JPH0222479A

JPH0222479A - 耐摩耗性摺動部材の製造方法

Info

Publication number: JPH0222479A
Application number: JP17206188A
Authority: JP
Inventors: Koji Tarumoto; 樽本　浩次; Yasushi Kawato; 川戸　康史
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1990-01-25

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はロータリーエンジンにおけるアペックスシール
等の耐摩耗性摺動部材の製造方法に関し、特に、鉄系基
材表面に高強度の耐摩耗層を効率良く形成させるための
耐摩耗性摺動部材の製造方法に関する。

（従来の技術）鉄系基材の表面に耐摩耗層を形成する方法としては種々
知られており、その−例として特開昭５５−１８５７５
号公報に示されるように、鉄系基材の表面に金属粉を溶
射して溶射層を形成した後、該溶射層に高エネルギービ
ームを照射して鉄系基材表面と溶射金属との密着性を向
上させる方法が知られている。ところが、この方法では
ロータリーエンジンのような高温、高速かつ高荷重とい
う苛酷な条件の下では靭性や密着性等について十分な強
度が得られない。

また、他の方法としては炭化鉄（Ｆｅ３Ｃ：セメンタイ
ト）や、クロムカーバイド（ＣｒｚＣｚ）シリコンカー
バイド（Ｓ　ｉ　Ｃ）等の炭化物が高硬度で優れた耐摩
耗性を有していることに鑑み、これらを鉄基材の表面に
形成させることが考えられる。その方法としては、電子
ビームやレーザビーム等の高エネルギービームにより鋳
鉄の表面を再溶融させる再溶融チル化法、炭化物の粉末
を供給し溶かせて肉盛りする肉盛法、炭化物の粉末を溶
射して付着する溶射法、又は、炭化物をめっきにより付
着するめっき法等が知られている。ところが、これらの
方法は硬質層が脆くて強度が不定したり、鉄基材表面と
の密着性が弱かったり或いは生成効率が悪い等の問題が
あるので、上記のような苛酷な条件の下で使用するには
靭性、密着性及び耐摩耗性の点で十分ではない。

上記に鑑みて本発明は基材表面における硬質層の靭性及
び密着性を高くし、かつ、基材表面の耐摩耗性を向上さ
せる耐摩耗性摺動部材の製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は鉄系基材の表面に
金属と炭化物の複合層を形成した後、この複合層を鉄系
基材と融合するものである。

具体的に本発明の講じた解決手段は、耐摩耗性摺動部材
の製造方法を、鉄系基材の表面に、炭化物の硬質粒子を
含有する複合めっきを施し、その後、該複合めっき層及
び前記鉄系基材を高エネルギービームにより再溶融する
構成としたものである。

（作用）上記の構成により、金属のマトリックス中に炭化物の硬
質粒子が分散している複合めっき層と鉄系基材とが融合
し、両者が連続した組織となる。

その結果、複合めっき層中の金属が鉄系基材に固溶して
硬質層の靭性が高くなり、硬質層と基材との密着強度が
向上し、また、複合めっき層中に分散している炭化物と
、高密度エネルギービームの再溶融チル化による炭化物
（Ｆｅ３Ｃ）とが相乗効果を発揮する。

（実施例）以下、本発明の詳細な説明する。

まず、鉄系基材として、重量比で炭素（Ｃ）二３．５％
、シリコン（Ｓｉ）：２．３％、マンガン（Ｍｎ）　：
０．４％、リン（Ｐ）：Ｏ３２％、サルフｙ　（Ｓ）：
　０．０２％、クロム（Ｃｒ）：０．５％、銅（Ｃｕ）
：　１．０％、モリブデン（Ｍｏ）：　１．５％、ニッ
ケル（Ｎｉ）　　：　１．　０％、マグネシウム（Ｍｇ
）：０．０１％、バナジウム（Ｖ）：　０．２％、残部
が鉄（Ｆｅ）よりなる合金鋳鉄を準備する。

前記の鉄系基材の表面に、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ
）又はコバルト（Ｃｏ）等の金属の溶液中に、炭化硅素
（Ｓ　ｉ　Ｃ）　、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃｚ　）
　、−’−オブカーバイド（Ｎ　ｂ　Ｃ）又はタンタル
カーバイド（Ｔ　ａ　Ｃ）等の炭化物の微粉末を分散し
た炭化物分散型の複合めっきを施し、前記金属のマトリ
ックス中に炭化物の硬質粒子が分散した複合めっき層を
形成する。ニッケル（Ｎｉ）をベースにする場合には、
スルファミン酸ニッケル浴により、浴温５５℃、電流密
度２０Ａ／ｄｒｒｆのめっき条件の下で厚さ約５０μｍ
の複合めっき層を形成する。この複合めっき層中におけ
る炭化物の分散量は２０〜３０ｖｏＮ％が好ましい。

その理由は、炭化物の分散量が２０ｖｏＲ％未満である
と鉄系基材の表面の耐摩耗性が十分でなく、３０ｖｏｕ
％を超えることはめっき法によっては困難なためである
。

次に、複合めっき層を形成した鉄系基材の表面に、電子
ビーム、レーザビーム等の高エネルギービームを照射し
て、複合めっき層及び鉄系基材表面を再溶融する。電子
ビームを熱源に用いる場合の照射条件はビーム電流値５
５ｍＡ、ビームの送り速度１５０ｍｍ／分、レンズ電流
１．３Ａとする。

以下、この実施例のテスト結果を比較例と対比して説明
する。

試験片として、前記と同じ成分の合金鋳鉄からなり、５
ｍ１ＩＩＸ１０１ｉ＋ｇの矩形断面を有し、長さが１０
０ｍ１１の角棒を準備し、この角棒の５ｍ＋ａＸ１００
ＩＩ１１の面に次のような処理をした。

実施例１：ニッケル（Ｎｉ）と炭化硅素（ＳｉＣ）の複
合めっきを施した後、電子ビームで再溶融処理をした。

実施例２：ニッケル（Ｎｉ）とクロムカーバイド（Ｃｒ
３Ｃｚ）の複合めっきを施した後、電子ビームで再溶融
処理をした。

比較例１：電子ビームによる再溶融処理のみをした。

比較例２：ニッケル（Ｎｉ）と炭化硅素（ＳｉＣ）の複
合めっきのみを施した。

比較例３：ニッケル（Ｎｉ）とクロムカーバイド（Ｃｒ
３Ｃ２）の複合めっきのみを施した。

テスト方法は次の通りである。すなわち、硬質層の平均
硬さはビッカース硬さ試験機により１００ｇ荷重の下で
求め、硬質層の靭性はビッカース硬さ試験機により５０
ｋｇ荷重でのクラック発生程度により評価した。耐摩耗
性については、第１図に示すようなビンディスク摩耗試
験機１を使用し、回転するディスク２に対して固定した
ビン３を荷重４により押付け、ビン３の摩耗量（μｍ）
を測定することにより行なった。ビン３の大きさは第２
図に示すように３＋ｎＸ　１０ｍｆｆ１Ｘ　８．　５ａ
＋ｉであって、３ｏ＋ＩＩＲの半円状の摺動面３ａには
前記角棒状の試験片と同様の処理を行った。また、この
摩耗テストはディスク２表面に厚さ１００μｍ程度の硬
質クロム（Ｃｒ）めっき（ＨｖｌＯｏｏ）を施し、この
ディスク２を指速１０ｍ／秒で回転し、ビン３の押付荷
重を５ｋｇとし、無潤滑下でテスト時間３０分の条件下
で行なった。

テスト結果は第１表に示すとおりであって、実施例１及
び２のものは硬質層が硬いと共にクラックが発生せず、
また、ビン３の摩耗量が少なくて総合評価は良かった。

比較例］のものは硬質層はやや硬いがクラックが中程度
発生し、また、ビン３の摩耗量が多いと共に摺動面３ａ
のピッチングダメージが大きく総合評価はやや悪かった
。比較例２及び３のものは硬質層の硬さが不足すると共
にクラックが多数発生し、ビン３の摩耗量が大きく、か
つ、ビン３の摺動面３ａでめっき被膜が剥離し、ディス
ク２表面のクロム（Ｃｒ）めつきの損傷が大きくて総合
評価は悪かった。

以上のテスト結果から、比較例１．　２．　３のものは
いずれも硬質層が脆く、密着強度が弱くて耐摩耗性が劣
るのに対して、実施例１，２のものはいずれも靭性が高
いと共に耐摩耗性に優れていることが理解できる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係る耐摩耗性摺動部材の
製造方法によると、得られる耐摩耗性摺動部材は、めっ
き層中の金属が鉄系基材に固溶するので硬質層の靭性及
び密着性が高く、また、この硬質層に存在するめっき層
中の炭化物と高エネルギービームによる炭化物との相乗
効果によって耐摩耗性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法によって得られる耐摩耗性摺
動部材をテストするビンディスク摩耗試験機の概略図、
第２図は上記耐摩耗試験機でテストするビンの斜視図で
ある。１・・・ビンディスク式摩耗試験機、２・・・ディスク
、３・・・ビン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄系基材の表面に炭化物の硬質粒子を含有する複
合めっきを施し、その後、該複合めっき層及び前記鉄系
基材を高エネルギービームにより再溶融することを特徴
とする耐摩耗性摺動部材の製造方法。