JPH0396601A - 相対移動装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ターボチャージレやガスタービン等のように
高温下で近接して相対的に移動する可動部材と固定部材
とをもつ相対移動装置に関し、詳しくは、固定部材と可
動部材との間隙を運転中にＯに近づけることができる相
対移動装置に関する。

［従来の技術］ 従来の相対移動装置として、例えば第２０図に示す自動
車用ターボチャージャを例にとり説明する。このターボ
ヂャージレは、可動部材としてターボロータ１００とイ
ンペラ−２００とをもち、固定部材としてターボハウジ
ング１０１とコンプレッ４ノハウジング２０１とをもつ
ものである。かかるターボチャージャは、ターボロータ
１００がエンジン（図示せず〉の排気エネルギによって
回転してシャフト３００を回転させ、シレフト３００の
回転によってインペラ−２００が回転してエンジンに空
気を過給する作用を行なうものである。

このようにターボ口ータ１００とターボハウジング１０
１及びインベラ−２００と］ンプレッサハウジング２０
１は、ターボチャージャの運転時にそれぞれ高温下で近
接して相対移動運動をする。

ところで、これらターボロータ１００とターボハウジン
グ１０１との間隙Ｃ１００やインペラ−２００とコンプ
レツサハウジング２０１との間隙Ｃ２００をなるべく小
さくづれば、ターボチャージャの効率が上がることが知
られている。しかし、これらの間隙ＣＩＯＯ，Ｃ２００
を小さくすると、シレフト３００の製造時におけるわず
かな偏心等によって、運転時にターボロータ１００がタ
ーボハウジング１０１と接触又は衝突したり、インペラ
−２００がコンプレツサハウジング２０１と接触又は衝
突したりするため、ターボロータ１００やインペラ−２
００が破ｊ員する可能性があった。

このため、従来のターボチャージＶにあっては、ターポ
ロータ１００とターボハウジング１０１との間隙Ｃ１０
０を約０．６〜０．８ｍｍ、インペラ−２００とコンプ
レツリハウジング２０１との間隙Ｃ２００を約０．３〜
０．５ｍｍとする必要があり、効率上不十分であった。

このように相対移動装置にあっては、可動部材と固定部
材との間隙をなるべく小さくして効率の改善ができ、か
つ可動部材の破損を防止できる技術の開発が望まれてい
た。従来、かかる技術として、コンプレツサハウジング
側に軟質金属と樹脂又はグラファイトとが混合された皮
膜層を溶割によって形成する技術の開示がある。この従
来技術では、形或された皮膜層はシャフトの偏心等でイ
ンペラーがコンブレツサハウシングと接触等することに
よって容易に削り取られるため、削り取られた後のイン
ペラーとコンプレツサハウジングとの間隙をＯに近づけ
る、ことができる。なお、これによりインペラーが破損
されることはない。このような皮膜層の被削性を利用し
て可動部材と固定部材との間隙をＯに近づける他の技術
として、持聞昭４９−１８０８５＠公報及び米国１ＪＩ
許ＮＯ．４４０５２８４がある。これらは、Ｎ１−グラ
フ７イトやＮ　ｉ　ＣｒＦｅＡ　ｌ　−ＢＮを被覆する
技術を開示している。

また、米国特許Ｎｏ．４２６９９０３は、ヒラミックシ
ールに係る充明として、２０〜３３％の気孔率をもつポ
ーラスな安定化ジルコニア唐を被覆する技術を開示して
いる。この技｛・ｌ’Ｊ　’ｂ　塁本的に上記発明と同
様であり、この技術によっても相対移動装置における可
動部材と固定部材との間隙をポーラスな安定化ジルコニ
ア層の被削性でＯに近づけることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の技術によって相対移動装置を製造し
ても種々の欠点が存在する。

すなわち、米国特許Ｎｏ．４２６９９０３開示の技術は
、高温使用を考慮してサーマルショックに強いジルコニ
アを皮Ｍ’Ａ層として用い、かつ皮膜層の被削性を確保
するためジルコニアをポーラスにしたものである。しか
しながら、この技術におけるジルコニアのみで溶射した
２０〜３３％の気孔率をもつ皮膜層では、ジルコニアが
口Ｖ１０００以上の高い硬度を有しているため、皮膜層
の相手材となる可動部材が皮膜層によって摩耗ざれやす
いという欠点がある。また、皮膜層の被削性をより向上
させようと３３％以上、例えば４０％の気孔率をもつジ
ルコニアを皮ＩｌＡ層とすれば、耐サーマルッショック
性が低下し、皮膜層の剥離や脱落を生じるという欠点が
ある。

また、特開昭４９−１８０８５月公報、米国特許Ｎｏ．
４４０５２８４の技術では、皮膜眉が金属系であるため
、例えば航空機のジェットエンジン（ガスタービンエン
ジン）にお【プる最高約１０ｏｏ’ｃという高温に長時
間耐えることは不可能であり、やがて酸化して腐蝕する
ため冫市修しな（プればならないという欠点がある。

本発明は、上記従来の困剛性に鑑みてなされたものであ
って、高温下で使用されても被削↑１が良好な皮１！届
を備えた相対移動装置を捉供することを目的とするもの
である。

なお、特公昭５０−６９０号公報は、皮膜層の被剛性を
利用した技術ではないが、ガスタービンエンジンに係る
発明として、タービンケーシングをタービンブレードよ
り軟質のセラミックス材で或形・焼結し、タービンブレ
ードの破屓を防止する技術を間示している。しかし、こ
の技術では、セラミックス材の結合力が弱く、耐久性に
欠（ノるという欠点がある。

また、特開昭６２−１６８９２６月公報は、ターボハウ
ジング又はコンプレツサハウジングの内面に複合部材を
コーティングしてターボハウジングとターポロータとの
間隙あるいはコンプレツサハウジングとインペラーとの
間隙を運転中に適切化する技術を開示している。しかし
、これは皮膜層の材質を開示するものではない。

［課題を解決するための手段］ 本発明の相対移動装置は、高温下で近接して相対的に移
勤リ−る可動部材と固定部材とをもつ相対移動装置であ
って、 前記固定部材の前記可動部材と近接する部分は、溶鋼に
より形或され、六方品窒化ホウ素粉末５〜４５休積％と
残部酸化物粉末とからなり、かつ該可動部材によって被
削されて＠ト成された創或而をもつ皮膜層を具備するこ
とを特徴とするものである。

本発明にお（プる相対移動装置は、自動車用又は航空機
用ターボヂャージＶやガスタービン等であって、高温下
で近接して相対的に移動する可動部材と固定部材とをも
つものである。例えば、夕一ボチャージャを相対移動装
置とすれば、インベラやターボロー夕が可動部材に該当
し、コンプレッサハウジングやターボハウジングが固定
部材に該当する。ガスタービンを相対移動装置とすれば
、タービンブレードが可動部材に該当し、タービンケー
シングが固定部祠に該当する。また、可動部＋Ａと固定
部材との相対移動は回転移動でも直線移動でもよい。

固定部材の可動部材と近接する部分は、皮ＴＩｔＡ層を
具備している。皮膜層は、六方品窒化ホウ素粉末５〜４
５休積％と酸化物粉末５５〜９５体積％とからなるアブ
レーダブル材料を溶射により形成する。

窒化ホウ素（ＢＮ）粉末としては、本発明の効果を得る
ために立方品のものではなく六方品のものを用いる。立
方品のＢＮ粉末は硬いものであり、六方品のＢＮ粉末は
柔かいものだからである。六方品〈以下略す）ＢＮ粉末
５〜４５体積（ＯＱ〉％を含むアブレーダブル＋Ｊ　７
３＋を採用ずることにより、本発明の効果が得られる。

５休積％未満では皮膜層の被削性の向上が充分ではなく
、４５体積％を越えると皮膜層の被削性の向上が過剰に
なるため耐サーマルショック性が低下して剥離や脱落の
原囚となりやすいからである。なお、ＢＮ粉末の粒径は
５〜５０μ机が実用上好ましい。

