JPH03264755A - アルミニウム合金製ピストン及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製ピストン及びその製造方法Info
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- JPH03264755A JPH03264755A JP6109790A JP6109790A JPH03264755A JP H03264755 A JPH03264755 A JP H03264755A JP 6109790 A JP6109790 A JP 6109790A JP 6109790 A JP6109790 A JP 6109790A JP H03264755 A JPH03264755 A JP H03264755A
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- JP
- Japan
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- piston
- ring groove
- aluminum
- piston ring
- ring
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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、内燃機関のアルミニウム合金製ピストン、よ
り詳しくは、ピストンリング溝にコーティング膜を施し
たアルミニウム合金製ピストンおよびその製造方法に関
する。
り詳しくは、ピストンリング溝にコーティング膜を施し
たアルミニウム合金製ピストンおよびその製造方法に関
する。
（従来の技術〕
内燃機関、例えば、自動車用のディーゼルエンジンのア
ルミニウム合金製ピストンに船いて、リング溝部はピス
トンリングに対する耐摩耗性を向上させるために、ニレ
ジスト耐摩環を鋳くるんで構成されていた。しかしなが
ら、ニレジスト耐摩環は熱伝導率が小さくかつ熱容置が
大きいために、焼き付きが発生し易く、そして、コスト
的に非常に割高になっていた。最近では、上述の熱伝導
不足に起因する問題を解決するために、繊維強化金属（
ＦＲＭ）耐摩環が開発されている。
ルミニウム合金製ピストンに船いて、リング溝部はピス
トンリングに対する耐摩耗性を向上させるために、ニレ
ジスト耐摩環を鋳くるんで構成されていた。しかしなが
ら、ニレジスト耐摩環は熱伝導率が小さくかつ熱容置が
大きいために、焼き付きが発生し易く、そして、コスト
的に非常に割高になっていた。最近では、上述の熱伝導
不足に起因する問題を解決するために、繊維強化金属（
ＦＲＭ）耐摩環が開発されている。
又、これらの他に、自動車用ガソリンエンジンのアルミ
ニウム合金製ピストンに於いては、リング溝に対して陽
極酸化皮膜処理を施してアルマイト膜を形成する方法が
知られている９アルミニウムよりも硬い金属材料（ステ
ンレス鋼）の粉末をレーザ肉盛方式でインサートリング
にし、リング溝を加工して形成する方法が提案されてい
る（例えば、特開昭５２−２９５５６号公報参照）。さ
らに、レーザなどの高密度エネルギー源を用いて、ピス
トンリング溝部にモリブデン含有アルミニウム合金を被
覆し合金化する方法も提案されている（例えば、特開昭
６１−４１７３１号公報参照）。
ニウム合金製ピストンに於いては、リング溝に対して陽
極酸化皮膜処理を施してアルマイト膜を形成する方法が
知られている９アルミニウムよりも硬い金属材料（ステ
ンレス鋼）の粉末をレーザ肉盛方式でインサートリング
にし、リング溝を加工して形成する方法が提案されてい
る（例えば、特開昭５２−２９５５６号公報参照）。さ
らに、レーザなどの高密度エネルギー源を用いて、ピス
トンリング溝部にモリブデン含有アルミニウム合金を被
覆し合金化する方法も提案されている（例えば、特開昭
６１−４１７３１号公報参照）。
上述のＦＲＭ耐摩環を鋳ぐるんだピストンに於いては、
リング溝を切削加工により形成するわけであるが、鋳く
るまれた強化繊維（セラミック繊維）の加工性が極めて
