JPH0715158B2 - 加工性の優れた摺接部材およびその製造方法 - Google Patents

加工性の優れた摺接部材およびその製造方法

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JPH0715158B2
JPH0715158B2 JP27561785A JP27561785A JPH0715158B2 JP H0715158 B2 JPH0715158 B2 JP H0715158B2 JP 27561785 A JP27561785 A JP 27561785A JP 27561785 A JP27561785 A JP 27561785A JP H0715158 B2 JPH0715158 B2 JP H0715158B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、加工性の優れた摺接部材およびその製造方法
に関し、特にレシプロエンジンのシリンダライナのボア
面やロータリピストンエンジンのトロコイド面など仕上
げ研磨加工の必要な摺接面に適した摺接部材及びその製
造方法に関するものである。
(従来技術) 一般に、レシプロエンジンのシリンダボア面やロータリ
ピストンエンジンのトロコイド面等の摺接面は硬く耐摩
耗性に優れたメッキ層で形成され、このメッキ層の表面
はオイル含浸と相手方部材との初期なじみ性向上のため
逆電解処理などの方法でポーラス状に形成され、その後
これら摺接面はホーニング加工等によりグリーンカーボ
ランダムやホワイトアランダムなどの砥石を用いて仕上
げ研磨加工される。
この場合、摺接面が非常に硬い材質からなり、しかもポ
ーラス状になっていることから、研磨加工に際して砥石
側の摩耗も著しく、仕上げの表面性状も劣り、研磨加工
に多大の時間がかかるという問題がある。
そこで、例えば特公昭41-18604号公報には、シリンダボ
ア面に硬質のCr-Mo合金メッキ層を形成し、この硬質のC
r-Mo合金メッキ層の表面に研磨加工代と初期なじみの摩
耗量に相当する軟質のポーラスCrメッキを形成する技術
が記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記公報に記載された技術による摺接部材においては、
硬質のCr-Mo合金メッキ層とCrメッキ層とが同材質でな
いこと、またCr-Mo合金メッキ層を形成後にCr-Mo合金メ
ッキ浴からCrメッキ浴へ移す過程でCr-Mo合金メッキ層
の表面に非常に不活性なCrの酸化膜が形成されること、
などの理由によりCr-Mo合金メッキ層とCrメッキ層との
密着性が悪く、研磨加工時の衝撃力と熱歪等によってCr
メッキ層が剥離し易くなるという問題がある。
上記公報に記載された技術による摺接部材の製造方法に
おいては、Cr-Mo合金メッキ浴とCrメッキ浴との2種類
のメッキ浴を使用するため少なくとも2工程で処理しな
ければならず、工程が複雑化し、製作コストの増大を招
くという問題がある。
(問題点を解決するための手段) 本願第1発明に係る加工性の優れた摺接部材は、金属基
材の表面にCr-Mo合金メッキからなる硬質の電気メッキ
層を形成し、この硬質の電気メッキ層の表面に上記硬質
の電気メッキ層と同成分のCr-Mo合金からなる軟質の電
気メッキ層を形成したものである。
本願第2発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
は、Cr-Mo合金メッキ浴を用い、その浴温と電流密度と
の少なくとも一方を調整することによりメッキ析出速度
を遅くして金属基材の表面に硬質のCr-Mo合金メッキ層
を形成し、次にメッキ析出速度を速めて上記硬質のCr-M
o合金メッキ層の表面に軟質のCr-Mo合金メッキ層を形成
し、この軟質のCr-Mo合金メッキ層を仕上げ研磨するも
のである。
(作用) 本願第1発明に係る加工性の優れた摺接部材において
は、金属基材の表面に形成されたCr-Mo合金メッキから
なる硬質の電気メッキ層と、このCr-Mo合金メッキから
なる硬質の電気メッキ層の表面に形成されたCr-Mo合金
メッキからなる軟質の電気メッキ層とが同成分であるた
め、硬質の電気メッキ層と軟質の電気メッキ層の結合が
強力なものとなる。
本願第2発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
においては、同一のCr-Mo合金メッキ浴を用い、メッキ
析出速度を変えるだけで硬質のCr-Mo合金メッキ層と軟
質のCr-Mo合金メッキ層とを形成するので、硬質のCr-Mo
合金メッキ層を空気中に曝すことがなく硬質のCr-Mo合
金メッキ層の表面にCrの酸化膜が形成されず、硬質のCr
-Mo合金メッキ層と軟質のCr-Mo合金メッキ層の結合が強
力になる。
しかも、同一のCr-Mo合金メッキ浴を用いて硬質及び軟
質のCr-Mo合金メッキ層を形成するので、1工程で処理
し得ることになる。
(発明の効果) 本願第1発明に係る加工性の優れた摺接部材によれば、
以上説明したように金属基材の表面にCr-Mo合金メッキ
からなる硬質の電気メッキ層を形成し、この硬質の電気
メッキ層の表面に、この硬質の電気メッキ層と同成分の
Cr-Mo合金メッキからなる軟質の電気メッキ層を形成し
たので、摺接部材を仕上げ研磨加工して加工残しが生じ
た場合にも、硬軟両電気メッキ層が密着性に優れるた
め、剥離することもなく、初期なじみ性に優れたものと
なる。
本願第2発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
によれば、以上説明したように、同一のCr-Mo合金メッ
キ浴を用い、メッキ条件を変えるのみで硬質のCr-Mo合
金メッキ層と軟質のCr-Mo合金メッキ層とからなる密着
性に優れ且つCr酸化物など介在しない複合メッキ層を形
成することが出来るうえ、メッキ層形成の為の工程が簡
単化し、能率よく経済的に摺接部材を製造することが出
来る。
(実施例) 以下、本願の第1発明及び第2発明の実施例について図
面に基いて説明する。
先ず、本願第1発明をレシプロエンジンのシリンダライ
ナ(摺接部材)に適用した場合の実施例について説明す
る。
第1図に示す立型エンジンEにおいては、シリンダブロ
ック1に略円筒状の鋳鉄製のシリンダライナ2が立向き
に嵌合され、このシリンダライナ2のシリンダボア3に
ピストン4が上下動自在に装着され、このシリンダボア
3とピストン4とシリンダヘッド5とで燃焼室が形成さ
れる。
上記シリンダライナ2のシリンダボア3にはピストン4
のピストンリングが摺接して気密状にシールし乍ら摺動
する関係上、シリンダボア3のボア面3aは高精度に仕上
げ研磨加工される。
上記ボア面3aは、ピストンリングとの初期なじみ性・潤
滑性・高温耐摩耗性・高温強度などの特性を具備すると
同時に、吸入・爆発に伴なう激しい熱衝撃に耐えるもの
でなければならない。
本実施例のシリンダライナ2は、第3図・第4図に示す
ようにシリンダライナ2の母材のボア面3aに厚さ約80μ
の硬質のCr-Mo合金メッキ層6(ビッカース硬さHv=100
0〜1300)を形成するとともにこの硬質のCr-Mo合金メッ
キ層の表面に加工代として厚さ約20μの軟質のCr-Mo合
金メッキ層7(ビッカース硬さ600〜1000)を形成して
から、硬軟両メッキ層6・7を逆電解処理によりポーラ
ス化し、その後第5図・第6図に示すように研磨用の砥
石8で軟質Cr-Mo合金メッキ層7を略全厚さに亙って仕
上げ研磨加工により研磨したものである。
