JP3613500B2 - Piston ring coating - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンリング用被覆材に係り、特に、内燃機関用のばね用鋼からなるピストンリングに被覆して下地金属、即ちアルミニウム合金製であるピストンとの直接接触による凝着,摩耗の発生を防止するのに好適なピストンリング用被覆材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、内燃機関の高性能化に伴って、その運転環境は年々苛酷になってきている。
【0003】
一般に、これら内燃機関のピストンには、燃焼室の気密性の確保およびシリンダー内の適切な潤滑油コントロールのため、ピストンリングが装着されているが、特に、高温,高負荷の状態においては、ピストン材として用いられているアルミニウム合金がピストンリングの表面に凝着し、ピストン材が摩耗するという現象が起こる場合があり、これが原因となって燃焼室の気密性の低下、オイル消費量の増大といった問題を生じることがある。
【0004】
これを防止するため、一部のエンジンにおいては、ピストンリング基材とピストンとの直接接触の防止と共に潤滑状態の改善を狙って、ピストンリングの上下面に耐熱性樹脂をバインダーとした固体潤滑被膜を形成させている。
【0005】
従来のこうした固体潤滑被膜としては、例えば、エポキシ樹脂やポリアミドイミド樹脂等をバインダーとし、二硫化モリブデンやグラファイト,PTFE(ポリテトラフルオルエチレン)等の固体潤滑剤を適宜含有させたものが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固体潤滑被膜は、摺動面の摩擦低減には効果がある半面、特に、高出力エンジンのピストンリングなど、高温,高負荷となるような厳しい条件下で使用した場合には、被膜自身の摩耗の進行が激しくなり、十分な耐久性を得ることができず、その結果、早期にピストンリング基材とピストンとの間の凝着,摩耗が発生してしまうことがあるという問題があった。
【0007】
一方では、被膜の耐摩耗性改善のため、一般的な樹脂複合材と同様に炭素繊維やガラス繊維等を配合すると、相手材への攻撃性が大きくなり、これをピストンリングの被覆材として使用した場合には、相手材であるピストンを摩耗させてしまうことがあるという問題があった。
【0008】
このため、アルミニウム合金製ピストンの場合、こうした厳しい条件下では、ピストンのピストンリングとの摺動面に陽極酸化処理を施す等、より高コストの対策を採用せざるを得ないというのが実情であった。
【0009】
【発明の目的】
本発明はこのような従来の課題にかんがみてなされたもので、相手材への攻撃性が小さく、さらに、高温,高負荷となるような厳しい摺動条件下においても、自身の耐摩耗性を確保し、基材と相手材との間の直接接触による凝着発生およびそれに伴う基材および/または相手材の著しい摩耗を長期間阻止できるピストンリング用被覆材を提供することにより、これまでにない耐凝着,摩耗性能を複雑な機構を用いず低コストで実現することを目的としている。
【0010】
上記目的の達成のため、本発明のピストンリング用被覆材は、請求項1に記載しているように、耐熱性樹脂をベース材とするピストンリング用被覆材であって、前記被覆材はアルミニウム合金製ピストンの往復動方向と直交するばね用鋼からなるピストンリングの表裏面のうち少なくとも一方の面に形成されており、その50重量%以上がベース材としての耐熱性樹脂からなり、かつ、少なくとも強化粒子として粒径1〜5μmの酸化アンチモンを5重量%以上含有するものとしたことを特徴としている。
【0011】
そして、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項2に記載しているように、ベース材としての耐熱性樹脂が、ポリアミドイミドおよびポリイミドのうちから選ばれる少なくとも1種であるものとすることができる。
【0012】
さらに、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項3に記載しているように、潤滑性向上成分として固体潤滑剤を含有するものとすることができ、その場合に、請求項4に記載しているように、固体潤滑剤が、グラファイト,PTFE(ポリテトラフルオルエチレン),MoS2,WS2のうちから選ばれる少なくとも1種を含むものとすることができる。
【0013】
さらにまた、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項5に記載しているように、下地処理として基材に表面粗さRmax1〜10μmのリン酸塩処理が施されているものとすることができ、その場合に、請求項6に記載しているように、リン酸塩処理が、リン酸マンガン処理であるものとすることができる。
