JPS62288776A - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は自動車用エンジン等に使用されるピストンリ
ングに関し、特にリングの１８！動百等にＣＶ　Ｄ　（
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
　）もしくはＰＶＤ　（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｅｒ
　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）によりｒｒＮ、ｒ；ｃ等の
硬質なセラミック被膜を形成したビス［・シリングに関
するものでおる。

従来の技術 一般に自動車用エンジン等に使用されるピストンリング
には、それ自体の耐摩耗性が優れていることが要求され
るとともに、１習勤相手材でおるシリングボアをできる
だけ摩耗さけないようなものでおること、すなわち相手
攻撃性が小さいことが要求され、ざらにこのほか耐焼付
性が優れていることなども要求される。

従来このような要求から、ピストンリングの１占勅面に
ＭＯ溶射や窒化を施して硬質層を形成刃ることが広く行
なわれているが、Ｍｏ溶射では相手攻撃性が大ぎいこと
が多く、また窒化では耐焼付性が低いなど、それぞれ一
長一短が必り、未だ満足できる技術は確立していなかっ
たのが実情である。

そこで最近ではＣＶＤや、イオンプレーテイングで代表
されるＰＶＤすなわちいわゆる気相メッキによってＴｉ
ＣやＴｉＮで代表されるセラミック硬質被膜を形成した
ピストンリングが例えば特開昭５７−５７８６８号公報
や実開昭５９−１２６１５９号公報などにおいて提案さ
れ、注目を浴びている。ＰＶＤもしくはＣＶＤによって
ＴｉＣ，ＴｉＮの硬質被膜を形成した場合、その被膜自
体の硬さはＨｖ２０００〜３０００程度と著しく高く、
また摩擦係数は比較的小さいため、優れた耐摩耗性と低
い相手攻撃性を有するピストンリングが得られるものと
期待される。

しかしながら、現在の技術では、ＣＶＤもしくはＰＶＤ
によって密着性良くしかも層内にクラック等の欠陥を（
Ｇかずに被膜形成可能な膜厚みは７シｍ以下に過ぎない
。このように膜厚が薄いため、被膜自体は著しく硬質で
あっても、下地としてのピストンリング母材の表面層が
軟質であれば優れた耐摩耗性を充分に発揮させることは
できない。

換言すれば、ＣＶＤもしくはＰＶＤによりＴ　ｒ　ｃ。

ＴｉＮの硬質被膜を形成して優れた耐摩耗性を有するピ
ストンリングを１りるためには、硬質被膜の下地でおる
母材の少なくとも表面層を高硬度化しておくことが必要
である。

そこで従来から、ビス１〜ン母材の表面層の硬度を高め
る手法として、予め焼入れ、浸炭焼入れ、了化等の表面
硬化処理を施しておく方法（例えば実開昭５９−１２６
１５９号公報等）が知られており、またピストン母材の
鋼材自体として、工具ｍ等の硬質合金鋼を用いる方法も
知られている。

発明が解決すべき問題点 前述のようにＣＶＤもしくはＰＶＤによるＴｉＮやＴｉ
Ｃ等の硬質セラミック被膜の下地としてのピストン母材
の少なくとも表面層の硬度を高める手法のうち、焼入れ
、浸炭焼入れ、窒化などの表面硬化処理を施しておく方
法では、処理温度が高いため、ピストンリング全体の強
度、靭性が低下する問題があり、またＣＶＤやＰＶＤに
よる硬質セラミック被膜が摩耗によって消滅した時の耐
焼付性が劣り、そのため硬質被膜消滅時にスカッフィン
グが生じてしまうことが多いという問題がおる。

