JPH06265023A - Rigid convering material, slide member covered therewith, and manufacture thereof - Google Patents

Rigid convering material, slide member covered therewith, and manufacture thereof

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JPH06265023A
JPH06265023A JP8018393A JP8018393A JPH06265023A JP H06265023 A JPH06265023 A JP H06265023A JP 8018393 A JP8018393 A JP 8018393A JP 8018393 A JP8018393 A JP 8018393A JP H06265023 A JPH06265023 A JP H06265023A
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JP
Japan
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hard coating
piston ring
film
coated
crn
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Pending
Application number
JP8018393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seido Miyazaki
誠道 宮崎
Nobuyuki Yamashita
信行 山下
Shoji Tanaka
昭二 田中
Hiroto Fukutome
弘人 福留
Hiroshi Tamagaki
浩 玉垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
TPR Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/207,049 priority patent/US5449547A/en
Priority to GB9404896A priority patent/GB2276176B/en
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Abstract

PURPOSE:To improve slide characteristics and toughness by a method wherein solid dissolution of given allotment oxygen is carried out in crystalline structure of Cr, in a rigid covering member, such as a piston ring for an internal combustion engine. CONSTITUTION:The outer peripheral surface of a piston ring 1 having formed of a steel and in a rectangular shape in cross section is covered with a rigid film 2 through arc ion plating. In the rigid film 2, solid dissolution of 3-20wt.% oxygen is effected in crystalline structure of CrN and Vickers hardness is set to a range of 1600-2200. Further, the thickness of the film 2 is set to approximate 10-70mum.

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、摺動特性と靱性とを改
良した硬質被覆材に関し、例えば内燃機関用ピストンリ
ング等の摺動部材の摺動面等に施す硬質皮膜に使用して
有効なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hard coating material having improved sliding characteristics and toughness, and is effectively used as a hard coating applied to a sliding surface of a sliding member such as a piston ring for an internal combustion engine. It is something.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エンジンの高出力化や排ガス対応
に伴って、ピストンリングの使用環境がますます苛酷に
なっているため、摺動面の表面処理として従来使用され
ているCrめっきや窒化処理等では耐久性能を満足でき
ないエンジンが多くなってきた。この状況に対処するた
め、PVD法を利用したTiNやCrN等の硬質皮膜が
提案されている。特に耐久性が要求されるエンジンでは
厚膜に対応できるCrN皮膜が採用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the use environment of piston rings has become more and more severe with the increase in engine output and exhaust gas handling. The number of engines that cannot satisfy durability performance in terms of treatment has increased. In order to deal with this situation, a hard coating such as TiN or CrN using the PVD method has been proposed. CrN coatings, which can cope with thicker films, are used especially for engines that require durability.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】CrN皮膜は耐摩耗
性、耐焼付性に優れ、さらに製造性がよく30μmを超
す厚皮膜も可能である。しかしながら、CrN皮膜は皮
膜自体に脆い性質を有するため、使用中に表面に摺動に
よる過度の繰返応力を受けると、クラックが発生し、表
面剥離に至ることがある。
The CrN coating is excellent in wear resistance and seizure resistance, has good manufacturability, and is capable of forming a thick coating having a thickness of more than 30 μm. However, since the CrN film has a brittle property in itself, when the surface is subjected to excessive repeated stress due to sliding during use, cracks may occur and the surface may be peeled off.

【0004】本発明の目的は、硬質被覆材としてのCr
Nの摺動特性と靱性とを向上させることにある。
An object of the present invention is to use Cr as a hard coating material.
It is to improve the sliding characteristics and toughness of N.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の硬質被覆材の構
成は、CrNの結晶構造中に3〜20重量%の割合で
〔O〕が固溶されており、ビッカース硬さが1600〜
2200の範囲にあることを特徴とする。
The hard coating material of the present invention has a CrN crystal structure in which [O] is dissolved in a proportion of 3 to 20% by weight and has a Vickers hardness of 1600 to 1600.
It is characterized by being in the range of 2200.

