JPH11257491A

JPH11257491A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH11257491A
Application number: JP32441398A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Hara; 裕一郎原; Akira Tsujimura; 明辻村; Tadashi Kamimura; 正上村; Takayuki Wakae; 高行若江
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 1999-09-21
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JP3864587B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性および耐摩耗性が高く、かつ、相手材
への攻撃性が低い摺動部材を提供するものである。【解決手段】Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層１ａを
表面に形成した第１摺動部材１と、Ｃｒ被膜２ａ又はＣ
ｒＮ被膜を母材表面に形成したもの或いは表面に窒化処
理を施したステンレス鋼からなる第２摺動部材２とを組
み合わせたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材に係り、
特に、シリンダライナ又はライナーレスシリンダブロッ
クのボア面にピストンリングを摺動させたものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関で用いられるシリンダブロック
としては、鋳鉄製のものが広く採用されているが、近年
の内燃機関の軽量化などに伴って、Ａｌ合金製シリンダ
ブロックへの移行が行われている。また、ディーゼルエ
ンジンにおいて、ＥＧＲ（排気再循環）が行われている
ことも周知である。

【０００３】Ａｌ合金製シリンダブロックは、鋳鉄製シ
リンダブロックに比べて摩耗し易い。また、Ａｌが腐食
摩耗における腐食成分である硫酸に弱いため、ＥＧＲを
行うことによって摺動面であるシリンダボアに腐食摩耗
が生じ、延いては燃費低下が生じる。このため、従来
は、Ａｌ合金製シリンダブロックのシリンダボアに、鋳
鉄製のシリンダライナを鋳込んで又は圧入して用いてい
た。

【０００４】最近では、耐食性および耐摩耗性を更に向
上すべく、シリンダライナ又はシリンダボアの内面に、
ＳｉＣ粒子、ＳｉＮ粒子、ＢＮ粒子を分散させたＮｉ−
Ｐ基複合メッキ層を形成したものが報告されている（特
公昭６３−１６４７８号公報、特開平９−１１８９９９
号公報など）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の複合メッキ層をシリンダライナ又はシリンダボアの内
面に形成することで、シリンダライナ又はシリンダボア
の耐摩耗性は良好となるものの、摺動部材同士の摩擦係
数は比較的大きいため、シリンダライナ又はシリンダボ
アの相手材であるピストンリングへの攻撃性が高かっ
た。

【０００６】そこで本発明は、上記課題を解決し、耐食
性および耐摩耗性が高く、かつ、相手材への攻撃性が低
い摺動部材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層
を母材表面に形成した第１摺動部材と、Ｃｒ被膜を母材
表面に形成した第２摺動部材とを組み合わせたものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、Ｃ粒子を分散させた複
合メッキ層を母材表面に形成した第１摺動部材と、Ｃｒ
Ｎ被膜を母材表面に形成したもの又は表面に窒化処理を
施したステンレス鋼からなる第２摺動部材とを組み合わ
せたものである。

【０００９】以上の構成によれば、Ｃ粒子を分散させた
複合メッキ層を母材表面に形成した第１摺動部材と、Ｃ
ｒ被膜又はＣｒＮ被膜を母材表面に形成したもの或いは
表面に窒化処理を施したステンレス鋼からなる第２摺動
部材とを組み合わせたため、耐食性および耐摩耗性が高
く、かつ、相手材への攻撃性が低い摺動部材となる。

【００１０】請求項３の発明は、Ｃ粒子を分散させた複
合メッキ層を母材表面に形成したシリンダライナ又はラ
イナーレスシリンダブロックのボア面と、Ｃｒ被膜又は
ＣｒＮ被膜を母材表面に形成したもの或いは表面に窒化
処理を施したステンレス鋼からなるピストンリングとを
組み合わせたものである。

【００１１】請求項４の発明は、上記複合メッキ層のメ
ッキ基材が、Ｎｉ−Ｐ基、Ｃｒ基、Ｓｎ基、Ｆｅ基であ
る請求項１乃至請求項３いずれかに記載の摺動部材であ
る。

【００１２】請求項５の発明は、上記Ｃ粒子が、Ｃから
なる母粒子の周囲に、Ｆｅ₃Ｏ₄からなる子粒子をカプ
セル化したものである請求項１乃至請求項４いずれかに
記載の摺動部材である。

【００１３】請求項６の発明は、上記母粒子と上記子粒
子の重量比（母粒子／子粒子）が、９０／１０〜９７／
３である請求項５記載の摺動部材である。

【００１４】請求項７の発明は、上記Ｃ粒子が、Ｃから
なる母粒子の周囲に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｆｅから選択
される子粒子をカプセル化したものである請求項１乃至
請求項４いずれかに記載の摺動部材である。

【００１５】請求項８の発明は、上記Ｃ粒子の粒子径
が、０．１〜３０μｍである請求項１乃至請求項７いず
れかに記載の摺動部材である。

【００１６】請求項９の発明は、上記複合メッキ層の露
出表面積に占める上記Ｃ粒子の割合が、１〜２０％であ
る請求項１乃至請求項８いずれかに記載の摺動部材であ
る。

【００１７】請求項１０の発明は、上記複合メッキ層の
硬度が、６００Ｈｖ以上である請求項１乃至請求項９い
ずれかに記載の摺動部材である。

【００１８】請求項１１の発明は、上記ＣｒＮ被膜が、
ＰＶＤ処理ＣｒＮからなる請求項２乃至請求項１０いず
れかに記載の摺動部材である。

【００１９】上記数値範囲の限定理由を以下に説明す
る。

【００２０】母粒子と子粒子の重量比（母粒子／子粒
子）を９０／１０〜９７／３としたのは、重量比が９０
／１０よりも小さいと、複合メッキ層におけるカプセル
Ｃ粒子の分散性が悪化し、また、重量比が９７／３より
も大きいと、複合メッキ層の摩擦係数は小さくなるもの
の耐摩耗性が劣化するためである。

【００２１】Ｃ粒子又はカプセルＣ粒子の粒子径を０．
１〜３０μｍとしたのは、Ｃ粒子又はカプセルＣ粒子の
粒子径が複合メッキ層の層厚の１／３以下となるように
するためである。

【００２２】複合メッキ層の露出表面積に占めるＣ粒子
又はカプセルＣ粒子の割合を１〜２０％としたのは、１
％よりも少ないと摩擦係数の低減効果が少なすぎる（得
られない）ためであり、２０％よりも多いと複合メッキ
層の強度低下が生じるためである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２４】本発明の摺動部材を示す断面模式図を図１
に示す。

【００２５】図１に示すように、本発明の摺動部材は、
Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層１ａが母材表面に形成
された第１摺動部材１と、Ｃｒ被膜２ａが母材表面に形
成された第２摺動部材２とを組み合わせるものである。

【００２６】第１摺動部材１としては、例えば、シリン
ダライナ又はシリンダボアなどが挙げられ、第２摺動部
材２としては、例えば、ピストンリングなどが挙げられ
る。

【００２７】複合メッキ層１ａのメッキ基材としては、
例えば、Ｎｉ−Ｐ基、Ｃｒ基、Ｓｎ基、Ｆｅ基が挙げら
れるが、Ｎｉ−Ｐ基が特に好ましい。

【００２８】メッキ硬度とメッキ摩耗量の関係を図２に
示す。ここで、横軸はメッキ硬度（Ｈｖ）を示し、縦軸
はメッキ摩耗量（メッキ膜の減少厚さ；μｍ）を示して
いる。

【００２９】図２に示すように、メッキ硬度が６００Ｈ
ｖ以上で、メッキ摩耗量は急激に減少する。このため、
複合メッキ層１ａのメッキ硬度は６００Ｈｖ以上とす
る。メッキ硬度の上限は特に限定するものではないが、
実用的には約１，０００Ｈｖ以下で十分である。

【００３０】次に、複合メッキ層１ａの形成方法を具体
的に説明する。

【００３１】Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層のメッ
キ方法の模式図を図３に示す。

【００３２】図３に示すように、メッキ浴槽４内にＮｉ
−Ｐ基メッキ液５を充填し、そのＮｉ−Ｐ基メッキ液５
中に、界面活性剤を未添加の状態でＣ粒子３を分散さ
せ、Ｃ粒子３をＮｉ−Ｐ基メッキ液５中に沈殿共析させ
る。この時、Ｃ粒子３の粒子径は、０．１〜３０μｍと
する。また、Ｎｉ−Ｐ基メッキ液５中に分散させるＣ粒
子３の量は、Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層の露出
表面積に占めるＣ粒子３の割合が１〜２０％となるよう
にする。

【００３３】尚、Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基（又はＣｒ基、
或いはＳｎ基、若しくはＦｅ基）複合メッキ層のメッキ
硬度の上限を特に問題にしないのであれば、Ｃ粒子３と
して、Ｃからなる母粒子の周囲にＮｉ（又はＣｒ、或い
はＳｎ、若しくはＦｅ）からなる子粒子をカプセル化し
たものを用いてもよいことは言うまでもない。

【００３４】次に、このＮｉ−Ｐ基メッキ液５中に、被
メッキ材６とＮｉ電解材７を浸漬すると共に、被メッキ
材６を陰極にＮｉ電解材７を陽極に接続し、電解メッキ
を施す。この時、Ｎｉ−Ｐ基メッキ液５をメッキ浴槽４
外に設けたポンプ８によって循環させ、かつ、Ｎｉ−Ｐ
基メッキ液５中に空気Ａを吹き込んでＮｉ−Ｐ基メッキ
液５を撹拌すると共に、被メッキ材６を上下に揺動させ
る。

【００３５】この電解メッキにより、被メッキ材６の表
面にＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層を形成する。

【００３６】このＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層が
表面に形成された被メッキ材６を第１摺動部材とし、Ｃ
ｒ被膜が表面に形成された第２摺動部材と組み合わせた
摺動部材とすることによって、複合メッキ層のＮｉ−Ｐ
基メッキ材の優れた耐食性および耐摩耗性を損なうこと
なく、摺動部材同士の摩擦係数を低減することができ、
第２摺動部材への攻撃性が低くなる。

【００３７】また、摺動部材同士の摩擦係数を低減する
ことができるため、例えば、各摺動部材がシリンダライ
ナ（又はライナーレスシリンダブロック）とピストンリ
ングであった場合、シリンダライナとピストンリング間
の摩擦が低減し、燃費の向上を図ることができる。

【００３８】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。

【００３９】本発明の摺動部材は、第２摺動部材が、母
材表面にＣｒ被膜を形成したものであった。

【００４０】これに対して、第１の実施の形態の摺動部
材は、第２摺動部材が、母材表面に今後使用の増加が見
込まれるＰＶＤ処理によるＣｒＮ被膜を形成したもの又
は表面に窒化処理を施したステンレス鋼からなるもので
ある。

【００４１】本実施の形態においても、本発明と同様の
作用効果を発揮することは言うまでもなく、摺動部材同
士の摩擦係数を更に低減することが可能となる。

【００４２】また、本発明の摺動部材は、第１摺動部材
の母材表面に形成した複合メッキ層中にＣ粒子を分散さ
せたものであった。

【００４３】これに対して、第２の実施の形態の摺動部
材は、第１摺動部材の母材表面に形成する複合メッキ層
がＮｉ−Ｐ基複合メッキ層であり、Ｎｉ−Ｐ基メッキ液
中における分散粒子の分散性を改善すべく、メッキ基材
のＰと化学的に反応しないＦｅ₃Ｏ₄を子粒子に用い
て、Ｃ粒子（母粒子）のカプセル化を行い、Ｃ粒子の表
面改質を行ったものである。

【００４４】すなわち、Ｆｅ₃Ｏ₄子粒子によるカプセ
ルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキ層が母材表
面に形成された第１摺動部材と、Ｃｒ被膜又はＣｒＮ被
膜が母材表面に形成されたもの或いは表面に窒化処理を
施したステンレス鋼からなる第２摺動部材とを組み合わ
せた摺動部材である。

【００４５】カプセルＣ粒子におけるＣ母粒子とＦｅ₃
Ｏ₄子粒子の最適混合比は、重量比（Ｃ／Ｆｅ₃Ｏ₄）
で９０／１０〜９７／３である。

【００４６】

【実施例】（実施例１）メッキ浴槽内にＮｉ−Ｐ基メッ
キ液を充填し、そのＮｉ−Ｐ基メッキ液中に、界面活性
剤を未添加の状態で、粒径が２〜１６μｍ（平均粒径：
６．３μｍ）のＣ粒子を分散させ、Ｃ粒子をＮｉ−Ｐ基
メッキ液中に沈殿共析させる。

【００４７】次に、このＮｉ−Ｐ基メッキ液中に、被メ
ッキ材である炭素鋼材とＮｉ電解材を浸漬すると共に、
炭素鋼材を陰極にＮｉ電解材を陽極に接続し、電解メッ
キを施す。この時、Ｎｉ−Ｐ基メッキ液をメッキ浴槽外
に設けたポンプによって循環させ、かつ、Ｎｉ−Ｐ基メ
ッキ液中に空気を吹き込んでＮｉ−Ｐ基メッキ液を撹拌
すると共に、被メッキ材を上下に揺動させる。

【００４８】この電解メッキにより、炭素鋼材の表面
に、化学組成がＣ：３．１ｗｔ％、Ｐ：１．２ｗｔ％、
Ｎｉ：残部であると共に、層厚が１５〜２５μｍ、表面
粗さ（Ｒｚ）が０．６５μｍ、Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複
合メッキ層の露出表面積に占めるＣ粒子の割合が６％、
メッキ硬度が６７８ＨｖであるＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複
合メッキ層を形成する。

【００４９】Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層と炭素
鋼材との界面近傍の断面組織写真を図４に示す。図４
（ａ）は倍率が４００倍の断面組織写真を示し、図４
（ｂ）は倍率が３，０００倍の断面組織写真を示してい
る。これらの図において、図下側の黒っぽい部分は炭素
鋼材であり、図中央部の白っぽい部分はＣ粒子分散Ｎｉ
−Ｐ基複合メッキ層であり、図上側の黒色部分は空間で
ある。

【００５０】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｃ粒子
分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層中に、片状のＣ粒子が分散
している様子が伺える。

【００５１】各組み合わせの摺動部材について、耐摩耗
性の評価を行う。

【００５２】（実施例２）炭素鋼材の表面に、実施例１
のＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキを形成した可動試験
片（シリンダライナ相当材）に、ピン状で、かつ、摺動
面の曲率がＲ１８のダイス鋼（ＪＩＳ規格ＳＫＤ１
１）の表面に、硬度９２３ＨｖのＣｒ被膜を膜厚６３μ
ｍで被覆した固定試験片（ピストンリング相当材）を摺
動させ、耐摩耗性試験を行う。

【００５３】（比較例１）鋳鉄ライナー材からなる可動
試験片を用いる以外は、実施例２と同様にし、耐摩耗性
試験を行う。

【００５４】（比較例２）炭素鋼材の表面に、ＢＮ粒子
分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキを形成した可動試験片を用い
る以外は、実施例２と同様にし、耐摩耗性試験を行う。

【００５５】摩耗試験装置の模式図を図５に示す。

【００５６】耐摩耗性試験の評価は、図５に示すような
摩耗試験装置を用い、温度：１５０℃、固定試験片１２
に対する荷重Ｆ：１０ｋｇ、モーター回転数Ｎ：１００
ｒｐｍ、可動試験片１１の摺動長さ（ストローク長）
Ｌ：５０ｍｍ（総ストローク長：６００ｍ）、試験時
間：６０ｍｉｎで行った。ここで、潤滑油Ｂとしてはエ
ンジンオイル（ＣＤ級１０Ｗ−３０）を用いた。

【００５７】実施例２および比較例１、２の組み合わせ
における摩耗量（μｍ）を図６に示す。

【００５８】図６に示すように、比較例１、２の組み合
わせにおいては、可動試験片の摩耗量（約１．０μｍ、
約１．５μｍ）と比べて、固定試験片の摩耗量（約２．
６μｍ、約１１．７μｍ）が非常に大きくなっており、
固定試験片に対する可動試験片の攻撃性が高いことが伺
える。

【００５９】これに対して、実施例２の組み合わせにお
いては、可動試験片の摩耗量（約１．０μｍ）と固定試
験片の摩耗量（約１．０μｍ）とは略同程度であり、固
定試験片に対する可動試験片におけるＣ粒子分散Ｎｉ−
Ｐ基複合メッキの攻撃性が低いことが伺える。

【００６０】次に、各組み合わせの摺動部材について、
摩擦係数の評価を行う。

【００６１】（実施例３）炭素鋼材の表面に、実施例１
のＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキを形成した可動試験
片に、ピン状で、かつ、摺動面の曲率がＲ１８のダイス
鋼（ＪＩＳ規格ＳＫＤ１１）の表面に、硬度１，８６０
ＨｖのＣｒＮ被膜を膜厚２０μｍで被覆した固定試験片
を摺動させ、摩擦係数を測定する。

【００６２】摩擦係数の評価も、図５に示した摩耗試験
装置を用い、室温、固定試験片１２に対する荷重Ｆ：２
〜２０ｋｇ、モーター回転数Ｎ：１００〜５００ｒｐｍ
で行った。ここで、潤滑油Ｂとしてはエンジンオイル
（ＣＤ級１０Ｗ−３０）を用いた。

【００６３】実施例２、３および比較例１、２の組み合
わせにおける摩擦係数をストライベック線図に表したも
のを図７に示す。ここで、横軸のＳは、（潤滑油の粘
度）×（すべり速度）／（荷重）で表されるものであ
り、縦軸は摩擦係数を示している。また、図中の×印は
比較例１を示し、△印は比較例２を示し、○印は実施例
２を示し、□印は実施例３を示している。

【００６４】図７に示すように、実施例２、３の組み合
わせにおける摩擦係数は、比較例１、２の組み合わせに
おける摩擦係数と比べて全体的に低くなっており、特に
Ｓが大きい時、その傾向が顕著である。また、比較例
１、２の組み合わせにおける摩擦係数と比較して、Ｃｒ
Ｎ被膜を固定試験片に被覆した実施例３の組み合わせに
おける摩擦係数の低減が著しい。

【００６５】また、境界潤滑域（１．８３×１０^-9）お
よび混合潤滑域（３．６７×１０^-9〜３．９２×１
０^-8）での実施例２、３および比較例１、２の組み合わ
せにおける摩擦係数を表１に示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】表１に示すように、実施例２、３の組み合
わせにおける摩擦係数は、比較例１、２の組み合わせに
おける摩擦係数と比べて全体的に低くなっており、特に
混合潤滑域での摩擦係数の低減が顕著である。また、比
較例１、２の組み合わせにおける摩擦係数と比較して、
ＣｒＮ被膜を固定試験片に被覆した実施例３の組み合わ
せにおける摩擦係数の低減が著しい。

【００６８】次に、カプセルＣ粒子における母粒子と子
粒子の重量比および子粒子の材質を変えて懸濁性の評価
を行う。

【００６９】（実施例４）試験管に純水８ｍｌを採取し
た後、その純水中に、Ｃからなる母粒子とＦｅ₃Ｏ₄か
らなる子粒子の重量比が９０／１０になるように調整し
たカプセルＣ粒子を０．５ｇ添加し、カプセルＣ粒子が
分散した水溶液を作製する。

【００７０】（実施例５）母粒子と子粒子の重量比が９
５／５である以外は、実施例４と同様にして水溶液を作
製する。

【００７１】（実施例６）母粒子と子粒子の重量比が９
７／３である以外は、実施例４と同様にして水溶液を作
製する。

【００７２】（実施例７）実施例１のＣ粒子（母粒子と
子粒子の重量比が１００／０）を用いる以外は、実施例
４と同様にして水溶液を作製する。

【００７３】（比較例３）母粒子と子粒子の重量比が８
０／２０である以外は、実施例４と同様にして水溶液を
作製する。

【００７４】（比較例４）試験管に純水８ｍｌを採取し
た後、その純水中に、Ｃからなる母粒子とＳｉＣからな
る子粒子の重量比が９０／１０になるように調整したカ
プセルＣ粒子を０．５ｇ添加し、カプセルＣ粒子が分散
した水溶液を作製する。

【００７５】実施例４〜実施例７および比較例３、比較
例４のカプセルＣ粒子（又はＣ粒子）の諸元および各水
溶液の撹拌後の評価を表２に示す。ここで、撹拌後の評
価は、水溶液中における余剰粒子（主に、カプセル化時
に母粒子に付着しなかった子粒子）の多寡および水溶液
の懸濁性の良否について行った。尚、懸濁性については
○印が良好、△印がやや良、×印が不良を示しており、
また、余剰粒子については○印が少ない（又は無し）、
△印がやや多い、×印が多いを示している。

【００７６】また、撹拌した後の実施例４〜実施例７お
よび比較例３、比較例４の水溶液を、３０ｓｅｃ、１ｍ
ｉｎ、３ｍｉｎ、５ｍｉｎ静置した時の観察写真を図８
〜図１３に示す。尚、各図の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）は、それぞれ３０ｓｅｃ静置後、１ｍｉｎ静置
後、３ｍｉｎ静置後、５ｍｉｎ静置後を示している。

【００７７】

【表２】

【００７８】表２および図８〜図１１に示すように、実
施例４の水溶液の液面上に残留する余剰粒子（Ｆｅ₃Ｏ
₄）がやや多かった以外は、実施例５〜実施例７のいず
れの水溶液においても、液面上に残留する余剰粒子が少
なかった（又は無かった）。ここで、実施例７の水溶液
には、カプセルＣ粒子ではなく、純Ｃ粒子を分散させて
いるため、水溶液中に余剰粒子は存在しないが、液面上
に残留する純Ｃ粒子がやや多くなっている。

【００７９】また、懸濁性については、実施例７の水溶
液の懸濁性がやや良であった以外は、実施例４〜実施例
６のいずれの水溶液においても、カプセルＣ粒子の沈降
が速く、懸濁性は良好であった。

【００８０】これに対して、比較例３の水溶液は、カプ
セルＣ粒子における子粒子の割合が多いため、図１２
（ａ）〜（ｄ）に示すように、水溶液の液面上に残留す
る余剰粒子（Ｆｅ₃Ｏ₄）が多く、また、カプセルＣ粒
子の沈降も遅く、懸濁性が悪かった。

