JPH07127744A - Piston ring - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To increase seizure-resistance and form an oil film high in sealing property by taking a measure to form the sliding surface forming area and flank forming area of a sliding part forming layer formed on the tapered outer periphery surface of a ring body with a polymer containing an oriented metal crystal. CONSTITUTION:A piston ring 1 comprises a ring body 3 with tapered outer peripheral surface 4 and a sliding part forming layer 5 formed on the tapered outer peripheral surface 4. In this case, the sliding part forming layer 5 is formed with a sliding surface forming area 8 to cover the large diameter ring end part 6 on the tapered outer periphery surface 4 and a flank forming areas 9 provided continuously to the sliding surface forming area 8 so as to be moved back from it. Also both formed areas 8 and 9 are formed with a metal crystal polymer of which crystal surfaces are faced toward the sliding surface (a) side and flank (b) side. In addition, the polymer contains an oriented metal crystal 10 of S>=40% in abundance rate S. Then the sliding surface (a) is formed flat, and the oriented metal crystal 10 present in the flank (b) is formed pyramid or truncated pyramid shape.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関等に用いられ
るピストンリング、特に、テーパ状外周面を有するリン
グ本体と、そのリング本体のテーパ状外周面に形成され
た摺動部構成層とを有するピストンリングに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston ring used in an internal combustion engine or the like, in particular, a ring main body having a tapered outer peripheral surface, and a sliding portion forming layer formed on the tapered outer peripheral surface of the ring main body. And a piston ring having

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、この種摺動部構成層としては、例
えば、内燃機関用ピストンリング外周面を形成するクロ
ムメッキ層が知られている。このクロムメッキ層の主た
る目的はピストンリングの耐摩耗性向上にある。2. Description of the Related Art Conventionally, a chrome-plated layer forming an outer peripheral surface of a piston ring for an internal combustion engine has been known as a sliding portion forming layer of this type. The main purpose of this chrome plating layer is to improve the wear resistance of the piston ring.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クロム
メッキ層は、その表面が平滑であり、またオイルに対す
る濡れ性が悪いため、オイル保持性、つまり保油性が十
分でなく、その上初期なじみ性も悪い、ということもあ
って、内燃機関が高速、且つ高出力化の傾向にある現在
の状況下では耐焼付き性が乏しい。また前記濡れ性の悪
さに起因して、クロムメッキ層およびシリンダ内壁面間
にシール性の高い油膜を十分に形成することができない
ので、前記状況下ではブローバイガス量が多い、という
問題もある。However, since the chromium plating layer has a smooth surface and has poor wettability with oil, the oil retaining property, that is, the oil retaining property is not sufficient, and in addition, the initial conformability is also poor. In part because it is bad, the seizure resistance is poor in the current situation where the internal combustion engine tends to have high speed and high output. Further, due to the poor wettability, an oil film having a high sealing property cannot be sufficiently formed between the chrome plating layer and the inner wall surface of the cylinder, so that there is a problem that the amount of blow-by gas is large in the above situation.

【０００４】本発明は前記に鑑み、オイルに対する濡れ
性および相手部材に対するなじみ性が良好であり、また
オイル溜め機能および摺動面側への給油機能をそれぞれ
具備し、これにより、耐焼付き性を大幅に向上させるこ
とができ、その上相手部材との間にシール性の高い油膜
を十分に形成することのできる摺動部構成層を備えた前
記ピストンリングを提供することを目的とする。In view of the above, the present invention has a good wettability with oil and a good compatibility with a mating member, and is provided with an oil sump function and a lubrication function on the sliding surface side, respectively, whereby seizure resistance is improved. An object of the present invention is to provide the above-mentioned piston ring provided with a sliding portion constituting layer which can be significantly improved and can sufficiently form an oil film having a high sealing property between the piston ring and the mating member.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、テーパ状外周
面を有するリング本体と、そのリング本体の前記テーパ
状外周面に形成された摺動部構成層とを有するピストン
リングにおいて、前記摺動部構成層は、前記テーパ状外
周面の大径環状端縁部を覆う摺動面形成域と、その摺動
面形成域に、その摺動面形成域より後退するように連な
る逃げ面形成域とを備え、前記摺動面形成域および逃げ
面形成域は金属結晶の集合体より構成され、その集合体
は、前記摺動面形成域ではその摺動面側に、また前記逃
げ面形成域ではその逃げ面側にそれぞれ結晶面を向け、
且つ存在率ＳがＳ≧４０％である配向性金属結晶を含
み、前記摺動面は平坦に形成され、また前記逃げ面に存
する多数の前記配向性金属結晶は角錐状または角錐台状
の少なくとも一方の形態を有することを特徴とする。The present invention provides a piston ring having a ring body having a tapered outer peripheral surface and a sliding portion constituting layer formed on the tapered outer peripheral surface of the ring main body. The moving part forming layer is formed with a sliding surface forming area that covers the large-diameter annular end portion of the tapered outer peripheral surface and a flank surface that is continuous with the sliding surface forming area so as to recede from the sliding surface forming area. And the sliding surface forming area and the flank forming area are composed of an aggregate of metal crystals, and the aggregate is on the sliding surface side in the sliding surface forming area, and the flank forming area. In the area, the crystal planes are directed to the flank side,
In addition, the sliding surface is formed to be flat, and the number of the oriented metal crystals existing in the flank is at least pyramidal or truncated pyramidal. It is characterized by having one form.

【０００６】[0006]

【作用】摺動面形成域に、配向性金属結晶を前記存在率
Ｓで存在させ、また摺動面を平坦に形成すると、オイル
に対する摺動面の濡れ性および相手部材に対する摺動面
のなじみ性が良好となる。When the oriented metal crystal is present in the sliding surface forming area at the above-mentioned existence ratio S and the sliding surface is formed flat, the wettability of the sliding surface with oil and the conformability of the sliding surface with the mating member The property becomes good.

【０００７】また逃げ面に存する多数の配向性金属結晶
が角錐状等の形態を備えていると、相隣る両配向性金属
結晶間の谷部がオイル溜りとなり、そのオイルは摺動面
に逐次供給される。If a large number of oriented metal crystals existing on the flank face have a pyramidal shape, the valley between the adjacent oriented metal crystals forms an oil reservoir, and the oil is deposited on the sliding surface. Supplied sequentially.

【０００８】このように摺動面のなじみ性を向上させる
と共に逃げ面側から摺動面にオイルを供給し得るので、
その摺動面のオイルに対する濡れ性が良好であることか
ら摺動面が十分な保油性を持ち、これにより摺動面の耐
焼付き性を向上させることができる。Thus, since the conformability of the sliding surface can be improved and the oil can be supplied to the sliding surface from the flank surface side,
Since the sliding surface has good wettability with oil, the sliding surface has sufficient oil retaining property, which can improve seizure resistance of the sliding surface.

【０００９】また前記保油性の向上に伴い相手部材と摺
動面との間にシール性の高い油膜を十分に形成すること
が可能である。Further, as the oil retaining property is improved, it is possible to sufficiently form an oil film having a high sealing property between the mating member and the sliding surface.

【００１０】なお、配向性金属結晶の存在率ＳがＳ＜４
０％では、オイルに対する摺動面の濡れ性および相手部
材に対する摺動面のなじみ性が低下し、また逃げ面形成
域において、配向性金属結晶に角錐状等の形態を持たせ
ることが困難となる。The existence ratio S of the oriented metal crystals is S <4.
At 0%, the wettability of the sliding surface with respect to the oil and the conformability of the sliding surface with the mating member are reduced, and it is difficult to give the oriented metal crystal a shape such as a pyramid in the flank forming region. Become.

【００１１】[0011]

【実施例】図１，２において、内燃機関用ピストンリン
グ１は、合い口２を有すると共にテーパ状外周面４を有
する鋳鉄製リング本体３と、そのリング本体３のテーパ
状外周面４に形成された摺動部構成層５とよりなる。1 and 2, a piston ring 1 for an internal combustion engine is formed on a cast iron ring main body 3 having a fitting opening 2 and a tapered outer peripheral surface 4, and a tapered outer peripheral surface 4 of the ring main body 3. The sliding part constituting layer 5 is formed.

【００１２】摺動部構成層５はリング本体３のテーパ状
外周面４にメッキ処理を施すことによって形成される。
その摺動部構成層５は、テーパ状外周面４の大径環状端
縁部６を覆う摺動面形成域８と、その摺動面形成域８
に、それ８より後退するように連なる逃げ面形成域９と
を備えている。摺動面形成域８におけるリング本体半径
方向の肉厚ｔ₁ は、逃げ面形成域９における前記と同一
方向の肉厚ｔ₂ よりも大に設定されており（即ち、ｔ₁
＞ｔ₂ ）、したがって摺動面形成域８は逃げ面形成域９
よりもリング本体半径方向外方へ突出している。The sliding portion constituting layer 5 is formed by plating the tapered outer peripheral surface 4 of the ring body 3.
The sliding portion forming layer 5 includes a sliding surface forming area 8 that covers the large-diameter annular edge portion 6 of the tapered outer peripheral surface 4, and a sliding surface forming area 8 thereof.
In addition, a flank forming region 9 is provided so as to be recessed from the flank. The wall thickness t _{1 in the} radial direction of the ring body in the sliding surface forming region 8 is set to be larger than the wall thickness t _{2 in the} same direction in the flank forming region 9 (that is, t ₁
> T ₂ ), therefore the sliding surface forming area 8 is the flank surface forming area 9
Projecting outward in the radial direction of the ring body.

【００１３】摺動面形成域８および逃げ面形成域９は金
属結晶の集合体より構成される。その集合体は、摺動面
形成域８ではその摺動面ａ側に、また逃げ面形成域９で
はその逃げ面ｂ側にそれぞれ特定の結晶面を向け、且つ
存在率ＳがＳ≧４０％である配向性金属結晶を含む。摺
動面ａは平坦に形成され、また逃げ面ｂに存する多数の
配向性金属結晶１０は角錐状または角錐台状の少なくと
も一方の形態を有し、図示例では三角錐状をなす。The sliding surface forming area 8 and the flank surface forming area 9 are composed of an aggregate of metal crystals. In the aggregate, specific crystal planes are directed to the sliding surface a side in the sliding surface forming area 8 and to the flank surface b side in the flank forming area 9, and the existence rate S is S ≧ 40%. Which includes an oriented metal crystal. The sliding surface a is formed flat, and the large number of oriented metal crystals 10 present on the flank surface b have at least one of a pyramid shape and a truncated pyramid shape, and have a triangular pyramid shape in the illustrated example.

【００１４】このような摺動部構成層５は、リング本体
３のテーパ状外周面４全体に多数の三角錐状配向性金属
結晶１０を有するメッキ層を、大径環状端縁部６で厚く
なるように形成し、次いで大径環状端縁部６を覆う摺動
面形成域８に対応するメッキ層表面を研磨加工により平
坦に形成して摺動面ａを得る、といった方法で製作され
る。As the sliding part constituting layer 5, a plating layer having a large number of triangular pyramidal oriented metal crystals 10 on the entire tapered outer peripheral surface 4 of the ring body 3 is thickened at the large-diameter annular edge portion 6. Then, the surface of the plating layer corresponding to the sliding surface forming region 8 covering the large-diameter annular end portion 6 is flattened by polishing to obtain the sliding surface a. .

【００１５】摺動面形成域８に、配向性金属結晶を前記
存在率Ｓで存在させ、また摺動面ａを平坦に形成する
と、オイルに対する摺動面ａの濡れ性およびシリンダ内
壁面１１に対する摺動面ａのなじみ性が良好となる。When the oriented metal crystal is present in the sliding surface forming area 8 at the above-mentioned abundance S and the sliding surface a is formed flat, the wettability of the sliding surface a with oil and the cylinder inner wall surface 11 are increased. The conformability of the sliding surface a is improved.

【００１６】一方、逃げ面ｂに存する多数の配向性金属
結晶１０が三角錐状の形態を備えていると、図３に示す
ように相隣る両配向性金属結晶１０間の谷部１２がオイ
ル溜りとなり、また摺動面形成域８および逃げ面形成域
９間の段付部１３もオイル溜りとなる。そして、それら
オイル溜りのオイルは摺動面ａに逐次供給される。On the other hand, when a large number of oriented metal crystals 10 present on the flank surface b have a triangular pyramid shape, the valleys 12 between the adjacent oriented metal crystals 10 are formed as shown in FIG. It serves as an oil reservoir, and the stepped portion 13 between the sliding surface forming region 8 and the flank forming region 9 also serves as an oil reservoir. Then, the oil in these oil reservoirs is successively supplied to the sliding surface a.

【００１７】このように摺動面ａのなじみ性を向上させ
ると共に逃げ面ｂ側から摺動面ａにオイルを供給し得る
ので、その摺動面ａのオイルに対する濡れ性が良好であ
ることから摺動面ａが十分な保油性を持ち、これにより
摺動面ａの耐焼付き性を向上させることができる。As described above, since the conformability of the sliding surface a can be improved and oil can be supplied from the flank surface b side to the sliding surface a, the wettability of the sliding surface a with oil is good. The sliding surface a has sufficient oil retaining property, which can improve the seizure resistance of the sliding surface a.

【００１８】また前記保油性の向上に伴いシリンダ内壁
面１１と摺動面ａとの間にシール効果の高い油膜を十分
に形成することが可能であり、これによりブローバイガ
ス量を低減することができる。Further, as the oil retaining property is improved, it is possible to sufficiently form an oil film having a high sealing effect between the cylinder inner wall surface 11 and the sliding surface a, thereby reducing the blow-by gas amount. it can.

【００１９】配向性金属結晶１０が体心立方構造（ｂｃ
ｃ構造）を持つ場合、前記結晶面は、図４に示すように
ミラー指数で（ｈｈｈ）面であり、この（ｈｈｈ）面を
有する摺動面ａはオイルに対する濡れ性が良好である。The oriented metal crystal 10 has a body-centered cubic structure (bc).
4), the crystal plane is a (hhh) plane with a Miller index as shown in FIG. 4, and the sliding surface a having this (hhh) plane has good wettability with oil.

【００２０】図５に示すように、逃げ面ｂに沿う仮想面
１４に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐の傾きとなっ
て現れるので、逃げ面形成域９のオイル溜め機能に影響
を与える。そこで、（ｈｈｈ）面が仮想面１４に対して
なす傾き角θは０°≦θ≦１５°に設定される。この場
合、（ｈｈｈ）面の傾き方向については限定されない。
傾き角θがθ＞１５°になると、逃げ面形成域９のオイ
ル溜め機能が低下する。また摺動面ａにおける（ｈｈ
ｈ）面の傾き角θも、オイルに対する濡れ性を良好に保
持するため、０°≦θ≦１５°に設定される。As shown in FIG. 5, the inclination of the (hhh) plane with respect to the virtual plane 14 along the flank surface b appears as the inclination of a triangular pyramid, which affects the oil sump function of the flank surface forming region 9. Therefore, the inclination angle θ formed by the (hhh) plane with respect to the virtual surface 14 is set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 °. In this case, the inclination direction of the (hhh) plane is not limited.
When the inclination angle θ becomes θ> 15 °, the oil sump function in the flank forming region 9 deteriorates. In addition, (hh
The inclination angle θ of the h) surface is also set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 ° in order to maintain good wettability with oil.

【００２１】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。The metal crystal having the bcc structure is F
Examples thereof include crystals of e, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V, etc., or alloys thereof.

【００２２】一方、配向性金属結晶１０が面心立方構造
（ｆｃｃ構造）を持つ場合、摺動面形成域８における前
記結晶面は図６に示すようにミラー指数で（ｈｈ０）面
である。この（ｈｈ０）面を有する摺動面ａはオイルに
対する濡れ性が良好である。このような（ｈｈ０）配向
性金属結晶は、メッキ後の摺動面ａにおいて四角錐状を
なすが、その摺動面ａを平坦に研磨する際除去される。
また逃げ面形成域９における前記結晶面は、図６に示す
ようにミラー指数で（３ｈｈｈ）面である。このような
（３ｈｈｈ）配向性金属結晶１０は、図７に示すように
逃げ面ｂにおいて四角錐状をなす。On the other hand, when the oriented metal crystal 10 has a face-centered cubic structure (fcc structure), the crystal face in the sliding face forming region 8 is a (hh0) face in Miller index as shown in FIG. The sliding surface a having the (hh0) surface has good wettability with oil. Such (hh0) oriented metal crystal has a quadrangular pyramid shape on the sliding surface a after plating, but is removed when the sliding surface a is flatly polished.
Further, the crystal plane in the flank forming region 9 is a (3hhh) plane in Miller index as shown in FIG. Such (3hhh) oriented metal crystal 10 has a quadrangular pyramid shape on the flank face b as shown in FIG. 7.

【００２３】図８に示すように、逃げ面ｂに沿う仮想面
１４に対する（３ｈｈｈ）面の傾きは四角錐の傾きとな
って現れるので、逃げ面形成域９のオイル溜め機能に影
響を与える。そこで、（３ｈｈｈ）面が仮想面１４に対
してなす傾き角θは、前記同様に０°≦θ≦１５°に設
定される。この場合、（３ｈｈｈ）面の傾き方向につい
ては限定されない。傾き角θがθ＞１５°になると、逃
げ面形成域９のオイル溜め機能が低下する。また摺動面
ａにおける（ｈｈ０）面の傾き角θも、オイルに対する
濡れ性を良好に保持するため、０°≦θ≦１５°に設定
される。As shown in FIG. 8, the inclination of the (3hhh) plane with respect to the virtual surface 14 along the flank b appears as the inclination of a quadrangular pyramid, which affects the oil sump function of the flank formation region 9. Therefore, the inclination angle θ formed by the (3hhh) plane with respect to the virtual plane 14 is set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 ° as described above. In this case, the tilt direction of the (3hhh) plane is not limited. When the inclination angle θ becomes θ> 15 °, the oil sump function in the flank forming region 9 deteriorates. Further, the inclination angle θ of the (hh0) plane on the sliding surface a is also set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 ° in order to maintain good wettability with oil.

【００２４】ｆｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｐ
ｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体また
は合金の結晶を挙げることができる。A metal crystal having an fcc structure is P
Examples thereof include crystals of b, Ni, Cu, Pt, Al, Ag, Au and the like, which are simple substances or alloys.

【００２５】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶の集合体よりな
る摺動部構成層５を形成するためのメッキ処理におい
て、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合の基本的条件は、表
１，２の通りである。Tables 1 and 2 show the basic conditions for performing the electric Fe plating treatment in the plating treatment for forming the sliding portion constituting layer 5 made of the aggregate of metal crystals having the bcc structure. .

【００２６】通電法としては、直流法またはパルス電流
法が適用される。パルス電流法においては、図９に示す
ように最大電流密度ＣＤｍａｘは１Ａ／dm² ≦ＣＤｍａ
ｘ≦４０Ａ／dm² 、出力の立上り開始時から下降開始時
までの出力時間Ｔ_ONは０．１msec≦Ｔ_ON≦６msec、先の
立上り開始時から次の立上り開始時までを１サイクルと
して、そのサイクル時間をＴ_c としたとき、時間比Ｔ_ON
／Ｔ_c はＴ_ON／Ｔ_c ≦０．４５であり、したがって表２
における陰極電流密度はパルス電流法においては平均陰
極電流密度ＣＤｍである。As the energizing method, a direct current method or a pulse current method is applied. In the pulse current method, the maximum current density CDmax is 1 A / dm ² ≦ CDma as shown in FIG.
x ≦ 40 A / dm ² , the output time T _ON from the start of rising of the output to the start of falling of the output is 0.1 msec ≦ T _ON ≦ 6 msec, and one cycle from the start of the preceding rising to the start of the next rising When the cycle time is T _c , the time ratio T _ON
/ T _c is T _ON / T _c ≦ 0.45 and therefore Table 2
The cathode current density in is the average cathode current density CDm in the pulse current method.

【００２７】[0027]

【表１】 [Table 1]

【００２８】有機系添加剤としては、尿素、サッカリン
等が用いられる。As the organic additive, urea, saccharin or the like is used.

【００２９】[0029]

【表２】 [Table 2]

【００３０】前記条件下で行われる電気Ｆｅメッキ処理
において、陰極電流密度、メッキ浴ｐＨ等によって前記
結晶面が（ｈｈｈ）面である（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶
の析出、その存在量等を制御する。この場合、直流法の
適用下では、（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶１０は柱状に成
長して逃げ面ｂにおいて、通常三角錐状をなす。一方、
パルス電流法の適用下では（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶１
０は柱状に成長し、逃げ面ｂには、図１０に示すように
三角錐状および六角錐状Ｆｅ結晶が存在するか、六角錐
状Ｆｅ結晶のみが存在する。In the electric Fe plating treatment carried out under the above-mentioned conditions, the precipitation of the (hhh) oriented Fe crystal in which the crystal plane is the (hhh) plane and the amount thereof are controlled by the cathode current density, the plating bath pH and the like. To do. In this case, under the application of the direct current method, the (hhh) oriented Fe crystal 10 grows in a columnar shape and usually has a triangular pyramid shape at the flank b. on the other hand,
(Hhh) oriented Fe crystal under the application of pulse current method 1
0 grows in a columnar shape, and on the flank surface b, there are triangular-pyramidal and hexagonal-pyramidal Fe crystals as shown in FIG. 10, or only hexagonal-pyramidal Fe crystals.

【００３１】また本発明に係る摺動部構成層５を電気Ｃ
ｒメッキ処理により形成する場合の基本的条件は表３，
４の通りである。通電法はＦｅメッキ処理の場合と同じ
である。Further, the sliding portion constituting layer 5 according to the present invention is electrically C
Table 3 shows the basic conditions for forming by r plating.
There are four. The energization method is the same as in the case of Fe plating.

【００３２】[0032]

【表３】 [Table 3]

【００３３】[0033]

【表４】 [Table 4]

【００３４】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、例えば気相メッキ法であるＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタ法、イオンプレーティング等を挙げることができ
る。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行う場合の条件
は、例えばＡｒ圧力 ０．２〜１Ｐａ、Ａｒ加速電力
直流１〜１．５ｋＷ、母材温度 １５０〜３００℃であ
る。ＣＶＤ法によりＷメッキを行う場合の条件は、例え
ば原材料 ＷＦ₆ 、ＷＦ₆ ガス流量 ２〜１５cc／min
、チャンバ内圧力 ５０〜３００Ｐａ、母材温度 ４
００〜６００℃である。As the plating treatment, in addition to the electroplating treatment, for example, a vapor deposition method such as PVD method, CVD method, sputtering method, ion plating and the like can be mentioned. Conditions for performing W and Mo plating by the sputtering method are, for example, Ar pressure of 0.2 to 1 Pa and Ar acceleration power.
The direct current is 1 to 1.5 kW and the base material temperature is 150 to 300 ° C. Conditions for performing W plating by the CVD method are, for example, raw material WF ₆ and WF ₆ gas flow rate 2 to 15 cc / min.
, Chamber pressure 50 to 300 Pa, base material temperature 4
It is 00-600 degreeC.

【００３５】ｆｃｃ構造を持つ金属結晶の集合体よりな
る摺動部構成層５を形成するためのメッキ処理におい
て、電気Ｎｉメッキ処理を行う場合の基本的条件は、表
５，６の通りである。通電法はＦｅメッキ処理の場合と
同じである。Tables 5 and 6 show the basic conditions for performing the electric Ni plating treatment in the plating treatment for forming the sliding portion constituting layer 5 made of the aggregate of metal crystals having the fcc structure. . The energization method is the same as in the case of Fe plating.

【００３６】[0036]

【表５】 [Table 5]

【００３７】[0037]

【表６】 [Table 6]

【００３８】前記条件下で行われる電気Ｎｉメッキ処理
において、陰極電流密度、メッキ浴ｐＨ等によって（ｈ
ｈ０）、（３ｈｈｈ）配向性Ｎｉ結晶の析出、その存在
量を制御する。In the electric Ni plating treatment carried out under the above conditions, depending on the cathode current density, the plating bath pH, etc. (h
h0), precipitation of (3hhh) oriented Ni crystal, and its abundance are controlled.

【００３９】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、前記同様の気相メッキ法を挙げることができる。例
えば、スパッタ法によりＰｔ、Ａｌメッキを行う場合の
条件は、Ａｒ圧力 ０．８〜１Ｐａ、Ａｒ加速電力 直
流２００〜１０００Ｗ、母材温度 ８０〜３００℃であ
る。またＣＶＤ法によりＡｌメッキを行う場合の条件
は、原材料 Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ 、Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ ガス
流量 １〜１０cc／min、チャンバ内圧力 ５０〜３０
０Ｐａ、母材温度 ３００〜６００℃である。As the plating treatment, in addition to the electroplating treatment, the vapor phase plating method similar to the above can be mentioned. For example, the conditions for performing Pt and Al plating by the sputtering method are Ar pressure 0.8 to 1 Pa, Ar acceleration power DC 200 to 1000 W, and base material temperature 80 to 300 ° C. The conditions for performing Al plating by the CVD method are as follows: raw material Al (CH ₃ ) ₃ , Al (CH ₃ ) ₃ gas flow rate 1 to 10 cc / min, chamber internal pressure 50 to 30
It is 0 Pa and the base material temperature is 300 to 600 ° C.

【００４０】〔実施例Ｉ〕複数のステンレス鋼製リング
本体３のテーパ状外周面４に、直流法またはパルス電流
法を適用した電気Ｆｅメッキ処理を施すことにより、Ｆ
ｅ結晶の集合体より構成されたメッキ層を形成した。各
メッキ層において、摺動面形成域８に対応する部分の肉
厚は３０μｍに、また逃げ面形成域９に対応する部分の
肉厚は１５μｍにそれぞれ設定された。このリング本体
３とメッキ層とからなるものを、便宜上、ピストンリン
グ１とする。[Example I] The taper outer peripheral surfaces 4 of the plurality of stainless steel ring bodies 3 were subjected to electric Fe plating treatment using a direct current method or a pulse current method to obtain F
A plating layer composed of an aggregate of e crystals was formed. In each plating layer, the thickness of the portion corresponding to the sliding surface forming region 8 was set to 30 μm, and the thickness of the portion corresponding to the flank forming region 9 was set to 15 μm. The piston ring 1 is composed of the ring body 3 and the plated layer for the sake of convenience.

【００４１】表７，８は、メッキ層の例１〜５における
電気Ｆｅメッキ処理条件を示す。なお、メッキ処理時間
は、例１〜５における厚さを前記のように３０μｍまた
は１５μｍに設定すべく、１０〜２４０分間の範囲内で
種々変化させた。Tables 7 and 8 show the electric Fe plating treatment conditions in Examples 1 to 5 of the plated layer. The plating time was variously changed within the range of 10 to 240 minutes so that the thickness in Examples 1 to 5 was set to 30 μm or 15 μm as described above.

【００４２】[0042]

【表７】 [Table 7]

【００４３】[0043]

【表８】 [Table 8]

【００４４】表９は、メッキ層の例１〜５における表面
の結晶形態、Ｆｅ結晶の平均粒径、各配向性Ｆｅ結晶の
存在率Ｓならびに硬さをそれぞれ示す。Table 9 shows the crystal morphology of the surface, the average grain size of Fe crystals, the abundance S of each oriented Fe crystal and the hardness in each of Examples 1 to 5 of the plated layer.

【００４５】[0045]

【表９】 [Table 9]

【００４６】三角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径は、各角部か
ら頂点を通って各対向辺に至る距離、即ち、三つの距離
の平均値であり、また六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径は、
頂点を挟んで相対向する両角部間の距離、即ち、三つの
距離の平均値である。The average particle size of the triangular pyramidal Fe crystal is the distance from each corner to each opposite side through the apex, that is, the average value of three distances. Is
It is the distance between both corners facing each other across the apex, that is, the average value of the three distances.

【００４７】存在率Ｓは、例１〜５のＸ線回折図（Ｘ線
照射方向はメッキ層表面に対して直角方向）に基づいて
次のような方法で求められたものである。一例として、
例１について説明すると、図１１は例１のＸ線回折図で
あり、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは次式から求められ
た。なお、例えば｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１
１０｝面を表面側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₁₁₀ ＝｛（Ｉ₁₁₀ ／ＩＡ
₁₁₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₀₀ ＝｛（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ
₂₀₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₁₁ ＝｛（Ｉ₂₁₁ ／ＩＡ
₂₁₁ ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₃₁₀ ＝｛（Ｉ₃₁₀ ／ＩＡ
₃₁₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₂₂ ＝｛（Ｉ₂₂₂ ／ＩＡ
₂₂₂ ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ₁₁₀ 、Ｉ₂₀₀ 、Ｉ₂₁₁ 、Ｉ₃₁₀ 、Ｉ₂₂₂ は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ₁₁₀ 、ＩＡ₂₀₀ 、ＩＡ₂₁₁ 、ＩＡ₃₁₀ 、ＩＡ₂₂₂ は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ₁₁₀ ＝１００、ＩＡ₂₀₀ ＝２０、ＩＡ₂₁₁ ＝３０、
ＩＡ₃₁₀ ＝１２、ＩＡ₂₂₂ ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ₁₁₀ ／ＩＡ₁₁₀ ）＋（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ₂₀₀ ）＋（Ｉ
₂₁₁ ／ＩＡ₂₁₁ ）＋（Ｉ₃₁₀ ／ＩＡ₃₁₀ ）＋（Ｉ₂₂₂ ／
ＩＡ₂₂₂ ）である。The abundance S is obtained by the following method based on the X-ray diffraction diagrams of Examples 1 to 5 (the X-ray irradiation direction is the direction perpendicular to the plating layer surface). As an example,
Explaining Example 1, FIG. 11 is an X-ray diffraction diagram of Example 1, and the abundance S of each oriented Fe crystal was obtained from the following equation. Note that, for example, a {110} oriented Fe crystal is {1
It means an oriented Fe crystal with the 10} plane facing the front side. {110} oriented Fe crystal: S ₁₁₀ = {(I ₁₁₀ / IA
₁₁₀ ) / T} × 100, {200} oriented Fe crystal: S ₂₀₀ = {(I ₂₀₀ / IA
₂₀₀ ) / T} × 100, {211} oriented Fe crystal: S ₂₁₁ = {(I ₂₁₁ / IA)
₂₁₁ ) / T} × 100, {310} oriented Fe crystal: S ₃₁₀ = {(I ₃₁₀ / IA
₃₁₀ ) / T} × 100, {222} oriented Fe crystal: S ₂₂₂ = {(I ₂₂₂ / IA)
₂₂₂ ) / T} × 100 where I ₁₁₀ , I ₂₀₀ , I ₂₁₁ , I ₃₁₀ , and I ₂₂₂ are the measured values (cps) of the X-ray reflection intensity of each crystal plane, and IA ₁₁₀ , IA ₂₀₀ , and IA. ₂₁₁ , IA ₃₁₀ , and IA ₂₂₂ are the X-ray reflection intensity ratios of each crystal plane in the ASTM card,
IA ₁₁₀ = 100, IA ₂₀₀ = 20, IA ₂₁₁ = 30,
IA ₃₁₀ = 12 and IA ₂₂₂ = 6. Furthermore, T is T
= (I ₁₁₀ / IA ₁₁₀ ) + (I ₂₀₀ / IA ₂₀₀ ) + (I
₂₁₁ / IA ₂₁₁ ) + (I ₃₁₀ / IA ₃₁₀ ) + (I ₂₂₂ /
IA ₂₂₂ ).

【００４８】図１２は、例１における表面の結晶構造を
示す顕微鏡写真である。図１２において、多数の三角錐
状Ｆｅ結晶が観察される。この三角錐状Ｆｅ結晶は（ｈ
ｈｈ）面、したがって｛２２２｝面を表面側に向けた
｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶である。この場合、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、表９，図１１に示す
ように、Ｓ＝４３％である。FIG. 12 is a micrograph showing the crystal structure of the surface in Example 1. In FIG. 12, many triangular pyramidal Fe crystals are observed. This triangular pyramidal Fe crystal is (h
hh) plane, and hence {222} plane, is a {222} oriented Fe crystal with its front side facing. In this case, {22
The abundance ratio S of the 2} -oriented Fe crystals is S = 43% as shown in Table 9 and FIG.

【００４９】図１３は、例３のＸ線回折図であり、図１
４は例３における表面の結晶構造を示す顕微鏡写真であ
る。図１４において、多数の六角錐状Ｆｅ結晶が観察さ
れる。これら六角錐状Ｆｅ結晶は｛２２２｝面を表面側
に向けた｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶であり、その存在率
Ｓは、表９、図１３に示すようにＳ＝９４％である。FIG. 13 is an X-ray diffraction pattern of Example 3, and FIG.
4 is a micrograph showing the crystal structure of the surface in Example 3. In FIG. 14, many hexagonal pyramidal Fe crystals are observed. These hexagonal pyramidal Fe crystals are {222} oriented Fe crystals with the {222} plane facing the surface side, and the abundance ratio S is S = 94% as shown in Table 9 and FIG.

【００５０】次に、例１〜３のメッキ層を有するピスト
ンリング１において、そのメッキ層の摺動面形成域８に
対応する表面を研磨加工により平坦に形成して摺動面ａ
を得た。この加工後のメッキ層よりなる摺動部構成層５
を持つピストンリング１を実施例１〜３とする。この実
施例１の摺動部構成層５は、図２に示すように平坦な摺
動面ａに連なって、多数の三角錐状｛２２２｝配向性Ｆ
ｅ結晶を有する逃げ面ｂを備えている。この逃げ面ｂ
は、実施例２では、六角錐状および三角錐状｛２２２｝
配向性Ｆｅ結晶を有し、また実施例３では六角錐状｛２
２２｝配向性Ｆｅ結晶を有する。Next, in the piston ring 1 having the plated layer of Examples 1 to 3, the surface corresponding to the sliding surface forming region 8 of the plated layer is formed flat by polishing to form the sliding surface a.
Got Sliding part constituting layer 5 consisting of the plated layer after this processing
The piston ring 1 having is referred to as Examples 1 to 3. As shown in FIG. 2, the sliding part constituting layer 5 of Example 1 is connected to a flat sliding surface a, and a large number of triangular pyramid-shaped {222} orientations F are obtained.
It has a flank b with e crystals. This flank b
Are hexagonal pyramids and triangular pyramids {222} in Example 2.
It has oriented Fe crystals, and in Example 3, a hexagonal pyramid shape {2
22} oriented Fe crystals.

【００５１】また、例４，５のメッキ層を有するピスト
ンリングにおいて、そのメッキ層に全然研磨加工を施さ
ない、したがって摺動面ａおよび逃げ面ｂに多数の粒状
Ｆｅ結晶を有する、未加工のメッキ層よりなる摺動部構
成層を持つピストンリングを比較例１，２とする。Further, in the piston rings having the plated layers of Examples 4 and 5, the plated layers were not subjected to polishing at all, and thus had a large number of granular Fe crystals on the sliding surface a and the flank surface b. Comparative Examples 1 and 2 are piston rings having a sliding portion constituting layer made of a plated layer.

【００５２】次に、実施例１〜３および比較例１，２に
ついて、チップオンディスク方式による焼付きテストを
行ったところ、表１０、図１５の結果を得た。テスト条
件は次の通りである。ディスクの材質 鋳鉄、ディスク
の回転速度 １５ｍ／sec 、給油量 ０．３ml／min 、
ピストンリングより製作されたチップにおいて、ディス
クに押当てられる摺動面ａの面積 ０．５cm² 。Next, a burn-in test was carried out by the chip-on-disk method for Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, and the results shown in Table 10 and FIG. 15 were obtained. The test conditions are as follows. Disc material Cast iron, disc rotation speed 15m / sec, oil supply 0.3ml / min,
In the tip made from the piston ring, the area of the sliding surface a pressed against the disk is 0.5 cm ² .

【００５３】[0053]

【表１０】 [Table 10]

【００５４】図１５は、表９，１０に基づいて、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓと焼付き発生荷重との関
係をグラフ化したものである。表９，１０，図１５から
明らかなように、実施例１〜３の摺動部構成層５におい
ては、｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ≧４０
％であり、且つ摺動面ａが平坦であることに起因してオ
イルに対する摺動面ａの濡れ性およびディスクに対する
摺動面ａのなじみ性が良好となり、また逃げ面ｂの三角
錐状および／または六角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
によるオイル溜りおよび段付部１３によるオイル溜りか
ら摺動面ａへの給油がなされるので、比較例１，２の摺
動部構成層に比べて焼付き発生荷重が大幅に向上する。
オイル溜め機能および給油機能は六角錐状Ｆｅ結晶集合
体の方が三角錐状Ｆｅ結晶集合体よりも優れている。FIG. 15 is a graph of {22 based on Tables 9 and 10.
2] A graph showing the relationship between the abundance S of oriented Fe crystals and the seizure generation load. As is clear from Tables 9 and 10 and FIG. 15, in the sliding part constituting layer 5 of Examples 1 to 3, the abundance ratio S of {222} oriented Fe crystals is S ≧ 40.
%, And because the sliding surface a is flat, the wettability of the sliding surface a with oil and the conformability of the sliding surface a with respect to the disk are good, and the flank b has a triangular pyramid shape and / Or hexagonal pyramidal {222} oriented Fe crystals and the stepped portion 13 supply oil to the sliding surface a. Therefore, compared with the sliding portion constituent layers of Comparative Examples 1 and 2. The seizure load is significantly improved.
The hexagonal pyramidal Fe crystal aggregate is superior to the triangular pyramidal Fe crystal aggregate in terms of the oil storage function and the oil supply function.

【００５５】比較例１，２の摺動部構成層は、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率ＳがＳ＜４０％であって、
摺動面ａのオイルに対する濡れ性およびディスクに対す
るなじみ性が悪く、その上、前記のようなオイル溜め機
能および給油機能を備えていないので、耐焼付き性が極
端に低い。The sliding part constituting layers of Comparative Examples 1 and 2 are {22
2} Oriented Fe crystal abundance S is S <40%,
The wettability of the sliding surface a to oil and the conformability to a disk are poor, and since it does not have the above-mentioned oil sump function and oil supply function, seizure resistance is extremely low.

【００５６】次に、三角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
によるオイル溜め機能等およびオイルに対する｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の濡れ性等を調べるため、次のよう
な実験を行った。Next, an oil sump function and the like due to triangular pyramidal {222} oriented Fe crystals and {22
2} The following experiment was conducted in order to investigate the wettability of the oriented Fe crystal.

【００５７】例１のメッキ層を有するピストンリングに
おいて、そのメッキ層に全然機械加工を施さない、した
がって摺動面ａおよび逃げ面ｂに多数の三角錐状｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶を有する、未加工のメッキ層よりな
る摺動部構成層を持つピストンリングを比較例３とす
る。In the piston ring having the plated layer of Example 1, the plated layer was not machined at all, so that the sliding surface a and the flank b were provided with a large number of triangular pyramids {22.
Comparative Example 3 is a piston ring having a sliding portion constituting layer made of an unprocessed plated layer having a 2} oriented Fe crystal.

【００５８】また例１のメッキ層を有するピストンリン
グにおいて、そのメッキ層表面全体に研磨加工を施して
摺動面ａおよび逃げ面ｂを平坦に形成した。この加工後
のメッキ層よりなる摺動部構成層を持つピストンリング
を比較例４とする。Further, in the piston ring having the plating layer of Example 1, the entire surface of the plating layer was polished to form the sliding surface a and the flank surface b flat. A piston ring having a sliding portion forming layer made of a plated layer after this processing is referred to as Comparative Example 4.

【００５９】次に、比較例３，４について前記と同一条
件にてチップオンディスク方式による焼付きテストを行
ったところ、表１１，図１６の結果を得た。比較のた
め、表１１，図１６には前記実施例１および比較例１に
関する測定値も示されている。Next, a burning test by the chip-on-disk method was conducted on Comparative Examples 3 and 4 under the same conditions as above, and the results shown in Table 11 and FIG. 16 were obtained. For comparison, Table 11 and FIG. 16 also show the measured values for Example 1 and Comparative Example 1.

【００６０】[0060]

【表１１】 [Table 11]

【００６１】図１６は、表１１をグラフ化したものであ
る。表１１，図１６から明らかなように、比較例３の摺
動部構成層は摺動面ａに三角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ
結晶が存在することによりオイル溜め機能が得られるの
で、実施例１の摺動部構成層５と同等の耐焼付き性を有
する。比較例４の摺動部構成層は、逃げ面ｂが平坦であ
るためオイル溜め機能は持たないが、存在率Ｓ≧４０％
の｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶により、前記のように良好
な濡れ性およびなじみ性が得られるので、比較例１の摺
動部構成層よりも耐焼付き性が向上する。FIG. 16 is a graph of Table 11. As is clear from Table 11 and FIG. 16, the sliding part constituting layer of Comparative Example 3 has triangular pyramidal {222} oriented Fe on the sliding surface a.
Since the oil storage function is obtained due to the presence of crystals, it has seizure resistance equivalent to that of the sliding part constituting layer 5 of the first embodiment. The sliding part constituting layer of Comparative Example 4 does not have an oil reservoir function because the flank face b is flat, but the existence ratio S ≧ 40%.
With the {222} oriented Fe crystal of No. 2, since good wettability and conformability can be obtained as described above, the seizure resistance is improved as compared with the sliding part constituting layer of Comparative Example 1.

【００６２】次に、実施例１、比較例１，３，４をセカ
ンドリングとして用い、それを２０００ccの直列四気筒
内燃機関に組込んで、機関回転数 ６０００rpm （一
定）、外気温 室温の条件下にてブローバイガス量を測
定したところ、表１２，図１７の結果を得た。Next, Example 1 and Comparative Examples 1, 3 and 4 were used as a second ring, which was incorporated into a 2000cc in-line four-cylinder internal combustion engine, and the engine speed was 6000 rpm (constant) and the ambient temperature was room temperature. When the blow-by gas amount was measured below, the results shown in Table 12 and FIG. 17 were obtained.

【００６３】[0063]

【表１２】 [Table 12]

【００６４】図１７は、表１２をグラフ化したものであ
る。表１２，図１７から明らかなように、実施例１の摺
動部構成層５においては、摺動面ａのオイルに対する濡
れ性が良好であることからその保油性が向上し、それに
伴いシリンダ内壁面１１との間にシール性の高い油膜が
十分に形成されるので、比較例１，３の摺動部構成層に
比べてブローバイガス量が大幅に減少する。FIG. 17 is a graph of Table 12. As is clear from Table 12 and FIG. 17, in the sliding part constituting layer 5 of Example 1, since the sliding surface a had good wettability with oil, its oil retaining property was improved, and accordingly, in the cylinder. Since the oil film having a high sealing property is sufficiently formed between the wall surface 11 and the wall portion 11, the blow-by gas amount is significantly reduced as compared with the sliding portion constituting layers of Comparative Examples 1 and 3.

【００６５】比較例１の摺動部構成層は、前記のように
オイルに対する濡れ性が悪い等の理由からブローバイガ
ス量が多い。比較例３の摺動部構成層は摺動面ａに多数
の三角錐状｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶が存在することか
らシール性が悪く、その結果、ブローバイガス量が最も
多くなる。比較例４における摺動部構成層の摺動面ａは
実施例１と同様の性状を有するので、ブローバイガス量
も実施例１と同様となる。The sliding part constituting layer of Comparative Example 1 has a large amount of blow-by gas because of its poor wettability with oil as described above. Since the sliding part constituting layer of Comparative Example 3 has many triangular pyramidal {222} oriented Fe crystals on the sliding surface a, the sealing property is poor and, as a result, the amount of blow-by gas is the largest. Since the sliding surface a of the sliding portion constituting layer in Comparative Example 4 has the same properties as in Example 1, the blow-by gas amount is also the same as in Example 1.

【００６６】〔実施例II〕複数のステンレス鋼製リング
本体３のテーパ状外周面４に、直流法を適用した電気Ｎ
ｉメッキ処理を施すことにより、Ｎｉ結晶の集合体より
構成されたメッキ層を形成した。各メッキ層において、
摺動面形成域８に対応する部分の肉厚は３０μｍに、ま
た逃げ面形成域９に対応する部分の肉厚は１５μｍにそ
れぞれ設定された。このリング本体３とメッキ層とから
なるものを、便宜上、ピストンリング１とする。[Embodiment II] A plurality of stainless steel ring main bodies 3 are provided with electric N by applying a direct current method to the tapered outer peripheral surface 4.
By performing i-plating, a plating layer composed of an aggregate of Ni crystals was formed. In each plating layer,
The thickness of the portion corresponding to the sliding surface forming region 8 was set to 30 μm, and the thickness of the portion corresponding to the flank forming region 9 was set to 15 μm. The piston ring 1 is composed of the ring body 3 and the plated layer for the sake of convenience.

【００６７】表１３，１４は、メッキ層の例１〜４にお
ける電気Ｎｉメッキ処理条件を示す。なお、例１におい
ては、摺動面形成域８と逃げ面形成域９では電気Ｎｉメ
ッキ処理条件が異なる。またメッキ処理時間は、例１〜
４における厚さを前記のように３０μｍまたは１５μｍ
に設定すべく、１０〜２４０分間の範囲内で種々変化さ
せた。Tables 13 and 14 show the conditions for the electric Ni plating treatment in Examples 1 to 4 of the plated layer. In addition, in Example 1, the sliding surface forming region 8 and the flank forming region 9 have different electric Ni plating processing conditions. Also, the plating treatment time is from Example 1
The thickness at 4 is 30 μm or 15 μm as described above.
In order to set to, various changes were made within a range of 10 to 240 minutes.

【００６８】[0068]

【表１３】 [Table 13]

【００６９】[0069]

【表１４】 [Table 14]

【００７０】表１５は、メッキ層の例１〜４における表
面の結晶形態、Ｎｉ結晶の平均粒径、各配向性Ｎｉ結晶
の存在率Ｓおよび硬さをそれぞれ示す。Table 15 shows the surface crystal morphology, the average grain size of Ni crystals, the abundance S of each oriented Ni crystal, and the hardness in Examples 1 to 4 of the plated layer.

【００７１】[0071]

【表１５】 [Table 15]

【００７２】四角錐状Ｎｉ結晶の平均粒径は、各角部か
ら頂点を通って各対向角部に至る距離、即ち、二つの距
離の平均値である。The average grain size of the quadrangular pyramidal Ni crystal is the distance from each corner to each opposite corner through the apex, that is, the average of the two distances.

【００７３】存在率Ｓは、例１〜４のＸ線回折図（Ｘ線
照射方向はメッキ層表面に対して直角方向）に基づいて
次式から求められた。なお、例えば｛１１１｝配向性Ｎ
ｉ結晶とは、｛１１１｝面を表面側に向けた配向性Ｎｉ
結晶を意味する。 ｛１１１｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₁₁₁ ＝｛（Ｉ₁₁₁ ／ＩＡ
₁₁₁ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₂₀₀ ＝｛（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ
₂₀₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２０｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₂₂₀ ＝｛（Ｉ₂₂₀ ／ＩＡ
₂₂₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶：Ｓ₃₁₁ ＝｛（Ｉ₃₁₁ ／ＩＡ
₃₁₁ ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ₁₁₁ 、Ｉ₂₀₀ 、Ｉ₂₂₀ 、Ｉ₃₁₁ は各結晶面の
Ｘ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、またＩ
Ａ₁₁₁ 、ＩＡ₂₀₀ 、ＩＡ₂₂₀ 、ＩＡ₃₁₁ はＡＳＴＭカー
ドにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、ＩＡ₁₁₁ ＝１
００、ＩＡ₂₀₀ ＝４２、ＩＡ₂₂₀ ＝２１、ＩＡ₃₁₁ ＝２
０である。さらにＴは、Ｔ＝（Ｉ₁₁₁ ／ＩＡ₁₁₁ ）＋
（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ₂₀₀ ）＋（Ｉ₂₂₀ ／ＩＡ₂₂₀ ）＋（Ｉ
₃₁₁ ／ＩＡ₃₁₁ ）である。The abundance ratio S was obtained from the following formula based on the X-ray diffraction diagrams of Examples 1 to 4 (the X-ray irradiation direction is the direction perpendicular to the plating layer surface). In addition, for example, {111} orientation N
An i crystal is oriented Ni with the {111} plane facing the surface.
Means a crystal. {111} oriented Ni crystal: S ₁₁₁ = {(I ₁₁₁ / IA
₁₁₁ ) / T} × 100, {200} oriented Ni crystal: S ₂₀₀ = {(I ₂₀₀ / IA
₂₀₀ ) / T} × 100, {220} oriented Ni crystal: S ₂₂₀ = {(I ₂₂₀ / IA)
₂₂₀ ) / T} × 100, {311} oriented Ni crystal: S ₃₁₁ = {(I ₃₁₁ / IA
₃₁₁ ) / T} × 100 where I ₁₁₁ , I ₂₀₀ , I ₂₂₀ , and I ₃₁₁ are measured values (cps) of the X-ray reflection intensity of each crystal plane, and I
A ₁₁₁ , IA ₂₀₀ , IA ₂₂₀ , and IA ₃₁₁ are X-ray reflection intensity ratios of the respective crystal planes in the ASTM card, and IA ₁₁₁ = 1.
00, IA ₂₀₀ = 42, IA ₂₂₀ = 21, IA ₃₁₁ = 2
It is 0. Furthermore, T is T = (I ₁₁₁ / IA ₁₁₁ ) +
(I ₂₀₀ / IA ₂₀₀ ) + (I ₂₂₀ / IA ₂₂₀ ) + (I
₃₁₁ / IA ₃₁₁ ).

【００７４】次に、例１のメッキ層を有するピストンリ
ング１において、そのメッキ層の摺動面形成域８に対応
する表面を研磨加工により平坦に形成して摺動面ａを得
た。この加工後のメッキ層よりなる摺動部構成層５を持
つピストンリング１を実施例とする。この実施例の摺動
部構成層５は、図２に示すように平坦な摺動面ａに連な
って、多数の四角錐状｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶を有す
る逃げ面ｂを備えている。Next, in the piston ring 1 having the plated layer of Example 1, the surface corresponding to the sliding surface forming region 8 of the plated layer was flattened by polishing to obtain a sliding surface a. The piston ring 1 having the sliding portion constituting layer 5 made of the plated layer after this processing is taken as an example. As shown in FIG. 2, the sliding part constituting layer 5 of this example is provided with a flank b having a large number of quadrangular pyramid-shaped {311} oriented Ni crystals which are continuous with the flat sliding face a.

【００７５】また例２のメッキ層を有するピストンリン
グ１において、そのメッキ層表面全体に研磨加工を施し
て摺動面ａおよび逃げ面ｂを平坦に形成した。この加工
後のメッキ層よりなる摺動部構成層を持つピストンを比
較例１とする。In addition, in the piston ring 1 having the plated layer of Example 2, the entire surface of the plated layer was subjected to polishing to form the sliding surface a and the flank surface b flat. The piston having the sliding portion constituting layer made of the plated layer after this processing is referred to as Comparative Example 1.

【００７６】例３のメッキ層を有するピストンリング１
において、そのメッキ層に全然研磨加工を施さない、し
たがって摺動面ａおよび逃げ面ｂに多数の四角錐状｛３
１１｝配向性Ｎｉ結晶を有する、未加工のメッキ層より
なる摺動部構成層を持つピストンリングを比較例２とす
る。Piston ring 1 with plating layer of Example 3
In the above, the plating layer is not polished at all, and therefore, a large number of quadrangular pyramids {3
Comparative Example 2 is a piston ring having a sliding portion constituting layer made of an unprocessed plated layer having 11} oriented Ni crystals.

【００７７】また、例４のメッキ層を有するピストンリ
ング１において、そのメッキ層に全然研磨加工を施さな
い、したがって摺動面ａおよび逃げ面ｂに多数の粒状Ｎ
ｉ結晶を有する、未加工のメッキ層よりなる摺動部構成
層を持つピストンリングを比較例３とする。Further, in the piston ring 1 having the plated layer of Example 4, the plated layer was not subjected to polishing at all, so that the sliding surface a and the flank surface b were provided with a large number of granular N particles.
Comparative Example 3 is a piston ring having an i crystal and a sliding portion constituting layer made of an unprocessed plated layer.

【００７８】次に、実施例および比較例１〜３につい
て、実施例Ｉと同一条件にてチップオンディスク方式に
よる焼付きテストを行ったところ、表１６，図１８の結
果を得た。Next, the Example and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to a burn-in test by the chip-on-disk method under the same conditions as in Example I, and the results shown in Table 16 and FIG. 18 were obtained.

【００７９】[0079]

【表１６】 [Table 16]

【００８０】図１８は、表１６をグラフ化したものであ
る。表１６，図１８から明らかなように、実施例の摺動
面形成域８においては、｛２２０｝配向性Ｎｉ結晶の存
在率ＳがＳ≧４０％であり、且つ摺動面ａが平坦である
ことに起因してオイルに対する摺動面ａの濡れ性および
ディスクに対する摺動面ａのなじみ性が良好となり、ま
た逃げ面ｂの四角錐状｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶による
オイル溜りおよび段付部１３によるオイル溜りから摺動
面ａへの給油がなされるので、比較例１，３の摺動部構
成層に比べて焼付き発生荷重が大幅に向上する。FIG. 18 is a graph of Table 16. As is clear from Table 16 and FIG. 18, in the sliding surface forming region 8 of the example, the existence ratio S of the {220} oriented Ni crystals is S ≧ 40%, and the sliding surface a is flat. The wettability of the sliding surface a with respect to the oil and the conformability of the sliding surface a with respect to the disk are improved due to the existence of the oil, and the oil pool and the stepped portion of the flank b are formed by the quadrangular pyramidal {311} oriented Ni crystals. Since oil is supplied from the oil sump to the sliding surface a by the portion 13, the seizure load is significantly improved as compared with the sliding portion constituting layers of Comparative Examples 1 and 3.

【００８１】比較例２の摺動部構成層は摺動面ａに四角
錐状｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶が存在することによりオ
イル溜め機能が得られるので、実施例と同等の耐焼付き
性を有する。比較例１の摺動部構成層は、逃げ面ｂが平
坦であるためオイル溜め機能は持たないが、存在率Ｓ≧
４０％の｛２２０｝配向性Ｎｉ結晶により、前記のよう
に良好な濡れ性およびなじみ性が得られるので、比較例
３の摺動部構成層よりも耐焼付き性が向上する。Since the sliding portion constituting layer of Comparative Example 2 has an oil sump function due to the presence of quadrangular pyramidal {311} oriented Ni crystals on the sliding surface a, seizure resistance equivalent to that of the embodiment is obtained. Have. The sliding part constituting layer of Comparative Example 1 does not have an oil sump function because the flank face b is flat, but the existence ratio S ≧
Since 40% of {220} oriented Ni crystal provides good wettability and conformability as described above, seizure resistance is improved as compared with the sliding part constituting layer of Comparative Example 3.

【００８２】次に、実施例、比較例１〜３をセカンドリ
ングとして用い、それを実施例Ｉと同様の直列四気筒内
燃機関に組込んで、同一条件下にてブローバイガス量を
測定したところ、表１７，図１９の結果を得た。Next, using Examples and Comparative Examples 1 to 3 as a second ring, and incorporating the same into an in-line four-cylinder internal combustion engine similar to Example I, the blow-by gas amount was measured under the same conditions. The results shown in Table 17 and FIG. 19 were obtained.

【００８３】[0083]

【表１７】 [Table 17]

【００８４】図１９は表１７をグラフ化したものであ
る。表１７，図１９から明らかなように、実施例の摺動
部構成層５においては、摺動面ａのオイルに対する濡れ
性が良好であることから、その保油性が向上し、それに
伴いシリンダ内壁面１１との間にシール性の高い油膜が
十分に形成されるので、比較例２，３の摺動部構成層に
比べてブローバイガス量が大幅に減少する。FIG. 19 is a graph of Table 17. As is clear from Table 17 and FIG. 19, in the sliding part constituting layer 5 of the example, since the sliding surface a has good wettability with oil, its oil retaining property is improved, and accordingly, in the cylinder. Since an oil film having a high sealing property is sufficiently formed between the wall surface 11 and the sliding portion constituting layers of Comparative Examples 2 and 3, the blow-by gas amount is significantly reduced.

【００８５】比較例１における摺動部構成層の摺動面ａ
は実施例と同様の性状を有するので、ブローバイガス量
も実施例と同様となる。比較例２の摺動部構成層は摺動
面ａに多数の四角錐状｛３１１｝配向性Ｎｉ結晶が存在
することからシール性が悪く、その結果、ブローバイガ
ス量が最も多くなる。比較例３の摺動部構成層は、前記
のようにオイルに対する濡れ性が悪い等の理由からブロ
ーバイガス量が多い。Sliding surface a of the sliding part constituting layer in Comparative Example 1
Has the same properties as those in the example, and thus the blow-by gas amount is the same as that in the example. Since the sliding part constituting layer of Comparative Example 2 has a large number of quadrangular pyramidal {311} oriented Ni crystals on the sliding surface a, the sealing property is poor, and as a result, the blow-by gas amount becomes the largest. The sliding part constituting layer of Comparative Example 3 has a large amount of blow-by gas due to poor wettability with oil as described above.

【００８６】[0086]

【発明の効果】本発明によれば、リング本体のテーパ状
外周面に形成される摺動部構成層において、その摺動面
形成域および逃げ面形成域を前記のように構成すること
によって、優れた耐焼付き性を有すると共に相手部材と
の間にシール性の高い油膜を十分に形成し得るピストン
リングを提供することができる。According to the present invention, in the sliding portion constituting layer formed on the tapered outer peripheral surface of the ring body, the sliding surface forming region and the flank forming region are constituted as described above. It is possible to provide a piston ring having excellent seizure resistance and capable of sufficiently forming an oil film having a high sealing property between the piston ring and a mating member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】ピストンリングの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a piston ring.

【図２】図１の２−２線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図３】逃げ面の一例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a flank.

【図４】体心立方構造およびその（ｈｈｈ）面を示す斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a body-centered cubic structure and its (hhh) plane.

【図５】体心立方構造における（ｈｈｈ）面の傾きを示
す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an inclination of a (hhh) plane in a body-centered cubic structure.

【図６】面心立方構造およびその（３ｈｈｈ）面、（ｈ
ｈ０）面を示す斜視図である。FIG. 6 is a face-centered cubic structure and its (3hhh) plane;
It is a perspective view which shows the h0) surface.

【図７】逃げ面の他例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing another example of a flank.

【図８】面心立方構造における（３ｈｈｈ）面の傾きを
示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an inclination of a (3hhh) plane in a face-centered cubic structure.

【図９】電気メッキ用電源の出力波形図である。FIG. 9 is an output waveform diagram of a power supply for electroplating.

【図１０】逃げ面のさらに他例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing still another example of the flank.

【図１１】メッキ層の一例におけるＸ線回折図である。FIG. 11 is an X-ray diffraction diagram of an example of a plated layer.

【図１２】メッキ層表面の一例における結晶構造を示す
顕微鏡写真である。FIG. 12 is a micrograph showing a crystal structure in an example of a plated layer surface.

【図１３】メッキ層の他例におけるＸ線回折図である。FIG. 13 is an X-ray diffraction diagram of another example of the plating layer.

【図１４】メッキ層表面の他例における結晶構造を示す
顕微鏡写真である。FIG. 14 is a micrograph showing a crystal structure in another example of the surface of the plating layer.

【図１５】｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率と焼付き
発生荷重との関係を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the abundance of {222} oriented Fe crystals and the seizure load.

【図１６】実施例１等の焼付き発生荷重を示すグラフで
ある。16 is a graph showing a seizure-causing load in Example 1 and the like. FIG.

【図１７】実施例１等を用いた場合におけるブローバイ
ガス量を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the amount of blow-by gas in the case of using Example 1 and the like.

【図１８】実施例等の焼付き発生荷重を示すグラフであ
る。FIG. 18 is a graph showing a seizure occurrence load in Examples and the like.

【図１９】実施例等を用いた場合におけるブローバイガ
ス量を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the blow-by gas amount in the case of using the examples and the like.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ピストンリング ３ リング本体 ４ 外周面 ５ 摺動面構成層 ６ 大径環状端縁部 ８ 摺動面形成域 ９ 逃げ面形成域 １０ 配向性金属結晶 ａ 摺動面 ｂ 逃げ面 ｔ₁ ，ｔ₂ 肉厚DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston ring 3 Ring body 4 Outer peripheral surface 5 Sliding surface constituting layer 6 Large-diameter annular end edge 8 Sliding surface forming area 9 Flank surface forming area 10 Oriented metal crystal a Sliding surface b Flank surface t ₁ , t ₂ Thickness

フロントページの続き (72)発明者 堂坂 健児 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内Front page continuation (72) Inventor Kenji Dozaka 1-4-1 Chuo, Wako, Saitama Stock Company Honda R & D Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 テーパ状外周面（４）を有するリング本
体（３）と、そのリング本体（３）の前記テーパ状外周
面（４）に形成された摺動部構成層（５）とを有するピ
ストンリングにおいて、前記摺動部構成層（５）は、前
記テーパ状外周面（４）の大径環状端縁部（６）を覆う
摺動面形成域（８）と、その摺動面形成域（８）に、そ
の摺動面形成域（８）より後退するように連なる逃げ面
形成域（９）とを備え、前記摺動面形成域（８）および
逃げ面形成域（９）は金属結晶の集合体より構成され、
その集合体は、前記摺動面形成域（８）ではその摺動面
（ａ）側に、また前記逃げ面形成域（９）ではその逃げ
面（ｂ）側にそれぞれ結晶面を向け、且つ存在率ＳがＳ
≧４０％である配向性金属結晶（１０）を含み、前記摺
動面（ａ）は平坦に形成され、また前記逃げ面（ｂ）に
存する多数の前記配向性金属結晶（１０）は角錐状また
は角錐台状の少なくとも一方の形態を有することを特徴
とするピストンリング。1. A ring body (3) having a tapered outer peripheral surface (4), and a sliding part constituting layer (5) formed on the tapered outer peripheral surface (4) of the ring body (3). In the piston ring having, the sliding portion constituting layer (5) includes a sliding surface forming area (8) covering the large-diameter annular edge portion (6) of the tapered outer peripheral surface (4) and the sliding surface thereof. The forming area (8) is provided with a flank forming area (9) continuous so as to recede from the sliding surface forming area (8), and the sliding surface forming area (8) and the flank forming area (9). Is composed of an aggregate of metal crystals,
In the aggregate, the crystal planes are directed to the sliding surface (a) side in the sliding surface forming area (8) and to the flank surface (b) side in the flank forming area (9), and Existence rate S is S
≧ 40% of oriented metal crystals (10), the sliding surface (a) is formed flat, and a large number of the oriented metal crystals (10) present in the flank surface (b) are pyramidal. Alternatively, a piston ring having at least one of a truncated pyramid shape. 【請求項２】 前記摺動面形成域（８）におけるリング
本体半径方向の肉厚（ｔ₁ ）は、前記逃げ面形成域
（９）における前記と同一方向の肉厚（ｔ₂ ）よりも大
に設定されている、請求項１記載のピストンリング。2. The wall thickness (t ₁ ) in the radial direction of the ring body in the sliding surface forming region (8) is larger than the wall thickness (t ₂ ) in the same direction in the flank forming region (9). The piston ring according to claim 1, which is set to be large. 【請求項３】 前記配向性金属結晶（１０）は体心立方
構造を持ち、前記結晶面はミラー指数で（ｈｈｈ）面で
ある、請求項１または２記載のピストンリング。3. The piston ring according to claim 1, wherein the oriented metal crystal (10) has a body-centered cubic structure, and the crystal plane is a Miller index (hhh) plane. 【請求項４】 前記配向性金属結晶（１０）は面心立方
構造を持ち、前記摺動面形成域（８）における前記結晶
面はミラー指数で（ｈｈ０）面であり、また前記逃げ面
形成域（９）における前記結晶面はミラー指数で（３ｈ
ｈｈ）面である、請求項１または２記載のピストンリン
グ。4. The oriented metal crystal (10) has a face-centered cubic structure, the crystal plane in the sliding surface formation region (8) is a Miller index (hh0) plane, and the flank formation is performed. The crystal plane in the region (9) has a Miller index (3 h
hh) surface is a piston ring of Claim 1 or 2.