JPH0561502B2 - - Google Patents
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- JPH0561502B2 JPH0561502B2 JP2777286A JP2777286A JPH0561502B2 JP H0561502 B2 JPH0561502 B2 JP H0561502B2 JP 2777286 A JP2777286 A JP 2777286A JP 2777286 A JP2777286 A JP 2777286A JP H0561502 B2 JPH0561502 B2 JP H0561502B2
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- base material
- piston ring
- chromium
- chromium nitride
- nitrogen gas
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Description
（発明の属する技術分野）
この発明は、耐摩耗性、耐焼付性に優れた皮膜
を有するピストンリングに関する。 （従来技術と問題点） 耐摩耗性に優れ、且つ相手シリンダ材の摩耗の
少ない硬質クロムめつきが、ピストンリングの表
面処理方法として従来から多く使われている。し
かし、近年エンジンの高出力化や高性能化に伴
い、ピストンリングに要求される条件はますます
過酷なものとなり、従来の硬質クロムめつきでは
対応できない場合があり、更に優れた耐摩耗性、
耐焼付性を有するピストンリングが望まれてい
た。 このような要求に対して、イオンプレーテイン
グ法により、摺動面に金属窒化物や金属炭化物な
どの皮膜を形成したピストンリングが提案されて
いる。なかでも、窒化クロムは皮膜の生成速度が
早く、厚い皮膜が短時間で得られるため最近、特
に注目されはじめている。しかし、窒化クロムの
皮膜は、それ自体が硬質であるため柔軟性に欠
け、運転中に剥離を生ずる恐れがあるなどの問題
点がある。 （問題点を解決するための手段） この発明は、ピストンリングの外周摺動面に、
金属クロムと窒化クロムからなる複合皮膜が形成
されていて、該複合皮膜がピストンリング母材か
ら複合皮膜表面へ向かつて、窒化クロムの比率が
に増大していることを特徴としたピストンリング
を提供することで上記のような問題点を解決して
いる。 （作用） 本発明の窒化クロム層は、窒素ガスの存在する
減圧雰囲気中で、クロムを蒸発材として、反応性
イオンプレーテイング法によつて得ることができ
る。窒素ガス雰囲気中でこのようなイオンプレー
テイングを行うと、クロムのガスは窒素と反応し
て、窒化クロムとなる。 真空容器内に窒素ガスを導入する前に、イオン
プレーテイングを行うと、ピストンリング母材に
金属クロムの下地層が形成される。この下地層
は、熱膨張率がピストンリング母材に近く、熱応
力の影響を受けにくいため、密着性は良く、しか
も柔軟性にも富む。下地層が所定の厚さになつた
ところで徐々に窒素ガスを導入してイオンプレー
テイングを続けると、蒸発したクロムの一部は窒
化クロムに転換する。第１表に、母材温度を400
℃とし、種々の窒素ガス分圧でイオンプレーテイ
ングを行つたとき、形成される皮膜の組織と硬度
の関係を示した。
を有するピストンリングに関する。 （従来技術と問題点） 耐摩耗性に優れ、且つ相手シリンダ材の摩耗の
少ない硬質クロムめつきが、ピストンリングの表
面処理方法として従来から多く使われている。し
かし、近年エンジンの高出力化や高性能化に伴
い、ピストンリングに要求される条件はますます
過酷なものとなり、従来の硬質クロムめつきでは
対応できない場合があり、更に優れた耐摩耗性、
耐焼付性を有するピストンリングが望まれてい
た。 このような要求に対して、イオンプレーテイン
グ法により、摺動面に金属窒化物や金属炭化物な
どの皮膜を形成したピストンリングが提案されて
いる。なかでも、窒化クロムは皮膜の生成速度が
早く、厚い皮膜が短時間で得られるため最近、特
に注目されはじめている。しかし、窒化クロムの
皮膜は、それ自体が硬質であるため柔軟性に欠
け、運転中に剥離を生ずる恐れがあるなどの問題
点がある。 （問題点を解決するための手段） この発明は、ピストンリングの外周摺動面に、
金属クロムと窒化クロムからなる複合皮膜が形成
されていて、該複合皮膜がピストンリング母材か
ら複合皮膜表面へ向かつて、窒化クロムの比率が
に増大していることを特徴としたピストンリング
を提供することで上記のような問題点を解決して
いる。 （作用） 本発明の窒化クロム層は、窒素ガスの存在する
減圧雰囲気中で、クロムを蒸発材として、反応性
イオンプレーテイング法によつて得ることができ
る。窒素ガス雰囲気中でこのようなイオンプレー
テイングを行うと、クロムのガスは窒素と反応し
て、窒化クロムとなる。 真空容器内に窒素ガスを導入する前に、イオン
プレーテイングを行うと、ピストンリング母材に
金属クロムの下地層が形成される。この下地層
は、熱膨張率がピストンリング母材に近く、熱応
力の影響を受けにくいため、密着性は良く、しか
も柔軟性にも富む。下地層が所定の厚さになつた
ところで徐々に窒素ガスを導入してイオンプレー
テイングを続けると、蒸発したクロムの一部は窒
化クロムに転換する。第１表に、母材温度を400
℃とし、種々の窒素ガス分圧でイオンプレーテイ
ングを行つたとき、形成される皮膜の組織と硬度
の関係を示した。
【表】
窒素ガスの分圧が低いときは転換の割合は少な
く、窒素ガス分圧が次第に高くなるにつれて、金
