JPS62228647A - ピストンリング - 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、分散めっき層を有するピストンリングに関す
る。

（従来技術と問題点） ピストンリングは、耐摩耗性を高めるため摺動面に硬質
クロムめっきやモリブデン溶射などの表面処理が施され
ている。クロムめっきは、耐摩耗性には優れているもの
の、処理にかなりの長時間を要する上に、耐焼付性、耐
蝕性などに問題がある。モリブデン溶射は、耐焼付性、
耐蝕性には優れているものの、耐摩耗にやや劣る。

最近、エンジンの高速回転化などに伴い、ピストンリン
グにかかる負荷は益々増大し、従来品より耐摩耗性、耐
焼付性、耐蝕性に優れた表面処理層が求められている。

（発明の構成） 本発明は第１図に示すように、金属製ピストンリングｌ
の摺動面に複合めっき層２が形成されていて、該複合め
っき層２がコバルト１０〜４０重社％、燐２〜１０重量
％、残りがニッケルの合金基地からなり、該合金基地中
に粒径１０μｍ以下の酸化コバルトが５〜ｂ とを特徴とするピストンリングを提供することで上記の
問題点を解決している。

（作用） 合金基地中に含まれる燐は、熱硬化処理を行うと該合金
基地の硬度を増大させ、耐摩耗性、耐蝕性の改善に優れ
た効果を示す。合金基地中に含まれる燐の含有量は２％
以下ではその効果は少なく、また１０％を越すと基地を
脆化させ、皮膜の？Ｉ８撃強度、密着性を悪くさせる。

燐の含有量は２〜１０重量％が望ましい。

コバルトの添加は合金基地の耐焼付性、耐蝕性を改善さ
せると共に圧壊疲労強度も向上させる。

合金基地中に含まれるコバルトの量が１０重量％より少
ないと上記の効果が顕著に得られず、また４０重量％を
越えてもその効果に著しい変化は無い。従ってコバルト
の量は１０〜４０重量％が良い。

合金基地中に分散される酸化コバルトは、耐摩耗性改善
に効果がある。分散量は５容量％以下では耐摩耗性改善
の効果は少ない。また粒径が１０μｍ、分散量が３０容
量％を越えると、皮膜の強度が低下するようになる。従
って酸化コバルトの平均粒径は１０μｍ以下、分散量は
５〜３０容地％が良く、望ましくは平均粒径０．５〜５
μｍ、分散量は１５〜２５容量％が良い。

本発明には合金基地中に上記の酸化コバルトの他に、潤
滑性粒子をも分散させることができる。

潤滑粒子としては、例えばへき開性のある低摩擦係数の
固体潤滑剤が適している。代表的な例として二硫化モリ
ブデン、フッ化黒鉛、窒化硼素、グラファイト、雲母、
テフロンなどの粒子があげられる。このような潤滑粒子
を分散させることによって相手材の摩耗をも極めて少な
くすることができる。

基地中に分散される潤滑粒子の粒径は使用する潤滑剤に
もよるが０．５μｍ以下、分散量が５容量％以下では潤
滑剤としての効果は少ない。また粒径が２０μｍ、分散
量が３５容量％を越えると、基地の強度は低下し、運転
中に皮膜が剥離する原因となる。従って潤滑粒子の粒径
は０．５〜２０μｍ、分散量は５〜３５容量％が良く、
望ましくは粒径は１〜１０μｍ１分散量は１０〜３０容
量％が良い。

合金基地中に分散される酸化コバルトと潤滑粒子の合計
は皮膜の強度から４０容量％以下が望ましい。

（実施例） 先端端面が５　ｍｒ　Ｘ　５　ｍｍの鋼製試験片（ＳＵ
Ｓ４４０Ｂ）に、第１表の電気めっき法の条件により酸
化コバルトを分散させた厚さ１２０μｍのニッケルーコ
バルト−燐めつき層を形成させた。

次ぎに、前記各方法で得た各試験片を３７０℃で１時間
加熱して皮膜層の硬化処理をした。

得られた試験片について、その試験片のめっき層の組成
とマイクロビッカース硬度計で測定した結果を第２表に
しめす。

（表２］ 次に本発明に係る摺動面の耐摩耗試験および焼付試験に
ついて説明する。試験は第２図および第３図に示すライ
ダ一方式摩耗試験機によって行った。その概要はステー
タホルダ１にシリンダー材などとして使用される鋳鉄材
Ｆｅ１２製で摺動面２がホーニング仕上げされた円板３
が取外し可能に取り付けられており、その中央には裏側
から注油孔４を通して潤滑油が注油されるようにしてあ
り、図示しない油圧＠置によってステータホルダ１には
図において右方へ向けて所定圧力で押圧力がかかるよう
にしである。円板３に対向してロータ５上に取付けられ
た試験片保持具６の回転軸と同心の円周上に等間隔に刻
設された４個の取付孔にそれぞれ試験片７が取付けられ
、それぞれ所定の表面処理が施された試験片の５Ｘ５ｗ
ｍ角の先端端面が円板３の摺動面２に接触し１図示しな
い駆動装置によって所定速度で回転する。試験はステー
タ側の注油孔４から一定油温の潤滑油を摺動面に供給し
ながら行なう。

摩耗試験は一定の押圧力の下でロータ５を回転させ、試
験片７が所定の摺動距離だけ円板３上を摺動したときの
試験片７とステータ円板３の摩耗量によって耐摩耗性を
評価する。

またロータ５を回転させると試験片７と円板３との１１
擦によってステータホルダ１には図示のようにトルクＦ
を生ずるので、このトルクＦをスピンドル８を介してロ
ードセル９に作用させ、押圧力の変化によるトルクＦの
変化を動歪計１０で読み１ヘルクＦが急激に上昇したと
きに焼付けが生じたとして、そのときの押圧力をもって
耐焼付き性を評価する。

試験片７には、前記実施例で得られた試験片の他に、比
較のため一般に耐摩耗性表面処理に用いられる硬質クロ
ムめっき、耐摩耗性耐スカツフ性に優れているモリブデ
ン溶射についても同様の試験を行った。

ａ）１ｍ耗試験 潤滑油として加鉛ガソリンを燃料とする実機テストに使
用後のエンジンオイル５ＡＥＮｏ３０にダスト（ＪＩ８
２種）を０．２ｇ／Ｑ添加した温度８０℃の油を用いて
、注油孔４から供給しステータホルダ１にはロータ側に
向けて油圧１００Ｋｇ／ａｎ”の押圧力を加えながら、
試験片７の摩擦速度を７ｍ／ｓｅｅとし、摺動距離が１
１００Ｋとなるまでロータ５を回転させた。

試験結果を次の表３に示す。

ｂ）焼付試験 潤滑油は摩耗試験のものと同じものを使用し、ステータ
ホルダ１にはロータ側に向けてまず油圧４０　Ｋｇ／■
２の押圧力を加え摩擦速度８ｍ／ｓｅｅでロータ５を３
分間回転させ、次に押圧力を５０Ｋｇ／■２として３分
間回転させ、このようにして順次押圧力を１０　Ｋｇ／
　ａｎ”づつ段階的に増加して各々３分間保持し、ロー
ドセル９を介して動歪計１０でトルクＦの変化を記録し
、急激にトルクの増加したときの押圧力から接触面圧を
算出して焼付発生面圧とした。

試験結果を次の表４に示す。

（効果） 表３、表４から、本発明のニッケルーコバルト−燐複合
めっき層は従来のめつき層に比べて、耐摩耗性、耐焼付
性に優れているうえに、相手材を摩耗させることも少な
くピストンリングなどのピストンリングの表面処理層と
して好適であることが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ピストンリングの断面を示す図 第２図、第３図は、ライダー摩耗試験機を示す図で 図中１は、ステータホルダ ２は、摺動面 ３は、円板 ５は、ロータ ６は、試験片保持具 ７は、試験片 ９は、ロードセル １０は、動歪計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属製ピストンリングの摺動面に複合めっき層が形成さ
   れていて、該複合めっき層がコバルト１０〜４０重量％
   、燐２〜１０重量％、残りがニッケルの合金基地からな
   り、該合金基地中に粒径１０μｍ以下の酸化コバルトが
   ５〜３０容量％分散していることを特徴とするピストン
   リング