JPH11335805A

JPH11335805A - 耐摩耗性に優れる摺動部材

Info

Publication number: JPH11335805A
Application number: JP13829998A
Authority: JP
Inventors: Takanao Sennen; 孝直千年; Yoshio Harada; 良夫原田; Masanao Yomogizawa; 正直蓬澤
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd; Tocalo Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd; Tocalo Co Ltd
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-12-07
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: JP3749618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基材との密着性に優れ、かつ皮膜構成粒子相
互間の結合力が強く、強度と耐摩耗性に優れる摺動部材
被覆用皮膜を開発すること。【解決手段】摺動面が、炭化物および硼化物のセラミ
ック混合物と、Ni, CrおよびCoのうちから選ばれたいず
れか１種以上の金属成分と、からなる炭硼化物サーメッ
ト溶射皮膜にて被覆されている耐摩耗性に優れる摺動部
材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性に優れる
摺動部材、とくに表面に密着性が良く耐摩耗性の良好な
溶射皮膜を形成してなる内燃機関用摺動部材に関するも
のである。なお、この発明は、内燃機関以外の機械構造
物などに用いられる摺動部材としても好適に用いられ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、船舶は高速化傾向が強く、そのた
めに船体の軽量化対策が図られている。特に、主内燃機
関の軽量化、高出力化は、有力なその対策となり得るこ
とから、シリンダーライナーやピストン, シリンダーヘ
ッドなどの軽量化や高強度化に対する技術が注目を浴び
ている。たとえば、遠心鋳造法を適用して製造される片
状黒鉛鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄の複合部材の採用は、強度面
において飛躍的な進歩をもたらし、軽量化に寄与した点
で刮目すべき技術であった。

【０００３】しかし、この技術は、たしかに高強度化を
もたらしたが、耐摩耗性については不十分であることか
ら、たとえば、シリンダライナーなどにあっては、その
摺動面を窒化処理して対処していた。従って、耐摩耗性
については従来と同等である。

【０００４】一方、摺動部材の耐摩耗性向上対策として
は、従来、摺動面に耐摩耗性被覆を施工する方法が研究
され、これまでに、Cr, Niなどの電気めっき皮膜を形成
する方法として開発されている。しかし、このような金
属電気めっき皮膜の形成は、耐摩耗性が不十分なだけで
なく、皮膜の密着性が乏しく剥離しやすいこと、および
寿命に劣るという問題点があった。

【０００５】これに対し最近、各種部材の表面に、耐摩
耗性, 密着性に優れる皮膜を、溶射法によって形成しよ
うとする技術が開発され、次のような各種の提案があ
る。 (1) 特開昭59−64766 号公報には、金属材料素地に安定
化ZrO₂にNi−Cr系合金、Al₂O₃にNi−B 系合金、B₄C に
Ni−Al系合金、SiC, TiCにCoをそれぞれ添加したのちボ
ールミル中で混合して粒状化した材料などを溶射する方
法が開示されている。 (2) 特開昭62−50455 号公報には、被加工材の表面にNi
−Alの金属溶射皮膜を形成した後、さらにその上に、金
属酸化物, TiC 炭化物あるいはZrB₂などの硼化物をポリ
プロピレン樹脂あるいは珪素樹脂ポリマーからなる複合
材料をプラズマ溶射する方法が開示されている。 (3) 特開平１−230760号公報には、金属部材の摺動面に
対し、10〜60wt％のFe,Cr, Ni, Co, Moなどの金属また
は合金と、高融点金属硼化物とからなる溶射層を減圧プ
ラズマ溶射してなる摺動部材が開示されている。 (4) 特開平 4−88159 号公報には、鋼製基材の表面に炭
化物を主成分とする溶射皮膜を形成した後、これを硼化
処理することによって皮膜の表面近傍および気孔内部を
硼化物に変化させてなる部材およびその製造方法が開示
されている。 (5) 特開平 4−337046号公報には、炭化物10〜50wt％、
硼化物10〜30wt％およびマトリックスとなるＢ：2 〜4
wt％、Si：6 wt％以下、Ｃ：0.1 〜1.0 wt％、Cr：5 〜
16wt％、Fe：4 wt％以下、残部がNiからなるNi基自溶合
金を粉末化した粉末混合物を溶射する方法が開示されて
いる。 (6) 特開平 7−102357号公報には、各種金属の酸化物,
炭化物, 窒化物, 硼化物およびCrの珪化物のうち少なく
とも１種以上の化合物を５〜50 vol％、Feの酸化物を５
〜50 vol％含有する材料をプラズマ溶射法によって気孔
率１〜10％、厚さ30μｍ〜2 mmの複合皮膜を形成させた
摺動部材が開示されている。 (7) 特開平 7−187826号公報には、炭素粒子, 炭化物,
窒化物, 酸化珪素, サイアロン, 硼化物からなる非酸化
物材料５〜80wt％とし、残部が耐火材料より構成される
材料を非酸化性のガスをキャリアーとして火炎によって
溶射する方法が開示されている。 (8) 特開平 8−104969号公報には、Fe, Ni, Coの１種以
上とMoまたはＷとの複合硼化物を主体とするセラミック
ス相と、Fe, Ni, Coの１種以上を主体とする金属結合相
からなる材料を造粒後焼結し、これを溶射材料として皮
膜を形成する方法が開示されている。 (9) その他、基材の摺動表面に、耐摩耗性溶射皮膜を形
成する技術として、特公平 2−17621 号公報、実公平 1
−7721号公報、特公平 2−35026 号公報に提案のものな
どがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ただし、上記各先行技
術については、それぞれ次の示すような問題点があり、
実用化が困難であった。上記(1) に記載の従来技術は、
摺動特性が悪く、シリンダーライナーへの適用ができな
い。上記(2) に記載の従来技術は、プラスチックを含む
溶射皮膜を用いることから粒子間結合力が弱いため、摺
動作用を受けたときに粒子の脱落が多いため、相手部材
が損傷を受けやすく、また、母材と皮膜の密着力が低い
ため剥離する危険があり、シリンダーライナー用として
は適当でない。上記(3) に記載の従来技術は、金属をバ
インダーとする硼化物材料を用い、これを減圧プラズマ
溶射法によって皮膜を形成しているが、減圧プラズマ溶
射装置は高価であるうえ、大きな被処理部材の処理がで
きないなどの問題点がある。上記(4) に記載の従来技術
は、炭化物サーメット溶射皮膜を硼化処理することを特
徴としているが、処理工程の増加によるコストアップお
よび高温の硼化処理によるシリンダーライナー材料強度
の劣化の問題がある。上記(5) に記載の従来技術は、シ
リンダーライナー摺動部の皮膜として十分でないうえ、
雰囲気中の硫黄化合物により腐食されやすいという欠点
があった。