酸化物粉末としては、ジルコニア（Ｚｒ０２）やアルミ
ナ（八１２０３＞等のセラミックス粉末を用いることが
できる。酸化物粉末の粒径は１０〜１００μ卯が実用上
好ましい。

溶躬の方法としては、プラズマジェット溶銅法、ガス溶
躬法を採用することができる。

皮膜層は創成面をもつ。かかる創成面は、相対移動装置
の運転時に可動部材に上って被削されて創戊ざれる。

［作用］ 本発明の相対移動装置は、固定部材の可動部材と近接す
る部分に酸化物とＢＮとからなる皮膜層を具備している
。かかる皮膜層では、ＢＮの性質から、第１７図に模式
的に示すように、酸化物粒子５１の境界にＢＮ粒子５２
が槓居横造で存在し、かつ酸化物粒子５１やＢＮ粒子５
２の境界に気孔５３も存在している。なお、図中、固定
部材を符号６１で示す。

本発明者は、第１８図に模式的に示すように、固定部材
６１と相対的に移動する可動部材６２によって上記構造
の皮膜層が被削されるメカニズムには、次の４種類があ
ると考察する。

■酸化物粒子５１のせん断破壊（ａ−１＞■気孔５３を
境界とした酸化物粒子５１の脱落（ａ−２＞ ■ＢＮ粒子５２を境界とした酸化物粒子５１の脱落（ａ
−３＞ ■ＢＮ粒子５２のせん断破１１（ａ−４）一方、第１９
図に模式的に示すように、従来の酸化物のみからなる皮
膜層が被削されるメカニズムには、次の２種類があると
考察する。

■酸化物粒子５１のせん断破壊（ｂ−１＞■気孔５３を
境界とした酸化物粒子５１のＢＱ落（ｂ−２） 上記メカニズムのうら、酸化物粒子５１のせん断破壊（
ａ−１、ｂ−１〉は、酸化物粒子５１が非常に硬いもの
であるため（例えば、ジルコニアでは口Ｖ１０００以上
〉、大きな力が必要と考えられる。これに対し、ＢＮ粒
子５２のせん断破壊（ａ−４）は、酸化物粒子５１と比
べてＢＮ粒子５２が柔かいため（口ｖ３程度〉、小さな
力で済むと考えられる。また、ＢＮ粒子５２を境界とす
る酸化物粒子５１の脱落（ａ−３＞は、濡性が低いＢＮ
粒子５２によって酸化物粒子５１か弱い結合力で結合さ
れていると考えられるため、やはり、小さな力で済むと
考えられる。さらに、気孔５３を境界とする酸化物粒子
５１の脱落（ａ−２、ｂ−２）は、気孔５３が境界に存
在して酸化物粒子５１か弱い密着力で密着されていると
考えられるため、中程度の力が必要であると考えられる
。

したがって、本発明の相対移動装置では、可動部材は大
きな力を要さずに小さな力又は中程度の力で皮膜局を被
削できる。このため、皮膜居は、可動部材を屓傷するこ
となく、容易に被削されて創或而が創戒される。この創
成面によって、可動部材と固定部材との間隙がＯに近づ
【ノられるため、ガス漏れ等が最小限に食い止められ、
効率が向上する。

また、本発明の相対移動装置では、皮膜層の気孔率を上
げたり、皮１１ＱＩｆｆｉを金属系で形成したりしない
。このため、皮ｎ’Ａ層が高温下で剥離、脱落又は腐食
ざれない。

［実施例］ 以下、ターボチャージャに具体化した実施例を比較例と
ともに説明する。

く実施例１〉 このターボチャージャは、第１図に部分断面図を示すよ
うに、前記従来のものく第２０図参照〉と基本的に同一
のものであり、内径５５ｍｍのターボハウジング８１と
、シャフト８０に連結ざれたターボロータ８２とを備え
たものである。このターボチャージレは、ターボハウジ
ング８１のターボロータ８２と近接する部分Ｐに、皮膜
居８５を具備している。以下にこのターボハウジングの
作成手順を示す。

■このターポチＡ・−ジャは、第２図に示づように、皮
ｙｉＡ層８５等を形成する前にはターボハウジング８１
とターポロータ８２との間隙ＣＯが約Ｏ．８ｍｍであっ
た。

■ターボハウジング８１のターポロータ８２と近接する
部分Ｐに、粒径１　２００〜１４００μ況の焼或アルミ
ナ粉末を用いてショットブラスト処理を施した。

■第３図に示すように、ショットブラスト処理を施した
その部分Ｐに、密着性を向上させるため、予め下地とし
ｉ’Ｎ　ｉ　ＣｒＡ　Ｉ　　（９４　（８０Ｎ　ｉ　−
２０Ｃｒ）−６Ａ　ｌ　）合金を０．０８〜０．１ｍｍ
の厚さｔ１でプラズマ溶射し、合金層８４を形或した。

■粒径１０〜７４μ・ｍのＺｒＯ２・８Ｙ２０３粉末（
昭電Ｋ９０）及び粒径３５〜４５μ卯の六方品のＢＮ粉
末（昭電Ｖｌ−ＩＰ−ＥＸ）を用意し、ＺｒＯ２・８Ｙ
２０３粉末６０体槓％及びＢＮ粉末４０体積％を調合・
混合し、アブレーダブル材料とした。

■合金層８４を形成したその部分Ｐに、上記アブレーダ
ブル材利を約１．０ｍｍの厚さｔ２でプラズマ溶射し、
皮ＷＡ　層８　５を形成した。

■皮膜層８５の形成後、Ｎ（Ｊ！械加工によりターボハ
ウジング８１とターボロータ８２との間隙Ｃ１が０．０
５ｍｍとなるＪ；う皮模居８５を加工した。

こうして実施例１のターボヂャージャを作成した。

く実施例２〉 このターボチＶ−ジャは、アブレーダブル材料としてＡ
Ｉ２０３粉末６５休積％とＢＮ粉末３５休積％とからな
るものを用いた以外は実施例１のターボチャージャと同
一のものである。なお、Ａ２　０　３　’Ｆｔ）末（メ
テコ１０１Ｂ＞は粒径３５〜７４μ肌、ＢＮ粉末は実施
例１と同じものである。

く実施例３〉 このターポチ−７−ジャは、アブレーダブル材清１とし
てＡＩ２０３粉末６０休積％とＢＮ粉末４０休積％とか
らなるものを用いた以外は実施例１のターボチャージャ
と同一のものである。なｄ３、Ａ１２０３粉末及びＢＮ
粉末は実施１９＋１　１のものと同じである。

く比較例１１〉 このターボチャージャは、実施例１のターボチャージャ
と基本的に同一のものであるが、合金層８４及び皮ｒＩ
ｔＡ層８５を形戒せずに作成したものである。

く比較例１２〉 このターボチャージャは、アブレーダブル材料としてＺ
ｒＯ２・２０Ｙ２０３粉末を用いた以外は実施例１のタ
ーボチャージャと同一のものである。なａ′３、Ｚｒ０
２・２０Ｙ２０３粉末は粒径１０〜４４μｍの昭和電工
製であり、形或した皮膜層の気孔率は２８％であった。

〈比較例１３〉 このターボチャージャは、アブレーダブル材料としてＮ
ｉ粉末７５Ｗｔ％とグラファイト粉末２５ｗｔ％とから
なるものを用いた以外は実施例１の夕〜ポチャージャと
同一のものである。なお、Ｎ：粉末は粒径１０〜７４μ
ｍであり、グラフ７イト粉末は粒径１０〜３０μｍのパ
ーキン・エルマー製である。

く比較例１４〉 このターボチャージャは、７ブレ〜ダブル材利としてＮ
　ｉ　ＣｒＦｅＡ　ｌ合金粉末９４．５ｗｔ％とＢＮ粉
末５．５ｗｔ％とからなるものを用いた以外は実施例１
のターボチャージレと同一のものである。なお、Ｎ　ｉ
　ＱｒＦｅＡ　ｌ合金は、組或Ｃ「１４％、Ｆｅ８．０
％、Ａ！９３．５％、ＢＮ５．５％、ＮｉＢａＱ、粒径
４５〜１２０ｔｉｍである。

ＢＮ粉末は実施例１と同じものである。

く評価〉 第４図に示すように、実施例１、２のターボチャージャ
は、たとえシャフト８０ｔｆｉ偏心していてターボロー
タ８２が運転時に皮Ｖ層８５に接触又は衝突しても、タ
ーボハウジング８１の皮膜層８５がターボロータ８２に
よって容易に被削され、皮膜層８５に創成面８５１を創
成するものであった。このため、このターボチャージレ
はターボロータ８２の損傷を防止することができるもの
であった。

また、実施例１、２及び比較例１１のターボチャージャ
を用いて、口−タ回転数１０万「ｐｍの　　定した。こ
れにより浸れていると思われるものに条件下で単体性能
の評価として総合効率〈％〉を　　○、劣っていると思
われるものに×を付して総合測定した。結果を第１表に
示す。この結果から、　　評価を下した。結果を第２表
に示す。第２表に示実施例１、２のターボチャージャは
比較例１１のものと比べて効率が５〜６％向上している
ことがわかる。これは、第４図に示すように、創或面８
５１がターポロータ８２との問隙をはと／νどＯにする
ものであるため、ガス漏れを最小限に食止めることがで
きるからである。

ざらに、実施例１、３及び比較例１２、１３、１４のタ
ーボチャージＶを用いて、３００ｈｒ運転中の弄音調査
、運転後の皮膜層の状態調査及び運転後のターボロータ
の状態調査を行なうとともに、運転後のターボロータの
重最減少〈ｇ〉を測されるように、実施例１、３のター
ボチャージャは何等異常がなかった。一方、比較例１２
、１３、１４のターボチャージャは、皮膜周の被削性が
悪いため、運転中にターポロータが接触するとぎに異音
を生じた。また、運転後の皮膜層の状態で（よ、比較例
１２、１３のターボチｔノ−ジＶは、皮膜図にターボロ
ー夕が接触するときに、皮膜図が削れるというよりも剥
がれてしまった。さらに、比較例１３、１４のターボチ
ャージャでは、皮膜層が腐蝕していた。また、比較例１
２〜１４のターボチャージャは、運転後にロータ翼の変
形を生じ、かつ摩耗による重最減少もあった。

したがって、実施例１、２、３のターボチャージＶは、
被削性の良好な皮膜層を備えており、ターボロータの損
傷を防止できるとともに、効率を向上できるものである
。

［試験例］ 次に、本発明を試験例により説明する。

（１）第３表に組成を示すアブレーダブル材料を用いて
、実施例４、５及び比較例１５〜２０の試験片を作成し
、これらアブレーダブル材料の比較試験を行なった。

各試験片は、Ｓ４５（Ｊｊの平板の上にまず前記ＮｉＣ
ｒ八１合金を下地材として０．１ｍｍの厚さでプラズマ
溶則し、その上に各アブレーダブル材料を１ｍｍの厚さ
でプラズマ溶射することにより得た。なお、Ｚｒ０２・
８ＹｚＯ３１１末、Ａ１２０３粉末、ＢＮ粉末、グラフ
ァイト粉末は、前記と同じものである。マイカ粉末は粒
径３５〜４５μ汎のｌｎ和電工製である。なお、Ｚｒ０
２、Ａ２０３以外の添加材Ｎ　（ＢＮ粉末、グライファ
イト粉末、マイカ粉末）は、積ＩＷｊ４Ｍ造をもつもの
ばかりであり、容易にそれ自体分離する性質をもら、皮
膜層の被削性が良好になることを期待したものである。

実施例４、５及び比較例１５〜２０の各試験片にお（プ
る皮膜周の被剛性を評価した。評価は、第５図に示すよ
うに、各試験片の上でターボロータと同材質のインコネ
ル製リング９０を面負荷１５０ｇ／ｍｍ２の荷重Ｗ、回
転数１００Ｏｒｐｍ、回転ロ、１間１分の条件で図中の
矢印の方向に回転させることにより行なった。そして、
リング９０によって各試験片の皮膜層が削られた深さを
被削深さ（ｍｍ＞とし、相手攻撃性をリング摩耗ｍ（ｍ
ｑ）として測定した。結果を第６図に示す。第６図から
、実施例４、５の試験片におけるＢＮ入りの皮膜層は、
削られやすく好ましいことがわかる。

一方、比較例１５〜２０の試験片におけるグラフ７イト
やマイ力入りの皮膜層又は酸化物のみで形成された皮膜
層は、被削深ざがＱｍｍに近く、かつリング摩耗最が大
きいため、好ましくないことがわかる。

また、第７図に実施例４、５及び比較例１５〜２０にお
ける各試験片の皮膜層の硬さを測定した結果を示す。測
定は５ｋＣＩの荷重によるビツカース硬さにより求めた
。ざらに、第８図に比較例１５の試験片の４００倍の走
査型電子顕＠鏡（ＳＥＭ〉写真、第９図に比較例１７の
試験片のＳＥＸ写真、第１０図に実施例４の試験片のＳ
ＥＭ写真、第１１図に比較例２０の試験片のＳＥＭ写真
を示す。これらの結果から、実施例４、５の試験片にお
けるＢＮ入りの皮膜層は、組織中にもＢＮか存在して皮
膜層の硬さも小さく、良好な被削性であることがうかが
える。また、このＢＮ入りの皮膜層は、ＢＮが酸化物で
ないためまわりの酸化物との濡性が悪く、かつモース硬
度１〜２と柔かいので、粒子同士の結合力が弱く、削ら
れ易いことがわかる。一方、第９図より、比較例１７の
試験片にｃＢＧノるグラフ／イト入りの皮膜層は、溶則
中にグラフ７イトが燃焼してしまい、組織中にほとんど
グラフ？イトが見られないのがわかる。また、マイ力は
、主成分がＳｉＯ２、ＡＩ２０３であり、混合したアル
ミナ等と同じ酸化物であるため粒子同士の濡性もＪ：＜
、かつＢＮに比べてそれ自体硬いので、比較的強固な皮
膜層を形成しているようである。このため、比較例１９
、２０の試験片にＪＵＧプるマイ力入りの皮膜層は、他
の比較例の試験片と比べて硬く、被剛性が悪いようであ
る。

（２）被削性及び嗣サーマルショック性からＢＮの最適
値を試験した。

く被削性からの試験〉 上記（１）の試験と同様にして、５０〜９０休偵％のＺ
ｒＯ２・８Ｙ２０３又はＡ　Ｉ　２　０３と１０〜５０
休積％のＢＮとからなる皮ｖ４層をもつ試験片を用意し
た。そして、各試験片における皮膜層の被削深さ（ｍｍ
）及びリング摩耗ｆｆｌ（ｍｃ＋）を上記（１）の試験
と同様に測定した。結果を第］２図に示す。第１２図か
らわかるように、Ｚ「Ｏ２・８Ｙ２　０３系の皮膜層も
ＡＩ２０３系の皮膜層も８Ｎの量が多いはど被削性が良
好となっていく。したがって、被削性のことのみを考慮
すると、ＢＮは多い方がよいと考えられる。

く耐サーマルッショク性からの試験〉 ＢＮを含んだ皮ｌｌ！　Ｉｆｆｉの嗣サーマルッショク
性を熱サイクル試験により測定した。まず、上記（１〉
の試験と同様にして、５０〜１００体積％のＺｒＯ２・
８Ｙ２　０３又はＡＩ２０３とＯ−ｙ５０休積％のＢＮ
とからなる皮膜層をもつ試験片を用意した。そして、１
サイクルとして、各試験片を０２−Ｃ２口２バーナで３
２秒間・約１０００℃まで加熱し、これらを水中に入れ
て急冷した。皮膜層の一部又は全部が剥離又は脱落する
までサイクルを繰返し、剥離等までのサイクル数で耐リ
“−マルショック性を評価した。なお、確認は５０サイ
クル毎に行い、最高２０００ナイクルまでとした。

結果を第１３図に示す。第１３図からわかるように、耐
サーマルショック性は、ＢＮが５休積％程度から向上し
、２５休積％のときに最高１直を示し、４５体積％程度
から低下していく。そして、５０体積％では２００サイ
クル未満で剥離を生じた。

上記被削性及び酎サーマルショック性からの試験より、
第１２図及び第１３図に示されるように、５〜４５休積
％のＢＮが被削性、耐サーマルショック性から考えて有
効な皮膜層を形或できると確認できた。また、酸化物と
しては、Ｚｒ０２・８Ｙ２０３の方がＡＩ２０３よりも
被削性、耐サマルショック性に優れていると考えられる
。

（３）本充明に係る８Ｎ入り皮膜層と、従来技術である
米国特許Ｎｏ．４２６９９０３のボーラスな皮膜層とを
用いて被削性及び耐サーマルショック性の比較試験を行
なった。

上記（１〉の試験と同様にして、５０〜９０体偵％のＺ
ｒＯ２・８Ｙ２０３又はＡＩ２０３と１０〜５０休積％
のＢＮとからなる皮膜層をもつ試験片を用意した。また
、気孔率２０〜３３％のボラスなＺｒＯ２・２０Ｙ２０
３を皮膜層としてもつ試験片も用意した。各試験片の気
孔率（％）を同一軸上に合わせて、各試験片の被削深さ
（ｍｍ）及びリング摩耗ｆ！（ｍｇ＞を測定した。結果
を第１４図に示す。第１４図に示されるように、ＮＯ．
４２６９９０３のＢＮを含まないボーラスな皮膜層より
、本発明に係るＢＮ入りの皮膜居の方が同様の気孔率に
おいて被削性が良好であることがわかる。この理由は、
本発明に係る皮膜層は、構戒するジルコニア等の酸化物
の粒界に柔かくかつ積層＠造をもつＢＮが存在すること
によると考えられる。

また、上記（２）の試験と同様に行った熱ナイクル試験
の結果を第１５図に示す。第１５図に示されるように、
８Ｎ入りの皮膜層は、２０〜３３％気孔率において、Ｂ
Ｎを含まない皮ｎＱ唐よりも耐サーマルショック性がよ
い。一方、第１４図によると気孔率が４０％を越えれば
ＢＮを含まない皮膜層でも被削性が高くなるが、そのよ
うな場合の耐り゛−マルショック性は第１５図に示され
るＪ；うに極端に悪くなり実用に耐えることはできない
。

したがって、本発明に係るＢＮ入りの皮膜層は、従来の
ボーラスな皮膜眉よりも被削性及び耐り゛−マルショッ
ク性に優れている。

（４〉本発明に係るＢＮ入りの皮膜層と、従来技術であ
る特開昭４９−１８０８５及び米国特許Ｎｏ．４４０５
２８４に見られるようなＮｉを中心とする金属系の皮膜
層とを用いて腐蝕性の比較試験を行なった。

上記（１）の試験と同様にして、７５体積％のＺｒＯ２
又はＡＩ２０３と２５休積％のＢＮとからなる皮膜層を
もつ試験片を用意した。また、Ｎ１とグラフ？イトとか
らなる皮ＩＩｉ層をもつ試験片及びＮ　＋　ＣｒＦｅＡ
　Ｉ合金とＢＮとからなる皮膜層をもつ試験片も用意し
た。ここに、Ｎｉとグラフ７イトとからなる皮膜層は、
前記比較例１３で用いたアブレーダブル材料を使用して
形成したものである。また、Ｎ　ｉ　ＣｒＦｅＡ　＋合
金とＢＮとからなる皮膜層は、比較例１４で用いたアブ
レダブル材利を使用して形成したものである。各試験片
を１０００℃に保持した大気炉中に保持し、適時これら
の重量を測定して重量変化（ｍＱ＞により酸化の度合を
測定した。結果を第１６図に示す。第１６図に示される
ように、酸化物とＢＮとからなる皮膜層をもつ試験片は
１０００’Ｃの高温下でも重量変化はなく、酸化等の問
題は生じていない。一方、従来のＮｉ系皮膜層をもつ試
験片は、酸化が進んでいるため、時間とともに重量が増
大している。

したがって、本発明に係るＢＮ入りの皮膜層は、従来の
Ｎｉ系皮膜層と比べて腐蝕性において心配する必要がな
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の相対移動装置は、固定部
材の可動部材と近接する部分が溶則により形或され、六
方品窒化ホウ素粉末５〜４５体積％と残部酸化物粉末と
からなり、かつ可動部材によって被削されて創成された
Ω１成面をもつ皮膜層を具備しているため、高温下にお
いても被剛性に侵れたものである。したがって、本発明
の相対移動装置は、可動部材が損傷されにくく、かつ高
温下で長時間使用する場合においても皮膜層が剥離、脱
落又は腐食することなく、可動部材と固定部材との間隙
をＯに近くすることができ、効率及び寿命に優れたもの
である。

４．図面の簡単な説明 第１図は実施例のターボチャージャにおける部分断面図
である。第２図、第３図及び第４図は実施例のターボチ
ャージャにおける一部拡大断而図である。第５図は試験
片の試験方法を示す斜視図である。第６図及び第７図は
実施例及び比較例の特性を比較する特性図である。第８
図、第９図及び第１１図は比較例の試験片の顕微鏡写真
である。

第１０図は実施例の試験片の顕微鏡写真である。

第１２図及び第１３図は本発明に係るＢＮの範囲におけ
る特性図である。第１４図、第１５図及び第１６図は実
施例と比較例との特性を比較する特性図である。第１７
図及び第１８図は本発明の作用の埋山を示す模式断面図
、第１９図は従来の作用の理由を示ず模式断而図である
。第２０図は従来のターボチャージャの断面図である。

８２・・・ターボロータ（可動部材） ８１・・・ターボハウジング（固定部材〉Ｐ・・・近接
する部分 ８５・・・皮膜層　　　８５１・・・創或而特許出願人 代理人 トヨタ自動車株式会社 弁理士大川宏 ８５１・・・創仮面 第５図 第６図 ３００ ２００ １００ ８０ ６０ ４０ ２０ Ｏ リング摩耗量 （ｍｇ） 第７図 口比較例Ｎｏ． 第１２図 第１３図 区運Ｚ１０２・８Ｙ２０３ 口ＡＩ２０３ Ｏ ５ ｌ０ ２Ｓ ４０ ４５ ５０ ＢＮ （ｖｏｌ％） ０ 第１４図 第１６図 １００ 時間 （｝ｔｒ） ２００ ３００ 第１８図 第１５図 １０ｖｏｌ％ＢＮ 気孔率 （％） 手　　続　　補　　正　　ｍ＜方　　式）平或２年　１
月１２日 第２０図 １．事件の表示 平ＩＲ１年特許願ｉＩ２３３８４５号 ２．発明の名称 相対移動装璽 ３．補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 （３２０）　トヨタ自動車株式会社 代表者　　佐々木　紫　郎 ４．代理人 〒４５０愛知県名古屋市中村区名駅３丁目３番の４平或
１年１２月１１日 ６．補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７．補正の内容 （１）明細書の第２９ページ第１０行に「試験片の顕微
鏡写真」とあるを「試験片の粒子構造を示す顕微鏡写真
」と補正する。

（２〉明細書の第２９ページ第１１行に「試験片の顕微
鏡写真」とあるを「試験片の粒子構造を示す顕微鏡写真
」と補正する。

以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温下で近接して相対的に移動する可動部材と固
   定部材とをもつ相対移動装置であつて、前記固定部材の
   前記可動部材と近接する部分は、溶射により形成され、
   六方晶窒化ホウ素粉末５〜４５体積％と残部酸化物粉末
   とからなり、かつ該可動部材によって被削されて創成さ
   れた創成面をもつ皮膜層を具備することを特徴とする相
   対移動装置。