JPH0419471A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
- Publication number
- JPH0419471A JPH0419471A JP12463490A JP12463490A JPH0419471A JP H0419471 A JPH0419471 A JP H0419471A JP 12463490 A JP12463490 A JP 12463490A JP 12463490 A JP12463490 A JP 12463490A JP H0419471 A JPH0419471 A JP H0419471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston ring
- chrome plating
- crevices
- filling
- cr2o3
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど
各種エンジン用として耐摩耗性、耐焼付性にすぐれてい
るピストンリングに関するものである。
各種エンジン用として耐摩耗性、耐焼付性にすぐれてい
るピストンリングに関するものである。
(従来の技術)
従来からガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど各
種エンジンに用いられているピストンリング、たとえば
、ピストンの上室と下室とを区画する2つ又はそれ以上
の圧縮リングと、王室におけるシリンダ内周面に余分に
付着した潤滑油を掻き落すオイルリングの3つ又はそれ
以上のリングは、エンジンのシリンダ内周面と摺接する
面に、クロムめっき、あるいは、モリブデン溶射などを
施して高速運動に対する耐摩耗性を付与することか行な
われている。一方、ピストンリンク基体に、セラミック
スを溶射コーティングして耐熱性や耐摩耗性を向上させ
ることも行なわれている。
種エンジンに用いられているピストンリング、たとえば
、ピストンの上室と下室とを区画する2つ又はそれ以上
の圧縮リングと、王室におけるシリンダ内周面に余分に
付着した潤滑油を掻き落すオイルリングの3つ又はそれ
以上のリングは、エンジンのシリンダ内周面と摺接する
面に、クロムめっき、あるいは、モリブデン溶射などを
施して高速運動に対する耐摩耗性を付与することか行な
われている。一方、ピストンリンク基体に、セラミック
スを溶射コーティングして耐熱性や耐摩耗性を向上させ
ることも行なわれている。
(発明か解決しようとする課題)
しかしながら、自動車、船舶その他各種エンジンなどの
高速化や高負荷化、燃料の低質化、とくに、エンジンの
高出力化と180(オーバーホール間隔)の長期化に伴
ない、ガス圧力、リングの慣性力、摩擦力、さらに、潤
滑油を掻くための力などをうけるピストンリングの掌耗
量が増加するという問題がある。又、セラミックスの溶
射コーティングは、ピストンリング基体への接着が物理
的結合であるために、コーティング皮膜と基体との結合
強度が比較的弱く、強振動下や熱サイクルの下での使用
に対し、剥離損傷やコーティング皮膜の均一な厚さ及び
平滑さなどの調整のため研摩仕上げを行なう必要があり
、コスト高となるなどといった問題がある。
高速化や高負荷化、燃料の低質化、とくに、エンジンの
高出力化と180(オーバーホール間隔)の長期化に伴
ない、ガス圧力、リングの慣性力、摩擦力、さらに、潤
滑油を掻くための力などをうけるピストンリングの掌耗
量が増加するという問題がある。又、セラミックスの溶
射コーティングは、ピストンリング基体への接着が物理
的結合であるために、コーティング皮膜と基体との結合
強度が比較的弱く、強振動下や熱サイクルの下での使用
に対し、剥離損傷やコーティング皮膜の均一な厚さ及び
平滑さなどの調整のため研摩仕上げを行なう必要があり
、コスト高となるなどといった問題がある。
本発明は、前記問題を解決し、耐摩耗性、耐焼付性にす
ぐれているピストンリングを得ることを目的とするもの
て゛ある。
ぐれているピストンリングを得ることを目的とするもの
て゛ある。
(課題を解決するための手段)
本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するな
めには、ピストンリングの少なくとも摺動面に、特定条
件によりフレパスを具備した硬質クロムめっきを施し、
そのクレバスにCr2O3セラミックスを充填させるか
、或いはCr2O3セラミックスをクレバスに充填させ
つつ硬質クロムめっきを被覆することによって目的を達
