JPH09196176A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
- Publication number
- JPH09196176A JPH09196176A JP8010371A JP1037196A JPH09196176A JP H09196176 A JPH09196176 A JP H09196176A JP 8010371 A JP8010371 A JP 8010371A JP 1037196 A JP1037196 A JP 1037196A JP H09196176 A JPH09196176 A JP H09196176A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- test piece
- resistance
- piston ring
- comparative example
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 12
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 abstract description 2
- 229910019863 Cr3 C2 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 56
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 20
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 14
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 8
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 6
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018106 Ni—C Inorganic materials 0.000 description 2
- ATRMIFNAYHCLJR-UHFFFAOYSA-N [O].CCC Chemical compound [O].CCC ATRMIFNAYHCLJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JNAHSTZIPLLKBQ-UHFFFAOYSA-N [O].CC=C Chemical group [O].CC=C JNAHSTZIPLLKBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 composed of ROM Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高度の耐腐食性及び耐相手攻撃性が要求される
舶用ディーゼルエンジン又は自動車ディーゼルエンジン
に使用することができるピストンリングを提供する。 【解決手段】ピストンリング10の少なくとも外周摺動面
の母材Ｍに、高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射により、２
０〜８０％Ｃｒ3 Ｃ2 残Ｎｉ−Ｃｒからなるアンダーコ
ートとしての第一層Ａと、Ｍｏ、Ｃｒを主成分とするコ
バルト基、もしくはニッケル基摺動面材料に硬質粒子と
してＣｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒを３０重量％以下分散させ
たものからなるトップコートとしての第二層Ｂとから構
成される複合溶射皮膜Ｃを形成した。
舶用ディーゼルエンジン又は自動車ディーゼルエンジン
に使用することができるピストンリングを提供する。 【解決手段】ピストンリング10の少なくとも外周摺動面
の母材Ｍに、高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射により、２
０〜８０％Ｃｒ3 Ｃ2 残Ｎｉ−Ｃｒからなるアンダーコ
ートとしての第一層Ａと、Ｍｏ、Ｃｒを主成分とするコ
バルト基、もしくはニッケル基摺動面材料に硬質粒子と
してＣｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒを３０重量％以下分散させ
たものからなるトップコートとしての第二層Ｂとから構
成される複合溶射皮膜Ｃを形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は少なくとも外周摺動
面に溶射皮膜が形成された内燃機関用ピストンリングの
改良に関するものである。
面に溶射皮膜が形成された内燃機関用ピストンリングの
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用ピストンリングの耐摩耗性を
向上するため、特開平３−１７２６８１号公報は、少な
くともその外周摺動面母材上に、Ｎｉ−Ｃｒ合金と、Ｃ
ｒ3 Ｃ 2 とからなる単層の溶射皮膜をプラズマ溶射によ
って形成することを提案している。また、又特開平６−
２５６７８６号公報はモリブデン、クロムを主成分とす
るコバルト基もしくはニッケル基摺動面材料、又は、ク
ロム、コバルト、ニッケルを主成分とする鉄基摺動面材
料の単層溶射皮膜をレーザ溶射又は減圧プラズマ溶射に
レーザ照射を併用したレーザ・プラズマハイブリッド溶
射によって形成することを提案している。
向上するため、特開平３−１７２６８１号公報は、少な
くともその外周摺動面母材上に、Ｎｉ−Ｃｒ合金と、Ｃ
ｒ3 Ｃ 2 とからなる単層の溶射皮膜をプラズマ溶射によ
って形成することを提案している。また、又特開平６−
２５６７８６号公報はモリブデン、クロムを主成分とす
るコバルト基もしくはニッケル基摺動面材料、又は、ク
ロム、コバルト、ニッケルを主成分とする鉄基摺動面材
料の単層溶射皮膜をレーザ溶射又は減圧プラズマ溶射に
レーザ照射を併用したレーザ・プラズマハイブリッド溶
射によって形成することを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマ溶射
法によって密着性に優れた高緻密性の溶射皮膜を形成す
ることは困難であり、形成された溶射皮膜は耐剥離性が
低く、空孔が多いため、油膜破断が発生しやすく、耐相
手攻撃性に劣るという問題があった。又、プラズマ溶射
法は粉末が約１００００度以上の炎にさらされるため、
熱分解したり、気化したりして、溶射材本来の特性が発
揮できないおそれがある。
法によって密着性に優れた高緻密性の溶射皮膜を形成す
ることは困難であり、形成された溶射皮膜は耐剥離性が
低く、空孔が多いため、油膜破断が発生しやすく、耐相
手攻撃性に劣るという問題があった。又、プラズマ溶射
法は粉末が約１００００度以上の炎にさらされるため、
熱分解したり、気化したりして、溶射材本来の特性が発
揮できないおそれがある。
【０００４】さらに、プラズマ溶射ガンは溶射粉末を炎
の噴出方向に対して直角に近い角度で供給するため、溶
射粒子の溶射皮膜内での分散にばらつきを生ずるという
問題があった。本発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、密着性が高
く、緻密で空孔がきわめて少ない溶射皮膜であって、耐
摩耗性及び耐相手攻撃性に優れ、溶射によって溶射材本
来の特性が失われるおそれのない溶射皮膜をピストンリ
ングの外周摺動面に形成することにある。
の噴出方向に対して直角に近い角度で供給するため、溶
射粒子の溶射皮膜内での分散にばらつきを生ずるという
問題があった。本発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、密着性が高
く、緻密で空孔がきわめて少ない溶射皮膜であって、耐
摩耗性及び耐相手攻撃性に優れ、溶射によって溶射材本
来の特性が失われるおそれのない溶射皮膜をピストンリ
ングの外周摺動面に形成することにある。
【０００５】
【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、図１及び図２に示すよう
に、凹形又は凸形にしたピストンリング母材Ｍの外周摺
動面に、アンダーコートとしての第一層Ａと、トップコ
ートとしての第二層Ｂとからなる溶射皮膜Ｃを、それぞ
れ高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射によって形成したこと
にある。第一層の溶射材は、Ｃｒ3 Ｃ2 とＮｉ−Ｃｒ合
金（２０〜８０重量％Ｃｒ3 Ｃ2 、残ＮｉＣｒ）、好ま
しくはＣｒ3 Ｃ2 ５０重量％と残部Ｎｉ−Ｃｒ合金から
なり、第二層Ｂの溶射材は、Ｍｏ、Ｃｒを主成分とする
コバルト基もしくはニッケル基摺動面材料（デロロステ
ライト社商品名：トリバロイ）に硬質粒子としてＣｒ3
Ｃ2／Ｎｉ−Ｃｒを３０重量％以下分散させる。
め、本発明が採用する手段は、図１及び図２に示すよう
に、凹形又は凸形にしたピストンリング母材Ｍの外周摺
動面に、アンダーコートとしての第一層Ａと、トップコ
ートとしての第二層Ｂとからなる溶射皮膜Ｃを、それぞ
れ高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射によって形成したこと
にある。第一層の溶射材は、Ｃｒ3 Ｃ2 とＮｉ−Ｃｒ合
金（２０〜８０重量％Ｃｒ3 Ｃ2 、残ＮｉＣｒ）、好ま
しくはＣｒ3 Ｃ2 ５０重量％と残部Ｎｉ−Ｃｒ合金から
なり、第二層Ｂの溶射材は、Ｍｏ、Ｃｒを主成分とする
コバルト基もしくはニッケル基摺動面材料（デロロステ
ライト社商品名：トリバロイ）に硬質粒子としてＣｒ3
Ｃ2／Ｎｉ−Ｃｒを３０重量％以下分散させる。
【０００６】高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射は図３に示
すメテコ社製ダイヤモンドジェットガン（商品名）を用
いて実施する。ガン20は二重構造のノズル21と、そのノ
ズルに外嵌したエアキャップ23と、そのエアキャップを
支持するエアキャップボディ24からなる。ノズル21は内
側がインサート25、外側がシェル26である。インサート
25の内部中央にパウダーインジェクター22が挿入され、
その内部に窒素ガスで搬送された溶射材粉末が送入され
る。パウダーインジェクター22とインサート25の間の環
状空隙に送入された圧縮空気が溶射材粉末をガン20から
噴出させる。
すメテコ社製ダイヤモンドジェットガン（商品名）を用
いて実施する。ガン20は二重構造のノズル21と、そのノ