【0006】本発明の摺動部材は、上記硬質被覆材から
なる硬質皮膜が少なくとも摺動面に被覆されているもの
であり、例えば上記硬質被覆材からなる硬質皮膜が被覆
されたピストンリングは苛酷な条件下においても充分な
耐久性を具備する。上記硬質被覆材の被覆はイオンプレ
ーティングにより行うことができる。
In the sliding member of the present invention, at least the sliding surface is coated with a hard coating made of the above hard coating material. For example, a piston ring coated with the hard coating made of the above hard coating material is severe. It has sufficient durability even under various conditions. The hard coating material can be coated by ion plating.

【0007】[0007]

【作用】前記した手段によれば、CrN中に〔O〕が所
定の割合で固溶されることにより、耐焼付性と靱性が向
上される。
According to the above-mentioned means, [O] is solid-dissolved in CrN at a predetermined ratio, so that seizure resistance and toughness are improved.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の一実施例であるピストンリン
グの一部分を示す縦断面図である。本実施例におけるピ
ストンリング1は鋼、鋳鉄、チタンあるいはチタン合金
等で形成されている矩形断面リングである。ピストンリ
ング1の外周面にはアークイオンプレーティングによっ
て硬質皮膜2が被覆されている。硬質皮膜2はCrNの
結晶構造中に3〜20重量%の割合で酸素〔O〕が固溶
されているもので、ビッカース硬さが1600〜220
0の範囲にある。硬質皮膜2の膜厚は10μm〜70μ
mが好適である。
1 is a longitudinal sectional view showing a part of a piston ring according to an embodiment of the present invention. The piston ring 1 in this embodiment is a ring having a rectangular cross section made of steel, cast iron, titanium, titanium alloy or the like. A hard coating 2 is coated on the outer peripheral surface of the piston ring 1 by arc ion plating. The hard coating 2 is a crystal structure of CrN in which oxygen [O] is dissolved in a proportion of 3 to 20% by weight, and has a Vickers hardness of 1600 to 220.
It is in the range of 0. The film thickness of the hard coating 2 is 10 μm to 70 μm
m is preferred.

【0009】アークイオンプレーティング法はイオンプ
レーティングの一つで、真空アーク放電を利用して、陰
極の皮膜材料を蒸気化、イオン化して、被コーティング
物の表面に皮膜を形成するものである。このアークイオ
ンプレーティング法は蒸気のイオン化率が高く、緻密で
密着性に優れた皮膜が得られる特長がある。
The arc ion plating method is one of the ion plating methods, which uses vacuum arc discharge to vaporize and ionize the coating material of the cathode to form a coating on the surface of the object to be coated. . This arc ion plating method has a feature that the ionization rate of vapor is high and a dense and excellent adhesion film can be obtained.

【0010】図2に基づいて、アークイオンプレーティ
ング装置の基本的構成を説明する。真空チャンバ10内
に、皮膜を形成する材料からなる陰極11と、皮膜が形
成される被コーティング物12が設置されている。陰極
11は真空チャンバ10の外側に設置されているアーク
供給源13に接続されており、アーク供給源13には図
示外の陽極が接続されている。被コーティング物12に
はバイアス電圧供給源14によって負のバイアス電圧が
印加されるように構成されている。真空チャンバ10に
はプロセスガスの供給源に接続されているガス入口15
と、ポンプに接続されている排気口16とが設けられて
いる。
The basic structure of the arc ion plating apparatus will be described with reference to FIG. In the vacuum chamber 10, a cathode 11 made of a material forming a film and an object 12 to be coated on which the film is formed are installed. The cathode 11 is connected to an arc supply source 13 installed outside the vacuum chamber 10, and the arc supply source 13 is connected to an anode (not shown). A negative bias voltage is applied to the object to be coated 12 by a bias voltage supply source 14. The vacuum chamber 10 has a gas inlet 15 connected to a source of process gas.
And an exhaust port 16 connected to the pump.

【0011】したがって、真空チャンバ10内におい
て、陰極11と陽極との間でアーク放電が起こされる
と、アークは陰極11の表面上にアークスポットを形成
し、陰極11の表面上をランダムにかつ高速に移動す
る。アークスポットに集中するアーク電流(数十〜数百
A)のエネルギーにより、陰極11の材料は瞬時に蒸発
すると同時に金属イオン17となり、真空中に飛び出
す。一方、バイアス電圧が被コーティング物12に印加
されることにより、金属イオン17は加速され、反応ガ
ス粒子18とともに被コーティング物12の表面に密着
し、緻密な皮膜が生成される。
Therefore, when an arc discharge is generated between the cathode 11 and the anode in the vacuum chamber 10, the arc forms an arc spot on the surface of the cathode 11 and randomly and at high speed on the surface of the cathode 11. Move to. Due to the energy of the arc current (several tens to several hundreds A) concentrated on the arc spot, the material of the cathode 11 instantly evaporates, and at the same time becomes the metal ions 17 and jumps out into the vacuum. On the other hand, when a bias voltage is applied to the object to be coated 12, the metal ions 17 are accelerated and adhere to the surface of the object to be coated 12 together with the reaction gas particles 18, and a dense film is formed.

【0012】本発明においては、上記アークイオンプレ
ーティング装置において、陰極11の材料としてCr金
属が使用され、プロセスガスとしてN2 ガスとO2 ガス
とが使用されることにより、被コーティング物12とし
てのピストンリングに、CrN中に〔O〕が固溶された
硬質皮膜を被覆することができる。
In the present invention, in the above arc ion plating apparatus, Cr metal is used as the material of the cathode 11 and N 2 gas and O 2 gas are used as the process gas, so that the object 12 to be coated is The piston ring can be coated with a hard coating of [O] in CrN.

【0013】酸素〔O〕の濃度のコントロールは、イオ
ンプレーティングの際の酸素分圧をコントロールするこ
とによって行うことができる。酸素分圧を高くすると、
〔O〕の濃度が上昇する。
The concentration of oxygen [O] can be controlled by controlling the oxygen partial pressure during ion plating. If you increase the oxygen partial pressure,
The concentration of [O] increases.

【0014】皮膜硬度のコントロールは、イオンプレー
ティングの際の酸素分圧およびバイアス電圧をコントロ
ールすることによって行うことができる。酸素分圧を高
くすると、硬度は上昇する(表1参照)。また、バイア
ス電圧を高くすると、硬度は上昇する(表2参照)。
The film hardness can be controlled by controlling the oxygen partial pressure and bias voltage during ion plating. The hardness increases with increasing oxygen partial pressure (see Table 1). Further, when the bias voltage is increased, the hardness increases (see Table 2).

【0015】 [0015]

【0016】 [0016]

【0017】上記硬質皮膜2の皮膜靱性を評価するため
に、ファンデアホルスト摩擦試験機を使用して皮膜靱性
評価試験を行った。ファンデアホルスト摩擦試験機を使
用して行う試験の概要を図3に基づいて説明する。
In order to evaluate the film toughness of the hard film 2, a film toughness evaluation test was conducted using a van der Horst friction tester. The outline of the test performed using the Van der Horst friction tester will be described with reference to FIG.

【0018】ピストンリング1が、水平軸を中心に回転
するロータ(鋳鉄材:JIS FC250)20の外周
面21の上端にロータ20の軸心に沿って配設され、ピ
ストンリング1に荷重Pが作用されてロータ20の外周
面21上に押接される。この状態で、ピストンリング1
とロータ20の接触部分に潤滑油を供給しながらロータ
20を回転させる。
The piston ring 1 is arranged along the axis of the rotor 20 at the upper end of the outer peripheral surface 21 of a rotor (cast iron material: JIS FC250) 20 which rotates about a horizontal axis, and the load P is applied to the piston ring 1. It is operated and pressed onto the outer peripheral surface 21 of the rotor 20. In this state, piston ring 1
The rotor 20 is rotated while supplying the lubricating oil to the contact portion between the rotor 20 and the rotor 20.

【0019】このロータ20の摺動速度を変動していっ
たとき、ピストンリング1の硬質皮膜2にクラックが発
生したときの摺動速度を測定した。測定は皮膜中の
〔O〕含有量が異なる8種類のピストンリングについて
行った。なお、この測定に使用されたピストンリングの
硬質皮膜の膜厚は50μm、表面粗さは0.6μmRz
であった。
When the sliding speed of the rotor 20 was varied, the sliding speed when a crack was generated in the hard coating 2 of the piston ring 1 was measured. The measurement was performed on eight types of piston rings having different [O] contents in the coating. The hard coating of the piston ring used for this measurement has a thickness of 50 μm and a surface roughness of 0.6 μm Rz.
Met.

【0020】CrN皮膜中の〔O〕の測定は主としてE
PMAで行い、また、ESCAでも確認した。
The measurement of [O] in the CrN coating is mainly E
Performed by PMA and also confirmed by ESCA.

【0021】試験条件は下記の通りである。 潤滑油 :日石ハイディーゼルS3 10W エンジ
ンオイル 荷重(P):5ポンド 摺動速度 :0〜7m/sの範囲で変動 温度 :室温
The test conditions are as follows. Lubricating oil: Nisseki High Diesel S3 10W Engine oil Load (P): 5 lbs Sliding speed: Varies in the range of 0 to 7 m / s Temperature: Room temperature

【0022】表3に試験結果を示し、図4にそれをグラ
フ表示したものを示す。
Table 3 shows the test results, and FIG. 4 shows a graphical representation thereof.

【0023】上記において、皮膜中の〔O〕含有量が
4.4%、8.5%、10.4%および15.7%のと
きは、摺動速度が7m/sではクラックが発生しなかっ
た。
In the above, when the content of [O] in the coating is 4.4%, 8.5%, 10.4% and 15.7%, cracks occur at a sliding speed of 7 m / s. I didn't.

【0024】図4の試験結果に示されているように、C
rN中に〔O〕を固溶させることによって摺動時の皮膜
靱性は向上することがわかる。
As shown in the test results of FIG. 4, C
It can be seen that the solid solution of [O] in rN improves the film toughness during sliding.

【0025】本発明における硬質皮膜は靱性を充分に確
保するために、CrN中に固溶させる〔O〕の含有量を
3重量%以上とした。そして、〔O〕の含有量が23重
量%であると、図5に示されているように、X線回折
(管球:Cu)でCrN以外にCr2 3 の回折ピーク
が観察され、皮膜靱性が劣化するため、上限を20重量
%とした。図6は〔O〕の含有量が10重量%のときの
X線回折(管球:Cu)で、Cr2 3 の回折ピークは
現れていない。なお、CrNはNaCl型の結晶構造、
Cr2 3 は斜方晶の結晶構造を有している。
In order to ensure sufficient toughness, the hard coating in the present invention has a content of [O] dissolved in CrN of 3% by weight or more. And, when the content of [O] is 23% by weight, as shown in FIG. 5, a diffraction peak of Cr 2 O 3 other than CrN is observed by X-ray diffraction (tube: Cu), Since the film toughness deteriorates, the upper limit was made 20% by weight. FIG. 6 is an X-ray diffraction (tube: Cu) when the content of [O] is 10% by weight, and the diffraction peak of Cr 2 O 3 does not appear. CrN is a NaCl type crystal structure,
Cr 2 O 3 has an orthorhombic crystal structure.

【0026】硬質皮膜の硬さはHV 1600未満では皮
膜が緻密でなく、ピット等の欠陥を含んでおり、HV
200を越えると製造加工中にエッジ剥離が発生しやす
くなるため、硬質皮膜の硬さの範囲をビッカース硬度で
1600〜2200の範囲とした。
The hardness of the hard film is not dense is coating is less than H V 1600, contains defects such as pits, H V 2
If it exceeds 200, edge peeling is likely to occur during the manufacturing process, so the hardness of the hard coating is set to a range of 1600 to 2200 in terms of Vickers hardness.

【0027】次に、硬質皮膜の耐焼付性を評価するため
に、高面圧焼付試験機を使用して皮膜の耐焼付評価試験
を行った。高面圧焼付試験機を使用して行う試験の概要
を図7に基づいて説明する。
Next, in order to evaluate the seizure resistance of the hard coating, a seizure resistance evaluation test of the coating was conducted using a high surface pressure seizure tester. The outline of the test performed using the high surface pressure seizure tester will be described with reference to FIG.

【0028】ステータ30は後述するロータ31側の面
に円形状の凹部を備えており、この凹部にディスク32
(鋳鉄材:JIS FC250)が固定されている。デ
ィスク32はロータ31側に突出しており、ロータ31
側の表面は垂直な平坦面をなしている。ディスク32の
中心部には油孔33がステータ30の軸方向に形成され
ており、この油孔33に連通する細長い油孔34がステ
ータ30に斜めに形成されている。これらの油孔33,
34を通じて、ステータ30のディスク32と後述する
ピン35との接触部に潤滑油が供給される。
The stator 30 is provided with a circular recess on the surface on the side of the rotor 31 which will be described later, and the disk 32 is placed in this recess.
(Cast iron material: JIS FC250) is fixed. The disk 32 projects toward the rotor 31 side, and
The side surface is a vertical flat surface. An oil hole 33 is formed in the center of the disk 32 in the axial direction of the stator 30, and an elongated oil hole 34 communicating with the oil hole 33 is formed obliquely in the stator 30. These oil holes 33,
Through 34, lubricating oil is supplied to a contact portion between the disk 32 of the stator 30 and a pin 35 described later.

【0029】ロータ31は水平軸を中心に回転し、ステ
ータ30側の面に円形状の凹部が形成されており、この
凹部に円盤形状のピンホルダ36がロータ31に同心状
に固定されている。ピンホルダ36のステータ30側の
面には、同一円上に等間隔をおいて4つの凹部が形成さ
れており、これらの凹部にそれぞれ試験片としてのピン
35(8mmφ)が挿入されて固定されている。各ピン
35はピンホルダ36の表面からステータ30側に水平
に突出されている。
The rotor 31 rotates about a horizontal axis, and a circular recess is formed on the surface on the side of the stator 30, and a disk-shaped pin holder 36 is concentrically fixed to the rotor 31 in this recess. On the surface of the pin holder 36 on the stator 30 side, four recesses are formed at equal intervals on the same circle, and pins 35 (8 mmφ) as test pieces are inserted and fixed in these recesses, respectively. There is. Each pin 35 horizontally projects from the surface of the pin holder 36 toward the stator 30.

【0030】各ピン35の突出端面には各種の表面処理
皮膜37が形成されており、この端面がステータ30の
ディスク32面に接触している。
Various surface treatment films 37 are formed on the protruding end faces of the pins 35, and the end faces are in contact with the surface of the disk 32 of the stator 30.

【0031】したがって、ステータ30に荷重Pをかけ
てディスク32をピン35に押接し、ピン35とディス
ク32の接触部分に油孔33,34を通じて潤滑油を供
給しながらロータ31を回転させる。
Therefore, the load P is applied to the stator 30 to press the disk 32 against the pin 35, and the rotor 31 is rotated while supplying the lubricating oil to the contact portion between the pin 35 and the disk 32 through the oil holes 33 and 34.

【0032】このロータ31の摺動速度を一定にして、
荷重Pを変動していったとき、ピン35が焼き付いたと
きの焼付発生荷重を測定した。測定はCrめっき皮膜、
ステンレス鋼の窒化皮膜、酸素〔O〕を皮膜中に固溶し
ていないCrN皮膜をそれぞれ備える比較材としてのピ
ンと、酸素〔O〕を皮膜中に固溶しているCrN皮膜を
備える本発明に係るピンとについて下記の試験条件によ
って焼付試験を行った。
By keeping the sliding speed of the rotor 31 constant,
When the load P was changed, the seizure load when the pin 35 seized was measured. The measurement is a Cr plating film,
The present invention is provided with a pin as a comparative material having a nitride film of stainless steel, a CrN film in which oxygen [O] is not dissolved in the film, and a CrN film in which oxygen [O] is dissolved in the film. A seizure test was carried out on the pins and the test conditions described below.

【0033】試験条件は次の通りである。 潤滑油 :日石ハイディーゼルS3 10W エンジンオイル 油温 80℃ 荷重(P):初期20kgfから3分間隔で10kgfずつステップアップ 摺動速度 :8m/s const 温度 :室温The test conditions are as follows. Lubricating oil: Nisseki High Diesel S3 10W Engine oil Oil temperature 80 ° C Load (P): Stepping up from initial 20kgf by 10kgf at 3 minute intervals Sliding speed: 8m / s const Temperature: Room temperature

【0034】図8の試験結果に示されているように、C
rめっき皮膜や窒化皮膜に比べてCrN皮膜の方が耐焼
付性が優れていることがわかる。さらにCrN皮膜にあ
っては、皮膜中に〔O〕を固溶している本発明の方が
〔O〕を固溶していない皮膜よりも耐焼付性に優れてい
ることがわかる。
As shown in the test results of FIG. 8, C
It can be seen that the CrN film has better seizure resistance than the r-plated film and the nitride film. Further, it can be seen that in the CrN coating, the present invention having [O] as a solid solution in the coating is superior in seizure resistance to the coating having no [O] as a solid solution.

