片の押圧筒ｍを１０に
９より７００　ｋｇまで増加させ、これにより焼付き限
度荷１を測定する焼付き試験を行った。

尚この焼付き試験に於ける円筒試験片と平板試験片との
組合せは下記の表６に示ず通りであった。

また各平板試験片の被試験面の表面粗さは全て１゜０μ
Ｒｚであった。

表　　に の焼ト１き試験の結果を第６図に示す。第６図より、組
合せ［１の焼付き限度荷車は組合＋！’　Ｅ　２の焼付
き限度荷重よりｂ道かに高く、組合せＥ４の焼付き限度
荷■（焼付き発生けず）は組合１！Ｅ２）Ｅ３　、Ｅ５
の焼ｆ＝ｌさ限１衰荷重よりも）ｂかに高く、従ってア
ルミナ−シリカ繊維にて強化されたアルミニウム合金よ
りなる複合材料とモリブデンの溶射層にて被覆された球
状黒鉛鋳鉄との組合せ、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り電解エツチングさ
れた複合材料とモリブデンの溶剤層にて被覆された球状
黒鉛鋳鉄との組合せは耐焼付き性に優れていることが解
る。また特に組合せＥｌとＥ４との比較より、複合材料
に電解エップーングを施して強化繊維を露出させると共
に、複合材料の表面の強化ｍ雑の間に四部を形成りれば
耐焼付き性が更に向上することが解る。

尚図には示されていないが、１掲の表６に示された試験
片の組合せについて実施例１の場合と同一の要領にて摩
耗試験を行ったところ、組合せ１重及びＥ４Ｎ特に組合
せＥ４は耐摩耗性にら優れていることが確認された。

実施例６ 第７図は内燃機関のピストンとピストンリングとの組合
せよりなる本発明による摺動用部材の具体的実施例を示
す解団的縦断面図、第８図はその要部を示す解団的拡大
部分縦断面図、第９図はピストンリング〈トップリング
）を拡大して示す解団的部分縦断面図である。

これらの図に於て、１はピストンであり、アルミニウム
合金（ＪＩＳ規格八ＣへＡ）にて構成されている。ピス
トン１の側部外周面２には、燃焼ガスがピストン１とシ
リンダブロック３のシリンダ壁面との間を経て内燃機関
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４及び５を受入れる二つのリング溝６及び７と、余
分のオイルを掻落すオイルリング８を受入れるリング溝
９とが形成されている。

図示の実施例に於ては、ピストン１の側部外周面２に沿
うピストンヘッド１０よりトップリング溝６の下面１１
の下方までの部分は、実施例１に於て使用されたアルミ
ナ−シリカ繊維と同一のアルミナ−シリカ繊維が体積率
８％に゛Ｃ実質的に三次元ランダムに配向された繊維成
形体を強化材とし、ピストン１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１２にて構成され（いる。この複合材料
１２はトップリング４を受入れるトップリング：＋ｌ　
ｂの壁面を郭定しており、またピストンの側部外周面２
に露出する部分にてトップランド１３及びセカンドラン
ド１４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１？ピティ底壁土に繊維成形体を載置し、そのμ
型内に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アルミニウム合金を加
圧しつつ凝固さじてピストン粗材とし、それを熱処理（
Ｔ６処理）した後所定の寸法に加工し、更にリング溝６
．７．９を形成することによって製造されてよい。

上述の如ぎピストン１と互いに当接して相対的にＰＰ４
ｆｌ］するトップリング４は、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規
格ＦＣＤ７０）にて構成されており、図には示されてい
ないが下面１７はプラズマ溶削により形成された厚さ５
μのモリブデンの溶ｔＡ層（表面粗さ０．８μＲｚ）に
て被覆されている。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
３のシリンダ壁面との摺動面部にモリブデン溶鋼層１５
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サイクルデイ一ゼル機関に組込み、機関回転数５
４００ｒｐｍ、機関負荷フルＥｌ−ドの試験条件にて５
００時間にｎる耐久試験を行なった。また比較の目的で
、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩ８規格ＦＣＣ７０）にて形成され
、下面１７がモリブデンの溶Ｑ４ＦＪにて被覆されてい
ないピストンリングについても同一の条件にて耐久試験
を１１つｌ〔。

試験の結果、球状黒鉛鋳鉄製のピストンリングの場合に
は、リング溝の下面１１の摩耗量が２０μであり、ピス
トンリングの下面１７の陛耗間が１５μであったのに対
し、下面１７がモリブデンの溶射層にて被覆されたピス
トンリングの場合には、リング溝の下面１１の摩耗量が
３μであり、ピストンリングの下面１７の摩耗量が０．
５μであり、従って実施例のピストン及びピストンリン
グは比較例よりも遥かに耐摩耗性に優れていることが認
められた。

実施例７ 上述の実施例１に於て使用されたアルミナ−シリカ繊維
及びアルミニウム合金を用いて、大賀的に三次元ランダ
ムにて配向された体積率１０％のアルミナルシリカ繊維
にて強化されたアルミニウム合金よりなるシリンダライ
ナを高圧鋳造（溶湯の温度７３０℃、溶湯に対りる加ｆ
Ｅ力５００　ｋＭｃｒａＱ　）により製造し、該シリン
ダライナをグラビテイ鋳造により鋳くるむことにより、
シリンダボア径８０ＩＩＩＩＩｌの４気筒４サイクル内
燃機関用のシリンダブロックを２個形成し、各シリンダ
ブロックのシリンダボアをホーニング加工によって表面
粗さ０．６μＲｚに仕上げた。

次いで球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規袷ＦＣＤ７０）よりなり
、半径方向外側の外周面がプラズマ溶射により厚さ１５
０μのモリブデンの溶射層（表面粗ざ１，０μＲｚ）に
て被覆されたピストンリングと、球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ
現洛ＦＣＤ７０）よりなりモリブデンの溶射層にて被覆
されていない比較例としてのピストンリングとを用意し
、これらのピストンリングと上述のシリンダブロックと
を組合せて４気ＩＰ！Ｉ４サイクルデイ一ゼル機関に相
込み、機関回転数６００Ｏｒｌ）Ｉｍ、機関負荷フルロ
ードにて２００時間に亙る高速耐久試験を行った。

この試験の結果、ピストンリングが球状黒＃ｉｌ　ｕ鉄
製のピストンリングである場合には、シリンダボアにス
カッフィングが発生し、シリンダボアの咋耗吊は１７μ
と高い値であったのに対し、ピストンリングがモリブデ
ンの溶射層にて被Ｍ’ｉＳれた球状黒鉛鋳鉄よりなるピ
ストンリングの場合には、シリンダボアにスカッフィン
グは発生しておらず、ピストンリングの外周面及びシリ
ンダボアの摩耗量が２．０μ以下の非常に小さい値であ
り、従って実施例のシリンダライナ及びピストンリング
は比較例に比して通かに耐摩耗性に優れていることが認
められた。

以−Ｆに於ては本発明を幾つか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神々の実施例が可能
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図乃至第４図はそれぞれ実施例１〜４の摩耗試験の
結果を示すグラフ、第５図は本発明よる摺動用部材の第
一の部材を構成する繊維強化金属複合材料の表面部の断
面を示す模式図、第６図は実施例５の焼料き試験の結果
を示すグラフ、第７図はピストン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一つ
の具体的実施例を示す前回的縦断面図、第８図は第７図
に示された実施例の要部を承り前回的拡大部分縦断面図
、第９図はピストンリング（トップリング）を拡大して
示づ解団的部分縦断面図℃・ある。 １・・・ピストン、２・・・側部外周面、３・・・シリ
ンダライナ、４・・・トップリング、５・・・セカンド
リング。 ６・・・トップリングｉＭ、７・・・廿カントリングｉ
：４，８・・・Ａイルリング、９・・・リングｉＭ、１
０・・・ビス１ヘンヘツド、１１・・・トップリング溝
の下面、１２・・・複合材料、１３・・・トップランド
、１４・・・セカンドランド、１５・・・モリブデン溶
射層、１７・・・トップリングの下面、２１・・・アル
ミナ−シリカ繊維、２２・・・アルミニウム合金、２３
・・・凹部、２４・・・表面部　許　出　願　人　　ト
ヨタ自動車株式会社代　　　理　　　人　　弁理士　　
明イｊ　昌毅第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ２！アルミナ−シリカ繊維　　２３凹部第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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４０ｗ
   ｔ％以上Ａｌ＿２Ｏ＿３、残部実質的にＳｉＯ＿２なる
   組成を有する体積率３〜３０％のアルミナ−シリカ系繊
   維を強化繊維としアルミニウム合金若しくはマグネシウ
   ム合金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、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モリブデンの溶射層にて被覆された
   金属にて構成された摺動用部材。
2. （２）特許請求の範囲第１項の摺動用部材に於て、前記
   溶射層の表面粗さは１．２μＲｚ以下であることを特徴
   とする摺動用部材。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項の何れかの摺動
   用部材に於て、前記摺動用部材は内燃機関であり、前記
   第一の部材はシリンダライナであり、前記第二の部材は
   ピストンリングであることを特徴とする摺動用部材。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第２項の何れかの摺動
   用部材に於て、前記摺動用部材は内燃機関であり、前記
   第一の部材はピストンであり、前記第二の部材はピスト
   ンリングであることを特徴とする摺動用部材。