JPH05312269A - Combination of piston ring with cylinder - Google Patents

Combination of piston ring with cylinder

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JPH05312269A
JPH05312269A JP14652292A JP14652292A JPH05312269A JP H05312269 A JPH05312269 A JP H05312269A JP 14652292 A JP14652292 A JP 14652292A JP 14652292 A JP14652292 A JP 14652292A JP H05312269 A JPH05312269 A JP H05312269A
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JP
Japan
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cylinder
piston ring
plating layer
sliding surface
nickel
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JP14652292A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Shinada
学 品田
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a combination of a piston ring for internal combustion engine, on the sliding surface of which a coating layer excellent in wear- resistance and anti-seizure property, and less in affection from a mating material is provided, with a cylinder on which a coating layer excellent in wear- resistance. CONSTITUTION:A piston ring 4 on the sliding surface of which having a composite coating layer 6, in which chromium oxide particles of 0.5 to 10mum in mean particle diameter are dispersed in a base of Ni-Co-P alloy comprising P of 0.2 to 10wt.%, Co of 10 to 40wt.%, and the substantially remaining Ni within a range of 5 to 30% by volume ratio, is combined with a cylinder 1 on the sliding surface of which a hard chromium coating layer 3 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れた複合
めっき層を摺動面に有する内燃機関用ピストンリング
と、耐摩耗性に優れた硬質クロムめっき層を有するシリ
ンダとの組合せ技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combination technique of a piston ring for an internal combustion engine having a composite plating layer having excellent wear resistance on a sliding surface and a cylinder having a hard chromium plating layer having excellent wear resistance. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】内燃機
関で用いられるシリンダとしては、鋳鉄製のものが広く
採用されているが、しかし近年内燃機関の軽量化などに
伴い、アルミニウム合金製シリンダへの移行が行われて
いる。
2. Description of the Related Art As a cylinder used in an internal combustion engine, a cast iron cylinder has been widely adopted. However, in recent years, as the weight of the internal combustion engine has decreased, aluminum alloy cylinders have been adopted. The transition is underway.

【0003】アルミニウム合金製シリンダは、鋳鉄製シ
リンダに比べて摩耗しやすいために、摺動面となるシリ
ンダボアに鋳鉄製のシリンダライナを装着して用いてい
た。しかし、そのような構造では、重量が大きくなると
ともに製造コストが高くなって経済的に好ましくない。
Since an aluminum alloy cylinder is more easily worn than a cast iron cylinder, a cast iron cylinder liner is attached to the cylinder bore which serves as a sliding surface. However, such a structure is not economically preferable because the weight increases and the manufacturing cost increases.

【0004】このため、アルミニウム合金製シリンダの
内周面に、硬質クロムめっき層を形成させたシリンダが
提案されている。このような硬質クロムめっき層を有す
るシリンダは、耐摩耗性が改善されている。
Therefore, there has been proposed a cylinder in which a hard chromium plating layer is formed on the inner peripheral surface of the aluminum alloy cylinder. A cylinder having such a hard chrome plating layer has improved wear resistance.

【0005】しかし、クロムめっきを施したアルミニウ
ム合金製シリンダと、一般的に多く使用されている硬質
クロムめっきを外周摺動面に有するピストンリングとを
組み合わせた場合、摺動面が短時間のうちにカジリを起
こす。またピストンリングに、ニッケルに炭化珪素粒子
を分散させた複合分散めっき被膜を形成することも考え
られるが、この場合、耐摩耗性は良好であるものの、運
転初期や高速高負荷の過酷な条件では、容易に焼付けを
起こすという問題がある。
However, when a chromium-plated aluminum alloy cylinder and a piston ring having a generally used hard chrome plating on the outer peripheral sliding surface are combined, the sliding surface is kept in a short time. Cause shaving. It is also conceivable to form a composite dispersion-plated film in which silicon carbide particles are dispersed in nickel on the piston ring. In this case, although wear resistance is good, in the initial conditions of operation or under severe conditions at high speed and high load. However, there is a problem that baking is easily caused.

【0006】一方、ピストンリングは通常鋳鉄製又はス
チール製であるが、鋳鉄製ピストンリングの場合、耐焼
付け性はあるものの、耐摩耗性が十分でないという問題
がある。また、スチール製の場合、例えば高クロム鋼の
母材に窒化処理を施し、窒化層を形成させたものが使用
されているが、これには、耐摩耗性に優れているもの
の、初期スカッフが発生し、初期なじみの点で問題があ
る。
On the other hand, although the piston ring is usually made of cast iron or steel, the cast iron piston ring has a problem that it has sufficient seizure resistance but insufficient wear resistance. In the case of steel, for example, a high-chromium steel base material that has been subjected to a nitriding treatment to form a nitriding layer is used, but this has excellent wear resistance, but the initial scuff It occurs and there is a problem in terms of initial familiarity.

【0007】したがって、本発明の目的は、耐摩耗性、
耐焼付け性に優れ、相手材の攻撃性が少ないめっき層を
摺動面に有する内燃機関用ピストンリングと、耐摩耗性
に優れためっき層を有するシリンダとの組合せを提供す
ることである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide wear resistance,
It is an object of the present invention to provide a combination of a piston ring for an internal combustion engine, which has a plating layer excellent in seizure resistance and less likely to attack the mating material on the sliding surface, and a cylinder having a plating layer excellent in wear resistance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ニッケル−コバルト−燐合金の基
地中に酸化クロム粒子が分散している複合めっき層を摺
動面に有するピストンリングと、硬質クロムめっき層を
摺動面に有するシリンダとを組み合わせれば、シリンダ
及びピストンリングの摩耗が少なく、焼付けやスカッフ
ィング等を大幅に減少させることができることを見出
し、本発明に想到した。
As a result of earnest research in view of the above object, the present inventor has a composite plating layer in which chromium oxide particles are dispersed in a matrix of a nickel-cobalt-phosphorus alloy on a sliding surface. The present invention has been found out that the combination of a piston ring and a cylinder having a hard chrome plated layer on a sliding surface can reduce wear of the cylinder and the piston ring, and can significantly reduce seizure and scuffing. .

【0009】すなわち、本発明のピストンリングとシリ
ンダの組合せは、燐が 0.2〜10重量%、コバルトが10〜
40重量%、残りが実質的にニッケルからなるニッケル−
コバルト−燐合金の基地中に、平均粒径 0.5〜10μmの
酸化クロム粒子が容積比で5〜30%の範囲で分散してい
る複合めっき層をピストンリングの摺動面に有し、硬質
クロムめっき層をシリンダの摺動面に有することを特徴
とする。
That is, the combination of the piston ring and the cylinder of the present invention is 0.2 to 10% by weight of phosphorus and 10 to 10% of cobalt.
Nickel consisting of 40% by weight, the balance consisting essentially of nickel
The base of the cobalt-phosphorus alloy has a composite plating layer in which chromium oxide particles having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm are dispersed in a volume ratio of 5 to 30% on the sliding surface of the piston ring. It is characterized by having a plating layer on the sliding surface of the cylinder.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、耐摩耗性、耐焼付け性に優
れているとともに、摩擦係数が小さく摺動性の良い酸化
クロム粒子分散ニッケル−コバルト−燐複合めっき層を
ピストンリングに形成し、このピストンリングを、耐摩
耗性に優れているが、耐焼付性に劣る硬質クロムめっき
層を有するシリンダと組み合わせることにより、双方の
耐摩耗性が向上するとともに、シリンダとピストンリン
グとの耐焼付け性及び耐スカッフィング性が大幅に改善
される。
In the present invention, a chromium oxide particle-dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer having excellent wear resistance and seizure resistance, a small friction coefficient and good slidability is formed on the piston ring. By combining the piston ring with a cylinder that has a hard chrome plating layer that has excellent wear resistance but poor seizure resistance, both wear resistance is improved and seizure resistance between the cylinder and piston ring Scuffing resistance is greatly improved.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。図1は、本
発明の一実施例によるピストンリングとシリンダとの摺
動部を示す部分断面図である。シリンダ1のアルミニウ
ム合金製シリンダ母材2の上には硬質クロムめっき層3
が形成されており、ピストンリング4には、鋳鉄あるい
はスチールからなるピストンリング母材5の外周面に、
酸化クロム粒子分散ニッケル−コバルト−燐複合めっき
層6が形成されている。
The present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a partial sectional view showing a sliding portion between a piston ring and a cylinder according to an embodiment of the present invention. Hard chrome plating layer 3 on aluminum alloy cylinder base material 2 of cylinder 1
Is formed on the outer peripheral surface of the piston ring base material 5 made of cast iron or steel.
A chromium oxide particle-dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer 6 is formed.

【0012】シリンダ母材上に形成される硬質クロムめ
っき層3は、30〜200 μm、特に100 〜150 μmの厚さ
を有し、800 〜950程度のマイクロビッカース硬度(H
MV)を有するのが好ましい。このような硬質クロムめっ
き層3は、公知の方法で形成することができる。
The hard chromium plating layer 3 formed on the cylinder base material has a thickness of 30 to 200 μm, particularly 100 to 150 μm, and a micro Vickers hardness (H of about 800 to 950).
MV ). Such a hard chrome plating layer 3 can be formed by a known method.

【0013】ところで、硬質クロムめっき層3自身には
以下にのべるような欠点がある。すなわち、硬質クロム
めっき層は、硬度が高く、耐摩耗性に優れているもの
の、保油性が悪く油膜が切れやすいので、耐焼付け性に
劣る。特に運転始動時又は運転初期や、高温時や、過給
機を使用する場合等においては、相手材との金属接触が
起こりやすく、焼付きが発生する。特に耐摩耗性や耐焼
付け性には、硬質クロムめっき層3の表面に極めて薄く
形成されたCrの酸化物の層が寄与しているが、このC
r酸化物層は、燃料が軽油や有鉛ガソリンの場合には消
失する。また、還元性雰囲気によって硬質クロムめっき
層の表面の不働態皮膜も存在しなくなる。このため、金
属面同士のコンタクトが起きる。このような理由によ
り、相手材となるピストンリングの摺動面には、特に耐
焼付け性に優れた層を設ける必要がある。
By the way, the hard chromium plating layer 3 itself has the following defects. That is, although the hard chrome plating layer has high hardness and excellent wear resistance, it has poor oil retention and the oil film is easily broken, so that it has poor seizure resistance. In particular, at the time of starting the operation or the initial operation, when the temperature is high, when using a supercharger, etc., metal contact with the mating material easily occurs, and seizure occurs. In particular, the wear resistance and the seizure resistance are contributed by the Cr oxide layer formed extremely thin on the surface of the hard chromium plating layer 3.
The r oxide layer disappears when the fuel is light oil or leaded gasoline. In addition, the passivation film on the surface of the hard chrome plating layer also disappears due to the reducing atmosphere. Therefore, contact between metal surfaces occurs. For this reason, it is necessary to provide a layer having particularly excellent seizure resistance on the sliding surface of the piston ring, which is the mating member.

【0014】以上のような条件を満たすため、硬質クロ
ムめっき層3を有するアルミニウム合金製シリンダに対
して、ピストンリングとして酸化クロム粒子分散ニッケ
ル−コバルト−燐複合めっき層6を有するものを組み合
わせる。これにより、両者間に焼付きが発生せず、ピス
トンリングの耐摩耗性が長期間保持されるとともにシリ
ンダの硬質クロムめっき層3も攻撃されない。
In order to satisfy the above conditions, an aluminum alloy cylinder having a hard chromium plating layer 3 is combined with a piston ring having a chromium oxide particle-dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer 6. As a result, seizure does not occur between the two, the wear resistance of the piston ring is maintained for a long time, and the hard chrome plating layer 3 of the cylinder is not attacked.

【0015】ピストンリングの摺動面に形成する酸化ク
ロム粒子分散ニッケル−コバルト−燐複合めっき層6に
おいて、ニッケル基合金基地中に含まれる燐は、皮膜の
硬度を高くし、耐摩耗性、耐焼付け性に対して優れた効
果を示し、また基地の耐食性も向上する。ニッケル+コ
バルト+燐の合計を100 重量%として、燐の量が 0.2重
量%未満では、熱硬化処理を行っても硬度が高くならず
耐摩耗性向上の効果は少ない。また10重量%を超える
と、硬度は増すがめっき皮膜はかえって脆くなり、衝撃
強度が低下し、ピストンリング母材との密着性も悪くな
る。したがって燐の量は 0.2〜10重量%とする。好まし
い燐の量は2〜8重量%である。
In the chromium oxide particle-dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer 6 formed on the sliding surface of the piston ring, the phosphorus contained in the nickel-base alloy matrix increases the hardness of the film, wear resistance and wear resistance. It has an excellent effect on bakeability and also improves the corrosion resistance of the base. If the total amount of nickel + cobalt + phosphorus is 100% by weight, and the amount of phosphorus is less than 0.2% by weight, the hardness will not be high even if the heat curing treatment is performed and the effect of improving wear resistance will be small. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the hardness increases, but the plating film becomes rather brittle, the impact strength decreases, and the adhesion with the piston ring base material deteriorates. Therefore, the amount of phosphorus is 0.2-10% by weight. The preferred amount of phosphorus is 2 to 8% by weight.

【0016】コバルトは、合金基地の耐熱性及び耐食性
を改善するとともに、皮膜の圧壊強度を向上させる。ニ
ッケル+コバルト+燐の合計を100 重量%として、合金
基地中のコバルトの量が10重量%未満では、上記の効果
が顕著に得られず、また40重量%を超えてもその効果に
著しい変化はない。したがってコバルトの量は 10 〜40
重量%とする。好ましいコバルトの量は10〜35重量%で
ある。
Cobalt improves the heat resistance and corrosion resistance of the alloy base, and also improves the crush strength of the coating. If the total amount of nickel + cobalt + phosphorus is 100% by weight, and the amount of cobalt in the alloy base is less than 10% by weight, the above effect cannot be obtained remarkably, and even if it exceeds 40% by weight, the effect changes remarkably. There is no. Therefore, the amount of cobalt is 10-40
Weight% The preferred amount of cobalt is 10-35% by weight.

【0017】またマトリックスとなるニッケルは、皮膜
の靱性や耐食性を高め、また皮膜の硬度を高めるのに有
効である。ニッケルの量はニッケル+コバルト+燐の合
計を100 重量%として、50〜89.8重量%であり、好まし
くは57〜88重量%である。
Nickel as a matrix is effective in increasing the toughness and corrosion resistance of the film and also increasing the hardness of the film. The amount of nickel is 50 to 89.8% by weight, preferably 57 to 88% by weight, based on 100% by weight of the total of nickel + cobalt + phosphorus.

【0018】合金基地中に分散する酸化クロム粒子は、
燐とともに皮膜の耐摩耗性改善に優れた効果を発揮す
る。また、摩擦係数が小さく摩擦が低減される。酸化ク
ロムはセラミックスの中でも金属との濡れ性が悪く、溶
融状態になりにくいものであるため、耐焼付け性の改善
にも寄与する。酸化クロムの量は複合めっき層全体を基
準として5〜30容量%で、かつその平均粒径は0.5 〜10
μmである。酸化クロムの容積占有率が5%未満、ある
いは平均粒径が0.5 μm未満では、基地表面に占める酸
化クロムの面積が少なく、耐摩耗性の向上効果が十分で
ない。一方酸化クロムの容積占有率が30%を超えるか、
あるいは平均粒径が10μmを超えると、相手材の摩耗を
大きくすることになり、さらに膜強度も低下する。
The chromium oxide particles dispersed in the alloy matrix are
Along with phosphorus, it exerts an excellent effect in improving the wear resistance of the coating. Further, the coefficient of friction is small and the friction is reduced. Among the ceramics, chromium oxide has poor wettability with metals and is unlikely to be in a molten state, and therefore contributes to improvement in seizure resistance. The amount of chromium oxide is 5 to 30% by volume based on the entire composite plating layer, and the average particle size is 0.5 to 10%.
μm. When the volume occupancy of chromium oxide is less than 5% or the average particle diameter is less than 0.5 μm, the area of chromium oxide on the surface of the matrix is small and the effect of improving wear resistance is not sufficient. On the other hand, the volume ratio of chromium oxide exceeds 30%,
Alternatively, if the average particle size exceeds 10 μm, the wear of the mating material will be increased, and the film strength will also be reduced.

【0019】複合めっき皮膜の形成には、上記所望の組
成となるようにニッケル化合物、コバルト化合物及び燐
化合物を溶解させためっき浴中に酸化クロム粒子を分散
させたものを使用する。コバルト及びニッケル化合物と
しては硫酸塩、スルファミン酸塩等を用い、燐化合物と
しては次亜燐酸塩、亜燐酸塩等を用いる。
For the formation of the composite plating film, chromium oxide particles are dispersed in a plating bath in which a nickel compound, a cobalt compound and a phosphorus compound are dissolved so as to have the desired composition. Sulfate, sulfamate, etc. are used as the cobalt and nickel compounds, and hypophosphite, phosphite, etc. are used as the phosphorus compound.

【0020】酸化クロム粒子分散ニッケル−コバルト−
燐複合めっき層6の厚さは20〜200μmであるのが好ま
しく、特に50〜150 μmであるのが好ましい。また、そ
のマイクロビッカース硬度(HMV) は、800 〜900程度
である。
Chromium oxide particle dispersed nickel-cobalt-
The thickness of the phosphorus composite plating layer 6 is preferably 20 to 200 μm, and particularly preferably 50 to 150 μm. The micro Vickers hardness (H MV ) is about 800 to 900.

【0021】得られた複合めっき皮膜は水洗、乾燥後、
必要に応じてベーキング処理を行うベーキング処理温度
は300 〜400 ℃程度で、時間は30〜60分程度である。こ
のベーキング処理により、複合めっき皮膜及び母材中に
吸蔵された水素が放出され、良好な初期なじみ性を得る
のに適した硬度の複合めっき皮膜が得られる。
The composite plating film obtained is washed with water and dried,
The baking temperature is about 300 to 400 ° C., and the time is about 30 to 60 minutes. By this baking treatment, hydrogen occluded in the composite plating film and the base material is released, and a composite plating film having a hardness suitable for obtaining good initial conformability can be obtained.

【0022】以上のような複合めっき皮膜を有するピス
トンリングとシリンダとを組合わせて用いることによ
り、両者間の耐摩耗性と耐スカッフィング性が改善され
る。
By using the piston ring and the cylinder having the composite plating film as described above in combination, the wear resistance and the scuffing resistance between them are improved.

【0023】本発明を以下の具体的実施例により、さら
に詳細に説明する。実施例1 呼び径×幅×厚さが86.0mm×2.0mm ×3.6mm の鋼 (SKD-
61) 製のピストンリングの全面に窒化処理を施し、50μ
mの窒化層を形成した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Example 1 Steel with nominal diameter x width x thickness of 86.0 mm x 2.0 mm x 3.6 mm (SKD-
61) Nitriding is applied to the entire surface of the piston ring made of
m nitride layer was formed.

【0024】このピストンリングを複数本まとめて、第
1表に示す浴成分の酸化クロム粒子を懸濁させためっき
浴を用い、リングの摺動面に、ニッケル−コバルト−燐
合金基地中に酸化クロム粒子が分散した厚さ100 μmの
複合めっき層を形成した。なお、めっき条件は液温55
℃、pH2.0 、電流密度5A/dm2 とした。
A plurality of the piston rings were put together and a plating bath in which chromium oxide particles as a bath component shown in Table 1 were suspended was used to oxidize the sliding surface of the ring into a nickel-cobalt-phosphorus alloy matrix. A 100 μm thick composite plating layer in which chromium particles were dispersed was formed. The plating conditions are liquid temperature 55
C., pH 2.0, current density 5 A / dm 2 .

【0025】 第 1 表 めっき浴成分 硫酸ニッケル 250g/リットル 塩化ニッケル 30g/リットル 硫酸コバルト 50g/リットル ホウ酸 30g/リットル 次亜燐酸ナトリウム 2g/リットル 酸化クロム粒子(平均粒径1.5 μm、最大粒径5μm) 50g/リットルTable 1 Plating bath components Nickel sulfate 250 g / liter Nickel chloride 30 g / liter Cobalt sulfate 50 g / liter Boric acid 30 g / liter Sodium hypophosphite 2 g / liter Chromium oxide particles (average particle size 1.5 μm, maximum particle size 5 μm ) 50 g / liter

【0026】形成された複合めっき層中の燐の量は5.8
重量%、コバルトの量は40重量%であり、また酸化クロ
ム粒子の量は容積比で20%であった。
The amount of phosphorus in the formed composite plating layer is 5.8.
The amount of wt% and cobalt was 40% by weight, and the amount of chromium oxide particles was 20% by volume.

【0027】さらに、ピストンリングを 400℃で1時間
加熱して熱硬化処理を行ない、基地を硬化させた。この
処理によってマイクロビッカース硬度 (HMV) は 890と
なった。
Further, the piston ring was heated at 400 ° C. for 1 hour to carry out a heat curing treatment to cure the matrix. By this treatment, the micro Vickers hardness (H MV ) became 890.

【0028】実機試験 実施例1で得れたピストンリングを、4サイクルの水冷
6気筒エンジンに取り付けて実機試験を行った。
Actual Machine Test The actual piston test was carried out by mounting the piston ring obtained in Example 1 on a 4-cycle water-cooled 6-cylinder engine.

【0029】シリンダは、ボア径85mmのアルミ合金製
で、その内周面に硬質クロムめっきを150 μmの厚さに
形成し、200 ℃で1時間熱処理を施したものを用いた。
この硬質クロムめっき層の表面のプラト面粗さは約2.0
μm、プラト面率は2.5 μm落差で65〜75%であり、マ
イクロビッカース硬度 (HMV) は 890であった。
The cylinder was made of an aluminum alloy having a bore diameter of 85 mm, hard chrome plating was formed on its inner peripheral surface to a thickness of 150 μm, and the cylinder was heat-treated at 200 ° C. for 1 hour.
The surface roughness of this hard chrome plating layer is about 2.0.
The micro-Vickers hardness (H MV ) was 890.

【0030】高鉛ガソリンを燃料として、回転数7200rp
m 、全負荷100 時間のベンチテストを行い、ピストンリ
ングの外周摺動面及びシリンダ内周面の摩耗量の測定を
行った。結果を図2に示す。またピストンリングの外周
摺動面及びシリンダ内周面の表面状態を以下の基準によ
り評価した。
Rotation speed 7200rp using high lead gasoline as fuel
A bench test was performed at m and full load for 100 hours, and the wear amount of the outer peripheral sliding surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder was measured. The results are shown in Figure 2. The surface conditions of the outer peripheral sliding surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder were evaluated according to the following criteria.

【0031】○:スカッフィングの発生が認められな
い。 △:軽いスカッフィングが3〜5か所認められる。 ×:スカッフィングが8〜12か所認められる。 結果を第2表に示す。
◯: Scuffing is not observed. Δ: Light scuffing is recognized at 3 to 5 places. X: Scuffing is observed at 8 to 12 places. The results are shown in Table 2.

【0032】比較例1〜3 比較のために、実施例1と同じ鋼製のピストンリング
に、ニッケル皮膜中に平均粒径 1.0μmの炭化珪素硬質
粒子を20容量%分散させた複合めっき層を80μmに形成
したもの (比較例1:熱処理後のマイクロビッカース硬
度 (HMV) 410 )、硬質クロムめっきを80μmに形成し
たもの (比較例2:熱処理後のマイクロビッカース硬度
(HMV) 950 )、及び合金鋼SUS 440B(C:0.75〜0.95
重量%、Si:1.0 重量%以下、Mn:1.0 重量%以
下、P:0.04重量%以下、Ni:0.6重量%以下、C
r:16.0〜18.0重量%、Mo:0.75重量%以下、残部F
e)の表面に窒化処理により窒化層を70μm形成したも
の(比較例3)を用意した。
Comparative Examples 1 to 3 For comparison, the same steel piston ring as in Example 1 was provided with a composite plating layer in which 20% by volume of silicon carbide hard particles having an average particle size of 1.0 μm were dispersed in a nickel film. 80 μm (Comparative Example 1: Micro Vickers hardness (H MV ) 410 after heat treatment), Hard chromium plating formed to 80 μm (Comparative example 2: Micro Vickers hardness after heat treatment)
(H MV ) 950) and alloy steel SUS 440B (C: 0.75 to 0.95
% By weight, Si: 1.0% by weight or less, Mn: 1.0% by weight or less, P: 0.04% by weight or less, Ni: 0.6% by weight or less, C
r: 16.0 to 18.0 wt%, Mo: 0.75 wt% or less, balance F
A sample (comparative example 3) having a nitrided layer of 70 μm formed on the surface of e) by nitriding treatment was prepared.

【0033】上記の各ピストンリングと、実施例1で使
用したシリンダとの組合せについて、同様にピストンリ
ングの外周摺動面及びシリンダ内周面の摩耗量の測定を
行った。結果を図2に示す。またピストンリングの外周
摺動面及びシリンダ内周面の表面状態を同様にして評価
した。結果を第2表に示す。
With respect to the combination of each of the above piston rings and the cylinder used in Example 1, the wear amount of the outer peripheral sliding surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder was measured in the same manner. The results are shown in Figure 2. The surface conditions of the outer peripheral sliding surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder were evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

【0034】なお、図2は、比較例1のピストンリング
とシリンダとの組合せにおける摩耗量を 100として、そ
の他の組合せのピストンリングとシリンダの摩耗量を相
対値で表示したものである。
FIG. 2 shows the amount of wear of the combination of the piston ring and the cylinder of Comparative Example 1 as 100, and the amount of wear of the piston ring and the cylinder of the other combinations as relative values.

【0035】 [0035]

【0036】図2及び第2表より明らかなように、実施
例1のピストンリングとシリンダとの組合せは、双方の
摩耗量、表面状態ともに、比較例1乃至3の組合せより
著しく良好であった。
As is clear from FIG. 2 and Table 2, the combination of the piston ring and the cylinder of Example 1 was significantly better than the combinations of Comparative Examples 1 to 3 in terms of both wear amount and surface condition. ..

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては、
内周面に硬質クロムめっきを施したシリンダと、酸化ク
ロム粒子分散ニッケル−コバルト−燐複合めっき層を摺
動面に有するピストンリングとを組み合わせているの
で、シリンダとピストンリングとの相性がよく、双方の
摩耗が低減し、焼付き、スカッフィング等も生じにく
い。
As described above, according to the present invention,
Since the cylinder with the hard chrome plating on the inner peripheral surface and the piston ring having the chromium oxide particle dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer on the sliding surface are combined, the compatibility between the cylinder and the piston ring is good, Wear on both sides is reduced, and seizure, scuffing, etc. are less likely to occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるピストンリングとシリ
ンダの摺動部分を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view showing a sliding portion of a piston ring and a cylinder according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例及び比較例の実機試験におけるピストン
リング及びシリンダの摩耗量を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing wear amounts of piston rings and cylinders in actual machine tests of Examples and Comparative Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・シリンダ 2・・・シリンダ母材 3・・・硬質クロムめっき層 4・・・ピストンリング 5・・・ピストンリング母材 6・・・酸化クロム粒子分散ニッケル−コバルト−燐複
合めっき層
1 ... Cylinder 2 ... Cylinder base material 3 ... Hard chromium plating layer 4 ... Piston ring 5 ... Piston ring base material 6 ... Chromium oxide particle dispersed nickel-cobalt-phosphorus composite plating layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燐が 0.2〜10重量%、コバルトが10〜40
重量%、残りが実質的にニッケルからなるニッケル−コ
バルト−燐合金の基地中に、平均粒径 0.5〜10μmの酸
化クロム粒子が容積比で5〜30%の範囲で分散している
複合めっき層を摺動面に有するピストンリングと、硬質
クロムめっき層を摺動面に有するシリンダとの組合せ。
1. 0.2 to 10% by weight of phosphorus and 10 to 40 of cobalt
Composite plating layer in which chromium oxide particles having an average particle size of 0.5 to 10 μm are dispersed in a volume ratio of 5 to 30% in a matrix of nickel-cobalt-phosphorus alloy consisting of weight% and the remainder substantially consisting of nickel. A combination of a piston ring with a sliding surface and a cylinder with a hard chrome plating layer on the sliding surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0713962A3 (en) * 1994-11-24 1996-08-14 Yamaha Motor Co Ltd Internal combustion engine

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