JP2000169951A - 摺動部材の複層溶射皮膜形成方法 - Google Patents
摺動部材の複層溶射皮膜形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】摺動部材の摺動面に、耐剥離性及び耐クラック
性に優れた複層溶射皮膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】摺動部材（１０）の摺動面に耐摩耗層
（３）となじみ層（４）からなる溶射皮膜（５）を形成
する方法において、なじみ層（４）は、外周研磨、ブラ
スト等の機械加工が施されない下地の耐摩耗層（３）に
溶射して形成する。
性に優れた複層溶射皮膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】摺動部材（１０）の摺動面に耐摩耗層
（３）となじみ層（４）からなる溶射皮膜（５）を形成
する方法において、なじみ層（４）は、外周研磨、ブラ
スト等の機械加工が施されない下地の耐摩耗層（３）に
溶射して形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材、例えば
ディーゼルエンジンのシリンダライナ、ピストン、ピス
トンスカート、ピストンリング等の摺動面に複層溶射皮
膜を形成する方法に関する。
ディーゼルエンジンのシリンダライナ、ピストン、ピス
トンスカート、ピストンリング等の摺動面に複層溶射皮
膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型低速ディーゼルエンジンのピストン
リング等の母材外周に２層以上の溶射皮膜を形成し、最
外層を、スカッフを防止し、急速ななじみ運転を可能と
するなじみ層とし、それより下の層を耐摩耗層とするこ
とは、国際公開公報ＷＯ９８／２５０１７に開示されて
いる。
リング等の母材外周に２層以上の溶射皮膜を形成し、最
外層を、スカッフを防止し、急速ななじみ運転を可能と
するなじみ層とし、それより下の層を耐摩耗層とするこ
とは、国際公開公報ＷＯ９８／２５０１７に開示されて
いる。
【０００３】一般にピストンリング等の溶射皮膜は、特
開平６−３１３４８２号に開示されているように、母材
表面にモリブデン等の溶射材料を溶射することにより形
成されるが、溶射する表面には、溶射工程の前に、必ず
外周研磨、ショットブラスト等の機械加工が施されてい
た。上記公報に開示された耐摩耗層となじみ層とからな
る溶射皮膜も、耐摩耗層はブラスト工程を施した母材表
面にアルミブロンズを溶射して形成されたものであり、
なじみ層はブラスト工程を施した耐摩耗層表面にアルミ
ブロンズを溶射して形成されたものである。
開平６−３１３４８２号に開示されているように、母材
表面にモリブデン等の溶射材料を溶射することにより形
成されるが、溶射する表面には、溶射工程の前に、必ず
外周研磨、ショットブラスト等の機械加工が施されてい
た。上記公報に開示された耐摩耗層となじみ層とからな
る溶射皮膜も、耐摩耗層はブラスト工程を施した母材表
面にアルミブロンズを溶射して形成されたものであり、
なじみ層はブラスト工程を施した耐摩耗層表面にアルミ
ブロンズを溶射して形成されたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、ディーゼルエン
ジンの燃焼圧力が増大するにつれ、ピストンリング等の
摺動部材の摺動面に形成した溶射皮膜、特に最外層のな
じみ層の耐剥離性及び耐クラック性の低下が問題となっ
てきた。本発明はこの問題を解決するためになされたも
のであり、その課題は、摺動部材の摺動面に、耐剥離性
及び耐クラック性に優れた複層溶射皮膜を形成する方法
を提供することである。
ジンの燃焼圧力が増大するにつれ、ピストンリング等の
摺動部材の摺動面に形成した溶射皮膜、特に最外層のな
じみ層の耐剥離性及び耐クラック性の低下が問題となっ
てきた。本発明はこの問題を解決するためになされたも
のであり、その課題は、摺動部材の摺動面に、耐剥離性
及び耐クラック性に優れた複層溶射皮膜を形成する方法
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明が採用する手段は、なじみ層を溶射する下地
耐摩耗層表面には、研磨、ブラスト等の機械加工を施さ
ずに、なじみ層溶射を施すことにある。なじみ層の耐剥
離性及び耐クラック性の低下は、なじみ層が直接溶射さ
れる下地耐摩耗層表面に施される研磨加工、ブラスト加
工により生じた応力が残留することに起因する。しか
し、本発明方法は、なじみ層を直接溶射する下地耐摩耗
層に研磨加工、ブラスト加工等の機械加工を全く施さな
いから、耐摩耗層に加工応力が残留して、溶射したなじ
み層の耐剥離性及び耐クラック性を低下させるおそれは
全くない。
め、本発明が採用する手段は、なじみ層を溶射する下地
耐摩耗層表面には、研磨、ブラスト等の機械加工を施さ
ずに、なじみ層溶射を施すことにある。なじみ層の耐剥
離性及び耐クラック性の低下は、なじみ層が直接溶射さ
れる下地耐摩耗層表面に施される研磨加工、ブラスト加
工により生じた応力が残留することに起因する。しか
し、本発明方法は、なじみ層を直接溶射する下地耐摩耗
層に研磨加工、ブラスト加工等の機械加工を全く施さな
