JP3399724B2 - 内燃機関用摺動部材 - Google Patents
内燃機関用摺動部材Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/20—Multi-cylinder engines with cylinders all in one line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/34—Lateral camshaft position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/04—Phosphor
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・燐合金
を基材とする内燃機関用摺動部材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、摺動部材用合金は例えば、特
公昭６３−１６４７８号公報，特公平２−３１２１９号
公報，特公平３−３７０２８号公報で公知である。この
種合金として、ニッケル・燐等の合金マトリクス中に、
窒化物・炭化物・酸化物等の硬質粒子を分散させる複合
メッキ方法が開示されている。これは複合メッキまたは
分散メッキと呼ばれていて、分散される粒子の種類・大
きさ・分散量を適当に選ぶことによって、耐摩耗性・耐
焼付性・耐蝕性に優れた皮膜を形成することができ、既
にシリンダでは、炭化硅素（Ｓｉｃ）粒子分散メッキ
が、ピストンリングでは、窒化硅素（Ｓｉ3 Ｎ 4 ）粒
子分散メッキが使用されている。しかし、必ずしも、最
適材料組合せが選定されて使用されているわけではな
い。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は用途組合せと
して、シリンダ側に窒化硅素分散ニッケル・燐メッキを
用いることで、単なる摩耗だけではなく、ディーゼル機
関、特にＣ重油を燃料とする舶用ディーゼル機関によく
ある硫酸腐蝕摩耗に対しても、良好な特性を有すること
になる。この相手ピストンリング部材として、クロムメ
ッキ処理リングでも良いが、更に耐摩耗性・硫酸腐蝕摩
耗性を向上させるには、ガス窒化処理後ＣｒＮ（窒化ク
ロム）ＰＶＤ処理（物理的蒸着処理）したピストンリン
グを用いる。なお、ガス窒化は、ＣｒＮ（窒化クロム）
ＰＶＤ処理（物理的蒸着処理）だけでは、厚さが薄いの
で硬化層確保の為に行なうものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。摺動面に、燐０．２〜２重量％、残
部がニッケルよりなるニッケル・燐合金の基地中に、平
均粒径０．５〜１０ミクロンの窒化硅素を４〜１５重量
％分だけ分散させた複合メッキ層を形成してなるシリン
ダ又はライナーと、ガス窒化処理後に、窒化クロムを物
理的蒸着処理してなるピストンリングとの組合せから構
成した内燃機関用摺動部材である。 【０００５】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。図１はディーゼル機関の正面一部断面図、図２は該
ディーゼル機関のピストンに装着するピストンリングの
断面形状を示す図面、図３は表１の材質の相違による耐
久性能の変化を示す図面、図４はセカンドリング４とオ
イルリング６を同じものを使用して、シリンダライナー
１をシリカードと複合メッキに変えた場合の、リングの
耐久性能を比較した図面、図５は腐蝕雰囲気と正常雰囲
気の下における、各材質を変えた場合の摩耗量の相違を
示す図面、図６は硫酸浸食状態での腐蝕減量を各材質毎
に示した図面である。 【０００６】本発明のニッケル・燐合金及びこれを基材
とする動力機械用摺動部材は、図１に示すように、ディ
ーゼル機関のような内燃機関のピストンやシリンダに使
用されるものである。従来は、図１と図２に示す、シリ
ンダライナー１とトップリング３とセカンドリング４と
サードリング５とオイルリング６の部品の材質を、表１
に示す如き材質により構成していたのである。 【０００７】即ち、ディーゼル機関のシリンダライナー
１を『鋳鉄（ＦＣ２５０）＋シリカード処理』したもの
を使用している。そして、このシリンダライナー１の内
径において上下動するピストン２のピストンリングは、
トップリング３を、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ
鋼）＋ガス窒化処理』したものを使用していた。また、
セカンドリング４は『特殊鋳鉄＋外周Ｃｒメッキ』した
ものを使用していた。またサードリング５は、『特殊鋳
鉄』製のものを使用していた。また、オイルリング６
は、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ鋼）＋ガス窒化
処理』したものを使用していた。 【０００８】 【表１】 【０００９】本実施例においては、上記の従来の素材を
変更改善して、表１の下欄の如く構成している。即ち、
シリンダライナー１は、『鋳鉄（ＦＣ２５０）＋複合メ
ッキ』したものである。複合メッキは、『窒化硅素（Ｓ
ｉ3 Ｎ 4 ）粒子分散ＮｉＰメッキ』と呼ばれるもので
あり、燐０．２〜２重量％、残部がニッケルよりなるニ
ッケル・燐合金の基地中に、平均粒径０．５〜１０ミク
ロンの窒化硅素を４〜１５重量％分だけ分散させて、複
合メッキ層を形成してなる耐摩耗性・耐硫酸腐蝕性を具
備したものである。 【００１０】トップリング３は、『ステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ １７Ｃｒ鋼）＋ガス窒化処理＋窒化クロムを物理的
蒸着処理（ＰＶＤ処理）』したものである。セカンドリ
ング４は、『特殊鋳鉄＋外周Ｃｒメッキ』したものを使
用していた。またサードリング５は、『特殊鋳鉄＋外周
Ｃｒメッキ』したものを使用している。また、オイルリ
ング６は、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ鋼）＋ガ
ス窒化処理＋窒化クロムを物理的蒸着処理（ＰＶＤ処
理）』したものを使用している。 【００１１】このように、シリンダライナー１は『ＦＣ
２５０＋複合メッキ』とし、ピストンリングは『ガス窒
化後にＰＶＤ処理』したものとすることにより、図３に
示すように、標準と改善後の如く耐久性能に差異が発生
するのである。また、同一のピストンリングに対して、
シリンダライナー１を、複合メッキシリンダ材と、シリ
カードシリンダ材との場合の耐久性能の差異を、図４に
示している。従来の材料である、『鋳鉄（ＦＣ２５０）
＋シリカード処理』の場合と、改善後の材料である『鋳
鉄（ＦＣ２５０）＋複合メッキ』の場合では、シリンダ
ライナー１の耐久性においてはそれほど大きな差異は無
い。しかし、相手リングは、従来のクロムメッキの場
合、ガス窒化後のＰＶＤ処理ともに、その耐久性能に数
倍の相違が発生するのである。 【００１２】図５と図６においては、硫酸ガスや硫酸液
が存在する場合の耐腐蝕性能を比較した図面である。図
５においては、腐蝕性雰囲気の下での、摩耗量を図示し
ており、粒子分散の複合メッキを施したシリンダライナ
ー１が最も摩耗量が少ない。また、ピストンリングも、
ガス窒化処理後に、窒化クロムを物理的蒸着処理してな
るピストンリングを、複合メッキしたシリンダライナー
１とセットとして組み込んだものが最も、摩耗量が少な
いことが図示されている。 【００１３】図６においては、硫酸雰囲気の中で硫酸腐
蝕減量の大小を図示している。最も腐蝕減量の少ないの
は、やはり、シリンダライナー１については、燐０．２
〜２重量％、残部がニッケルよりなるニッケル・燐合金
の基地中に、平均粒径０．５〜１０ミクロンの窒化硅素
を４〜１５重量％分だけ分散させた複合メッキ層を形成
したものである。また、ピストンリングについては、ガ
ス窒化処理後に、窒化クロムを物理的蒸着処理してなる
ピストンリングが最も腐蝕減量が少ないことが表示され
ている。 【００１４】 【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。第１に、ニッケル・燐
合金として、従来の最高級処理であるシリカード処理シ
リンダの場合の耐摩耗性を維持しながら、シリカード処
理材の欠点である硫酸耐蝕性能を向上させることが出来
る。第２に、内燃機関用摺動部材として、例えば、潤滑
材に硫酸成分を含む環境下での耐硫酸腐食性の向上に寄
与するのである。第３に、内燃機関用摺動部材として、
高温環境下でのシリンダライナー１やピストンリングの
硫酸耐蝕性能を向上し、エンジンの耐久性を向上するこ
とが出来たのである。第４に、内燃機関のシリンダライ
ナの摺動面として、特にＣ重油を燃料とする船舶にあっ
ては、その燃焼に伴う側圧に対抗し、長期にわたって寿
命を維持することができる。
を基材とする内燃機関用摺動部材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、摺動部材用合金は例えば、特
公昭６３−１６４７８号公報，特公平２−３１２１９号
公報，特公平３−３７０２８号公報で公知である。この
種合金として、ニッケル・燐等の合金マトリクス中に、
窒化物・炭化物・酸化物等の硬質粒子を分散させる複合
メッキ方法が開示されている。これは複合メッキまたは
分散メッキと呼ばれていて、分散される粒子の種類・大
きさ・分散量を適当に選ぶことによって、耐摩耗性・耐
焼付性・耐蝕性に優れた皮膜を形成することができ、既
にシリンダでは、炭化硅素（Ｓｉｃ）粒子分散メッキ
が、ピストンリングでは、窒化硅素（Ｓｉ3 Ｎ 4 ）粒
子分散メッキが使用されている。しかし、必ずしも、最
適材料組合せが選定されて使用されているわけではな
い。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は用途組合せと
して、シリンダ側に窒化硅素分散ニッケル・燐メッキを
用いることで、単なる摩耗だけではなく、ディーゼル機
関、特にＣ重油を燃料とする舶用ディーゼル機関によく
ある硫酸腐蝕摩耗に対しても、良好な特性を有すること
になる。この相手ピストンリング部材として、クロムメ
ッキ処理リングでも良いが、更に耐摩耗性・硫酸腐蝕摩
耗性を向上させるには、ガス窒化処理後ＣｒＮ（窒化ク
ロム）ＰＶＤ処理（物理的蒸着処理）したピストンリン
グを用いる。なお、ガス窒化は、ＣｒＮ（窒化クロム）
ＰＶＤ処理（物理的蒸着処理）だけでは、厚さが薄いの
で硬化層確保の為に行なうものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。摺動面に、燐０．２〜２重量％、残
部がニッケルよりなるニッケル・燐合金の基地中に、平
均粒径０．５〜１０ミクロンの窒化硅素を４〜１５重量
％分だけ分散させた複合メッキ層を形成してなるシリン
ダ又はライナーと、ガス窒化処理後に、窒化クロムを物
理的蒸着処理してなるピストンリングとの組合せから構
成した内燃機関用摺動部材である。 【０００５】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。図１はディーゼル機関の正面一部断面図、図２は該
ディーゼル機関のピストンに装着するピストンリングの
断面形状を示す図面、図３は表１の材質の相違による耐
久性能の変化を示す図面、図４はセカンドリング４とオ
イルリング６を同じものを使用して、シリンダライナー
１をシリカードと複合メッキに変えた場合の、リングの
耐久性能を比較した図面、図５は腐蝕雰囲気と正常雰囲
気の下における、各材質を変えた場合の摩耗量の相違を
示す図面、図６は硫酸浸食状態での腐蝕減量を各材質毎
に示した図面である。 【０００６】本発明のニッケル・燐合金及びこれを基材
とする動力機械用摺動部材は、図１に示すように、ディ
ーゼル機関のような内燃機関のピストンやシリンダに使
用されるものである。従来は、図１と図２に示す、シリ
ンダライナー１とトップリング３とセカンドリング４と
サードリング５とオイルリング６の部品の材質を、表１
に示す如き材質により構成していたのである。 【０００７】即ち、ディーゼル機関のシリンダライナー
１を『鋳鉄（ＦＣ２５０）＋シリカード処理』したもの
を使用している。そして、このシリンダライナー１の内
径において上下動するピストン２のピストンリングは、
トップリング３を、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ
鋼）＋ガス窒化処理』したものを使用していた。また、
セカンドリング４は『特殊鋳鉄＋外周Ｃｒメッキ』した
ものを使用していた。またサードリング５は、『特殊鋳
鉄』製のものを使用していた。また、オイルリング６
は、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ鋼）＋ガス窒化
処理』したものを使用していた。 【０００８】 【表１】 【０００９】本実施例においては、上記の従来の素材を
変更改善して、表１の下欄の如く構成している。即ち、
シリンダライナー１は、『鋳鉄（ＦＣ２５０）＋複合メ
ッキ』したものである。複合メッキは、『窒化硅素（Ｓ
ｉ3 Ｎ 4 ）粒子分散ＮｉＰメッキ』と呼ばれるもので
あり、燐０．２〜２重量％、残部がニッケルよりなるニ
ッケル・燐合金の基地中に、平均粒径０．５〜１０ミク
ロンの窒化硅素を４〜１５重量％分だけ分散させて、複
合メッキ層を形成してなる耐摩耗性・耐硫酸腐蝕性を具
備したものである。 【００１０】トップリング３は、『ステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ １７Ｃｒ鋼）＋ガス窒化処理＋窒化クロムを物理的
蒸着処理（ＰＶＤ処理）』したものである。セカンドリ
ング４は、『特殊鋳鉄＋外周Ｃｒメッキ』したものを使
用していた。またサードリング５は、『特殊鋳鉄＋外周
Ｃｒメッキ』したものを使用している。また、オイルリ
ング６は、『ステンレス鋼（ＳＵＳ １７Ｃｒ鋼）＋ガ
ス窒化処理＋窒化クロムを物理的蒸着処理（ＰＶＤ処
理）』したものを使用している。 【００１１】このように、シリンダライナー１は『ＦＣ
２５０＋複合メッキ』とし、ピストンリングは『ガス窒
化後にＰＶＤ処理』したものとすることにより、図３に
示すように、標準と改善後の如く耐久性能に差異が発生
するのである。また、同一のピストンリングに対して、
シリンダライナー１を、複合メッキシリンダ材と、シリ
カードシリンダ材との場合の耐久性能の差異を、図４に
示している。従来の材料である、『鋳鉄（ＦＣ２５０）
＋シリカード処理』の場合と、改善後の材料である『鋳
鉄（ＦＣ２５０）＋複合メッキ』の場合では、シリンダ
ライナー１の耐久性においてはそれほど大きな差異は無
い。しかし、相手リングは、従来のクロムメッキの場
合、ガス窒化後のＰＶＤ処理ともに、その耐久性能に数
倍の相違が発生するのである。 【００１２】図５と図６においては、硫酸ガスや硫酸液
が存在する場合の耐腐蝕性能を比較した図面である。図
５においては、腐蝕性雰囲気の下での、摩耗量を図示し
ており、粒子分散の複合メッキを施したシリンダライナ
ー１が最も摩耗量が少ない。また、ピストンリングも、
ガス窒化処理後に、窒化クロムを物理的蒸着処理してな
るピストンリングを、複合メッキしたシリンダライナー
１とセットとして組み込んだものが最も、摩耗量が少な
いことが図示されている。 【００１３】図６においては、硫酸雰囲気の中で硫酸腐
蝕減量の大小を図示している。最も腐蝕減量の少ないの
は、やはり、シリンダライナー１については、燐０．２
〜２重量％、残部がニッケルよりなるニッケル・燐合金
の基地中に、平均粒径０．５〜１０ミクロンの窒化硅素
を４〜１５重量％分だけ分散させた複合メッキ層を形成
したものである。また、ピストンリングについては、ガ
ス窒化処理後に、窒化クロムを物理的蒸着処理してなる
ピストンリングが最も腐蝕減量が少ないことが表示され
ている。 【００１４】 【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。第１に、ニッケル・燐
合金として、従来の最高級処理であるシリカード処理シ
リンダの場合の耐摩耗性を維持しながら、シリカード処
理材の欠点である硫酸耐蝕性能を向上させることが出来
る。第２に、内燃機関用摺動部材として、例えば、潤滑
材に硫酸成分を含む環境下での耐硫酸腐食性の向上に寄
与するのである。第３に、内燃機関用摺動部材として、
高温環境下でのシリンダライナー１やピストンリングの
硫酸耐蝕性能を向上し、エンジンの耐久性を向上するこ
とが出来たのである。第４に、内燃機関のシリンダライ
ナの摺動面として、特にＣ重油を燃料とする船舶にあっ
ては、その燃焼に伴う側圧に対抗し、長期にわたって寿
命を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼル機関の正面一部断面図。
【図２】ディーゼル機関のピストンに装着するピストン
リングの断面形状を示す図面。 【図３】表１の材質の相違による耐久性能の変化を示す
図面。 【図４】セカンドリング４とオイルリング６を同じもの
を使用して、シリンダライナー１をシリカードと複合メ
ッキに変えた場合の、リングの耐久性能を比較した図面 【図５】腐蝕雰囲気と正常雰囲気の下における、各材質
を変えた場合の摩耗量の相違を示す図面。 【図６】硫酸浸食状態での腐蝕減量を各材質毎に示した
図面。 【符号の説明】 １ シリンダライナー ２ ピストン ３ トップリング ４ セカンドリング ５ サードリング ６ オイルリング
リングの断面形状を示す図面。 【図３】表１の材質の相違による耐久性能の変化を示す
図面。 【図４】セカンドリング４とオイルリング６を同じもの
を使用して、シリンダライナー１をシリカードと複合メ
ッキに変えた場合の、リングの耐久性能を比較した図面 【図５】腐蝕雰囲気と正常雰囲気の下における、各材質
を変えた場合の摩耗量の相違を示す図面。 【図６】硫酸浸食状態での腐蝕減量を各材質毎に示した
図面。 【符号の説明】 １ シリンダライナー ２ ピストン ３ トップリング ４ セカンドリング ５ サードリング ６ オイルリング
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｇ
5/00 5/00 Ｆ
Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｃ
10/04 10/04
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C25D 15/02
C23C 8/24
C23C 14/06
C23C 18/48
F02F 1/00
F02F 5/00
F16J 9/26
F16J 10/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 摺動面に、燐０．２〜２重量％、残部が
ニッケルよりなるニッケル・燐合金の基地中に、平均粒
径０．５〜１０ミクロンの窒化硅素を４〜１５重量％分
だけ分散させた複合メッキ層を形成してなるシリンダ又
はシリンダライナーと、ガス窒化処理後に、窒化クロム
を物理的蒸着処理してなるピストンリングとの組合せか
らなる内燃機関用摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27584595A JP3399724B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 内燃機関用摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27584595A JP3399724B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 内燃機関用摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09118999A JPH09118999A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3399724B2 true JP3399724B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=17561243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27584595A Expired - Fee Related JP3399724B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 内燃機関用摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399724B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4724581B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-07-13 | 新日本製鐵株式会社 | 磁気特性に優れた表面処理金属材およびその製造方法 |
| CN115976353B (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-20 | 新乡市七星钎焊科技有限公司 | 一种镍基合金的制备方法 |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP27584595A patent/JP3399724B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09118999A (ja) | 1997-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |