JPS6115997A - 耐摩耗性摺動部材とその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性摺動部材とその製造方法Info
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- JPS6115997A JPS6115997A JP13302784A JP13302784A JPS6115997A JP S6115997 A JPS6115997 A JP S6115997A JP 13302784 A JP13302784 A JP 13302784A JP 13302784 A JP13302784 A JP 13302784A JP S6115997 A JPS6115997 A JP S6115997A
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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
イ０発明の技術分野
本発明は硬質粒子分散ニッケルめっき層を有する耐摩耗
性摺動部材とその製造方法に関する。 口、従来技術と問題点 最近金属表面上に耐摩耗性、耐焼付性のある皮膜を形成
させる複合めっき方法が注目されている。 この方法は、ニッケルなどの金属マトリクス中に窒化珪
素、炭化珪素などの硬質粒子を分散させるめっき方法で
、複合めっき又は分散めっきと呼ばれている６分散され
る粒子の種類、大きさ１分散量を適当に選ぶことによっ
て耐摩耗性、耐焼付性、耐蝕性に優れた皮膜を形成する
ことができ、既にシリンダや、ピストンリングのような
摺動部材などに使用され始めている。 ニッケル−燐複合めっきには、無電解法と電解法とがあ
る。前者の例としては、ニッケル塩に還元剤として次亜
燐酸塩を含む無電解ニッケルめっき浴の中に窒化珪素、
炭化珪素などの硬質粒子を懸濁分散させながら次亜燐酸
イオンの還元力によってニッケル、燐および硬質粒子を
分散させる方法である。後者の例としては、硫酸ニッケ
ルをはじめスルファミン酸ニッケル等を主体とした電解
用ニッケルめっき浴の中に、同じく窒化珪素、炭化珪素
などの硬質粒子を懸濁分散させながら、電気めっき法に
よってニッケル、燐および硬質粒子を分散させる方法で
ある。 無電解複合めっき法は、複雑な形状の品物にも均一な膜
厚が得られる特性を有しているが、次のような短所があ
る。すなわち、使用温度が高い、浴組成の変化が大きい
、液が古くなると粉状析出となり易く液を永久的に使用
できない、析出速度が遅い、燐含有量を任意に変えるこ
とが困難、等である。一方電解複合めっき法は、低温で
も析出速度が速い、浴寿命が長い、亜燐酸、次亜燐酸が
金属イオンの還元に関与しない為、亜燐酸および次亜燐
酸ソーダなどの燐基の消耗が少ない、めっき浴への亜燐
酸次亜燐酸の添加量により燐含有量を調節できる等の長
所があるものの、複雑な形状の品物に均一な膜厚を得ら
れない、燐および硬質粒子の含有量を高くできない等の
欠点がある。 ハ０発明の目的 本発明は従来の複合電解ニッケルめっきの問題点であっ
た燐の含有量と硬質粒子の含有量を共に高め、耐摩耗性
に優れた硬質皮膜層を摺動面に有する摺動部材を提供す
るものである。 二０発明の構成 本発明は、電解ニッケルめっき液中の燐化合物。 塩化ニッケルおよびめっき液のＰＨ値を適正に保つこと
により、高い含有率の燐と硬質粒子を皮膜に有する摺動
部材、およびその製造方法に関する。 めっき液に含まれる燐化合物としては亜燐酸が好適であ
りその亜燐酸の量は５〜３０ ｇ ／ ｌが適当である
。これが５ｇ７１未満であると皮膜に析出される燐の含
有量が４％以下と低くなるため、耐摩耗性、耐蝕性に劣
る。また３ ０ ｇ ／ １を越えるとめっき皮膜に析
出される燐の含有量が１２％を越えるようになり、その
為かえって皮膜は脆くなる。 めっき液に含まれる塩化ニッケルの量は５〜１３０ ｇ
／ ｌが適当である。塩化ニッケルの量が少ないと、
ニッケルの析出量が遅く、ニッケルイオンの溶解が少な
くなる。また量が多くなるとニッケルの電着効果が上が
り、そのため相対的に燐の含有率が下がる。 めっき液のＰＨ値は、その値が低くなるに従い燐の析出
は多くなるが、逆に硬質粒子の析出は悪くなりさらに電
着速度も遅くなる。このことからＰＨ値は０．３〜３が
適当である。 次に本発明に適用するめっき装置について述べる。 硬質粒子の共析量はめっき液のＰＨ値に関係していて、
ＰＨの高い方が比較的容易に硬質粒子が析出する。本め
っき液はＰＨ値が低〈従来の方法では硬質粒子の分散量
が少なくなる傾向がある。 そのため第１図（ｂ）の様なめっき装置を使用すること
が望ましい。 今回の実施例では、従来第１図（ａ）のように縦型であ
ったワーク１を第１図（ｂ）のように横型にし、これを
１〜１０ｐｐｍでゆっくり回転させ、硬質粒子がリング
外周面に沈積されやすいようにした。 またこの第１図（ｂ）に示す方法では軸受部に硬質粒子
やめっき液が入り込み、軸受部の摩耗や腐蝕の原因とな
りやすいため、第２図の様にしてリング雇いの回転軸受
部がめつき被表面上部に位置するようにするとよい。こ
の場合ワークにめっき液を上方より降り注ぎ絶えず湿ら
せておく必要がある。 ホ１発明の実施例 ピストンリング用鋼材である先端端面が５ ｕｓ Ｘ５
ｍｎの鋼製試験片に、まず第一工程としてそれぞれの摺
動面に通例のニッケルストライクめっき方法で厚さ１０
μのニッケルめっきを形成して素材とした。 次に第二工程として各素材に表１の条件で例１、例２の
めっきを施した。また比較のために、同一素材に従来当
社が使用していた方法で比較例Ａ、Ｂのめっきを施した
。
性摺動部材とその製造方法に関する。 口、従来技術と問題点 最近金属表面上に耐摩耗性、耐焼付性のある皮膜を形成
させる複合めっき方法が注目されている。 この方法は、ニッケルなどの金属マトリクス中に窒化珪
素、炭化珪素などの硬質粒子を分散させるめっき方法で
、複合めっき又は分散めっきと呼ばれている６分散され
る粒子の種類、大きさ１分散量を適当に選ぶことによっ
て耐摩耗性、耐焼付性、耐蝕性に優れた皮膜を形成する
ことができ、既にシリンダや、ピストンリングのような
摺動部材などに使用され始めている。 ニッケル−燐複合めっきには、無電解法と電解法とがあ
る。前者の例としては、ニッケル塩に還元剤として次亜
燐酸塩を含む無電解ニッケルめっき浴の中に窒化珪素、
炭化珪素などの硬質粒子を懸濁分散させながら次亜燐酸
イオンの還元力によってニッケル、燐および硬質粒子を
分散させる方法である。後者の例としては、硫酸ニッケ
ルをはじめスルファミン酸ニッケル等を主体とした電解
用ニッケルめっき浴の中に、同じく窒化珪素、炭化珪素
などの硬質粒子を懸濁分散させながら、電気めっき法に
よってニッケル、燐および硬質粒子を分散させる方法で
ある。 無電解複合めっき法は、複雑な形状の品物にも均一な膜
厚が得られる特性を有しているが、次のような短所があ
る。すなわち、使用温度が高い、浴組成の変化が大きい
、液が古くなると粉状析出となり易く液を永久的に使用
できない、析出速度が遅い、燐含有量を任意に変えるこ
とが困難、等である。一方電解複合めっき法は、低温で
も析出速度が速い、浴寿命が長い、亜燐酸、次亜燐酸が
金属イオンの還元に関与しない為、亜燐酸および次亜燐
酸ソーダなどの燐基の消耗が少ない、めっき浴への亜燐
酸次亜燐酸の添加量により燐含有量を調節できる等の長
所があるものの、複雑な形状の品物に均一な膜厚を得ら
れない、燐および硬質粒子の含有量を高くできない等の
欠点がある。 ハ０発明の目的 本発明は従来の複合電解ニッケルめっきの問題点であっ
た燐の含有量と硬質粒子の含有量を共に高め、耐摩耗性
に優れた硬質皮膜層を摺動面に有する摺動部材を提供す
るものである。 二０発明の構成 本発明は、電解ニッケルめっき液中の燐化合物。 塩化ニッケルおよびめっき液のＰＨ値を適正に保つこと
により、高い含有率の燐と硬質粒子を皮膜に有する摺動
部材、およびその製造方法に関する。 めっき液に含まれる燐化合物としては亜燐酸が好適であ
りその亜燐酸の量は５〜３０ ｇ ／ ｌが適当である
。これが５ｇ７１未満であると皮膜に析出される燐の含
有量が４％以下と低くなるため、耐摩耗性、耐蝕性に劣
る。また３ ０ ｇ ／ １を越えるとめっき皮膜に析
出される燐の含有量が１２％を越えるようになり、その
為かえって皮膜は脆くなる。 めっき液に含まれる塩化ニッケルの量は５〜１３０ ｇ
／ ｌが適当である。塩化ニッケルの量が少ないと、
ニッケルの析出量が遅く、ニッケルイオンの溶解が少な
くなる。また量が多くなるとニッケルの電着効果が上が
り、そのため相対的に燐の含有率が下がる。 めっき液のＰＨ値は、その値が低くなるに従い燐の析出
は多くなるが、逆に硬質粒子の析出は悪くなりさらに電
着速度も遅くなる。このことからＰＨ値は０．３〜３が
適当である。 次に本発明に適用するめっき装置について述べる。 硬質粒子の共析量はめっき液のＰＨ値に関係していて、
ＰＨの高い方が比較的容易に硬質粒子が析出する。本め
っき液はＰＨ値が低〈従来の方法では硬質粒子の分散量
が少なくなる傾向がある。 そのため第１図（ｂ）の様なめっき装置を使用すること
が望ましい。 今回の実施例では、従来第１図（ａ）のように縦型であ
ったワーク１を第１図（ｂ）のように横型にし、これを
１〜１０ｐｐｍでゆっくり回転させ、硬質粒子がリング
外周面に沈積されやすいようにした。 またこの第１図（ｂ）に示す方法では軸受部に硬質粒子
やめっき液が入り込み、軸受部の摩耗や腐蝕の原因とな
りやすいため、第２図の様にしてリング雇いの回転軸受
部がめつき被表面上部に位置するようにするとよい。こ
の場合ワークにめっき液を上方より降り注ぎ絶えず湿ら
せておく必要がある。 ホ１発明の実施例 ピストンリング用鋼材である先端端面が５ ｕｓ Ｘ５
ｍｎの鋼製試験片に、まず第一工程としてそれぞれの摺
動面に通例のニッケルストライクめっき方法で厚さ１０
μのニッケルめっきを形成して素材とした。 次に第二工程として各素材に表１の条件で例１、例２の
めっきを施した。また比較のために、同一素材に従来当
社が使用していた方法で比較例Ａ、Ｂのめっきを施した
。
【表１１
第三工程として前記例の方法で得た試験片を３７０℃で
１時間加熱硬化処理を施し以下のような硬度試験、焼付
試験、摩耗試験を実施した。この種のニッケル−燐合金
めっき層には通常加熱硬化処理が施されるが、この加熱
温度は２００〜４５０℃が一般に採用されている。
。 ａ）硬度試験結果 マイクロビッカース硬度計で測定した結果を次の表２に
示す。 次に本発明に係る摺動面の耐摩耗試験および焼付試験に
ついて説明する。試験は第３図および第４図に示すライ
ダ一方式摩耗試験機によって行った。その概要はステー
タホルダ１にシリンダー材などとして使用される鋳鉄材
Ｆｅ１２製で摺動面２がホーニング仕上げされた円板３
が取外し可能に取り付けられており、その中央には裏側
から注油孔４を通して潤滑油が注油されるようにしてあ
り、図示しない油圧装置によってステータホルダ１には
図において右方へ向けて所定圧力で押圧力がかかるよう
にしである。円板３に対向してロータ５上に取付けられ
た試験片保持具６の回転軸と同心の円周上に等間隔に刻
設された４個の取付孔にそれぞれ試験片７が取付けられ
、それぞれ所定の表面処理が施された試験片の５Ｘ５ｍ
ｍ角の先端端面が円板３の摺動面２に接触し、図示しな
い駆動装置によって所定速度で回転する。試験はステー
タ側の注油孔４から一定油温の潤滑油を摺動面に供給し
ながら行なう。 摩耗試験は一定の押圧力の下でロータ５を回転させ、試
験片７が所定の摺動距離だけ円板３上を摺動したときの
試験片７とステータ円板３の摩耗量によって耐摩耗性を
評価する。 またロータ５を回転させると試験片７と円板３との摩擦
によってステータホルダ１番＝は図示のようにトルクＦ
を生ずるので、このトルクＦをスピンドル８を介してロ
ードセル９に作用させ、押圧力の変化によるトルクＦの
変化を動歪計１０で読みトルクＦが急激に上昇したとき
に焼付けが生じたとして、そのときの押圧力をもって耐
焼付は性を評価する。 ｂ）摩耗試験結果 潤滑油として加鉛ガソリンを燃料とする実機テストに使
用後のエンジンオイル５ＡＥＮｏ３’０にダスト（ＪＩ
８２種）を０．２ｇ／Ｌ添加した温度８０℃の油を用い
て、注油孔４から供給し、ステータホルダ１にはロータ
側に向けて油圧１０Ｑ Ｋ ｇ ／ ｃｓ”の押圧力を
加えながら、試験片７の摩擦速度を３〜５ ｍ ／ ｓ
ｅｅとし、摺動距離が１１００Ｋとなるまでロータ５を
回転させた。 試験結果を次の表３に示す。 【表３】 Ｃ）焼付試験 潤滑油は摩耗試験のものと同じものを使用し。 ステータホルダ１にはロータ側に向けてまず油圧４０Ｋ
ｇ／ｃｍ”の押圧力を加え、摩擦速度８ｍ／ｓｅＣでロ
ータ５を３分間回転させ１次に押圧力を５０Ｋｇ／ａｍ
”として３分間回転させ、このようにして順次押圧力を
１０Ｋｇ／ａｍ”づつ段階的に増加して各々３分間保持
し、ロードセル９を介して動歪計１０でトルクＦの変化
を記録し、急激にトルクの増加したときの押圧力から接
触面圧を求めて焼付発生面圧とした。 試験結果を次の表４に示す。 以上より本発明のニッケル−燐分散めっき層は従来のめ
っき層に比べて、耐摩耗性、焼付性が優れていることが
わかる。また、相手材を摩耗させることも少なくピスト
ンリングなどの摺動部材として好適な表面処理層を提供
するものである。
１時間加熱硬化処理を施し以下のような硬度試験、焼付
試験、摩耗試験を実施した。この種のニッケル−燐合金
めっき層には通常加熱硬化処理が施されるが、この加熱
温度は２００〜４５０℃が一般に採用されている。
。 ａ）硬度試験結果 マイクロビッカース硬度計で測定した結果を次の表２に
示す。 次に本発明に係る摺動面の耐摩耗試験および焼付試験に
ついて説明する。試験は第３図および第４図に示すライ
ダ一方式摩耗試験機によって行った。その概要はステー
タホルダ１にシリンダー材などとして使用される鋳鉄材
Ｆｅ１２製で摺動面２がホーニング仕上げされた円板３
が取外し可能に取り付けられており、その中央には裏側
から注油孔４を通して潤滑油が注油されるようにしてあ
り、図示しない油圧装置によってステータホルダ１には
図において右方へ向けて所定圧力で押圧力がかかるよう
にしである。円板３に対向してロータ５上に取付けられ
た試験片保持具６の回転軸と同心の円周上に等間隔に刻
設された４個の取付孔にそれぞれ試験片７が取付けられ
、それぞれ所定の表面処理が施された試験片の５Ｘ５ｍ
ｍ角の先端端面が円板３の摺動面２に接触し、図示しな
い駆動装置によって所定速度で回転する。試験はステー
タ側の注油孔４から一定油温の潤滑油を摺動面に供給し
ながら行なう。 摩耗試験は一定の押圧力の下でロータ５を回転させ、試
験片７が所定の摺動距離だけ円板３上を摺動したときの
試験片７とステータ円板３の摩耗量によって耐摩耗性を
評価する。 またロータ５を回転させると試験片７と円板３との摩擦
によってステータホルダ１番＝は図示のようにトルクＦ
を生ずるので、このトルクＦをスピンドル８を介してロ
ードセル９に作用させ、押圧力の変化によるトルクＦの
変化を動歪計１０で読みトルクＦが急激に上昇したとき
に焼付けが生じたとして、そのときの押圧力をもって耐
焼付は性を評価する。 ｂ）摩耗試験結果 潤滑油として加鉛ガソリンを燃料とする実機テストに使
用後のエンジンオイル５ＡＥＮｏ３’０にダスト（ＪＩ
８２種）を０．２ｇ／Ｌ添加した温度８０℃の油を用い
て、注油孔４から供給し、ステータホルダ１にはロータ
側に向けて油圧１０Ｑ Ｋ ｇ ／ ｃｓ”の押圧力を
加えながら、試験片７の摩擦速度を３〜５ ｍ ／ ｓ
ｅｅとし、摺動距離が１１００Ｋとなるまでロータ５を
回転させた。 試験結果を次の表３に示す。 【表３】 Ｃ）焼付試験 潤滑油は摩耗試験のものと同じものを使用し。 ステータホルダ１にはロータ側に向けてまず油圧４０Ｋ
ｇ／ｃｍ”の押圧力を加え、摩擦速度８ｍ／ｓｅＣでロ
ータ５を３分間回転させ１次に押圧力を５０Ｋｇ／ａｍ
”として３分間回転させ、このようにして順次押圧力を
１０Ｋｇ／ａｍ”づつ段階的に増加して各々３分間保持
し、ロードセル９を介して動歪計１０でトルクＦの変化
を記録し、急激にトルクの増加したときの押圧力から接
触面圧を求めて焼付発生面圧とした。 試験結果を次の表４に示す。 以上より本発明のニッケル−燐分散めっき層は従来のめ
っき層に比べて、耐摩耗性、焼付性が優れていることが
わかる。また、相手材を摩耗させることも少なくピスト
ンリングなどの摺動部材として好適な表面処理層を提供
するものである。
第１図 ａ）は縦型めっき装置
ｂ）は横型めっき装置
図中１はワーク
第２図は、軸受部をめっき液面より高くしためっき装置
図中１はワーク
第３図、第４図は、摩耗試験機
図中１は、ステータホルダ
２は、摺動面
３は１円板
４は、注油孔
５は、ロータ
６は、試験片保持具
７は、試験片
８は、スピンドル
９は、ロードセル
１ｏは、動歪計
（戊） （ｂ）第１図
第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）摺動面に、燐を含有するニッケル基地中に平均粒径
０．５〜１０μの硬質粒子を容積比で５〜３０％分散さ
せた複合めっき層を有する摺動部材で、該ニッケル基地
中に含有される燐の量が５〜１２％であることを特徴と
した耐摩耗性摺動部材 ２）塩化ニッケル５〜１３０ｇ／ｌを含む電解ニッケル
めっき液に亜燐酸５〜３０ｇ／ｌを添加し、且つＰＨ値
を０．３〜３とした電解ニッケル−燐合金めっき液に、
平均粒径０．５〜１０μの硬質粒子を５〜４０ｇ／ｌ懸
濁させた複合めっき液を用いて電気めっきを行なうこと
を特徴とするニッケル−燐合金めっき基地中に、硬質粒
子を容積比で５〜３０％分散させた複合めっき層を有す
る摺動部材であって、該基地中に含有される燐の量が５
〜１２％である耐摩耗性摺動部材の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13302784A JPS6115997A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 耐摩耗性摺動部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13302784A JPS6115997A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 耐摩耗性摺動部材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115997A true JPS6115997A (ja) | 1986-01-24 |
Family
ID=15095084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13302784A Pending JPS6115997A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 耐摩耗性摺動部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115997A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941256A (ja) * | 1972-08-28 | 1974-04-18 | ||
| JPS5039638A (ja) * | 1973-08-14 | 1975-04-11 | ||
| JPS5383938A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-24 | Suzuki Motor Co | Complex alloy plating method |
| JPS5531181A (en) * | 1978-08-28 | 1980-03-05 | Nippon Columbia Co Ltd | Nickel alloy plating solution |
| JPS5767199A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-23 | Kanto Kasei Kogyo Kk | Composite plating method |
| JPS5996295A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | Riken Corp | 内燃機関用ピストンリング |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP13302784A patent/JPS6115997A/ja active Pending
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| JPS4941256A (ja) * | 1972-08-28 | 1974-04-18 | ||
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| JPS5767199A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-23 | Kanto Kasei Kogyo Kk | Composite plating method |
| JPS5996295A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | Riken Corp | 内燃機関用ピストンリング |
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