JP3148655B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質Ｃｒめっき皮
膜に形成されている網目状のクラックに硬質粒子が含有
されている複合Ｃｒめっき皮膜を被覆した内燃機関用ピ
ストンリングや圧縮機用ベーン等の摺動部材に関する。
膜に形成されている網目状のクラックに硬質粒子が含有
されている複合Ｃｒめっき皮膜を被覆した内燃機関用ピ
ストンリングや圧縮機用ベーン等の摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散
させて、Ｃｒめっき皮膜の耐摩耗性を改善しようとする
試みがある。硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散さ
せる方法は、これまでに以下のものが提案されている。 ・硬質粒子を共析固着させる比較的低い電流密度と、Ｃ
ｒめっきが通常の速度で電着する電流密度と、を用いて
繰り返し電解させるパルス電解法（特公昭５９−０２８
６４０号参照）。 ・Ｃｒめっき浴に希土類元素またはその化合物を添加す
る方法（特開昭６１−００３８９５号参照）。 ・３価のＣｒめっき浴に硬質粒子と自己潤滑性粒子を加
える方法（特開昭６２−１２０４９８号参照）。
させて、Ｃｒめっき皮膜の耐摩耗性を改善しようとする
試みがある。硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散さ
せる方法は、これまでに以下のものが提案されている。 ・硬質粒子を共析固着させる比較的低い電流密度と、Ｃ
ｒめっきが通常の速度で電着する電流密度と、を用いて
繰り返し電解させるパルス電解法（特公昭５９−０２８
６４０号参照）。 ・Ｃｒめっき浴に希土類元素またはその化合物を添加す
る方法（特開昭６１−００３８９５号参照）。 ・３価のＣｒめっき浴に硬質粒子と自己潤滑性粒子を加
える方法（特開昭６２−１２０４９８号参照）。
【０００３】しかし、これらの方法はいずれも実用化し
ていず、我々の追試においても再現性に乏しかったり、
複合比率が極端に低かったり、あるいはめっき速度が極
めて低い等の問題があった。
ていず、我々の追試においても再現性に乏しかったり、
複合比率が極端に低かったり、あるいはめっき速度が極
めて低い等の問題があった。
【０００４】以上の複合Ｃｒめっきは、硬質Ｃｒめっき
皮膜中に一様に硬質粒子を分散させることを意図してい
るが、硬質Ｃｒめっき皮膜に形成された網目状のクラッ
クを拡大形成し、その中に硬質粒子を含有させたものが
ある（特開昭６２−５６６００号参照）。この方法によ
る複合Ｃｒめっきは、再現性・複合比率の制御性・めっ
き速度等が満足しうるものである。
皮膜中に一様に硬質粒子を分散させることを意図してい
るが、硬質Ｃｒめっき皮膜に形成された網目状のクラッ
クを拡大形成し、その中に硬質粒子を含有させたものが
ある（特開昭６２−５６６００号参照）。この方法によ
る複合Ｃｒめっきは、再現性・複合比率の制御性・めっ
き速度等が満足しうるものである。
【０００５】上記公報に開示されている事項は、 ・複合Ｃｒめっき皮膜厚さ：１０〜１０００μｍ ・網目状クラックの幅 ：０．５μｍ以上 中でも１μｍ以上 ・硬質粒子の粒径 ：０．５〜１５μｍ 実施例では、０．５〜５μｍ ・硬質粒子 ：ＷＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ， ＢＣ，ダイヤモンド である。
【０００６】そして上記複合Ｃｒめっき皮膜は、欧州に
おいて、低負荷のディーゼルエンジン用の一部のピスト
ンリングに実用化されている。この複合Ｃｒめっき皮膜
の諸元は、次の通りである。 ・皮膜厚さ ：１００〜２００μｍ ・皮膜硬さ ：ＨＶ８５０〜ＨＶ１０００ ・硬質粒子 ：Ａｌ2 Ｏ3 粉砕粉 ・硬質粒子の平均粒径 ：４．５μｍ ・硬質粒子の複合比率 ：体積比率で５％
おいて、低負荷のディーゼルエンジン用の一部のピスト
ンリングに実用化されている。この複合Ｃｒめっき皮膜
の諸元は、次の通りである。 ・皮膜厚さ ：１００〜２００μｍ ・皮膜硬さ ：ＨＶ８５０〜ＨＶ１０００ ・硬質粒子 ：Ａｌ2 Ｏ3 粉砕粉 ・硬質粒子の平均粒径 ：４．５μｍ ・硬質粒子の複合比率 ：体積比率で５％
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この複合Ｃ
ｒめっき皮膜を被覆したピストンリングは、自身の耐摩
耗性・耐焼き付き性が優れる特長があるが、相手材への
攻撃性が大きく、シリンダボアの摩耗量が著しく増大す
る不都合がある。このため、高負荷のディーゼルエンジ
ンやガソリンエンジンに上記複合Ｃｒめっき皮膜を形成
したピストンリングを使用することができない。
ｒめっき皮膜を被覆したピストンリングは、自身の耐摩
耗性・耐焼き付き性が優れる特長があるが、相手材への
攻撃性が大きく、シリンダボアの摩耗量が著しく増大す
る不都合がある。このため、高負荷のディーゼルエンジ
ンやガソリンエンジンに上記複合Ｃｒめっき皮膜を形成
したピストンリングを使用することができない。
【０００８】この複合Ｃｒめっきの相手材攻撃性には、
硬質粒子の種類や含有量が影響すると考えられるが、上
記公報は、これらについては全く記載していない。そし
てこの複合Ｃｒめっきは、従来のＮｉ系あるいはＮｉ−
Ｃｏ−Ｐ系の複合めっきと異なり、硬質粒子の分布状態
やマトリックス金属が異なるので、従来の複合めっきの
知識を利用して相手攻撃性を低減することができない。
硬質粒子の種類や含有量が影響すると考えられるが、上
記公報は、これらについては全く記載していない。そし
てこの複合Ｃｒめっきは、従来のＮｉ系あるいはＮｉ−
Ｃｏ−Ｐ系の複合めっきと異なり、硬質粒子の分布状態
やマトリックス金属が異なるので、従来の複合めっきの
知識を利用して相手攻撃性を低減することができない。
【０００９】本発明の目的は、硬質Ｃｒめっき皮膜に形
成されている網目状のクラックに硬質粒子が含有されて
いる複合Ｃｒめっき皮膜を被覆した摺動部材であって、
耐摩耗性・耐焼き付き性に優れ、しかも摺動相手材への
攻撃性が小さいピストンリング等の摺動部材を提供する
ことにある。
成されている網目状のクラックに硬質粒子が含有されて
いる複合Ｃｒめっき皮膜を被覆した摺動部材であって、
耐摩耗性・耐焼き付き性に優れ、しかも摺動相手材への
攻撃性が小さいピストンリング等の摺動部材を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、硬質Ｃｒめっ
き皮膜に形成されている網目状のクラックに硬質粒子が
含有されている複合Ｃｒめっき皮膜が摺動面に形成され
ている摺動部材において、前記硬質粒子がＳｉ３Ｎ４粒
子であり、前記硬質粒子の平均粒径が０．８〜３μｍで
あり、前記硬質粒子の複合比率が体積比率で３〜１５％
であることを特徴とする。
き皮膜に形成されている網目状のクラックに硬質粒子が
含有されている複合Ｃｒめっき皮膜が摺動面に形成され
ている摺動部材において、前記硬質粒子がＳｉ３Ｎ４粒
子であり、前記硬質粒子の平均粒径が０．８〜３μｍで
あり、前記硬質粒子の複合比率が体積比率で３〜１５％
であることを特徴とする。
【００１１】上記複合Ｃｒめっき皮膜は内燃機関用ピス
トンリングや圧縮機用ベーン等の摺動部材の摺動面に被
覆される。
トンリングや圧縮機用ベーン等の摺動部材の摺動面に被
覆される。
【００１２】本発明の複合Ｃｒめっき皮膜は、所定のＳ
ｉ3 Ｎ4 粒子を分散させて含有しているＣｒめっき浴を
用いて、複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程とを繰り
返し行うことによって形成できる。
ｉ3 Ｎ4 粒子を分散させて含有しているＣｒめっき浴を
用いて、複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程とを繰り
返し行うことによって形成できる。
【００１３】複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程で形
成される網目状のクラックの密度は、めっき面と平行な
線分（長さ１ｍｍ）と交わるクラックの本数で簡易的に
表すことができ、０（クラックレス）〜２００本／ｍｍ
（マイクロクラックめっき）の範囲にある。クラック密
度が高いとめっき皮膜の強度低下を生じ、逆に低いと硬
質粒子の複合比率を高くできなくなる。本発明のクラッ
ク密度の望ましい範囲は、４０〜９０本／ｍｍである。
成される網目状のクラックの密度は、めっき面と平行な
線分（長さ１ｍｍ）と交わるクラックの本数で簡易的に
表すことができ、０（クラックレス）〜２００本／ｍｍ
（マイクロクラックめっき）の範囲にある。クラック密
度が高いとめっき皮膜の強度低下を生じ、逆に低いと硬
質粒子の複合比率を高くできなくなる。本発明のクラッ
ク密度の望ましい範囲は、４０〜９０本／ｍｍである。
【００１４】クラックは断面が略Ｖ字状をなしており、
その開口幅は硬質粒子の粒径よりも大きくなければなら
ない。開口幅が小さいと硬質粒子の複合比率を上げるこ
とができず、逆に大きすぎると皮膜強度が低下する。一
般的に開口幅の望ましい範囲は、４〜１０μｍの範囲で
ある。
その開口幅は硬質粒子の粒径よりも大きくなければなら
ない。開口幅が小さいと硬質粒子の複合比率を上げるこ
とができず、逆に大きすぎると皮膜強度が低下する。一
般的に開口幅の望ましい範囲は、４〜１０μｍの範囲で
ある。
【００１５】複合Ｃｒめっき皮膜はＳｉ3 Ｎ4 粒子の先
端面が１次摺動面をなし、Ｃｒめっき面は２次摺動面を
なす。
端面が１次摺動面をなし、Ｃｒめっき面は２次摺動面を
なす。
【００１６】複合Ｃｒめっき皮膜の摺動相手材への攻撃
性は粒子の材質によって差異が生じると考えられる。同
様の粒径・形状・複合比率を有しているＡｌ2 Ｏ3 複合
ＣｒめっきとＳｉ3 Ｎ4 複合Ｃｒめっきとを比較して、
後者の方が優れていることを確認した。
性は粒子の材質によって差異が生じると考えられる。同
様の粒径・形状・複合比率を有しているＡｌ2 Ｏ3 複合
ＣｒめっきとＳｉ3 Ｎ4 複合Ｃｒめっきとを比較して、
後者の方が優れていることを確認した。
【００１７】Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の複合比率が増加すると相
手攻撃性が減少する。ちなみに、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の場合
は複合比率が増加すると相手攻撃性が高くなる。耐摩耗
性・耐焼き付き性を良好にするために、硬質粒子の複合
比率は高い方が望ましい。Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を体積比率で
３％以上複合したＣｒめっき皮膜は、従来のＡｌ2 Ｏ3
粒子を複合したＣｒめっき皮膜に比べて相手攻撃性が極
めて小さい。
手攻撃性が減少する。ちなみに、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の場合
は複合比率が増加すると相手攻撃性が高くなる。耐摩耗
性・耐焼き付き性を良好にするために、硬質粒子の複合
比率は高い方が望ましい。Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を体積比率で
３％以上複合したＣｒめっき皮膜は、従来のＡｌ2 Ｏ3
粒子を複合したＣｒめっき皮膜に比べて相手攻撃性が極
めて小さい。
【００１８】複合比率を増加させるにはクラックを大き
くしなければならないが、これには一定の限界があるの
で、体積比率で１５％を越えて複合することはできな
い。
くしなければならないが、これには一定の限界があるの
で、体積比率で１５％を越えて複合することはできな
い。
【００１９】また、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の粒径が大きいと相
手攻撃性が高くなり、小さいと自身の摩耗が増加する。
硬質粒子の平均粒径（粉末粒度）の望ましい範囲は、
０．８〜３μｍである。
手攻撃性が高くなり、小さいと自身の摩耗が増加する。
硬質粒子の平均粒径（粉末粒度）の望ましい範囲は、
０．８〜３μｍである。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示
し、ピストンリングの一部分を示す縦断面図である。ピ
ストンリング１の全表面に窒化層２が形成され、外周面
の窒化層２上に複合Ｃｒめっき皮膜３が形成されてい
る。複合Ｃｒめっき皮膜３は、めっき面に垂直な方向か
ら見て、その表面および内部に網目状のクラック４を有
しており、クラック４にＳｉ3 Ｎ4 粒子５が含有されて
固定されている。Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５の平均粒径は０．８
〜３μｍであり、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５の複合比率は体積比
率で３〜１５％である。
し、ピストンリングの一部分を示す縦断面図である。ピ
ストンリング１の全表面に窒化層２が形成され、外周面
の窒化層２上に複合Ｃｒめっき皮膜３が形成されてい
る。複合Ｃｒめっき皮膜３は、めっき面に垂直な方向か
ら見て、その表面および内部に網目状のクラック４を有
しており、クラック４にＳｉ3 Ｎ4 粒子５が含有されて
固定されている。Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５の平均粒径は０．８
〜３μｍであり、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子５の複合比率は体積比
率で３〜１５％である。
【００２１】次に、上記ピストンリング１の複合Ｃｒめ
っき皮膜３のめっき処理について説明する。
っき皮膜３のめっき処理について説明する。
【００２２】ピストンリングの外周面に、（複合Ｃｒめ
っき）→（複合Ｃｒめっき工程−エッチング工程の繰り
返し）を行う。
っき）→（複合Ｃｒめっき工程−エッチング工程の繰り
返し）を行う。
【００２３】複合Ｃｒめっきのめっき浴組成、および複
合Ｃｒめっき工程とエッチング工程の各条件の一例を下
記に示す。なお、最初の複合Ｃｒめっきは、ストライク
めっきで、通常３〜１０分であり、他の条件は下記に示
す条件と同じである。
合Ｃｒめっき工程とエッチング工程の各条件の一例を下
記に示す。なお、最初の複合Ｃｒめっきは、ストライク
めっきで、通常３〜１０分であり、他の条件は下記に示
す条件と同じである。
【００２４】 めっき浴組成 ＣｒＯ3 ２５０ｇ／ｌ Ｈ2 ＳＯ4 １．０ｇ／ｌ Ｈ2 ＳｉＦ6 ５ｇ／ｌ 硬質粒子（Ｓｉ3 Ｎ4 ） ２０ｇ／ｌ 硬質粒子の平均粒径は１．２μｍである。フッ化物を含
有するめっき浴によると、（複合Ｃｒめっき工程−エッ
チング工程）のサイクルによるＣｒめっき層間の密着性
が優れている。 複合Ｃｒめっき 電流密度 ６０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ めっき時間 １０分 エッチング 電流密度 ５０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ エッチング時間 １分
有するめっき浴によると、（複合Ｃｒめっき工程−エッ
チング工程）のサイクルによるＣｒめっき層間の密着性
が優れている。 複合Ｃｒめっき 電流密度 ６０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ めっき時間 １０分 エッチング 電流密度 ５０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ エッチング時間 １分
【００２５】上記の条件で、複合Ｃｒめっき工程→エッ
チング工程の１サイクルを行うと、図２（ａ）に示され
ているように、複合Ｃｒめっき層３Ａがピストンリング
１の外周面の窒化層２上に形成される。複合Ｃｒめっき
層３Ａは、表面に網目状に延びているクラック４が形成
されており、このクラック４にはＳｉ3 Ｎ4 粒子５が固
定されている。
チング工程の１サイクルを行うと、図２（ａ）に示され
ているように、複合Ｃｒめっき層３Ａがピストンリング
１の外周面の窒化層２上に形成される。複合Ｃｒめっき
層３Ａは、表面に網目状に延びているクラック４が形成
されており、このクラック４にはＳｉ3 Ｎ4 粒子５が固
定されている。
【００２６】更に、複合Ｃｒめっき工程→エッチング工
程が繰り返して行われると、図２（ｂ）に示されている
ように、最初の１サイクルの工程で形成された複合Ｃｒ
めっき層３Ａの上に更に複合Ｃｒめっき層３Ｂが積層さ
れる。したがって、最初の複合Ｃｒめっき層３Ａのクラ
ック４内にあるＳｉ3 Ｎ4 粒子５は層内に閉じ込められ
て固定される。そして二層目の複合Ｃｒめっき層３Ｂ
は、表面に網目状に延びているクラック４を有してお
り、このクラック４にＳｉ3 Ｎ4 粒子５が固定されてい
る。
程が繰り返して行われると、図２（ｂ）に示されている
ように、最初の１サイクルの工程で形成された複合Ｃｒ
めっき層３Ａの上に更に複合Ｃｒめっき層３Ｂが積層さ
れる。したがって、最初の複合Ｃｒめっき層３Ａのクラ
ック４内にあるＳｉ3 Ｎ4 粒子５は層内に閉じ込められ
て固定される。そして二層目の複合Ｃｒめっき層３Ｂ
は、表面に網目状に延びているクラック４を有してお
り、このクラック４にＳｉ3 Ｎ4 粒子５が固定されてい
る。
【００２７】以下、複合Ｃｒめっき工程→エッチング工
程が所定回数、繰り返して行われると、ピストンリング
１の外周面の窒化層２上に所定厚さで複合Ｃｒめっき皮
膜３が形成される。
程が所定回数、繰り返して行われると、ピストンリング
１の外周面の窒化層２上に所定厚さで複合Ｃｒめっき皮
膜３が形成される。
【００２８】上記の条件で、複合Ｃｒめっき工程→エッ
チング工程の１サイクルを行うと、１０μｍ程度のめっ
き厚さを得ることができるので、例えば複合Ｃｒめっき
皮膜３の完成厚さ１００μｍを得るためには、研磨代を
加えて１２０μｍのめっき厚さが必要であるので、１２
サイクル繰り返す。
チング工程の１サイクルを行うと、１０μｍ程度のめっ
き厚さを得ることができるので、例えば複合Ｃｒめっき
皮膜３の完成厚さ１００μｍを得るためには、研磨代を
加えて１２０μｍのめっき厚さが必要であるので、１２
サイクル繰り返す。
【００２９】次に、往復動摩擦試験機を使用して摩耗試
験を行った結果を説明する。
験を行った結果を説明する。
【００３０】図３は、試験に使用した往復動摩擦試験機
の概要を示す。ピン状の上試験片１０は固定ブロック１
１により保持され、上方から油圧シリンダ１２により下
向きの荷重が加えられて、下試験片１３に押接される。
一方、平盤形状の下試験片１３は可動ブロック１４によ
り保持され、クランク機構１５により往復動させられ
る。１６はロードセルである。
の概要を示す。ピン状の上試験片１０は固定ブロック１
１により保持され、上方から油圧シリンダ１２により下
向きの荷重が加えられて、下試験片１３に押接される。
一方、平盤形状の下試験片１３は可動ブロック１４によ
り保持され、クランク機構１５により往復動させられ
る。１６はロードセルである。
【００３１】試験条件は以下の通りである。 荷重 ：９８Ｎ 速度 ：６００ｃｐｍ ストローク ：５０ｍｍ 時間 ：１時間 潤滑油 ：軽油相当粘度の軸受油
【００３２】（１）摩耗試験１ 硬質粒子の種類および含有量が、相手材摩耗に及ぼす影
響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
【００３３】試験片 上試験片：シリンダライナ用鋳鉄材 下試験片：ピストンリング用鋼製の下試験片の表面に複
合Ｃｒめっきを施した。 上記の試験片の上下関係によると、上試験片の摩耗が促
進されるので、複合Ｃｒめっき皮膜による相手材の摩耗
を評価するのに好都合である。
合Ｃｒめっきを施した。 上記の試験片の上下関係によると、上試験片の摩耗が促
進されるので、複合Ｃｒめっき皮膜による相手材の摩耗
を評価するのに好都合である。
【００３４】複合Ｃｒめっき 前記本発明の一実施形態で説明したピストンリング１に
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表１の通りである。
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表１の通りである。
【００３５】
【００３６】試験方法 上記往復動摩擦試験機を使用し、硬質粒子の複合比率
（体積比率）を変えて、摩耗試験を行った。
（体積比率）を変えて、摩耗試験を行った。
【００３７】結果 硬質粒子の複合比率に対する上試験片（相手材）の摩耗
量の結果を図４に示す。なお、試験は下試験片に通常の
硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行ってお
