JPH03265575A - 耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法Info
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- JPH03265575A JPH03265575A JP6493090A JP6493090A JPH03265575A JP H03265575 A JPH03265575 A JP H03265575A JP 6493090 A JP6493090 A JP 6493090A JP 6493090 A JP6493090 A JP 6493090A JP H03265575 A JPH03265575 A JP H03265575A
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- Chemically Coating (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、内燃機関のシリンダ内面のような摺動部分に
用いて有用な耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法
に関する。
用いて有用な耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法
に関する。
（発明が解決しようとする課題）
内燃機関のシリンダ内表面は、内燃機関の動作中、往復
運動するピストンリングと激しく摺接する。したがって
、シリンダ及びピストンリングの摺接面の摩耗を防ぐた
め、この摺接面に常時潤滑油を供給している。
運動するピストンリングと激しく摺接する。したがって
、シリンダ及びピストンリングの摺接面の摩耗を防ぐた
め、この摺接面に常時潤滑油を供給している。
しかしながら、このような潤滑油の供給だけではシリン
ダ及びピストンの摩耗を防止することはできない。
ダ及びピストンの摩耗を防止することはできない。
そこでこのような欠点を解消するとともに、さらに耐摩
耗性を向上させる試みが、例えば特開昭６３−６０２７
０号公報に開示されている。
耗性を向上させる試みが、例えば特開昭６３−６０２７
０号公報に開示されている。
すなわち、この公報に記載されている公開内容は、鋳鉄
製機械部品の表面の少なくとも一部の耐摩耗性を向上さ
せるため、ＣＶＤ法やＰＶＤ法でＴｉＣ，ＴｉＮなとの
硬質セラミックスの層を形成せしめることが行われてい
るが、この場合、基体の鋳鉄自体が軟質であれば硬質セ
ラミックス層に亀裂や破壊を生じることがある。また、
鋳鉄の表面の黒鉛の部分には硬質セラミックス層が局部
的に生じないことがある。
製機械部品の表面の少なくとも一部の耐摩耗性を向上さ
せるため、ＣＶＤ法やＰＶＤ法でＴｉＣ，ＴｉＮなとの
硬質セラミックスの層を形成せしめることが行われてい
るが、この場合、基体の鋳鉄自体が軟質であれば硬質セ
ラミックス層に亀裂や破壊を生じることがある。また、
鋳鉄の表面の黒鉛の部分には硬質セラミックス層が局部
的に生じないことがある。
この欠点を無くするため、予め鋳鉄の必要部分をレーザ
、電子ビーム、プラズマアーク等で再溶融した後、該溶
融面を急冷凝固させてチル層を形成せしめた後、イオン
ブレーティング法、プラズマＣＶＤ法等でＴｉｃ、Ｔｉ
Ｎ等の硬質セラミ・ンクス層を形成させる、というもの
である。
、電子ビーム、プラズマアーク等で再溶融した後、該溶
融面を急冷凝固させてチル層を形成せしめた後、イオン
ブレーティング法、プラズマＣＶＤ法等でＴｉｃ、Ｔｉ
Ｎ等の硬質セラミ・ンクス層を形成させる、というもの
である。
上述のような耐摩耗性部材を、高温下で摺接する内燃機
関ピストンやシリンダに用いた場合、現在使用している
潤滑油供給装置を使用して、潤滑油の供給を十分に行っ
たとしても、潤滑油の供給が均一に行われず、耐摩耗性
部材が直接接触すると、そのうちの一方又は双方の摩耗
損失は大きなものであるとともに、摩耗係数も高くなる
ものである。
関ピストンやシリンダに用いた場合、現在使用している
潤滑油供給装置を使用して、潤滑油の供給を十分に行っ
たとしても、潤滑油の供給が均一に行われず、耐摩耗性
部材が直接接触すると、そのうちの一方又は双方の摩耗
損失は大きなものであるとともに、摩耗係数も高くなる
ものである。
本発明は上述の様な従来の欠点を解消しようとするもの
であり、その目的は、潤滑油の供給機構を変更すること
なく、高温下でも摺接面に対し円滑な潤滑油の供給が行
え、しかも摩耗が極めて少ない摺動部材を提供しかつそ
の製造方法を提供することにある。
であり、その目的は、潤滑油の供給機構を変更すること
なく、高温下でも摺接面に対し円滑な潤滑油の供給が行
え、しかも摩耗が極めて少ない摺動部材を提供しかつそ
の製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
上述の発明の目的を達成するために、本発明は、金属基
体表面に耐摩耗性の被膜な被着せしめた耐摩耗性を有す
る摺動部材において、該金属基体の表面に複数個のディ
ンプルを形成するとともに、該ディンプルの内表面を含
めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さをもちかつ耐摩
耗性を有するセラミックス被膜を被着せしめたことを特
徴とする耐摩耗性を有する摺動部材を提供する。
体表面に耐摩耗性の被膜な被着せしめた耐摩耗性を有す
る摺動部材において、該金属基体の表面に複数個のディ
ンプルを形成するとともに、該ディンプルの内表面を含
めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さをもちかつ耐摩
耗性を有するセラミックス被膜を被着せしめたことを特
徴とする耐摩耗性を有する摺動部材を提供する。
更に、本発明は、金属基体の表面にフォトリソグラフィ
ー法により複数個のディンプルをエツチング形成するス
テップと、該ステ・ンプ終了後、該ディンプルの内表面
を含めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さをもちかつ
耐摩耗性を有するセラミックス被膜な被着せしめるステ
ップを有することを特徴とする耐摩耗性を有する摺動部
材の製造方法をも提供する。
ー法により複数個のディンプルをエツチング形成するス
テップと、該ステ・ンプ終了後、該ディンプルの内表面
を含めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さをもちかつ
耐摩耗性を有するセラミックス被膜な被着せしめるステ
ップを有することを特徴とする耐摩耗性を有する摺動部
材の製造方法をも提供する。
（作用）
鋳鉄等の金属基体の表面に、例えばフォトリソグラフィ
ー技術を使用して小さなディンプルを無数に形成し、然
る後、該ディンプルの内表面を含めた金属基体表面全体
に、例えばイオンブレーティング法により金属基体の表
面全体に耐摩耗性を有するセラミックス被膜を均一の厚
さで被着せしめるか、あるいは金属基体の表面にセラミ
ック前駆体溶液を塗布の後、焼成して該金属基体の表面
全体に耐摩耗性を有するセラミックス被膜を均一の厚さ
で被着せしめる。
ー技術を使用して小さなディンプルを無数に形成し、然
る後、該ディンプルの内表面を含めた金属基体表面全体
に、例えばイオンブレーティング法により金属基体の表
面全体に耐摩耗性を有するセラミックス被膜を均一の厚
さで被着せしめるか、あるいは金属基体の表面にセラミ
ック前駆体溶液を塗布の後、焼成して該金属基体の表面
全体に耐摩耗性を有するセラミックス被膜を均一の厚さ
で被着せしめる。
摺動時、金属基体表面に形成された無数のディンプルは
、潤滑油溜めとなる。
、潤滑油溜めとなる。
（実施例）
次に、本発明の実施例を、図面を参照しながら、詳細に
説明する。
説明する。
第１図に示すように、鋳鉄板からなる金属基体１の表面
に感光性樹脂温液をスピンコード等の方法で均一の厚さ
で塗布した後、これを乾燥せしめて感光１ｌｉ２を形成
し、該感光膜２の上にフォトマスク３を密着せしめる。
に感光性樹脂温液をスピンコード等の方法で均一の厚さ
で塗布した後、これを乾燥せしめて感光１ｌｉ２を形成
し、該感光膜２の上にフォトマスク３を密着せしめる。
フォトマスク３には、第３図に示す様に、小さな円形の
穴４が無数に形成されている。これらの穴４は直径が約
５０μｍ程度であり、それらの間隔は約１００μｍ程度
である。そして、これらの穴４は正確に格子点上に設け
られている。
穴４が無数に形成されている。これらの穴４は直径が約
５０μｍ程度であり、それらの間隔は約１００μｍ程度
である。そして、これらの穴４は正確に格子点上に設け
られている。
この様な感光膜２の上にフォトマスク３を被着された金
属基体ｌの上から紫外線を照射して、感光膜２を選択的
に感光せしめた後、フォトマスク３を感光膜２上から剥
離し、ネガティーブ現像を行って、前記穴４に相当する
部分の感光膜に穴を設けて、第３図に示すように、金属
基体１上に、選択エツチング膜５を形成する。
属基体ｌの上から紫外線を照射して、感光膜２を選択的
に感光せしめた後、フォトマスク３を感光膜２上から剥
離し、ネガティーブ現像を行って、前記穴４に相当する
部分の感光膜に穴を設けて、第３図に示すように、金属
基体１上に、選択エツチング膜５を形成する。
次に、金属基体１を腐食させるエツチング液を用いて選
択エツチングを行い、金属基体１の表面に深さ５０μｍ
の半球状のディンプル６を形成した後、選択エツチング
膜５を剥離する。
択エツチングを行い、金属基体１の表面に深さ５０μｍ
の半球状のディンプル６を形成した後、選択エツチング
膜５を剥離する。
最後に、イオンブレーティング法により、ディンプル６
の内表面を含めた該金属基体１の表面全体に耐摩耗性を
有するセラミックス（ＴｉＣ）被膜７を５μｍの厚さで
被着せしめて、耐摩耗性を有する摺動部材を形成する。
の内表面を含めた該金属基体１の表面全体に耐摩耗性を
有するセラミックス（ＴｉＣ）被膜７を５μｍの厚さで
被着せしめて、耐摩耗性を有する摺動部材を形成する。
このように形成された耐摩耗性を有する摺動部材の表面
に、潤滑油として化学合成油を供給しながら、Ｓ １ｘ
Ｎ Ａ製で、直径φ８の試験片（ビン）の先端を面圧
０．０？Ｍ Ｐ ａ一定のもと、相対速度５ ｍ ／
ｓのスピードで摺接せしめた。
に、潤滑油として化学合成油を供給しながら、Ｓ １ｘ
Ｎ Ａ製で、直径φ８の試験片（ビン）の先端を面圧
０．０？Ｍ Ｐ ａ一定のもと、相対速度５ ｍ ／
ｓのスピードで摺接せしめた。
第６図はこのような試験の結果を示す図であり、横軸に
試験実施時の温度を示し、縦軸には摩擦係数（μ）と摩
耗率（μｇ／ｍ）を示す。
試験実施時の温度を示し、縦軸には摩擦係数（μ）と摩
耗率（μｇ／ｍ）を示す。
また、上記試験の結果は実施例１として示している。
なお、第６図中、実線は摩擦係数の変化を示し、破線は
摩耗量の変化を示すものである。この比較例サンプルは
、金属基体として鋳鉄を用い、この表面にディンプルを
設けず、ＴｉＣの被膜で覆っただけのものである。
摩耗量の変化を示すものである。この比較例サンプルは
、金属基体として鋳鉄を用い、この表面にディンプルを
設けず、ＴｉＣの被膜で覆っただけのものである。
なお、上記実施例は、イオンブレーティング法によりＴ
ｉＣを被着したが、同様な方法にてＴ ｉ Ｎ、 Ｓ
ｉ Ｃ，Ｓ ｉ Ｍ Ｎ４のうちの何れかの被膜を金属
基体表面に形成することができる。
ｉＣを被着したが、同様な方法にてＴ ｉ Ｎ、 Ｓ
ｉ Ｃ，Ｓ ｉ Ｍ Ｎ４のうちの何れかの被膜を金属
基体表面に形成することができる。
次に、他の実施例を説明する。
前記の実施例と同様な手段を用いて表面にディンプルを
形成した鋳鉄からなる金属基体を、トルエンで希釈した
ポリシラザン溶液中に浸漬して後、これを取り出して金
属基体表面にポリシラザンを被着せしめ、アンモニア雰
囲気中でポリシラザンを熱分解せしめた後、窒素（Ｎ２
）雰囲気中で焼成を行って、窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ４）の
被膜を表面に形成した。
形成した鋳鉄からなる金属基体を、トルエンで希釈した
ポリシラザン溶液中に浸漬して後、これを取り出して金
属基体表面にポリシラザンを被着せしめ、アンモニア雰
囲気中でポリシラザンを熱分解せしめた後、窒素（Ｎ２
）雰囲気中で焼成を行って、窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ４）の
被膜を表面に形成した。
このようにして得た試験片の摺動特性を第６図の実施例
２として示す。
２として示す。
なお、摺動試験条件等は前記実施例と同一である。試験
終了後、該試験片の表面について電子線を照射し、発生
する特性Ｘ線から含有元素を分析するＥＰＭＡ装置によ
り炭素の分析を行ったと・ころ、試験片表面に形成した
ディンプルの中に炭素が凝集していることが判明した。
終了後、該試験片の表面について電子線を照射し、発生
する特性Ｘ線から含有元素を分析するＥＰＭＡ装置によ
り炭素の分析を行ったと・ころ、試験片表面に形成した
ディンプルの中に炭素が凝集していることが判明した。
これにより、摺動時に潤滑油がディンプルの中にトラッ
プされ、これが潤滑作用を助長したと考えられる。
プされ、これが潤滑作用を助長したと考えられる。
なお、上記実施例において、ポリシラザン溶液の代わり
にポリカルポシラン溶液を用いることもできる。
にポリカルポシラン溶液を用いることもできる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明は、金属基体の表面
に複数個のディンプルを形成するとともに、該ディンプ
ルの内表面を含めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さ
を持ち、かつ耐摩耗性を有するセラミックス被膜を被着
せしめたので、これを金属部材の摺接面に使用したとき
、たとえ潤滑油給油装置が従来のものであっても、耐摩
耗性が向上する。
に複数個のディンプルを形成するとともに、該ディンプ
ルの内表面を含めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さ
を持ち、かつ耐摩耗性を有するセラミックス被膜を被着
せしめたので、これを金属部材の摺接面に使用したとき
、たとえ潤滑油給油装置が従来のものであっても、耐摩
耗性が向上する。
しかも本発明は、摺接面の温度が上昇しても耐摩耗特性
が常温時と余り変わらないため、たとえば内燃機関の設
計の自由度が向上する等の効果がある。
が常温時と余り変わらないため、たとえば内燃機関の設
計の自由度が向上する等の効果がある。
しかも金属基体の表面にディンプルを形成する場合、フ
ォトリソグラフィー法を用いているため、作業が極めて
簡単であるほか、ディンプルの周囲には、いわゆるパリ
などの小突起が形成されず、そのためセラミックス被膜
を金属基体の表面に均一に被着することが出来る。
ォトリソグラフィー法を用いているため、作業が極めて
簡単であるほか、ディンプルの周囲には、いわゆるパリ
などの小突起が形成されず、そのためセラミックス被膜
を金属基体の表面に均一に被着することが出来る。
第１図乃至第５図は本発明の作業手順を説明する図、第
６図は試験結果を示す特性図である。 １・・・金属基体、２・・・感光膜、３・・・フォトマ
スク、４・・・穴、５・・・選択エツチング膜、６−・
・ディンプル、７・・・セラミックス被膜。
６図は試験結果を示す特性図である。 １・・・金属基体、２・・・感光膜、３・・・フォトマ
スク、４・・・穴、５・・・選択エツチング膜、６−・
・ディンプル、７・・・セラミックス被膜。
Claims (5)
- （１）金属基体表面に耐摩耗性の被膜を被着せしめた耐
摩耗性を有する摺動部材において、該金属基体の表面に
複数個のディンプルを形成するとともに、該ディンプル
の内表面を含めた該金属基体の表面にほぼ均一の厚さを
もちかつ耐摩耗性を有するセラミックス被膜を被着せし
めたことを特徴とする耐摩耗性を有する摺動部材。 - （２）上記セラミックスが炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
チタン（ＴｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（
Ｓｉ＿３Ｎ＿４）の内のいずれか１つであることを特徴
とする請求項（１）記載の耐摩耗性を有する摺動部材。 - （３）金属基体の表面にフォトリソグラフィー法により
複数個のディンプルをエッチング形成するステップと、
該ステップ終了後、該ディンプルの内表面を含めた該金
属基体の表面にほぼ均一の厚さをもちかつ耐摩耗性を有
するセラミックス被膜を被着せしめるステップを有する
ことを特徴とする耐摩耗性を有する摺動部材の製造方法
。 - （４）上記セラミックスを被着するステップが、金属基
体をセラミック前駆体溶液中に浸漬した後、焼成するプ
ロセスであることを特徴とする請求項（３）記載の耐摩
耗性を有する摺動部材の製造方法。 - （５）上記セラミック前駆体がポリシラザン、ポリカル
ポシランの内の何れかであることを特徴とする請求項（
４）記載の耐摩耗性を有する摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6493090A JP2775189B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6493090A JP2775189B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265575A true JPH03265575A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2775189B2 JP2775189B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13272247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6493090A Expired - Lifetime JP2775189B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐摩耗性を有する摺動部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775189B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016176382A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 富士電機株式会社 | 摺動部材及びその製造方法、並びに圧縮機 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6493090A patent/JP2775189B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016176382A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 富士電機株式会社 | 摺動部材及びその製造方法、並びに圧縮機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2775189B2 (ja) | 1998-07-16 |
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