JP2010150636A - 被膜形成部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】当該被膜形成部材の製造方法として、基材面1aに対して凹所2を形成する凹所形成工程、凹所2を含む基材面1a上へ被膜積層Cを形成する被膜積層形成工程、被膜積層C全体を面一に研削する研削工程を順に、設ける。これにより、部位毎に硬度の異なる被膜を形成することは勿論、マスキング材等の特別な部材の準備等を不要として、製造工程の簡素化図ること、同種の工程が時間をおいて繰り返されることがないようにして作業効率を高めること、マスキング材の取り外しのようにそれに伴って被膜が剥がれるおそれが生じることをなくすこと、を実現する。
【選択図】 図5
Description
また、マスキング材を用いる場合において、複数種類として2種類の硬度の異なる被膜を形成する作業工程を見た場合、一方の被膜形成予定領域に被膜を形成するときには、他方の被膜形成予定領域をマスキング材を用いてマスキングし、他方の被膜形成予定領域に被膜を形成するときには、一方の被膜形成予定領域上の被膜をマスキング材を用いてマスキングする必要がある。このため、(i)マスキング材のセット工程、(ii)溶射工程、(iii)マスキング材の取り外し工程、(iv)マスキング材のセット工程、(v)溶射工程、(vi)マスキング材の取り外し工程、(vi)研削工程の順に作業を行わなければならず、同種の作業工程が時間をおいて繰り返され、作業効率上好ましいものではない。
さらには、一般的に、マスキング材を用いる場合には、その取り外し時に形成被膜が剥がれないようにすることから、マスキング材と溶射とを用いて部位毎に硬度の異なる被膜を形成する場合には、硬度の異なる被膜を部位毎に正確に区画することが困難な傾向にある。
基材面上に、被膜硬度を他部と異なる領域にしたい個所において凹所を形成し、
次に、前記凹所を含む基材面上に、被膜を、該被膜の膜厚を一定にすると共に該被膜の硬度が増減方向のいずれか一方の方向に変化するようにしつつ、順次、積層状に形成することにより、被膜積層を形成し、
次に、前記被膜積層を、該被膜積層の外面全体が面一となるように研削する構成としてある。この請求項1の好ましい態様としては、請求項2以下の記載の通りとなる。
また、凹所形成工程、被膜積層形成工程、研磨工程の順に、各工程が1回だけ行われ、同種の工程が時間をおいて繰り返されるようなことはない。このため、作業効率を高めて製造時間の短縮化を図ることができる。
さらに、硬度の異なる被膜を区画するために利用された凹所は、研削工程を経ることにより存在しなくなり、マスキング材の取り外し作業の場合のようにそれに伴って被膜が剥がれるおそれが生じることはなくなる。また、その被膜の剥がれを考慮することなく異なる硬度の被膜を区画できることになり、異なる硬度の被膜の区画(見切り線)を明確且つ正確に行うことができる。
したがって、部位毎に硬度が異なる被膜を迅速且つ確実に形成できる被膜形成部材の製造方法を提供できる。
本実施形態に係る製造方法は、図1に示す工程図に従って行われる。
先ず、図1〜図3に示すように、基材1の基材面1aに対して、機械加工を行って凹所2を形成する(機械加工工程)。後工程である溶射工程(第1,第2,第3溶射被膜形成工程)において形成される溶射被膜の連続性を凹所2により途切れさせて、凹所底面2a上の溶射被膜を凹所2以外の非加工面3上の溶射被膜よりも低くするためである。本実施形態においては、凹所2は、その平坦な凹所底面2aから内壁が垂直に起立する形状とされ、その凹所2の深さDは、例えば60μm程度とされている。
ここで、上記基材1としては、基本的には、摺動部材の摺動を支持するような部材であって、その摺動部材の摺動特性に応じて、部分的な領域で耐摩耗性と馴染み性とが個々に要求されるような部材が対象となる。材質からは、アルミ製、鋳鉄製等のものが対象となる。本実施形態においては、基材面1aの馴染み性が要求される領域に対して凹所2が形成され、基材面1aの非加工面3においては高い耐摩耗性が要求されることになる。
溶射は、本実施形態においては、図4に示すように、第1,第2,第3の溶射被膜C1,C2,C3を基材面1a上に積層状態をもって形成して被膜積層Cを形成することになっており、その被膜積層Cの各溶射被膜C1(C2,C3)の厚みm1(m2,m3)は、その各溶射被膜C1(C2,C3)毎に一定とされている。具体的には、基材面1aから外方に向けて第1,第2,第3の溶射被膜C1,C2,C3が形成され、その各厚みm1,m2,m3は、それぞれ40μm程度とされている。このため、基材面1a上の第1,第2,第3溶射被膜C1,C2,C3の連続性は、凹所2で途切れ、凹所2内においても第1,第2,第3溶射被膜C1,C2,C3が積層状態をもって形成されるものの、それらは、非加工面3上の第1,第2,第3溶射被膜C1,C2,C3よりも低い位置に位置することになる。この溶射に用いられる溶射粉末には、例えばCr3C2−25%NiCr(粒径10〜38μm)が用いられる。
すなわち、被膜積層C全体を面一にするためには、非加工面3の上方領域に存在する被膜積層C部分を、凹所底面2aの上方領域に存在する被膜積層C部分よりも深くまで研削しなければならず、これを利用して、非加工面3の上方領域に存在する被膜積層C部分の表面硬度を高いものとし(第1溶射被膜C1が露出)、凹所底面2aの上方領域に存在する被膜積層C部分の表面硬度を低いもの(第3溶射被膜C3が露出)としているのである。本実施形態においては、基材面1a上の溶射被膜の最上面から0.08〜0.10mm程度研削することにより、上記関係が得られる。尚、この研削工程は、従来行われる工程を利用して行われることになる。図5中、符号K示す二点鎖線は、研削後の面を示す。
ロータリエンジン1においては、ロータハウジング11内をロータ10が回転するに伴い、そのロータ10側面に取付けられるサイドシール12及びオイルシールOは、サイドハウジング8(支持面9)に対して摺動する。この場合、オイルシールOのサイドハウジング8(支持面9)上での摺動領域OSは、サイドハウジング8の中心点を基準として円環状部分(ハッチをもって示す)となり、サイドシール12のサイドハウジング8(支持面9)上での摺動領域SSは、サイドハウジング8の中央領域(レモン形状部分)の外側部分(ハッチをもって示す)となるが、サイドシール12の摺動に関しては、図10に示すサイドシール12の摺動軌跡からも明らかなように、サイドハウジング8の短軸側部分にその摺動が集中する(サイドシール12の摺動が集中する部分を符号14をもって示す(図9中では、囲んだ部分))。このため、サイドシール12の支持面9には、基本的に高い耐摩耗性が要求されるが、サイドシール12の摺動が集中する部分14においては、より一層の高い耐摩耗性が必要とされる。
これに対する対処として、サイドシール12の摺動が集中する部分14に合わせて、サイドハウジング8(支持面9)全体の溶射被膜の硬度を上げ、耐摩耗性を向上させることが考えられる。しかし、そのように耐摩耗性を向上させた場合には、オイルシール13の摺動領域OSで、オイルシール13と溶射被膜との馴染みが遅れ、その間のシール性が低下する。逆に、オイルシール13の摺動領域OSに合わせて、サイドハウジング8(支持面9)全体の溶射被膜の硬度を下げると、サイドシール12の摺動集中部分14に段付き摩耗が発生するおそれがある。
このことから、サイドハウジング8の支持面9においては、前述の製造方法を用いて、サイドシール12の摺動集中部分14の硬度をより高めると共に、サイドシール12の摺動集中部分14以外の部分の硬度を、サイドシール12の摺動集中部分14の硬度よりも低めることとされている。
(1)本発明に係る被膜形成部材の製造方法を、ロータリエンジンのサイドハウジング以外のものにも、適宜、適用すること。
(2)実施形態においては、各溶射被膜の硬度を順次、変えるために溶射ガンを基材面1aから離間するようにしているが、逆に、各溶射被膜を順次、形成するに伴い、溶射ガンを基材面1aに最適値(高硬度)に近づけること。この場合には、研削工程を経ると、凹所底面2aの上方領域に存在する被膜積層C部分の最外表面硬度は高くなり、非加工面3の上方領域に存在する被膜積層C部分の最外表面硬度は相対的に低くなる。
1a 基材面
2 凹所
2a 凹所底面
3 非加工面
5 支持面
8 サイドハウジング
9 支持面
C 被覆積層
C1 第1溶射被膜
C2 第2溶射被膜
C3 第3溶射被膜
C4 第4溶射被膜
Claims (8)
- 基材面上に、被膜硬度を他部と異なる領域にしたい個所において凹所を形成し、
次に、前記凹所を含む基材面上に、被膜を、該被膜の膜厚を一定にすると共に該被膜の硬度が増減方向のいずれか一方の方向に変化するようにしつつ、順次、積層状に形成することにより、被膜積層を形成し、
次に、前記被膜積層を、該被膜積層の外面全体が面一となるように研削する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項1において、
前記被膜積層における各被膜の硬度を、前記基材面に近いものほど高くする、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項2において、
前記被膜積層を3層以上の被膜により形成し、
前記各被膜の硬度を前記基材面に向けて徐々に高くする、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記各被膜を溶射により形成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項4項において、
前記被膜積層における各被膜の硬度を積層方向に隣り合う被膜の硬度に対して変えるに際して、前記基材面と、溶射を行う溶射ガンとの間の距離を変える、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項において、
前記基材が、摺動部材の摺動を支持する支持面を構成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、
前記凹所として、平坦な凹所底面から垂直に内壁が起立する形状のものを形成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、
前記凹所として、凹所底面からその開口側に向かうに従って相対向する内壁が離間する形状のものを形成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
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