り、図４の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を
被覆したときの上試験片の摩耗量を１としている。図４
に示されているように、Ａｌ2 Ｏ3 粒子を含有した複合
Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加すると、上試験片（相
手材）摩耗量が急激に増加することがわかる。これに対
して、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜
は、含有量が増加すると、上試験片（相手材）摩耗量が
減少しており、特に３％以上で、上試験片（相手材）摩
耗量がＡｌ2 Ｏ3 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜に
比べて極めて少ないことがわかる。
量の結果を図４に示す。なお、試験は下試験片に通常の
硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行ってお
り、図４の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を
被覆したときの上試験片の摩耗量を１としている。図４
に示されているように、Ａｌ2 Ｏ3 粒子を含有した複合
Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加すると、上試験片（相
手材）摩耗量が急激に増加することがわかる。これに対
して、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜
は、含有量が増加すると、上試験片（相手材）摩耗量が
減少しており、特に３％以上で、上試験片（相手材）摩
耗量がＡｌ2 Ｏ3 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜に
比べて極めて少ないことがわかる。
【００３８】（２）摩耗試験２ Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の粒径が、相手材摩耗に及ぼす影響を上
記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
【００３９】試験片 上試験片、下試験片とも、上記（１）摩耗試験１で説明
したものと同じ。
したものと同じ。
【００４０】複合Ｃｒめっき 前記本発明の一実施形態で説明したピストンリング１に
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表２の通りである。
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表２の通りである。
【００４１】
【００４２】試験方法 上記往復動摩擦試験機を使用し、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の平均
粒径を変えて、摩耗試験を行った。
粒径を変えて、摩耗試験を行った。
【００４３】結果 Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の平均粒径に対する上試験片（相手材）
の摩耗量の結果を図５に示す。なお、試験は下試験片に
通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行
っており、図５の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき
皮膜を被覆したときの上試験片の摩耗量を１としてい
る。図５に示されているように、Ｓｉ3Ｎ4 粒子を含有
した複合Ｃｒめっき皮膜は、平均粒径が大きくなると、
上試験片（相手材）摩耗量が増加しており、０．８〜３
μｍの範囲で、上試験片（相手材）摩耗量が少ないこと
がわかる。
の摩耗量の結果を図５に示す。なお、試験は下試験片に
通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行
っており、図５の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき
皮膜を被覆したときの上試験片の摩耗量を１としてい
る。図５に示されているように、Ｓｉ3Ｎ4 粒子を含有
した複合Ｃｒめっき皮膜は、平均粒径が大きくなると、
上試験片（相手材）摩耗量が増加しており、０．８〜３
μｍの範囲で、上試験片（相手材）摩耗量が少ないこと
がわかる。
【００４４】（３）摩耗試験３ 硬質粒子の種類および粒径が、自身の摩耗に及ぼす影響
を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
【００４５】試験片 上試験片：ピストンリング用鋼製の上試験片の表面に複
合Ｃｒめっきを施した。 下試験片：シリンダライナ用鋳鉄材
合Ｃｒめっきを施した。 下試験片：シリンダライナ用鋳鉄材
【００４６】複合Ｃｒめっき 前記本発明の一実施形態で説明したピストンリング１に
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表３の通りである。
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表３の通りである。
【００４７】
【００４８】試験方法 上記往復動摩擦試験機を使用し、摩耗試験を行った。
【００４９】結果 上試験片の摩耗量の結果を図６に示す。なお、試験は上
試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合につ
いても行っており、図６の摩耗比は、上試験片に硬質Ｃ
ｒめっき皮膜を被覆したときの上試験片の摩耗量を１と
している。図６に示されているように、上試験片の摩耗
量すなわち自身の摩耗量は、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を含有した
複合Ｃｒめっき皮膜が平均粒径０．８μｍ以上でＡｌ2
Ｏ3 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜と略同等の摩耗
量を示しており、硬質Ｃｒめっき皮膜に比べて耐摩耗性
が格段に優れていることがわかる。そしてＳｉ3 Ｎ4 粒
子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、平均粒径が０．４
μｍになると摩耗量が若干多くなっていることがわか
る。
試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合につ
いても行っており、図６の摩耗比は、上試験片に硬質Ｃ
ｒめっき皮膜を被覆したときの上試験片の摩耗量を１と
している。図６に示されているように、上試験片の摩耗
量すなわち自身の摩耗量は、Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を含有した
複合Ｃｒめっき皮膜が平均粒径０．８μｍ以上でＡｌ2
Ｏ3 粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜と略同等の摩耗
量を示しており、硬質Ｃｒめっき皮膜に比べて耐摩耗性
が格段に優れていることがわかる。そしてＳｉ3 Ｎ4 粒
子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、平均粒径が０．４
μｍになると摩耗量が若干多くなっていることがわか
る。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の複合Ｃｒめ
っき皮膜は、耐摩耗性・耐焼き付き性に優れ、しかも摺
動相手材への攻撃性が小さいという効果を有している。
したがって、この複合Ｃｒめっき皮膜を高負荷のディー
ゼルエンジンやガソリンエンジンのピストンリングある
いは圧縮機のベーン等の摺動部材に適用すれば、優れた
摺動特性を備えた摺動部材を提供できる。
っき皮膜は、耐摩耗性・耐焼き付き性に優れ、しかも摺
動相手材への攻撃性が小さいという効果を有している。
したがって、この複合Ｃｒめっき皮膜を高負荷のディー
ゼルエンジンやガソリンエンジンのピストンリングある
いは圧縮機のベーン等の摺動部材に適用すれば、優れた
摺動特性を備えた摺動部材を提供できる。
【図１】本発明の一実施形態を示しており、（ａ）はピ
ストンリングの一部分を示す縦断面図、（ｂ）はピスト
ンリングにおける複合Ｃｒめっき皮膜の一部をめっき面
と垂直な方向から見た拡大図である。
ストンリングの一部分を示す縦断面図、（ｂ）はピスト
ンリングにおける複合Ｃｒめっき皮膜の一部をめっき面
と垂直な方向から見た拡大図である。
【図２】上記ピストンリングにおける複合Ｃｒめっき皮
膜の製造工程を説明する斜視図であり、（ａ）は複合Ｃ
ｒめっき工程→エッチング工程の１サイクル後を示し、
（ｂ）は同工程の２サイクル後を示す。
膜の製造工程を説明する斜視図であり、（ａ）は複合Ｃ
ｒめっき工程→エッチング工程の１サイクル後を示し、
（ｂ）は同工程の２サイクル後を示す。
【図３】往復動摩擦試験機の説明図である。
【図４】摩耗試験１の試験結果を示すグラフである。
【図５】摩耗試験２の試験結果を示すグラフである。
【図６】摩耗試験３の試験結果を示すグラフである。
１ ピストンリング ２ 窒化層 ３ 複合Ｃｒめっき皮膜 ４ クラック ５ Ｓｉ3 Ｎ4 粒子 １０ 上試験片 １１ 固定ブロック １２ 油圧シリンダ １３ 下試験片 １４ 可動ブロック １５ クランク機構 １６ ロードセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−56600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−258264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−120498（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10192（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−118999（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 15/00 - 15/02 F02F 5/00 F16J 9/26
Claims (3)
- 【請求項１】 硬質Ｃｒめっき皮膜に形成されている網
目状のクラックに硬質粒子が含有されている複合Ｃｒめ
っき皮膜が摺動面に形成されている摺動部材において、 前記硬質粒子がＳｉ３Ｎ４粒子であり、 前記硬質粒子の平均粒径が０．８〜３μｍであり、 前記硬質粒子の複合比率が体積比率で３〜１５％である
ことを特徴とする摺動部材。 - 【請求項２】 前記摺動部材がピストンリングであり、
ピストンリングの摺動面である外周面に前記複合Ｃｒめ
っき皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１記
載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記ピストンリングは上下面に窒化層が
形成されていることを特徴とする請求項２記載の摺動部
材。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| EP97309022A EP0841413B1 (en) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof |
| DE69711722T DE69711722T2 (de) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil |
| US08/967,782 US6013380A (en) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25548896 | 1996-09-05 | ||
| JP8-255488 | 1996-09-05 | ||
| JP31429696A JP3148655B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-11-11 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130891A JPH10130891A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3148655B2 true JP3148655B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=26542236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31429696A Expired - Lifetime JP3148655B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-11-11 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148655B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4757778B2 (ja) * | 2006-11-10 | 2011-08-24 | 電気化学工業株式会社 | 窒化珪素粉末、その製造方法及び用途 |
| DE102008017270B3 (de) * | 2008-04-04 | 2009-06-04 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Strukturierte Chrom-Feststoffpartikel-Schicht und Verfahren zu deren Herstellung sowie beschichtetes Maschinenelement |
| EP2660362B1 (en) * | 2010-12-27 | 2019-06-26 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Composite chromium plating film, and sliding member equipped with the film |
| JP6055611B2 (ja) * | 2012-05-22 | 2016-12-27 | 日本化学工業株式会社 | クロムめっき物及びクロムめっき皮膜 |
| DE102017221606A1 (de) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
| JP7401033B1 (ja) * | 2022-07-19 | 2023-12-19 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
| WO2024018723A1 (ja) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-11-11 JP JP31429696A patent/JP3148655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10130891A (ja) | 1998-05-19 |
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