悪いのと、切削により剥離状態にある強化繊維がピスト
ンリングとの摺動により脱落し、これがリングとリング
溝の摩耗を引き起こしてしまうという問題がある。
リング溝を切削加工により形成するわけであるが、鋳く
るまれた強化繊維（セラミック繊維）の加工性が極めて
悪いのと、切削により剥離状態にある強化繊維がピスト
ンリングとの摺動により脱落し、これがリングとリング
溝の摩耗を引き起こしてしまうという問題がある。
陽極酸化皮膜処理によるアルマイト膜形成では、ピスト
ンリング溝のように内側に凹んだ凹面は電流が流れ難い
ために、リング溝全面にわたっての電流密度分布が均一
にならず、形成されるアルマイト膜の膜質、例えば、膜
の緻密さ、膜厚分布、基材との付着強度などが不均質な
ものになり易く、十分な特性が得られない。このように
膜質が十分でない部分があると、アルマイト膜は２０〜
３０μｍ程度の厚さしかないので、部分的に摩耗が早期
に進行し、これが全面に広がることで、リングステイク
が発生してしまう。さらに、アルマイト膜はＡｌ２Ｏ３
基質であるために、熱伝導率が低くしかもポーラスであ
るために、ピストンからリングへの熱伝達が悪くなる。
ンリング溝のように内側に凹んだ凹面は電流が流れ難い
ために、リング溝全面にわたっての電流密度分布が均一
にならず、形成されるアルマイト膜の膜質、例えば、膜
の緻密さ、膜厚分布、基材との付着強度などが不均質な
ものになり易く、十分な特性が得られない。このように
膜質が十分でない部分があると、アルマイト膜は２０〜
３０μｍ程度の厚さしかないので、部分的に摩耗が早期
に進行し、これが全面に広がることで、リングステイク
が発生してしまう。さらに、アルマイト膜はＡｌ２Ｏ３
基質であるために、熱伝導率が低くしかもポーラスであ
るために、ピストンからリングへの熱伝達が悪くなる。
このため、リングを通してシリンダボアに逃げている熱
量が減少することで、ピストンへの熱負荷か上がってし
まう問題もある。
量が減少することで、ピストンへの熱負荷か上がってし
まう問題もある。
さら乙こ、レーザなどの高密度エネルギー源を用いて異
種材料（ステンレス鋼、モリブデン含有アルミニウム合
金）を被覆形成する（クラットする）方法では後加工（
溝加工）が必要なために、切削性の良好な金属材料が主
になり、耐摩耗性の良好なセラミック材料を切削加工な
しで精度良く付着（被覆）形成することは出来ない。
種材料（ステンレス鋼、モリブデン含有アルミニウム合
金）を被覆形成する（クラットする）方法では後加工（
溝加工）が必要なために、切削性の良好な金属材料が主
になり、耐摩耗性の良好なセラミック材料を切削加工な
しで精度良く付着（被覆）形成することは出来ない。
本発明の目的は、熱伝導率の良いセラミック材料を切削
加工なしにピストンリング溝部に形成してリング溝の耐
摩耗性を向上させたアルミニウム合金製ピストンを提供
することである。
加工なしにピストンリング溝部に形成してリング溝の耐
摩耗性を向上させたアルミニウム合金製ピストンを提供
することである。
［課題を解決するための手段〕
上述の目的が、ピストンリング溝を備えたアルミニウム
合金製ピストンにおいて、ピストンリング溝の表面に窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）コーティング膜が形成してあ
ることを特徴とするアルミニウム合金製ピストンによっ
て遠戚される。
合金製ピストンにおいて、ピストンリング溝の表面に窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）コーティング膜が形成してあ
ることを特徴とするアルミニウム合金製ピストンによっ
て遠戚される。
この窒化アルミニウム（ＡｌＮ）コーティング膜の形成
は、窒化アルミニウムターゲットをレーザ光で加熱・蒸
発させ、そして、窒化アルミニウムをイオン化しかつ加
速してピストンリング溝の表面に飛着堆積することで行
われる。
は、窒化アルミニウムターゲットをレーザ光で加熱・蒸
発させ、そして、窒化アルミニウムをイオン化しかつ加
速してピストンリング溝の表面に飛着堆積することで行
われる。
窒化アルミニウムはその熱伝導率が２６０Ｗ／ｍｋとア
ルマイト膜のＡ１□０３ の２５Ｗ／餉によりも大幅に
高く、ピストンリングを通してシリンダボアへ行く熱量
を大きくすることが出来る。
ルマイト膜のＡ１□０３ の２５Ｗ／餉によりも大幅に
高く、ピストンリングを通してシリンダボアへ行く熱量
を大きくすることが出来る。
窒化アルミニウムコーティング膜をレーザ蒸着によって
しかも加速して基材（ピストンリング部）表面に飛着さ
せて形成するので、アルマイト膜でのようなポーラス（
多孔）はなく、ｍ密な膜であり、付着強度が大きく強固
に密着している。
しかも加速して基材（ピストンリング部）表面に飛着さ
せて形成するので、アルマイト膜でのようなポーラス（
多孔）はなく、ｍ密な膜であり、付着強度が大きく強固
に密着している。
形成する窒化アルミニウムコーティング膜の膜厚は２０
〜１５０μｍであるのが好ましく、これよりも薄いと、
耐摩耗層不足となり、一方厚いと、基板との熱膨張係数
の差によりヒートサイクルがかかるとクラックが発生す
るなど好ましくない。
〜１５０μｍであるのが好ましく、これよりも薄いと、
耐摩耗層不足となり、一方厚いと、基板との熱膨張係数
の差によりヒートサイクルがかかるとクラックが発生す
るなど好ましくない。
窒化アル旦ニウム（ＡｌＮ）ターゲントに照射するレー
ザには、赤外線波長のレーザ、例えば、Ｃ０２レーザ光
（波長１０．６μｍ）および紫外線波長のＡｒＦレーザ
光（波長０．１９３μｍ）が好ましく、ほかにＹＡＧレ
ーザ光（波長１．０６μｍ）およびルビーレーザ光（波
長０．６９μｍ）でも良い。
ザには、赤外線波長のレーザ、例えば、Ｃ０２レーザ光
（波長１０．６μｍ）および紫外線波長のＡｒＦレーザ
光（波長０．１９３μｍ）が好ましく、ほかにＹＡＧレ
ーザ光（波長１．０６μｍ）およびルビーレーザ光（波
長０．６９μｍ）でも良い。
ピストンを収容している蒸着チャンバーに窒素（Ｎ）ま
たはアルゴン（Ａ ｒ ）のイオンシャワー発生器を付
設して、これらイオンをピストンリングのリング溝部に
ぶつけるようにすることが好ましく、形成しているコー
ティング膜（蒸着膜）に帯電した電荷を除去して堆積を
促進することができる。窒素イオンの場合には、コーテ
ィング膜の窒素不足のときにその補給ができる。
たはアルゴン（Ａ ｒ ）のイオンシャワー発生器を付
設して、これらイオンをピストンリングのリング溝部に
ぶつけるようにすることが好ましく、形成しているコー
ティング膜（蒸着膜）に帯電した電荷を除去して堆積を
促進することができる。窒素イオンの場合には、コーテ
ィング膜の窒素不足のときにその補給ができる。
〔実施例］
以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例および
比較例を含む実験によって本発明の詳細な説明する。
比較例を含む実験によって本発明の詳細な説明する。
実験に使用するレーザ蒸着装置は、第４図に示すように
、真空ポンプを含む排気系１を備えた蒸着チャンバー２
から威り、該チャンバー２内に、窒化アルミニウムター
ゲット３、ターゲットカバー４．５００〜３０００Ｖの
交流電界をかけることのできるイオン化装置５および１
００〜１０００ｖの直流電界をかけることのできる電界
印加装置６が配列されている。ターゲット３にレーザ光
源（図示せず）からのレーザ光７を照射するために、チ
ャンバー２に透過板の入射窓８が設けられ、光路に集光
用のレンズ９が配置されている。ターゲット２を加熱す
るためのヒータ１０およびターゲット２を回転させるた
めの駆動器（図示せず）が設けられている。ヒータ加熱
によってレーザ光の熱衝撃によるターゲット破損を防止
するので、１００〜１２００″ＣにＡＩＮターゲットの
密度などに応して加熱する。さらに、第４図では、イオ
ンシャワー発生器１１もチャンバー２内に付設されてい
る。そして、蒸着チャンバー２の上部空間に被蒸着物で
あるピストンリング１３が配置され、蒸着時に回転する
ようになっている。ピストンリング１３の代わりにリン
グ試験片が配置される。
、真空ポンプを含む排気系１を備えた蒸着チャンバー２
から威り、該チャンバー２内に、窒化アルミニウムター
ゲット３、ターゲットカバー４．５００〜３０００Ｖの
交流電界をかけることのできるイオン化装置５および１
００〜１０００ｖの直流電界をかけることのできる電界
印加装置６が配列されている。ターゲット３にレーザ光
源（図示せず）からのレーザ光７を照射するために、チ
ャンバー２に透過板の入射窓８が設けられ、光路に集光
用のレンズ９が配置されている。ターゲット２を加熱す
るためのヒータ１０およびターゲット２を回転させるた
めの駆動器（図示せず）が設けられている。ヒータ加熱
によってレーザ光の熱衝撃によるターゲット破損を防止
するので、１００〜１２００″ＣにＡＩＮターゲットの
密度などに応して加熱する。さらに、第４図では、イオ
ンシャワー発生器１１もチャンバー２内に付設されてい
る。そして、蒸着チャンバー２の上部空間に被蒸着物で
あるピストンリング１３が配置され、蒸着時に回転する
ようになっている。ピストンリング１３の代わりにリン
グ試験片が配置される。
１脹１
ピストンリングの外径に相当する外径を有するアルミニ
ウム合金リング試験片を上述のレーザ蒸着装置（第４図
）の中に配置して、ＣＯ２レーザ光７を用いて窒化アル
ミニウムコーティング膜ヲリング試験片を次のようにし
て蒸着する。
ウム合金リング試験片を上述のレーザ蒸着装置（第４図
）の中に配置して、ＣＯ２レーザ光７を用いて窒化アル
ミニウムコーティング膜ヲリング試験片を次のようにし
て蒸着する。
先ず、蒸着チャンバー２内にリング試験片を窒化アルミ
ニウムターゲット３の上方にその回転軸を傾けて配置し
、回転させる。チャンバー２内を排気系ｌの真空ポンプ
によって１０−′〜１０−’ｔ。
ニウムターゲット３の上方にその回転軸を傾けて配置し
、回転させる。チャンバー２内を排気系ｌの真空ポンプ
によって１０−′〜１０−’ｔ。
ｒｒにする。純度９８．５％のＡＩＮターゲット３を１
０〜１１００ｒｐで回転させ、かつヒータ１０によって
５００ ”Ｃに加熱維持する。
０〜１１００ｒｐで回転させ、かつヒータ１０によって
５００ ”Ｃに加熱維持する。
レーザ出力３００ＷのＣＯ２レーザ光７を光学レンズ９
（焦点距離ｆ：８００ｍｍ）でターゲット３上にて焦点
を結ぶようにして入射窓８からターゲット３に当てる。
（焦点距離ｆ：８００ｍｍ）でターゲット３上にて焦点
を結ぶようにして入射窓８からターゲット３に当てる。
照射ポイントではＡＩＮターゲット３は瞬時にその沸点
（２３００″Ｃ）以上に昇温され、窒化アルごニウム（
ＡｌＮ ）が昇華（蒸発）する。このＡＩＮ分子（蒸気
）をターゲットカバー４の透穴から上方へ導き、１００
ＯＶの交流電界をかけたイオン化装置５にてイオン化を
促進し、かつプラズマ化する。そして、イオン化したＡ
ＩＮ分子に電界印加装置６にて３００Ｖの直流電界をか
けて、加速しかつプラズマ収束して、ＡＩＮ分子流１４
をリング試験片にぶつける。その結果として、窒化アル
ミニウムが試験片上に付着堆積して＾ＩＮ蒸着膜（コー
ティングｌ１ｌ）を形成する。蒸着時間（レーザ照射時
間）を５分間として、１０μｍ厚さの蒸着膜が形成でき
、その付着強度は１８Ｎ／ａｍ”であった。
（２３００″Ｃ）以上に昇温され、窒化アルごニウム（
ＡｌＮ ）が昇華（蒸発）する。このＡＩＮ分子（蒸気
）をターゲットカバー４の透穴から上方へ導き、１００
ＯＶの交流電界をかけたイオン化装置５にてイオン化を
促進し、かつプラズマ化する。そして、イオン化したＡ
ＩＮ分子に電界印加装置６にて３００Ｖの直流電界をか
けて、加速しかつプラズマ収束して、ＡＩＮ分子流１４
をリング試験片にぶつける。その結果として、窒化アル
ミニウムが試験片上に付着堆積して＾ＩＮ蒸着膜（コー
ティングｌ１ｌ）を形成する。蒸着時間（レーザ照射時
間）を５分間として、１０μｍ厚さの蒸着膜が形成でき
、その付着強度は１８Ｎ／ａｍ”であった。
このようにして作成した窒化アルミニウムコーティング
膜２１付きリング試験片２２を、第３図に示すように、
擬着摩耗試験機の回転担持台２３に取付けて固定する。
膜２１付きリング試験片２２を、第３図に示すように、
擬着摩耗試験機の回転担持台２３に取付けて固定する。
この回転担持台２３にはヒータ２４が内蔵されており、
リング試験片２２を加熱するようになっている。回転し
ない担持台２５にピストンリング（合金鋼に熱処理した
もの）２６を固定し、担持台２５を下げることでピスト
ンリング２６を回転しているリング試験片２２に押し付
けて凝着状態を調べる。
リング試験片２２を加熱するようになっている。回転し
ない担持台２５にピストンリング（合金鋼に熱処理した
もの）２６を固定し、担持台２５を下げることでピスト
ンリング２６を回転しているリング試験片２２に押し付
けて凝着状態を調べる。
リング試験片２２を１５０，２００，２５０および３０
０℃にして、回転させているところへ面圧１５ｋｇ／ｃ
ｄでピストンリング２６を押し付けて、ピストンリング
側に凝着する試験片材の凝着面積を測定し、その凝着結
果は第１図中の実線Ａであった。
０℃にして、回転させているところへ面圧１５ｋｇ／ｃ
ｄでピストンリング２６を押し付けて、ピストンリング
側に凝着する試験片材の凝着面積を測定し、その凝着結
果は第１図中の実線Ａであった。
比較例１として、リング試験片をそのまま（無処理で何
らコーティング膜を形成しないで）上述の凝着摩耗試験
機に同し条件で試験して、その凝着結果は第１図中の点
線Ｂであった。
らコーティング膜を形成しないで）上述の凝着摩耗試験
機に同し条件で試験して、その凝着結果は第１図中の点
線Ｂであった。
比較例２として、リング試験片を陽極酸化処理してその
表面にアルマイト膜（厚さ：２０μｍ、付ｒ７ｉ強度：
２．５Ｎ／ｓｍ”）を形成し、それを同し凝着摩耗試験
機に同し条件で試験して、その凝着結果は第１図中の一
点鎖線Ｃであった。
表面にアルマイト膜（厚さ：２０μｍ、付ｒ７ｉ強度：
２．５Ｎ／ｓｍ”）を形成し、それを同し凝着摩耗試験
機に同し条件で試験して、その凝着結果は第１図中の一
点鎖線Ｃであった。
第１図から明らかなように、窒化アルミニウムコーティ
ング膜をレーザ蒸着すると、皮膜形成なしやアルマイト
膜形成の場合よりも凝着発生がはるかに小さくなる。
ング膜をレーザ蒸着すると、皮膜形成なしやアルマイト
膜形成の場合よりも凝着発生がはるかに小さくなる。
１紅
本発明に係る実施例として、上述のレーザ蒸着装置（第
４図）の中にアルミニウム合金製ピストン１３を配置し
て、ＣＯ２レーザ光７を用いて窒化アル壽ニウムコーテ
ィング膜をリング溝表面に実験１での条件にて形成した
。これでピストンサンプルＤを製作した。
４図）の中にアルミニウム合金製ピストン１３を配置し
て、ＣＯ２レーザ光７を用いて窒化アル壽ニウムコーテ
ィング膜をリング溝表面に実験１での条件にて形成した
。これでピストンサンプルＤを製作した。
同じレーザ蒸着装置（第４図）を用いて、Ｃ０２レーザ
光の代わりにＡｒＦエキシマレーザ光で下記条件にてリ
ング溝に窒化アルミニウムコーティング膜を形成した。
光の代わりにＡｒＦエキシマレーザ光で下記条件にてリ
ング溝に窒化アルミニウムコーティング膜を形成した。
エキシマレーザ出カニ】ＯＷ
ヒータ加熱温度： １５０°Ｃイオン化装置の
交流電圧： ５ｏｏｖ 電界印加装置の直流電圧：５００Ｖ 蒸着時間： ５分 コーティング膜厚さ： ３０μｍ 膜付着強度： ２ＯＮ／問２以上なお、Ａ
ｒＦエキシマレーザ光の場合には、その光子エネルギー
が４．２ｅＶと非常に高いので、照射ポイントのＡＩＮ
ターゲット３は分子状態またはアルミニウム、窒素の原
子ないしイオン化された状態でたたき出される。これら
分子、原子、イオンはイオン化装置５にてプラズマ化、
イオン化が促進され、電界印加装置６にて加速される。
交流電圧： ５ｏｏｖ 電界印加装置の直流電圧：５００Ｖ 蒸着時間： ５分 コーティング膜厚さ： ３０μｍ 膜付着強度： ２ＯＮ／問２以上なお、Ａ
ｒＦエキシマレーザ光の場合には、その光子エネルギー
が４．２ｅＶと非常に高いので、照射ポイントのＡＩＮ
ターゲット３は分子状態またはアルミニウム、窒素の原
子ないしイオン化された状態でたたき出される。これら
分子、原子、イオンはイオン化装置５にてプラズマ化、
イオン化が促進され、電界印加装置６にて加速される。
このようにして作成されたのが本発明にかかるピストン
サンプルＥである。
サンプルＥである。
比較例３として、アルミニウム合金から製作されたその
ままの（無処理）ピストンをサンプルＦとする。
ままの（無処理）ピストンをサンプルＦとする。
比較例４として、ピストンのリング溝部を陽極酸化処理
してアルマイト膜をリング溝表面に形成したものをピス
トンサンプルＧとする。
してアルマイト膜をリング溝表面に形成したものをピス
トンサンプルＧとする。
これらピストンサンプルＤ−Ｇのそれぞれのリング溝に
合金鋼に窒化処理したリングを装着し、自動車用ガソリ
ンエンジンに組み込んで実機耐久試験（６５００ｒｐｍ
、１８０時間）での摩耗状態を調べ、リング溝摩耗量お
よびピストンリング摩耗蓋についての得られた結果を第
２図に示す。
合金鋼に窒化処理したリングを装着し、自動車用ガソリ
ンエンジンに組み込んで実機耐久試験（６５００ｒｐｍ
、１８０時間）での摩耗状態を調べ、リング溝摩耗量お
よびピストンリング摩耗蓋についての得られた結果を第
２図に示す。
第２図から明らかなように、窒化アルミニウムコーティ
ング膜をレーザ蒸着したピストンサンプルＤおよびＦの
場合には比較例３および４よりも摩耗量がはるかに小さ
い。
ング膜をレーザ蒸着したピストンサンプルＤおよびＦの
場合には比較例３および４よりも摩耗量がはるかに小さ
い。
上述したように、本発明によれば、熱伝導率の良い窒化
アルミニウム膜をリング溝にリング溝切削加工なしに形
成でき、ピストンリング溝表面の耐摩耗性を向上させる
だけでなくピストンリングの摩耗量を減少させることが
できる。また、アルマイト膜を形成したピストンリング
溝の場合での溝温度が２６０″Ｃであるときと比べて、
窒化アルミニウムは熱伝導率が良く、シリンダーボア表
面に逃げる熱量を増加させるので、同様な条件にて本発
明に係るピストンでのリング溝の温度は１０°Ｃ程低く
なる。
アルミニウム膜をリング溝にリング溝切削加工なしに形
成でき、ピストンリング溝表面の耐摩耗性を向上させる
だけでなくピストンリングの摩耗量を減少させることが
できる。また、アルマイト膜を形成したピストンリング
溝の場合での溝温度が２６０″Ｃであるときと比べて、
窒化アルミニウムは熱伝導率が良く、シリンダーボア表
面に逃げる熱量を増加させるので、同様な条件にて本発
明に係るピストンでのリング溝の温度は１０°Ｃ程低く
なる。
第１図は、凝着摩耗試験でのリング試験片の加熱温度と
アルミニウム凝着発生面積との関係を示すグラフであり
、 第２図は、実機耐久試験での各種ピストンでのピストン
リング摩耗量およびリング溝摩耗量を示すグラフであり
、 第３図は、凝着摩耗試験機の概略断面図であり、および 第４図は、レーザ蒸着装置の概略断面図である。 ２・・・蒸着チャンバー ３・・・窒化アルミニウムターゲット ５・・・イオン化装置 ６・・・電界印加装置７・・
・レーザ光 １３・・・ピストン１４・・・窒化
アルミニウム流 ２１・・・窒化アル案ニウムコーティング膜２２・・・
リング試験片 ２３・・・回転担持台２６・・・ピスト
ンリング
アルミニウム凝着発生面積との関係を示すグラフであり
、 第２図は、実機耐久試験での各種ピストンでのピストン
リング摩耗量およびリング溝摩耗量を示すグラフであり
、 第３図は、凝着摩耗試験機の概略断面図であり、および 第４図は、レーザ蒸着装置の概略断面図である。 ２・・・蒸着チャンバー ３・・・窒化アルミニウムターゲット ５・・・イオン化装置 ６・・・電界印加装置７・・
・レーザ光 １３・・・ピストン１４・・・窒化
アルミニウム流 ２１・・・窒化アル案ニウムコーティング膜２２・・・
リング試験片 ２３・・・回転担持台２６・・・ピスト
ンリング
Claims (2)
- １．ピストンリング溝を備えたアルミニウム合金製ピス
トンにおいて、前記ピストンリング溝の表面に窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）コーティング膜が形成してあること
を特徴とするアルミニウム合金製ピストン。 - ２．ピストンリング溝を備えたアルミニウム合金製ピス
トンの製造方法において、前記ピストンリング溝の表面
に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）コーティング膜を形成す
る工程を有し、該工程で窒化アルミニウムターゲットを
レーザ光で加熱・蒸発させ、そして、窒化アルミニウム
をイオン化しかつ加速して前記ピストンリング溝の表面
に飛着堆積することを特徴とするアルミニウム合金製ピ
ストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6109790A JPH03264755A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | アルミニウム合金製ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6109790A JPH03264755A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | アルミニウム合金製ピストン及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264755A true JPH03264755A (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=13161239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6109790A Pending JPH03264755A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | アルミニウム合金製ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03264755A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031202A1 (fr) * | 1996-02-26 | 1997-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston en aluminium pour moteurs a combustion interne |
| DE10059903A1 (de) * | 2000-12-01 | 2002-06-20 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Kolben mit Verschleißschutzschicht |
| JP2010534801A (ja) * | 2007-07-28 | 2010-11-11 | フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハー | ピストンリング |
| WO2016135014A1 (de) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon | Methode zur beschichtung von motorkolben |
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| JPH01252786A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 窒化アルミニウム膜の合成方法 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP6109790A patent/JPH03264755A/ja active Pending
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| JP2018507960A (ja) * | 2015-02-24 | 2018-03-22 | エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーンＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ａｇ， Ｐｆａｅｆｆｉｋｏｎ | モーターピストンをコーティングするための方法 |
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