JPH0697067B2 - ピストン - Google Patents
ピストンInfo
- Publication number
- JPH0697067B2 JPH0697067B2 JP61071305A JP7130586A JPH0697067B2 JP H0697067 B2 JPH0697067 B2 JP H0697067B2 JP 61071305 A JP61071305 A JP 61071305A JP 7130586 A JP7130586 A JP 7130586A JP H0697067 B2 JPH0697067 B2 JP H0697067B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- test
- resistance
- test piece
- piston
- amount
- 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.)
- Expired - Fee Related
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、分散めっき層を有するピストンに関する。
(従来技術と問題点) 内燃機関のピストンは、軽量化のためアルミ合金製のも
のが一部実用化されている。アルミ合金製ピストンは、
それ自体耐摩耗性、耐焼付性に劣るという欠点を持って
いる。そのため、アルミ合金製ピストンに耐摩耗性、耐
焼付性を高める必要が生じた場合、一般的に摺動面に硬
質クロムめっきやモリブデン溶射などの表面処理を施し
て使用する。
のが一部実用化されている。アルミ合金製ピストンは、
それ自体耐摩耗性、耐焼付性に劣るという欠点を持って
いる。そのため、アルミ合金製ピストンに耐摩耗性、耐
焼付性を高める必要が生じた場合、一般的に摺動面に硬
質クロムめっきやモリブデン溶射などの表面処理を施し
て使用する。
しかし、クロムめっきは、耐摩耗性には優れているもの
の、処理にかなりの長時間を要する上に、耐焼付性、耐
蝕性などに問題がある。モリブデン溶射は、耐焼付性、
耐蝕性には優れているものの、耐摩耗にやや劣るという
欠点がある。
の、処理にかなりの長時間を要する上に、耐焼付性、耐
蝕性などに問題がある。モリブデン溶射は、耐焼付性、
耐蝕性には優れているものの、耐摩耗にやや劣るという
欠点がある。
最近、エンジンの高速回転化などに伴い、ピストンにか
かる負荷は益々増大し、従来より耐摩耗性、耐焼付性、
耐蝕性に優れた表面処理層が求められている。
かる負荷は益々増大し、従来より耐摩耗性、耐焼付性、
耐蝕性に優れた表面処理層が求められている。
(発明の構成) 本発明は第1図に示すように、金属製ピストン1の摺動
面に、コバルト10〜40重量%、燐2〜10重量%、残りが
ニッケルからなる合金基地中に、粒径10μm以下の硬質
粒子が5〜30容量%分散している複合めっき層2が形成
されていることを特徴とするピストンを提供することで
上記の問題点を解決している。
面に、コバルト10〜40重量%、燐2〜10重量%、残りが
ニッケルからなる合金基地中に、粒径10μm以下の硬質
粒子が5〜30容量%分散している複合めっき層2が形成
されていることを特徴とするピストンを提供することで
上記の問題点を解決している。
(作用) 合金基地中に含まれる燐は、熱硬化処理を行うと該合金
基地の硬度を増大させ、耐摩耗性、耐蝕性の改善に優れ
た効果を示す。合金基地中に含まれる燐の含有量は2%
以下ではその効果は少なく、また10%を越すと基地を脆
化させ、皮膜の衝撃強度、密着性を悪くさせる。燐の含
有量は2〜10重量%が望ましい。
基地の硬度を増大させ、耐摩耗性、耐蝕性の改善に優れ
た効果を示す。合金基地中に含まれる燐の含有量は2%
以下ではその効果は少なく、また10%を越すと基地を脆
化させ、皮膜の衝撃強度、密着性を悪くさせる。燐の含
有量は2〜10重量%が望ましい。
コバルトの添加は合金基地の耐焼付性、耐蝕性を改善さ
せると共に圧壊疲労強度も向上させる。
せると共に圧壊疲労強度も向上させる。
合金基地中に含まれるコバルトの量が10重量%より少な
いと上記の効果が顕著に得られず、また40重量%を越え
てもその効果に著しい変化は無い。従ってコバルトの量
は10〜40重量%が良い。
いと上記の効果が顕著に得られず、また40重量%を越え
てもその効果に著しい変化は無い。従ってコバルトの量
は10〜40重量%が良い。
合金基地中に分散される硬質粒子は、耐摩耗性の向上に
効果がある。合金基地中に分散される耐摩耗性粒子とし
ては、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、アルミナ、ジ
ルコニア、酸化コバルトなどの金属窒化物、金属炭化
物、金属酸化物などが適している。
効果がある。合金基地中に分散される耐摩耗性粒子とし
ては、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、アルミナ、ジ
ルコニア、酸化コバルトなどの金属窒化物、金属炭化
物、金属酸化物などが適している。
分散量は5容量%以下では耐摩耗性改善の効果は少な
い。また、粒径が10μm、分散量が30容量%を越える
と、皮膜の強度が低下するようになる。従って硬質粒子
の平均粒径は10μm以下、分散量は5〜30容量%が良
く、望ましくは平均粒径0.5〜5μm、分散量は15〜25
容量%が良い。
い。また、粒径が10μm、分散量が30容量%を越える
と、皮膜の強度が低下するようになる。従って硬質粒子
の平均粒径は10μm以下、分散量は5〜30容量%が良
く、望ましくは平均粒径0.5〜5μm、分散量は15〜25
容量%が良い。
本発明には合金基地中に上記の硬質粒子の他に、潤滑性
粒子をも分散させることができる。潤滑粒子としては、
例えばへき開性のある低摩擦係数の固体潤滑剤が適して
いる。代表的な例として二硫化モリブデン、フッ化黒
鉛、窒化硼素、グラファイト、雲母、テフロンなどの粒
子があげられる。このような潤滑粒子を分散させること
によって相手材の摩耗をも極めて少なくすることができ
る。
粒子をも分散させることができる。潤滑粒子としては、
例えばへき開性のある低摩擦係数の固体潤滑剤が適して
いる。代表的な例として二硫化モリブデン、フッ化黒
鉛、窒化硼素、グラファイト、雲母、テフロンなどの粒
子があげられる。このような潤滑粒子を分散させること
によって相手材の摩耗をも極めて少なくすることができ
る。
基地中に分散される潤滑粒子の粒径は使用する潤滑剤に
もよるが0.5μm以下、分散量が5容量%以下では潤滑
剤としての効果は少ない。また粒径が20μm、分散量が
35容量%を越えると、基地の強度は低下し、運転中に皮
膜が剥離する原因となる。従って潤滑粒子の粒径は0.5
〜20μm、分散量は5〜35容量%が良く、望ましくは粒
径は1〜10μm、分散量は10〜30容量%が良い。
もよるが0.5μm以下、分散量が5容量%以下では潤滑
剤としての効果は少ない。また粒径が20μm、分散量が
35容量%を越えると、基地の強度は低下し、運転中に皮
膜が剥離する原因となる。従って潤滑粒子の粒径は0.5
〜20μm、分散量は5〜35容量%が良く、望ましくは粒
径は1〜10μm、分散量は10〜30容量%が良い。
また、合金基地中に分散される硬質粒子と潤滑粒子の合
計は皮膜の強度から40容量%以下が望ましい。
計は皮膜の強度から40容量%以下が望ましい。
(実施例) 先端端面が5mm×5mmのアルミ合金製試験片に、第1表の
電気めっき法の条件により硬質粒子として窒化珪素粒子
を分散させた厚さ120μmのニッケル−コバルト−燐め
っき層を形成させた。
電気めっき法の条件により硬質粒子として窒化珪素粒子
を分散させた厚さ120μmのニッケル−コバルト−燐め
っき層を形成させた。
次ぎに、前記各方法で得た各試験片を370℃で1時間加
熱して皮膜層の硬化処理を行った。
熱して皮膜層の硬化処理を行った。
得られた試験片について、その試験片のめっき層の組成
とマイクロビッカース硬度計で測定した結果を第2表に
しめす。
とマイクロビッカース硬度計で測定した結果を第2表に
しめす。
次に本発明に係る摺動面の耐摩耗試験および焼付試験に
ついて説明する。試験は第2図および第3図に示すライ
ダー方式摩耗試験機によって行った。その概要はステー
タホルダ1にシリンダー材などとして使用されるアルミ
合金シリンダー材A390製で、摺動面2がホーニング仕上
げされた円板3が取外し可能に取り付けられており、そ
の中央には裏側から注油孔4を通して潤滑油が注油され
るようにしてあり、図示しない油圧装置によってステー
タホルダ1には図において右方へ向けて所定圧力で押圧
力がかかるようにしてある。円板3に対向してロータ5
上に取付けられた試験片保持具6の回転軸と同心の円周
上に等間隔に刻設された4個の取付孔にそれぞれ試験片
7が取付けられ、それぞれ所定の表面処理が施された試
験片の5×5mm角の先端端面が円板3の摺動面2に接触
し、図示しない駆動装置によって所定速度で回転する。
試験はステータ側の注油孔4から一定油温の潤滑油を摺
動面に供給しながら行なう。
ついて説明する。試験は第2図および第3図に示すライ
ダー方式摩耗試験機によって行った。その概要はステー
タホルダ1にシリンダー材などとして使用されるアルミ
合金シリンダー材A390製で、摺動面2がホーニング仕上
げされた円板3が取外し可能に取り付けられており、そ
の中央には裏側から注油孔4を通して潤滑油が注油され
るようにしてあり、図示しない油圧装置によってステー
タホルダ1には図において右方へ向けて所定圧力で押圧
力がかかるようにしてある。円板3に対向してロータ5
上に取付けられた試験片保持具6の回転軸と同心の円周
上に等間隔に刻設された4個の取付孔にそれぞれ試験片
7が取付けられ、それぞれ所定の表面処理が施された試
験片の5×5mm角の先端端面が円板3の摺動面2に接触
し、図示しない駆動装置によって所定速度で回転する。
試験はステータ側の注油孔4から一定油温の潤滑油を摺
動面に供給しながら行なう。
摩耗試験は一定の押圧力の下でロータ5を回転させ、試
験片7が所定の摺動距離だけ円板3上を摺動したときの
試験片7とステータ円板3の摩耗量によって耐摩耗性を
評価する。
験片7が所定の摺動距離だけ円板3上を摺動したときの
試験片7とステータ円板3の摩耗量によって耐摩耗性を
評価する。
またロータ5を回転させると試験片7と円板3との摩耗
によってステータホルダ1には図示のようにトルクFを
生ずるので、このトルクFをスピンドル8を介してロー
ドセル9に作用させ、押圧力の変化によるトルクFの変
化を動歪計10で読みトルクFが急激に上昇したときに焼
付けが生じたとして、そのときの押圧力をもって耐燃付
き性を評価する。
によってステータホルダ1には図示のようにトルクFを
生ずるので、このトルクFをスピンドル8を介してロー
ドセル9に作用させ、押圧力の変化によるトルクFの変
化を動歪計10で読みトルクFが急激に上昇したときに焼
付けが生じたとして、そのときの押圧力をもって耐燃付
き性を評価する。
試験片7には、前記実施例で得られた試験片の他に、比
較のため一般に耐摩耗性表面処理に用いられる硬質クロ
ムめっき、耐摩耗性スカッフ性に優れているモリブデン
溶射についても同様の試験を行った。
較のため一般に耐摩耗性表面処理に用いられる硬質クロ
ムめっき、耐摩耗性スカッフ性に優れているモリブデン
溶射についても同様の試験を行った。
a)摩耗試験 潤滑油として加鉛ガソリンを燃料とする実機テストに使
用後のエンジンオイルSAE No30にダスト(JIS2種)を0.
2g/1添加した温度80℃の油を用いて、注油孔4から供給
しステータホルダ1にはロータ側に向けて油圧100Kg/cm
2の押圧力を加えながら、試験片7の摩擦速度を7m/sec
とし、摺動距離が100Kmとなるまでロータ5を回転させ
た。
用後のエンジンオイルSAE No30にダスト(JIS2種)を0.
2g/1添加した温度80℃の油を用いて、注油孔4から供給
しステータホルダ1にはロータ側に向けて油圧100Kg/cm
2の押圧力を加えながら、試験片7の摩擦速度を7m/sec
とし、摺動距離が100Kmとなるまでロータ5を回転させ
た。
試験結果を次の表3に示す。
b)焼付試験 潤滑油は摩耗試験のものと同じものを使用し、ステータ
ホルダ1にはロータ側に向けてまず油圧40Kg/cm2の押圧
力を加え摩擦速度8m/secでロータ5を3分間回転させ、
次に押圧力を50Kg/cm2として3分間回転させ、このよう
にして順次押圧力を10Kg/cm2づつ段階的に増加して各々
3分間保持し、ロードセル9を介して動歪計10でトルク
Fの変化を記録し、急激にトルクの増加したときの押圧
力から接触面圧を求めて焼付発生面圧とした。
ホルダ1にはロータ側に向けてまず油圧40Kg/cm2の押圧
力を加え摩擦速度8m/secでロータ5を3分間回転させ、
次に押圧力を50Kg/cm2として3分間回転させ、このよう
にして順次押圧力を10Kg/cm2づつ段階的に増加して各々
3分間保持し、ロードセル9を介して動歪計10でトルク
Fの変化を記録し、急激にトルクの増加したときの押圧
力から接触面圧を求めて焼付発生面圧とした。
試験結果を次の表4に示す。
(効果) 表3、表4により本発明のニッケル−コバルト−燐複合
めっき層は従来のめっき層に比べて、耐摩耗性、耐焼付
性に優れている上に、相手材を摩耗させることも少なく
ピストンなどの表面処理層として好適であることが理解
される。
めっき層は従来のめっき層に比べて、耐摩耗性、耐焼付
性に優れている上に、相手材を摩耗させることも少なく
ピストンなどの表面処理層として好適であることが理解
される。
第1図は、本発明実施例を示すピストンの断面を示す図 第2図、第3図は、ライダー摩耗試験機を示す図で 図中1は、ステータホルダ 2は、摺動面 3は、円板 5は、ロータ 6は、試験片保持具 7は、試験片 9は、ロードセル 10は、動歪計
Claims (1)
- 【請求項1】摺動面に、コバルト10〜40重量%、燐2〜
15重量%、残りがニッケルからなる合金基地中に、平均
粒径が0.5〜5μmの窒化珪素が15〜25容量%分散して
いる複合めっき層が形成されていることを特徴とする金
属製ピストン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61071305A JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61071305A JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62228755A JPS62228755A (ja) | 1987-10-07 |
JPH0697067B2 true JPH0697067B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=13456792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61071305A Expired - Fee Related JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0697067B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5828417B2 (ja) * | 1976-03-26 | 1983-06-15 | 株式会社リケン | 摺動部品の摺動面の組合せ |
JPS6045717B2 (ja) * | 1982-11-26 | 1985-10-11 | 株式会社 リケン | 内燃機関用ピストンリング |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61071305A patent/JPH0697067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62228755A (ja) | 1987-10-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |