JPH0457863B2 - - Google Patents

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JPH0457863B2
JPH0457863B2 JP59008586A JP858684A JPH0457863B2 JP H0457863 B2 JPH0457863 B2 JP H0457863B2 JP 59008586 A JP59008586 A JP 59008586A JP 858684 A JP858684 A JP 858684A JP H0457863 B2 JPH0457863 B2 JP H0457863B2
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JP
Japan
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piston ring
layer
piston
compound layer
nitrided
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JPS60153455A (ja
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Takeo Korogi
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80—After-treatment

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関用のピストンリングに関し、
特にデイーゼル機関や高鉛ガソリン機関等の高
温、高負荷、腐食条件下で使用されるガスシール
ピストンリングの製造方法に関するものである。
（従来技術） 内燃機関用のピストンリングは、ガスシールと
潤滑油制御の機能を要求され、通常ガスシール用
として２本のピストンリング、潤滑油制御用に１
本のピストンリングが組み合わされる。特にガス
シール用ピストンリングは、ピストンのトツプラ
ンド直下に配されることによつて燃焼ガスの影響
を大きく受けるものである。すなわち、自己張力
のみならずピストンリング上面と内周面へ加わる
ガス圧力によつて、ピストンリングはシリンダラ
イナ壁に強く押され大きな摩擦力を発生する。こ
のために、潤滑油が供給され難いガスシール用ピ
ストンリングでは、スカツフイングと称される異
常摩耗が発生しやすい。かかるガスシール用のピ
ストンリングとしては、一般に鋳鉄材が用いら
れ、特に耐摩耗性を付与するために外周面にCr
メツキを施した鋳鉄性ピストンリングが用いられ
てきた。しかしながら、デイーゼル機関や高鉛ガ
ソリン機関等の、高温、高負荷、腐食条件下で使
用した場合、外周Crメツキの疲労剥離や腐食摩
耗、さらにはリング全体の熱へたりが生ずる等の
欠点があつた。
このような苛酷な条件下の使用に適したものと
して本出願人は、特開昭57−203848号にかかる、
表面に軟窒化層を有する鋼製のガスシールピスト
ンリングを提供した。それは高張力、耐熱へたり
性、耐腐食性、耐摩耗性等、多くの利点を有する
ものであるが、しかし、表面の荒れが大きいため
に運転初期においてシリンダとのなじみが悪く、
スカツフイングが起き易いという欠点を有するこ
とがわかつた。
（発明の目的） 上述の状況に鑑みて本発明の目的とするところ
は、高温、高負荷、腐食条件下においても耐摩耗
性が良好であり、特に運転初期にスカツフイング
の発生しにくいガスシールピストンリングの製造
方法を提供することを目的とするものである。
（発明の構成） 上記目的にかなう本発明のピストンリングの製
造方法は、母材にステンレス鋼を用いてピストン
リング素材を成形し、次に該ピストンリング素材
の少なくともシリンダと摺動する外周面を含む外
表面に窒化処理を施して窒化層を形成し、しかる
後、該窒化層の表層部の白色を呈する化合物を除
去し、次に該化合物層の除去された窒化層の少な
くとも外周面上に化成処理を施して燐酸塩被膜を
形成することを特徴とする鋼製ピストンリングの
製造方法である。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第１図は本発明の製造方法により製造したガス
シールピストンリング１をピストン２に装着した
状態を示す。このピストンリング１は母材がステ
ンレス鋼であり、母材自体で耐腐食性、耐熱へた
り性を既に有し、その表面に施す各種処理の定着
し易い材料である。
先ず、上記の如く母材の線材より公知の方法に
よつてピストンリング素材に成形する。
次に、少なくともシリンダ３と摺動する外周面
６を含む外表面に窒化処理を施して窒化層４を形
成する。これにより耐摩耗性が付与され、従来の
鋳鉄に代わり鋼材でもガスシールリングとしての
使用に耐え得ることとなる。窒化方法はガス窒
化、塩浴窒化、イオン窒化等、どのような手段で
も良い。しかる後、前記窒化層の最外層の化合物
層を除去する。
すなわち、窒化処理を施した後の表層部の断面
を拡大（600倍）して示した写真であるところの
第２図で示すように、窒化層４は窒素が拡散侵透
して母材Ａの硬度よりも高硬度となつた拡散層Ｂ
と、拡散層よりもさらに硬度が高く窒化鉄の形成
された白色を呈する化合物層Ｃから成るが、必要
以上の高硬度を有する最外層の化合物層Ｃを除去
することによつて拡散層Ｂを露出させてから次の
工程で燐酸塩被膜を施し、スカツフイングの防止
を行なうものである。前記白色を呈する化合物層
Ｃを除去する手段は研削加工、ラツプ加工等によ
り、強制的に化合物層Ｃを除去する機械的化合物
層除去と酸性溶液などに浸漬し、化合物層Ｃを溶
かして除去する化学的化合物層除去があり、どち
らの手段でも良い。
こうして形成した白層を除去した窒化層の少な
くとも外周面の上に、さらに燐酸マンガン、燐酸
亜鉛等の燐酸塩被膜を化成処理によつて施すこと
によつて、本発明のピストンリングは完成する。
前記の燐酸塩被膜は軟質であるが故に、運転初
期におけるシリンダとのなじみ性が良好であり、
従つて本発明によつて製造されたガスシールピス
トンリング１の目的とする初期スカツフイングの
防止が可能となる。また耐食性も良好となるもの
である。
（発明の効果） 以上のように本発明の製造方法によるピストン
リングは、母材のステンレス鋼に窒化処理を施し
たことにより耐熱へたり性、耐腐食性、耐摩耗性
が良好な上に、窒化最外層の化合物層を除去し、
さらに燐酸塩被膜を形成することによつて初期ス
カツフイングの発生しにくいガスシールピストン
リングを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の製造方法により製造したピス
トンリングの１実施例を示す断面図、第２図はピ
ストンリング母材に窒化を施した後の表層部断面
の拡大写真である。 １…ピストンリング、２…ピストン、３…シリ
ンダ、４…窒化層、５…燐酸塩被膜、６…外周
面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内燃機関用のガスシールピストンリングの母
    材をステンレス鋼を用いてピストン素材を成形
    し、次に該ピストンリング素材の少なくとも外周
    面を含む外表面に窒化処理を施して窒化層を形成
    し、しかる後、該窒化層の表層部の、白色を呈す
    る化合物層を除去し、次に該化合物層の除去され
    た窒化層の少なくとも外周面上に化成処理を施し
    て燐酸塩被膜を形成することを特徴とする鋼製ピ
    ストンリングの製造方法。
JP59008586A 1984-01-23 1984-01-23 鋼製ピストンリング Granted JPS60153455A (ja)

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GB858501649A GB8501649D0 (en) 1984-01-23 1985-01-23 Piston ring
US06/693,887 US4579355A (en) 1984-01-23 1985-01-23 Nitrided steel piston ring with oxide film

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