JP2741438B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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- JP2741438B2 JP2741438B2 JP20219391A JP20219391A JP2741438B2 JP 2741438 B2 JP2741438 B2 JP 2741438B2 JP 20219391 A JP20219391 A JP 20219391A JP 20219391 A JP20219391 A JP 20219391A JP 2741438 B2 JP2741438 B2 JP 2741438B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摺動部材、特に、相手部
材との摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材に関する。
材との摺動面を持つ表面層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、Ａｌ合金
製母材のリング溝内面に、その耐摩耗性の向上を狙って
金属メッキ層よりなる表面層を設けた内燃機関用ピスト
ンが知られている。
製母材のリング溝内面に、その耐摩耗性の向上を狙って
金属メッキ層よりなる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】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、従来の表面層は、その硬度が低いために耐摩耗性が
乏しいという問題がある。
関が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下で
は、従来の表面層は、その硬度が低いために耐摩耗性が
乏しいという問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、表面層の金属結晶構
造を特定することによって、その高硬度化を実現し、こ
れにより表面層の耐摩耗性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。
造を特定することによって、その高硬度化を実現し、こ
れにより表面層の耐摩耗性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】
【課題を解決するための手段】本発明は、相手部材との
摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材において、前記表
面層はＦｅ結晶、Ｃｒ結晶およびＮｉ結晶から選択され
る一種の金属結晶の集合体より構成されると共に前記摺
動面を形成すべく、最密面を摺動面側に向けた前記一種
の金属結晶を有し、前記表面層の高硬度化を図るべく、
前記摺動面における前記最密面の面積率を３０％以上に
設定し、前記最密面の傾き角θを０°≦θ≦２０°に設
定したことを特徴とする。
摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材において、前記表
面層はＦｅ結晶、Ｃｒ結晶およびＮｉ結晶から選択され
る一種の金属結晶の集合体より構成されると共に前記摺
動面を形成すべく、最密面を摺動面側に向けた前記一種
の金属結晶を有し、前記表面層の高硬度化を図るべく、
前記摺動面における前記最密面の面積率を３０％以上に
設定し、前記最密面の傾き角θを０°≦θ≦２０°に設
定したことを特徴とする。
【０００６】
【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を有し、その母材
２のリング溝３内面に表面層４が設けられる。その表面
層４は、相手部材としてのピストンリング５との摺動面
４ａを持つ。
機関用ピストン１はＡｌ合金製母材２を有し、その母材
２のリング溝３内面に表面層４が設けられる。その表面
層４は、相手部材としてのピストンリング５との摺動面
４ａを持つ。
【０００７】表面層４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（以下、ｆｃｃ構造
と称す）および体心立方構造（以下、ｂｃｃ構造と称
す）が含まれる。
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（以下、ｆｃｃ構造
と称す）および体心立方構造（以下、ｂｃｃ構造と称
す）が含まれる。
【０００８】ｆｃｃ構造を有する金属結晶としてはＮｉ
結晶を挙げることができ、またｂｃｃ構造を有する金属
結晶としてはＦｅ結晶およびＣｒ結晶を挙げることがで
きる。
結晶を挙げることができ、またｂｃｃ構造を有する金属
結晶としてはＦｅ結晶およびＣｒ結晶を挙げることがで
きる。
【０００９】図３、（ａ）に示すように、ｆｃｃ構造Ａ
における最密面ａは、６個の原子を含む（１１１）面
（ミラー指数、以下同じ）であり、また同図（ｂ）に示
すように、ｂｃｃ構造Ｂにおける最密面ａは、５個の原
子を含む（１１０）面である。
における最密面ａは、６個の原子を含む（１１１）面
（ミラー指数、以下同じ）であり、また同図（ｂ）に示
すように、ｂｃｃ構造Ｂにおける最密面ａは、５個の原
子を含む（１１０）面である。
【００１０】金属結晶のうち所定のものは、摺動面４ａ
を形成すべく、最密面ａを摺動面側に向けており、その
摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は３０％以上に設
定される。
を形成すべく、最密面ａを摺動面側に向けており、その
摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は３０％以上に設
定される。
【００１１】最密面ａは他の結晶面に比べて原子密度が
高いので、その面積率を前記のように特定すると、摺動
面４ａ、したがって表面層４の高硬度化を達成して、そ
の耐摩耗性を向上させることができる。前記面積率が３
０％未満では、表面層４の硬さが低下する。
高いので、その面積率を前記のように特定すると、摺動
面４ａ、したがって表面層４の高硬度化を達成して、そ
の耐摩耗性を向上させることができる。前記面積率が３
０％未満では、表面層４の硬さが低下する。
【００１２】摺動面４ａに沿う仮想面に対する最密面ａ
の傾きは、表面層４の耐摩耗性に影響を与える。
の傾きは、表面層４の耐摩耗性に影響を与える。
【００１３】図４、（ａ）に示すように、ｆｃｃ構造Ａ
の最密面ａが仮想面Ｃに対してなす傾き角θは、０°≦
θ≦２０°に、また同図（ｂ）に示すように、ｂｃｃ構
造Ｂの最密面ａが仮想面Ｃに対してなす傾き角θは、０
°≦θ≦２０°にそれぞれ設定される。傾き角θがθ＞
３０°になると、表面層の耐摩耗性が低下する。
の最密面ａが仮想面Ｃに対してなす傾き角θは、０°≦
θ≦２０°に、また同図（ｂ）に示すように、ｂｃｃ構
造Ｂの最密面ａが仮想面Ｃに対してなす傾き角θは、０
°≦θ≦２０°にそれぞれ設定される。傾き角θがθ＞
３０°になると、表面層の耐摩耗性が低下する。
【００１４】以下、具体例について説明する。
【００１５】Ａｌ合金製母材２のリング溝３内面に電気
メッキ処理を施してＦｅ結晶の集合体よりなる表面層４
を形成した。
メッキ処理を施してＦｅ結晶の集合体よりなる表面層４
を形成した。
【００１６】電気メッキ処理条件は次の通りである。メ
ッキ浴：硫酸第１鉄浴；メッキ浴ｐＨ：３以下（一
定）；添加剤：尿素、ホウ酸、サッカリン、硫酸アンモ
ニウム；メッキ浴温度：５０℃；陰極電流密度：８Ａ／
ｄｍ2 。
ッキ浴：硫酸第１鉄浴；メッキ浴ｐＨ：３以下（一
定）；添加剤：尿素、ホウ酸、サッカリン、硫酸アンモ
ニウム；メッキ浴温度：５０℃；陰極電流密度：８Ａ／
ｄｍ2 。
【００１７】図５は、表面層４におけるＦｅ結晶のＸ線
回折図であり、ピークｂ1 が最密面ａである（１１０）
面に、またピークｂ2 が（２１１）面にそれぞれ該当す
る。本図より、表面層４には、最密面ａが、摺動面４ａ
に沿う仮想面Ｃに平行な平面内に位置するように配向し
たＦｅ結晶が存在することが判る。
回折図であり、ピークｂ1 が最密面ａである（１１０）
面に、またピークｂ2 が（２１１）面にそれぞれ該当す
る。本図より、表面層４には、最密面ａが、摺動面４ａ
に沿う仮想面Ｃに平行な平面内に位置するように配向し
たＦｅ結晶が存在することが判る。
【００１８】この場合、ピークｂ1 の高さ、したがって
積分強度が高ければ高い程Ｆｅ結晶の前記配向度が増
し、その結果、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率が
高くなる。この配向度の調節は、電気メッキ処理条件を
変えることによって行われる。図５の場合、摺動面４ａ
における最密面ａの面積率は３０％であり、その摺動面
４ａにおけるＦｅの結晶構造は、図６の電子顕微鏡写真
（5,000 倍）に示されている。
積分強度が高ければ高い程Ｆｅ結晶の前記配向度が増
し、その結果、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率が
高くなる。この配向度の調節は、電気メッキ処理条件を
変えることによって行われる。図５の場合、摺動面４ａ
における最密面ａの面積率は３０％であり、その摺動面
４ａにおけるＦｅの結晶構造は、図６の電子顕微鏡写真
（5,000 倍）に示されている。
【００１９】前記同様に、Ａｌ合金製母材１のリング溝
３内面に電気メッキ処理を行うことによって、Ｃｒ結晶
よりなる表面層４およびＮｉ結晶よりなる表面層４を形
成した。
３内面に電気メッキ処理を行うことによって、Ｃｒ結晶
よりなる表面層４およびＮｉ結晶よりなる表面層４を形
成した。
【００２０】図７は、表面層４におけるＣｒ結晶のＸ線
回折図であり、ピークｂ3 が最密面ａである（１１０）
面に、またピークｂ4 が（２１１）面にそれぞれ該当す
る。この場合、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は
６５％である。
回折図であり、ピークｂ3 が最密面ａである（１１０）
面に、またピークｂ4 が（２１１）面にそれぞれ該当す
る。この場合、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は
６５％である。
【００２１】図８は、表面層４におけるＮｉ結晶のＸ線
回折図であり、ピークｂ5 が最密面ａである（１１１）
面に、またピークｂ6 が（２００）面にそれぞれ該当す
る。この場合、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は
６５％であり、その摺動面４ａにおけるＮｉの結晶構造
は、図９の電子顕微鏡写真（5,000 倍）に示されてい
る。
回折図であり、ピークｂ5 が最密面ａである（１１１）
面に、またピークｂ6 が（２００）面にそれぞれ該当す
る。この場合、摺動面４ａにおける最密面ａの面積率は
６５％であり、その摺動面４ａにおけるＮｉの結晶構造
は、図９の電子顕微鏡写真（5,000 倍）に示されてい
る。
【００２２】前記Ｆｅ結晶、Ｃｒ結晶およびＮｉ結晶よ
りなる各表面層４において、その最密面ａの傾き角θは
０°≦θ≦２０°であった。
りなる各表面層４において、その最密面ａの傾き角θは
０°≦θ≦２０°であった。
【００２３】図１０は、各表面層４の硬度試験結果を示
す。マイクロビッカース硬さの測定は、超微小硬度計を
用い、荷重５ｇにて行われた。本図において、線ｃがＦ
ｅ結晶よりなる表面層４に、線ｄがＣｒ結晶よりなる表
面層４に、線ｅがＮｉ結晶よりなる表面層４にそれぞれ
該当する。
す。マイクロビッカース硬さの測定は、超微小硬度計を
用い、荷重５ｇにて行われた。本図において、線ｃがＦ
ｅ結晶よりなる表面層４に、線ｄがＣｒ結晶よりなる表
面層４に、線ｅがＮｉ結晶よりなる表面層４にそれぞれ
該当する。
【００２４】図１０から明らかなように、摺動面４ａに
おける各結晶の最密面ａの面積率を３０％以上に設定す
ることによって、表面層４の高硬度化を図ることができ
る。
おける各結晶の最密面ａの面積率を３０％以上に設定す
ることによって、表面層４の高硬度化を図ることができ
る。
【００２５】図１１は、各表面層４の摩耗試験結果を示
す。摩耗量の測定は、チップオンディスク試験機を用い
て行われ、試験条件は、チップに対する荷重：１０kg
ｆ；ディスクの材質：炭素鋼（Ｓ４８Ｃ材）の窒化処理
材；ディスクの回転速度：０．５ｍ／sec ；摺動距離：
１０００ｍ；である。図１１において、各線ｃ〜ｅは図
１０の各線ｃ〜ｅに対応する。
す。摩耗量の測定は、チップオンディスク試験機を用い
て行われ、試験条件は、チップに対する荷重：１０kg
ｆ；ディスクの材質：炭素鋼（Ｓ４８Ｃ材）の窒化処理
材；ディスクの回転速度：０．５ｍ／sec ；摺動距離：
１０００ｍ；である。図１１において、各線ｃ〜ｅは図
１０の各線ｃ〜ｅに対応する。
【００２６】図１１から明らかなように、前記最密面ａ
の面積率を３０％以上に設定することによって表面層４
の耐摩耗性を向上させることができる。
の面積率を３０％以上に設定することによって表面層４
の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２７】なお、本発明は前記ピストンに限らず、ベ
ルト溝にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を有する表面層を
設けたプーリ、スリッパ面にＣｒの結晶を有する表面層
を設けた内燃機関用ロッカアーム、ジャーナル部および
カムノーズ部にＣｒの結晶を有する表面層を設けた内燃
機関用カム軸、外周面にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を
有する表面層を備えたピストンピン、外周面および両環
状端面にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を有する表面層を
設けたピストンリング、ジャーナル部にＮｉ、Ｆｅまた
はＣｒの結晶を有する表面層を設けた軸部材等の摺動部
材に適用される。
ルト溝にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を有する表面層を
設けたプーリ、スリッパ面にＣｒの結晶を有する表面層
を設けた内燃機関用ロッカアーム、ジャーナル部および
カムノーズ部にＣｒの結晶を有する表面層を設けた内燃
機関用カム軸、外周面にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を
有する表面層を備えたピストンピン、外周面および両環
状端面にＮｉ、ＦｅまたはＣｒの結晶を有する表面層を
設けたピストンリング、ジャーナル部にＮｉ、Ｆｅまた
はＣｒの結晶を有する表面層を設けた軸部材等の摺動部
材に適用される。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、表面層の金属結晶構造
を前記のように特定することによって、その表面層の高
硬度化を達成して耐摩耗性を向上させた摺動部材を提供
することができる。
を前記のように特定することによって、その表面層の高
硬度化を達成して耐摩耗性を向上させた摺動部材を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】（ａ）は面心立方構造の最密面を示す斜視図で
あり、（ｂ）は体心立方構造の最密面を示す斜視図であ
る。
あり、（ｂ）は体心立方構造の最密面を示す斜視図であ
る。
【図４】（ａ）は面心立方構造における最密面の傾きを
示す説明図であり、（ｂ）は体心立方構造における最密
面の傾きを示す説明図である。
示す説明図であり、（ｂ）は体心立方構造における最密
面の傾きを示す説明図である。
【図５】表面層におけるＦｅ結晶のＸ線回折図である。
【図６】摺動面におけるＦｅの結晶構造を示す顕微鏡写
真である。
真である。
【図７】表面層におけるＣｒ結晶のＸ線回折図である。
【図８】表面層におけるＮｉ結晶のＸ線回折図である。
【図９】摺動面におけるＮｉの結晶構造を示す顕微鏡写
真である。
真である。
【図１０】摺動面における最密面の面積率と、表面層の
硬さとの関係を示すグラフである。
硬さとの関係を示すグラフである。
【図１１】摺動面における最密面の面積率と、表面層の
摩耗量との関係を示すグラフである。
摩耗量との関係を示すグラフである。
１ ピストン（摺動部材） ４ 表面層 ４ａ 摺動面 ５ ピストンリング（相手部材） ａ 最密面
Claims (1)
- 【請求項１】 相手部材（５）との摺動面（４ａ）を持
つ表面層（４）を備えた摺動部材において、前記表面層
（４）はＦｅ結晶、Ｃｒ結晶およびＮｉ結晶から選択さ
れる一種の金属結晶の集合体より構成されると共に前記
摺動面（４ａ）を形成すべく、最密面（ａ）を摺動面側
に向けた前記一種の金属結晶を有し、前記表面層（４）
の高硬度化を図るべく、前記摺動面（４ａ）における前
記最密面（ａ）の面積率を３０％以上に設定し、前記最
密面（ａ）の傾き角θを０°≦θ≦２０°に設定したこ
とを特徴とする摺動部材。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20219391A JP2741438B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
| DE4223631A DE4223631C2 (de) | 1991-07-18 | 1992-07-17 | Gleitelement |
| CA002074114A CA2074114C (en) | 1991-07-18 | 1992-07-17 | Slide member |
| FR9208831A FR2685012B1 (fr) | 1991-07-18 | 1992-07-17 | Organe coulissant. |
| GB9215382A GB2257759B (en) | 1991-07-18 | 1992-07-20 | Slide member |
| US07/917,164 US5340660A (en) | 1991-07-18 | 1992-07-20 | Slide member |
| GB9425982A GB2284640B (en) | 1991-07-18 | 1992-07-20 | Slide member |
| US08/205,030 US5443919A (en) | 1991-07-18 | 1994-03-02 | Slide member |
| US08/205,051 US5443920A (en) | 1991-07-18 | 1994-03-02 | Slide member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20219391A JP2741438B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525688A JPH0525688A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2741438B2 true JP2741438B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=16453509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20219391A Expired - Fee Related JP2741438B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741438B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| 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 |
| JP2012057217A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Honda Motor Co Ltd | 摺動部材の製造方法及び摺動部材 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP20219391A patent/JP2741438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525688A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |