JPH11286755A - 焼結ピストンリングおよびその製造方法 - Google Patents
焼結ピストンリングおよびその製造方法Info
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- JPH11286755A JPH11286755A JP10706198A JP10706198A JPH11286755A JP H11286755 A JPH11286755 A JP H11286755A JP 10706198 A JP10706198 A JP 10706198A JP 10706198 A JP10706198 A JP 10706198A JP H11286755 A JPH11286755 A JP H11286755A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度および耐摩耗性に優れた焼結ピストンリ
ングを提供する。 【解決手段】 Ｃｕ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：０．６
〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつ
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とする
Ｃｕ基合金相で結合してなる素地中に平均粒径：３０μ
ｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散している組織を有
し、前記Ｆｅ基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅ
を５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕ基合
金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上
含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよ
びＣの濃度よりも大きい焼結ピストンリング。
ングを提供する。 【解決手段】 Ｃｕ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：０．６
〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつ
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とする
Ｃｕ基合金相で結合してなる素地中に平均粒径：３０μ
ｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散している組織を有
し、前記Ｆｅ基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅ
を５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕ基合
金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上
含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよ
びＣの濃度よりも大きい焼結ピストンリング。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、強度および耐摩
耗性に優れた焼結ピストンリングおよびその製造方法に
関するものである。
耗性に優れた焼結ピストンリングおよびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、焼結方法が進歩し、鉄基焼結合金
からなる各種機械部品を精度良く大量に生産できるよう
になり、ピストンリングも焼結により製造するようにな
ってきた。焼結ピストンリングの一例として、Ｃｕ、Ｎ
ｉのいずれか一方または双方で０．５〜１５．０重量
％、Ｂ：０．０１〜０．１重量％、Ｍｏ：０．１〜１．
０重量％、Ｃ：１．５〜３．５重量％を含有し、残りが
Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結
合金で構成された焼結ピストンリングが知られてい（特
開平１−１７６０５１号公報参照）。
からなる各種機械部品を精度良く大量に生産できるよう
になり、ピストンリングも焼結により製造するようにな
ってきた。焼結ピストンリングの一例として、Ｃｕ、Ｎ
ｉのいずれか一方または双方で０．５〜１５．０重量
％、Ｂ：０．０１〜０．１重量％、Ｍｏ：０．１〜１．
０重量％、Ｃ：１．５〜３．５重量％を含有し、残りが
Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結
合金で構成された焼結ピストンリングが知られてい（特
開平１−１７６０５１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、エンジ
ンはますます高性能化、高燃費化、軽量化が追求されて
おり、燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴エンジンや空
燃比を高め希薄燃焼させる直噴エンジンやリーンバーン
エンジンなどが開発され実用化されている。かかるリー
ンバーンエンジンなどのように高性能化、高燃費化した
エンジンは燃焼室内が従来のエンジンよりも高温にな
り、したがって従来の鉄基焼結合金で構成されたピスト
ンリングでは十分な強度および耐摩耗性が得られない。
ンはますます高性能化、高燃費化、軽量化が追求されて
おり、燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴エンジンや空
燃比を高め希薄燃焼させる直噴エンジンやリーンバーン
エンジンなどが開発され実用化されている。かかるリー
ンバーンエンジンなどのように高性能化、高燃費化した
エンジンは燃焼室内が従来のエンジンよりも高温にな
り、したがって従来の鉄基焼結合金で構成されたピスト
ンリングでは十分な強度および耐摩耗性が得られない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、従来よりも強度および耐摩耗性
に優れた鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリング
を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）Ｆｅ粉末、
Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼
結することにより得られたＣｕ：２０〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．６〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成、
並びにＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分
とするＣｕ基合金相で接合してなる素地中に平均粒径：
３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリン
グは、従来の鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリ
ングよりも強度および耐摩耗性が優れている、（ｂ）こ
の鉄基焼結合金の素地を構成する前記Ｆｅを主成分とす
るＦｅ基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを
５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成
分とするＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含むＣｕ合金相であり、前記Ｆｅ
基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基
合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きい、
（ｃ）前記鉄基焼結合金の密度は、７．３〜７．９ｇ／
ｃｃの範囲内にあることが好ましい、などの知見を得た
のである。
上述のような観点から、従来よりも強度および耐摩耗性
に優れた鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリング
を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）Ｆｅ粉末、
Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼
結することにより得られたＣｕ：２０〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．６〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成、
並びにＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分
とするＣｕ基合金相で接合してなる素地中に平均粒径：
３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリン
グは、従来の鉄基焼結合金で構成された焼結ピストンリ
ングよりも強度および耐摩耗性が優れている、（ｂ）こ
の鉄基焼結合金の素地を構成する前記Ｆｅを主成分とす
るＦｅ基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを
５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成
分とするＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含むＣｕ合金相であり、前記Ｆｅ
基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基
合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きい、
（ｃ）前記鉄基焼結合金の密度は、７．３〜７．９ｇ／
ｃｃの範囲内にあることが好ましい、などの知見を得た
のである。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、（１）Ｃｕ：２０〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．６〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を
有し、かつＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主
成分とするＣｕ基合金相で結合してなる素地中に平均粒
径：３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散してい
る組織を有する鉄基焼結合金で構成された焼結ピストン
リング、（２）前記焼結ピストンリングの素地を構成す
るＦｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃｕおよび
Ｃを含みＦｅを５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、
Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣ
を含みＣｕを５０重量％以上含むＣｕ合金相であり、か
つＦｅ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ
基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きい前
記（１）記載の焼結ピストンリング、（３）前記焼結ピ
ストンリングは、密度：７．３〜７．９ｇ／ｃｃを有す
る前記（１）または（２）記載の焼結ピストンリング、
に特徴を有するものである。
れたものであって、（１）Ｃｕ：２０〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．６〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を
有し、かつＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主
成分とするＣｕ基合金相で結合してなる素地中に平均粒
径：３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散してい
る組織を有する鉄基焼結合金で構成された焼結ピストン
リング、（２）前記焼結ピストンリングの素地を構成す
るＦｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃｕおよび
Ｃを含みＦｅを５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、
Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣ
を含みＣｕを５０重量％以上含むＣｕ合金相であり、か
つＦｅ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ
基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きい前
記（１）記載の焼結ピストンリング、（３）前記焼結ピ
ストンリングは、密度：７．３〜７．９ｇ／ｃｃを有す
る前記（１）または（２）記載の焼結ピストンリング、
に特徴を有するものである。
【０００６】この発明の焼結ピストンリングは、Ｆｅ粉
末、Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形
し、焼結することにより作られる。したがって、この発
明は、（４）原料として、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣｕ
−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼結する前記
（１）、（２）または（３）記載の焼結ピストンリング
の製造方法、に特徴を有するものである。
末、Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形
し、焼結することにより作られる。したがって、この発
明は、（４）原料として、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣｕ
−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼結する前記
（１）、（２）または（３）記載の焼結ピストンリング
の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】また、このようにして得られた焼結ピスト
ンリングにＣｒメッキすることが一層好ましい。したが
って、この発明は、（５）前記（１）、（２）または
（３）記載の焼結ピストンリングにＣｒメッキを施した
焼結ピストンリング、（６）前記（４）記載の方法で製
造した焼結ピストンリングにＣｒメッキする焼結ピスト
ンリングの製造方法、に特徴を有するものである。
ンリングにＣｒメッキすることが一層好ましい。したが
って、この発明は、（５）前記（１）、（２）または
（３）記載の焼結ピストンリングにＣｒメッキを施した
焼結ピストンリング、（６）前記（４）記載の方法で製
造した焼結ピストンリングにＣｒメッキする焼結ピスト
ンリングの製造方法、に特徴を有するものである。
【０００８】この発明の焼結ピストンリングの製造方法
を一層具体的に述べると、原料粉末として、Ｆｅ粉末、
黒鉛粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を用意し、これら原
料粉末を金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉
末またはエチレンビスステアラミドとともにダブルコー
ンミキサーで混合し、プレス成形して圧粉体を作製し、
圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温度：１１００〜１
３００℃で焼結する。焼結温度は１１００〜１２００℃
が一層好ましい。
を一層具体的に述べると、原料粉末として、Ｆｅ粉末、
黒鉛粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を用意し、これら原
料粉末を金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉
末またはエチレンビスステアラミドとともにダブルコー
ンミキサーで混合し、プレス成形して圧粉体を作製し、
圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温度：１１００〜１
３００℃で焼結する。焼結温度は１１００〜１２００℃
が一層好ましい。
【０００９】この発明の焼結ピストンリングを焼結する
際のメカニズムは、下記のごとくであると考えられる。
すなわち、原料として添加した黒鉛粉末は焼結により一
旦素地中に固溶し、焼結後の冷却中に平均粒径：３０μ
ｍ以下の極めて微細な遊離黒鉛となって旧気孔中に析出
分散する。この際析出する極めて微細な遊離黒鉛は平均
粒径が１０μｍ以下であることが一層好ましい。一方、
焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ合金の固溶共存域に昇
温し焼結体に撓み、歪みなどの変形が生じないように少
量の液相を出現させると、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉは
Ｆｅ粉末中へ拡散してＦｅ粉末同士の接合強度を向上さ
せる。焼結後期段階においてはＮｉがＦｅ粉末中へ拡散
するところからＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉ含有量が下が
って融点が下がり、一気にＣｕ−Ｎｉ合金粉末は融解
し、ダイナミックな液相焼結が進行して緻密化する。さ
らに焼結中にＣｕはＦｅ粉末へ拡散する。この発明の焼
結ピストンリングを焼結は前述のようなメカニズムによ
るものと考えられるから、この発明の焼結ピストンリン
グを製造する際に使用する原料粉末として、特にＣｕ−
Ｎｉ合金（Ｎｉ：２〜５０重量％を含有し、残部がＣｕ
および不可避不純物からなる母合金）粉末を使用するこ
とが重要な構成の１つである。
際のメカニズムは、下記のごとくであると考えられる。
すなわち、原料として添加した黒鉛粉末は焼結により一
旦素地中に固溶し、焼結後の冷却中に平均粒径：３０μ
ｍ以下の極めて微細な遊離黒鉛となって旧気孔中に析出
分散する。この際析出する極めて微細な遊離黒鉛は平均
粒径が１０μｍ以下であることが一層好ましい。一方、
焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ合金の固溶共存域に昇
温し焼結体に撓み、歪みなどの変形が生じないように少
量の液相を出現させると、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉは
Ｆｅ粉末中へ拡散してＦｅ粉末同士の接合強度を向上さ
せる。焼結後期段階においてはＮｉがＦｅ粉末中へ拡散
するところからＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉ含有量が下が
って融点が下がり、一気にＣｕ−Ｎｉ合金粉末は融解
し、ダイナミックな液相焼結が進行して緻密化する。さ
らに焼結中にＣｕはＦｅ粉末へ拡散する。この発明の焼
結ピストンリングを焼結は前述のようなメカニズムによ
るものと考えられるから、この発明の焼結ピストンリン
グを製造する際に使用する原料粉末として、特にＣｕ−
Ｎｉ合金（Ｎｉ：２〜５０重量％を含有し、残部がＣｕ
および不可避不純物からなる母合金）粉末を使用するこ
とが重要な構成の１つである。
【００１０】つぎに、この発明の焼結ピストンリングを
構成する鉄基焼結合金の成分組成を上記のごとく限定し
た理由について説明する。 （ａ）Ｃｕ Ｃｕは、密度、強度および耐摩耗性を向上させる効果が
あるが、その含有量が２０重量％未満では液相の発生量
が十分でなく、したがって密度、強度および耐摩耗性の
効果が十分でなく、一方、４０重量％を越えると液相が
