JPH1180921A - 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
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- JPH1180921A JPH1180921A JP10031600A JP3160098A JPH1180921A JP H1180921 A JPH1180921 A JP H1180921A JP 10031600 A JP10031600 A JP 10031600A JP 3160098 A JP3160098 A JP 3160098A JP H1180921 A JPH1180921 A JP H1180921A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
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）摺動面にプラズマ又はアーク溶
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、Ｎｉ、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
面材料から成る。
性被膜層を提供する。 【解決手段】母材（Ｍ）摺動面にプラズマ又はアーク溶
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、Ｎｉ、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】上述の課題を解決するた
めに、本発明の摺動部材のなじみ性溶射被膜層は、母材
摺動面にプラズマ又はアーク溶射により形成された溶射
被膜層であって、この被膜層は、Ａｌが７〜１１重量
％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１種、２種もしくはすべて
が０．５〜８重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面
材料から成る。この材料の限定理由は、次の通りであ
る。即ち、Ａｌが７重量％未満の場合には充分な硬度が
得られず、１１重量％を超えると被膜が脆くなるため、
Ａｌの組成範囲は７〜１１重量％とする。Ｆｅ、Ｎｉも
しくはＭｎは被膜の靱性向上に寄与するが、０．５重量
％未満の場合には十分な靱性が得られない一方、８重量
％を超えてもその効果が著しくないために、これらの組
成範囲はそれぞれ０．５〜８重量％とする。
めに、本発明の摺動部材のなじみ性溶射被膜層は、母材
摺動面にプラズマ又はアーク溶射により形成された溶射
被膜層であって、この被膜層は、Ａｌが７〜１１重量
％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１種、２種もしくはすべて
が０．５〜８重量％、残部がＣｕである銅基合金摺動面
材料から成る。この材料の限定理由は、次の通りであ
る。即ち、Ａｌが７重量％未満の場合には充分な硬度が
得られず、１１重量％を超えると被膜が脆くなるため、
Ａｌの組成範囲は７〜１１重量％とする。Ｆｅ、Ｎｉも
しくはＭｎは被膜の靱性向上に寄与するが、０．５重量
％未満の場合には十分な靱性が得られない一方、８重量
％を超えてもその効果が著しくないために、これらの組
成範囲はそれぞれ０．５〜８重量％とする。
【０００６】
【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をプラズマ又はア
ーク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をプラズマ又はア
ーク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。
【０００７】
【実施例】以下、本発明のなじみ性溶射被膜層を各種の
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１３種類の被膜層を形成してテスト片
とした。
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１３種類の被膜層を形成してテスト片
とした。
【０００８】
【０００９】上表において、テスト片No.1（比較例）は
単層銅メッキ被膜層であり、テスト片No.2（実施例）か
らNo.7（実施例）まではプラズマ溶射により形成された
銅基合金摺動部材の単層溶射被膜層である。また、テス
ト片No.8（実施例）からNo.13（実施例）まではアーク
溶射により形成された銅基合金摺動部材の単層溶射被膜
層である。テスト片No.1（比較例）からNo.13（実施
例）までの被膜層厚さはいずれも１５０μｍであり、ま
た各成分はすべて重量％で記載されている。
単層銅メッキ被膜層であり、テスト片No.2（実施例）か
らNo.7（実施例）まではプラズマ溶射により形成された
銅基合金摺動部材の単層溶射被膜層である。また、テス
ト片No.8（実施例）からNo.13（実施例）まではアーク
溶射により形成された銅基合金摺動部材の単層溶射被膜
層である。テスト片No.1（比較例）からNo.13（実施
例）までの被膜層厚さはいずれも１５０μｍであり、ま
た各成分はすべて重量％で記載されている。
【００１０】プラズマ溶射被膜は、図２に示されるガン
２０を使用して形成された。プラズマ溶射ガン２０はタ
ングステン製の電極２２と銅製のノズル２１で構成され
ており、タングステン製電極２２は直流電源の負極に、
銅製ノズル２１は正極に接続されている。まず、ガス出
口２５からプラズマガスを供給し、タングステン製電極
２２と銅製ノズル２１の間にプラズマアーク２３を発生
させる。このプラズマアーク２３が圧力によりプラズマ
ジェット２４に粉末出口２６より溶射粉末を供給して溶
射を行う。その溶射条件は次の通りである。
２０を使用して形成された。プラズマ溶射ガン２０はタ
ングステン製の電極２２と銅製のノズル２１で構成され
ており、タングステン製電極２２は直流電源の負極に、
銅製ノズル２１は正極に接続されている。まず、ガス出
口２５からプラズマガスを供給し、タングステン製電極
２２と銅製ノズル２１の間にプラズマアーク２３を発生
させる。このプラズマアーク２３が圧力によりプラズマ
ジェット２４に粉末出口２６より溶射粉末を供給して溶
射を行う。その溶射条件は次の通りである。
【００１１】使用ガス：アルゴン水素混合ガス 使用ガン：メテコ社製７ＭＢ 電流：５００Ａ 電圧：６０〜７０Ｖ 溶射粉末：銅基合金摺動部材、−４５＋１５μｍ 組成（重量％）：上表による
【００１２】アーク溶射被膜は、図３に示されるガン３
０を使用して形成された。アーク溶射ガン３０の駆動機
能により、ワイヤ供給部より２本の溶射用ワイヤ材３１
が送り込まれる。この２本のワイヤ材３１にガンヘッド
部３２で直流電流が伝えられる。ガンヘッド部３２の適
正な間隔設計で保持される２本のワイヤ材３１の間で、
安定したアークが飛び続けるアーク域３３をつくる。
４，２００℃にも達するこのアーク域３３で、互いに溶
融し続けるワイヤ材３１は矢印で示すエアーにより微細
粒子化され、連続して溶射される。その溶射条件は次の
とおりである。
０を使用して形成された。アーク溶射ガン３０の駆動機
能により、ワイヤ供給部より２本の溶射用ワイヤ材３１
が送り込まれる。この２本のワイヤ材３１にガンヘッド
部３２で直流電流が伝えられる。ガンヘッド部３２の適
正な間隔設計で保持される２本のワイヤ材３１の間で、
安定したアークが飛び続けるアーク域３３をつくる。
４，２００℃にも達するこのアーク域３３で、互いに溶
融し続けるワイヤ材３１は矢印で示すエアーにより微細
粒子化され、連続して溶射される。その溶射条件は次の
とおりである。
【００１３】電圧：３０Ｖ 電流：２００Ａ 溶射ワイヤ：銅基合金摺動部材、φ１．６ｍｍ 組成（重量％）：上表による 各テスト片について自己摩耗性及び相手攻撃性試験を実
施した。
施した。
【００１４】即ち、図６に模式的に示すアムスラー型摩
耗試験機により、各テスト片の自己摩耗量と相手材摩耗
量とを測定した。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１
４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。
耗試験機により、各テスト片の自己摩耗量と相手材摩耗
量とを測定した。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１
４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。
【００１５】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４及び図５に示す通りであった。
品名として知られているボロン鋳鉄） 測定結果は、図４及び図５に示す通りであった。
【００１６】図４から、自己摩耗性試験において実施例
テスト片No.2 からNo.13までの摩耗量は、いずれも比較
例テスト片No.1の摩耗量を大幅に下回るものであった。
具体的には、実施例テスト片ではテスト片No.4が最大摩
耗量を示したが、その摩耗量は比較例テスト片No.1の摩
耗量の４２．８％に過ぎず、耐自己摩耗性について大幅
な改善がなされたことがわかる。
テスト片No.2 からNo.13までの摩耗量は、いずれも比較
例テスト片No.1の摩耗量を大幅に下回るものであった。
具体的には、実施例テスト片ではテスト片No.4が最大摩
耗量を示したが、その摩耗量は比較例テスト片No.1の摩
耗量の４２．８％に過ぎず、耐自己摩耗性について大幅
な改善がなされたことがわかる。
【００１７】図５から、相手攻撃性（相手材摩耗量測
定）試験において実施例テスト片No.2からNo.13までの
摩耗量は、いずれも比較例テスト片No.1の摩耗量を大幅
に下回るものであった。具体的には、実施例テスト片で
はテスト片No.2及びNo.5が最大摩耗量を示したが、その
摩耗量は比較例テスト片No.1の摩耗量の４３．３％に過
ぎず、耐相手攻撃性についても大幅な改善がなされたこ
とがわかる。
定）試験において実施例テスト片No.2からNo.13までの
摩耗量は、いずれも比較例テスト片No.1の摩耗量を大幅
に下回るものであった。具体的には、実施例テスト片で
はテスト片No.2及びNo.5が最大摩耗量を示したが、その
摩耗量は比較例テスト片No.1の摩耗量の４３．３％に過
ぎず、耐相手攻撃性についても大幅な改善がなされたこ
とがわかる。
【００１８】以上のように、本実施例のテスト片No.2か
らNo.13までの耐自己摩耗性及び耐相手攻撃性は、いず
れも比較例テスト片No.1の摩耗量を大幅に改善するもの
であった。
らNo.13までの耐自己摩耗性及び耐相手攻撃性は、いず
れも比較例テスト片No.1の摩耗量を大幅に改善するもの
であった。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の摺
動部材のなじみ性溶射被膜層は、耐自己摩耗性及び耐相
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、プラズマ又はアーク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。
動部材のなじみ性溶射被膜層は、耐自己摩耗性及び耐相
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、プラズマ又はアーク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】図１のなじみ性溶射被膜層のアーク溶射を実施
するためのガンを示す模式的断面正面図である。
するためのガンを示す模式的断面正面図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例の自己摩耗性試験の
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例及び比較例の相手攻撃性試験の
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例及び比較例の、自己摩耗性及び
相手攻撃性試験を実施するための試験機を示す斜視図で
ある。
相手攻撃性試験を実施するための試験機を示す斜視図で
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】 母材摺動面にプラズマ又はアーク溶射に
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、Ａｌが７〜１１重量％、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｍｎのうち１種もしくは２種以上が０．５〜８重量
％、残部がＣｕである銅基合金摺動面材料から成ること
を特徴とする摺動部材のなじみ性溶射被膜層。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031600A JPH1180921A (ja) | 1997-07-09 | 1998-02-13 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
| KR1019980019510A KR19990013380A (ko) | 1997-07-09 | 1998-05-28 | 슬라이딩 부재의 피복성 용사피막층 |
| SE9802186A SE9802186L (sv) | 1997-07-09 | 1998-06-18 | Formbart sprutat beläggningsskikt på ett glidorgan |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18349597 | 1997-07-09 | ||
| JP9-183495 | 1997-07-09 | ||
| JP10031600A JPH1180921A (ja) | 1997-07-09 | 1998-02-13 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180921A true JPH1180921A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=26370097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10031600A Pending JPH1180921A (ja) | 1997-07-09 | 1998-02-13 | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1180921A (ja) |
| KR (1) | KR19990013380A (ja) |
| SE (1) | SE9802186L (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7279227B2 (en) | 2002-01-18 | 2007-10-09 | 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 |
| CN111575633A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 机械科学研究院浙江分院有限公司 | 一种抗微动磨损合金涂层的制备方法 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP10031600A patent/JPH1180921A/ja active Pending
- 1998-05-28 KR KR1019980019510A patent/KR19990013380A/ko active IP Right Grant
- 1998-06-18 SE SE9802186A patent/SE9802186L/xx not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7279227B2 (en) | 2002-01-18 | 2007-10-09 | 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 |
| CN111575633A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 机械科学研究院浙江分院有限公司 | 一种抗微动磨损合金涂层的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9802186L (sv) | 1999-01-10 |
| SE9802186D0 (sv) | 1998-06-18 |
| KR19990013380A (ko) | 1999-02-25 |
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