し得ることを見出して本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は、ピストンリング基体、めつき膜厚が5
0〜150JJ、mでありかつクレバス率が表層からピ
ストンリング基体との界面までの間のどの部分でも20
〜50%の範囲を維持するようにピストンリング基体の
少なくともエンジンシリンタ内面に摺接する面側にめっ
きして形成された硬質クロムめっき層、該硬質クロムめ
っき層のクレバスに充填するよう形成されたCr2O3
セラミックスとからなるピストンリングであり、更に前
記クレバスに充填されたCr2O3が硬質クロムめっき
表面をも被覆するよう構成されたものである。
めには、ピストンリングの少なくとも摺動面に、特定条
件によりフレパスを具備した硬質クロムめっきを施し、
そのクレバスにCr2O3セラミックスを充填させるか
、或いはCr2O3セラミックスをクレバスに充填させ
つつ硬質クロムめっきを被覆することによって目的を達
し得ることを見出して本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は、ピストンリング基体、めつき膜厚が5
0〜150JJ、mでありかつクレバス率が表層からピ
ストンリング基体との界面までの間のどの部分でも20
〜50%の範囲を維持するようにピストンリング基体の
少なくともエンジンシリンタ内面に摺接する面側にめっ
きして形成された硬質クロムめっき層、該硬質クロムめ
っき層のクレバスに充填するよう形成されたCr2O3
セラミックスとからなるピストンリングであり、更に前
記クレバスに充填されたCr2O3が硬質クロムめっき
表面をも被覆するよう構成されたものである。
本発明におけるピストンリング基体は、従来から使用さ
れている特殊鋳鉄、普通鋳鉄若くはSUSなどで製作さ
れたものでよい。
れている特殊鋳鉄、普通鋳鉄若くはSUSなどで製作さ
れたものでよい。
クレバスを有する硬質クロムめっきは、少なくともエン
ジン′シリンダの内面との摺接面に施せばよいのである
が、めつき膜厚が50〜150μmの範囲で、かつ、表
面の面積比からなるクレバス率が20〜50%であり、
このフレパス率が表層から少しづづ削って行ってめっき
皮膜と基体との界面位置までの間、現われる面において
常にこの範囲を維持しているようなめっき層を形成して
いることか必要であって、めっき膜厚が50〜150μ
mの範囲内にあっても、クレバス率が20〜50%の範
囲外では、本発明の効果は得られないものであり、両者
あいまって本発明効果をもたらし得るものであって、め
っき膜厚50〜150μmとしたのは、50μm未満で
は、本発明効果を長期間に亘って十分に発揮し得す、1
50μmを超えても効果により以上の差かなく、かえっ
て剥離などを生ずるようになるからであり、クレバス率
を20〜50%としたのは、20%未満では、c r2
03セラミックスを充填することによる耐摩耗性の向上
がみられず、50%を超えると、めっき皮膜の小部分が
脱落を生じたり、次のc r2 o3セラミックス使用
量が増加する割合に比して耐摩耗性の向上が少ないこと
もあって不経済であるからである。
ジン′シリンダの内面との摺接面に施せばよいのである
が、めつき膜厚が50〜150μmの範囲で、かつ、表
面の面積比からなるクレバス率が20〜50%であり、
このフレパス率が表層から少しづづ削って行ってめっき
皮膜と基体との界面位置までの間、現われる面において
常にこの範囲を維持しているようなめっき層を形成して
いることか必要であって、めっき膜厚が50〜150μ
mの範囲内にあっても、クレバス率が20〜50%の範
囲外では、本発明の効果は得られないものであり、両者
あいまって本発明効果をもたらし得るものであって、め
っき膜厚50〜150μmとしたのは、50μm未満で
は、本発明効果を長期間に亘って十分に発揮し得す、1
50μmを超えても効果により以上の差かなく、かえっ
て剥離などを生ずるようになるからであり、クレバス率
を20〜50%としたのは、20%未満では、c r2
03セラミックスを充填することによる耐摩耗性の向上
がみられず、50%を超えると、めっき皮膜の小部分が
脱落を生じたり、次のc r2 o3セラミックス使用
量が増加する割合に比して耐摩耗性の向上が少ないこと
もあって不経済であるからである。
このような条件を満足するようなりレバスを有する硬質
クロムめっきは、一般に知られているチャンネル型、ピ
ンポイント型及びこれら型が併存するもので、その製造
方法はめっき時マスキングによるものやクロムめっき後
にエツチングするもの、めっき前の基体表面をあらして
形成されたものなどかあるが、本発明では前記のいずれ
かの方法、若くはそれらを組合せた方法でクロムめっき
を施行する二とによって得ることかできる。
クロムめっきは、一般に知られているチャンネル型、ピ
ンポイント型及びこれら型が併存するもので、その製造
方法はめっき時マスキングによるものやクロムめっき後
にエツチングするもの、めっき前の基体表面をあらして
形成されたものなどかあるが、本発明では前記のいずれ
かの方法、若くはそれらを組合せた方法でクロムめっき
を施行する二とによって得ることかできる。
次に、硬質クロムめっきのクレバスへのCr2O3セラ
ミックスの充填及び硬質クロムめっき表面のCr2O3
セラミ・/クスの被覆は、クロム酸を水によって比重1
.60〜1.70に調整した82cr04濃水溶液、あ
るいは、このようなH2CrO4濃水溶液と、微細なC
r2O3セラミックス粒子とからなる充填溶液中に、前
記硬質クロムめっきを施したピストンリング基体を浸漬
し、フレハスに該充填溶液を充填すると共に、硬質クロ
ムめっき表面を被覆せしめ、乾燥後加熱処理することに
より、析出、蓄積されるCr2O3セラミックスを形成
せしめるものであって、この充填、被覆−乾燥−加熱処
理は、2回置上反復して行なうことが好ましい。
ミックスの充填及び硬質クロムめっき表面のCr2O3
セラミ・/クスの被覆は、クロム酸を水によって比重1
.60〜1.70に調整した82cr04濃水溶液、あ
るいは、このようなH2CrO4濃水溶液と、微細なC
r2O3セラミックス粒子とからなる充填溶液中に、前
記硬質クロムめっきを施したピストンリング基体を浸漬
し、フレハスに該充填溶液を充填すると共に、硬質クロ
ムめっき表面を被覆せしめ、乾燥後加熱処理することに
より、析出、蓄積されるCr2O3セラミックスを形成
せしめるものであって、この充填、被覆−乾燥−加熱処
理は、2回置上反復して行なうことが好ましい。
前記充填、被覆は、充填溶液中に浸漬して、10” 〜
1o−3rorr程度の真空として5〜10分間処理し
、乾燥は、40〜60℃に、20〜30分間、加熱処理
は、 385〜450℃に90〜180分間それぞれ行
なうことが好ましい。
1o−3rorr程度の真空として5〜10分間処理し
、乾燥は、40〜60℃に、20〜30分間、加熱処理
は、 385〜450℃に90〜180分間それぞれ行
なうことが好ましい。
尚、硬質クロムめっきのクレバスへのCr2O3セラミ
ックスの充填のみを実施する場合は充填溶液への浸漬の
度ごとに硬質クロムめっき表面の充填溶液を拭き取って
乾燥−加熱処理を行ったり、前記と同し充填、被覆−乾
燥−加熱処理を行った後被覆されたCr2O3セラミッ
クス層を研削して取り除いて行う。
ックスの充填のみを実施する場合は充填溶液への浸漬の
度ごとに硬質クロムめっき表面の充填溶液を拭き取って
乾燥−加熱処理を行ったり、前記と同し充填、被覆−乾
燥−加熱処理を行った後被覆されたCr2O3セラミッ
クス層を研削して取り除いて行う。
このような各処理を行なって形成された本発明のピスト
ンリングは、Cr2O3セラミックスが化学変化を利用
して形成されたものであり、基体への密着性や、硬質ク
ロムめっき皮膜との密着性が非常によいものであるので
クレバスに充填することによって一層強く密着され、耐
摩耗性、耐焼付性を向上し得るものである。
ンリングは、Cr2O3セラミックスが化学変化を利用
して形成されたものであり、基体への密着性や、硬質ク
ロムめっき皮膜との密着性が非常によいものであるので
クレバスに充填することによって一層強く密着され、耐
摩耗性、耐焼付性を向上し得るものである。
(実施例)
次に、本発明の実施例を述べる。
実施例1
ピストンリング基体として通常用いられている特殊鋳鉄
を使用して、外径100mm、内径92mm、厚さ2.
5mmの圧縮リングのエンジンシリンダの内面に摺接す
る面に、厚さ100μm、クレバス率30%(表層側で
は35%、基体との界面側では25%であることを確認
した。)の硬質クロムめっきを浴温55°C1電流密度
50A/dm2でめっきし、その後電流密度20=A、
/dm2で電解エツチングする条件で施し、ついで、C
rO3を水に溶解して比重1.65に調整したH2Cr
O4濃水溶液中に浸漬し、0.1 myntlJの減圧
下において10分間保持し、常圧に戻しさらに10分間
静置してクレバス中を充填すると共に、前記硬質クロム
めっき表面を被覆し、ついて、60℃で20分間乾燥後
、徐々に昇温し、400℃で90分間加熱処理した。こ
の充填、被覆〜加熱処理を、さらに5回繰返して処理し
、Cr2O3セラミックスによりクレバスが十分充填さ
れ、かつその表面が被覆された硬質クロムめっき層が得
られた。
を使用して、外径100mm、内径92mm、厚さ2.
5mmの圧縮リングのエンジンシリンダの内面に摺接す
る面に、厚さ100μm、クレバス率30%(表層側で
は35%、基体との界面側では25%であることを確認
した。)の硬質クロムめっきを浴温55°C1電流密度
50A/dm2でめっきし、その後電流密度20=A、
/dm2で電解エツチングする条件で施し、ついで、C
rO3を水に溶解して比重1.65に調整したH2Cr
O4濃水溶液中に浸漬し、0.1 myntlJの減圧
下において10分間保持し、常圧に戻しさらに10分間
静置してクレバス中を充填すると共に、前記硬質クロム
めっき表面を被覆し、ついて、60℃で20分間乾燥後
、徐々に昇温し、400℃で90分間加熱処理した。こ
の充填、被覆〜加熱処理を、さらに5回繰返して処理し
、Cr2O3セラミックスによりクレバスが十分充填さ
れ、かつその表面が被覆された硬質クロムめっき層が得
られた。
実施例2
実施例1と同一材質で同一寸法の圧縮リングの摺擦面側
に、実施例1と同様の条件で硬質クロムめっきを施した
くクレバス率30%)。
に、実施例1と同様の条件で硬質クロムめっきを施した
くクレバス率30%)。
ライで、粒径か0.05〜0.5μmの微細なCI’2
03セラミックス粒子を82Cr04濃水溶液に入れて
比重1.70に調整し作成した充填溶液と、実施例1同
様の12Cr04濃水溶液を準備し、初めの2回の繰返
しは充填溶液で充填、被覆〜加熱処理をしく条件は実施
例1と同様)、次いで実施例1と同じ条件で)12cr
04濃水溶液で充填、被覆〜加熱処理を2回繰返し、c
r2o3セラミックスがクレバスに充填された硬質クロ
ムめっき層を得た。
03セラミックス粒子を82Cr04濃水溶液に入れて
比重1.70に調整し作成した充填溶液と、実施例1同
様の12Cr04濃水溶液を準備し、初めの2回の繰返
しは充填溶液で充填、被覆〜加熱処理をしく条件は実施
例1と同様)、次いで実施例1と同じ条件で)12cr
04濃水溶液で充填、被覆〜加熱処理を2回繰返し、c
r2o3セラミックスがクレバスに充填された硬質クロ
ムめっき層を得た。
尚、実施例2では充填溶液への浸漬の際に硬質クロムめ
っき表面をCr2O3セラミックスが被覆することにな
るが、その都度このcr2o3セラミックスを拭き取り
、従って硬質クロムめっき表面にはcr2o3セラミッ
クスがなくクレバスにのみ充填された状態とした。
っき表面をCr2O3セラミックスが被覆することにな
るが、その都度このcr2o3セラミックスを拭き取り
、従って硬質クロムめっき表面にはcr2o3セラミッ
クスがなくクレバスにのみ充填された状態とした。
得られた本発明の実施例1と2によるピストンリング、
及び、同材質製で通常のクロムめっきだけを施したピス
トンリングについて、ビッカース硬度を測定した結果、
5点の測定平均値で、本発明ピストンリングでは、いず
れの実施例のものも810mHVであり、従来のピスト
ンリングでは、950mHVであった。又、この3種類
のビス1〜ンリンク゛をそれぞれとりつけたピストンを
ティーセルエンジンに装着して作動させ、合計500時
間後ピストンリンク表面の摩耗や傷などの状態を観察し
た。
及び、同材質製で通常のクロムめっきだけを施したピス
トンリングについて、ビッカース硬度を測定した結果、
5点の測定平均値で、本発明ピストンリングでは、いず
れの実施例のものも810mHVであり、従来のピスト
ンリングでは、950mHVであった。又、この3種類
のビス1〜ンリンク゛をそれぞれとりつけたピストンを
ティーセルエンジンに装着して作動させ、合計500時
間後ピストンリンク表面の摩耗や傷などの状態を観察し
た。
その結果、本発明の両実施例に係るピストンリングには
、当り面が形成される以外回ら摩耗や傷は認められなか
った。これに対して、従来のピストンリングでは、摩耗
や傷かわすがなからも認められた。
、当り面が形成される以外回ら摩耗や傷は認められなか
った。これに対して、従来のピストンリングでは、摩耗
や傷かわすがなからも認められた。
さらに、FC−25のステータを用いピンオンディスク
型試験機を使用して、実施例1と同様にして硬質クロム
めっき、Cr2O3セラミックス充填、被覆処理を行な
った同材質所定寸法(摺動面5111nロ×4ケ所)の
試料ロータを製作し、速度8m/秒、潤滑油CD級10
W/30を、80℃、400m、Q /分で供給しなが
ら摺動面圧50kgf/ciで24時間試験したが本発
明の各層を形成した試料の摩耗量は、ロータで領003
mmであり、従来のクロムめっきだけを施したものは
、ロータで0.01mmであった。
型試験機を使用して、実施例1と同様にして硬質クロム
めっき、Cr2O3セラミックス充填、被覆処理を行な
った同材質所定寸法(摺動面5111nロ×4ケ所)の
試料ロータを製作し、速度8m/秒、潤滑油CD級10
W/30を、80℃、400m、Q /分で供給しなが
ら摺動面圧50kgf/ciで24時間試験したが本発
明の各層を形成した試料の摩耗量は、ロータで領003
mmであり、従来のクロムめっきだけを施したものは
、ロータで0.01mmであった。
また、硬質クロムめっき層重層のものく試料■)、硬質
クロムめっき層上にCr2O3セラミックス層を形成し
たもの(試料■)、及び本発明の実施例1に係る30%
のクレバス率を有する硬質めっき層にcr2o3セラミ
ックスを充填して形成したもの(試料■)について上記
と同一条件で摩擦評価試験を行ない、その結果を第1図
に示す。
クロムめっき層上にCr2O3セラミックス層を形成し
たもの(試料■)、及び本発明の実施例1に係る30%
のクレバス率を有する硬質めっき層にcr2o3セラミ
ックスを充填して形成したもの(試料■)について上記
と同一条件で摩擦評価試験を行ない、その結果を第1図
に示す。
第1図から分る通り本発明の実施例1によるものは、摺
動面圧300眩f/−を超えても優れた耐焼付性を有す
ることが実証された。
動面圧300眩f/−を超えても優れた耐焼付性を有す
ることが実証された。
尚、別途実施例2により得られたものについても摩擦評
価試験を行ったが試料■の曲線と略合致するため、ここ
では省略した。
価試験を行ったが試料■の曲線と略合致するため、ここ
では省略した。
(発明の効果)
本発明は、ピストンリング基体上に、特定条件の硬質ク
ロムめっきを施し、さらにCr2O3セラミ/クスを硬
質クロムめっきのクレバスに充填するよう形成するもの
であるから、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれ、ピストンリ
ング自体はもちろん摺接するピストン面への損傷や摩耗
を防ぎ得るものであって大きな効果が認められる。
ロムめっきを施し、さらにCr2O3セラミ/クスを硬
質クロムめっきのクレバスに充填するよう形成するもの
であるから、耐摩耗性、耐焼付性にすぐれ、ピストンリ
ング自体はもちろん摺接するピストン面への損傷や摩耗
を防ぎ得るものであって大きな効果が認められる。
第1図は摩擦評価試験を示すグラフである。
Claims (2)
- (1)ピストンリング基体、めっき膜厚が50〜150
μmでありかつクレバス率が表層からピストンリング基
体との界面までの間のどの部分でも20〜50%の範囲
を維持するようにピストンリング基体の少なくともエン
ジンシリンダ内面に摺接する面側にめっきして形成され
た硬質クロムめっき層、該硬質クロムめっき層のクレバ
スに充填するよう形成されたCr_2O_3セラミック
スとからなることを特徴とするピストンリング。 - (2)前記クレバスに充填されたCr_2O_3セラミ
ックスが硬質クロムめっき表面をも被覆する請求項1記
載のピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12463490A JP2836910B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12463490A JP2836910B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419471A true JPH0419471A (ja) | 1992-01-23 |
| JP2836910B2 JP2836910B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=14890269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12463490A Expired - Fee Related JP2836910B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836910B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5360634A (en) * | 1988-12-05 | 1994-11-01 | Adiabatics, Inc. | Composition and methods for densifying refractory oxide coatings |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5948877B2 (ja) | 2012-01-05 | 2016-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP12463490A patent/JP2836910B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5360634A (en) * | 1988-12-05 | 1994-11-01 | Adiabatics, Inc. | Composition and methods for densifying refractory oxide coatings |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2836910B2 (ja) | 1998-12-14 |
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