JPS6217162A - 摺接部材 - Google Patents
摺接部材Info
- Publication number
- JPS6217162A JPS6217162A JP15484085A JP15484085A JPS6217162A JP S6217162 A JPS6217162 A JP S6217162A JP 15484085 A JP15484085 A JP 15484085A JP 15484085 A JP15484085 A JP 15484085A JP S6217162 A JPS6217162 A JP S6217162A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding contact
- powder
- contact member
- base material
- coating layer
- 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.)
- Pending
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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、金属基材表面にAr1パック法によるAn拡
散コーティング層を形成してなる摺接部材に関するもの
である。
散コーティング層を形成してなる摺接部材に関するもの
である。
(従来技術)
近年、自動車エンジンの高出力化にともない、ターボチ
ャージャー、過給装置、排ガス利用のEGR等を使用し
たエンジンに生じるシリンダ系の異常摩耗、スカッフィ
ング、腐蝕摩耗等を防止するために、シリンダ材を構成
する摺接部材の摺動特性の向上、即ち、耐摩耗性および
自己潤滑性の向上を図ることが大きな課題となっている
。
ャージャー、過給装置、排ガス利用のEGR等を使用し
たエンジンに生じるシリンダ系の異常摩耗、スカッフィ
ング、腐蝕摩耗等を防止するために、シリンダ材を構成
する摺接部材の摺動特性の向上、即ち、耐摩耗性および
自己潤滑性の向上を図ることが大きな課題となっている
。
従来からよく知られている耐摩耗性、耐食性処理として
は、ガス軟窒化、クロムメッキ、線爆溶射等の技術があ
るが、ガス軟窒化処理の場合、鋳鉄(FCIl系合金鋳
鉄)の基地を硬化するため黒鉛部の囲りの縁が刃物とな
り、ピストンおよびピストンリング等にかじりが生じ、
その結果、摩耗スカッフが発生し、又、クロムメッキの
場合、硫酸腐蝕に弱く、腐蝕摩耗がおこり、更に、ステ
ンレス系の線爆溶射の場合、ピストンリングとの相性が
悪く、スカッフが発生する等の欠点があり、上記課題を
満足させることが、困難であった。
は、ガス軟窒化、クロムメッキ、線爆溶射等の技術があ
るが、ガス軟窒化処理の場合、鋳鉄(FCIl系合金鋳
鉄)の基地を硬化するため黒鉛部の囲りの縁が刃物とな
り、ピストンおよびピストンリング等にかじりが生じ、
その結果、摩耗スカッフが発生し、又、クロムメッキの
場合、硫酸腐蝕に弱く、腐蝕摩耗がおこり、更に、ステ
ンレス系の線爆溶射の場合、ピストンリングとの相性が
悪く、スカッフが発生する等の欠点があり、上記課題を
満足させることが、困難であった。
一方、金属基材の表面にAαα拡散コーチ42フを形成
する表面処理方法、所謂A11lパツク法が開発されて
いる(例えば、特開昭56−81668号公報参照)。
する表面処理方法、所謂A11lパツク法が開発されて
いる(例えば、特開昭56−81668号公報参照)。
しかしながら、従来のA Qパック処理は、Niを含む
金属基材をパック剤(通常、Aσ粉末、アルミナ粉末お
よびハロゲン化活力剤からなる)に埋め込み、不活性ガ
ス中で高温処理(約800°C以上)して、金属基材表
面に、AC拡散コーティング層を形成するものなので、
該Ail拡散コーティング層は、体心立方品構造を有す
る高硬度のA (L N iが支配的となり、六方晶構
造を有し、自己潤滑性に富むA +13N +2をわず
かしか含まないものとなっている。かかる構造のAll
拡散コーティング層を有する材料でシリンダ等の摺接部
材を形成する場合、摺接部材自体の耐摩耗性および耐食
性において非常に優れた性質を有する反面、高硬度なた
め相手部材を著しく摩耗させてしまうという欠点があり
、摺接部材として不適格なものとなる。
金属基材をパック剤(通常、Aσ粉末、アルミナ粉末お
よびハロゲン化活力剤からなる)に埋め込み、不活性ガ
ス中で高温処理(約800°C以上)して、金属基材表
面に、AC拡散コーティング層を形成するものなので、
該Ail拡散コーティング層は、体心立方品構造を有す
る高硬度のA (L N iが支配的となり、六方晶構
造を有し、自己潤滑性に富むA +13N +2をわず
かしか含まないものとなっている。かかる構造のAll
拡散コーティング層を有する材料でシリンダ等の摺接部
材を形成する場合、摺接部材自体の耐摩耗性および耐食
性において非常に優れた性質を有する反面、高硬度なた
め相手部材を著しく摩耗させてしまうという欠点があり
、摺接部材として不適格なものとなる。
(発明が解決しようとする問題点)
そこで、相手部材の摩耗を減少させるためには、自己潤
滑特性を有するA(L3Ni2の混合比を増大させるこ
とが考えられるが、Au3Ni2の混合比が大きくなり
すぎると、機械的に脆く、熱的にも不安定なA (13
N +2の性質が支配してクラック剥離を生じやすくな
る。従って、All拡散コーティング層におけるAu3
N+2とAΩNiとの混在比率を最適にコントロールす
る必要がある。
滑特性を有するA(L3Ni2の混合比を増大させるこ
とが考えられるが、Au3Ni2の混合比が大きくなり
すぎると、機械的に脆く、熱的にも不安定なA (13
N +2の性質が支配してクラック剥離を生じやすくな
る。従って、All拡散コーティング層におけるAu3
N+2とAΩNiとの混在比率を最適にコントロールす
る必要がある。
本発明者らは、All拡散コーティング層におけるA(
13N12とAσNiとの混合比率がA1パック処理に
おける処理温度に大きく依存していることを知見した。
13N12とAσNiとの混合比率がA1パック処理に
おける処理温度に大きく依存していることを知見した。
しかして、パック処理温度を700°C以下の低温にす
ることによってA (13N +2とAflNiとを適
当に混在せしめ得ることがわかった。
ることによってA (13N +2とAflNiとを適
当に混在せしめ得ることがわかった。
(発明の目的)
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、多数の
凹部を有する摺接面に低温、lパック処理を施すことに
よって、金属基材摺接面に析出するA(13N12、A
llNiの2化合物の混在比率を適当に選び、耐摩耗性
と自己潤滑性とを兼ね備えたAU拡散コーティング層を
形成させ、以て、摺動条件が過酷で潤滑油膜の形成が十
分でない摩擦条件下でも耐え得る耐焼付き性、耐摩耗性
に優れた摺接部材を得ることを目的とするものである。
凹部を有する摺接面に低温、lパック処理を施すことに
よって、金属基材摺接面に析出するA(13N12、A
llNiの2化合物の混在比率を適当に選び、耐摩耗性
と自己潤滑性とを兼ね備えたAU拡散コーティング層を
形成させ、以て、摺動条件が過酷で潤滑油膜の形成が十
分でない摩擦条件下でも耐え得る耐焼付き性、耐摩耗性
に優れた摺接部材を得ることを目的とするものである。
(目的を達成するための手段)
本発明では、上記目的を達成するための手段として、多
数の凹部を有する金属基材の摺接面に、ACl 3N
+2とA (L N iとが混在するAll拡散コーテ
ィング層を形成している。
数の凹部を有する金属基材の摺接面に、ACl 3N
+2とA (L N iとが混在するAll拡散コーテ
ィング層を形成している。
(作 用)
本発明では、上記手段によって、下記の如き作用が得ら
れろ。
れろ。
即ち、A(1拡散コ一テイング層において、自己潤滑性
に富むA(13NLと高硬度のA (L N iとが好
適な混在比で存在することと、該All拡散コーティン
グ層表面に形成され1こ多数の凹部がオイル保持作用を
発揮し且つ摩耗粉として生成する微粉体中に混在するA
(13N ixをも摩擦面間に保持することとにより金
属2面間の直接接触がさまたげられることとなる。その
結果、摺動条件が過酷で潤滑油膜の形成が不十分な摩擦
条件下でも耐え得る耐焼付き性に優れた摺接部材が得ら
れるのである。
に富むA(13NLと高硬度のA (L N iとが好
適な混在比で存在することと、該All拡散コーティン
グ層表面に形成され1こ多数の凹部がオイル保持作用を
発揮し且つ摩耗粉として生成する微粉体中に混在するA
(13N ixをも摩擦面間に保持することとにより金
属2面間の直接接触がさまたげられることとなる。その
結果、摺動条件が過酷で潤滑油膜の形成が不十分な摩擦
条件下でも耐え得る耐焼付き性に優れた摺接部材が得ら
れるのである。
(実施例)
第1図(イ)図示の如く、金属母材(片状黒鉛鋳鉄)l
aの表面に20μの層厚で形成したNiメッキ層1bに
物理的あるいは化学的方法(例えば、ショットピーニン
グやエツチング等)により多数の微細な四部2.2・・
・を形成してなる金属基材1に、下記の条件で、11パ
ツク処理を施し、第1図(ロ)図示の如く、金属基材l
の表面に多数の凹部2.2・・・を有するAll拡散コ
ーティング層3を形成した。
aの表面に20μの層厚で形成したNiメッキ層1bに
物理的あるいは化学的方法(例えば、ショットピーニン
グやエツチング等)により多数の微細な四部2.2・・
・を形成してなる金属基材1に、下記の条件で、11パ
ツク処理を施し、第1図(ロ)図示の如く、金属基材l
の表面に多数の凹部2.2・・・を有するAll拡散コ
ーティング層3を形成した。
パック剤の組成
Aσ20.粉末(4100〜200):67.5(重量
%)All粉末(# 100〜200):30.0(重
量%)ミツシュメタル粉末(#80〜200):0.5
(重量%)NH,C11粉末:2.O(重量%) 上記パック剤中に前記金属基材を埋め込み、これを不活
性ガス(例えば、H6、N2、Ar等)雰囲気中にて6
00℃で1.0時間加熱処理した。なお、パック処理温
度は、550〜680℃の範囲が望ましく、パック処理
温度が550℃未満になると、Niメッキ層へのAll
拡散が十分に行なわれず、所望のA(l拡散コーティン
グ層が得られない。又、パック処理温度が700℃以上
の高温となると、第2図図示の如<N+メッキ層が母材
から剥離することがあるため望ましくない。これは母材
とN1メッキ層との熱膨張係数の違いによるものと考え
られる。第2図には、パック処理温度に対する鋳鉄母材
上におけるNiメッキ層の剥離面積率の変化が示されて
いる。
%)All粉末(# 100〜200):30.0(重
量%)ミツシュメタル粉末(#80〜200):0.5
(重量%)NH,C11粉末:2.O(重量%) 上記パック剤中に前記金属基材を埋め込み、これを不活
性ガス(例えば、H6、N2、Ar等)雰囲気中にて6
00℃で1.0時間加熱処理した。なお、パック処理温
度は、550〜680℃の範囲が望ましく、パック処理
温度が550℃未満になると、Niメッキ層へのAll
拡散が十分に行なわれず、所望のA(l拡散コーティン
グ層が得られない。又、パック処理温度が700℃以上
の高温となると、第2図図示の如<N+メッキ層が母材
から剥離することがあるため望ましくない。これは母材
とN1メッキ層との熱膨張係数の違いによるものと考え
られる。第2図には、パック処理温度に対する鋳鉄母材
上におけるNiメッキ層の剥離面積率の変化が示されて
いる。
ただし1.11拡散コ一テイング層の厚さは、パック処
理時間に左右され、所望に応してパック処理時間を決定
する必要がある。
理時間に左右され、所望に応してパック処理時間を決定
する必要がある。
上記実施例で得られた摺接部材と合金鋳鉄製の相手部材
の異常摩耗面圧限界は、第3図図示の如< 0.5Kg
/mm2であった。なお、凹部を形成していないNiメ
ッキ層を有する金属基材にA(lパック処理を施して得
られた摺接部材(比較例)と相手部材の異常摩耗面圧限
界は、第3図図示の如<0.4Kg、/mm2であった
。第3図には、第5図図示の摩耗テスト装置を用いて行
った乾式摩耗テストにおける面圧Pの変化に対する摩耗
量の変化が示されている。ここで、実線Aおよび点線B
は、本実施例における摺接部材および相手部材の摩耗量
の変化を示し、実線A′および点線B′は、比較例にお
ける摺接部材および相手部材の摩耗量の変化を示してい
る。
の異常摩耗面圧限界は、第3図図示の如< 0.5Kg
/mm2であった。なお、凹部を形成していないNiメ
ッキ層を有する金属基材にA(lパック処理を施して得
られた摺接部材(比較例)と相手部材の異常摩耗面圧限
界は、第3図図示の如<0.4Kg、/mm2であった
。第3図には、第5図図示の摩耗テスト装置を用いて行
った乾式摩耗テストにおける面圧Pの変化に対する摩耗
量の変化が示されている。ここで、実線Aおよび点線B
は、本実施例における摺接部材および相手部材の摩耗量
の変化を示し、実線A′および点線B′は、比較例にお
ける摺接部材および相手部材の摩耗量の変化を示してい
る。
前記摩耗テスト装置としては、第5図に示す往復摺動テ
スターが使用された。即ち、基台11上に固定された摺
接部材I2上面に、相手部材13を所定面圧Pて押し付
けながら往復動させて、雨音の摩耗重重を計測した。こ
こで、符号14はモータ、15はモータ14の回転運動
を往復運動に変換するクランク、+6は相手部材13を
支持するホルダー、17は該ホルダー16と前記クラン
クとを連結する連係部材、18は支持台である。
スターが使用された。即ち、基台11上に固定された摺
接部材I2上面に、相手部材13を所定面圧Pて押し付
けながら往復動させて、雨音の摩耗重重を計測した。こ
こで、符号14はモータ、15はモータ14の回転運動
を往復運動に変換するクランク、+6は相手部材13を
支持するホルダー、17は該ホルダー16と前記クラン
クとを連結する連係部材、18は支持台である。
なお、テスト条件は下記の如くであった。
面圧Pro〜(1,6Kg、速度=700サイクル/分
、距離N:20000、摩擦長さ 10mm、摩擦方式
二人気中往復摩擦、摩耗計測:重1法 上記の結果から明らかな如く、本実施例の摺接部材の場
合、比較例のものに比べて、異常摩耗面圧限界が0.4
Kg/mm”から0.5Kg/mm”に向上している。
、距離N:20000、摩擦長さ 10mm、摩擦方式
二人気中往復摩擦、摩耗計測:重1法 上記の結果から明らかな如く、本実施例の摺接部材の場
合、比較例のものに比べて、異常摩耗面圧限界が0.4
Kg/mm”から0.5Kg/mm”に向上している。
さらに、本実施例によろ摺接部材とCrメッキ層(比較
例1)、Niメッキ層(比較例2)、A uNi層(比
較例3)にそれぞれ多数の凹部を形成したものに対して
耐スカツフ性評価テストを行ったところ第4図図示の結
果が得られた。なお、組み合わせ相手部材は、ともに合
金鋳鉄であった。
例1)、Niメッキ層(比較例2)、A uNi層(比
較例3)にそれぞれ多数の凹部を形成したものに対して
耐スカツフ性評価テストを行ったところ第4図図示の結
果が得られた。なお、組み合わせ相手部材は、ともに合
金鋳鉄であった。
第6図には、上記耐スカツフ性評価テストに使用された
テスト装置が示されている。即ち、回転円盤21上に固
定された摺接部材(可動片)22上面に潤滑油溜23か
らポンプ24で圧送された潤滑Δhを滴下しつつ相手部
材(固定片)25を面圧Pで押し付けて、スカッフが発
生するPv値(即ち、面圧Pに回転速度■を乗じた値)
を計測するようにしている。符号26は、相手部材25
を支持するホルダー、27は、摩擦力計測器である。
テスト装置が示されている。即ち、回転円盤21上に固
定された摺接部材(可動片)22上面に潤滑油溜23か
らポンプ24で圧送された潤滑Δhを滴下しつつ相手部
材(固定片)25を面圧Pで押し付けて、スカッフが発
生するPv値(即ち、面圧Pに回転速度■を乗じた値)
を計測するようにしている。符号26は、相手部材25
を支持するホルダー、27は、摩擦力計測器である。
なお、テスト条件は下記の如くであった。
面圧P:O〜80Kg、速度V :23m/S、潤滑池
:マシン油、摩擦方法、一方向摩擦、 上記テストの結果から明らかなように、本実施例による
摺接部材は、いずれの比較例よりも耐スカツフ性に優れ
ていることがわかる。A(l拡散コーティング層の厚さ
は5〜30μの範囲かよく、より好ましくは実用上から
見て10〜20μである。
:マシン油、摩擦方法、一方向摩擦、 上記テストの結果から明らかなように、本実施例による
摺接部材は、いずれの比較例よりも耐スカツフ性に優れ
ていることがわかる。A(l拡散コーティング層の厚さ
は5〜30μの範囲かよく、より好ましくは実用上から
見て10〜20μである。
なお、上記実施例においては、Niメッキ層を有する金
属基材に凹部を形成したちのにAi1パック処理を施し
ているが、Niを適度に含有する金属基材表面に凹部を
形成したものに/lパック処理を施してもよいことは勿
論である。
属基材に凹部を形成したちのにAi1パック処理を施し
ているが、Niを適度に含有する金属基材表面に凹部を
形成したものに/lパック処理を施してもよいことは勿
論である。
(発明の効果)
叙上の如(、本発明によれば、多数の四部を有する金属
基材の摺接面に、A(13N +2とA 11Niとか
混在する。11拡散コ一テイング層を形成したので、自
己潤滑性に富むA u 3N +2と延性に富むA(l
Niとの混在により、摺動特性が著しく向上するととも
に、金属基材への密着性および耐久性も著しく向上し、
しかも、前記凹部がオイル保持作用を有し且つ摩耗粉と
して生成する微粉体中に混在するA(13Nltの自己
潤滑性により金属2面間の直接接触が防止されることに
よって、二重の潤滑作用が発揮される。従って、摺動条
件が過酷で潤滑油膜の形成が不十分な摩擦条件下でも耐
え得る耐焼付き性が得られ、自動車エンジン用のシリン
ダ等の材料として最適な摺接部材が得られるのである。
基材の摺接面に、A(13N +2とA 11Niとか
混在する。11拡散コ一テイング層を形成したので、自
己潤滑性に富むA u 3N +2と延性に富むA(l
Niとの混在により、摺動特性が著しく向上するととも
に、金属基材への密着性および耐久性も著しく向上し、
しかも、前記凹部がオイル保持作用を有し且つ摩耗粉と
して生成する微粉体中に混在するA(13Nltの自己
潤滑性により金属2面間の直接接触が防止されることに
よって、二重の潤滑作用が発揮される。従って、摺動条
件が過酷で潤滑油膜の形成が不十分な摩擦条件下でも耐
え得る耐焼付き性が得られ、自動車エンジン用のシリン
ダ等の材料として最適な摺接部材が得られるのである。
第1図(イ)、(ロ)は、本発明の実施例にがかる摺接
部材の製造過程を示す断面図、第2図は、パック処理温
度に対する鋳鉄母材上におけるNiメッキ層の剥離面積
率の変化を示す特性図、第3図は、本実施例と比較例と
の摩耗テストの結果を示す特性図、第4図は、本実施例
と比較例との耐スカツフ性評価テストの結果を示す特性
図、第5図および第6図は、摩耗テスト装置および耐ス
カツフ性評価テスト装置の概略を示す側面図である。 l・・・・・・金属基材 2・・・・・・凹部 3・・・・・・All拡散コーティング層(イ) (ロ) 第1図 +f+i i 率 (%) 処理i、Ala (”C) N 2図 血圧P (K!7/111121 第4図 第5図
部材の製造過程を示す断面図、第2図は、パック処理温
度に対する鋳鉄母材上におけるNiメッキ層の剥離面積
率の変化を示す特性図、第3図は、本実施例と比較例と
の摩耗テストの結果を示す特性図、第4図は、本実施例
と比較例との耐スカツフ性評価テストの結果を示す特性
図、第5図および第6図は、摩耗テスト装置および耐ス
カツフ性評価テスト装置の概略を示す側面図である。 l・・・・・・金属基材 2・・・・・・凹部 3・・・・・・All拡散コーティング層(イ) (ロ) 第1図 +f+i i 率 (%) 処理i、Ala (”C) N 2図 血圧P (K!7/111121 第4図 第5図
Claims (1)
- 1、多数の凹部を有する金属基材の摺接面に、A_3N
i_2とAlNiとが混在するAl拡散コーティング層
が形成されていることを特徴とする摺接部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15484085A JPS6217162A (ja) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | 摺接部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15484085A JPS6217162A (ja) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | 摺接部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6217162A true JPS6217162A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15593034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15484085A Pending JPS6217162A (ja) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | 摺接部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6217162A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01227905A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-12 | Keiriyou Denshi Sokki Kk | 変位測定機 |
US7755607B2 (en) | 2002-01-28 | 2010-07-13 | Sony Corporation | Mobile apparatus having tactile feedback function |
-
1985
- 1985-07-13 JP JP15484085A patent/JPS6217162A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01227905A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-12 | Keiriyou Denshi Sokki Kk | 変位測定機 |
US7755607B2 (en) | 2002-01-28 | 2010-07-13 | Sony Corporation | Mobile apparatus having tactile feedback function |
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