JPH10204678A - 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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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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Abstract
膜を被覆した摺動部材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ピストンリング1の外周面またはシリン
ダライナ3のボア面に、Cr−I系合金めっき皮膜2を
被覆する。Cr−I系合金めっき皮膜2は、重量比率
で、Iを0.3〜1.1%含み、ビッカース硬度がHV
850〜1150である。上記めっき皮膜2は、CrO
3 に対して0.1〜1.0重量%のIを含む無水クロム
酸水溶液を基本とするクロムめっき浴を用い、浴温30
〜60℃でめっきすることにより被覆できる。
Description
に優れたCr−I系合金めっき皮膜を被覆した摺動部材
に関し、熱負荷の厳しい摺動部材(例えば、内燃機関用
のピストンリングやシリンダ等)に好適に利用できる。
性が優れているので、種々の摺動部材に利用されてい
る。硬質Crめっきで最も一般的に使用されているめっ
き浴は、硫酸を触媒とした浴(サージェント浴)、ある
いは硫酸とフッ素を触媒とした浴(フッ化浴)である。
きは、 ・電流効率が、10〜20%と低く、 ・200℃以上の加熱で硬度低下し、耐摩耗性が劣化す
る 不都合があることが知られている。
4,234,396は、CrO3 :100〜1600g
/lと、CrO3 に対して、0.3〜15%のClまた
はCl-および/またはCrO3 に対して、0.5〜1
0%のIまたはI- と、からなるめっき浴により、最高
78%の電流効率が得られることを開示している。とこ
ろが、このめっき浴で得られるめっき皮膜の耐熱性、耐
摩耗性、析出物成分の耐熱性や耐摩耗性への影響につい
ては全く記載されていない。
の高出力化・小型化が目指されている。このようなエン
ジンのピストンリングやシリンダは、より大きな熱負荷
が加わるので、加熱によって硬度や耐摩耗性が低下しな
いCrめっき皮膜が求められている。
合金めっき皮膜を被覆した摺動部材およびその製造方法
を提供することを課題とする。本発明の第2の課題は、
Cr合金めっきの電流効率を高くすることである。
膜は、O:0.01〜0.8%、H:0.01〜0.1
2%を含有し、硬質Crめっき皮膜の硬度は、Hの含有
によるものとされている。しかしながら、200℃以上
で熱処理すると、Hが放出される。これにより、硬質C
rめっき皮膜の硬度や耐摩耗性の低下が起こる。
て放出されにくい合金成分をCrめっきに含有させれ
ば、上記課題を解決することができると考え、種々のC
r系合金めっきを探索した。
0.3〜1.1%含有するCr−I系合金めっき皮膜
は、 ・硬度が高く、 ・加熱による硬度低下が少なく、 ・加熱による耐摩耗性の低下が少ない ことを見出した。
流効率を高める他、Crと共析してめっき皮膜の硬度、
耐摩耗性、および耐熱性を高める。
系合金めっき皮膜の硬度が向上する。摺動部材用として
望ましいHV850以上のビッカース硬度を得るには、
0.3%以上のIを含有させることが必要である。ま
た、Iの含有量の上限は1.1%であって、これを越え
るIを含有させることはできない。より好ましいIの含
有量は0.6%以上である。
を抑制する。Iが増加するに従って、加熱後の硬度低下
は少なくなる。しかし、Iの含有量が0.3%未満であ
ると、その効果は充分でない。
性の低下を抑制する。Iの含有量が0.3%未満である
と、加熱後の耐摩耗性の低下を抑制する効果が充分でな
い。
電流効率を高める。無水クロム酸水溶液を基本とするク
ロムめっき浴のI/CrO3 が、重量比率で0.1%未
満であると、触媒効果が充分でなく、重量比率で1.0
%を越えると、めっき皮膜が、残留応力が大きくなり、
クラックが粗大化し、母材から剥離する。
O3 等の形でめっき浴中に添加される。
の含有量が減少すると同時に硬度が低下する。めっき温
度が60℃を越えると、高硬度のめっき皮膜が得られな
い。一方、めっき電流は、めっき液を加熱する。したが
って、めっき温度が低いと、めっき液の冷却を要するこ
とになるから不利である。以上から、めっき温度は、3
0〜60℃の範囲とするのがよい。なお、めっき温度の
より好ましい範囲は40〜60℃である。
おり、図1(a)はCr−I系合金めっき皮膜をピスト
ンリングに適用した例、図1(b)はCr−I系合金め
っき皮膜をシリンダライナに適用した例である。
外周面にCr−I系合金めっき皮膜2が被覆されてい
る。Cr−I系合金めっき皮膜2は、重量比率で、Iを
0.3〜1.1%含み、ビッカース硬度がHV850〜
1150である。
ボア面にCr−I系合金めっき皮膜2が被覆されてい
る。Cr−I系合金めっき皮膜2は、重量比率で、Iを
0.3〜1.1%含み、ビッカース硬度がHV850〜
1150である。
量が皮膜硬度に及ぼす影響について説明する。
金めっき皮膜のI含有量と硬度の関係を図2に示す。皮
膜中のI含有量は、EPMAで分析した。
ること ・Iが0.6%以上で、HV850未満の硬度がなくな
ること を示している。
の試験結果を説明する。耐熱性試験に使用しためっき条
件を表1に示す。
っき物の硬度を、熱処理前後で測定した。熱処理条件
は、アンモニアガス中で580℃、8時間である。
明らかである。 ・比較例A,B(Iを含まない従来の硬質Crめっき)
は、熱処理後、硬度が大幅に低下する。 ・実施例A,Bは、比較例A,Bより硬度低下が少な
い。
表1より、次のことが明らかである。 ・比較例A,B(Iを含まない従来の硬質Crめっき)
は、電流効率が低い。 ・実施例A,Bは、電流効率が高い。
摩耗性について説明する。熱処理条件は、アンモニアガ
ス中で580℃、8時間である。
往復動摩耗試験によって評価した。
片10は固定ブロック11により保持され、上方から油
圧シリンダ12により下向きの荷重が加えられて、下試
験片13に押接される。一方、矩形の平盤形状の下試験
片13は可動ブロック14により保持され、クランク機
構15により往復動させられる。16はロードセルであ
る。
からなる直径8mmφ×長さ25mmの丸棒の一端にR
18mmの球面加工を施し、その球面上に上記表1に示
した4種類のCrめっきを施したもの。 下試験片13:長さ70mm×幅17mm×高さ14m
mの平板で材質はシリンダライナ用ボロン鋳鉄
ある。 ・比較例A,B(Iを含まない従来の硬質Crめっき)
は、熱処理後、耐摩耗性が大幅に低下する。 ・実施例A,Bは、比較例A,Bより耐摩耗性の低下が
少ない。
量に及ぼす影響について説明する。 めっき条件: めっき液組成 CrO3 :800g/l HCl :10g/l I/CrO3 :0.4重量% 電流密度 80A/dm2 浴温 30〜70℃
を示す。
0℃以下で、めっき皮膜の硬度およびI含有率が高いこ
とがわかる。
皮膜は、上記で説明したように、加熱後の硬度低下が少
ないため、Cr−I系合金めっき皮膜を被覆した後に窒
化処理を行っても、めっき皮膜の硬度低下が小さい。
r−I系合金めっき皮膜2を被覆した後、さらにガス窒
化処理(例えば580℃、8時間)を行って、図4に示
されているように、ピストンリング1Aの上下面に窒化
層4を形成しても、外周面のCr−I系合金めっき皮膜
2は所定の硬度を保持することができるため、外周面お
よび上下面とも耐摩耗性に優れたピストンリングを提供
することが可能である。
層4を上下面のみならず、内周面にも形成した例を示し
たが、上下面のみに形成してもよい。
熱性・耐摩耗性に優れたピストンリングやシリンダ等の
摺動部材を提供でき、熱負荷が高い高出力・小型のエン
ジンに好適に使用することができる。
ングの一部分を示す縦断面図、(b)はシリンダライナ
の縦断面図である。
関係を示すグラフである。
一部分の縦断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 摺動面にCrめっき皮膜が被覆された摺
動部材であって、前記Crめっき皮膜が、 重量比率で、Iを0.3〜1.1%含み、 ビッカース硬度がHV850〜1150であるCr−I
系合金めっき皮膜であることを特徴とする摺動部材。 - 【請求項2】 摺動部材がピストンリングであり、摺動
面がリング外周面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】 摺動部材がピストンリングであり、摺動
面がリング外周面であり、かつ、リング上下面に窒化層
が形成されていることを特徴とする請求項1記載の摺動
部材。 - 【請求項4】 摺動部材がシリンダであり、摺動面がシ
リンダボア面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】 CrO3 に対して0.1〜1.0重量%
のIを含む無水クロム酸水溶液を基本とするクロムめっ
き浴を用い、浴温30〜60℃で摺動面にめっきするこ
とを特徴とする摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP01794097A JP3729962B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | ピストンリングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH10204678A true JPH10204678A (ja) | 1998-08-04 |
JP3729962B2 JP3729962B2 (ja) | 2005-12-21 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170470A2 (en) * | 1994-11-24 | 2002-01-09 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
JP2008144193A (ja) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Mazda Motor Corp | 摺動部材及びその製造方法 |
JP2018083072A (ja) * | 2016-11-16 | 2018-05-31 | 大日本印刷株式会社 | 殺菌剤のガス化装置 |
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1997
- 1997-01-16 JP JP01794097A patent/JP3729962B2/ja not_active Expired - Fee Related
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EP1170470A2 (en) * | 1994-11-24 | 2002-01-09 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
EP1170470A3 (en) * | 1994-11-24 | 2002-03-27 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
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