JPH06213070A - 内燃機関のピストン - Google Patents
内燃機関のピストンInfo
- Publication number
- JPH06213070A JPH06213070A JP719293A JP719293A JPH06213070A JP H06213070 A JPH06213070 A JP H06213070A JP 719293 A JP719293 A JP 719293A JP 719293 A JP719293 A JP 719293A JP H06213070 A JPH06213070 A JP H06213070A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- coating layer
- combustion engine
- internal combustion
- peripheral surface
- 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
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピストン本体の外周面に形成されたＮｉ−Ｐ
合金皮膜層の均一な厚さを確保しつつ、強靭性を得て、
大きな熱負荷による亀裂の発生を防止する。 【構成】 アルミニウム合金製ピストン本体１のリング
溝２，３の内周面を含む外周面全体に、無電解めっき処
理によってＮｉ−Ｐ合金の皮膜層４を形成する。前記Ｎ
ｉ−Ｐ合金のＰ含有量を１２〜１５重量％に設定して、
大きな熱負荷時におけるＮｉ3Ｐの析出を防止した。
合金皮膜層の均一な厚さを確保しつつ、強靭性を得て、
大きな熱負荷による亀裂の発生を防止する。 【構成】 アルミニウム合金製ピストン本体１のリング
溝２，３の内周面を含む外周面全体に、無電解めっき処
理によってＮｉ−Ｐ合金の皮膜層４を形成する。前記Ｎ
ｉ−Ｐ合金のＰ含有量を１２〜１５重量％に設定して、
大きな熱負荷時におけるＮｉ3Ｐの析出を防止した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用内燃機
関に用いられるピストン、とりわけアルミニウム合金材
で成形されたピストン本体のリング溝の内周面からピス
トンリングの外周面へのアルミニウム合金の凝着を防止
する内燃機関のピストンに関する。
関に用いられるピストン、とりわけアルミニウム合金材
で成形されたピストン本体のリング溝の内周面からピス
トンリングの外周面へのアルミニウム合金の凝着を防止
する内燃機関のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、自動車用内燃機関にあっ
ては、高性能化，高出力化の要請に伴い熱負荷が極めて
高くなっており、斯かる苛酷な条件下で作動する本体が
アルミニウム合金材のピストンは、そのリング溝の内周
面からピストンリングの外周面にアルミニウム合金の凝
着が発生し易くなっている。
ては、高性能化，高出力化の要請に伴い熱負荷が極めて
高くなっており、斯かる苛酷な条件下で作動する本体が
アルミニウム合金材のピストンは、そのリング溝の内周
面からピストンリングの外周面にアルミニウム合金の凝
着が発生し易くなっている。
【０００３】そこで、前記凝着の発生を防止するために
種々の提案がなされており、その一つとしてピストンリ
ングの外周面にクロム電着層を形成することも考えられ
ているが、この手段では、大きな熱負荷や油温の高い苛
酷な条件下での使用に十分に耐えられない場合がある。
また、電気めっき方法による場合は、リング溝の内周面
に一様な電場が形成されず、均一厚さのめっき層を形成
することができない惧れがある。
種々の提案がなされており、その一つとしてピストンリ
ングの外周面にクロム電着層を形成することも考えられ
ているが、この手段では、大きな熱負荷や油温の高い苛
酷な条件下での使用に十分に耐えられない場合がある。
また、電気めっき方法による場合は、リング溝の内周面
に一様な電場が形成されず、均一厚さのめっき層を形成
することができない惧れがある。
【０００４】このため、例えば特開昭５７−２４４３号
公報等に記載されている技術のように、アルミニウム合
金製ピストン本体の冠部外周にリング溝を形成すると共
に、該ピストン本体の外周面に無電解めっき処理を行っ
て皮膜層を形成する、つまり無電解めっき浴として、カ
ニゼン社製ブルーシューマを用いて、浴温８５℃，ＰＨ
＝５.５の溶中に１時間保持し、これによってリング溝
の内周面を含めたピストン本体の外周面にＮｉ−Ｐ合金
の均一な皮膜層を形成することも提案されている。
公報等に記載されている技術のように、アルミニウム合
金製ピストン本体の冠部外周にリング溝を形成すると共
に、該ピストン本体の外周面に無電解めっき処理を行っ
て皮膜層を形成する、つまり無電解めっき浴として、カ
ニゼン社製ブルーシューマを用いて、浴温８５℃，ＰＨ
＝５.５の溶中に１時間保持し、これによってリング溝
の内周面を含めたピストン本体の外周面にＮｉ−Ｐ合金
の均一な皮膜層を形成することも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記公報記
載の従来例にあっては、無電解めっき浴のＰＨ値が５.
