JP2687076B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摺動部材、特に、金属
製母材と、その母材表面に対するメッキ処理により形成
されて相手部材との摺動面を有する表面層とを備えた摺
動部材に関する。
製母材と、その母材表面に対するメッキ処理により形成
されて相手部材との摺動面を有する表面層とを備えた摺
動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種摺動部材としては、例えば
Ａｌ合金製母材のランド部およびスカート部外周面に、
耐摩耗性の向上を狙ってＦｅメッキ層（表面層）を設け
た内燃機関用ピストンが知られている。
Ａｌ合金製母材のランド部およびスカート部外周面に、
耐摩耗性の向上を狙ってＦｅメッキ層（表面層）を設け
た内燃機関用ピストンが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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、前記表面層は
極めて苛酷な摺動環境下におかれている。しかしながら
従来の表面層は母材表面の酸化膜が密着を妨げることも
あって、前記摺動環境に耐え得るような密着応力を持た
ないので、母材表面から剥離し易く、その上、オイル保
持性、つまり保油性が十分でなく、また初期なじみ性も
悪いため耐焼付き性が乏しいという問題がある。
高出力化の傾向にある現在の状況下では、前記表面層は
極めて苛酷な摺動環境下におかれている。しかしながら
従来の表面層は母材表面の酸化膜が密着を妨げることも
あって、前記摺動環境に耐え得るような密着応力を持た
ないので、母材表面から剥離し易く、その上、オイル保
持性、つまり保油性が十分でなく、また初期なじみ性も
悪いため耐焼付き性が乏しいという問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、表面層の結晶構造を
特定することによって、表面層の、母材に対する密着応
力を向上させた前記摺動部材を提供することを目的とす
る。
特定することによって、表面層の、母材に対する密着応
力を向上させた前記摺動部材を提供することを目的とす
る。
【０００５】また表面層に十分な保油性と良好な初期な
じみ性を持たせ、これにより耐焼付き性を向上させるこ
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。
じみ性を持たせ、これにより耐焼付き性を向上させるこ
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１発明は、金属製母材
と、その母材表面に対するメッキ処理により形成されて
相手部材との摺動面を有する表面層とを備えた摺動部材
において、前記表面層は前記母材に密着する下層および
その下層に密着する上層よりなり、前記下層は体心立方
構造を持つ金属結晶の集合体より構成され、その集合体
は、ミラー指数で（ｈｈ０）面を摺動面側に向けた（ｈ
ｈ０）配向性金属結晶を含み、その（ｈｈ０）配向性金
属結晶の存在率ＳはＳ≧３０％であることを特徴とす
る。
と、その母材表面に対するメッキ処理により形成されて
相手部材との摺動面を有する表面層とを備えた摺動部材
において、前記表面層は前記母材に密着する下層および
その下層に密着する上層よりなり、前記下層は体心立方
構造を持つ金属結晶の集合体より構成され、その集合体
は、ミラー指数で（ｈｈ０）面を摺動面側に向けた（ｈ
ｈ０）配向性金属結晶を含み、その（ｈｈ０）配向性金
属結晶の存在率ＳはＳ≧３０％であることを特徴とす
る。
【０００７】第２発明は、前記上層が体心立方構造を持
つ金属結晶の集合体より構成され、その集合体は、ミラ
ー指数で（ｈｈｈ）面を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配
向性金属結晶を含み、その（ｈｈｈ）配向性金属結晶の
存在率ＳはＳ≧４０％であることを特徴とする。
つ金属結晶の集合体より構成され、その集合体は、ミラ
ー指数で（ｈｈｈ）面を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配
向性金属結晶を含み、その（ｈｈｈ）配向性金属結晶の
存在率ＳはＳ≧４０％であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】第１発明の下層において、体心立方構造を持つ
金属結晶の（ｈｈ０）面は結晶最密面であり、したがっ
て最も原子密度が高く密着応力の強い（ｈｈ０）面が母
材表面と接することになる。そこで、（ｈｈ０）配向性
金属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、母材に
対する下層の密着応力を向上させることができる。ただ
し、（ｈｈ０）配向性金属結晶の存在率ＳがＳ＜３０％
では、その結晶の存在量の減少に伴い下層の密着応力が
低下する。
金属結晶の（ｈｈ０）面は結晶最密面であり、したがっ
て最も原子密度が高く密着応力の強い（ｈｈ０）面が母
材表面と接することになる。そこで、（ｈｈ０）配向性
金属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、母材に
対する下層の密着応力を向上させることができる。ただ
し、（ｈｈ０）配向性金属結晶の存在率ＳがＳ＜３０％
