JP5455149B2 - Iron-based thermal spray coating - Google Patents

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本発明は、アルミニウム合金から成る部品の表面を被覆することによって、当該合金部品の耐摩耗性や耐スカッフ性を向上させることができる鉄系溶射被膜と、このような溶射被膜を備えた車両用部品に関するものである。   The present invention provides an iron-based thermal spray coating capable of improving the wear resistance and scuff resistance of an alloy component by coating the surface of the component made of an aluminum alloy, and a vehicle equipped with such a thermal spray coating. It relates to parts.

近年、車両の軽量化を目的に、自動車内燃機関用シリンダーブロックについても、アルミニウム合金製のものが使用されるようになってきており、ボア面に鋳鉄製ライナーを鋳包んだものが主流となっている。
この場合、エンジン部品のさらなる軽量化の観点から、鋳鉄製ライナーの代わりに、アルミニウム製ライナーを鋳包んだタイプのシリンダーブロックや、完全に鋳鉄製ライナーを廃止したアルミニウム合金製モノブロックの開発が進められている。
In recent years, for the purpose of reducing the weight of vehicles, aluminum alloy cylinder blocks have been used for automobile internal combustion engines, and those with cast iron liners on the bore surface have become the mainstream. ing.
In this case, from the viewpoint of further weight reduction of engine parts, instead of cast iron liners, the development of cylinder blocks in which aluminum liners are cast or aluminum alloy monoblocks in which cast iron liners are completely abolished is being promoted. It has been.

しかし、アルミニウム製ライナーやアルミニウム合金製モノブロックでは、耐摩耗性や耐スカッフ性に問題があり、ニッケルメッキ等のメッキ処理が施される場合もあるが、この場合でも耐摩耗性や耐スカッフ性に関しては十分とは言えない。
その対策としては、プラズマ火炎によって粉末やワイヤーを溶融させて溶滴とし、これをシリンダーボア内面に噴き付けて溶射被膜を形成することにより、耐摩耗性や耐スカッフ性を向上させた方策が取られている。すなわち、エンジン用シリンダーブロックのボア表面に鉄系合金粉末を溶射することによって、ピストンリング及びピストンに対する耐摩耗性や耐スカッフ性の向上を図っている(例えば、特許文献1参照)。
However, aluminum liners and aluminum alloy monoblocks have problems with wear resistance and scuff resistance, and may be subjected to plating treatment such as nickel plating. Even in this case, wear resistance and scuff resistance Is not enough.
As countermeasures, measures are taken to improve wear resistance and scuff resistance by melting powder and wire with plasma flame to form droplets and spraying them on the inner surface of the cylinder bore to form a sprayed coating. It has been. That is, by spraying iron-based alloy powder onto the bore surface of the engine cylinder block, the wear resistance and scuff resistance of the piston ring and piston are improved (for example, see Patent Document 1).

特開2000−212717号公報JP 2000-212717 A

特許文献1に記載の方法では、鉄系合金粉末を溶射することによって形成された溶射被膜により、ピストンリング及びピストンに対する耐摩耗性、耐スカッフ性の向上を図っている。
しかし、最近の高出力エンジンのように非常に高い筒内圧が掛かるシリンダー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、溶射被膜内部で亀裂や剥離が発生することが判っている。そして、このような溶射被膜内部での剥離が大きくなるとオイル消費が悪化し、さらに溶射被膜が完全な剥離にまで達すると、ピストンリングやピストンとのスカッフの要因となる。
In the method described in Patent Document 1, the wear resistance and scuff resistance of the piston ring and the piston are improved by a sprayed coating formed by spraying an iron-based alloy powder.
However, in a cylinder block where a very high in-cylinder pressure is applied like a recent high-power engine, a high load is repeatedly applied to the sprayed coating due to a high combustion pressure, so cracks and peeling may occur inside the sprayed coating. I understand. When the peeling inside the thermal spray coating becomes large, the oil consumption deteriorates, and when the thermal spray coating reaches the complete peeling, it becomes a factor of scuffing with the piston ring and the piston.

また、現行の鋳鉄ライナーに比べて、アルミニウムモノブロックやニッケルメッキ品では耐摩耗性や耐スカッフ性に問題があるため、鉄溶射を採用する場合には、耐摩耗性や耐スカッフ性を向上させる方策が必要である。   Also, compared to current cast iron liners, aluminum monoblock and nickel-plated products have problems with wear resistance and scuff resistance, so when using iron spraying, improve wear resistance and scuff resistance. Measures are needed.

本発明は、アルミニウム合金に対する鉄系溶射被膜における上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、優れた耐摩耗性と耐スカッフ性を兼ね備え、例えば高出力エンジンのシリンダーブロックにも適用するに十分な耐久性(耐剥離性)を発揮する鉄系溶射被膜を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in an iron-based thermal spray coating on an aluminum alloy, and the object thereof is to combine excellent wear resistance and scuff resistance, for example, a cylinder of a high-power engine. An object of the present invention is to provide an iron-based sprayed coating that exhibits sufficient durability (peeling resistance) to be applied to blocks.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鉄系溶射被膜の材料成分や、当該被膜の好適な硬さ範囲などについて、鋭意検討を繰り返した結果、高い燃焼圧負荷環境においても十分な耐久性(耐剥離性)と高い耐スカッフ性を発揮する溶射被膜の成分系を見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies on the material components of the iron-based thermal spray coating and the suitable hardness range of the coating, and as a result, sufficient durability even in a high combustion pressure load environment. Have found a component system of a thermal spray coating that exhibits high resistance (peeling resistance) and high scuff resistance, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は、上記知見に基づくものであって、本発明の鉄系溶射被膜は、アルミニウム合金製母材の表面を被覆するための溶射被膜であって、Cを0.3〜0.4質量%、Siを0.2〜0.5質量%、Mnを0.3〜1.5質量%、Cr及び/又はMoを合計で0.5質量%以下含有し、残部がFe及び不可避的不純物であることを特徴としている。   That is, the present invention is based on the above knowledge, and the iron-based sprayed coating of the present invention is a sprayed coating for coating the surface of an aluminum alloy base material, and C is 0.3 to 0.00. 4% by mass, Si 0.2-0.5% by mass, Mn 0.3-1.5% by mass, Cr and / or Mo in total of 0.5% by mass or less, the balance being Fe and inevitable It is a characteristic impurity.

本発明の車両用部品や、例えばシリンダーブロックのような内燃機関用部品は、本発明の上記鉄系溶射被膜を備えていることを特徴とし、特に、内燃機関用シリンダーブロックにおいては、そのボア内面に鉄系溶射被膜を備えていることを特徴としている。   A vehicle component of the present invention, or a component for an internal combustion engine such as a cylinder block, is provided with the iron-based thermal spray coating of the present invention. In particular, in a cylinder block for an internal combustion engine, the inner surface of the bore is provided. Is provided with an iron-based thermal spray coating.

本発明によれば、アルミニウム合金製母材の表面に形成される鉄系溶射被膜の成分を上記範囲としたため、優れた耐摩耗性や耐スカッフ性を兼ね備えた溶射被膜となり、例えば高出力エンジンのアルミニウム合金製シリンダーブロックに適用したとしても、十分な耐久性、耐剥離性を発揮する。   According to the present invention, since the component of the iron-based spray coating formed on the surface of the aluminum alloy base material is in the above range, it becomes a spray coating having excellent wear resistance and scuff resistance, for example, for a high-power engine. Even when applied to an aluminum alloy cylinder block, it exhibits sufficient durability and peel resistance.

本発明の鉄系溶射被膜の一例を示す断面写真である。It is a cross-sectional photograph which shows an example of the iron-type thermal spray coating of this invention. 実施例における溶射被膜の剥離評価要領を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the peeling evaluation point of the thermal spray coating in an Example. 実施例における溶射被膜のスカッフ評価要領を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the scuff evaluation point of the sprayed coating in an Example. 実施例における溶射被膜の摩耗評価要領を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the abrasion evaluation point of the sprayed coating in an Example.

以下に、本発明の鉄系溶射被膜について、その製造方法などと共に、内燃機関用のシリンダーブロックを例に挙げて、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、本明細書において、「%」については、特記しない限り質量百分率を意味するものとする。   Hereinafter, the iron-based thermal spray coating of the present invention will be described more specifically and in detail along with its manufacturing method and the like, taking a cylinder block for an internal combustion engine as an example. In the present specification, “%” means mass percentage unless otherwise specified.

まず、本発明の鉄系溶射被膜を得るための溶射方法、すなわち粉末状、ロッド状、ワイヤー状の溶射材料を溶融するための熱源については、特に限定はなく、今までに実用化されている種々の方法を採用することができる。
例えば、燃料ガスと酸素の反応熱を利用するフレーム溶射、酸素とアセチレンの混合ガスの爆発力を利用する爆発溶射、レーザを利用したレーザ溶射、アークの熱で溶融させた材料を高速ガスで微粒子化して噴き付けるアーク溶射、プラズマジェット中に送給して溶融させた材料をプラズマの圧力で加速して噴き付けるプラズマ溶射、さらには、レーザ・プラズマ複合溶射などを適用することができる。
First, a thermal spraying method for obtaining the iron-based thermal spray coating of the present invention, that is, a heat source for melting a powdery, rod-like, or wire-like thermal spray material is not particularly limited and has been put into practical use so far. Various methods can be employed.
For example, flame spraying using the reaction heat of fuel gas and oxygen, explosive spraying using the explosive force of a mixed gas of oxygen and acetylene, laser spraying using a laser, fine particles of a material melted by the heat of an arc with high-speed gas For example, arc spraying that is sprayed and sprayed, plasma spraying in which a material melted by feeding into a plasma jet is accelerated by a plasma pressure, and laser-plasma composite spraying can be applied.

次に、製造工程であるが、アルミニウム合金製母材の一例として、シリンダーブロックを鋳造成型した後、溶射被膜の密着性を高めるために、シリンダーボア内表面を下地加工し、下地加工後のシリンダーボア内面に、鉄系金属材料を液滴として噴き付け、溶射被膜を形成する。
ここで、鉄系金属材料を液滴とする際には、特許文献1に記載されているように、鉄系合金粉末を使用することが一般的であるが、コスト面において有利であることから、本発明においては、鉄系合金ワイヤーを使用することが好ましい。
Next, in the manufacturing process, as an example of an aluminum alloy base material, after casting a cylinder block, in order to improve the adhesion of the sprayed coating, the inner surface of the cylinder bore is grounded, and the cylinder after the grounding is processed. A ferrous metal material is sprayed as droplets on the inner surface of the bore to form a sprayed coating.
Here, when iron-based metallic material is used as droplets, as described in Patent Document 1, it is common to use iron-based alloy powder, but it is advantageous in terms of cost. In the present invention, it is preferable to use an iron-based alloy wire.

溶射被膜の形成方法としては、円筒状をなすシリンダーボア内に挿入した溶射ガンを一端側から他端側へと移動させながら、燃焼炎などによって溶融させた溶射ワイヤーや溶射粉末の溶滴を溶射ガンの先端から内面に噴き付けて溶射被膜を形成することができる。   The spray coating can be formed by spraying a spray wire or a spray powder melted by a combustion flame while moving the spray gun inserted into a cylindrical cylinder bore from one end to the other. A spray coating can be formed by spraying from the tip of the gun to the inner surface.

図1は、このようにして得られた溶射被膜の断面写真を示すものであって、図に示すように、本発明の鉄系溶射被膜は、当該被膜内に気孔及び酸化鉄を含んでいる。
上記気孔は、オイル溜まりの機能を発揮し、溶射被膜の耐スカッフ性を向上させる効果があるが、多すぎると十分な耐久性(耐剥離性)が得られないことがあるため、気孔率の面積率は、2.1%以下であることが望ましい。
一方、酸化鉄は、固体潤滑剤としての機能を有するが、溶射被膜に含まれる酸化鉄の量が少ない場合には、耐スカッフ性が得られず、逆に多すぎる場合には十分な耐久性(耐剥離性)が得られない傾向を示すことから、気孔率の体積率は、5〜35%の範囲内であることが望ましい。
FIG. 1 shows a cross-sectional photograph of the sprayed coating thus obtained. As shown in the figure, the iron-based sprayed coating of the present invention contains pores and iron oxide in the coating. .
The pores function as an oil reservoir and have the effect of improving the scuff resistance of the thermal spray coating. However, if the amount is too large, sufficient durability (peeling resistance) may not be obtained. The area ratio is desirably 2.1% or less.
On the other hand, iron oxide has a function as a solid lubricant, but when the amount of iron oxide contained in the sprayed coating is small, scuff resistance cannot be obtained, and conversely, when it is too much, sufficient durability is obtained. Since the tendency to not obtain (peeling resistance) is shown, the volume ratio of the porosity is preferably in the range of 5 to 35%.

以下、本発明の鉄系溶射被膜における成分組成などについて、その範囲を限定した理由について説明する。   Hereinafter, the reason for limiting the range of the component composition in the iron-based sprayed coating of the present invention will be described.

C:0.3〜0.4%
まず、炭素(C)については、本発明の鉄系溶射被膜に含まれる炭素含有量が低い場合には、十分な耐久性(耐剥離性)を確保できない一方、高い場合には、相手攻撃性が高くなり、相手摺動部品(シリンダーブロックの場合には、ピストンやピストンリング)を著しく摩耗させることとなる。
したがって、本発明においては、炭素含有量を質量比で0.3〜0.4%の範囲内とすることが必要となる。
C: 0.3 to 0.4%
First, as for carbon (C), when the carbon content contained in the iron-based sprayed coating of the present invention is low, sufficient durability (peeling resistance) cannot be ensured. As a result, the mating sliding parts (piston and piston ring in the case of a cylinder block) will be significantly worn.
Therefore, in this invention, it is necessary to make carbon content into the range of 0.3-0.4% by mass ratio.

Si:0.2〜0.5%
Mn:0.3〜1.5%
次に、珪素(Si)及びマンガン(Mn)については、本発明の溶射被膜中に含まれるこれらの量が低い場合には、十分な耐久性(耐剥離性)及び耐摩耗性を確保できない。一方、これらの含有量が高い場合には、硬度上昇に伴って相手攻撃性が高くなり、相手摺動部品を著しく摩耗させることとなる。さらに、Mn量が高い場合には、脱酸降下があるために鉄酸化物の生成が阻害され、耐スカッフ性の悪化を招くことになる。
そこで、本発明の鉄系溶射被膜においては、これに含まれるSi量及びMn量について、それぞれ0.2〜0.5%及び0.3〜1.5%の範囲内に限定する必要がある。
Si: 0.2 to 0.5%
Mn: 0.3 to 1.5%
Next, about silicon (Si) and manganese (Mn), when these amounts contained in the sprayed coating of the present invention are low, sufficient durability (peeling resistance) and wear resistance cannot be ensured. On the other hand, when these contents are high, the opponent's aggression becomes higher as the hardness is increased, and the counterpart sliding part is significantly worn. Further, when the amount of Mn is high, the generation of iron oxide is hindered due to deoxidation drop, and the scuff resistance is deteriorated.
Therefore, in the iron-based sprayed coating of the present invention, it is necessary to limit the amounts of Si and Mn contained in the ranges of 0.2 to 0.5% and 0.3 to 1.5%, respectively. .

Cr+Mo:0.5%以下
クロム(Cr)及びモリブデン(Mo)は、いずれも耐久性(耐剥離性)を向上させるために、これらの一方又は双方を添加するが、鉄系溶射被膜中におけるこれらの含有量が高過ぎる場合には、酸化物を形成するため、鉄酸化物の生成が阻害され、耐スカッフ性が著しく悪化する原因となる。
したがって、本発明においては、鉄系溶射被膜に含まれるCr量とMo量の合計量を0.5%以下に限定する必要がある。なお、これらの含有量が低過ぎる場合には、十分な耐久性(耐剥離性)の確保が難しくなる傾向があることから、これらの合計含有量を少なくとも0.02%程度とすることが望ましい。
Cr + Mo: 0.5% or less Both chromium (Cr) and molybdenum (Mo) are added in order to improve durability (peeling resistance). When the content of is too high, an oxide is formed, so that the production of iron oxide is hindered and the scuff resistance is remarkably deteriorated.
Therefore, in the present invention, it is necessary to limit the total amount of Cr and Mo contained in the iron-based sprayed coating to 0.5% or less. If these contents are too low, it is difficult to ensure sufficient durability (peeling resistance), so the total content is preferably at least about 0.02%. .

本発明の鉄系溶射被膜においては、その成分組成を上記範囲内とすることにより、耐摩耗性、耐スカッフ性、耐剥離性を備え、耐久性に優れた溶射被膜を得ることができる。
一般に、溶射による被膜成分は、用いた溶射材料の化学成分にほぼ依存することが知られているが、皮膜材料の脱炭が懸念されるため、原料となるワイヤー材の炭素量を若干高めに設定することもある。なお、溶射材料の形態としては、粉末状やロッド状など、特に限定されないが、先に述べたようにワイヤー状の材料を用いることが望ましい。
In the iron-based thermal spray coating of the present invention, by setting the component composition within the above range, a thermal spray coating having abrasion resistance, scuff resistance, and peeling resistance and excellent in durability can be obtained.
In general, it is known that the coating component by thermal spraying is almost dependent on the chemical composition of the thermal spray material used, but since there is a concern about decarburization of the coating material, the carbon content of the wire material used as a raw material is slightly increased. Sometimes set. The form of the thermal spray material is not particularly limited, such as powder or rod, but it is desirable to use a wire-like material as described above.

溶射によって、ボア内面に形成される溶射被膜の硬度については、溶射被膜の硬度が低い場合には、相手ピストンリングによって、著しいボア摩耗が発生する可能性がある。一方、溶射被膜硬度が高い場合には、相手攻撃性が高くなり、相手摺動部品であるピストンやピストンリングを著しく摩耗させることがある。
そこで本発明においては、鉄系溶射被膜の硬度(ビッカース硬度)をHV250〜500の範囲内とすることが好ましい。
Regarding the hardness of the thermal spray coating formed on the inner surface of the bore by thermal spraying, if the hardness of the thermal spray coating is low, there is a possibility that significant bore wear may occur due to the mating piston ring. On the other hand, when the thermal spray coating hardness is high, the opponent's aggression becomes high, and the piston or piston ring that is the counterpart sliding part may be significantly worn.
Therefore, in the present invention, it is preferable that the hardness of the iron-based sprayed coating (Vickers hardness) is in the range of HV 250 to 500.

なお、本発明の鉄系溶射被膜の厚さとしては、適用するアルミニウム合金製部品の種類に応じて調製することも必要ではあるが、概ね、数μm〜数百μmの範囲内とすることが望ましい。   In addition, as thickness of the iron-type thermal spray coating of this invention, although it is also necessary to prepare according to the kind of aluminum alloy parts to apply, it should be in the range of several micrometers-several hundred micrometers generally. desirable.

本発明の鉄系溶射被膜はアルミニウム合金製内燃機関用部品、例えば、シリンダーブロックや、シリンダーヘッド、ピストンなどに適用することができる。さらに具体的には、シリンダーブロックのボア内面などに本発明の鉄系溶射被膜を適用することができ、被覆面の耐摩耗性、耐スカッフ性を改善して、当該部品の耐久性を向上させることができる。   The iron-based thermal spray coating of the present invention can be applied to aluminum alloy internal combustion engine parts such as a cylinder block, a cylinder head, and a piston. More specifically, the iron-based thermal spray coating of the present invention can be applied to the bore inner surface of the cylinder block, etc., improving the wear resistance and scuffing resistance of the coated surface and improving the durability of the part. be able to.

以下、本発明を実施例に基づいて、具体的に説明するが、本発明はこのような実施例によって何ら限定されないことは言うまでもない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, it cannot be overemphasized that this invention is not limited at all by such an Example.

〔溶射被膜の形成(実施例1〜10、比較例1〜14)〕
アルミニウム合金製板材を母材として、この表面に、銅めっきを施した、成分の異なる鉄系ワイヤー材(径:1.4〜1.8mm)を用いて、プラズマ溶射法によって、鉄系溶射被膜を約300μmの厚さに形成した後、各サイズの評価用試験片をそれぞれ切り出し、以下の評価試験に供した。
なお、プラズマ溶射の基本条件は、プラズマ電流:90A、プラズマ電圧:100V、ガス流量(Ar+H):100L/分、トーチ速度:120cm/分とした。
[Formation of Thermal Sprayed Coating (Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 14)]
Using an aluminum alloy plate as a base material, an iron-based thermal spray coating is performed by plasma spraying using an iron-based wire material (diameter: 1.4 to 1.8 mm) having a copper plating on the surface and having different components. Was formed to a thickness of about 300 μm, and each size test specimen was cut out and subjected to the following evaluation test.
The basic conditions for plasma spraying were plasma current: 90 A, plasma voltage: 100 V, gas flow rate (Ar + H 2 ): 100 L / min, and torch speed: 120 cm / min.

これら鉄系溶射被膜の成分及び硬さの測定結果を表1に示す。なお、表1において「その他」とは、不可避的成分を意味し、これにはP,Sの他に、ワイヤー表面に施した銅めっきに由来するCuも含まれる。また、記載数値以外の残部が鉄(Fe)であることは言うまでもない。   Table 1 shows the measurement results of the components and hardness of these iron-based thermal spray coatings. In Table 1, “others” means inevitable components, and in addition to P and S, Cu derived from copper plating applied to the wire surface is also included. Moreover, it cannot be overemphasized that the remainder other than a numerical value described is iron (Fe).

Figure 0005455149
Figure 0005455149

〔性能評価〕
鉄系溶射被膜を施した各例のアルミニウム合金製板材から切り出したそれぞれの評価試験片を用いて、以下の性能評価を実施した。
[Performance evaluation]
The following performance evaluation was performed using each evaluation test piece cut out from the aluminum alloy sheet material of each example to which the iron-based thermal spray coating was applied.

(1)溶射被膜の剥離評価法
溶射被膜の剥離評価として、各例により得られた下記サイズの評価試験片を図2に示すようなブラスト試験機を用いた試験を実施し、ブラスト試験前後の試験片の重量を測定し、重量減少量(溶射被膜の剥離量)を耐剥離性の指標とした。下記の試験条件のもとに得られた試験結果を表2に示す。
・試験機概要:図2
・試験片形状:50×50mm(肉厚5mm)
・ブラスト材料:アブラックス#54(アルミナ粒子)
・照射量:50g/回で、計5回(250g)
・測定方法:アルミナ粒子を溶射面に照射し、試験前後の溶射試験片の重量差を測定
(1) Peeling evaluation method of sprayed coating As a peeling evaluation of sprayed coating, an evaluation test piece of the following size obtained in each example was subjected to a test using a blast testing machine as shown in FIG. The weight of the test piece was measured, and the weight loss (sprayed amount of the sprayed coating) was used as an index of peel resistance. Table 2 shows the test results obtained under the following test conditions.
・ Outline of testing machine: Fig. 2
・ Test specimen shape: 50 × 50 mm (5 mm thick)
・ Blasting material: Ablacks # 54 (alumina particles)
・ Irradiation amount: 50g / time, 5 times in total (250g)
・ Measuring method: Alumina particles are irradiated onto the sprayed surface, and the weight difference between the sprayed specimens before and after the test is measured.

(2)ピストンリングとのスカッフ評価試験法
溶射被膜のスカッフ評価として、各例により得られた下記サイズの評価試験片に、相手摺動材として円筒状試験片を押し当てることにより、図3に示すような回転摺動試験を実施し、各試験片の耐スカッフ荷重を測定した。下記の試験条件のもとに得られた試験結果を表2に併せて示す。
・試験機概要:図3
・試験片形状:50×50mm(肉厚5mm)
・測定方法:10kgfづつ荷重を増し、摩擦力急増点をリングスカッフ荷重とする
・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(ピストンリング相当):炭素鋼を基材とし、摺動面にCrNを被覆
(2) Scuff evaluation test method with piston ring As a scuff evaluation of the thermal spray coating, by pressing a cylindrical test piece as the mating sliding material against the evaluation test piece of the following size obtained in each example, A rotational sliding test as shown was performed, and the scuffing resistance of each test piece was measured. The test results obtained under the following test conditions are also shown in Table 2.
・ Outline of testing machine: Fig. 3
・ Test specimen shape: 50 × 50 mm (5 mm thick)
・ Measuring method: Increase the load by 10kgf, and make the point of sudden increase in friction force a ring scuff load ・ Sliding speed: 0.2m / s
・ Temperature: 25 ℃
・ Lubricant: 5W30SL (only initial application)
・ Sliding material (equivalent to piston ring): Carbon steel is used as the base material and the sliding surface is covered with CrN

(3)ピストンリングとの摩耗評価試験法
溶射被膜のフリクション評価として、各例により得られた下記サイズの評価試験片に、相手摺動材としてD字形断面を有する棒状試験片を押し当て、図4に示すような往復動摩擦摩耗試験を実施し、両者の摩耗量を測定した(形状測定器を用いて摩耗減肉量を計測)。下記の試験条件のもとに得られた試験結果を表2に併せて示す。
・試験機概要:図4
・試験片形状:40×70mm(肉厚5mm)
・摺動速度:0.5m/s
・温度:25℃
・押付け加重:10kgf
・試験時間:1時間
・潤滑油:5W30SL
・相手摺動材(ピストンリング相当):炭素鋼を基材とし、摺動面にCrNを被覆
(3) Wear evaluation test method with piston ring As a friction evaluation of the thermal spray coating, a bar-shaped test piece having a D-shaped cross section was pressed against the evaluation test piece of the following size obtained in each example, A reciprocating frictional wear test as shown in Fig. 4 was carried out, and the wear amount of both was measured (the amount of wear thinning was measured using a shape measuring instrument). The test results obtained under the following test conditions are also shown in Table 2.
・ Outline of testing machine: Fig. 4
-Test piece shape: 40 x 70 mm (wall thickness 5 mm)
・ Sliding speed: 0.5m / s
・ Temperature: 25 ℃
・ Pressing load: 10kgf
・ Test time: 1 hour ・ Lubricant: 5W30SL
・ Sliding material (equivalent to piston ring): Carbon steel is used as the base material and the sliding surface is covered with CrN

Figure 0005455149
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なお、表2において、剥離試験結果については、実施例1の試験片重量の減少量を「1」とした相対値を示し、当該数値が小さいほど溶射被膜の耐剥離性が良好であることを示している。
また、スカッフ評価試験結果におけるスカッフ荷重とは、スカッフが発生した押し付け荷重を意味し、当該数値が大きいほど溶射被膜が耐スカッフ性に優れていることを示す。さらに、摩耗試験結果については、実施例1における摩耗量を「1」とした相対値で表されている。
そして「溶射被膜摩耗量」については、数値が小さいほど溶射被膜自身の摩耗が小さいことを示しており、「相手材摩耗量」については、数値が小さいほど相手材の摩耗量が小さく、相手攻撃性の問題がないことを示している。
In Table 2, the peel test results indicate relative values where the amount of decrease in the test piece weight of Example 1 is “1”, and the smaller the value, the better the peel resistance of the thermal spray coating. Show.
Further, the scuff load in the scuff evaluation test result means a pressing load where the scuff is generated, and the larger the value, the better the thermal spray coating is. Further, the results of the wear test are expressed as relative values with the wear amount in Example 1 being “1”.
As for “Sprayed coating wear amount”, the smaller the value, the smaller the wear of the sprayed coating itself. As for the “Countermaterial wear amount”, the smaller the value, the smaller the wear amount of the counterpart material, It shows that there is no sex problem.

表1および表2の結果から明らかなように、本発明の実施例1〜10による鉄系溶射被膜は、比較例1〜14による溶射被膜に対して、各試験項目全般において、極めて良好な性能を示し、特に耐剥離性及び耐スカッフ性における顕著な向上幅が確認された。   As is apparent from the results of Tables 1 and 2, the iron-based thermal spray coatings according to Examples 1 to 10 of the present invention have extremely good performance in all test items compared to the thermal spray coatings according to Comparative Examples 1 to 14. In particular, a remarkable improvement width in peeling resistance and scuff resistance was confirmed.

上記比較例1〜14の中では、低炭素で、被膜硬度が低い比較例1,2,13による溶射被膜においては、相手材摩耗量(相手攻撃性)が良好である反面、自身の耐摩耗性が劣ることが分かる。Si含有量が低い比較例5及びMn含有量が低い比較例7による溶射被膜においても、ほぼ同様の傾向が認められる。
一方、高炭素で、被膜硬度が高い比較例4及び14による溶射被膜においては、これとは逆に、相手材に対する攻撃性が極めて高いことが確認された。
Among the above Comparative Examples 1 to 14, the thermal spray coatings of Comparative Examples 1, 2 and 13 with low carbon and low coating hardness have good mating material wear (parity attack), but their own wear resistance. It turns out that the nature is inferior. A similar tendency is observed in the thermal spray coatings of Comparative Example 5 having a low Si content and Comparative Example 7 having a low Mn content.
On the other hand, in the thermal spray coatings of Comparative Examples 4 and 14 having high carbon and high coating hardness, it was confirmed that, on the contrary, the aggressiveness against the counterpart material was extremely high.

Claims (6)

アルミニウム合金製母材の表面を被覆する鉄系溶射被膜において、
質量比で0.3〜0.4%のCと、0.2〜0.5%のSiと、0.3〜1.5%のMnと、Cr及び/又はMoを合計で0.5%以下含有し、残部Fe及び不可避的不純物であることを特徴とする鉄系溶射被膜。
In the iron-based thermal spray coating that covers the surface of the aluminum alloy base material,
In a mass ratio, 0.3 to 0.4% of C, 0.2 to 0.5% of Si, 0.3 to 1.5% of Mn, and Cr and / or Mo in total 0.5 An iron-based sprayed coating characterized by containing not more than% and the balance being Fe and inevitable impurities.
硬さがビッカース硬度でHV250〜500であることを特徴とする請求項1に記載の鉄系溶射被膜。   The iron-based thermal spray coating according to claim 1, wherein the hardness is HV 250 to 500 in terms of Vickers hardness. 請求項1又は2に記載の鉄系溶射被膜を備えていることを特徴とする車両用部品。   A vehicle component comprising the iron-based thermal spray coating according to claim 1. 請求項1又は2に記載の鉄系溶射被膜を備えていることを特徴とする内燃機関用部品。   An internal combustion engine component comprising the iron-based thermal spray coating according to claim 1. 請求項1又は2に記載の鉄系溶射被膜を備えていることを特徴とする内燃機関用シリンダーブロック。   A cylinder block for an internal combustion engine, comprising the iron-based thermal spray coating according to claim 1. 上記鉄系溶射被膜をボア内面に備えていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関用シリンダーブロック。   6. The cylinder block for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the iron-based sprayed coating is provided on an inner surface of the bore.
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