JPH0625597B2 - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
- Publication number
- JPH0625597B2 JPH0625597B2 JP60258600A JP25860085A JPH0625597B2 JP H0625597 B2 JPH0625597 B2 JP H0625597B2 JP 60258600 A JP60258600 A JP 60258600A JP 25860085 A JP25860085 A JP 25860085A JP H0625597 B2 JPH0625597 B2 JP H0625597B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston ring
- layer
- chromium
- nitride
- outer peripheral
- 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.)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ピストンリングに関し、更に詳しくは耐焼
付き特性と耐摩耗特性を改善させた内燃機関用ピストン
リングも関する。
付き特性と耐摩耗特性を改善させた内燃機関用ピストン
リングも関する。
往復動内燃機関に使用されるピストンリングには高度な
耐摩耗特性が要求させる。それ故に、ピストンリングの
耐摩耗特性を改善することを目的として、摺動面に硬質
クロムめっき層を形成させたピストンリングが内燃機関
用ピストンリングとして従来から多用されている。
耐摩耗特性が要求させる。それ故に、ピストンリングの
耐摩耗特性を改善することを目的として、摺動面に硬質
クロムめっき層を形成させたピストンリングが内燃機関
用ピストンリングとして従来から多用されている。
ところで、近年、内燃機関はますます高速化、高出力化
する趨勢にあり、また、高鉛ガソリンの使用による腐食
摩耗等の発生などの問題もあり、ピストンリングの使用
条件がますます過酷なものとなり、従来のクロムめっき
層を有するピストンリングでは耐摩耗耐焼き付き性が十
分ではない場合があり、更に改善された耐摩耗耐焼き付
き性を有するピストンリングが望まれていた。
する趨勢にあり、また、高鉛ガソリンの使用による腐食
摩耗等の発生などの問題もあり、ピストンリングの使用
条件がますます過酷なものとなり、従来のクロムめっき
層を有するピストンリングでは耐摩耗耐焼き付き性が十
分ではない場合があり、更に改善された耐摩耗耐焼き付
き性を有するピストンリングが望まれていた。
それ故、ピストンリングの耐摩耗耐焼き付き特性を更に
改善するための努力が従来から払われており、摺動面に
イオンプレーティング法により金属の窒化物あるいは炭
化物の皮膜を形成させたピストンリング（特開昭57-578
68号及び特開昭57-65837号）やピストンリングの内外周
および上下側面に窒化処理層を形成し且つ外周面には窒
化処理層の上に更に金属の窒化物（TiNもしくはCrN）で
なるイオンプレーティング層を形成させたピストンリン
グ（実開昭59-126159号）が提案されている。
改善するための努力が従来から払われており、摺動面に
イオンプレーティング法により金属の窒化物あるいは炭
化物の皮膜を形成させたピストンリング（特開昭57-578
68号及び特開昭57-65837号）やピストンリングの内外周
および上下側面に窒化処理層を形成し且つ外周面には窒
化処理層の上に更に金属の窒化物（TiNもしくはCrN）で
なるイオンプレーティング層を形成させたピストンリン
グ（実開昭59-126159号）が提案されている。
金属の窒化物や炭化物は優れた耐摩耗特性を示す材料で
あるが、それ自体は極めて硬質で柔軟性に欠け、また、
熱膨張係数が金属のそれに較べて著しく小さいために、
金属母材との密着性が悪い。したがって、ピストンリン
グの摺動面に金属の窒化物層や炭化物層を形成させる場
合には、ピストンリング基材との間で剥離を生じ易く、
特にリング基材の表面に形成された窒化処理層の上に更
にこの種の窒化物層や炭化物層を形成させる場合には窒
化処理層がポーラスなため密着性が十分でなく、窒化物
層や炭化物層の剥離脱落が発生し易いという問題があ
る。
あるが、それ自体は極めて硬質で柔軟性に欠け、また、
熱膨張係数が金属のそれに較べて著しく小さいために、
金属母材との密着性が悪い。したがって、ピストンリン
グの摺動面に金属の窒化物層や炭化物層を形成させる場
合には、ピストンリング基材との間で剥離を生じ易く、
特にリング基材の表面に形成された窒化処理層の上に更
にこの種の窒化物層や炭化物層を形成させる場合には窒
化処理層がポーラスなため密着性が十分でなく、窒化物
層や炭化物層の剥離脱落が発生し易いという問題があ
る。
更に、イオンプレーティング法による金属窒化物や金属
炭化物の形成は皮膜の生成速度が遅く、十分な厚さの被
覆層を形成するには長時間を要するので生産上難があり
実用に供し得るものではない。
炭化物の形成は皮膜の生成速度が遅く、十分な厚さの被
覆層を形成するには長時間を要するので生産上難があり
実用に供し得るものではない。
この発明は、上記の難点を解消し過酷な使用条件下にお
いても十分な耐摩耗耐焼き付き特性を示す耐久性の良好
な内燃機関用ピストンリングを提供することを目的とし
てなされたものである。
いても十分な耐摩耗耐焼き付き特性を示す耐久性の良好
な内燃機関用ピストンリングを提供することを目的とし
てなされたものである。
この発明は、鋳鉄又は鋼製ピストンリング基体の外周面
を除く上下側面及び内周面には窒化処理層が形成され、
ピストンリング外周側基体上には金属クロムとCr2N型の
窒化クロムとの均一微細な混合相でなる複合層が形成さ
れたピストンリングとすることにより上記の目的を達成
する。本発明の内燃機関用ピストンリングの実施例を断
面で示す第１図において、鋳鉄材または鋼材でなるピス
トンリング基体１の外周摺動面側２を除く上下側面に
は、従来の方法により窒化処理層４、５が形成され、一
方、外周摺動面側にはピストンリング基材上に金属クロ
ムとCr2N型の窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複
合層６が形成されている。本発明における金属クロムと
Cr2N型の窒化クロムとの混合相でなる複合層相６は、窒
素ガスの存在する減圧雰囲気中で金属クロムを蒸発材と
して反応性イオンプレーティング法により形成される。
を除く上下側面及び内周面には窒化処理層が形成され、
ピストンリング外周側基体上には金属クロムとCr2N型の
窒化クロムとの均一微細な混合相でなる複合層が形成さ
れたピストンリングとすることにより上記の目的を達成
する。本発明の内燃機関用ピストンリングの実施例を断
面で示す第１図において、鋳鉄材または鋼材でなるピス
トンリング基体１の外周摺動面側２を除く上下側面に
は、従来の方法により窒化処理層４、５が形成され、一
方、外周摺動面側にはピストンリング基材上に金属クロ
ムとCr2N型の窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複
合層６が形成されている。本発明における金属クロムと
Cr2N型の窒化クロムとの混合相でなる複合層相６は、窒
素ガスの存在する減圧雰囲気中で金属クロムを蒸発材と
して反応性イオンプレーティング法により形成される。
本発明の複合層６は高硬度（好ましくは硬度Ｈmv1000以
上）とされているが、金属クロムと窒化クロムとの微細
均一な混合相であるために、窒化クロム単身の場合のよ
うな脆弱なものではなく、また、熱膨張係数も金属クロ
ムのそれに近くされている。
上）とされているが、金属クロムと窒化クロムとの微細
均一な混合相であるために、窒化クロム単身の場合のよ
うな脆弱なものではなく、また、熱膨張係数も金属クロ
ムのそれに近くされている。
したがって、複合層６は、ピストンリング基材との密着
性が良好であり剥離脱落することがない。また、本発明
のピストンリングにあっては、その上下側面および内周
面に窒化処理層４、５が形成され該側面に耐摩耗性が付
与されているが、外周摺動面の前記複合層６は窒化処理
層のないピストンリング基材上に形成されている。した
がって、該複合層の材質特性、即ち、脆弱でなく且つ熱
膨張係数が適正であることとあいまって、窒化処理層上
に金属窒化物層を形成させた従来のピストンリングにお
ける剥離の問題の発生が効果的に防止される。
性が良好であり剥離脱落することがない。また、本発明
のピストンリングにあっては、その上下側面および内周
面に窒化処理層４、５が形成され該側面に耐摩耗性が付
与されているが、外周摺動面の前記複合層６は窒化処理
層のないピストンリング基材上に形成されている。した
がって、該複合層の材質特性、即ち、脆弱でなく且つ熱
膨張係数が適正であることとあいまって、窒化処理層上
に金属窒化物層を形成させた従来のピストンリングにお
ける剥離の問題の発生が効果的に防止される。
なお、本発明のピストンリング基体外周面に形成される
金属クロムと窒化クロムとの複合層は、ＰＶＤ法、好ま
しくは減圧された窒素ガス雰囲気中で金属クロムを蒸発
させる反応性イオンプレーティング法を利用し、金属ク
ロムの蒸着過程で該金属クロムの一部を窒化クロムに転
換させて金属クロム相と窒化クロム相との微細均一な混
合相とすることで形成される。
金属クロムと窒化クロムとの複合層は、ＰＶＤ法、好ま
しくは減圧された窒素ガス雰囲気中で金属クロムを蒸発
させる反応性イオンプレーティング法を利用し、金属ク
ロムの蒸着過程で該金属クロムの一部を窒化クロムに転
換させて金属クロム相と窒化クロム相との微細均一な混
合相とすることで形成される。
本発明において、複合層６を構成する成分をクロムとそ
の窒化物とした理由は、反応性イオンプレーティング法
によりリング基材表面に形成されるクロム相が該基材と
の密着性が良好であり、また、その熱膨張係数が該基材
のそれに近く、したがって、ピストンリングの使用中に
おける複合層６の剥離脱落を防止する上で極めて好適で
あるからである。また、本発明で複合層６の構成成分と
して特にクロムを採用する他の理由は、イオンプレーテ
ィング法による金属クロムの蒸発速度が他の金属のそれ
に較べて大きく生産性の観点から極めて有効であること
による。
の窒化物とした理由は、反応性イオンプレーティング法
によりリング基材表面に形成されるクロム相が該基材と
の密着性が良好であり、また、その熱膨張係数が該基材
のそれに近く、したがって、ピストンリングの使用中に
おける複合層６の剥離脱落を防止する上で極めて好適で
あるからである。また、本発明で複合層６の構成成分と
して特にクロムを採用する他の理由は、イオンプレーテ
ィング法による金属クロムの蒸発速度が他の金属のそれ
に較べて大きく生産性の観点から極めて有効であること
による。
本発明のピストンリングの複合層６は、例えば、被処理
物を反応性イオンプレーティング装置の容器内にセット
し、該容器内を排気して５×１０-4Torr程度の真空とし
て後、被処理物を所定温度に加熱し、しかる後、容器内
にアルゴンガスを導入して１×１０-2Torr程度としボン
バードにより被処理物表面のクリーニングをおこない、
ついで容器内に窒素ガスを導入し所定の窒素ガス分圧に
し、金属クロムを蒸発材として電子銃により蒸発させイ
オンプレーティングをおこなうことにより形成される。
ここで、処理中の被処理物温度としては400℃近辺の温
度とすることが望ましく、また、窒素ガス分圧として
は、これが過度に大きいと金属クロムとCr2N型の窒化ク
ロムとが共存する複合層が形成されなくなるので、１×
１０-3Torr程度以下とすることが望ましい。第１表にピ
ストンリング温度を400℃とし、種々の窒素ガス分圧に
おいて反応性イオンプレーティングをおこなってピスト
ンリング基体に形成された被覆層について、その構成組
織と硬さを調べた結果を示す。なお、構成組織の調査は
Ｘ線解析によっておこなった。Ｘ線解析の結果を第２図
に示す。
物を反応性イオンプレーティング装置の容器内にセット
し、該容器内を排気して５×１０-4Torr程度の真空とし
て後、被処理物を所定温度に加熱し、しかる後、容器内
にアルゴンガスを導入して１×１０-2Torr程度としボン
バードにより被処理物表面のクリーニングをおこない、
ついで容器内に窒素ガスを導入し所定の窒素ガス分圧に
し、金属クロムを蒸発材として電子銃により蒸発させイ
オンプレーティングをおこなうことにより形成される。
ここで、処理中の被処理物温度としては400℃近辺の温
度とすることが望ましく、また、窒素ガス分圧として
は、これが過度に大きいと金属クロムとCr2N型の窒化ク
ロムとが共存する複合層が形成されなくなるので、１×
１０-3Torr程度以下とすることが望ましい。第１表にピ
ストンリング温度を400℃とし、種々の窒素ガス分圧に
おいて反応性イオンプレーティングをおこなってピスト
ンリング基体に形成された被覆層について、その構成組
織と硬さを調べた結果を示す。なお、構成組織の調査は
Ｘ線解析によっておこなった。Ｘ線解析の結果を第２図
に示す。
第１表および第２図から、窒素ガス分圧が高くなると、
得られる被覆層中の金属クロムが消失し、窒化クロム単
身のものとなり硬さも大きくなることから脆くなってい
ることが理解できる。
得られる被覆層中の金属クロムが消失し、窒化クロム単
身のものとなり硬さも大きくなることから脆くなってい
ることが理解できる。
以上の通りで、本発明のピストンリングはピストンリン
グ上下側面は窒化処理層によって耐摩耗性が付与され、
外周摺動面側にはピストンリング基材上に第１表の試料
NO.１，NO.２の金属クロムとCr2N型の窒化クロムとの微
細均一な混合相でなる複合層が形成させているので、耐
摩耗性と耐焼き付き性に優れ、耐久性が良好であり、エ
ンジンの耐久性を向上させるうえで、顕著な効果をしめ
す。
グ上下側面は窒化処理層によって耐摩耗性が付与され、
外周摺動面側にはピストンリング基材上に第１表の試料
NO.１，NO.２の金属クロムとCr2N型の窒化クロムとの微
細均一な混合相でなる複合層が形成させているので、耐
摩耗性と耐焼き付き性に優れ、耐久性が良好であり、エ
ンジンの耐久性を向上させるうえで、顕著な効果をしめ
す。
第１図は、本発明のピストンリングの断面図、第２図は
各試料の被覆層構成組織を示すＸ線解析チャート図であ
る。 図中：１……ピストンリング基体 ２……ピストンリング基体の外周面 ４……窒化処理層 ５……窒化処理層 ６……金属クロム相と窒化クロム相とが微細均一に混合
している複合層
各試料の被覆層構成組織を示すＸ線解析チャート図であ
る。 図中：１……ピストンリング基体 ２……ピストンリング基体の外周面 ４……窒化処理層 ５……窒化処理層 ６……金属クロム相と窒化クロム相とが微細均一に混合
している複合層
Claims (1)
- 【請求項１】鋳鉄または鋼製ピストンリング基体の外周
面を除く上下面及び内周面には窒化処理層が形成され、
ピストンリング基体の外周面には金属クロムとCr2N型の
窒化クロムからなる複合膜が形成されていることを特徴
とする内燃機関用ピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258600A JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258600A JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62120471A JPS62120471A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH0625597B2 true JPH0625597B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=17322520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258600A Expired - Fee Related JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625597B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140035449A (ko) * | 2011-05-25 | 2014-03-21 | 페데랄-모굴 부르샤이트 게엠베하 | 복합재 코팅을 갖는 피스톤 링 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01159449A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-22 | Riken Corp | 複合窒化層を有するピストンリング |
| JPH0273574A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Nec Corp | 磁気デイスク装置の位置決めキヤリツジ用コイル組立体 |
| JP2601045B2 (ja) * | 1991-02-19 | 1997-04-16 | 住友金属鉱山株式会社 | 表面被覆鋼製品及びその製造方法 |
| JP2771947B2 (ja) * | 1994-04-21 | 1998-07-02 | 株式会社リケン | 摺動部材 |
| CN1068388C (zh) * | 1994-07-30 | 2001-07-11 | 株式会社理研 | 滑动部件 |
