JPH03180491A - 摺動部材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は表面に複合ニッケル合金めっき層が形成された
摺動部材の改良に関する。

［従来の技術］ 高熱高負荷を受ける内燃機関用ピストンリング等の摺動
部材は耐摩耗性を高めるために硬質クロムめっきが施さ
れることが多いが、クロムめっきは処理に長時間を要す
る上に、めっき廃液の公害防止に多額の費用がかかるた
めにめっきコストが高く、さらに高鉛ガソリンを燃料と
するエンジンに使用すると、耐摩耗性、耐焼付性、耐蝕
性等に問題がある。この問題を解決する方法として、ニ
ッケルーリン合金マトリックス中に、窒化物炭化物、酸
化物等の硬質粒子を分散させる複合めっきが、特公昭５
６−１８０８０号に提案されている。この公知のめっき
は分散粒子の種類、大きさ、分散量を適当に選ぶことに
よって、ある程度の耐摩耗性、耐焼付性、耐蝕性に優れ
た皮膜を形成することが可能であり、すでにシリンダラ
イチ、ピストンリング等の摺動部材に使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のニー、ケル−リン合金マトリックス中に
硬質粒子を分散させた複合めっき皮膜は高熱高負荷の影
響を受けると皮膜がもろくなりゃすいため、苛酷な条件
で高速運転するエンジンの摺動部材として使用した場合
、耐摩耗性、耐焼付性等は必ずしも満足できるものでは
なかった。

本発明の目的はこの複合めっきの問題点を解決し、摺動
面に耐摩耗性、＃焼付性、耐蝕性に優れた皮膜を形成し
た摺動部材を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明が採用する手段は、金
属製の摺動部材の摺動面に、ポロン０゜１〜ｌＯ％を含
有するニッケル合金基地中に、粒径１０　ｐｍ以下の硬
質粒子及び粒径１０４ｍ以下の固体ｙ４滑粒子の双方も
しくはいづれか一方を容積比で５〜３０％分散共析させ
た複合めっき皮膜を設けたことにある。

［作用］ ニッケル合金基地中に含まれるポロンは、皮膜硬度を増
し、＃摩耗性、耐焼付性、耐蝕性を向上させる効果があ
る。ポロンの量は、０．１〜１０毛量％が良い、その理
由は、ポロンの量が０．１％以下ではその効果が少なく
、１０％を越すとかえって皮膜が脆くなり、衝撃強度、
密着性も悪くなるからである。

ニッケル合金基地中に分散させる硬質粒子（例えばＳ　
ｉ３　Ｎ４　、Ｓ　ｉＣ，ＷＣ，Ａ見２０３、ＺｒＯ２
、Ｃｒ２０３等の１種もしくは２種以上）の粒径及び固
体潤滑粒子（例えば硫化物、ホウ化物、自己潤滑性合成
樹脂の１種もしくは２種以上）の粒径は０．３〜１０μ
ｍがよい、また、分散させる硬質粒子及び固体潤滑粒子
の双方もしくはいずれか一方の量は５〜３０容量％が良
い、硬質粒子の粒径が０．３μｍ以下、あるいは５容量
％以下では耐摩耗性向上の効果は少ない、また、１０４
ｍ、あるいは３０容量％を越えると、皮膜の強度はかえ
って低下し、更に相手材の摩耗を大きくする。

［実施例］ 本発明の摺動部材を実施例について説明する。

（複合めっき条件及び液組成） （１）めっき条件 温度　　　５５℃ ＰＨ３、５ 電流密度　５Ａ／ｄｒｎ’ （２）めっき液組成 比較例−１硫酸ニッケル　　２４０ｇ／交塩化ニッケル
　　　４５ｇ／見 ホウ酸　　　　　３０ｇ／文 窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４．平均粒 径０・７川ｍ） １００　ｇ／文 比較例−２比較例−１のめっき液組成に次亜リン酸３．
０ｇ／見を添加 実施例（本発明品ｌ）比較例−ｌのめっき液組成にトリ
メチルアミンポラン （以下ＴＭＡＢと記す）を６゜ ０ｇ／ｌ添加 （本発明品２） 硫酸ニッケル　　２４０ｇ／文 塩化ニッケル　　　４５ｇ／文 ホウ酸　　　　　３０ｇ１交 窒化硼素　　　　１００　ｇ／見 （ＢＮ、平均粒径２ｏ用ｍ） ＴＭＡＢ　　　　　　　６　、Ｏｇ／ｌ（本発明品３） 比較例−１のめっき液組成にＴ ＭＡＢを６・Ｏｇ／文、二硫化 モリブデン（ＭｏＳ２、平均粒 径０．１μｍ）を１００　ｇ／ｆＬ 添加 上記めっき条件のもとで、比較例−１、比較例−２、実
施Ｍ（本発明品１．未発明品２、本発明品３）のそれぞ
れの液組成について複合めっき皮膜を形成した。比較例
−１にＴＭＡＲを添加するとき、液組成としてホウ酸を
のぞいても硬度は硬くなるが、液の寿命、安定性を考慮
すると、ホウ酸を入れたほうが良い。

［硬度試験］ 前記３種のめっき液で得た複合めっき皮膜について、め
っきしたままのもの及び所定温度で１時間加熱処理後の
もののそれぞれについて、硬度をマイクロビッカース硬
度計で測定した結果を第１図に示す。

上記結果より、ポロン無添加の場合（比較例−１、−２
）ではめっきしたままの硬度が低く、さらに熱処理温度
３００℃で大きな硬度低下を生ずる。それに比べてポロ
ン添加の本発明品（実施例）のものは、めっきしたまま
で、すでに高硬度を示しており、かつ熱処理温度３００
〜３５０℃付近まで高い硬度を雑持するから、ポロンの
添加は、耐熱性の向上にも寄与することがわかる。

また、比較例−２のようにリン添加皮膜は無添加（比較
例−１）に比べては、硬度向上に効果はある。シ′ｂ）
シ、リン添加皮膜と本発明の実施例（本発明品）のポロ
ン添加皮膜を比べると、ボロン添加皮膜の方が、めっき
したままでも硬度が高く、摺動部材としてより適してい
る。また、リン添加皮膜を苛酷な摺動部材に適用しよう
としたときには、あらかじめ３５０〜３８０℃で熱処理
をしてからでないと使用できないが、本発明のポロン添
加皮膜では最初から高硬度であり、熱処理は不要である
か、するとしても３００℃以下でよいから、その分コス
トも安くなる。

［摩耗試験］ 比較例−１、比較例−２及び本発明品（実施例）の耐摩
耗性を第１表の摩耗試験条件にて評価した。耐摩耗性試
験は、アムスラー型摩耗試験機を使用し、試験片（１８
ｍｍＸ　ｌ　２ｍｍＸ６ｍｍ）を固定片とし、相手材（
回転片）には、ドーナツ状（外径４０ｍｍ、内径１６ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍ）のものを用いた。形成されためっき
皮膜が、ドーナツ状試験片に接触するようにセットした
。試験結果は第２図に示す。

（スカッフィング性試Ｖｋ） 比較例−１，比較例−２及び本発明品（実施例）の耐ス
カッフィング性を第２表のスカッフィング試験条件にて
評価した。この試験結果は、第３図に示す通りである。

第３図から明らかなとお一す、本発明品のＮ１−Ｂ−Ｓ
ｉ３Ｎ４は、従来の比較例−１（Ｎｉ−Ｓｉ３Ｎ４）、
比較例−２（Ｎｉ−Ｐ−Ｓｉ３　Ｎ４）に比べ耐スカッ
フィング性が向上する。

第１表 摩耗試験条件 第２表 スカッフィング試験条件 〔発明の効果〕 上記のとおり、本発明の摺動部材は摺動面に設けられた
複合めっき皮膜が、ニッケルーポロン合金基地に硬質粒
子と固体潤滑粒子の双方もしくはいずれか一方を分散さ
せたものであるから、従来のニッケルーリン合金基地の
ものに比べると、高熱高負荷によってもろくならないと
いう優れた効果を有する。鋳鉄製又はスチール製のピス
トンリング、もしくはシリンダライチ等の表面にニッケ
ルーポロン複合めっきを施して本発明の摺動部材とした
場合、耐摩耗性及び耐スカッフィングが高いので、高温
高負荷のエンジンにも十分に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱処理にょ゛る硬度変化を示すグラフ、 第２図は摩耗試験の結果を示すグラフ、第３図はスカッ
フィング試験の結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ボロン０．１〜１０％を含有するニッケル合金基地
   中に粒径１０μｍ以下の硬質粒子及び粒径１０μｍ以下
   の固体潤滑粒子の双方もしくはいずれか一方を容積比で
   ５〜３０％分散共析する複合めっき皮膜が摺動面に形成
   されたことを特徴とする摺動部材。