JPH1150908A - 耐摩耗性摺動部材 - Google Patents
耐摩耗性摺動部材Info
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- JPH1150908A JPH1150908A JP20626597A JP20626597A JPH1150908A JP H1150908 A JPH1150908 A JP H1150908A JP 20626597 A JP20626597 A JP 20626597A JP 20626597 A JP20626597 A JP 20626597A JP H1150908 A JPH1150908 A JP H1150908A
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】単層の溶射皮膜を有するピストンリング等の耐
摩耗性摺動部材であって、使用条件の苛酷な舶用ディー
ゼルエンジンにも使用可能なものを提供する。 【解決手段】摺動部材の母材(M)の外周面にMo,C
rを主成分とする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)65重量%以上と、残部Cr
3C2/Ni−Cr硬質粒子とからなる単層の溶射皮膜
(C)を形成した。
摩耗性摺動部材であって、使用条件の苛酷な舶用ディー
ゼルエンジンにも使用可能なものを提供する。 【解決手段】摺動部材の母材(M)の外周面にMo,C
rを主成分とする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)65重量%以上と、残部Cr
3C2/Ni−Cr硬質粒子とからなる単層の溶射皮膜
(C)を形成した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は外周摺動面に耐摩耗
性溶射皮膜が形成されたピストンリング等の摺動部材に
関する。
性溶射皮膜が形成されたピストンリング等の摺動部材に
関する。
【0002】
【従来の技術】高速酸素火炎溶射により外周面に耐摩耗
性皮膜が形成されたピストンリングは、特開平8−21
0504号により公知である。この公知ピストンリング
は外周面に第一層と第二層からなる複層の耐摩耗性に優
れた溶射皮膜を有するので、使用条件の厳しい舶用ディ
ーゼルエンジンにも使用することができる。その第一層
は、Cr3C220〜80重量%とNi−Cr合金残部と
からなり、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とからなる。又、第二
層は硬質粒子としてCr3C2を50重量%以下含むこと
ができる。
性皮膜が形成されたピストンリングは、特開平8−21
0504号により公知である。この公知ピストンリング
は外周面に第一層と第二層からなる複層の耐摩耗性に優
れた溶射皮膜を有するので、使用条件の厳しい舶用ディ
ーゼルエンジンにも使用することができる。その第一層
は、Cr3C220〜80重量%とNi−Cr合金残部と
からなり、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とからなる。又、第二
層は硬質粒子としてCr3C2を50重量%以下含むこと
ができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この公知ピス
トンリングは外周摺動面に複層の溶射皮膜を形成するた
め、単層のものに比べるとコストが高いという問題があ
った。本発明は、単層の溶射皮膜を有する摺動部材であ
って、ディーゼルエンジン用摺動部材として使用されて
いるMo,Crを主成分とするニッケル基摺動面材料と
同等又はそれ以上の性能を有するものを得ることを課題
とするものである。このため本出願の発明者は多くのテ
ストを繰り返し実施して、本発明に到達した。
トンリングは外周摺動面に複層の溶射皮膜を形成するた
め、単層のものに比べるとコストが高いという問題があ
った。本発明は、単層の溶射皮膜を有する摺動部材であ
って、ディーゼルエンジン用摺動部材として使用されて
いるMo,Crを主成分とするニッケル基摺動面材料と
同等又はそれ以上の性能を有するものを得ることを課題
とするものである。このため本出願の発明者は多くのテ
ストを繰り返し実施して、本発明に到達した。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、本発明が採用した手段は、Mo,Crを主成分とす
る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)と、Cr3C2/Ni−Cr(炭化クロム−
ニッケルクロム合金サーメット)粒子とからなる溶射皮
膜を形成したことにある。溶射は高速酸素火炎溶射(H
VOF)法によることが好ましいが、他の溶射方法、例
えばプラズマ溶射法とすることも可能である。
め、本発明が採用した手段は、Mo,Crを主成分とす
る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)と、Cr3C2/Ni−Cr(炭化クロム−
ニッケルクロム合金サーメット)粒子とからなる溶射皮
膜を形成したことにある。溶射は高速酸素火炎溶射(H
VOF)法によることが好ましいが、他の溶射方法、例
えばプラズマ溶射法とすることも可能である。
【0005】高速酸素火炎(HVOF)溶射は火炎温度
が2700℃程度と比較的低温であるため、溶射粉末が
熱分解をおこしたり気化してしまう可能性が少なく、溶
射材は本来の特性を維持し発揮する。ニッケル基摺動面
材料だけでは相手攻撃性は弱いが、耐スカッフィング性
及び耐摩耗性に若干難がある。そのため、耐スカッフィ
ング性耐摩耗性を共に向上させるCr3C2/Ni−Cr
複合材料を硬質粒子として分散させることによって、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
の弱い材料となる。しかし、Cr3C2/Ni−Cr複合
材料が35重量%を超えると、相手攻撃性が多核なり、
相手材の表面を損傷するので、溶射材はニッケル基摺動
面材料にCr3C2/Ni−Cr複合材料を35重量%以
下添加したものとする。
が2700℃程度と比較的低温であるため、溶射粉末が
熱分解をおこしたり気化してしまう可能性が少なく、溶
射材は本来の特性を維持し発揮する。ニッケル基摺動面
材料だけでは相手攻撃性は弱いが、耐スカッフィング性
及び耐摩耗性に若干難がある。そのため、耐スカッフィ
ング性耐摩耗性を共に向上させるCr3C2/Ni−Cr
複合材料を硬質粒子として分散させることによって、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
の弱い材料となる。しかし、Cr3C2/Ni−Cr複合
材料が35重量%を超えると、相手攻撃性が多核なり、
相手材の表面を損傷するので、溶射材はニッケル基摺動
面材料にCr3C2/Ni−Cr複合材料を35重量%以
下添加したものとする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のピストンリング等の摺動
部材10は、図1に示すように、母材Mの摺動面に溶射
皮膜Cを溶射法により、例えば高速酸素火炎(HVO
F)溶射法によって形成したものである。溶射皮膜C
は、Mo,Crを主成分とするニッケル基摺動材料にC
r3C2/Ni−Cr複合材料を硬質粒子として35重量
%以下添加したものである。ニッケル基摺動面材料はM
oが30〜40重量%、Crが14.5〜16.5重量
%、Siが2〜5重量%、Ni残部である。Moの含有
量が30重量%未満では耐スカッフィング性が損なわ
れ、40重量%を超えると硬度が低下する。Crの含有
量が14.5重量%未満では十分な機械的強度を得られ
ず、16.5重量%を超えると耐スカッフィング性を損
なう。Siの含有量が2重量%未満のときは十分が硬度
が得られず、5重量%を超えると脆くなる。
部材10は、図1に示すように、母材Mの摺動面に溶射
皮膜Cを溶射法により、例えば高速酸素火炎(HVO
F)溶射法によって形成したものである。溶射皮膜C
は、Mo,Crを主成分とするニッケル基摺動材料にC
r3C2/Ni−Cr複合材料を硬質粒子として35重量
%以下添加したものである。ニッケル基摺動面材料はM
oが30〜40重量%、Crが14.5〜16.5重量
%、Siが2〜5重量%、Ni残部である。Moの含有
量が30重量%未満では耐スカッフィング性が損なわ
れ、40重量%を超えると硬度が低下する。Crの含有
量が14.5重量%未満では十分な機械的強度を得られ
ず、16.5重量%を超えると耐スカッフィング性を損
なう。Siの含有量が2重量%未満のときは十分が硬度
が得られず、5重量%を超えると脆くなる。
【0007】Cr3C2/Ni−Cr複合材料はCr3C2
が50〜80重量%、残部がNi−Cr合金からなる。
Cr3C2が50重量%未満のときは十分な硬度が得られ
ず、又、耐スカッフィング性も劣る。80重量%を超え
ると相手攻撃性が強くなる。このCr3C2/Ni−Cr
複合材料を35重量%を超えて添加すると、相手攻撃性
が強くなる。
が50〜80重量%、残部がNi−Cr合金からなる。
Cr3C2が50重量%未満のときは十分な硬度が得られ
ず、又、耐スカッフィング性も劣る。80重量%を超え
ると相手攻撃性が強くなる。このCr3C2/Ni−Cr
複合材料を35重量%を超えて添加すると、相手攻撃性
が強くなる。
【0008】高速酸素火炎(HVOF)溶射は図2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2
1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2
2が挿入され、その内部に窒素ガスで溶射粉末が搬送さ
れ、ガン20から噴出する。
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2
1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2
2が挿入され、その内部に窒素ガスで溶射粉末が搬送さ
れ、ガン20から噴出する。
【0009】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られ、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粉末を包
む。この火炎により溶射粉末は均一に加熱されて溶融す
る。溶融した溶射粉末は800m/sec以上の高速で
摺動面母材に衝突する。衝突した溶射粉末は瞬時に偏平
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
圧縮空気が入り、火炎を包んでガン20を冷却する。
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られ、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粉末を包
む。この火炎により溶射粉末は均一に加熱されて溶融す
る。溶融した溶射粉末は800m/sec以上の高速で
摺動面母材に衝突する。衝突した溶射粉末は瞬時に偏平
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
圧縮空気が入り、火炎を包んでガン20を冷却する。
【0010】溶射粉末は火炎軸と同方向の軸心に供給さ
れるため、溶射粉末は均一に分散する。粉末は800m
/sec以上の高速火炎によって母材に衝突させられる
ため、皮膜は高緻密で密着強度が高く極めて空孔の少な
い皮膜となる。
れるため、溶射粉末は均一に分散する。粉末は800m
/sec以上の高速火炎によって母材に衝突させられる
ため、皮膜は高緻密で密着強度が高く極めて空孔の少な
い皮膜となる。
【0011】
【実施例】本発明の耐摩耗性摺動部材を各種テストによ
って説明する。同一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):HVOF溶射皮膜(350μm) トリバロイT−800 テスト片No.2(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:95重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 5重量% テスト片No.3(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:80重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 20重量% テスト片No.4(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:65重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 35重量% 高速酸素火炎(HVOF)溶射は図2に示すガンを使用
し、溶射条件は次のとおりである。
って説明する。同一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):HVOF溶射皮膜(350μm) トリバロイT−800 テスト片No.2(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:95重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 5重量% テスト片No.3(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:80重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 20重量% テスト片No.4(実施例):HVOF溶射皮膜(350μm) ニッケル基摺動面材料:65重量%、Cr3C2/Ni−Cr複合材料: 35重量% 高速酸素火炎(HVOF)溶射は図2に示すガンを使用
し、溶射条件は次のとおりである。
【0012】燃焼ガス:酸素−プロパン 溶射粉末: ニッケル基摺動面材料:昭和電工トリバロイT−700
(商品名) −45μm(#325アンダー) 組成(重量%):Mo32.5、Cr15.5、Si
3.4 C0.08以下、Ni残部 Cr3C2/Ni−Cr複合材料:昭和電工ショーコート
KC−21HM(商品名) −38+6μm Cr3C2:75重量%、NiCr合金:25重量% 各テスト片について各種の評価試験を実施した。 耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験 図5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ー状のものであり、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。
(商品名) −45μm(#325アンダー) 組成(重量%):Mo32.5、Cr15.5、Si
3.4 C0.08以下、Ni残部 Cr3C2/Ni−Cr複合材料:昭和電工ショーコート
KC−21HM(商品名) −38+6μm Cr3C2:75重量%、NiCr合金:25重量% 各テスト片について各種の評価試験を実施した。 耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験 図5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ー状のものであり、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。
【0013】測定条件は以下のとおりである。 周速:1m/s 荷重:45kgf 潤滑油:軸受油(日本石油 スピノックスS−Z) 油温:室温(25℃±10℃) 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
名として知られているボロン鋳鉄) 測定結果は図3に示すとおりであった。
名として知られているボロン鋳鉄) 測定結果は図3に示すとおりであった。
【0014】耐摩耗性の順位は実施例テスト片No.4、N
o.3、No.2、比較例テスト片No.1の順である。耐相手
攻撃性の順位はこの逆で比較例テスト片No.1、実施例
テスト片No.2、No.3、No.4の順である。 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6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1
1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/cm2と
し、面圧を30分後に50kgf/cm2、それから5
分毎に10kgf/cm2ずつ漸次増加させていく方法
で行われた。
o.3、No.2、比較例テスト片No.1の順である。耐相手
攻撃性の順位はこの逆で比較例テスト片No.1、実施例
テスト片No.2、No.3、No.4の順である。 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6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1
1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/cm2と
し、面圧を30分後に50kgf/cm2、それから5
分毎に10kgf/cm2ずつ漸次増加させていく方法
で行われた。
【0015】測定条件は以下のとおりである。 滑り速度:5m/sec 潤滑油:SAE#30+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4に示すとおりであった。この図から、耐
スカッフィング性は、実施例テスト片No.4が一番良
く、実施例テスト片No.2と実施例テスト片No.3は同等
であり、比較例テスト片No.1が一番劣っている。これ
らの評価試験から、実施例テスト片No.4は比較例テス
ト片No.1よりも耐摩耗性及び耐スカッフィング性が明
らかに良好である。又、実施例テスト片No.2と実施例
テスト片No.3は耐相手攻撃性が若干劣っているが、耐
摩耗性、耐スカッフィング性及び耐相手攻撃性を総合的
に見ると、比較例テスト片No.1よりもやはり良好であ
るといえる。
スカッフィング性は、実施例テスト片No.4が一番良
く、実施例テスト片No.2と実施例テスト片No.3は同等
であり、比較例テスト片No.1が一番劣っている。これ
らの評価試験から、実施例テスト片No.4は比較例テス
ト片No.1よりも耐摩耗性及び耐スカッフィング性が明
らかに良好である。又、実施例テスト片No.2と実施例
テスト片No.3は耐相手攻撃性が若干劣っているが、耐
摩耗性、耐スカッフィング性及び耐相手攻撃性を総合的
に見ると、比較例テスト片No.1よりもやはり良好であ
るといえる。
【0016】
【発明の効果】上記のとおり、本発明の耐摩耗性摺動部
材は母材の外周摺動面にMo,Crを主成分とするニッ
ケル基摺動面材料とCr3C2とNi−Cr合金からなる
単層の溶射皮膜が形成されたものであるから、従来の複
層溶射皮膜からなるものよりも低コストであり、かつ対
摩耗性、耐相手攻撃性及び耐スカッフィング性の総合的
性能は従来のものと同等であり、自動車用ディーゼルエ
ンジンはもとより、燃料が粗悪な舶用ディーゼルエンジ
ンにも使用できるという優れた効果を奏する。
材は母材の外周摺動面にMo,Crを主成分とするニッ
ケル基摺動面材料とCr3C2とNi−Cr合金からなる
単層の溶射皮膜が形成されたものであるから、従来の複
層溶射皮膜からなるものよりも低コストであり、かつ対
摩耗性、耐相手攻撃性及び耐スカッフィング性の総合的
性能は従来のものと同等であり、自動車用ディーゼルエ
ンジンはもとより、燃料が粗悪な舶用ディーゼルエンジ
ンにも使用できるという優れた効果を奏する。
【図1】本発明の一実施例の摺動部材の断面図、
【図2】高速酸素火炎溶射用ガンの模式的断面図、
【図3】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4】本発明の実施例及び比較例の耐スカッフィング
性試験結果を示すグラフ、
性試験結果を示すグラフ、
【図5】耐摩耗性及び耐相手攻撃性試験に用いた試験機
の略図、
の略図、
【図6】耐スカッフィング性試験に用いた試験機の略
図、
図、
C:溶射皮膜 M:母材 10:摺動部材
Claims (4)
- 【請求項1】 Mo,Crを主成分とするニッケル基摺
動面材料(デロロステライト社商品名トリバロイ)65
重量%以上と、残部Cr3C2/Ni−Cr(炭化クロム
−ニッケルクロム合金サーメット)硬質粒子とからなる
溶射皮膜(C)を母材(M)の外周面に形成した耐摩耗
性摺動部材。 - 【請求項2】 前記ニッケル基摺動面部材はMoを30
〜40重量%、Crを14.5〜16.5重量%、Si
を2〜5重量%を含み、残部がNiであることを特徴と
する請求項1記載の耐摩耗性摺動部材。 - 【請求項3】 前記Cr3C2/Ni−Cr硬質粒子はC
r3C2を50〜80重量%、残部がNi−Cr合金であ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の耐摩耗性摺動
部材。 - 【請求項4】 前記溶射皮膜(C)は高速酸素火炎(H
VOF)溶射により形成されたことを特徴とする請求項
1ないし3のいずれか1つに記載の耐摩耗性摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20626597A JPH1150908A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 耐摩耗性摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20626597A JPH1150908A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 耐摩耗性摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1150908A true JPH1150908A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16520475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20626597A Pending JPH1150908A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 耐摩耗性摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1150908A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004514795A (ja) * | 2000-12-12 | 2004-05-20 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 炭化タングステンおよび炭化クロムを含有する、ピストンリング用の耐磨耗層 |
| EP2662582A1 (en) | 2012-05-08 | 2013-11-13 | Technymon S.R.L. | Manufacturing process of a multi-layer sliding bearing and multi-layer sliding bearing |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP20626597A patent/JPH1150908A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004514795A (ja) * | 2000-12-12 | 2004-05-20 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 炭化タングステンおよび炭化クロムを含有する、ピストンリング用の耐磨耗層 |
| EP2662582A1 (en) | 2012-05-08 | 2013-11-13 | Technymon S.R.L. | Manufacturing process of a multi-layer sliding bearing and multi-layer sliding bearing |
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