JPS62228755A - ピストン - Google Patents
ピストンInfo
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- JPS62228755A JPS62228755A JP7130586A JP7130586A JPS62228755A JP S62228755 A JPS62228755 A JP S62228755A JP 7130586 A JP7130586 A JP 7130586A JP 7130586 A JP7130586 A JP 7130586A JP S62228755 A JPS62228755 A JP S62228755A
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Landscapes
- 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
（発明の技術分野）
本発明は、分散めっき層を有するピストンに関する。
（従来技術と問題点）
内燃機関のピストンは、軽量化のためアルミ合金製のも
のが一部実用化されている。アルミ合金製ピストンは、
それ自体耐摩耗性、耐焼付性に劣るという欠点を持って
いる。そのため、アルミ合金製ピストンに耐摩耗性、耐
焼付性を高める必要が生じた場合、一般的に摺動面に硬
質クロムめっきやモリブデン溶射などの表面処理を施し
て使用する。 しかし、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。 耐摩耗にやや劣るという欠点がある。 最近、エンジンの高速回転化などに伴い、ピストンにか
かる負荷は益々増大し、従来より耐摩耗性、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ｌの摺動
面に、コバルト１０〜４０重量％、燐２〜１０重量％、
残りがニッケルからなる合金基地中に、粒径１０μｍ以
下の硬質粒子が５〜３０容量％分散している複合めっき
層２が形成されていることを特徴とするピストンを提供
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２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、皮膜の衝撃強度、
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硬質粒子は、耐摩耗性の向上に
効果がある６合金基地中に分散される耐摩耗性粒子とし
ては、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、アルミナ、ジ
ルコニア、酸化コバルトなどの金属窒化物、金属炭化物
、金属酸化物などが適している。 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１０μｍ１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。従って硬質粒子
の平均粒径は１０μｍ以下。 分散量は５〜３０容量％が良く、望ましくは平均粒径０
．５〜５μｍ１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硬質粒子の他に、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、
例えばへき開栓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材に
もよるが０．５μｍ以下１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１〜１０μｍ、分散量は１０〜３０容
量％が良い。 また、合金基地中に分散される硬質粒子と潤滑粒子の合
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閣×５■のアルミ合金製試験片に、第１表
の電気めっき法の条件により硬質粒子として窒化珪素粒
子を分散させた厚さ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行った。 得られた試験片について、その試験片のめつき層の組成
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。
のが一部実用化されている。アルミ合金製ピストンは、
それ自体耐摩耗性、耐焼付性に劣るという欠点を持って
いる。そのため、アルミ合金製ピストンに耐摩耗性、耐
焼付性を高める必要が生じた場合、一般的に摺動面に硬
質クロムめっきやモリブデン溶射などの表面処理を施し
て使用する。 しかし、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。 耐摩耗にやや劣るという欠点がある。 最近、エンジンの高速回転化などに伴い、ピストンにか
かる負荷は益々増大し、従来より耐摩耗性、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ｌの摺動
面に、コバルト１０〜４０重量％、燐２〜１０重量％、
残りがニッケルからなる合金基地中に、粒径１０μｍ以
下の硬質粒子が５〜３０容量％分散している複合めっき
層２が形成されていることを特徴とするピストンを提供
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２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、皮膜の衝撃強度、
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硬質粒子は、耐摩耗性の向上に
効果がある６合金基地中に分散される耐摩耗性粒子とし
ては、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、アルミナ、ジ
ルコニア、酸化コバルトなどの金属窒化物、金属炭化物
、金属酸化物などが適している。 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１０μｍ１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。従って硬質粒子
の平均粒径は１０μｍ以下。 分散量は５〜３０容量％が良く、望ましくは平均粒径０
．５〜５μｍ１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硬質粒子の他に、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、
例えばへき開栓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材に
もよるが０．５μｍ以下１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１〜１０μｍ、分散量は１０〜３０容
量％が良い。 また、合金基地中に分散される硬質粒子と潤滑粒子の合
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閣×５■のアルミ合金製試験片に、第１表
の電気めっき法の条件により硬質粒子として窒化珪素粒
子を分散させた厚さ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行った。 得られた試験片について、その試験片のめつき層の組成
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アルミ
合金シリンダー材Ａ３９０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、図示しない油圧装置によってス
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５Ｘ５１１Ｎ１１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。 摩耗試験は一定の抑圧力の下でロータ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との摩擦
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で読みトルク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）摩耗試験 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ＳＡＥ Ｎｏ３０にダスト（５
１８２種）を０．２ｇ／ｌ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／■２の押圧力を加えながら
、試験片７の摩擦速度を７ｍ／ｓｅｃとし、摺動距離が
１００ Ｋｍ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４０Ｋｇ／ａｓ
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／ａｍ”として３
分間回転させ、このようにして順次抑圧力を１０Ｋｇ／
Ｑ１１２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
求め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により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っき層に比べて、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
くピストンなどの表面処理層として好適であることが理
解される。
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アルミ
合金シリンダー材Ａ３９０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、図示しない油圧装置によってス
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５Ｘ５１１Ｎ１１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。 摩耗試験は一定の抑圧力の下でロータ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との摩擦
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で読みトルク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）摩耗試験 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ＳＡＥ Ｎｏ３０にダスト（５
１８２種）を０．２ｇ／ｌ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／■２の押圧力を加えながら
、試験片７の摩擦速度を７ｍ／ｓｅｃとし、摺動距離が
１００ Ｋｍ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４０Ｋｇ／ａｓ
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／ａｍ”として３
分間回転させ、このようにして順次抑圧力を１０Ｋｇ／
Ｑ１１２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
求め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により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っき層に比べて、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
くピストンなどの表面処理層として好適であることが理
解される。
第１図は、本発明実施例を示すピストンの断面を示す図
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)
- 金属製ピストンの摺動面に、コバルト１０〜４０重量％
、燐２〜１０重量％、残りがニッケルからなる合金基地
中に、粒径１０μｍ以下の硬質粒子が５〜３０容量％分
散している複合めっき層が形成されていることを特徴と
するピストン
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071305A JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071305A JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228755A true JPS62228755A (ja) | 1987-10-07 |
| JPH0697067B2 JPH0697067B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=13456792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61071305A Expired - Fee Related JPH0697067B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697067B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52115912A (en) * | 1976-03-26 | 1977-09-28 | Riken Piston Ring Ind Co Ltd | Combination of sliding surfaces of sliding parts |
| JPS5996295A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | Riken Corp | 内燃機関用ピストンリング |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61071305A patent/JPH0697067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52115912A (en) * | 1976-03-26 | 1977-09-28 | Riken Piston Ring Ind Co Ltd | Combination of sliding surfaces of sliding parts |
| JPS5996295A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | Riken Corp | 内燃機関用ピストンリング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697067B2 (ja) | 1994-11-30 |
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