いから、耐摩耗層に加工応力が残留して、溶射したなじ
み層の耐剥離性及び耐クラック性を低下させるおそれは
全くない。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を図面に示すピストンリン
グに基づいて説明する。図１はピストンリングの拡大断
面図であり、ピストンリング１０の母材１の外周面２に
は、耐摩耗層３となじみ層４とからなる溶射皮膜５が本
発明方法により形成されている。母材１は鋳鉄製であ
り、切削加工により形成された外周面２は、溶射前に外
周研磨処理と、脱脂処理とショットブラスト処理が施さ
れ、１０〜７０μｍＲｚの粗さに仕上げられる。仕上げ
られた外周面２に、モリブデン３０〜８０重量％、ニッ
ケル−クロム合金１０〜５０重量％、酸化クロム２〜３
５重量％からなる溶射材を溶射して耐摩耗層３を形成
し、その耐摩耗層３の上に、アルミニウム７〜１１重量
％、鉄、ニッケル、マンガンのうち１種又は２種以上
０．５〜８重量％、残部Ｃｕからなる溶射材を溶射して
なじみ層４を形成する。このなじみ層４を溶射する前の
耐摩耗層３の表面には、外周研磨、ブラスト等の機械加
工は全く施さない。形成した複層の溶射皮膜５の厚さは
３００μｍ以上である。なじみ層４の表面には、バイア
ス溝加工以外の仕上加工は施さない。
グに基づいて説明する。図１はピストンリングの拡大断
面図であり、ピストンリング１０の母材１の外周面２に
は、耐摩耗層３となじみ層４とからなる溶射皮膜５が本
発明方法により形成されている。母材１は鋳鉄製であ
り、切削加工により形成された外周面２は、溶射前に外
周研磨処理と、脱脂処理とショットブラスト処理が施さ
れ、１０〜７０μｍＲｚの粗さに仕上げられる。仕上げ
られた外周面２に、モリブデン３０〜８０重量％、ニッ
ケル−クロム合金１０〜５０重量％、酸化クロム２〜３
５重量％からなる溶射材を溶射して耐摩耗層３を形成
し、その耐摩耗層３の上に、アルミニウム７〜１１重量
％、鉄、ニッケル、マンガンのうち１種又は２種以上
０．５〜８重量％、残部Ｃｕからなる溶射材を溶射して
なじみ層４を形成する。このなじみ層４を溶射する前の
耐摩耗層３の表面には、外周研磨、ブラスト等の機械加
工は全く施さない。形成した複層の溶射皮膜５の厚さは
３００μｍ以上である。なじみ層４の表面には、バイア
ス溝加工以外の仕上加工は施さない。
【０００７】ピストンリング１０は、なじみ層４の下地
となる耐摩耗層３の表面に外周研磨、ブラスト等の機械
加工が施されないため、なじみ層４の下地の耐摩耗層３
にはなじみ層４の剥離又はクラックの原因となる加工応
力の残留が全くない。その結果、溶射皮膜５の耐剥離性
及び耐クラック性は、従来のものに比べると大幅に向上
する。又、なじみ層の下地に対する外周研磨、ブラスト
等の処理工程が不要になるため、コストも低減する。
となる耐摩耗層３の表面に外周研磨、ブラスト等の機械
加工が施されないため、なじみ層４の下地の耐摩耗層３
にはなじみ層４の剥離又はクラックの原因となる加工応
力の残留が全くない。その結果、溶射皮膜５の耐剥離性
及び耐クラック性は、従来のものに比べると大幅に向上
する。又、なじみ層の下地に対する外周研磨、ブラスト
等の処理工程が不要になるため、コストも低減する。
【０００８】
【実施例】本発明方法による実施例テスト片と、従来方
法による比較例テスト片について実施した剥離テストに
ついて説明する。図２は使用した試験機の略図である。
実施例又は比較例テスト片の母材は、鋳鉄製の、直径４
０ｍｍ、軸方向幅１０ｍｍの円板であり、材質は図１の
ピストンリング母材と同一である。
法による比較例テスト片について実施した剥離テストに
ついて説明する。図２は使用した試験機の略図である。
実施例又は比較例テスト片の母材は、鋳鉄製の、直径４
０ｍｍ、軸方向幅１０ｍｍの円板であり、材質は図１の
ピストンリング母材と同一である。
【０００９】その母材の外周面に耐摩耗層となじみ層か
らなる溶射皮膜５を形成して実施例及び比較例テスト片
１１とする。この耐摩耗層１３となじみ層１４の溶射材
は図１のピストンリングと同じである。実施例及び比較
例テスト片１２の耐摩耗層、なじみ層の寸法は全く同一
であるが、溶射皮膜５のなじみ層を形成する方法は次の
とおりに相違する。 実施例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→なじみ層溶射 比較例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→外周研磨→脱脂→ブラスト→なじみ
層溶射 図２に矢印で示すように、テスト片１１を一定速度で回
転させ、そのテスト片１１の回転方向とは逆方向に回転
する相手材１２を接触させる。回転軸に垂直に荷重をか
け、接触部に潤滑油１３を常時供給する。この状態でテ
スト片１１に剥離又はクラックが発生するまでの総回転
数を測定する。
らなる溶射皮膜５を形成して実施例及び比較例テスト片
１１とする。この耐摩耗層１３となじみ層１４の溶射材
は図１のピストンリングと同じである。実施例及び比較
例テスト片１２の耐摩耗層、なじみ層の寸法は全く同一
であるが、溶射皮膜５のなじみ層を形成する方法は次の
とおりに相違する。 実施例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→なじみ層溶射 比較例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→外周研磨→脱脂→ブラスト→なじみ
層溶射 図２に矢印で示すように、テスト片１１を一定速度で回
転させ、そのテスト片１１の回転方向とは逆方向に回転
する相手材１２を接触させる。回転軸に垂直に荷重をか
け、接触部に潤滑油１３を常時供給する。この状態でテ
スト片１１に剥離又はクラックが発生するまでの総回転
数を測定する。
【００１０】テスト条件は次のとおりである。 回転数：１０００ｒｐｍ 潤滑油：ＳＡＥ＃３０滴下 湯温：７０℃ 荷重：１５０Ｋｇｆ 図３はテスト結果を示すグラフである。このグラフは実
施例テスト片の総回転数が比較例テスト片の総回転数よ
りも大幅に大きいことを示すから、本発明方法による摺
動部材の溶射皮膜は、耐剥離性及び耐クラック性におい
て、従来方法によるものよりも格段に優れているといえ
る。
施例テスト片の総回転数が比較例テスト片の総回転数よ
りも大幅に大きいことを示すから、本発明方法による摺
動部材の溶射皮膜は、耐剥離性及び耐クラック性におい
て、従来方法によるものよりも格段に優れているといえ
る。
【００１１】
【発明の効果】上記のとおり、本発明方法は、なじみ層
の下地となる耐摩耗層に表面を硬化させる外周研磨、ブ
ラスト等の処理を施して加工応力を残留させていた従来
方法とは異なり、なじみ層の下地となる耐摩耗層には外
周処理、ブラスト等の表面を機械加工して加工応力を残
留させるような処理を全く施さないから、なじみ層の剥
離又はクラックするおそれが少ない耐剥離性及び耐クラ
ック性に優れた溶射皮膜を形成することが可能であり、
かつ、下地に外周研磨、ブラストを施す工程が省略され
るため、溶射皮膜形成のコストも低減するという優れた
効果を奏する。
の下地となる耐摩耗層に表面を硬化させる外周研磨、ブ
ラスト等の処理を施して加工応力を残留させていた従来
方法とは異なり、なじみ層の下地となる耐摩耗層には外
周処理、ブラスト等の表面を機械加工して加工応力を残
留させるような処理を全く施さないから、なじみ層の剥
離又はクラックするおそれが少ない耐剥離性及び耐クラ
ック性に優れた溶射皮膜を形成することが可能であり、
かつ、下地に外周研磨、ブラストを施す工程が省略され
るため、溶射皮膜形成のコストも低減するという優れた
効果を奏する。
【図１】本発明方法によるピストンリングの拡大断面
図、
図、
【図２】剥離テスト用試験機の略図、
【図３】剥離テストの結果を示すグラフ、
１：母材 ２：周面 ３：耐摩耗層 ４：なじみ層 ５：溶射皮膜 １０：ピストンリング １１：テスト片 １２：相手材 １３：潤滑油
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月７日（１９９８．１２．
７）
７）
【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】その母材の外周面に耐摩耗層となじみ層か
らなる溶射皮膜５を形成して実施例及び比較例テスト片
１１とする。この耐摩耗層３となじみ層４の溶射材は図
１のピストンリングと同じである。実施例及び比較例テ
スト片１１の耐摩耗層、なじみ層の寸法は全く同一であ
るが、溶射皮膜５のなじみ層を形成する方法は次のとお
りに相違する。 実施例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→なじみ層溶射 比較例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→外周研磨→脱脂→ブラスト→なじみ
層溶射 図２に矢印で示すように、テスト片１１を一定速度で回
転させ、そのテスト片１１の回転方向とは逆方向に回転
する相手材１２を接触させる。回転軸に垂直に荷重をか
け、接触部に潤滑油１３を常時供給する。この状態でテ
スト片１１に剥離又はクラックが発生するまでの総回転
数を測定する。
らなる溶射皮膜５を形成して実施例及び比較例テスト片
１１とする。この耐摩耗層３となじみ層４の溶射材は図
１のピストンリングと同じである。実施例及び比較例テ
スト片１１の耐摩耗層、なじみ層の寸法は全く同一であ
るが、溶射皮膜５のなじみ層を形成する方法は次のとお
りに相違する。 実施例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→なじみ層溶射 比較例テスト片：母材外周面→外周研磨→脱脂→ブラス
ト→耐摩耗層溶射→外周研磨→脱脂→ブラスト→なじみ
層溶射 図２に矢印で示すように、テスト片１１を一定速度で回
転させ、そのテスト片１１の回転方向とは逆方向に回転
する相手材１２を接触させる。回転軸に垂直に荷重をか
け、接触部に潤滑油１３を常時供給する。この状態でテ
スト片１１に剥離又はクラックが発生するまでの総回転
数を測定する。
【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】
【発明の効果】上記のとおり、本発明方法は、なじみ層
の下地となる耐摩耗層に外周研磨、ブラスト等の処理を
施して加工応力を残留させていた従来方法とは異なり、
なじみ層の下地となる耐摩耗層には外周処理、ブラスト
等の表面を機械加工して加工応力を残留させるような処
理を全く施さないから、なじみ層の剥離又はクラックす
るおそれが少ない耐剥離性及び耐クラック性に優れた溶
射皮膜を形成することが可能であり、かつ、下地に外周
研磨、ブラストを施す工程が省略されるため、溶射皮膜
形成のコストも低減するという優れた効果を奏する。
の下地となる耐摩耗層に外周研磨、ブラスト等の処理を
施して加工応力を残留させていた従来方法とは異なり、
なじみ層の下地となる耐摩耗層には外周処理、ブラスト
等の表面を機械加工して加工応力を残留させるような処
理を全く施さないから、なじみ層の剥離又はクラックす
るおそれが少ない耐剥離性及び耐クラック性に優れた溶
射皮膜を形成することが可能であり、かつ、下地に外周
研磨、ブラストを施す工程が省略されるため、溶射皮膜
形成のコストも低減するという優れた効果を奏する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法によるピストンリングの拡大断面
図、
図、
【図２】剥離テスト用試験機の略図、
【図３】剥離テストの結果を示すグラフ、
【符号の説明】 １：母材 ２：外周面 ３：耐摩耗層 ４：なじみ層 ５：溶射皮膜 １０：ピストンリング １１：テスト片 １２：相手材 １３：潤滑油
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 摺動部材（１０）の摺動面に耐摩耗層
（３）となじみ層（４）からなる溶射皮膜（５）を形成
する方法において、なじみ層（４）は、外周研磨、ブラ
スト等の機械加工が施されない耐摩耗層（３）の上に溶
射されることを特徴とする摺動部材の複層溶射皮膜形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34295198A JP2000169951A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 摺動部材の複層溶射皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34295198A JP2000169951A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 摺動部材の複層溶射皮膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169951A true JP2000169951A (ja) | 2000-06-20 |
Family
ID=18357785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34295198A Pending JP2000169951A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 摺動部材の複層溶射皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000169951A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005272971A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Okasugi Kosakusho:Kk | 溶射方法 |
| CN100387362C (zh) * | 2006-06-28 | 2008-05-14 | 蔡国华 | 用聚醚醚酮粉末喷涂金属制品表面的方法 |
| JP2012046821A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-03-08 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
| CN105038417A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-11-11 | 潘应生 | 高耐磨活塞环 |
| JP2016050673A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 耐磨耗性が向上されたシフトフォーク及びその製造方法 |
| CN107604312A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-01-19 | 湘潭大学 | 一种表面为(Ti,Al)N多层隔热耐磨超厚涂层的活塞及其制备方法和应用 |
-
1998
- 1998-12-02 JP JP34295198A patent/JP2000169951A/ja active Pending
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| JP4498793B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-07-07 | 有限会社岡杉巧作所 | 溶射方法 |
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