JPH03260474A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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- JPH03260474A JPH03260474A JP5724690A JP5724690A JPH03260474A JP H03260474 A JPH03260474 A JP H03260474A JP 5724690 A JP5724690 A JP 5724690A JP 5724690 A JP5724690 A JP 5724690A JP H03260474 A JPH03260474 A JP H03260474A
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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−Ａｊ！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十分で、Ｎｉ−Ａｌ下地溶射皮膜が
層内剥離することがある。
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十分で、Ｎｉ−Ａｌ下地溶射皮膜が
層内剥離することがある。
また、Ｎｔ−Ａｊ！下地溶射材は、５〜１０％ＡＥとＮ
ｉであるため、硬度が低く耐摩耗性に乏しい欠点があり
、外周面に露出したＮｉ−Ａｔ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じ、その凹部が
切欠作用となり耐ＩＪｌｉ離性が劣化し、またこの凹部
部分のエツジ部がシ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、硬度が低く耐摩耗性に乏しい欠点があり
、外周面に露出したＮｉ−Ａｔ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じ、その凹部が
切欠作用となり耐ＩＪｌｉ離性が劣化し、またこの凹部
部分のエツジ部がシ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
、耐焼付性にすぐれるとともに、ピストンリング母材及
び表層部の溶射皮膜との密着性にすぐれ、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。
、耐焼付性にすぐれるとともに、ピストンリング母材及
び表層部の溶射皮膜との密着性にすぐれ、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、粒度４４μｍ以上で１２５μｍ未満の
Ｍ ｏ ６０〜８０重量％と、粒度１０μｍ以上で６４
μｍ未満のＮｉ自溶性合金２０〜４０重量％との溶射材
からなり、かつその皮膜厚さが２０〜１１００ｔｔ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、粒度４４μｍ以上で１２５μｍ未満の
Ｍ ｏ ６０〜８０重量％と、粒度１０μｍ以上で６４
μｍ未満のＮｉ自溶性合金２０〜４０重量％との溶射材
からなり、かつその皮膜厚さが２０〜１１００ｔｔであ
ることを特徴とする。
Ｎｉ自溶性合金は重量比でＣｒ９〜１１％、Ｂ１．５〜
２．５％、Ｓ ｉ ２． ０〜３．５％、Ｃ０，５％以
下、Ｆｅ４％以下、Ｃｏ１％以下、Ｎｉ残部からなるの
がよい。
２．５％、Ｓ ｉ ２． ０〜３．５％、Ｃ０，５％以
下、Ｆｅ４％以下、Ｃｏ１％以下、Ｎｉ残部からなるの
がよい。
ＭＯを６０〜８０重量％含んでいるので、ピストンリン
グ母材との密着性がよい。
グ母材との密着性がよい。
以下、ピストンリング母材との密着性の評価試験を説明
する。
する。
球状黒鉛鋳鉄よりなるリング径９０ｍｍφのピストンリ
ングの外周筒の母材表面を、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、ピ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、＃ｌ！ＩＮ又はクランク発生までの
拡げ量と、溶射皮膜の残留量で密着性を調べた。
ングの外周筒の母材表面を、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、ピ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、＃ｌ！ＩＮ又はクランク発生までの
拡げ量と、溶射皮膜の残留量で密着性を調べた。
使用溶射材：ＭＯとＮｉ自溶性合金
ＭＯは純度９９．７％、Ｎｉ自溶性合金はＪＩＳ ＭＳ
ＦＮｉ−２相当材である。また、Ｍｏの粒度は４４μｍ
以上１２５．ｃａｍ未満、Ｎｉ自溶性合金の粒度は１０
μｍ以上６４μｍ未満である。
ＦＮｉ−２相当材である。また、Ｍｏの粒度は４４μｍ
以上１２５．ｃａｍ未満、Ｎｉ自溶性合金の粒度は１０
μｍ以上６４μｍ未満である。
表１にＭｏ量を変えた場合の結果を示す。
表１
上記結果から、Ｍｏ６０〜８０重量％で、溶射残留量が
１００％で拡げ量も大きいことがわかる（第３図参照）
。
１００％で拡げ量も大きいことがわかる（第３図参照）
。
また、Ｍｏの他にＮｉ自溶性合金を含むので、耐摩耗性
、耐焼付性がすぐれ、また抗張力が高くクラックを生し
にくい、特に、重量比でＣｒ９〜１１％、８１．５〜２
．５％、Ｓ ｉ ２．０〜３．５％、Ｃ０１５％以下、
Ｆｅ４％以下、００１％以下、Ｎｉ残部からなるＮｉ自
溶性合金は、引張強度が５６Ｋｇ／ｍｍｚ、硬さＨ，Ｃ
４０と高イノテ好マシい。
、耐焼付性がすぐれ、また抗張力が高くクラックを生し
にくい、特に、重量比でＣｒ９〜１１％、８１．５〜２
．５％、Ｓ ｉ ２．０〜３．５％、Ｃ０１５％以下、
Ｆｅ４％以下、００１％以下、Ｎｉ残部からなるＮｉ自
溶性合金は、引張強度が５６Ｋｇ／ｍｍｚ、硬さＨ，Ｃ
４０と高イノテ好マシい。
またＭｏ粒度を４４μｍ以上で１２５μｍ未満とすると
、下地溶射皮膜の粗さが大きくなり、表層部の溶射皮膜
との結合力が大きい。下地溶射皮膜と表層部の溶射皮膜
の結合はインターロック結合であり（第２図参照、１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
の表面粗さを粗くする必要があり、それには下地溶射材
の粒度を大きくするのがよい。なお、１２５μｍ以上で
あると、ＭＯ粉が未溶解になるので、結合力は劣化する
。
、下地溶射皮膜の粗さが大きくなり、表層部の溶射皮膜
との結合力が大きい。下地溶射皮膜と表層部の溶射皮膜
の結合はインターロック結合であり（第２図参照、１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
の表面粗さを粗くする必要があり、それには下地溶射材
の粒度を大きくするのがよい。なお、１２５μｍ以上で
あると、ＭＯ粉が未溶解になるので、結合力は劣化する
。
一方、Ｎｉ自溶性合金の粒度が大きいと、溶射皮膜内の
均一性が劣り、層内強度が低下し、層内剥離を生しる。
均一性が劣り、層内強度が低下し、層内剥離を生しる。
これは粒子が溶融し、各粒子が積層する溶射皮膜の特性
であり、ＭＯ層の補強材として作用しているＮｉ自溶性
合金は均一であることが必要で、粒子の大きさは小さい
方がより均一に分布し結合力を強化する。よって、Ｎｉ
自溶性合金の粒度は１０μｍ以上で６４μｍ未満とする
。
であり、ＭＯ層の補強材として作用しているＮｉ自溶性
合金は均一であることが必要で、粒子の大きさは小さい
方がより均一に分布し結合力を強化する。よって、Ｎｉ
自溶性合金の粒度は１０μｍ以上で６４μｍ未満とする
。
以下に、下地溶射皮膜の上に表層部の溶射皮膜を形成し
たピストンリングについて、ＭＯとＮｉ自溶性合金の粒
度を変えた場合のねしりテストを行い、剥離の有無を調
べた。
たピストンリングについて、ＭＯとＮｉ自溶性合金の粒
度を変えた場合のねしりテストを行い、剥離の有無を調
べた。
球状黒鉛鋳鉄よりなるリング径９０ｍｍφのピストンリ
ングの外周面に浅い凹溝を全周にわたって形成し、その
凹溝の母材表面を粗さ２０μｍＲＺにブラスト加工した
後、その溝内の全表面に下地溶射材をプラズマ溶射して
厚さ６０μｍの下地溶射皮膜を設け、その溝内に表層部
の溶射材をプラズマ溶射して厚さ１４０μｍの溶射皮膜
を形成し、常法で仕上加工した。そして、ピストンリン
グを６０度ねじり（合口を上下にずらす）、合口と反対
側の２０ｍｍの区間の剥離の有無を調べた。
ングの外周面に浅い凹溝を全周にわたって形成し、その
凹溝の母材表面を粗さ２０μｍＲＺにブラスト加工した
後、その溝内の全表面に下地溶射材をプラズマ溶射して
厚さ６０μｍの下地溶射皮膜を設け、その溝内に表層部
の溶射材をプラズマ溶射して厚さ１４０μｍの溶射皮膜
を形成し、常法で仕上加工した。そして、ピストンリン
グを６０度ねじり（合口を上下にずらす）、合口と反対
側の２０ｍｍの区間の剥離の有無を調べた。
結果を表２に示す、なお、工０個のピストンリングにつ
いて行い、＠離を生しないものは○、＃Ｊ＃を生したも
のが１〜５個の場合は△、剥離を生したものが６〜１０
個の場合は×で示す。
いて行い、＠離を生しないものは○、＃Ｊ＃を生したも
のが１〜５個の場合は△、剥離を生したものが６〜１０
個の場合は×で示す。
使用下地溶射材：Ｍｏ ７Ｑ重量％Ｎｉ自
溶性合金 ３０重置％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 表層部の使用溶射材：高Ｃｒ鋳鉄 ５０重量％Ｍ０
３０重量％ Ｎ１自溶性合金 ２０重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 表２ 上記より、Ｍｏの粒度４４μｍ以上１２５μｍ未満、Ｎ
ｉ自溶性合金の粒度１０μｍ以上６４μｍ未満が良好で
あることがわかる。
溶性合金 ３０重置％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 表層部の使用溶射材：高Ｃｒ鋳鉄 ５０重量％Ｍ０
３０重量％ Ｎ１自溶性合金 ２０重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 表２ 上記より、Ｍｏの粒度４４μｍ以上１２５μｍ未満、Ｎ
ｉ自溶性合金の粒度１０μｍ以上６４μｍ未満が良好で
あることがわかる。
次に、拡げ密着テストを行った。
ピストンリングは上記ねしりテストで説明したものと同
様にして作製した。なお、比較例として、下地溶射皮膜
を設けないもの（比較１）と、下地溶射皮膜がＮｒ−５
％Ａｆ（比較２）も作製した。
様にして作製した。なお、比較例として、下地溶射皮膜
を設けないもの（比較１）と、下地溶射皮膜がＮｒ−５
％Ａｆ（比較２）も作製した。
そして、ピストンリングの内周の対称位置に配置する一
対のビンを反対方向に動かしてピストンリングを拡げ、
剥離又はクランク発生までの拡げ量と溶射皮膜の残留量
を調べた。
対のビンを反対方向に動かしてピストンリングを拡げ、
剥離又はクランク発生までの拡げ量と溶射皮膜の残留量
を調べた。
下地溶射材と表層部の溶射材は上記ねしりテストで用い
たものと同一である。なお、Ｍｏの粒度は４４μｍ以上
で１２５μｍ未満、Ｎｉ自溶性合金の粒度は１０μｍ以
上で６４μｍ未満のものを使用した。
たものと同一である。なお、Ｍｏの粒度は４４μｍ以上
で１２５μｍ未満、Ｎｉ自溶性合金の粒度は１０μｍ以
上で６４μｍ未満のものを使用した。
結果を表３に示す。
（以下余白〉
表３
上記のように、下地溶射皮膜を設けないものは母材面で
、下地溶射皮膜がＮｉ−５％Ａ１のものは下地溶射皮膜
内で剥離するが、本発明のものは単なるクランク発生の
みで、剥離しない。
、下地溶射皮膜がＮｉ−５％Ａ１のものは下地溶射皮膜
内で剥離するが、本発明のものは単なるクランク発生の
みで、剥離しない。
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。
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。
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Ｗｉ！３上に表層
部の溶射皮膜４を厚さＬ５０μｍ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Ｗｉ！３上に表層
部の溶射皮膜４を厚さＬ５０μｍ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：Ｍｏ ７０重量％Ｎｉ自溶性
合金 ３０重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 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 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く、他の鋳鉄あるいは鋼を
適宜使用すればよい。
合金 ３０重量％ （ＪＩＳ ＭＳＦＮｉ−２相当材） 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 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く、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）
ＭＯの粒度は４４μｍ以上で１２５μｍ未満、Ｎｆ自溶
性合金のね度は１０μｍ以上で６４μｍ未満のものを使
用した。
性合金のね度は１０μｍ以上で６４μｍ未満のものを使
用した。
なお、下地溶射皮膜の厚さは３０〜８０μｍが特に好ま
しい。
しい。
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、ピストンリング母材及び表層部
の溶射皮膜との密着性にすぐれ、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。
性にすぐれるとともに、ピストンリング母材及び表層部
の溶射皮膜との密着性にすぐれ、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図はその要部拡大図、第３図は母材
との密着性テストの結果を示す図である。 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図はその要部拡大図、第３図は母材
との密着性テストの結果を示す図である。 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、粒度４４μｍ以上で１２５μｍ未満のＭｏ６０〜
８０重量％と、粒度１０μｍ以上で６４μｍ未満のＮｉ
自溶性合金２０〜４０重量％との溶射材からなり、かつ
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）Ｎｉ自溶性合金が重量比でＣｒ９〜１１％、Ｂ１
．５〜２．５％、Ｓｉ２．０〜３．５％、Ｃ０．５％以
下、Ｆｅ４％以下、Ｃｏ１％以下、Ｎｉ残部からなるこ
とを特徴とする請求項１記載のピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2057246A JP2559283B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2057246A JP2559283B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03260474A true JPH03260474A (ja) | 1991-11-20 |
| JP2559283B2 JP2559283B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=13050176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2057246A Expired - Fee Related JP2559283B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2559283B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001020053A (ja) * | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 耐食性被覆及びその形成方法 |
| WO2010098382A1 (ja) | 2009-02-26 | 2010-09-02 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| EP2413006A1 (en) | 2010-07-29 | 2012-02-01 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Piston ring |
| JP2016102233A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング及びその製造方法 |
| JP2018165402A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング及びその製造方法 |
| JP2019524997A (ja) * | 2016-07-13 | 2019-09-05 | エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン | 表面を予め活性化しないシリンダボアのコーティング |
-
1990
- 1990-03-08 JP JP2057246A patent/JP2559283B2/ja not_active Expired - Fee Related
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