JPH06346224A - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
摺動部材およびその製造方法Info
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- JPH06346224A JPH06346224A JP5163185A JP16318593A JPH06346224A JP H06346224 A JPH06346224 A JP H06346224A JP 5163185 A JP5163185 A JP 5163185A JP 16318593 A JP16318593 A JP 16318593A JP H06346224 A JPH06346224 A JP H06346224A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣｒＮ皮膜の摺動特性と靱性とを向上させた
硬質皮膜が密着性よく摺動面に被覆されている摺動部材
を提供する。 【構成】 ピストンリング１の外周面に下地皮膜２と硬
質皮膜３が被覆されている。下地皮膜２はＣｒ、Ｃｒ2
Ｎ、およびＣｒＮの中の少なくとも一つからなる。硬質
皮膜３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ある。 【効果】 ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されていることによ
って、摺動特性と靱性が向上される。硬質皮膜３の下に
下地皮膜２が被覆されているため、摺動部材の母材表面
がイオンプレーティングによる硬質皮膜３の被覆時に使
用されるＯ2 ガスによって酸化されるのを防ぐことがで
きる。その結果、硬質皮膜３の密着性を良好にできる。
硬質皮膜が密着性よく摺動面に被覆されている摺動部材
を提供する。 【構成】 ピストンリング１の外周面に下地皮膜２と硬
質皮膜３が被覆されている。下地皮膜２はＣｒ、Ｃｒ2
Ｎ、およびＣｒＮの中の少なくとも一つからなる。硬質
皮膜３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ある。 【効果】 ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されていることによ
って、摺動特性と靱性が向上される。硬質皮膜３の下に
下地皮膜２が被覆されているため、摺動部材の母材表面
がイオンプレーティングによる硬質皮膜３の被覆時に使
用されるＯ2 ガスによって酸化されるのを防ぐことがで
きる。その結果、硬質皮膜３の密着性を良好にできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用ピストンリ
ング等の摺動部材およびその製造方法に関する。
ング等の摺動部材およびその製造方法に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【０００４】そのため、本出願人は先に、ＣｒＮの摺動
特性と靱性とを向上させた硬質被覆材およびそれを被覆
した摺動部材を提案した（特願平５−８０１８３号参
照）。
特性と靱性とを向上させた硬質被覆材およびそれを被覆
した摺動部材を提案した（特願平５−８０１８３号参
照）。
【０００５】この硬質被覆材は、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。この硬質被覆材からなる硬質皮膜を摺動
面に被覆した摺動部材は耐焼付性と靱性とが向上され
る。そして上記硬質被覆材の被覆はイオンプレーティン
グによって行うことができる。
３〜２０重量％の割合で酸素〔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。この硬質被覆材からなる硬質皮膜を摺動
面に被覆した摺動部材は耐焼付性と靱性とが向上され
る。そして上記硬質被覆材の被覆はイオンプレーティン
グによって行うことができる。
【０００６】しかしながら、イオンプレーティングの
際、プロセスガスとしてＮ2 ガスとＯ2 ガスとが使用さ
れるため、摺動部材の母材表面がＯ2 ガスによって酸化
される。その結果、母材表面と硬質皮膜との密着性が低
下するおそれがある。
際、プロセスガスとしてＮ2 ガスとＯ2 ガスとが使用さ
れるため、摺動部材の母材表面がＯ2 ガスによって酸化
される。その結果、母材表面と硬質皮膜との密着性が低
下するおそれがある。
【０００７】本発明の目的は、ＣｒＮ皮膜の摺動特性と
靱性とを向上させた硬質皮膜が密着性よく少なくとも摺
動面に被覆されている摺動部材およびその製造方法を提
供することにある。
靱性とを向上させた硬質皮膜が密着性よく少なくとも摺
動面に被覆されている摺動部材およびその製造方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の摺動部材の構成
は、少なくとも摺動面にＣｒ、Ｃｒ2 ＮおよびＣｒＮの
中の少なくとも一つからなる下地皮膜が被覆され、Ｃｒ
Ｎの結晶構造中に３〜２０重量％の割合で〔Ｏ〕が固溶
されており且つビッカース硬さが１６００〜２２００の
範囲にある硬質被覆材からなる硬質皮膜が前記下地皮膜
上に被覆されていることを特徴とする。
は、少なくとも摺動面にＣｒ、Ｃｒ2 ＮおよびＣｒＮの
中の少なくとも一つからなる下地皮膜が被覆され、Ｃｒ
Ｎの結晶構造中に３〜２０重量％の割合で〔Ｏ〕が固溶
されており且つビッカース硬さが１６００〜２２００の
範囲にある硬質被覆材からなる硬質皮膜が前記下地皮膜
上に被覆されていることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の摺動部材の製造方法の構成
は、蒸発源にＣｒを使用し、少なくとも摺動面にイオン
プレーティングによって下地皮膜を被覆する工程と、プ
ロセスガスにＮ2 ガスとＯ2 ガスとを使用し、前記下地
皮膜上にイオンプレーティングによって硬質皮膜を被覆
する工程とを備えていることを特徴とする。この場合、
下地皮膜の被覆工程は、プロセスガスを使用しないでイ
オンプレーティングを行ってもよいし、あるいはプロセ
スガスにＮ2 ガスを使用してイオンプレーティングを行
ってもよい。
は、蒸発源にＣｒを使用し、少なくとも摺動面にイオン
プレーティングによって下地皮膜を被覆する工程と、プ
ロセスガスにＮ2 ガスとＯ2 ガスとを使用し、前記下地
皮膜上にイオンプレーティングによって硬質皮膜を被覆
する工程とを備えていることを特徴とする。この場合、
下地皮膜の被覆工程は、プロセスガスを使用しないでイ
オンプレーティングを行ってもよいし、あるいはプロセ
スガスにＮ2 ガスを使用してイオンプレーティングを行
ってもよい。
【００１０】そして下地皮膜の被覆工程がプロセスガス
にＮ2 ガスを使用する場合には、Ｎ2 ガスをイオンプレ
ーティング雰囲気内に供給せずにイオンプレーティング
を行う工程と、Ｎ2 ガスをイオンプレーティング雰囲気
内に供給してイオンプレーティングを行う工程とを備え
るようにしてもよい。また、イオンプレーティング雰囲
気中のＮ2 ガスの圧力を種々の大きさに変えて各圧力状
態の下でイオンプレーティングを行うようにしてもよ
い。
にＮ2 ガスを使用する場合には、Ｎ2 ガスをイオンプレ
ーティング雰囲気内に供給せずにイオンプレーティング
を行う工程と、Ｎ2 ガスをイオンプレーティング雰囲気
内に供給してイオンプレーティングを行う工程とを備え
るようにしてもよい。また、イオンプレーティング雰囲
気中のＮ2 ガスの圧力を種々の大きさに変えて各圧力状
態の下でイオンプレーティングを行うようにしてもよ
い。
【００１１】
【作用】前記した手段によれば、硬質皮膜はＣｒＮ中に
〔Ｏ〕が所定の割合で固溶されている硬質被覆材からな
るので、耐焼付性と靱性が向上される。
〔Ｏ〕が所定の割合で固溶されている硬質被覆材からな
るので、耐焼付性と靱性が向上される。
【００１２】硬質皮膜の下に下地皮膜が被覆されている
ため、摺動部材の母材表面がイオンプレーティングによ
る硬質皮膜の被覆時に使用されるＯ2 ガスによって酸化
されるのを防ぐことができる。その結果、硬質皮膜の密
着性を良好にできる。
ため、摺動部材の母材表面がイオンプレーティングによ
る硬質皮膜の被覆時に使用されるＯ2 ガスによって酸化
されるのを防ぐことができる。その結果、硬質皮膜の密
着性を良好にできる。
【００１３】
【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
て下地皮膜２と硬質皮膜３とが被覆されている。
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
て下地皮膜２と硬質皮膜３とが被覆されている。
【００１４】下地皮膜２は次の〜に示されている皮
膜の中のいずれかの皮膜からなる。 Ｃｒ皮膜 Ｃｒ2 Ｎ皮膜 ＣｒＮ皮膜 ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜 Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜
膜の中のいずれかの皮膜からなる。 Ｃｒ皮膜 Ｃｒ2 Ｎ皮膜 ＣｒＮ皮膜 ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜 Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜
【００１５】下地皮膜２はイオンプレーティングによる
硬質皮膜３の被覆時に使用されるＯ2 ガスによって母材
表面が酸化されるのを防止する。したがって、下地皮膜
２の膜厚は特に限定されないが、０．１〜１５μｍの範
囲が好ましい。
硬質皮膜３の被覆時に使用されるＯ2 ガスによって母材
表面が酸化されるのを防止する。したがって、下地皮膜
２の膜厚は特に限定されないが、０．１〜１５μｍの範
囲が好ましい。
【００１６】硬質皮膜３はＣｒＮの結晶構造中に３〜２
０重量％の割合で酸素〔Ｏ〕が固溶されている硬質被覆
材からなり、ビッカース硬さが１６００〜２２００の範
囲にある。硬質皮膜３の膜厚は１０〜７０μｍが好適で
ある。
０重量％の割合で酸素〔Ｏ〕が固溶されている硬質被覆
材からなり、ビッカース硬さが１６００〜２２００の範
囲にある。硬質皮膜３の膜厚は１０〜７０μｍが好適で
ある。
【００１７】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、蒸
発源（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。
レーティングの一つで、真空アーク放電を利用して、蒸
発源（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。
【００１８】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（蒸発源）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。
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（蒸発源）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。
【００１９】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。
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。
【００２０】上記アークイオンプレーティング装置を使
用して、被コーティング物１２としてのピストンリング
に下地皮膜２を被覆することができる。
用して、被コーティング物１２としてのピストンリング
に下地皮膜２を被覆することができる。
【００２１】下地皮膜２をイオンプレーティングによっ
て被覆する場合、イオンプレーティングの前に、被コー
ティング物１２の表面が清浄にされる。すなわち、被コ
ーティング物１２としてのピストンリングは真空チャン
バ１０内に設けられているヒータ（図示外）によって約
４００℃に加熱された後、６００〜１０００Ｖのバイア
ス電圧で数分間メタルイオンボンバードメントされ、ピ
ストンリングの表面の酸化膜等が取り除かれて清浄にさ
れる。この時、被コーティング物１２としてのピストン
リングは約６００℃まで昇温する。この後、徐々にバイ
アス電圧を下げると、３００Ｖ程度から析出が始まる。
て被覆する場合、イオンプレーティングの前に、被コー
ティング物１２の表面が清浄にされる。すなわち、被コ
ーティング物１２としてのピストンリングは真空チャン
バ１０内に設けられているヒータ（図示外）によって約
４００℃に加熱された後、６００〜１０００Ｖのバイア
ス電圧で数分間メタルイオンボンバードメントされ、ピ
ストンリングの表面の酸化膜等が取り除かれて清浄にさ
れる。この時、被コーティング物１２としてのピストン
リングは約６００℃まで昇温する。この後、徐々にバイ
アス電圧を下げると、３００Ｖ程度から析出が始まる。
【００２２】下地皮膜２がＣｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、
ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、あるいはＣｒ2 Ｎ
とＣｒＮが共存している皮膜の場合は、陰極材料にＣｒ
金属を使用し、プロセスガスにＮ2 ガスを使用してイオ
ンプレーティングを実施することにより、上記いずれか
の下地皮膜を被覆することができる。
ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、あるいはＣｒ2 Ｎ
とＣｒＮが共存している皮膜の場合は、陰極材料にＣｒ
金属を使用し、プロセスガスにＮ2 ガスを使用してイオ
ンプレーティングを実施することにより、上記いずれか
の下地皮膜を被覆することができる。
【００２３】下地皮膜２の種類は真空チャンバ１０内の
Ｎ2 ガスの圧力の大きさによって変えることができる。
下記に示す皮膜は下に示されている皮膜ほどＮ2 ガスの
圧力が大きい。 ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜 ↓ Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜（Ｃｒ2 Ｎの割合
がＣｒＮの割合よりも多い） ↓ ＣｒＮとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜（ＣｒＮの割合が
Ｃｒ2 Ｎの割合よりも多い） ↓ ＣｒＮ皮膜
Ｎ2 ガスの圧力の大きさによって変えることができる。
下記に示す皮膜は下に示されている皮膜ほどＮ2 ガスの
圧力が大きい。 ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜 ↓ Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜（Ｃｒ2 Ｎの割合
がＣｒＮの割合よりも多い） ↓ ＣｒＮとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜（ＣｒＮの割合が
Ｃｒ2 Ｎの割合よりも多い） ↓ ＣｒＮ皮膜
【００２４】Ｎ2 ガスの圧力の大きさと下地皮膜２の種
類との実際の関係を表１に示す。表１において、Ｎ2 ガ
スの圧力の単位はｍＴｏｒｒ、バイアス電圧の単位はＶ
である。また、表１において、下地皮膜の種類の下に記
載されている数値は下地皮膜のビッカース硬さを示して
いる。
類との実際の関係を表１に示す。表１において、Ｎ2 ガ
スの圧力の単位はｍＴｏｒｒ、バイアス電圧の単位はＶ
である。また、表１において、下地皮膜の種類の下に記
載されている数値は下地皮膜のビッカース硬さを示して
いる。
【００２５】
【００２６】なお、下地皮膜２がＣｒ皮膜の場合は、陰
極材料にＣｒ金属を使用し、プロセスガスは使用しない
でイオンプレーティングを実施する。
極材料にＣｒ金属を使用し、プロセスガスは使用しない
でイオンプレーティングを実施する。
【００２７】下地皮膜が被コーティング物１２としての
ピストンリングに所定厚さ被覆された後、上記アークイ
オンプレーティング装置において、プロセスガスとして
Ｎ2ガスとＯ2 ガスとが真空チャンバ１０内に供給され
てイオンプレーティングが実施されることにより、被コ
ーティング物１２としてのピストンリングに被覆されて
いる下地皮膜上に、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶された硬質
被覆材からなる硬質皮膜を被覆することができる。
ピストンリングに所定厚さ被覆された後、上記アークイ
オンプレーティング装置において、プロセスガスとして
Ｎ2ガスとＯ2 ガスとが真空チャンバ１０内に供給され
てイオンプレーティングが実施されることにより、被コ
ーティング物１２としてのピストンリングに被覆されて
いる下地皮膜上に、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶された硬質
被覆材からなる硬質皮膜を被覆することができる。
【００２８】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。
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。
【００２９】ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶された硬質被覆材
からなる硬質皮膜の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２参照）。また、バイ
アス電圧を高くすると、硬度は上昇する（表３参照）。
からなる硬質皮膜の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２参照）。また、バイ
アス電圧を高くすると、硬度は上昇する（表３参照）。
【００３０】
【００３１】
【００３２】ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されている硬質被
覆材からなる硬質皮膜３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。
覆材からなる硬質皮膜３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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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３にクラックが発
生したときの摺動速度を測定した。測定は硬質皮膜中の
〔Ｏ〕含有量が異なる８種類のピストンリング（本発明
のピストンリング：４種類、比較例としてのピストンリ
ング：４種類）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。また、下地皮膜はＣ
ｒＮ皮膜で、その膜厚は７．６μｍであった。
たとき、ピストンリング１の硬質皮膜３にクラックが発
生したときの摺動速度を測定した。測定は硬質皮膜中の
〔Ｏ〕含有量が異なる８種類のピストンリング（本発明
のピストンリング：４種類、比較例としてのピストンリ
ング：４種類）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。また、下地皮膜はＣ
ｒＮ皮膜で、その膜厚は７．６μｍであった。
【００３５】硬質皮膜中の〔Ｏ〕の測定は主としてＥＰ
ＭＡで行い、また、ＥＳＣＡでも確認した。
ＭＡで行い、また、ＥＳＣＡでも確認した。
【００３６】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
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
【００３７】表４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。
フ表示したものを示す。
【００３８】
【００３９】上記において、硬質皮膜中の〔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。
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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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 Ｏ3 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 Ｏ3 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 Ｏ3 は斜方晶の結晶構造を有している。
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 Ｏ3 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 Ｏ3 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 Ｏ3 は斜方晶の結晶構造を有している。
【００４２】ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されている硬質被
覆材からなる硬質皮膜の硬さはＨV１６００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 ２
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。
覆材からなる硬質皮膜の硬さはＨV１６００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 ２
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。
【００４３】次に、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されている
硬質被覆材からなる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硬質皮膜の耐焼付評価
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。
硬質被覆材からなる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硬質皮膜の耐焼付評価
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。
【００４４】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。
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。
【００４５】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。
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。
【００４６】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。
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。
【００４７】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。
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。
【００４８】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層、〔Ｏ〕をＣｒＮ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、〔Ｏ〕をＣｒＮ中に固溶しているＣｒＮ皮膜をＣｒ
2 Ｎからなる下地皮膜（膜厚：５．０μｍ）上に備える
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。
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層、〔Ｏ〕をＣｒＮ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、〔Ｏ〕をＣｒＮ中に固溶しているＣｒＮ皮膜をＣｒ
2 Ｎからなる下地皮膜（膜厚：５．０μｍ）上に備える
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。
【００４９】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
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
【００５０】図８の試験結果に示されているように、Ｃ
ｒめっき皮膜や窒化層に比べて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、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕を固溶している本発明の皮膜の
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。
ｒめっき皮膜や窒化層に比べて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、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕を固溶している本発明の皮膜の
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。
【００５１】次に、ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されている
硬質被覆材からなる硬質皮膜の密着性を圧痕法によって
評価した。
硬質被覆材からなる硬質皮膜の密着性を圧痕法によって
評価した。
【００５２】ピストンリングの外周面に押し付けられる
圧子と荷重は次の通りである。 圧子：円錐角１２０度のダイヤモンド 荷重：６０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇ
圧子と荷重は次の通りである。 圧子：円錐角１２０度のダイヤモンド 荷重：６０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇ
【００５３】ＣｒＮ中に〔Ｏ〕が固溶されている硬質被
覆材からなる硬質皮膜の厚さ等は次の通りである。 皮膜被覆条件 ：バイアス電圧 ５Ｖ 雰囲気中の酸素 １０．０％ 皮膜厚さ ：５０μｍ 皮膜硬さ ：ＨV0.1２０５９ 皮膜中の〔Ｏ〕含有量：１１．３％
覆材からなる硬質皮膜の厚さ等は次の通りである。 皮膜被覆条件 ：バイアス電圧 ５Ｖ 雰囲気中の酸素 １０．０％ 皮膜厚さ ：５０μｍ 皮膜硬さ ：ＨV0.1２０５９ 皮膜中の〔Ｏ〕含有量：１１．３％
【００５４】表５に、下地皮膜が被覆されない場合と、
下地皮膜が被覆された場合とについて行った上記硬質皮
膜の密着性の試験の結果を示す。表５において、〇印は
ピストンリングの外周面４０にクラック４１が発生した
場合を示し（図９（ａ）参照）、×印はピストンリング
の外周面４０にクラック４１が発生するとともに、圧痕
４２の周辺部に剥離（４３は剥離個所を示す）が発生し
た場合を示す（図９（ｂ）参照）。
下地皮膜が被覆された場合とについて行った上記硬質皮
膜の密着性の試験の結果を示す。表５において、〇印は
ピストンリングの外周面４０にクラック４１が発生した
場合を示し（図９（ａ）参照）、×印はピストンリング
の外周面４０にクラック４１が発生するとともに、圧痕
４２の周辺部に剥離（４３は剥離個所を示す）が発生し
た場合を示す（図９（ｂ）参照）。
【００５５】
【００５６】図１０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。本実
施例におけるピストンリング１は、図１に示されている
ピストンリングとは下地皮膜と硬質皮膜が被覆されてい
る個所のみが相違している。本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下地皮膜２と硬質皮膜３
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。
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、図１に示されている
ピストンリングとは下地皮膜と硬質皮膜が被覆されてい
る個所のみが相違している。本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下地皮膜２と硬質皮膜３
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。
【００５７】図１０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。本実施例におけるピストンリング１も、図１に示さ
れているピストンリングとは下地皮膜と硬質皮膜が被覆
されている個所のみが相違している。本実施例における
ピストンリング１は外周面と上下面と内周面とに下地皮
膜２と硬質皮膜３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。
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も、図１に示さ
れているピストンリングとは下地皮膜と硬質皮膜が被覆
されている個所のみが相違している。本実施例における
ピストンリング１は外周面と上下面と内周面とに下地皮
膜２と硬質皮膜３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。
【００５８】図１１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。本実施
例におけるピストンリング１は、図１に示されているピ
ストンリングとは下地皮膜の構成のみが相違している。
本実施例におけるピストンリング１の下地皮膜２は二層
構造を有しており、Ｃｒ皮膜、Ｃｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮
膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、およびＣｒ2
ＮとＣｒＮが共存している皮膜の中のいずれか２つの皮
膜が積層されているものである。
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、図１に示されているピ
ストンリングとは下地皮膜の構成のみが相違している。
本実施例におけるピストンリング１の下地皮膜２は二層
構造を有しており、Ｃｒ皮膜、Ｃｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮
膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、およびＣｒ2
ＮとＣｒＮが共存している皮膜の中のいずれか２つの皮
膜が積層されているものである。
【００５９】上記下地皮膜２は、前記アークイオンプレ
ーティング装置において、陰極材料にＣｒ金属を使用
し、プロセスガスにＮ2 ガスを使用することによって被
覆することができる。Ｃｒ皮膜はＮ2 ガスを真空チャン
バ１０内に供給しないでイオンプレーティングを実施す
ることにより被覆できる。他の皮膜は真空チャンバ１０
内にＮ2 ガスを供給し、Ｎ2 ガスの圧力を所定の圧力に
することによって被覆できる。
ーティング装置において、陰極材料にＣｒ金属を使用
し、プロセスガスにＮ2 ガスを使用することによって被
覆することができる。Ｃｒ皮膜はＮ2 ガスを真空チャン
バ１０内に供給しないでイオンプレーティングを実施す
ることにより被覆できる。他の皮膜は真空チャンバ１０
内にＮ2 ガスを供給し、Ｎ2 ガスの圧力を所定の圧力に
することによって被覆できる。
【００６０】したがって、Ｃｒ皮膜と他の皮膜（Ｃｒ2
Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2Ｎが共存している皮
膜、あるいはＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜）と
の組合せの場合は次のあるいはに示されているよう
にして被覆することができる。
Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2Ｎが共存している皮
膜、あるいはＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜）と
の組合せの場合は次のあるいはに示されているよう
にして被覆することができる。
【００６１】 最初、真空チャンバ１０内にＮ2 ガス
を供給しないでイオンプレーティングを実施し、次に真
空チャンバ１０内にＮ2 ガスを供給してイオンプレーテ
ィングを実施する。この場合は母材表面上にＣｒ皮膜が
被覆され、Ｃｒ皮膜上に他の皮膜（Ｃｒ2 Ｎ皮膜、Ｃｒ
Ｎ皮膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、あるいは
Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜）が被覆される。
を供給しないでイオンプレーティングを実施し、次に真
空チャンバ１０内にＮ2 ガスを供給してイオンプレーテ
ィングを実施する。この場合は母材表面上にＣｒ皮膜が
被覆され、Ｃｒ皮膜上に他の皮膜（Ｃｒ2 Ｎ皮膜、Ｃｒ
Ｎ皮膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、あるいは
Ｃｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜）が被覆される。
【００６２】 最初、真空チャンバ１０内にＮ2 ガス
を供給してイオンプレーティングを実施し、次に真空チ
ャンバ１０内のＮ2 ガスを排気して、イオンプレーティ
ングを実施する。この場合は母材表面上に他の皮膜（Ｃ
ｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存してい
る皮膜、あるいはＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮
膜）が被覆され、その皮膜上にＣｒ皮膜が被覆される。
を供給してイオンプレーティングを実施し、次に真空チ
ャンバ１０内のＮ2 ガスを排気して、イオンプレーティ
ングを実施する。この場合は母材表面上に他の皮膜（Ｃ
ｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存してい
る皮膜、あるいはＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮
膜）が被覆され、その皮膜上にＣｒ皮膜が被覆される。
【００６３】Ｃｒ2 Ｎ皮膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2
Ｎが共存している皮膜、およびＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存
している皮膜の中のいずれか２つの組合せの場合は次の
ようにして被覆することができる。
Ｎが共存している皮膜、およびＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存
している皮膜の中のいずれか２つの組合せの場合は次の
ようにして被覆することができる。
【００６４】真空チャンバ１０内にＮ2 ガスを供給し
て、真空チャンバ１０内のＮ2 ガスの圧力を所定の圧力
にした状態でイオンプレーティングを実施し、次に真空
チャンバ１０内のＮ2 ガスの圧力を変えて、異なる皮膜
が形成される圧力にした状態でさらにイオンプレーティ
ングを実施する。Ｎ2 ガスの圧力の大きさによって下地
皮膜の種類が相違することは前述した通りである。
て、真空チャンバ１０内のＮ2 ガスの圧力を所定の圧力
にした状態でイオンプレーティングを実施し、次に真空
チャンバ１０内のＮ2 ガスの圧力を変えて、異なる皮膜
が形成される圧力にした状態でさらにイオンプレーティ
ングを実施する。Ｎ2 ガスの圧力の大きさによって下地
皮膜の種類が相違することは前述した通りである。
【００６５】なお、図１０は二層の下地皮膜を示した
が、下地皮膜は三層以上にしてもよい。
が、下地皮膜は三層以上にしてもよい。
【００６６】また、図１０は複層の下地皮膜と硬質皮膜
をピストンリングの外周面に被覆した例を示したが、複
層の下地皮膜と硬質皮膜をピストンリングの外周面と上
下面、あるいは外周面と上下面と内周面とに被覆するよ
うにしてもよい。
をピストンリングの外周面に被覆した例を示したが、複
層の下地皮膜と硬質皮膜をピストンリングの外周面と上
下面、あるいは外周面と上下面と内周面とに被覆するよ
うにしてもよい。
【００６７】また、上記実施例ではピストンリングに下
地皮膜と硬質皮膜を被覆した例を示したが、これらの皮
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。
地皮膜と硬質皮膜を被覆した例を示したが、これらの皮
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。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の摺動部材
は、ＣｒＮ皮膜の摺動特性と靱性とを向上させた硬質皮
膜が密着性よく少なくとも摺動面に被覆されているた
め、苛酷な条件下においても充分な耐久性を具備してい
る。
は、ＣｒＮ皮膜の摺動特性と靱性とを向上させた硬質皮
膜が密着性よく少なくとも摺動面に被覆されているた
め、苛酷な条件下においても充分な耐久性を具備してい
る。
【図面の簡単な説明】
【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。
分を示す縦断面図である。
【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。
するための図である。
【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。
説明するための一部断面正面図、（ｂ）は同側面図であ
る。
【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。
た試験結果を示すグラフである。
【図５】ＣｒＮ中に２３重量％の割合で〔Ｏ〕が固溶さ
れている硬質被覆材からなる硬質皮膜のＸ線回折結果を
示す図である。
れている硬質被覆材からなる硬質皮膜のＸ線回折結果を
示す図である。
【図６】ＣｒＮ中に１０重量％の割合で〔Ｏ〕が固溶さ
れている硬質被覆材からなる硬質皮膜のＸ線回折結果を
示す図である。
れている硬質被覆材からなる硬質皮膜のＸ線回折結果を
示す図である。
【図７】高面圧焼付試験機の概要を示す縦断面図であ
る。
る。
【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。
示すグラフである。
【図９】（ａ）は圧痕法による密着性試験において、ピ
ストンリングの外周面にクラックが発生した場合を説明
するための図、（ｂ）は圧痕法による密着性試験におい
て、ピストンリングの外周面にクラックと剥離とが発生
した場合を説明するための図である。
ストンリングの外周面にクラックが発生した場合を説明
するための図、（ｂ）は圧痕法による密着性試験におい
て、ピストンリングの外周面にクラックと剥離とが発生
した場合を説明するための図である。
【図１０】（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。
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。
【図１１】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。
ングの一部分を示す縦断面図である。
１ ピストンリング ２ 下地皮膜 ３ 硬質皮膜 １０ 真空チャンバ １１ 陰極（蒸発源） 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 ４０ ピストンリング外周面 ４１ クラック ４２ 圧痕 ４３ 剥離個所
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (14)
- 【請求項１】 少なくとも摺動面にＣｒ、Ｃｒ2 Ｎおよ
びＣｒＮの中の少なくとも一つからなる下地皮膜が被覆
され、ＣｒＮの結晶構造中に３〜２０重量％の割合で
〔Ｏ〕が固溶されており且つビッカース硬さが１６００
〜２２００の範囲にある硬質被覆材からなる硬質皮膜が
前記下地皮膜上に被覆されていることを特徴とする摺動
部材。 - 【請求項２】 前記下地皮膜がＣｒ皮膜であることを特
徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記下地皮膜がＣｒ2 Ｎ皮膜であること
を特徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項４】 前記下地皮膜がＣｒＮ皮膜であることを
特徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項５】 前記下地皮膜がＣｒとＣｒ2 Ｎが共存し
ている皮膜であることを特徴とする請求項１記載の摺動
部材。 - 【請求項６】 前記下地皮膜がＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存
している皮膜であることを特徴とする請求項１記載の摺
動部材。 - 【請求項７】 前記下地皮膜がＣｒ皮膜、Ｃｒ2 Ｎ皮
膜、ＣｒＮ皮膜、ＣｒとＣｒ2 Ｎが共存している皮膜、
およびＣｒ2 ＮとＣｒＮが共存している皮膜の中の少な
くとも２つ以上の皮膜が積層されている複層皮膜である
ことを特徴とする請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項８】 前記皮膜が被覆されている部材がピスト
ンリングであり、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１〜７のいずれかに記載の摺
動部材。 - 【請求項９】 前記皮膜が被覆されている部材がピスト
ンリングであり、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１〜７のいずれかに
記載の摺動部材。 - 【請求項１０】 前記皮膜が被覆されている部材がピス
トンリングであり、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１〜７の
いずれかに記載の摺動部材。 - 【請求項１１】 蒸発源にＣｒを使用し、少なくとも摺
動面にイオンプレーティングによって下地皮膜を被覆す
る工程と、プロセスガスにＮ2 ガスとＯ2 ガスとを使用
し、前記下地皮膜上にイオンプレーティングによって硬
質皮膜を被覆する工程とを備えていることを特徴とする
摺動部材の製造方法。 - 【請求項１２】 前記下地皮膜の被覆工程において、プ
ロセスガスにＮ2 ガスを使用することを特徴とする請求
項１１記載の摺動部材の製造方法。 - 【請求項１３】 前記下地皮膜の被覆工程が、Ｎ2 ガス
をイオンプレーティング雰囲気内に供給せずにイオンプ
レーティングを行う工程と、Ｎ2 ガスをイオンプレーテ
ィング雰囲気内に供給してイオンプレーティングを行う
工程とを備えていることを特徴とする請求項１２記載の
摺動部材の製造方法。 - 【請求項１４】 前記下地皮膜の被覆工程において、イ
オンプレーティング雰囲気中のＮ2 ガスの圧力を種々の
大きさに変えて各圧力状態の下でイオンプレーティング
が行われることを特徴とする請求項１２または１３記載
の摺動部材の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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