JPH04119265A - 内燃機関の耐摩耗性摺動部材 - 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） 本発明は耐摩耗性合金メツキ層を有する内燃機関の耐摩
耗性摺動部材に関する。

（従来の技術） 内燃機関の摺動部材であって、関係部材と当接、摺接す
る部位例えば、ピストンリングの外周面、上下面、内周
面、シリンダライナーの内面、ピストンのビン孔及びピ
ストンリング溝、ピストンの上下及び外周面、給排気弁
バルブシート、バルブシステム、バルブ傘部及びその当
接シート面、カム及びタペットの当接面、ロッカーアー
ム先端当接面及びバルブリフターやロッカーシャフトの
外周当接面等は苛酷な摩耗作用を受ける。

そこで、これらの部分の摩耗を少なくするために、従来
、高級な耐摩耗性材料を使用するとともに併せて熱処理
を行い、さらに潤滑機能を高めることによって、その耐
摩耗性の向上を図ってきた。

（本発明が解決しようとする課題） 然し乍ら前述の従来技術の耐摩耗性向上施策は、何れも
使用材料が高価となり、又熱処理には熱変形の問題を残
していた。

〔発明の構成〕

（技術的解決手段） ところで、最近、耐摩耗性無電解めっきによる部材表面
の耐摩耗性及び耐食性向上の技術が開発されつつあり、
これによるとニッケル又はコバルト−タングステン−ボ
ロン又はリンの無電解めっきをワーク表面に析出させる
と、ワークの表面は変形を伴うことなく、その耐摩耗性
及び耐食性を高めることができ、しかも常温で若しくは
４００°Ｃ以下の温度でしかも全く変形を伴うことなく
表面硬度を高めることができることに着眼した。そこで
本発明は、内燃機関の摺動部材であって、相手部材と相
対的に当接又は摺接する部位に無電解ニッケル又はコバ
ルト−タングステン−ボロン又はリン合金メツキを形成
することをその技術的解決手段とする。

尚、ニッケル−タングステン−ボロン、コバルト−タン
グステン−リン及びコバルト−タングステン−ボロンの
無電解メツキの浴組成例を以下に記載する。

（作用） ニッケル−タングステン−ボロン、 コバルトー タングステン−リン又はコバルト−タングステン−ボロ
ンの無電解めっきを２μｍ〜５０μｍの厚みを相手部材
と当接する又は摺接する部位に必要な厚みだけ析出させ
る。析出した状態での硬さは熱処理をしなくても硬度が
マイクロビッカースで８００以上の皮膜か形成される。

また熱処理を４００℃で１時間行うと硬度がマイクロビ
ッカースで９００〜１２００になり更に耐摩耗性を高め
られる。

また本発明の無電解めっきは均一電着性が良い為、厚さ
が均一になり、複雑な形状や尖端部にも均一に皮膜が形
成される。

また本発明の皮膜層中に硬質粒子や固体潤滑粒子を複合
分散させることも可能で耐摩耗性や耐焼付性に対し更に
効果が期待できる。

（実施例） 本発明の各実施例を各図面について説明する。

（１）まず、第１図の第１実施例において、１はシリン
ダやライナーで、その内面の全長すにわたって、及びそ
のトップリングの摺動範囲ａにわたって太線で示す部分
に無電解ニッケル−タングステン−ボロン、コバルト−
タングステン−リン又はコバルト−タングステン−ボロ
ンの合金めっきの析出を行う。

その際、シリンダ令ライナー１は前述めっき洛中に浸漬
し、軸線に対して上下方向に揺動して、めっき液が充分
補給され、シリンダライナー１に当るようにする必要が
ある。

（２−１）次に、第２〜４図の第２実施例において、少
なくともピストンスカート４の外周面、ピストンリング
溝３の上下面及び内周面にそれぞれ太線で示す部分に無
電解ニッケル−タングステン−ボロンめっきが行われ、
第３図のピストンリング５では第４図（Ａ’）、（Ｂ）
、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、その上下面、
外周面及びエキスパンダの少なくとも耳部１３にそれぞ
れ太線に示すように無電解ニッケル−タングステン−ボ
ロン合金めっきが行われる。その際、リングは、ハンガ
ー等にパラレルに垂直に吊し、めっき浴に浸漬し、上下
方向に揺動を行う。

（２−２）第２〜４図の第２実施例において、少なくと
もピストンスカート４の外周面、ピストンリング溝３の
上下面及び内周面にそれぞれ太線で示す部分に無電解コ
バルト−タングステン−ボロンめっきが行われ、第３図
のピストンリング５では第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、その上下面、外周面及
びエキスパンダの少なくとも耳部１３にそれぞれ太線に
示すように無電解コバルト−タングステン−リン合金め
っきか行われる。その際、リングは、ハンガー等にパラ
レルに垂直に吊し、めっき浴に浸漬し、上下方向に揺動
を行う。

（２−３）第２〜４図の第２実施例において、少なくと
もピストンスカート４の外周面、ピストンリング溝３の
上下面及び内周面にそれぞれ太線で示す部分に無電解コ
バルト−タングステン−ボロンめっきが行われ、第３図
のピストンリング５では第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、その上下面、外周面及
びエキスパンダの少なくとも耳部１３にそれぞれ太線に
示すように無電解コバルト−タングステン−ボロン合金
めっきが行われる。その際、リングは、ハンガー等にパ
ラレルに垂直に吊し、めっき浴に浸漬し、上下方向に揺
動を行う。

（３−１）更に、第５図の第３実施例において、無電解
ニッケル−タングステン−ボロン合金めっきは、バルブ
の少なくともステム部６、バルブシート７及びそれに当
接するバルブ傘部８に太線で示すように行われる。その
際、バルブを軸線の周りに回動しながら内周面へめっき
液を注入し、循環して補給するか又は法線方向に上下揺
動をする。

（３−２）第５図の第３実施例において、無電解コバル
ト−タングステン−リン合金めっきは、バルブの少なく
ともステム部６、バルブシート７及びそれに当接するバ
ルブ傘部８に太線で示すように行われる。その際、バル
ブを軸線の周りに回動しながら内周面へめっき液を注入
、循環して補給するか又は法線方向に上下揺動をする。

（３−３）第５図の第３実施例において、無電解コバル
ト−タングステン−ボロン合金めっきは、バルブの少な
くともステム部６、バルブシート７及びそれに当接する
バルブ傘部８に太線で示すように行われる。その際、バ
ルブを軸線の周りに回動しながら内周面へめっき液を注
入上、循環して補給するか又は法線方向に上下揺動をす
る。

第６〜９図の第４実施例において、少なくともカムノー
ズ部９、タペットの当接面１０１口の太線の部分に無電
解ニッケル−タングステン−ボロン合金めっきがそれぞ
れ行われる。

この場合もワークを適宜動かすように上下揺動を行うめ
っき液が法線方向に当るようにする。

無電解ニッケル−タングステン−ボロン合金めっき層に
含まれるタングステンは、めっき層の耐熱性、耐食性を
高める。タングステンの量が３重量％未満ては耐熱性、
耐食性の効果は少ない。また５０重量％を超えても効果
に著しい変化はなく経済的ではない。

従ってタングステンの量は３〜５０重量％とするのが良
い。より好ましいタングステンの量は、５〜４５重量％
である。ボロンはタングステンとともにめっき層の耐食
性、耐熱性の向上に対し優れた効果を示す。またボロン
はめっき層の硬度を高め、耐摩耗性、耐焼付性に対し優
れた効果を示す。ボロンの量が０．５重量％てはも 硬度か高くならず、耐摩耗性の効果は少ない。

また１０重量％を超えると硬度は増すが脆くなり、衝撃
強度も低下する。従ってボロンの量は０．５〜ＩＯ重量
％とするのが良い。好ましくはボロンの含有量は１〜５
重量％である。

（４−２）第６〜９図の第４実施例において、少なくと
もカムノーズ部９、タペットの当接面１０、ロッカーア
ームの先端当接面１１、バルブリフ接面１３の太線の部
分に無電解コバルト−タングステン−リン合金めっきが
それぞれ行われる。

この場合もワークを適宜動かすように上下揺動を行うめ
っき液が法線方向に当るようにする。

無電解コバルト−タングステン−リン合金めっき層に含
まれる合金基地中のコバルトは耐熱性、耐食性が改善さ
れ、皮膜の強度も向上する。

タングステンは、めっき層の耐熱性、耐食性を高める。

タングステンの量が３重量％未満では耐熱性、耐食性の
効果は少ない。また５０重量％を超えても効果に著しい
変化はなく経済的ではない。

従ってタングステンの量は３〜５０重量％とするのが良
い。より好ましいタングステンの量は、５〜４５重量％
である。リンはタングステンとともにめっき層の耐食性
の向上に対し優れた効果を示す。またリンはめっき層の
硬度を高め、耐摩耗性、耐焼付性に対し優れた効果を示
す。リンの量か０．５重量％では硬度も高くならず、耐
摩耗性の効果は少ない。また１５重量％を超えると硬度
は増すか脆くなり、衝撃強度も低下する。従ってリンの
量は１〜１０重量％とするのが良い。好ましくはリンの
含有量は１〜５重量％である。

（４−３）第６〜９図の第４実施例において、少なくと
もカムノーズ部９、タペットの当接面１０、ロッカーア
ームの先端当接面１１、バルブリフ接面１３の太線の部
分に無電解コバルト−タングステン−ボロン合金めっき
がそれぞれ行われる。

この場合もワークを適宜動かすように上下揺動を行うめ
っき液か法線方向に当るようにする。

無電解コバルト−タングステン−ボロン合金めっき層に
含まれる合金基地中のコバルトは耐熱性、耐食性が改善
され、皮膜の強度か向上する。タングステンは、めっき
層の耐熱性、耐食性を高める。タングステンの量が３重
量％未満ては耐熱性、耐食性の効果は少ない。また５０
重量％を超えても効果に著しい変化はなく経済的ではな
い。

従ってタングステンの量は３〜５０重量％とするのが良
い。より好ましいタングステンの量は、５〜４５重量％
である。ボロンはタングステンとともにめっき層の耐食
性、耐熱性の向上に対し優れた効果を示す。またボロン
はめっき層の硬度を高め、耐摩耗性、耐焼付性に対し優
れた効果を示す。ボロンの量が０．５重量％では硬度も
高くならず、耐摩耗性の効果は少ない。

また１０重量％を超えると硬度は増すが脆くなり、衝撃
強度も低下する。従ってボロンの量は０．５〜ｌＯ重量
％とするのが良い。好ましくはボロンの含有量は１〜５
重量％である。

（発明の効果） 本発明によれば、内燃機関の耐摩耗性摺動部材に格別高
価な材料を使用することもなく、それら各部材の相手部
材と当接又は摺接する部位をめっき洛中に浸漬すること
により、常温でしかも全く変形を伴うことなく表面硬度
を高め、且つ均一な膜厚を各部位に密着性か良好な無電
解ニッケル−タングステン−ボロン、コバルト−タング
ステン−リン又はコバルト−タングステン−ボロンの合
ライナー　ピストン、ピストンリング、給排気バルブ及
びバルブシート、動弁機構はそれぞれ摩耗部分が摺動熱
や燃焼熱により、硬度か大きくなるので、耐摩耗性、耐
食性は大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をシリンダライナーに適用した第１実施
例を示す縦断面図、第２図は第２実施例のピストンの縦
断面図、第３図は第２図のピストンに嵌挿されるピスト
ンリングの平面図、第４図（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれの
実施例（図中の太線が本発明の実施部分）の第３図の矢
視ＩＶ−ＩＶの部分拡大断面図、第５図は給排気バルブ
及びそのバルブシートに適用した第３実施例を示す縦断
面図、第６図は第４実施例のカムの横断面図、第７図は
タペットの縦断面図、第８図はロッカーアーム（７）（
Ｉｌ１面図、第９図はバルブリフターの縦断面図、第１
Ｏ図はロッカーシャフトの横断面図。 １・・・シリンダライナー　２・・・ピストン３・・・
トップリング構　　４・・・ピストンピン孔５・・・ピ
ストンリング　　６・・・ステム部７・・・バルブシー
ト　　　８・・・傘部９・・・カムノーズ部　　１０・
・・タペット当接面１１・・・ロッカーアームの先端当
接面１２・・・バルブリフター　１３・・・ロッカーシ
ャフト。 代理人　弁理士　桑　原　英　明 第 図 第２図 第４図 （Ｂ） （Ｃ） ＣＤ） 第７図 第８図 第９図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の構成部材であって相手部材と相対的に
   当接又は摺接する部位に無電解ニッケル−タングステン
   −ボロン、コバルト−タングステン−リン、又はコバル
   ト−タングステン−ボロンからなる群の少くとも一つの
   合金めっきを形成することを特徴とする内燃機関の耐摩
   耗性摺動部材。
2. （２）上記（１）項において、摺動部材の部位にタング
   ステンが３〜５０重量％、ボロンが０．５〜１０重量％
   、残りがニッケルからなる無電解ニッケル−タングステ
   ン−ボロン合金めっき皮膜を有することを特徴とする内
   燃機関の耐摩耗性摺動部材。
3. （３）上記（１）項において、摺動部材の部位にタング
   ステンが３〜５０重量％、リンが１〜１０重量％、残り
   がコバルトからなる無電解コバルト−タングステン−リ
   ン合金めっき皮膜を有することを特徴とする内燃機関の
   耐摩耗性摺動部材。
4. （４）上記（１）項において、摺動部材の部位にタング
   ステンが３〜５０重量％、ボロンが０．５〜１０重量％
   、残りがコバルトからなる無電解コバルト−タングステ
   ン−ボロン合金めっき皮膜を有することを特徴とする内
   燃機関の耐摩耗性摺動部材。
5. （５）上記（１）〜（４）項の何れか一つにおいて、少
   なくとも内周面に無電解めっきを形成させたことを特徴
   とするシリンダライナー。
6. （６）上記（１）〜（４）項の何れか一つにおいて、少
   なくともピストンのピン孔、ピストンリング溝の上下面
   、ピストンリングの上下、ピストンリングの外周面及び
   エキスパンダー耳部面にそれぞれ無電解めっきを形成さ
   せたことを特徴とするピストンとピストンリングの組合
   せ。
7. （７）上記（１）〜（４）項の何れか一つにおいて、少
   なくとも給排気バルブシート面、バルブステム外周面及
   びバルブ傘部及びそのシート面に無電解めっきを形成さ
   せたことを特徴とする給排気バルブ及びバルブシート。
8. （８）上記（１）〜（４）項の何れか一つにおいて、カ
   ム、ロッカーアームの先端押圧面、タペットのカムに対
   する当接面及びバルブリフターの当接面にそれぞれ無電
   解めっきを形成させたことを特徴とするカム、タペット
   、ロッカーアーム及びバルブリフターやロッカーシャフ
   トよりなる動弁機構。