| US5587227A (en) * | 1994-10-27 | 1996-12-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Coating of chromium and nitrogen having good wear resistance properties |
| US5672386A (en) * | 1994-10-27 | 1997-09-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Process for forming a coating of chromium and nitrogen having good wear resistance properties |
| US5605741A (en) * | 1995-06-02 | 1997-02-25 | Dana Corporation | Hybrid face coating for piston ring |
| JPH0931628A (ja) * | 1995-07-25 | 1997-02-04 | Riken Corp | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP2010163694A (ja) * | 1997-11-06 | 2010-07-29 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 |
| JP3295388B2 (ja) | 1999-04-07 | 2002-06-24 | 帝国ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| EP2000560B1 (en) | 1999-07-08 | 2013-10-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | Hard coating and coated member |
| TWI258547B (en) * | 2002-08-27 | 2006-07-21 | Riken Co Ltd | Side rails for combined oil control ring and their nitriding method |
| EP1660618A2 (en) * | 2003-09-05 | 2006-05-31 | The Lubrizol Corporation | Lubricated part having partial hard coating allowing reduced amounts of antiwear additive |
| DE102004028486A1 (de) * | 2004-06-11 | 2005-12-29 | Mahle Gmbh | Gleitbauteil |
| JP4761375B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-08-31 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用ピストンリング |
| JP5276361B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-08-28 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| CN103741105B (zh) * | 2013-12-24 | 2015-10-21 | 中国印钞造币总公司 | 一种铬基镀膜及其制备方法 |
| DE102014213822A1 (de) * | 2014-07-16 | 2016-01-21 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Gleitelement, insbesondere Kolbenring, und Verfahren zur Herstellung desselben |
| US10030773B2 (en) | 2016-03-04 | 2018-07-24 | Mahle International Gmbh | Piston ring |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126159U (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-24 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| JPS59127858U (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-28 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| JPH061064B2 (ja) * | 1984-03-07 | 1994-01-05 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリングの製造方法 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60258600A patent/JPH0625597B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140035449A (ko) * | 2011-05-25 | 2014-03-21 | 페데랄-모굴 부르샤이트 게엠베하 | 복합재 코팅을 갖는 피스톤 링 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62120471A (ja) | 1987-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |