JPH1088312A - 摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層 - Google Patents
摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層Info
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Abstract
向上する。 【解決手段】摺動部材であるピストンリング10の母材M
の外周摺動面に、高速酸素火炎(HVOF)溶射によ
り、Cr、W、Moを含むニッケル基摺動面材料の第1
材料60〜90重量%と、SiO2 を1〜7%添加した
Cr2 O3 及びMoO3 のいずれか一方又は双方からな
る第2材料10〜40重量%とからなる溶射被覆層Cを
形成する。
Description
摺動部材の表面に設ける耐摩耗性溶射被覆層の改良に関
するものである。
向上するため、特開平3−172681号公報は、少な
くともその外周摺動面母材上に、Ni−Cr合金と、C
r3 O2 とからなる単層の溶射皮膜をプラズマ溶射によ
って形成することを提案している。又、特開平6−25
6786号公報はモリブデン、クロムを主成分とするコ
バルト基もしくはニッケル基摺動面部材、又は、クロ
ム、コバルト、ニッケルを主成分とする鉄基摺動面部材
の単層溶射皮膜をレーザ溶射又は減圧プラズマ溶射にレ
ーザ照射を併用したレーザ・プラズマハイブリッド溶射
によって形成することを提案している。
法によって密着性に優れた高緻密性の溶射被覆層を形成
することは困難であり、形成された溶射被覆層は耐剥離
性が低く、空孔が多いため、油膜破断が発生しやすく、
耐相手攻撃性に劣るという問題があった。又、プラズマ
溶射法は粉末が約10000度以上の炎にさらされるた
め、熱分解したり、気化したりして、溶射材本来の特性
が発揮できないおそれがある。
の噴出方向に対して直角に近い角度で供給するため、溶
射粒子の溶射被覆層内での分散にばらつきを生じるとい
う問題があった。本発明は上記問題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、密着性が
高く、緻密で空孔がきわめて少ない溶射被覆層であっ
て、耐摩耗性及び耐スカッフィング性に優れ、溶射によ
って溶射本来の特性が失われるおそれのない溶射被覆層
を摺動部材の摺動面に形成することにある。
め、本発明が採用する手段は、摺動部材の摺動面に被覆
層を高速酸素火炎(HVOF)溶射によって形成したこ
とにある。その溶射被覆層は第1材料60〜90重量%
と第2材料10〜40重量%とからなる。第1材料はC
r、W、Moを含むニッケル基摺動面材料であり、第2
材料はCr2 O3とMoO3 のいずれか一方又は双方か
らなり、そのCr2 O3 は重量において1〜7%のSi
O2 が添加されたものである。
ル基摺動面材料はCr:5〜20重量%、W:1〜10
重量%、Mo:2〜9重量%、Cu:1〜4重量%、、
C:0.1〜1重量%、B:0.1〜1重量%、残部N
iからなることが好ましい。この材料の限定理由は下記
の理由による。Crは20重量%以上では相手攻撃性が
大であり、5重量%以下では耐摩耗性が小であるため組
成範囲は5〜20重量%とする。
あり、1重量%以下では耐摩耗性が小であるため、組成
範囲は1〜10重量%とする。Moは9重量%以上では
相手攻撃性が大であり、2重量%以下では耐摩耗性が小
であるため、組成範囲は2〜9重量%とする。Cuは4
重量%以上では靱性が低下し、1重量%以下では硫酸系
溶液に対する耐蝕性が劣るため、組成範囲は1〜4重量
%とする。
が、1重量%以上では脆性の点で性能が低下し、0.1
重量%以下では硬度が向上しないため、組成範囲は0.
1〜1重量%とする。Bは一方では酸化物を形成して皮
膜表面をきれいにし、他方では硬質のほう化物を形成し
て耐摩耗性を向上させるが、1重量%以上では脆性の点
で性能が低下し、0.1重量%以下では酸化物が多く硬
度が不十分であるため、組成範囲は0.1〜1重量%と
する。
安定した硬度を有し、耐摩耗性を向上させ、凝着を防止
する。MoO3 は摺動面において粒子が固体潤滑材とし
て作用し、耐スカッフィング性を向上させる。溶射材の
第2材料が10重量%未満の場合は、硬さが低下し耐摩
耗性が劣り、第2材料が40重量%を越えると、第1材
料のニッケル基摺動面部材とCr2 O3 又はMoO3 の
結合力が低下し皮膜強度が下がり脆化する。その結果、
被覆層を形成する溶射材の組成範囲はニッケル基摺動面
材料を60〜90重量%、第2材料を10〜40重量%
とする。
2 はCr2 O3 に対して7重量%以上では靱性を低下さ
せ、1重量%以下では摺動特性を損なうので、対Cr2
O3添加量は1〜7重量%とする。高速酸素火炎(HV
OF)は火炎温度が2700℃程度と比較的低温である
ため、溶射材粉末が熱分解又は気化するおそれは少な
く、溶射材は本来の特性を維持し発揮する。
2に示すピストンリングに設けた耐摩耗性被覆層に基づ
いて説明する。図1及び図2に示すように、凹形又は凸
形にしたピストンリング母材Mの外周摺動面に、溶射被
覆層Cを高速酸素火炎(HVOF)溶射によって形成し
たことにある。前記溶射被覆層は、Cr、W、Moを含
む第1材料のニッケル基摺動面材料(一例としてスルザ
ーメテコ社商品名:ダイアマロイ4006)60〜90
重量%と、SiO2 が1〜7%添加されたCr2 O3
(一例としてスルザーメテコ社商品名:メテコ136
F)及びMoO3 (一例としてスルザーメテコ社商品
名:メテコ630)のいずれか一方又は双方からなる第
2材料10〜40重量%とからなる。
すスルザーメテコ社製ダイアモンドジェットガン(商品
名)を用いて実施する。ガン20は二重構造のノズル2
1と、そのノズルに外嵌したエアキャップ23と、その
エアキャップを支持するエアキャップボディ24からな
る。ノズル21は内側がインサート25、外側がシェル
26である。インサート25の内部中央にパウダーイン
ジェクター22が挿入され、その内部に溶射粉末が窒素
ガスで搬送される。パウダーインジェクター22とイン
サート25の間の環状空隙に挿入された圧縮空気が溶射
材粉末をガン20から噴出させる。
隙に酸素−プロパン、又は酸素−プロピレン、又は酸素
−水素の燃焼用ガスが挿入され、そのガスはガン20か
ら噴出し、出口で点火する。点火したガスは2700℃
程度の円筒形火炎を形成して同じく噴出する溶射材粉末
を包む。この火炎により溶射材粉末は均一に加熱されて
溶融する。溶融した溶射材粉末は800m/sec以上
の高速でピストンリング外周摺動面母材に衝突する。衝
突した溶射材粉末は瞬時に偏平化し、母材温度まで急冷
し、そこに溶射被覆層を形成する。シェル26とエアキ
ャップ23の間の環状空隙にも圧縮空気が圧入される。
この圧縮空気は火炎を包み、ガン20を冷却する。
供給されるため、粉末粒子は均一に分散する。粉末粒子
は800m/sec以上の高速火炎により高速で母材に
衝突して被覆層を形成するため、緻密性及び密着性が高
く、きわめて空孔の少ない被覆層となる。ダイアマロイ
4006だけでは、耐摩耗性が劣るので、これに硬質粒
子Cr2 O3 及びMoO3 を加えることにより、耐摩耗
性、相手攻撃性及び耐スカッフィング性に優れた被覆層
を得ることが出来る。
て説明する。同一ピストンリング用鋳鉄材の母材上に次
の2種類の被覆層を形成してテスト片とした。 テスト片No.1(比較例):単層溶射被覆層(350μm) メテコ505(Mo:75%、Ni自溶性合金:25%) プラズマ溶射 テスト片No.2(実施例):単層溶射被覆層(350μm) ダイアマロイ4006:70%、Cr2 O3 :15%、MoO3 :15% テスト片No.3(実施例):単層溶射被覆層(350μm) ダイアマロイ4006:70%、Cr2 O3 :30% テスト片No.4(実施例):単層溶射被覆層(350μm) ダイアマロイ4006:70%、MoO3 :30% 実施例溶射被覆層は高速酸素火炎(HVOF)溶射によ
るものであり、図3に示すガンを使用して形成した。そ
の溶射条件は次のとおりである。
テスト片と相手材の摩耗量を測定した。摩耗試験機の容
器15には潤滑油14が溜められており、摩耗試験用の
相手材12が潤滑油14に部分的に浸されている。相手
材12は円板状もしくはローラ状のものであり、一定の
速度で回転している。この状態で、テスト片11を相手
材12の外周面に接しさせ、回転軸に垂直に荷重をか
け、摩耗の程度を測定したものである。
品名として知られているボロン鋳鉄) 測定結果は図4に示すとおりであった。
o.2が比較例テスト片No.1よりも著しく優れ、実
施例No.3、No.4も比較例テスト片No.1より
は良好であることがわかる。相手攻撃性については実施
例テスト片No.2、No.4は比較例テスト片No.
1よりも良好であるが、実施例テスト片No.3は比較
例テスト片No.1と同等である。 耐スカッフィング性試験 各テスト片の耐スカッフィング性を、図7に模式的に示
す回転式平面滑り摩擦試験機により測定した。摩擦試験
機は、一定速度で回転する相手材12の回転面に、テス
ト片11を一定時間、所定の面圧(P)で圧接し、スカ
ッフィングの発生したときの面圧を限界面圧として測定
したものである。圧接操作は、初期面圧を25kgf/
cm2とし、面圧を30分後に50kgf/cm2、それ
から5分ごとに10kgf/cm2ずつ増加させていく
方法で行われた。
スカッフィング性は実施例テスト片No.2、No.
3、No.4のすべてが比較例テスト片No.1よりも
優れていることがわかる。
ッフィング性においては、実施例テスト片の溶射被覆層
が比較例テスト片のものよりも優れ、耐相手攻撃性は同
等以上であることが確かめられた。
けた摺動部材は、耐摩耗性及び耐スカッフィング性にお
いて、従来のものより優れているから、より厳しい条件
下で使用される摺動部材、例えば高性能ディーゼルエン
ジンのピストンリング等にも使用できるという格別の効
果を奏する。
トンリングの断面図、
面図、
相手攻撃性試験の結果を示すグラフ、
試験の結果を示すグラフ、
験機の略図、
略図、
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも摺動面に溶射被覆層が高速酸
素火炎(HVOF)溶射により形成された摺動部材であ
って、前記溶射被覆層は第1材料60〜90重量%と第
2材料10〜40%とからなり、前記第1材料はCr
と、Wと、Moとを含むニッケル基摺動面材料であり、
前記第2材料はCr2 O3 とMoO3 のいずれか一方又
は双方からなり、前記Cr2 O3 はその重量に対して1
〜7%のSiO2 が添加されたものであることを特徴と
する摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層。 - 【請求項2】 ニッケル基摺動面材料はCr:5〜20
重量%、W:1〜10重量%、Mo:2〜9重量%、C
u:1〜4重量%、C:0.1〜1重量%、B:0.1
〜1重量%、残部Niからなることを特徴とする請求項
1記載の摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24821096A JP3582684B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層 |
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Publications (2)
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JPH1088312A true JPH1088312A (ja) | 1998-04-07 |
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JP24821096A Expired - Fee Related JP3582684B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR100895023B1 (ko) | 2007-11-05 | 2009-04-24 | 주식회사 나래나노텍 | 개선된 도액 펌핑장치 및 이를 구비한 노즐 장치 및 코팅장치 |
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DE102014215784A1 (de) | 2014-08-08 | 2016-02-25 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Gleitstößels |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24821096A patent/JP3582684B2/ja not_active Expired - Fee Related
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DE102014215784A1 (de) | 2014-08-08 | 2016-02-25 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Gleitstößels |
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