JP2000001766A - 摺動部材 - Google Patents
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- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31678—Of metal
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手材
の摩耗を増加させない特性（相手攻撃性）に優れた皮膜
が被覆された摺動部材を提供する。 【解決手段】 摺動部材の外周面３にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜４を被覆することによって、上記課題を解決する。
このＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が、物理的蒸着法、特にイオ
ンプレーティング法、真空蒸着法またはスパッタリング
法で形成されることが好ましく、Ｂ含有量が、０．０５
〜２０重量％であることが好ましい。摺動部材の外周面
３に設けられるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、耐摩耗性、
耐スカッフィング性および相手攻撃性に優れるので、摺
動部材の摺動環境が過酷になっても、要求性能を満足さ
せる摺動部材を提供できる。また、摺動部材の全周面又
は少なくとも外周面３に窒化層５が設けられ、窒化層５
上にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４が被覆されていることが好
ましい。
の摩耗を増加させない特性（相手攻撃性）に優れた皮膜
が被覆された摺動部材を提供する。 【解決手段】 摺動部材の外周面３にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜４を被覆することによって、上記課題を解決する。
このＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が、物理的蒸着法、特にイオ
ンプレーティング法、真空蒸着法またはスパッタリング
法で形成されることが好ましく、Ｂ含有量が、０．０５
〜２０重量％であることが好ましい。摺動部材の外周面
３に設けられるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、耐摩耗性、
耐スカッフィング性および相手攻撃性に優れるので、摺
動部材の摺動環境が過酷になっても、要求性能を満足さ
せる摺動部材を提供できる。また、摺動部材の全周面又
は少なくとも外周面３に窒化層５が設けられ、窒化層５
上にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４が被覆されていることが好
ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材に関し、
特に耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手材の摩耗
を増加させない特性（以下「相手攻撃性」という。）に
優れた例えば内燃機関用の摺動部材の改良に関するもの
である。
特に耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手材の摩耗
を増加させない特性（以下「相手攻撃性」という。）に
優れた例えば内燃機関用の摺動部材の改良に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関用の摺動部材である
ピストンリングの摺動面には、その耐久性を改善するた
め、硬質クロムめっき処理や窒化処理などの耐摩耗性を
目的とした表面処理が施されている。
ピストンリングの摺動面には、その耐久性を改善するた
め、硬質クロムめっき処理や窒化処理などの耐摩耗性を
目的とした表面処理が施されている。
【０００３】しかし近年、エンジン等の内燃機関は、ま
すます軽量化および高出力化の方向に向かっているの
で、ピストンリングの摺動環境は非常に過酷になり、上
記したような従来の表面処理では耐摩耗性等の機能を充
分に満足させることができなくなってきている。
すます軽量化および高出力化の方向に向かっているの
で、ピストンリングの摺動環境は非常に過酷になり、上
記したような従来の表面処理では耐摩耗性等の機能を充
分に満足させることができなくなってきている。
【０００４】そのため、ピストンリング等の摺動部材に
は、さらに高い品質、例えば耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性および相手攻撃性に優れた皮膜や表面処理が求めら
れている。
は、さらに高い品質、例えば耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性および相手攻撃性に優れた皮膜や表面処理が求めら
れている。
【０００５】こうした問題を解決すべく、一部の内燃機
関や部品には、耐摩耗性を向上させるため、ＰＶＤ（物
理的蒸着）法で作製された窒化クロム（ＣｒＮ）や窒化
チタン（ＴｉＮ）等の硬質皮膜が被覆されている。しか
し、これらの皮膜は、それ自身の耐摩耗性を向上させる
のには優れているが、時として相手材であるシリンダラ
イナの摩耗を増加させるという問題がある。
関や部品には、耐摩耗性を向上させるため、ＰＶＤ（物
理的蒸着）法で作製された窒化クロム（ＣｒＮ）や窒化
チタン（ＴｉＮ）等の硬質皮膜が被覆されている。しか
し、これらの皮膜は、それ自身の耐摩耗性を向上させる
のには優れているが、時として相手材であるシリンダラ
イナの摩耗を増加させるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の点に鑑み、従来の表面処理の欠点を解決し、耐摩耗
性、耐スカッフィング性および相手攻撃性に優れた皮膜
が被覆された摺動部材を提供することにある。
の点に鑑み、従来の表面処理の欠点を解決し、耐摩耗
性、耐スカッフィング性および相手攻撃性に優れた皮膜
が被覆された摺動部材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の摺動部材は、そ
の外周面にクロム（Ｃｒ）−ホウ素（Ｂ）−窒素（Ｎ）
合金皮膜が被覆されていることに特徴を有する。このと
き、このＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が、物理的蒸着法、特に
イオンプレーティング法、真空蒸着法またはスパッタリ
ング法で形成されることが好ましく、Ｂ含有量が、０．
０５〜２０重量％であることが好ましい。この発明によ
れば、摺動部材の外周面に設けられるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜は、耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手攻撃
性に優れるので、摺動部材の摺動環境が過酷になって
も、要求性能を満足させる摺動部材を提供できる。
の外周面にクロム（Ｃｒ）−ホウ素（Ｂ）−窒素（Ｎ）
合金皮膜が被覆されていることに特徴を有する。このと
き、このＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が、物理的蒸着法、特に
イオンプレーティング法、真空蒸着法またはスパッタリ
ング法で形成されることが好ましく、Ｂ含有量が、０．
０５〜２０重量％であることが好ましい。この発明によ
れば、摺動部材の外周面に設けられるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜は、耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手攻撃
性に優れるので、摺動部材の摺動環境が過酷になって
も、要求性能を満足させる摺動部材を提供できる。
【０００８】また、前記摺動部材の全周面または少なく
とも外周面に窒化層が設けられ、該窒化層上に前記Ｃｒ
−Ｂ−Ｎ合金皮膜が被覆されていることが好ましい。こ
の発明によれば、摺動部材の表面に硬質の窒化層を設け
ることにより、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜の被覆とあいまっ
て、より一層耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手
攻撃性に優れた摺動部材とすることができる。
とも外周面に窒化層が設けられ、該窒化層上に前記Ｃｒ
−Ｂ−Ｎ合金皮膜が被覆されていることが好ましい。こ
の発明によれば、摺動部材の表面に硬質の窒化層を設け
ることにより、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜の被覆とあいまっ
て、より一層耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手
攻撃性に優れた摺動部材とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、内燃機関用の摺動部材の
一例であるピストンリング１の構成を示すもので、
（ａ）は（ｂ）のＩａ部の拡大図であり、（ｂ）は部分
破断面を示すピストンリング１の斜視図である。ピスト
ンリング１の母材２の外周面３には、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮摸４が設けられている。なお、以下ではピストンリン
グについて説明するが、本発明の摺動部材としては、ピ
ストンリングに限らず、例えば自動車部品やコンプレッ
サー部品であってもよい。
一例であるピストンリング１の構成を示すもので、
（ａ）は（ｂ）のＩａ部の拡大図であり、（ｂ）は部分
破断面を示すピストンリング１の斜視図である。ピスト
ンリング１の母材２の外周面３には、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮摸４が設けられている。なお、以下ではピストンリン
グについて説明するが、本発明の摺動部材としては、ピ
ストンリングに限らず、例えば自動車部品やコンプレッ
サー部品であってもよい。
【００１０】ピストンリング１の母材２としては、通
常、ステンレススチールおよびステンレススチールに窒
化処理したものが使用される。窒化処理によってステン
レススチールの表面層に窒素を拡散浸炭させ、硬質の窒
化層５を形成することができるので、特にピストンリン
グ１等の摺動部材に好んで用いられる。なお、窒化処理
は、従来公知の方法で行なうことができる。
常、ステンレススチールおよびステンレススチールに窒
化処理したものが使用される。窒化処理によってステン
レススチールの表面層に窒素を拡散浸炭させ、硬質の窒
化層５を形成することができるので、特にピストンリン
グ１等の摺動部材に好んで用いられる。なお、窒化処理
は、従来公知の方法で行なうことができる。
【００１１】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４は、ピストンリン
グ１の外周面３に設けることが好ましい。ピストンリン
グ１の外周面３は、その摺動の際、相手材であるシリン
ダライナと接触するので、少なくとも外周面３にＣｒ−
Ｂ−Ｎ合金皮摸４を設けることによって、耐摩耗性、耐
スカッフィング性および相手攻撃性に優れるピストンリ
ング１とすることができる。なお、外周面３以外の面に
形成したものであってもよく、特に制限されない。ま
た、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、鋳鉄製やアルミニウム
合金製のシリンダライナ等の相手材に対して特に相手攻
撃性に優れており、これらの相手材との関係において特
に好ましく適用される。
グ１の外周面３に設けることが好ましい。ピストンリン
グ１の外周面３は、その摺動の際、相手材であるシリン
ダライナと接触するので、少なくとも外周面３にＣｒ−
Ｂ−Ｎ合金皮摸４を設けることによって、耐摩耗性、耐
スカッフィング性および相手攻撃性に優れるピストンリ
ング１とすることができる。なお、外周面３以外の面に
形成したものであってもよく、特に制限されない。ま
た、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、鋳鉄製やアルミニウム
合金製のシリンダライナ等の相手材に対して特に相手攻
撃性に優れており、これらの相手材との関係において特
に好ましく適用される。
【００１２】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４の形成は、通常、
ＰＶＤ（物理的蒸着）法によってピストンリング１の外
周面３上に形成される。ＰＶＤ法としては、イオンプレ
ーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法等を挙げ
ることができる。形成されるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４の
厚さは、特に限定されるものではないが、通常１〜７０
μｍの範囲内であることが好ましい。
ＰＶＤ（物理的蒸着）法によってピストンリング１の外
周面３上に形成される。ＰＶＤ法としては、イオンプレ
ーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法等を挙げ
ることができる。形成されるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４の
厚さは、特に限定されるものではないが、通常１〜７０
μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１３】得られたＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４は、Ｂ含
有量が０．０５〜２０重量％であることが好ましい。Ｂ
がＣｒ−Ｎ合金中に含まれることによって形成されるＣ
ｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４は、耐摩耗性および耐スカッフィ
ング性に優れると共に、特に相手攻撃性に優れる。Ｂ含
有量が０．０５重量％未満では、耐スカッフィング性お
よび相手攻撃性で期待する効果が得られない。Ｂ含有量
が２０重量％を超えると、合金皮膜４の内部応力が高
く、靱性が低下し、合金皮膜４にクラックおよび層間剥
離等が発生し、ピストンリングとしての機能を果たさな
くなる。Ｂ含有量の特に好ましい範囲としては、０．５
〜１２重量％である。
有量が０．０５〜２０重量％であることが好ましい。Ｂ
がＣｒ−Ｎ合金中に含まれることによって形成されるＣ
ｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４は、耐摩耗性および耐スカッフィ
ング性に優れると共に、特に相手攻撃性に優れる。Ｂ含
有量が０．０５重量％未満では、耐スカッフィング性お
よび相手攻撃性で期待する効果が得られない。Ｂ含有量
が２０重量％を超えると、合金皮膜４の内部応力が高
く、靱性が低下し、合金皮膜４にクラックおよび層間剥
離等が発生し、ピストンリングとしての機能を果たさな
くなる。Ｂ含有量の特に好ましい範囲としては、０．５
〜１２重量％である。
【００１４】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮摸４を構成するＣｒ含
有量は、７８．４〜６９．３重量％の範囲であることが
好ましく、Ｎ含有量は、２１．１〜１８．７重量％の範
囲であることが好ましい。
有量は、７８．４〜６９．３重量％の範囲であることが
好ましく、Ｎ含有量は、２１．１〜１８．７重量％の範
囲であることが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に具体的に
説明する。
説明する。
【００１６】先ず、１８ｍｍ×１２ｍｍ×６ｍｍの鋼板
平板の片面をラッピングし、１μｍ以下の表面粗さに仕
上げ、試験試料とした。試料はあらかじめ有機溶剤液中
で超音波洗浄を行った。次いで、以下に説明する手順で
アークイオンプレーティング法により、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合
金皮膜４を形成した。
平板の片面をラッピングし、１μｍ以下の表面粗さに仕
上げ、試験試料とした。試料はあらかじめ有機溶剤液中
で超音波洗浄を行った。次いで、以下に説明する手順で
アークイオンプレーティング法により、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合
金皮膜４を形成した。
【００１７】（Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜の形成手順）試料
をアークイオンプレーティング装置のチャンバ（真空容
器）内に取り付け、５×１０-3Ｔｏｒｒまで真空引きを
行った。チャンバ内に内蔵されているヒーターにより、
試料表面に付着あるいは吸着しているガスを放出させ
た。所定の組成のＣｒ−Ｂ合金をターゲットとして使用
し、その表面でアーク放電を発生させ、ＣｒおよびＢの
イオンを放出させた。試料に−８００Ｖ（ボルト）を印
加して試料表面をスパッタクリーニング（イオンボンバ
ード）した。その後、アーク放電が起こっているチャン
バ中に窒素ガスを導入し、試料に−５０Ｖのバイアス電
圧を印加して試料表面にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を２０
μｍ形成した。
をアークイオンプレーティング装置のチャンバ（真空容
器）内に取り付け、５×１０-3Ｔｏｒｒまで真空引きを
行った。チャンバ内に内蔵されているヒーターにより、
試料表面に付着あるいは吸着しているガスを放出させ
た。所定の組成のＣｒ−Ｂ合金をターゲットとして使用
し、その表面でアーク放電を発生させ、ＣｒおよびＢの
イオンを放出させた。試料に−８００Ｖ（ボルト）を印
加して試料表面をスパッタクリーニング（イオンボンバ
ード）した。その後、アーク放電が起こっているチャン
バ中に窒素ガスを導入し、試料に−５０Ｖのバイアス電
圧を印加して試料表面にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を２０
μｍ形成した。
【００１８】Ｂ含有量を変化させたＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮
膜４の形成は、組成の異なるＣｒ−Ｂ合金ターゲットを
使用することによって行なった。こうして、０．０５重
量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％のＢ含有量
を有するＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４が形成された試験試料
（本発明品）を作製した。
膜４の形成は、組成の異なるＣｒ−Ｂ合金ターゲットを
使用することによって行なった。こうして、０．０５重
量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％のＢ含有量
を有するＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４が形成された試験試料
（本発明品）を作製した。
【００１９】（摩耗試験）上記方法により作製した試験
試料を用いて、下記の摩耗試験条件で耐摩耗性の評価を
行った。比較試料として、一部実用化されているＣｒ−
Ｎ合金皮膜を形成した試料（比較品）もあわせて機能評
価した。
試料を用いて、下記の摩耗試験条件で耐摩耗性の評価を
行った。比較試料として、一部実用化されているＣｒ−
Ｎ合金皮膜を形成した試料（比較品）もあわせて機能評
価した。
【００２０】耐摩耗性試験は、アムスラー型摩耗試験機
を使用し、試験試料および比較試料（何れも、１８ｍｍ
×１２ｍｍ×６ｍｍ）を固定片とし、相手材（回転片）
にはドーナツ状（外径４０ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ１
０ｍｍ）のものを用いた。形成された合金皮膜がドーナ
ツ状の回転片に接触するように、試験試料および比較試
料をセットした。試験結果を図２に示した。なお、耐摩
耗性は、比較試料（比較品）の摩耗量を１００としたと
きの試験試料（本発明品）の摩耗量を、比較試料（比較
品）に対する摩耗指数として比較した。従って、試験試
料（本発明品）の摩耗指数が１００より小さいほど摩耗
量が少ないので、比較試料（比較品）よりも耐摩耗性に
優れることとなる。
を使用し、試験試料および比較試料（何れも、１８ｍｍ
×１２ｍｍ×６ｍｍ）を固定片とし、相手材（回転片）
にはドーナツ状（外径４０ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ１
０ｍｍ）のものを用いた。形成された合金皮膜がドーナ
ツ状の回転片に接触するように、試験試料および比較試
料をセットした。試験結果を図２に示した。なお、耐摩
耗性は、比較試料（比較品）の摩耗量を１００としたと
きの試験試料（本発明品）の摩耗量を、比較試料（比較
品）に対する摩耗指数として比較した。従って、試験試
料（本発明品）の摩耗指数が１００より小さいほど摩耗
量が少ないので、比較試料（比較品）よりも耐摩耗性に
優れることとなる。
【００２１】まお、このとき、相手材である回転片の摩
耗量を測定し、相手攻撃性を評価した。相手攻撃性も耐
摩耗性と同様に、比較試料（比較品）を使用したときの
回転片の摩耗量を１００とし、試験試料（本発明品）を
使用したときの回転片の摩耗量を、比較試料（比較品）
を使用したときの摩耗量に対する指数として比較して、
図３に示した。従って、試験試料（本発明品）を使用し
たときの相手攻撃性（指数）が１００より小さいほど、
比較試料（比較品）を使用したときよりも相手材の摩耗
を増加させないので、相手攻撃性に優れることとなる。
耗量を測定し、相手攻撃性を評価した。相手攻撃性も耐
摩耗性と同様に、比較試料（比較品）を使用したときの
回転片の摩耗量を１００とし、試験試料（本発明品）を
使用したときの回転片の摩耗量を、比較試料（比較品）
を使用したときの摩耗量に対する指数として比較して、
図３に示した。従って、試験試料（本発明品）を使用し
たときの相手攻撃性（指数）が１００より小さいほど、
比較試料（比較品）を使用したときよりも相手材の摩耗
を増加させないので、相手攻撃性に優れることとなる。
【００２２】摩耗試験条件； 試験機：アムスラー型摩耗試験機 方法 ：回転片のほぼ半分を油に浸漬し、固定片を接触
させ、荷重を負荷して摩耗試験を行う。 相手材：ＦＣ２５（ＨＲＢ９８） 潤滑油：軸受け油 油温 ：８０℃ 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ（４７８ｒｐｍ） 荷重 ：１５０ｋｇ 時間 ：７Ｈｒ 摩耗量測定：粗さ計による段差プロフィールで摩耗量
（μｍ）を測定
させ、荷重を負荷して摩耗試験を行う。 相手材：ＦＣ２５（ＨＲＢ９８） 潤滑油：軸受け油 油温 ：８０℃ 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ（４７８ｒｐｍ） 荷重 ：１５０ｋｇ 時間 ：７Ｈｒ 摩耗量測定：粗さ計による段差プロフィールで摩耗量
（μｍ）を測定
【００２３】（耐スカッフィング性試験）上述の試験試
料（本発明品）および比較試料（比較品）を使用し、耐
スカッフィング性を下記のスカッフィング試験条件で評
価した。試験結果を図２に示した。なお、耐スカッフィ
ング性は、比較試料（比較品）のスカッフ発生荷重を１
００とし、試験試料（本発明品）のスカッフ発生荷重
を、比較試料（比較品）に対するスカッフ指数として比
較した。従って、試験試料（本発明品）のスカッフ指数
が１００より大きいほど、スカッフ発生荷重が大きくな
り、比較試料（比較品）よりも耐スカッフィング性に優
れることとなる。
料（本発明品）および比較試料（比較品）を使用し、耐
スカッフィング性を下記のスカッフィング試験条件で評
価した。試験結果を図２に示した。なお、耐スカッフィ
ング性は、比較試料（比較品）のスカッフ発生荷重を１
００とし、試験試料（本発明品）のスカッフ発生荷重
を、比較試料（比較品）に対するスカッフ指数として比
較した。従って、試験試料（本発明品）のスカッフ指数
が１００より大きいほど、スカッフ発生荷重が大きくな
り、比較試料（比較品）よりも耐スカッフィング性に優
れることとなる。
【００２４】スカッフィング試験条件； 試験機：アムスラー型摩耗試験機 方法 ：試験片に潤滑油を付着させ、スカッフ発生まで
荷重を負荷させる。 相手材：ＦＣ２５（ＨＲＢ９８） 潤滑油：２号スピンドル油 油温 ：成り行き 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ（４７８ｒｐｍ） 荷重 ：スカッフ発生まで 時間 ：成り行き
荷重を負荷させる。 相手材：ＦＣ２５（ＨＲＢ９８） 潤滑油：２号スピンドル油 油温 ：成り行き 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ（４７８ｒｐｍ） 荷重 ：スカッフ発生まで 時間 ：成り行き
【００２５】（剥離性試験）上述の試験試料（本発明
品）および比較試料（比較品）を使用し、耐剥離性を下
記の剥離試験条件で評価した。試験結果を図３に示し
た。なお、耐剥離性は、比較試料（比較品）の剥離発生
回数を１００としたとき、試験試料（本発明品）の剥離
発生回数を、比較試料（比較品）に対する耐剥離性（指
数）として比較した。従って、試験試料（本発明品）の
耐剥離性（指数）が１００より小さくなると、比較試料
（比較品）よりも少ない回数で剥離が発生することとな
るので、耐剥離性に劣ることとなる。ＮＰＲ式衝撃試験
装置を図４に示す。
品）および比較試料（比較品）を使用し、耐剥離性を下
記の剥離試験条件で評価した。試験結果を図３に示し
た。なお、耐剥離性は、比較試料（比較品）の剥離発生
回数を１００としたとき、試験試料（本発明品）の剥離
発生回数を、比較試料（比較品）に対する耐剥離性（指
数）として比較した。従って、試験試料（本発明品）の
耐剥離性（指数）が１００より小さくなると、比較試料
（比較品）よりも少ない回数で剥離が発生することとな
るので、耐剥離性に劣ることとなる。ＮＰＲ式衝撃試験
装置を図４に示す。
【００２６】剥離試験条件； 試験機：ＮＰＲ式衝撃試験装置（特開昭３６−１９０４
６号、めっき密着度の定量的試験装置）の改良試験機。 方法 ：ＰＶＤ合金皮膜表面に、１回当たり４３．１ｍ
Ｊ（４４ｋｇ／ｍｍ）の衝撃エネルギーを加え、剥離発
生迄の回数で評価。 剥離の有無：表面を１５倍に拡大して観察し、評価し
た。
６号、めっき密着度の定量的試験装置）の改良試験機。 方法 ：ＰＶＤ合金皮膜表面に、１回当たり４３．１ｍ
Ｊ（４４ｋｇ／ｍｍ）の衝撃エネルギーを加え、剥離発
生迄の回数で評価。 剥離の有無：表面を１５倍に拡大して観察し、評価し
た。
【００２７】（試験結果）Ｂ含有量が０．０５重量％の
Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験試料（本発明
品）は、摩耗指数および相手攻撃性（指数）の低下とス
カッフ指数の上昇がみられ、耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性、相手攻撃性に優れていた。
Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験試料（本発明
品）は、摩耗指数および相手攻撃性（指数）の低下とス
カッフ指数の上昇がみられ、耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性、相手攻撃性に優れていた。
【００２８】また、Ｂ含有量が２０重量％を超えたＣｒ
−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験試料（本発明品）
は、耐剥離性（指数）が小さくなり、耐剥離性に劣っ
た。
−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験試料（本発明品）
は、耐剥離性（指数）が小さくなり、耐剥離性に劣っ
た。
【００２９】従って、Ｂ含有量が０．０５重量％以上２
０重量％以下のＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験
試料（本発明品）は、耐摩耗性、耐スカッフィング性、
相手攻撃性および耐剥離性の何れにおいても優れてい
た。
０重量％以下のＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を形成した試験
試料（本発明品）は、耐摩耗性、耐スカッフィング性、
相手攻撃性および耐剥離性の何れにおいても優れてい
た。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の摺動部材
によれば、摺動面にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が設けられて
いるので、一部実用化されているＣｒ−Ｎ合金皮膜よ
り、耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手攻撃性に
おいて、より優れた効果・機能を有する。
によれば、摺動面にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が設けられて
いるので、一部実用化されているＣｒ−Ｎ合金皮膜よ
り、耐摩耗性、耐スカッフィング性および相手攻撃性に
おいて、より優れた効果・機能を有する。
【００３１】本発明の摺動部材は、今後開発が予想され
る高出カ・高温高負荷のエンジンに対しても十分に使用
することができる。
る高出カ・高温高負荷のエンジンに対しても十分に使用
することができる。
【図１】本発明の内燃機関用摺動部材の一例の拡大断面
図（ａ）と部分破断面を示した斜視図（ｂ）である。
図（ａ）と部分破断面を示した斜視図（ｂ）である。
【図２】耐摩耗性（摩耗指数）および耐スカッフィング
性（スカッフ指数）を示すグラフである。
性（スカッフ指数）を示すグラフである。
【図３】耐剥離性（耐剥離性指数）および相手攻撃性
（相手攻撃性指数）を示すグラフである。
（相手攻撃性指数）を示すグラフである。
【図４】ＮＰＲ式衝撃試験装置を使用した剥離性試験を
表す概略図である。
表す概略図である。
１ ピストンリング ２ 母材 ３ 外周面 ４ Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜 ５ 窒化層 １１ 圧子 １２ 当金
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年７月２８日（１９９８．７．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、内燃機関用の摺動部材の
一例であるピストンリング１の構成を示すもので、
（ａ）は（ｂ）のＩａ部の拡大図であり、（ｂ）は部分
破断面を示すピストンリング１の斜視図である。ピスト
ンリング１の母材２の外周面３には、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜４が設けられている。なお、以下ではピストンリン
グについて説明するが、本発明の摺動部材としては、ピ
ストンリングに限らず、例えば自動車部品やコンプレッ
サー部品であってもよい。
一例であるピストンリング１の構成を示すもので、
（ａ）は（ｂ）のＩａ部の拡大図であり、（ｂ）は部分
破断面を示すピストンリング１の斜視図である。ピスト
ンリング１の母材２の外周面３には、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金
皮膜４が設けられている。なお、以下ではピストンリン
グについて説明するが、本発明の摺動部材としては、ピ
ストンリングに限らず、例えば自動車部品やコンプレッ
サー部品であってもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、ピストンリン
グ１の外周面３に設けることが好ましい。ピストンリン
グ１の外周面３は、その摺動の際、相手材であるシリン
ダライナと接触するので、少なくとも外周面３にＣｒ−
Ｂ−Ｎ合金皮膜４を設けることによって、耐摩耗性、耐
スカッフィング性および相手攻撃性に優れるピストンリ
ング１とすることができる。なお、外周面３以外の面に
形成したものであってもよく、特に制限されない。ま
た、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、鋳鉄製やアルミニウム
合金製のシリンダライナ等の相手材に対して特に相手攻
撃性に優れており、これらの相手材との関係において特
に好ましく適用される。
グ１の外周面３に設けることが好ましい。ピストンリン
グ１の外周面３は、その摺動の際、相手材であるシリン
ダライナと接触するので、少なくとも外周面３にＣｒ−
Ｂ−Ｎ合金皮膜４を設けることによって、耐摩耗性、耐
スカッフィング性および相手攻撃性に優れるピストンリ
ング１とすることができる。なお、外周面３以外の面に
形成したものであってもよく、特に制限されない。ま
た、Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、鋳鉄製やアルミニウム
合金製のシリンダライナ等の相手材に対して特に相手攻
撃性に優れており、これらの相手材との関係において特
に好ましく適用される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４の形成は、通常、
ＰＶＤ（物理的蒸着）法によってピストンリング１の外
周面３上に形成される。ＰＶＤ法としては、イオンプレ
ーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法等を挙げ
ることができる。形成されるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４の
厚さは、特に限定されるものではないが、通常１〜７０
μｍの範囲内であることが好ましい。
ＰＶＤ（物理的蒸着）法によってピストンリング１の外
周面３上に形成される。ＰＶＤ法としては、イオンプレ
ーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法等を挙げ
ることができる。形成されるＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４の
厚さは、特に限定されるものではないが、通常１〜７０
μｍの範囲内であることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】得られたＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、Ｂ含
有量が０．０５〜２０重量％であることが好ましい。Ｂ
がＣｒ−Ｎ合金中に含まれることによって形成されるＣ
ｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、耐摩耗性および耐スカッフィ
ング性に優れると共に、特に相手攻撃性に優れる。Ｂ含
有量が０．０５重量％未満では、耐スカッフィング性お
よび相手攻撃性で期待する効果が得られない。Ｂ含有量
が２０重量％を超えると、合金皮膜４の内部応力が高
く、靱性が低下し、合金皮膜４にクラックおよび層間剥
離等が発生し、ピストンリングとしての機能を果たさな
くなる。Ｂ含有量の特に好ましい範囲としては、０．５
〜１２重量％である。
有量が０．０５〜２０重量％であることが好ましい。Ｂ
がＣｒ−Ｎ合金中に含まれることによって形成されるＣ
ｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４は、耐摩耗性および耐スカッフィ
ング性に優れると共に、特に相手攻撃性に優れる。Ｂ含
有量が０．０５重量％未満では、耐スカッフィング性お
よび相手攻撃性で期待する効果が得られない。Ｂ含有量
が２０重量％を超えると、合金皮膜４の内部応力が高
く、靱性が低下し、合金皮膜４にクラックおよび層間剥
離等が発生し、ピストンリングとしての機能を果たさな
くなる。Ｂ含有量の特に好ましい範囲としては、０．５
〜１２重量％である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜４を構成するＣｒ含
有量は、７８．４〜６９．３重量％の範囲であることが
好ましく、Ｎ含有量は、２１．１〜１８．７重量％の範
囲であることが好ましい。
有量は、７８．４〜６９．３重量％の範囲であることが
好ましく、Ｎ含有量は、２１．１〜１８．７重量％の範
囲であることが好ましい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金光 圭一 埼玉県与野市本町西５−２−６ 日本ピス トンリング株式会社与野工場内 Ｆターム(参考） 3J044 AA02 AA20 BA03 BB06 BB20 BB27 BB28 BC07 BC08 DA09 4K029 AA02 BA58 BA59 BB02 BC02 BD04 CA02 CA04 CA06 DC04 DD06 FA05 4K044 AA02 BA18 BB01 BB03 BC01 CA13
Claims (5)
- 【請求項１】 外周面にＣｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が被覆さ
れていることを特徴とする摺動部材。 - 【請求項２】 前記Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜が、物理的蒸
着法によって形成されることを特徴とする請求項１に記
載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記物理的蒸着法が、イオンプレーティ
ング法、真空蒸着法またはスパッタリング法であること
を特徴とする請求項２に記載の摺動部材。 - 【請求項４】 前記Ｃｒ−Ｂ−Ｎ合金皮膜中のＢ含有量
が、０．０５〜２０重量％であることを特徴とする請求
項１乃至請求項３の何れかに記載の摺動部材。 - 【請求項５】 前記摺動部材の全周面または少なくとも
外周面に窒化層が設けられ、該窒化層上に前記Ｃｒ−Ｂ
−Ｎ合金皮膜が被覆されていることを特徴とする請求項
１乃至請求項４の何れかに記載の摺動部材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17092998A JP3742220B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 摺動部材 |
| US09/332,591 US6315840B1 (en) | 1998-06-18 | 1999-06-14 | Sliding member |
