(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金粉末とアルミニウム又はアルミニウム合金粉末を溶射する銅―アルミニウム複合材料の製造方法において、前記銅又は銅合金粉末よりアルミニウム又はアルミニウム合金粉末を平均粒径で粗粒にすることにより、これらの粉末の一部が溶解し、残部が溶解しないように溶射することを特徴とする銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項２】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金粉末が前記銅又は銅合金粉末に対して２〜５倍の平均粒径を有することを特徴とする請求項１記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項３】
前記銅又は銅合金粉末及び前記アルミニウム又はアルミニウム合金粉末の少なくとも一方が正規分布粒度をもつ粗粒と微粒からなることを特徴とする請求項１又は２記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項４】
銅―アルミニウム複合材料の主要組織が（イ）銅又は銅合金溶解組織、（ロ）銅又は銅合金未溶解組織、（ハ）アルミニウム又はアルミニウム合金溶解組織、及び（ニ）アルミニウム又はアルミニウム合金未溶解組織の１種以上の組合せ（但し（イ）、（ハ）のみの組合せ及び（ロ）、（ニ）のみの組合せは除く）からなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項５】
前記銅合金がＣｕ−Ｐｂ系合金であり、かつ前記アルミニウム合金がＡｌ−Ｓｉ系合金であり、さらに前記アルミニウム合金溶解組織（ハ）中のＳｉ粒子が粒状であることを特徴とする請求項４記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項６】
前記銅合金がＰｂを４０重量％以下含有し、さらに前記アルミニウム合金がＳｉを１２〜６０重量％含有することを特徴とする請求項５記載の銅−アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記アルミニウム合金が、３０重量％以下のＳｎ，７．０重量％以下のＣｕ，５．０重量％以下のＭｇ，１．５重量％以下のＭｎ，１．５重量％以下のＦｅ，８重量％以下のＣｒ及び８．０重量％以下のＮｉからなる群の少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項６記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記銅合金が３０重量％以下のＳｎ，０．５重量％以下のＰ，１５重量％以下のＡｌ，１０重量％以下のＡｇ，５重量％以下のＭｎ，５重量％以下のＣｒ，２０重量％以下のＮｉ及び３０重量％以下のＺｎからなる群より選択された１種又は２種以上を、０．５〜５０重量％の範囲で含有することを特徴とする請求項６又は７項記載の銅−アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項９】
さらに３０重量％以下の黒鉛粉末を溶射することを特徴とする請求項１から８記載の銅―アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項１０】
さらに３０重量％以下のＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＳｉＣ，ＺｒＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＢＮ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｂ４Ｃ、ならびに鉄―リン、鉄−ホウ素、鉄−窒素の鉄系化合物からなる群から選択された１種又は２種以上を溶射することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の銅−アルミニウム複合材料の製造方法。
【請求項１１】
粗面化した金属基板上に溶射を行う請求項１から１０までのいずれか１項記載の銅−アルミニウム複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅−アルミニウム複合材料の製造方法に関するものである。本発明が関連する技術分野は、複合材料、溶射技術、アルミニウム合金摺動材料及び銅合金摺動材料などである。
【０００２】
金属系複合材料としては主に金属とセラミックの複合材料が研究されており、その製造方法は銅粉とＡｌ２Ｏ３粉などの混合粉をプレス成形後焼結する方法（特許第２８５４９１６号）セラミックカーボンにＡｌ合金溶湯を含浸する方法（特許第２８４６６３５号）などがある。
溶射技術に関しては、日本金属学会報まてりあＶｏｌ．３３（１９９４）Ｎｏ．３、Ｐ２６８〜２７５「溶射技術の最近における進歩」と題する解説があり、金属−セラミック系複合材料の製造方法が説明されている。同じく、トライボロジストＶｏｌ４１（１９９６）、Ｎｏ．１１、第１９〜２４頁にも溶射技術の解説がある。
【０００３】
本発明で意味する銅−アルミニウム複合材料に属するものとしては、アルミニウム合金基材中にホワイトメタル並みの硬度を有する軟質層を分散させたすべり軸受を開示する特開平９−１２２９５５号がある。すなわち、このすべり軸受ではアルミニウム合金軟質合金が融合して一体化されるのでなく、それぞれ独立した複合成分として存在している。この複合材料の製造方法は、裏金付きのアルミニウム合金材からなる平板を供試する第１工程と、平板の前面にＳｎ、Ｐｂもしくはホワイトメタルの軟質材料を厚さ５０〜１００μｍで密着する第２工程と、軟質材料を密着した上記平板に局所的にレーザー光を照射することにより軟質材料をアルミニウム合金の内部に溶け込ませて軟質合金層を形成する第３工程と、同平板をそれぞれ半円筒に湾曲する第４工程と、上記レーザー照射面をそれぞれ機械加工仕上げしたのち軟質材料を研削してその内面にアルミニウム合金と軟質合金層との複合層を露出させる第５工程とからなる。
【０００４】
銅合金のうち特に摺動合金としてはＰｂを添加して耐凝着性と耐焼付性を良好にしたＣｕ−Ｐｂが系多用されている。一方銅合金は耐摩耗性が優れていないために、例えば本出願人の米国特許第５，３２６，３８４号で提案されているようにＦｅ２Ｐなどの硬質物を添加して焼結を行うことが知られている。
【０００５】
【従来の技術】
耐摩耗耗性や耐焼付性などの性質が要求されるアルミニウム合金系摺動材料としては従来以下のものが知られている。
（イ）共晶Ｓｉもしくは初晶Ｓｉによる耐摩耗性を利用したＡｌ−Ｓｉ系溶製合金（アルジル合金）。この合金ではＳｉ含有量は一般に３〜１８％であり、鍛造や鋳造などにより素材形状に加工される。
（ロ）アルミニウム合金圧延板を加工しかつ熱処理する過程においてＳｉ粒子、Ｆｅ粒子などの硬質粒子を塊状化したアルミニウム合金（本出願人のドイツ特許第３２４９１３３号）。この合金では塊状Ｓｉなどが相手軸をなじませることにより優れた耐焼付性などを達成している。
（ハ）Ａｌ−Ｓｎ系合金に少量のＣｒを添加することにより、Ｓｎ相の粗大化を防止し耐疲労性を高めたアルミニウム合金（本出願人の米国特許４１５３７５６号）。
（ニ）急冷凝固粉末を使用した粉末冶金合金（例えば特許掲載公報第２５３５７８９号）。この公報では１５〜３０ｗｔ％のＳｉを含有するアルミニウム合金溶湯を急冷凝固させた粉末を、ホットプレスし次に熱間押出することにより耐摩耗性、機械的強度、軽量性、低熱膨張率などの特性が優れた摺動材料を製造している。
【０００６】
銅合金の摺動材料を溶射する技術は本出願人などの国際公開公報ＷＯ９５／２５２２４で公知であり、この公報でも銅−硬質物系複合材料が開示されている。
【０００７】
前掲（イ）〜（ハ）の合金はＳｉ含有量が２０％を超えると鋳造が困難になり、鍛造などの加工はさらに困難になる。したがって、これらの合金の耐摩耗性はＳｉ量により制約されている。
前掲（二）の合金は多量のＳｉを含有することができるが、ホットプレスや熱間押出などの成形方法を採用する必要が生じるので、例えば、内燃機関のメインベアリング用半割メタル（通称「メタル」）などへの適用は事実上不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、溶射技術により金属−セラミック系複合材料を製造することは行われていたが金属−金属系複合材料、例えばＣｕ−Ｐｂ合金とＡｌ−Ｓｉ合金複合材料を製造することは行われていない。この二種類の合金が溶射により完全に融合すると、非常にもろいＣｕ−Ｓｉ合金も生成し、実用可能な材料が得られないが、本発明者らは溶射条件を工夫することにより銅−アルミニウム複合材料を得ることに成功した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、銅又は銅合金粉末とアルミニウム又はアルミニウム合金粉末を、これら粉末の一部が溶解し、残部が溶解しないように溶射することを特徴とする。以下、「銅又は銅合金」を『銅合金』と、「アルミニウム又はアルミニウム合金」を『アルミニウム合金』と総称する。ところで、銅合金粉末とアルミニウム合金粉末の混合粉末を溶射する際に、一般的傾向として（イ）両粉末の平均粒径が等しい場合はアルミニウム合金粉末が溶解し、（ロ）アルミニウム合金粉末の平均粒径が銅合金粉末より非常に大きい場合は後者が溶解する。このような傾向を利用することによって、本発明においてはアルミニウム合金粉末の平均粒径を銅合金粉末より大きくすることによって、銅合金粉末及びアルミニウム合金粉末の一部が溶解し、残部が固体粉末の性質を実質的に維持した銅―アルミニウム複合材料を製造することができる。
【００１０】
本発明において、銅及びアルミニウム合金とは溶射状態で実用可能なすべての合金を包含する。金属の調質状態を鋳造状態と圧延、引抜などの加工状態に大別すると、溶射合金は前者の調質状態に属するので、青銅、鉛青銅、リン青銅などの鋳造銅合金が本発明の処理対象になる。一方、電子機器に使用される伸銅品は加工調質状態の合金であるので、溶射は可能であるが本来の性能を発揮することはできない。同様に展伸用合金は除かれ、Ａｌ−Ｓｉ系鋳造合金などの鋳造アルミニウム合金が本発明の処理対象となる。
【００１１】
本発明において、銅合金は重量百分率で、４０％以下のＰｂ，３０％以下のＳｎ，０．５％以下のＰ，１５％以下のＡｌ，１０％以下のＡｇ，５％以下のＭｎ，５％以下のＣｒ，２０％以下のＮｉ及び３０％以下のＺｎからなる群から選択された１種又は２種以上を総量で０．５％以上、好ましくは１％以上で且つ５０％以下含有すうことができる。
鉛はドライ条件における摺動特性を向上する上で最も好ましい元素である。しかし鉛の含有量が４０％を超えると銅合金の強度が低下するので、上限を４０％とすることが必要である。好ましい鉛含有量は１〜３０％、より好ましくは２〜１５％である。
鉛以外の添加元素は主として銅に固溶してその耐摩耗性と耐焼付性を高めるものである。このなかでＡｇは潤滑油が少ない条件で顕著に摺動特性を高める。添加量に関しては、Ｓｎは１０％以上、Ｍｎは１％以上で析出して析出物が耐摩耗性を高める。Ｓｎが３０％を超え，Ｐが０．５％を超え，Ａｌが１０％を超え、Ｍｎが５％を超え、Ｃｒが５％を超え、Ｎｉが２０％を超え、Ｚｎが３０％を超えると、銅本来の熱伝導性、鉄もしくはアルミニウム系相手材料との良好な摺動特性、耐摩耗性、耐焼付性が失われる。したがってこれらの元素は上記上限量を超えないようにする必要がある。好ましい含有量はＳｎ：０．１〜２０％、Ｐ：０．２〜０．５％以下、Ａｇ：０．１〜８％、Ｍｎ：０．５〜４％、Ｃｒ：０．５〜３％、Ｎｉ：０．５〜１５％、Ｚｎ：５〜２５％であり、さらに好ましくはＳｎ：０．１〜１５％、Ａｇ：０．２〜５％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｃｒ：１〜２％、Ｎｉ：１〜１０％、Ｚｎ：１０〜２０％である。又上記理由より添加元素の総量は０．５〜５０％の範囲とするべきである。
【００１２】
本発明においてアルミニウム合金は重量百分率で１２〜６０％のＳｉを含有するものを使用することができる。
Ｓｉ含有量が１２％未満では耐摩耗性と耐焼付性向上の効果が少なく、６０％を超えると強度低下が著しく、耐摩耗性の低下を招く。好ましいＳｉ含有量は１５〜５０％である。Ｓｉ粒子の寸法が５０μｍを超えるとＳｉ粒子の脱落が起こりやすくなる。好ましい寸法は１〜４０μｍである。
次に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｎ系合金は従来Ａｌ−Ｓｎ系合金が使用されていたメタル、ブッシュなどの耐摩耗・耐焼付部品として優れた耐摩耗性と耐焼付性をもつ材料である。Ｓｎは潤滑性やなじみ性を付与する成分であり、均一にアルミニウムマトリックス中に分散している。また、Ｓｎは相手軸に優先的に付着して、相手軸に凝着したＡｌと軸受のＡｌとが同種材料どうしで摺動するのを妨げて、耐焼付性を高める。
Ｓｎ含有量が０．１％未満では潤滑性などの向上の効果が少なく、３０％を超えると合金の強度が低下する。好ましいＳｎ含有量は５〜２５％である。
ＣｒはＳｎ粒子の極近傍に存在して、Ｓｎ粒子の粗大化を妨げることにより耐疲労性を向上していると考えられる。
アルミニウム合金は次の任意元素を含有することができる。
Ｃｕ：Ｃｕがアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶してその強度を高めることによって、アルミニウムの凝着摩耗や、Ｓｉ粒子が脱落することによる摩耗を抑える。さらにＣｕはＳｎと一部とＳｎ−Ｃｕ金属間化合物を生成して耐摩耗性を高める。しかしながら、Ｃｕの含有量が７．０％を超えると合金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。好ましいＣｕ含有量は０．５〜５％である。
Ｍｇ：ＭｇはＳｉの一部と化合してＭｇ−Ｓｉ金属間化合物を生成して耐摩耗性を高める。しかしながらＭｇの含有量が５．０％を超えると、粗大なＭｇ相が生成して摺動特性が劣化する。
Ｍｎ：Ｍｎはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶してその強度を高めることによってＣｕと同様の効果をもたらす。しかしながら、Ｍｎの含有量が１．５％を超えると合金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。好ましいＭｎ含有量は０．１〜１％である。
Ｎｉ：Ｎｉはアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶してその強度を高めることによってＣｕと同様の効果をもたらす。しかしながら、Ｎｉの含有量が８％を超えると合金が硬化し過ぎるために摺動部材として不適当になる。好ましいＮｉ含有量は０．１〜５％である。
【００１３】
本発明においては、銅合金とアルミニウム合金の割合は、重量割合で前者が８０〜３０％、残部後者であることが好ましい。
【００１４】
本発明の銅−アルミニウム複合材料の主要組織は、（イ）銅又は銅合金溶解組織（ロ）銅又は銅合金未溶解組織（ハ）アルミニウム又はアルミニウム合金溶解組織及び（二）アルミニウム又はアルミニウム合金未溶解組織の１種以上の組合せ（但し（イ）、（ハ）のみの組合せ及び（ロ）、（ニ）のみの組合せは除く）からなる。
本発明の銅−アルミニウム複合材料の組織の特徴を説明する前に、溶射層金属組織の一般的特徴点を述べるが、これはアトマイズなどの粉末が溶融、凝固した組織である。一つの形態では、溶射フレーム中で溶融し生じた液滴が、基板表面に衝突して変形され、層断面で見ると、層状、片状もしくは平板状部分が、層平面で見ると小円盤、鱗状片などが積み重なっている。さらに別の形態では、アトマイズなどの粉末はガスによりフレーム内へ圧送されるときは、１個１個がばらまかれた孤立粒子の形態を保っており、一部は合体するが、そのままの形態で溶融すると考えられる。溶融液滴は基材に衝突して凝固するが、溶射層の厚みを薄くして冷却を速くすると１個又は数個の液滴が、他の多数の液滴と融合などにより合体せずに、独立粒子として凝固する。このように比較的小さい液滴が押しつぶされ、全体として多数の微細層状片が積み重なって、溶射層が作られる。
又、他の形態では液滴が合体し大きな層になって凝固する。
本発明において、「溶解」とは上述の通りである。
【００１５】
本発明においては、粉末の一部が溶射中に溶解しないで溶射層に残存し、溶解組織と粉末の未溶解組織の混合組織が形成されている。この特長をまず、Ｃｕ−Ｐｂ系合金につき説明し、Ａｌ−Ｓｉ合金については後述する。
この組織を構成する鉛青銅粉の未溶解組織は、鉛青銅粉の急冷組織が溶射炎中でも消失せずに溶射層に残っているものである。この組織は、鉛を主成分とする層が微粒状に分散するかあるいは銅の粒界に層状に分布しているものである。この組織は１種の鋳造組織であるが、（ａ）主たる冷却方向が粒子の周囲から内側に向かう方向であること、（ｂ）通常のインゴット鋳造あるいは連続鋳造よりは急冷組織であることに特長がある。
【００１６】
本発明において、銅合金とアルミニウム合金が融合すると、例えばＡｌ合金中のＳｉがＣｕと融体と作り凝固する際に粗大な金属間化合物を生成し、実用性がないＣｕ−Ａｌ−Ｐｂ−Ｓｉ合金が作られるために、上記組織の（イ）及び（ハ）のみからなる組合せは除外する。すなわち、銅合金溶解組織（イ）とアルミニウム合金溶解組織（ハ）が生成する条件において、未溶解粉末が共存しないと溶融銅合金と溶融アルミニウム合金がほぼ完全に融合するから、組織（イ）及び（ハ）のみが存在するような溶射方法を避ける必要がある。組織（イ）及び（ハ）に（ロ）及び／又は（ニ）が存在すると、銅／アルミニウム合金の融合は妨げられる。さらに組織（イ）の銅合金溶解組織と（ニ）のアルミニウム合金未溶解組織の界面や、（ハ）の溶解組織のアルミニウム合金と（ロ）の未溶解組織の銅合金の界面では両合金が低融点物質を生成して融合が起こるが、その程度は軽微である。したがって、本発明においてはこのような界面組織は主要組織に含めず、溶融粉末の組織状態で主要組織を（イ）、（ロ）、（ハ）及び（ニ）に分別する。
【００１７】
上述のところから、本発明における銅ーアルミニウム複合材料の組織の組合せは、
Ａ．（イ）＋（二）
Ｂ．（イ）＋（ロ）＋（二）
Ｃ．（ロ）＋（ハ）
Ｄ．（ロ）＋（ハ）＋（二）
Ｅ．（イ）＋（ロ）＋（ハ）
Ｆ．（イ）＋（ロ）＋（ハ）＋（二）
Ｇ．（イ）＋（ハ）＋（二）である。
【００１８】
これらの組織をもつ銅・アルミニウム複合材料の特性をＣｕ−Ｐｂ合金及びＡｌ−Ｓｉの例について説明する。
未溶解Ｃｕ合金粉末（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）はアトマイズ粉末中の微細Ｐｂ相が、溶射層中に残存して摺動特性向上に寄与する。溶解Ｃｕ−Ｐｂ合金粉末（Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ）は、ＣｕとＰｂが溶融・凝固する際にＰｂ相が粗大化し、溶融ＣｕとＡｌ−Ｓｉ合金粉末間で起こる反応によりＡｌ−Ｓｉ合金粉末が結合される。この際にこの粉末の表面が溶融されることが多い（Ｆ，Ｇ）。溶解Ａｌ合金粉末（Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ）は、溶射層中において、従来の溶製合金の初晶Ｓｉや圧延合金のＳｉ粒子で見られるような、一方向の明らかに長い方向性があるような粒子形状ではなく、どの方向でもほとんど同じ寸法の球状、塊状、多角形、その他これらに分類されない不定形形状である粒状Ｓｉが分散している。さらに、従来の溶製合金では判然としている初晶Ｓｉと共晶Ｓｉの区別は本発明の場合はつけ難い。又、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金粉末とＣｕ−Ｐｂ合金粉末との間で起こる反応により、後者の粉末が結合される。
【００１９】
続いて、溶射による複合摺動層の形成法を具体的に説明する。本発明においては、前掲トライボロジストの第２０頁、図２に掲載されている各種溶射法を採用することができるが、中でも高速ガス火炎溶射法（ＨＶＯＦ，  Ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｘｙｆｕｅｌ）を好ましく採用することができる。この方法は同第２０頁右側欄第４〜１３行に記載された特長を有しているので、特徴があるＳｉ及びＳｎ粒子形態が得られると考えられる。溶射されたＡｌは急冷凝固により硬化しているために、Ｓｉ粒子の保持力が高い特長を有し、このためにＳｉ粒脱落による摩耗を抑えることができる
溶射粉末としてはＣｕ−Ｐｂ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｎ合金などのアトマイズ粉末を使用することができる。これらのアトマイズ粉末は完全に基板上で溶融しその後凝固してもよく、あるいは一部が未溶解状で基板上にて被着され粉末の組織が残るようにしてもよい。
溶射条件としては、酸素圧力０．４５〜０．７６ＭＰａ、燃料圧力０．４５〜０．７６ＭＰａ、溶射距離５０〜２５０ｍｍが好ましい。溶射層の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。
【００２０】
続いて前掲Ａ〜Ｇの各種複合材料を作るための方法として平均粉末粒径調整法を示す。一つの平均値の周りに正規分布を示す粒度をもつ銅合金粉末と同様のアルミニウム合金粉末を混合する例を表１に示し、さらに銅合金及びアルミニウム合金一方又は両者が正規分布粒度をもつ粗粒及び微粒の混合例を表２に示す。
【００２１】
【表１】
0003556863.tif 000002
【００２２】
【表２】
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【００２３】
溶射層を形成する基板としては、鉄、銅、アルミニウムなどの各種金属基板を使用することができる。基板の形状は、板状、円盤状、管状など任意である。基板の表面はショットブラストなどにより、好ましくはＲｚ１０〜６０μｍの表面粗さに粗面化しておくと、膜の密着強度が高くなる。
溶射層には熱処理を施して硬さを調整することができる。
【００２４】
上記した種々の溶射組織をもつ銅合金に、１０％以下好ましくは１〜１０％のＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＶ、Ｂ、Ｃ、鉄−リン化合物、鉄−リン化合物、鉄−ホウ素化合物、鉄−窒素化合物からなる群から選択された１種又は２種以上の化合物を耐摩性向上成分として添加することができる。これらの成分の添加量が１０％を超えると、潤滑性、なじみ性が不良となり、その結果焼付が起こり易くなる。
【００２５】
さらにまた、本発明においては、青銅が重量百分率で３％以下の黒鉛を含有することができる。黒鉛は潤滑性を向上させ、斜板摺動層の割れを防止する添加剤である。黒鉛の含有量が３％を超えると、青銅の強度が低下し好ましくない。なお好ましい黒鉛の含有量は０．１５から１．５％である。
【００２６】
本発明においては、溶射層の密着性を高めるために、溶射層と基材の間に、銅、ニッケル、アルミニウム、銅ニッケル系合金、ニッケルアルミ系合金、銅アルミ系合金、銅スズ系合金、ニッケル自溶合金及びコバルト自溶合金からなる群より選択された１種又は２種以上の材料からなる中間層をめっき、スパッタリング、溶射等の方法により形成することが好ましい。これらの材料はいずれも、それらの表面が粗なことが必要であるが、青銅と合金化し易いために、溶射の際に（未）溶解層と強固に結合して溶射層と裏金との接合強度を高める。なお好ましい中間層の厚みは５〜１００μｍである。銅−スズ合金としてはＣｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金を使用することができる。この合金は湯流れが良くかつ酸化され難いので、溶射により中間層とすると優れた性能が得られる。
以下、実施例により本発明の方法をより詳しく説明する。
【００２７】
【実施例】
実施例１
７５重量％のＣｕ−１０ｗｔ％Ｐｂ−４ｗｔ％Ｓｎ合金アトマイズ粉末（平均粒径６０μｍ）と２５重量％のアルミニウム合金アトマイズ粉末（但し、Ａ２０２４アルミニウム合金に４０ｗｔ％Ｓｉを添加した合金のアトマイズ粉、平均粒径１００μｍ））を混合し、市販の純アルミニウム板製圧延板にスチールグリッド（寸法０．７ｍｍ）によるショットブラストを施し、表面を粗さＲｚ４５μｍに粗面化した基材に溶射した。溶射には、ＨＶＯＦ型溶射機（スルザーメテコ社製ＤＪ）を使用し、下記条件で溶射を行った。
酸素圧力：１５０ｐｓｉ
燃料圧力：１００ｐｓｉ
溶射距離：１８０ｍｍ
溶射厚さ：２５０μｍ
この結果、平均硬度Ｈｖ＝２００〜２６０の溶射層が形成された。溶射層の表面をエッチングしないで観察した顕微鏡組織を図１に、グラード液（塩化第二鉄５ｇ、塩酸１００ｃｃ、水１００ｃｃ）で５秒間エッチングした表面組織は図２に示し、又断面をエッチングしないで観察した顕微鏡組織を図３に、グラード液でエッチングした断面組織は図４に示す。すなわち、銅合金粉末は形態から判断してアトマイズ粉末の形態を残している塊状部分と、これが消失して溶射時に溶解したアルミニウム合金と一緒に晶出した部分がある。一方アルミニウム合金は粉末形態をほとんど残していない。アルミニウム合金相は銅合金相を網状もしくは片状に晶出させる基地となっているので、アルミニウム合金はほぼ完全に溶融し、溶解した銅と反応し、Ｃｕ−Ａｌ化合物として晶出したものと判断される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は溶射により銅−アルミニウム複合材料を製造する方法を提供するものであるから、基板に混合粉末を適用するという単一プロセスで所望の材料を得ることができる。また、この複合材料は銅（合金）とアルミニウム合金は本質的に融合しておらず、微細に混合しているから、これら合金の特性を活用することが期待される。また，かかる複合材料はコンプレッサ−の摺動部材などの摺動層として成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例１における溶射複合材料の表面組織をエッチングしないで観察した顕微鏡写真である。
【図２】本発明実施例１における溶射複合材料の表面組織をエッチングして観察した顕微鏡写真である。
【図３】本発明実施例１における溶射複合材料の断面組織をエッチングしないで観察した顕微鏡写真である。
【図４】本発明実施例１における溶射複合材料の断面組織をエッチングして観察した顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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