JPH08296030A - 内燃機関用ピストンリング - Google Patents
内燃機関用ピストンリングInfo
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- JPH08296030A JPH08296030A JP10508195A JP10508195A JPH08296030A JP H08296030 A JPH08296030 A JP H08296030A JP 10508195 A JP10508195 A JP 10508195A JP 10508195 A JP10508195 A JP 10508195A JP H08296030 A JPH08296030 A JP H08296030A
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- piston ring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ2Ｎ型窒化クロムの
混合イオンプレーティング皮膜を外周摺動面に設けた内
燃機関用ピストンリングの耐摩耗性、耐スカッフィング
性、耐相手攻撃性、耐折損性を改善する。 【構成】内燃機関用ピストンリングの外周摺動面に形成
したＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ 2Ｎ型窒化クロムの混合
イオンプレーティング皮膜において、結晶方位比率を示
すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘによるものが次
の範囲にあるようにした。 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上
混合イオンプレーティング皮膜を外周摺動面に設けた内
燃機関用ピストンリングの耐摩耗性、耐スカッフィング
性、耐相手攻撃性、耐折損性を改善する。 【構成】内燃機関用ピストンリングの外周摺動面に形成
したＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ 2Ｎ型窒化クロムの混合
イオンプレーティング皮膜において、結晶方位比率を示
すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘによるものが次
の範囲にあるようにした。 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上
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
グの表面処理に関する。
グの表面処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関の高性能化に伴い、各機
能部品に対し益々苛酷な条件が課せられると共に、内燃
機関の寿命の延長が強く要求されている。ピストンリン
グも従来にも増して高回転、高温、高面圧等の厳しい環
境にさらされ、その耐久性の向上が要求されている。更
に、エンジン性能向上やコンパクト化の要求から、圧力
リング３本とオイルリング２本の組合せや、圧力リング
３本とオイルリング１本の組合せ、圧力リング２本とオ
イルリング１本の組合せ、圧力リング１本とオイルリン
グ１本の組合せ等、種々の内燃機関用ピストンリングの
組合せがディーゼルエンジンやガソリンエンジンに採用
されている。そしてピストンリングの耐久性を改善する
手段として摺動面に硬質クロムメッキ処理や窒化処理等
の耐摩耗性処理が実施されている。
能部品に対し益々苛酷な条件が課せられると共に、内燃
機関の寿命の延長が強く要求されている。ピストンリン
グも従来にも増して高回転、高温、高面圧等の厳しい環
境にさらされ、その耐久性の向上が要求されている。更
に、エンジン性能向上やコンパクト化の要求から、圧力
リング３本とオイルリング２本の組合せや、圧力リング
３本とオイルリング１本の組合せ、圧力リング２本とオ
イルリング１本の組合せ、圧力リング１本とオイルリン
グ１本の組合せ等、種々の内燃機関用ピストンリングの
組合せがディーゼルエンジンやガソリンエンジンに採用
されている。そしてピストンリングの耐久性を改善する
手段として摺動面に硬質クロムメッキ処理や窒化処理等
の耐摩耗性処理が実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクロム
メッキ層を有するピストンリングでは、耐摩耗性が十分
でなくなってきており、窒化処理は優れた耐摩耗性を有
することから苛酷な運転条件の下で使用される第１圧力
リング（トップリング）の表面処理として注目され、最
近多く使用される傾向である。しかしながら、従来のピ
ストンリングに採用された窒化処理においてもいまだ耐
摩耗性、耐スカッフィング性、耐相手攻撃性、耐析損性
の点で十分とは言えなかった。
メッキ層を有するピストンリングでは、耐摩耗性が十分
でなくなってきており、窒化処理は優れた耐摩耗性を有
することから苛酷な運転条件の下で使用される第１圧力
リング（トップリング）の表面処理として注目され、最
近多く使用される傾向である。しかしながら、従来のピ
ストンリングに採用された窒化処理においてもいまだ耐
摩耗性、耐スカッフィング性、耐相手攻撃性、耐析損性
の点で十分とは言えなかった。
【０００４】そこで、本発明は、耐摩耗性、耐スカッフ
ィング性、耐折損性が良好であり、又、相手攻撃性も可
及的に減少可能な（耐相手攻撃性が良好な）内燃機関用
ピストンリングを提供することを目的とする。
ィング性、耐折損性が良好であり、又、相手攻撃性も可
及的に減少可能な（耐相手攻撃性が良好な）内燃機関用
ピストンリングを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は、内燃機関用ピストンリング
の圧力リング又はオイルリングの外周摺動面に、ＰＶＤ
法によりＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ2Ｎ型窒化クロムの
混合物からなるイオンプレーティング皮膜を形成し、そ
のＣｒＮ型窒化クロム及びＣｒ2Ｎ型窒化クロムの結晶
方位比率を示すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘに
よるものが次の範囲に在るようにしたことにある。
に本発明が採用する手段は、内燃機関用ピストンリング
の圧力リング又はオイルリングの外周摺動面に、ＰＶＤ
法によりＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ2Ｎ型窒化クロムの
混合物からなるイオンプレーティング皮膜を形成し、そ
のＣｒＮ型窒化クロム及びＣｒ2Ｎ型窒化クロムの結晶
方位比率を示すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘに
よるものが次の範囲に在るようにしたことにある。
【０００６】ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上
【０００７】
【作用】ＰＶＤ法により製作された各々の単一イオンプ
レーティング皮膜を単独で用いた場合には、研削・研磨
時における加工性の悪さ等から欠け、剥離が多く発生
し、良品率が著しく低下する。又、その完成品を内燃機
関にて使用した場合、発生する動的衝撃、及び熱的衝撃
に対して、極めて弱く、折損等を引き起こし易くなり、
その優れた耐摩耗性、耐スカッフ性を充分に活用するこ
とが出来ない。
レーティング皮膜を単独で用いた場合には、研削・研磨
時における加工性の悪さ等から欠け、剥離が多く発生
し、良品率が著しく低下する。又、その完成品を内燃機
関にて使用した場合、発生する動的衝撃、及び熱的衝撃
に対して、極めて弱く、折損等を引き起こし易くなり、
その優れた耐摩耗性、耐スカッフ性を充分に活用するこ
とが出来ない。
【０００８】しかしながら、摺動面に対し同じ立方晶系
であっても異なる結晶方位ＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ
（２００）各々と、異なる晶系＝六方晶系のＣｒ2Ｎ
（００２）の結晶方位を配位することにより、複雑に絡
み合った結晶からイオンプレーティング皮膜を構成さ
せ、耐摩耗性、耐スカッフ性を損なうことなく、すしろ
これら諸特性の向上を計りながら、耐衝撃性、耐クラッ
ク性をも向上することが出来る。
であっても異なる結晶方位ＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ
（２００）各々と、異なる晶系＝六方晶系のＣｒ2Ｎ
（００２）の結晶方位を配位することにより、複雑に絡
み合った結晶からイオンプレーティング皮膜を構成さ
せ、耐摩耗性、耐スカッフ性を損なうことなく、すしろ
これら諸特性の向上を計りながら、耐衝撃性、耐クラッ
ク性をも向上することが出来る。
【０００９】又、上記の異なる晶系＝六方晶系のである
ところのＣｒ2Ｎ（００２）に、異なる結晶方位Ｃｒ2Ｎ
（１１２）を配位する事で、上記効果のより一層の向上
を計ることが出来る。Ｘ線結晶学で言うところの集合組
織における結晶方位を定量的に示すＯｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｅｘが、 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上 の範囲に存在すれば、耐摩耗性、耐スカッフ性はより一
層の向上が得られ、耐衝撃性、耐クラック性も向上す
る。しかしこれらの何れかがこの範囲以外にあると、例
えば、ＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ（２００）の何れかが
大きい場合には、構成する結晶方位は単結晶方位に近づ
き、その特性は低下する。又、Ｃｒ2Ｎ（００２）が上
記範囲内にあれば、構成するＣｒＮ各結晶面は、より一
層複雑に絡み合うが、この範囲を超えるとむしろＣｒＮ
の特性を減少させる。
ところのＣｒ2Ｎ（００２）に、異なる結晶方位Ｃｒ2Ｎ
（１１２）を配位する事で、上記効果のより一層の向上
を計ることが出来る。Ｘ線結晶学で言うところの集合組
織における結晶方位を定量的に示すＯｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｅｘが、 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上 の範囲に存在すれば、耐摩耗性、耐スカッフ性はより一
層の向上が得られ、耐衝撃性、耐クラック性も向上す
る。しかしこれらの何れかがこの範囲以外にあると、例
えば、ＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ（２００）の何れかが
大きい場合には、構成する結晶方位は単結晶方位に近づ
き、その特性は低下する。又、Ｃｒ2Ｎ（００２）が上
記範囲内にあれば、構成するＣｒＮ各結晶面は、より一
層複雑に絡み合うが、この範囲を超えるとむしろＣｒＮ
の特性を減少させる。
【００１０】又、Ｃｒ2Ｎ（１１２）が、０．０８以下
の範囲に在れば、更なる効果が得られるが、これ以上の
存在はＣｒ2Ｎの結晶方位の弱い方位を摺動面に向ける
ことになる。又、規格化強度において、ＣｒＮ（１１
１）が７０００以上の場合には、結晶面間の結合エネル
ギーが小さい面（１１１）が多くなり過ぎて脆くなる。
又、ＣｒＮ（２００）が７０００以下では、ＣｒＮ（２
００）が減少してＣｒＮの特性が低下し、ＣｒＮ（００
２）が７０００以下でＣｒ2Ｎ（１１２）が８５００以
下では、Ｃｒ2Ｎが多くなり過ぎてＣｒＮの特性が低下
する。
の範囲に在れば、更なる効果が得られるが、これ以上の
存在はＣｒ2Ｎの結晶方位の弱い方位を摺動面に向ける
ことになる。又、規格化強度において、ＣｒＮ（１１
１）が７０００以上の場合には、結晶面間の結合エネル
ギーが小さい面（１１１）が多くなり過ぎて脆くなる。
又、ＣｒＮ（２００）が７０００以下では、ＣｒＮ（２
００）が減少してＣｒＮの特性が低下し、ＣｒＮ（００
２）が７０００以下でＣｒ2Ｎ（１１２）が８５００以
下では、Ｃｒ2Ｎが多くなり過ぎてＣｒＮの特性が低下
する。
【００１１】
【実施例】本発明の内燃機関用ピストンリングを図１な
いし図５に基づいて説明する。図１は本発明実施例の内
燃機関用ピストンリングを示す。ピストン１には３個の
環状溝１ａ、１ｂ、１ｃが刻設され、燃焼室に近い順に
第１圧力リング２（トップリング）、第２圧力リング
３、オイルリング４が装着されている。オイルリング４
は組合せオイルリングであり、サイドレール４ａとスペ
ーサエキスパンダ４ｂとから構成されている。
いし図５に基づいて説明する。図１は本発明実施例の内
燃機関用ピストンリングを示す。ピストン１には３個の
環状溝１ａ、１ｂ、１ｃが刻設され、燃焼室に近い順に
第１圧力リング２（トップリング）、第２圧力リング
３、オイルリング４が装着されている。オイルリング４
は組合せオイルリングであり、サイドレール４ａとスペ
ーサエキスパンダ４ｂとから構成されている。
【００１２】圧力リング２、３の母材はステンレス鋼
（１７Ｃｒステンレス鋼）製であり、オイルリング４の
サイドレール４ａの母材もステンレス鋼（１３Ｃｒステ
ンレス鋼）である。又、リング２、３、４の外周摺動面
は、シリンダライナ５に摺接している。第１圧力リング
２とオイルリング４の外周摺動面にはイオンプレーティ
ング皮膜２Ａ、４Ａがそれぞれ形成されている。第１圧
力リング２は、摩耗が最も顕著であるため、耐摩耗性、
耐スカッフィング性、耐相手攻撃性の向上を目的とし
て、外周摺動面にイオンプレーティング皮膜２Ａが形成
される。又、オイルリング４についても、それが摩耗す
ると油掻き作用が失われ、オイル上がりが増すので、潤
滑油の消費が増え、また燃焼室に潤滑油が流入して燃焼
状態に悪影響を与える。よって、オイルリング４の外周
摺動面にも、イオンプレーティング皮膜４Ａが形成され
る。
（１７Ｃｒステンレス鋼）製であり、オイルリング４の
サイドレール４ａの母材もステンレス鋼（１３Ｃｒステ
ンレス鋼）である。又、リング２、３、４の外周摺動面
は、シリンダライナ５に摺接している。第１圧力リング
２とオイルリング４の外周摺動面にはイオンプレーティ
ング皮膜２Ａ、４Ａがそれぞれ形成されている。第１圧
力リング２は、摩耗が最も顕著であるため、耐摩耗性、
耐スカッフィング性、耐相手攻撃性の向上を目的とし
て、外周摺動面にイオンプレーティング皮膜２Ａが形成
される。又、オイルリング４についても、それが摩耗す
ると油掻き作用が失われ、オイル上がりが増すので、潤
滑油の消費が増え、また燃焼室に潤滑油が流入して燃焼
状態に悪影響を与える。よって、オイルリング４の外周
摺動面にも、イオンプレーティング皮膜４Ａが形成され
る。
【００１３】上述した実施例のイオンプレーティング皮
膜２Ａ、４Ａは、公知のＰＶＤ法により形成される。こ
の方法は、窒素等の反応ガス中にＣｒを蒸発させ、気相
状態でイオン化して、マイナスにバイアスされた母材表
面に反応ガスと蒸発物質イオンとの反応生成物、すなわ
ちＣｒＮとＣｒ2Ｎの混合を、又はＣｒＮとＣｒ2ＮとＣ
ｒの混合を形成させる表面処理方法である。
膜２Ａ、４Ａは、公知のＰＶＤ法により形成される。こ
の方法は、窒素等の反応ガス中にＣｒを蒸発させ、気相
状態でイオン化して、マイナスにバイアスされた母材表
面に反応ガスと蒸発物質イオンとの反応生成物、すなわ
ちＣｒＮとＣｒ2Ｎの混合を、又はＣｒＮとＣｒ2ＮとＣ
ｒの混合を形成させる表面処理方法である。
【００１４】次に、本発明による内燃機関用ピストンリ
ングのリング単体での優秀性を確認するために、イオン
プレーティング皮膜中のＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ（２
００）、Ｃｒ2Ｎ（００２）、Ｃｒ2Ｎ（１１２）の結晶
方位比率が異なる８種類のテスト片試料１〜８を作成
し、各種実験を行った。テスト片の母材はステンレス鋼
であり、試料１〜試料８は表１に示す結晶方位比率を有
する厚さ５０μｍのイオンプレーティング層が形成され
ている。従来のものとしてクロムメッキを厚さ５０μｍ
施した試料９を用いた。
ングのリング単体での優秀性を確認するために、イオン
プレーティング皮膜中のＣｒＮ（１１１）、ＣｒＮ（２
００）、Ｃｒ2Ｎ（００２）、Ｃｒ2Ｎ（１１２）の結晶
方位比率が異なる８種類のテスト片試料１〜８を作成
し、各種実験を行った。テスト片の母材はステンレス鋼
であり、試料１〜試料８は表１に示す結晶方位比率を有
する厚さ５０μｍのイオンプレーティング層が形成され
ている。従来のものとしてクロムメッキを厚さ５０μｍ
施した試料９を用いた。
【００１５】
【表１】
【００１６】実験結果から、表１において、試料４〜６
が実施例、試料１〜３、試料７〜９が比較例となった。 結晶方位比率：ゴニオメータ回析図形の各結晶の反射強
度比により決定 規格化強度 ：極点計測図形の各結晶の強度測定値 耐摩耗性試験 摩耗試験機：アムスラー型摩耗試験機 回転片（外径：４０ｍｍ、内径：１６ｍｍ、厚さ：１０
ｍｍ）：ＦＣ（ライナー相当材 固定片（１８ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）：当り面側に各
種皮膜材（厚さ＝５０μｍ） 周速：１ｍ／ｓｅｃ、潤滑油：１０Ｗ３０、油温：８０
℃、荷重：１５０ｋｇ、時間：７時間 上記試験条件において耐摩耗性試験を行った。回転片の
材料はシリンダライナ用鋳鉄（Ｃ：３．２重量％、Ｓ
ｉ：２．１重量％、Ｍｎ：０．８重量％、Ｐ：０．３重
量％、Ｃｕ：０．４重量％、Ｍｏ：０．２重量％、Ｂ：
０．１重量％、Ｆｅ：残部を用いた。結果は試料９の摩
耗量を指数１００として図２に図示した。
が実施例、試料１〜３、試料７〜９が比較例となった。 結晶方位比率：ゴニオメータ回析図形の各結晶の反射強
度比により決定 規格化強度 ：極点計測図形の各結晶の強度測定値 耐摩耗性試験 摩耗試験機：アムスラー型摩耗試験機 回転片（外径：４０ｍｍ、内径：１６ｍｍ、厚さ：１０
ｍｍ）：ＦＣ（ライナー相当材 固定片（１８ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）：当り面側に各
種皮膜材（厚さ＝５０μｍ） 周速：１ｍ／ｓｅｃ、潤滑油：１０Ｗ３０、油温：８０
℃、荷重：１５０ｋｇ、時間：７時間 上記試験条件において耐摩耗性試験を行った。回転片の
材料はシリンダライナ用鋳鉄（Ｃ：３．２重量％、Ｓ
ｉ：２．１重量％、Ｍｎ：０．８重量％、Ｐ：０．３重
量％、Ｃｕ：０．４重量％、Ｍｏ：０．２重量％、Ｂ：
０．１重量％、Ｆｅ：残部を用いた。結果は試料９の摩
耗量を指数１００として図２に図示した。
【００１７】図２から明らかなように、従来のクロムメ
ッキを１００とした場合、実施例試料４〜６は３０〜５
０であり、耐摩耗性に優れていること、及び相手材（回
転片）の摩耗が２０〜４０と少なく耐相手攻撃性を具備
していることが判る。比較例試料１〜３、７、８は摩耗
が１２０以上であり、試料９のクロムめっきよりも不良
であった。
ッキを１００とした場合、実施例試料４〜６は３０〜５
０であり、耐摩耗性に優れていること、及び相手材（回
転片）の摩耗が２０〜４０と少なく耐相手攻撃性を具備
していることが判る。比較例試料１〜３、７、８は摩耗
が１２０以上であり、試料９のクロムめっきよりも不良
であった。
【００１８】耐スカッフ性試験 摩耗試験機：アムスラー型摩耗試験機 回転片（外径：４０ｍｍ、内径：１６ｍｍ、厚さ：１０
ｍｍ） 固定片（１８ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）：当り面側に各
種皮膜材（厚さ＝５０μｍ） 周速：５ｍ／ｓｅｃ、 潤滑油：ＳＡＥ３０＋白灯油（１：１）、油温：５０
℃、油量：０．２Ｌ／ｍ、荷重：スカッフ発生まで 上記試験条件において耐スカッフィング試験を行った。
この試験は摩耗試験と同じ材質の回転片、同じ各種皮膜
材質の固定片を用いた。初めにテスト片の摺動面に馴染
みを持たせる為に、テスト片を固定し、荷重２５ｋｇ／
ｃｍ2 にて２０分間潤滑油を供給しながら回転・片固定
片各々を互いに面接し回転させた。次の面圧を３０ｋｇ
／ｃｍ2に上げ、２分毎に面圧を５ｋｇ／ｃｍ2づつ上昇
させスカッフィングが生じた時の荷重を限界面圧として
測定した。結果は、試料９のクロムめっきのスカッフィ
ング発生面圧を指数１００として図３に図示した。
ｍｍ） 固定片（１８ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）：当り面側に各
種皮膜材（厚さ＝５０μｍ） 周速：５ｍ／ｓｅｃ、 潤滑油：ＳＡＥ３０＋白灯油（１：１）、油温：５０
℃、油量：０．２Ｌ／ｍ、荷重：スカッフ発生まで 上記試験条件において耐スカッフィング試験を行った。
この試験は摩耗試験と同じ材質の回転片、同じ各種皮膜
材質の固定片を用いた。初めにテスト片の摺動面に馴染
みを持たせる為に、テスト片を固定し、荷重２５ｋｇ／
ｃｍ2 にて２０分間潤滑油を供給しながら回転・片固定
片各々を互いに面接し回転させた。次の面圧を３０ｋｇ
／ｃｍ2に上げ、２分毎に面圧を５ｋｇ／ｃｍ2づつ上昇
させスカッフィングが生じた時の荷重を限界面圧として
測定した。結果は、試料９のクロムめっきのスカッフィ
ング発生面圧を指数１００として図３に図示した。
【００１９】図３から明かなように、従来のクロムめっ
きの耐スカッフィング性を１００とした場合、実施例試
料４〜６は３００〜４００であり、耐スカッフィング性
に優れていることが明かである。比較例試料１〜３、
７、８は耐スカッフィング性が１２０〜１５０であり実
施例の半分以下であった。最後に、イオンプレーティグ
皮膜の母材に対する密着性について評価試験を行った。
表１の試料１〜９として、直径９０ｍｍのピストンリン
グを９本作製し、それらの外周面にそれぞれ耐摩耗性、
耐スカッフ性の試験と同じ被覆を設けた。皮膜の厚さは
すべて５０μｍとした。密着性の評価試験は図５に示さ
れるようなツイスト試験機にて行った。
きの耐スカッフィング性を１００とした場合、実施例試
料４〜６は３００〜４００であり、耐スカッフィング性
に優れていることが明かである。比較例試料１〜３、
７、８は耐スカッフィング性が１２０〜１５０であり実
施例の半分以下であった。最後に、イオンプレーティグ
皮膜の母材に対する密着性について評価試験を行った。
表１の試料１〜９として、直径９０ｍｍのピストンリン
グを９本作製し、それらの外周面にそれぞれ耐摩耗性、
耐スカッフ性の試験と同じ被覆を設けた。皮膜の厚さは
すべて５０μｍとした。密着性の評価試験は図５に示さ
れるようなツイスト試験機にて行った。
【００２０】ツイスト試験機においては、ピストンリン
グ２の合口２１ａの相対向する合口端部を掴持具３２
ａ、３２ｂで掴持し、掴持具３２ａを固定しておいて掴
持具３２ｂをピストンリング２の直径方向で合口の反対
側２１ｂを軸として一点鎖線で示されるように回転させ
てピストンリング２を所定の捻り角度にて捻る。捻り後
に、このピストンリング２の合口反対側２１ｂを切断
し、切断面（破面）における皮膜層のリング母材からの
剥離の有無を目視で観察した。結果はクロムめっきの比
較例試料９の剥離角度を指数１００として図４に図示し
た。
グ２の合口２１ａの相対向する合口端部を掴持具３２
ａ、３２ｂで掴持し、掴持具３２ａを固定しておいて掴
持具３２ｂをピストンリング２の直径方向で合口の反対
側２１ｂを軸として一点鎖線で示されるように回転させ
てピストンリング２を所定の捻り角度にて捻る。捻り後
に、このピストンリング２の合口反対側２１ｂを切断
し、切断面（破面）における皮膜層のリング母材からの
剥離の有無を目視で観察した。結果はクロムめっきの比
較例試料９の剥離角度を指数１００として図４に図示し
た。
【００２１】図４から明かなように、従来のクロムめっ
き試料９の密着性を１００とした場合、実施例試料４〜
６は１００〜１５０であり、密着性はクロムめっきと同
等かあるいはクロムめっきより優れている。しかし、比
較例試料１〜３、７、８は６５以下であり、クロムめっ
きより密着性が劣る。
き試料９の密着性を１００とした場合、実施例試料４〜
６は１００〜１５０であり、密着性はクロムめっきと同
等かあるいはクロムめっきより優れている。しかし、比
較例試料１〜３、７、８は６５以下であり、クロムめっ
きより密着性が劣る。
【００２２】
【発明の効果】上記のとおり、本発明の内燃機関用ピス
トンリングは、その外周摺動面にＰＶＤ法により形成し
たＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ2Ｎ型窒化クロムの混合イ
オンプレーティング皮膜を具備し、その皮膜は結晶方位
比率を示すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘによる
ものが次の範囲にあるから、 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上 耐摩耗性、耐スカッフィング性、耐相手攻撃性、密着性
が良好であるという優れた効果を奏する。
トンリングは、その外周摺動面にＰＶＤ法により形成し
たＣｒＮ型窒化クロムとＣｒ2Ｎ型窒化クロムの混合イ
オンプレーティング皮膜を具備し、その皮膜は結晶方位
比率を示すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘによる
ものが次の範囲にあるから、 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上 耐摩耗性、耐スカッフィング性、耐相手攻撃性、密着性
が良好であるという優れた効果を奏する。
【図１】は本発明による内燃機関用ピストンリングの実
施例を示す断面図、
施例を示す断面図、
【図２】は実施例と比較例のテスト片と相手材の耐摩耗
性を示すグラフ、
性を示すグラフ、
【図３】は実施例と比較例のテスト片の耐スカッフィン
グ性を示すグラフ、
グ性を示すグラフ、
【図４】は実施例と比較例のテスト片の密着性を示すグ
ラフ、
ラフ、
【図５】は密着性を測定するツイスト試験装置を示す模
式図、
式図、
２、３：圧力リング、 ４：オイルリング、 ５：シリンダライナ、 ２Ａ、４Ａ：イオンプレーティング皮膜
Claims (1)
- 【請求項１】 外周摺動面にＣｒＮ型の窒化クロムと、
Ｃｒ2Ｎ型の窒化クロムとの混合物からなるイオンプレ
ーティング皮膜がＰＶＤ法により形成されたピストンリ
ングであって、前記ＣｒＮ型窒化クロム及びＣｒ2Ｎ型
窒化クロムの結晶方位比率を示すＯｒｉｅｎｔａｔｉｏ
ｎ Ｉｎｄｅｘに基づくものが、 ＣｒＮ（１１１） ：０．８５〜０．１５ ＣｒＮ（２００） ：０．７５〜０．０５ Ｃｒ2Ｎ（００２） ：０．２０以下 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：０．０８以下 もしくは、規格化強度が、 ＣｒＮ（１１１） ：７０００以下 ＣｒＮ（２００） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（００２） ：７０００以上 Ｃｒ2Ｎ（１１２） ：８５００以上 の範囲に在ることを特徴とする内燃機関用ピストンリン
グ。
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|---|---|---|---|
| JP10508195A JP3728740B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 内燃機関用ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10508195A JP3728740B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 内燃機関用ピストンリング |
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3728740B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031289A1 (fr) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Element a glissement pourvu d'un film de nitrure chromique |
| JPH11190429A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-13 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダおよび組合せオイルリングならびにその製造方法 |
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| DE19940064C2 (de) * | 1998-08-24 | 2002-08-01 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Gleitelement |
| CN103917686A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-07-09 | 马勒发动机零部件巴西有限公司 | 用于内燃机的具有至少一个滑动面的元件 |
| DE102015113547A1 (de) | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gleitsystem |
| DE102016119815A1 (de) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gleitsystem |
| CN111364009A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-03 | 清远市万里丰活塞环有限公司 | 一种二道环的表面镀CrN的加工工艺 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP10508195A patent/JP3728740B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2014519552A (ja) * | 2011-05-27 | 2014-08-14 | マーレ メタル レーベ ソシエダーデ アノニマ | 内燃機関用の少なくとも１つの摺動面を備えたエレメント |
| DE102015113547A1 (de) | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gleitsystem |
| JP2016084852A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社豊田中央研究所 | 摺動システム |
| DE102016119815A1 (de) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gleitsystem |
| CN111364009A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-03 | 清远市万里丰活塞环有限公司 | 一种二道环的表面镀CrN的加工工艺 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3728740B2 (ja) | 2005-12-21 |
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