即ち、上記シリンダライナ2のボア面3aには、全面に亙
って約80μのポーラス状の硬質のCr-Mo合金メッキ層6
とこの硬質のCr-Mo合金メッキ層6の表面に0〜2μ程
度の厚さで残存しているポーラス状の軟質のCr-Mo合金
メッキ層7とが形成されている。そして、上記軟質のCr
-Mo合金メッキ層7の表面即ちボア面3aは仕上げ研磨加
工されている。
上記シリンダライナ2のシリンダボアナ3の仕上げ研磨
加工に際しては軟質のCr-Mo合金メッキ層7を研磨すれ
ばよいので、砥石の寿命も長く、仕上げ面の性状もよ
く、研磨に要する加工時間も短縮される。
更に、上記シリンダライナ2においては、硬質Cr-Mo合
金メッキ層6と軟質のCr-Mo合金メッキ層7とが同材
質、つまり、同成分であるため密着がよく、また同材質
故に同一メッキ浴内で形成するため硬質Cr-Mo合金メッ
キ層6の表面にCrの酸化膜が形成されることもなく、硬
質Cr-Mo合金メッキ層6と軟質Cr-Mo合金メッキ層7との
結合が強力で密着性に優れ、またボア面3aには0〜2μ
程度の厚さの軟質Cr-Mo合金メッキ層7が残存し且つポ
ーラス状のメッキ層6・7なのでピストンリングに対す
る初期なじみ性に優れ、このポーラス状のメッキ層6・
7にはオイルが保持され潤滑性に優れたものとなってい
る。
尚、上記シリンダライナ2のボア面3aのように、硬質Cr
-Mo合金メッキ層6と軟質Cr-Mo合金メッキ層7とを備え
た加工性・耐摩耗性・潤滑性に優れた摺接面構造は、動
弁機構のロッカーアームやカムの摺接面、ロータリピス
トンエンジンのロータハウジングやサイドハウジングの
摺接面、各種油圧シリンダやエアシリンダのボア面、そ
の他各種機械類の摺動面などに適用し得るものである。
そして、上記実施例では硬軟両メッキ層6・7をポーラ
ス状に形成したが、ポーラス状にせずに使用する場合も
ある。
ここで、本願第2発明を上記シリンダライナ2の製造方
法に使用した場合の実施例について説明する。
先ず、鋳鉄製のシリンダライナ2を鋳造により製作し、
そのボア面3aを機械加工して平滑面に形成した。
次に、第2図に示すようにCr-Mo合金メッキ浴9を用い
て上記シリンダライナ2のボア面3aにCr-Mo合金メッキ
を施し、ボア面3aに約80μの厚さの硬質Cr-Mo合金メッ
キ層6を形成後、上記硬質Cr-Mo合金メッキ層6の表面
に約20μの厚さの軟質Cr-Mo合金メッキ層7を形成した
(第3図参照)。
上記Cr-Mo合金メッキ浴9としては、通常のサージェン
ト型Crメッキ浴(無水クロム酸:250g/1、硫酸:2.5g/1)
にモリブデン酸塩としてモリブデン酸ナトリウム100g/1
を添加したメッキ浴を用いた。
そして、上記Cr-Mo合金メッキ浴9を用いて、硬質Cr-Mo
合金メッキ層6と軟質Cr-Mo合金メッキ層7とを形成す
るには、メッキ浴の浴温と電流密度とを調節するか或い
は浴温または電流密度の一方を調節するかすることによ
り、メッキ析出速度を遅くすれば硬質Cr-Mo合金メッキ
層6が形成され、メッキ析出速度を速めれば軟質Cr-Mo
合金メッキ層7が形成される。
上記硬質及び軟質のCr-Mo合金メッキ層6・7を形成す
る条件としては、浴温が30〜70℃、電流密度が20〜100A
/dm2の範囲である。
硬質のCr-Mo合金メッキ層6を得るためには、高温高電
流密度(50〜70℃×50〜100A/dm2)または低温低電流密
度(30〜50℃×20〜50A/dm2)とすればよい。
軟質のCr-Mo合金メッキ層7を得るためには、高温低電
流密度(50〜70℃×20〜50A/dm2)または低温高電流密
度(30〜50℃×50〜100A/dm2)とすればよい。
次に、上記のようにして硬質及び軟質のCr-Mo合金メッ
キ層6・7が形成されたシリンダライナ2のボア面3aに
対して逆電解処理を施して軟質両メッキ層6・7にエッ
チングを施し両メッキ層6・7をポーラス化させた。
上記ポーラス化させる場合、通常のCrメッキ層に対して
は電流密度を30〜60A/dm2、処理時間を1〜2分間とす
るが、Cr-Mo合金メッキ層6・7に対して上記と同条件
で処理すると十分にポーラス化(多孔質化)することが
出来ないので、逆電解処理の電気量を約50%増加させる
必要があるため、電流密度:30〜60A/dm2、処理時間:2〜
5分間の条件で処理した。
この逆電解処理によって、軟質メッキ層7の全厚さと硬
質メッキ層6の表層約1/2厚さとに亙る深さまでポーラ
ス化される。
次に、第5図・第6図に示すように、上記シリンダライ
ナ2のシリンダボア3をホーニング加工で仕上げ研磨加
工し、軟質メッキ層7の大部分を研磨除去し、0〜2μ
の厚さの軟質メッキ層7だけを硬質メッキ層6の表面に
残した。
上記軟質メッキ層7は全部研磨除去してもよいが、一部
の軟質メッキ層7を残しておくことによりシリンダボア
3のピストンリングとの初期なじみ性を向上させること
が出来る。
以下、上記実施例の製造方法で製作したシリンダライナ
2と、従来例のシリンダライナ及び比較例のシリンダラ
イナについて仕上げ研磨加工の加工性評価の為に行なっ
た試験結果を第1表に示した。
この場合、仕上げ研磨加工の条件としては、砥石8:グリ
ーンカーボンランダム砥石(GC#320NVS)でその形状は
第7図図示の形状、加工圧力:7kg/cm2、加工時間:2分間
であり、第1表中の砥石高さ摩耗量とは第7図の高さ寸
法Hの摩耗量のことである。
上記第1表の加工性評価試験結果から判るように、本願
第2発明の製造方法で製作されたシリンダライナ2は砥
石摩耗量が僅少であるにも拘らずメッキ落代も多く、メ
ッキ層の密着性の面でも良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
図面は本願第1発明及び第2発明の実施例を示すもの
で、第1図はエンジンの部分縦断面図、第2図はシリン
ダライナをCr-Mo合金メッキ浴に浸漬してメッキしてい
る状態を示す図、第3図は硬軟両メッキ層を形成したシ
リンダライナの要部断面図、第4図はポーラス化された
硬軟両メッキ層を有するシリンダライナの要部断面図、
第5図はシリンダライナのシリンダボアに仕上げ研磨加
工を施す状態を示す斜視図、第6図はシリンダライナの
シリンダボア面を仕上げ研磨加工している状態を示す要
部拡大断面図、第7図は仕上げ研磨加工用の砥石の斜視
図である。 2……シリンダライナ、6……硬質のCr-Mo合金メッキ
層、7……軟質のCr-Mo合金メッキ層、9……Cr-Mo合金
メッキ浴。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属基材の表面にCr-Mo合金メッキからな
    る硬質の電気メッキ層を形成し、この硬質の電気メッキ
    層の表面に上記硬質の電気メッキ層と同成分のCr-Mo合
    金からなる軟質の電気メッキ層を形成したことを特徴と
    する加工性の優れた摺接部材。
  2. 【請求項2】Cr-Mo合金メッキ浴を用い、その浴温と電
    流密度との少なくとも一方を調整することによりメッキ
    析出速度を遅くして金属基材の表面に硬質のCr-Mo合金
    メッキ層を形成し、次にメッキ析出速度を速めて上記硬
    質のCr-Mo合金メッキ層の表面に軟質のCr-Mo合金メッキ
    層を形成し、この軟質のCr-Mo合金メッキ層を仕上げ研
    磨することを特徴とする加工性の優れた摺接部材の製造
    方法。
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