JPH10148155A - ピストンリングとシリンダライナの組合せ - Google Patents

ピストンリングとシリンダライナの組合せ

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JPH10148155A
JPH10148155A JP32349896A JP32349896A JPH10148155A JP H10148155 A JPH10148155 A JP H10148155A JP 32349896 A JP32349896 A JP 32349896A JP 32349896 A JP32349896 A JP 32349896A JP H10148155 A JPH10148155 A JP H10148155A
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JP
Japan
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cylinder liner
plating
piston ring
combination
composite
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JP32349896A
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English (en)
Inventor
Akira Harayama
章 原山
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動特性に優れ、潤滑油消費量が少ない、ピ
ストンリングとシリンダライナの組合せを提供する。 【解決手段】 シリンダライナ1の内周面には複合Cr
めっき皮膜2を被覆する。複合Crめっき皮膜2のクラ
ック内に含有されている硬質粒子は炭化物(例えばSi
C)、窒化物(例えばSi3 4 )、または酸化物(例
えばAl2 3 )である。ピストンリング3の外周面に
は窒化層、Mo系溶射皮膜、またはFe−Cr−C系溶
射皮膜4を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に使用する
ピストンリングとシリンダライナの組合せに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エンジンの高出力化、低燃費化お
よび排ガス規制への対応から、ピストンリングとシリン
ダライナの使用環境は非常に過酷になっており、従来使
用されてきたピストンリングとシリンダライナの組合せ
では性能を維持できなくなってきている。
【0003】摺動部材の表面処理に汎用的に用いられて
いるものに、Crめっきがある。Crめっきは耐摩耗性
が比較的高いが、保油性に問題があった。
【0004】この解決策として、シリンダライナの内周
面にCrめっきを形成する場合、ポーラスCrめっきが
提案された。
【0005】Crめっきと比較的相性のよい材料は鋳鉄
系材料である。しかし、ポーラスCrめっきを施したシ
リンダライナと、鋳鉄系材料からなるピストンリングの
組合せでは、ピストンリングの摩耗が大きい。また、代
表的な溶射リングである、Fe−Cr−C系溶射リング
やMo系溶射リングと組み合わせた場合は、反対にシリ
ンダライナの摩耗が大きくなる。また、ステンレス材か
らなるピストンリングにガス窒化処理を施したピストン
リングと組合せた場合も、シリンダライナの摩耗が大き
くなる。
【0006】さらに、ポーラスCrめっきは、ピストン
リングの種類に無関係に潤滑油消費量が多く、低燃費
化、排ガス規制の傾向に追随できないものになりつつあ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】汎用性の高いCrめっ
きは、ポーラスCrめっきに代表されるように、多くの
関連技術を成立させており、最近の技術として、硬質粒
子を含有した複合Crめっきの開発が、特開昭62−5
6600号に記述されている。
【0008】この技術は、Crめっき処理を行う工程
と、その直後に、逆電処理によって、めっき表面に生成
されているクラックを拡大発展させ、めっき浴中の不溶
性硬質粒子をクラック内に固着させる工程とを、周期的
に繰り返し行い、複合Crめっき皮膜を形成する技術で
ある。
【0009】この複合Crめっきは、汎用的な利用が可
能であるように開発されており、シリンダライナの内周
面に施した場合、クラック内に複合粒子が充填されるの
で、気孔率がポーラスCrめっきと比べて減少し、潤滑
油消費量の低減が期待できる。
【0010】また、硬質粒子の種類によって、相性のよ
い相手材の種別が変わるため、ポーラスCrめっきと比
べて、相手材の種類が豊富であり、相手材の選択の自由
度に富む。
【0011】硬質粒子としては、Si3 4 ,SiC,
Al2 3 などがよく利用され、各々に対して相性のよ
い相手材があると考えられるが、これらの粒子を複合さ
せたCrめっきを施したシリンダライナと相性のよいピ
ストンリングの組合せは知られていない。
【0012】本発明の目的は、摺動特性に優れ、潤滑油
消費量が少ない、ピストンリングとシリンダライナの組
合せを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関に用
いるピストンリングとシリンダライナの組合せにおい
て、外周摺動面に窒化層、Mo系溶射皮膜、またはFe
−Cr−C系溶射皮膜が形成されているピストンリング
と、内周摺動面に炭化物、窒化物、または酸化物の硬質
粒子を複合した複合Crめっき皮膜が形成されているシ
リンダライナと、の組合せからなることを特徴とする。
【0014】上記において、窒化層はガス窒化処理ある
いはイオン窒化処理によって形成される。
【0015】Mo系溶射皮膜はMo金属、自溶性合金お
よび鉄系合金の混合粉末の溶射皮膜であり、例えば下記
に示す混合粉末の溶射皮膜である。 1.Mo金属+自溶性合金+Fe−Cr−C合金 2.Mo金属+自溶性合金+Fe−Cr−C合金+高C
r鋳鉄 上記において、Moの含有量は重量比で、45%以上、
好ましくは55%以上が望ましい。
【0016】Fe−Cr−C系溶射皮膜はFe−Cr−
C合金を主体とした混合粉末の溶射皮膜であり、例えば
下記に示す混合粉末の溶射皮膜である。 1.Fe−Cr−C合金+高Cr鋳鉄 2.Fe−Cr−C合金+高Cr鋳鉄+Mo金属 3.Fe−Cr−C合金+高Cr鋳鉄+Mo金属+自溶
性合金 上記において、Fe−Cr−C合金の含有量は重量比
で、30%以上、好ましくは40%以上が望ましい。
【0017】前記シリンダライナの複合Crめっき皮膜
は、気孔率が5%未満であり、クラックの平均深さが
0.01mm以下であるのが、摺動特性および潤滑油消
費量の点から望ましい。
【0018】硬質粒子を含むCrめっき浴中で正電と逆
電とを交互に周期的に行うと、Crめっきの亀裂群が逆
電によって拡大成長し、成長した亀裂群に硬質粒子が固
着して複合Crめっきを形成する。この複合Crめっき
をシリンダライナの内周摺動面に形成することによっ
て、従来のポーラスCrめっきを形成したシリンダライ
ナに比べて、耐摩耗性、耐焼き付き性が向上する。ま
た、気孔率をポーラスCrめっき(気孔率:30〜40
%)の1/2〜1/8程度にできるため、潤滑油消費量
を少なくできる。また、一次摺動面を形成する硬質粒子
との相性に応じて、ピストンリングの表面処理を選択で
きるため、選択の自由度が拡大する。
【0019】そして、上記複合Crめっき皮膜を形成し
たシリンダライナと、外周摺動面に窒化層、Mo系溶射
皮膜、またはFe−Cr−C系溶射皮膜を形成したピス
トンリングとの組合せは、相性がよく、ピストンリング
とシリンダライナの摺動特性が良好で、潤滑油消費量も
少なくできる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態を示し
ており、(a)はピストンリングの縦断面図、(b)は
シリンダライナの縦断面図である。
【0021】シリンダライナ1の内周面には複合Crめ
っき皮膜2が被覆形成されている。複合Crめっき皮膜
2のクラック内に含有されている硬質粒子は炭化物(例
えばSiC)、窒化物(例えばSi3 4 )、または酸
化物(例えばAl2 3 )である。
【0022】ピストンリング3の外周面には窒化層、M
o系溶射皮膜、またはFe−Cr−C系溶射皮膜4が形
成されている。なお、窒化層は一般的にはピストンリン
グ3の全表面に形成されるが、図示のように外周面にの
み形成することもできる。
【0023】以下、本発明の効果を確認するために行っ
た試験について説明する。
【0024】外径φ107mm、内径φ105mm、全
長263mmの鋼(STKM15A)材からなるシリン
ダライナの内周面に、ポーラスCrめっき(比較例)と
複合Crめっき(本発明)を膜厚120〜150μm施
し、ホーニング加工処理後、完成寸法とした。
【0025】(1)本発明シリンダライナの作製方法 めっき浴とめっき条件 めっき浴: CrO3 250g/l H2 SO4 2.5g/l H2 SiF6 5g/l Si3 4 粉砕粉,SiC粉砕粉,またはAl2 3
状粉 適量 浴温度 :55℃ 電流密度: 正電時 50A/dm2 逆電時 50A/dm2 めっき1周期の内容: 正電 600秒 逆電 60秒
【0026】めっき方法 無水クロム酸、硫酸、フッ化水素酸、および硬質粒子で
構成されるめっき浴中に、シリンダライナが一方の電極
となるように配置し、シリンダライナへの正電と逆電を
周期的に繰り返し、シリンダライナの内周面に複合Cr
めっき皮膜を形成する。
【0027】複合Crめっき皮膜の膜厚と複合率 1周期の内容を正電600秒、逆電60秒として、複合
Crめっき皮膜を被覆すると、約10μm/1周期の膜
厚を得ることができる。このときの硬質粒子の平均複合
率は3〜15体積%である。
【0028】ホーニング加工条件 ♯600の砥石を用いて、複合Crめっき処理後のシリ
ンダライナ内周面をホーニング加工し、最大粗さ3μ
m、気孔率5%以下となるように仕上げた。クラックの
平均深さは0.005mm以下である。
【0029】(2)比較例シリンダライナの作製方法 めっき浴とめっき条件 めっき浴: CrO3 250g/l H2 SO4 2.5g/l 浴温度 :55℃ 電流密度: 正電時 50A/dm2 逆電時 50A/dm2 めっき時間: 正電 5時間 逆電 3分(ポーラスCrめっき化の逆電処理)
【0030】めっき方法およびホーニング加工条件 上記のめっき液組成およびめっき条件で、めっき→エッ
チングを行い、さらにその後のホーニング加工によっ
て、通常のピンポイントタイプのポーラスCrめっき皮
膜をシリンダライナの内周面に約150μm形成した。
ホーニング加工には、♯240のWA砥石を使用し、完
成寸法に仕上げた。最大粗さが30μm、気孔率は20
〜30%であった。
【0031】(3)ピストンリングの内容 A:片状黒鉛鋳鉄リング
【0032】B:球状黒鉛鋳鉄リング
【0033】C:球状黒鉛鋳鉄リング+全表面にタフト
ライド処理
【0034】D:球状黒鉛鋳鉄リング+外周面にFe−
Cr−C系溶射処理 溶射の内容: 粉末 :Fe−Cr−C粉末(50重量%)+高Cr
鋳鉄粉末(30重量%)+Mo粉末(20重量%) 溶射方法:プラズマ溶射 装置 :メテコ製3Mプラズマ溶射装置 投入電流:600A 処理厚 :250μm
【0035】E:球状黒鉛鋳鉄リング+外周面にMo系
溶射処理 溶射の内容: 粉末 :Mo粉末(60重量%)+Ni自溶性合金粉
末(20重量%)+Fe−Cr−C粉末(10重量%)
+高Cr鋳鉄粉末(10重量%) 溶射方法:プラズマ溶射 装置 :メテコ製3Mプラズマ溶射装置 投入電流:600A 処理厚 :250μm
【0036】F:13Crステンレススチールリング+
全表面にガス窒化処理 窒化の内容: 雰囲気 :N2 ガス+NH3 ガス 処理温度:550℃ 処理時間:7時間
【0037】(4)試験方法 試験条件: エンジン:6気筒ディーゼルエンジン、内径φ105m
m×ストローク125mm 総排気量:6494cc 馬力 :175PS 運転条件:3100rpm、全負荷で100時間 水温 :110℃(機関出口)
【0038】摩耗量の測定方法 ピストンリングの摩耗量:外周面の合い口を基点とし
て、90°ずつ離れた計4箇所における摩耗量の平均値 シリンダライナの摩耗量:内周面のトップリングの上死
点位置で、クランク軸方向とそれと90°をなす方向に
おける計4箇所の摩耗量の平均値。
【0039】潤滑油消費量の測定方法 試験開始100時間直前に潤滑油消費量を測定。
【0040】(5)試験結果 図2に示されているように、本発明のピストンリングと
シリンダライナの組合せは、リング摩耗、ライナ摩耗と
も比較例のものに比べて少なく、潤滑油消費量も少ない
ことが確認された。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明のピストンリ
ングとシリンダライナの組合せによれば、摺動特性に優
れ、潤滑油消費量が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示し、(a)はピストン
リングの縦断面図、(b)はシリンダライナの縦断面図
である。
【図2】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 シリンダライナ 2 複合Crめっき皮膜 3 ピストンリング 4 窒化層、Mo系溶射皮膜、またはFe−Cr−C系
溶射皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 1/08 F02F 1/08 A 1/10 1/10 A 5/00 5/00 F

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関に用いるピストンリングとシリ
    ンダライナの組合せにおいて、 外周摺動面に窒化層、Mo系溶射皮膜、またはFe−C
    r−C系溶射皮膜が形成されているピストンリングと、 内周摺動面に炭化物、窒化物、または酸化物の硬質粒子
    を複合した複合Crめっき皮膜が形成されているシリン
    ダライナと、 の組合せからなることを特徴とするピストンリングとシ
    リンダライナの組合せ。
  2. 【請求項2】 前記シリンダライナの複合Crめっき皮
    膜は、気孔率が5%未満であり、クラックの平均深さが
    0.01mm以下であることを特徴とする請求項1記載
    のピストンリングとシリンダライナの組合せ。
JP32349896A 1996-11-19 1996-11-19 ピストンリングとシリンダライナの組合せ Pending JPH10148155A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006219756A (ja) * 2005-01-12 2006-08-24 Mazda Motor Corp 摺動部用メッキ皮膜及び同皮膜の形成方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006219756A (ja) * 2005-01-12 2006-08-24 Mazda Motor Corp 摺動部用メッキ皮膜及び同皮膜の形成方法
US7422797B2 (en) 2005-01-12 2008-09-09 Mazda Motor Corporation Plating layer for sliding portion
JP4650157B2 (ja) * 2005-01-12 2011-03-16 マツダ株式会社 摺動部用メッキ皮膜及び同皮膜の形成方法

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