JP2001158992A - Piston engine - Google Patents

Piston engine

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JP2001158992A
JP2001158992A JP34145399A JP34145399A JP2001158992A JP 2001158992 A JP2001158992 A JP 2001158992A JP 34145399 A JP34145399 A JP 34145399A JP 34145399 A JP34145399 A JP 34145399A JP 2001158992 A JP2001158992 A JP 2001158992A
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composite plating
plating film
cylinder
wear
cylinder block
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JP34145399A
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Japanese (ja)
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Osamu Ishigami
修 石上
Yoshimitsu Ogawa
義光 小川
Nobuhiko Yoshimoto
信彦 吉本
Tadashi Kobayashi
正 小林
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston engine which can sufficiently increase the durability of a cylinder block and a piston ring. SOLUTION: An Ni-Cu alloy plating film 4 is formed on an inner surface 3a of a cylinder of the aluminum alloy cylinder block 2, and a CrN film 8d is formed on at least a top ring 8a of the piston ring 8 reciprocating along the plating film 4. The wear resistance of the cylinder inner surface 3a and the piston ring 8 can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアルミ合金製シリン
ダブロックのシリンダ内面にメッキ被膜を形成し、この
メッキ被膜に沿ってピストンリングを往復移動するピス
トンエンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston engine in which a plating film is formed on an inner surface of a cylinder of an aluminum alloy cylinder block, and a piston ring reciprocates along the plating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用のピストンエンジンに使用する
内燃機関用シリンダブロックのなかには、シリンダブロ
ックとシリンダ内面とを一体にダイカスト成形したもの
がある。この内燃機関用シリンダブロックは、シリンダ
内面の硬度や摺動性、摩耗性を維持するために、シリン
ダ内面にニッケル(Ni)メッキ被膜を形成している。
2. Description of the Related Art Some cylinder blocks for internal combustion engines used in piston engines for automobiles have a cylinder block and a cylinder inner surface that are integrally formed by die casting. This cylinder block for an internal combustion engine has a nickel (Ni) plating film formed on the inner surface of the cylinder in order to maintain the hardness, slidability and abrasion of the inner surface of the cylinder.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料(ガソ
リン)には不純物として微量の硫黄成分が含まれてお
り、万一シリンダ内で硫黄成分から硫酸が生成された場
合、シリンダ内面のNiメッキ被膜が硫酸で腐食される
虞がある。このため、内燃機関用シリンダブロックの耐
久性をより高めることが難しい。
The fuel (gasoline) contains a trace amount of sulfur as an impurity. If sulfuric acid is generated from the sulfur in the cylinder, a Ni plating film on the inner surface of the cylinder is required. May be corroded by sulfuric acid. For this reason, it is difficult to further increase the durability of the cylinder block for an internal combustion engine.

【0004】また、内燃機関用シリンダブロックに組込
んだピストンやピストンリングも、内燃機関用シリンダ
ブロックと同様に、硫酸で腐食される虞がある。特に、
ピストンリングが硫酸で腐食されると、ピストンリング
の摩耗が進み、シリンダ内面とピストンリングとの間の
隙間が大きくなる。このため、シリンダ内面とピストン
リングとの間の隙間からシリンダ内の混合気や排気ガス
が洩れる虞があり、ピストンエンジンの耐久性を高め難
い。
Further, the piston and the piston ring incorporated in the cylinder block for an internal combustion engine may be corroded by sulfuric acid, similarly to the cylinder block for an internal combustion engine. In particular,
If the piston ring is corroded by sulfuric acid, the wear of the piston ring proceeds, and the gap between the inner surface of the cylinder and the piston ring becomes large. For this reason, there is a possibility that air-fuel mixture or exhaust gas in the cylinder may leak from a gap between the inner surface of the cylinder and the piston ring, and it is difficult to increase the durability of the piston engine.

【0005】そこで、本発明の目的は、シリンダブロッ
ク及びピストンリングの耐久性をさらに高めことができ
るピストンエンジンを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piston engine capable of further increasing the durability of a cylinder block and a piston ring.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、硫酸に対
する耐食性の実験を進めるなかで、ニッケル(Ni)に
耐食性に優れた銅(Cu)を含めることで、シリンダ内
面に形成したメッキ被膜の耐食性を高めることができる
ことを判明した。ここで、シリンダ内面のメッキ被膜に
沿ってピストンリングが往復運動するので、メッキ被膜
やピストンリングは耐摩耗性に優れている必要がある。
これらの観点から検討した結果、ピストンリングに窒化
クロム被膜(CrN被膜)を形成することでシリンダ内
面やピストンリングの耐摩耗性を確保することができる
との見通しを得た。
The present inventors proceeded with an experiment on corrosion resistance to sulfuric acid, and found that nickel (Ni) contained copper (Cu) having excellent corrosion resistance, so that a plating film formed on the inner surface of the cylinder was formed. It has been found that the corrosion resistance can be increased. Here, since the piston ring reciprocates along the plating film on the inner surface of the cylinder, the plating film and the piston ring need to have excellent wear resistance.
As a result of examination from these viewpoints, it was obtained that the wear resistance of the inner surface of the cylinder and the piston ring can be secured by forming a chromium nitride film (CrN film) on the piston ring.

【0007】具体的には請求項1は、アルミ合金製シリ
ンダブロックのシリンダ内面にNi−Cu合金のメッキ
被膜を形成し、このメッキ被膜に沿って往復移動するピ
ストンリングのうちの少なくともトップリングにCrN
被膜を形成したことを特徴とする。
Specifically, a first aspect of the present invention is to form a Ni-Cu alloy plating film on the inner surface of a cylinder of an aluminum alloy cylinder block, and to provide at least a top ring of piston rings reciprocating along the plating film. CrN
A film is formed.

【0008】シリンダ内面にNi−Cu合金のメッキ被
膜を形成することにより、シリンダ内面の耐摩耗性を高
めることができる。加えて、メッキ被膜の金属マトリッ
クスにCu成分を含めることにより、メッキ被膜の硫酸
に対する耐食性を高めることができる。また、ピストン
リングのうちの少なくともトップリングにCrN被膜を
形成した。CrN被膜は比較的硬く且つ耐食性に優れて
いるので、ピストンリングの耐摩耗性を高めることがで
きる。
[0008] By forming a plating film of a Ni-Cu alloy on the inner surface of the cylinder, the wear resistance of the inner surface of the cylinder can be improved. In addition, by including the Cu component in the metal matrix of the plating film, the corrosion resistance of the plating film to sulfuric acid can be increased. Also, a CrN coating was formed on at least the top ring of the piston rings. Since the CrN coating is relatively hard and has excellent corrosion resistance, the wear resistance of the piston ring can be enhanced.

【0009】請求項2は、Ni−Cu合金のNi成分を
50〜90wt%とし、残部をCu成分としたことを特
徴とする。
A second aspect of the present invention is characterized in that the Ni component of the Ni-Cu alloy is 50 to 90 wt%, and the balance is the Cu component.

【0010】Ni−Cu合金のNi成分を50〜90w
t%とし、残部をCu成分とすることにより、Ni−C
uマトリックス中のCu成分を10〜50wt%に設定
することができる。Cu成分が10wt%未満になる
と、Cu成分が少な過ぎてメッキ被膜の耐食性が低下す
る。そこで、Cu成分を10wt%以上に設定すること
で、メッキ被膜の耐食性を確保するようにした。また、
Cu成分が50wt%を超えると、Cu成分が多過ぎて
耐摩耗性を確保することができない。そこで、Cu成分
を50wt%以下に設定することで、メッキ被膜の耐摩
耗性を確保するようにした。
[0010] The Ni component of the Ni-Cu alloy is 50 to 90 watts.
t%, and the balance being Cu component, Ni-C
The Cu component in the u matrix can be set to 10 to 50 wt%. If the Cu component is less than 10 wt%, the Cu component is too small, and the corrosion resistance of the plating film decreases. Therefore, the corrosion resistance of the plating film is ensured by setting the Cu component to 10 wt% or more. Also,
If the Cu component exceeds 50% by weight, the Cu component is too large, so that the wear resistance cannot be secured. Therefore, the wear resistance of the plating film is ensured by setting the Cu component to 50 wt% or less.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係るピストンエンジンの斜
視図である。ピストンエンジン1は、アルミ合金製の4
気筒用シリンダブロック2に中空部3を備え、中空部3
のシリンダ内面3a(図2に示す)にメッキ被膜(複合
メッキ被膜)4を形成し、中空部3でピストン7を摺動
させるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings should be viewed in the direction of reference numerals. FIG. 1 is a perspective view of a piston engine according to the present invention. The piston engine 1 is made of aluminum alloy 4
The cylinder block 2 for a cylinder is provided with a hollow portion 3, and the hollow portion 3 is provided.
A plating film (composite plating film) 4 is formed on the cylinder inner surface 3a (shown in FIG. 2), and the piston 7 slides in the hollow portion 3.

【0012】図2は図1の2−2線断面図であり、シリ
ンダブロック2の中空部3にピストン7を組込んだ状態
を示す。複合メッキ被膜4は、シリンダ内面3aにNi
−Cuマトリックス5を析出し、Ni−Cuマトリック
ス5にセラミックス粒子(SiC)6・・・(・・・は複数個
を示す)を共析したものである。
FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1 and shows a state in which a piston 7 is incorporated in the hollow portion 3 of the cylinder block 2. The composite plating film 4 is coated with Ni on the inner surface 3a of the cylinder.
A ceramic matrix (SiC) 6 is deposited on the Ni-Cu matrix 5 (e.g.,... Indicates a plurality).

【0013】Ni−Cuマトリックス5は、Ni成分を
50〜90wt%(重量%)とし、残部をCu成分とし
たものである。このため、Ni−Cuマトリックス5は
Cu成分を10〜50wt%含んでいる。なお、複合メ
ッキ被膜4をNi−Cuマトリックス5とし、Cu成分
を10〜50wt%に設定した理由は後述する。
The Ni-Cu matrix 5 has a Ni component of 50 to 90% by weight (% by weight) and a balance of Cu component. For this reason, the Ni-Cu matrix 5 contains 10 to 50 wt% of the Cu component. The reason why the composite plating film 4 is the Ni-Cu matrix 5 and the Cu component is set to 10 to 50 wt% will be described later.

【0014】ピストン7は、外周にリング溝(図示しな
い)を形成し、リング溝にピストンリング8(圧縮用の
トップリング8a、圧縮用のセカンドリング8b及びオ
イルリング8c)を取付けたものである。圧縮用のトッ
プリング8aは、外周面(シリンダ内面3aのメッキ被
膜4に接触する面)にCrN被膜8dを形成したもので
ある。トップリング8aにCrN被膜8dを形成した理
由は、トップリング8aがシリンダ内の排気ガスに最も
接触しやすい位置に配置されているからである。なお、
被膜をCrN被膜8dとした理由は後述する。
The piston 7 has a ring groove (not shown) formed on the outer circumference, and a piston ring 8 (a top ring 8a for compression, a second ring 8b for compression, and an oil ring 8c) are attached to the ring groove. . The compression top ring 8a is formed by forming a CrN coating 8d on the outer peripheral surface (the surface of the cylinder inner surface 3a in contact with the plating coating 4). The reason why the CrN film 8d is formed on the top ring 8a is that the top ring 8a is arranged at a position where the top ring 8a is most likely to contact exhaust gas in the cylinder. In addition,
The reason why the coating is the CrN coating 8d will be described later.

【0015】以下、シリンダブロック2に複合メッキ被
膜4を形成する複合メッキ装置を図3〜図6に基づいて
説明する。図3は本発明に係るピストンエンジンのシリ
ンダブロックに複合メッキ被膜を形成する複合メッキ装
置の全体図である。複合メッキ装置10は、アルミ合金
製のシリンダブロック2を載せるために本体11に取付
けたワーク載置台12と、このワーク載置台12に載せ
たシリンダブロック2の中空部3内に配置した筒形電極
15と、この筒形電極15を筒形電極15の軸線15a
の廻りに回転させる回転機構20と、筒形電極15の内
側孔16に複合メッキ液9を供給する複合メッキ液循環
機構30と、シリンダブロック2と筒形電極15とを通
電する通電機構45とからなる。なお、筒形電極15に
ついては図5及び図6で詳しく説明する。2aは冷却水
の通路となるウォータジャケット、2bはクランク室、
13はシリンダ内面3aと筒形電極15とで形成した隙
間S1の環状通路である。
Hereinafter, a composite plating apparatus for forming the composite plating film 4 on the cylinder block 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an overall view of a composite plating apparatus for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention. The composite plating apparatus 10 includes a work mounting table 12 mounted on a main body 11 for mounting a cylinder block 2 made of an aluminum alloy, and a cylindrical electrode disposed in a hollow portion 3 of the cylinder block 2 mounted on the work mounting table 12. 15 and an axis 15 a of the cylindrical electrode 15.
, A composite plating solution circulating mechanism 30 for supplying the composite plating solution 9 to the inner hole 16 of the cylindrical electrode 15, an energizing mechanism 45 for energizing the cylinder block 2 and the cylindrical electrode 15. Consists of The cylindrical electrode 15 will be described in detail with reference to FIGS. 2a is a water jacket serving as a cooling water passage, 2b is a crankcase,
Reference numeral 13 denotes an annular passage of a gap S1 formed by the cylinder inner surface 3a and the cylindrical electrode 15.

【0016】ワーク載置台12は、ワーク受け面12a
に絶縁部材14を備え、かつ複合メッキ液の回収孔12
bを備えた部材である。絶縁部材14は、例えばセラッ
ミックや合成樹脂で形成した板材である。絶縁部材14
を備えた理由は、シリンダブロック2をワーク載置台1
2から絶縁させてシリンダブロック2のみに通電させる
ことにより、シリンダブロック2のシリンダ内面3aに
複合メッキ被膜4(図2に示す)を効率よく形成するた
めである。
The work mounting table 12 has a work receiving surface 12a.
And a recovery hole 12 for the composite plating solution.
b. The insulating member 14 is a plate material formed of, for example, ceramic or synthetic resin. Insulation member 14
Is because the cylinder block 2 is mounted on the work table 1
This is because a composite plating film 4 (shown in FIG. 2) is efficiently formed on the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 by insulating only the cylinder block 2 while being insulated from the cylinder block 2.

【0017】ワーク載置台12に回収孔12bを備えた
理由は、シリンダブロック2のシリンダ内面3aに当っ
た複合メッキ液9を回収孔12bから回収して、複合メ
ッキ液9をスムーズに循環させることにより、シリンダ
ブロック2のシリンダ内面3aに複合メッキ被膜4(図
2に示す)を効率よく形成するためである。
The reason why the work mounting table 12 is provided with the recovery hole 12b is that the composite plating solution 9 hitting the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 is recovered from the recovery hole 12b and the composite plating solution 9 is smoothly circulated. Thereby, the composite plating film 4 (shown in FIG. 2) is efficiently formed on the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2.

【0018】次に、回転機構20について説明する。回
転機構20は、4気筒エンジン用のシリンダブロックに
適用させて4本の筒形電極15・・・を回転させる機構で
あるが、ここでは1本の筒形電極15を回転させる内容
について説明する。回転機構20は、本体11に取付け
たモータ21と、このモータ21につないだ駆動シャフ
ト22と、この駆動シャフト22に取付けた駆動ギヤ2
3と、駆動ギヤ23に噛み合ったギヤ24と、このギヤ
24を略中央に取付け且つ上端に筒形電極15のねじ部
19aを取付けた回転軸25とからなる。なお、4本の
筒形電極15・・・を回転させる機構については図4で詳
しく説明する。
Next, the rotation mechanism 20 will be described. The rotating mechanism 20 is a mechanism that is applied to a cylinder block for a four-cylinder engine and rotates four cylindrical electrodes 15... Here, the content of rotating one cylindrical electrode 15 will be described. . The rotation mechanism 20 includes a motor 21 mounted on the main body 11, a drive shaft 22 connected to the motor 21, and a drive gear 2 mounted on the drive shaft 22.
3, a gear 24 meshed with the drive gear 23, and a rotary shaft 25 having the gear 24 mounted substantially at the center and the upper end to which the screw portion 19a of the cylindrical electrode 15 is mounted. The mechanism for rotating the four cylindrical electrodes 15 will be described in detail with reference to FIG.

【0019】複合メッキ液循環機構30は、複合メッキ
液9を蓄えるタンク31と、このタンク31から供給ポ
ート32まで延ばした第1供給路33と、この第1供給
路33の途中に設けたポンプ34と、供給ポート32の
出側に形成したチャンバ35と、このチャンバ35に入
側36aが通じるように回転軸25に開けた第2供給路
36と、この第2供給路36の出側に通じた筒形電極1
5の内側孔16と、この内側孔16に貫通孔18・・・で
通じた環状通路13と、この環状通路13にワーク載置
台12の回収孔12bで通じた回収ポート37と、この
回収ポート37からタンク31まで延ばした回収路38
と、この回収路38の途中に設けたコントロールバルブ
39と、タンク31に取付けた攪拌機40とからなる。
The composite plating solution circulating mechanism 30 includes a tank 31 for storing the composite plating solution 9, a first supply path 33 extending from the tank 31 to a supply port 32, and a pump provided in the middle of the first supply path 33. 34, a chamber 35 formed on the outlet side of the supply port 32, a second supply path 36 opened on the rotating shaft 25 so that an inlet side 36 a communicates with the chamber 35, and a chamber 35 formed on the outlet side of the second supply path 36. Connected cylindrical electrode 1
5, an annular passage 13 communicating with the inner hole 16 by a through hole 18, a collecting port 37 communicating with the annular passage 13 by a collecting hole 12 b of the work mounting table 12, and a collecting port Recovery path 38 extending from 37 to tank 31
And a control valve 39 provided in the middle of the recovery path 38, and a stirrer 40 attached to the tank 31.

【0020】コントロールバルブ39は、クランク室2
b内の複合メッキ液9の液面高さ9aを調整するバルブ
である。攪拌機40は、タンク31の複合メッキ液9を
翼部41で攪拌するものである。通電機構45は、回転
軸25の下端部に通電用のロータリコネクタ46を取付
け、このロータリコネクタ46に陽極47を接続し、シ
リンダブロック2に陰極48を接続したものである。
The control valve 39 is connected to the crank chamber 2
This is a valve for adjusting the liquid level 9a of the composite plating solution 9 in b. The stirrer 40 stirs the composite plating solution 9 in the tank 31 with the wing 41. The energizing mechanism 45 has a rotary connector 46 for energization attached to the lower end of the rotating shaft 25, an anode 47 connected to the rotary connector 46, and a cathode 48 connected to the cylinder block 2.

【0021】図4は図3の4−4線断面図である。回転
機構20の駆動ギヤ23は、内側のギヤ24,24に噛
み合い、内側ギヤ24,24はそれぞれ第1、第2伝達
ギヤ26,27に噛み合い、第1、第2伝達ギヤ26,
27は外側のギヤ24,24に噛み合っている。このた
め、モータ21の回転力は、先ず矢印,の如く駆動
ギヤ23から内側のギヤ24,24に伝わり、次に内側
のギヤ24,24から矢印,の如く第1、第2伝達
ギヤ26,27に伝わり、次いで第1、第2伝達ギヤ2
6,27から矢印,の如く外側のギヤ24,24に
伝わる。
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. The drive gear 23 of the rotating mechanism 20 meshes with the inner gears 24, 24, and the inner gears 24, 24 mesh with the first and second transmission gears 26, 27, respectively, and the first and second transmission gears 26, 27 respectively.
27 meshes with the outer gears 24,24. Therefore, the rotational force of the motor 21 is first transmitted from the drive gear 23 to the inner gears 24, 24 as shown by arrows, and then from the inner gears 24, 24 to the first and second transmission gears 26, 24 as shown by arrows. 27, and then the first and second transmission gears 2
The gears are transmitted from the gears 6 and 27 to the outer gears 24 and 24 as indicated by arrows.

【0022】この結果、ギヤ24・・・を取付けた回転軸
25・・・がそれぞれ白抜き矢印の如く回転して、回転軸
25・・・に取付けた筒形電極15・・・(図3参照)が回転
軸25・・・と同様にそれぞれ白抜き矢印の如く回転す
る。
As a result, the rotating shafts 25... To which the gears 24... Are respectively rotated as indicated by white arrows, and the cylindrical electrodes 15. ) Rotate in the same manner as the rotation shafts 25.

【0023】図5(a),(b)は本発明に係るピスト
ンエンジンのシリンダブロックに複合メッキ被膜を形成
する筒形電極の説明図であり、(a)は断面図、(b)
は(a)のb矢視図である。(a)において、筒形電極
15は、例えばチタン(Ti)基材に白金(Pt)をク
ラッド被覆した電極やTi基材に酸化イリジウム(Ir
2)をクラッド被覆した電極であって、軸線15aに
沿って開けた内側孔16と、シリンダブロック2のシリ
ンダ内面3a(図3に示す。)に対向する筒状の周壁1
7と、この周壁17に螺旋状に配置した複数の貫通孔1
8・・・と、上端部に形成した蓋部19bと、下端部に形
成したねじ部19aとからなる。
FIGS. 5A and 5B are explanatory views of a cylindrical electrode for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention, wherein FIG. 5A is a sectional view, and FIG.
FIG. 3 is a view as viewed from an arrow b in FIG. In (a), a cylindrical electrode 15 is, for example, an electrode in which platinum (Pt) is clad coated on a titanium (Ti) base or iridium oxide (Ir) is coated on a Ti base.
O 2 ) is an electrode clad and covered with an inner hole 16 formed along an axis 15 a and a cylindrical peripheral wall 1 facing a cylinder inner surface 3 a (shown in FIG. 3) of a cylinder block 2.
7 and a plurality of through holes 1 spirally arranged in the peripheral wall 17.
.., A lid 19b formed at the upper end, and a screw 19a formed at the lower end.

【0024】(b)において、筒形電極15は、周壁1
7の高さH((a)参照)、周長Lに設定し、周壁17
に貫通孔18・・・を一定の角度θ(24°)で配置した
ものである。なお、貫通孔18・・・の配列については図
6で詳しく説明する。
In (b), the cylindrical electrode 15 is attached to the peripheral wall 1.
7 is set to the height H (see (a)) and the circumference L, and the peripheral wall 17 is set.
Are arranged at a fixed angle θ (24 °). The arrangement of the through holes 18 will be described in detail with reference to FIG.

【0025】図6は本発明に係るピストンエンジンのシ
リンダブロックに複合メッキ被膜を形成する筒形電極の
展開図である。貫通孔18・・・は、周壁17に千鳥状に
且つ傾斜角θ1の螺旋に沿ってピッチPで配列したもの
である。貫通孔18・・・を螺旋状に配置した理由は、周
壁17に対向するシリンダブロック2のシリンダ内面3
a(図3に示す。)により均一に複合メッキ液9を当て
るためである。また、貫通孔18・・・を略千鳥配置とし
た理由は、碁盤目配置と比較して貫通孔18と貫通孔1
8との間隔を小さくして、貫通孔18・・・を周壁17に
密に配置するためである。
FIG. 6 is a development view of a cylindrical electrode for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention. The through holes 18 are arranged in the peripheral wall 17 in a staggered manner at a pitch P along a spiral with an inclination angle θ1. The reason why the through holes 18 are spirally arranged is that the inner surface 3 of the cylinder block 2 facing the peripheral wall 17
This is because the composite plating solution 9 is applied more uniformly to a (shown in FIG. 3). Also, the reason why the through holes 18 are arranged in a staggered manner is that the through holes 18 and the through holes 1
8 are arranged to be densely arranged on the peripheral wall 17.

【0026】次に、ピストンエンジン1のシリンダ内面
3aに複合メッキ被膜4を形成する複合メッキ方法を図
7〜図9に基づいて説明する。図7は本発明に係るピス
トンエンジンのシリンダブロックの第1複合メッキ方法
説明図であり、複合メッキ方法の原理図を示す。先ず、
シリンダブロック2をワーク載置台12の絶縁部材14
に載せて筒形電極15に隙間S1を開けて被せる。次
に、モータ21を駆動して、モータ21の回転力を駆動
ギヤ23→ギヤ24→回転軸25に伝えて筒形電極15
を軸線15aの廻りに回転させる。
Next, a composite plating method for forming the composite plating film 4 on the cylinder inner surface 3a of the piston engine 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory view of a first composite plating method for a cylinder block of a piston engine according to the present invention, showing a principle diagram of the composite plating method. First,
The cylinder block 2 is connected to the insulating member 14 of the work table 12.
To cover the cylindrical electrode 15 with a gap S1 opened. Next, the motor 21 is driven, and the rotational force of the motor 21 is transmitted to the driving gear 23 → the gear 24 → the rotating shaft 25 so that the cylindrical electrode 15
Is rotated about the axis 15a.

【0027】次いで、撹拌機40の翼部41を回転して
タンク31の複合メッキ液9を撹拌する。この状態で、
ポンプ34を駆動してタンク31内の複合メッキ液9を
矢印a1〜a3の如く、第1供給路33→供給ポート3
2→チャンバ35→第2供給路36を通じて筒形電極1
5の内側孔16に供給する。
Next, the blade 41 of the stirrer 40 is rotated to stir the composite plating solution 9 in the tank 31. In this state,
By driving the pump 34, the composite plating solution 9 in the tank 31 is supplied from the first supply path 33 to the supply port 3 as shown by arrows a1 to a3.
2 → chamber 35 → cylindrical electrode 1 through second supply path 36
5 to the inner hole 16.

【0028】内側孔16の複合メッキ液9は貫通孔18
・・・を通じて矢印b・・・の如く筒形電極15の外側に噴射
してシリンダブロック2のシリンダ内面3aに直角に当
る。そして、シリンダ内面3aに当った複合メッキ液9
を矢印c1,c2の如く環状通路13→回収ポート37
→回収路38を通じてタンク31に回収する。複合メッ
キ液9を循環させた状態で通電機構45を操作して筒形
電極15とシリンダブロック2とを通電する。
The composite plating solution 9 in the inner hole 16 is
.. Are injected to the outside of the cylindrical electrode 15 as shown by an arrow b and strikes the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 at right angles. Then, the composite plating solution 9 hitting the cylinder inner surface 3a
To the annular passage 13 as shown by arrows c1 and c2 → the recovery port 37
→ Recover in the tank 31 through the recovery path 38. With the composite plating solution 9 circulated, the energizing mechanism 45 is operated to energize the cylindrical electrode 15 and the cylinder block 2.

【0029】図8は本発明に係るシリンダブロックの第
2複合メッキ方法説明図であり、筒形電極15の貫通孔
18・・・から複合メッキ液9を噴射させた状態を示す。
貫通孔18・・・から複合メッキ液9を噴射して矢印b・・・
の如くシリンダブロック2のシリンダ内面3aにほぼ直
角に当てることにより、シリンダ内面3aに当った複合
メッキ液9は乱流になる。加えて、貫通孔18・・・から
の複合メッキ液9の噴射速度をほぼ同一にすることによ
り、シリンダ内面3aへの複合メッキ液9の衝突条件を
平均にする。
FIG. 8 is an explanatory view of a second composite plating method for a cylinder block according to the present invention, and shows a state in which a composite plating solution 9 is sprayed from the through holes 18 of the cylindrical electrode 15.
The composite plating solution 9 is sprayed from the through holes 18 and arrows b ...
As described above, the composite plating solution 9 hitting the cylinder inner surface 3a becomes turbulent by hitting the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 at a substantially right angle. In addition, by making the injection speed of the composite plating solution 9 from the through holes 18... Substantially the same, the collision conditions of the composite plating solution 9 on the cylinder inner surface 3a are averaged.

【0030】このため、金属イオン(Niイオン、Cu
イオン)4a・・・やセラミックス粒子(SiC)6・・・を
複合メッキ液9に均一に分散することができる。この結
果、シリンダ内面3a近傍において複合メッキ液9の金
属イオン(Niイオン、Cuイオン)濃度を規定濃度に
保つことができるので、複合メッキ被膜4のNi−Cu
マトリックス5を規定厚さTに析出させることができ
る。また、シリンダ内面3a近傍において複合メッキ液
9のセラミックス粒子6・・・を均一に分散させることが
できるので、セラミックス粒子6・・・をNi−Cuマト
リックス5中に均一に共析させることができる。
Therefore, metal ions (Ni ions, Cu ions)
And the ceramic particles (SiC) 6... Can be uniformly dispersed in the composite plating solution 9. As a result, the metal ion (Ni ion, Cu ion) concentration of the composite plating solution 9 can be maintained at a specified concentration in the vicinity of the cylinder inner surface 3a.
The matrix 5 can be deposited to a defined thickness T. In addition, since the ceramic particles 6 of the composite plating solution 9 can be uniformly dispersed in the vicinity of the cylinder inner surface 3a, the ceramic particles 6 can be co-deposited uniformly in the Ni-Cu matrix 5. .

【0031】さらに、筒形電極15を回転させることに
より、貫通孔18・・・から噴射した複合メッキ液9をシ
リンダブロック2のシリンダ内面3a全域に均一に当て
ることができる。このため、シリンダ内面3a全域にN
i−Cuマトリックス5を均一の厚さに析出させること
ができることができ、さらにNi−Cuマトリックス5
にセラミックス粒子6・・・を均一に共析させることがで
きる。
Further, by rotating the cylindrical electrode 15, the composite plating solution 9 sprayed from the through holes 18 can be uniformly applied to the entire area of the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2. Therefore, N is applied to the entire area of the cylinder inner surface 3a.
The i-Cu matrix 5 can be deposited to a uniform thickness.
Can be uniformly eutectoid.

【0032】図9は本発明に係るシリンダブロックの第
3複合メッキ方法説明図であり、シリンダブロック2の
断面図の右側に筒形電極15を展開した状態を示す。な
お、便宜上貫通孔18・・・にa〜jを付して説明する。
貫通孔18a〜13jから複合メッキ液9を噴射させな
がら筒形電極15(図5参照)を回転させる。この結
果、先ず、貫通孔18aから噴射した複合メッキ液9を
矢印の如くシリンダブロック2のシリンダ内面3aの
位置P1に当て、貫通孔18bから噴射した複合メッキ
液9を位置P1の僅か上方にズラして当てる。
FIG. 9 is an explanatory view of a third composite plating method for a cylinder block according to the present invention, and shows a state in which a cylindrical electrode 15 is developed on the right side of a sectional view of the cylinder block 2. It is to be noted that, for convenience, the through holes 18 are described by adding a to j.
The cylindrical electrode 15 (see FIG. 5) is rotated while spraying the composite plating solution 9 from the through holes 18a to 13j. As a result, first, the composite plating solution 9 jetted from the through hole 18a is applied to the position P1 on the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 as shown by the arrow, and the composite plating solution 9 jetted from the through hole 18b is shifted slightly above the position P1. Guess.

【0033】また、貫通孔18cから噴射した複合メッ
キ液9を矢印の如く位置P2に当て、貫通孔18dか
ら噴射した複合メッキ液9を位置P2の僅か上方に当
て、貫通孔18eから噴射した複合メッキ液9を矢印
の如く位置P3に当てる。さらに、貫通孔18fから噴
射した複合メッキ液9を矢印の如くシリンダブロック
2のシリンダ内面3aの位置P4に当て、貫通孔18
g,13hから噴射した複合メッキ液9を順次位置P4
の僅か上方にズラして当てる。そして、貫通孔18jか
ら噴射した複合メッキ液9を矢印の如く位置P5に当
てる。
The composite plating solution 9 sprayed from the through hole 18c is applied to the position P2 as shown by the arrow, and the composite plating solution 9 sprayed from the through hole 18d is applied slightly above the position P2, and the composite solution sprayed from the through hole 18e. The plating solution 9 is applied to the position P3 as shown by the arrow. Further, the composite plating solution 9 sprayed from the through hole 18f is applied to the position P4 on the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2 as shown by the arrow, and
g, 13h, the composite plating solution 9 sprayed from position P4
Slightly above and touch it. Then, the composite plating solution 9 sprayed from the through hole 18j is applied to the position P5 as indicated by an arrow.

【0034】このため、シリンダブロック2のシリンダ
内面3aの位置P1〜位置P5のエリアEに複合メッキ
液9を均一に当てることができる。この結果、複合メッ
キ液9中の金属イオン(Niイオン、Cuイオン)濃度
を規定濃度に保った状態で、Ni−Cuマトリックス5
をシリンダ内面3aに規定厚さに析出させることがで
き、さらに複合メッキ液9中のセラミックス粒子6・・・
を均一に保ってセラミックス粒子6・・・をNi−Cuマ
トリックス5中に均一に共析させることができる。以
下、複合メッキ被膜4の密着性、耐食性、耐摩耗性につ
いて説明する。
Therefore, the composite plating solution 9 can be uniformly applied to the area E at the positions P1 to P5 on the cylinder inner surface 3a of the cylinder block 2. As a result, with the metal ion (Ni ion, Cu ion) concentration in the composite plating solution 9 kept at the specified concentration, the Ni-Cu matrix 5 was removed.
Can be deposited on the cylinder inner surface 3a to a specified thickness, and the ceramic particles 6...
Can be kept uniform and the ceramic particles 6... Can be co-deposited uniformly in the Ni-Cu matrix 5. Hereinafter, the adhesion, corrosion resistance, and abrasion resistance of the composite plating film 4 will be described.

【0035】図10は本発明に係る複合メッキ被膜の被
膜厚さと剥離発生率との関係を示したグラフであり、横
軸は複合メッキ被膜厚さを示し、縦軸は複合メッキ被膜
の剥離発生率を示す。このグラフは、図1に示すシリン
ダブロック2の中空部3でピストン7を摺動させて、摩
擦距離((ピストンのストローク)×(ピストンの往復
運動回数))が1kmのときの複合メッキ被膜の剥離状
態を示したものである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the thickness of the composite plating film according to the present invention and the rate of occurrence of peeling. The horizontal axis represents the thickness of the composite plating film, and the vertical axis represents the occurrence of peeling of the composite plating film. Indicates the rate. This graph shows that the piston 7 is slid in the hollow portion 3 of the cylinder block 2 shown in FIG. 1 and the friction distance ((piston stroke) × (number of reciprocating motions of the piston)) is 1 km. It shows a peeled state.

【0036】Ni−Cu合金の複合メッキ被膜は、複合
メッキ厚さが20μm未満のとき剥離が発生するが、複
合メッキ厚さが20μmを超えると剥離発生率を0%に
抑えることができる。この結果、Ni−Cu合金の複合
メッキ被膜において、複合メッキ厚さを少なくとも20
μmに設定することで密着性の高い複合メッキ被膜を得
ることができることが判る。また、複合メッキ被膜の最
大厚さは、エンジンの耐久性や複合メッキ処理時間を考
慮して略70μmと設定した。
The composite plating film of the Ni—Cu alloy causes peeling when the composite plating thickness is less than 20 μm, but when the composite plating thickness exceeds 20 μm, the peeling rate can be suppressed to 0%. As a result, in the composite plating film of the Ni—Cu alloy, the composite plating thickness was set to at least 20.
It is understood that a composite plating film having high adhesion can be obtained by setting the thickness to μm. The maximum thickness of the composite plating film was set to about 70 μm in consideration of engine durability and composite plating processing time.

【0037】図11(a),(b)は本発明に係る複合
メッキ被膜の硫酸濃度と腐食摩耗量との関係を示したグ
ラフであり、横軸は硫酸濃度を示し、縦軸は腐食摩耗量
を示す。なお、(a)は比較例、(b)は実施例を示
す。
FIGS. 11 (a) and 11 (b) are graphs showing the relationship between the sulfuric acid concentration and the amount of corrosive wear of the composite plating film according to the present invention, wherein the abscissa indicates the sulfuric acid concentration and the ordinate indicates the corrosive wear. Indicates the amount. (A) shows a comparative example, and (b) shows an example.

【0038】このグラフは、電気化学測定方法で測定し
た結果を示したもので、測定条件は以下の通りである。
複合メッキ被膜を陽極とし、硫酸水溶液の温度を80℃
に設定し、この硫酸水溶液に複合メッキ被膜を10分間
浸漬した後、掃引速度50mV/分をかけて硫酸水溶液
中で電解を行い、複合メッキ被膜の腐食摩耗量を測定す
る。
This graph shows the result of measurement by the electrochemical measurement method, and the measurement conditions are as follows.
Using the composite plating film as the anode, set the temperature of the sulfuric acid aqueous solution to 80 ° C.
After dipping the composite plating film in this aqueous sulfuric acid solution for 10 minutes, electrolysis is performed in a sulfuric acid aqueous solution at a sweep rate of 50 mV / min, and the amount of corrosion and wear of the composite plating film is measured.

【0039】ここで、腐食摩耗とは、摩擦面が化学変化
を起こして変質し、変質した部分が相互運動により取り
去られて摩耗が進行することをいい、酸化などもこの範
疇に入る。
The term "corrosive wear" as used herein means that the friction surface undergoes a chemical change and changes in quality, and the deteriorated portion is removed by mutual movement to progress the wear. Oxidation and the like also fall into this category.

【0040】(a)において、Ni−9wt%Cu合金
の複合メッキ被膜は、硫酸濃度が30%を超えると腐食
摩耗量が大きくなり、硫酸濃度が50%で腐食摩耗量は
5μmと多くなる。従って、Cuの含量が9wt%と少
ないと、耐食性を確保することができない。
In (a), when the concentration of sulfuric acid exceeds 30%, the amount of corrosive wear of the composite plating film of Ni-9 wt% Cu alloy increases, and when the concentration of sulfuric acid is 50%, the amount of corrosive wear increases to 5 μm. Therefore, if the Cu content is as low as 9 wt%, corrosion resistance cannot be ensured.

【0041】(b)において、Ni−10wt%Cu合
金の複合メッキ被膜(実線で示す)は、硫酸濃度が増し
ても腐食摩耗量を2μm未満に抑えることができる。従
って、Cuの含量が10wt%のとき耐食性を確保する
ことができる。また、Ni−50wt%Cu合金の複合
メッキ被膜(破線で示す)は、硫酸濃度が増しても腐食
摩耗量を2μm未満に抑えることができる。従って、C
uの含量が50wt%のとき耐食性を確保することがで
きる。この結果、Ni−Cu合金の複合メッキ被膜の場
合、Cuの含量が10wt%以上であれば、耐食性に優
れた複合メッキ被膜を得ることができることが判る。
In (b), the composite plating film of Ni-10 wt% Cu alloy (shown by a solid line) can suppress the amount of corrosion and wear to less than 2 μm even when the sulfuric acid concentration increases. Therefore, when the content of Cu is 10 wt%, corrosion resistance can be ensured. Further, the composite plating film of Ni-50 wt% Cu alloy (indicated by a broken line) can suppress the amount of corrosion and wear to less than 2 μm even when the sulfuric acid concentration increases. Therefore, C
When the content of u is 50 wt%, corrosion resistance can be ensured. As a result, it can be seen that in the case of a Ni—Cu alloy composite plating film, if the Cu content is 10 wt% or more, a composite plating film having excellent corrosion resistance can be obtained.

【0042】図12(a),(b)は本発明に係る複合
メッキ被膜の摩擦距離と凝着摩耗量との関係を示したグ
ラフであり、横軸は摩擦距離を示し、縦軸は凝着摩耗量
を示す。なお、(a)は比較例、(b)は実施例を示
す。
FIGS. 12 (a) and 12 (b) are graphs showing the relationship between the friction distance and the amount of adhesive wear of the composite plating film according to the present invention. The horizontal axis represents the friction distance, and the vertical axis represents the friction distance. Shows the amount of wear. (A) shows a comparative example, and (b) shows an example.

【0043】ここで、凝着摩耗とは、摩擦面において金
属同士の凝着が起こり、柔らかいほうの金属が引きさか
れて、硬いほうの金属に移行することにより起こる摩耗
をいい、正常な摩耗をいう。
The term "adhesive wear" as used herein refers to abrasion that occurs when metal adheres to each other on a friction surface and the softer metal is pulled and transferred to the harder metal. Say.

【0044】(a)において、Ni−51wt%Cu合
金の複合メッキ被膜は、摩擦距離が略20kmで凝着摩
耗量が1.5μmとなり、摩擦距離が略50kmで凝着
摩耗量が1.8μmと大きくなり、さらに摩擦距離が1
00km以上になると凝着摩耗量は2.0μmになる。
従って、Cuの含量が51wt%と多いと、耐摩耗性を
確保することができない。
In (a), the composite plating film of the Ni-51 wt% Cu alloy has a frictional distance of about 20 km and an adhesive wear amount of 1.5 μm, and a friction distance of about 50 km and an adhesive wear amount of 1.8 μm. And the friction distance is 1
When the distance exceeds 00 km, the adhesive wear amount becomes 2.0 μm.
Therefore, when the content of Cu is as large as 51 wt%, it is not possible to secure wear resistance.

【0045】(b)において、Ni−50wt%Cu合
金の複合メッキ被膜(破線で示す)は、摩擦距離が略5
0kmで凝着摩耗量が略0.25μmと少なく、摩擦距
離が100kmを超えても凝着摩耗量を0.5μm未満
に抑えることができる。従って、Cuの含量が50wt
%のとき耐摩耗性を確保することができる。
In (b), the composite plating film of Ni-50 wt% Cu alloy (shown by a broken line) has a friction distance of about 5
At 0 km, the amount of adhesive wear is as small as about 0.25 μm, and even when the friction distance exceeds 100 km, the amount of adhesive wear can be suppressed to less than 0.5 μm. Therefore, the content of Cu is 50 wt.
%, The wear resistance can be ensured.

【0046】また、Ni−10wt%Cu合金の複合メ
ッキ被膜(実線で示す)は、摩擦距離が100kmを超
えるまでは凝着摩耗量は略0で、摩擦距離が180km
を超えても凝着摩耗量を0.1μm未満に抑えることが
できる。従って、Cuの含量が10wt%のとき耐摩耗
性を確保することができる。この結果、Ni−Cu合金
の複合メッキ被膜の場合、Cuの含量が50wt%以下
であれば、耐摩耗性に優れた複合メッキ被膜を得ること
ができることが判る。
Further, the composite plating film of Ni-10 wt% Cu alloy (shown by a solid line) has an adhesive wear amount of almost 0 and a friction distance of 180 km until the friction distance exceeds 100 km.
, The adhesive wear amount can be suppressed to less than 0.1 μm. Therefore, when the content of Cu is 10 wt%, wear resistance can be ensured. As a result, it can be seen that in the case of a Ni—Cu alloy composite plating film, if the Cu content is 50 wt% or less, a composite plating film having excellent wear resistance can be obtained.

【0047】[0047]

【実施例】以下に、本発明に係る実験例を表1、表2及
び図13、図14を参照の上説明する。しかし、本発明
はこれらの実験例に限るものではない。先ず、表1を参
照に比較例1、比較例2及び実施例の表面処理状態につ
いて説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to Tables 1 and 2 and FIGS. However, the present invention is not limited to these experimental examples. First, the surface treatment states of Comparative Examples 1, 2 and Examples will be described with reference to Table 1.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】比較例1:シリンダブロックをアルミ合金
製とし、シリンダ内面に複合メッキ被膜を形成した。こ
の複合メッキ被膜は、Ni−Cuマトリックスにセラミ
ックス粒子(SiC)を含めたもので、メッキ被膜の厚
さを56.5μmとした。メッキ被膜の表面硬度をビッ
カース硬度計で測定した結果、ビッカース硬度(以下、
「Hv」と略す)578であった。さらに、ピストンリ
ングをステンレス鋼製とし、ピストンリングの表面にガ
ス窒化処理を施した。この表面硬度をビッカース硬度計
で測定した結果、Hv1013であった。
Comparative Example 1 The cylinder block was made of an aluminum alloy, and a composite plating film was formed on the inner surface of the cylinder. This composite plating film was obtained by including ceramic particles (SiC) in a Ni-Cu matrix, and the thickness of the plating film was 56.5 μm. As a result of measuring the surface hardness of the plating film with a Vickers hardness meter, Vickers hardness (hereinafter, referred to as Vickers hardness)
"Hv") 578. Further, the piston ring was made of stainless steel, and the surface of the piston ring was subjected to gas nitriding. As a result of measuring this surface hardness with a Vickers hardness tester, it was Hv1013.