| DE19927998A DE19927998C2 (de) | 1998-06-18 | 1999-06-18 | Gleitelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17092998A JP3742220B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 摺動部材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005240175A Division JP2006002254A (ja) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000001766A true JP2000001766A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3742220B2 JP3742220B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=15913988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17092998A Expired - Lifetime JP3742220B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 摺動部材 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6315840B1 (ja) |
| JP (1) | JP3742220B2 (ja) |
| DE (1) | DE19927998C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005248266A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Masato Yamashita | 超高硬度薄膜 |
| JP2009133445A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 摺動部材 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005023827A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 耐摩摺動部品 |
| DE102004032342B4 (de) * | 2004-07-03 | 2006-06-08 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring mit mindestens zwei unterschiedlichen Schichten auf der Lauffläche |
| US8647484B2 (en) | 2005-11-25 | 2014-02-11 | Applied Materials, Inc. | Target for sputtering chamber |
| WO2009069762A1 (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | ピストンリング用鋼材およびピストンリング |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412899A (en) * | 1983-02-07 | 1983-11-01 | Applied Coatings International, Inc. | Cubic boron nitride preparation utilizing nitrogen gas |
| JPH07150337A (ja) * | 1993-12-02 | 1995-06-13 | Nissin Electric Co Ltd | 窒化膜の製造方法 |
| CN1068388C (zh) * | 1994-07-30 | 2001-07-11 | 株式会社理研 | 滑动部件 |
| JPH1068070A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-03-10 | Nissin Electric Co Ltd | 化合物膜の形成方法 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP17092998A patent/JP3742220B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-06-14 US US09/332,591 patent/US6315840B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-18 DE DE19927998A patent/DE19927998C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005248266A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Masato Yamashita | 超高硬度薄膜 |
| JP2009133445A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 摺動部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19927998C2 (de) | 2001-08-16 |
| US6315840B1 (en) | 2001-11-13 |
| DE19927998A1 (de) | 1999-12-23 |
| JP3742220B2 (ja) | 2006-02-01 |
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