【0035】図9の(a)は本発明の別の実施例である
ピストンリングの一部分を示す縦断面図である。この実
施例におけるピストンリング1は外周面と上下面とに硬
質皮膜2がアークイオンプレーティングによって被覆さ
れているものである。硬質皮膜2はCrNの結晶構造中
に3〜20重量%の割合で酸素〔O〕が固溶されている
もので、ビッカース硬さが1600〜2200の範囲に
ある。硬質皮膜2の膜厚は10μm〜70μmが好適で
ある。
FIG. 9A is a vertical sectional view showing a part of a piston ring which is another embodiment of the present invention. The piston ring 1 in this embodiment has a hard coating 2 on its outer peripheral surface and upper and lower surfaces by arc ion plating. The hard coating 2 is a crystal structure of CrN in which oxygen [O] is dissolved in a proportion of 3 to 20% by weight, and has a Vickers hardness of 1600 to 2200. The film thickness of the hard coating 2 is preferably 10 μm to 70 μm.

【0036】図9の(b)は本発明のさらに別の実施例
であるピストンリングの一部分を示す縦断面図である。
この実施例におけるピストンリング1は外周面と上下面
と内周面とに硬質皮膜2がアークイオンプレーティング
によって被覆されているものである。硬質皮膜2はCr
Nの結晶構造中に3〜20重量%の割合で酸素〔O〕が
固溶されているもので、ビッカース硬さが1600〜2
200の範囲にある。硬質皮膜2の膜厚は10μm〜7
0μmが好適である。
FIG. 9B is a vertical sectional view showing a part of a piston ring which is still another embodiment of the present invention.
The piston ring 1 in this embodiment has an outer peripheral surface, upper and lower surfaces, and an inner peripheral surface coated with a hard coating 2 by arc ion plating. Hard coating 2 is Cr
Oxygen [O] is dissolved in the crystal structure of N at a ratio of 3 to 20% by weight, and has a Vickers hardness of 1600 to 2
It is in the range of 200. The film thickness of the hard coating 2 is 10 μm to 7
0 μm is preferred.

【0037】上記実施例ではピストンリングに硬質皮膜
を被覆した例を示したが、硬質皮膜はピストンリングに
被覆するに限らず、他の摺動部材、例えば内燃機関の動
弁系部品であるタペットやカム等の少なくとも摺動面に
被覆すれば有効である。
In the above embodiment, an example in which the piston ring is coated with a hard coating is shown. However, the hard coating is not limited to coating the piston ring, but other sliding members such as a tappet which is a valve train component of an internal combustion engine. It is effective to cover at least the sliding surface of a cam or cam.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の硬質被覆
材は耐摩耗性、耐焼付性および靱性が優れている。した
がって、この硬質被覆材を摺動部材例えばピストンリン
グに被覆することによって、苛酷な条件下においても充
分な耐久性を具備させることができる。
As described above, the hard coating material of the present invention is excellent in wear resistance, seizure resistance and toughness. Therefore, by coating the sliding member such as the piston ring with this hard coating material, sufficient durability can be provided even under severe conditions.

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

【図1】本発明の一実施例であるピストンリングの一部
分を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a part of a piston ring according to an embodiment of the present invention.

【図2】アークイオンプレーティング装置の構成を説明
するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of an arc ion plating device.

【図3】(a)はファンデアホルスト摩擦試験の概要を
説明するための一部断面正面図、(b)は同側面図であ
る。
FIG. 3A is a partial cross-sectional front view for explaining the outline of the Van der Horst friction test, and FIG. 3B is a side view of the same.

【図4】ファンデアホルスト摩擦試験機を使用して行っ
た試験結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of tests conducted using a Van der Horst friction tester.

【図5】CrN中に23重量%の割合で〔O〕が固溶さ
れている硬質皮膜のX線回折結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction result of a hard coating in which [O] is solid-dissolved in CrN at a ratio of 23% by weight.

【図6】CrN中に10重量%の割合で〔O〕が固溶さ
れている硬質皮膜のX線回折結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction result of a hard coating in which [O] is solid-dissolved in CrN at a ratio of 10% by weight.

【図7】高面圧焼付試験機を示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view showing a high surface pressure seizure tester.

【図8】高面圧焼付試験機を使用して行った試験結果を
示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the results of tests conducted using a high surface pressure seizure tester.

【図9】(a)および(b)はそれぞれ本発明の別の実
施例であるピストンリングの一部分を示す縦断面図であ
る。
9 (a) and 9 (b) are vertical cross-sectional views each showing a part of a piston ring according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピストンリング 2 硬質皮膜 10 真空チャンバ 11 陰極 12 被コーティング物 13 アーク供給源 14 バイアス電圧供給源 15 ガス入口 16 排気口 17 金属イオン 18 反応ガス粒子 20 ロータ 21 ロータ外周面 30 ステータ 31 ロータ 32 ディスク 33、34 油孔 35 ピン 36 ピンホルダ 37 表面処理皮膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston ring 2 Hard film 10 Vacuum chamber 11 Cathode 12 Object to be coated 13 Arc supply source 14 Bias voltage supply source 15 Gas inlet 16 Exhaust outlet 17 Metal ion 18 Reactive gas particle 20 Rotor 21 Rotor outer peripheral surface 30 Stator 31 Rotor 32 Disc 33 , 34 Oil hole 35 pin 36 Pin holder 37 Surface treatment film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 昭二 東京都中央区八重洲一丁目9番9号 帝国 ピストンリング株式会社内 (72)発明者 福留 弘人 東京都中央区八重洲一丁目9番9号 帝国 ピストンリング株式会社内 (72)発明者 玉垣 浩 兵庫県高砂市荒井町新浜2−3−1 株式 会社神戸製鋼所高砂製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shoji Tanaka 1-9-9 Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Teikoku Piston Ring Co., Ltd. (72) Hiroto Fukudome 1-9-9 Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Empire Piston Ring Co., Ltd. (72) Inventor, Hiroshi Tamagaki 2-3-1, Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Kobe Steel Works, Takasago Works

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CrNの結晶構造中に3〜20重量%の
割合で〔O〕が固溶されており、ビッカース硬さが16
00〜2200の範囲にあることを特徴とする硬質被覆
材。
1. A crystalline structure of CrN contains [O] in a proportion of 3 to 20% by weight, and has a Vickers hardness of 16.
Hard coating material characterized by being in the range of 0 to 2200.
【請求項2】 請求項1記載の硬質被覆材からなる硬質
皮膜が少なくとも摺動面に被覆されていることを特徴と
する摺動部材。
2. A sliding member, wherein at least a sliding surface is coated with a hard film made of the hard coating material according to claim 1.
【請求項3】 前記硬質皮膜が被覆されている部材がピ
ストンリングであり、硬質皮膜が形成されている面が外
周面であることを特徴とする請求項2記載の摺動部材。
3. The sliding member according to claim 2, wherein the member coated with the hard coating is a piston ring, and the surface on which the hard coating is formed is an outer peripheral surface.
【請求項4】 前記硬質皮膜が被覆されている部材がピ
ストンリングであり、硬質皮膜が形成されている面が外
周面と上下面であることを特徴とする請求項2記載の摺
動部材。
4. The sliding member according to claim 2, wherein the member coated with the hard coating is a piston ring, and the surfaces coated with the hard coating are an outer peripheral surface and upper and lower surfaces.
【請求項5】 前記硬質皮膜が被覆されている部材がピ
ストンリングであり、硬質皮膜が形成されている面が外
周面と上下面と内周面であることを特徴とする請求項2
記載の摺動部材。
5. The member coated with the hard coating is a piston ring, and the surface coated with the hard coating is the outer peripheral surface, the upper and lower surfaces, and the inner peripheral surface.
The sliding member described.
【請求項6】 請求項1記載の硬質被覆材をイオンプレ
ーティングにより少なくとも摺動面に被覆することを特
徴とする摺動部材の製造方法。
6. A method of manufacturing a sliding member, wherein at least the sliding surface is coated with the hard coating material according to claim 1 by ion plating.
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