JPH0465A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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〕
本発明は溶射ピストンリングに関する。
ピストンリングの外周面に溶射皮膜を形成したものは知
られており、通常Ｍｏ以外の溶射材を使用する場合は、
母材との密着性を良好にするために、表層部の溶射皮膜
の下に下地溶射皮膜を設ける。この場合、通常、ピスト
ンリングの外周面に浅い凹溝を全周にわたって形成し、
その溝内の全表面に下地溶射皮膜を設け、その溝内に表
層部の溶射材を溶着して形成する。
られており、通常Ｍｏ以外の溶射材を使用する場合は、
母材との密着性を良好にするために、表層部の溶射皮膜
の下に下地溶射皮膜を設ける。この場合、通常、ピスト
ンリングの外周面に浅い凹溝を全周にわたって形成し、
その溝内の全表面に下地溶射皮膜を設け、その溝内に表
層部の溶射材を溶着して形成する。
そして、従来、例えばＮ１−Ａｆｆｉ下地溶射材が使用
されて、内燃機関用エンジンで一定の効果を出したが、
高負荷化する中では不充分で、ＮｉＡｌ下地溶射皮膜が
層内剥離することがある。
されて、内燃機関用エンジンで一定の効果を出したが、
高負荷化する中では不充分で、ＮｉＡｌ下地溶射皮膜が
層内剥離することがある。
また、Ｎｉ−Ａｍ！下地溶射材は、５〜１０％ＡｌとＮ
ｉであるため、硬度がＨｖ２００程度と低く耐摩耗性に
乏しい欠点があり、外周面に露出したＮｉ −Ａｊ！下
地溶射皮膜は燃焼生成硬質粉によって容易に摩耗して、
外周面において母材と表層部の溶射皮膜との間に段付摩
耗を生し、その凹部が切欠作用となり耐剥離性が劣化し
、またこの凹部部分のエツジ部がンリンダ壁面を異常に
加速摩耗させることがある。
ｉであるため、硬度がＨｖ２００程度と低く耐摩耗性に
乏しい欠点があり、外周面に露出したＮｉ −Ａｊ！下
地溶射皮膜は燃焼生成硬質粉によって容易に摩耗して、
外周面において母材と表層部の溶射皮膜との間に段付摩
耗を生し、その凹部が切欠作用となり耐剥離性が劣化し
、またこの凹部部分のエツジ部がンリンダ壁面を異常に
加速摩耗させることがある。
本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、耐摩耗性
、耐焼付性にすくれるとともに、耐剥離強度の高い下地
溶射皮膜を備えた溶射ピストンリングを提供することを
目的とする。
、耐焼付性にすくれるとともに、耐剥離強度の高い下地
溶射皮膜を備えた溶射ピストンリングを提供することを
目的とする。
本発明の構成は、外周面に形成した下地溶射皮膜上に表
層部の溶射皮膜を備えるピストンリングにおいて、前記
下地溶射皮膜が、Ｎｂを６０重量％以上含み粒度が５μ
ｍ以上、４４μｍ未満のフェロニオブ合金粉を溶射した
ものか、あるいは前記フェロニオブ合金粉と、５〜５０
重量％で粒度が４４μｍ以上、１２５．ｃａｍ未満のＭ
Ｏ粉、Ｎｉ自溶性合金粉のいずれか又は両方と、を混合
溶射したものからなり、その皮膜厚さが２０〜１００μ
ｍであることを特徴とする。
層部の溶射皮膜を備えるピストンリングにおいて、前記
下地溶射皮膜が、Ｎｂを６０重量％以上含み粒度が５μ
ｍ以上、４４μｍ未満のフェロニオブ合金粉を溶射した
ものか、あるいは前記フェロニオブ合金粉と、５〜５０
重量％で粒度が４４μｍ以上、１２５．ｃａｍ未満のＭ
Ｏ粉、Ｎｉ自溶性合金粉のいずれか又は両方と、を混合
溶射したものからなり、その皮膜厚さが２０〜１００μ
ｍであることを特徴とする。
従来使用されているＮｉ−Ａｌ下地溶射皮膜の硬さはＩ
（ｖ２００以下であり、耐摩耗材として使用される表層
部の溶射皮膜及び母材より硬度が低いため、運転中のツ
イスト応力がＮ１−ｆｉ、１下地溶射皮膜に集中し、下
地溶射皮膜内で剥離を生しることがある。本発明は下地
溶射皮膜に耐摩耗性を付与するとともに、硬度を高くし
て下地溶射皮膜への応力集中を防止する。この特性を付
与する材料は粉末粒度を微細にしないと、母材との結合
力が不安定になるため、５μｍ以上、４４μｍ未満の微
細粉を使用する。
（ｖ２００以下であり、耐摩耗材として使用される表層
部の溶射皮膜及び母材より硬度が低いため、運転中のツ
イスト応力がＮ１−ｆｉ、１下地溶射皮膜に集中し、下
地溶射皮膜内で剥離を生しることがある。本発明は下地
溶射皮膜に耐摩耗性を付与するとともに、硬度を高くし
て下地溶射皮膜への応力集中を防止する。この特性を付
与する材料は粉末粒度を微細にしないと、母材との結合
力が不安定になるため、５μｍ以上、４４μｍ未満の微
細粉を使用する。
溶射材の母材との結合力は溶射元素により大きな差があ
り、結合力の高い元素は周期率表の■、■族で、特に自
己結合力のある元素はＮｂ、Ｔａ。
り、結合力の高い元素は周期率表の■、■族で、特に自
己結合力のある元素はＮｂ、Ｔａ。
ＭＯであり、その結合力は、
Ｎｂ：５５０ｋｇ／ｃｆｆＩ２
Ｔａ ： ４７０ｋｇ／ＣＩＩ＋２
Ｍ ｏ： ５７０ ｋｇ／ ｃｓ２
である。
なお、これらの華元素では耐摩耗性に乏しい上に高価で
ある。
ある。
これに対して、Ｆｅ−ＮｂあるいはＦｅ−ＮｂＴａのフ
ェロニオブ合金粉は、母材との密着性が良好である上に
、耐摩耗性があり、その上安価である。なお、合金粉の
硬さはＨｖ１０００程度である。
ェロニオブ合金粉は、母材との密着性が良好である上に
、耐摩耗性があり、その上安価である。なお、合金粉の
硬さはＨｖ１０００程度である。
フェロニオブ合金粉中のＮｂ、Ｔａ、Ｆｅ以外の不純物
は少ない方がよく、Ｎｂの含有量は６０重量％以上がよ
い。なお、より好ましくは６５重量％以上である。そし
て、母材との密着性等の点で粉末の粒度は５μｍ以上、
４４μｍ未満がよい。
は少ない方がよく、Ｎｂの含有量は６０重量％以上がよ
い。なお、より好ましくは６５重量％以上である。そし
て、母材との密着性等の点で粉末の粒度は５μｍ以上、
４４μｍ未満がよい。
粉末の粒度が５μｍ未満では過溶融となり、溶射効率が
著しく低下し、４４μｍ以上では溶融不足により母材と
の密着性が劣化するおそれがある。
著しく低下し、４４μｍ以上では溶融不足により母材と
の密着性が劣化するおそれがある。
なお、より好ましい範囲は１０〜２０μｍである。
また、上記フェロニオブ合金粉に、粒度が４４μｍ以上
、１２５μｍ未満の摺動特性及び母材との密着性を妨げ
ないＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金粉を混合溶射すれば、下地
溶射皮膜の粗さが太き（なって、表層部の溶射皮膜との
結合力が高まる。下地溶射皮膜と表層部の溶射皮膜の結
合はインタロック結合であり（第２図参照、■はピスト
ンリング母材、３は下地溶射皮膜、４は表層部の溶射皮
膜）、そのため結合力を上げるには下地溶射皮膜の表面
粗さを粗（する必要があり、それには下地溶射材の粒度
を大きくするのがよい。４４μｍ未満では粗さ出しの効
果が望めず、１２５μｍ以上では溶融不足になる可能性
があり、気孔が粗大になり、結合力が劣化する。なお、
より好ましい範囲は６３μｍ以上、１００μｍ未満であ
る。また、ＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金粉の混合量は５重量
％未満では粗さ出しの効果が望めず、５０重量％を超え
ると、硬さが低下し、層内強度が低下し、剥離を生しる
おそれがある。なお、より好ましい範囲は１５〜４０重
量％である。
、１２５μｍ未満の摺動特性及び母材との密着性を妨げ
ないＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金粉を混合溶射すれば、下地
溶射皮膜の粗さが太き（なって、表層部の溶射皮膜との
結合力が高まる。下地溶射皮膜と表層部の溶射皮膜の結
合はインタロック結合であり（第２図参照、■はピスト
ンリング母材、３は下地溶射皮膜、４は表層部の溶射皮
膜）、そのため結合力を上げるには下地溶射皮膜の表面
粗さを粗（する必要があり、それには下地溶射材の粒度
を大きくするのがよい。４４μｍ未満では粗さ出しの効
果が望めず、１２５μｍ以上では溶融不足になる可能性
があり、気孔が粗大になり、結合力が劣化する。なお、
より好ましい範囲は６３μｍ以上、１００μｍ未満であ
る。また、ＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金粉の混合量は５重量
％未満では粗さ出しの効果が望めず、５０重量％を超え
ると、硬さが低下し、層内強度が低下し、剥離を生しる
おそれがある。なお、より好ましい範囲は１５〜４０重
量％である。
次に拡げテストを行った結果を説明する。球状黒鉛鋳鉄
よりなるリング径９０ｍｍφのピストンリングの外周面
の母材表面を、粗さ２０μｍＲＺにブラスト加工した後
、下地溶射材を単層でプラズマ溶射し、常法で仕上加工
した。そして、ビストンリングの内周の対称位置に配置
する一対のピンを反対方向に動かしてピストンリングを
拡げ、剥離又はクラック発生までの拡げ量を調べた。
よりなるリング径９０ｍｍφのピストンリングの外周面
の母材表面を、粗さ２０μｍＲＺにブラスト加工した後
、下地溶射材を単層でプラズマ溶射し、常法で仕上加工
した。そして、ビストンリングの内周の対称位置に配置
する一対のピンを反対方向に動かしてピストンリングを
拡げ、剥離又はクラック発生までの拡げ量を調べた。
（１）下地溶射材
Ｆ ｅ−Ｎｂ−Ｔａ ：ＪＩＳ Ｇ２３１９相当材Ｆ
ｅ −Ｎ ｂ ： ＪＩＳ Ｇ２３１９相当材Ｍ
Ｏ：純度９９．７０％ Ｎｉ自溶性合金： ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材Ｆｅ
−Ｎｂ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｎｂの粉末粒度は５μｍ以上、４
４μｍ未満。
ｅ −Ｎ ｂ ： ＪＩＳ Ｇ２３１９相当材Ｍ
Ｏ：純度９９．７０％ Ｎｉ自溶性合金： ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材Ｆｅ
−Ｎｂ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｎｂの粉末粒度は５μｍ以上、４
４μｍ未満。
Ｍｏ、Ｎｉ自溶性合金の粉末粒度は４４μｍ以上、１２
５μｍ未満。
５μｍ未満。
（２）表層部の溶射材
高Ｃｒ鋳鉄 ：５０重量％
ＭＯ：３０重量％
Ｎｉ自溶性合金：２０重量％
（ＪＩＳ門５ＦＮｉ−２相当材）
結果を表１と表２に示す。
表１
（以下余白）
表２
上記のように、下地溶射皮膜が厚さ４０μｍのＮｉ−５
％ＡＩでは、下地溶射皮膜内で剥離する。
％ＡＩでは、下地溶射皮膜内で剥離する。
そして、Ｎｉ−５％ＡＩの下地溶射皮膜厚さを８０μｍ
にすれば剥離せず、クラックの発生にとどまるが、拡げ
量は３３ｍｍと小さい、これに対して、本発明のものは
、厚さ２０〜４０μｍで、いずれも単なるクランク発生
のみで剥離せず、拡げ量もＮｉ−５％Ａｊ’のものに比
べて大きいことがわかる。
にすれば剥離せず、クラックの発生にとどまるが、拡げ
量は３３ｍｍと小さい、これに対して、本発明のものは
、厚さ２０〜４０μｍで、いずれも単なるクランク発生
のみで剥離せず、拡げ量もＮｉ−５％Ａｊ’のものに比
べて大きいことがわかる。
なお、下地溶射皮膜の厚さが２０μｍ未満であると、下
地溶射皮膜の粗さが不充分となり、１００μｍを越える
と、溶射皮膜全体に占める下地溶射皮膜の割合が多くな
って耐久性が劣るようになる。なお、より好ましい範囲
は３０〜８０μｍである。
地溶射皮膜の粗さが不充分となり、１００μｍを越える
と、溶射皮膜全体に占める下地溶射皮膜の割合が多くな
って耐久性が劣るようになる。なお、より好ましい範囲
は３０〜８０μｍである。
第１図はピストンリングの外周面に溶射皮膜を形成した
ものを示す、即ち、ピストンリング母材１が球状黒鉛鋳
鉄よりなるピストンリングの外周面に浅い凹溝２を全周
にわたって形成し、母材面を粗さ２０μｍＲＺにブラス
ト加工した後、その溝２内に下記に示す下地溶射材をプ
ラズマ溶射して、溝２内の全表面に下地溶射皮膜３を厚
さ６０μｍ設け、その後下記に示す表層部の溶射材を溝
２内にプラズマ溶射して、下地溶射皮膜３上に表層部の
溶射皮膜４を厚さ１５０μｍ設け、所定の仕上加工を施
して形成したものである。
ものを示す、即ち、ピストンリング母材１が球状黒鉛鋳
鉄よりなるピストンリングの外周面に浅い凹溝２を全周
にわたって形成し、母材面を粗さ２０μｍＲＺにブラス
ト加工した後、その溝２内に下記に示す下地溶射材をプ
ラズマ溶射して、溝２内の全表面に下地溶射皮膜３を厚
さ６０μｍ設け、その後下記に示す表層部の溶射材を溝
２内にプラズマ溶射して、下地溶射皮膜３上に表層部の
溶射皮膜４を厚さ１５０μｍ設け、所定の仕上加工を施
して形成したものである。
下地溶射材：
Ｎｂを６０重量％以上含むフェロニオブ合金粉のみ、あ
るいはこれに５〜５０重量％でＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金
粉のいずれか又は両方を混合したもので、フェロニオブ
合金粉の粒度は５μｍ以上、４４μｍ未満、ＭＯ粉、Ｎ
ｉ自溶性合金の粒度は４４μｍ以上、１２５μｍ未満の
もの。
るいはこれに５〜５０重量％でＭＯ粉、Ｎｉ自溶性合金
粉のいずれか又は両方を混合したもので、フェロニオブ
合金粉の粒度は５μｍ以上、４４μｍ未満、ＭＯ粉、Ｎ
ｉ自溶性合金の粒度は４４μｍ以上、１２５μｍ未満の
もの。
表層部の溶射材：
高Ｃｒ鋳鉄 ５０重量％
ＭＯ３０重量％
Ｎｉ自溶性合金 ２０重量％
（ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材）
ピストンリング母材は上記では球状黒鉛鋳鉄を使用した
が、勿論これに限ることはな（、他の鋳鉄あるいは鋼を
適宜使用すればよい。
が、勿論これに限ることはな（、他の鋳鉄あるいは鋼を
適宜使用すればよい。
また、表層部の溶射材としては、上記に限らず、この他
例えば下記に示すもの等を使用するのがよい。
例えば下記に示すもの等を使用するのがよい。
高Ｃフェロクロム合金 ７０重量％
Ｍｏ ９重量％Ｎｉ自溶性合金
２１重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、耐摩耗性、耐焼付
性にすぐれるとともに、耐剥離強度の高い下地溶射皮膜
を備えた溶射ピストンリングとなる。
２１重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、耐摩耗性、耐焼付
性にすぐれるとともに、耐剥離強度の高い下地溶射皮膜
を備えた溶射ピストンリングとなる。
第１図は本発明の一実施例を示すピストンリングの一部
分の縦断面図、第２図はその要部拡大圓である。 １はピストンリング母材、２は凹溝、３は下地溶射皮膜
、４は表層部の溶射皮膜。
分の縦断面図、第２図はその要部拡大圓である。 １はピストンリング母材、２は凹溝、３は下地溶射皮膜
、４は表層部の溶射皮膜。
Claims (2)
- （１）外周面に形成した下地溶射皮膜上に表層部の溶射
皮膜を備えるピストンリングにおいて、前記下地溶射皮
膜が、Ｎｂを６０重量％以上含み粒度が５μｍ以上、４
４μｍ未満のフェロニオブ合金粉を溶射したもので、そ
の皮膜厚さが２０〜１００μｍであることを特徴とする
ピストンリング。 - （２）外周面に形成した下地溶射皮膜上に表層部の溶射
皮膜を備えるピストンリングにおいて、前記下地溶射皮
膜が、Ｎｂを６０重量％以上含み粒度が５μｍ以上、４
４μｍ未満のフェロニオブ合金粉と、５〜５０重量％で
粒度が４４μｍ以上、１２５μｍ未満のＭｏ粉、Ｎｉ自
溶性合金粉のいずれか又は両方と、を混合溶射したもの
で、その皮膜厚さが２０〜１００μｍであることを特徴
とするピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9988490A JPH0465A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9988490A JPH0465A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ピストンリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465A true JPH0465A (ja) | 1992-01-06 |
Family
ID=14259215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9988490A Pending JPH0465A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491679A (en) * | 1992-08-19 | 1996-02-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Information recording and/or reproducing apparatus with shutter member and shuttle linked for movement together |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP9988490A patent/JPH0465A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491679A (en) * | 1992-08-19 | 1996-02-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Information recording and/or reproducing apparatus with shutter member and shuttle linked for movement together |
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