JP2657334B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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- JP2657334B2 JP2657334B2 JP20218891A JP20218891A JP2657334B2 JP 2657334 B2 JP2657334 B2 JP 2657334B2 JP 20218891 A JP20218891 A JP 20218891A JP 20218891 A JP20218891 A JP 20218891A JP 2657334 B2 JP2657334 B2 JP 2657334B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摺動部材、特に、Ａｌま
たはＡｌ合金製母材に、相手部材との摺動面を持つ被覆
膜を設けたものの改良に関する。
たはＡｌ合金製母材に、相手部材との摺動面を持つ被覆
膜を設けたものの改良に関する。
【０００２】この被覆膜は、部材の初期なじみ性を良好
にする等の摺動特性を向上させるために備えられてい
る。
にする等の摺動特性を向上させるために備えられてい
る。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種摺動部材としては内燃機関
用ピストンが知られている。このピストンにおいては、
Ａｌ合金製母材の、例えばスカート部表面が、Ｓｎ、Ｐ
ｂ等の低融点合金よりなる被覆膜によって覆われてい
る。
用ピストンが知られている。このピストンにおいては、
Ａｌ合金製母材の、例えばスカート部表面が、Ｓｎ、Ｐ
ｂ等の低融点合金よりなる被覆膜によって覆われてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら内燃機関
が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下では、
従来の被覆膜は初期なじみ性およびオイル保持性、つま
り保油性が不十分であるため、焼付き発生面圧の向上等
の要求摺動特性を満たすことができない、という問題が
あった。
が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下では、
従来の被覆膜は初期なじみ性およびオイル保持性、つま
り保油性が不十分であるため、焼付き発生面圧の向上等
の要求摺動特性を満たすことができない、という問題が
あった。
【０００５】そこで、本発明者等は、鋭意研鑽を積んだ
結果、被覆膜として、立方晶系に属し、且つミラー指数
で（ｈ００）面を摺動面側に向けた配向性金属結晶を有
する被覆膜を開発した。
結果、被覆膜として、立方晶系に属し、且つミラー指数
で（ｈ００）面を摺動面側に向けた配向性金属結晶を有
する被覆膜を開発した。
【０００６】このような配向性金属結晶は、四角錐体状
先端部を有する柱状晶を構成し、その先端部が摺動面を
形成することになるので、摺動面が、その表面積を拡大
されて、優れたオイル保持性を有し、また先端部の頂部
側を優先的に摩耗させて初期なじみ性を良好にすること
ができるものである。
先端部を有する柱状晶を構成し、その先端部が摺動面を
形成することになるので、摺動面が、その表面積を拡大
されて、優れたオイル保持性を有し、また先端部の頂部
側を優先的に摩耗させて初期なじみ性を良好にすること
ができるものである。
【０００７】ところが、この被覆膜は、電気メッキ処理
により形成されるため、Ａｌ合金製母材表面に、不導体
であるＡｌ2 Ｏ3 相が存在すると、金属結晶の配向性が
阻害されて、被覆膜の摺動特性を期待通りに向上させる
ことができない、という問題のあることが判明した。
により形成されるため、Ａｌ合金製母材表面に、不導体
であるＡｌ2 Ｏ3 相が存在すると、金属結晶の配向性が
阻害されて、被覆膜の摺動特性を期待通りに向上させる
ことができない、という問題のあることが判明した。
【０００８】本発明は、前記に鑑み、母材表面のＡｌ2
Ｏ3 相による悪影響を排除して、金属結晶の配向性を向
上させることができるようにした前記摺動部材を提供す
ることを目的とする。
Ｏ3 相による悪影響を排除して、金属結晶の配向性を向
上させることができるようにした前記摺動部材を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＡｌまたはＡ
ｌ合金製母材に、相手部材との摺動面を持つ被覆膜を設
けた摺動部材において、前記被覆膜は、前記母材表面を
隠蔽する導電性中間層と、その中間層表面に電気メッキ
処理により形成された表面層とよりなり、その表面層
は、立方晶系に属し、且つミラー指数で（ｈ００）面を
摺動面側に向けた複数の配向性金属結晶を有し、各配向
性金属結晶は前記導電性中間層から延出する柱状晶を構
成し、その柱状晶の傾き角θが０°≦θ≦３０°である
ことを特徴とする。
ｌ合金製母材に、相手部材との摺動面を持つ被覆膜を設
けた摺動部材において、前記被覆膜は、前記母材表面を
隠蔽する導電性中間層と、その中間層表面に電気メッキ
処理により形成された表面層とよりなり、その表面層
は、立方晶系に属し、且つミラー指数で（ｈ００）面を
摺動面側に向けた複数の配向性金属結晶を有し、各配向
性金属結晶は前記導電性中間層から延出する柱状晶を構
成し、その柱状晶の傾き角θが０°≦θ≦３０°である
ことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】図１，図２において、摺動部材である内燃機
関用ピストン１はＡｌ合金製母材２を有し、その母材２
のスカート部３表面に摺動特性を向上させるための被覆
膜４が設けられている。スカート部３は、相手部材であ
るシリンダボア内壁５を摺動する。
関用ピストン１はＡｌ合金製母材２を有し、その母材２
のスカート部３表面に摺動特性を向上させるための被覆
膜４が設けられている。スカート部３は、相手部材であ
るシリンダボア内壁５を摺動する。
【００１１】母材２を構成するＡｌ合金としては、Ａｌ
−Ｓｉ系合金（例えば、ＡＣ２Ｂ材、ＡＣ４Ｂ材、ＡＣ
８Ｂ材等）、Ａｌ−Ｍｇ系合金等が用いられる。
−Ｓｉ系合金（例えば、ＡＣ２Ｂ材、ＡＣ４Ｂ材、ＡＣ
８Ｂ材等）、Ａｌ−Ｍｇ系合金等が用いられる。
【００１２】被覆膜４は、スカート部３表面を隠蔽する
導電性中間層６と、その中間層６表面に形成されて、シ
リンダボア内壁５との摺動面７ａを持つ表面層７とより
構成される。
導電性中間層６と、その中間層６表面に形成されて、シ
リンダボア内壁５との摺動面７ａを持つ表面層７とより
構成される。
【００１３】中間層６は、Ｓｎ、Ｎｉ−Ｐ合金等を用い
た化学メッキ法、Ｃｕ等を用いたアルカリ系ストライク
メッキ法、Ｚｎ等を用いたアルカリ系置換法等によって
形成される。このような方法で形成された中間層６は、
スカート部３表面に不導体であるＡｌ2 Ｏ3 相が存在し
ていても、その表面に大きな密着力を以て付着してＡｌ
2 Ｏ3 相を隠蔽し、またミクロ的に平滑な平面を形成す
る。
た化学メッキ法、Ｃｕ等を用いたアルカリ系ストライク
メッキ法、Ｚｎ等を用いたアルカリ系置換法等によって
形成される。このような方法で形成された中間層６は、
スカート部３表面に不導体であるＡｌ2 Ｏ3 相が存在し
ていても、その表面に大きな密着力を以て付着してＡｌ
2 Ｏ3 相を隠蔽し、またミクロ的に平滑な平面を形成す
る。
【００１４】表面層７は、電気メッキ処理により形成さ
れたもので、立方晶系に属する金属結晶の集合体より構
成される。立方晶系には面心立方構造および体心立方構
造が含まれる。
れたもので、立方晶系に属する金属結晶の集合体より構
成される。立方晶系には面心立方構造および体心立方構
造が含まれる。
【００１５】面心立方構造を有する金属結晶としては、
Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体結晶およ
び合金結晶を挙げることができ、また体心立方構造を有
する金属結晶としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体結晶および合金結晶を挙げるこ
とができる。
Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体結晶およ
び合金結晶を挙げることができ、また体心立方構造を有
する金属結晶としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体結晶および合金結晶を挙げるこ
とができる。
【００１６】金属結晶のうち所定のものは、摺動面７ａ
を形成すべく、ミラー指数で（ｈ００）面を摺動面側に
向ける、といった配向性を有する。この金属結晶の配向
性は、中間層６によるＡｌ2 Ｏ3 相の隠蔽作用および中
間層６が導電性であることによって向上する。
を形成すべく、ミラー指数で（ｈ００）面を摺動面側に
向ける、といった配向性を有する。この金属結晶の配向
性は、中間層６によるＡｌ2 Ｏ3 相の隠蔽作用および中
間層６が導電性であることによって向上する。
【００１７】このように摺動面７ａに（ｈ００）面が現
われるように、立方晶系に属する複数の金属結晶に配向
性を持たせると、各配向性金属結晶は、図３，４に示す
ように、中間層６から延出する柱状晶８を構成し、その
柱状晶８は摺動面７ａを形成する四角錐体状先端部９を
有する。
われるように、立方晶系に属する複数の金属結晶に配向
性を持たせると、各配向性金属結晶は、図３，４に示す
ように、中間層６から延出する柱状晶８を構成し、その
柱状晶８は摺動面７ａを形成する四角錐体状先端部９を
有する。
【００１８】そして、四角錐体状先端部９の頂点ａ側を
優先的に摩耗させて表面層７の初期なじみ性を良好に
し、また四角錐体状先端部９により摺動面７ａの表面積
を拡大して、その表面層７に十分な保油性を持たせ、こ
れにより表面層７の耐焼付き性を向上させることができ
る。
優先的に摩耗させて表面層７の初期なじみ性を良好に
し、また四角錐体状先端部９により摺動面７ａの表面積
を拡大して、その表面層７に十分な保油性を持たせ、こ
れにより表面層７の耐焼付き性を向上させることができ
る。
【００１９】また（ｈ００）面配向に伴い、金属結晶が
立方晶系であることから、配向方向における原子密度が
高くなるので、表面層７の硬度を増すと共に前記保油性
を得て、表面層７の耐摩耗性を向上させることができ
る。
立方晶系であることから、配向方向における原子密度が
高くなるので、表面層７の硬度を増すと共に前記保油性
を得て、表面層７の耐摩耗性を向上させることができ
る。
【００２０】前記のように優秀な摺動特性を得るために
は柱状晶８の傾きが問題となる。
は柱状晶８の傾きが問題となる。
【００２１】そこで、図３，図４に示すように四角錐体
状先端部９の底面側に、その先端部９を突出させて摺動
面７ａに沿う仮想面Ｂを規定し、また四角錐体状先端部
９の頂点ａと底面中央部ｃを通る直線ｄが、底面中央部
ｃを通り仮想面Ｂに垂直な基準線ｅに対してなす傾き角
をθと規定すると、柱状晶８の傾き角θは０°≦θ≦３
０°に設定される。傾き角θがθ＞３０°になると、表
面層７の保油性および頂点ａ側の優先的摩耗性が低下し
て表面層７の耐焼付き性および耐摩耗性が低下する。
状先端部９の底面側に、その先端部９を突出させて摺動
面７ａに沿う仮想面Ｂを規定し、また四角錐体状先端部
９の頂点ａと底面中央部ｃを通る直線ｄが、底面中央部
ｃを通り仮想面Ｂに垂直な基準線ｅに対してなす傾き角
をθと規定すると、柱状晶８の傾き角θは０°≦θ≦３
０°に設定される。傾き角θがθ＞３０°になると、表
面層７の保油性および頂点ａ側の優先的摩耗性が低下し
て表面層７の耐焼付き性および耐摩耗性が低下する。
【００２２】以下、具体例について説明する。
【００２３】Ａｌ合金製母材（ＡＣ８Ｂ材）２のスカー
ト部３外周面にＮｉ−Ｐ合金を用いた化学メッキ処理を
施して導電性中間層６を形成した。
ト部３外周面にＮｉ−Ｐ合金を用いた化学メッキ処理を
施して導電性中間層６を形成した。
【００２４】次いで、中間層６の表面に電気メッキ処理
を施してＰｂ合金結晶の集合体よりなる表面層７を形成
した。
を施してＰｂ合金結晶の集合体よりなる表面層７を形成
した。
【００２５】電気メッキ処理条件は次の通りである。メ
ッキ浴：１リットル当り１１０ｇのＰｂ2+、１リットル
当り１０ｇのＳｎ2+および１リットル当り２．５ｇのＣ
ｕ2+を含むホウフッ化系メッキ浴；添加剤：有機系添加
剤；メッキ浴温度：２５℃；陰極電流密度：６Ａ／ｄｍ
2 。
ッキ浴：１リットル当り１１０ｇのＰｂ2+、１リットル
当り１０ｇのＳｎ2+および１リットル当り２．５ｇのＣ
ｕ2+を含むホウフッ化系メッキ浴；添加剤：有機系添加
剤；メッキ浴温度：２５℃；陰極電流密度：６Ａ／ｄｍ
2 。
【００２６】図５は、表面層７におけるＰｂ合金結晶の
Ｘ線回折図であり、ピークｆ1 が（２００）面を、また
ピークｆ2 が（４００）面をそれぞれ示す。
Ｘ線回折図であり、ピークｆ1 が（２００）面を、また
ピークｆ2 が（４００）面をそれぞれ示す。
【００２７】ここで、結晶面の配向性を表わす指数とし
て配向指数Ｏｅを、 （ただし、ｈｋｌはミラー指数、Ｉｈｋｌは（ｈｋｌ）
面の積分強度、ΣＩｈｋｌはＩｈｋｌの総和）と定義す
ると、或（ｈｋｌ）面において、その配向指数Ｏｅが１
００％に近ければ近いほど、その（ｈｋｌ）面と直交す
る方向へ配向した結晶面が多いことになる。
て配向指数Ｏｅを、 （ただし、ｈｋｌはミラー指数、Ｉｈｋｌは（ｈｋｌ）
面の積分強度、ΣＩｈｋｌはＩｈｋｌの総和）と定義す
ると、或（ｈｋｌ）面において、その配向指数Ｏｅが１
００％に近ければ近いほど、その（ｈｋｌ）面と直交す
る方向へ配向した結晶面が多いことになる。
【００２８】前記Ｐｂ合金結晶の（２００）面および
（４００）面における積分強度Ｉｈｋｌおよび配向指数
Ｏｅは表１の通りである。
（４００）面における積分強度Ｉｈｋｌおよび配向指数
Ｏｅは表１の通りである。
【００２９】
【表１】 表１より、Ｐｂ合金結晶の（ｈ００）面における配向指
数Ｏｅは１００％であり、したがってＰｂ合金結晶は、
結晶軸ａ，ｂ，ｃにおいて各軸方向に配向した結晶面、
即ち、（ｈ００）面を持ち、柱状晶８を構成する。
数Ｏｅは１００％であり、したがってＰｂ合金結晶は、
結晶軸ａ，ｂ，ｃにおいて各軸方向に配向した結晶面、
即ち、（ｈ００）面を持ち、柱状晶８を構成する。
【００３０】図６は、摺動面７ａにおけるＰｂ合金の結
晶構造を示す電子顕微鏡写真（10,000倍）であり、図７
は、表面層７を縦断した場合におけるＰｂ合金の結晶構
造を示す電子顕微鏡写真（5,000 倍）である。図６，図
７より、表面層７が柱状晶８の集合体より構成され、ま
た摺動面４ａが四角錐体状先端部９の集合体より形成さ
れていることが判る。各柱状晶８の傾き角θは、０°≦
θ≦１０°である。
晶構造を示す電子顕微鏡写真（10,000倍）であり、図７
は、表面層７を縦断した場合におけるＰｂ合金の結晶構
造を示す電子顕微鏡写真（5,000 倍）である。図６，図
７より、表面層７が柱状晶８の集合体より構成され、ま
た摺動面４ａが四角錐体状先端部９の集合体より形成さ
れていることが判る。各柱状晶８の傾き角θは、０°≦
θ≦１０°である。
【００３１】図８は、導電性中間層６の材質と、表面層
７、したがってＰｂ合金結晶の（ｈ００）面における配
向指数Ｏｅとの関係を示す。中間層６をＮｉ−Ｐ合金よ
り構成したものは、前記実施例に該当する。また中間層
６において、その材質がＣｕの場合はアルカリ系ストラ
イクメッキ法により、Ｓｎの場合は化学メッキ法によ
り、Ｚｎの場合はアルカリ系置換法によりそれぞれ形成
されたものである。
７、したがってＰｂ合金結晶の（ｈ００）面における配
向指数Ｏｅとの関係を示す。中間層６をＮｉ−Ｐ合金よ
り構成したものは、前記実施例に該当する。また中間層
６において、その材質がＣｕの場合はアルカリ系ストラ
イクメッキ法により、Ｓｎの場合は化学メッキ法によ
り、Ｚｎの場合はアルカリ系置換法によりそれぞれ形成
されたものである。
【００３２】図８から明らかなように、Ｎｉ−Ｐ合金等
よりなる導電性中間層６を用いることによって、中間層
無しの場合に比べ、前記配向指数Ｏｅを高めると共にそ
のばらつきを小さくすることができる。
よりなる導電性中間層６を用いることによって、中間層
無しの場合に比べ、前記配向指数Ｏｅを高めると共にそ
のばらつきを小さくすることができる。
【００３３】本発明摺動部材には、前記ピストンの外
に、例えばロータハウジング内周面に被覆膜を有するオ
イルポンプ、シリンダボア内壁面に被覆膜を有するシリ
ンダブロック、側面に被覆膜を有するバルブリフタ等が
包含される。また母材はＡｌより構成されていてもよ
い。
に、例えばロータハウジング内周面に被覆膜を有するオ
イルポンプ、シリンダボア内壁面に被覆膜を有するシリ
ンダブロック、側面に被覆膜を有するバルブリフタ等が
包含される。また母材はＡｌより構成されていてもよ
い。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、被覆膜の構造を前記の
ように特定することによって、その中間層により、表面
層における金属結晶の前記配向性を向上させた摺動部材
を提供することができる。
ように特定することによって、その中間層により、表面
層における金属結晶の前記配向性を向上させた摺動部材
を提供することができる。
【図１】ピストンの側面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】表面層の要部概略斜視図である。
【図４】柱状晶の傾き角測定法を示す説明図である。
【図５】表面層におけるＰｂ合金結晶のＸ線回折図であ
る。
る。
【図６】摺動面におけるＰｂ合金の結晶構造を示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図７】表面層を縦断した場合におけるＰｂ合金の結晶
構造を示す顕微鏡写真である。
構造を示す顕微鏡写真である。
【図８】中間層の材質とＰｂ合金結晶の（ｈ００）面に
おける配向指数との関係を示すグラフである。
おける配向指数との関係を示すグラフである。
２ 母材 ４ 被覆膜 ６ 導電性中間層 ７ 表面層 ７ａ 摺動面
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−168292（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331817（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215694（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−221399（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−126719（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡｌまたはＡｌ合金製母材（２）に、相
手部材（５）との摺動面（７ａ）を持つ被覆膜（４）を
設けた摺動部材において、前記被覆膜（４）は、前記母
材（２）表面を隠蔽する導電性中間層（６）と、その中
間層（６）表面に電気メッキ処理により形成された表面
層（７）とよりなり、その表面層（７）は、立方晶系に
属し、且つミラー指数で（ｈ００）面を摺動面側に向け
た複数の配向性金属結晶を有し、各配向性金属結晶は前
記導電性中間層（６）から延出する柱状晶（８）を構成
し、その柱状晶（８）の傾き角θが０°≦θ≦３０°で
あることを特徴とする摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20218891A JP2657334B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20218891A JP2657334B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525683A JPH0525683A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2657334B2 true JP2657334B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=16453425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20218891A Expired - Fee Related JP2657334B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2657334B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2813942B2 (ja) * | 1993-05-11 | 1998-10-22 | 本田技研工業株式会社 | 摺動面構成体 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP20218891A patent/JP2657334B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525683A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |