JPH11241153A - 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 - Google Patents
摺動部材のなじみ性溶射被膜層Info
- Publication number
- JPH11241153A JPH11241153A JP4713098A JP4713098A JPH11241153A JP H11241153 A JPH11241153 A JP H11241153A JP 4713098 A JP4713098 A JP 4713098A JP 4713098 A JP4713098 A JP 4713098A JP H11241153 A JPH11241153 A JP H11241153A
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- Japan
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】耐自己摩耗性及び耐相手攻撃性に優れたなじみ
性被膜層を提供する。 【解決手段】母材（Ｍ）摺動面に溶射により形成された
摺動部材（１０）のなじみ性溶射被膜層（Ｃ）であっ
て、この被膜層は、Ａｌが７〜１１重量％、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｍｎのうち１種もしくは２種以上が０．５重量〜８
重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面材料と６０重
量％以下添加したモリブデンとから成る。
性被膜層を提供する。 【解決手段】母材（Ｍ）摺動面に溶射により形成された
摺動部材（１０）のなじみ性溶射被膜層（Ｃ）であっ
て、この被膜層は、Ａｌが７〜１１重量％、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｍｎのうち１種もしくは２種以上が０．５重量〜８
重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面材料と６０重
量％以下添加したモリブデンとから成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンリング等
の摺動部材の表面に、初期なじみ性を向上させる目的で
設けられる溶射被膜層に関する。
の摺動部材の表面に、初期なじみ性を向上させる目的で
設けられる溶射被膜層に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、舶用等のディーゼルエンジンの高
性能化が進み、最大圧縮圧力が高くなる傾向にあり、そ
の摺動部には初期なじみ性が要求されるようになった。
そこで従来は、摺動部材の初期なじみ性、例えば、ピス
トンリングの初期なじみ性を向上させるため、ピストン
リングの外周面には銅メッキが施されてきた。
性能化が進み、最大圧縮圧力が高くなる傾向にあり、そ
の摺動部には初期なじみ性が要求されるようになった。
そこで従来は、摺動部材の初期なじみ性、例えば、ピス
トンリングの初期なじみ性を向上させるため、ピストン
リングの外周面には銅メッキが施されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の銅メッキでは、これを施したピストンリングを
高性能なディーゼルエンジンに使用した場合、銅メッキ
が柔らかすぎて、初期なじみが終了する以前に銅メッキ
が摩滅してしまうという問題がある。また、銅メッキを
ピストンリングに表面処理するとき、銅メッキをピスト
ンリングの摺動面だけに施すことが難しいという問題も
ある。
た従来の銅メッキでは、これを施したピストンリングを
高性能なディーゼルエンジンに使用した場合、銅メッキ
が柔らかすぎて、初期なじみが終了する以前に銅メッキ
が摩滅してしまうという問題がある。また、銅メッキを
ピストンリングに表面処理するとき、銅メッキをピスト
ンリングの摺動面だけに施すことが難しいという問題も
ある。
【０００４】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、例えば、ピストンリング等の摺動面だ
けに限定して表面処理することが容易である一方、少な
くとも初期なじみが終了するまで摩滅しない溶射被膜
層、つまり耐自己摩耗性に優れ、併せて耐相手攻撃性に
も優れた摺動部材のなじみ性溶射被膜層を提供すること
を課題とする。
なされたもので、例えば、ピストンリング等の摺動面だ
けに限定して表面処理することが容易である一方、少な
くとも初期なじみが終了するまで摩滅しない溶射被膜
層、つまり耐自己摩耗性に優れ、併せて耐相手攻撃性に
も優れた摺動部材のなじみ性溶射被膜層を提供すること
を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明が採用する手段は、母材摺動面に溶射によ
り形成される摺動部材のなじみ性溶射被膜層を、銅基合
金摺動面材料と、添加モリブデンとから形成したことに
ある。銅基合金摺動面材料は、Ａｌが７〜１１重量％、
Ｆｅが０．５〜５重量％、残部がＣｕである。モリブデ
ンの添加量は６０重量％以下、好ましくは３５〜５５重
量％である。
めに、本発明が採用する手段は、母材摺動面に溶射によ
り形成される摺動部材のなじみ性溶射被膜層を、銅基合
金摺動面材料と、添加モリブデンとから形成したことに
ある。銅基合金摺動面材料は、Ａｌが７〜１１重量％、
Ｆｅが０．５〜５重量％、残部がＣｕである。モリブデ
ンの添加量は６０重量％以下、好ましくは３５〜５５重
量％である。
【０００６】この材料の限定理由は次のとおりである。
すなわち、銅基合金摺動材料において、Ａｌが７重量％
未満の場合は、十分な硬度が獲られず、１１重量％を超
えると被膜が脆くなるため、Ａｌの比率は７〜１１重量
％とする。Ｆｅは被膜の靱性向上に寄与するが、０．５
重量％未満の場合は、十分な靱性が得られず、５重量％
を超えてもその効果が著しくないため、Ｆｅの比率は
０．５〜５重量％とする。また、モリブデンを６０重量
％を超えて添加した場合、相手攻撃性が大きくなり、
又、６０重量％を超えるとコスト高となるため、モリブ
デンの比率は６０重量％以下、好ましくは３５〜５５重
量％とする。３５重量％を超えると耐摩耗性、耐スカッ
フィング性が大幅に改善され、５５重量％以下ではコス
ト的に有利である。
すなわち、銅基合金摺動材料において、Ａｌが７重量％
未満の場合は、十分な硬度が獲られず、１１重量％を超
えると被膜が脆くなるため、Ａｌの比率は７〜１１重量
％とする。Ｆｅは被膜の靱性向上に寄与するが、０．５
重量％未満の場合は、十分な靱性が得られず、５重量％
を超えてもその効果が著しくないため、Ｆｅの比率は
０．５〜５重量％とする。また、モリブデンを６０重量
％を超えて添加した場合、相手攻撃性が大きくなり、
又、６０重量％を超えるとコスト高となるため、モリブ
デンの比率は６０重量％以下、好ましくは３５〜５５重
量％とする。３５重量％を超えると耐摩耗性、耐スカッ
フィング性が大幅に改善され、５５重量％以下ではコス
ト的に有利である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１に示
すピストンリングに設けた溶射被膜層に基づいて説明す
る。図１に示すように、凸形に形成したピストンリング
母材Ｍの外周摺動面に、溶射被膜層Ｃをプラズマ溶射に
より形成する。この溶射被膜層Ｃは、Ａｌが７〜１１重
量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１種もしくは２種以上が
０．５〜８重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面材
料と６０重量％以下のモリブデンとから成る。これによ
り、初期なじみが終了するまでに摩滅しないなじみ性被
膜層、つまり耐自己摩耗性に優れ、併せて耐相手攻撃性
にも優れたなじみ性被膜層が形成される。
すピストンリングに設けた溶射被膜層に基づいて説明す
る。図１に示すように、凸形に形成したピストンリング
母材Ｍの外周摺動面に、溶射被膜層Ｃをプラズマ溶射に
より形成する。この溶射被膜層Ｃは、Ａｌが７〜１１重
量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１種もしくは２種以上が
０．５〜８重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面材
料と６０重量％以下のモリブデンとから成る。これによ
り、初期なじみが終了するまでに摩滅しないなじみ性被
膜層、つまり耐自己摩耗性に優れ、併せて耐相手攻撃性
にも優れたなじみ性被膜層が形成される。
【０００８】プラズマ溶射被膜は、図２に示されるガン
を使用して形成された。プラズマ溶射ガンはタングステ
ン電極２０と銅ノズル２３で構成されており、タングス
テン電極２０は直流電源の負極に、銅ノズル２３は正極
にそれぞれ接続されている。まず、作動ガス入口２５か
らプラズマガスを供給し、タングステン電極２０と銅ノ
ズル２１の間にプラズマアーク２２を発生させる。アー
ク２２が圧力によりプラズマジェット２１に粉末出口２
４より溶射粉末を供給して溶射を行う。
を使用して形成された。プラズマ溶射ガンはタングステ
ン電極２０と銅ノズル２３で構成されており、タングス
テン電極２０は直流電源の負極に、銅ノズル２３は正極
にそれぞれ接続されている。まず、作動ガス入口２５か
らプラズマガスを供給し、タングステン電極２０と銅ノ
ズル２１の間にプラズマアーク２２を発生させる。アー
ク２２が圧力によりプラズマジェット２１に粉末出口２
４より溶射粉末を供給して溶射を行う。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の耐摩耗性摺動部材をテスト片
の摩耗試験によって説明する。同一のピストンリング用
鋳鉄材の母材上に、次の種類の被膜層を形成して、テス
ト片とした。 テスト片Ｎｏ．１（比較例）：銅めっき（１５０μｍ） テスト片Ｎｏ．２（実施例）：溶射被膜（１５０μｍ） 銅基合金摺動材料（Ａｌ：９．５重量％、Ｆｅ：１．０
重量％、Ｃｕ：残部）：９０重量％ モリブデン：１０重量％ テスト片Ｎｏ．３（実施例）：溶射被膜（１５０μｍ） 銅基合金摺動材料（Ａｌ：７．０重量％、Ｆｅ：３．０
重量％、Ｃｕ：残部）：６０重量％ モリブデン：４０重量％ 溶射被膜はプラズマ溶射によるものである。その溶射条
件は次のとおりである。 使用ガン：スルザーメテコ社製７ＭＢプラズマ溶射ガン 電圧：６０〜７０Ｖ 電流：５００Ａ 使用ガス：アルゴン−水素混合ガス 即ち、図４に示すアムスラー型摩耗試験機により、各テ
スト片の摩耗深さと相手材の摩耗深さを測定した。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１
１を相手材１２の外周面に接触させ、回転軸に垂直に荷
重をかけて、摩耗の程度を測定したものである。測定条
件は、以下の通りである。 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ 荷重 ：４５ｋｇｆ 潤滑油 ：モーターオイル（日本石油：３０ｐ） 油温 ：８５℃±１０℃ 試験時間：１００時間 相手材 ：ターカロイ（日本ピストンリング（株）の商
品名として知られているボロン鋳鉄） 測定結果は、図３に示す通りであった。
の摩耗試験によって説明する。同一のピストンリング用
鋳鉄材の母材上に、次の種類の被膜層を形成して、テス
ト片とした。 テスト片Ｎｏ．１（比較例）：銅めっき（１５０μｍ） テスト片Ｎｏ．２（実施例）：溶射被膜（１５０μｍ） 銅基合金摺動材料（Ａｌ：９．５重量％、Ｆｅ：１．０
重量％、Ｃｕ：残部）：９０重量％ モリブデン：１０重量％ テスト片Ｎｏ．３（実施例）：溶射被膜（１５０μｍ） 銅基合金摺動材料（Ａｌ：７．０重量％、Ｆｅ：３．０
重量％、Ｃｕ：残部）：６０重量％ モリブデン：４０重量％ 溶射被膜はプラズマ溶射によるものである。その溶射条
件は次のとおりである。 使用ガン：スルザーメテコ社製７ＭＢプラズマ溶射ガン 電圧：６０〜７０Ｖ 電流：５００Ａ 使用ガス：アルゴン−水素混合ガス 即ち、図４に示すアムスラー型摩耗試験機により、各テ
スト片の摩耗深さと相手材の摩耗深さを測定した。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１
１を相手材１２の外周面に接触させ、回転軸に垂直に荷
重をかけて、摩耗の程度を測定したものである。測定条
件は、以下の通りである。 周速 ：１ｍ／ｓｅｃ 荷重 ：４５ｋｇｆ 潤滑油 ：モーターオイル（日本石油：３０ｐ） 油温 ：８５℃±１０℃ 試験時間：１００時間 相手材 ：ターカロイ（日本ピストンリング（株）の商
品名として知られているボロン鋳鉄） 測定結果は、図３に示す通りであった。
【００１０】図３から、摩耗性試験において、実施例テ
スト片Ｎｏ．２ 及びＮｏ．３ のテスト片の摩耗深さ
は、いずれも比較例テスト片Ｎｏ．１のテスト片の摩耗
深さを大幅に下回るものであり、実施例Ｎｏ．２および
Ｎｏ．３の相手材の摩耗深さは、いずれも比較例テスト
片Ｎｏ．１の相手材の摩耗深さを大幅に下回るものであ
ることが確かめられた。溶射法としては、ガス溶線式、
ガス粉末式、プラズマ式、爆発式などのいずれの方法を
使用してもよいが、熱エネルギーがフレーム部分に高度
に集中するプラズマ式溶射方法を使用すれば高温のフレ
ーム部分で溶射材料は充分に溶融し、フレーム部分を離
れれば急速に冷却するので、モリブデン粉末の微細化し
た溶射層を得るのに有利である。
スト片Ｎｏ．２ 及びＮｏ．３ のテスト片の摩耗深さ
は、いずれも比較例テスト片Ｎｏ．１のテスト片の摩耗
深さを大幅に下回るものであり、実施例Ｎｏ．２および
Ｎｏ．３の相手材の摩耗深さは、いずれも比較例テスト
片Ｎｏ．１の相手材の摩耗深さを大幅に下回るものであ
ることが確かめられた。溶射法としては、ガス溶線式、
ガス粉末式、プラズマ式、爆発式などのいずれの方法を
使用してもよいが、熱エネルギーがフレーム部分に高度
に集中するプラズマ式溶射方法を使用すれば高温のフレ
ーム部分で溶射材料は充分に溶融し、フレーム部分を離
れれば急速に冷却するので、モリブデン粉末の微細化し
た溶射層を得るのに有利である。
【００１１】溶射はマトリックス材としての銅合金とモ
リブデンの各溶射材を別個に溶射装置に供給し、同時に
溶射して形成してもよい。又、溶射装置への供給前に銅
合金とモリブデン粉末とを混合させたもの、又は銅合金
表面にモリブデン粉末を付着させた複合材料を用いても
よい。
リブデンの各溶射材を別個に溶射装置に供給し、同時に
溶射して形成してもよい。又、溶射装置への供給前に銅
合金とモリブデン粉末とを混合させたもの、又は銅合金
表面にモリブデン粉末を付着させた複合材料を用いても
よい。
【００１２】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の摺動部
材のなじみ性溶射被膜層は、耐摩耗性及び相手攻撃性が
従来のものより極めて優れているから、より厳しい条件
下で使用される摺動部材、例えば、高性能舶用ディーゼ
ルエンジンのピストンリング等にも、そのなじみ被膜と
して使用できるという格別の効果を奏する。また、溶射
により被膜層を形成するので、摺動部材の摺動面だけに
限定して被膜層を形成することが容易となる。
材のなじみ性溶射被膜層は、耐摩耗性及び相手攻撃性が
従来のものより極めて優れているから、より厳しい条件
下で使用される摺動部材、例えば、高性能舶用ディーゼ
ルエンジンのピストンリング等にも、そのなじみ被膜と
して使用できるという格別の効果を奏する。また、溶射
により被膜層を形成するので、摺動部材の摺動面だけに
限定して被膜層を形成することが容易となる。
【図１】本発明の一実施例の、なじみ性溶射被膜層を設
けたピストンリングの断面正面図である。
けたピストンリングの断面正面図である。
【図２】図１のなじみ性溶射被膜層のプラズマ溶射を実
施するためのガンを示す模式的断面正面図である。
施するためのガンを示す模式的断面正面図である。
【図３】本発明の実施例及び比較例の自己及び相手材の
摩耗深さを示すグラフである。
摩耗深さを示すグラフである。
【図４】本発明の実施例及び比較例の摩耗試験を実施す
るための試験機を示す略図である。
るための試験機を示す略図である。
Ｃ：溶射被膜層 Ｍ：母材 １０：ピストンリング
Claims (1)
- 【請求項１】 母材摺動面に溶射により形成された摺動
部材のなじみ性溶射被膜層であって、前記被膜層は、Ａ
ｌが７〜１１重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１種もし
くは２種以上が０．５〜８重量％、残部がＣｕである銅
基合金摺動面材料とモリブデンとから成り、モリブデン
は６０重量％以下、好ましくは３５〜５５重量％である
ことを特徴とする摺動部材のなじみ性溶射被膜層。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4713098A JPH11241153A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4713098A JPH11241153A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11241153A true JPH11241153A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12766563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4713098A Pending JPH11241153A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11241153A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1467129A1 (en) * | 2002-01-18 | 2004-10-13 | Kabushiki Kaisha Riken | Spraying piston ring |
| JP2011530008A (ja) * | 2008-08-06 | 2011-12-15 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 適合性コーティングを備える滑り部品及びその製造方法 |
| JP2012046821A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-03-08 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
| JP2016117949A (ja) * | 2010-07-22 | 2016-06-30 | フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハーFederal−Mogul Burscheid Gmbh | 溶射用の溶射粉末、ピストンリング及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP4713098A patent/JPH11241153A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1467129A1 (en) * | 2002-01-18 | 2004-10-13 | Kabushiki Kaisha Riken | Spraying piston ring |
| EP1467129A4 (en) * | 2002-01-18 | 2008-03-26 | Riken Kk | SPRAY PISTON SEGMENT |
| JP2011530008A (ja) * | 2008-08-06 | 2011-12-15 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 適合性コーティングを備える滑り部品及びその製造方法 |
| JP2016117949A (ja) * | 2010-07-22 | 2016-06-30 | フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハーFederal−Mogul Burscheid Gmbh | 溶射用の溶射粉末、ピストンリング及びその製造方法 |
| JP2012046821A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-03-08 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040401 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040513 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040921 |