【０００７】さらに、上記(6) に記載の従来技術は、各
種金属の酸化物, 炭化物, 窒化物,硼化物に添加するFe
の各種化合物の耐熱性、耐食性が十分でないため、これ
らの材料で形成される溶射皮膜の耐久性が比較的短い欠
点がある。上記(7) に記載の従来技術は、溶射材料とし
て炭素粒子を含んでいるため、溶射熱源中でこれが燃焼
して熱源中を飛行中の溶射粒子の流れを乱して衝突エネ
ルギーを低下させるため、粒子間結合力および母材との
結合力の低い皮膜が形成されない。また、皮膜中に固体
として残留する炭素は、前記現象を一層助長するので、
好ましいものではない。上記(8) に記載の従来技術は、
硼化物と金属との複合材料を用いた溶射皮膜であるが、
材料的には前記(4) 公報のものと同一であり、この皮膜
では本発明の目的とする摺動面用としては性能的に十分
でない。上記(9) に記載した特公平２−17621 号公報開
示の高炭素鉄溶射皮膜, 実公平１−7721号公報開示のCr
₃C₂にNiCr, Ni−CoもしくはCoを添加した炭化物サーメ
ット溶射皮膜、特公平２−35026 号公報開示のNi基自溶
合金とCr₂O₃を含む酸化物セラミックス溶射皮膜は、そ
れぞれ無処理の摺動面に比較すれば耐摩耗性は向上して
いるものの、これらの高炭素鋼や炭化物サーメット、酸
化物サーメット単独の溶射皮膜だけでは、最近の厳しい
摺動部の負荷に対しては性能が十分でなく、なお改善す
べき点が残されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
上記各従来技術については次のような解決すべき課題が
あった。そこで本発明は、先行技術が抱えている下記課
題を解決しようとするものである。 (1) 従来のシリンダーライナー摺動面用皮膜は、高負荷
条件下にある最近の摺動部材用としては耐摩耗性が不十
分である。 (2) 減圧プラズマ溶射法で形成される皮膜は、大気溶射
に比較すれば良好な性能を発揮するものと予想される
が、装置が大がかりになるため経済的に不利で、しかも
大きな被処理体への皮膜施工ができず、適用部材が限定
されると共に、生産性が劣る。 (3) 現在の大気溶射法で得られる皮膜は、密着力, 耐摩
耗性, 耐食性ともに不十分であり、また、溶射と他の表
面処理との組合せによる方法では、コストアップとなり
競争力が低下するため、皮膜特性が良好であっても実用
化が困難である。

【０００９】そこで、本発明の目的は、基材との密着性
に優れ、かつ皮膜構成粒子相互間の結合力が強く、強度
と耐摩耗性に優れる摺動部材被覆用皮膜を開発すること
にある。本発明の他の目的は、耐摩耗性に優れ、皮膜の
施工によって高負荷条件下でもなお高い信頼性を有し、
かつ長寿命の摺動部材を提供することにある。本発明の
さらに他の目的は、生産性に優れると共に安価な摺動部
材を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、前述の問題
点を解決するため、次のような手段を採用することとし
た。 (1) シリンダーライナーの如き摺動面を、炭化物および
硼化物のセラミック混合物と、Ni, CrおよびCoから選ば
れたいずれか１種以上の金属成分とからなる炭硼化物サ
ーメット溶射皮膜にて被覆することにより、優れた耐摩
耗性を付与したものである。 (2) 上記炭硼化物サーメット溶射皮膜は、炭化物／硼化
物の割合が重量比で0.2〜6.5 の範囲内にあり、そして
金属成分の割合い (含有量) が８〜37wt％の範囲内のも
のを用いることによって、優れた耐摩耗性が付与され
る。 (3) 上記摺動面に形成した炭硼化物サーメット溶射皮膜
は、高速フレーム溶射法に従って施されたものであっ
て、膜厚：30〜800 μｍ、気孔率：0.1 〜15％ (面積
率) の構造にすることによって、良好な密着性と優れた
耐摩耗性が付与される。 (4) 上記炭硼化物サーメット溶射皮膜中のセラミックス
は、炭化物が TiC, ZrC,HfC ,VC, TaC, NbC, WC, B₄C,
SiCおよびCr₃C₂のうちから選ばれたいずれか１種以上
の化合物、そして硼化物が、TiB₂, ZrB₂, HfB₂, VB₂, T
aB₂, NbB₂, W₂B₂,CrB₂ およびNiB₂のうちから選ばれた
いずれか１種以上の化合物を用いることにより、優れた
耐摩耗性を付与することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる摺動部材につい
て、鋼鉄製基材の表面に、炭硼化物サーメット溶射皮膜
を施工する工程に従って、これの好適実施形態を説明す
る。 (1) 鋼鉄製基材の前処理基材は、まずその表面を脱脂し、清浄化した後、グリッ
トブラストによって粗面化処理を施して使用する。 (2) 溶射皮膜の形成工程工程(1) の処理を施した基材表面に、下記成分の溶射材
料を用いて高速フレーム溶射法によって溶射皮膜を形成
する。Ａ．セラミック混合物．炭化物：TiC, ZrC, HfC, VC, TaC, NbC, WC, B₄C,
SiC, Cr₃C₂など . 硼化物：TiB₂, ZrB₂, HfB₂, VB₂, TaB₂, NbB₂, W₂B
₂, CrB₂, NiB₂などＢ．金属：Ni, Cr, Coおよびこれらの合金

【００１２】上記セラミックスは、溶射後は炭化物(a)
と硼化物(b) とが金属をバインダーとして結合した化合
物, 即ち炭硼化物サーメットの形態をとるものであり、
その混合の割合いは、重量比率(a/b) で0.2 〜6.5 の組
成からなるものが適している。この比率(a/b) が0.2 よ
り小さいと炭化物添加の効果が小さくなり、一方、この
比率(a/b) が6.5 より大きい場合には硼化物添加の効果
があらわれにくくなる。溶射して得られる化合物 (炭硼
化物サーメット) は、炭化物を含むため高硬度であるほ
か、シリンダーライナーのような高温腐食環境下でも耐
熱性に優れるほか潤滑油との馴染みがよく、高い摺動特
性を発揮する。しかも、硼化物を含むために高硬度であ
るとともに、炭化物以上の耐熱性、特に耐酸化性に優れ
ている。さらには、炭化物と硼化物とが共存し化合物化
した状態にあることから、上記各特性は相乗的に作用
し、それぞれの単独成分の特性以上の性能を示すように
なる。

【００１３】なお、Ni, Cr, Coなどの金属成分は、溶射
熱源中で明瞭な溶融現象を示し、共存する炭化物と硼化
物を強固に結合させるバインダー作用を発揮するととも
に、基材との密着作用を発揮する。また、セラミック含
有溶射皮膜の靱性を向上させるほか、酸やアルカリなど
の腐食成分に対しても強い抵抗力を示す。

【００１４】しかし、軟質の金属成分が多量に含まれる
と、たとえサーメット溶射皮膜であったとしても、耐摩
耗性が低下する場合があるほか、摺動特性も悪くなる欠
点がある。このため、本発明では、金属成分の含有量を
８〜37wt％の範囲に限定することとした。この理由は、
金属成分が８wt％より少なくなると炭化物／硼化物の結
合力が低下する一方、高速フレーム溶射法の熱源では温
度が低いため、基材との密着力も悪くなる。また、この
金属成分の量が37wt％以上になると、施工した溶射皮膜
の耐摩耗性が悪くなるので好ましくない。

【００１５】炭化物, 硼化物, 金属からなる溶射用材料
は、微粉末を造粒した後焼結し、必要に応じてこれを微
粉砕して出発材料とするが、粒径は５〜60μｍの範囲が
よい。その理由は、粒径が５μｍよりも小さな微粉で
は、溶射ガンへの供給が不連続となって皮膜の均一性に
欠けることになる。一方、粒径が60μｍより大きい粒径
では、溶射熱源中で十分に溶融しないため、皮膜中に未
溶融粒子として残存し、粒子間結合力が低下する原因と
なるので好ましくないからである。

【００１６】溶射後のその溶射皮膜の厚さは、30〜800
μｍの範囲がよい。その理由は、厚さが30μｍより薄い
皮膜では均一性に乏しいため、良好な仕上げ寸法が確保
できない。一方、厚さが800 μｍより厚い皮膜を形成し
てもその特性に変化はないので、経済的でない。

【００１７】溶射皮膜の気孔率は、 0.1〜15％ (面積
％) の範囲がよい。その理由は、気孔率が0.1 ％以下の
溶射皮膜を形成することは大気中の溶射では極めて困難
であるほか、無気孔皮膜では却って摺動特性を劣化させ
るので得策でない。一方、気孔率が15％以上の皮膜では
基材に対する密着性が低下するほか、腐食成分の内部侵
入が容易となるため耐久性が低下する。なお、溶射皮膜
の気孔率(0.1％〜15％) は、溶射材料の粒径と溶射距離
を調整することによって制御することができる。