【0015】
【発明の作用】
本発明のピストンリング用被覆材は、請求項1に記載しているように、耐熱性樹脂をベース材とするピストンリング用被覆材であって、前記被覆材はアルミニウム合金製ピストンの往復動方向と直交するばね用鋼からなるピストンリングの表裏面のうち少なくとも一方の面に形成されており、その50重量%以上がベース材としての耐熱性樹脂からなり、かつ、少なくとも強化粒子として粒径1〜5μmの酸化アンチモンを5重量%以上含有する構成を有するものであるが、本発明によるピストンリング用被覆材では耐熱性樹脂をベース材として用いることで、高温の摺動部にも使用できるものとなり、これに酸化アンチモンを添加することにより、被膜を強化し、優れた耐摩耗性を付与するものとなる。
【0016】
さらに、酸化アンチモンは一般的な樹脂複合材に使用されている炭素繊維やガラス繊維などと比較して硬度が高すぎず、粒子形状も球形に近く、エッジを持たないため相手材への攻撃性が小さく、相手摺動部材としてアルミニウム等の比較的軟質な金属を組み合わせた場合でも、その摩耗を促進してしまうようなことがない。
【0017】
しかし、酸化アンチモンの添加量が5重量%未満では、十分な耐摩耗性向上の作用を得ることができず、また、ベース材として被膜を形成させている耐熱性樹脂の量が50重量%未満では、被膜の結合性が不足し、かえって自身の摩耗量が増大してしまうおそれがでてくる。
【0018】
さらに、添加する酸化アンチモン粒子の粒径が1μm未満では、耐摩耗性向上の作用が少なく、逆に5μmを超えると、被膜中に均一に分散させることが難しくなり、安定した被覆材の形成が困難となる場合がある。
【0019】
本発明のピストンリング用被覆材は、請求項2に記載しているように、ベース材となる耐熱性樹脂が、ポリアミドイミドおよびポリイミドのうちから選ばれる少なくとも1種であるものとすることができるが、これらの樹脂は耐熱性に特に優れ、かつまた、摺動特性にも優れたものであるので、これらをベース材として用いることで、より高温の摺動部にも好適に使用できるものとなる。
【0020】
また、本発明のピストンリング用被覆材は、請求項3に記載しているように、潤滑性向上成分として固体潤滑剤を含有するものとすることができ、この場合に、請求項4に記載しているように、固体潤滑剤が、グラファイト,PTFE,MoS2,WS2のうちから選ばれる少なくとも1種を含むものとすることができる。
【0021】
特に、潤滑状態の厳しい環境で使用するような場合には、被覆材に固体潤滑剤を適宜含有させることで潤滑性を付与し、摺動時の摩擦損失を低減させることができる。また、これに伴う摩擦発熱の低減によって、被覆材自身の耐久性をより一層向上させることが可能となる。そして、固体潤滑剤としては、摺動条件に応じて、耐熱性に特に優れるグラファイト,比較的低荷重での摩擦係数低減に効果の高いPTFE等のフッ素系樹脂,広い温度域でバランスの良い潤滑性を示すMoS2,WS2のうちから選ばれる少なくとも1種を含むものとすることで、こうした潤滑性の付与作用はより一段と優れたものとなる。
【0022】
さらに、本発明のピストンリング用被覆材は、請求項5に記載しているように、下地処理として基材に表面粗さRmax1〜10μmのリン酸塩処理が施されているものとすることができ、この場合に、請求項6に記載しているように、リン酸塩処理が、リン酸マンガン処理であるものとすることができる。
【0023】
下地処理としてリン酸塩処理を施すことにより、基材との密着強度がより一層向上し、一段と安定性に優れた被覆材となる。また、このリン酸塩処理として、緻密で強度が高く、耐熱性にも優れた処理層が得られるリン酸マンガン処理を用いることで、より有効な下地処理層が得られ、被覆材の安定性がさらに高まる。
【0024】
しかし、リン酸塩処理層の粗さがRmax1μm未満では密着強度向上の作用が十分でなく、10μmを超えると被覆材の形成時に均一な被膜形成が難しくなり、摺動時の早期剥離,脱落の原因となる。
【0025】
そして、上述のような優れた特性を有する本発明のピストンリング用被覆材を適用するに際し、内燃機関用ピストンリングの上下面(ピストンの往復動方向と直交する方向の表裏面)の少なくとも一方の面に形成して用いることによって、高温,高負荷となるような厳しい条件下においてもばね用鋼からなるピストンリング基材とアルミニウム合金製ピストンとの間の凝着,摩耗の発生が長期間にわたって防止されることとなる。
【0026】
【発明の効果】
