JPS60262954A - 溶射用粉末 - Google Patents
溶射用粉末Info
- Publication number
- JPS60262954A JPS60262954A JP59116694A JP11669484A JPS60262954A JP S60262954 A JPS60262954 A JP S60262954A JP 59116694 A JP59116694 A JP 59116694A JP 11669484 A JP11669484 A JP 11669484A JP S60262954 A JPS60262954 A JP S60262954A
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- JP
- Japan
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- powder
- stainless steel
- spraying
- ferrochrome
- iron
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- Pending
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-
- 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
- C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (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】
本発明は金属材料の表面に皮膜を形成するための溶射用
粉末材料に関し、特に耐摩耗性、耐アブレシブ摩耗性、
耐食性にすぐれた皮膜を得るのに適した安価な溶射用粉
末に関するものである。
粉末材料に関し、特に耐摩耗性、耐アブレシブ摩耗性、
耐食性にすぐれた皮膜を得るのに適した安価な溶射用粉
末に関するものである。
近年、内燃機関の小型軽量化と高出力化の要求が高まり
、内燃機関用部材に対して、より高度な耐摩耗性、耐焼
付性が要求されるに至っている。
、内燃機関用部材に対して、より高度な耐摩耗性、耐焼
付性が要求されるに至っている。
従来、かかる要求に対しては部材表面にポーラスクロム
メッキを施こされ、高融点φ高硬度を有し、かつ耐食性
に優れ、しかも潤滑油を適当に保持することから重用さ
れてきた。しかし最近の材料に対する要求のうち、耐摩
耗性、特に耐アブレシブ摩耗性に関して満足する特性が
得られていないのが実状である。
メッキを施こされ、高融点φ高硬度を有し、かつ耐食性
に優れ、しかも潤滑油を適当に保持することから重用さ
れてきた。しかし最近の材料に対する要求のうち、耐摩
耗性、特に耐アブレシブ摩耗性に関して満足する特性が
得られていないのが実状である。
そこでこれらの要求に答えるため、金属材料の表面に溶
射皮膜を形成し、耐摩耗性、耐食性、潤滑性を向上させ
る試みが多数提案されている。従来、溶射材としてはそ
の皮膜に要求される特性に応じ、各種の金属粉末、酸化
物粉末、あるいはこれらの複合粉末がある。これら溶射
材の中で機械部材に使用しうる硬さ、耐摩耗性、耐食性
を有し、かつ溶射面が良好な仕上げ面とすることが可能
なものとしてはモリブデン、コバルト、ニッケル等の金
属や、ニッケル、クロムを主体とした自溶性合金や各種
サーメット、あるいはクロミア。
射皮膜を形成し、耐摩耗性、耐食性、潤滑性を向上させ
る試みが多数提案されている。従来、溶射材としてはそ
の皮膜に要求される特性に応じ、各種の金属粉末、酸化
物粉末、あるいはこれらの複合粉末がある。これら溶射
材の中で機械部材に使用しうる硬さ、耐摩耗性、耐食性
を有し、かつ溶射面が良好な仕上げ面とすることが可能
なものとしてはモリブデン、コバルト、ニッケル等の金
属や、ニッケル、クロムを主体とした自溶性合金や各種
サーメット、あるいはクロミア。
チタンカーバイド等のセラミック材料がある。しかしな
がら、現在使用されているセラミック溶射材では高硬度
だが脆く、高荷重で衝撃が加わる環境では著しく摩耗す
る欠点を有する。また、各種金属材料のうち、モリブデ
ンや自溶性合金は溶射作業も容易ですぐれた性能を有し
ており、相対的摩耗においてもかなりの好結果を得てい
る。しかしながら高温における耐酸化性および耐摩耗性
において、最近の内燃機関に課せられた過酷な条件に絶
えることができず、さらに優れた耐摩耗性、耐焼付性が
められている。
がら、現在使用されているセラミック溶射材では高硬度
だが脆く、高荷重で衝撃が加わる環境では著しく摩耗す
る欠点を有する。また、各種金属材料のうち、モリブデ
ンや自溶性合金は溶射作業も容易ですぐれた性能を有し
ており、相対的摩耗においてもかなりの好結果を得てい
る。しかしながら高温における耐酸化性および耐摩耗性
において、最近の内燃機関に課せられた過酷な条件に絶
えることができず、さらに優れた耐摩耗性、耐焼付性が
められている。
本発明の目的は溶射皮膜が耐熱性、耐食性、耐摩耗性に
優れ、特に耐アブレシブ摩耗に優れた性能を発揮し、し
かも溶射作業が容易で皮膜面を平滑に仕上げることが可
能であり、かつ安価な溶射材料を提供することに有る。
優れ、特に耐アブレシブ摩耗に優れた性能を発揮し、し
かも溶射作業が容易で皮膜面を平滑に仕上げることが可
能であり、かつ安価な溶射材料を提供することに有る。
本発明の溶射材は前記の性質を有するので機械部材、特
に内燃機のピストンやシリンダー等の摺動部分の表面を
被覆するのに好適である。
に内燃機のピストンやシリンダー等の摺動部分の表面を
被覆するのに好適である。
本発明のは耐摩耗性に寄与する硬質相成分として、高硬
度でかつ安価なフェロクロム中のクロム・鉄カーバイド
((Or、Fe)7c3)を利用し、クロム會鉄カーバ
イドの持つ欠点である靭性不足を補うため、バインダー
相成分として低硬度ではあるが靭性に優れ、かつ耐食性
も良好なステンレス鋼を混合し、クロム・鉄カーバイド
の゛靭性不足から生ずるクラックの発生を防止し、耐摩
耗性、耐食性に優れた強靭な溶射皮膜を得られるように
したものである。 たとえばこれまで用いられてきた高
炭素フェロクロム(FCrH)とモリブデン(MO)か
らなる溶射材による皮膜では、高硬度ではあるが靭性が
不足しており、大荷重下では耐摩耗性が劣っていた。ま
た、低炭素フェロクロム(FCrL)とFGtH,N。
度でかつ安価なフェロクロム中のクロム・鉄カーバイド
((Or、Fe)7c3)を利用し、クロム會鉄カーバ
イドの持つ欠点である靭性不足を補うため、バインダー
相成分として低硬度ではあるが靭性に優れ、かつ耐食性
も良好なステンレス鋼を混合し、クロム・鉄カーバイド
の゛靭性不足から生ずるクラックの発生を防止し、耐摩
耗性、耐食性に優れた強靭な溶射皮膜を得られるように
したものである。 たとえばこれまで用いられてきた高
炭素フェロクロム(FCrH)とモリブデン(MO)か
らなる溶射材による皮膜では、高硬度ではあるが靭性が
不足しており、大荷重下では耐摩耗性が劣っていた。ま
た、低炭素フェロクロム(FCrL)とFGtH,N。
とFCrLからなる溶射材を用いた皮膜でも同様に靭性
不足から耐摩耗性に難点があった。すなわち、耐摩耗性
を有する高硬変相の靭性不足に起因する粒子の脱落を何
らかのバインダー相を使用して防止する必要がある。こ
のような靭性不足による耐摩耗粒子の脱落の傾向は、高
硬度の材料はど大きく、またこれは材料の本来の性質に
も依存する。
不足から耐摩耗性に難点があった。すなわち、耐摩耗性
を有する高硬変相の靭性不足に起因する粒子の脱落を何
らかのバインダー相を使用して防止する必要がある。こ
のような靭性不足による耐摩耗粒子の脱落の傾向は、高
硬度の材料はど大きく、またこれは材料の本来の性質に
も依存する。
たとえば、溶射皮膜としてのl1lOは硬度はHマー4
00〜600 とあまり大きくはないが、MO本来の脆
性のために皮膜の脱落が起り、結果的に大荷重下での摩
耗、あるいはアブレシプ摩耗は大きくなる。
00〜600 とあまり大きくはないが、MO本来の脆
性のために皮膜の脱落が起り、結果的に大荷重下での摩
耗、あるいはアブレシプ摩耗は大きくなる。
一方、これらの点を改良するために自溶性合金相をバイ
ンダー成分として使用する試みもある。
ンダー成分として使用する試みもある。
自溶性合金相は硬度はHマー400〜600で合金自身
の靭性も良好であるが、融点が低く強度も大きいために
溶射皮膜の張力が大きく、粒子間結合力は弱い、したが
って摺動摩擦面の皮膜を観察すると、)loやFCr)
lでは個々の皮膜の粒子内でクラックによる破壊が進行
し脱落していくが、自溶性合金ではこの破壊の単位が大
きく、大荷重下での脱落はより大きい、すなわち、大荷
重下での摺動摩擦下では著しく摩耗することになる。
の靭性も良好であるが、融点が低く強度も大きいために
溶射皮膜の張力が大きく、粒子間結合力は弱い、したが
って摺動摩擦面の皮膜を観察すると、)loやFCr)
lでは個々の皮膜の粒子内でクラックによる破壊が進行
し脱落していくが、自溶性合金ではこの破壊の単位が大
きく、大荷重下での脱落はより大きい、すなわち、大荷
重下での摺動摩擦下では著しく摩耗することになる。
本発明では上記の欠点を解消するため、バインダー相と
して硬度がHマ=200〜400と比較的低いが靭性に
優れ、かつ皮膜内の張力が比較的小さいステンレス銅相
を用いることにより、大荷重下での耐摩耗性を向上させ
ることにある。
して硬度がHマ=200〜400と比較的低いが靭性に
優れ、かつ皮膜内の張力が比較的小さいステンレス銅相
を用いることにより、大荷重下での耐摩耗性を向上させ
ることにある。
さらにステンレス鋼はそれ自身、耐酸化性、耐熱性、耐
食性にも優れ、溶射性も良好である。
食性にも優れ、溶射性も良好である。
本発明の溶射材はフェロクロム粉末40〜80重電%と
ステンレス鋼粉末10〜50重量%とを混合して得られ
るものであり、その組成はクロム27〜70重量%、炭
素1.6〜8.5重量%を含み、残部が鉄または鉄とニ
ッケルおよび付随的不純物となるように定められる。こ
の場合、炭素はり′ロムと鉄との炭化物として含まれる
ことが必要であり、クロムおよびニッケルは鉄との合金
をなしていることが必要である。
ステンレス鋼粉末10〜50重量%とを混合して得られ
るものであり、その組成はクロム27〜70重量%、炭
素1.6〜8.5重量%を含み、残部が鉄または鉄とニ
ッケルおよび付随的不純物となるように定められる。こ
の場合、炭素はり′ロムと鉄との炭化物として含まれる
ことが必要であり、クロムおよびニッケルは鉄との合金
をなしていることが必要である。
各成分の限定理由は次のとおりである。
炭素はクロム−鉄とカーバイドを形成して耐摩耗性に寄
与することから、炭素がり、6重量%以下ではカーバイ
ドが不足し、硬度が低くて耐アブレシブ摩耗性が劣り、
炭素が8.5重量%以上では、カーバイドが多すぎて皮
膜が脆化する結果となる。
与することから、炭素がり、6重量%以下ではカーバイ
ドが不足し、硬度が低くて耐アブレシブ摩耗性が劣り、
炭素が8.5重量%以上では、カーバイドが多すぎて皮
膜が脆化する結果となる。
クロムはクロム・鉄カーバイドとして存在する他に鉄と
の合金をなして靭性改善に寄与することから、総量とし
ては27〜70重量%含ませる必要がある。クロムが2
7重量%以下では硬度が不足であり、70重量%以上で
はかえって脆くなる。
の合金をなして靭性改善に寄与することから、総量とし
ては27〜70重量%含ませる必要がある。クロムが2
7重量%以下では硬度が不足であり、70重量%以上で
はかえって脆くなる。
溶射材の残部は鉄または鉄とニッケルおよび付随的不・
鈍物からなり、鉄または鉄とニッケルは主としてクロム
との合金をなしている。
鈍物からなり、鉄または鉄とニッケルは主としてクロム
との合金をなしている。
Niは靭性を増して耐アブレシブ摩耗特性を向上させる
効果を有するので適量を含んでいても良い、Niの適量
は5〜13重量%であり、あまり多量に添加するとかえ
って耐摩耗性が劣化する。
効果を有するので適量を含んでいても良い、Niの適量
は5〜13重量%であり、あまり多量に添加するとかえ
って耐摩耗性が劣化する。
その他の成分はステンレス鋼中への添加元素として含ま
れる程度のものが含まれていても、本発明の効果を得る
上で特に支障はない。
れる程度のものが含まれていても、本発明の効果を得る
上で特に支障はない。
本発明において使用するフェロクロム粉末は、クロム・
鉄カーバイドを利用するから市販の高炭素フェロクロム
を使用するのが必須である。その他には本発明の要件を
満たす範囲で中炭素フェロクロムあるいは低炭素フェロ
クロムを用いてもさしつかえない、これらのフェロクロ
ム粉末はインゴットを機械的に粉砕するか、あるいは溶
湯に気体を吹きつける等の方法で得られる。フェロクロ
ム粉末粒子の大きさは150μm以下、好ましくは10
〜74gmに整粒したものが好ましい。
鉄カーバイドを利用するから市販の高炭素フェロクロム
を使用するのが必須である。その他には本発明の要件を
満たす範囲で中炭素フェロクロムあるいは低炭素フェロ
クロムを用いてもさしつかえない、これらのフェロクロ
ム粉末はインゴットを機械的に粉砕するか、あるいは溶
湯に気体を吹きつける等の方法で得られる。フェロクロ
ム粉末粒子の大きさは150μm以下、好ましくは10
〜74gmに整粒したものが好ましい。
また本発明において使用するステンレス鋼粉末は5tl
S 430に代表されるフェライト系ステンレス鋼や、
SOS 304に代表されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼さらにはSOS 31Bに代表されるNo入りのス
テンレス鋼でも使用可能である。ステンレス鋼粉末は一
般に7トマイズ法によって製造され、好ましい粉末の粒
子の大きさはフェロクロム粉末と同様1507tm以下
で、特に10〜744mに整粒したものが良い。
S 430に代表されるフェライト系ステンレス鋼や、
SOS 304に代表されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼さらにはSOS 31Bに代表されるNo入りのス
テンレス鋼でも使用可能である。ステンレス鋼粉末は一
般に7トマイズ法によって製造され、好ましい粉末の粒
子の大きさはフェロクロム粉末と同様1507tm以下
で、特に10〜744mに整粒したものが良い。
以上の粉末を所定の割合に配合し、均一に混合して溶射
用粉末とする。
用粉末とする。
本発明は経済性の点から単に混合したままで使用するが
、適当なバインダーを使用して複合粉末として使用して
も何らさしつかえない、その場合も粒子径は 150I
Lm以下、好ましくは10〜?4#Lmに整粒すると溶
射作業性が良くなることは言うまでもない。
、適当なバインダーを使用して複合粉末として使用して
も何らさしつかえない、その場合も粒子径は 150I
Lm以下、好ましくは10〜?4#Lmに整粒すると溶