【００１８】上述した溶射皮膜の性状は、溶射熱源によ
っても変化する。一般にプラズマを熱源とする溶射法で
は、溶射材料粒子の加熱溶融には適しているものの、大
気中で溶射すると材料粒子の酸化、炭化物粒子では分解
も起こるので、得られる溶射皮膜中には酸化物を多く含
むこととなる。このため、皮膜を構成する粒子の相互結
合力が弱く、また基材との密着性も低くなるため、本発
明に係る摺動部材被覆用皮膜としては不適当である。

【００１９】このような理由から、本発明においてブラ
スト処理表面に被覆する溶射皮膜は、可燃性ガス (含液
体燃料) の燃焼フレームを熱源とする溶射法が好適であ
り、とくに燃料および酸素をともに加圧した状態で燃焼
して得られる高速フレーム (High Volocity Oxgen-Fuel
Spraying Process = HVOF) が特に有効である。この高
速フレーム溶射法の場合、熱源温度は2000℃前後と低い
ため、溶射粒子の加熱・昇温は十分でないが、フレーム
の速度は秒速1500〜1800m に達するため、溶射粒子の酸
化が著しく抑制されるうえに、速い飛行速度を利用し
て、基材に対し大きな衝突エネルギーが発生する。それ
故に緻密で密着力の大きい溶射皮膜を形成することがで
きる。

【００２０】

【実施例】実施例１本実施例では、本発明の溶射皮膜の鋳鉄基材に対する密
着性と耐熱衝撃性について試験した。 (1) 供試基材：JIS G5501 規定のFC 150 (ねずみ鋳鉄
品) から幅50mm×長さ60mm×厚10mmの試験片を切り出
し、これを溶射用の基材とした。 (2) 供試溶射材料：表１に、供試した本発明の溶射材料
と比較例の溶射材料との化学組成を示した。本発明の溶
射材料 (No.1〜4)は、Cr₃C₂, WC, TiC, ZrC などの炭化
物と、TiB₂, ZrB₂, NiB₂, CrB₂などの硼化物を含み、N
i, Ni−Cr合金, Cr−Co合金のいずれかを含む炭硼化物
サーメット材料であり、炭化物／硼化物の重量比が0.88
〜3.33の範囲にある。これに対し、比較例の溶射材料
は、炭化物と硼化物を含むものの、その重量比は0.15〜
0.17および4.80(No.8)である。ただ、No.8の溶射材料
は、炭化物／硼化物重量比は本発明の範囲内にあるが、
金属成分量を多く含む例である。 (3) 溶射法および溶射皮膜厚さ：溶射法として灯油を燃
料とする高速フレーム溶射法を用い、ブラスト処理によ
って粗面化した球状黒鉛鋳鉄製基材上に200 μｍ厚の溶
射皮膜を形成した。 (4) 溶射皮膜の評価方法：皮膜の評価は次に示す方法に
より実施した。皮膜の密着性：JIS H 8666 (セラミック溶射皮膜試
験方法) に規定されている皮膜の密着強さの試験により
実施した。熱衝撃試験：溶射試験片を700 ℃に加熱した電気炉
中に15分間放置した後、25℃の水中に投入する操作を１
サイクルとして10回繰り返した。ただし、皮膜の剥離面
積が全体の５％以上に達した時点で試験を中止して判定
した。

【００２１】(5) 試験結果試験結果を表２に要約して示した。この結果から明らか
なように、比較例 (No. ５〜７) は、溶射皮膜の密着強
さが35〜55 MPaであり、また、熱衝撃試験では３〜５回
の繰返しによって皮膜が剥離した。これに対し、本発明
例 (No. 1 〜４) では、溶射皮膜と冶具を固定するため
に使用した接着剤 (エポキシ系樹脂) 部からの剥離はあ
ったが、溶射皮膜からの剥離は認められなかった。な
お、表中の皮膜の密着性については、接着剤部で剥離す
る際の最大荷重値を表示したものである。また、本発明
については、熱衝撃試験においても10回の加熱−冷却に
耐えるなど良好な密着性を示した。ただし、比較例の皮
膜であっても、No. ８の皮膜は、本発明と同等の性能を
示した。この原因は、セラミック混合物の配合割合が本
発明の範囲内にあることと、金属質成分の割合いを大き
くしただけであることから、良好な密着性を示したもの
と思われる。ただし、金属質成分の多い皮膜は、摺動摩
耗によって損耗される割合いが大きく、本発明の目的皮
膜として適していない。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】実施例２実施例１の結果によって、炭化物／硼化物の重量比が本
発明が提案する範囲内 (0.2 〜6.5)であれば、高速フレ
ーム溶射法によって、密着性に優れ、熱衝撃に対しても
大きな抵抗を有することが確認された。そこで、以下の
実施例では、炭化物としてCr₃C₂、硼化物としてZrB₂を
選定し、さらに金属成分としてNi−Cr合金に限定して、
炭化物／硼化物の重量比を種々変化させた高速フレーム
溶射皮膜を形成し、内燃機関のシリンダーライナー用と
して必要な機械的性質を試験した。

【００２５】表３は、この実施例で使用した溶射材料の
化学成分とその記号を示したものである。本発明に適合
する溶射材料は、炭化物／硼化物重量比が0.31〜6.45
(記号Ｃ, Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｌ，Ｍ）の範囲に
あり、かつ金属質成分の割合も全体の24.6〜36.3％の範
囲にある。これに対し比較例 (記号Ａ，Ｂ，Ｊ，Ｋ）
は、炭化物／硼化物の重量比が本発明の範囲外にあり、
また記号Ｎの材料は炭化物／硼化物重量比が本発明の範
囲内にあるものの、金属質成分の含有量が大きく、発明
外の組成を有するものである。なお、記号Ｏは、この種
内燃機関のシリンダーライナー用耐摩耗性表面処理とし
て採用されている窒化処理であり、参考のため供試し
た。

【００２６】以上の溶射材料を用いて、FC 150 材 (50m
m×50mm×10mm厚) 上に高速フレーム溶射法によって200
μｍ厚に成膜したものを試験片として往復動摩耗試験
を実施した。図１は、往復動摩耗試験の概要を示したも
のである。すなわち、溶射皮膜１を形成した試験片２を
設置し、その上面の中央部に直径８mm×長さ30mmの硬質
Crめっきした球状黒鉛鋳鉄製のピン３を接触させ、ピン
の上部から荷重 (図外) をかけながら、試験片を左右へ
移動させることによって、溶射皮膜とピン材料の摩耗量
を測定する試験である。なお、皮膜には給油細管４から
潤滑油が滴下されるようになっている。この試験機を用
い、下記条件で試験を行った。荷重： 70kgf ストローク： 100 mm 摺動速度：平均 1.5 m/sec (450cpm) 走行距離： 18,000 m (200min) プレート加熱温度：160 ℃ 潤滑油銘柄： JIS K2215 相当品潤滑油滴下量： 8.5 cc/h ならし運転： 5 kgf 、0.17m/sec 、10min

【００２７】表４は、往復動摩耗試験結果を試験前後に
おける溶射皮膜とピン接触部の摩耗量をそれぞれ求めて
示したものである。この結果から明らかなように、比較
例の摩耗量は大きく、これに伴ってピンの摩耗面積が大
きくなっている。これに対し、本発明例 (記号Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｌ，Ｍ）および皮膜と接触してい
るピンとも摩耗量が少なく良好な摺動特性を有すること
が確かめられた。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】実施例３実施例２に用いた溶射試験片を用い、図１の装置を利用
して動摩擦係数の測定を行った。相手材は電気Crめっき
材 (直径８mm) 、試験温度160 ℃、荷重70kgf、摺動速
度1.5 m/sec 、潤滑油JIS K2215 相当品、滴下量 8.5 m
l/h である。なお、bk実施例に供試した本発明に適合す
る溶射皮膜は、記号Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｋ、一方、比較例とし
ては記号Ａ，Ｎ，Ｏの溶射皮膜である。表５は、動摩擦
係数の測定を１試料について５回測定し、摩擦係数の最
小値と最大値を示したものである。この結果から明らか
なように、本発明の溶射皮膜の動摩擦係数は、比較例中
最小の摩擦係数を示すＯ (窒化処理) に比較しても低
く、良好な摺動特性を有することが確認された。

【００３１】

【表５】

【００３２】実施例４本実施例では、溶射皮膜の気孔率と耐摩耗性の関係を調
査した。 (1) 供試基材：実施例２と同じもの (2) 供試溶射材料：表１記載の記号Ｅ材料 (3) 溶射法と皮膜の気孔率：溶射法は、従来同様高速
フレーム〜溶射法を用い、溶射材料の粒径を本発明の範
囲内で変化させるとともに、溶射距離を変えることによ
って 0.1〜18％の気孔率を有する皮膜を準備した。 (4) 摩耗試験方法：図１の試験装置を用い、実施例２
の往復摩耗試験条件で溶射皮膜の耐摩耗性と気孔率の関
係を調べた。 (5) 試験結果：皮膜の摩耗量と気孔率との関係を図２
に要約した。この結果から明らかなように、皮膜の摩耗
量と気孔率は密接な関係にあり、今回の実験の範囲内で
は気孔率が小さいほど良好な耐摩耗性を示した。本発明
部材の用途を勘案し、気孔率 0.1〜15％の範囲の皮膜を
本発明の範囲とした。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる炭
硼化物サーメット溶射皮膜を被成した部材は、基材との
密着性および皮膜を構成する溶射粒子の相互結合力が高
いうえ、潤滑油が存在する環境で優れた耐摩耗性と低い
摩擦係数を示すことが判明した。したがって、かかる溶
射皮膜を内燃機関のシリンダーライナー摺動部に施工す
ることによって、高負荷条件下でも高い信頼性と長寿命
化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶射皮膜の耐摩耗性を調査するために用いた往
復動摩耗試験の概要を示したものである。

【図２】実施例４の試験結果を図示したもので、溶射皮
膜の気孔率と皮膜の摩耗断面積の関係を示したグラフで
ある。

【符号の説明】

１供試溶射皮膜２鋳鉄製基材３電気クロムめっきした焼入れ鋼製ピン４潤滑油供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ２２Ｃ 29/02 Ｃ２２Ｃ 29/02 Ｚ (72)発明者蓬澤正直千葉県船橋市前貝塚町553番２号−207号室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摺動面を、炭化物および硼化物のセラミ
ック混合物と、Ni,CrおよびCoのうちから選ばれたいず
れか１種以上の金属成分と、からなる炭硼化物サーメッ
ト溶射皮膜にて被覆したことを特徴とする耐摩耗性に優
れる摺動部材。
【請求項２】摺動面に施工した炭硼化物サーメット溶
射皮膜は、炭化物／硼化物の混合割合が重量比で1.2 〜
6.5 の範囲内にあり、そして金属成分の割合いが８〜37
wt％の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の
摺動部材。
【請求項３】炭硼化物サーメット溶射皮膜は、高速フ
レーム溶射法によって施工されたものであって、膜厚30
〜800 μｍ、気孔率0.1 〜15％ (面積率) の構造を有す
ることを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部
材。
【請求項４】サーメット溶射皮膜の一部を構成するセ
ラミック混合物は、炭化物が、TiC, ZrC, HfC, VC, TaC, NbC, WC, B₄C, Si
C およびCr₃C₂のうちから選ばれたいずれか１種以上
と、硼化物が、TiB₂, ZrB₂, HfB₂, VB₂, TaB₂, NbB₂, W₂B₅,
CrB₂およびNiB₂のうちから選ばれたいずれか１種以上の
化合物、とからなるものであることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１項に記載の摺動部材。