JPS6196263A - ピストリングの表面処理方法 - Google Patents

ピストリングの表面処理方法

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Publication number
JPS6196263A
JPS6196263A JP21327384A JP21327384A JPS6196263A JP S6196263 A JPS6196263 A JP S6196263A JP 21327384 A JP21327384 A JP 21327384A JP 21327384 A JP21327384 A JP 21327384A JP S6196263 A JPS6196263 A JP S6196263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston ring
coating layer
iron
thickness
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP21327384A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Takiguchi
勝美 滝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Corp filed Critical Riken Corp
Priority to JP21327384A priority Critical patent/JPS6196263A/ja
Publication of JPS6196263A publication Critical patent/JPS6196263A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/26Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ピストンリングに関し、更に詳しくは耐焼
き付き特性と耐摩耗特性とが改善された内燃機関用ピス
トンリングに関する。
〔従来技術と問題点〕
往復動内燃機関に使用されるピストンリングには高度な
耐摩耗特性が要求さ*る。それ故、ピストンリングに耐
摩耗特性を付与することを目的として、摺動面に硬質ク
ロムめっき層を形成させたピストンリングが内燃機関用
ピストンリングとして従来から多用されている。
ところで、近年、内燃機関がますます高速化、高出力化
する趨勢にあり、したがって、ピストンリングの使用条
件もますます過酷なものとなってきており、従来のクロ
ムめっき層を有するピストンリングでは耐摩耗特性が充
分ではない場合があり、また、高鉛ガソリンの使用され
る場合には腐食摩耗が多くなるという難点があり、更に
優れた耐摩耗4焼き付き特性を有するピストンリングが
望まれている。
それ故、ピストンリングの耐摩耗4焼き付き特性を更に
改善するための努力が払われており、ビスI〜ンリンク
の表面に窒化処理を施したピストンリングが提案されて
いる。しかしながら、従来ピストンリンクに採用されて
いる窒化処理は、高温(約570’C)の状態でなされ
るためにピストンリングに変形が生じ易いとともに製造
コストが上昇するという難がある。更に、従来の窒化処
理方法による場合には、耐摩耗性に有効な窒化層はせい
ぜい10μm程度の厚さのものであり、したがって、耐
久時間が短いという難点がある。
〔発明の目的〕
この発明は、上記に鑑み、従来の問題点を解消し、過酷
な使用条件下において高鉛ガソリンを使用する場合にお
いても充分な耐摩耗1焼き付ぎ特性を示し、耐久性の良
好なピストンリングを提供することを目的としてなされ
たものである。
〔発明の構成及び効果〕
この発明は、反応ガスを含む雰囲気中で蒸発物質を蒸発
させて、被処理物表面に前記反応ガスと蒸発物質との反
応生成物でなる被覆層を形成する反応性イオンプレーテ
ィング法を利用し、前記反応ガスとして窒素ガスを、前
記蒸発物質として鉄を採用することによりピストンリン
グ9の摺動面に厚さ10μm〜50μmの窒化鉄でなる
被覆層=3− 11を形成さぜることを特徴とする内燃機関用ビス1〜
ンリンクの表面処理方法を提供する(第1図参照)。
ここで、反応性イオンプレーティング法とは、反応ガス
雰囲気中で蒸発物質を蒸発させ、気相状態においてイオ
ン化し、負バイアスにされた基板面に前記反応ガスと蒸
発物質イオンとの反応生成物でなる皮膜層を形成させる
公知の表面処理方法であって、低温において緻密な被覆
層が形成される特徴を有する。本発明においてピストン
リングの摺動面に形成される表面被覆層は、雰囲気ガス
を窒素カスとし、蒸発物質を鉄とする反応性イオンプレ
ーティング方法によって形成される窒化鉄層である。
蒸発物質として鉄を採用する場合、鉄は、反応性イオン
プレーティングにおいて蒸発物質として従来多用されて
いるrjなどに較べてその蒸気圧が高く、したがって、
本発明の窒化鉄層の形成速度     1は人であり、
ビス1ヘンリングの表面処理方法として実用内■能な方
法となる。また、前記した通り、従来の窒化処理ピスト
ンリングの摺動面に形成される窒化物層の厚さは、高々
10μmが限度であり耐久寿命の点で難があったが、本
発明による場合、ピストンリングの摺動面に形成される
窒化鉄被覆層の厚さtloμm以上に厚く形成させるこ
とが可能であり、したがって、耐久寿命の充分なピスト
ンリングを得ることができる。
ただし、前記の窒化被覆層の厚さを50μmを越えて厚
くすることは該被覆層に剥離が発生し易くなり、また、
過剰品質となるので、本発明では被覆層の厚さを50μ
m以下としている。
なお、本発明では、ピストンリング上下面の耐摩耗性を
も向上させるために、リングの−1−下面にも前記の窒
化被覆層を形成することができるが、リング上下の窒化
層は10μm以下の厚さでも有効である。
〔実施例〕
使用した反応性イオンプレーティング装置の概要を第2
図に示す。第2図においては蒸発エネルギー源としてH
CD型電子銃を採用する例を示すが、高周波放電を利用
するイオン化機構を有する装置においては通常の電子銃
を採用することもできる。
容器4内に収容されたビス1〜ンリング保持具2は図示
省略する回転袋筒により回転する。保持具2に□保持さ
れたピストンリング1はその1一方に位置するヒータ3
により約300℃に保温するのがよい。ビス1ヘンリン
グの下方には水冷銅るつぼ6が配設され、該るつぼ6内
には蒸発物質となる鉄5が収容される。容器4の側壁に
は雰囲気ガスを導入するガス導入管8aとHCr)銃8
が設けられ、該銃8からのプラズマビームを前記蒸発物
質5に集束する集束コイル7が設けられている。なお、
容器4はfc空水ポンプ図示省略)に連結され減圧可能
とされる。  1−記の装置を用いピストンリング1を
約300℃に渭温させ、導入管8aからアルゴンガスを
導入して容器4内の圧力を1×10” torrどし、
ピストンリングを陰極として10分間のスパッタクリー
ニングを行った後、るつぼ内に収容された鉄5をプラズ
マビームにより蒸発させ、ガス導入管より窒素ガスを容
器内に導入し、器内を4 X 1. O−’ torr
にして40分間コーティングをおこなった。ここで、プ
ラズマビーム出力を約300Aとし、ピストンリング1
には一30■のバイアス電圧を印加しておいた。得られ
て蒸着膜ついて以下の試験を実施した。
(1)蒸着膜構成組織のX線解析による調査。
ピストンリング外周面に形成された蒸着膜の組織構成を
X線解析により調査した結果、該蒸着膜はFe2N、F
e3NおよびFe4Nからなる鉄の窒化物でることが確
認された。
(2)蒸着膜の厚さおよび硬さ。
蒸着膜の厚さは35μmであり、その硬さはHmV  
1200〜1600を示していた。
(3)耐摩耗試験。
上記のピストンリングに仕」二げ加工を施して後、4サ
イクル水冷4気筒エンジンに組み込み、加鉛ガソリンを
燃料として200時間の試験運転をおこなった。なお、
比較のために、従来のクロ11めっき処理を施したピス
トンリングおよび従来方法=7− により窒化処理を施したビス1−ンリングについても同
様な試験をおこなった。試験結果を第3図に示す。
第3図より、本発明のピストンリングは従来のクロムめ
っきリングおよび窒化処理リングに比較してその耐摩耗
特性が格段に優れている。
以1−の通りで、本発明のビス1−ンリングは、従来の
クロムめっき処理されたビス1−ンリングや窒化処理さ
れたピストンリングに較べて耐摩耗特性が格段に優れて
おり、また、窒化鉄でなる被覆層は従来の窒化処理では
得られない程度に厚く形成することができ、したがって
、耐久性の良好なビス1〜ンリンを提供するものであり
、その工業的利用価値は人である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のビスI・ンリングの1実施例を示す断
面図、第2図は本発明に才jいて使用される反l、15
性イオンプレーティング装置の一例を示す説明    
 1図、第3図(i−・I摩耗試験結果を示すグラフ図
。 図中:

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 反応ガスを含む雰囲気中で蒸発物質を蒸発させて、被処
    理物表面に前記反応ガスと蒸発物質との反応生成物でな
    る被覆層を形成する反応性イオンプレーティング法を利
    用し、前記反応ガスとして窒素ガスを、また前記蒸発物
    質として鉄を採用してピストンリングの摺動面に厚さ1
    0μm〜50μmの窒化鉄でなる被覆層を形成させるこ
    とを特徴とする内燃機関用ピストンリングの表面処理方
JP21327384A 1984-10-13 1984-10-13 ピストリングの表面処理方法 Pending JPS6196263A (ja)

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JP21327384A JPS6196263A (ja) 1984-10-13 1984-10-13 ピストリングの表面処理方法

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Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6196263A true JPS6196263A (ja) 1986-05-14

Family

ID=16636370

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JP21327384A Pending JPS6196263A (ja) 1984-10-13 1984-10-13 ピストリングの表面処理方法

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JP (1) JPS6196263A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6726216B2 (en) * 2001-06-01 2004-04-27 Federal-Mogul Friedberg Gmbh Piston ring with oxide-nitride composite layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6726216B2 (en) * 2001-06-01 2004-04-27 Federal-Mogul Friedberg Gmbh Piston ring with oxide-nitride composite layer

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