JP2000274531A - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
- Publication number
- JP2000274531A JP2000274531A JP11116922A JP11692299A JP2000274531A JP 2000274531 A JP2000274531 A JP 2000274531A JP 11116922 A JP11116922 A JP 11116922A JP 11692299 A JP11692299 A JP 11692299A JP 2000274531 A JP2000274531 A JP 2000274531A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- oxygen
- tin
- hardness
- sliding member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100316860 Autographa californica nuclear polyhedrosis virus DA18 gene Proteins 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素を固溶したＴｉＮ皮膜の密着性を改善
し、信頼性・耐久性に優れた摺動部材を提供する。 【解決手段】 ピストンリング１の外周面のガス窒化層
２上に、実質的に酸素を固溶していないＴｉＮ皮膜から
なる下地皮膜３を被覆し、更にその上に酸素を固溶した
ＴｉＮ皮膜４を被覆する。酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４
は、破断面が柱状組織を呈し、ＴｉＮ結晶が（１１１）
又は（２００）の優先方位を有し、酸素含有量が０．５
〜２０重量％であり、皮膜硬度がビッカース硬さでＨＶ
１０００〜２２００の範囲にある。皮膜４の厚さは１〜
９０μｍである。下地皮膜３は、酸素を固溶したＴｉＮ
皮膜４よりもビッカース硬さでＨＶ２００以上低い硬さ
を有するのが望ましい。
し、信頼性・耐久性に優れた摺動部材を提供する。 【解決手段】 ピストンリング１の外周面のガス窒化層
２上に、実質的に酸素を固溶していないＴｉＮ皮膜から
なる下地皮膜３を被覆し、更にその上に酸素を固溶した
ＴｉＮ皮膜４を被覆する。酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４
は、破断面が柱状組織を呈し、ＴｉＮ結晶が（１１１）
又は（２００）の優先方位を有し、酸素含有量が０．５
〜２０重量％であり、皮膜硬度がビッカース硬さでＨＶ
１０００〜２２００の範囲にある。皮膜４の厚さは１〜
９０μｍである。下地皮膜３は、酸素を固溶したＴｉＮ
皮膜４よりもビッカース硬さでＨＶ２００以上低い硬さ
を有するのが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンリング等
の摺動部材に関する。
の摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオンプレーティングによるＴｉＮ皮膜
を摺動面に被覆したピストンリングが開発され、一部の
エンジンで使用されている（特公平１−５２４７１
号）。しかし、このＴｉＮ皮膜は、耐摩耗性、耐焼付性
が優れているものの皮膜厚さを厚くできない不都合があ
り、広く普及していない。
を摺動面に被覆したピストンリングが開発され、一部の
エンジンで使用されている（特公平１−５２４７１
号）。しかし、このＴｉＮ皮膜は、耐摩耗性、耐焼付性
が優れているものの皮膜厚さを厚くできない不都合があ
り、広く普及していない。
【０００３】最近、ＴｉＮ皮膜に関して、以下の改良が
提案された。
提案された。
【０００４】１．特開平６−９４１３０号 組成が原子比率で、Ｔｉ：Ｎ：Ｏ＝１：（０．９〜０．
３）：（０．３〜１）であり、硬度がＨＶ１０００〜２
０００のＴｉ−Ｎ−Ｏ系のイオンプレーティング皮膜を
ピストンリングの外周面に被覆して、初期なじみ性を改
善し、皮膜色調の自動検査を可能とする。この皮膜は、 ・Ｘ線組織がＴｉＮ構造を有し、 ・ＴｉＮ結晶が（１１１）、（２００）、（２２０）の
優先方位を有している。また、この皮膜の酸素含有量を
重量％に換算すると、７．４〜２３．５％である。
３）：（０．３〜１）であり、硬度がＨＶ１０００〜２
０００のＴｉ−Ｎ−Ｏ系のイオンプレーティング皮膜を
ピストンリングの外周面に被覆して、初期なじみ性を改
善し、皮膜色調の自動検査を可能とする。この皮膜は、 ・Ｘ線組織がＴｉＮ構造を有し、 ・ＴｉＮ結晶が（１１１）、（２００）、（２２０）の
優先方位を有している。また、この皮膜の酸素含有量を
重量％に換算すると、７．４〜２３．５％である。
【０００５】２．特開平１０−２２７３６０号 Ｔｉ−Ｎ−Ｏ系皮膜の酸素原子％を基体表面から皮膜表
面に向かって増加させ、基体との密着性、耐摩耗性、相
手材を摩耗させない性質、及び耐焼付性を改善させる。
この皮膜の硬度はＨＶ１０００〜２０００の範囲にあ
り、酸素濃度が表面で高く、基体側で低くされている。
酸素が増加すると、硬度が低下する。
面に向かって増加させ、基体との密着性、耐摩耗性、相
手材を摩耗させない性質、及び耐焼付性を改善させる。
この皮膜の硬度はＨＶ１０００〜２０００の範囲にあ
り、酸素濃度が表面で高く、基体側で低くされている。
酸素が増加すると、硬度が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記１．及び２．の皮
膜は、皮膜結晶の優先方位、析出組織、及び下地皮膜と
その上の皮膜の硬さ関係が密着性に及ぼす影響を全く記
載していない。そして、上記皮膜でも、十分な密着性が
得られていない。
膜は、皮膜結晶の優先方位、析出組織、及び下地皮膜と
その上の皮膜の硬さ関係が密着性に及ぼす影響を全く記
載していない。そして、上記皮膜でも、十分な密着性が
得られていない。
【０００７】本発明の目的は、酸素を固溶したＴｉＮ皮
膜の密着性を改善し、信頼性・耐久性に優れた摺動部材
を提供することである。
膜の密着性を改善し、信頼性・耐久性に優れた摺動部材
を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素を固溶し
たＴｉＮ皮膜が摺動面に被覆されている摺動部材におい
て、前記ＴｉＮ皮膜は、破断面が柱状組織を呈し、Ｔｉ
Ｎ結晶が（１１１）又は（２００）の優先方位を有し、
酸素含有量が０．５〜２０重量％であり、皮膜硬度がビ
ッカース硬さでＨＶ１０００〜２２００の範囲にあるこ
とを特徴とする。
たＴｉＮ皮膜が摺動面に被覆されている摺動部材におい
て、前記ＴｉＮ皮膜は、破断面が柱状組織を呈し、Ｔｉ
Ｎ結晶が（１１１）又は（２００）の優先方位を有し、
酸素含有量が０．５〜２０重量％であり、皮膜硬度がビ
ッカース硬さでＨＶ１０００〜２２００の範囲にあるこ
とを特徴とする。
【０００９】前記ＴｉＮ皮膜の厚さは１〜９０μｍの範
囲にあるのが好ましい。
囲にあるのが好ましい。
【００１０】前記ＴｉＮ皮膜の下には、実質的に酸素を
固溶していないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜が形成され
るのが好ましい。その場合、下地皮膜の硬さは、前記酸
素を固溶したＴｉＮ皮膜の硬さよりもビッカース硬さで
ＨＶ２００以上低いのが望ましい。
固溶していないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜が形成され
るのが好ましい。その場合、下地皮膜の硬さは、前記酸
素を固溶したＴｉＮ皮膜の硬さよりもビッカース硬さで
ＨＶ２００以上低いのが望ましい。
【００１１】なお、本発明の酸素を固溶したＴｉＮ皮膜
及びその下に被覆される実質的に酸素を固溶していない
ＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜は、本発明の効果を損なわ
ない範囲であれば、ＰＶＤ過程で不可避的に形成される
マクロパーティクルによるＴｉ相が混入した皮膜を含む
ものとする。
及びその下に被覆される実質的に酸素を固溶していない
ＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜は、本発明の効果を損なわ
ない範囲であれば、ＰＶＤ過程で不可避的に形成される
マクロパーティクルによるＴｉ相が混入した皮膜を含む
ものとする。
【００１２】前記摺動部材の摺動面としては、ピストン
リングの外周面がある。
リングの外周面がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は、本発明の一実施形
態であるピストンリングの一部分を示す縦断面図であ
る。
態であるピストンリングの一部分を示す縦断面図であ
る。
【００１４】図１（ａ）において、ピストンリング１の
母材はマルテンサイト系ステンレス鋼であり、ピストン
リング１の全表面にガス窒化層２が形成されている。ガ
ス窒化層２は、厚さが２０〜９０μｍ、表面硬度はビッ
カース硬さでＨＶ７００〜１１００である。ピストンリ
ング１の外周面の窒化層２上には、実質的に酸素を固溶
していないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜３が被覆され、
更にその上に酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４が被覆されて
いる。
母材はマルテンサイト系ステンレス鋼であり、ピストン
リング１の全表面にガス窒化層２が形成されている。ガ
ス窒化層２は、厚さが２０〜９０μｍ、表面硬度はビッ
カース硬さでＨＶ７００〜１１００である。ピストンリ
ング１の外周面の窒化層２上には、実質的に酸素を固溶
していないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜３が被覆され、
更にその上に酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４が被覆されて
いる。
【００１５】酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４は、破断面が
柱状組織を呈し、ＴｉＮ結晶が（１１１）又は（２０
０）の優先方位を有し、酸素含有量が０．５〜２０重量
％であり、皮膜硬度がビッカース硬さでＨＶ１０００〜
２２００の範囲にある。この皮膜４の厚さは１〜９０μ
ｍの範囲にある。下地皮膜３は、酸素を固溶したＴｉＮ
皮膜４よりもビッカース硬さでＨＶ２００以上低い硬さ
を有するのが望ましい。
柱状組織を呈し、ＴｉＮ結晶が（１１１）又は（２０
０）の優先方位を有し、酸素含有量が０．５〜２０重量
％であり、皮膜硬度がビッカース硬さでＨＶ１０００〜
２２００の範囲にある。この皮膜４の厚さは１〜９０μ
ｍの範囲にある。下地皮膜３は、酸素を固溶したＴｉＮ
皮膜４よりもビッカース硬さでＨＶ２００以上低い硬さ
を有するのが望ましい。
【００１６】これらの皮膜３，４の厚さ、硬さ、酸素含
有量の一例を表１に示す。
有量の一例を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】以下、上記ピストンリングの製造方法を説
明する。
明する。
【００１９】マルテンサイト系ステンレス鋼線材をコイ
リングし、これを切断して合い口を有するピストンリン
グとし、これの全表面にガス窒化処理を行い、外周面の
最表面の白層を除去する。
リングし、これを切断して合い口を有するピストンリン
グとし、これの全表面にガス窒化処理を行い、外周面の
最表面の白層を除去する。
【００２０】その後、実質的に酸素を固溶していないＴ
ｉＮ皮膜からなる下地皮膜と、酸素を固溶したＴｉＮ皮
膜とを、外周面に被覆する。これらの皮膜は、アークイ
オンプレーティング炉で、窒素、更には窒素及び酸素雰
囲気中で、Ｔｉを蒸発源としてイオンプレーティングを
行うことによって、被覆される。
ｉＮ皮膜からなる下地皮膜と、酸素を固溶したＴｉＮ皮
膜とを、外周面に被覆する。これらの皮膜は、アークイ
オンプレーティング炉で、窒素、更には窒素及び酸素雰
囲気中で、Ｔｉを蒸発源としてイオンプレーティングを
行うことによって、被覆される。
【００２１】以下、皮膜の被覆方法を説明する。
【００２２】ピストンリングをアセトンで超音波洗浄
し、炉内にセットし、真空引きする。炉内圧力を１×１
０−３Ｐａ以下に減圧した後、ピストンリングを４７３
〜７７３°Ｋに加熱する。加熱により、炉内圧力は一時
的に上昇する。減圧によって再び圧力が５×１０−３Ｐ
ａ以下になった後、−８００〜−１０００Ｖのバイアス
電圧を印加し、陰極のＴｉターゲットと陽極の間でアー
ク放電させ、窒素ガスを導入して、メタルボンバード処
理を行う。その後、バイアス電圧を−２０〜−１００Ｖ
印加し、圧力が５×１０−１〜２．０Ｐａで、実質的に
酸素を固溶しないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜をピスト
ンリングの外周面に被覆する。次いで、炉内雰囲気を窒
素ガスと酸素ガスの分圧比が１：（０．０１〜０．２
５）、全圧が５×１０−１〜２．０Ｐａとなるように調
整し、バイアス電圧を−２０〜−１００Ｖとして、イオ
ンプレーティングを続行する。これにより、酸素を固溶
したＴｉＮ皮膜が下地皮膜上に被覆される。
し、炉内にセットし、真空引きする。炉内圧力を１×１
０−３Ｐａ以下に減圧した後、ピストンリングを４７３
〜７７３°Ｋに加熱する。加熱により、炉内圧力は一時
的に上昇する。減圧によって再び圧力が５×１０−３Ｐ
ａ以下になった後、−８００〜−１０００Ｖのバイアス
電圧を印加し、陰極のＴｉターゲットと陽極の間でアー
ク放電させ、窒素ガスを導入して、メタルボンバード処
理を行う。その後、バイアス電圧を−２０〜−１００Ｖ
印加し、圧力が５×１０−１〜２．０Ｐａで、実質的に
酸素を固溶しないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜をピスト
ンリングの外周面に被覆する。次いで、炉内雰囲気を窒
素ガスと酸素ガスの分圧比が１：（０．０１〜０．２
５）、全圧が５×１０−１〜２．０Ｐａとなるように調
整し、バイアス電圧を−２０〜−１００Ｖとして、イオ
ンプレーティングを続行する。これにより、酸素を固溶
したＴｉＮ皮膜が下地皮膜上に被覆される。
【００２３】イオンプレーティング炉内の酸素分圧が高
いと、ＴｉＮ結晶中に固溶する酸素含有量が増し、低い
と減少する。バイアス電圧、全圧、酸素含有量を加減す
ることにより、皮膜硬度をコントロールできる。バイア
ス電圧を高く、全圧を低く、酸素含有量を増加させる
と、皮膜硬度は高くなる。ＴｉＮ皮膜組織は、バイアス
電圧を低くすると柱状組織となる。また、炉内圧力を高
くすると柱状組織となる。酸素含有量が少ないと、Ｔｉ
Ｎ結晶が（１１１）の優先方位を得られ、多いと（２０
０）の優先方位を得られる。
いと、ＴｉＮ結晶中に固溶する酸素含有量が増し、低い
と減少する。バイアス電圧、全圧、酸素含有量を加減す
ることにより、皮膜硬度をコントロールできる。バイア
ス電圧を高く、全圧を低く、酸素含有量を増加させる
と、皮膜硬度は高くなる。ＴｉＮ皮膜組織は、バイアス
電圧を低くすると柱状組織となる。また、炉内圧力を高
くすると柱状組織となる。酸素含有量が少ないと、Ｔｉ
Ｎ結晶が（１１１）の優先方位を得られ、多いと（２０
０）の優先方位を得られる。
【００２４】皮膜破断面組織の確認方法は、次の通りで
ある。ピストンリングを半径方向に破断し、ＳＥＭによ
って、皮膜の破断面組織を観察する。皮膜の破断面が平
滑で結晶粒が微細であるものを粒状組織とし、破断面の
結晶が皮膜の厚さ方向に成長しているものを柱状組織と
した。
ある。ピストンリングを半径方向に破断し、ＳＥＭによ
って、皮膜の破断面組織を観察する。皮膜の破断面が平
滑で結晶粒が微細であるものを粒状組織とし、破断面の
結晶が皮膜の厚さ方向に成長しているものを柱状組織と
した。
【００２５】ＴｉＮ結晶の優先方位の確認方法は、次の
通りである。Ｘ線回折装置を用い（管球：Ｃｕ）、回折
角度（２θ）が３０〜９０°の範囲の回折図形におい
て、（１１１）回折線の強度／（（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２）回折線のうちで最も高い
回折線の強度）が１．２以上あるものを（１１１）優先
方位と決定し、（２００）回折線の強度／（（１１
１）、（２２０）、（３１１）、（２２２）回折線のう
ちで最も高い回折線の強度）が１．２以上あるものを
（２００）優先方位と決定した。
通りである。Ｘ線回折装置を用い（管球：Ｃｕ）、回折
角度（２θ）が３０〜９０°の範囲の回折図形におい
て、（１１１）回折線の強度／（（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２）回折線のうちで最も高い
回折線の強度）が１．２以上あるものを（１１１）優先
方位と決定し、（２００）回折線の強度／（（１１
１）、（２２０）、（３１１）、（２２２）回折線のう
ちで最も高い回折線の強度）が１．２以上あるものを
（２００）優先方位と決定した。
【００２６】図４は、表２に示す実施例１の摺動面皮膜
のＸ線回折図形（管球：Ｃｕ）で、（１１１）の優先方
位を持つことを観察でき、（１１１）の回折強度と（２
００）、（２２０）、（３１１）及び（２２２）の回折
線のうちで最も高い回折線である（２００）の回折強度
との相対比率が略１．６であることを観察できる。図５
は、表２に示す実施例２の摺動面皮膜のＸ線回折図形
（管球：Ｃｕ）で、（２００）の優先方位を持つことを
観察できる。
のＸ線回折図形（管球：Ｃｕ）で、（１１１）の優先方
位を持つことを観察でき、（１１１）の回折強度と（２
００）、（２２０）、（３１１）及び（２２２）の回折
線のうちで最も高い回折線である（２００）の回折強度
との相対比率が略１．６であることを観察できる。図５
は、表２に示す実施例２の摺動面皮膜のＸ線回折図形
（管球：Ｃｕ）で、（２００）の優先方位を持つことを
観察できる。
【００２７】図１（ｂ）は、本発明の別の実施形態であ
るピストンリングの一部分を示す縦断面図である。
るピストンリングの一部分を示す縦断面図である。
【００２８】この実施例のピストンリング１は、下地皮
膜３が酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４の下に形成されてい
ない点でのみ上記実施例と異なっており、酸素を固溶し
たＴｉＮ皮膜４は外周面の窒化層２上に直接形成されて
いる。
膜３が酸素を固溶したＴｉＮ皮膜４の下に形成されてい
ない点でのみ上記実施例と異なっており、酸素を固溶し
たＴｉＮ皮膜４は外周面の窒化層２上に直接形成されて
いる。
【００２９】皮膜の被覆方法は、前記実施例で説明した
皮膜の被覆方法において、下地皮膜３を被覆する工程が
ないだけで、他は同じである。
皮膜の被覆方法において、下地皮膜３を被覆する工程が
ないだけで、他は同じである。
【００３０】以下、本発明の摺動部材の酸素を固溶した
ＴｉＮ皮膜が密着性に優れていることを確認するために
行った皮膜の密着性評価試験を説明する。
ＴｉＮ皮膜が密着性に優れていることを確認するために
行った皮膜の密着性評価試験を説明する。
【００３１】１．試験方法 ロックウェル試験機を用いて、皮膜にダイヤモンド圧子
を押し込み、圧痕を形成した。ダイヤモンド圧子の形状
は、頂角が１２０°の円錐形である。ダイヤモンド圧子
の押し込み荷重は、６８６，９８０，１４７０，１６６
６Ｎである。その後、皮膜の圧痕を光学顕微鏡で観察
し、剥離の有無を調査した。
を押し込み、圧痕を形成した。ダイヤモンド圧子の形状
は、頂角が１２０°の円錐形である。ダイヤモンド圧子
の押し込み荷重は、６８６，９８０，１４７０，１６６
６Ｎである。その後、皮膜の圧痕を光学顕微鏡で観察
し、剥離の有無を調査した。
【００３２】２．試験片 ピストンリングの外周面に、表２の皮膜を形成し、これ
を試験片とした。
を試験片とした。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２において、 注１：摺動面皮膜は、下地皮膜の上に被覆した皮膜を言
う。 注２：皮膜の全厚さは、１５μｍである。 注３：皮膜硬度の下地皮膜欄における−は、下地皮膜を
被覆していないことを示している。 注４：比較例６，７，８，９及び実施例２，３，４，５
の下地皮膜は、実質的に酸素を固溶していないＴｉＮ皮
膜である。 注５：比較例８の摺動面皮膜は、実質的に酸素を固溶し
ていないＴｉＮ皮膜である。 注６：硬度欄の↓は、母材近傍から表面に向かって硬度
が段階的に変化していることを示す。 注７：酸素固溶量の欄の↓は、母材近傍から表面に向か
って酸素濃度が段階的に変化していることを示す。
う。 注２：皮膜の全厚さは、１５μｍである。 注３：皮膜硬度の下地皮膜欄における−は、下地皮膜を
被覆していないことを示している。 注４：比較例６，７，８，９及び実施例２，３，４，５
の下地皮膜は、実質的に酸素を固溶していないＴｉＮ皮
膜である。 注５：比較例８の摺動面皮膜は、実質的に酸素を固溶し
ていないＴｉＮ皮膜である。 注６：硬度欄の↓は、母材近傍から表面に向かって硬度
が段階的に変化していることを示す。 注７：酸素固溶量の欄の↓は、母材近傍から表面に向か
って酸素濃度が段階的に変化していることを示す。
【００３５】３．試験結果 圧痕形成後の試験片の皮膜は、剥離の有無に応じ、模式
的に図２（ａ）、（ｂ）のように観察される。図２
（ａ）は、ピストンリングの外周面１０にクラック１１
が発生した場合を示し、図２（ｂ）は、ピストンリング
の外周面１０にクラック１１が発生するとともに、圧痕
１２の周辺部に剥離（１３は剥離個所を示す）が発生し
た場合を示している。
的に図２（ａ）、（ｂ）のように観察される。図２
（ａ）は、ピストンリングの外周面１０にクラック１１
が発生した場合を示し、図２（ｂ）は、ピストンリング
の外周面１０にクラック１１が発生するとともに、圧痕
１２の周辺部に剥離（１３は剥離個所を示す）が発生し
た場合を示している。
【００３６】表３に剥離の有無を一括して示す。○印
は、圧痕の周辺の皮膜に剥離が認められなかったことを
示し、×印は、剥離が認められたことを示す。
は、圧痕の周辺の皮膜に剥離が認められなかったことを
示し、×印は、剥離が認められたことを示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】結果は、以下のように総括できる。 １．実施例１〜５の皮膜は、１４７０Ｎの荷重でも剥離
を生じない。 ２．これに対し、優先方位が（１１１）及び（２００）
でない比較例９、酸素を実質的に固溶していない比較例
８、酸素含有量が少ない比較例７、酸素含有量が多い比
較例６の皮膜は、１４７０Ｎの荷重で剥離を生じ、破断
面組織が粒状組織の比較例１〜５の皮膜は、９８０Ｎの
荷重で剥離を生じる。 ３．硬度がＨＶ２００以上低い下地皮膜の上に酸素を固
溶したＴｉＮ皮膜を形成した実施例３，４，５の皮膜
は、最も密着性が優れており、荷重１６６６Ｎでも剥離
を生じない。
を生じない。 ２．これに対し、優先方位が（１１１）及び（２００）
でない比較例９、酸素を実質的に固溶していない比較例
８、酸素含有量が少ない比較例７、酸素含有量が多い比
較例６の皮膜は、１４７０Ｎの荷重で剥離を生じ、破断
面組織が粒状組織の比較例１〜５の皮膜は、９８０Ｎの
荷重で剥離を生じる。 ３．硬度がＨＶ２００以上低い下地皮膜の上に酸素を固
溶したＴｉＮ皮膜を形成した実施例３，４，５の皮膜
は、最も密着性が優れており、荷重１６６６Ｎでも剥離
を生じない。
【００３９】本発明のピストンリングの皮膜破断面のＳ
ＥＭ写真（倍率：９５０倍、膜厚：４１μｍ）と、比較
例のピストンリングの皮膜破断面のＳＥＭ写真（倍率：
１２５０倍、膜厚：５．６μｍ）を図３に示す。
ＥＭ写真（倍率：９５０倍、膜厚：４１μｍ）と、比較
例のピストンリングの皮膜破断面のＳＥＭ写真（倍率：
１２５０倍、膜厚：５．６μｍ）を図３に示す。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、酸
素を固溶したＴｉＮ皮膜の密着性が改善され、信頼性・
耐久性に優れた摺動部材を提供できる。
素を固溶したＴｉＮ皮膜の密着性が改善され、信頼性・
耐久性に優れた摺動部材を提供できる。
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）は外周面のガ
ス窒化層上に形成した下地皮膜の上に、酸素を固溶した
ＴｉＮ皮膜を被覆したピストンリングの一部分を示す縦
断面図、（ｂ）は外周面のガス窒化層上に酸素を固溶し
たＴｉＮ皮膜を直接被覆したピストンリングの一部分を
示す縦断面図である。
ス窒化層上に形成した下地皮膜の上に、酸素を固溶した
ＴｉＮ皮膜を被覆したピストンリングの一部分を示す縦
断面図、（ｂ）は外周面のガス窒化層上に酸素を固溶し
たＴｉＮ皮膜を直接被覆したピストンリングの一部分を
示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は圧痕法による密着性試験において、ピ
ストンリングの外周面にクラックが発生した場合を説明
するための図、（ｂ）は圧痕法による密着性試験におい
て、ピストンリングの外周面にクラックと剥離とが発生
した場合を説明するための図である。
ストンリングの外周面にクラックが発生した場合を説明
するための図、（ｂ）は圧痕法による密着性試験におい
て、ピストンリングの外周面にクラックと剥離とが発生
した場合を説明するための図である。
【図３】（ａ）は本発明のピストンリングの皮膜破断面
のＳＥＭ写真（倍率：９５０倍）、（ｂ）は比較例のピ
ストンリングの皮膜破断面のＳＥＭ写真（倍率：１２５
０倍）である。
のＳＥＭ写真（倍率：９５０倍）、（ｂ）は比較例のピ
ストンリングの皮膜破断面のＳＥＭ写真（倍率：１２５
０倍）である。
【図４】表２に示す実施例１の摺動面皮膜のＸ線回折図
形を示す。
形を示す。
【図５】表２に示す実施例２の摺動面皮膜のＸ線回折図
形を示す。
形を示す。
１ ピストンリング ２ ガス窒化層 ３ 下地皮膜 ４ 酸素を固溶したＴｉＮ皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川合 清行 東京都中央区八重洲一丁目９番９号 帝国 ピストンリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3J044 BB29 BB30 CB02 CB40 DA09 DA16
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素を固溶したＴｉＮ皮膜が摺動面に被
覆されている摺動部材において、 前記ＴｉＮ皮膜は、破断面が柱状組織を呈し、ＴｉＮ結
晶が（１１１）又は（２００）の優先方位を有し、酸素
含有量が０．５〜２０重量％であり、皮膜硬度がビッカ
ース硬さでＨＶ１０００〜２２００の範囲にあることを
特徴とする摺動部材。 - 【請求項２】 前記ＴｉＮ皮膜の厚さが１〜９０μｍの
範囲にあることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記ＴｉＮ皮膜の下に、実質的に酸素を
固溶していないＴｉＮ皮膜からなる下地皮膜が形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項４】 前記下地皮膜の硬さが、前記酸素を固溶
したＴｉＮ皮膜の硬さよりもビッカース硬さでＨＶ２０
０以上低いことを特徴とする請求項３記載の摺動部材。 - 【請求項５】 前記摺動面が、ピストンリングの外周面
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11692299A JP4282821B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11692299A JP4282821B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000274531A true JP2000274531A (ja) | 2000-10-03 |
| JP4282821B2 JP4282821B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=14699005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11692299A Expired - Fee Related JP4282821B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4282821B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052019B2 (en) | 2000-12-26 | 2006-05-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring and method of manufacturing the same |
| CN103620273A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| CN103620274A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| WO2014088096A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | 株式会社リケン | ピストンリング |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP11692299A patent/JP4282821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052019B2 (en) | 2000-12-26 | 2006-05-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring and method of manufacturing the same |
| EP2725265A4 (en) * | 2011-06-24 | 2014-12-10 | Riken Kk | PISTON RING |
| CN103620274A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| EP2725266A1 (en) * | 2011-06-24 | 2014-04-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| EP2725265A1 (en) * | 2011-06-24 | 2014-04-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| CN103620273A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| EP2725266A4 (en) * | 2011-06-24 | 2014-12-10 | Riken Kk | PISTON RING |
| US9347559B2 (en) | 2011-06-24 | 2016-05-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| US9371797B2 (en) | 2011-06-24 | 2016-06-21 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| CN103620273B (zh) * | 2011-06-24 | 2016-12-07 | 株式会社理研 | 活塞环 |
| EP2725266B1 (en) * | 2011-06-24 | 2018-04-18 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| WO2014088096A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| US9447879B2 (en) | 2012-12-07 | 2016-09-20 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| JPWO2014088096A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2017-01-05 | 株式会社リケン | ピストンリング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4282821B2 (ja) | 2009-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4918656B2 (ja) | 非晶質硬質炭素皮膜 | |
| US5368939A (en) | Hard multilayer coated product and process for producing same | |
| JP2009167512A (ja) | 摺動部品用ダイヤモンドライクカーボン皮膜およびその製造方法 | |
| Berrı́os et al. | Fatigue properties of a 316L stainless steel coated with different TiNx deposits | |
| US11499643B2 (en) | Coated valve components with corrosion resistant sliding surfaces | |
| JP2006207490A (ja) | エンジンバルブの表面処理方法及びエンジンバルブ | |
| JPH0426756A (ja) | 耐摩耗性皮膜 | |
| CN106544631A (zh) | 一种基体表面的碳化铬多层梯度复合涂层及其制备方法 | |
| RU2593561C2 (ru) | Деталь с dlc покрытием и способ нанесения dlc покрытия | |
| CN110373519B (zh) | 一种高硬度耐磨损的不锈钢的制备方法 | |
| US6274257B1 (en) | Forming members for shaping a reactive metal and methods for their fabrication | |
| Luo et al. | Structure, mechanical and tribological properties of thick CrNx coatings deposited by HiPIMS | |
| JP2000274531A (ja) | 摺動部材 | |
| Su et al. | Influence of single-and multilayer TiN films on the axial tension and fatigue performance of AISI 1045 steel | |
| US5573390A (en) | Coated sliding material | |
| CN109252137B (zh) | 锆合金表面涂层的制备方法 | |
| JP2009299142A (ja) | 耐摩耗性ＴｉＮ膜およびその形成体 | |
| JP4807290B2 (ja) | 皮膜の成膜方法、及び皮膜形成部材 | |
| EP0462228A1 (en) | Method and layered structure for adhering gold to a substrate | |
| Kim et al. | Mechanical stability of the diamond-like carbon film on nitinol vascular stents under cyclic loading | |
| Sizova et al. | Influence of the Intermediate Layer on the Adhesion and Friction of Titanium-Based Nitrided Coatings on a Copper Substrate | |
| Guzman et al. | Ion beam-induced enhanced adhesion of gold films deposited on glass | |
| JPH0525636A (ja) | 装飾用乾式ＴｉＮめつきステンレス鋼材の製造方法 | |
| JP2988544B2 (ja) | 摺動材料 | |
| JPH08333676A (ja) | スパッタリング用高純度チタンターゲット及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060118 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071218 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080902 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081030 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090317 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090318 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |