JP4984214B2 - Iron-based sprayed thin film for cylinder block and cylinder block - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダブロック用鉄系溶射薄膜及びシリンダブロックに係り、更に詳細には、高面圧下での耐剥離性に優れたシリンダブロック用鉄系溶射薄膜及びこれを備えたシリンダブロックに関する。 The present invention relates to an iron-based sprayed thin film for a cylinder block and a cylinder block, and more particularly, to an iron-based sprayed thin film for a cylinder block excellent in peeling resistance under a high surface pressure and a cylinder block including the same.
従来の自動車用エンジンブロックにおいては、アルミニウム合金製のシリンダブロックに鋳鉄製のライナを鋳込むタイプが主流であったが、エンジン部品の軽量化という観点から、鋳鉄製のライナを鋳込まないタイプであるアルミニウム合金製のモノブロック等の開発が進められている。このようなアルミニウム合金製のモノブロックにおいては、耐摩耗性や耐スカッフ性に問題があることが知られている。 In conventional automotive engine blocks, cast iron liners were cast into aluminum alloy cylinder blocks, but from the standpoint of reducing engine parts, cast iron liners were not cast. A certain aluminum alloy monoblock is being developed. It is known that such an aluminum alloy monoblock has problems in wear resistance and scuff resistance.
そこで、エンジンブロックのシリンダ摺動面に鉄系合金粉末を溶射して溶射被膜を形成することによって、ピストンリング及びピストンに対する耐摩耗性及び耐スカッフ性の向上が図られている(特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の溶射被膜であっても、最近の高出力エンジンのように非常に高い筒内圧がかかるシリンダブロックにおいては、高い燃焼圧によって、溶射被膜に高荷重が繰り返し負荷されるため、溶射被膜の内部で亀裂や剥離が発生するという問題点がある。
また、このような溶射被膜の内部での剥離が大きくなるとオイル消費が悪化し、更に溶射被膜が完全に剥離すると、スカッフ発生の要因となる。
However, even with the thermal spray coating described in Patent Document 1, in a cylinder block where a very high in-cylinder pressure is applied as in recent high-power engines, a high load is repeatedly applied to the thermal spray coating due to the high combustion pressure. Therefore, there is a problem that cracks and peeling occur inside the sprayed coating.
Further, when the peeling inside the sprayed coating is increased, the oil consumption is deteriorated, and when the sprayed coating is completely peeled off, it causes scuffing.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高面圧下での耐剥離性に優れたシリンダブロック用鉄系溶射薄膜及びこれを備えたシリンダブロックを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an iron-based sprayed thin film for a cylinder block excellent in peeling resistance under a high surface pressure and the same. It is to provide a cylinder block.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねたところ、シリンダブロック基材のシリンダボア内面上に、複数の所定粒子径の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有するシリンダブロック用鉄系溶射薄膜を形成することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have formed a laminated structure in which a plurality of iron spray particles having a predetermined particle diameter are layered on the cylinder bore inner surface of the cylinder block base material. The inventors have found that the above object can be achieved by forming an iron-based sprayed thin film for a cylinder block and have completed the present invention.
即ち、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜は、シリンダブロック基材のシリンダボア内面上に形成され、複数の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有するシリンダブロック用鉄系溶射薄膜であって、気孔を含有し、その気孔率が2.0%以下(溶射断面における面積率)であり、酸化鉄を含有し、その含有量が10〜35%(溶射断面における面積率)であり、膜厚が100〜380μmであり、相対的に膜厚の薄い領域Aと相対的に膜厚の厚い領域Bとを上記シリンダボアの軸方向に交互に有すると共に、該領域Aの膜厚に対する該領域Bの膜厚の比(B/A)が1.3〜7.5であり、硬度がHV300〜500であり、シリンダボア内面に相当する表面の平均粗さRaが0.4μm以下であり、シリンダボア内面に相当する表面の粗さ曲線における油留まり深さRvkが0.2〜2.0μmであり、該鉄系溶射粒子は、当該シリンダブロック用鉄系溶射薄膜の膜厚方向における粒子径が30μm以下であり、且つ該シリンダボアの軸方向における粒子径が30〜300μmである、ことを特徴とする。 That is, the iron block thermal spray film for cylinder block of the present invention is formed on the inner surface of the cylinder bore of the cylinder block substrate, and has a laminated structure in which a plurality of iron spray particles are stacked in layers. It is a thin film, contains pores, has a porosity of 2.0% or less (area ratio in the sprayed section), contains iron oxide, and its content is 10-35% (area ratio in the sprayed section). The film thickness is 100 to 380 μm, and the relatively thin film regions A and the relatively thick film regions B are alternately arranged in the axial direction of the cylinder bore, and the film thickness of the region A is The ratio (B / A) of the film thickness of the region B to 1.3 is 7.5 to 7.5, the hardness is HV300 to 500, and the average roughness Ra of the surface corresponding to the cylinder bore inner surface is 0.4 μm or less. Yes, cylinder bore The oil retention depth Rvk in the surface roughness curve corresponding to the inner surface is 0.2 to 2.0 μm, and the iron spray particles have a particle diameter of 30 μm in the film thickness direction of the iron block sprayed thin film for cylinder block. The particle diameter in the axial direction of the cylinder bore is 30 to 300 μm.
また、本発明のシリンダブロックは、上記本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜を備えたことを特徴とする。 A cylinder block according to the present invention includes the iron-based sprayed thin film for a cylinder block according to the present invention.
本発明によれば、シリンダブロック基材のシリンダボア内面上に、複数の所定粒子径の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有するシリンダブロック用鉄系溶射薄膜を形成することなどとしたため、高面圧下での耐剥離性に優れたシリンダブロック用鉄系溶射薄膜及びこれを備えたシリンダブロックを提供することができる。 According to the present invention, an iron-based sprayed thin film for a cylinder block having a laminated structure in which a plurality of iron-based sprayed particles having a predetermined particle diameter are stacked in layers is formed on the cylinder bore inner surface of a cylinder block substrate. Therefore, it is possible to provide an iron-based thermal sprayed thin film for a cylinder block excellent in peel resistance under a high surface pressure and a cylinder block including the same.
以下、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜について詳細に説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、濃度及び含有量などについての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜は、シリンダブロック基材のシリンダボア内面上に形成され、複数の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有するものである。
そして、かかる鉄系溶射粒子は、そのシリンダブロック用鉄系溶射薄膜の膜厚方向における粒子径が30μm以下であり、且つシリンダボアの軸方向、換言すればシリンダボア表面と摺動するピストンの往復動方向における粒子径が30〜300μmであるものである。
このような構成とすることにより、耐剥離性(耐久性)に優れたシリンダブロック用鉄系溶射薄膜が得られると共に、これを備えたシリンダブロックの耐剥離性(耐久性)も優れたものとなる。
Hereinafter, the iron-based sprayed thin film for cylinder blocks of the present invention will be described in detail. In the present specification and claims, “%” for concentration, content, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.
As described above, the iron-based sprayed thin film for a cylinder block of the present invention is formed on the cylinder bore inner surface of the cylinder block base material and has a laminated structure in which a plurality of iron-based sprayed particles are stacked in layers.
Such iron-based spray particles have a particle diameter in the film thickness direction of the iron-based sprayed thin film for cylinder block of 30 μm or less and the axial direction of the cylinder bore, in other words, the reciprocating direction of the piston sliding with the cylinder bore surface. The particle diameter is 30 to 300 μm.
By adopting such a configuration, an iron-based thermal sprayed thin film for cylinder blocks having excellent peeling resistance (durability) can be obtained, and the cylinder block having the same has excellent peeling resistance (durability). Become.
まず、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜は、例えば鋳造成形により作製されたシリンダブロック基材のシリンダボア内面上に、例えば鉄系金属材料を液滴として用い、従来公知の溶射法によって形成され、複数の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有する溶射被膜である。
そして、このような溶射被膜の形成方法の一例としては、円筒形のシリンダボア中心に挿入された溶射ガンを一端側から他端側へと移動させながら、この溶射ガンの先端より燃焼炎によって溶融させた溶射粉末の溶滴を溶射フレームとしてシリンダボア内面に吹き付ける形成方法を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
また、鉄系金属材料の成分は、特に限定されるものではないが、例えば鉄に炭素などの合金元素を添加した鉄系合金材料を用いることができる。そして、これらを液滴とする前の材料形状として特に限定されるものではなく、鉄系合金粉末を用いてもよいが、鉄系合金ワイヤを用いることが望ましい。
更に、このとき、溶射被膜の密着性を向上させるために、シリンダブロック基材のシリンダボア内面に凹凸形状を形成するような従来公知の下地加工を予め施しておいてもよい。
更にまた、溶射被膜の形成後に、その表面にホーニング加工を施してもよい。
First, the iron-based sprayed thin film for a cylinder block of the present invention is formed by, for example, a conventionally known thermal spraying method using, for example, a ferrous metal material as droplets on the inner surface of a cylinder bore of a cylinder block base material produced by casting. A thermal spray coating having a laminated structure formed by laminating a plurality of iron-based thermal spray particles in layers.
As an example of a method for forming such a thermal spray coating, the thermal spray gun inserted into the center of the cylindrical cylinder bore is moved from one end side to the other end side, and melted by a combustion flame from the tip of the thermal spray gun. Although the formation method of spraying the spray droplets of the sprayed powder on the inner surface of the cylinder bore as a spraying frame can be mentioned, it is not limited to this.
Moreover, the component of the iron-based metal material is not particularly limited. For example, an iron-based alloy material obtained by adding an alloy element such as carbon to iron can be used. And it is not specifically limited as a material shape before making these into a droplet, Although an iron-type alloy powder may be used, it is desirable to use an iron-type alloy wire.
Further, at this time, in order to improve the adhesion of the sprayed coating, a conventionally known undercoating that forms an uneven shape on the inner surface of the cylinder bore of the cylinder block substrate may be performed in advance.
Furthermore, honing may be applied to the surface after the formation of the sprayed coating.
また、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜は、これを構成する鉄系溶射粒子において、当該シリンダブロック用鉄系溶射薄膜の膜厚方向における粒子径が30μm以下であることを要し、5〜30μmであることが好ましく、且つシリンダボアの軸方向、即ちピストン摺動方向における粒子径が30〜300μmであることを要する。 Further, the iron-based sprayed thin film for cylinder block of the present invention requires that the particle size in the film thickness direction of the iron-based sprayed thin film for cylinder block be 30 μm or less in the iron-based sprayed particles constituting the cylinder block. The particle diameter in the axial direction of the cylinder bore, that is, the piston sliding direction, is preferably 30 to 300 μm.
ここで、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜の構造を図面を用いて説明する。
図1は、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜の断面構造の一例を示す拡大説明図である。同図に示すように、シリンダブロック基材10のシリンダボア表面10a上に、複数の鉄系溶射粒子22が層状に積み重なって形成された積層構造を有するシリンダブロック用鉄系溶射薄膜20が形成されている。
そして、鉄系溶射粒子22の矢印Xで示す膜厚方向の粒子径(r)が30μm以下であり、且つ矢印Yで示すシリンダボアの軸方向、即ちピストン摺動方向の粒子径(R)が30〜300μmである。
鉄系溶射粒子の膜厚方向の粒子径(r)が30μm超である場合には、鉄系溶射粒子の冷却効果が得られずに鉄系溶射粒子自体の硬度(強度)が低くなり、鉄系溶射粒子内で破壊(剥離)が発生する。
また、鉄系溶射粒子のピストン摺動方向の粒子径(R)が30μm未満である場合には、下地に対する接触面積が小さくなり、投錨効果による密着力が確保できず、シリンダブロック基材との界面又は鉄系溶射粒子間での剥離が発生する。
一方、鉄系溶射粒子のピストン摺動方向の粒子径(R)が300μm超である場合には、鉄系溶射粒子の冷却効果が得られずに鉄系溶射粒子自体の硬度(強度)が低くなり(鉄系材料の硬度は冷却速度と相関があり、膜厚が厚いと冷却速度が遅くなり十分な硬度が得られない。)、鉄系溶射粒子内で破壊(剥離)(粒子の強度が低いため、運転中に粒内で破壊する。)が発生する。
Here, the structure of the iron-based sprayed thin film for cylinder block of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an enlarged explanatory view showing an example of a cross-sectional structure of an iron-based sprayed thin film for a cylinder block according to the present invention. As shown in the figure, a cylinder block iron-based sprayed
The particle diameter (r) in the film thickness direction indicated by the arrow X of the iron-based
When the particle size (r) in the film thickness direction of the iron-based spray particles is more than 30 μm, the cooling effect of the iron-based spray particles cannot be obtained, and the hardness (strength) of the iron-based spray particles itself is reduced. Destruction (peeling) occurs in the system spray particles.
Moreover, when the particle diameter (R) in the piston sliding direction of the iron-based spray particles is less than 30 μm, the contact area with the base becomes small, and the adhesion force due to the anchoring effect cannot be secured, and the cylinder block base material Separation occurs at the interface or between the iron spray particles.
On the other hand, when the particle diameter (R) in the piston sliding direction of the iron-based spray particles is more than 300 μm, the cooling effect of the iron-based spray particles cannot be obtained and the hardness (strength) of the iron-based spray particles itself is low. (The hardness of the iron-based material has a correlation with the cooling rate. If the film thickness is thick, the cooling rate becomes slow and sufficient hardness cannot be obtained.) Because it is low, it breaks in the grain during operation.) Occurs.
また、本発明においては、膜厚が100〜380μmであることが好ましい。
膜厚が100μm未満である場合には、十分な薄膜強度を確保できない場合があり、高荷重が繰り返し負荷されたときに破壊(剥離)が生じる可能性がある。
一方、膜厚が380μmを超える場合には、薄膜の内部応力が高くなり、高荷重が繰り返し負荷されたときに破壊(剥離)が生じる可能性がある。
Moreover, in this invention, it is preferable that a film thickness is 100-380 micrometers.
When the film thickness is less than 100 μm, sufficient thin film strength may not be ensured, and destruction (peeling) may occur when a high load is repeatedly applied.
On the other hand, when the film thickness exceeds 380 μm, the internal stress of the thin film becomes high, and there is a possibility that destruction (peeling) occurs when a high load is repeatedly applied.
更に、本発明においては、その膜厚は均一であってもよいが、薄膜における内部応力を緩和させ、高荷重が繰り返し負荷されたときの破壊(剥離)を更に抑制し得るという観点から、相対的に膜厚の薄い領域Aと相対的に膜厚の厚い領域Bとをシリンダボアの軸方向に交互に有するものであることが望ましい。
そして、このときは、その領域Aの膜厚に対するその領域Bの膜厚の比(B/A)がB/A=1.3〜7.5であることが好ましく、B/A=1.5〜3.5であることがより好ましい。
Furthermore, in the present invention, the film thickness may be uniform, but from the viewpoint that the internal stress in the thin film is relaxed, and the destruction (peeling) when a high load is repeatedly applied can be further suppressed. In particular, it is desirable to have regions A having a relatively small thickness and regions B having a relatively large thickness alternately in the axial direction of the cylinder bore.
At this time, the ratio (B / A) of the thickness of the region B to the thickness of the region A is preferably B / A = 1.3 to 7.5, and B / A = 1. More preferably, it is 5-3.5.
ここで、図2は、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜の断面構造の他の例を示す拡大説明図である。同図に示すように、シリンダブロック基材10のシリンダボア表面10a上に、シリンダブロック用鉄系溶射薄膜20が形成されている。
そして、シリンダブロック用鉄系溶射薄膜20は、相対的に膜厚の厚い領域Bと相対的に膜厚の薄い領域Aとを矢印Yで示すシリンダボアの軸方向に交互に有している。
なお、図中のAは領域Aの膜厚、Bは領域Bの膜厚を示す。
Here, FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing another example of the cross-sectional structure of the iron-based sprayed thin film for cylinder block of the present invention. As shown in the figure, a cylinder block iron-based sprayed
The cylinder block iron-based sprayed
In the figure, A indicates the film thickness of the region A, and B indicates the film thickness of the region B.
また、本発明においては、硬度がHV300〜500であることが好ましい。
硬度がHV300未満の場合には、溶射粒子の収縮が起こり、下地に対する接触面積が小さくなって投錨効果による密着力が十分に確保できず、高荷重が繰り返し負荷されたときに破壊(剥離)が生じる可能性がある。
一方、硬度がHV500超の場合には、薄膜が脆化し易く、例えばシリンダブロック基材のシリンダボア表面上に薄膜を形成し、その後、ホーニング加工する際に、薄膜の脱落や剥離が生じるおそれがある。
Moreover, in this invention, it is preferable that hardness is HV300-500.
When the hardness is less than HV300, the thermal spray particles shrink, the contact area with the base becomes small, and the adhesion due to the anchoring effect cannot be sufficiently secured, and the fracture (peeling) occurs when a high load is repeatedly applied. Can occur.
On the other hand, when the hardness is higher than HV500, the thin film tends to become brittle, and for example, when the thin film is formed on the cylinder bore surface of the cylinder block base material and then honing is performed, the thin film may drop or peel off. .
更に、本発明においては、気孔を含有していてもよいが、薄膜における気孔は亀裂や剥離発生の起点となり易いため、その気孔率は低いことが好ましい。
具体的には、その気孔率が2.0%以下(溶射断面における面積率)であることが好ましく、1.0%以下(溶射断面における面積率)であることがより好ましい。
Further, in the present invention, pores may be contained, but since the pores in the thin film are likely to be the starting point of cracks and peeling, the porosity is preferably low.
Specifically, the porosity is preferably 2.0% or less (area ratio in the sprayed section), and more preferably 1.0% or less (area ratio in the sprayed section).
また、本発明においては、酸化鉄の含有量が10〜35%(溶射断面における面積率)であることが好ましい。
薄膜における酸化鉄は亀裂や剥離発生の起点となり易いため、その含有量が35%(溶射断面における面積率)を超える場合には、高荷重が繰り返し負荷されたときに破壊(剥離)が生じる可能性がある。
一方、その含有量が10%(溶射断面における面積率)未満の場合には、十分な耐スカッフ性が確保できない可能性がある。
Moreover, in this invention, it is preferable that content of iron oxide is 10 to 35% (area ratio in a thermal spraying cross section).
Since iron oxide in a thin film is likely to be the starting point for cracks and delamination, if its content exceeds 35% (area ratio in the sprayed cross section), destruction (peeling) may occur when high loads are repeatedly applied. There is sex.
On the other hand, when the content is less than 10% (area ratio in the sprayed cross section), there is a possibility that sufficient scuff resistance cannot be ensured.
更に、本発明においては、シリンダボア内面に相当する表面の平均粗さRaが0.4μm以下であることが好ましく、0.3μm以下であることがより好ましい。
シリンダボア内面に相当する表面の平均粗さRaが0.4μm超である場合には、金属接触が多くなり、摺動相手であるピストンやピストンリングとのフリクションの増加を引き起こす可能性がある。
このような表面の平均粗さは、例えば溶射薄膜を形成した後、ホーニング加工を施して調整することができる。
なお、「シリンダボア内面に相当する表面」とは、本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜がシリンダブロック基材のシリンダボア内面上に形成された際に、ピストンやピストンリングなどと摺動し得るシリンダボア内面側となる表面のことである。
Furthermore, in the present invention, the average roughness Ra of the surface corresponding to the cylinder bore inner surface is preferably 0.4 μm or less, and more preferably 0.3 μm or less.
When the average roughness Ra of the surface corresponding to the inner surface of the cylinder bore is more than 0.4 μm, the metal contact increases, which may cause an increase in friction with the piston or piston ring which is a sliding partner.
The average roughness of such a surface can be adjusted by, for example, forming a sprayed thin film and then performing a honing process.
The “surface corresponding to the inner surface of the cylinder bore” is a cylinder bore that can slide with a piston, piston ring, etc. when the iron block sprayed thin film for cylinder block of the present invention is formed on the inner surface of the cylinder bore of the cylinder block substrate. It is the surface on the inner surface side.
更にまた、本発明においては、シリンダボア内面に相当する表面の粗さ曲線における油留まり深さRvkが0.2〜2.0μmであることが好ましく、0.5〜1.8μmであることがより好ましい。
Rvkが0.2μm未満の場合には、エンジンオイルの保持性能が低くなり、摺動相手であるピストンやピストンリングとの耐スカッフ性の低下を引き起こすことがある。
一方、Rvkが2.0μm超の場合には、溶射被膜の相手攻撃性が高くなり、摺動相手であるピストンやピストンリングとのフリクションの増加を引き起こすと共に、摺動相手であるピストンやピストンリング摺動部の摩耗の増加を引き起こすことがある。
Furthermore, in the present invention, the oil retention depth Rvk in the surface roughness curve corresponding to the cylinder bore inner surface is preferably 0.2 to 2.0 μm, more preferably 0.5 to 1.8 μm. preferable.
When Rvk is less than 0.2 μm, the retention performance of the engine oil is lowered, which may cause a decrease in scuff resistance with the piston or piston ring that is the sliding partner.
On the other hand, when Rvk is more than 2.0 μm, the attacking property of the thermal spray coating increases, causing an increase in friction with the piston or piston ring that is the sliding partner, and the piston or piston ring that is the sliding partner. May increase wear of sliding parts.
ここで、粗さ曲線における油留まり深さRvkを図面を用いて説明する。
図3は、粗さ曲線の一例を示すグラフ図である。同図に示すように、図中の粗さ曲線上の点でtp値の差が40%tp以上になるような2点(点A及び点B)を通る直線の中で、傾きが最も小さい直線を求め、この直線とtp値0%tp及びtp値100%tpとの交点をそれぞれ点C及び点Dとし、この点Dを通る切断レベルと粗さ曲線上との交点を点Eとし、粗さ曲線とtp値100%tpとの交点を点Fとし、このとき線分DE、線分DF及び線分EFで囲まれる面積と三角形DFGの面積とが等しくなるようなtp値100%tpとの交点Gを求めた時に、点Dと点Gとの間の距離がRvkとなる。
Here, the oil retention depth Rvk in the roughness curve will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a graph showing an example of a roughness curve. As shown in the figure, the slope is the smallest among the straight lines passing through two points (point A and point B) where the difference in tp value is 40% tp or more at the point on the roughness curve in the figure. A straight line is obtained, and the intersections of the straight line with the tp value 0% tp and tp value 100% tp are point C and point D, respectively, and the intersection between the cutting level passing through the point D and the roughness curve is point E. The intersection point of the roughness curve and the tp value of 100% tp is defined as a point F. At this time, the tp value is 100% tp so that the area surrounded by the line segment DE, the line segment DF, and the line segment EF is equal to the area of the triangle DFG. When the intersection point G is obtained, the distance between the point D and the point G is Rvk.
次に、本発明のシリンダブロックについて詳細に説明する。
上述の如く、本発明のシリンダブロックは、上記本発明のシリンダブロック用鉄系溶射薄膜を備えたものである。
即ち、本発明のシリンダブロックは、シリンダブロック基材と、そのシリンダブロック基材のシリンダボア内面上に、複数の鉄系溶射粒子が層状に積み重なって形成された積層構造を有するシリンダブロック用鉄系溶射薄膜と、を備えたものである。
そして、かかる鉄系溶射粒子は、かかるシリンダブロック用鉄系溶射薄膜の膜厚方向における粒子径が30μm以下であり、且つかかるシリンダボアの軸方向における粒子径が30〜300μmである。
このような構成とすることにより、耐剥離性が優れたものとなる。
また、備えるシリンダブロック用鉄系溶射薄膜においては、上述したように膜厚、膜厚分布、硬度、気孔率、酸化鉄の含有率、表面の平均粗さ又は表面の粗さ曲線における油留まり深さ、更にはこれを構成する鉄系溶射粒子の粒子径などについて適宜調整することができる。
Next, the cylinder block of the present invention will be described in detail.
As described above, the cylinder block of the present invention is provided with the iron-based sprayed thin film for a cylinder block of the present invention.
That is, the cylinder block of the present invention has a cylinder block iron-based thermal spraying having a laminated structure in which a plurality of iron-based thermal spray particles are stacked in layers on the cylinder block base material and the cylinder bore inner surface of the cylinder block base material. A thin film.
Such iron-based spray particles have a particle diameter in the film thickness direction of the iron-based sprayed thin film for cylinder block of 30 μm or less, and a particle diameter in the axial direction of the cylinder bore of 30 to 300 μm.
By adopting such a configuration, the peel resistance is excellent.
In addition, in the iron-based sprayed thin film for cylinder block, as described above, the oil retention depth in the film thickness, film thickness distribution, hardness, porosity, iron oxide content, surface average roughness or surface roughness curve. In addition, the particle diameter of the iron-based spray particles constituting this can be appropriately adjusted.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
基材であるアルミニウム合金の表面上に、鉄系合金材料(形状:ワイヤ状、成分:Fe−C合金)を用い、プラズマ溶射法によって、鉄系溶射薄膜を形成し、次いで、ホーニング仕上げを行って、本例の鉄系溶射薄膜を得た。
得られた鉄系溶射薄膜において、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)及び透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、薄膜を構成する鉄系溶射粒子の膜厚方向の粒子径は12μmであり、鉄系溶射粒子のシリンダボアの軸方向の粒子径は200μmであり、薄膜の膜厚は240μmであり、薄膜における相対的に膜厚の薄い領域Aの膜厚Aに対する相対的に膜厚の厚い領域Bの膜厚Bの比(B/A)は3.6であった。
また、得られた鉄系溶射薄膜において、その表面の硬度をビッカース硬度計で測定したところ、薄膜の硬度はHV355であった。
更に、得られた鉄系溶射薄膜において、その断面を画像解析で測定したところ、気孔率は1.1%であった。
また、得られた鉄系溶射薄膜を画像解析で測定したところ、酸化鉄の含有量は25%であった。
更にまた、得られた鉄系溶射薄膜において、その表面粗さを表面粗さ計で測定したところ、表面粗さRaは0.32であり、また、上述の手法により算出される表面の粗さ曲線における油留まり深さRvkは0.90であった。本例の鉄系溶射薄膜の仕様を表1に示す。
Example 1
On the surface of the base aluminum alloy, an iron-based alloy material (shape: wire, component: Fe-C alloy) is used to form an iron-based sprayed thin film by plasma spraying, and then a honing finish is performed. Thus, an iron-based sprayed thin film of this example was obtained.
When the cross section of the obtained iron-based sprayed thin film was observed with a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM), the particle diameter in the film thickness direction of the iron-based sprayed particles constituting the thin film was 12 μm. Yes, the particle diameter in the axial direction of the cylinder bore of the iron-based sprayed particles is 200 μm, the film thickness of the thin film is 240 μm, and the film thickness is relatively large with respect to the film thickness A of the relatively thin area A of the thin film. The ratio (B / A) of the film thickness B of the thick region B was 3.6.
Further, when the hardness of the surface of the obtained iron-based sprayed thin film was measured with a Vickers hardness tester, the hardness of the thin film was HV355.
Furthermore, when the cross section of the obtained iron-based sprayed thin film was measured by image analysis, the porosity was 1.1%.
Further, when the obtained iron-based sprayed thin film was measured by image analysis, the content of iron oxide was 25%.
Furthermore, in the obtained iron-based sprayed thin film, when the surface roughness was measured with a surface roughness meter, the surface roughness Ra was 0.32, and the surface roughness calculated by the above-described method. The oil retention depth Rvk in the curve was 0.90. Table 1 shows the specifications of the iron-based sprayed thin film of this example.
(実施例2〜4、参考例5〜15及び比較例1〜3)
プラズマ溶射法によって、鉄系溶射薄膜を形成するに当たり、電流、ガス圧及びワイヤ送り速度の条件を変えた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し、表1に示す仕様の本例の鉄系溶射薄膜を得た。
( Examples 2 to 4, Reference Examples 5 to 15 and Comparative Examples 1 to 3)
The same procedure as in Example 1 was repeated except that the conditions of current, gas pressure and wire feed rate were changed in forming the iron-based sprayed thin film by plasma spraying, and the iron of this example having the specifications shown in Table 1 was repeated. A system sprayed thin film was obtained.
[評価試験]
(剥離評価試験)
上記各例の鉄系溶射薄膜から切り出したボア試験片を、下記試験条件において、ブラスト試験機に供し、ブラスト試験前後のボア試験片の質量を測定し、鉄系溶射薄膜の減少量(剥離量)を耐剥離性の指標とした。なお、実施例1の減少量を基準値1.0とした(数値が小さいほど耐剥離性が良好である。)。得られた結果を表2に示す。
[Evaluation test]
(Peeling evaluation test)
The bore test piece cut out from the iron-based sprayed thin film in each of the above examples was subjected to a blast tester under the following test conditions, and the mass of the bore test piece before and after the blast test was measured. ) As an index of peel resistance. In addition, the amount of reduction in Example 1 was set to a reference value of 1.0 (the smaller the value, the better the peel resistance). The obtained results are shown in Table 2.
(試験条件)
・ボア試験片の形状:50mm×50mm(肉厚5mm)
・ブラスト粒 :アルミナ粒子
・吹付け量 :50g/回、5回行い(合計250g)
(Test conditions)
-Shape of bore test piece: 50 mm x 50 mm (wall thickness 5 mm)
・ Blasting particles: Alumina particles ・ Blowing amount: 50g / time, 5 times (total 250g)
図4は、剥離評価試験の要領を示す側面説明図である。同図に示すように、固定用治具100にボア試験片50を配置し、ブラスト粒102を吹付けた。
FIG. 4 is an explanatory side view showing the point of the peel evaluation test. As shown in the figure, the
(スカッフ評価試験)
上記各例の鉄系溶射薄膜から切り出したボア試験片を、下記試験条件において、摺動試験機に供し、10kgf(=98N)づつ荷重を与え、摩擦力急増点をリングスカッフ荷重とした。得られた結果を表2に併記する。
(Scuff evaluation test)
The bore test piece cut out from the iron-based sprayed thin film in each of the above examples was subjected to a sliding test machine under the following test conditions, applied with a load of 10 kgf (= 98 N), and the frictional force sudden increase point was set as a ring scuff load. The obtained results are also shown in Table 2.
(試験条件)
・摺動速度 :0.2m/s
・温度 :25℃
・潤滑油 :5W30SL(初期塗布のみ)
・相手摺動材:リング試験片(炭素鋼を基材とし、摺動面に窒化クロム(CrN)を被覆した。ピストンリングに相当する。)
(Test conditions)
・ Sliding speed: 0.2m / s
・ Temperature: 25 ℃
・ Lubricant: 5W30SL (only initial application)
-Opposite sliding material: ring test piece (carbon steel is used as a base material and the sliding surface is coated with chromium nitride (CrN). Corresponds to a piston ring.)
図5は、スカッフ評価試験の要領を示す斜視説明図である。同図に示すように、ボア試験片50上にリング試験片104aを配置し、矢印Z方向に荷重を負荷しながら回転させた。
FIG. 5 is a perspective explanatory view showing the point of the scuff evaluation test. As shown in the figure, the
(フリクション評価試験)
上記各例の鉄系溶射薄膜から切り出したボア試験片を、下記試験条件において、往復動摩擦摩耗試験機に供し、フリクション値を測定した。得られた結果を表2に併記する。
(Friction evaluation test)
The bore test piece cut out from the iron-based sprayed thin film in each of the above examples was subjected to a reciprocating friction wear tester under the following test conditions, and the friction value was measured. The obtained results are also shown in Table 2.
(試験条件)
・摺動速度 :0.5m/s
・温度 :25℃
・押付け荷重:10kgf(=98N)
・試験時間 :1時間
・潤滑油 :5W30SL
・相手摺動材:リング試験片(炭素鋼を基材とし、摺動面にCrNを被覆した。ピストンリングに相当する。)
(Test conditions)
・ Sliding speed: 0.5m / s
・ Temperature: 25 ℃
・ Pressing load: 10kgf (= 98N)
・ Test time: 1 hour ・ Lubricant: 5W30SL
-Opposite sliding material: Ring test piece (carbon steel is used as a base material and the sliding surface is coated with CrN. Corresponding to a piston ring.)
図6は、フリクション評価試験の要領を示す斜視説明図である。同図に示すように、ボア試験片50条にリング試験片104bを配置し、矢印Z方向に荷重を負荷しながら、矢印W方向に往復動させた。
FIG. 6 is a perspective explanatory view showing the point of the friction evaluation test. As shown in the figure, the
表1及び表2より、本発明の範囲に属する実施例1〜4は、本発明外の比較例1〜3と比較して、優れた耐剥離性を有することが分かる。 From Table 1 and Table 2, it can be seen that Examples 1 to 4 belonging to the scope of the present invention have excellent peeling resistance as compared with Comparative Examples 1 to 3 outside the present invention.
10 シリンダブロック基材
10a シリンダブロック基材のボア表面
20 シリンダブロック用鉄系溶射薄膜
22 鉄系溶射粒子
50 ボア試験片
100 固定用治具
102 ブラスト粒
104a,104b リング試験片
DESCRIPTION OF
Claims (8)
気孔を含有し、その気孔率が2.0%以下(溶射断面における面積率)であり、
酸化鉄を含有し、その含有量が10〜35%(溶射断面における面積率)であり、
膜厚が100〜380μmであり、
相対的に膜厚の薄い領域Aと相対的に膜厚の厚い領域Bとを上記シリンダボアの軸方向に交互に有すると共に、該領域Aの膜厚に対する該領域Bの膜厚の比(B/A)が1.3〜7.5であり、
硬度がHV300〜500であり、
シリンダボア内面に相当する表面の平均粗さRaが0.4μm以下であり、
シリンダボア内面に相当する表面の粗さ曲線における油留まり深さRvkが0.2〜2.0μmであり、
上記鉄系溶射粒子は、当該シリンダブロック用鉄系溶射薄膜の膜厚方向における粒子径が30μm以下であり、且つ上記シリンダボアの軸方向における粒子径が30〜300μmである、ことを特徴とするシリンダブロック用鉄系溶射薄膜。 An iron-based sprayed thin film for a cylinder block, which is formed on the cylinder bore inner surface of the cylinder block substrate and has a laminated structure in which a plurality of iron-based sprayed particles are stacked in layers,
Contains pores, the porosity is 2.0% or less (area ratio in the sprayed cross section),
Containing iron oxide, the content of which is 10-35% (area ratio in the sprayed cross section),
The film thickness is 100 to 380 μm,
While having relatively thin regions A and relatively thick regions B in the axial direction of the cylinder bore, the ratio of the thickness of the region B to the thickness of the region A (B / A) is 1.3 to 7.5,
The hardness is HV300-500,
The average roughness Ra of the surface corresponding to the inner surface of the cylinder bore is 0.4 μm or less,
The oil retention depth Rvk in the surface roughness curve corresponding to the cylinder bore inner surface is 0.2 to 2.0 μm,
The iron-based sprayed particles have a particle diameter in the film thickness direction of the iron-based sprayed thin film for cylinder block of 30 μm or less, and a particle diameter in the axial direction of the cylinder bore of 30 to 300 μm. Iron-based sprayed thin film for blocks.
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JP5651922B2 (en) * | 2009-03-04 | 2015-01-14 | 日産自動車株式会社 | Cylinder block and thermal spray coating forming method |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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