JPH04210165A

JPH04210165A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH04210165A
Application number: JP33919790A
Authority: JP
Inventors: Akira Maruta; 明丸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-31

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）本発明は優れた初期なじみ性と耐摩耗性を有する摺動部
材に関するものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題）従来、自
動車、オートバイ、等の内燃機関に用いられるシリンダ
・ライナと高速で摺動するピストンリングは、耐摩耗性
が要求される。このため従来からピストンリングの外周
摺動面に硬質クロムめっきを施したものが広く使用され
ている。しかし、めっき処理に長時間を要すると共に、
めっき廃液による公害発生の防止対策のために費用がか
かり、めっきコストが高くなるという問題がある。また
、これ以外の方法として、炭化珪素等の硬質微粒子を分
散体とした、分散めっきが採用されている。

これら従来の表面処理を施したピストンリングは、いず
れも優れた耐摩耗性を有するが、より耐摩耗性及び初期
なじみ性に優れたピストンリングが高速化に伴い要求さ
れている。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記従来の表面処理を施した摺動部材よりも
、耐摩耗性、初期なじみ性に優れた動力機械や繊維機器
に用いる摺動部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は金属母材の少なく
とも摺動面に炭化珪素を共析物質とし、ニッケル合金を
マトリックスとする複合めっき層を設けた摺動部材にお
いて、上記複合めっき層の表面より１μｍ以上５μｍ以
内の上層中の硬質微粒子の平均粒径を０．２μｍ〜３μ
ｍとし、それに続く下層の複合めっき層の硬質微粒子の
粒径を平均粒径が０．２μｍ〜３μｍの粒子と平均粒径
が５μｍ〜１５μｍの粒子とが均一に混じり合った混合
層となし、かつ上記複合めっき層の表面粗さを中心線平
均粗さＲａ　Ｏ，２μｍ以下とし、また上記複合めっき
層の厚さが８μｍ〜３５μｍにして形成することによる
。

上記複合めっき層の表層より５μｍ以内の層中の炭化珪
素の平均粒径は０．２μｍ〜３μｍが好ましく、０．２
μｍ未満では耐摩耗性が悪くなり、３μｍを越えるとめ
っき上がりでの摺動部材の表面粗さが粗くなり、めっき
後の表面ラッピング研必加工が困難となる。また、炭化
珪素の平均粒径が０．２μｍ〜３μｍの層は表層より１
μｍ以上５μｍ以内が好ましく、１μｍ以下では下層の
大きな炭化珪素の影響でめっき上がりでの摺動部材の表
面粗さが粗くなり、めっき後の表面う・ンピング研磨加
工が困難となったり、大きな炭化珪素粒子がなじみ運転
が完了しないうちに表面に現れ、相手材を摩耗させ。５
μｍ以上では初期の摩耗が多い時期が長く、摺動部材の
寿命を短くする。

複合めっき下層の炭化珪素微粒子を、平均粒径が０．２
μｍ〜３μｍの粒子と平均粒径が５μｍ〜１５μｍの粒
子が均一に混じり合った混合層を形成したのは、５μｍ
〜１５μｍの粒子は耐摩耗性が０．２μｍ〜３μｍの粒
子に比べ高く初期摩耗後の定常域での摩擦を支え摺動部
材の摩耗を減少させる主の働きをし、０．２μｍ〜３μ
ｍの粒子はマトリックスのＮ１−Ｐめっき層の摩耗が急
激に進むのを抑えて５μｍ〜１５μｍの粒子が徐々にリ
ング表面に露出するような働きを持つ。その割合は重量
比で１＝１〜１：５が望ましく、５μｍ〜１５μｍの粒
子の割合が１＝１以下では耐摩耗性向上効果がなく、１
：５以上では表層の０．２μｍ〜３μｍの粒子のみを含
む層が初期摩耗したあと５μｍ〜１５μｍの粒子が急速
に表面に出て表面粗さが粗くなり相手材の摩耗が増大す
ることになる。

また、複合めっき層中の炭化珪素微粒子の共析量は２〜
２０ｗｔ％が良好で２ｗｔ％未満では複合めっき層の耐
摩耗性が劣り、２０−ｔ％以上では分散めっきの表面に
おける炭化珪素の占める割合が大きくなり、摺動性が悪
化する。

更に、複合めっき層の厚さは、８μｍ未満では摺動部材
の寿命が短く、３５μｍを越えると、めっき処理コスト
が増大したり、めっきにピット化じやすくなる。

（実施例）以下、本発明の１実施例を図面に基づいて説明する。　
　　　・第１図に示す様に円筒形状の鋼材（３１５ＣＫ）を切削
加工し、母材（１）を形成し、浸炭焼入を行う。

上記母材（１）は脱脂、酸洗等のめっき前処理を施した
後、少なくとも摺動面の表面に、無電解めっきにより、
ニッケルーリン合金（４）のマトリックス中に平均粒径
１μｍの炭化珪素（３）と平均粒径１０μｍの炭化珪素
（２）を共析物質として分散析出させた複合めっき膜を
３０μｍ形成したあと、めっき浴を３μｍのフィルター
で濾過してマトリックス中に平均粒径１μｍの炭化珪素
（３）のみを含む複合めっき膜を５μｍ形成する。

上記ＳｉＣ複合Ｎ１−Ｐ非晶質合金めっきの施された母
材（１）は、熱処理炉にて４００°Ｃの熱処理温度のも
とて約１時間加熱して熱処理が行われる。

このようにして、上記ＳｉＣ複合Ｎ１−Ｐ非晶質合金め
っきは、マトリックスのニッケルーリンが結晶化され、
Ｎｉ、−ＰとＮｉ結晶の混在組織に変化し、母材（１）
の表面にＨｖ　１０００の高硬度でしかも共析物質であ
る炭化珪素とマトリックスの密着性が強化され、平均粒
径１μｍの炭化珪素（３）と平均粒径１０μｍの炭化珪
素（２）を共析物質として分散析出させた複合めっき層
（５）と平均粒径１μｍの炭化珪素（３）を共析物質と
して分散析出させた複合めっき層（６）が形成された。

次に、摺動面を、ラッピングによる研磨加工が施され、
表面粗さが中心線平均粗さＲａＯ，０６μｍ以下の平滑
な面に仕上げられた所望の摺動部材を構成した。

次に、上記実施例により得られた、皮膜を有する摺動部
材について、ビン・オン・ディスク型摩耗試験機を用い
て、その摺動特性を調査した。

テストピースは、ピン型試験片及びでディスク型試験片
に、本発明により得られた皮膜（Ａ）と従来の分散めっ
き皮膜（Ｂ）を形成したものを用いた。

上記の各試験片を用いて、同一皮膜同志を摺動させてそ
の摩擦係数の変化と摩耗量の変化を調べた。

テスト条件は試験温度１８０°Ｃ２摺動速度は３．０ｍ
／ｓｅｃとし、潤滑剤はエンジン油（ＳＡＥ＃２０）を
用い、１００時間の摩耗試験を行った。テストの結果は
第２図、第３図に示す様に本発明により形成された皮膜
（Ａ）は、従来の分散めっき皮膜（Ｂ）に比べ、初期段
階における摩擦係数は同し程度であるが、摩耗が進んで
くると従来の分散めっき皮膜（Ｂ）は摩擦係数が増大し
、本発明により形成された皮膜（Ａ）は一定を保ってい
る。また摩耗量の変化も、運転初期では本発明品（Ａ）
と比較品（Ｂ）も同し様な摩耗傾向を示す。運転時間が
経過すると、本発明品（Ａ）は摩耗の進行が低くなって
いるが、比較品（Ｂ）は摩耗の進行が初期の状態のまま
で一定である。

１００時間の試験後では、本発明品（Ａ）は比較品（Ｂ
）に比ベリングの摩耗は約２／３程度であり、より長期
に渡って使用できる事がわかる。

本発明品Ａの摩耗の減少は、表層の１μｍの硬質微粒子
のみを含むめっき層が摩耗し、その下層にあった１０μ
ｍの硬質微粒子を含む層が顕出しより耐摩耗性が高くな
った為である。

（発明の効果）本発明品は上記の構成にしたので、耐摩耗性が向上し、
かつなじみが良く、安定した連続運転が長期に渡ってで
きる等の優れた効果を有する発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す摺動部材の摺動部断面
組織図、第２図は本発明品（Ａ）と比較品（Ｂ）の摺動
部材の摩擦係数の比較図、第３図は同摩耗量の比較図で
ある。（１）・・・・・・母材、（２）・・・・・・平均粒径
１０μｍの硬質微粒子、（３）・・・・・・平均粒径１
μｍの硬質微粒子、（４）・・・・・・ニッケルーリン
合金、（５）・・・・・・複合めっき下層、（６）第１
図第２図 ν３支晴間第３図試験晴間

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属性母材の少なくとも摺動面に、炭化珪素を共
析物質とし、ニッケル合金をマトリックスとする複合め
っき層を設けた摺動部材において、上記複合めっき層の
表面より１μｍ以上５μｍ以内の上層中の炭化珪素の平
均粒径を０．２μｍ〜３μｍとし、それに続く下層の複
合めっき層の炭化珪素の粒径を平均粒径が０．２μｍ〜
３μｍの粒子と平均粒径が５μｍ〜１５μｍの粒子が混
じり合った混合層を有し、かつ上記複合めっき層の表面
の表面粗さを中心線平均粗さＲａ０．２μｍ以下にした
ことを特徴とする摺動部材。
（２）上記複合めっき層の厚さが８μｍ〜３５μｍであ
る請求項１記載の摺動部材。