JPH04258572A - 摺動材料 - Google Patents
摺動材料Info
- Publication number
- JPH04258572A JPH04258572A JP1909391A JP1909391A JPH04258572A JP H04258572 A JPH04258572 A JP H04258572A JP 1909391 A JP1909391 A JP 1909391A JP 1909391 A JP1909391 A JP 1909391A JP H04258572 A JPH04258572 A JP H04258572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- sliding
- sliding surface
- piston ring
- nitride layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- -1 ion nitride Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000705 Fe2N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000727 Fe4N Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010727 cylinder oil Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンリングやシリ
ンダーライナー等の摺動面を有する金属材料に関する。
ンダーライナー等の摺動面を有する金属材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】２サイクルエンジンのピストンリングや
シリンダーライナーは鋳鉄製のものが主に使用されてお
り、近年の燃料の低質化、燃焼温度の上昇に伴い、摩耗
による減肉化が著しく寿命が低下する傾向にある。その
対策として、摺動部表面に硬化クロム鍍金が施すことが
行われている。
シリンダーライナーは鋳鉄製のものが主に使用されてお
り、近年の燃料の低質化、燃焼温度の上昇に伴い、摩耗
による減肉化が著しく寿命が低下する傾向にある。その
対策として、摺動部表面に硬化クロム鍍金が施すことが
行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の硬化ク
ロム鍍金は、（１）鍍金施工が極めて高コストになるこ
と、（２）剥離しやすいこと、（３）鋳鉄の油潤滑性が
失われることなど問題点が多い。
ロム鍍金は、（１）鍍金施工が極めて高コストになるこ
と、（２）剥離しやすいこと、（３）鋳鉄の油潤滑性が
失われることなど問題点が多い。
【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、低コス
トで施工できて、耐摩耗性が高く寿命も長い摺動材料を
提供することを目的とする。
トで施工できて、耐摩耗性が高く寿命も長い摺動材料を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、鋳鉄製材料に、片状黒鉛が表面に露出す
る摺動面を形成し、この摺動面の片状黒鉛以外の表面に
イオン窒化層を形成したものである。
めに本発明は、鋳鉄製材料に、片状黒鉛が表面に露出す
る摺動面を形成し、この摺動面の片状黒鉛以外の表面に
イオン窒化層を形成したものである。
【０００６】
【作用】上記構成において、摺動面の表面は、極めて耐
摩耗性や耐疲労性が高いイオン窒化層に覆われるととも
に、油潤滑性の高い黒鉛が露出するので、ピストンリン
グやシリンダーライナーに極めて適した高い耐摩耗性、
耐疲労性、油潤滑性の性質が得られ、燃料の低質化や燃
焼温度の上昇することがあっても、長寿命を確保でき、
しかもイオン窒化は他の窒化法に比べて短時間で行えコ
ストを低減することができる。
摩耗性や耐疲労性が高いイオン窒化層に覆われるととも
に、油潤滑性の高い黒鉛が露出するので、ピストンリン
グやシリンダーライナーに極めて適した高い耐摩耗性、
耐疲労性、油潤滑性の性質が得られ、燃料の低質化や燃
焼温度の上昇することがあっても、長寿命を確保でき、
しかもイオン窒化は他の窒化法に比べて短時間で行えコ
ストを低減することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２において、１はピストンに取り付けられるピ
ストンリングで、片状黒鉛を内在する鋳鉄により形成さ
れ、シリンダーライナーに摺動する外周面とピストンに
形成されたランド部側面に摺動する上下面の各摺動面２
にそれぞれイオン窒化層法によりイオン窒化層３が形成
されている。
する。図２において、１はピストンに取り付けられるピ
ストンリングで、片状黒鉛を内在する鋳鉄により形成さ
れ、シリンダーライナーに摺動する外周面とピストンに
形成されたランド部側面に摺動する上下面の各摺動面２
にそれぞれイオン窒化層法によりイオン窒化層３が形成
されている。
【０００８】図３において、１１はシリンダーライナー
で、ピストンが摺動する内周面の摺動面１２にイオン窒
化層法によりイオン窒化層１３が形成されている。
で、ピストンが摺動する内周面の摺動面１２にイオン窒
化層法によりイオン窒化層１３が形成されている。
【０００９】次に前記ピストンリング１をイオン窒化さ
せるイオン窒化装置を図４により説明する。通電可能な
金属製真空容器２１内に、試料２０（ピストンリング１
等）を載せる導体の支持テーブル２２を設け、直流電源
２３の＋側を前記容器２１に接続するとともに、−側を
支持テーブル２２に接続している。そして、容器２１に
は窒化性ガス（水素ガス＋窒素ガス）を供給するガス供
給管２４と、容器２１内の気体を排出するガス排出管２
５がそれぞれ接続される。さらに、試料２０と容器２１
との放電により昇温される容器２１を冷却する冷却用配
管２６が容器２１の周囲に配設されている。また、容器
２１に設けられた監視窓２７を介して試料２０の温度を
計測する温度センサー２８が配置されるとともに、容器
２１内の窒化性ガス圧を検出するガス圧センサー２９が