５になっており、このＰＨ値では、Ｎｉ−Ｐ合金に含有
されるＰ量（リン含有量）が６〜１２重量％になってい
ると考えられる。そして、６〜１２重量％のＰ含有量で
は、前述のような大きな熱負荷等の苛酷な条件下におい
てはＮｉ3Ｐの析出によって皮膜層が硬化し、靭性が低
下する。即ち、ピストン本体の冠部は、一般に燃焼ガス
によって高熱に晒され、冠面が約２５０℃〜３００℃，
トップリング溝の内周面付近では２２０℃〜２７０℃の
高熱になる。このため、該高熱によりＮｉ3Ｐが皮膜層
中に析出されて硬化が進み、皮膜層の靭性が低下してし
まう。
載の従来例にあっては、無電解めっき浴のＰＨ値が５.
５になっており、このＰＨ値では、Ｎｉ−Ｐ合金に含有
されるＰ量（リン含有量）が６〜１２重量％になってい
ると考えられる。そして、６〜１２重量％のＰ含有量で
は、前述のような大きな熱負荷等の苛酷な条件下におい
てはＮｉ3Ｐの析出によって皮膜層が硬化し、靭性が低
下する。即ち、ピストン本体の冠部は、一般に燃焼ガス
によって高熱に晒され、冠面が約２５０℃〜３００℃，
トップリング溝の内周面付近では２２０℃〜２７０℃の
高熱になる。このため、該高熱によりＮｉ3Ｐが皮膜層
中に析出されて硬化が進み、皮膜層の靭性が低下してし
まう。
【０００６】これは、本願発明者が、公報記載のピスト
ンを４サイクル４気筒２，０００ccの内燃機関に組み込
んで、６０００rpmで１００時間の運転を行ったとこ
ろ、めっき皮膜層の硬度が皮膜層形成時点のＨｖ５００
からＨｖ１０５０に上昇し、トップリング溝の内周面に
多数の亀裂が認められた。斯かる現象は、明らかに高熱
によりＮｉ3Ｐが析出するためであると考えられる。
ンを４サイクル４気筒２，０００ccの内燃機関に組み込
んで、６０００rpmで１００時間の運転を行ったとこ
ろ、めっき皮膜層の硬度が皮膜層形成時点のＨｖ５００
からＨｖ１０５０に上昇し、トップリング溝の内周面に
多数の亀裂が認められた。斯かる現象は、明らかに高熱
によりＮｉ3Ｐが析出するためであると考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、前記
従来の無電解めっき処理による問題点に鑑みて案出され
たもので、アルミニウム合金材で成形されたピストン本
体の上端部外周にリング溝を形成すると共に、ピストン
本体の外周面に無電解めっき処理によるＮｉ−Ｐ合金の
皮膜層を形成してなる内燃機関のピストンにおいて、前
記皮膜層中のＮｉ−Ｐ合金のＰ含有量を１２〜１５重量
％に設定したことを特徴としている。
従来の無電解めっき処理による問題点に鑑みて案出され
たもので、アルミニウム合金材で成形されたピストン本
体の上端部外周にリング溝を形成すると共に、ピストン
本体の外周面に無電解めっき処理によるＮｉ−Ｐ合金の
皮膜層を形成してなる内燃機関のピストンにおいて、前
記皮膜層中のＮｉ−Ｐ合金のＰ含有量を１２〜１５重量
％に設定したことを特徴としている。
【０００８】即ち、本願発明は、めっき皮膜層の組成と
加熱による硬度上昇との関係を、前記従来例をベースと
して詳細に実験研究した結果、皮膜層中のＰ含有量が多
くなればなる程、加熱による硬度上昇が小さくなる、つ
まり加熱しても靭性が低下しないことを見い出した。
加熱による硬度上昇との関係を、前記従来例をベースと
して詳細に実験研究した結果、皮膜層中のＰ含有量が多
くなればなる程、加熱による硬度上昇が小さくなる、つ
まり加熱しても靭性が低下しないことを見い出した。
【０００９】図２は熱処理におけるＮｉ−Ｐ合金皮膜層
の硬度変化とリン濃度との関係を実験した結果を示し、
この実験結果からも明らかなように、加熱前の初期硬度
はＰ含有量が約４重量％〜１２重量％まではＨｖ５７０
〜５００程度になり、１２重量％〜１５重量％まではＨ
ｖ４２０〜４５０程度まで低くなるが、全体的に低い値
を示している。しかし、２７０℃×１００Ｈｒ加熱後に
おいては、Ｐ量が約４重量％〜１２重量％まではＨｖ１
０００〜１２００となり、十分に高くなるのに対し、１
２重量％〜１５重量％に設定すると、約Ｈｖ９００〜６
２０まで急激に低下する。
の硬度変化とリン濃度との関係を実験した結果を示し、
この実験結果からも明らかなように、加熱前の初期硬度
はＰ含有量が約４重量％〜１２重量％まではＨｖ５７０
〜５００程度になり、１２重量％〜１５重量％まではＨ
ｖ４２０〜４５０程度まで低くなるが、全体的に低い値
を示している。しかし、２７０℃×１００Ｈｒ加熱後に
おいては、Ｐ量が約４重量％〜１２重量％まではＨｖ１
０００〜１２００となり、十分に高くなるのに対し、１
２重量％〜１５重量％に設定すると、約Ｈｖ９００〜６
２０まで急激に低下する。
【００１０】したがって、Ｐ含有量を１２重量％〜１５
重量％に設定すれば、２２０℃以上の熱負荷の高い場合
でも硬度の過上昇が抑制されて、強靭性を確保できるの
である。
重量％に設定すれば、２２０℃以上の熱負荷の高い場合
でも硬度の過上昇が抑制されて、強靭性を確保できるの
である。
【００１１】尚、Ｐ含有量を１５重量％以上に含有させ
ることは冶金学的に不可能である。
ることは冶金学的に不可能である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係る内燃機関のピストンの一
実施例を図１に基づいて説明する。
実施例を図１に基づいて説明する。
【００１３】この実施例では、前述した公報記載の従来
例と同様に、無電解めっき浴としてカニゼン社製ブルー
シューマを用いた。
例と同様に、無電解めっき浴としてカニゼン社製ブルー
シューマを用いた。
【００１４】即ち、まず、アルミニウム合金（ＡＣ８Ａ
材）で溶湯鋳造したピストン本体１を、通常のジンケー
ト処理後、前記ブルーシューマのめっき溶に１時間浸漬
した。この溶温は８０℃に設定し、ＰＨは３〜４に設定
した。この溶温及びＰＨの条件下によってＰ含有量が１
４重量％に設定されている。
材）で溶湯鋳造したピストン本体１を、通常のジンケー
ト処理後、前記ブルーシューマのめっき溶に１時間浸漬
した。この溶温は８０℃に設定し、ＰＨは３〜４に設定
した。この溶温及びＰＨの条件下によってＰ含有量が１
４重量％に設定されている。
【００１５】めっき処理後、１５０℃で１時間のペーキ
ング処理を行った。
ング処理を行った。
【００１６】斯かる処理行程によって、ピストン本体１
の各リング溝２，３の内周面を含む外周面全体に、厚さ
約１２μのＮｉ−Ｐ合金でなる均一なめっき皮膜層４が
形成された。
の各リング溝２，３の内周面を含む外周面全体に、厚さ
約１２μのＮｉ−Ｐ合金でなる均一なめっき皮膜層４が
形成された。
【００１７】そして、前記の如くめっき皮膜層４が形成
されたリング溝２，３に夫々ピストンリング５，６を嵌
着したピストン本体１を、４サイクル４気筒２，０００
ccの内燃機関に組み込み、６０００rpmで１００時間の
実験運転を行った。この結果、めっき処理後の硬度はＨ
ｖ５００であったが、運転後にはＨｖ７００になり、僅
かに上昇したものの過上昇が十分に抑制され、トップリ
ング溝２の内周面に施されためっき皮膜層４には亀裂の
発生が認められなかった。
されたリング溝２，３に夫々ピストンリング５，６を嵌
着したピストン本体１を、４サイクル４気筒２，０００
ccの内燃機関に組み込み、６０００rpmで１００時間の
実験運転を行った。この結果、めっき処理後の硬度はＨ
ｖ５００であったが、運転後にはＨｖ７００になり、僅
かに上昇したものの過上昇が十分に抑制され、トップリ
ング溝２の内周面に施されためっき皮膜層４には亀裂の
発生が認められなかった。
【００１８】これは、前述のように皮膜層４中のＰ含有
量が１４重量％に設定したことにより、Ｎｉ3Ｐの析出
が防止されて硬度の上昇が抑制されたため、強靭性が確
保されたことによる。
量が１４重量％に設定したことにより、Ｎｉ3Ｐの析出
が防止されて硬度の上昇が抑制されたため、強靭性が確
保されたことによる。
【００１９】また、ピストン本体１の冠面１ａ上にも、
前記めっき皮膜層４が形成されており、したがって、該
冠面１ａ上の皮膜層４も熱負荷による亀裂の発生が防止
される。
前記めっき皮膜層４が形成されており、したがって、該
冠面１ａ上の皮膜層４も熱負荷による亀裂の発生が防止
される。
【００２０】他の実施例としては、無電解めっき浴とし
て、奥野製薬工業（株）製のトップニコロンＤ−１３０
やトップニコロンＰ−１３を用いることも可能である。
て、奥野製薬工業（株）製のトップニコロンＤ−１３０
やトップニコロンＰ−１３を用いることも可能である。
【００２１】更に、特開昭６０−２４８８８２号公報に
記載された高含有ニッケル合金の無電解めっき浴を用い
ることも可能である。
記載された高含有ニッケル合金の無電解めっき浴を用い
ることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る内燃機関のピストンによれば、アルミニウム合金材
のピストン本体の外周面に無電解めっき処理によるＮｉ
−Ｐ合金の皮膜層を形成すると共に、該Ｎｉ−Ｐ合金の
Ｐ含有量を１２〜１５重量％に設定したため、凝着を防
止する均一の厚さの皮膜層が得られることは勿論のこ
と、例えば２２０℃以上の高熱負荷の条件下において
も、皮膜層中のＮｉ3Ｐの析出が防止されて硬度の過上
昇を抑制できる。この結果、皮膜層の靭性が向上して亀
裂の発生が防止される。
係る内燃機関のピストンによれば、アルミニウム合金材
のピストン本体の外周面に無電解めっき処理によるＮｉ
−Ｐ合金の皮膜層を形成すると共に、該Ｎｉ−Ｐ合金の
Ｐ含有量を１２〜１５重量％に設定したため、凝着を防
止する均一の厚さの皮膜層が得られることは勿論のこ
と、例えば２２０℃以上の高熱負荷の条件下において
も、皮膜層中のＮｉ3Ｐの析出が防止されて硬度の過上
昇を抑制できる。この結果、皮膜層の靭性が向上して亀
裂の発生が防止される。
【図１】本発明が適用されたピストンの要部断面図。
【図２】熱処理における皮膜層の硬度変化とリン濃度の
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
１…ピストン本体 ２，３…リング溝 ４…Ｎｉ−Ｐ合金のめっき皮膜層
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウム合金材で成形されたピスト
ン本体の上端部外周にリング溝を形成すると共に、該ピ
ストン本体の外周面に無電解めっき処理によるＮｉ−Ｐ
合金の皮膜層を形成してなる内燃機関のピストンにおい
て、前記皮膜層中のＮｉ−Ｐ合金のＰ含有量を１２〜１
５重量％に設定したことを特徴とする内燃機関のピスト
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719293A JPH06213070A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 内燃機関のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719293A JPH06213070A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 内燃機関のピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213070A true JPH06213070A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11659179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP719293A Pending JPH06213070A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 内燃機関のピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06213070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003034879A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Sony Chem Corp | Ｎｉメッキ粒子及びその製造方法 |
| JP2014227596A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | アイシン精機株式会社 | 内燃機関用機械部品、内燃機関用機械部品の製造方法および機械部品 |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP719293A patent/JPH06213070A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003034879A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Sony Chem Corp | Ｎｉメッキ粒子及びその製造方法 |
| JP2014227596A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | アイシン精機株式会社 | 内燃機関用機械部品、内燃機関用機械部品の製造方法および機械部品 |
| US10094025B2 (en) | 2013-05-27 | 2018-10-09 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Mechanical component for internal combustion engine, manufacturing method of mechanical component for internal combustion engine, and mechanical component |
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