本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項1に記載しているように、耐熱性樹脂をベース材とするピストンリング用被覆材であって、前記被覆材はアルミニウム合金製ピストンの往復動方向と直交するばね用鋼からなるピストンリングの表裏面のうち少なくとも一方の面に形成されており、その50重量%以上がベース材としての耐熱性樹脂からなり、かつ、少なくとも強化粒子として粒径1〜5μmの酸化アンチモンを5重量%以上含有する構成を有するものであるから、高温の摺動部に用いることができるだけでなく、相手材への攻撃性を大きくすることなく優れた耐摩耗性が付与され、長期にわたって基材金属と相手材との凝着,摩耗を防止することが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0027】
そして、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項2に記載しているように、ベース材としての耐熱性樹脂が、ポリアミドイミドおよびポリイミドのうちから選ばれる少なくとも1種であるものとすることによって、その耐熱性をより一層高めることができ、より高温の摺動部にも好適に使用することが可能であるという顕著な効果がもたらされる。
【0028】
また、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項3に記載しているように、潤滑性向上成分として固体潤滑剤を含有するものとなすことによって、摺動時の摩擦損失の低減と共に被覆材自身の耐久性をより一層向上させることが可能となり、さらに、請求項4に記載しているように、固体潤滑剤が、グラファイト,PTFE,MoS2,WS2のうちから選ばれる少なくとも1種を含むものとすることによって、上記の効果を一段と優れたものとすることができるという顕著な効果がもたらされる。
【0029】
さらに、本発明に係るピストンリング用被覆材は、請求項5に記載しているように、下地処理として基材に表面粗さRmax1〜10μmのリン酸塩処理が施されているものとすることによって、基材金属との密着性をより一層高めることができ、一段と安定性に優れた被覆材とすることが可能となり、請求項6に記載しているように、リン酸塩処理が、リン酸マンガン処理であるものとすることによって、より緻密で強度が高く、耐熱性にも優れた下地処理層を得ることができ、被覆材の安定性をさらに高めることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0030】
そして、このような優れた特性を有する本発明のピストンリング用被覆材を適用するに際し、内燃機関用のばね用鋼からなるピストンリングのアルミニウム合金製ピストンの往復動方向と直交する方向の表裏面の少なくとも一方の面に形成して用いることによって、高出力エンジン等の高温,高負荷となるような厳しい条件下においても、ばね用鋼からなるピストンリング基材とアルミニウム合金製ピストンとの間の凝着,摩耗の発生、およびその進行を従来にない水準で長期にわたって防止することが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0031】
【実施例】
次に、実施例について比較例と共に説明する。
【0032】
実施例1〜5
ベース材となる耐熱性樹脂としてPAI(ポリアミドイミド)樹脂を選択し、これをn−メチル−2−ピロリドン,キシレンを溶剤として溶解したものに、強化粒子としての平均粒径3μmの酸化アンチモン(Sb2O3)と、グラファイト,PTFE,MoS2,WS2のうちから選ばれる固体潤滑剤を表1の実施例1〜5に示す組成となるように配合した溶液を作成した。
【0033】
次に、ばね用鋼で作製したピストンリング基材の上面に脱脂等の表面調整を施した後、表面粗さRmax約5μmのリン酸マンガン処理を施し、この上に、先に調整した溶液をスプレー塗布して乾燥した後、約180〜220℃で加熱焼成し、図1に示すように、ピストンリング基材1aの上面に膜厚約10μmの被覆材1bを形成させたピストンリング1のテストピースを得た。
【0034】
比較例1,2
前記実施例で用いたと同じPAI樹脂をn−メチル−2−ピロリドン,キシレンを溶剤として溶解したものに、グラファイト等の固体潤滑剤を表1の比較例1,2に示す組成となるように配合した溶液を作成した。
【0035】
次に、ばね用鋼で作製したピストンリング基材の上面に脱脂等の表面調整を施した後、表面粗さRmax約5μmのリン酸マンガン処理を施し、この上に、先に調整した溶液をスプレー塗布して乾燥した後、約180〜220℃で加熱焼成し、実施例と同様に、図1に示すごとくピストンリング基材1aの上面に膜厚約10μmの被覆材1bを形成させたピストンリング1のテストピースを得た。
【0036】
比較例3〜5
前記実施例で用いたと同じPAI樹脂をn−メチル−2−ピロリドン,キシレンを溶剤として溶解したものに、強化粒子としての平均粒径3μmの酸化アンチモン(Sb2O3)と、グラファイト等の固体潤滑剤を表1の比較例3〜5に示す組成となるように配合した溶液を作成した。
