JPWO2018142218A1 - 摺動部材及び内燃機関の摺動部材 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の第1の実施形態に係る摺動部材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
次に、本発明の第2の実施形態に係る摺動部材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
次に、その他の形態に係る摺動部材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る摺動部材、つまり、上述した摺動部材を摺動部位に有する摺動部材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、摺動部材として、内燃機関の摺動部材を例に挙げて詳細に説明するが、特に限定されるものではない。また、被膜層の表面側を摺動面とすることは言うまでもない。なお、上記の形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る摺動部材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、被膜層の表面側を摺動面とすることは言うまでもない。また、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
まず、原料としての鋼粒子として、オーステナイト系ステンレス鋼粒子(SUS316L、ガスアトマイズ粒子、粒度(篩サイズ)−45/+11(μm))を用意した。
表1に示すように、鋼粒子、銅粒子及び硬質粒子の仕様や成膜条件を変えたこと以外は、試験例1と同様の操作を繰り返して、各例の摺動部材を得た。
表2に示すように、鋼粒子、銅粒子及び硬質粒子の仕様や成膜条件を変えたこと以外は、試験例1と同様の操作を繰り返して、各例の摺動部材を得た。
表3に示すように、鋼粒子、銅粒子及び硬質粒子の仕様や成膜条件を変えたこと以外は、試験例1と同様の操作を繰り返して、各例の摺動部材を得た。
上記各例の摺動部材用いて、下記の各種性能を評価した。
図14は摩耗試験装置の概略を示す断面図である。図14に示すように、バルブスプリング42、エンジンバルブ43、ステムシール44、バルブガイド45、シリンダヘッド46、46’、コッタ49等の実際のエンジンの部品を用いて、エンジンの動弁機構に似た摩耗試験装置を構築した。なお、シリンダヘッド46におけるエンジンバルブ43の着座部46Aとしては、上記各例において得られた摺動部材(1,2,3)を適用した。また、摺動部材(1,2,3)は、基材10上に形成された所定の被膜層20を備えている。さらに、図中のエンジンバルブ43は、開き状態を示しており、エンジンバルブ43は、図示しない偏心カムにより図中矢印Yで示す上下方向に振動して、エンジンバルブ43の開閉を繰り返す。なお、シリンダヘッド46におけるエンジンバルブ43の着座部46Aの摺動面46aは、ガスバーナBの火炎Fにより高温環境下とされている。また、着座部46Aは、温度計Tにより温度が計測されている。さらに、シリンダヘッド46内には冷却水Wが循環している。
・温度:300℃(排気ポート側のシリンダヘッドにおけるエンジンバルブの着座部を想定した。)
・入力回数:540000回
10 基材
10b 塑性変形部
11 拡散層及び/又は金属間化合物層
20 被膜層
20a,20b 塑性変形部
20c 気孔
21 鋼部
22 拡散層及び/又は金属間化合物層
23 銅部
24 拡散層及び/又は金属間化合物層
25 硬質粒子部
26 拡散層及び/又は金属間化合物層
40 カムロブ
41 バルブリフタ
42 バルブスプリング
43 エンジンバルブ
43A バルブステム
43a 摺動面
43B バルブフェース
43b 摺動面
44 ステムシール
45 バルブガイド
45a 摺動面
46,46’ シリンダヘッド
46A 着座部
46a 摺動面
47 排気ポート
48 リテーナ
49 コッタ
60 コンロッド
60A 大端部
61 クランクピン
62 軸受メタル
62a 摺動面
B ガスバーナ
F 火炎
T 温度計
W 冷却水
[課題を解決するための手段]
[0006]
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、基材上の摺動部位に形成された被膜層が複数のオーステナイト系ステンレス鋼粒子に由来の鋼部と、複数の銅粒子又は銅合金粒子に由来の銅部とを有し、鋼部と銅部とが界面において金属間化合物層を介して結合しており、基材と鋼部と、及び/又は基材と銅部とが界面において金属間化合物層を介して結合している構造とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
[発明の効果]
[0007]
本発明によれば、優れた耐摩耗性を有する摺動部材及び内燃機関の摺動部材を提供することができる。
[図面の簡単な説明]
[0008]
[図1]図1は、本発明の第1の実施形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図2]図2は、図1に示した摺動部材のII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図3]図3は、図1に示した摺動部材のIII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図4]図4は、図1に示した摺動部材のIV線で囲んだ部分の拡大図である。
[図5]図5は、図1に示した摺動部材のV線で囲んだ部分の拡大図である。
[図6]図6は、図1に示した摺動部材のVI線で囲んだ部分の拡大図である。
[図7]図7は、本発明の第2の実施形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図8]図8は、図7に示した摺動部材のVIII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図9]図9は、図7に示した摺動部材のIX線で囲んだ部分の拡大図である。
[図10]図10は、図7に示した摺動部材のX線で囲んだ部分の拡大図である。
[図11]図11は、その他の形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図12]図12は、摺動部材を内燃機関の摺動部位に有する内燃機関の摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図13]図13は、摺動部材を内燃機関の軸受機構の軸受メタルに有する内燃機関の軸受機構を模式的に示す断面図である。
[課題を解決するための手段]
[0006]
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、基材上の摺動部位に形成された被膜層が複数のオーステナイト系ステンレス鋼粒子に由来の鋼部と、複数の銅粒子又は銅合金粒子に由来の銅部とを有し、鋼部と銅部とが界面において鋼部の成分元素と銅部の成分元素とを含む金属間化合物層を介して結合しており、基材と鋼部と、及び/又は基材と銅部とが界面において金属間化合物層を介して結合している構造とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
[発明の効果]
[0007]
本発明によれば、優れた耐摩耗性を有する摺動部材及び内燃機関の摺動部材を提供することができる。
[図面の簡単な説明]
[0008]
[図1]図1は、本発明の第1の実施形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図2]図2は、図1に示した摺動部材のII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図3]図3は、図1に示した摺動部材のIII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図4]図4は、図1に示した摺動部材のIV線で囲んだ部分の拡大図である。
[図5]図5は、図1に示した摺動部材のV線で囲んだ部分の拡大図である。
[図6]図6は、図1に示した摺動部材のVI線で囲んだ部分の拡大図である。
[図7]図7は、本発明の第2の実施形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図8]図8は、図7に示した摺動部材のVIII線で囲んだ部分の拡大図である。
[図9]図9は、図7に示した摺動部材のIX線で囲んだ部分の拡大図である。
[図10]図10は、図7に示した摺動部材のX線で囲んだ部分の拡大図である。
[図11]図11は、その他の形態に係る摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図12]図12は、摺動部材を内燃機関の摺動部位に有する内燃機関の摺動部材を模式的に示す断面図である。
[図13]図13は、摺動部材を内燃機関の軸受機構の軸受メタルに有する内燃機関の軸受機構を模式的に示す断面図である。
Claims (7)
- 基材と、
上記基材上に形成された被膜層と、を備える摺動部材であって、
上記被膜層が、複数のオーステナイト系ステンレス鋼粒子に由来の鋼部と、複数の銅粒子又は銅合金粒子に由来の銅部とを有し、該部同士が界面を介して結合している
ことを特徴とする摺動部材。 - 上記被膜層が、上記鋼部よりも硬質である複数の硬質粒子に由来の硬質粒子部を有することを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。
- 上記基材及び上記被膜層の少なくとも一方が、塑性変形部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の摺動部材。
- 上記被膜層が、上記鋼部よりも硬質である複数の硬質粒子に由来の硬質粒子部を有し、
上記硬質粒子が、鉄基合金粒子、コバルト基合金粒子、クロム基合金粒子、ニッケル基合金粒子、モリブデン基合金粒子及びセラミックス粒子からなる群より選ばれた少なくとも1種の硬質粒子からなる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の摺動部材。 - 上記基材、上記鋼部、上記銅部、及び上記硬質粒子部からなる群より選ばれた少なくとも1種の少なくとも一部に拡散層及び金属間化合物層の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項2又は4に記載の摺動部材。
- 上記基材、上記鋼部及び上記銅部からなる群より選ばれた少なくとも1種の少なくとも一部に拡散層及び金属間化合物層の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項1又は3に記載の摺動部材。
- 請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の摺動部材を内燃機関の摺動部位に有することを特徴とする内燃機関の摺動部材。
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