【0050】比較例2:シリンダ内面に比較例1と同じ
複合メッキ被膜を形成した。ピストンリングをステンレ
ス鋼製とし、ピストンリングの表面にイオンプレーティ
ング法で被膜厚さ3μmのTiN被膜を形成した。Ti
N被膜の表面硬度はHv2260であった。
Comparative Example 2: The same composite plating film as in Comparative Example 1 was formed on the inner surface of the cylinder. The piston ring was made of stainless steel, and a 3 μm-thick TiN film was formed on the surface of the piston ring by an ion plating method. Ti
The surface hardness of the N coating was Hv2260.

【0051】実施例:シリンダ内面に比較例1と同じ複
合メッキ被膜を形成した。ピストンリングをステンレス
鋼製とし、ピストンリングの表面にイオンプレーティン
グ法で被膜厚さ30μmのCrN被膜を形成した。Cr
N被膜の表面硬度はHv1864であった。ここで、イ
オンプレーティング法とは、金属イオンに電界を加えて
大きなエネルギを与えることにより、ピストンリングに
対して付着力を高めた成膜法をいう。
Example: The same composite plating film as in Comparative Example 1 was formed on the inner surface of the cylinder. The piston ring was made of stainless steel, and a CrN film having a coating thickness of 30 μm was formed on the surface of the piston ring by an ion plating method. Cr
The surface hardness of the N coating was Hv 1864. Here, the ion plating method refers to a film formation method in which an electric field is applied to metal ions to give a large energy, thereby increasing the adhesion to the piston ring.

【0052】次に、摩耗試験方法を表2、図13を参照
の上説明する。
Next, the wear test method will be described with reference to Table 2 and FIG.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】図13は本発明に係るピストンエンジンの
摩耗試験方法を説明した図である。摩耗試験方法は、先
ず「ならし試験」を実施し、次に「本試験」を実施す
る。ならし試験において、シリンダ内面3aの複合メッ
キ被膜4にピストンリング(トップリング8a)の外面
を当て、トップリング8aに荷重2kgfをかけ、トッ
プリング8aの移動速度100cm/min、ストロー
ク50mmとして、供給管60から2.5%硫酸を1時
間当り40cm3の割合で滴下しながら、トップリング
8aを複合メッキ被膜4に沿って5分間移動した。
FIG. 13 is a diagram illustrating a method for testing wear of a piston engine according to the present invention. As a wear test method, first, a “run-in test” is performed, and then, a “main test” is performed. In the test, the outer surface of the piston ring (top ring 8a) was applied to the composite plating film 4 on the inner surface 3a of the cylinder, a load of 2 kgf was applied to the top ring 8a, and the top ring 8a was supplied at a moving speed of 100 cm / min and a stroke of 50 mm. The top ring 8a was moved along the composite plating film 4 for 5 minutes while dropping 2.5% sulfuric acid at a rate of 40 cm 3 per hour from the tube 60.

【0055】本試験において、トップリング8aの荷重
を3kgfに変えると共にトップリング8aの移動速度
を200cm/minに変えて、トップリング8aを複
合メッキ被膜4に沿って120分間移動した。この摩耗
試験結果を次図で説明する。
In this test, the top ring 8a was moved along the composite plating film 4 for 120 minutes while changing the load of the top ring 8a to 3 kgf and changing the moving speed of the top ring 8a to 200 cm / min. The results of this wear test will be described with reference to the following figures.

【0056】図14(a),(b)は本発明に係るピス
トンエンジンの耐摩耗性を示すグラフであり、(a)は
比較例、(b)は実施例を示す。(a)は横軸に比較例
1、比較例2を示し、縦軸に摩耗量を示す。(b)は横
軸に実施例を示し、縦軸に摩耗量を示す。なお、これら
のグラフにおいて、複合メッキ被膜の摩耗量を破線の矩
形枠で示し、ピストンリング(トップリング)の摩耗量
を実線の矩形枠で示す。
FIGS. 14A and 14B are graphs showing the wear resistance of the piston engine according to the present invention, wherein FIG. 14A shows a comparative example and FIG. 14B shows an example. In (a), the horizontal axis shows Comparative Examples 1 and 2, and the vertical axis shows the amount of wear. In (b), the abscissa indicates the example and the ordinate indicates the wear amount. In these graphs, the wear amount of the composite plating film is indicated by a broken-line rectangular frame, and the wear amount of the piston ring (top ring) is indicated by a solid-line rectangular frame.

【0057】(a)において、比較例1では、複合メッ
キ被膜の摩耗量は最大値が3μm、トップリングの摩耗
量は最大値が28μmであった。ガス窒化処理の表面硬
度はHv1013であり、TiN被膜やCrN被膜の表
面硬度と比較して柔らかい。従って、トップリングの摩
耗量が大きくなった。
In (a), in Comparative Example 1, the maximum wear amount of the composite plating film was 3 μm, and the maximum wear amount of the top ring was 28 μm. The surface hardness of the gas nitriding treatment is Hv1013, which is softer than the surface hardness of the TiN film or CrN film. Therefore, the amount of wear of the top ring increased.

【0058】一方、比較例2では、複合メッキ被膜の摩
耗量は最大値が2.5μm、トップリングの摩耗量は最
大値が23μmであった。TiN被膜は、CrN被膜と
比べて耐食性が比較的劣るので、腐食摩耗が進みやすく
表面を平坦に保つことが難しい。従って、メッキ被膜に
対する疑着摩耗を促進することになる。このため、複合
メッキ被膜の摩耗量が大きくなり、かつトップリングの
摩耗量も大きくなった。
On the other hand, in Comparative Example 2, the maximum wear amount of the composite plating film was 2.5 μm, and the maximum wear amount of the top ring was 23 μm. Since the TiN coating has relatively poor corrosion resistance as compared with the CrN coating, corrosion wear is likely to progress and it is difficult to keep the surface flat. Therefore, suspicious wear on the plating film is promoted. For this reason, the amount of wear of the composite plating film increased, and the amount of wear of the top ring also increased.

【0059】(b)において、実施例では、複合メッキ
被膜の摩耗量は最大値が1μmと小さく、トップリング
の摩耗量は最大値が10μmと小さかった。CrN被膜
は、TiN被膜と比べて耐食性に優れているので、Cr
N被膜の腐食摩耗量を抑えて、表面を平坦に保つことが
できる。従って、メッキ被膜に対する疑着摩耗を抑える
ことができる。このため、複合メッキ被膜の摩耗量を小
さくすることができ、かつトップリングの摩耗量も小さ
くすることができる。
In (b), in the example, the maximum wear amount of the composite plating film was as small as 1 μm, and the maximum wear amount of the top ring was as small as 10 μm. Since the CrN film has better corrosion resistance than the TiN film,
The surface can be kept flat by suppressing the amount of corrosion and wear of the N film. Therefore, suspicious wear on the plating film can be suppressed. Therefore, the amount of wear of the composite plating film can be reduced, and the amount of wear of the top ring can also be reduced.

【0060】この結果、実施例のように、シリンダ内面
の複合メッキ被膜をNi−Cuマトリックスとすること
で、複合メッキ被膜の耐摩耗性を優れたものとし、かつ
トップリングにCrN被膜を形成することで、トップリ
ングの耐摩耗性を優れたものとすることができることが
判る。
As a result, the abrasion resistance of the composite plating film is improved and the CrN film is formed on the top ring by using the Ni—Cu matrix as the composite plating film on the inner surface of the cylinder as in the embodiment. This indicates that the wear resistance of the top ring can be improved.

【0061】尚、前記実施例では、ピストンリングのう
ちのトップリングのみにCrN被膜を形成する例を説明
したが、トップリング及びセカンドリングの両方のリン
グにCrN被膜を形成してもよい。
In the above embodiment, an example was described in which the CrN film was formed only on the top ring of the piston rings. However, the CrN film may be formed on both the top ring and the second ring.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1は、シリンダ内面にNi−Cu合金のメ
ッキ被膜を形成することにより、シリンダ内面の耐摩耗
性を高めることができる。加えて、メッキ被膜の金属マ
トリックスにCu成分を含めることにより、メッキ被膜
の硫酸に対する耐食性を高めることができる。
According to the present invention, the following effects are exhibited by the above configuration. According to the first aspect, the wear resistance of the cylinder inner surface can be enhanced by forming the Ni—Cu alloy plating film on the cylinder inner surface. In addition, by including the Cu component in the metal matrix of the plating film, the corrosion resistance of the plating film to sulfuric acid can be increased.

【0063】また、ピストンリングのうちの少なくとも
トップリングにCrN被膜を形成した。CrN被膜は比
較的硬く且つ耐食性に優れているので、ピストンリング
の耐摩耗性を高めることができる。この結果、シリンダ
内面及びピストンリングの両方の耐摩耗性を高めること
ができるので、ピストンエンジンの耐久性をさらに高め
ることができる。
A CrN coating was formed on at least the top ring of the piston rings. Since the CrN coating is relatively hard and has excellent corrosion resistance, the wear resistance of the piston ring can be enhanced. As a result, the wear resistance of both the inner surface of the cylinder and the piston ring can be increased, so that the durability of the piston engine can be further increased.

【0064】請求項2は、Ni−Cu合金のNi成分を
50〜90wt%とし、残部をCu成分とした。このた
め、Ni−Cuマトリックス中のCu成分を10wt%
以上に設定してメッキ被膜の耐食性を確保し、かつCu
成分を50wt%以下に設定してメッキ被膜の耐摩耗性
を確保することができる。この結果、メッキ被膜の耐食
性や耐摩耗性を確保して、さらに耐久性の高い内燃機関
用シリンダブロックを得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, the Ni component of the Ni—Cu alloy is 50 to 90 wt%, and the balance is the Cu component. Therefore, the Cu component in the Ni-Cu matrix is reduced to 10 wt%.
With the above settings, the corrosion resistance of the plating film is ensured, and Cu
By setting the component to 50 wt% or less, the wear resistance of the plating film can be ensured. As a result, the corrosion resistance and wear resistance of the plating film can be secured, and a cylinder block for an internal combustion engine with higher durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るピストンエンジンの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a piston engine according to the present invention.

【図2】図1の2−2線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図3】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックに複合メッキ被膜を形成する複合メッキ装置の全体
FIG. 3 is an overall view of a composite plating apparatus for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図4】図3の4−4線断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3;

【図5】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックに複合メッキ被膜を形成する筒形電極の説明図
FIG. 5 is an explanatory view of a cylindrical electrode for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図6】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックに複合メッキ被膜を形成する筒形電極の展開図
FIG. 6 is a developed view of a cylindrical electrode for forming a composite plating film on a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図7】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックの第1複合メッキ方法説明図
FIG. 7 is an explanatory view of a first composite plating method for a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図8】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックの第2複合メッキ方法説明図
FIG. 8 is an explanatory view of a second composite plating method for a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図9】本発明に係るピストンエンジンのシリンダブロ
ックの第3複合メッキ方法説明図
FIG. 9 is an explanatory view of a third composite plating method for a cylinder block of a piston engine according to the present invention.

【図10】本発明に係る複合メッキ被膜の被膜厚さと剥
離発生率との関係を示したグラフ
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the thickness of the composite plating film according to the present invention and the rate of occurrence of peeling.

【図11】本発明に係る複合メッキ被膜の硫酸濃度と腐
食摩耗量との関係を示したグラフ
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the sulfuric acid concentration and the amount of corrosion and wear of the composite plating film according to the present invention.

【図12】本発明に係る複合メッキ被膜の摩擦距離と凝
着摩耗量との関係を示したグラフ
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the friction distance and the amount of adhesive wear of the composite plating film according to the present invention.

【図13】本発明に係るピストンエンジンの摩耗試験方
法を説明した図
FIG. 13 is a view for explaining a wear test method for a piston engine according to the present invention.

【図14】本発明に係るピストンエンジンの耐摩耗性を
示すグラフ
FIG. 14 is a graph showing the wear resistance of the piston engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ピストンエンジン、2…シリンダブロック、3a…
シリンダ内面、4…メッキ被膜(複合メッキ被膜)、5
…Ni−Cuマトリックス、6…セラミックス粒子、7
…ピストン、8…ピストンリング、8a…トップリン
グ、9…複合メッキ液、10…複合メッキ装置、15…
筒形電極、20…回転機構、30…メッキ液循環装置。
1 ... piston engine, 2 ... cylinder block, 3a ...
Inner surface of cylinder, 4 ... Plating film (composite plating film), 5
... Ni-Cu matrix, 6 ... ceramic particles, 7
... Piston, 8 ... Piston ring, 8a ... Top ring, 9 ... Composite plating solution, 10 ... Composite plating apparatus, 15 ...
Cylindrical electrode, 20: rotating mechanism, 30: plating solution circulation device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02F 1/00 F02F 1/00 G 5/00 5/00 F F16J 9/26 F16J 9/26 C (72)発明者 吉本 信彦 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小林 正 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3G024 AA22 FA06 GA18 HA07 3J044 AA02 BB06 BB16 BB28 BB29 BC13 DA09 4K023 AB21 AB38 4K024 AA15 AB01 BA06 BB04 BC04 CA10 CB13 CB15 FA02 GA03 GA04 4K029 AA02 BA58 BC01 BD04 FA07──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02F 1/00 F02F 1/00 G 5/00 5/00 F F16J 9/26 F16J 9/26 C (72 ) Inventor Nobuhiko Yoshimoto 1-10-1 Shinsayama, Sayama City, Saitama Prefecture, Honda Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Tadashi Kobayashi 1-10-1, Shinsayama, Sayama City, Saitama Prefecture Honda Engineering Co., Ltd. 3G024 AA22 FA06 GA18 HA07 3J044 AA02 BB06 BB16 BB28 BB29 BC13 DA09 4K023 AB21 AB38 4K024 AA15 AB01 BA06 BB04 BC04 CA10 CB13 CB15 FA02 GA03 GA04 4K029 AA02 BA58 BC01 BD04 FA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミ合金製シリンダブロックのシリン
ダ内面にNi−Cu合金のメッキ被膜を形成し、 このメッキ被膜に沿って往復移動するピストンリングの
うちの少なくともトップリングにCrN被膜を形成した
ことを特徴とするピストンエンジン。
An aluminum alloy cylinder block has a Ni—Cu alloy plating film formed on the inner surface of a cylinder, and a CrN film is formed on at least a top ring of a piston ring reciprocating along the plating film. Features piston engine.
【請求項2】 前記Ni−Cu合金のNi成分を50〜
90wt%とし、残部をCu成分としたことを特徴とす
る請求項1記載のピストンエンジン。
2. The method according to claim 1, wherein the Ni component of the Ni—Cu alloy is 50 to 50%.
2. The piston engine according to claim 1, wherein the content is 90 wt%, and the balance is a Cu component.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011017278A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Toyota Motor Corp Method for estimating progress degree of corrosion in gap between piston ring and cylinder bore, device for estimating progress degree of corrosion in gap between piston ring and cylinder bore, and drive limiting device for internal combustion engine
JP2012021459A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Ihi Corp Cylinder bore corrosion prevention system of diesel engine
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