JPS6050138A - 硬質粒子分散型耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金部材とその製造方法 - 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】 この発明は、内燃機関のシリンダライナやカークーラ用
ロータリコンプレッサのベーンのような部材に適する耐
熱耐摩耗性高力アルミニウ１１合金部材とその製造方法
に関する。

自動車用エンジンのシリンダーブロックを鋳鉄からアル
ミニウム合金鋳物に置換すると軽量化の効果は人である
が、その場合でもビス１ヘンリンクやピストンと摺動す
る内周側はアルミニウ１１合金鋳物では耐摩耗性が不充
分なために、片状黒鉛鋳鉄材からなるシリンダライナを
錆包んで薮用している。このシリンダライナをアルミニ
ウム合金にすると一段と軽量化の効果が得られるほか、
その熱伝導率が鋳鉄よりも良いことと、鋳鉄よりも熱膨
張係数が大きく、シリンダブロックのアルミニウム合金
鋳物の熱膨張係数に近いので、運転時の昇温した状態で
もライナとプロッタの密着性が良いことから放熱性の良
いエンジンとなり、ライナの内壁温度が低下することか
ら潤滑油の寿命を長くすることが出来たり、低粘度の潤
滑油の使用が可能となり燃費の向上も可能になる等の効
果が期待されている。

また、高Ｓｉアルミニウム合金は鋳鉄に比べて熱膨張係
数が大きいので、アルミニウム合金のピストンとの間の
クリアランスを小さく設定出来る可能性があり、ピスト
ンとの間のクリアランスを小さくすると、燃費の向」―
の他に潤滑油の消費量を押えることが出来る。また、高
Ｓｉアルミニウム合金は摩擦係数が低いために、ビス１
ヘンリンクとの間のフリクションロスが低減されること
がらも燃費の向上が期待される。

このようにシリンダライナにアルミニウ１１合金を適用
することの長所は多いが、従来公知のアルミニウム合金
ではこのよな鋳包み用シリンダライナ材としては不充分
である。例えばΔハ規格のＡ３９０．Ｏ合金（Ｓｉ　：
　１６−１８％、Ｃｕ：４　へ・　５　％　ｒ　Ｍ　ｇ
　：　Ｏ−５０□　０　−　６　５　％　、Ｆ”ｅ：０
．５％、Ｔｉ：０．２％、　７．ｎ　：　Ｏ，１％、残
：Ａｌ）の様な錆造月は固液共存温度域が広いために、
健全な鋳物を得るためには大きい押湯を必要とし、歩留
りが悪くロス１への高いものとなる他に、微細化処理や
金型鋳造法によっても初晶Ｓｉ粒は尚粗大であるために
被削性が悪い。更に致命的欠点はシリンダブロックに鋳
包む時に熱によって材料が軟化するために、耐摩耗性が
著しく低ドする他、被削面にビビリやムシレを生じやす
く、ホーニング加工を困難とする。また、近年粉末冶金
法により、Ａ３９０．０に近い組成の合金を粉末としこ
れを熱間押出しして中空体とする技術が提案されている
（特開昭５２　１０９’１１５）。これは高Ｓｉのアル
ミニウム合金溶’（Ｊｈ　Ｌア１−マイズ法または遠心
力による微粒化法により急冷された微粒または粉末とし
、これを熱間押出しすることにより中空体を得る方法で
あり、鋳造法により得られる中空体よりもはるかに重量
歩留りのすぐれた製造法である。また、この方法による
と初晶Ｓｉ粒が２０μｍ以下の大きさとなるために延性
や機械加工性にすぐれ、更に高ケ１′素Δ１合金特有の
低摩擦係数の性質をも有している。また、この方法によ
り、１５〜２０％Ｓｉ、１〜５％Ｃｕ。

０．５〜５％Ｍｇ、０．５〜１．５％Ｎｉ、残部Ａ１の
合金や或はこれにＳ　ｉ　Ｃ，Ｓ　ｎ　、　Ａｌｔ’！
！ｃ混合して押出した中空体が提案されている。

本発明育らはこの１−レース実験を行ったところ、２０
．０８ｉ−４，０Ｃｕ−０，８Ｍｇ−０，５Ｎ　ｉ　−
Ａ　ｌ残の組成とした粉末押出し材をシリンダライナ（
外径７３　ｍ　ｍ内径６５　ｎｔ　ｍ高さ１０５ｍ　ｒ
ｎ　）として使用し、ＡＤＣ−１２合金のシリンダブロ
ック（重量３．／ＩＫｇ）に溶湯温度６７５℃でダイヤ
ヤスト法で訪包むテストを行った結果、鋳包み前にＴ６
処理により硬さが＋−Ｉ　Ｒ８８０であったものが、鋳
包み後はＨＲＢ４０程度に軟化してしまうことが判明し
た。従ってこの中空体もアルミニウム合金製シリンダブ
ロックに劫包む時に軟化してしまい、鋳包み用シリンダ
ライナどしては使用に耐え得ないものである。

また、鋳包みはダイヤヤスト法や低圧鋳造法によるがラ
イナはコスト面からも出来るだけ薄肉とすることが望ま
しいが、前記の中空体は強度、特に硬度が充分でなく薄
肉化していくと錆包み時のライナ搬送工程や位置決め時
等に加わる機械的応力により変形しやすくなる。

本発明者らは、これらの従来のアルミニウム合金の難点
を解消し、鋳包み時などに負荷される熱負荷に対しても
軟化することがなく、更に使用時の熱負荷の下において
も硬度低下の生ずることの少ない耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金とその製造方法を開発し先に提案した　（
特願昭５７＝１　］、　９９０１号、特願昭５７−１１
９９０２号）。

先きの提案に係る高カアルムニウ１１合金においては、
その高温強度を向上させることを目的として、Ａｌ中で
の拡散速度の遅いＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ等の元素を含む金属
間化合物の微粒子を合金基地中に微細に分散させたもの
であるが、実機エンジンテストによる結果、潤滑油中に
ダストや燃焼生成物であるカーボン粒子等が混入する場
合にシリンダライナの摩耗が多くなる傾向を示すことが
判明した。また、カークーラ用ロータリコンプレッサの
ベーンとしてこの種の合金相をテストしてみると、摺動
相手部材の表面粗さが粗い場合に摩耗が多くなることが
判明した。

この発明は、上記アルミニウ１１合金の耐摩耗耐焼付特
性を更に改善し上記難点を解消することを目的としてな
されたもので、重量化でＳｉ　１０゜０〜３０．０％と
、Ｎｉ５．０〜１５．０％と、さらに必要に応じてＣｕ
　０．５〜５．０％およびＭｇ−０，２〜３．０％を含
み、残部が不可避的不純物を含むＡ１からなり、Ｓｉ結
晶粒子の大きさが１５μｍ以下に、かつ金属間化合物粒
子の大きさが２０μｍ以下に微細化分散しているアルミ
ニウム合金基地中に、該基地よりも高硬度であり、その
粒径が前記Ｓｉ結晶粒子および金属間化合物粒子より犬
で且つ６０μｒｎ以下である硬質粒子が２〜２０（重兄
）％分散している組織を有する硬質粒子分散型耐熱耐摩
耗性高力アルミニウム合金に係り、更に該アルミニウム
合金の製造方法をも提供するものである。

以下、本発明をさらに説明する。

まず、本発明になる合金における前記硬質粒子を除く部
分の成分限定理由について説明する。

Ｓｉは１０％以下ではＳｉ結晶粒子の分散板が少なく、
耐摩耗性におよぼす効果が不充分である。

５ｉｌＯ％近傍の亜共晶域では初晶Ｓｉは晶出せず、微
細な共晶組織を有するものとなる。Ｓｉの添加量が増す
とともにＳｔが初品として晶出するようになり、耐熱性
、耐摩耗性す向−１ニしてくる。

しかしながらＳｉが３０％を越えると後述する本発明の
骨子である硬質粒子と混合して熱間押出しすることが著
しく困難になる。また、アルミニウム合金製シリンダブ
ロックに紡包に］シてシリンダライナ等として使用する
場合、Ｓｉの添加風と共に熱膨張係数が小さくなり、Ｓ
ｉが３０％を越えるとシリンダブロック材との密着性が
悪くなったり、ピストンとのクリアランスを大きくする
必要性が生じてくる。従ってＳｉの添加には１０．０〜
３０．０％、好ましくは１２．０〜２３．０％とするの
が良い。

Ｎｉは２本発明合金においては重要な成分であり、Ａｌ
中への溶解度が低くかつ拡散速度が遅いことを利用して
微細な金属間化合物として基地中に分散させ、高温強度
を高める１−１的で特に添加するものである。固溶限界
を越えてＮｉを添加すると、Ａｌ−Ｎｉ系の金属間化合
物として析出し、その形状は添加量が多いほど、また冷
却速度が遅いほど粗大となる。これらの金属間化合物は
本発明の重要な骨子である分散急冷凝固法により得られ
る合金粉末中においては棒状の組織として存在して、後
の熱間押出工程によって分断され、）１地中に微細に分
散される。この種の金属間化合物は高温においても安定
でかつ成長し難く、それ故、長時間高温に保持してｔノ
合金の硬度を高い値に維持する効果を示す。従って、鋳
包み用シリンダライナのように高温にさらされた後も硬
度の低下がなく、良好な耐摩耗性を保持することがｉｉ
ｆ能となる。

Ｎｉの添加量は５％以下では顕著な効果が認められず、
１５％以上になるとＡ１へのＳｉの溶解限度が低くなり
、過剰のＳｉが初品となって多量に晶出する。また、合
金の溶解温度が高くなり溶湯の酸化が進むので特別の酸
化防止策を必要とし経済的でない。また、析出する金属
間化合物が粗大となり、後の熱間押出加工による分断微
細化がなされ鎧くなるとどもに押出加−」−性も悪くな
る。

（−ｔＬ故、Ｎｉの添加量は５．０−１５．０％の範囲
とすることが望ましい。

本発明の合金では、このようεこ多足のＮｉを添加して
アルミニウム合金粉末中に強制固溶させるとともに棒状
の金属間化合物として（斤量させた後、後加工工程の熱
間押出加工によって微細な化合物として析出させ、ある
いは分断することによりアルミニウム合金基地中に微細
分散させ材質の強度、特に高温における強度と硬度とを
向］−さしている。

なお、本発明においては、必要に応じて０．５〜５．０
％のＣｕおよび０．２〜３．０％のＭｇを添加すること
ができる。ＣｕやＭｇはアルミニウム合金に時効硬化性
を付与して材デ′Ｃを強化する成分として知られている
ものである。本発明においても溶体化処理温度での固溶
限度内Ｐに１度の前記範囲内でＣｕおよびＭｇを添加す
ると材質強化に有効である。また、本発明においてはさ
らにＦ　ｅ　。

Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ＋　Ｍｏ、Ｃｏ等を添更に
本発明において特に重要な要件は、上記アルミニウム合
金基地中に、該基地よりも高硬度で、その粒径が後述す
る初晶Ｓｉ粒や金属間化合物粒子の粒径より大であり且
つ６０μｍよりは小さい硬質粒子を２〜２０％全２０％
ることである。

こ１１．ら硬質粒子はアルミニウム合金基地中に分散し
て存在することにより、摺動中に摺動部に露出して低速
の摺動条件下においても油膜の形成を容易にする他に相
手の摺動面が粗い場合や潤滑油中にダストやカーボン粒
子等が含まれている場合であっても良好な耐摩耗特性を
発揮する。

酸化物、　ＴｉＣ等の７Ｎ化物、　１°ｉ　Ｓｉ２、Ｍ
　ｏ　Ｓ　ｉ　等の金属間化合物、硼化物等のセラミッ
クスやフェロモリブデン、フェロタンクステンのような
硬質合金の粉末が使用できる。　こ４しらの硬質粉末の
うち　特に金属Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４およびｓｉｃ　はその
比重が前記の分散急冷凝固法にょって得られた合金粉末
の比重に近いので本発明合金の製造過程において偏析を
生ずることがなく、均一に混合でき、また、Ａｌ−Ｓｉ
合金との密着性がよい上に、安価であるので有利である
。

前記硬質粒子の粒径は低速摺動条ヂ１下での耐摩耗性改
善のためには、アルミニラ１５今金基地中に微細化分散
している初晶Ｓｉ結晶粒や金属間化合物粒子の粒径より
も大きくする必要がある。然しこれが６０μｍよりも大
きくなると熱間押出し加工が困難になるので大きくとも
６０μＩｒ１以下、好ましくは４０μｍ以下とする。

これらの硬質粒子は、分散急冷凝固法によって得られた
アルミニウム合金粉末に混合されて熱間押出し加工され
るに際して該合金粉末によって周囲から大きな圧縮力を
受けるので該合金に良好に密着し、摺動中に成形体がら
剥離脱落するようなことがない。

なお、こＩｔらの硬質粒子は相手摺動材の硬度や表面粗
さあるいは摺動条件等に応じて１種類で、あるいは数種
類を併せて用いることができる。

これら硬質粒子の分Ｉ＋（眼は、合計で２％未満では前
記の効果が不充分であり、２０％を越えると押出し加工
が困難となって押出成形体に亀裂が生じ易くなる。それ
故、本発明においては該硬質粒子の量を２〜２０％の範
囲とする。

Ｓｉ結晶粒子の大きさを１５μｒｎ以下としたのは押出
加工を容易にするという製造上の要請の他に、得られる
合金の延性を良好にし被削性を改善するためでもある。

また、Ｓｉの微細結晶により耐摩耗性が向上し、摩擦係
数が低下するのでシリンダライナ等の摺動部＋４に適し
たものとするためである。

Ａ　ｌ　−Ｎ　ｉ系の金属間化合物粉の大きさは実質的
には５μｍ以下で、大きなものでも２０μｍ口以ｒに微
細かつ均一に分散させることにより、高温強度と耐摩耗
性が従来品に比較して著しく改善される。

本発明の硬質粒子分散型耐熱耐摩耗性高力アルミニウム
合金部材は、」二記の金属間化合物のＷｉ細化分散によ
って分散強化されて特に高温強度が改善され、さらにＳ
ｉ結晶粒の微細化分散によって耐摩耗性が改善されてい
るアルミニウム合金基地中に、これら金属間化合物相や
Ｓｉ結晶粒の粒径よりも大なる粒径を有する硬質粒子を
分散させることによって部材の耐摩耗性、耐焼付性を更
に一段と向上させたものであり、従来品に比べて耐摩耗
性に優れている他、鋳包み等により熱履歴を受けること
があっても材質が軟化することがなく、特に使用条件の
苛酷な内燃機関のシリンダライナやカークーラ用ロータ
リコンプレソザの部品等として好適なものである。

本発明は、更に前記の硬質粒子分散型耐熱耐摩耗性高力
アルミニウム合金部材の製造方法をも提供するものであ
る。

その製造方法の要旨とするところは、所定量のＮｉを含
む高Ｓｉアルミニウム合金溶湯を分散急冷凝固させ、得
られたアルミニウム合金粉末に所定量の硬質粒子を加え
て混合したのち、熱間押出成形することにある。

合金溶編を分散急冷凝固させるのは、Ｓｉ。

Ｎ　ｉ　ｙ　Ｃｕ　ｒ　Ｍ　ｇ等の合金元素を過飽和に
固溶させるとともに、初晶Ｓｉや金属間化合物相を微細
化するためである。分散急冷凝固させる方法としては、
アトマイズ法、遠心微粉化法等既知の金属粉末製造方法
が利用できる。これらの方法により粉末粒径を０．５ｍ
ｍ以下に微細化し急冷凝固させれば満足する組織の合金
粉末が得られる。　次に前記アルミニウム合金粉末に前
述した硬質粒子を２〜２０％添加し混合する。該硬質粒
子の粒径としては若干の小径粒子の混入は許容されるが
、耐摩耗性、耐焼付性の改善の為には概ね前記の分散急
冷凝固法によって得られた合金粉末中に分散晶出あるい
は分散析出したＳｉ結晶粒および金属間化合物が押出し
成形加工後に是する粒径より大であることが望ましく、
また、成形加」二性の観点から６０μｍ以下とすること
が望ましい。

なお、熱間押出に先だって、ビレットを製造する工程を
加えることが望ましいく、金型中で圧縮成形してこれを
製造する場合には、金型と粉末材料とを２００〜３５０
℃程度の温度としておこなう。３００°Ｃを越えると酸
化が著しくなるので窒素ガスやアルゴンのような非酸化
性η囲気中でおこなうのが望ましい。成形圧力は０．５
〜３シｂ／ｃｎｆ程度でおこない、圧粉体密度は真密度
比７０％以上とするのが圧粉体のハンドリング上望まし
い。

冷間静水圧プレスによりビレッ１への成形加工をおこな
うこともできるがこの場合には５シＯロ／ａｍ２以上の
圧力が必要である。

熱間押出しは３５０℃以上の温度、好ましくは４００〜
４７０℃の温度域でおこなう。これは圧粉体の成形加工
を容易にすると同時に粒子間の結合を促進させて強固な
成形体とするためである。

さらには棒状組織をなしている金属間化合物を分断して
微細化分散させ、成形体の強度と摩擦特性を改善するた
めである。熱間押出しは圧粉体（ビレット）を大気中ま
たは非酸化ｆＪ　１１１１気中で予熱し、はり同温度の
コンテナ中に挿入しておこなうのがよい。

また、押出加工比は１０以上が好ましい。押出加工比が
１０未満だと押出材中に空隙が残存し、また粉末相互間
の拡散結合や棒状金属間化合物の分断効果が不充分なた
めに１強度や靭性の高い材料が得られないためである。

本発明の方法によれば、分散急冷凝固法によって得られ
たアルミニウム合金粉末中には、前述の合金元素が過飽
和に固溶さ４している他に極めて微細な初晶Ｓｉの結晶
粒と棒状の金属間化合物とが析出しており、この合金粉
末に前記の金属Ｓｉ粒子、８１３　Ｎ４粒子あるいはＳ
　ｉ　ＣＲ子等の硬質粒子を所定量混合して熱間押出し
加」二をおこなうことにより棒状金属間化合物は極めて
微細に分断され微細均一に分散され、一方、前記混合さ
れた硬質粒子はその粒径をほとんど変えることなく、前
記の初晶Ｓｉや分断された金属間化合物粒子よりも大な
る粒径をなして基地中に分布し月料の耐摩耗性、耐焼付
性の一層の改善に寄与する。

実施例−１ 表−１に示す各種合金組成を有する高Ｓｉアルミニウム
合金溶湯を空気アトマイズして急冷凝固わ〕末とし、得
られた粉末を−６０ｍａｓｈとゾＪ７るようにフルイ分
けをおこなった。次いで及−１に示すような硬質粉末を
前記急冷凝固合金１′５１末に配合し、Ｖ型コーンミキ
ザに′Ｃ窒素ガス」］入１；で均一に混合した。硬質粒
子として使用した金属Ｓｉは純度９８．５％、１句勺粒
径１５μＩｎのもの、ＳｒＮは平均粒径２０μｍ、Ｓｉ
Ｃは整均粒径１０μｍのＱ　Ｃ型のものである。

これらの混合粉を２５０℃に１時間加熱し、同温度に加
熱された内径８７ｍｍの３分割金型中に充填し１−ドパ
ンチにより圧縮成形して真密度７２％の長さ２００　ｒ
ｎ川のビレットとした。

次に該ヒレッ１〜をＡｒガス中で４５０℃で３０分加熱
した後、４３０℃に加熱保持された内径９０ｍｍのコン
テナ中に挿入し、内径２３ｍｍのダイスを用いて間接押
出法により丸棒の押出材とした。押出比は１５．３であ
る。？！）　Ｉ’、れた押出材３５０℃Ｘ１０１（ｒの
Ｏ処理をおこなった後、２００℃、２５０℃に１００時
間保持後、その温度で引張試験をおこなった。なお、比
較のために高Ｓｉアルミニウム合金（鋳造材）のＡ３９
０゜０合金と耐熱性にすぐＪしたピストン用紡造アルミ
ニウム合金であるＡＣ３１１合金の　０処理材に一つい
ても引張試験をおこｔ１′：った。その結果を表−２に
示す。表−２から明らかな如く本発明の合金は高温強度
が高く、また高温保持後の硬度が高い。

次に、これらの合金について摩耗試験をおこなった。

試験は第１図に示す方法で実施した。試験ノ“１（Ｘ）
を試験片ホルダ（２）で保持し、相手方回転円板（３）
の外周面に一定圧力で圧接さ仕、潤滑油供給管（４）か
ら潤滑油をＯ（給しなから慴動さ仕る。

試験片は５　Ｘ　５　Ｘ　２０　ｍ　ｍの角柱状を呈し
、先端摺動面には半径６ｍｍの丸みが（−１せられ、Ｉ
Ｍ磨仕上げが施されている。相手円板（３）は球状黒鉛
鋳鉄ＦＣＤ５０に焼入、焼戻が施されＩＩ　ＲＣ５０の
硬さを有し、外径４４．２ｍｍで、摺動外周面は表面粗
さ約１．５μＩＩ口；研磨仕−１−げが施してある。こ
のような装置によって相手円板（３）を１゜３．５ｍ／
秒の周速で回転させ、８０±１℃に加熱されたコンプレ
ッサオイル（スニソ５ＧＳ）を３００　ｍ　ｌ　７分の
割合で供給管から給油しながら試験片（１）を相手円板
（３）の外周面に３ｋｇ／　ｍ　ｍの押圧力で押付け、
摩擦距離を１５０ｋｍとして試験片（１）と相手円板（
３）とを摺動させた。

供試材として、前記の本発明実施例の１〜３の押出丸棒
より試験片（１）を削り出した後、０処理を行ったもの
と、比較のために本発明実施例の１〜３で硬質粉末を添
加していない押出丸棒より試験片を削り出し同じ熱処理
を施したものについて試験を行った。その結果を第２図
に示す。なお、摩耗量は試験片先端部の摩耗中でぶして
いる。

第２図から明らかなように、硬質１ｌｆｌ末粒子を添加
しない比較例１〜３の押出材は硬質粉末粒子を添加した
本発明合金に比べて摩耗基が多く、学、ｙに低速域と高
速域において摩耗が増大する傾向を示している。これに
対して、硬質粉末粒子を添加した本発明の合金１〜３は
低速域から高速域まで安定して良好な耐摩耗性を示して
おり、比較例１〜３に比べて大巾な耐摩耗性改善効果を
示している。

特に金属Ｓｉ粒の添加に比べてＳｉ　Ｎ　やＳｉＣのよ
うに硬度の高い粒子を添加した場合に摩耗が少なくなる
傾向が認められる。

実施例−２ １５，１％Ｓ’ｊ−７．０％Ｎｉ−２，５％Ｃｕ−１，
５％Ｍｇ−残Ａｌからなる合金溶湯を実施例−１と同じ
方法で７１〜マイズして急冷凝固粉末を得た後、これを
−（ｊ　Ｑ　ｍｅｓｈにフルイ分けして原料アルミニウ
ム合金粉末とした。

該合金粉末に前記実施例−１で用いたと同じ金属Ｓｉ粒
、８１３　Ｎ、粒およびＳｉＣ粒を全体の０゜３．５，
１０，１５．２０％になるように各々配合し、前記実施
例−１におけると同様にして直径２３ｍｍの押出材とし
た。押出比は１５．３であった。これら押出材から試験
片を削り出し、実施例−１におけると同様の方法で摩耗
試験を行ない、硬質粒子の配合割合による影響を調べた
。

試験条件は相手円板の表面粗さを０．８〜１．０μｍに
１周速を１ｍ／秒とし、その他の各条件は前記実施例１
に於けると同様である。

第３図に金［Ｓｉ粒を配合した場合の結果を、第４図に
Ｓ　ｉ３Ｎ４粒を配合した場合の結果を、また、第５図
に８１０粒を配合した場合の結果を示す。なお、図中、
摩耗量は硬質粒′Ｔ−無配合の場合の摩耗基を１として
、相対摩耗基で示している。

これらの図から、硬質粒子の配合隈（添加量）が３％を
越えると摩耗基が著しく低下することが認められる。な
お、Ｓ　ｉ　３　Ｎｔ、、粒を２０％配合したものにつ
いては、押出材の加工性が悪く試験片に加工することが
できなかった。

実施例−３ 前記実施例−２で用いたと同様な原料アルミニウム合金
粉末に、平均粒径の異なる金属Ｓｉ粒、Ｓ　ｉ３Ｎ４粒
、Ｓｉ０粒を重量で５　’Ｘ、配合して混合し、実施例
１と同様にして熱間押出しをおこない、得られた押出材
より摩耗試験片を削り出し、実施例１と同様な熱処理を
施した後、実施例１と同じ摩耗試験をおこなった。その
他の試験条件は実施例１におけると同じにした。

その結果を第６図に示す。第６図から明らかなよう１；
、平均粒径が１μＩＩ＋以下のＳｉＣ粒やＳ　１ｑＮ４
粒の添加では摩耗基が大であり、また、３０μｍを越え
ても摩耗量は僅かではあるが増加の傾向を示している。

この試験結果は次のことがらを教示するものと考えられ
る。即ち、押出材の組織中に分散して存在する金属８１
粒子やＳ　；、　Ｎ、粒子等の硬質粒子の平均粒径が、
相手摺動部１」の表面粗さを示す数値よりも小さいと、
摺動時にこれら硬質粒子が相手摺動面によってむしり取
られ易くなる。したがって、分散される硬質粒子のｑｔ
均粒径は過度に小さくないことが望ましい。−力、分散
される硬質粒子の粒径が、４１１手摺動部４４表面の凹
凸の隣り合う山部間を架橋するに充分な程度に大きい場
合には、該硬質粒Ｐは剥Ａｌｔ脱落することなく安定し
た状態で一方の、即ち成形体の表面に保持され良好な耐
摩耗特性が発揮される。ただし、硬質粒子の平均粒径が
過度に大きくなると硬質粒子間の間隔が犬になり、摩耗
−頃の漸増傾向が生ずる。

以上説明した通りで１本発明の硬質粒−ｒ・分散型耐熱
耐摩耗性高力アルミニウム合金は、Ａ１中での拡散速度
の遅い元素を含む微細な金属間化合物微粒子による分散
強化によって高温強度が高められ、また同じく微細均一
に分散された初晶Ｓｉ粒や共晶Ｓｉによって耐摩耗性が
向りされているアルミニウム合金の基地中に、更に、こ
Ａしら微細な金属間化合物粒子や初晶Ｓｉ粒の粒径より
も平均粒径の大なる硬質粒子を分散させて有するもので
あり、このように構成されることにより格段と優れた耐
摩耗耐焼付性を発揮するものである。

なお、本発明の硬質粒分散型耐熱耐摩耗性高力アルミニ
ウム合金の特記すべき特徴の−は、本合金がアルミニウ
ム合金部材を摺動用１ｔとして使用する場合においても
極めて良好なｌｉｔ　Ｉ＠耗性を発揮するということで
ある。

Ａ’３９０．０合金組成の金型鋳造＃］の′Ｊ゛７処理
材を摺動相手材とし１周速５ｍ／秒、潤滑油（ス二ソ５
ＧＳ）、油温８０℃の条件で本発明合金の前記実施例−
１の１〜３合金（Ｑ処理材）の摩耗テストを実施−１に
おけると同様に行った。

なお、比較のために本発明実施例−１の各合金から硬質
粒子を除いた合金およびＡ３９０．０合金（゛ｒ７処理
材）についても同様な摩耗テストを行った。このテスト
結果によると、本発明の硬質粒子分散型耐熱耐摩耗高力
アルミニウム合金は、本発明合金から硬質粒子を除いた
構成の比較材やＡ３９０．０合金に比べ格段に優れた耐
摩耗−・１焼イ４特性を示すことが確認された。従って
１本発明のアルミニウム合金は、従来タブ−とされてい
たアルミニウム合金部材同種を組合せて摺動部材として
使用することをも可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩耗試験機を示す。第２〜６図は摩耗試験の結
果を示す。第７図は実施例１における本発明合金１の合
金組織（４００倍）を示す。第８図は実施例１における
本発明合金２の組織を示す。 また第９図は実施例１における本発明合金３の組織を示
す。 図中：１．、、ｉ耗試験片 ２１０．ホルダー ３００．相手材 ５１０．金属Ｓｉ粒 ６３１．アルミニウ１１合金の基地 ７・・・Ｓ　ｉ−ｓ　Ｎ１粒 ９、、、Ｓｉ０粒 出願人　株式会１」４　リ　ケユ 昭和電工株式会社 代理人桑原英明 ノ Ｘ４ジぐ Ｘ４〜東

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比で５ｉｌＯ，Ｏ〜３０．０％と、Ｎｉ５．
   Ｏ〜１５．０％と、さらに必要に応じてＣｕ０．５−５
   ．０％およびＭｇ０．２〜３゜０％を含み、残部が不可
   避的不純物を含むＡＩからなり、Ｓｉ結晶粒の大きさが
   １５μｍ以下に、かつ金属間化合物粉の大きさが２０μ
   ｍ以下に微細化分散しているアルミニウム合金基地中に
   、該基地よりも高硬度であり、その平均粒径が前記Ｓｉ
   結晶粒および金属間化合物粉の粒径より大で且つ６０μ
   ｒｎ以下である硬質粒子が２〜２０（重量）％分散して
   いる組織を有することを特徴とする硬質粒子分散型耐熱
   耐摩耗性高力アルミニウム合金部材。
2. （２）前記アルミニウム合金基地中に分散する前記硬質
   粒子が、金属Ｓｉ粒子、Ｓ　ＩＢ　Ｎ４粒子およびＳｉ
   Ｃ粒子のうち１種または２　ｆ！［１以上でなる特許請
   求の範囲第１項記載の硬質粒子分散耐熱耐摩耗性高力ア
   ルミニウム合金部材
3. （３）重量比テＳ　ｉ　１０．０−３０．０％と、Ｎｉ
   ５．０〜１５．０％と１、さらに必要に応じてＣｕ　０
   ．５〜５．０％およびＭｇ０．２−３％を含み、残部が
   不可避的不純物を含むＡｌからなる合金溶湯を、分散急
   冷凝固させて合金粉末とし、得られた合金粉末に、該合
   金粉末より高硬度で且つその平均粒径が６０μＩｎ以下
   である硬質粒子を２〜２０（重量）％配合して混合し、
   押出し比１０以上で熱間押出成形することを特徴とする
   　Ｓｉ結晶粒の大きさが１５μｍ以下に、かつ金属間化
   合物粉の大きさが２０μＩｎ以下に微細化分散している
   アルミニウム合金基地中に、該基地よりも高硬度であり
   、その平均粒径が前記Ｓｉ結晶粒および金属間化合物粉
   の粒径より大で且つ６０μｍ以下である硬質粒子が２〜
   ２０（重量）％分散している組織を有する硬質粒子分散
   型耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金部材の製造方法。