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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