JPS60262951A - 耐摩耗性被覆 - Google Patents

耐摩耗性被覆

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JPS60262951A
JPS60262951A JP60047614A JP4761485A JPS60262951A JP S60262951 A JPS60262951 A JP S60262951A JP 60047614 A JP60047614 A JP 60047614A JP 4761485 A JP4761485 A JP 4761485A JP S60262951 A JPS60262951 A JP S60262951A
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coating layer
wear
composition
molybdenum
resistant coating
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JP60047614A
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ウルリツヒ　ブーラン
マンフレイト　フイツシヤー
ハンス‐ヨーハム　ノイホイゼール
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Goetzewerke Friedrich Goetze AG
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中でもエンジン用ピストンリングの滑り面の
ような摩耗を受ける機械の部分の上に、好ましくはプラ
ズマ溶射法のような火炎溶射法によシ全面的に、又は区
切った形で被覆される耐摩耗性被覆層に関する。
〔従来の技術〕
極端な摩耗にさらされる機械部材の寿命を改善する為に
、このものに火炎溶射方法又はプラズマ溶射方法によっ
て、好ましくは種々の金属、金属セラミック材料及び／
又は純セラミック材料より成る耐摩耗性保護層を被覆す
るのが普通である。この場合に例えばピストンリングの
滑シ面の上に設けられた、中でも火炎溶射方法により被
覆されたモリブデン層又はプラズマ溶射法により被覆さ
れたモリブデン含有層が知られておシ、これらはそのよ
うな滑り面の上に全面的に又は多数の溝に区切られた形
で被覆されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
例えば、エンジンの故障による油切れ運転の際に、ある
いは最近の、中でもターボチャージャーを備えた高速回
転ディーゼルエンジンにおけるようなピストンリングの
極端な負荷に際して、それらモリブデン層の中に過熱に
基づく亀裂が発生することがらシ、これが被覆層の脱落
や欠損をもたらす。従って、中でも種々のモリブデン合
金又は他の種々の合金並びに低融点合金の添加物を含む
か、又はこれを含まない種々のセラミック材料、あるい
は種々の金属間化合物がピストンリングの被覆層に結合
剤として既に使用されている。しかしながらこのような
対策は、所望の結果を部分的にしか達成しない。
摩耗にさらされる種々の機械部分の滑シ面の上の被覆層
は、基材との良好で且つ温度に安定な接着（アドヒージ
ョン）及びその層の内部における良好で且つ温度に安定
な結合（コヒージョン）に加えて、その摩擦の相手と接
触している表面部分においても、特に焼き付き痕がなく
、且つ耐摩耗性が良好でなければならず、また該被覆層
はそこに潤滑剤を収容する為に空孔を含んでいて、油切
れ運転に際して充分な固有の潤滑性を有し、そして始動
時において対向面への密着の為にその固有の摩耗を満足
させなければならない。その上にこれらの被覆層は、欠
落に対する高い安定性を有し、且つまた長い運転時間の
後においても全く、又はわずかな疲れ挙動しか示さない
ものでなければならない。同様にまた中でも区切られた
形の溶射被覆層の場合には、基材と被覆層材料との熱膨
張係数が相互に合致していて、それによりエンジンの運
転において応力発生及びそれに伴なう被覆層の欠落が生
じ得ないものである必要がある。しかしながらこれまで
に開発された合金被覆層又はセラミック材料被覆層はこ
れらの特性の全てを同時に有しておらず、そして例えば
硬質金属添加によってそれら被覆層の耐摩耗性を上昇さ
せるという対策は、他方において再びその被覆層の基材
に対する接着性又はその被覆層の強度の低下をもたらし
、従って、このような被覆層は欠落し易い場合が多く、
且つ熱衝撃による損傷を受け易い。
例えば、硬質クロム電気メッキにおけるようなピストン
リング被覆技術においては、基材上の硬質クロム層を改
善するために種々の中間層を使用したり、又はそれら表
面にリングの始動時挙動を改善するために軟質金属層を
備えるのが普通である。これらの対策は確かに多面的に
有効であるけれども、その中間層或いは始動用層の被覆
にはピストンリングの価格を高めるような追加的工程段
階を必要とし、そして個々の層の相互の接着性が劣るた
