KR20140083020A - 피스톤 링 - Google Patents

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KR20140083020A
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thermal
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KR1020147012614A
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요시유키 사이토
다케시 야마다
요시유키 우메모토
노부아키 가토
히로아키 미즈노
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가부시키가이샤 아이에이치아이
가부시키가이샤 디젤 유나이티드
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Abstract

경질상으로서 탄화 텅스텐 및 탄화 크롬을 함유하고, 금속 결합상으로서 니켈을 함유하는 용사 피막(3)을 구비하고, 용사 피막(3)은 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 BET법으로 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정한 경질 입자를 포함하는, 조립 소결법으로 제작된 용사 분말을 용사함으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 링(1).

Description

피스톤 링{Piston ring}
본 발명은 피스톤 링에 관한 것으로, 특히 용사 피막을 구비하는 피스톤 링에 관한 것이다.
본원은 2011년 10월 25일에 일본 출원된 특원 2011-233998호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
일반적으로 디젤 엔진 등의 내연 기관에 설치된 피스톤 링은, 실린더 라이너와 슬라이딩하는 슬라이딩면에 내소부성(耐燒付性; seizure resistance)을 가지는 보호 피막을 구비하고 있다. 종래 이러한 보호 피막으로서는 복층 크롬 도금이 많이 이용되었지만, 최근 내연 기관의 피스톤 링의 슬라이딩 환경 변화에 의해, 복층 크롬 도금이 보호 피막으로서 잔존하고 있어도, 실제 기기에서 눌러붙음(燒付; seizure)이 발생하는 사례가 보였다. 이는, 복층 크롬 도금은 균일한 피막을 형성할 수 있는 반면, 피막의 미소한 눌러붙음부의 탈락이 발생하기 어려워 한번에 눌러붙음이 광범위하게 확대되기 쉽기 때문이라고 생각되고 있다.
하기 특허문헌 1에는, 복층 크롬 도금을 대신하는 보호 피막으로서 용사 피막(서멧 용사 피막)을 구비하는 피스톤 링이 개시되어 있다. 이 용사 피막은 경질상(硬質相)이 탄화 텅스텐(WC), 탄화 크롬(Cr3C2) 등의 경질 입자로 이루어지고, 금속 결합상이 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등으로 이루어지는 피막으로서, 복층 크롬 도금보다 미소한 피막의 탈락이 발생하기 쉬워 우수한 내소부성을 구비하고 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2005-155711호 공보
그런데, 이 용사 피막은 우수한 내소부성을 구비하지만 그 경도 및 취성에 의해 크랙(균열)이 생기기 쉽고 복층 크롬 도금보다 가공성이 나쁘기 때문에 실용화하기 어렵고, 실제로 실제 기기 수준에서는 거의 실용화되지 않는다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 복층 크롬 도금보다 우수한 내소부성을 가짐과 동시에 복층 크롬 도금과 동등 이상의 가공성을 가지는 용사 피막을 구비하는 피스톤 링의 제공을 목적으로 한다.
본원 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 면밀히 실험을 거듭한 결과, 용사 분말에 포함되는 소정의 경질 입자의 평균 입자경을 소정의 범위에서 조정함으로써 내소부성 및 가공성이 양립된 용사 피막을 형성할 수 있음을 발견하여 본 발명에 상도하였다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 태양에 의하면, 경질상(硬質相)으로서 탄화 텅스텐 및 탄화 크롬을 함유하고, 금속 결합상으로서 니켈을 함유하는 용사 피막을 구비하고, 상기 용사 피막은 탄화 텅스텐의 평균 입자경(粒子俓; particle diameter)을 BET법으로 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정한 경질 입자를 포함하는, 조립(造粒) 소결법으로 제작된 용사 분말을 용사함으로써 형성되어 있는 피스톤 링을 채용한다.
또한, 본 발명의 제2 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 용사 피막은 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 7.0wt% 이상 18.5wt% 이하의 범위에서 함유한다는 구성을 채용한다.
또한, 본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 제1 또는 제2 태양에 있어서, 상기 용사 피막은 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 7wt%, 상기 경질상으로서의 탄화 크롬을 20wt% 함유하고, 잔부가 상기 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가진다는 구성을 채용한다.
또한, 본 발명의 제4 태양에 의하면, 상기 제1 또는 제2 태양에 있어서, 상기 용사 피막은 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 12.5wt%, 상기 경질상으로서의 탄화 크롬을 37.5wt% 함유하고, 잔부가 상기 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가진다는 구성을 채용한다.
또한, 본 발명의 제5 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 용사 피막의 기공률(氣孔率)은 3% 이하라는 구성을 채용한다.
또한, 본 발명의 제6 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 용사 피막은 고속 프레임 용사법에 따른 용사에 의해 형성되어 있다는 구성을 채용한다.
본 발명에 의하면, 복층 크롬 도금보다 우수한 내소부성을 가짐과 동시에 복층 크롬 도금과 동등 이상의 가공성을 가지는 용사 피막을 구비하는 피스톤 링을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서의 피스톤 링의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 내소부성 평가 시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에서의 탄화 텅스텐의 평균 입자경과 크랙 길이 및 눌러붙음 시간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에서의 탄화 텅스텐의 평균 입자경과 크랙 길이 및 비커스 경도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 눌러붙음 시간 및 비커스 경도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이 및 눌러붙음 시간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이 및 비커스 경도의 관계를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서의 피스톤 링(1)의 구성을 도시한 개략도이다.
본 실시형태의 피스톤 링(1)은, 디젤 엔진 등의 내연 기관이 가지는 피스톤(100)에 설치되어 있다. 피스톤(100)은 실린더 라이너(101)를 따라 슬라이딩하는 구성으로 되어 있고, 피스톤 링(1)은 그 슬라이딩면에 모재(2)의 보호 피막으로서 용사 피막(3)을 가진다.
용사 피막(3)은 경질상으로서 탄화 텅스텐(WC: 텅스텐 카바이드) 및 탄화 크롬(Cr3C2: 크롬 카바이드)을 함유하고, 금속 결합상(바인더)으로서 니켈(Ni)을 함유하고 있다. 이 용사 피막(3)은, 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정한 경질 입자를 포함하는, 조립 소결법으로 제작된 용사 분말을 용사함으로써 형성되어 있다.
조립 소결법에 따른 용사 분말의 제작은 다음과 같다. 우선, 상기 소정의 범위에서 조정한 탄화 텅스텐 분말을 분산매에 첨가하여 슬러리 형상으로 한다. 이 때, 슬러리에는 적당한 유기 바인더 혹은 무기 바인더를 첨가해도 좋다. 다음에, 분무형 조립기를 이용하여 슬러리 형상으로부터 과립 형상으로 하고, 이를 소결하고 나아가 해쇄, 분급한다. 이에 의해, 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 상기 소정의 범위에서 조정한 경질 입자를 포함하는, 조립 소결법으로 제작된 용사 분말을 제작할 수 있다.
원료인 탄화 텅스텐(1차 입자)의 평균 입자경 계측에는, 퀀타크롬사 제품 전자동 비표면적 측정 장치, 모노소브를 사용한 BET(Brunauer, Emmet and Teller's equation)식에 의해 구해지는 비표면적으로부터 하기의 식으로 구해지는 환산값을 사용하였다.
D = 6/(ρS)
여기서, D는 평균 입자경(㎛)을 나타내고, ρ는 WC의 이론 밀도(15.7(g/㎤))를 나타내며, S는 BET법으로 계측된 비표면적(㎡/g)을 나타낸다. 즉, D는 BET법으로부터 구한 분말의 비표면적에 의해 입자를 구체(球體)라고 가정하고, 그 직경을 계산하여 얻어진 평균 입자경이다. 또, 그 BET법에 사용한 가스는 N2-70vol% He이다.
따라서, 상술한 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정한다는 것은 엄밀하게는 BET법에 의한 평균 입자경으로 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정하는 것을 의미한다. 이하 설명하는 평균 입자경도 마찬가지로 BET법에 의한 평균 입자경을 의미한다.
본 실시형태의 용사 피막(3)은, 예를 들어 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 0.15㎛로 조정한 경질 입자를 포함하는 용사 분말을 용사함으로써 형성되어 있다.
탄화 텅스텐(WC)은 디젤 엔진의 연료유에 포함되는 경질 입자에 뒤지지 않는 경도를 가지며, 그 연료유 중 경질 입자에 의한 어브레시브 마모(긁힘 마모)를 억제함과 동시에 내소부성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 탄화 텅스텐의 평균 입자경이 0.45㎛를 넘으면, 그 경도 및 취성에 의해 용사 피막(3)에 크랙(균열)이 생기기 쉬워져 복층 크롬 도금보다 가공성이 나빠진다. 한편, 가공성 관점에서는 탄화 텅스텐의 평균 입자경은 작을수록 바람직하지만, 0.15㎛ 미만이 되면 내마모성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 탄화 텅스텐의 평균 입자경을 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정하는 것이 바람직하다.
용사 피막(3)은, 금속 결합상으로서의 니켈(Ni)을 7.0wt% 이상 18.5wt% 이하의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다. 니켈은 금속 강도가 너무 높지 않아 미소한 피막의 탈락을 발생시키기 쉽게 하기 때문에 내소부성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 니켈이 18.5wt%를 넘으면 반대로 적절히 피막이 탈락하기 어려워져 복층 크롬 도금보다 내소부성이 나빠진다. 한편, 니켈이 7.0wt% 미만이면 바인더로서 불충분하게 된다.
용사 피막(3)은, 특히 금속 결합상으로서의 니켈을 7.0wt%, 경질상으로서의 탄화 크롬을 20wt% 함유하고, 잔부가 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 용사 피막(3)은, 특히 금속 결합상으로서의 니켈을 12.5wt%, 경질상으로서의 탄화 크롬을 37.5wt% 함유하고, 잔부가 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 용사 피막(3)은, 특히 금속 결합상으로서의 니켈을 18.5wt%, 경질상으로서의 탄화 크롬을 17.5wt% 함유하고, 잔부가 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 것이 바람직하다.
이와 같이 평균 입자경이 작은 탄화 텅스텐(WC)으로 이루어지는 경질상의 비율을 높임으로써, 기공률이 작고 치밀하면서 평활한 용사 피막(3)을 형성할 수 있다.
용사 피막(3)의 기공률은 3% 이하인 것이 바람직하다. 기공률이 3%를 넘으면, 큰 기공을 다수 가지게 되어 유막 형성 능력이 나쁘고 피막 수명이 짧아지기 때문이다. 또, 여기서 말하는 기공률이란 경면 연마 후의 용사 피막(3)의 피막 단면(斷面) 혹은 소결체의 단면을 화상 해석법에 의해 계측하여 구한 것이다. 구체적으로 본 실시형태에서는 화상 해석 소프트웨어로서 Image-Pro(Media Cybernetics사 제품)를 사용하였다.
용사 피막(3)의 기공률에는 용사법도 관계된다. 따라서, 용사 피막(3)의 형성에는 기공률이 작고 치밀하면서 평활한 피막을 형성하기 위해 고속 프레임 용사법을 채용하는 것이 바람직하다. 고속 프레임 용사법으로서는 HVOF(High Velocity Oxy Fuel) 용사법, HVAF(High Velocity Air Fuel)법 등이 있다. 본 실시형태에서는 HVOF 용사법을 사용하였다.
상술한 본 실시형태의 피스톤 링(1)은, 용사 피막(3)으로서 유막 형성 능력이 뛰어나고 연료유 중 경질 입자에 뒤지지 않는 경도를 가지며 미소한 피막의 탈락이 발생하기 쉬운 피막을 구비하고 있다. 구체적으로 용사 피막(3)은, 기공률이 작고 치밀하면서 평활한 피막임과 동시에 경질 입자(WC, Cr3C2)의 비율이 높고 바인더의 금속(Ni)은 강도가 너무 높지 않아 적절히 탈락하는 것이기 때문에, 경질 입자(WC)의 평균 입자경을 작게 함으로써, 복층 크롬 도금보다 우수한 내소부성을 가짐과 동시에 복층 크롬 도금과 동등 이상의 가공성을 실현할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 보다 명확히 한다. 또, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
우선, 고속 프레임 용사에 의해 복수의 시험편을 제작하였다. 이 시험편 제작시의 용사 조건은 이하와 같다.
용사기 : 고속 프레임 용사기 JP-5000(Praxair/TAFA사 제품)
산소 유량 : 1900scfh(893 l/min)
등유 유량 : 5.1gph(0.32 l/min)
용사 거리 : 380mm
배럴 길이 : 4inches(약 100mm)
분말 공급량 : 약 80g/min
다음에, 제작한 시험편에 대해 내소부성 평가 시험 및 가공성 평가 시험을 행하였다.
내소부성 평가 시험은 도 2에 도시된 바와 같이 하여 행하고, 눌러붙음 시간의 길이를 계측하여 그 내소부성을 평가하였다.
내소부성 평가 시험은 다음과 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 라이너재(10)에 대해 시험편이 되는 링재(11)의 용사 피막측을 소정의 하중으로 눌러대면서 라이너재(10)를 회전시킨다. 처음에는 링재(11)와 라이너재(10)의 사이에 윤활유를 공급하고, 링재(11)가 복수 단계에서 소정의 하중까지 승압하면, 윤활유 공급을 정지하고 윤활유 단절에 의한 눌러붙음 시간을 계측한다.
가공성 평가 시험은, 제작한 용사 피막에 대해 소정 깊이 연마 가공을 행하고, 그 가공에 의해 발생한 단위면적당 크랙(균열) 길이를 계측하여 그 가공성을 평가하였다.
도 3a~도 3c 및 도 4a, 도 4b는 본 발명의 실시형태에서의 가공성 평가 시험 후의 시험편의 가공면 상태를 도시한 도면이다. 도 3a~도 3c 및 도 4a, 도 4b 중에서 화살표로 나타내는 것이 가공에 의해 발생한 크랙이다. 또, 도 3a~도 3c 및 도 4a, 도 4b는 1회당 절삭 깊이를 0.002mm로 하였을 때의 각 시험편의 가공면 상태를 나타낸다(도 3a~도 3c 및 도 4a, 도 4b).
도 5는, 본 발명의 실시형태에서의 탄화 텅스텐의 평균 입자경과 크랙 길이 및 눌러붙음 시간의 관계를 도시한 그래프이다. 도 6은, 본 발명의 실시형태에서의 탄화 텅스텐의 평균 입자경과 크랙 길이 및 비커스 경도의 관계를 도시한 그래프이다. 또, 도면 중에 나타내는 각 목표값은 종래의 보호 피막인 복층 크롬 도금의 값이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시험편(U-1, U-42, U-31, U-11, U-41)의 조성이 같은 경우, 평균 입자경(Ø)이 0.15㎛까지는 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 작아질수록 내소부성이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 0.1㎛인 시험편 U-41, 0.15㎛인 시험편 U-11, 0.30㎛인 시험편 U-31, 0.45㎛인 시험편 U-42, 0.60㎛인 시험편 U-1 중 어느 것에 대해서도 복층 크롬 도금보다 내소부성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
또한, 시험편의 조성이 같은 경우, 평균 입자경(Ø)이 0.15㎛까지는 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 작아질수록 단위면적당 발생하는 크랙이 짧아지고 가공성이 향상되고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 0.15㎛ 미만 혹은 0.45㎛를 넘으면, 극단적으로 크랙이 길어지고 복층 크롬 도금보다 가공성이 나빠지는 것을 알 수 있다(시험편 U-1, 시험편 U-41 참조).
또, 도 6에 도시된 바와 같이, 시험편의 조성이 같은 경우, 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 작아질수록 경도가 저하되는 것을 알 수 있다(시험편 U-41 참조). 그리고, 시험편 U-1, 시험편 U-42, 시험편 U-31, 시험편 U-11, 시험편 U-41 중 어느 것에 대해서도 복층 크롬 도금보다 경도가 뛰어난 것을 알 수 있다.
도 7은, 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 눌러붙음 시간 및 경도의 관계를 도시한 그래프이다. 도 8은, 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이의 관계를 도시한 그래프이다. 또, 도면 중에 나타내는 각 목표값은 마찬가지로 종래의 보호 피막인 복층 크롬 도금의 값이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시험편(U-11, U-22, U-21)의 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같은 경우, 금속 결합상으로서의 니켈(Ni)의 바인더량(wt%)이 작아질수록 내소부성이 향상되는 것을 알 수 있다. 한편, 니켈(Ni)의 바인더량이 12.5wt%를 넘으면, 극단적으로 눌러붙음 시간이 짧아지고 복층 크롬 도금보다 내소부성이 나빠지는 것을 알 수 있다(시험편 U-21 참조).
또한, 시험편의 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같은 경우, 금속 결합상으로서의 니켈(Ni)의 바인더량이 작아질수록 경도가 향상되는 것을 알 수 있다. 그리고, 시험편 U-11, 시험편 U-22, 시험편 U-21 중 어느 것에 대해서도 복층 크롬 도금보다 경도가 뛰어난 것을 알 수 있다.
또, 도 8에 도시된 바와 같이, 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같은 경우, 시험편 U-11, 시험편 U-22, 시험편 U-21 중 어느 것에 대해서도 복층 크롬 도금보다 가공성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
도 9는, 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이 및 눌러붙음 시간의 관계를 도시한 그래프이다. 도 10은, 본 발명의 실시형태에서의 니켈의 바인더량과 크랙 길이 및 비커스 경도의 관계를 도시한 그래프이다. 또, 도면 중에 나타내는 각 목표값은 마찬가지로 종래의 보호 피막인 복층 크롬 도금의 값이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 시험편(U-43, U-11, U-44, U-45, U-46)의 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같고 탄화 텅스텐(WC)과 탄화 크롬(CrC)의 혼합 비율이 같은 경우, 바인더량이 7wt%까지는 금속 결합상으로서의 니켈(Ni)의 바인더량이 작아질수록 경도가 향상되는 것을 알 수 있다. 그리고, 시험편 U-43, 시험편 U-11, 시험편 U-44, 시험편 U-45, 시험편 U-46 중 어느 것에 대해서도 복층 크롬 도금보다 경도가 뛰어난 것을 알 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 시험편의 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같고 탄화 텅스텐(WC)과 탄화 크롬(CrC)의 혼합 비율이 같은 경우, 바인더량이 7wt%까지는 금속 결합상으로서의 니켈(Ni)의 바인더량(wt%)이 작아질수록 내소부성이 향상되는 것을 알 수 있다. 한편, 니켈(Ni)의 바인더량이 7wt% 미만 혹은 18.5wt%를 넘으면, 극단적으로 눌러붙음 시간이 짧아지고 복층 크롬 도금보다 내소부성이 나빠지는 것을 알 수 있다(시험편 U-43, 시험편 U-46 참조).
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 시험편의 탄화 텅스텐(WC)의 평균 입자경(Ø)이 같고 탄화 텅스텐(WC)과 탄화 크롬(CrC)의 혼합 비율이 같은 경우, 니켈(Ni)의 바인더량이 7wt% 미만이 되면, 극단적으로 크랙이 길어지고 복층 크롬 도금보다 가공성이 나빠지는 것을 알 수 있다(시험편 U-43 참조).
이상으로부터, 탄화 텅스텐의 평균 입자경은 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정하는 것이 바람직하고, 또한 금속 결합상으로서의 니켈은 7.0wt% 이상 18.5wt% 이하의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 용사 피막(3)을 구비하는 피스톤 링(1)에서는, 복층 크롬 도금보다 우수한 내소부성을 가짐과 동시에 복층 크롬 도금과 동등 이상의 가공성을 가지는 것이 가능하게 된다.
이상, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지에서 벗어나지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 본 발명은 디젤 엔진의 피스톤 링뿐만 아니라 다른 내연 기관의 피스톤 링에도 적용 가능하다.
본 발명은 피스톤 링에 관한 것으로, 특히 용사 피막을 구비하는 피스톤 링에 이용할 수 있다.
1…피스톤 링
2…모재
3…용사 피막
10…라이너재
11…링재
100…피스톤
101…실린더 라이너

Claims (6)

  1. 경질상(硬質相)으로서 탄화 텅스텐 및 탄화 크롬을 함유하고, 금속 결합상으로서 니켈을 함유하는 용사 피막을 구비하고,
    상기 용사 피막은, 탄화 텅스텐의 평균 입자경(粒子俓; particle diameter)을 BET법으로 0.15㎛ 이상 0.45㎛ 이하의 범위에서 조정한 경질 입자를 포함하는, 조립(造粒) 소결법으로 제작된 용사 분말을 용사함으로써 형성되어 있는 피스톤 링.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용사 피막은, 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 7.0wt% 이상 18.5wt% 이하의 범위에서 함유하는 피스톤 링.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 용사 피막은 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 7.0wt%, 상기 경질상으로서의 탄화 크롬을 20wt% 함유하고, 잔부가 상기 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 피스톤 링.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 용사 피막은 상기 금속 결합상으로서의 니켈을 12.5wt%, 상기 경질상으로서의 탄화 크롬을 37.5wt% 함유하고, 잔부가 상기 경질상으로서의 탄화 텅스텐 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 피스톤 링.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 용사 피막의 기공률(氣孔率)은 3% 이하인 피스톤 링.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 용사 피막은, 고속 프레임 용사법에 따른 용사에 의해 형성되어 있는 피스톤 링.
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