ざらに、ＣＶＤ、ヤＰＶＤの処理時には母材表面が５０
０〜８００℃の高温となるから、焼入れ等により表面硬
化処理を施しておいてもＣＶＤ処理やＰＶＤ処理処理品
温により焼戻しを受けて母材表面層が軟化してしまう問
題がある。すなわらＣＶＤは、金属化合物塩やその他の
反応物質を含むベーパーを高温の母材表面で分解させて
、金属ヤ金屈の窒化物や炭化物等を母材表面に析出さけ
る方法で必って、本質的に母材表面が高温に加熱される
ことが不可欠である。またＰＶＤのうちでもイオンブレ
ーティング法においては、イオンや電子の衝撃により母
材表面が高温に加熱される。したがってこれらの方法で
は母材表面が高温となることは避けられず、例えばＴｉ
ＮヤＴｉＣの硬質被膜を生成する場合、母材表面は５０
０〜８００℃程度には温度上昇する。そのため、ＣＶＤ
やＰＶＤにより鋼表面にＴｉＣやＴｉＮの硬質被膜を生
成する場合、予め母材の鋼表面層を焼入れ等により硬化
させておいても、ＣＶＤ処理ヤＰＶＤ処理中に母材の鋼
表面層が高温で軟化してしまうことが多く、このように
母材鋼表面層が軟化してしまえば、既に述べたように折
角ＴｉＣヤＴｉＮの硬質被ＩＩ！を生成しても充分な耐
摩耗性向上効果を発揮できなくなる。

また前述のように、ピストン母材の鋼材自体として工具
鋼等のｖｊ！質合会合金鋼いた場合でも、その高温軟化
抵抗（焼戻し抵抗）が小さい場合には、ＣＶＤヤＰＶＤ
による処理時の高温によって母材表面層が軟化してしま
うことを避は難かった。

もちろんピストン母材の鋼材として、特に高温焼戻し抵
抗の高い高合金鋼を用いることも考えられるが、その場
合には合金元素添加量か多くなってコストアップを招く
とともに、加工性や成形性が低下するなどの別の問題を
招く。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、鉄
系材料からなる母材の少なくとも摺動面にＣＶＤもしく
はＰＶＤによる硬質セラミック被膜が形成されたピスト
ンリングにおいて、母材の著しい高コスト化や母材の成
形性、加工性の低下を招くことなく、耐摩耗性を充分に
向」ニさせるとともに、母材の強度低下を防止し、かつ
硬質セラミック被膜消滅後の耐焼付性を確保し１ワるよ
うにしたピストンリングを提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 この発明のピストンリングは、鉄系材料からなるピスト
ンリング本体の少なくとも摺動面の表面層に、炭化物形
成元素を含む材料が合金化された合金化層が形成されて
おり、かつその合金化層の上にＣＶＤもしくはＰＶＤに
より硬質セラミック被膜が形成されていることを特徴と
するものである。

作　　　用 この発明のピストンリングの代表的な例の断面構造を第
１図に示す。第１図において１は炭素鋼等の鉄系材料か
なる母材であって、この母材１は全体として通常のピス
トンリング形状に作られている。母材１の各面のうち、
少なくともシリンダボアに摺擦される面すなわち摺動面
２の表面層には、炭化物形成元素を含む材料が合金化さ
れて合金化層３が形成されており、この合金化層３の上
にＣＶＤもしくはＰＶＤによる硬質セラミック被膜４が
形成されている。

ここで、母材表面層に合金化されて合金化図を形成する
炭化物形成元素としては、母材の主成分で必るＦｅより
も炭化物形成傾向が強い元素と定義することができ、例
えばＣｒ、Ｍ○、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒなど
を用いることができ、またこれらのうちの１種のみを用
いても、また２種以上を同時に用いても良い。このよう
な炭化物形成元素を母材表面に合金化するにあたっては
、その炭化物形成元素を含む材料（以下これを合金化材
料と記す）を母材表面に配置し、その上からレーザ、プ
ラズマ、電子ビーム、ＴＩＧアーク等の高密度エネルギ
ビームを照射し、合金化材料を溶融させると同時に、そ
の下側の母材の表面層をも溶融させる。斯くすれば炭化
物形成元素が母材の表面層に合金化され、その溶融層が
凝固することによってその炭化物形成傾向の炭化物やＦ
ｅとの複合炭化物が分散した硬質な合金化層が生成され
る。

ここで、合金化材料は、要は炭化物形成元素を含んでい
るものであれば良く、例えば実質的に炭化物形成元素の
みからなる単体金属の粉末等を用いても良く、おるいは
その炭化物形成元素がＣと結合した炭化物の形態で合金
化材料として用いても良い。前者の場合は、合金化材料
の炭化物形成元系単体金属が合金化時に母材である鋼等
の表面層中の固溶Ｃやセメンタイトと結合して炭化物（
Ｆｅとの複合炭化物を含む）を形成し、一方後者の場合
には合金化材料中の炭化物が溶融した母材表面層中に拡
散してその母材表面層中に分散することになる。もちろ
ん炭化物形成元素の金属とその炭化物が混合・合金化し
ている状態のものを合金化材料として使用しても良く、
またそれらのいずれか一方もしくは両者とＦｅとが合金
化されているいわゆる母合金を用いても良い。なお炭化
物を合金化材料として用いる場合には、母材表面層との
合金化を容易にするため、［ｅと前記炭化物との両者を
含む母合金を合金化材料として用いることが望ましい。

また合金化材料を配置する手段としては、粉末の材料を
直接配置したり、あるいは粉末を溶射して溶鋼層を形成
しておいたり、また粉末の混練物の状態で配置したり、
ざらには薄板の状態で配置したりすれば良い。

上述のようにして形成される合金化層における炭化物形
成元素の含有間は特に限定しないが、平均で２ｗｔ％〜
２０ｗｔ％程度か好ましい。２ｗｔ％未満では充分に高
温焼戻し抵抗を高めることが困難で必り、一方２０ｗｔ
％を越えても高温焼戻し抵抗は変わらないたいめ、コス
ト而から２０ｗｔ％以下が好ましい。

また合金化層の厚みが２０νｍ未満では最終的にＣＶＤ
もしくはＰＶＤによる硬質被膜生成後に充分な耐摩耗性
を発揮させることが困難となる。一方合金化層の厚みが
５０νｍを越えるような厚い合金化層を生成する場合、
合金化材料中における入熱によってピストンリング強度
が低下してしまうおそれがおる。したがってピストンリ
ングとして優れた性能を得るためには合金化層の厚みを
２０〜５Ｑｐｍの範囲内とすることが好ましい。

以上のような合金化層の上に形成される硬質セラミック
被膜はＣＶＤもしくはＰＶＤによって生成される。これ
らのＣＶＤやＰＶＤによる硬質セラミック被膜生成処理
は、公知の方法に従って行なえば良い。例えばＣＶＤに
よりＴｉＣ被膜を生成する場合は、ペーパーソースとし
てＴ　ｉ　Ｃｆｆ１４十Ｃａ’ＨｓＣＨ３を用いるとと
もにキャリヤガスとしてＨ２ガスを用い、また同じ＜Ｃ
ＶＤによりＴｉＮ被膜を生成する場合は、ペーパーソー
スとしてＴ　ｉ　Ｃｌ１４を用いるとともにキャリヤガ
スとしてＮ２、もしくはＮ２＋Ｈ２を用いれば良い。

またＰＶＤとしてはｌＥ着、イオンブレーティング（ド
ライブレーティング）、スパッタリングなどが必るが、
イオンブレーティングが最も好ましい。イオンブレーテ
ィングによりＴｉＮ被膜やＴ　＋　Ｃ被膜を生成する場
合、それぞれ蒸発材料としてＴ＋Ｎ、ｌｃを用いたり、
あるいは反応性スパッタリングによってＴｉＮ、ＴｉＣ
を生成しても良い。

硬質セラミック被膜を開成するセラミック物質は、硬さ
がｔｌｖ１０００程度以上の超硬質物質でおれば良く、
ＴｉＣ１ＴｉＮのはかＣｒＮなどを用いることができる
。またこの硬質セラミック被膜の厚みが２．１＞ｍ未満
では、母材に均一にセラミック被膜を付着させることが
困難となり、また仮に均一に付着さｔ！得たとしても、
充分な耐摩耗性を発揮することができなくなるおそれが
おる。一方硬質セラミック被膜が５ｐｍを越える厚膜と
なれば、ＣＶＤｖＪＰＶＤでは層内の密着強度や画材と
の密着強度が低下し、被膜のカケやクラックが生じ易く
なる。したがって硬質セラミック被膜の厚みは２〜５ｐ
ｍの範囲内とすることが好ましい。

以上のようなピストンリングにおいて、ＰＶＤもしくは
ＣＶＤによる硬質セラミック被膜の下地としての合金化
層は、Ｃｒ、ＭＯ，Ｗ等の炭化物形成元素を含む材料が
ｉ１４等の鉄系材料からなる母材に合金化されることに
よって、鋼中の炭化物（セメンタイト）をこれらの炭化
物形成元素によって複合強化した複合炭化物や、それら
の炭化物形成元素自体の炭化物が分散した状態となって
いる。これらの炭化物はいずれも単に硬質であるばかり
でなく熱的に安定でおり、したがってこれらの炭化物が
分散していることにより優れた高温焼戻し抵抗く耐軟化
抵抗）を示す。したがってＣ■Ｄ処理もしくはＰＶＤ処
理時に母材表面層が５００〜８００°Ｃの高温に昇温し
ても、その母材表面層（合金化層）が軟化することが有
効に防止され、ＣＶＤ、ＰＶＤ処理後も高い硬度を維持
する。そのため最終的にＴｉＮヤＴｉＣ等の硬質ピラミ
ック被膜が生成された状態で、母材表面層（合金化層）
がＴｉＮやＴｉＣ等の硬質セラミック被膜に対するバッ
クアツプ層として機能して、優れた耐摩耗性を発揮する
ことができる。また前記合金化層は、従来の窒化層など
と比較して耐焼付↑１に優れており、したがって硬質ご
ラミック被膜が摩耗によって消滅した場合においてもビ
ス１〜シリングやその相手材であるシリングポアにスカ
ッフィングが生じるおそれが極めて少ない。

そしてまた、特に合金化層の厚みを５０）Ｊｍ以下とす
れば、合金化処理時にピストンリングが軟化してピスト
ンリング全体としての強度を低下させることが防止され
る。さらに、硬質セラミック被膜の厚さを特に５ｐｍ以
下としておけば、硬質セラミック被膜の層内における密
着性や母材との密着性を充分に確保することができ、し
たかつて硬質セラミック被膜のクラック発生や欠は落ち
を防止することができる。

なお第１図においては、ピストンリングの摺動面２のみ
に合金化層３および硬質セラミック被膜４を形成したも
のとしたか、より耐久性能を高めるためには、第２図に
示すようにピストンのリング渦に接するリング上面５お
よび／またはリング下面６にも前記同様な合金化層３お
よび硬質ピラミック被膜４を形成しておくことが望まし
い。このようにすれば、シリングポアとの間の摩耗に対
してのみならず、ピストンのリング溝との間の摩耗に対
しても優れた耐摩耗性等を発揮することができる。

実施例 ［実施例１］ ｆｆ１ｌｉｌＷのφ８０ｍのコンプレッションリング用
ピストンリング母材に第１表の記号Ａ−Ｅに示す処理を
施して本発明例のリングおよび比較例のリングを得た。

第　　１　　表 ここで、本発明例り、Ｆは、第２図に示すようにリング
摺動面２ｄ′３よびリング上下面５．６に、合金化ＩＪ
　ｒＥ＋としてのＭｏＣもしくはＷＯ２−厚さ５０ｐｍ
に溶射した後、シー１１照射によってその合金化材料溶
則層とその下側のは材最表面層を溶融・再凝固させて合
金化層３を形成し、その後５００°ＣＸ３ｔｌｒの熱処
理を施し、さらにその合金化層の表面に研磨およびラッ
ピング仕上げを施して２ｐｍＲ７の粗さとし、その後Ｐ
　Ｖ　Ｄ　９！ａ理としてイオンブレーティングにより
３戸厚のＴ　ｉ　Ｎ層４を５００℃×２ｈｒで形成した
。

一方比較例Ａ、Ｂは、硬化処理として窒化もしくはＭＯ
）容躬を施した後、本発明例り、Ｅの場合と同様な研磨
、ラッピング仕上げを施して表向粗さをり、　ｌ＝と同
様に２、Ｃ）ｕｍＲＺとしたものであり、ＰＶＤによる
ＴｉＮコーティングは行なわなかった。また比較例Ｃは
、母材表面の研磨・ラッピング仕上げを施した後、表面
硬化処理は行なわずに、本発明例り、Ｅと同様な条件で
ＰＶＩ理で３ｐｍ厚のＴｉＮ層を形成したものでおる。

以上のようにして処理されたＡ−Ｅの各ピストンリング
の因動面および上下面の硬さの測定結果を第１表中に示
す。

［性能試験１１ 前記実施例１で作成したピストンリングをコンプレッシ
ョンリングとして各々鋳鉄製シリンダブロックで作られ
た別個のエンジンに組入れて、実機エンジンによる連続
高速耐久試験を３００時間行ない、ピストンリングｌ晋
動面および鋳鉄製シリングブロックポア面の摩耗を測定
した。その結果を第３図に示す。

第３図から、ＰＶＤによるＴｉＮ被膜の下地としての母
材表面層ＭｏＣもしくはＷＣ合金化層を形成した本発明
材り、Ｅを用いた場合は、いずれも比較材Ａ−Ｃを用い
た場合と比較してリング摩耗、ボア摩耗ともに少なく、
ピストンリングとして浸れた耐摩耗性を有するとともに
相手攻撃性が小さいことか明らかである。

’に　ｉ１３　Ｐ　Ｖ　ＤによるＴｉＮコーティングの
下地の母材表面に硬化処理を施さなかった比較材Ｃにお
いては、リング摺動面および上下面のＴｉＮ層が消滅し
て、母材が露出していた。これに対し本発明材り、Ｅは
、耐久試験後もＴｉＮ被膜が１μｍ程度残っていること
が確認された。

Ｕ性能試験２」 実施例１で作成したピストンリングＡ〜Ｆを各々別個の
エンジンに組み入れて、実機エンジンによる冷熱サイク
ル試服を２００時間行なった。

その結果、窒化のみの比較材へにおいては試験開始直後
にスカッフか発生した。これは窒化層の耐焼付性の低さ
によると考えられる。

一方比較材Ｂおよび本発明材り、Ｅはエンジン運転上は
２００［ｌｉ間まで異常は生じなかったか、比較材Ｂを
用いたエンジンではシリンダボアか２０ｐｍ程度摩耗し
ており、本発明材り、Ｅを用いたエンジンのシリンダボ
ア摩耗２νｍに比べ著しく人ぎかつ　ｌこ。

また比較材Ｃは本発明材り、Ｅとほぼ同様な禎性を示し
たが、試験終了後リングとボアにスカッフ初期の傷が一
部にル２められた。これは、比較ＴｉＮ層が消滅した後
におけるリング母材とシリンダボアとの耐焼付性が低い
ことから生じたものであることが確認された。

「実施例２」 前）ホの各試験から、ＰＶＤによるＴｉＮ硬質被膜の下
地としてＭｏＣもしくはＷＣの合金化層を形成した場合
の効果が大ぎいことが判明したため、次に実開昭５９−
１２６１５９−Ｑ公報で提案さ°れているもの、すなわ
ちＰＶＤによる硬質セラミック被膜の下地処理として窒
化を施したビス１〜ンリングを作成し、これを比較材「
とじた。この比較材Ｆのビス１〜ンリングは、実施例１
における比較材Ａと同様にして下地硬化層として５０．
Ｌ１ｍ厚の窒化層を形成した後、実施例１における本発
明材り、Ｅと同様な条件で３ｐｍ厚のＴｉＮ層をＰＶＤ
法により形成したものでおる。

［性能試験３］ 前記性能試験１と同様な方法で本発明材り、Ｅ、および
比較材Ｅをエンジンに別個に組入れて連続高速耐久試験
を行なったところ、摩耗特性はほぼ同様の特性を示した
。

［性能試験４］ 本発明材り、Ｅおよび比較材Ｆの各ピストシリングにつ
いて、前記性能試験２と同様な冷熱）ナイクル試験を５
００時間行なった。その結果、本発明材り、Ｅを用いた
場合は５００時間まで何の異常も示さなかったのに対し
、比較材Ｆを用いた場合は２５０時間でスカッフが発生
した。

試朕後のリングを調査した結果、本発明材Ｄ、Ｅの摺動
面はＴｉＮ層がほとんど消滅していたが、スカッフ等の
異常は全く認められなかった。一方比較材「では本発明
材Ｄ、［と同様にＴｉＮ層が消滅しており、しかもリン
グ摺動面の窒化層とシリンダボアに無数のスカッフ傷が
認められた。

［実施例３］ 実施例１における本発明材りと同様な方法でＭｏＣ合金
化およびＰＶＤによるＴｉＮ被膜の形成を行なうにあた
って、合金化処理時におけるレーザの送り速度、出力を
コン１〜ロールして合金化層厚さを１０〜７０ＪＪｍの
範囲で変化させた。なおいずれの場合も合金化層の上に
３ｐｍのＴｉＮ層を形成した。

［性能試験５］ 実施例３で作成した各ピストンリングの折損強度を調べ
るために、合い口拡げ試験により、リング切損に至るま
での拡げ母を各々測定した。その結果を第４図に示す。

第４図から合金化層厚さが５０ｕｍを越えれば急激にリ
ング強度が低下することが認められた。したがって合金
化層厚さは５０３．Ｉｎ以下が好ましいことが判る。

［実施例４］ 実施例１における本発明材りと同様な方法でＭｏＣ合金
化およびＰＶＤによるＴｉＮ被膜の形成を行なうにあた
って、合金化層厚さを１０〜５０ＪＪｍ、ＴｉＮ被膜の
厚さを１〜８ｐｍまでそれぞれ変化させて、種々の合金
化層厚み、種々のＴｉＮ被膜厚みを組合せた多数のピス
トンリングを作成した。

［性能試験６］ 実施例４で１９だ各ピストンリングを性能試験１と同様
なエンジン実機評価にかけて耐摩耗性を評価した。その
結果を第５図に示す。第５図において、Ｘ印は、ＴｉＮ
層のカケやクラックが生じたちのめるいは耐摩耗性が前
記本発明材り、Ｅより劣るものを示す。また○印はＴｉ
Ｎ層のカケやクラックが生じず、かつ耐摩耗性が前記本
発明材Ｄ、Ｅと同等またはそれ以上であったものを示す
。

第５図に示されるように、ＴｉＮ層の厚さが６ｐｍ以上
のものでは、リング製造時あるいは耐久評価中にＴｉＮ
層のカケやクラックが発生した。これは、ＴｉＮが厚膜
になるに従って層内の密着強度あるいは母材との密着強
度が低下するためと考えられる。

またＴ　ｉ　Ｎｌｉの厚みが２）Ｊｍ未満では第３図に
示される本発明材り、Ｅと比較して耐摩耗性が不足する
ことが判明した。これは、ＴｉＮ層が薄すぎるため、均
一に母材に付着しないことが必ることおよび硬質波ｔＰ
Ｊ（ＴｉＮ）層の耐摩耗ｉ生を充分に生かせないことに
起因すると考えられる。

一方、ＴｉＮ層の厚みが２〜５ｐｍでは、合金化層厚み
が２０〜５０５Ｊｍの場合に第３図の本発明材Ｄ、Ｅと
同様に優れた特性を示した。

これらの結果から合金化層厚さ２０〜ｓｏｐｍ、　ｐｖ
Ｄによる硬質セラミック被膜層の厚さ２〜５νＭがこの
発明における最適な組合せでおることが判明した。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明のビス１
−シリンダは、鉄系材料からなる母材の少なくともｌ占
動面の表面層がＭＯ，Ｗ等の炭化物形成元系を含む材料
が合金化されて炭化物の分散した硬質な層とされてあり
、その硬質な合金化層の上にＴｉＮヤＴｉＣ等の超硬質
なセラミック被膜がＣＶＤもしくはＰＶＤにより形成さ
れているものであり、このようにＣＶＤもしくはＰＶＤ
による硬質セラミック被膜の下地層として形成した母材
表面の合金化層は、炭化物が分散したものでおるため硬
質でおるばかりでなく高温耐軟化特性にも潰れており、
したがってＣＶＤヤＰＶＤ処理時において母材表面が高
温となっても充分な硬度をＩｆｆ持するため、硬質セラ
ミック被膜に対するバックアツプ層として有効に別面し
、倒れた耐１７耗性を発揮させることができる。また硬
質セラミック被膜の下地の合金化層は、摩耗により硬て
１セラミツク被膜が消失した状態でシリンダボアに対し
優れた耐焼付性を示し、したがって硬質セラミック被膜
が消失した状態でもスカッフィングが生じることを有効
に防止して、シリンダポアおよびピスンリングの耐久性
を高めることができる。なお、合金化層は表面層のみに
形成されるものであるから、ビスｌ〜ンリング全体を高
合金化した場合と比較すれば格段に低コストで得ること
ができ、また合金化層は母材をピストンリング形状に成
形、加工後に形成すれば良いから、このような合金化層
の存在により成形性、加工性を損なうおそれはない。

ざらに、合金化層の厚みを特に５０７，１ｍ以下とすれ
ば、合金化層形成のための合金化処理時にピストンリン
グ全体の強度を低下させるおそれはなく、高強度のピス
トンリングを１昇ることができ、また硬質セラミック被
膜の厚みを５．Ｌ、１ｍ以下とすれば、充分な昼前性を
有する硬質セラミック？７！膜を１％　’Ｃ１硬質セラ
ミック被膜のカケやクラックを防止し、耐久性を一層高
めことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のピストンリングの基本的な例を示す
断面図、第２図はこの発明のピストンリングの他の例を
示す断面図、第３図は実施例における性能試験１による
耐摩耗性能を示すグラフ、第４図は実施例における性能
試験５による切損に至るまでの拡げ量を示すグラフ、第
５図は実施例における性能試験６による耐摩耗性評価を
示す図である。 １・・・母材、　２・・・摺動面、　３・・・合金化層
、　４・・・硬質セラミック被膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄系材料からなるピストンリング母材の少なくと
   も摺動面の表面層に、炭化物形成元素を含む材料が合金
   化された合金化層が形成されており、かつその合金化層
   の上にＣＶＤもしくはＰＶＤにより硬質セラミック被膜
   が形成されていることを特徴とするピストンリング。
2. （２）前記合金化層が２０〜５０μｍの範囲内の厚みで
   形成されている特許請求の範囲第１項記載のピストンリ
   ング。
3. （３）前記硬質セラミック被膜が２〜５μｍの範囲内の
   厚みで形成されている特許請求の範囲第１項記載のピス
   トンリング。