JPS62136593A - 加工性の優れた摺接部材およびその製造方法 - Google Patents

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、加工性の優れた摺接部材およびその製造方法
に関し、特にレシプロエンジンのシリンダライナのボア
面やロータリピストンエンジンのトロコイド面など仕上
げ研磨加工の必要な摺接面に適した摺接部材及びその製
造方法に関するものである。

（従来技術） 一般に、レシプロエンジンのシリンダボア面やロータリ
ピストンエンジンのトロコイド面等の摺接面は硬く耐摩
耗性に優れたメッキ層で形成され、このメッキ層の表面
はオイル含浸と相手方部材との初期なじみ性向上のため
逆電解処理などの方法でポーラス状に形成され、その後
これら摺接面はホーニング加工等によりグリーンカーボ
ランダムやホワイトアランダムなどの砥石を用いて仕上
げ研磨加工される。

この場合、摺接面が非常に硬い材質からなり、しかもポ
ーラス状になっていることから、研磨加工に際して砥石
側の摩耗も著しく、仕上げの表面性状も劣り、研磨加工
に多大の時間がかかるという問題がある。

そこで、例えば特公昭４１−１８６０４号公報には、シ
リンダボア面に硬質のＣ，ｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層を
形成し、この硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に研
磨加工代と初期なじみの摩耗量に相当する軟質のポーラ
スＣｒメッキを形成する技術が記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記公報に記載された技術による摺接部材においては、
硬質のＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層とＣｒメッキ層とが
同材質でないこと、またＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層を形成
後にＣｒ−Ｍｏ合金メッキ浴からＣｒメッキ浴へ移す過
程でＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に非常に不活性なＣ
ｒの酸化膜が形成されること、などの理由によりＣｒ−
Ｍｏ合金メッキ層とＣｒメッキ層との密着性が悪く、研
磨加工時の衝撃力と熱歪等によってＣｒメッキ層が剥離
し易くなるという問題がある。

上記公報に記載された技術による摺接部材の製造方法に
おいては、Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ浴とＣｒメッキ浴との
２種類のメッキ浴を使用するため少なくとも２工程で処
理しなければならず、工程が複雑化し、製作コストの増
大を招くという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本願第１発明に係る加工性の優れた摺接部材は、金属基
材の表面にＣｒ−Ｍｏ合金メッキからなる硬質メッキ層
を形成し、この硬質メッキ層の表面に同材質の軟質メッ
キ層を形成したものである。

本願第２発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
は、Ｃｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ浴を用い、その浴温と電
流密度との少なくとも一方を調整することによりメッキ
析出速度を遅くして金属基材の表面に硬質のＣｒ−Ｍｏ
合金メッキ層を形成し、次にメッキ析出速度を速めて上
記硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に軟質のＣｒ−
Ｍｏ合金メッキ層を形成し、この軟質のＣｒ−Ｍｏ合金
メッキ層を仕上げ研磨するものである。

（作用） 本願第１発明に係る加工性の優れた摺接部材においては
、金属基材の表面に形成された硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メ
ッキ層と、硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に形成
された軟質の（：、ｒ−Ｍｏ合金メッキ層とが同材質で
あるため、両Ｃｒ−Ｍ。

合金メッキ層の結合が強力なものとなる。

本願第２発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
においては、同一のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ浴を用い、メ
ッキ析出速度を変えるだけで硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッ
キ層と軟質のＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層とを形成する
ので、硬質のＣｒ−Ｍ。

合金メッキ層を空気中に曝すことがなく硬質のＣｒ−Ｍ
ｏ合金メッキ層の表面にＣｒの酸化膜が形成されず、硬
質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層と軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メ
ッキ層の結合が強力になる。

しかも、同一のＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ浴を用いて硬
質及び軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層を形成するので、
１工程で処理し得ることになる。

（発明の効果） 本願第１発明に係る加工性の優れた摺接部材によれば、
以上説明したように金属基材の表面に硬質Ｃｒ　−Ｍ　
ｏ合金メッキ層を形成し、この硬質Ｃｒ　−Ｍ　ｏ合金
メッキ層の表面に同材質の軟質メッキ層を形成したので
、摺接部材を仕上げ研磨加工して加工残しが生じた場合
にも、硬軟両メッキ層が密着性に優れるため、剥離する
こともなく、初期なじみ性に優れたものとなる。

本願第２発明に係る加工性の優れた摺接部材の製造方法
によれば、以上説明したように、同一のＣｒ−Ｍｏ合金
メッキ浴を用い、メッキ条件を変えるのみで硬質のＣｒ
−Ｍｏ合金メッキ層と軟質のＣｒ　−Ｍ　Ｏ合金メッキ
層とからなる密着性に優れ且つＣｒ酸化物など介在しな
い複合メッキ層を形成することが出来るうえ、メッキ層
形成の為の工程が簡単化し、能率よく経済的に摺接部材
を製造することが出来る。

（実施例） 以下、本願の第１発明及び第２発明の実施例について図
面に基いて説明する。

先ず、本願第１発明をレシプロエンジンのシリンダライ
ナ（摺接部材）に適用した場合の実施例について説明す
る。

第１図に示す立型エンジンＥにおいては、シリンダブロ
ック１に略円筒状の鋳鉄製のシリンダライナ２が立向き
に嵌合され、このシリンダライナ２のシリンダボア３に
ピストン４が上下動自在に装着され、このシリンダボア
３とピストン４とシリンダヘッド５とで燃焼室が形成さ
れる。

上記シリンダライナ２のシリンダボア３にはピストン４
のピストンリングが摺接して気密状にシールし乍ら摺動
する関係上、シリンダボア３のボア面３ａは高精度に仕
上げ研磨加工される。

上記ボア面３ａは、ピストンリングとの初期なじみ性・
潤滑性・高温耐摩耗性・高温強度などの特性を具備する
と同時に、吸入・爆発に伴なう激しい熱衝撃に耐えるも
のでなければならない。

本実施例のシリンダライナ２は、第３図・第４図に示す
ようにシリンダライナ２の母材のボア面３ａに厚さ約８
０μの硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層６　（ビッカース
硬さＨｖ＝１０００〜１３００）を形成するとともにこ
の硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に加工代として
厚さ約２０μの軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層７（ビッ
カース硬さ６００〜１０００）を形成してから、硬軟両
メッキ層６・７を逆電解処理によりポーラス化し、その
後第５図・第６図に示すように研磨用の砥石８で軟質Ｃ
ｒ−Ｍｏ合金メッキ層７を略全厚さに亙って仕上げ研磨
加工により研磨したものである。

即ち、上記シリンダライナ２のボア面３ａには、全面に
亙って約８０μのポーラス状の硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メ
ッキ層６とこの硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層６の表面
に０〜２μ程度の厚さで残存しているポーラス状の軟質
のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層７とが形成されている。　そ
して、上記軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層７の表面即ち
ボア面３ａは仕上げ研磨加工されている。

上記シリンダライナ２のシリンダボア３の仕上げ研磨加
工に際しては軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層７を研磨す
ればよいので、砥石の寿命も長く、仕上げ面の性状もよ
く、研磨に要する加工時間も短縮される。

更に、上記シリンダライナ２においては、硬質のＣｒ−
Ｍｏ合金メッキ層６と軟質のＣｒ−Ｍ。

合金メッキ層７とが同材質であるため密着がよく、また
同材質故に同一メッキ浴内で形成するため硬質Ｃｒ−Ｍ
ｏ合金メッキ層６の表面にＣｒの酸化膜が形成されるこ
ともなく、硬質Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層６と軟質Ｃｒ−
Ｍｏ合金メッキ層７との結合が強力で密着性に優れ、ま
たボア面３ａには０〜２μ程度の厚さの軟質Ｃｒ−Ｍｏ
合金メッキ層７が残存し且つポーラス状のメッキ層６・
フなのでピストンリングに対する初期なじみ性に優れ、
このポーラス状のメッキ層６・７にはオイルが保持され
潤滑性に優れたものとなっている。

尚、上記シリンダライナ２のボア面３ａのように、硬質
Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層６と軟質Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ
層７とを備えた加工性・耐摩耗性・潤滑性に優れた摺接
面構造は、動弁機構のロッカーアームやカムの摺接面、
ロータリピストンエンジンのロータハウジングやサイド
ハウジングの摺接面、各種油圧シリンダやエアシリンダ
のボア面、その他各種機械類の摺動面などに適用し得る
ものである。　そして、上記実施例では硬軟両メッキ層
６・７をポーラス状に形成したが、ポーラス状にせずに
使用する場合もある。

ここで、本願第２発明を上記シリンダライナ２の製造方
法に適用した場合の実施例について説明する。

先ず、鋳鉄製のシリンダライナ２を鋳造により製作し、
そのボア面３ａを機械加工して平滑面に形成した。

次に、第２図に示すようにＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ浴
９を用いて上記シリンダライナ２のボア面３ａにＣｒ−
Ｍｏ合金メッキを施し、ボア面３ａに約８０μの厚さの
硬質Ｃｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層６を形成後、上記硬質
Ｃｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層６の表面に約２０μの厚さ
の軟質Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層７を形成した（第３図参
照）。

上記Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ浴９としては、通常のサージ
ェント型Ｃｒメッキ浴（無水クロム酸：２５０ｇ／ｌ、
硫酸：２．５ｇ／ｌ）にモリブデン酸塩としてモリブデ
ン酸ナトリウム１００ｇ／ｌを添加したメッキ浴を用い
た。

そして、上記Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ浴９を用いて、硬質
Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層６と軟質Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ
層７とを形成するには、メ・ツキ浴の浴温と電流密度と
を調節するか或いは浴温または電流密度の一方を調節す
るかすることにより、メッキ析出速度を遅くすれば硬質
Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層６が形成され、メッキ析出速度
を速めれば軟質Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層７が形成される
。

上記硬質及び軟質のＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層６・７
を形成する条件としては、浴温か３０〜７０℃、電流密
度が２０〜１００Ａ／ｄｒ＆の範囲である。

硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層６を得るためには、高温
高電流密度（５０〜ｂ ０Ａ／ｄｎｆ）または低温低電流密度（３０〜５０”Ｃ
Ｘ２０〜５０Ａ／ｄｒｒｒ）とすればよい。

軟質のＣｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ層７を得るためには、
高温低電流密度（５０〜ｂ Ａ／ｄｒｒｆ）または低温高電流密度（３０〜ｂ×５０
〜１００Ａ／ｄｎ？）とすればよい。

次に、上記のようにして硬質及び軟質のＣｒ−Ｍｏ合金
メッキ層６・７が形成されたシリンダライナ２のボア面
３ａに対して逆電解処理を施して軟質側メッキ層６・７
にエツチングを施し両メッキ層６・７をポーラス化させ
た。

上記ポーラス化させる場合、通常のＣｒメッキ層に対し
ては電流密度を３０〜６０　Ａ　／　ｄ　ｒｒｌ、処理
時間を１〜２分間とするが、Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ層６
・７に対して上記と同条件で処理すると十分にポーラス
化（多孔質化）することが出来ないので、逆電解処理の
電気量を約５０％増加させる必要があるため、電流密度
＝３０〜６０Ａ／ｄｄ１処理時間：２〜５分間の条件で
処理した。

この逆電解処理によって、軟質メッキ層７の全厚さと硬
質メッキ層６の表層約１／２厚さとに亙る深さまでポー
ラス化される。

次に、第５図・第６図に示すように、上記シリンダライ
ナ２のシリンダボア３をホーニング加工で仕上げ研磨加
工し、軟質メッキ層７の大部分を研磨除去し、Ｏ〜２μ
の厚さの軟質メッキ層７だけを硬質メッキ層６の表面に
残した。

上記軟質メッキ層７は全部研磨除去してもよいが、一部
の軟質メッキＭ７を残しておくことによりシリンダボア
３のピストンリングとの初期なじみ性を向上させること
が出来る。

以下、上記実施例の製造方法で製作したシリンダライナ
２と、従来例のシリンダライナ及び比較例のシリンダラ
イナについて仕上げ研磨加工の加工性評価の為に行なっ
た試験結果を第１表に示した。

この場合、仕上げ研磨加工の条件としては、砥石８ニゲ
リ一ンカーボランダム砥石（ＧＣ＃３２０　ＮＶ　Ｓ）
でその形状は第７図図示の形状、加工圧カニ７ｋｇ／ａ
ａ、加工時間：２分間であり、第１表中の砥石高さ摩耗
量とは第７図の高さ寸法Ｈの摩耗量のことである。　　
　（本頁以下余白）上記第１表の加工性評価試験結果か
ら判るように、本願第２発明の製造方法で製作されたシ
リンダライナ２は砥石摩耗量が僅少であるにも拘らずメ
ッキ落代も多く、メッキ層の密着性の面でも良好な結果
が得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本願第１発明及び第２発明の実施例を示すもので
、第１図はエンジンの部分縦断面図、第２図はシリンダ
ライナをＣｒ−Ｍｏ合金メッキ浴に浸漬してメッキして
いる状態を示す図、第３図は硬軟両メッキ層を形成した
シリンダライナの要部断面図、第４図はポーラス化され
た硬軟両メッキ層を有するシリンダライナの要部断面図
、第５′　　図はシリンダライナのシリンダボアに仕上
げ研磨加工を施す状態を示す斜視図、第６図はシリンダ
ライナのシリンダボア面を仕上げ研磨加工している状態
を示す要部拡大断面図、第７図は仕上げ研磨加工用の砥
石の斜視図である。 ２・・シリンダライナ、　　６・・硬質のＣｒ−Ｍｏ合
金メッキ層、　７・・軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層、
　　９・・Ｃｒ　−Ｍ　ｏ合金メッキ浴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基材の表面にＣｒ−Ｍｏ合金メッキからなる
   硬質メッキ層を形成し、この硬質メッキ層の表面に同材
   質の軟質メッキ層を形成したことを特徴とする加工性の
   優れた摺接部材。
2. （２）Ｃｒ−Ｍｏ合金メッキ浴を用い、その浴温と電流
   密度との少なくとも一方を調整することによりメッキ析
   出速度を遅くして金属基材の表面に硬質のＣｒ−Ｍｏ合
   金メッキ層を形成し、次にメッキ析出速度を速めて上記
   硬質のＣｒ−Ｍｏ合金メッキ層の表面に軟質のＣｒ−Ｍ
   ｏ合金メッキ層を形成し、この軟質のＣｒ−Ｍｏ合金メ
   ッキ層を仕上げ研磨することを特徴とする加工性の優れ
   た摺接部材の製造方法。