配設され、これらセンサー２８，２９の検出信号が制御
装置３０に送られる。そしてこの制御装置３０により、
試料２０が所定時間窒化に適した温度となるように直流
電源２３の負荷電圧が制御され、試料２０と容器２１の
間で放電が行われ、表面の窒化が行われる。
せるイオン窒化装置を図４により説明する。通電可能な
金属製真空容器２１内に、試料２０（ピストンリング１
等）を載せる導体の支持テーブル２２を設け、直流電源
２３の＋側を前記容器２１に接続するとともに、−側を
支持テーブル２２に接続している。そして、容器２１に
は窒化性ガス（水素ガス＋窒素ガス）を供給するガス供
給管２４と、容器２１内の気体を排出するガス排出管２
５がそれぞれ接続される。さらに、試料２０と容器２１
との放電により昇温される容器２１を冷却する冷却用配
管２６が容器２１の周囲に配設されている。また、容器
２１に設けられた監視窓２７を介して試料２０の温度を
計測する温度センサー２８が配置されるとともに、容器
２１内の窒化性ガス圧を検出するガス圧センサー２９が
配設され、これらセンサー２８，２９の検出信号が制御
装置３０に送られる。そしてこの制御装置３０により、
試料２０が所定時間窒化に適した温度となるように直流
電源２３の負荷電圧が制御され、試料２０と容器２１の
間で放電が行われ、表面の窒化が行われる。
【００１０】上記装置により、大型低速ディーゼルエン
ジンに使用されるピストン径５００ｍｍ以上のピストン
リング１をイオン窒化した時のイオン窒化層３近傍の顕
微鏡写真のミクロ組織模式図を図１に示す。このイオン
窒化層３近傍のミクロ組織は、母地（パーライト）４に
片状黒鉛５が点在するとともに、その表面にイオン窒化
層（Ｆｅ２Ｎ，Ｆｅ４Ｎ 等）３が形成される。また、
表面近傍の片状黒鉛５は窒化されて分解することなく表
面に露出している。
ジンに使用されるピストン径５００ｍｍ以上のピストン
リング１をイオン窒化した時のイオン窒化層３近傍の顕
微鏡写真のミクロ組織模式図を図１に示す。このイオン
窒化層３近傍のミクロ組織は、母地（パーライト）４に
片状黒鉛５が点在するとともに、その表面にイオン窒化
層（Ｆｅ２Ｎ，Ｆｅ４Ｎ 等）３が形成される。また、
表面近傍の片状黒鉛５は窒化されて分解することなく表
面に露出している。
【００１１】また、イオン窒化層３の断面硬さ分布を図
５に示す。この断面硬さ分布図では、処理温度を５７０
℃、処理時間を５時間、１０時間、２０時間のものをそ
れぞれ測定した。これにより、従来品に比べて表面硬さ
は３倍以上になり、またこの処理時間の範囲では、材質
の硬度変化は小さいことがわかった。
５に示す。この断面硬さ分布図では、処理温度を５７０
℃、処理時間を５時間、１０時間、２０時間のものをそ
れぞれ測定した。これにより、従来品に比べて表面硬さ
は３倍以上になり、またこの処理時間の範囲では、材質
の硬度変化は小さいことがわかった。
【００１２】また、上記ピストンリング１の摩耗試験結
果を下記に示す。 条件 １．相手材料 ターカロイ鋳鉄（シリン
ダーライナー材） ２．摩擦速度 １．０９ｍ／ｓｅｃ ３
摩擦速度 ６００ｍ４．最終荷重
１２．６ｋｇ／ｆ５．潤滑
シリンダ油の滴下 上記実施例によれば
、ピストンリング１やシリンダーライナー１１の摺動面
３，１３は、従来品に比べて表面硬さは３倍以上になり
、表１に示すように、比摩耗量は１／２以下になって耐
摩耗性が著しく向上していることがわった。したがって
、ピストンリング１やシリンダーライナー１１の摩耗を
減量させて摺動部材の交換期間を２倍以上に延ばすこと
ができ、長寿命化をはかることができる。
果を下記に示す。 条件 １．相手材料 ターカロイ鋳鉄（シリン
ダーライナー材） ２．摩擦速度 １．０９ｍ／ｓｅｃ ３
摩擦速度 ６００ｍ４．最終荷重
１２．６ｋｇ／ｆ５．潤滑
シリンダ油の滴下 上記実施例によれば
、ピストンリング１やシリンダーライナー１１の摺動面
３，１３は、従来品に比べて表面硬さは３倍以上になり
、表１に示すように、比摩耗量は１／２以下になって耐
摩耗性が著しく向上していることがわった。したがって
、ピストンリング１やシリンダーライナー１１の摩耗を
減量させて摺動部材の交換期間を２倍以上に延ばすこと
ができ、長寿命化をはかることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、摺
動面の表面は、極めて耐摩耗性や耐疲労性が高いイオン
窒化層に覆われるとともに、油潤滑性の高い黒鉛が露出
するので、ピストンリングやシリンダーライナーに極め
て適した高い耐摩耗性、耐疲労性、油潤滑性の性質が得
られる。したがって、燃料の低質化や燃焼温度の上昇す
ることがあっても長寿命を確保でき、しかもイオン窒化
は他の窒化法に比べて短時間で行えてコストを低減する
ことができる。
動面の表面は、極めて耐摩耗性や耐疲労性が高いイオン
窒化層に覆われるとともに、油潤滑性の高い黒鉛が露出
するので、ピストンリングやシリンダーライナーに極め
て適した高い耐摩耗性、耐疲労性、油潤滑性の性質が得
られる。したがって、燃料の低質化や燃焼温度の上昇す
ることがあっても長寿命を確保でき、しかもイオン窒化
は他の窒化法に比べて短時間で行えてコストを低減する
ことができる。
【図１】本発明に係るイオン窒化層の顕微鏡写真のミク
ロ組織模式図である。
ロ組織模式図である。
【図２】同ピストンリングの切欠き斜視図である。
【図３】同シリンダーライナー斜視図である。
【図４】同イオン窒化装置の説明図である。
【図５】同イオン窒化層の断面硬さ分布図である。
１ ピストンリング
２，１２ 摺動面
３，１３ イオン窒化層
４ 母地
５ 片状黒鉛
１１ シリンダーライナー
２０ 試料
２１ 容器
２２ 直流電源
２４ ガス供給管
Claims (1)
- 【請求項１】 鋳鉄製材料に、片状黒鉛が表面に露出
する摺動面を形成し、この摺動面の片状黒鉛以外の表面
にイオン窒化層を形成したことを特徴とする摺動材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1909391A JPH04258572A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 摺動材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1909391A JPH04258572A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 摺動材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258572A true JPH04258572A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=11989859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1909391A Pending JPH04258572A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 摺動材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015059502A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社豊田中央研究所 | 内燃機関及び自動車 |
| WO2020110366A1 (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | Ｔｐｒ株式会社 | シリンダライナ及びその製造方法 |
| WO2021095705A1 (ja) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 学校法人名城大学 | 摺動部品およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP1909391A patent/JPH04258572A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015059502A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社豊田中央研究所 | 内燃機関及び自動車 |
| WO2020110366A1 (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | Ｔｐｒ株式会社 | シリンダライナ及びその製造方法 |
| JP2020084916A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | Ｔｐｒ株式会社 | シリンダライナ及びその製造方法 |
| US11499498B2 (en) | 2018-11-28 | 2022-11-15 | Tpr Co., Ltd. | Cylinder liner and manufacturing method for same |
| WO2021095705A1 (ja) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 学校法人名城大学 | 摺動部品およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5154433A (en) | Piston ring | |
| US6209881B1 (en) | Cast-iron piston ring | |
| RU2661352C2 (ru) | Способ изготовления поршневого кольца | |
| Uozato et al. | Evaluation of ferrous powder thermal spray coatings on diesel engine cylinder bores | |
| Öner et al. | Surface properties of CrN coated engine cylinders | |
| CN103620274A (zh) | 活塞环 | |
| JPH11189860A (ja) | 摺動部材 | |
| Andersson et al. | Piston ring tribology | |
| JPH04258572A (ja) | 摺動材料 | |
| Michalski et al. | An experimental study of diesel engine cam and follower wear with particular reference to the properties of the materials | |
| JP2004100645A (ja) | シリンダブロック | |
| JP2000145542A (ja) | 直噴式ディ―ゼルエンジン用ピストンリングおよび組合せ | |
| Patel et al. | Experimental investigation on life cycle analysis of the Moly (Mo) coated piston ring in CI Engine | |
| JPH0544839A (ja) | 組合せオイルリング | |
| Hwang et al. | Effect of oxides on wear resistance and surface roughness of ferrous coated layers fabricated by atmospheric plasma spraying | |
| JPH0143022B2 (ja) | ||
| JP2000001767A (ja) | 摺動部材 | |
| JPH0723650Y2 (ja) | シリンダとピストンリングの組合せ | |
| JP3666052B2 (ja) | ピストンリング | |
| JPS6082654A (ja) | 摺動部材 | |
| JPH0499883A (ja) | 内燃機関用シリンダライナ及びその製造法 | |
| JPS5837168A (ja) | 耐摩耗性金属摺動部材およびその製造方法 | |
| JPH1151186A (ja) | ピストンリングおよびその製造方法 | |
| JPH1081902A (ja) | 弁座用耐摩耗材の製造方法と適用方法 | |
| JPH0649931B2 (ja) | 自己潤滑性を有する摺接部材 |