JPS60128269A - 摺接部材 - Google Patents
摺接部材Info
- Publication number
- JPS60128269A JPS60128269A JP23728583A JP23728583A JPS60128269A JP S60128269 A JPS60128269 A JP S60128269A JP 23728583 A JP23728583 A JP 23728583A JP 23728583 A JP23728583 A JP 23728583A JP S60128269 A JPS60128269 A JP S60128269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- titanium
- thermal expansion
- hard
- titanium compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、耐摩耗性及び耐熱性が要求されるエンジンの
シリンダ等の摺接部材に関するものである。
シリンダ等の摺接部材に関するものである。
（従来技術）
母材表面上に硬質クロムメッキ層を形成し、さらにこの
硬質クロムメッキ層の表面に硬質セラミック皮膜（例え
ば窒化チタン層）を形成し、もって耐摩耗性及び耐熱性
の向上を図るようにした摺接部材は本出願人の先願発明
（特願昭５ｇ−２１，ｔｏざ号）に係るものがあるが、
この先出願の摺接部材は硬質クロムメッキ層の表面に直
接窒化チタン層を積層形成したものであるため、 （１） セラミックの窒化チタン層と金属の硬質クロム
メッキ層とはその性状から密着性に対する相性が悪い、 （２） 窒化チタン層と硬質クロムメッキ層とは、その
熱膨張差が比較的大きく、熱膨張によって両者間の密着
性が阻害される、 （３） 硬質クロムメッキ層は常普応力が非常に高いた
めその表面に微細なりラックが多数発生しているが、熱
膨張時にはこのクラック部に応力集中が起こり、該クラ
ック部付近の窒化チタン層にクラックが生じ易い、 等の理由により窒化チタン層が硬質クロムメッキ層から
剥離し易く、該窒化チタン層の耐剥蔭性の向上という点
において改善の余地が残されている。
硬質クロムメッキ層の表面に硬質セラミック皮膜（例え
ば窒化チタン層）を形成し、もって耐摩耗性及び耐熱性
の向上を図るようにした摺接部材は本出願人の先願発明
（特願昭５ｇ−２１，ｔｏざ号）に係るものがあるが、
この先出願の摺接部材は硬質クロムメッキ層の表面に直
接窒化チタン層を積層形成したものであるため、 （１） セラミックの窒化チタン層と金属の硬質クロム
メッキ層とはその性状から密着性に対する相性が悪い、 （２） 窒化チタン層と硬質クロムメッキ層とは、その
熱膨張差が比較的大きく、熱膨張によって両者間の密着
性が阻害される、 （３） 硬質クロムメッキ層は常普応力が非常に高いた
めその表面に微細なりラックが多数発生しているが、熱
膨張時にはこのクラック部に応力集中が起こり、該クラ
ック部付近の窒化チタン層にクラックが生じ易い、 等の理由により窒化チタン層が硬質クロムメッキ層から
剥離し易く、該窒化チタン層の耐剥蔭性の向上という点
において改善の余地が残されている。
（発明の目的）
本発明は、母材の表面に硬質メッキ層を形成し、さらに
該硬質メッキ層の表面にチタン化合物層をｍ層形成して
なる摺接部材において、該チタン化合＠層の耐剥離性の
同上を図ることを目的としてなされたものである。
該硬質メッキ層の表面にチタン化合物層をｍ層形成して
なる摺接部材において、該チタン化合＠層の耐剥離性の
同上を図ることを目的としてなされたものである。
（発明の構成）
本発明の摺接部材は、母材の表面に形成される硬質メッ
キ層と該硬質メッキ層の上に形成されるチタン化合物層
との間に該硬質メッキ層とチタン化合物層の両方に対し
て比較的密着性のあるチタン層を介在させて両者間の密
着性の向上を図るとともに、該チタン層の熱Ｗｒ３！Ｊ
’Ｂを硬質メッキ層の熱膨張部とチタン化合物層の熱
膨張率の中間の値に設定して硬質メッキ層とチタン化合
物層間における熱膨張の急激な変化を避けることにより
両者間に作用する応力を緩和するようにしたことを特徴
とするものである。
キ層と該硬質メッキ層の上に形成されるチタン化合物層
との間に該硬質メッキ層とチタン化合物層の両方に対し
て比較的密着性のあるチタン層を介在させて両者間の密
着性の向上を図るとともに、該チタン層の熱Ｗｒ３！Ｊ
’Ｂを硬質メッキ層の熱膨張部とチタン化合物層の熱
膨張率の中間の値に設定して硬質メッキ層とチタン化合
物層間における熱膨張の急激な変化を避けることにより
両者間に作用する応力を緩和するようにしたことを特徴
とするものである。
さらに、本発明の摺接部材を詳しく説明すると、本発明
の摺接部材は図面に示す如く鉄あるいはアルミニウム合
金等からなる母材／の表面ｌａ上に硬質メッキ層λを形
成し、しかる後、硬質メッキ層２の表面２φ上にチタン
層３とチタン化合物層グを順次８Ｍ形成して該チタン化
合＃層グの表面１１ａを摺動面とするものである。
の摺接部材は図面に示す如く鉄あるいはアルミニウム合
金等からなる母材／の表面ｌａ上に硬質メッキ層λを形
成し、しかる後、硬質メッキ層２の表面２φ上にチタン
層３とチタン化合物層グを順次８Ｍ形成して該チタン化
合＃層グの表面１１ａを摺動面とするものである。
このチタン層３とチタン化合＠ｌｓ＋ば、従来公知の反
応性イオンブレーティングによって形成することができ
、その形成方法を順を追って簡単に説明すると、先ず合
金鋳鉄等からなる母材の表面に硬質メッキ例えば硬質ク
ロムメッキを施したエンジンのシリンダ等のワークを、
その表面（メッキ面）を完全に脱脂洗浄した状態で反応
性イオンブレーティング装置の真空槽内の基板ホルダに
セットし、該真空槽内を／ ｊＴ、、、領域まで排気し
ながら該、ワークを約２００℃に加熱する。次に、アル
ゴンガスを真空槽内に導入し且つワークに４００Ｖの電
圧を印加して約１０分間イオンバード（ワーク表面の活
性化）を行なう。
応性イオンブレーティングによって形成することができ
、その形成方法を順を追って簡単に説明すると、先ず合
金鋳鉄等からなる母材の表面に硬質メッキ例えば硬質ク
ロムメッキを施したエンジンのシリンダ等のワークを、
その表面（メッキ面）を完全に脱脂洗浄した状態で反応
性イオンブレーティング装置の真空槽内の基板ホルダに
セットし、該真空槽内を／ ｊＴ、、、領域まで排気し
ながら該、ワークを約２００℃に加熱する。次に、アル
ゴンガスを真空槽内に導入し且つワークに４００Ｖの電
圧を印加して約１０分間イオンバード（ワーク表面の活
性化）を行なう。
次に、真空槽内を１０和神領域に調整してＨＣＤガン（
ＨｏＪＩ！ｏｖ Ｃｅｔｈｏｄｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
Ｅ／ｅｃｔｒｏｎＢｅａＩＩＩＧｕｎ ・・・中空熱
陰極型電子銃）を起動させ、蒸発源にセットされたチタ
ンを加熱蒸発させてワークの表面に付善させ、該ワーク
表面にイオン層（皮ｙａ＞を形成する。さらにそのまま
の状態で真空槽内に反応ガスとして窒素ガスを導入し、
既に形成されたチタン層の上に窒化チタン層（皮Ｍ）を
形成する。以上でチタン層及びチタン化合ＱＩＪＨ（窒
化チタン層）の形成作業が完了する。
ＨｏＪＩ！ｏｖ Ｃｅｔｈｏｄｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
Ｅ／ｅｃｔｒｏｎＢｅａＩＩＩＧｕｎ ・・・中空熱
陰極型電子銃）を起動させ、蒸発源にセットされたチタ
ンを加熱蒸発させてワークの表面に付善させ、該ワーク
表面にイオン層（皮ｙａ＞を形成する。さらにそのまま
の状態で真空槽内に反応ガスとして窒素ガスを導入し、
既に形成されたチタン層の上に窒化チタン層（皮Ｍ）を
形成する。以上でチタン層及びチタン化合ＱＩＪＨ（窒
化チタン層）の形成作業が完了する。
この場合、チタン化合物層≠の耐剥離性の向上を図るた
めには硬質メッキ層２とチタン化合物層ｔの間に介在せ
しめられるチタン層３の熱膨張率は、硬質メッキ層２の
熱膨張率とチタン化合物層グの熱膨張率の中間の値であ
る必要があり、これら王者の組合せとしては、例えば硬
質クロムメッキ（熱膨張率ａ ＝ １４ｘ１０ ／ｄｅ
ｇ）とチタン（熱膨張率α＝に、ｑ ｘ １０ ／ｄｅ
ｇ ）と窒化チタン（熱膨張量α；ヲ、３Ｓ Ｘ １０
Ａｅｇ ”）を組合せる場合（第１実施例）とか硬質
ニッケルリンメッキ（熱膨張率ａ ＝ ／２Ｘ１０ ／
ｄｅｇ ）とチタン（熱膨張Ｈａ ＝ｒ、ワｘｉｏ−シ
ｄｅｇ ）と炭化チタン（熱膨張部α−７，６／Ｘ１０
’／ｄｅｇ ） ヲ組合せる場合（第２実施例）とかが
考えられる。
めには硬質メッキ層２とチタン化合物層ｔの間に介在せ
しめられるチタン層３の熱膨張率は、硬質メッキ層２の
熱膨張率とチタン化合物層グの熱膨張率の中間の値であ
る必要があり、これら王者の組合せとしては、例えば硬
質クロムメッキ（熱膨張率ａ ＝ １４ｘ１０ ／ｄｅ
ｇ）とチタン（熱膨張率α＝に、ｑ ｘ １０ ／ｄｅ
ｇ ）と窒化チタン（熱膨張量α；ヲ、３Ｓ Ｘ １０
Ａｅｇ ”）を組合せる場合（第１実施例）とか硬質
ニッケルリンメッキ（熱膨張率ａ ＝ ／２Ｘ１０ ／
ｄｅｇ ）とチタン（熱膨張Ｈａ ＝ｒ、ワｘｉｏ−シ
ｄｅｇ ）と炭化チタン（熱膨張部α−７，６／Ｘ１０
’／ｄｅｇ ） ヲ組合せる場合（第２実施例）とかが
考えられる。
以下、この第１実施例及び第２実施例の場合についてそ
れぞれ耐Ｗ１Ｂ性試験を行ない、硬質メッキ層とチタン
化合物層の間にチタン層を介在させることによりチタン
化合物層の耐剥離性が向上するということと、待に削剥
風性に対して有効なチタン層の膜厚はＯ６５μから１０
μの範囲であるということをそれぞれ論証することにす
る。
れぞれ耐Ｗ１Ｂ性試験を行ない、硬質メッキ層とチタン
化合物層の間にチタン層を介在させることによりチタン
化合物層の耐剥離性が向上するということと、待に削剥
風性に対して有効なチタン層の膜厚はＯ６５μから１０
μの範囲であるということをそれぞれ論証することにす
る。
（第７実施例）
この第１実施例の摺接部材は、合金鋳鉄を母材とし、こ
の母材表面上に先ず硬質クロムメッキを施してこのメッ
キ面をＪｉｓＷＡ”乙Ｏ砥石によって研摩仕上げし、そ
の径該硬質クロムメッキ層上に前述の反応性イオンブレ
ーティングによりチタン層と窒化チタン層をＮ１ｖＣ積
Ｉｍ形成するものである。
の母材表面上に先ず硬質クロムメッキを施してこのメッ
キ面をＪｉｓＷＡ”乙Ｏ砥石によって研摩仕上げし、そ
の径該硬質クロムメッキ層上に前述の反応性イオンブレ
ーティングによりチタン層と窒化チタン層をＮ１ｖＣ積
Ｉｍ形成するものである。
この落ｌ実施例の摺接部材における窒化チタン層の耐剥
離性を調べるに際しては、先ず硬質クロムこの第７表に
おいて比較例試料と実施例試料の試験結果を比較するこ
とにより、硬質クロムメッキ層と窒化チタン層の間にチ
タン層を介在させることにより該窒化チタン層の耐剥離
性が飛躍的に向上すること換言すれば、窒化チタン層と
硬質クロムメッキ層との密着性が向上することがわかる
。
離性を調べるに際しては、先ず硬質クロムこの第７表に
おいて比較例試料と実施例試料の試験結果を比較するこ
とにより、硬質クロムメッキ層と窒化チタン層の間にチ
タン層を介在させることにより該窒化チタン層の耐剥離
性が飛躍的に向上すること換言すれば、窒化チタン層と
硬質クロムメッキ層との密着性が向上することがわかる
。
これは、チタン層が、窒化チタン層と硬質クロムメッキ
層の両方に対してＶ、着性に関し比較的良い相性を示す
ことと、チタン層自体に延びがあって軟らかくしかもそ
の熱膨張係数が硬質クロムメッキ層の熱膨張係数と窒化
チタン層の熱膨張係数の中間値であり熱膨張に伴って該
硬質クロムメッキ層と窒化チタン層間に発生する応力な
吸取緩和して該窒化チタン層にクラックが発生するのを
可及的に抑制する如く作用すること等によるものである
。
層の両方に対してＶ、着性に関し比較的良い相性を示す
ことと、チタン層自体に延びがあって軟らかくしかもそ
の熱膨張係数が硬質クロムメッキ層の熱膨張係数と窒化
チタン層の熱膨張係数の中間値であり熱膨張に伴って該
硬質クロムメッキ層と窒化チタン層間に発生する応力な
吸取緩和して該窒化チタン層にクラックが発生するのを
可及的に抑制する如く作用すること等によるものである
。
さらに、実施例の各試料の試験結果から、窒化チタン層
の耐剥院性を向上させる上で有効且つ適切なチタン層の
膜厚は０゜ｊμから１０μの範囲の膜厚であるというこ
とがわかる。
の耐剥院性を向上させる上で有効且つ適切なチタン層の
膜厚は０゜ｊμから１０μの範囲の膜厚であるというこ
とがわかる。
尚、チタン層の膜厚が０．Ｓ未満である場合には該膜厚
が薄すぎてチタン自体のもつｔ駄を十分に発揮すること
ができず、従って密着性の向上あるいは耐熱変形性の向
上はほとんど期待できない。
が薄すぎてチタン自体のもつｔ駄を十分に発揮すること
ができず、従って密着性の向上あるいは耐熱変形性の向
上はほとんど期待できない。
逆に、チタン層の膜厚がＩＯμ以上である場合には、チ
タン層自体が軟らかいものであるため窒化チタン層に対
するバックアップ強度及び表面硬さが低下し、その結果
、チタン層が変形して窒化チタン層が剥離することにな
る。
タン層自体が軟らかいものであるため窒化チタン層に対
するバックアップ強度及び表面硬さが低下し、その結果
、チタン層が変形して窒化チタン層が剥離することにな
る。
（第２実施例）
このＮ２実施例の摺接部材は、合金鋳鉄を母材とし、こ
の母材表面に先ず無ＩｔｒＬ部ニッケルリンメΦ ツキを施してこのメッキ農を熱処理（ｌ１００ｘ１時間
）して析出硬化させ、しかる移、該飯電解ニッケルリン
メッキ居上に前述の反応性イオンブレーティングにより
チタン層と炭化チタン層を順次形成するものである。こ
の第２実ＪＭ例の摺接部材における炭化チタン層の耐剥
〃性を潤べるに際しては、先ず無電屏ニッケルリンメッ
キＨとチタン層と炭化チタン層の三層１Ｗ層栂造であり
しかも各膜（発明の効果） 本発明の摺接部材は、母Ｕの表面に形成された硬質メッ
キ層の上に、チタン層をはさんでチタン化合物層を積層
形成することにより該硬質メッキ層とチタン化合物層の
密着性の向上を図るとともに、該チタン層の熱膨張率を
硬質メッキ層の熱膨張率とチタン化合物層の熱膨張率の
中間の値に設定することにより該硬質メッキ層とチタン
化合物層の間に作用する熱膨張に伴なう応力を可及的に
吸収層相せしめて前記チタン化合物層にクラック答が発
生するのを可及的に抑制するようにしているため、前記
チタン化合物層の耐剥晟性が向上し、延いては摺接部材
の耐久性の向上を図り得るというρ果がある。
の母材表面に先ず無ＩｔｒＬ部ニッケルリンメΦ ツキを施してこのメッキ農を熱処理（ｌ１００ｘ１時間
）して析出硬化させ、しかる移、該飯電解ニッケルリン
メッキ居上に前述の反応性イオンブレーティングにより
チタン層と炭化チタン層を順次形成するものである。こ
の第２実ＪＭ例の摺接部材における炭化チタン層の耐剥
〃性を潤べるに際しては、先ず無電屏ニッケルリンメッ
キＨとチタン層と炭化チタン層の三層１Ｗ層栂造であり
しかも各膜（発明の効果） 本発明の摺接部材は、母Ｕの表面に形成された硬質メッ
キ層の上に、チタン層をはさんでチタン化合物層を積層
形成することにより該硬質メッキ層とチタン化合物層の
密着性の向上を図るとともに、該チタン層の熱膨張率を
硬質メッキ層の熱膨張率とチタン化合物層の熱膨張率の
中間の値に設定することにより該硬質メッキ層とチタン
化合物層の間に作用する熱膨張に伴なう応力を可及的に
吸収層相せしめて前記チタン化合物層にクラック答が発
生するのを可及的に抑制するようにしているため、前記
チタン化合物層の耐剥晟性が向上し、延いては摺接部材
の耐久性の向上を図り得るというρ果がある。
図面は本発明の実施例に係る摺接部材の一部縦断面図で
ある。 ｌ・・・・・母材 ２・・・・・硬質メッキ層 ３・・・・・チタン層 ｌ・・・伽・チタン化合物ｎ
ある。 ｌ・・・・・母材 ２・・・・・硬質メッキ層 ３・・・・・チタン層 ｌ・・・伽・チタン化合物ｎ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／・ 母材の表面に硬質メッキ層が形成され、さらに該
硬質メッキ層の表面に、チタン層をはさんでチタン化合
物層が積層形成されており、しかも前記チタン層の熱膨
張率が前記硬質メッキ層の熱膨張率と前記チタン化合物
層の熱膨張率の中間の値に設定されていることを特徴と
する摺接部材。 ！、前記チタン層の膜厚が９．３μから７０μの範囲で
ある特許請求の範囲第１項記載の摺接部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23728583A JPS60128269A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 摺接部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23728583A JPS60128269A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 摺接部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60128269A true JPS60128269A (ja) | 1985-07-09 |
| JPH0459393B2 JPH0459393B2 (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=17013116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23728583A Granted JPS60128269A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 摺接部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60128269A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192853A (ja) * | 1991-08-01 | 1994-07-12 | Kagawa Pref Gov | 電気めっき法で形成した皮膜と物理的気相成長法で形成した皮膜からなる表面硬化方法 |
| US7572345B2 (en) | 2001-07-09 | 2009-08-11 | Southwest Research Institute | Life extension of chromium coatings and chromium alloys |
| WO2018147169A1 (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 三菱重工業株式会社 | 耐環境性部材、並びに、これを用いた羽根車、圧縮機及びエンジン |
| JP2019039435A (ja) * | 2018-11-19 | 2019-03-14 | 三菱重工業株式会社 | 積層部材、並びに、これを用いた羽根車、圧縮機及びエンジン |
-
1983
- 1983-12-15 JP JP23728583A patent/JPS60128269A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192853A (ja) * | 1991-08-01 | 1994-07-12 | Kagawa Pref Gov | 電気めっき法で形成した皮膜と物理的気相成長法で形成した皮膜からなる表面硬化方法 |
| US7572345B2 (en) | 2001-07-09 | 2009-08-11 | Southwest Research Institute | Life extension of chromium coatings and chromium alloys |
| WO2018147169A1 (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 三菱重工業株式会社 | 耐環境性部材、並びに、これを用いた羽根車、圧縮機及びエンジン |
| CN110225998A (zh) * | 2017-02-10 | 2019-09-10 | 三菱重工业株式会社 | 耐环境性构件和使用该耐环境性构件的叶轮、压缩机以及发动机 |
| JP2019039435A (ja) * | 2018-11-19 | 2019-03-14 | 三菱重工業株式会社 | 積層部材、並びに、これを用いた羽根車、圧縮機及びエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0459393B2 (ja) | 1992-09-22 |
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