JP3362831B2 - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
- Publication number
- JP3362831B2 JP3362831B2 JP31429796A JP31429796A JP3362831B2 JP 3362831 B2 JP3362831 B2 JP 3362831B2 JP 31429796 A JP31429796 A JP 31429796A JP 31429796 A JP31429796 A JP 31429796A JP 3362831 B2 JP3362831 B2 JP 3362831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite
- plating
- plating film
- particles
- hard
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質Ｃｒめっき皮
膜に形成されている網目状のクラックにアルミナからな
る硬質粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を被覆
した内燃機関用ピストンリングに関する。
膜に形成されている網目状のクラックにアルミナからな
る硬質粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を被覆
した内燃機関用ピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散
させて、Ｃｒめっき皮膜の耐摩耗性を改善しようとする
試みがある。硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散さ
せる方法は、これまでに以下のものが提案されている。 ・硬質粒子を共析固着させる比較的低い電流密度と、Ｃ
ｒめっきが通常の速度で電着する電流密度と、を用いて
繰り返し電解させるパルス電解法（特公昭５９−０２８
６４０号参照）。 ・Ｃｒめっき浴に希土類元素またはその化合物を添加す
る方法（特開昭６１−００３８９５号参照）。 ・３価のＣｒめっき浴に硬質粒子と自己潤滑性粒子を加
える方法（特開昭６２−１２０４９８号参照）。
させて、Ｃｒめっき皮膜の耐摩耗性を改善しようとする
試みがある。硬質Ｃｒめっき皮膜中に硬質粒子を分散さ
せる方法は、これまでに以下のものが提案されている。 ・硬質粒子を共析固着させる比較的低い電流密度と、Ｃ
ｒめっきが通常の速度で電着する電流密度と、を用いて
繰り返し電解させるパルス電解法（特公昭５９−０２８
６４０号参照）。 ・Ｃｒめっき浴に希土類元素またはその化合物を添加す
る方法（特開昭６１−００３８９５号参照）。 ・３価のＣｒめっき浴に硬質粒子と自己潤滑性粒子を加
える方法（特開昭６２−１２０４９８号参照）。
【０００３】しかし、これらの方法はいずれも実用化し
ていず、我々の追試においても再現性に乏しかったり、
複合比率が極端に低かったり、あるいはめっき速度が極
めて低い等の問題があった。
ていず、我々の追試においても再現性に乏しかったり、
複合比率が極端に低かったり、あるいはめっき速度が極
めて低い等の問題があった。
【０００４】以上の複合Ｃｒめっきは、硬質Ｃｒめっき
皮膜中に一様に硬質粒子を分散させることを意図してい
るが、硬質Ｃｒめっき皮膜に形成された網目状のクラッ
クを拡大形成し、その中に硬質粒子を含有させたものが
ある（特開昭６２−５６６００号参照）。この方法によ
る複合Ｃｒめっきは、再現性・複合比率の制御性・めっ
き速度等が満足しうるものである。
皮膜中に一様に硬質粒子を分散させることを意図してい
るが、硬質Ｃｒめっき皮膜に形成された網目状のクラッ
クを拡大形成し、その中に硬質粒子を含有させたものが
ある（特開昭６２−５６６００号参照）。この方法によ
る複合Ｃｒめっきは、再現性・複合比率の制御性・めっ
き速度等が満足しうるものである。
【０００５】上記公報に以下の事項が開示されている。
・複合Ｃｒめっき皮膜厚さ：１０〜１０００μｍ
・網目状クラックの幅 ：０．５μｍ以上 中でも１μｍ以上
・硬質粒子の粒径 ：０．５〜１５μｍ
実施例では、０．５〜５μｍ
・硬質粒子 ：ＷＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，
ＢＣ，ダイヤモンド
【０００６】そして上記複合Ｃｒめっき皮膜は、欧州に
おいて、低負荷のディーゼルエンジン用の一部のピスト
ンリングに実用化されている。この複合Ｃｒめっき皮膜
の諸元は、次の通りである。 ・皮膜厚さ ：１００〜２００μｍ ・皮膜硬さ ：ＨＶ８５０〜ＨＶ１０００ ・硬質粒子 ：アルミナ粉砕粉 ・硬質粒子の平均粒径 ：４．５μｍ ・硬質粒子の複合比率 ：体積比率で５％
おいて、低負荷のディーゼルエンジン用の一部のピスト
ンリングに実用化されている。この複合Ｃｒめっき皮膜
の諸元は、次の通りである。 ・皮膜厚さ ：１００〜２００μｍ ・皮膜硬さ ：ＨＶ８５０〜ＨＶ１０００ ・硬質粒子 ：アルミナ粉砕粉 ・硬質粒子の平均粒径 ：４．５μｍ ・硬質粒子の複合比率 ：体積比率で５％
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この複合Ｃ
ｒめっき皮膜を被覆したピストンリングは、自身の耐摩
耗性・耐焼き付き性が優れる特長があるが、相手材への
攻撃性が大きく、シリンダボアの摩耗量が著しく増大す
る不都合がある。このため、高負荷のディーゼルエンジ
ンやガソリンエンジンに上記複合Ｃｒめっき皮膜を形成
したピストンリングを使用することができない。
ｒめっき皮膜を被覆したピストンリングは、自身の耐摩
耗性・耐焼き付き性が優れる特長があるが、相手材への
攻撃性が大きく、シリンダボアの摩耗量が著しく増大す
る不都合がある。このため、高負荷のディーゼルエンジ
ンやガソリンエンジンに上記複合Ｃｒめっき皮膜を形成
したピストンリングを使用することができない。
【０００８】この複合Ｃｒめっきの相手材攻撃性には、
硬質粒子の形状や含有量が影響すると考えられるが、上
記公報は、これらについては全く記載していない。そし
てこの複合Ｃｒめっきは、従来のＮｉ系あるいはＮｉ−
Ｃｏ−Ｐ系の複合めっきと異なり、硬質粒子の分布状態
やマトリックス金属が異なるので、従来の複合めっきの
知識を利用して相手攻撃性を低減することができない。
硬質粒子の形状や含有量が影響すると考えられるが、上
記公報は、これらについては全く記載していない。そし
てこの複合Ｃｒめっきは、従来のＮｉ系あるいはＮｉ−
Ｃｏ−Ｐ系の複合めっきと異なり、硬質粒子の分布状態
やマトリックス金属が異なるので、従来の複合めっきの
知識を利用して相手攻撃性を低減することができない。
【０００９】本発明の目的は、硬質Ｃｒめっき皮膜に形
成されている網目状のクラックにアルミナからなる硬質
粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を外周面に被
覆したピストンリングにおいて、耐摩耗性・耐焼き付き
性に優れ、しかも摺動相手材への攻撃性が小さい複合Ｃ
ｒめっき皮膜を有するピストンリングを提供することに
ある。
成されている網目状のクラックにアルミナからなる硬質
粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を外周面に被
覆したピストンリングにおいて、耐摩耗性・耐焼き付き
性に優れ、しかも摺動相手材への攻撃性が小さい複合Ｃ
ｒめっき皮膜を有するピストンリングを提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、硬質Ｃｒめっ
き皮膜に形成されている網目状のクラックにアルミナか
らなる硬質粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を
外周面に被覆したピストンリングにおいて、前記アルミ
ナ粒子が球状粒子であり、前記アルミナ粒子の平均粒径
が０．７〜１０μｍであり、前記アルミナ粒子の複合比
率が体積比率で３〜１５％であることを特徴とする。
き皮膜に形成されている網目状のクラックにアルミナか
らなる硬質粒子が含有されている複合Ｃｒめっき皮膜を
外周面に被覆したピストンリングにおいて、前記アルミ
ナ粒子が球状粒子であり、前記アルミナ粒子の平均粒径
が０．７〜１０μｍであり、前記アルミナ粒子の複合比
率が体積比率で３〜１５％であることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】本発明のピストンリングの複合Ｃｒめっき
皮膜は、アルミナ粒子を分散させて含有しているＣｒめ
っき浴を用いて、複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程
とを繰り返し行うことによって形成できる。
皮膜は、アルミナ粒子を分散させて含有しているＣｒめ
っき浴を用いて、複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程
とを繰り返し行うことによって形成できる。
【００１３】複合Ｃｒめっき工程とエッチング工程で形
成される網目状のクラックの密度は、めっき面と平行な
線分（長さ１ｍｍ）と交わるクラックの本数で簡易的に
表すことができ、０（クラックレス）〜２００本／ｍｍ
（マイクロクラックめっき）の範囲にある。クラック密
度が高いとめっき皮膜の強度低下を生じ、逆に低いと硬
質粒子の複合比率を高くできなくなる。本発明のクラッ
ク密度の望ましい範囲は、４０〜９０本／ｍｍである。
成される網目状のクラックの密度は、めっき面と平行な
線分（長さ１ｍｍ）と交わるクラックの本数で簡易的に
表すことができ、０（クラックレス）〜２００本／ｍｍ
（マイクロクラックめっき）の範囲にある。クラック密
度が高いとめっき皮膜の強度低下を生じ、逆に低いと硬
質粒子の複合比率を高くできなくなる。本発明のクラッ
ク密度の望ましい範囲は、４０〜９０本／ｍｍである。
【００１４】クラックは断面が略Ｖ字状をなしており、
その開口幅は硬質粒子の粒径よりも大きくなければなら
ない。開口幅が小さいと硬質粒子の複合比率を上げるこ
とができず、逆に大きすぎると皮膜強度が低下する。一
般的に開口幅の望ましい範囲は、４〜１０μｍの範囲で
ある。
その開口幅は硬質粒子の粒径よりも大きくなければなら
ない。開口幅が小さいと硬質粒子の複合比率を上げるこ
とができず、逆に大きすぎると皮膜強度が低下する。一
般的に開口幅の望ましい範囲は、４〜１０μｍの範囲で
ある。
【００１５】複合Ｃｒめっき皮膜は硬質粒子の先端面が
１次摺動面をなし、Ｃｒめっき面は２次摺動面をなす。
１次摺動面をなし、Ｃｒめっき面は２次摺動面をなす。
【００１６】複合Ｃｒめっき皮膜の摺動相手材への攻撃
性は粒子の形状によって差異が生じると考えられる。同
程度の粒径・複合比率で、形状が異なるアルミナ粒子を
複合した複合Ｃｒめっきに関する試験で、粒子先端部が
鋭利な角を有すると、相手材を過度に摩耗させることを
確認した。したがって、硬質粒子の形状は鋭利な角を有
さない球状粒子がよい。
性は粒子の形状によって差異が生じると考えられる。同
程度の粒径・複合比率で、形状が異なるアルミナ粒子を
複合した複合Ｃｒめっきに関する試験で、粒子先端部が
鋭利な角を有すると、相手材を過度に摩耗させることを
確認した。したがって、硬質粒子の形状は鋭利な角を有
さない球状粒子がよい。
【００１７】球状硬質粒子の複合比率が増加しても相手
攻撃性は増加しない。ちなみに、アルミナ等の粉砕粉
（粒子が鋭利な角を有している。以下同じ。）の硬質粒
子の場合は複合比率が増加すると相手攻撃性が高くな
る。耐摩耗性・耐焼き付き性を良好にするために、硬質
粒子の複合比率は高い方が望ましい。球状の硬質粒子を
体積比率で３％以上複合したＣｒめっき皮膜は、従来の
アルミナ等の粉砕粉の硬質粒子を複合したＣｒめっき皮
膜に比べて相手攻撃性が極めて小さい。
攻撃性は増加しない。ちなみに、アルミナ等の粉砕粉
（粒子が鋭利な角を有している。以下同じ。）の硬質粒
子の場合は複合比率が増加すると相手攻撃性が高くな
る。耐摩耗性・耐焼き付き性を良好にするために、硬質
粒子の複合比率は高い方が望ましい。球状の硬質粒子を
体積比率で３％以上複合したＣｒめっき皮膜は、従来の
アルミナ等の粉砕粉の硬質粒子を複合したＣｒめっき皮
膜に比べて相手攻撃性が極めて小さい。
【００１８】複合比率を増加させるにはクラックを大き
くしなければならないが、これには一定の限界があるの
で、体積比率で１５％を越えて複合することはできな
い。
くしなければならないが、これには一定の限界があるの
で、体積比率で１５％を越えて複合することはできな
い。
【００１９】また、硬質粒子の粒径が大きいと相手攻撃
性が高くなり、小さいと自身の摩耗が増加する。硬質粒
子の平均粒径（粉末粒度）の望ましい範囲は、０．７〜
１０μｍである。
性が高くなり、小さいと自身の摩耗が増加する。硬質粒
子の平均粒径（粉末粒度）の望ましい範囲は、０．７〜
１０μｍである。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示
し、ピストンリングの一部分を示す縦断面図である。ピ
ストンリング１の全表面に窒化層２が形成され、外周面
の窒化層２上に複合Ｃｒめっき皮膜３が形成されてい
る。複合Ｃｒめっき皮膜３は、めっき面に垂直な方向か
ら見て、その表面および内部に網目状のクラック４を有
しており、鋭利な角を有さない球状のアルミナ粒子５が
クラック４に含有されて固定されている。球状アルミナ
粒子５の平均粒径は０．７〜１０μｍであり、球状アル
ミナ粒子５の複合比率は体積比率で３〜１５％である。
し、ピストンリングの一部分を示す縦断面図である。ピ
ストンリング１の全表面に窒化層２が形成され、外周面
の窒化層２上に複合Ｃｒめっき皮膜３が形成されてい
る。複合Ｃｒめっき皮膜３は、めっき面に垂直な方向か
ら見て、その表面および内部に網目状のクラック４を有
しており、鋭利な角を有さない球状のアルミナ粒子５が
クラック４に含有されて固定されている。球状アルミナ
粒子５の平均粒径は０．７〜１０μｍであり、球状アル
ミナ粒子５の複合比率は体積比率で３〜１５％である。
【００２１】次に、上記ピストンリング１の複合Ｃｒめ
っき皮膜３のめっき処理について説明する。
っき皮膜３のめっき処理について説明する。
【００２２】ピストンリングの外周面に、（複合Ｃｒめ
っき）→（複合Ｃｒめっき工程−エッチング工程の繰り
返し）を行う。
っき）→（複合Ｃｒめっき工程−エッチング工程の繰り
返し）を行う。
【００２３】複合Ｃｒめっきのめっき浴組成、および複
合Ｃｒめっき工程とエッチング工程の各条件の一例を下
記に示す。なお、最初の複合Ｃｒめっきは、ストライク
めっきで、通常３〜１０分であり、他の条件は下記に示
す条件と同じである。
合Ｃｒめっき工程とエッチング工程の各条件の一例を下
記に示す。なお、最初の複合Ｃｒめっきは、ストライク
めっきで、通常３〜１０分であり、他の条件は下記に示
す条件と同じである。
【００２４】
めっき浴組成
ＣｒＯ3 ２５０ｇ／ｌ
Ｈ2 ＳＯ4 １．０ｇ／ｌ
Ｈ2 ＳｉＦ6 ５ｇ／ｌ
硬質粒子（球状アルミナ） ２０ｇ／ｌ
硬質粒子の平均粒径は０．７μｍである。フッ化物を含
有するめっき浴によると、（複合Ｃｒめっき工程−エッ
チング工程）のサイクルによるＣｒめっき層間の密着性
が優れている。 複合Ｃｒめっき 電流密度 ６０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ めっき時間 １０分 エッチング 電流密度 ５０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ エッチング時間 １分
有するめっき浴によると、（複合Ｃｒめっき工程−エッ
チング工程）のサイクルによるＣｒめっき層間の密着性
が優れている。 複合Ｃｒめっき 電流密度 ６０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ めっき時間 １０分 エッチング 電流密度 ５０Ａ／ｄｍ2 めっき浴温 ５５℃ エッチング時間 １分
【００２５】上記の条件で、複合Ｃｒめっき工程→エッ
チング工程の１サイクルを行うと、図２（ａ）に示され
ているように、複合Ｃｒめっき層３Ａがピストンリング
１の外周面の窒化層２上に形成される。複合Ｃｒめっき
層３Ａは、表面に網目状に延びているクラック４が形成
されており、このクラック４には球状アルミナ粒子５が
固定されている。
チング工程の１サイクルを行うと、図２（ａ）に示され
ているように、複合Ｃｒめっき層３Ａがピストンリング
１の外周面の窒化層２上に形成される。複合Ｃｒめっき
層３Ａは、表面に網目状に延びているクラック４が形成
されており、このクラック４には球状アルミナ粒子５が
固定されている。
【００２６】更に、複合Ｃｒめっき工程→エッチング工
程が繰り返して行われると、図２（ｂ）に示されている
ように、最初の１サイクルの工程で形成された複合Ｃｒ
めっき層３Ａの上に更に複合Ｃｒめっき層３Ｂが積層さ
れる。したがって、最初の複合Ｃｒめっき層３Ａのクラ
ック４内にある球状アルミナ粒子５は層内に閉じ込めら
れて固定される。そして二層目の複合Ｃｒめっき層３Ｂ
は、表面に網目状に延びているクラック４を有してお
り、このクラック４に球状アルミナ粒子５が固定されて
いる。
程が繰り返して行われると、図２（ｂ）に示されている
ように、最初の１サイクルの工程で形成された複合Ｃｒ
めっき層３Ａの上に更に複合Ｃｒめっき層３Ｂが積層さ
れる。したがって、最初の複合Ｃｒめっき層３Ａのクラ
ック４内にある球状アルミナ粒子５は層内に閉じ込めら
れて固定される。そして二層目の複合Ｃｒめっき層３Ｂ
は、表面に網目状に延びているクラック４を有してお
り、このクラック４に球状アルミナ粒子５が固定されて
いる。
【００２７】以下、複合Ｃｒめっき工程→エッチング工
程が所定回数、繰り返して行われると、ピストンリング
１の外周面の窒化層２上に所定厚さで複合Ｃｒめっき皮
膜３が形成される。
程が所定回数、繰り返して行われると、ピストンリング
１の外周面の窒化層２上に所定厚さで複合Ｃｒめっき皮
膜３が形成される。
【００２８】上記の条件で、複合Ｃｒめっき工程→エッ
チング工程の１サイクルを行うと、１０μｍ程度のめっ
き厚さを得ることができるので、例えば複合Ｃｒめっき
皮膜３の完成厚さ１００μｍを得るためには、研磨代を
加えて１２０μｍのめっき厚さが必要であるので、１２
サイクル繰り返す。
チング工程の１サイクルを行うと、１０μｍ程度のめっ
き厚さを得ることができるので、例えば複合Ｃｒめっき
皮膜３の完成厚さ１００μｍを得るためには、研磨代を
加えて１２０μｍのめっき厚さが必要であるので、１２
サイクル繰り返す。
【００２９】次に、往復動摩擦試験機を使用して摩耗試
験を行った結果を説明する。
験を行った結果を説明する。
【００３０】図３は、試験に使用した往復動摩擦試験機
の概要を示す。ピン状の上試験片１０は固定ブロック１
１により保持され、上方から油圧シリンダ１２により下
向きの荷重が加えられて、下試験片１３に押接される。
一方、平盤形状の下試験片１３は可動ブロック１４によ
り保持され、クランク機構１５により往復動させられ
る。１６はロードセルである。
の概要を示す。ピン状の上試験片１０は固定ブロック１
１により保持され、上方から油圧シリンダ１２により下
向きの荷重が加えられて、下試験片１３に押接される。
一方、平盤形状の下試験片１３は可動ブロック１４によ
り保持され、クランク機構１５により往復動させられ
る。１６はロードセルである。
【００３１】試験条件は以下の通りである。
荷重 ：９８Ｎ
速度 ：６００ｃｐｍ
ストローク ：５０ｍｍ
時間 ：１時間
潤滑油 ：軽油相当粘度の軸受油
【００３２】（１）摩耗試験１
硬質粒子の形状および含有量が、相手材摩耗に及ぼす影
響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
【００３３】試験片
上試験片：シリンダライナ用鋳鉄材
下試験片：ピストンリング用鋼製の下試験片に複合Ｃｒ
めっきを施した。上記の試験片の上下関係によると、上
試験片の摩耗が促進されるので、複合Ｃｒめっき皮膜に
よる相手材の摩耗を評価するのに好都合である。
めっきを施した。上記の試験片の上下関係によると、上
試験片の摩耗が促進されるので、複合Ｃｒめっき皮膜に
よる相手材の摩耗を評価するのに好都合である。
【００３４】複合Ｃｒめっき
前記本発明の一実施形態で説明したピストンリング１に
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表１の通りである。
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表１の通りである。
【００３５】
【００３６】試験方法
上記往復動摩擦試験機を使用し、硬質粒子の複合比率
（体積比率）を変えて、摩耗試験を行った。
（体積比率）を変えて、摩耗試験を行った。
【００３７】結果
硬質粒子の複合比率に対する上試験片（相手材）の摩耗
量の結果を図４に示す。なお、試験は下試験片に通常の
硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行ってお
り、図４の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を
被覆したときの上試験片の摩耗量を１としている。図４
に示されているように、粉砕粉からなるアルミナ粒子を
含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加すると、
上試験片（相手材）摩耗量が急激に増加することがわか
る。これに対して、球状粉からなるアルミナ粒子を含有
した複合Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加しても、上試
験片（相手材）摩耗量は増加しないことがわかる。
量の結果を図４に示す。なお、試験は下試験片に通常の
硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆した場合についても行ってお
り、図４の摩耗比は、下試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を
被覆したときの上試験片の摩耗量を１としている。図４
に示されているように、粉砕粉からなるアルミナ粒子を
含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加すると、
上試験片（相手材）摩耗量が急激に増加することがわか
る。これに対して、球状粉からなるアルミナ粒子を含有
した複合Ｃｒめっき皮膜は、含有量が増加しても、上試
験片（相手材）摩耗量は増加しないことがわかる。
【００３８】（２）摩耗試験２
硬質粒子の形状が、相手材摩耗および自身の摩耗に及ぼ
す影響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
す影響を上記往復動摩擦試験機を使用して試験した。
【００３９】試験片
上試験片：ピストンリング用鋼製の上試験片の表面に複
合Ｃｒめっきを施した。 下試験片：シリンダライナ用鋳鉄材
合Ｃｒめっきを施した。 下試験片：シリンダライナ用鋳鉄材
【００４０】複合Ｃｒめっき
前記本発明の一実施形態で説明したピストンリング１に
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表２の通りである。
おける複合Ｃｒめっき処理と同じ。ただし、めっき浴中
の硬質粒子は表２の通りである。
【００４１】
【００４２】試験方法
上記往復動摩擦試験機を使用し、摩耗試験を行った。
【００４３】結果
上試験片および下試験片の摩耗量の結果を図５に示す。
なお、試験は上試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被
覆した場合についても行っており、図５の摩耗比は、上
試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆したときの摩耗量を
１としている。図５に示されているように、粉砕粉のア
ルミナ粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、硬質Ｃｒ
めっき皮膜に対して自身の摩耗が１／３になるが、相手
材摩耗は５倍となる。これに対して、球状粉のアルミナ
粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、硬質Ｃｒめっき
皮膜に対して自身の摩耗が約１／３になり、相手材摩耗
が同等である。このように、球状のアルミナ粒子を含む
複合Ｃｒめっき皮膜は自身の摩耗および相手材摩耗とも
優れていることがわかる。
なお、試験は上試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮膜を被
覆した場合についても行っており、図５の摩耗比は、上
試験片に硬質Ｃｒめっき皮膜を被覆したときの摩耗量を
１としている。図５に示されているように、粉砕粉のア
ルミナ粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、硬質Ｃｒ
めっき皮膜に対して自身の摩耗が１／３になるが、相手
材摩耗は５倍となる。これに対して、球状粉のアルミナ
粒子を含有した複合Ｃｒめっき皮膜は、硬質Ｃｒめっき
皮膜に対して自身の摩耗が約１／３になり、相手材摩耗
が同等である。このように、球状のアルミナ粒子を含む
複合Ｃｒめっき皮膜は自身の摩耗および相手材摩耗とも
優れていることがわかる。
【００４４】次に、高面圧焼き付き試験機を使用して焼
き付き試験を行った結果を説明する。
き付き試験を行った結果を説明する。
【００４５】図６は、試験に使用した高面圧焼き付き試
験機の概要を示す。試験片２０はロータ２１により保持
され、ロータ２１の回転により回転させられる。一方、
相手試験片２２はステータ２３により保持され、油圧装
置により所定荷重Ｐでロータ２１側に押し付けられる。
験機の概要を示す。試験片２０はロータ２１により保持
され、ロータ２１の回転により回転させられる。一方、
相手試験片２２はステータ２３により保持され、油圧装
置により所定荷重Ｐでロータ２１側に押し付けられる。
【００４６】このような装置において、ステータ２３に
形成されている注油孔２４から摺動面に所定量の給油を
しながら、試験片２０を回転させる。一定時間毎に試験
片２０に作用させる荷重を段階的に増加させ、試験片２
０と相手試験片２２との摺動により発生するトルクをト
ルクメータで測定し、記録計に記録させる。焼き付き現
象が発生するとトルクが急激に上昇する。したがって、
トルクが急激に上昇するときの試験片２０に作用する荷
重を焼き付き荷重とし、この焼き付き荷重の大小で焼き
付き特性の良否を判定する。
形成されている注油孔２４から摺動面に所定量の給油を
しながら、試験片２０を回転させる。一定時間毎に試験
片２０に作用させる荷重を段階的に増加させ、試験片２
０と相手試験片２２との摺動により発生するトルクをト
ルクメータで測定し、記録計に記録させる。焼き付き現
象が発生するとトルクが急激に上昇する。したがって、
トルクが急激に上昇するときの試験片２０に作用する荷
重を焼き付き荷重とし、この焼き付き荷重の大小で焼き
付き特性の良否を判定する。
【００４７】試験条件は次の通りである。
回転速度 ８ｍ／ｓ
荷重 ２０ｋｇｆより開始
１０ｋｇｆ／ｍｉｎの割合で段階的に増加
潤滑油 軽油
油温 ８０℃
【００４８】（１）焼き付き試験
硬質粒子の形状が、焼き付き特性に及ぼす影響を上記焼
き付き試験機を使用して試験した。
き付き試験機を使用して試験した。
【００４９】試験片
試験片：ピストンリング用鋼製の試験片の表面に複合Ｃ
ｒめっきを施した。相手試験片：シリンダライナ用鋳鉄
材
ｒめっきを施した。相手試験片：シリンダライナ用鋳鉄
材
【００５０】複合Ｃｒめっき
前記摩耗試験２の場合と同じ。
【００５１】試験方法
上記高面圧焼き付き試験機を使用し、焼き付き試験を行
った。
った。
【００５２】結果
焼き付き試験で得られた各試験片の焼き付き荷重を図７
に示す。なお、試験は試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮
膜を被覆した場合についても行っており、図７に示され
ているように、アルミナ粒子を含有した複合Ｃｒめっき
皮膜は硬質Ｃｒめっき皮膜よりも耐焼き付き性が優れて
いることがわかり、さらに、複合Ｃｒめっき皮膜は硬質
粒子が粉砕粉よりも球状粉の方が耐焼き付き性が優れて
いることがわかる。そして、真球状である（Ｃ）のアル
ミナ粒子を含んでいる複合Ｃｒめっき皮膜が最も高い焼
き付き荷重を示している。
に示す。なお、試験は試験片に通常の硬質Ｃｒめっき皮
膜を被覆した場合についても行っており、図７に示され
ているように、アルミナ粒子を含有した複合Ｃｒめっき
皮膜は硬質Ｃｒめっき皮膜よりも耐焼き付き性が優れて
いることがわかり、さらに、複合Ｃｒめっき皮膜は硬質
粒子が粉砕粉よりも球状粉の方が耐焼き付き性が優れて
いることがわかる。そして、真球状である（Ｃ）のアル
ミナ粒子を含んでいる複合Ｃｒめっき皮膜が最も高い焼
き付き荷重を示している。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のピストンリ
ングは耐摩耗性、耐焼き付き性に優れ、しかも摺動相手
材への攻撃性が小さいという効果を有しており、高負荷
のディーゼルエンジンやガソリンエンジンに有効であ
る。
ングは耐摩耗性、耐焼き付き性に優れ、しかも摺動相手
材への攻撃性が小さいという効果を有しており、高負荷
のディーゼルエンジンやガソリンエンジンに有効であ
る。
【図１】本発明の一実施形態を示しており、（ａ）はピ
ストンリングの一部分を示す縦断面図、（ｂ）はピスト
ンリングにおける複合Ｃｒめっき皮膜の一部をめっき面
と垂直な方向から見た拡大図である。
ストンリングの一部分を示す縦断面図、（ｂ）はピスト
ンリングにおける複合Ｃｒめっき皮膜の一部をめっき面
と垂直な方向から見た拡大図である。
【図２】上記ピストンリングにおける複合Ｃｒめっき皮
膜の製造工程を説明する斜視図であり、（ａ）は複合Ｃ
ｒめっき工程→エッチング工程の１サイクル後を示し、
（ｂ）は同工程の２サイクル後を示す。
膜の製造工程を説明する斜視図であり、（ａ）は複合Ｃ
ｒめっき工程→エッチング工程の１サイクル後を示し、
（ｂ）は同工程の２サイクル後を示す。
【図３】往復動摩擦試験機の説明図である。
【図４】摩耗試験１の試験結果を示すグラフである。
【図５】摩耗試験２の試験結果を示すグラフである。
【図６】高面圧焼き付き試験機の説明図である。
【図７】焼き付き試験の試験結果を示すグラフである。
１ ピストンリング
２ 窒化層
３ 複合Ｃｒめっき皮膜
４ クラック
５ 球状アルミナ粒子
１０ 上試験片
１１ 固定ブロック
１２ 油圧シリンダ
１３ 下試験片
１４ 可動ブロック
１５ クランク機構
１６ ロードセル