ズルに外嵌したエアキャップ23と、そのエアキャップを
支持するエアキャップボディ24からなる。ノズル21は内
側がインサート25、外側がシェル26である。インサート
25の内部中央にパウダーインジェクター22が挿入され、
その内部に窒素ガスで搬送された溶射材粉末が送入され
る。パウダーインジェクター22とインサート25の間の環
状空隙に送入された圧縮空気が溶射材粉末をガン20から
噴出させる。
【０００７】インサート25とシェル26の間の環状空隙に
酸素−プロパン、又は酸素−プロピレン、又は酸素−水
素の燃焼用ガスが送入され、そのガスはガン20から噴出
し、出口で点火する。点火したガスは２７００℃程度の
円筒形火炎を形成して同じく噴出する溶射材粉末を包
む。この火炎により溶射材粉末は均一に加熱されて溶融
する。溶融した溶射材粉末は８００ｍ／ｓｅｃ以上の高
速でピストンリング外周摺動面母材に衝突する。衝突し
た溶射材粉末は瞬時に偏平化し、母材温度まで急冷し、
そこに溶射皮膜を形成する。シェル26とエアキャップ23
の間の環状空隙にも圧縮空気が圧入される。この圧縮空
気は火炎を包み、ガン20を冷却する。
酸素−プロパン、又は酸素−プロピレン、又は酸素−水
素の燃焼用ガスが送入され、そのガスはガン20から噴出
し、出口で点火する。点火したガスは２７００℃程度の
円筒形火炎を形成して同じく噴出する溶射材粉末を包
む。この火炎により溶射材粉末は均一に加熱されて溶融
する。溶融した溶射材粉末は８００ｍ／ｓｅｃ以上の高
速でピストンリング外周摺動面母材に衝突する。衝突し
た溶射材粉末は瞬時に偏平化し、母材温度まで急冷し、
そこに溶射皮膜を形成する。シェル26とエアキャップ23
の間の環状空隙にも圧縮空気が圧入される。この圧縮空
気は火炎を包み、ガン20を冷却する。
【０００８】溶射材粉末は火炎軸と同方向の軸心方向に
供給されるため、粉末粒子は均一に分散する。粉末粒子
は８００ｍ／ｓｅｃ以上の高速火炎により高速で母材に
衝突して皮膜を形成するため、緻密性及び密着性が高
く、きわめて空孔の少ない皮膜となる。トリバロイは相
手攻撃性が低いが、トリバロイ単独の溶射皮膜は、剥離
しやすく母材の腐食を防止することができない。特に腐
食性の高い舶用ディーゼルエンジンは母材と溶射層との
境界での腐食が顕著であり、溶射層の剥離が発生しやす
い。これを防止するため、耐摩耗性及びバリアー性の高
いＣｒ3 Ｃ2とＮｉ−Ｃｒ合金溶射層をアンダーコート
の第一層として形成する。この第一層が母材との境界部
における腐食による剥離を防止する。
供給されるため、粉末粒子は均一に分散する。粉末粒子
は８００ｍ／ｓｅｃ以上の高速火炎により高速で母材に
衝突して皮膜を形成するため、緻密性及び密着性が高
く、きわめて空孔の少ない皮膜となる。トリバロイは相
手攻撃性が低いが、トリバロイ単独の溶射皮膜は、剥離
しやすく母材の腐食を防止することができない。特に腐
食性の高い舶用ディーゼルエンジンは母材と溶射層との
境界での腐食が顕著であり、溶射層の剥離が発生しやす
い。これを防止するため、耐摩耗性及びバリアー性の高
いＣｒ3 Ｃ2とＮｉ−Ｃｒ合金溶射層をアンダーコート
の第一層として形成する。この第一層が母材との境界部
における腐食による剥離を防止する。
【０００９】
【発明の実施の形態】高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）は火炎
温度が２７００℃程度と比較的低温であるため、溶射材
粉末が熱分解又は気化するおそれは少なく、溶射材は本
来の特性を維持し発揮する。第一層のＣｒ3 Ｃ2 とＮｉ
−Ｃｒ合金は耐摩耗性及び耐スカッフィング性に優れて
いるから、たとえ第二層の摩減により第一層が露出して
も、ピストンリングの耐摩耗性及び耐スカッフィング性
は維持される。しかし、Ｃｒ3Ｃ2 が２０重量％未満の
場合は耐摩耗性、耐スカッフィング性が劣り、又、８０
重量％を超えると、相手攻撃性が高くなり、ライナの表
面を損傷するので、第一層の溶射材粉末はＣｒ3 Ｃ2 ２
０〜８０重量％ 、残部Ｎｉ−Ｃｒ合金とする。トップ
コートとしての第二層の溶射材粉末は耐摩耗性及び耐ス
カッフィング性に優れ、かつ相手攻撃性の低いトリバロ
イＴ８００（商品名）に硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ 2 ／Ｎｉ−Ｃ
ｒ粉末を分散させて自己摩耗性及び耐スカッフィング性
を向上する。しかし、硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒ
粉末を３０重量％以上分散させると、比較的硬質な鋳鉄
製、例えばボロン鋳鉄製ライナでも損傷し、相手攻撃性
が高くなるので、硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒ粉末
の分散量は３０重量％以下とする。尚、必要に応じトリ
バロイＴ−４００（商品名）又はトリバロイＴ−７００
（商品名）を用いることもできる。
温度が２７００℃程度と比較的低温であるため、溶射材
粉末が熱分解又は気化するおそれは少なく、溶射材は本
来の特性を維持し発揮する。第一層のＣｒ3 Ｃ2 とＮｉ
−Ｃｒ合金は耐摩耗性及び耐スカッフィング性に優れて
いるから、たとえ第二層の摩減により第一層が露出して
も、ピストンリングの耐摩耗性及び耐スカッフィング性
は維持される。しかし、Ｃｒ3Ｃ2 が２０重量％未満の
場合は耐摩耗性、耐スカッフィング性が劣り、又、８０
重量％を超えると、相手攻撃性が高くなり、ライナの表
面を損傷するので、第一層の溶射材粉末はＣｒ3 Ｃ2 ２
０〜８０重量％ 、残部Ｎｉ−Ｃｒ合金とする。トップ
コートとしての第二層の溶射材粉末は耐摩耗性及び耐ス
カッフィング性に優れ、かつ相手攻撃性の低いトリバロ
イＴ８００（商品名）に硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ 2 ／Ｎｉ−Ｃ
ｒ粉末を分散させて自己摩耗性及び耐スカッフィング性
を向上する。しかし、硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒ
粉末を３０重量％以上分散させると、比較的硬質な鋳鉄
製、例えばボロン鋳鉄製ライナでも損傷し、相手攻撃性
が高くなるので、硬質粒子Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒ粉末
の分散量は３０重量％以下とする。尚、必要に応じトリ
バロイＴ−４００（商品名）又はトリバロイＴ−７００
（商品名）を用いることもできる。
【００１０】
【実施例】本発明のピストンリングを各種のテストによ
って説明する。同一ピストンリング用鋳鉄材の母材上に
次の４種類の皮膜を形成してテスト片とした。 テスト片Ｎｏ．１（比較例）：クロムメッキ皮膜（３０
０μｍ） テスト片Ｎｏ．２（比較例）：単層溶射皮膜（３００μ
ｍ） Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％、 テスト片Ｎｏ．３（比較例）：単層溶射皮膜（３００μ
ｍ）トリバロイＴ８００ テスト片Ｎｏ．４（比較例）：複層溶射皮膜（３５０μ
ｍ） 第一層 Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％（５
０μｍ） 第二層 トリバロイＴ−８００（３００μｍ） テスト片Ｎｏ．５（実施例）：複層溶射皮膜（３５０μ
ｍ） 第一層 Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％（５
０μｍ） 第二層 トリバロイＴ−８００＋Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃ
ｒ（３００μｍ） 溶射皮膜は高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射によるもので
あり、図３に示すガンを使用して形成した。その溶射条
件は次のとおりである。
って説明する。同一ピストンリング用鋳鉄材の母材上に
次の４種類の皮膜を形成してテスト片とした。 テスト片Ｎｏ．１（比較例）：クロムメッキ皮膜（３０
０μｍ） テスト片Ｎｏ．２（比較例）：単層溶射皮膜（３００μ
ｍ） Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％、 テスト片Ｎｏ．３（比較例）：単層溶射皮膜（３００μ
ｍ）トリバロイＴ８００ テスト片Ｎｏ．４（比較例）：複層溶射皮膜（３５０μ
ｍ） 第一層 Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％（５
０μｍ） 第二層 トリバロイＴ−８００（３００μｍ） テスト片Ｎｏ．５（実施例）：複層溶射皮膜（３５０μ
ｍ） 第一層 Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％（５
０μｍ） 第二層 トリバロイＴ−８００＋Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃ
ｒ（３００μｍ） 溶射皮膜は高速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射によるもので
あり、図３に示すガンを使用して形成した。その溶射条
件は次のとおりである。
【００１１】燃焼ガス：酸素−プロパン 溶射材粉末： Ｃｒ3 Ｃ2 ：５０％、Ｎｉ−Ｃｒ：５０％：メテコ ダ
イアマロイ３００６（商品名）、−４５＋１０μｍ（＃
３２５アンダー） トリバロイＴ−８００：メテコ ダイアマロイ３００１
（商品名）、−４５＋１０μｍ（＃３２５アンダー） Ｃｒ3 Ｃ2 ：７５％、Ｎｉ−Ｃｒ：２５％（Ｎｉ：８０
％、Ｃｒ：２０％）−４５＋１０μｍ（＃３２５アンダ
ー） 各テスト片について各種の評価試験を実施した。 耐腐食性試験：各テスト片を０．５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液
に浸漬し、浸漬期間と皮膜の剥離脱落の有無を調査し
た。結果は図４に示すとおりであり、１４日間の浸漬
後、比較例テスト片Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、実
施例テスト片Ｎｏ．５は皮膜が全く剥離しなかったが、
比較例テスト片Ｎｏ．３は浸漬２日後に剥離した。した
がって、比較例テスト片Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．
４、実施例テスト片Ｎｏ．５の耐腐食性は良好である
が、比較例Ｎｏ．３の耐腐食性は不良である。 耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験：図７に模式的に示すア
ムスラー型摩耗試験機により、各テスト片と相手材の摩
耗量を測定した。摩耗試験機の容器15内には潤滑油14が
溜められており、摩耗試験用の相手材12が潤滑油14に部
分的に浸されている。相手材12は円板状もしくはローラ
状のものであり、一定の速度で回転している。この状態
で、テスト片11を相手材12の外周面に接した状態で回転
軸に垂直に押圧し、摩耗の程度を測定したものである。
イアマロイ３００６（商品名）、−４５＋１０μｍ（＃
３２５アンダー） トリバロイＴ−８００：メテコ ダイアマロイ３００１
（商品名）、−４５＋１０μｍ（＃３２５アンダー） Ｃｒ3 Ｃ2 ：７５％、Ｎｉ−Ｃｒ：２５％（Ｎｉ：８０
％、Ｃｒ：２０％）−４５＋１０μｍ（＃３２５アンダ
ー） 各テスト片について各種の評価試験を実施した。 耐腐食性試験：各テスト片を０．５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液
に浸漬し、浸漬期間と皮膜の剥離脱落の有無を調査し
た。結果は図４に示すとおりであり、１４日間の浸漬
後、比較例テスト片Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、実
施例テスト片Ｎｏ．５は皮膜が全く剥離しなかったが、
比較例テスト片Ｎｏ．３は浸漬２日後に剥離した。した
がって、比較例テスト片Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．
４、実施例テスト片Ｎｏ．５の耐腐食性は良好である
が、比較例Ｎｏ．３の耐腐食性は不良である。 耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験：図７に模式的に示すア
ムスラー型摩耗試験機により、各テスト片と相手材の摩
耗量を測定した。摩耗試験機の容器15内には潤滑油14が
溜められており、摩耗試験用の相手材12が潤滑油14に部
分的に浸されている。相手材12は円板状もしくはローラ
状のものであり、一定の速度で回転している。この状態
で、テスト片11を相手材12の外周面に接した状態で回転
軸に垂直に押圧し、摩耗の程度を測定したものである。
【００１２】測定条件は以下の通りである。 周速 ：１ｍ／ｓ 荷重 ：６０Kg 潤滑油 ：軸受油（日本石油 スピノックスＳ２） 油温 ：室温（２５℃±１０℃） 摩擦時間：１００時間 相手材 ：ターカロイ（日本ピストンリング（株）の商
品名としてしられているボロン鋳鉄） 測定結果は図５に示す通りであった。
品名としてしられているボロン鋳鉄） 測定結果は図５に示す通りであった。
【００１３】この図から、耐摩耗性は順位１が実施例テ
スト片Ｎｏ．５、順位２が比較例テスト片Ｎｏ．２，順
位３が比較例テスト片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、順位４が比
較例テスト片Ｎｏ．１であることがわかる。又、比較例
テスト片Ｎｏ．２の相手材摩耗量は大きく、比較例テス
ト片Ｎｏ．１は比較例テスト片Ｎｏ．２の半分であり、
比較例テスト片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の相手材摩耗量は小
さく、実施例テスト片Ｎｏ．５は比較例テスト片Ｎｏ．
１と比較例テスト片Ｎｏ．２の中間であるから、耐相手
攻撃性については、比較例テスト片Ｎｏ．２は不良であ
り、比較例テスト片Ｎｏ．１はやや良いが、実施例テス
ト片Ｎｏ．５は比較例テスト片Ｎｏ．１よりも少し良
い。比較例テスト片Ｎｏ．３，Ｎｏ．４はさらに良好で
ある。 耐スカッフィング性試験：各テスト片の耐スカッフィン
グ性を、図８に模式的に示す回転式平面滑り摩擦試験機
により測定した。摩擦試験機は、一定速度で回転する相
手材12の回転面に、テスト片11を一定時間、所定の面圧
（Ｐ）で圧接し、スカッフィングの発生した時の面圧を
限界面圧として測定したものである。圧接操作は、初期
面圧を２５Kgｆとし、面圧を３０分後に５０Kgｆ、それ
から５分毎に１０Kgｆずつ漸次増加させていく方法で行
われた。
スト片Ｎｏ．５、順位２が比較例テスト片Ｎｏ．２，順
位３が比較例テスト片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、順位４が比
較例テスト片Ｎｏ．１であることがわかる。又、比較例
テスト片Ｎｏ．２の相手材摩耗量は大きく、比較例テス
ト片Ｎｏ．１は比較例テスト片Ｎｏ．２の半分であり、
比較例テスト片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の相手材摩耗量は小
さく、実施例テスト片Ｎｏ．５は比較例テスト片Ｎｏ．
１と比較例テスト片Ｎｏ．２の中間であるから、耐相手
攻撃性については、比較例テスト片Ｎｏ．２は不良であ
り、比較例テスト片Ｎｏ．１はやや良いが、実施例テス
ト片Ｎｏ．５は比較例テスト片Ｎｏ．１よりも少し良
い。比較例テスト片Ｎｏ．３，Ｎｏ．４はさらに良好で
ある。 耐スカッフィング性試験：各テスト片の耐スカッフィン
グ性を、図８に模式的に示す回転式平面滑り摩擦試験機
により測定した。摩擦試験機は、一定速度で回転する相
手材12の回転面に、テスト片11を一定時間、所定の面圧
（Ｐ）で圧接し、スカッフィングの発生した時の面圧を
限界面圧として測定したものである。圧接操作は、初期
面圧を２５Kgｆとし、面圧を３０分後に５０Kgｆ、それ
から５分毎に１０Kgｆずつ漸次増加させていく方法で行
われた。
【００１４】測定条件は以下の通りである。 滑り速度：５ｍ／ｓｅｃ 潤滑油 ：ＳＡＥ３０＋白灯油（１：１） 油量 ：無給油、初期塗布 相手材 ：ターカロイ 測定結果は図６に示す通りであった。この図から、耐ス
カッフィング性は順位１が実施例テスト片Ｎｏ．５、順
位２が比較例テスト片Ｎｏ．２、順位３が比較例テスト
片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、順位４が比較例テスト片Ｎｏ．
１である。
カッフィング性は順位１が実施例テスト片Ｎｏ．５、順
位２が比較例テスト片Ｎｏ．２、順位３が比較例テスト
片Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、順位４が比較例テスト片Ｎｏ．
１である。
【００１５】これらの評価試験から、比較例テスト片Ｎ
ｏ．１のクロームメッキ皮膜は、耐摩耗性及び耐相手攻
撃性が、比較例テスト片Ｎｏ．２のＣｒ3 Ｃ2 −ＮｉＣ
ｒ単層溶射皮膜は耐相手攻撃性が、比較例テスト片Ｎ
ｏ．３のトリバロイＴ８００単層溶射皮膜は耐腐食性
が、比較例テスト片Ｎｏ．４の複層溶射皮膜は耐摩耗性
がそれぞれ不良であるが、実施例テスト片Ｎｏ．５は耐
腐食性、耐摩耗性、耐スカッフィング性のすべてにおい
て良好であり、耐相手攻撃性が少し低いだけである。
ｏ．１のクロームメッキ皮膜は、耐摩耗性及び耐相手攻
撃性が、比較例テスト片Ｎｏ．２のＣｒ3 Ｃ2 −ＮｉＣ
ｒ単層溶射皮膜は耐相手攻撃性が、比較例テスト片Ｎ
ｏ．３のトリバロイＴ８００単層溶射皮膜は耐腐食性
が、比較例テスト片Ｎｏ．４の複層溶射皮膜は耐摩耗性
がそれぞれ不良であるが、実施例テスト片Ｎｏ．５は耐
腐食性、耐摩耗性、耐スカッフィング性のすべてにおい
て良好であり、耐相手攻撃性が少し低いだけである。
【００１６】
【発明の効果】上記のとおり、本発明のピストンリング
は少なくとも外周摺動面に、Ｃｒ3 Ｃ 2 とＮｉ−Ｃｒ合
金のアンダーコート溶射層とトリバロイとＫＣ−２１硬
質粒子の混合粉よりなるトップコート溶射層皮膜を、高
速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射により形成したから、耐摩
耗性及び耐スカッフィング性については従来のものより
も優れ、耐腐食性は従来のものと同様であり、耐相手攻
撃性については従来のものよりも少し劣る程度である。
したがって、このピストンリングは高度の耐腐食性が要
求される舶用ディーゼルエンジンはもとより、耐スカッ
フィング性が要求される自動車用ディーゼルエンジンに
も使用することができるという格別の効果を奏する。
は少なくとも外周摺動面に、Ｃｒ3 Ｃ 2 とＮｉ−Ｃｒ合
金のアンダーコート溶射層とトリバロイとＫＣ−２１硬
質粒子の混合粉よりなるトップコート溶射層皮膜を、高
速酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射により形成したから、耐摩
耗性及び耐スカッフィング性については従来のものより
も優れ、耐腐食性は従来のものと同様であり、耐相手攻
撃性については従来のものよりも少し劣る程度である。
したがって、このピストンリングは高度の耐腐食性が要
求される舶用ディーゼルエンジンはもとより、耐スカッ
フィング性が要求される自動車用ディーゼルエンジンに
も使用することができるという格別の効果を奏する。
【図１】は本発明の一実施例のピストンリングの断面
図、
図、
【図２】は本発明の別の実施例の図１に相当する図、
【図３】は高速酸素火炎溶射を実施するガンの模式的断
面図、
面図、
【図４】は本発明の実施例及び比較例の耐腐食性試験の
結果を示すグラフ、
結果を示すグラフ、
【図５】は本発明の実施例及び比較例の耐摩耗性及び耐
相手攻撃性試験の結果を示すグラフ、
相手攻撃性試験の結果を示すグラフ、
【図６】は本発明の実施例及び比較例の耐スカッフィン
グ性試験の結果を示すグラフ、
グ性試験の結果を示すグラフ、
【図７】は耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験を実施する試
験機の略図、
験機の略図、
【図８】は耐スカッフィング性試験を実施する試験機の
略図、
略図、
Ａ：第一層、 Ｂ：第二層、Ｍ：母材、 Ｃ：溶射皮膜、 10：ピストンリング
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも外周摺動面に溶射皮膜が高速
酸素火炎（ＨＶＯＦ）溶射により形成されたピストンリ
ングであって、前記溶射皮膜はアンダーコートとしての
第一層とトップコートとしての第二層からなり、前記第
一層はＣｒ3Ｃ2 ２０〜８０重量％とＮｉ−Ｃｒ合金残
部とからなり、前記第二層はＭｏ、Ｃｒを主成分とする
コバルト基もしくはニッケル基摺動面材料に硬質粒子と
してＣｒ3 Ｃ2 ／Ｎｉ−Ｃｒを３０重量％以下分散させ
てなることを特徴とするピストンリング。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8010371A JPH09196176A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ピストンリング |
| SE9700162A SE516491C2 (sv) | 1996-01-24 | 1997-01-21 | Kolvring med flamsprutad kompositbeläggning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8010371A JPH09196176A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ピストンリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196176A true JPH09196176A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11748303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8010371A Pending JPH09196176A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ピストンリング |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09196176A (ja) |
| SE (1) | SE516491C2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004018728A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-03-04 | Dana Corporation | Process of thermally spraying coatings |
| US6780474B2 (en) | 2002-08-26 | 2004-08-24 | Dana Corporation | Thermally sprayed chromium nitride coating |
| US7332199B2 (en) | 2002-02-28 | 2008-02-19 | Koncentra Marine & Power Ab | Thermal spraying of a piston ring |
| JPWO2011064888A1 (ja) * | 2009-11-30 | 2013-04-11 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| WO2020184092A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 三菱重工業株式会社 | タービン動翼及びコンタクト面製造方法 |
| CN113430480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-24 | 安徽工业大学 | 一种Cr3C2增强NiCrMoW减摩耐磨耐蚀涂层、制备方法及其应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005020999A1 (de) * | 2005-05-03 | 2006-11-09 | Alfred Flamang | Verfahren zur Beschichtung von verschleißbeaufschlagten Bauteilen und beschichtetes Bauteil |
-
1996
- 1996-01-24 JP JP8010371A patent/JPH09196176A/ja active Pending
-
1997
- 1997-01-21 SE SE9700162A patent/SE516491C2/sv not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7332199B2 (en) | 2002-02-28 | 2008-02-19 | Koncentra Marine & Power Ab | Thermal spraying of a piston ring |
| WO2004018728A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-03-04 | Dana Corporation | Process of thermally spraying coatings |
| US6780474B2 (en) | 2002-08-26 | 2004-08-24 | Dana Corporation | Thermally sprayed chromium nitride coating |
| US6833165B2 (en) | 2002-08-26 | 2004-12-21 | Dana Corporation | Thermally sprayed coatings |
| JPWO2011064888A1 (ja) * | 2009-11-30 | 2013-04-11 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| WO2020184092A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 三菱重工業株式会社 | タービン動翼及びコンタクト面製造方法 |
| JP2020148125A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 三菱重工業株式会社 | タービン動翼及びコンタクト面製造方法 |
| CN113439150A (zh) * | 2019-03-12 | 2021-09-24 | 三菱动力株式会社 | 涡轮动叶片以及接触面制造方法 |
| US11946389B2 (en) | 2019-03-12 | 2024-04-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine rotor blade and contact surface manufacturing method |
| DE112020001189B4 (de) * | 2019-03-12 | 2026-01-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbinenlaufschaufel und Kontaktoberflächenherstellungsverfahren |
| CN113430480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-24 | 安徽工业大学 | 一种Cr3C2增强NiCrMoW减摩耐磨耐蚀涂层、制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9700162D0 (sv) | 1997-01-21 |
| SE516491C2 (sv) | 2002-01-22 |
| SE9700162L (sv) | 1997-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fauchais et al. | Thermal spray fundamentals: from powder to part | |
| US5592927A (en) | Method of depositing and using a composite coating on light metal substrates | |
| US4612256A (en) | Wear-resistant coating | |
| EP1852520B1 (en) | Wear-resistant coating | |
| JPH0763266A (ja) | ピストンリング | |
| US11976732B2 (en) | Low friction, wear resistant piston seal | |
| US3779720A (en) | Plasma sprayed titanium carbide tool steel coating | |
| JPH11343564A (ja) | 高温機器 | |
| US20130316086A1 (en) | Method of applying a wear resistant coating | |
| KR100501985B1 (ko) | 미끄럼 부재용 내마모성 용사피막 | |
| CA2073652C (en) | Rotary seal member coated with a chromium carbide-age hardenable nickel base alloy | |
| JP2001104865A (ja) | 金属ポリマー複合製品の製造方法 | |
| JPH01222040A (ja) | 耐磨耗性被覆物質 | |
| Sartwell et al. | HVOF thermal spray coatings replace hard chrome | |
| JPH09196176A (ja) | ピストンリング | |
| JP3582684B2 (ja) | 摺動部材の耐摩耗性溶射被覆層 | |
| JPH08210504A (ja) | ピストンリング | |
| JPH1171664A (ja) | 内燃機関用摺動部材 | |
| JPH10183327A (ja) | 摺動部材のなじみ性溶射被膜層 | |
| JPH1150908A (ja) | 耐摩耗性摺動部材 | |
| JP2003138367A (ja) | 溶射皮膜、溶射皮膜の形成方法及び溶射原料粉末 | |
| JP3547583B2 (ja) | シリンダーライナー | |
| KR100304299B1 (ko) | 슬라이딩부재의융합성용사피막층 | |
| JPH06212448A (ja) | マルテンサイト鋼部品の回転摩擦部分のためのコーティング | |
| JPH08199328A (ja) | 摺動部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050527 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050920 |