過大となり、焼結中に変形が生じて寸法のバラツキが大
きくなるので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量
は２０〜４０重量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ま
しい範囲は２５〜３５重量％である。
構成する鉄基焼結合金の成分組成を上記のごとく限定し
た理由について説明する。 （ａ）Ｃｕ Ｃｕは、密度、強度および耐摩耗性を向上させる効果が
あるが、その含有量が２０重量％未満では液相の発生量
が十分でなく、したがって密度、強度および耐摩耗性の
効果が十分でなく、一方、４０重量％を越えると液相が
過大となり、焼結中に変形が生じて寸法のバラツキが大
きくなるので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量
は２０〜４０重量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ま
しい範囲は２５〜３５重量％である。
【００１１】（ｂ）Ｎｉ Ｎｉは、Ｃｕ合金相中においてＣｕ合金相の融点を上昇
させ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強
度および靱性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．６重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
４重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉの含有量は０．６〜１４重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は２〜６重量％で
ある。
させ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強
度および靱性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．６重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
４重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉの含有量は０．６〜１４重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は２〜６重量％で
ある。
【００１２】（ｃ）Ｃ Ｃは、強度および硬さを向上させる作用があるが、その
含有量が１．０重量％未満では効果が十分でなく、一
方、３．０重量％を越えて含有する靱性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｃの含有量は１．０〜
３．０重量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ましい範囲
は１．１〜１．６重量％である。
含有量が１．０重量％未満では効果が十分でなく、一
方、３．０重量％を越えて含有する靱性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｃの含有量は１．０〜
３．０重量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ましい範囲
は１．１〜１．６重量％である。
【００１３】
【発明の実施の形態】実施例１ 原料粉末として、平均粒径：５５μｍのＦｅ粉末、表１
に示される平均粒径および成分組成を有するＣｕ−Ｎｉ
合金粉末Ａ〜Ｅ、並びに平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末
を用意した。
に示される平均粒径および成分組成を有するＣｕ−Ｎｉ
合金粉末Ａ〜Ｅ、並びに平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末
を用意した。
【００１４】
【表１】
【００１５】これら原料粉末を表２〜表３に示される配
合組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に
当たる量だけ添加して混合し、プレス成形して外径：９
０ｍｍ、内径：８０ｍｍ、厚さ：２ｍｍの寸法を有する
リング形状圧粉体を作製した。この圧粉体をＮ2 −５％
Ｈ2 の混合雰囲気中、温度：１１５０℃、２０分保持の
条件で焼結したのち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷
却し、表２〜表３に示される成分組成を有する本発明焼
結ピストンリング１〜１３および比較焼結ピストンリン
グ１〜６を作製し、さらに表３に示される成分組成の従
来焼結ピストンリングを用意した。
合組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に
当たる量だけ添加して混合し、プレス成形して外径：９
０ｍｍ、内径：８０ｍｍ、厚さ：２ｍｍの寸法を有する
リング形状圧粉体を作製した。この圧粉体をＮ2 −５％
Ｈ2 の混合雰囲気中、温度：１１５０℃、２０分保持の
条件で焼結したのち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷
却し、表２〜表３に示される成分組成を有する本発明焼
結ピストンリング１〜１３および比較焼結ピストンリン
グ１〜６を作製し、さらに表３に示される成分組成の従
来焼結ピストンリングを用意した。
【００１６】本発明焼結ピストンリング１〜１３の内で
本発明焼結ピストンリング３を選んでこれを切断し、研
磨し、金属顕微鏡による組織写真を取り、その組織写真
を図１に示した。図２は本発明焼結ピストンリング３の
金属組織の写生図である。図２において１はＦｅ基合金
相、２はＣｕ基合金相、３は遊離黒鉛相である。図１の
組織写真および図２金属組織の写生図から明らかなよう
に、本発明焼結ピストンリング３はＦｅ基合金相をＣｕ
基合金相からなる結合相で結合してなる素地を有し、そ
の素地中に平均粒径：３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相
が析出分散していることが分かる。
本発明焼結ピストンリング３を選んでこれを切断し、研
磨し、金属顕微鏡による組織写真を取り、その組織写真
を図１に示した。図２は本発明焼結ピストンリング３の
金属組織の写生図である。図２において１はＦｅ基合金
相、２はＣｕ基合金相、３は遊離黒鉛相である。図１の
組織写真および図２金属組織の写生図から明らかなよう
に、本発明焼結ピストンリング３はＦｅ基合金相をＣｕ
基合金相からなる結合相で結合してなる素地を有し、そ
の素地中に平均粒径：３０μｍ以下の微細な遊離黒鉛相
が析出分散していることが分かる。
【００１７】さらに、前記本発明焼結ピストンリング３
の組織のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有量
をＥＰＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相はＮ
ｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％以上含
み、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含ま
れるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度よりも大きいことを確認した。
の組織のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有量
をＥＰＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相はＮ
ｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％以上含
み、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含ま
れるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度よりも大きいことを確認した。
【００１８】本発明焼結ピストンリング１〜１３、比較
焼結ピストンリング１〜６および従来焼結ピストンリン
グを合い口加工し、研削加工した後、排気量１６００ｃ
ｃのガソリンエンジンを用い、６０００ｒｐｍ．３００
時間の条件でベンチテストを行い、リングの外周摩耗量
を測定し、その結果を表４に示した。
焼結ピストンリング１〜６および従来焼結ピストンリン
グを合い口加工し、研削加工した後、排気量１６００ｃ
ｃのガソリンエンジンを用い、６０００ｒｐｍ．３００
時間の条件でベンチテストを行い、リングの外周摩耗量
を測定し、その結果を表４に示した。
【００１９】さらに、ピストンリングの強度を評価する
ために、原料粉末を表２〜表３に示される配合組成とな
るように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステ
アリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に当たる量だ
け添加して混合し、プレス成形して３０ｍｍ×１２ｍｍ
×６ｍｍの寸法を有する抗折試験片形状圧粉体を作製
し、この圧粉体をＮ2 −５％Ｈ2 の混合雰囲気中、温
度：１１５０℃、２０分保持の条件で焼結したのち、
０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより本発
明焼結ピストンリング１〜１３、比較焼結ピストンリン
グ１〜６および従来焼結ピストンリングと同じ成分組成
の焼結体をそれぞれ作製し、これら焼結体をＩＳＯ３３
２５に基づき、支点間距離２５ｍｍで抗折試験を行うこ
とにより抗折力を測定し、その結果を表４に示した。
ために、原料粉末を表２〜表３に示される配合組成とな
るように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステ
アリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に当たる量だ
け添加して混合し、プレス成形して３０ｍｍ×１２ｍｍ
×６ｍｍの寸法を有する抗折試験片形状圧粉体を作製
し、この圧粉体をＮ2 −５％Ｈ2 の混合雰囲気中、温
度：１１５０℃、２０分保持の条件で焼結したのち、
０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより本発
明焼結ピストンリング１〜１３、比較焼結ピストンリン
グ１〜６および従来焼結ピストンリングと同じ成分組成
の焼結体をそれぞれ作製し、これら焼結体をＩＳＯ３３
２５に基づき、支点間距離２５ｍｍで抗折試験を行うこ
とにより抗折力を測定し、その結果を表４に示した。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】 （＊印は、この発明の条件から外れた値を示す。）
【００２２】
【表４】
【００２３】実施例２ 実施例１で作製した本発明焼結ピストンリング３の表面
にＣｒメッキすることにより本発明焼結ピストンリング
１４を作製し、この本発明焼結ピストンリング１４につ
いても実施例１と同じ条件でリングの外周摩耗量を測定
し、その結果を表５に示した。なお、抗折力は本発明焼
結ピストンリング３と同じであるのでその記載は省略し
た。
にＣｒメッキすることにより本発明焼結ピストンリング
１４を作製し、この本発明焼結ピストンリング１４につ
いても実施例１と同じ条件でリングの外周摩耗量を測定
し、その結果を表５に示した。なお、抗折力は本発明焼
結ピストンリング３と同じであるのでその記載は省略し
た。
【００２４】
【表５】
【００２５】表２〜表５に示される結果から、本発明焼
結ピストンリング１〜１４と従来焼結ピストンリングを
比較すると、本発明焼結ピストンリング１〜１４は従来
焼結ピストンリングと比べて、外周摩耗量が少なく、ま
た、抗折力が優れていることが分かる。しかし、この発
明の範囲から外れている成分組成を有する比較焼結ピス
トンリング１〜６は、抗折力および外周摩耗量のうちの
少なくともいずれかが劣ることが分かる。
結ピストンリング１〜１４と従来焼結ピストンリングを
比較すると、本発明焼結ピストンリング１〜１４は従来
焼結ピストンリングと比べて、外周摩耗量が少なく、ま
た、抗折力が優れていることが分かる。しかし、この発
明の範囲から外れている成分組成を有する比較焼結ピス
トンリング１〜６は、抗折力および外周摩耗量のうちの
少なくともいずれかが劣ることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、この発明の鉄基焼結ピス
トンリングは、外周摩耗量が少なく、さらに高い抗折力
を有することから、強度および耐摩耗性に優れ、エンジ
ンなどの自動車産業の発展に大いに貢献し得るものであ
る。
トンリングは、外周摩耗量が少なく、さらに高い抗折力
を有することから、強度および耐摩耗性に優れ、エンジ
ンなどの自動車産業の発展に大いに貢献し得るものであ
る。
【図１】この発明の焼結ピストンリングの金属顕微鏡に
よる組織写真である。
よる組織写真である。
【図２】この発明の焼結ピストンリングの組織の写生図
である。
である。
１ Ｆｅ基合金相、 ２ Ｃｕ基合金相、 ３ 遊離黒鉛相
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃｕ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：０．６
〜１４重量％、Ｃ：１．０〜３．０重量％を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつ
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とする
Ｃｕ基合金相で結合してなる素地中に平均粒径：３０μ
ｍ以下の微細な遊離黒鉛相が析出分散している組織を有
する鉄基焼結合金で構成されていることを特徴とする焼
結ピストンリング。 - 【請求項２】 前記鉄基焼結合金の素地を構成するＦｅ
を主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含
みＦｅを５０重量％以上含むＦｅ合金相であり、Ｃｕを
主成分とするＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含み
Ｃｕを５０重量％以上含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ
基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金
相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きいことを特
徴とする請求項１記載の焼結ピストンリング。 - 【請求項３】 密度：７．３〜７．９ｇ／ｃｃを有する
鉄基焼結合金で構成されていることを特徴とする請求項
１または２記載の焼結ピストンリング。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の焼結ピスト
ンリングにＣｒメッキ層を形成してなることを特徴とす
る焼結ピストンリング。 - 【請求項５】 原料として、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣ
ｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼結することを特
徴とする請求項１、２または３記載の焼結ピストンリン
グの製造方法。 - 【請求項６】 原料として、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣ
ｕ−Ｎｉ合金粉末を混合し、成形し、焼結した後、Ｃｒ
メッキすることを特徴とする請求項４記載の焼結ピスト
ンリングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10706198A JPH11286755A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 焼結ピストンリングおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10706198A JPH11286755A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 焼結ピストンリングおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11286755A true JPH11286755A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14449513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10706198A Withdrawn JPH11286755A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 焼結ピストンリングおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11286755A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010028470A3 (en) * | 2008-09-12 | 2010-06-10 | Whirlpool S.A. | Metallurgical composition of particulate materials, self-lubricating sintered product and process for obtaining self-lubricating sintered products |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP10706198A patent/JPH11286755A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010028470A3 (en) * | 2008-09-12 | 2010-06-10 | Whirlpool S.A. | Metallurgical composition of particulate materials, self-lubricating sintered product and process for obtaining self-lubricating sintered products |
| CN102202816A (zh) * | 2008-09-12 | 2011-09-28 | 惠而浦股份有限公司 | 粒状材料的冶金组合物、自润滑烧结产品以及获得自润滑烧结产品的方法 |
| TWI472389B (zh) * | 2008-09-12 | 2015-02-11 | Whirlpool Sa | 粒狀材料之冶金組合物、自潤燒結產品及獲得自潤燒結產品之方法 |
| US9243313B2 (en) | 2008-09-12 | 2016-01-26 | Whirlpool S.A. | Metallurgical composition of particulate materials, self-lubricating sintered products and process for obtaining self-lubricating sintered products |
| US10166604B2 (en) | 2008-09-12 | 2019-01-01 | Whirlpool, S.A. | Composition of particulate materials and process for obtaining self-lubricating sintered products |
| US10835957B2 (en) | 2008-09-12 | 2020-11-17 | Embraco Industria de Compressores e Solucoes em Refrigeracao Ltda. | Composition of particulate materials and process for obtaining self-lubricating sintered products |
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