では、その結晶の存在量の減少に伴い下層の密着応力が
低下する。
【０００９】第２発明の上層において、体心立方構造を
持つ金属結晶の集合体中に、ミラー指数で（ｈｈｈ）面
を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶が含まれ
ると、その結晶は、柱状に成長し、摺動面においては角
錐状または角錐台状をなす。そこで（ｈｈｈ）配向性金
属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、相隣る両
（ｈｈｈ）配向性金属結晶は相互に食込んだ状態を呈
し、これにより摺動面は、多数の山部と、それら山部の
間に形成された多数の谷部と、山部相互の食込みに因る
多数の沢部とからなる入組んだ様相を呈するので、上層
の保油性が良好となる。また（ｈｈｈ）配向性金属結晶
における先端部側の優先的摩耗によって上層の初期なじ
み性も良好である。ただし、（ｈｈｈ）配向性金属結晶
の存在率ＳがＳ＜４０％では、（ｈｈｈ）配向性金属結
晶の減少に伴い摺動面の様相が単純化傾向となるので、
上層の保油性および初期なじみ性が低下する。
持つ金属結晶の集合体中に、ミラー指数で（ｈｈｈ）面
を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶が含まれ
ると、その結晶は、柱状に成長し、摺動面においては角
錐状または角錐台状をなす。そこで（ｈｈｈ）配向性金
属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、相隣る両
（ｈｈｈ）配向性金属結晶は相互に食込んだ状態を呈
し、これにより摺動面は、多数の山部と、それら山部の
間に形成された多数の谷部と、山部相互の食込みに因る
多数の沢部とからなる入組んだ様相を呈するので、上層
の保油性が良好となる。また（ｈｈｈ）配向性金属結晶
における先端部側の優先的摩耗によって上層の初期なじ
み性も良好である。ただし、（ｈｈｈ）配向性金属結晶
の存在率ＳがＳ＜４０％では、（ｈｈｈ）配向性金属結
晶の減少に伴い摺動面の様相が単純化傾向となるので、
上層の保油性および初期なじみ性が低下する。
【００１０】なお下層上に上層をメッキ処理により形成
するので、両層間の密着応力は極めて高い。
するので、両層間の密着応力は極めて高い。
【００１１】
【実施例】図１、図２において、摺動部材としての内燃
機関用ピストン１は、Ａｌ合金製母材２と、その母材２
のランド部３1 およびスカート部３2 外周面に対するメ
ッキ処理により形成されて相手部材であるシリンダボア
内壁５との摺動面４ａを有する表面層４とを備えてい
る。表面層４は、母材２に密着する下層４1 およびその
下層４1 に密着する上層４2 よりなる。
機関用ピストン１は、Ａｌ合金製母材２と、その母材２
のランド部３1 およびスカート部３2 外周面に対するメ
ッキ処理により形成されて相手部材であるシリンダボア
内壁５との摺動面４ａを有する表面層４とを備えてい
る。表面層４は、母材２に密着する下層４1 およびその
下層４1 に密着する上層４2 よりなる。
【００１２】図３に示すように、下層４1 は体心立方構
造（ｂｃｃ構造）を持つ金属結晶の集合体より構成され
る。その集合体はミラー指数で（ｈｈ０）面を摺動面４
ａ側に向けた（ｈｈ０）配向性金属結晶を含み、その
（ｈｈ０）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧３０％に設
定されている。
造（ｂｃｃ構造）を持つ金属結晶の集合体より構成され
る。その集合体はミラー指数で（ｈｈ０）面を摺動面４
ａ側に向けた（ｈｈ０）配向性金属結晶を含み、その
（ｈｈ０）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧３０％に設
定されている。
【００１３】下層４1 において、体心立方構造を持つ金
属結晶の（ｈｈ０）面は結晶最密面であり、したがって
最も原子密度が高く密着応力の強い（ｈｈ０）面が母材
２表面に接することになる。そこで、（ｈｈ０）配向性
金属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、母材２
に対する下層４1 の密着応力を向上させることができ
る。
属結晶の（ｈｈ０）面は結晶最密面であり、したがって
最も原子密度が高く密着応力の強い（ｈｈ０）面が母材
２表面に接することになる。そこで、（ｈｈ０）配向性
金属結晶の存在率Ｓを前記のように設定すると、母材２
に対する下層４1 の密着応力を向上させることができ
る。
【００１４】上層４2 は、下層４1 同様に体心立方構造
を持つ金属結晶の集合体より構成される。その集合体
は、ミラー指数で（ｈｈｈ）面を摺動面４ａ側に向けた
（ｈｈｈ）配向性金属結晶を含み、その（ｈｈｈ）配向
性金属結晶の存在率ＳはＳ≧４０％に設定されている。
を持つ金属結晶の集合体より構成される。その集合体
は、ミラー指数で（ｈｈｈ）面を摺動面４ａ側に向けた
（ｈｈｈ）配向性金属結晶を含み、その（ｈｈｈ）配向
性金属結晶の存在率ＳはＳ≧４０％に設定されている。
【００１５】（ｈｈｈ）配向性金属結晶６は下層４1 よ
り柱状に成長し、図４、図５に示すように摺動面４ａに
おいては、角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状
をなす。そこで、（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率Ｓ
を前記のように設定すると、相隣る両（ｈｈｈ）配向性
金属結晶６は相互に食込んだ状態を呈し、これにより摺
動面４ａは、多数の山部７と、それら山部７間の谷部８
と、山部７相互の食込みによる多数の沢部９とからなる
入組んだ様相を呈するので、上層４2 の保油性が良好と
なる。また三角錐状（ｈｈｈ）配向性金属結晶６の先端
部が優先的に摩耗するので、上層４2 の初期なじみ性も
良好となる。
り柱状に成長し、図４、図５に示すように摺動面４ａに
おいては、角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状
をなす。そこで、（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率Ｓ
を前記のように設定すると、相隣る両（ｈｈｈ）配向性
金属結晶６は相互に食込んだ状態を呈し、これにより摺
動面４ａは、多数の山部７と、それら山部７間の谷部８
と、山部７相互の食込みによる多数の沢部９とからなる
入組んだ様相を呈するので、上層４2 の保油性が良好と
なる。また三角錐状（ｈｈｈ）配向性金属結晶６の先端
部が優先的に摩耗するので、上層４2 の初期なじみ性も
良好となる。
【００１６】図６に示すように摺動面４ａに沿う仮想面
１０に対する（ｈｈ０）面の傾きは、母材２に対する下
層４1 の密着応力に影響を与える。そこで、（ｈｈ０）
面が仮想面１０に対してなす傾き角θは０°≦θ≦１５
°に設定される。傾き角θがθ＞１５°になると、母材
２に対する下層４1 の密着応力が低下する。
１０に対する（ｈｈ０）面の傾きは、母材２に対する下
層４1 の密着応力に影響を与える。そこで、（ｈｈ０）
面が仮想面１０に対してなす傾き角θは０°≦θ≦１５
°に設定される。傾き角θがθ＞１５°になると、母材
２に対する下層４1 の密着応力が低下する。
【００１７】図７に示すように、摺動面４ａに沿う仮想
面１０に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐の傾きとな
って現われるので、上層４2 の保油性および初期なじみ
性に影響を与える。そこで、（ｈｈｈ）面が仮想面１０
に対してなす傾き角θは０°≦θ≦１５°に設定され
る。傾き角θがθ＞１５°になると、上層４2 の保油性
および初期なじみ性が低下する。
面１０に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐の傾きとな
って現われるので、上層４2 の保油性および初期なじみ
性に影響を与える。そこで、（ｈｈｈ）面が仮想面１０
に対してなす傾き角θは０°≦θ≦１５°に設定され
る。傾き角θがθ＞１５°になると、上層４2 の保油性
および初期なじみ性が低下する。
【００１８】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。
【００１９】本発明における下層４1 および上層４2 を
形成するためのメッキ処理において、電気Ｆｅメッキ処
理を行う場合の基本的メッキ浴組成は、表１の通りであ
る。
形成するためのメッキ処理において、電気Ｆｅメッキ処
理を行う場合の基本的メッキ浴組成は、表１の通りであ
る。
【００２０】
【表１】 有機系添加剤としては、尿素、サッカリン等が用いられ
る。
る。
【００２１】表２は下層４1 の、また表３は上層４2 の
基本的処理条件をそれぞれ示す。
基本的処理条件をそれぞれ示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】 前記条件下で行われる電気Ｆｅメッキ処理において、陰
極電流密度、メッキ浴ｐＨ、有機系添加剤の配合量等に
よって（ｈｈ０），（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶の晶出、
その存在量を制御する。
極電流密度、メッキ浴ｐＨ、有機系添加剤の配合量等に
よって（ｈｈ０），（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶の晶出、
その存在量を制御する。
【００２４】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、真空メッキ処理、例えば気相メッキ法、ＰＶＤ法、
ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング等を挙げ
ることができる。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行
う場合の条件は、例えばＡｒ圧力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加
速電力 直流１ｋＷ、母材温度 １００℃である。ＣＶ
Ｄ法によりＷメッキを行う場合の条件は、例えば原材料
ＷＦ6 、ガス流量１０cc／min 、チャンバ内圧力 １
００Ｐａ、母材温度 ５００℃である。
に、真空メッキ処理、例えば気相メッキ法、ＰＶＤ法、
ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング等を挙げ
ることができる。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行
う場合の条件は、例えばＡｒ圧力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加
速電力 直流１ｋＷ、母材温度 １００℃である。ＣＶ
Ｄ法によりＷメッキを行う場合の条件は、例えば原材料
ＷＦ6 、ガス流量１０cc／min 、チャンバ内圧力 １
００Ｐａ、母材温度 ５００℃である。
【００２５】以下、具体例について説明する。
【００２６】Ａｌ合金製母材２のランド部３1 およびス
カート部３2 外周面に、先ず、電気Ｆｅメッキ処理を施
すことによりＦｅ結晶の集合体よりなる下層４1 を形成
し、次いで下層４1 の表面に電気Ｆｅメッキ処理を施す
ことによりＦｅ結晶の集合体よりなる上層４2 を形成し
て複数の内燃機関用ピストン１を製造した。
カート部３2 外周面に、先ず、電気Ｆｅメッキ処理を施
すことによりＦｅ結晶の集合体よりなる下層４1 を形成
し、次いで下層４1 の表面に電気Ｆｅメッキ処理を施す
ことによりＦｅ結晶の集合体よりなる上層４2 を形成し
て複数の内燃機関用ピストン１を製造した。
【００２７】表４、表５は、下層４1 の例１ａ〜６ａに
おける電気Ｆｅメッキ処理条件を示し、また表６、表７
は上層４2 の例１ｂ〜６ｂにおける電気Ｆｅメッキ処理
条件を示す。
おける電気Ｆｅメッキ処理条件を示し、また表６、表７
は上層４2 の例１ｂ〜６ｂにおける電気Ｆｅメッキ処理
条件を示す。
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】
【００３０】
【表６】
【００３１】
【表７】 表８は、下層４1 の例１ａ〜６ａにおける表面の結晶形
態、Ｆｅ結晶の粒径、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓおよ
び硬さをそれぞれ示す。表９は、上層４2 の例１ｂ〜６
ｂにおける摺動面４ａの結晶形態、Ｆｅ結晶の粒径、各
配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓおよび硬さをそれぞれ示す。
態、Ｆｅ結晶の粒径、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓおよ
び硬さをそれぞれ示す。表９は、上層４2 の例１ｂ〜６
ｂにおける摺動面４ａの結晶形態、Ｆｅ結晶の粒径、各
配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓおよび硬さをそれぞれ示す。
【００３２】
【表８】
【００３３】
【表９】 存在率Ｓは、下層４1 の例１ａ〜６ａ、上層４2 の例１
ｂ〜６ｂのＸ線回折図（Ｘ線照射方向は表面または摺動
面４ａに対して直角方向）に基づいて次のような方法で
求められたものである。一例として、下層４1 の例１ａ
について説明すると、図８は例１ａのＸ線回折図（Ｘ線
回折は上層４2 無しの状態で行われた。）であり、各配
向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは次式から求められた。なお、
例えば｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を
摺動面４ａ側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ110 ＝｛（Ｉ110 ／ＩＡ
110 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ200 ＝｛（Ｉ200 ／ＩＡ
200 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ211 ＝｛（Ｉ211 ／ＩＡ
211 ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ310 ＝｛（Ｉ310 ／ＩＡ
310 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ222 ＝｛（Ｉ222 ／ＩＡ
222 ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ110 、Ｉ200 、Ｉ211 、Ｉ310 、Ｉ222 は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ110 、ＩＡ200 、ＩＡ211 、ＩＡ310 、ＩＡ222 は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ110 ＝１００、ＩＡ200 ＝２０、ＩＡ211 ＝３０、
ＩＡ310 ＝１２、ＩＡ222 ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）＋（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）＋（Ｉ
211 ／ＩＡ211 ）＋（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）＋（Ｉ222 ／
ＩＡ222 ）である。
ｂ〜６ｂのＸ線回折図（Ｘ線照射方向は表面または摺動
面４ａに対して直角方向）に基づいて次のような方法で
求められたものである。一例として、下層４1 の例１ａ
について説明すると、図８は例１ａのＸ線回折図（Ｘ線
回折は上層４2 無しの状態で行われた。）であり、各配
向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは次式から求められた。なお、
例えば｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を
摺動面４ａ側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ110 ＝｛（Ｉ110 ／ＩＡ
110 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ200 ＝｛（Ｉ200 ／ＩＡ
200 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ211 ＝｛（Ｉ211 ／ＩＡ
211 ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ310 ＝｛（Ｉ310 ／ＩＡ
310 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ222 ＝｛（Ｉ222 ／ＩＡ
222 ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ110 、Ｉ200 、Ｉ211 、Ｉ310 、Ｉ222 は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ110 、ＩＡ200 、ＩＡ211 、ＩＡ310 、ＩＡ222 は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ110 ＝１００、ＩＡ200 ＝２０、ＩＡ211 ＝３０、
ＩＡ310 ＝１２、ＩＡ222 ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）＋（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）＋（Ｉ
211 ／ＩＡ211 ）＋（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）＋（Ｉ222 ／
ＩＡ222 ）である。
【００３４】図９は、下層４1 の例１ａにおける表面の
結晶構造を示す顕微鏡写真（５０００倍、撮影は上層４
2 無しの状態で行われた。）である。図９において多数
の板状をなす（ｈｈ０）配向性Ｆｅ結晶が観察される。
この（ｈｈ０）配向性Ｆｅ結晶は（ｈｈ０）面、したが
って｛１１０｝面を摺動面４ａ側に向けた｛１１０｝配
向性Ｆｅ結晶であり、その存在率Ｓは、表８、図８に示
すようにＳ＝７０％である。
結晶構造を示す顕微鏡写真（５０００倍、撮影は上層４
2 無しの状態で行われた。）である。図９において多数
の板状をなす（ｈｈ０）配向性Ｆｅ結晶が観察される。
この（ｈｈ０）配向性Ｆｅ結晶は（ｈｈ０）面、したが
って｛１１０｝面を摺動面４ａ側に向けた｛１１０｝配
向性Ｆｅ結晶であり、その存在率Ｓは、表８、図８に示
すようにＳ＝７０％である。
【００３５】図１０は、上層４2 の例２ｂのＸ線回折図
であり、図１１は例２ｂにおける摺動面４ａの結晶構造
を示す顕微鏡写真（５０００倍）である。図１１におい
て、多数の略六角錐状をなす（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶
が観察される。この（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶は（ｈｈ
ｈ）面、したがって｛２２２｝面を摺動面４ａ側に向け
た三角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の合体により形成
されたもので、六角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存
在率Ｓは、表９、図１０に示すように、Ｓ＝５０．６％
である。
であり、図１１は例２ｂにおける摺動面４ａの結晶構造
を示す顕微鏡写真（５０００倍）である。図１１におい
て、多数の略六角錐状をなす（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶
が観察される。この（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶は（ｈｈ
ｈ）面、したがって｛２２２｝面を摺動面４ａ側に向け
た三角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の合体により形成
されたもので、六角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存
在率Ｓは、表９、図１０に示すように、Ｓ＝５０．６％
である。
【００３６】図１２は、上層４2 の例３ｂのＸ線回折図
であり、図１３は、例３ｂにおける摺動面４ａの結晶構
造を示す顕微鏡写真（５０００倍）である。図１３にお
いて、多数の三角錐状をなす｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
が観察され、その存在率Ｓは、表９、図１２に示すよう
に、Ｓ＝４３％である。
であり、図１３は、例３ｂにおける摺動面４ａの結晶構
造を示す顕微鏡写真（５０００倍）である。図１３にお
いて、多数の三角錐状をなす｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
が観察され、その存在率Ｓは、表９、図１２に示すよう
に、Ｓ＝４３％である。
【００３７】次に、下層４1 の例１ａ〜６ａと上層４2
の例２ｂとよりなる６種の表面層４について密着性能テ
ストを行い、下層４1 における｛１１０｝配向性Ｆｅ結
晶の存在率Ｓと密着応力との関係を求めたところ、表１
０、図１４の結果を得た。密着性能テストは、各表面層
４より直径１２mmのテストピースを切出し、次いで各テ
ストピースの上層４2 にロッドをエポキシ系接着剤を用
いて接着し、その後テストピースおよびロッドを引張っ
て、下層４1 が母材２から剥離したときの応力を求め
る、といった方法で行われた。表１０、図１４にはその
時の応力を密着応力として表わしてある。
の例２ｂとよりなる６種の表面層４について密着性能テ
ストを行い、下層４1 における｛１１０｝配向性Ｆｅ結
晶の存在率Ｓと密着応力との関係を求めたところ、表１
０、図１４の結果を得た。密着性能テストは、各表面層
４より直径１２mmのテストピースを切出し、次いで各テ
ストピースの上層４2 にロッドをエポキシ系接着剤を用
いて接着し、その後テストピースおよびロッドを引張っ
て、下層４1 が母材２から剥離したときの応力を求め
る、といった方法で行われた。表１０、図１４にはその
時の応力を密着応力として表わしてある。
【００３８】
【表１０】 図１４は、表１０をグラフ化したもので、図中、点（１
ａ）〜（６ａ）は下層４1 の例１ａ〜６ａにそれぞれ対
応する。
ａ）〜（６ａ）は下層４1 の例１ａ〜６ａにそれぞれ対
応する。
【００３９】表１０、図１４から明らかなように、｛１
１０｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ≧３０％である例
１ａ〜４ａは例５ａ，６ａに比べて密着応力が大幅に向
上するものである。
１０｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ≧３０％である例
１ａ〜４ａは例５ａ，６ａに比べて密着応力が大幅に向
上するものである。
【００４０】次に、上層４2 の例１ｂ〜６ｂと下層４1
の例２ａとよりなる６種の表面層４について、チップオ
ンディスク方式による焼付きテストを行って、上層４2
における｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓと焼付き
発生荷重との関係を求めたところ、表１１、図１５の結
果を得た。テスト条件は次の通りである。ディスクの材
質 Ａｌ−１０重量％Ｓｉ合金、ディスクの回転速度
１５ｍ／sec 、給油量０．３ml／min 、表面層より製作
されたチップの摺動面の面積 １cm2 。
の例２ａとよりなる６種の表面層４について、チップオ
ンディスク方式による焼付きテストを行って、上層４2
における｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓと焼付き
発生荷重との関係を求めたところ、表１１、図１５の結
果を得た。テスト条件は次の通りである。ディスクの材
質 Ａｌ−１０重量％Ｓｉ合金、ディスクの回転速度
１５ｍ／sec 、給油量０．３ml／min 、表面層より製作
されたチップの摺動面の面積 １cm2 。
【００４１】
【表１１】 図１５は、表１１をグラフ化したもので、図中、点（１
ｂ）〜（６ｂ）は上層４2 の例１ｂ〜６ｂにそれぞれ対
応する。
ｂ）〜（６ｂ）は上層４2 の例１ｂ〜６ｂにそれぞれ対
応する。
【００４２】表１１、図１５から明らかなように、｛２
２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ≧４０％である例
１ｂ〜３ｂにおいては、摺動面４ａの保油性および初期
なじみ性が良好になるので、焼付き発生荷重が例４ｂ〜
６ｂに比べて大幅に向上するものである。
２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ≧４０％である例
１ｂ〜３ｂにおいては、摺動面４ａの保油性および初期
なじみ性が良好になるので、焼付き発生荷重が例４ｂ〜
６ｂに比べて大幅に向上するものである。
【００４３】前記表面層は、次のような内燃機関用摺動
部材等の摺動部に適用される。ピストン（リング溝、ピ
ン孔）、ピストンリング、ピストンピン、コンロッド、
クランクシャフト、軸受メタル、オイルポンプロータ、
オイルポンプロータハウジング、カムシャフト、スプリ
ング（端面）、スプリングシート、スプリングリテー
ナ、コッタ、ロッカアーム、ローラベアリングアウタケ
ース、ローラベアリングインナケース、バルブステム、
バルブフェイス、油圧タペット、ウオータポンプロータ
シャフト、プーリ、ギア、トランスミッションシャフト
部、クラッチプレート、ワッシャ、ボルト（座面、ねじ
部）、シリンダ、カムシャフトの軸受、チエン、金属ベ
ルト、ディファレンシャルピニオンシャフト。
部材等の摺動部に適用される。ピストン（リング溝、ピ
ン孔）、ピストンリング、ピストンピン、コンロッド、
クランクシャフト、軸受メタル、オイルポンプロータ、
オイルポンプロータハウジング、カムシャフト、スプリ
ング（端面）、スプリングシート、スプリングリテー
ナ、コッタ、ロッカアーム、ローラベアリングアウタケ
ース、ローラベアリングインナケース、バルブステム、
バルブフェイス、油圧タペット、ウオータポンプロータ
シャフト、プーリ、ギア、トランスミッションシャフト
部、クラッチプレート、ワッシャ、ボルト（座面、ねじ
部）、シリンダ、カムシャフトの軸受、チエン、金属ベ
ルト、ディファレンシャルピニオンシャフト。
【００４４】
【発明の効果】第１発明によれば、表面層の下層におけ
る結晶構造を前記のように特定することによって、母材
に対する密着応力の高い表面層を備えた摺動部材を提供
することができる。
る結晶構造を前記のように特定することによって、母材
に対する密着応力の高い表面層を備えた摺動部材を提供
することができる。
【００４５】第２発明によれば、表面層の上層における
結晶構造を前記のように特定することによって、前記効
果に加え、耐焼付き性の優秀な表面層を備えた摺動部材
を提供することができる。
結晶構造を前記のように特定することによって、前記効
果に加え、耐焼付き性の優秀な表面層を備えた摺動部材
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】体心立方構造およびその（ｈｈ０）面、（ｈｈ
ｈ）面を示す斜視図である。
ｈ）面を示す斜視図である。
【図４】表面層の一例を示す要部斜視図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】体心立方構造における（ｈｈ０）面の傾きを示
す説明図である。
す説明図である。
【図７】体心立方構造における（ｈｈｈ）面の傾きを示
す説明図である。
す説明図である。
【図８】下層の一例におけるＸ線回折図である。
【図９】下層の一例における表面の結晶構造を示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図１０】上層の一例におけるＸ線回折図である。
【図１１】上層の一例における摺動面の結晶構造を示す
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図１２】上層の他例におけるＸ線回折図である。
【図１３】上層の他例における摺動面の結晶構造を示す
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図１４】密着性能テスト結果を示すグラフである。
【図１５】焼付きテスト結果を示すグラフである。
１ ピストン（摺動部材） ２ 母材 ４ 表面層 ４1 下層 ４2 上層 ４ａ 摺動面 ５ シリンダボア内壁（相手部材） ６ （ｈｈｈ）配向性金属結晶
Claims (2)
- 【請求項１】 金属製母材と、その母材表面に対するメ
ッキ処理により形成されて相手部材との摺動面を有する
表面層とを備えた摺動部材において、前記表面層は前記
母材に密着する下層およびその下層に密着する上層より
なり、前記下層は体心立方構造を持つ金属結晶の集合体
より構成され、その集合体は、ミラー指数で（ｈｈ０）
面を摺動面側に向けた（ｈｈ０）配向性金属結晶を含
み、その（ｈｈ０）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧３
０％であることを特徴とする摺動部材。 - 【請求項２】 前記上層は体心立方構造を持つ金属結晶
の集合体より構成され、その集合体は、ミラー指数で
（ｈｈｈ）面を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属
結晶を含み、その（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率Ｓ
はＳ≧４０％である、請求項１記載の摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35255992A JP2687076B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35255992A JP2687076B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173070A JPH06173070A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2687076B2 true JP2687076B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=18424892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35255992A Expired - Fee Related JP2687076B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687076B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6485952B2 (ja) * | 2015-03-23 | 2019-03-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストンまたは内燃機関のピストンの表面処理方法 |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP35255992A patent/JP2687076B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06173070A (ja) | 1994-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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