【0037】
次に、ばね用鋼で作製したピストンリング基材の上面に脱脂等の表面調整を施した後、表面粗さRmax約5μmのリン酸マンガン処理を施し、この上に、先に調整した溶液をスプレー塗布して乾燥した後、約180〜220℃で加熱焼成し、実施例と同様に、図1に示すごとくピストンリング基材1aの上面に膜厚約10μmの被覆材1bを形成させたピストンリング1のテストピースを得た。
【0038】
比較例6
前記実施例で用いたと同じPAI樹脂をn−メチル−2−ピロリドン,キシレンを溶剤として溶解したものに、強化成分としての炭素繊維と、グラファイト等の固体潤滑剤を表1の比較例6に示す組成となるように配合した溶液を作成した。
【0039】
次に、ばね用鋼で作製したピストンリング基材の上面に脱脂等の表面調整を施した後、表面粗さRmax約5μmのリン酸マンガン処理を施し、この上に、先に調整した溶液をスプレー塗布して乾燥した後、約180〜220℃で加熱焼成し、実施例と同様に、図1に示すごとくピストンリング基材1aの上面に膜厚約10μmの被覆材1bを形成させたピストンリング1のテストピースを得た。
【0040】
比較例7
前記実施例で用いたと同じPAI樹脂をn−メチル−2−ピロリドン,キシレンを溶剤として溶解したものに、強化成分としてのガラス繊維と、グラファイト等の固体潤滑剤を表1の比較例7に示す組成となるように配合した溶液を作成した。
【0041】
次に、ばね用鋼で作製したピストンリング基材の上面に脱脂等の表面調整を施した後、表面粗さRmax約5μmのリン酸マンガン処理を施し、この上に、先に調整した溶液をスプレー塗布して乾燥した後、約180〜220℃で加熱焼成し、実施例と同様に、図1に示すごとくピストンリング基材1aの上面に膜厚約10μmの被覆材1bを形成させたピストンリング1のテストピースを得た。
【0042】
【表1】
【0043】
(凝着摩耗試験)
実施例1〜5,比較例1〜7で得た各ピストンリング1のテストピースを、図2に示すように、実際のアルミニウム合金製ピストンからの切り出し材2を相手材として、表2に示す条件(試験温度は加熱ヒーター3により設定)で単体凝着摩耗試験を行い、摺動面1sでの凝着発生までの時間と、試験開始から5時間経過時点での相手材摩耗量を比較した。その結果を表3に示す。
【0044】
【表2】
【0045】
【表3】
【0046】
表3より明らかなように、本発明実施例1〜5に係るものは、強化粒子であるSb2O3を添加していない比較例1および比較例2、Sb2O3の添加量が本発明の範囲から外れる比較例3、さらに、Sb2O3を含めた添加成分全体の添加量が多く、ベースとなる耐熱性樹脂の割合が本発明の範囲から外れる比較例4、および比較例5に比べ、凝着発生までの耐久時間が大きく向上していることがわかる。
【0047】
また、比較例6および比較例7は、凝着発生までの耐久時間は本発明実施例と同等であるが、相手材の摩耗量が本発明実施例と比較して著しく増加しており、これらのことから、本発明のピストンリング用被覆材は、従来の被覆材では得られない優れた性能を有していることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すピストンリングの一部拡大断面説明図である。
【図2】単体凝着摩耗試験の概要を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1 ピストンリング
1a ピストンリング基材
1b 被覆材
1s 摺動面
2 ピストンからの切り出し材
3 加熱ヒーター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating material for a piston ring, and in particular, adhesion and wear due to direct contact with a base metal, ie, a piston made of an aluminum alloy, coated on a piston ring made of spring steel for an internal combustion engine. The present invention relates to a covering material for a piston ring that is suitable for preventing the above.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the performance of internal combustion engines has increased, the operating environment has become severe year by year.
[0003]
In general, pistons of these internal combustion engines are equipped with piston rings to ensure the airtightness of the combustion chamber and to control the appropriate lubricating oil in the cylinders. The aluminum alloy used as a material adheres to the surface of the piston ring, and the piston material may wear out. This causes a decrease in the airtightness of the combustion chamber and an increase in oil consumption. May cause problems.
[0004]
In order to prevent this, in some engines, a solid lubricant film with a heat-resistant resin binder on the upper and lower surfaces of the piston ring is aimed at preventing direct contact between the piston ring base material and the piston and improving the lubrication state. Is formed.
[0005]
As such a conventional solid lubricating coating, for example, a coating containing epoxy resin, polyamideimide resin or the like as a binder and appropriately containing a solid lubricant such as molybdenum disulfide, graphite, or PTFE (polytetrafluoroethylene) is known. ing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional solid lubricant film is effective in reducing friction on the sliding surface, especially when used under severe conditions such as high temperature and high load such as piston rings of high-power engines. In this case, the abrasion of the coating itself becomes intense, and sufficient durability cannot be obtained. As a result, adhesion and wear between the piston ring base material and the piston may occur at an early stage. There was a problem that there was.
[0007]
On the other hand, in order to improve the wear resistance of the coating, if carbon fibers or glass fibers are blended in the same way as general resin composite materials, the attack on the other material increases, and this is used as a coating material for piston rings. In such a case, there is a problem that the piston which is the counterpart material may be worn.
[0008]
For this reason, in the case of an aluminum alloy piston, under such severe conditions, it is a fact that higher cost measures such as anodizing the sliding surface of the piston with the piston ring must be adopted. there were.
[0009]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and is less aggressive to the mating material. Further, the present invention has its own wear resistance even under severe sliding conditions such as high temperature and high load. By providing a coating material for a piston ring that can secure and prevent the occurrence of adhesion due to direct contact between the base material and the counterpart material and the significant wear of the base material and / or the counterpart material for a long time. The purpose is to realize low adhesion and wear performance at low cost without using a complicated mechanism.
[0010]
In order to achieve the above object, a piston ring covering material according to the present invention is a piston ring covering material based on a heat-resistant resin as described in
[0011]
And as for the coating material for piston rings which concerns on this invention, as described in
[0012]
Further, as described in
[0013]
Furthermore, as described in claim 5, the covering material for a piston ring according to the present invention is such that the base material is subjected to a phosphate treatment with a surface roughness Rmax of 1 to 10 μm as a base treatment. In that case, as described in claim 6, the phosphating treatment can be a manganese phosphate treatment.
[0015]
[Effects of the Invention]
The piston ring covering material of the present invention is, as described in
[0016]
In addition, antimony oxide is not too hard compared to carbon fibers and glass fibers used in general resin composites, and the particle shape is nearly spherical and has no edges, so it is aggressive against other materials. Even when a relatively soft metal such as aluminum is combined as the mating sliding member, the wear is not accelerated.
[0017]
However, if the amount of antimony oxide added is less than 5% by weight, it is not possible to obtain a sufficient effect of improving wear resistance, and the amount of the heat-resistant resin forming a film as the base material is less than 50% by weight. Then, the bonding property of the film is insufficient, and there is a risk that the amount of wear increases.
[0018]
Furthermore, when the particle size of the antimony oxide particles to be added is less than 1 μm, the effect of improving the wear resistance is small. It can be difficult.
[0019]
As described in
[0020]
Further, as described in
[0021]
In particular, when used in a severely lubricated environment, lubricity can be imparted by appropriately including a solid lubricant in the coating material, and friction loss during sliding can be reduced. In addition, the durability of the coating material itself can be further improved by reducing the frictional heat generation associated therewith. As solid lubricants, depending on sliding conditions, graphite that is particularly excellent in heat resistance, fluorine resin such as PTFE that is highly effective in reducing the friction coefficient at relatively low loads, and well-balanced lubrication in a wide temperature range By including at least one selected from MoS 2 and WS 2 exhibiting properties, the lubricity imparting action is further improved.
[0022]
Furthermore, as described in claim 5, the coating material for piston rings of the present invention is such that the base material is subjected to a phosphate treatment with a surface roughness Rmax of 1 to 10 μm as a base treatment. In this case, as described in claim 6, the phosphate treatment may be a manganese phosphate treatment.
[0023]
By performing the phosphate treatment as the ground treatment, the adhesion strength with the base material is further improved, and the coating material is further excellent in stability. In addition, as this phosphating treatment, a more effective base treatment layer can be obtained by using a manganese phosphate treatment that provides a dense, high-strength, heat-resistant treatment layer, and the stability of the coating material Is further increased.
[0024]
However, if the roughness of the phosphate treatment layer is less than
[0025]
When applying the piston ring covering material of the present invention having the above-described excellent characteristics, at least one of the upper and lower surfaces (front and back surfaces in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the piston) of the piston ring for an internal combustion engine By using it on the surface, adhesion and wear between the piston ring base material made of spring steel and the aluminum alloy piston can occur for a long time even under severe conditions such as high temperature and high load. Will be prevented.
[0026]
【The invention's effect】
The covering material for a piston ring according to the present invention is a covering material for a piston ring that uses a heat-resistant resin as a base material, as described in
[0027]
And as for the coating material for piston rings which concerns on this invention, as described in
[0028]
Further, as described in
[0029]
Furthermore, as described in claim 5, the coating material for a piston ring according to the present invention is such that the base material is subjected to a phosphate treatment with a surface roughness Rmax of 1 to 10 μm as a base treatment. Thus, the adhesion to the base metal can be further enhanced, and it becomes possible to obtain a coating material with further excellent stability. By using manganese oxide treatment, it is possible to obtain a ground treatment layer that is denser, higher in strength, and excellent in heat resistance, and can be further improved in stability of the coating material. The effect is brought about.
[0030]
When applying the piston ring covering material of the present invention having such excellent characteristics, the front and back surfaces of the piston ring made of spring steel for an internal combustion engine in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the aluminum alloy piston of the piston ring By forming and using it on at least one surface, the piston ring base material made of spring steel and the aluminum alloy piston are used even under severe conditions such as high-power engines and high loads. A remarkable effect is achieved in that it is possible to prevent the occurrence of adhesion, wear, and the progress thereof for a long time at an unprecedented level.
[0031]
【Example】
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0032]
Examples 1-5
A PAI (polyamideimide) resin is selected as a heat-resistant resin as a base material, and this is dissolved in n-methyl-2-pyrrolidone and xylene as a solvent, and antimony oxide (Sb) having an average particle size of 3 μm as reinforcing particles. 2 O 3 ) and a solid lubricant selected from graphite, PTFE, MoS 2 and WS 2 were prepared so as to have the compositions shown in Examples 1 to 5 in Table 1.
[0033]
Next, after the surface adjustment such as degreasing is performed on the upper surface of the piston ring base material made of spring steel, manganese phosphate treatment with a surface roughness Rmax of about 5 μm is performed. After spraying and drying, a test of the
[0034]
Comparative Examples 1 and 2
The same PAI resin as used in the above example was dissolved in n-methyl-2-pyrrolidone and xylene as a solvent, and a solid lubricant such as graphite was blended so as to have the composition shown in Comparative Examples 1 and 2 in Table 1. Solution was made.
[0035]
Next, after the surface adjustment such as degreasing is performed on the upper surface of the piston ring base material made of spring steel, manganese phosphate treatment with a surface roughness Rmax of about 5 μm is performed. After spraying and drying, the piston is heated and fired at about 180 to 220 ° C., and a coating material 1b having a film thickness of about 10 μm is formed on the upper surface of the piston ring base 1a as shown in FIG. A test piece of
[0036]
Comparative Examples 3-5
In the same PAI resin as used in the above example, n-methyl-2-pyrrolidone, xylene dissolved in a solvent, antimony oxide (Sb 2 O 3 ) having an average particle size of 3 μm as reinforcing particles, and a solid such as graphite A solution in which the lubricant was blended so as to have the composition shown in Comparative Examples 3 to 5 in Table 1 was prepared.
[0037]
Next, after the surface adjustment such as degreasing is performed on the upper surface of the piston ring base material made of spring steel, manganese phosphate treatment with a surface roughness Rmax of about 5 μm is performed. After spraying and drying, the piston is heated and fired at about 180 to 220 ° C., and a coating material 1b having a film thickness of about 10 μm is formed on the upper surface of the piston ring base 1a as shown in FIG. A test piece of
[0038]
Comparative Example 6
The same PAI resin as used in the above example was dissolved in n-methyl-2-pyrrolidone and xylene as a solvent. Carbon fiber as a reinforcing component and a solid lubricant such as graphite are shown in Comparative Example 6 in Table 1. A solution formulated to have a composition was prepared.
[0039]
Next, after the surface adjustment such as degreasing is performed on the upper surface of the piston ring base material made of spring steel, manganese phosphate treatment with a surface roughness Rmax of about 5 μm is performed. After spraying and drying, the piston is heated and fired at about 180 to 220 ° C., and a coating material 1b having a film thickness of about 10 μm is formed on the upper surface of the piston ring base 1a as shown in FIG. A test piece of
[0040]
Comparative Example 7
Comparative Example 7 in Table 1 shows the same PAI resin as used in the above examples dissolved in n-methyl-2-pyrrolidone and xylene as a solvent, glass fiber as a reinforcing component, and solid lubricant such as graphite. A solution formulated to have a composition was prepared.
[0041]
Next, after the surface adjustment such as degreasing is performed on the upper surface of the piston ring base material made of spring steel, manganese phosphate treatment with a surface roughness Rmax of about 5 μm is performed. After spraying and drying, the piston is heated and fired at about 180 to 220 ° C., and a coating material 1b having a film thickness of about 10 μm is formed on the upper surface of the piston ring base 1a as shown in FIG. A test piece of
[0042]
[Table 1]
[0043]
(Adhesive wear test)
As shown in FIG. 2, the test pieces of the
[0044]
[Table 2]
[0045]
[Table 3]
[0046]
As is apparent from Table 3, Comparative Examples 1 and 2 to which the reinforcing particles Sb 2 O 3 are not added are added in the present Examples 1 to 5, and the added amount of Sb 2 O 3 is the present amount. Comparative Example 3 deviating from the scope of the invention, and Comparative Example 4 and Comparative Example 5 in which the amount of the entire additive component including Sb 2 O 3 is large and the ratio of the heat-resistant resin serving as the base deviates from the scope of the present invention. It can be seen that the durability time until the occurrence of adhesion is greatly improved.
[0047]
In Comparative Example 6 and Comparative Example 7, the durability time until the occurrence of adhesion is the same as that of the example of the present invention, but the wear amount of the counterpart material is remarkably increased as compared with the example of the present invention. From the above, it was found that the piston ring coating material of the present invention has excellent performance that cannot be obtained by the conventional coating material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional explanatory view of a piston ring showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing an outline of a single adhesion wear test.
[Explanation of symbols]
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