射作業性が良くなることは言うまでもない。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例
表1に示すようなフェロクロム粉末とステンレス鋼粉末
とフェロモリブデン粉末とを表2に示す割合で均一混合
して溶射材とした。
とフェロモリブデン粉末とを表2に示す割合で均一混合
して溶射材とした。
(以下余白)
次に上記溶射材を使用して溶射皮膜を作り、硬度測定(
Hマ)、ブラストエロージョンテスト(B。
Hマ)、ブラストエロージョンテスト(B。
E、Te5t) 、ラップテスト(LP Text)を
実施した。
実施した。
各テストの条件は次のとおりであった。
1、溶射材料
溶射装置;プラズマダイン社製
溶射装置 S G −100
条 件 ; Ar= 4(IQ /win 、)le=
155L/win 。
155L/win 。
powder gas(At)= 7.5Jl/sin
。
。
powderji = 50g/sin。
入力=eooA、 35V。
溶射距離= 100mmで溶射
2、試験条件
(1)断面硬度測定(Hw(θ、5))通常の鋼材上に
Q、ls−溶射し、切断後研磨し、島津製作所製マイク
ロビッカーズ硬度計にて荷重500gで測定 (2)ブラストエロージョン試験(B、E、Text)
■サンプルサイズ 3 X50XBO鋼材上に0.3mmt溶射■溶射炎試 験ラスト装置:不二製作所l FIIK−2yJ。
Q、ls−溶射し、切断後研磨し、島津製作所製マイク
ロビッカーズ硬度計にて荷重500gで測定 (2)ブラストエロージョン試験(B、E、Text)
■サンプルサイズ 3 X50XBO鋼材上に0.3mmt溶射■溶射炎試 験ラスト装置:不二製作所l FIIK−2yJ。
ノズル内径=91.距離= 100m腸。
ブラスト圧力= 4.0kg/ c rn’ 。
ブラスト材;昭和電工製A−40。
粒度=−32メツシュ+80メツシュ。
試験片ノズル角=30° 。
ブラスト時間= 10sec
(3)ラップテスト(LP Te5t)■サンプルサイ
ズ 外径+10v+eX内径101s+sX厚さ51リング
面に0.3膳−溶射 ■試験条件 ラップ装置;ツートン製ラップマスタ−12荷重= 5
kg、試験時間= 2(twin。
ズ 外径+10v+eX内径101s+sX厚さ51リング
面に0.3膳−溶射 ■試験条件 ラップ装置;ツートン製ラップマスタ−12荷重= 5
kg、試験時間= 2(twin。
研磨材;昭和電工製A−Boo雲、20g/交研磨材使
用量; IOg/10m1n使用以上の測定結果を表2
に併記する。
用量; IOg/10m1n使用以上の測定結果を表2
に併記する。
結果から明らかなとおり、本発明による溶剤材を使用し
た溶射皮膜はフェロクロム単独やステンレス鋼単独の溶
射皮膜に比較して優れた耐摩耗性を備えていることがわ
かる。これは単に組成を一致させるだけでなく、クロム
拳鉄カーバイドとステンレス鋼の有する効果を兼ね備え
た結果書られる特有の効果である。
た溶射皮膜はフェロクロム単独やステンレス鋼単独の溶
射皮膜に比較して優れた耐摩耗性を備えていることがわ
かる。これは単に組成を一致させるだけでなく、クロム
拳鉄カーバイドとステンレス鋼の有する効果を兼ね備え
た結果書られる特有の効果である。
特許出願人 昭和電工株式会社
代 理 人 弁理士 菊地精−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l)クロム27〜70重量%、炭素1.8〜6.5重量
%を含み、残部が鉄または鉄とニッケルおよび付随的不
純物から成る組成を有するごとく、フェロクロム粉末と
ステンレス鋼粉末とを混合してなることを特徴とする溶
射用粉末。 2)フェロクロム粉末が高炭素フエロクロム粉末である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶射用粉
末。 3)フェロクロム粉末が高炭素フエロクロム粉末と低炭
素フェロクロム粉末とから成ることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の溶射用粉末。 4)ステンレス鋼粉末がフェライト系ステンレス鋼粉末
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶
射用粉末。 5)ステンレス鋼粉末がオーステナイト系ステンレス鋼
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶
射用粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116694A JPS60262954A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶射用粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116694A JPS60262954A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶射用粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262954A true JPS60262954A (ja) | 1985-12-26 |
Family
ID=14693538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59116694A Pending JPS60262954A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶射用粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262954A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5829404A (en) * | 1995-10-31 | 1998-11-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder head for internal combustion engine |
| JP2003027205A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-29 | Showa Denko Kk | 溶射材料の製造方法 |
| EP1647610A3 (en) * | 2004-10-15 | 2006-08-23 | Fujimi Incorporated | Thermal spraying powder, thermal spraying method and method for forming thermal spray coating |
| WO2018142225A1 (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | 日産自動車株式会社 | 摺動部材及び内燃機関の摺動部材 |
| WO2018142218A1 (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | 日産自動車株式会社 | 動部材及び内燃機関の摺動部材 |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59116694A patent/JPS60262954A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5829404A (en) * | 1995-10-31 | 1998-11-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder head for internal combustion engine |
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| CN110248752A (zh) * | 2017-02-03 | 2019-09-17 | 日产自动车株式会社 | 滑动构件和内燃机的滑动构件 |
| CN110300815A (zh) * | 2017-02-03 | 2019-10-01 | 日产自动车株式会社 | 滑动构件、和内燃机的滑动构件 |
| JPWO2018142225A1 (ja) * | 2017-02-03 | 2020-04-16 | 日産自動車株式会社 | 摺動部材及び内燃機関の摺動部材 |
| RU2723498C1 (ru) * | 2017-02-03 | 2020-06-11 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Элемент скольжения и элемент скольжения двигателя внутреннего сгорания |
| US10982622B2 (en) | 2017-02-03 | 2021-04-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sliding member, and sliding member of internal combustion engine |
| US11187116B2 (en) | 2017-02-03 | 2021-11-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sliding member, and sliding member of internal combustion engine |
| CN110248752B (zh) * | 2017-02-03 | 2022-02-01 | 日产自动车株式会社 | 滑动构件和内燃机的滑动构件 |
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