JPH09196175A - 粉末金属ピストンリング及びその形成法 - Google Patents
粉末金属ピストンリング及びその形成法Info
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- JPH09196175A JPH09196175A JP8353304A JP35330496A JPH09196175A JP H09196175 A JPH09196175 A JP H09196175A JP 8353304 A JP8353304 A JP 8353304A JP 35330496 A JP35330496 A JP 35330496A JP H09196175 A JPH09196175 A JP H09196175A
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- powder
- powder metal
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的少ない処理工程数で比較的安価に硬い
表面層に別個の面コーティングを必要としない粉末金属
ピストンリングを提供することにある。 【解決手段】 窒素に対し高い親和力を持つ元素を含む
金属質粒子38を分散させた主としてパーライトから成
る組織36を備えた粉末金属ピストンリング28を、窒
化して、その外周辺40に硬い表面層42を形成する。
表面層42は、第1の窒化鉄領域42aと金属質粒子3
8及び窒素の間の反応によって一層高い硬さを持つ隣接
領域42bとから成っている。好適とする金属質粒子
は、ピストンリング28のもとの粉末金属の一部を形成
する高クロム鋼合金から成っている。
表面層に別個の面コーティングを必要としない粉末金属
ピストンリングを提供することにある。 【解決手段】 窒素に対し高い親和力を持つ元素を含む
金属質粒子38を分散させた主としてパーライトから成
る組織36を備えた粉末金属ピストンリング28を、窒
化して、その外周辺40に硬い表面層42を形成する。
表面層42は、第1の窒化鉄領域42aと金属質粒子3
8及び窒素の間の反応によって一層高い硬さを持つ隣接
領域42bとから成っている。好適とする金属質粒子
は、ピストンリング28のもとの粉末金属の一部を形成
する高クロム鋼合金から成っている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素に対し高い親和力
を持つ元素を含む金属粉末を使用し仕上がりのピストン
リングを窒化して金属窒化物外面層を生成するようにし
た粉末金属ピストンリングに関する。
を持つ元素を含む金属粉末を使用し仕上がりのピストン
リングを窒化して金属窒化物外面層を生成するようにし
た粉末金属ピストンリングに関する。
【0002】
【発明の背景】ピストンリングはよく知られたものであ
る。ピストンリングは通学ピストンの外周辺のまわりに
配置した環状みぞ内に受入れる。ピストンは、シリンダ
内で往復動して、シリンダ内のガスのような流体を圧縮
する。内燃機関ではこれ等の流体はピストンを着火点か
ら遠ざかる向きに駆動する。ピストンリングの外面又は
支持面は、高温及び腐食作用とシリンダの壁に対する摩
擦による相互作用とを受ける。
る。ピストンリングは通学ピストンの外周辺のまわりに
配置した環状みぞ内に受入れる。ピストンは、シリンダ
内で往復動して、シリンダ内のガスのような流体を圧縮
する。内燃機関ではこれ等の流体はピストンを着火点か
ら遠ざかる向きに駆動する。ピストンリングの外面又は
支持面は、高温及び腐食作用とシリンダの壁に対する摩
擦による相互作用とを受ける。
【0003】耐久性、耐摩耗性等を向上させるには、他
の方法と共に窒化作業を行うことが知られている。たと
えばニッケルほう素面コーティングの基本として鋼線ピ
ストンリングにガス窒化層を形成することはよく知られ
ている。又窒化チタン面コーティングの基体としてこの
ようなピストンリングにガス窒化層を形成することもよ
く知られている。
の方法と共に窒化作業を行うことが知られている。たと
えばニッケルほう素面コーティングの基本として鋼線ピ
ストンリングにガス窒化層を形成することはよく知られ
ている。又窒化チタン面コーティングの基体としてこの
ようなピストンリングにガス窒化層を形成することもよ
く知られている。
【0004】従来は2段階の窒化処理の使用を例示して
いる。この場合ピストンリングを形成するのに使う鋼線
は種種の等級のクロムを含んでいる。めっき層、吹付け
層又は鉄めっき層は第1の窒化層及び第2の窒化層の間
に挿入する。従来技術においてはプラズマ窒化作業が例
示されている。この作業は、エンジン部品にクロムのベ
ース層のコーティング処理を行い、次いでこのクロム層
に窒素を含むガスプラズマを施しこのクロムのベース層
に窒化クロム表面層を形成するようにする。
いる。この場合ピストンリングを形成するのに使う鋼線
は種種の等級のクロムを含んでいる。めっき層、吹付け
層又は鉄めっき層は第1の窒化層及び第2の窒化層の間
に挿入する。従来技術においてはプラズマ窒化作業が例
示されている。この作業は、エンジン部品にクロムのベ
ース層のコーティング処理を行い、次いでこのクロム層
に窒素を含むガスプラズマを施しこのクロムのベース層
に窒化クロム表面層を形成するようにする。
【0005】すなわち窒化処理及び面コーティング作業
の組合わせは、従来の鋼線ピストンリングに適正な耐摩
消耗性を与える所要の手段として従来知られている。多
くの同様な処理が又、灰色鋳鉄ピストンリングに使われ
ている。
の組合わせは、従来の鋼線ピストンリングに適正な耐摩
消耗性を与える所要の手段として従来知られている。多
くの同様な処理が又、灰色鋳鉄ピストンリングに使われ
ている。
【0006】粉末金属で作られるピストンリングが知ら
れている。このようなピストンリングは典型的には、少
ない100分率のマンガン、クロム又はけい素を含み焼
結のピストンリング本体に付加的な強度を与える。しか
しこのようなピストンリングは、これ等のピストンリン
グに極めて高い熱的及び機械的応力が加わるので必ずし
も承認できる性能が得られない。さらに粉末金属ピスト
ンリングは、灰色鋳鉄(grey cast iro
n)及び鋼ワイヤ製のリングに比べると典型的には製造
が経済的でない。コーティング作業が、従来のピストン
リングの価格にさらに付加される。
れている。このようなピストンリングは典型的には、少
ない100分率のマンガン、クロム又はけい素を含み焼
結のピストンリング本体に付加的な強度を与える。しか
しこのようなピストンリングは、これ等のピストンリン
グに極めて高い熱的及び機械的応力が加わるので必ずし
も承認できる性能が得られない。さらに粉末金属ピスト
ンリングは、灰色鋳鉄(grey cast iro
n)及び鋼ワイヤ製のリングに比べると典型的には製造
が経済的でない。コーティング作業が、従来のピストン
リングの価格にさらに付加される。
【0007】最後に従来、窒化鉄(Fe4N)を生成す
るのに粉末の1種類に前以って窒化作業を行い粉末金属
部品を形成する方法が知られている。窒化処理を受けた
鉄粉末部分から逃げる窒素含有ガスは処理が十分な鉄粒
子に明かに吸収される。
るのに粉末の1種類に前以って窒化作業を行い粉末金属
部品を形成する方法が知られている。窒化処理を受けた
鉄粉末部分から逃げる窒素含有ガスは処理が十分な鉄粒
子に明かに吸収される。
【0008】
【発明の開示】本発明による粉末金属ピストンリング
は、窒素に対し高い親和力を持つ金属粒子の分散したパ
ーライトに富んだ組織を持つ。ピストンリングの外周辺
には硬い窒化表面層を形成してある。この窒化表面層
は、第1の窒化鉄領域(ironnitrided r
egion)と金属質粒子及び窒素の間の反応によって
一層高い硬さを持つ隣接領域とを備える。
は、窒素に対し高い親和力を持つ金属粒子の分散したパ
ーライトに富んだ組織を持つ。ピストンリングの外周辺
には硬い窒化表面層を形成してある。この窒化表面層
は、第1の窒化鉄領域(ironnitrided r
egion)と金属質粒子及び窒素の間の反応によって
一層高い硬さを持つ隣接領域とを備える。
【0009】好適とする実施例では、金属質粒子は約1
3ないし18%のクロムを含む高クロム鋼(high
chrominum steel)から成る。本発明ピ
ストンリングの好適とする全組織は、約1ないし50重
量%の金属質粒子、なおなるべくは15重量%のこのよ
うな粒子と、約0ないし1.5重量%の炭素と、約0.
00ないし2.0重量%の銅又はニッケルと、0ないし
5.0重量%の無機ろうたとえばステアリン酸塩(st
earate)/ろうLV6と、残分の主として鉄とか
ら成っている。
3ないし18%のクロムを含む高クロム鋼(high
chrominum steel)から成る。本発明ピ
ストンリングの好適とする全組織は、約1ないし50重
量%の金属質粒子、なおなるべくは15重量%のこのよ
うな粒子と、約0ないし1.5重量%の炭素と、約0.
00ないし2.0重量%の銅又はニッケルと、0ないし
5.0重量%の無機ろうたとえばステアリン酸塩(st
earate)/ろうLV6と、残分の主として鉄とか
ら成っている。
【0010】粉末金属ピストンリングを形成する本発明
方法では、所望の金属質粒子を含む粉末を成分の1種類
として混合する。次いでこの配合した粉末をピストンリ
ングの大体の形状に加圧する。この粉末は次に焼結して
金属質粒子を分散させた組織を形成する。このリング
は、最終形状に機械加工し次いで窒化してこのリングの
外周辺のまわりに表面層を形成する。
方法では、所望の金属質粒子を含む粉末を成分の1種類
として混合する。次いでこの配合した粉末をピストンリ
ングの大体の形状に加圧する。この粉末は次に焼結して
金属質粒子を分散させた組織を形成する。このリング
は、最終形状に機械加工し次いで窒化してこのリングの
外周辺のまわりに表面層を形成する。
【0011】窒素に対し高い親和力を持つ高いクロム鋼
のような金属質粒子を含んだ粉末金属リングの使用には
若干の利点がある。第1にこのようにして得られる表面
は、窒素に対する親和力を持つこのような金属質粉末を
含まない従来の粉末金属部品に比べると、摩耗、かき傷
に対する抵抗性が実質的に向上し、摩擦係数が低下して
いる。前記したように粉末金属ピストンリングは、これ
等に極めて高い熱的及び機械的の応力が加わるので必ず
しも許容可能に実施されていない。このピストンリング
は又多くのコーティング作業を受けた従来の鋼線製及び
灰色鋳鉄製のリングに勝った費用的に著しい利点がつね
にある。粉末金属部品の固有の多孔性は、従来のピスト
ンリングに比べて窒化作業中に一層良好な浸透性が得ら
れる。従って比較的少ない処理段階で比較的硬い部品が
経済的に作られる。
のような金属質粒子を含んだ粉末金属リングの使用には
若干の利点がある。第1にこのようにして得られる表面
は、窒素に対する親和力を持つこのような金属質粉末を
含まない従来の粉末金属部品に比べると、摩耗、かき傷
に対する抵抗性が実質的に向上し、摩擦係数が低下して
いる。前記したように粉末金属ピストンリングは、これ
等に極めて高い熱的及び機械的の応力が加わるので必ず
しも許容可能に実施されていない。このピストンリング
は又多くのコーティング作業を受けた従来の鋼線製及び
灰色鋳鉄製のリングに勝った費用的に著しい利点がつね
にある。粉末金属部品の固有の多孔性は、従来のピスト
ンリングに比べて窒化作業中に一層良好な浸透性が得ら
れる。従って比較的少ない処理段階で比較的硬い部品が
経済的に作られる。
【0012】以下本発明を添付図面について詳細に説明
する。
する。
【0013】
【実施例】図1に示すようにアセンブリ20はシリンダ
内部で往復動できる環状のピストン24を持つシリンダ
22を備えている。ピストン24は、外周面のまわりに
配置した環状のみぞ26を備えている。各環状のみぞ2
6内には一体品の環状蜜封部材すなわちピストンリング
28を取付け、ピストン24と、シリンダ壁32の内周
面30との間に密封作用を伴って接触するようにしてあ
る。図示の組立て構成では、ピストンリング28の各円
周方向端部34は相互に隣接する。
内部で往復動できる環状のピストン24を持つシリンダ
22を備えている。ピストン24は、外周面のまわりに
配置した環状のみぞ26を備えている。各環状のみぞ2
6内には一体品の環状蜜封部材すなわちピストンリング
28を取付け、ピストン24と、シリンダ壁32の内周
面30との間に密封作用を伴って接触するようにしてあ
る。図示の組立て構成では、ピストンリング28の各円
周方向端部34は相互に隣接する。
【0014】図2及び3に詳細に説明するようにピスト
ンリング28は、粉末金属で形成してある。この粉末
は、リング28の基本的物理的性質が得られるように当
業界には知られた成分を含む。しかしピストンリング2
8は又、窒素に対し高い親和力を持つ少なくとも1種類
の元素を含む金属質粉末を備える。このような金属質粉
末は、アルミニウム、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン又はクロムを含む粉末である。従ってピストンリ
ング28は付加的な費用をほどんど必要としないで窒化
されることが可能であるから、灰色鋳鉄又は鋼線から形
成され、次いで窒化され、付加的な面コーティングが施
される従来のピストンリングに典型的に認められる利点
を提供する。
ンリング28は、粉末金属で形成してある。この粉末
は、リング28の基本的物理的性質が得られるように当
業界には知られた成分を含む。しかしピストンリング2
8は又、窒素に対し高い親和力を持つ少なくとも1種類
の元素を含む金属質粉末を備える。このような金属質粉
末は、アルミニウム、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン又はクロムを含む粉末である。従ってピストンリ
ング28は付加的な費用をほどんど必要としないで窒化
されることが可能であるから、灰色鋳鉄又は鋼線から形
成され、次いで窒化され、付加的な面コーティングが施
される従来のピストンリングに典型的に認められる利点
を提供する。
【0015】好適な実施例では、ピストンリング28は
高クロムステンレス鋼粉末(high chromin
um stainless steel powde
r)を含む。ピストンリング28の典型的なや金学的構
成は、0.8重量%の炭素と、2.0重量%の銅又はニ
ッケルと、2.0重量%のステアリン酸塩/ろうLV6
と、15.0重量%の高クロム鋼と、残余の主として鉄
とからなっている。ステアリン酸塩/ろうLV6は、各
粒子を一層自由に移動させるのに使われる無機ろうの1
例である。このろうは又工具セッティングに少なくとも
限定された潤滑作用を生ずる。炭素含量は0.00ない
し1.5重量%の範囲であり、銅又はニッケルの含量は
約0.00ないし0.5重量%であり、ステアレート/
ろうLV6含量は0.00ないし5.0重量%であり、
又高クロム鋼粉末は約1ないし50重量%である。高ク
ロム鋼粉末の100分率が低すぎる場合には、後述の窒
化処理は不適当になる。高クロム鋼粉末の100分率が
高すぎる場合には費用が1つの要因になるが、100分
率が高くなると窒化を妨げるのでなくて助長する。
高クロムステンレス鋼粉末(high chromin
um stainless steel powde
r)を含む。ピストンリング28の典型的なや金学的構
成は、0.8重量%の炭素と、2.0重量%の銅又はニ
ッケルと、2.0重量%のステアリン酸塩/ろうLV6
と、15.0重量%の高クロム鋼と、残余の主として鉄
とからなっている。ステアリン酸塩/ろうLV6は、各
粒子を一層自由に移動させるのに使われる無機ろうの1
例である。このろうは又工具セッティングに少なくとも
限定された潤滑作用を生ずる。炭素含量は0.00ない
し1.5重量%の範囲であり、銅又はニッケルの含量は
約0.00ないし0.5重量%であり、ステアレート/
ろうLV6含量は0.00ないし5.0重量%であり、
又高クロム鋼粉末は約1ないし50重量%である。高ク
ロム鋼粉末の100分率が低すぎる場合には、後述の窒
化処理は不適当になる。高クロム鋼粉末の100分率が
高すぎる場合には費用が1つの要因になるが、100分
率が高くなると窒化を妨げるのでなくて助長する。
【0016】高クロム鋼粉末として使われる合金鋼には
若干のものがある。最も好適な合金群は、420、44
0A,B及びCのような400系列のステンレス鋼を含
むマルテンサイトステンレス鋼である。この群のクロム
の100分率は約11ないし20%の範囲である。第2
の好適な合金群は、約18%のクロムを含む200及び
300シリーズ(series)のステンレス鋼のよう
なオーステナイトステンレス鋼である。
若干のものがある。最も好適な合金群は、420、44
0A,B及びCのような400系列のステンレス鋼を含
むマルテンサイトステンレス鋼である。この群のクロム
の100分率は約11ないし20%の範囲である。第2
の好適な合金群は、約18%のクロムを含む200及び
300シリーズ(series)のステンレス鋼のよう
なオーステナイトステンレス鋼である。
【0017】別の可能なクロム合金鋼の群は、ニトロ合
金のG(nitro−alloy´s G),135M
(SAE7190)、N及びEZである。この後者の群
は、アルミニウム及びクロムを共に含む窒化作業中に窒
素を引付ける合金である。しかし典型的には含有クロム
はわずかに1ないし2%である。4100、4300、
5100、6100、8600、8700、9300及
び9800シリーズの中程度の炭素クロム含有低合金鋼
を使うことができる。これ等の鋼のクロム含量はわずか
に0.5ないし1.5%である。5%のクロムを含む熱
間加工金型鋼たとえばH11、H12及びH13も使う
ことができる。
金のG(nitro−alloy´s G),135M
(SAE7190)、N及びEZである。この後者の群
は、アルミニウム及びクロムを共に含む窒化作業中に窒
素を引付ける合金である。しかし典型的には含有クロム
はわずかに1ないし2%である。4100、4300、
5100、6100、8600、8700、9300及
び9800シリーズの中程度の炭素クロム含有低合金鋼
を使うことができる。これ等の鋼のクロム含量はわずか
に0.5ないし1.5%である。5%のクロムを含む熱
間加工金型鋼たとえばH11、H12及びH13も使う
ことができる。
【0018】窒素に対し高い親和力を持つ少なくとも1
種類の元素を含む金属質粉末を加えた所望のピストンリ
ングの基本的な物理的性質を持つ許容できる粉末配合体
がひとたび作られるときは、このピストンリングは加圧
成形される。典型的にはこの配合粉末は、型内に送給さ
れ、約40t/in2の圧力で加圧される。承認できる
範囲の押圧作業では約20ないし60t/in2の圧力
を使う。
種類の元素を含む金属質粉末を加えた所望のピストンリ
ングの基本的な物理的性質を持つ許容できる粉末配合体
がひとたび作られるときは、このピストンリングは加圧
成形される。典型的にはこの配合粉末は、型内に送給さ
れ、約40t/in2の圧力で加圧される。承認できる
範囲の押圧作業では約20ないし60t/in2の圧力
を使う。
【0019】配合粉末は、加圧された後、1800ない
し2250°F(982ないし1232℃)で約4時間
にわたり焼結される。配合した加圧粉末は、約2100
°F(1150℃)で焼結するのがよい。このピストン
リングは焼結処理中にや金学的に変化する。ピストンリ
ング28の全体的組織36は、こん跡状の炭化物を含
み、若干の多孔率を持つ主としてパーライトから成る典
型的な粉末金属炭素マイクロ組織(powdered
metal carbon structure)から
成っている。又金属粉末で形成した粒子38を、全体的
組織36内に分散させてある。若干の粒子38はピスト
ンリング28の外周辺40に位置している。機械加工作
業によりピストンリング28をその最終形状にする。
し2250°F(982ないし1232℃)で約4時間
にわたり焼結される。配合した加圧粉末は、約2100
°F(1150℃)で焼結するのがよい。このピストン
リングは焼結処理中にや金学的に変化する。ピストンリ
ング28の全体的組織36は、こん跡状の炭化物を含
み、若干の多孔率を持つ主としてパーライトから成る典
型的な粉末金属炭素マイクロ組織(powdered
metal carbon structure)から
成っている。又金属粉末で形成した粒子38を、全体的
組織36内に分散させてある。若干の粒子38はピスト
ンリング28の外周辺40に位置している。機械加工作
業によりピストンリング28をその最終形状にする。
【0020】最後にピストンリング28は、ガス、イオ
ン又は塩による窒化処理法を使い窒化する。ガス窒化処
理は、これが比較的費用が安く、ピストンリング28の
全表面に影響を及ぼすので一般に好適である。ガス窒化
処理を使うときは、窒素含有ガスがピストンリング28
内に拡散し少なくとも外周辺40に硬い表面層42を生
成する。層42は、約600ビッカースダイヤモンド硬
さ(HV)の最高硬さを持つ窒化鉄領域42aと、粒子
38で形成した窒化粒子から成る隣接領域42bとによ
り構成してある。隣接領域42bを構成する粒子は、窒
化ガスと窒素に対し強い親和力を持つ粒子38内の元素
との間の反応によって比較的深い浸透性及び比較的高い
硬さを持つ。高クロム鋼を使うときは、たとえば隣接領
域42bは、約1200HVの硬さを持つ窒化クロムを
生成する。コーティング厚さは、通常約0.003イン
チ(0.08mm)であるが、0.001インチ(0.
03mm)及び0.005インチ(0.13mm)の間
で変えてもよい。
ン又は塩による窒化処理法を使い窒化する。ガス窒化処
理は、これが比較的費用が安く、ピストンリング28の
全表面に影響を及ぼすので一般に好適である。ガス窒化
処理を使うときは、窒素含有ガスがピストンリング28
内に拡散し少なくとも外周辺40に硬い表面層42を生
成する。層42は、約600ビッカースダイヤモンド硬
さ(HV)の最高硬さを持つ窒化鉄領域42aと、粒子
38で形成した窒化粒子から成る隣接領域42bとによ
り構成してある。隣接領域42bを構成する粒子は、窒
化ガスと窒素に対し強い親和力を持つ粒子38内の元素
との間の反応によって比較的深い浸透性及び比較的高い
硬さを持つ。高クロム鋼を使うときは、たとえば隣接領
域42bは、約1200HVの硬さを持つ窒化クロムを
生成する。コーティング厚さは、通常約0.003イン
チ(0.08mm)であるが、0.001インチ(0.
03mm)及び0.005インチ(0.13mm)の間
で変えてもよい。
【0021】窒素に対し高い親和力を持つ少なくとも1
種類の元素たとえばクロムを含む金属質粒子から成る粉
末金属を使用すると若干の利点がある。このようにして
得られる表面は、このような金属質粒子を含まない従来
の粉末金属部分に比べたときに摩耗及びかき傷に対する
抵抗性が実質的に向上すると共に摩擦係数が低下してい
る。クロムはその窒素に対する固有の親和力と耐食性と
費用とによってとくに望ましい。
種類の元素たとえばクロムを含む金属質粒子から成る粉
末金属を使用すると若干の利点がある。このようにして
得られる表面は、このような金属質粒子を含まない従来
の粉末金属部分に比べたときに摩耗及びかき傷に対する
抵抗性が実質的に向上すると共に摩擦係数が低下してい
る。クロムはその窒素に対する固有の親和力と耐食性と
費用とによってとくに望ましい。
【0022】本発明は、従来の鋼線リング又は鋳鉄リン
グの使用に勝った経済的利点を持つ。さらにしかし窒素
に対し強い親和力を持つ金属質粒子の存在と組合わせた
粉末金属部分の固有の多孔率により窒化作業中に一層良
好な浸透と増大した硬さとが得られる。従って比較的安
価に比較的少ない処理工程数で比較的硬い部分が作られ
る。窒化層に施される別個の面コーティング(face
coating)は必要がない。
グの使用に勝った経済的利点を持つ。さらにしかし窒素
に対し強い親和力を持つ金属質粒子の存在と組合わせた
粉末金属部分の固有の多孔率により窒化作業中に一層良
好な浸透と増大した硬さとが得られる。従って比較的安
価に比較的少ない処理工程数で比較的硬い部分が作られ
る。窒化層に施される別個の面コーティング(face
coating)は必要がない。
【0023】以上本発明の好適な実施例を述べた。本発
明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うこと
ができるのはもちろんである。
明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うこと
ができるのはもちろんである。
【図1】本発明ピストンリングの1実施例を協働させた
ピストンを持つ内燃機関のシリンダボアの横断面図であ
る。
ピストンを持つ内燃機関のシリンダボアの横断面図であ
る。
【図2】図1のピストンリングの拡大斜視図である。
【図3】図2のピストンリングの3−3線に沿う拡大断
面図である。
面図である。
28 ピストンリング 36 全体組織 38 金属質粒子 40 外周辺 42 表面層 42a 窒化鉄領域 42b 隣接領域
Claims (18)
- 【請求項1】 粉末金属ピストンリングにおいて、 窒素に対し高い親和力を持つ少なくとも1種類の元素を
含む金属質粒子を分散させた主としてパ−ライトから成
る組織と、 第1の窒化鉄領域と前記金属質粒子と前記窒素との間の
反応により形成され、一層高い硬さを持つ隣接領域とを
備え、前記粉末金属ピストンリング外周辺に形成した窒
化した硬い表面層と、を包含する粉末金属ピストンリン
グ。 - 【請求項2】 前記元素が、クロムから成る請求項1の
粉末金属ピストンリング。 - 【請求項3】 前記金属質粒子が、高クロム鋼から成る
請求項2の粉末金属ピストンリング。 - 【請求項4】 1ないし50%の前記高クロム鋼を含ん
だ請求項3の粉末金属ピストンリング。 - 【請求項5】 前記高クロム鋼が、11ないし20%の
クロムを含む請求項4の粉末金属ピストンリング。 - 【請求項6】 約15%の高クロム鋼を含む請求項4の
粉末金属ピストンリング。 - 【請求項7】 約0.8%の炭素と、約2.0%の銅及
びニッケルの一方と、約2%の無機ろうと、残余の主と
して鉄とを含む請求項6の粉末金属ピストンリング。 - 【請求項8】 粉末金属ピストンリングを形成する形成
法において、 約0ないし1.5%の炭素と、約0ないし2.0%の銅
及びニッケルの一方と、約0ないし5.0%のステアリ
ン酸塩/ろうLV6と、残余の主として鉄とを含む請求
項4の粉末金属ピストンリング。 - 【請求項9】 約0ないし1.5%の炭素と、約0ない
し0.5%の銅及びニッケルの一方と、窒素に対し高い
親和力を持つ1ないし50%の金属質粉末と残余の主と
して鉄とから成る粉末を配合する段階と、 この配合した粉末をほぼ前記ピストンリングの形状に加
圧する段階と、 前記加圧段階後に前記配合した粉末を焼結して、前記金
属質粉末から成る金属質粒子を分散させた組織を形成す
る段階と、 前記ピストンリングを最終形状に機械加工する段階と、 前記ピストンリング外周辺を窒化して、窒化鉄から成る
第1の領域と、前記金属質粒子及び窒素との間の反応に
よって一層高い硬さの隣接領域とを持つ硬い表面層を生
成する段階と、を包含する、粉末金属ピストンリングを
形成する形成法。 - 【請求項10】 前記金属質粉末が、クロム鋼から成る
請求項9の形成法。 - 【請求項11】 前記クロム鋼が、前記ピストンリング
の約15%を占める請求項10の形成法。 - 【請求項12】 前記クロム鋼が約11ないし20%の
クロムを含む請求項11の形成法。 - 【請求項13】 前記粉末が、約0ないし5.0%のス
テアリン酸塩/ろうLV6を含む請求項9形成法。 - 【請求項14】 前記加圧段階が、圧力を約40t/i
n2にする請求項9形成法。 - 【請求項15】 前記焼結段階が、温度を約4時間にわ
たり約2100°Fにする請求項14の形成法。 - 【請求項16】 機械加工作業により前記ピストンリン
グをその最終形状にトリミング加工する請求項15の形
成法。 - 【請求項17】 前記窒化する段階が、ガス、イオン及
び塩による窒化工程のうちの1種類の窒化工程を使う請
求項16の形成法。 - 【請求項18】 前記硬い表面層が約0.003インチ
の深さを持つ請求項17の形成法。
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