JPS6232266A

JPS6232266A - 内燃機関用ピストンリングの製造方法

Info

Publication number: JPS6232266A
Application number: JP16970285A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sagawa; 佐川　順一
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPH0582514B2

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）本発明は内燃機関用ピストンリングにおいて、外周面に
形成された環状溝に溶射層を有するピストンリングの製
造方法に関する。

（従来の技術）ディーゼルエンジンや有鉛ガソリンエンジンなどでは、
耐摩耗性、耐焼付性に優れた溶射ピストンリングがしば
しば使用される。溶射リングは、その溶射層が、Ｍｏ、
Ｎｉ、Ｃｒなとの金属や、Ｃｒ、Ｃ２、ＴｉＣなどの硬
質セラミック粒子を複合または混合して溶射することに
より１種々の性質を付与することが可能である。

たとえば、Ｍｏや白鋳鉄粉末を溶射することにより、優
れた耐焼付性を得ることができ、また、Ｃｒ３Ｃ，や、
フェロクロムのような硬質物質を溶射することにより耐
摩耗性を改善することができる。

しかし、溶射リングを、特に熱負荷の大きな、ディーゼ
ルエンジンや、有鉛ガソリンエンジンように摩耗の激し
いエンジンに使用した場合、溶射層の摩耗よりも、ピス
トンリング母材の摩耗が問題となることが多い。第２図
に示すように、長時間使用すると、ピストンリングの上
下面にこのような摩耗が大きく発生する。このような摩
耗が進むと、ブローバイガスの増加や、潤滑油のシール
性を損う結果となる。そればかりでなく、ピストンリン
グの下面の摩耗がさらに進むと、リングは外周面を下向
きにして皿状にねじれる。本発明のような埋込型溶射リ
ングでは、摺動面上部に露出したピストンリング母材が
、シリンダ壁と直接摺動するようになる。こうなると、
シリンダの異常摩耗や、焼付などの発生原因となる。

このような欠点を改良するため、（たとえば。

特開昭５９−１３８７５８号や、特開昭５９−１４５３
４５号などのように、）ピストンリングの上下面に窒化
処理を施した埋込型溶射リングが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、溶射層を形成したのちに、窒化処理を行えば、
その高い窒化処理温度のため溶射材によっては溶射層が
脆化したり、窒化物を形成するため溶射層の特性が変化
したりする。また、溶射層を形成する前に窒化処理を行
えば、通常、溶射前処理として行われるグリッドブラス
トによる粗面化が、硬い窒化層のため不充分となり、母
材と溶射層の密着性に悪影響を与える欠点がある。

このように、溶射層が脆弱であったり、ピストンリング
母材と溶射層の密着性が悪かったりすると、運転中に溶
射層が剥離してエンジントラブルの原因となる。

（問題を解決するための手段）本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
、第１図に示すように、ピストンリング（１）の外周面
の中央部に沿って環状溝を形成し、少なくとも該環状溝
底面に窒化防止効果を、有するめっき層（２）を形成し
たことを特徴としている。

この窒化防止層（２）をめっきした後にピストンリング
表面に窒化処理を施して、ピストンリングの上下面およ
び内周面に窒化層（３）を形成させ、そののちに該環状
溝部分に溶射層（４）を形成させたことを特徴とした内
燃機関用ピストンリングの製造方法を提供するものであ
る。

（作用）窒化防止層は、ピストンリング母材との密着性に優れて
いて、窒化物を形成しないニッケルや銅などの金属を外
周面に２〜２０μｍの厚さでめっきする。この窒化防止
層があるため、窒化処理を行うと、外周面では窒化が阻
止されるが、リング上下面およびリング内周面には窒化
層が形成される。　この硬い窒化層が外周面にないため
、溶射の前処理としてグリッドブラストを行った場合、
良好な粗面が容易に得られ、リング母材と溶射層との密
着性が良くなる。

窒化防止層の厚さは、あまり薄いと、母材の一部が１露
出して窒化層を形成してしまう、恐れがある。

また、あまり厚すぎても窒化防止の効果には変わりがな
い。２〜２０μｍの範囲が効果的である。

（実施例）第３図に添って説明すると、呼び径が７６ｍｎのステン
レス製ピストンリングに、その外周面中央部に沿って溝
を形成し、複数個重ね合せて筒状体として、その筒状体
の外周面にニッケルの窒化防止層を電気めっき法で１０
μｍの厚さでめっきした。（第３図　ａ）これに、通常行なわれているガス軟窒化方法により、窒
化層を形成した。（第３図　ｂ）次に、母材と溶射層の
密着性をよくするため、通常行なわれるグリッドブラス
トを施して、その筒状体の外周表面を粗面化した。この
とき、窒化防止層は一部消失するが、密着性にはほとん
ど影響を与えない。

こののち、耐摩耗性、および耐焼付性などに優れている
モリブデン、ニッケルクロム合金、フェロクロムの混合
粉末をプラズマ溶射した。

溶射後の筒状体で隣り合った各リングは、第３図　Ｃの
ように、溶射層で覆われて一体となっている。この筒状
体の外周を研削すると、隣り合ったリングの境界部分の
母材が露出し、各リングは、第３図　ｄ、および第１図
のように溝部に溶射層を残して一本づつに分離される。

こうして得られたピストンリングについて、溶射層の密
着性の試験を行った。試験装置は、母材と溶射層に剪断
応力がかかるような試験装置を用いて行い、密着性は、
ピストンリングの溶射層が剥離するまでのねじり角度に
よって評価した。

なお、比較のため、比較材１として、従来より量産され
ている代表的な方法である。母材に溶射層を形成したも
の、および比較材２として、窒化防止層を形成せず、窒
化処理後に溶射層を形成したものについても同様の試験
を行った。なお、溶射材については、本発明実施例に用
いたものと同じものを使用した。

（効果）第４図に示す溶射層の密着性の試験結果から、本発明の
方法による溶射リングは１２０度までねじれても溶射層
はｔｌｌｉａせず、比較材１の従来の溶射リングとほぼ
同等の密着性を示していることがわかる。また、比較材
２の窒化防止層を形成せず、窒化後に溶射層を形成した
リングでは３０度で剥離をおこしてしまうことがわかる
。

本発明の方法で得られるピストンリングは、溶射後に窒
化処理を行っていないので、溶射層がその影響を受けて
脆化することもなく、そしてリングの上下面に窒化層を
有しているので硬度も高く耐摩耗性にも優れている。

また、窒化防止層をめっきしたのち、筒状体の外周を研
削して、隣り合ったリングの境界部分の窒化防止層を除
去し、母材を露出させてから窒化処理を行なえば、その
部分の母材も窒化されることになり、より耐摩耗性に優
れたピストンリングを得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によるピストンリングの断面を示
す図、図中１：ピストンリング本体２：窒化防止層３：窒化層４：溶射層第２図はピストンのリング溝内でリングがねじれている
様子を示す図、図中５：ピストン６：シリンダ第３図はピストンリングを重ね合わせた筒状体の断面の
一部を示す図ａ：窒化防止層めっき後す二窒化処理後Ｃ：溶射後ｄ：研削後

Claims

【特許請求の範囲】

ピストンリングの外周面の中央部に沿って環状溝を形成
し、少なくとも該環状溝底面に窒化防止効果を有するめ
っき層を施したのち、ピストンリング表面に窒化処理を
施し、しかるのち前記環状溝部分に溶射層を形成させる
ことを特徴とする内燃機関用ピストンリングの製造方法
。