【００８１】また、比較例４の水溶液は、図１３（ａ）
〜（ｄ）に示すように、水溶液の液面上に残留する余剰
粒子（ＳｉＣ）は少ないものの、水溶液中に、カプセル
Ｃ粒子および余剰粒子が浮遊してなかなか沈降せず、懸
濁性が悪かった。

【００８２】次に、実施例４〜実施例７および比較例
３、比較例４のカプセルＣ粒子（又は純Ｃ粒子）を用い
て実際に複合メッキ層を形成し、耐摩耗性および摩擦係
数について評価を行う。

【００８３】（実施例８）炭素鋼材の表面に、実施例４
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成した可動試験片（シリンダライナ相当材）に、ピン
状で、かつ、摺動面の曲率がＲ１８のダイス鋼（ＪＩＳ
規格ＳＫＤ１１）の表面に、硬度９２３ＨｖのＣｒ被
膜を膜厚６３μｍで被覆した固定試験片（ピストンリン
グ相当材）を摺動させ、図５に示した摩耗試験装置を用
い、実施例２、３および比較例１、２と同様にして耐摩
耗性および摩擦係数の評価を行った。

【００８４】（実施例９）炭素鋼材の表面に、実施例５
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成する以外は実施例８と同様にして耐摩耗性および摩
擦係数の評価を行った。

【００８５】（実施例１０）炭素鋼材の表面に、実施例
６のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキ
を形成する以外は実施例８と同様にして耐摩耗性および
摩擦係数の評価を行った。

【００８６】（実施例１１）炭素鋼材の表面に、実施例
７のＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを形成す
る以外は実施例８と同様にして耐摩耗性および摩擦係数
の評価を行った。

【００８７】（実施例１２）炭素鋼材の表面に、実施例
４のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキ
を形成した可動試験片に、ピン状で、かつ、摺動面の曲
率がＲ１８のステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０
Ｃ）の表面に窒化処理（ガス軟窒化処理）を施し、表面
硬度を１，２００Ｈｖとした固定試験片を摺動させ、実
施例８と同様にして耐摩耗性および摩擦係数の評価を行
った。

【００８８】（実施例１３）炭素鋼材の表面に、実施例
５のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキ
を形成する以外は実施例１２と同様にして耐摩耗性およ
び摩擦係数の評価を行った。

【００８９】（実施例１４）炭素鋼材の表面に、実施例
６のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキ
を形成する以外は実施例１２と同様にして耐摩耗性およ
び摩擦係数の評価を行った。

【００９０】（実施例１５）炭素鋼材の表面に、実施例
７のＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを形成す
る以外は実施例１２と同様にして耐摩耗性および摩擦係
数の評価を行った。

【００９１】（比較例５）炭素鋼材の表面に、比較例３
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成する以外は実施例８と同様にして耐摩耗性および摩
擦係数の評価を行った。

【００９２】（比較例６）炭素鋼材の表面に、比較例５
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成する以外は実施例８と同様にして耐摩耗性および摩
擦係数の評価を行った。

【００９３】（比較例７）ターカロイ鋳鉄からなる可動
試験片を用いる以外は実施例８と同様にして耐摩耗性お
よび摩擦係数の評価を行った。

【００９４】（比較例８）炭素鋼材の表面に、比較例３
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成する以外は実施例１２と同様にして耐摩耗性および
摩擦係数の評価を行った。

【００９５】（比較例９）炭素鋼材の表面に、比較例５
のカプセルＣ粒子を分散させたＮｉ−Ｐ基複合メッキを
形成する以外は実施例１２と同様にして耐摩耗性および
摩擦係数の評価を行った。

【００９６】（比較例１０）ターカロイ鋳鉄からなる可
動試験片を用いる以外は実施例１２と同様にして耐摩耗
性および摩擦係数の評価を行った。

【００９７】実施例８〜実施例１５および比較例５〜比
較例１０の耐摩耗性および摩擦係数の評価を表３に示
す。また、実施例８、実施例１１および比較例６、比較
例７及び実施例１３、実施例１５および比較例８〜比較
例１０の実際の摩耗試験結果（データ）を図１４、図１
５に示す。尚、表３中の二重丸印は優良、○印は良好、
△印はやや良、×印は不良を示しており、また、図１
４、図１５における縦軸は摩耗量（μｍ）を示してい
る。

【００９８】

【表３】

【００９９】表３および図１４に示すように、実施例８
〜実施例１１においては、実施例１１の耐摩耗性がやや
良（可動試験片の摩耗量が約６．５μｍ、固定試験片の
摩耗量が約５μｍ）である以外は、可動試験片の摩耗量
が３．５μｍ程度、固定試験片の摩耗量が２μｍ強とい
う具合に耐摩耗性がいずれも良好であった。また、摩擦
係数は実施例８〜実施例１１のいずれにおいても０．０
５程度という具合に優良であった。

【０１００】比較例５においては、耐摩耗性は良好、摩
擦係数はやや良であった。

【０１０１】比較例６においては、可動試験片の摩耗量
は実施例８〜実施例１０と同等の約２．３μｍであるも
のの、固定試験片の摩耗量が約１１μｍ、摩擦係数が
０．０７という具合に、実施例８〜実施例１０と比較し
て、相手材（固定試験片）への攻撃性が高くなると共
に、摩擦係数が大きくなる。

【０１０２】比較例７においては、可動試験片の摩耗量
は約１．７μｍという具合に実施例８〜実施例１０と比
較して少ないものの、固定試験片の摩耗量が約１２．７
μｍ、摩擦係数が０．０８という具合に、実施例８〜実
施例１０と比較して、相手材への攻撃性が高くなると共
に、摩擦係数が大きくなる。

【０１０３】また、表３および図１５に示すように、実
施例１２〜実施例１５においては、実施例１５の耐摩耗
性がやや劣る（可動試験片の摩耗量が約３μｍ）もの
の、他はいずれも可動試験片および固定試験片の摩耗量
が共に１．８μｍ程度という具合に優良であった。ま
た、摩擦係数は実施例１２〜実施例１５のいずれにおい
ても０．１０〜０．１３程度という具合に良好であっ
た。

【０１０４】比較例８においては、可動試験片の摩耗量
が約１．８μｍという具合に、実施例１２〜実施例１４
と同等であるものの、固定試験片の摩耗量が約２．６μ
ｍ、摩擦係数が０．１５という具合に、実施例１２〜実
施例１４と比較して、相手材への攻撃性が高くなると共
に、摩擦係数が大きくなる。

【０１０５】比較例９においては、可動試験片の摩耗量
は約１．１μｍという具合に実施例１２〜実施例１４と
比較して少ないものの、固定試験片の摩耗量が約２μ
ｍ、摩擦係数が０．１７という具合に、実施例１２〜実
施例１４と比較して、相手材への攻撃性が高くなると共
に、摩擦係数が大きくなる。

【０１０６】比較例１０においては、可動試験片の摩耗
量が約１μｍ、固定試験片の摩耗量が約１μｍという具
合に、実施例１２〜実施例１４と比較して少ないもの
の、摩擦係数が０．１８という具合に、実施例１２〜実
施例１４と比較して、摩擦係数が大きくなる。

【０１０７】すなわち、Ｃ粒子からなる母粒子をＦｅ₃
Ｏ₄からなる子粒子でカプセル化したものを、Ｎｉ−Ｐ
基複合メッキ層のメッキ浴中に分散させることで、Ｃ粒
子を分散させる場合と比較して、メッキ浴の懸濁性が良
好となり、延いては、Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層中への分
散粒子（カプセルＣ粒子）の分散性が良好となる。

【０１０８】また、カプセルＣ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合
メッキ層とすることで、Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッ
キ層と略同程度の摩擦係数を維持したまま、耐摩耗性が
更に向上する。

【０１０９】本発明の摺動部材は、シリンダライナ（又
はライナーレスシリンダブロック）とピストンリングの
内燃機関以外にも、ロッカーアームシャフト、バルブ
軸、スパイダー（駆動系）などにも適用することができ
る。

【０１１０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【０１１１】（１）Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層
を母材表面に形成した第１摺動部材と、母材表面にＣｒ
被膜又はＣｒＮ被膜を形成したもの或いは表面に窒化処
理を施したステンレス鋼からなる第２摺動部材とを組合
わせたことで、複合メッキ層のメッキ基材の優れた耐食
性および耐摩耗性を損なうことなく、摺動部材同士の摩
擦係数を低減することができ、第２摺動部材への攻撃性
が低くなる。

【０１１２】（２）複合メッキ層に分散させる分散粒
子として、Ｆｅ₃Ｏ₄子粒子によるカプセルＣ粒子を用
いることで、複合メッキ層中への分散粒子の分散性が良
好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摺動部材の部分断面模式図である。

【図２】メッキ硬度とメッキ摩耗量の関係を示す図であ
る。

【図３】Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層のメッキ方
法を示す模式図である。

【図４】Ｃ粒子分散Ｎｉ−Ｐ基複合メッキ層と炭素鋼材
との界面近傍の断面組織写真である。

【図５】摩耗試験装置の模式図である。

【図６】実施例２および比較例１、２の組み合わせにお
ける摩耗量を示す図である。

【図７】実施例２、３および比較例１、２の組み合わせ
における摩擦係数をストライベック線図に表した図であ
る。

【図８】実施例４の水溶液の撹拌後の観察写真である。
図８（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図８（ｂ）は１
ｍｉｎ静置後を示し、図８（ｃ）は３ｍｉｎ静置後を示
し、図８（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示している。

【図９】実施例５の水溶液の撹拌後の観察写真である。
図９（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図９（ｂ）は１
ｍｉｎ静置後を示し、図９（ｃ）は３ｍｉｎ静置後を示
し、図９（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示している。

【図１０】実施例６の水溶液の撹拌後の観察写真であ
る。図１０（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図１０
（ｂ）は１ｍｉｎ静置後を示し、図１０（ｃ）は３ｍｉ
ｎ静置後を示し、図１０（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示し
ている。

【図１１】実施例７の水溶液の撹拌後の観察写真であ
る。図１１（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図１１
（ｂ）は１ｍｉｎ静置後を示し、図１１（ｃ）は３ｍｉ
ｎ静置後を示し、図１１（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示し
ている。

【図１２】比較例３の水溶液の撹拌後の観察写真であ
る。図１２（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図１２
（ｂ）は１ｍｉｎ静置後を示し、図１２（ｃ）は３ｍｉ
ｎ静置後を示し、図１２（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示し
ている。

【図１３】比較例４の水溶液の撹拌後の観察写真であ
る。図１３（ａ）は３０ｓｅｃ静置後を示し、図１３
（ｂ）は１ｍｉｎ静置後を示し、図１３（ｃ）は３ｍｉ
ｎ静置後を示し、図１３（ｄ）は５ｍｉｎ静置後を示し
ている。

【図１４】実施例８、実施例１１および比較例６、比較
例７の摩耗試験における摩耗量を示す図である。

【図１５】実施例１３、実施例１５および比較例８〜比
較例１０の摩耗試験における摩耗量を示す図である。

【符号の説明】

１第１摺動部材１ａ複合メッキ層２第２摺動部材２ａＣｒ被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若江高行神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号いすゞ自動車株式会社川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層を母材
表面に形成した第１摺動部材と、Ｃｒ被膜を母材表面に
形成した第２摺動部材とを組み合わせたことを特徴とす
る摺動部材。
【請求項２】Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層を母材
表面に形成した第１摺動部材と、ＣｒＮ被膜を母材表面
に形成したもの或いは表面に窒化処理を施したステンレ
ス鋼からなる第２摺動部材とを組み合わせたことを特徴
とする摺動部材。
【請求項３】Ｃ粒子を分散させた複合メッキ層を母材
表面に形成したシリンダライナ又はライナーレスシリン
ダブロックのボア面と、Ｃｒ被膜又はＣｒＮ被膜を母材
表面に形成したもの或いは表面に窒化処理を施したステ
ンレス鋼からなるピストンリングとを組み合わせたこと
を特徴とする摺動部材。
【請求項４】上記複合メッキ層のメッキ基材が、Ｎｉ
−Ｐ基、Ｃｒ基、Ｓｎ基、Ｆｅ基である請求項１乃至請
求項３いずれかに記載の摺動部材。
【請求項５】上記Ｃ粒子が、Ｃからなる母粒子の周囲
に、Ｆｅ₃Ｏ₄からなる子粒子をカプセル化したもので
ある請求項１乃至請求項４いずれかに記載の摺動部材。
【請求項６】上記母粒子と上記子粒子の重量比（母粒
子／子粒子）が、９０／１０〜９７／３である請求項５
記載の摺動部材。
【請求項７】上記Ｃ粒子が、Ｃからなる母粒子の周囲
に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｆｅから選択される子粒子をカ
プセル化したものである請求項１乃至請求項４いずれか
に記載の摺動部材。
【請求項８】上記Ｃ粒子の粒子径が、０．１〜３０μ
ｍである請求項１乃至請求項７いずれかに記載の摺動部
材。
【請求項９】上記複合メッキ層の露出表面積に占める
上記Ｃ粒子の割合が、１〜２０％である請求項１乃至請
求項８いずれかに記載の摺動部材。
【請求項１０】上記複合メッキ層の硬度が、６００Ｈ
ｖ以上である請求項１乃至請求項９いずれかに記載の摺
動部材。
【請求項１１】上記ＣｒＮ被膜が、ＰＶＤ処理ＣｒＮ
からなる請求項２乃至請求項１０いずれかに記載の摺動
部材。