２０ 試験片
２１ ロータ
２２ 相手試験片
２３ ステータ
２４ 注油孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−56600（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−41650（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−107497（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−149499（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−333599（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 硬質Ｃｒめっき皮膜に形成されている網
目状のクラックにアルミナからなる硬質粒子が含有され
ている複合Ｃｒめっき皮膜を外周面に被覆したピストン
リングにおいて、 前記アルミナ粒子が球状粒子であり、 前記アルミナ粒子の平均粒径が０．７〜１０μｍであ
り、 前記アルミナ粒子の複合比率が体積比率で３〜１５％で
あることを特徴とするピストンリング。 - 【請求項２】 上下面に窒化層が形成されていることを
特徴とする請求項１記載のピストンリング。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31429796A JP3362831B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-11-11 | ピストンリング |
| EP97309024A EP0841414B2 (en) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof |
| US08/966,977 US6054225A (en) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof |
| DE69704752T DE69704752T3 (de) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25548996 | 1996-09-05 | ||
| JP8-255489 | 1996-09-05 | ||
| JP31429796A JP3362831B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-11-11 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130892A JPH10130892A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3362831B2 true JP3362831B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=26542238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31429796A Expired - Fee Related JP3362831B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-11-11 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3362831B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006131135A (ru) * | 2004-01-30 | 2008-03-10 | Кабусики Кайса Рикен (Jp) | Композиционная хромовая гальваническая пленка, скользящий элемент, имеющий эту пленку, испособ изготовления скользящего элемента |
| DE102005060235C5 (de) | 2005-12-14 | 2010-04-01 | Groz-Beckert Kg | Systemteil und Verchromungsverfahren |
| DE102008017270B3 (de) * | 2008-04-04 | 2009-06-04 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Strukturierte Chrom-Feststoffpartikel-Schicht und Verfahren zu deren Herstellung sowie beschichtetes Maschinenelement |
| JP5885207B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2016-03-15 | 日本ピストンリング株式会社 | 複合クロムめっき皮膜及びこの皮膜を用いた摺動部材 |
| JP6417438B2 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-11-07 | 株式会社リケン | 複合クロムめっき皮膜、及び当該皮膜を有するピストンリング |
| DE102018106983B4 (de) * | 2018-03-23 | 2022-07-07 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring für Zweitaktmotoren mit einer Verschleißanzeige |
-
1996
- 1996-11-11 JP JP31429796A patent/JP3362831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10130892A (ja) | 1998-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4353485B2 (ja) | 複合クロムめっき皮膜並びにその皮膜を有する摺動部材及びその製造方法 | |
| US6013380A (en) | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof | |
| JP3362831B2 (ja) | ピストンリング | |
| US6054225A (en) | Composite chromium plating film and sliding member covered thereof | |
| JP3148655B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JP3578873B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JP3761640B2 (ja) | ピストンリングおよびその製造方法 | |
| JP2709613B2 (ja) | ピストンリング | |
| JPS62282150A (ja) | ピストンリングとシリンダの組合せ | |
| EP0424109A2 (en) | Aluminium alloy matrix composite for internal combustion engines | |
| JP3650061B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JPH0379865A (ja) | ピストンリングとシリンダの組合せ | |
| JP3816203B2 (ja) | ピストンリング | |
| JP2000179692A (ja) | ピストンリング | |
| JP2002146598A (ja) | 複合メッキ被膜 | |
| JP3650062B2 (ja) | 摺動部材の製造方法 | |
| JPH11201136A (ja) | 自動車内燃機関用部品 | |
| JPH1151186A (ja) | ピストンリングおよびその製造方法 | |
| Dueck et al. | Piston Ring Development—Trends in Europe for Off-Highway Applications | |
| JPH03247795A (ja) | 内燃機関のシリンダ | |
| JPH06229314A (ja) | 内燃機関用アルミニウム合金製ピストン | |
| JPH0335508B2 (ja) | ||
| JP2008232172A (ja) | エンジンのピストン | |
| JPH05215238A (ja) | ピストンリング | |
| JPH0379863A (ja) | ピストンリング |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101025 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101025 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111025 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111025 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121025 Year of fee payment: 10 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121025 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121025 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121025 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131025 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |