JPH03292470A - 摺動装置 - Google Patents

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、Ｆｅ−Ｍｏを溶射層で形成した摺動面を有す
る第１摺動部材と、この第１摺動部材の接触面に接触し
且つ相対的に移動する摺動面を有する第２摺動部材とを
有する摺動装置に関するものであり、詳しくは往復動内
燃機関（レシプロエンジン）に適用する最適な摺動装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来此種のエンジンのシリンダには鋳鉄が広く使用され
、シリンダブロックがＡｆｆｉ合金製の場合にはシリン
ダ摺動面に鋳鉄製シリンダライナが嵌入若しくは鋳包み
される。ところが鋳包みの場合、鋳包みに際して熱的影
響によって鋳鉄の組織が変化し、この結果摩耗性及び耐
焼付性が不良となる。

またシリンダライナを嵌入する場合、ライナの肉厚が薄
いと変形が大きくなりエンジンの性能が悪くなり、また
厚いと重く、放熱性も悪くなるという問題があった。

こうした問題を解決し且つまた放熱性の向上を目的とし
て、ＳｉＣを分散させたＮｉめっき層を摺動面に施した
Ａ２合金製シリンダブロックを用いることが最近になっ
て検討され、一部に採用されてきているが、まだ広く実
用化されるに至っていない、この理由としてＳＩＣを分
散させたＮｉ複合分散めっきは耐スカツフ性や耐摩耗性
は優れているものの、２サイクルエンジンのような場合
に、給排気ポートの周辺が電気めっきの際に異常にビル
ドアップし、研磨工程で欠けや剥離を発生する、という
ことがある、また使用上においても皮膜が欠ける等の問
題があった。最近このような２サイクルエンジン用シリ
ンダにＦｅ−Ｍｏ系の溶射層を形成させたものが一部に
採用されてきているが、このシリンダに摺動する相手部
材としてのピストンリングはクロムめっきでは耐摩耗性
、耐スカツフ性に問題があり未だ広く実用化されるに至
っていない 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、上記の従来の問題点を解消し、耐摩耗性に優
れていると同時に耐焼付性にも優れた摺動装置を提供す
ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の課題を、第１に互いに接触し摺動する
摺動面を有する第１摺動部材と第２摺動部材を有し、前
記第１摺動部材の摺動面が４０〜７０重量％のＦｅと残
りがＭｏからなる溶射層により形成され、前記第２摺動
部材の摺動面が０．２〜１０重量％の燐と残りがニッケ
ルからなるニッケル燐合金めっきの基地層中に、平均粒
径０．５〜１０μｍの酸化クロム粒子を容積比で１０〜
３０％の範囲で分散している複合皮膜層により形成され
ていることを特徴とする摺動装置により解決した。

更に本発明は、上記の課題を、第２に互いに接触し摺動
する摺動面を有する第１摺動部材と第２摺動部材を有し
、前記第１摺動部材の摺動面が４０〜７０重量％のＦｅ
と残りがＭｏからなる溶射層により形成され、前記第２
摺動部材の摺動面が０．２〜１０重量％の燐と１０〜４
０重量％のコバルトと残りがニッケルからなるニッケル
・コバルト・燐合金めっきの基地層中に、平均粒径０．
５〜１０μｍの酸化クロム粒子を容積比で５〜３０％の
範囲で分散している複合皮膜層により形成されているこ
とを特徴とする摺動装置により解決した。

〔作用〕

本発明により、摺動装置の第１摺動部材の摺動面は、ポ
ーラス組織で保油性に優れたＦｅ−Ｍ。

系の溶射層、即ち４０〜７０重量％のＦｅと残りがＭｏ
からなる溶射層により形成され、第１摺動部材の摺動面
に接触摺動する第２摺動部材の摺動面は耐摩耗性に優れ
ていると同時に耐焼付性にも優れ、相手部材への攻馨性
が少ない酸化クロムを分散させたニッケル又はニッケル
・コバルト複合分散めっき皮膜を形成する。

〔実施例〕

本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明する。

第１実施例として、第１図において、図示しない第１摺
動部材としてのシリンダの摺動面、即ち内面に接触摺動
する第２摺動部材としてピストンリング１、例えば呼び
径Ｘ輻×厚さが５６ＭＸ１゜５ＩＩＩｌ×２５１１ＩＩ
Ｉｌの鋼性第１圧力リングを示す。ピストンリング１は
、先ず第１工程として摺動面に通例のニッケルストライ
クめっき方法で、厚さ１０μｍのニッケルめっき層２を
形成する。次に第２工程として、リング１の摺動面にニ
ッケル・燐の合金めっき浴に平均粒径１μｍ、最大粒径
１０μｍの酸化クロム粉を５ｏ　ｇ／ｌ懸濁させ、液温
５５℃、Ｐ　Ｈ２，０、を流密層５Ａ／ｄｍ”のめっき
条件で酸化クロムを分散した厚さ１００μｍのニッケル
・燐複合めっき層３を形成する。

複合めっき層中の燐の量は重量比で５％、酸化クロムの
量は容積比で２０％であった。第三工程として、ピスト
ンリングを４００°Ｃで１時間加熱して熱硬化処理を行
い、基地を硬化させる。この処理によってマイクロビッ
カース硬度で９００となった。

第２実施例として、第１実施例と同様に呼び径Ｘ幅×厚
さが５６ｍＸ１．５ｗＸ２．５ｍの鋼製第１リング１に
、第１工程として１０ｔＩｍのニッケルストライクめっ
き層２を形成した後、第２工程として、リング１の摺動
面にニッケル・コバルト・燐合禽めっき浴に酸化クロム
粉の平均粒径１１Ｉｎ。

最大粒径１０μｍの粒子を５０　ｇ、／１．懸濁させ、
液温５５°Ｃ，ｐＨＬＯ２電流密度５Ａ／ｄｍ”のめっ
き条件で、酸化クロムを分散した厚さ１００μｍのニッ
ケル・コバルト・燐複合めっき層３を形成した。

複合めっき層中の燐の量は重量比で４．５％、コバルト
の量は重量比で３０％、酸化クロムの量は容積比で１５
％であるのが好適である。第３工程として、ピストンリ
ングを４００℃で１時間加熱して、基地を硬化させる。

この処理によってマイクロビッカース硬度で９００とな
った。

第２摺動部材の摺動面の複合皮膜層を形成する際、合金
基地中に含まれる燐は熱硬化処理を行うと硬度が高くな
って耐摩耗性が優れた効果を示し、また基地の耐食性改
善にも効果がある。然るに燐の量が０．２％以下では熱
硬化処理を行っても硬度が高くならず、耐摩耗性の効果
は少ない、また１０％を越えると硬度は増すが皮膜はか
えって脆くなり、衝撃強度は弱くなり密着性も悪くなる
。従って、燐の量は０．２〜１０％が良い。

酸化クロムはセラミックの中でも耐熱性、耐酸化性、化
学的安定性に優れた効果を示す、特に高速、高温下で潤
滑条件が悪化する摺動作用面において低摩擦係数を示し
、耐摩耗性に優れている。

また酸化クロムは金属との反応や濡れ性も悪く、故に耐
スカツフ性も良くなる。

酸化クロムの容量は０．５〜３０％で且つその平均粒径
は０．５〜１０μｍが良い、容量が０．５％以下或いは
粒径が０．５μｍ以下では基地表面に占める酸化クロム
の面積は少なく、また容量が３０％或いは粒径が１０μ
ｍを越えると相手摺動部材の摩耗を大きくすることにな
り、更に皮膜の強度も低下する。

第２実施例では、合金基地中にコバルトを添加している
。コバルトは合金基地の耐熱性、耐食性を改善するとと
もに、皮膜の圧壊強度も向上させる０合金基地中の量は
１０重量％以下では上記の効果が顕著に得られず、また
４０重量％程度まではその効果に著しい変化はない。従
って、コバルトの量は１０〜４０重量％が良い。

第１実施例及び第２実施例で得られたピストンリングを
２サイクル空冷２気筒エンジンに取付け、実機試験を行
った。エンジンはアルミ合金製シリンダの内周面にＦｅ
が６０重量％、残りがＭｏの溶射層を施したものを用い
、高鉛ガソリンを燃料として、７３００ｒｐｍ、全負荷
、１００時間のベンチテストを行って、ピストンリング
の外周摺動面及びシリンダの内周面の摩耗量を測定した
。

比較のため硬質クロムめっき及び炭化珪素を分散させた
ニッケル複合めっきを施したピストンシリンダの組合わ
せについてもそれぞれ同様に試験を行った。試験結果を
第２図に示す、第２図はＦｅ−Ｍｏ系を溶射したシリン
ダに硬質クロムめっきを施したピストンリングを組合わ
せて、そのときの摩耗量を１００％として、摺動装置の
摩耗量を比較したものである０図において供試品Ａは硬
質クロムめっきを施した従来の摺動装置、供試品Ｂは炭
化珪素分散ニッケル複合めっきを施した従来の摺動装置
、供試品Ｃは本発明に係る第１実施例の摺動装置、供試
品りは本発明に係る第２実施例の摺動装置を示し、縦軸
は上がピストンリングの摩耗量え下がシリンダの摩耗量
を示す。第２図より本発明に係る装置が従来の装置より
ピストンリングの摩耗量及びシリンダの摩耗量において
共に優れていることが明らかになった。

（効果） 本発明により、第２摺動部材としてのピストンリングは
複合皮膜中に燐を含存しているため対摩耗性に優れてい
る。また、酸化クロムを分散している為、炭化珪素を分
散させた場合に比べて、相手シリンダの摩耗も減少して
いる。またボート周辺の欠け、剥離もなかった。またピ
ストンリングの複合皮膜にはクランクや欠け、剥離もな
かった。

このように、本発明に係る摺動装置はいずれの摺動装置
よりもピストンリング及びシリンダの耐摩耗性に優れて
いることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のピストンリングの断面図、第２図は
、実施試験に於けるピストンリング及びシリンダの摩耗
を示すグラフである。 １・・・ピストンリング ２・・・ニッケルストライクめっき層 ３・・・複合めっき層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに接触し摺動する摺動面を有する第１摺動部
   材と第２摺動部材を有し、前記第１摺動部材の摺動面が
   ４０〜７０重量％のＦｅと残りがＭｏからなる溶射層に
   より形成され、前記第２摺動部材の摺動面が０．２〜１
   ０重量％の燐と残りがニッケルからなるニッケル燐合金
   めっきの基地層中に、平均粒径０．５〜１０μｍの酸化
   クロム粒子を容積比で１０〜３０％の範囲で分散してい
   る複合皮膜層により形成されていることを特徴とする摺
   動装置。
2. （２）互いに接触し摺動する摺動面を有する第１摺動部
   材と第２摺動部材を有し、前記第１摺動部材の摺動面が
   ４０〜７０重量％のＦｅと残りがＭｏからなる溶射層に
   より形成され、前記第２摺動部材の摺動面が０．２〜１
   ０重量％の燐と１０〜４０重量％のコバルトと残りがニ
   ッケルからなるニッケル・コバルト・燐合金めっきの基
   地層中に、平均粒径０．５〜１０μｍの酸化クロム粒子
   を容積比で５〜３０％の範囲で分散している複合皮膜層
   により形成されていることを特徴とする摺動装置。