めに、極端な負荷に際して同様に損傷が生じる。
従って本発明の目的は摩耗に曝される機械部分、そして
中でもピストンリングの滑り面に火炎溶射方法又は特に
グラダマ溶射法によって被覆された、場合によシ極端な
負荷にも耐え得る耐摩耗層を設けることである。これら
層を形成する方法はできるだけ単純であって且つ経済的
なものでなければならず、そして中でも個々の使用目的
に合致した例えば先に挙げたような諸性質を有する耐摩
耗性被覆を作りだすことが当業者に可能でなければなら
ない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のこのような目的Ｌ１半径方向における内側から
外側へ向かって連続的にその構造及び／又は組成が変化
しているような耐摩耗性被覆層によって達成される。
被覆層の構造の連続的な変化と共に、好ましくはこの層
の空孔率が内側から外側へ連続的に増大しているのがよ
い。
被覆層の組成の連続的変化と共に、好ましくはその被覆
層を形成するのに用いる溶射用粉末が少なくとも２種以
上の異った成分よシなり、そしてその組成が継続的に変
化しているのがよい０ 本発明の好ましい被覆層の一つにおいては、該被覆層の
組成が、半径方向における内側から外側へ向かって２５
％のモリブデン、５０％のモリブデンカーバイド（Ｍｏ
２Ｃ）及び／又はクロムカーバイド（ＣｒｓＣｚ）及び
２５チの結合金属からなる組成から、６５％のＭｏ、１
０％のＭｏ２Ｃ及び／又ｈｃｒ５ｃ２及び２５％の結合
金属からなる組成へと連続的に変化している。
もう一つの好ましい本発明の被覆層においては、その組
成は、半径方向における内側から外側に向かって、５５
％の酸化アルミニウム（υ２０５）、５５チの二酸化チ
タン（Ｔｉ０２）及び２０チの炭酸カルシウムを含む酸
化ランタン（Ｌａ２０３）及び／又は酸化ニオブの１０
％の組成から、４０％のり２０３．２５チのＴ　ｉ　Ｏ
２及び２０チの炭酸カルシウムを含むＬａ２Ｏ３及び／
又は酸化ニオブの１０％と２５チの結合金属の組成に連
続的に変化している。
更に好ましいもう一つの本発明の被覆層において、その
組成社半径方向内側から外側へ向かって、２０％のモリ
ブデン、６０％の７エロクロム及び／又はクロム及び２
０％の結合金属の組成から６０％モリブデン、１５％の
７エロクロム及び／又はクロム及び２５チ結合金属の組
成へ連続的に変化している。
本発明の耐摩耗性被覆層を被覆するに先立って、基材の
上に接着性改善層を載せて置くことができる。このもの
は、好ましくは、モリプデン、ニッケル／クロム合金、
ニッケル／アルミニウム合金及び／又はニッケル／クロ
ム／アルミニウム合金よりなる。
本発明の耐摩耗性被覆層は追加的に、コバルト及び／又
はニッケルに基づく金属間化合物を２５チまでの量で含
有していてもよい。更にまたこの層は、中でも二硫化モ
リブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、弗化カルシ
ウム、ニッケルグラファイト及び／又はＰＴＦ（２）末
のような固体潤滑剤を２５チまでの量で含有しているこ
とができる。
〔発明の効果〕
従って本発明により、上記のように連続的に変化する組
成によって、その性質がそれぞれ要求される負荷条件に
最適に合致されているような耐摩耗性被覆層が作シ出さ
れた。
基材に対して最適の接着を保証するようにその基材上に
載っている内側組成が選ばれていると言うことによって
、基材への被覆層全体の接着性も過熱を伴なう極端な負
荷に耐えられるようになっている。耐摩耗性成分を高い
割合で使用し、そして固体潤滑剤を用い且つその層の外
側部分の空孔率が高いことによって、被覆層全体が同時
に耐摩耗性で、焼付き痕に対する安定性を有しており、
またこのものは故障時の良好な固有潤滑性と良好な始動
とを保証する。−貫して良好な品質性を有する構成と共
に、被覆層を構成する各部分間の連続的に変化する組成
割合によって、従来の被覆層におけるような接着性の問
題は全く生じない。
本発明の耐摩耗性被覆層を作りだす方法は比較的簡単で
経済的である。本発明の被覆層の形成は幾つかの、但し
好ましくは、ただ一つの溶射ガンを用いて行なうことが
でき、その際混合物として溶射される個々の成分の供給
量を自動的に、そして場合によっては電子装置によって
連続的に変化させる。この被覆方法の場合に当業者は種
々開発研究を行ない、諸般の事情を考慮してそれぞれの
用途に対する溶射層の最適組成を迅速且つ簡単に見出し
得るように個々の成分の供給量を連続的に変化させてみ
ることが可能である。
以下本発明を２つの図面によって説明する。
る内側から外側へ向かって連続的に変化しているもので
ある。
第２図においてｙ軸に、被覆層２の厚さが拡大した寸法
であげられており、そしてＸ軸厳に、この被覆層２の各
成分の一割合を取っである。
第２図に示したように、この例においては、２５％モリ
ブデン、５０％モリブデンカーバイド及び２５％の結合
金属に÷４つ組成よシ出発して、これが半径方向外向き
に６５％モリブデン、１０％のモリブデンカーバイド及
び２５％の結合金属１で変化している。
なお、曲線６はモリブデン含量の変化を、曲線４はモリ
ブデンカーバイド含量の変化を、そして曲線５は被覆層
中の結合金属含量の変化をそれぞれ示す。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の被覆層を備えたピストンリングの一例
の部分断面図、第２図はこの被覆層中の各成分の濃度の
半径方向の変化を示したグラフである。 １・・・ピストンリング本体 ２・・・被覆層 ３・モリブデン含量の変化曲線 ４・・・モリブデンカー・ぐイド含量の変化曲線５・・
・結合金属含量の変化曲線 特許出願人　グッツエ　アーグー 代理人　苦杯　忠

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　中でもエンジン用ピストンリングの滑り面のよう
    な摩耗を受ける機械の部分の上に、好ましくはプラズマ
    溶射法のような溶射法により全面的に、又は区切った形
    で被覆されている耐摩耗性被覆層において、その被覆層
    （２）が半径方向における内側から外側に向かって、そ
    の構造及び／又は組成を連続的に変化させていることを
    特徴とする耐摩耗性被覆層。 ２　前記被覆層の空孔率が半径方向における内側から外
    側へ向かい増大している特許請求の範囲第１項記載の耐
    摩耗性被覆層。 ３、　前記被覆層（２）が少なくとも二つ以上の異なっ
    た成分を有する溶射用粉末の混合物を用いて形成された
    ものである特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の耐
    摩耗性被覆層。 ４、　前記被覆層の半径方向における内側部分において
    は、接着性を改善し且つ損傷傾向を低下させる合金成分
    がより多く存在し、一方該被覆層の半径方向における外
    側部分においては、耐摩耗抵抗性の高い合金成分が主体
    となっている特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか
    ひとつに記載の耐摩耗性被覆層。 ５、　前記被覆層（２）を被覆するに先立って、その基
    材の上に接着性を改善する層が被覆されている特許請求
    の範囲第１項〜第４項のいずれかひとつに記載の耐摩耗
    性被覆層。 ６、前記接着性を改善する層が、モリブデン、ニッケル
    ークロム合金、ニッケルーアルミニウム合金及び／又は
    ニッケルークロム−アルミニウム合金より成るものであ
    る特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかひとつに記
    載の耐摩耗性被覆層。 ７　前記被覆層の組成が、該被覆層の半径方向における
    内側から外側へ向かって、２５％のモリブデン、５０％
    のＭｏ２Ｃ及び／又はＣｒ３Ｃ２、及び２５％の結合金
    属からなる組成から、６５％のＭｏ、１０％のＭｏ２Ｃ
    及び／又はＣｒ　５Ｃ２、及び２５％の結合金属からな
    る組成へ変化している特許請求の範囲第１項〜第６項の
    いずれかひとつに記載の耐摩耗性被覆層。 ８、前記被覆層（２）の組成が、該被覆層の半径方向に
    おける内側から外側へ向かって、２０％のモリブデン６
    ．６０％の７エロクロム及び／又はクロム及び２０％の
    結合金属からなる組成から、６０％のモリブデン、１５
    ％のフェロクロム及び／又はクロム、及び２５％の結合
    金属からなる組成へ変化している特許請求の範囲第１項
    〜第７項のいずれかひとつに記載の耐摩耗性被覆層。 ９　前記被覆層の組成が、該被覆層の半径方向における
    内側から外側へ向けて、５５％のυ２０３．３５％のＴ
    ｉＯ２，２０％の炭酸カルシウムを含んだＬａ２Ｏ５及
    び／又は酸化ニオブの１０−の組成から、４０％のＡ１
    ２０３．２５％のＴｉＯ２及び２０％の炭酸カルシウム
    を含んだＬａ２Ｏ５及び／又は酸化ニオブの１０％及び
    ２５％の結合金属からなる組成へ変化している特許請求
    の範囲第１項〜第８項のいずれかひとつに記載の耐摩耗
    性被覆層。 １０、前記被覆層がコバルト及び／又はニッケルにもと
    づく金属間化合物を２５％までの量で含んでいる特許請
    求の範囲第１項〜第７項のいずれかひとつに記載の耐摩
    耗性被覆層。 １１、前記被覆層が固体潤滑靭を２５チまでの量で含ん
    でいる特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれかひとつ
    に記載の耐摩耗性被覆層。 １２、前記固体潤滑）ｌが二硫化モリブデン、二硫化タ
    ングステン、窒化硼素、弗化カルシウム、ニッケルグラ
    ファイト及び／又はＰＴＦＢ粉末である特許請求の範囲
    第１１項記載の耐摩耗性被覆層。
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