属クロムが消失し、単体の窒化クロムとなり、硬
度も大きくなることがわかる。 （実施例） 本発明に使用したHCD型イオンプレーテイン
グ装置の概要を第２図に示す。 母材１を母材保持具２で保持し、ヒーター３で
母材１を所定の温度に加熱する。母材１は図示し
ないモーターにより回転する。母材１の下方に
は、蒸発源の金属５を収容する水冷銅ルツボ６が
設置してある。真空容器４の側壁には、窒素ガス
供給口１０とHCD型電子銃８が取り付けてあり、
電子銃８には、プラズマ用アルゴンガスの導入管
９が設けてある。水冷銅ルツボ６と電子銃８の間
には、集束コイル７があつて、電子銃８から射出
された電子ビームを集束して蒸発源の金属５に照
射する。真空容器４内は、図示しない真空ポンプ
により減圧されるようになつている。 真空容器４内にアルゴンガスを導入し１×
10-2torr程度に減圧してボンバードにより、母材
１の表面のクリーニングを行う。 つぎに、３×10-3torr程度に減圧した後、
HCD型電子銃８により蒸発源の金属５を加熱し、
蒸発させる。この下地層が所定の厚さになつたと
ころで、真空容器４内に窒素ガスを徐々に導入す
る。蒸発した金属５は容器内の窒素と反応して、
母材１に金属窒化物の皮膜を形成する。 呼び径×幅×厚さが、φ86mm×２×３のSKD−
61材のピストンリングを複数本重ねて母材１とし
て、以下の条件で反応性イオンプレーテイングを
実施した。 母材温度：400℃ ビーム出力：30V−300A 収束電流：150A 窒素ガス分圧：０〜３×10-3torr 蒸発源：金属クロム 処理時間：60分 この処理により、ピストンリングの外周摺動面
に、金属クロムと窒化クロムからなる厚さが40μ
ｍの複合皮膜が得られた。 （効果） 本発明によるピストンリングは、ピストンリン
グの母材に近い部分に金属クロムを多くして、母
材との密着性を高め、摺動面部分には、硬度の高
い窒化クロムを多くして耐摩耗性、耐焼付性を向
上させている。このように、硬質の窒化クロム層
が、密着性、柔軟性に富む下地層から連続的に形
成されているため、金属クロムと窒化クロムの境
界部分で剥離することもない。本発明のピストン
リングは、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれたピスト
ンリングとして、エンジンの耐久性を向上させる
うえで顕著な効果を示す。
く、窒素ガス分圧が次第に高くなるにつれて、金
属クロムが消失し、単体の窒化クロムとなり、硬
度も大きくなることがわかる。 （実施例） 本発明に使用したHCD型イオンプレーテイン
グ装置の概要を第２図に示す。 母材１を母材保持具２で保持し、ヒーター３で
母材１を所定の温度に加熱する。母材１は図示し
ないモーターにより回転する。母材１の下方に
は、蒸発源の金属５を収容する水冷銅ルツボ６が
設置してある。真空容器４の側壁には、窒素ガス
供給口１０とHCD型電子銃８が取り付けてあり、
電子銃８には、プラズマ用アルゴンガスの導入管
９が設けてある。水冷銅ルツボ６と電子銃８の間
には、集束コイル７があつて、電子銃８から射出
された電子ビームを集束して蒸発源の金属５に照
射する。真空容器４内は、図示しない真空ポンプ
により減圧されるようになつている。 真空容器４内にアルゴンガスを導入し１×
10-2torr程度に減圧してボンバードにより、母材
１の表面のクリーニングを行う。 つぎに、３×10-3torr程度に減圧した後、
HCD型電子銃８により蒸発源の金属５を加熱し、
蒸発させる。この下地層が所定の厚さになつたと
ころで、真空容器４内に窒素ガスを徐々に導入す
る。蒸発した金属５は容器内の窒素と反応して、
母材１に金属窒化物の皮膜を形成する。 呼び径×幅×厚さが、φ86mm×２×３のSKD−
61材のピストンリングを複数本重ねて母材１とし
て、以下の条件で反応性イオンプレーテイングを
実施した。 母材温度：400℃ ビーム出力：30V−300A 収束電流：150A 窒素ガス分圧：０〜３×10-3torr 蒸発源：金属クロム 処理時間：60分 この処理により、ピストンリングの外周摺動面
に、金属クロムと窒化クロムからなる厚さが40μ
ｍの複合皮膜が得られた。 （効果） 本発明によるピストンリングは、ピストンリン
グの母材に近い部分に金属クロムを多くして、母
材との密着性を高め、摺動面部分には、硬度の高
い窒化クロムを多くして耐摩耗性、耐焼付性を向
上させている。このように、硬質の窒化クロム層
が、密着性、柔軟性に富む下地層から連続的に形
成されているため、金属クロムと窒化クロムの境
界部分で剥離することもない。本発明のピストン
リングは、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれたピスト
ンリングとして、エンジンの耐久性を向上させる
うえで顕著な効果を示す。
第１図に、本発明のピストンリングを示す。
図中、１……ピストンリング、２……複合皮膜
層 第２図に、本発明の実施例のHCD型イオンプ
レーテイング装置の概要を示す。 図中、１……母材（ピストンリング）、２……
母材保持具、３……ヒーター、４……真空容器、
５……蒸発源の金属、６……水冷銅ルツボ、７…
…収束コイル、８……電子銃、９……アルゴンガ
ス導入口、１０……窒素ガス導入口。
層 第２図に、本発明の実施例のHCD型イオンプ
レーテイング装置の概要を示す。 図中、１……母材（ピストンリング）、２……
母材保持具、３……ヒーター、４……真空容器、
５……蒸発源の金属、６……水冷銅ルツボ、７…
…収束コイル、８……電子銃、９……アルゴンガ
ス導入口、１０……窒素ガス導入口。
Claims (1)
- １ ピストンリングの少なくとも外周摺動面に、
金属クロムと窒化クロムからなる複合皮膜が形成
されていて、該複合皮膜が、ピストンリング母材
表面から複合皮膜表面へ向かつて、窒化クロムの
比率が連続的に増大していることを特徴とするピ
ストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2777286A JPS62188856A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2777286A JPS62188856A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | ピストンリング |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6189045A Division JP2681875B2 (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188856A JPS62188856A (ja) | 1987-08-18 |
| JPH0561502B2 true JPH0561502B2 (ja) | 1993-09-06 |
Family
ID=12230267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2777286A Granted JPS62188856A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62188856A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0987830A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-03-31 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 圧縮機用摺動部材 |
| JP2007063673A (ja) * | 1997-11-06 | 2007-03-15 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜とその製造方法およびこの被膜を有する機械部材 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2633623B2 (ja) * | 1988-05-16 | 1997-07-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性・高潤滑性複合部材 |
| JP2649835B2 (ja) * | 1988-12-13 | 1997-09-03 | 帝国ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| JPH04368A (ja) * | 1990-04-17 | 1992-01-06 | Riken Corp | 耐摩耗性被膜及びその製造法 |
| US5469616A (en) * | 1990-11-15 | 1995-11-28 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Method of manufacturing a side rail of a combined oil ring |
| JP2681875B2 (ja) * | 1994-07-20 | 1997-11-26 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| US5605741A (en) * | 1995-06-02 | 1997-02-25 | Dana Corporation | Hybrid face coating for piston ring |
| US6161837A (en) * | 1998-05-14 | 2000-12-19 | Detroit Diesel Corporation | Piston ring with hybrid face coating |
| DE102004032403B3 (de) * | 2004-07-03 | 2005-12-22 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung auf einem Kolbenring sowie Kolbenring |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP2777286A patent/JPS62188856A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0987830A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-03-31 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 圧縮機用摺動部材 |
| JP2007063673A (ja) * | 1997-11-06 | 2007-03-15 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜とその製造方法およびこの被膜を有する機械部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62188856A (ja) | 1987-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |