JPH01176051A - 耐摩耗性鉄基焼結ピストンリング材 - Google Patents
耐摩耗性鉄基焼結ピストンリング材Info
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- JPH01176051A JPH01176051A JP33416987A JP33416987A JPH01176051A JP H01176051 A JPH01176051 A JP H01176051A JP 33416987 A JP33416987 A JP 33416987A JP 33416987 A JP33416987 A JP 33416987A JP H01176051 A JPH01176051 A JP H01176051A
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- piston ring
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- ring material
- based sintered
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- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は内燃機関や冷凍機用圧縮機関において、相手シ
リンダとの接触摺動する耐摩耗性鉄基焼結製ピストンリ
ング材やシールリング材に関する。
リンダとの接触摺動する耐摩耗性鉄基焼結製ピストンリ
ング材やシールリング材に関する。
（従来技術と問題点）
従来、一般にこれら機関のピストンリング材は、黒鉛の
分散した鋳鉄材が使用されてきた。しかし、鋳鉄材ピス
トンリングは鋳造素材から全面加工により削り出しを行
っているので製造工程が多くコストの低減が困難であっ
たゆこれに対して、焼結合金は製造工程を少なくするこ
とができるため、従来からの焼結合金を用いたピストン
リング材はあったが、自己潤滑に寄与する遊離黒鉛が不
足して相手シリンダ（例えばアルミ合金）を摩耗させた
り、焼付けをおこす等摺動特性が劣っていた。焼結合金
の中には、鋳鉄材のように充分に黒鉛の分散した摺動特
性の優れたものもあるが、ピストンリングのもう一方の
要求特性である強度が不足して、ピストンに装着時に合
い口を拡げる際にピストンリングが破断するという問題
点があった。
分散した鋳鉄材が使用されてきた。しかし、鋳鉄材ピス
トンリングは鋳造素材から全面加工により削り出しを行
っているので製造工程が多くコストの低減が困難であっ
たゆこれに対して、焼結合金は製造工程を少なくするこ
とができるため、従来からの焼結合金を用いたピストン
リング材はあったが、自己潤滑に寄与する遊離黒鉛が不
足して相手シリンダ（例えばアルミ合金）を摩耗させた
り、焼付けをおこす等摺動特性が劣っていた。焼結合金
の中には、鋳鉄材のように充分に黒鉛の分散した摺動特
性の優れたものもあるが、ピストンリングのもう一方の
要求特性である強度が不足して、ピストンに装着時に合
い口を拡げる際にピストンリングが破断するという問題
点があった。
（問題点を解決するための手段）
上記のような問題点に鑑み、相手材を含めた耐摩耗性と
強度に優れた、しかも、安価な鉄基焼結ピストンリング
材を提供することを目的とする。
強度に優れた、しかも、安価な鉄基焼結ピストンリング
材を提供することを目的とする。
本発明は、具体的には鉄基焼結合金で重量比でＣ：１．
５〜３．５％、Ｃｕ、Ｎｉのいずれか一方又は双方で０
．５〜１５．０％、 Ｂ：ｏ、０１〜０．１０％、Ｍｏ
： ０．１〜１．０％を含有し、残りが実質的にＦｅ
からなる組成を有し、且つ、素地中に遊離黒鉛と微細な
高硬度の硬質相が均一に分散した組織を有するもので、
高強度と耐摩耗性を備え、且つ、前記素地中に存在する
遊離黒鉛によってピストンリング材は相手シリンダ摩耗
を抑え、焼付き性の改良図ったことを特徴とする耐摩耗
性に優れた鉄基焼結ピストンリング材である。
５〜３．５％、Ｃｕ、Ｎｉのいずれか一方又は双方で０
．５〜１５．０％、 Ｂ：ｏ、０１〜０．１０％、Ｍｏ
： ０．１〜１．０％を含有し、残りが実質的にＦｅ
からなる組成を有し、且つ、素地中に遊離黒鉛と微細な
高硬度の硬質相が均一に分散した組織を有するもので、
高強度と耐摩耗性を備え、且つ、前記素地中に存在する
遊離黒鉛によってピストンリング材は相手シリンダ摩耗
を抑え、焼付き性の改良図ったことを特徴とする耐摩耗
性に優れた鉄基焼結ピストンリング材である。
以下、各成分組成範囲の限定理由について説明する。
Ｃには素地に固溶してマルテンサイト相、パーライト相
のいずれか一方又は双方を形成して、ピストンリング材
の強度、耐摩耗性を向上させると共に、固溶しない黒鉛
が微細な遊離黒鉛となって素地中に分散し、自己潤滑性
と相手シリンダ材とのなじみを改善して焼付は性を向上
させる作用があるが、Ｃの含有量が重量比で１．５％以
下では分散する遊離黒鉛の量が少なくて、苛酷な条件下
での使用に際して、優れた自己潤滑性と相手シリンダ材
とのなじみ性を確保できず、一方３．５％を超えて含有
させると相対的に遊離黒鉛の量が多くなり過ぎて強度低
下をきたすので、Ｃの含有量の範囲を１．５〜３．５％
とした。
のいずれか一方又は双方を形成して、ピストンリング材
の強度、耐摩耗性を向上させると共に、固溶しない黒鉛
が微細な遊離黒鉛となって素地中に分散し、自己潤滑性
と相手シリンダ材とのなじみを改善して焼付は性を向上
させる作用があるが、Ｃの含有量が重量比で１．５％以
下では分散する遊離黒鉛の量が少なくて、苛酷な条件下
での使用に際して、優れた自己潤滑性と相手シリンダ材
とのなじみ性を確保できず、一方３．５％を超えて含有
させると相対的に遊離黒鉛の量が多くなり過ぎて強度低
下をきたすので、Ｃの含有量の範囲を１．５〜３．５％
とした。
Ｃｕ、Ｎｉには、Ｃ，Ｂと共に素地に固溶して基地の耐
摩耗性を向上させる作用があるが、Ｃｕ、Ｎｉのいずれ
か一方又は双方でその含有量が０゜５％以下では前記作
用の効果が得られず、１５．０％を超えると素地が軟化
してピストンリング材としての強度が劣化するようにな
ることから、その含有量の範囲を０．５〜１５．０％と
した。
摩耗性を向上させる作用があるが、Ｃｕ、Ｎｉのいずれ
か一方又は双方でその含有量が０゜５％以下では前記作
用の効果が得られず、１５．０％を超えると素地が軟化
してピストンリング材としての強度が劣化するようにな
ることから、その含有量の範囲を０．５〜１５．０％と
した。
但し、Ｃｕは１０．０％ を超えると金属単体としての
Ｃｕは分散して、ピストンリング材としての耐摩耗性が
劣化するようになることから、その含有量は１０．０％
以下とすることが好ましい。
Ｃｕは分散して、ピストンリング材としての耐摩耗性が
劣化するようになることから、その含有量は１０．０％
以下とすることが好ましい。
Ｂには、Ｃと共にＦ ｅ −Ｂ −Ｃの高硬度の硬質相
（ＨＭＶ １０００〜１３００）を生成させ、しかも、
焼結時の粒子結合力を増しピストンリング材の強度を上
げる作用があるが、重量比で０．０１％以下では前記作
用の効果が得られず、０．１０％を超えると素地が脆化
してピストンリング材としての強度が劣化するようにな
ることからその含有量の範囲を０．０１〜０．１０％と
した。
（ＨＭＶ １０００〜１３００）を生成させ、しかも、
焼結時の粒子結合力を増しピストンリング材の強度を上
げる作用があるが、重量比で０．０１％以下では前記作
用の効果が得られず、０．１０％を超えると素地が脆化
してピストンリング材としての強度が劣化するようにな
ることからその含有量の範囲を０．０１〜０．１０％と
した。
Ｍｏには、鉄基地に固溶して基地を強化すると共に、高
硬度の硬質相を微細化する効果があり、材料としての強
度を高める作用がある６重量比で０．１％以下では前記
作用の効果が得られず、−方１．０％以上では前記遊離
黒鉛の生成が妨げられるので、ＭＯの含有量の範囲を０
．１〜１．０％とした。
硬度の硬質相を微細化する効果があり、材料としての強
度を高める作用がある６重量比で０．１％以下では前記
作用の効果が得られず、−方１．０％以上では前記遊離
黒鉛の生成が妨げられるので、ＭＯの含有量の範囲を０
．１〜１．０％とした。
尚、ＭＯは目的の性格上、焼結温度が低い条件でＭＯを
鉄基地中に均一に分散させることによってＭｏのもつ耐
摩耗性向上の効果を最大限に活用するために、基地とな
る鉄粉に予め合金化さしていることが好ましい。通常の
混合による金属ＭＯ、フェロモリブデン粉末の添加では
、Ｍｏが鉄基地中に拡散しにくいこともあってＭｏが偏
析するため前記効果は得られにくい。
鉄基地中に均一に分散させることによってＭｏのもつ耐
摩耗性向上の効果を最大限に活用するために、基地とな
る鉄粉に予め合金化さしていることが好ましい。通常の
混合による金属ＭＯ、フェロモリブデン粉末の添加では
、Ｍｏが鉄基地中に拡散しにくいこともあってＭｏが偏
析するため前記効果は得られにくい。
（実施例）
本発明のピストンリング材を実施例により詳細に説明す
る。
る。
原料粉末として、粒度１００メツシユのＮ ｉ −ＭＯ
を合金化した鉄粉、２００メツシユの電解銅粉、３μｍ
のカーボニルＮｉ粉、３２５メツシユのＦｅ−Ｂ粉末、
３２５メツシユの天然黒鉛粉末を用意し、これらの原料
粉末を第１表に示す配合組成に配合し、更に、各々成形
時の潤滑をよくするためステアリン酸亜鉛を０．５％添
加し、混合機により４０分間混合ののち、金型にて６ｔ
／ｃｍ”の圧力で圧粉体を成形し、ついで真空炉中で１
１００〜１１４０℃の温度範囲で所定の温度に、３０分
間保持の条件で焼結することによって、実質的に配合組
成と同一の最終成分組成をもったテストピース素材を作
成し、本発明のピストンリング材として８種類の試料（
試料番号１〜８）及び比較材として９種類の試料（第１
表に示す試料番号９〜１７）を得た。
を合金化した鉄粉、２００メツシユの電解銅粉、３μｍ
のカーボニルＮｉ粉、３２５メツシユのＦｅ−Ｂ粉末、
３２５メツシユの天然黒鉛粉末を用意し、これらの原料
粉末を第１表に示す配合組成に配合し、更に、各々成形
時の潤滑をよくするためステアリン酸亜鉛を０．５％添
加し、混合機により４０分間混合ののち、金型にて６ｔ
／ｃｍ”の圧力で圧粉体を成形し、ついで真空炉中で１
１００〜１１４０℃の温度範囲で所定の温度に、３０分
間保持の条件で焼結することによって、実質的に配合組
成と同一の最終成分組成をもったテストピース素材を作
成し、本発明のピストンリング材として８種類の試料（
試料番号１〜８）及び比較材として９種類の試料（第１
表に示す試料番号９〜１７）を得た。
次に、前記テストピース素材を所定の寸法に加工して試
験片を作成して、本発明のピストンリン第１表 グ材及び比較材について、抗折力、みかけ硬さ及び摩耗
量を測定した。
験片を作成して、本発明のピストンリン第１表 グ材及び比較材について、抗折力、みかけ硬さ及び摩耗
量を測定した。
摩耗量の測定は、超高圧摩耗試験機を用いて行なった。
本試験に用いた超高圧摩耗試験機の装置と試験条件は次
の通りである。
の通りである。
試験装置は第１図および第１図のＡ−Ａ矢視断面図の第
２図に要部を図解的に示すものであって、ステータホル
ダ１に取外し可能に取付けられた直径８０ｍｍＸ厚さ１
０ＩＩ１１の研磨仕上げを施した円板（相手材ＡＤＣ１
２相当材）２の中央には裏側から注油孔３を通して潤滑
油が注油される。ステータホルダ１には図示しない油圧
装置によって図において右方に向けて所定圧力で押圧力
Ｐが作用するようにしである６円板２に相対向してロー
タ４があり、図示しない酩動装置によって所定速度で回
転するようにしである。ロータ４の円板−に対する端面
に取付られた試験片保持具５には、表面処理層を形成し
た５ｍ＋＋＋角の正方形端面を摺動面として試験片６が
同心円上に等間隔に４個取外し可能に且つ円板２に対し
て摺動自在に取付けである。
２図に要部を図解的に示すものであって、ステータホル
ダ１に取外し可能に取付けられた直径８０ｍｍＸ厚さ１
０ＩＩ１１の研磨仕上げを施した円板（相手材ＡＤＣ１
２相当材）２の中央には裏側から注油孔３を通して潤滑
油が注油される。ステータホルダ１には図示しない油圧
装置によって図において右方に向けて所定圧力で押圧力
Ｐが作用するようにしである６円板２に相対向してロー
タ４があり、図示しない酩動装置によって所定速度で回
転するようにしである。ロータ４の円板−に対する端面
に取付られた試験片保持具５には、表面処理層を形成し
た５ｍ＋＋＋角の正方形端面を摺動面として試験片６が
同心円上に等間隔に４個取外し可能に且つ円板２に対し
て摺動自在に取付けである。
このような装置において、ステータホルダ１に所定の押
圧力Ｐをかけ、所定の面圧で円板２と試験片６とが接触
するようにしておいて、注油孔３から摺動面に所定給油
速度で給油しながらロータ４を回転させ、一定接触距離
における試験片６と相手材２の摩耗量（いずれも３点の
平均）を測定して、耐摩耗性の良否を判断する。
圧力Ｐをかけ、所定の面圧で円板２と試験片６とが接触
するようにしておいて、注油孔３から摺動面に所定給油
速度で給油しながらロータ４を回転させ、一定接触距離
における試験片６と相手材２の摩耗量（いずれも３点の
平均）を測定して、耐摩耗性の良否を判断する。
試験条件は次の通りである。
接触速度： ３ ｍ／ｓｅｃ
相手材： ＡＤＣ１２相当材
試験面圧： ８０ ｋｇ／ｃ＋ｍ”
潤滑油： モータオイル＃３０
油 温 ８０℃
供給量４００ ｃｃ／ｗｉｎ
接触距離：５０に＋ａ
試験結果を第２表に示す。
第２表から明らかなように、本発明ピストンリング材は
いずれも高強度及び高硬度を有し、且つ、優れた耐摩耗
性を有すると共に相手シリンダ材の第２表 摩耗も極めて少ないものとなっているのに対して、比較
材はＣの添加量の少ないものは相手材の摩耗量が著しく
多く（試料番号９）、Ｃの添加量の多いものは強度が著
しく低下している（試料番号１０）。
いずれも高強度及び高硬度を有し、且つ、優れた耐摩耗
性を有すると共に相手シリンダ材の第２表 摩耗も極めて少ないものとなっているのに対して、比較
材はＣの添加量の少ないものは相手材の摩耗量が著しく
多く（試料番号９）、Ｃの添加量の多いものは強度が著
しく低下している（試料番号１０）。
ＭＯの添加のないものは強度が低下しく試料番号１１）
、Ｍｏの添加量のものは相手材の摩耗量が著しく多い（
試料番号１２）、Ｎｉ、Ｃｕの添加量の少ないもの、又
は多いものはいずれも硬度が低く、強度が著しく低下し
ている（試料番号１３〜１５）。Ｂの添加のないものは
硬度が低く１強度が著しく低下しく試料番号１６）、Ｂ
の添加多いものは強度が著しく低下し、且つ、摩耗量も
試験片、相手材共に著しく多くなっている（試料番号１
７）等強度、耐摩耗性、相手材摩耗のうち少なくともい
ずれかの特性が劣ったものとなっていることが確認され
た。
、Ｍｏの添加量のものは相手材の摩耗量が著しく多い（
試料番号１２）、Ｎｉ、Ｃｕの添加量の少ないもの、又
は多いものはいずれも硬度が低く、強度が著しく低下し
ている（試料番号１３〜１５）。Ｂの添加のないものは
硬度が低く１強度が著しく低下しく試料番号１６）、Ｂ
の添加多いものは強度が著しく低下し、且つ、摩耗量も
試験片、相手材共に著しく多くなっている（試料番号１
７）等強度、耐摩耗性、相手材摩耗のうち少なくともい
ずれかの特性が劣ったものとなっていることが確認され
た。
（効果）゛
以上説明してきたように、本発明に係る鉄基焼結ピスト
ンリング材は、重量比でＣ：１．５〜３゜５％、Ｃｕ、
Ｎｉのいずれか一方又は双方で０゜５〜１５．０％、Ｂ
： ０．０１〜０．１０％、ＭＯ二〇、１〜１．０％
を含有し、残りが実質的にＦｅからなる組成を有し、且
つ、素地中に遊離黒鉛と微細で高硬度の硬質相が均一に
分散した組織を有しているものであるから、耐摩耗性と
強度に優れた、しかも相手材の摩耗が少ない自己潤滑性
を有した工業上極めて有用な材料が安価に得られた効果
は顕著である。
ンリング材は、重量比でＣ：１．５〜３゜５％、Ｃｕ、
Ｎｉのいずれか一方又は双方で０゜５〜１５．０％、Ｂ
： ０．０１〜０．１０％、ＭＯ二〇、１〜１．０％
を含有し、残りが実質的にＦｅからなる組成を有し、且
つ、素地中に遊離黒鉛と微細で高硬度の硬質相が均一に
分散した組織を有しているものであるから、耐摩耗性と
強度に優れた、しかも相手材の摩耗が少ない自己潤滑性
を有した工業上極めて有用な材料が安価に得られた効果
は顕著である。
第１図 超高圧摩耗試験機の要部を示す一部破砕図
第２図 第１図のＡ−Ａ矢視断面図
１：ステータホルダ
２：円板（相手材） ３：注油孔
４：ロータ ５：試験片保持具６：試験片
Claims (1)
- 重量比でＣ：１．５〜３．５％、Ｃｕ、Ｎｉのいずれか
一方又は双方で０．５〜１５．０％、Ｂ：０．０１〜０
．１０％、Ｍｏ：０．１〜１．０％を含有し、残りが実
質的にＦｅからなる組成を有し、且つ、素地中に遊離黒
鉛と微細で高硬度の硬質相が均一に分散した組織を有し
ていることを特徴とする耐摩耗性鉄基焼結ピストンリン
グ材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33416987A JPH01176051A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 耐摩耗性鉄基焼結ピストンリング材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33416987A JPH01176051A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 耐摩耗性鉄基焼結ピストンリング材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01176051A true JPH01176051A (ja) | 1989-07-12 |
Family
ID=18274309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33416987A Pending JPH01176051A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 耐摩耗性鉄基焼結ピストンリング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01176051A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114054747A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 爱柯迪股份有限公司 | 发动机用氮化硼粉末复合掺杂不锈钢活塞环及制备方法 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP33416987A patent/JPH01176051A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114054747A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 爱柯迪股份有限公司 | 发动机用氮化硼粉末复合掺杂不锈钢活塞环及制备方法 |
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