JPS6149386B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6149386B2 JPS6149386B2 JP55046174A JP4617480A JPS6149386B2 JP S6149386 B2 JPS6149386 B2 JP S6149386B2 JP 55046174 A JP55046174 A JP 55046174A JP 4617480 A JP4617480 A JP 4617480A JP S6149386 B2 JPS6149386 B2 JP S6149386B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- sprayed
- wear
- piston ring
- sprayed layer
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は苛酷な使用条件下においても高度の耐
摩耗性を発揮すると同時に密着性に優れた溶射層
をその摺動面に有するピストンリングに関するも
のである。 近時、内燃機関の高性能化への要求は留まると
ころを知らず、ピストンリング等の機能部品に対
する使用条件は益々苛酷化の一途を辿つている。 このため、従来のクロムめつきに代る耐熱耐摩
耗性材料を溶射したピストンリングの開発が進め
られている。 この一種として、金属酸化物や金属炭化物のよ
うに高融点、高硬度の材料を単独に又は鉄系材料
に多量に混合して溶射したピトンリングがある。 斯様な溶射ピストンリングは、溶射材料自体が
高融点であり、かつその表面は適度の多孔率を有
するため、湿潤性に富み耐スカツフイング性の面
で優れており、又それ自身の耐摩耗性にも優れて
いるが、金属酸化物や金属炭化物の場合にはそれ
自体の溶射粒子相互間の結合強度が弱く、粒子間
に微小亀裂が発生して硬質粒子が脱落し易く、一
旦脱落した硬質粒は摺動面間にアブレーシブな介
在物として相手シリンダ材を過大に摩耗させると
ともに溶射ピストンリングそれ自身の摩耗も加速
される結果となる。又脱落しないまでも硬質粒子
の微小尖端部が相手シリンダ材の摺動面を引掻い
て所謂アブレーシヨン摩耗を惹き起す憾みがあ
る。 従つて、アブレーシヨン摩耗を抑制するために
は、溶射粒子相互間の結合強度を高める基質材料
の選定が重要であり、溶射材料中の硬質物質の混
合率には自ら限度がある。 本発明は上述の観点から溶射被覆の密着性及び
相対的寿命の点で優れた溶射ピストンリング即
ち、自らの耐摩耗性を略在来の水準に維持すると
ともに相手シリンダ材の摩耗を軽減する溶射ピス
トンリングを提供しようとするものであつて、そ
の要旨とするところは、重量比率で炭素0.6％以
上を含む自硬性を有する高炭素鋼粉末60〜90％と
Hv1000以上の硬質粒子を含有するフエロクロム
粉末又はフエロボロン粉末10乃至40％との混合組
成から成る溶射層を摺動面に形成したピストンリ
ングにある。茲に、炭素0.6％以上を含む自硬性
を有する高炭素鋼とはプラズマ溶射等によつて被
溶射体に溶着する際に溶射粒子が急冷されること
によつて硬化する性質（自己焼入性）をもつ粉末
を指し、工業的に実施する場合は、従来例に比べ
著しくコストが低減する効果がある。 そして、この自硬性を有する鉄又は鉄合金粉末
は本発明におけるピストンリングの溶射層を形成
するための基質材料であつて、硬質粒子を含有す
るフエロクロム粉末又はフエロボロン粉末（以下
単に合金鉄粉末という）を安定保持する担持体と
しての機能を果すとともに、硬質粒子を含有する
合金鉄粉末の混合比率の減少（アブレーシヨン摩
耗を抑制するための硬質粒子組成の減少）による
それ自身の耐摩耗性の低下を補完する機能を有す
るものである。 又、この粉末は本発明におけるピストンリング
の溶射層それ自体に耐摩耗を賦与する機能を有す
るものであるが、この合金鉄粉末の溶射層に占め
る組成割合を前記基質材料粉末との関係において
或る一定限度内に調整することが、相手シリンダ
材のアブレーシヨン摩耗を抑制し、摺動部材の相
対的寿命を改善する上で肝要である。 次に本発明におけるピストンリグ摺動面に施し
た溶射層を構成する各粉末組成（重量比率％）の
限定理由を述べる。自硬性を有する高炭素鋼粉末
は硬質粒子を含有する合金鉄粉末（例えばフエロ
クロム：Fe―Cr）を溶射層内において安定的に
分散保持する基質材料であつて、かつその自巳焼
入性から溶射層の基質を焼入硬度の水準になすも
のである。 この粉末が60％末満ではフエロクロム等の粉末
粒子を溶射層内で安定保持する機能に欠け、硬質
粒子を含む合金鉄の溶射粒子が剥脱して相手シリ
ンダ材の摺動面を過大に摩耗させる懸念があり、
又、90％を超すとこれに見合う硬質粒子を含む合
金鉄粉末の絶対量が不足してピストンリングの溶
射層自在の耐摩耗性が低下するので、この範囲を
60％乃至90％とした。尚より好ましい範囲は75％
乃至90％である。 又、Hv1000以上の硬質粒子を含有する合金鉄
粉末が10％未満ではピストンリングの溶射層自体
の耐摩耗性が不足し40％を超えると溶射粒子相互
間の結合強度が低下し、硬質粒子を含む合金鉄の
溶射粒子が剥脱して相手シリンダ材のアブレーシ
ヨン摩耗を促進する傾向が発生する。従つて、こ
の組成割合を10％乃至40％としたが、より妥当な
範囲は10％乃至25％である。 而して、例えば前述の如き基質材料となる高炭
素鋼粉末とフエロクロムとを前記の組成割合で混
合して同時にプラズマ溶射すると、これらの粉末
粒子は均一に層状に積層され、高炭素鋼の粒子間
にフエロクロム粒子が均一に分散保持された状態
となる。しかも高炭素鋼の溶射粒子はフエロクロ
ム粒子に較べてピストンリング母材に衝突する際
に十分な熱可塑性を有しているため、各粒子間の
結合が強化され、溶射粒子の剥脱を未然に防止す
ることが出来る。又、更に本発明によるピストン
リング摺動面の溶射層は焼入硬度の水準をもつ高
炭素鋼等の基質内にフエロクロム粒子等の硬質粒
子を含む合金鉄粉末粒子が均一に分散保持され、
全体的に均質な組成となつているため、ラツピン
グ研削等の仕上加工時の加工性もよく、滑らかな
加工表面性状が得られる。 従つて、在来の金属炭化物や金属酸化物の単独
溶射或いはそれらを多量に含有する混合溶射に較
べアブレーシヨン摩耗に対する抵抗性を向上し、
相手シリンダ材の摩耗を軽減するとともに、自ら
の耐摩耗性を略在来の水準に維持することが出来
るから、摺動部材の相対的寿命を延長し得ると云
う効果が得られる。 溶射のピストンリング母材に対する密着度の測
定には、第１図に示す完成加工後の溶射層２を有
するピストンリング１をその合い口面３に直交す
る半径方向のＡ点及びＢ点に第２図ａに示すとお
り、夫々反対方向の荷重Ｐを作用させて、第２図
ｂの如くピストンリング母材が破断する寸前まで
自由合い口すきま量を拡張させる方法を用いた。
この方法によるとピストンリングの合い口と反対
側のＣ点に最大応力がかかり、この応力に溶射層
が耐えきれなくなると、ピストンリング母材との
接着が損われ、溶射層の剥離が発生するか、或い
は溶射内に亀裂が生じて溶射層内部での層間剥離
を発生するに至る。 従つて、この時の自由合い口すきまの増加量△
Ｌ＝（拡張時の自由合い口すきま量Ｌ）−（拡張前
の自合い口すきま量Lo）を以つて溶射層の密着
度を示す指標として用いた。即ち△Ｌの大きいほ
ど溶射層の密着度が高いことを意味する。 以下、本発明の実施例について述べる。 実施例 (1) 粒度250メツシユ以下の高炭素鋼（0.8％Ｃ）粉
末と、同じく粒度250メツシユ以下の高炭素フエ
ロク粉末（JISG 2303 FCrH−３）と、を前者と
後者の比率が夫々90：10，80：20，60：40となる
ように調整した３種類の混合粉末（本発明）と比
較のために前者と後者の比率が40：60に調整した
混合粉末及び夫々の単独粉末を用意し、こられの
個別に球状黒鉛鋳鉄製ピストンリング母材の外周
面にプラズマ溶射後、外径90×幅2.5×厚さ3.8
ｍ／ｍ、溶射層の最大厚さ0.2ｍ／ｍに完成加工
した。この時のプラズマ溶射の主要条件は、 溶射機：メテコ3MB 一次ガス（アルゴン）流量100PSI：80S.C.F.H 二次ガス（水素）流量50PSI：15S.C.F.H プラズマ供給電力450A×74V＝33.3KW 溶射距離80ｍ／ｍ であつた。第１表は各溶射ピストンリングの溶射
層の密着度を前述の測定方法に従つて測定した試
験結果を示す。
摩耗性を発揮すると同時に密着性に優れた溶射層
をその摺動面に有するピストンリングに関するも
のである。 近時、内燃機関の高性能化への要求は留まると
ころを知らず、ピストンリング等の機能部品に対
する使用条件は益々苛酷化の一途を辿つている。 このため、従来のクロムめつきに代る耐熱耐摩
耗性材料を溶射したピストンリングの開発が進め
られている。 この一種として、金属酸化物や金属炭化物のよ
うに高融点、高硬度の材料を単独に又は鉄系材料
に多量に混合して溶射したピトンリングがある。 斯様な溶射ピストンリングは、溶射材料自体が
高融点であり、かつその表面は適度の多孔率を有
するため、湿潤性に富み耐スカツフイング性の面
で優れており、又それ自身の耐摩耗性にも優れて
いるが、金属酸化物や金属炭化物の場合にはそれ
自体の溶射粒子相互間の結合強度が弱く、粒子間
に微小亀裂が発生して硬質粒子が脱落し易く、一
旦脱落した硬質粒は摺動面間にアブレーシブな介
在物として相手シリンダ材を過大に摩耗させると
ともに溶射ピストンリングそれ自身の摩耗も加速
される結果となる。又脱落しないまでも硬質粒子
の微小尖端部が相手シリンダ材の摺動面を引掻い
て所謂アブレーシヨン摩耗を惹き起す憾みがあ
る。 従つて、アブレーシヨン摩耗を抑制するために
は、溶射粒子相互間の結合強度を高める基質材料
の選定が重要であり、溶射材料中の硬質物質の混
合率には自ら限度がある。 本発明は上述の観点から溶射被覆の密着性及び
相対的寿命の点で優れた溶射ピストンリング即
ち、自らの耐摩耗性を略在来の水準に維持すると
ともに相手シリンダ材の摩耗を軽減する溶射ピス
トンリングを提供しようとするものであつて、そ
の要旨とするところは、重量比率で炭素0.6％以
上を含む自硬性を有する高炭素鋼粉末60〜90％と
Hv1000以上の硬質粒子を含有するフエロクロム
粉末又はフエロボロン粉末10乃至40％との混合組
成から成る溶射層を摺動面に形成したピストンリ
ングにある。茲に、炭素0.6％以上を含む自硬性
を有する高炭素鋼とはプラズマ溶射等によつて被
溶射体に溶着する際に溶射粒子が急冷されること
によつて硬化する性質（自己焼入性）をもつ粉末
を指し、工業的に実施する場合は、従来例に比べ
著しくコストが低減する効果がある。 そして、この自硬性を有する鉄又は鉄合金粉末
は本発明におけるピストンリングの溶射層を形成
するための基質材料であつて、硬質粒子を含有す
るフエロクロム粉末又はフエロボロン粉末（以下
単に合金鉄粉末という）を安定保持する担持体と
しての機能を果すとともに、硬質粒子を含有する
合金鉄粉末の混合比率の減少（アブレーシヨン摩
耗を抑制するための硬質粒子組成の減少）による
それ自身の耐摩耗性の低下を補完する機能を有す
るものである。 又、この粉末は本発明におけるピストンリング
の溶射層それ自体に耐摩耗を賦与する機能を有す
るものであるが、この合金鉄粉末の溶射層に占め
る組成割合を前記基質材料粉末との関係において
或る一定限度内に調整することが、相手シリンダ
材のアブレーシヨン摩耗を抑制し、摺動部材の相
対的寿命を改善する上で肝要である。 次に本発明におけるピストンリグ摺動面に施し
た溶射層を構成する各粉末組成（重量比率％）の
限定理由を述べる。自硬性を有する高炭素鋼粉末
は硬質粒子を含有する合金鉄粉末（例えばフエロ
クロム：Fe―Cr）を溶射層内において安定的に
分散保持する基質材料であつて、かつその自巳焼
入性から溶射層の基質を焼入硬度の水準になすも
のである。 この粉末が60％末満ではフエロクロム等の粉末
粒子を溶射層内で安定保持する機能に欠け、硬質
粒子を含む合金鉄の溶射粒子が剥脱して相手シリ
ンダ材の摺動面を過大に摩耗させる懸念があり、
又、90％を超すとこれに見合う硬質粒子を含む合
金鉄粉末の絶対量が不足してピストンリングの溶
射層自在の耐摩耗性が低下するので、この範囲を
60％乃至90％とした。尚より好ましい範囲は75％
乃至90％である。 又、Hv1000以上の硬質粒子を含有する合金鉄
粉末が10％未満ではピストンリングの溶射層自体
の耐摩耗性が不足し40％を超えると溶射粒子相互
間の結合強度が低下し、硬質粒子を含む合金鉄の
溶射粒子が剥脱して相手シリンダ材のアブレーシ
ヨン摩耗を促進する傾向が発生する。従つて、こ
の組成割合を10％乃至40％としたが、より妥当な
範囲は10％乃至25％である。 而して、例えば前述の如き基質材料となる高炭
素鋼粉末とフエロクロムとを前記の組成割合で混
合して同時にプラズマ溶射すると、これらの粉末
粒子は均一に層状に積層され、高炭素鋼の粒子間
にフエロクロム粒子が均一に分散保持された状態
となる。しかも高炭素鋼の溶射粒子はフエロクロ
ム粒子に較べてピストンリング母材に衝突する際
に十分な熱可塑性を有しているため、各粒子間の
結合が強化され、溶射粒子の剥脱を未然に防止す
ることが出来る。又、更に本発明によるピストン
リング摺動面の溶射層は焼入硬度の水準をもつ高
炭素鋼等の基質内にフエロクロム粒子等の硬質粒
子を含む合金鉄粉末粒子が均一に分散保持され、
全体的に均質な組成となつているため、ラツピン
グ研削等の仕上加工時の加工性もよく、滑らかな
加工表面性状が得られる。 従つて、在来の金属炭化物や金属酸化物の単独
溶射或いはそれらを多量に含有する混合溶射に較
べアブレーシヨン摩耗に対する抵抗性を向上し、
相手シリンダ材の摩耗を軽減するとともに、自ら
の耐摩耗性を略在来の水準に維持することが出来
るから、摺動部材の相対的寿命を延長し得ると云
う効果が得られる。 溶射のピストンリング母材に対する密着度の測
定には、第１図に示す完成加工後の溶射層２を有
するピストンリング１をその合い口面３に直交す
る半径方向のＡ点及びＢ点に第２図ａに示すとお
り、夫々反対方向の荷重Ｐを作用させて、第２図
ｂの如くピストンリング母材が破断する寸前まで
自由合い口すきま量を拡張させる方法を用いた。
この方法によるとピストンリングの合い口と反対
側のＣ点に最大応力がかかり、この応力に溶射層
が耐えきれなくなると、ピストンリング母材との
接着が損われ、溶射層の剥離が発生するか、或い
は溶射内に亀裂が生じて溶射層内部での層間剥離
を発生するに至る。 従つて、この時の自由合い口すきまの増加量△
Ｌ＝（拡張時の自由合い口すきま量Ｌ）−（拡張前
の自合い口すきま量Lo）を以つて溶射層の密着
度を示す指標として用いた。即ち△Ｌの大きいほ
ど溶射層の密着度が高いことを意味する。 以下、本発明の実施例について述べる。 実施例 (1) 粒度250メツシユ以下の高炭素鋼（0.8％Ｃ）粉
末と、同じく粒度250メツシユ以下の高炭素フエ
ロク粉末（JISG 2303 FCrH−３）と、を前者と
後者の比率が夫々90：10，80：20，60：40となる
ように調整した３種類の混合粉末（本発明）と比
較のために前者と後者の比率が40：60に調整した
混合粉末及び夫々の単独粉末を用意し、こられの
個別に球状黒鉛鋳鉄製ピストンリング母材の外周
面にプラズマ溶射後、外径90×幅2.5×厚さ3.8
ｍ／ｍ、溶射層の最大厚さ0.2ｍ／ｍに完成加工
した。この時のプラズマ溶射の主要条件は、 溶射機：メテコ3MB 一次ガス（アルゴン）流量100PSI：80S.C.F.H 二次ガス（水素）流量50PSI：15S.C.F.H プラズマ供給電力450A×74V＝33.3KW 溶射距離80ｍ／ｍ であつた。第１表は各溶射ピストンリングの溶射
層の密着度を前述の測定方法に従つて測定した試
験結果を示す。
【表】
該第１表からフエロクロムの溶射層に占める組
成割合が40％以下の場合には溶射層の剥離が見ら
れず良好な密着度が得られることが判る。尚、フ
エロクロムの初晶柱状晶部の硬度はHv（0.1）
1800〜1900を示すが、溶射後の硬度はHv（0.1）
900〜1200となるのに比較し、本実施例に用いた
自己焼入性を有する高炭素鋼の溶射後の硬度は
Hv（0.1）620〜740を示すところから、この粉末
単体溶射の場合でもかなりの耐摩耗性を示すもの
と考えられる。 実施例 (2) 粒度250メツシユ以下の高炭素鋼（0.8％Ｃ）粉
末と、同じく粒度250メツシユ以下の低炭素フエ
ロボロン（JISG2318FBL−１）粉末と、を実施
例(1)と同一の混合比率で調整した混合粉末（本発
明）と比較のために40：60に調整した混合粉末及
び夫々の単独粉末とを用意し、これらを個別に実
施例(1)と同様のピストンリング母材の外周面にプ
ラズマ溶射後、実施例(1)と同一の寸法に完成加工
した。 この際の溶射条件は実施例(1)に準拠した。 第２表は各溶射ピストンリグの溶射層の密着度
を実施例(1)と同様の測定方法に従つて測定した試
験結果を示す。
成割合が40％以下の場合には溶射層の剥離が見ら
れず良好な密着度が得られることが判る。尚、フ
エロクロムの初晶柱状晶部の硬度はHv（0.1）
1800〜1900を示すが、溶射後の硬度はHv（0.1）
900〜1200となるのに比較し、本実施例に用いた
自己焼入性を有する高炭素鋼の溶射後の硬度は
Hv（0.1）620〜740を示すところから、この粉末
単体溶射の場合でもかなりの耐摩耗性を示すもの
と考えられる。 実施例 (2) 粒度250メツシユ以下の高炭素鋼（0.8％Ｃ）粉
末と、同じく粒度250メツシユ以下の低炭素フエ
ロボロン（JISG2318FBL−１）粉末と、を実施
例(1)と同一の混合比率で調整した混合粉末（本発
明）と比較のために40：60に調整した混合粉末及
び夫々の単独粉末とを用意し、これらを個別に実
施例(1)と同様のピストンリング母材の外周面にプ
ラズマ溶射後、実施例(1)と同一の寸法に完成加工
した。 この際の溶射条件は実施例(1)に準拠した。 第２表は各溶射ピストンリグの溶射層の密着度
を実施例(1)と同様の測定方法に従つて測定した試
験結果を示す。
【表】
該第２表からフエロボロンの溶射層に占める組
成割合が40％以下の場合には溶射層の剥離或いは
亀裂発生がなく密着度が優れていることが判る。 実施例 (3) 実施例(1)及び(2)と同様の粉末を用いて同一組成
の混合粉末及び夫々の単独粉末を用意し、同一の
溶射条件で大越式摩耗試験機の固定子となるべき
試験片に溶射して試験片を調製し、相手材となる
回転子には球状黒鉛鋳鉄（FCD70）を用い、摺
動距離200ｍ、最終作用荷重を6.4Kgとして乾式摩
耗試験を行つた結果を第３図のＡ，Ｂ及び第４図
のＡ，Ｂに示す。（横軸：摩擦速度ｍ／sec、縦
軸：摩耗量mm３） 第３図Ａは炭素鋼（0.8％Ｃ）、フエロクロム
夫々の単独粉末第３図Ｂは高炭素鋼粉末に対して
フエロクロム粉末を10％，20％、及び40％加えた
混合粉末を溶射し、第４図Ａは高炭素鋼、フエロ
ボロン夫々の単独粉末、第４図Ｂは高炭素鋼粉末
に対してフエロボロン粉末を10％，20％及び40％
加えた混合粉末を溶射した場合の摩耗曲線を示
す。 第３図Ａのａ及び第４図Ａのａに示す高炭素鋼
（0.8％Ｃ）粉末の単独溶射の場合は、摩擦速度が
３ｍ／sec程度までは自己焼入効果による耐摩耗
性を示すが、摩擦速度が更に増大すると摩擦熱に
よつて焼入効果を失い、摩耗が増大する。これに
対し、第３図Ａのｂ及び第４図Ａのｂに示すよう
な摩耗特性をもつフエロクロム或いはフエロボタ
ン粉末を高炭素鋼粉末に対して加えると、混合比
率の増加に従い摩擦速度域での耐摩耗性が改善さ
れる。（第３図Ｂ及び第４図Ｂ） 一方、フエロボロン単独溶射の場合には、第４
図Ａのｂに示すように0.8〜1.5ｍ／secの低摩擦
速度域での摩耗量が極めて大きい。これは硬質な
フエロボロン単独溶射の場合、溶射粒子相互の結
合強度が弱く、溶射層の強靭さとか密着性が不足
する結果、当該PV値（作用面圧Ｐ×摺動速度
Ｖ）の水準で欠陥が生ずるためである。 ところがフエロボロン粉末に対して高炭素鋼粉
末の配合比率を増加するにつれ、低摩擦速度域で
の摩耗量は著るしく改善される。これは基質材料
としての高炭素鋼粉末によつて溶射粒子間の結合
強度が向上し、溶射層自体の強靭さと母材に対す
る密着度が改善されたことによるものである。 以上の試験結果から、低摩擦速度域及び高摩擦
速度域での摩耗挙動を同時に略満足するとともに
溶射層の密着度の良好な溶射粉末の組成範囲は自
硬性を有する鉄又は鉄合金粉末として60乃至90
％、硬質粒子を含有する合金鉄粉末として10乃至
40％であることが判る。 実施例 (4) 実施例(1)及び(2)において作製した各種溶射ピト
ンリングを水冷直列４気筒デイーゼルエンジン
（排気量2.000c.c.定格出力72PS／4.200rpm、内径
（90〓）×行程（86）ｍ／ｍ）のトツプリングとし
て組付け200Hrの台上試験を行つた。 供試シリンダライナ：FC30相当材 摩耗量＝合い口すきま増加量／２π 運転条件：全負荷4400rpm 尚、200Hr運転後の摩耗量は、リングについて
は合い口すきまの増加量から換算した数値を用
い、シリンダライナについてはトツプリング上死
点位置の各直角方向の平均値を用い、かつフエロ
クロム及びフエロボロン単独溶射のピストンリン
グの摩耗量及び該リングを用いた場合のシリンダ
ライナの摩耗量を基準（100）とし、高炭素鋼粉
末に対してフエロクロム及びフエロボロン粉末を
夫々の配合比率を変えて溶射したピストンリング
を組付けた際のビストンリング及びシリンダライ
ナの摩耗量を摩耗指数で示したものが、第５図Ａ
及びＢである。（第５図Ａ：フエロクロム、第５
図Ｂ：フエロボロン）第５図Ａ及びＢの結果か
ら、硬質粒子を含有する合金鉄の組成範囲を40％
以下に抑制してもピストンリングの摩耗量はフエ
ロクロム或いはフエロボロン単独溶射の場合と略
同一水準の摩耗量を維持すると同時に、相手シリ
ンダライナ材の摩耗を軽減することが判る。又、
フエロクロム或いはフエロボロンの組成割合が10
％の場合、ピストンリングの摩耗量がやゝ増加す
る傾向が見えるが、シリンダライナの摩耗量にお
ける軽減率が高く、相対的寿命の点での改善効果
は明らかである。
成割合が40％以下の場合には溶射層の剥離或いは
亀裂発生がなく密着度が優れていることが判る。 実施例 (3) 実施例(1)及び(2)と同様の粉末を用いて同一組成
の混合粉末及び夫々の単独粉末を用意し、同一の
溶射条件で大越式摩耗試験機の固定子となるべき
試験片に溶射して試験片を調製し、相手材となる
回転子には球状黒鉛鋳鉄（FCD70）を用い、摺
動距離200ｍ、最終作用荷重を6.4Kgとして乾式摩
耗試験を行つた結果を第３図のＡ，Ｂ及び第４図
のＡ，Ｂに示す。（横軸：摩擦速度ｍ／sec、縦
軸：摩耗量mm３） 第３図Ａは炭素鋼（0.8％Ｃ）、フエロクロム
夫々の単独粉末第３図Ｂは高炭素鋼粉末に対して
フエロクロム粉末を10％，20％、及び40％加えた
混合粉末を溶射し、第４図Ａは高炭素鋼、フエロ
ボロン夫々の単独粉末、第４図Ｂは高炭素鋼粉末
に対してフエロボロン粉末を10％，20％及び40％
加えた混合粉末を溶射した場合の摩耗曲線を示
す。 第３図Ａのａ及び第４図Ａのａに示す高炭素鋼
（0.8％Ｃ）粉末の単独溶射の場合は、摩擦速度が
３ｍ／sec程度までは自己焼入効果による耐摩耗
性を示すが、摩擦速度が更に増大すると摩擦熱に
よつて焼入効果を失い、摩耗が増大する。これに
対し、第３図Ａのｂ及び第４図Ａのｂに示すよう
な摩耗特性をもつフエロクロム或いはフエロボタ
ン粉末を高炭素鋼粉末に対して加えると、混合比
率の増加に従い摩擦速度域での耐摩耗性が改善さ
れる。（第３図Ｂ及び第４図Ｂ） 一方、フエロボロン単独溶射の場合には、第４
図Ａのｂに示すように0.8〜1.5ｍ／secの低摩擦
速度域での摩耗量が極めて大きい。これは硬質な
フエロボロン単独溶射の場合、溶射粒子相互の結
合強度が弱く、溶射層の強靭さとか密着性が不足
する結果、当該PV値（作用面圧Ｐ×摺動速度
Ｖ）の水準で欠陥が生ずるためである。 ところがフエロボロン粉末に対して高炭素鋼粉
末の配合比率を増加するにつれ、低摩擦速度域で
の摩耗量は著るしく改善される。これは基質材料
としての高炭素鋼粉末によつて溶射粒子間の結合
強度が向上し、溶射層自体の強靭さと母材に対す
る密着度が改善されたことによるものである。 以上の試験結果から、低摩擦速度域及び高摩擦
速度域での摩耗挙動を同時に略満足するとともに
溶射層の密着度の良好な溶射粉末の組成範囲は自
硬性を有する鉄又は鉄合金粉末として60乃至90
％、硬質粒子を含有する合金鉄粉末として10乃至
40％であることが判る。 実施例 (4) 実施例(1)及び(2)において作製した各種溶射ピト
ンリングを水冷直列４気筒デイーゼルエンジン
（排気量2.000c.c.定格出力72PS／4.200rpm、内径
（90〓）×行程（86）ｍ／ｍ）のトツプリングとし
て組付け200Hrの台上試験を行つた。 供試シリンダライナ：FC30相当材 摩耗量＝合い口すきま増加量／２π 運転条件：全負荷4400rpm 尚、200Hr運転後の摩耗量は、リングについて
は合い口すきまの増加量から換算した数値を用
い、シリンダライナについてはトツプリング上死
点位置の各直角方向の平均値を用い、かつフエロ
クロム及びフエロボロン単独溶射のピストンリン
グの摩耗量及び該リングを用いた場合のシリンダ
ライナの摩耗量を基準（100）とし、高炭素鋼粉
末に対してフエロクロム及びフエロボロン粉末を
夫々の配合比率を変えて溶射したピストンリング
を組付けた際のビストンリング及びシリンダライ
ナの摩耗量を摩耗指数で示したものが、第５図Ａ
及びＢである。（第５図Ａ：フエロクロム、第５
図Ｂ：フエロボロン）第５図Ａ及びＢの結果か
ら、硬質粒子を含有する合金鉄の組成範囲を40％
以下に抑制してもピストンリングの摩耗量はフエ
ロクロム或いはフエロボロン単独溶射の場合と略
同一水準の摩耗量を維持すると同時に、相手シリ
ンダライナ材の摩耗を軽減することが判る。又、
フエロクロム或いはフエロボロンの組成割合が10
％の場合、ピストンリングの摩耗量がやゝ増加す
る傾向が見えるが、シリンダライナの摩耗量にお
ける軽減率が高く、相対的寿命の点での改善効果
は明らかである。
第１図は摺動面に溶射層を有するピストンリン
グの断面図、第２図ａ及びｂは溶射層の密着度の
測定要領を示す説明図、第３図及び第４図は本発
明の溶射層と比較例の溶射層をもつ試片による大
越式摩耗試験の結果を示し、第５図はデイーゼル
エンジンでの台上試験結果を示す。
グの断面図、第２図ａ及びｂは溶射層の密着度の
測定要領を示す説明図、第３図及び第４図は本発
明の溶射層と比較例の溶射層をもつ試片による大
越式摩耗試験の結果を示し、第５図はデイーゼル
エンジンでの台上試験結果を示す。
Claims (1)
- １ 重量比率で炭素0.6％以上を含む自硬性を有
する高炭素鋼粉末60〜90％とHv1000以上の硬質
粒子を含有するフエロクロム粉末又はフエロボロ
ン粉末10〜40％との混合組成からなる溶射層を摺
動面に形成したピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4617480A JPS56143329A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Piston ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4617480A JPS56143329A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Piston ring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56143329A JPS56143329A (en) | 1981-11-09 |
| JPS6149386B2 true JPS6149386B2 (ja) | 1986-10-29 |
Family
ID=12739656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4617480A Granted JPS56143329A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Piston ring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56143329A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3875630B1 (en) * | 2018-11-02 | 2023-03-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Thermally sprayed coating for sliding member and sliding device provided with said thermally sprayed coating for sliding member |
| CN112593182B (zh) * | 2020-12-11 | 2023-07-04 | 沈阳大学 | 一种热喷涂制备氮化硼耐磨涂层的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51103013U (ja) * | 1976-02-23 | 1976-08-18 |
-
1980
- 1980-04-10 JP JP4617480A patent/JPS56143329A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56143329A (en) | 1981-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8906130B2 (en) | Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof | |
| EP2933535B1 (en) | Piston ring with sprayed coating and method for producing piston ring with sprayed coating | |
| CN106480380A (zh) | 一种激光制造低速重载船用柴油机活塞环槽的铁基合金粉末 | |
| JP2014526019A (ja) | ピストンリングの耐摩耗層 | |
| JPWO2010098382A1 (ja) | ピストンリング | |
| JPS6149386B2 (ja) | ||
| JPS6154107B2 (ja) | ||
| JPS5932654B2 (ja) | ピストンリング | |
| JP6411875B2 (ja) | ピストンリング及びその製造方法 | |
| JPS585256B2 (ja) | 内燃機関用摺動部材 | |
| JP4840026B2 (ja) | 耐焼付き性鋳鉄 | |
| JP2010275581A (ja) | 鉄系溶射被膜 | |
| JP2005061389A (ja) | 内燃機関用ピストンリング | |
| JPS59150080A (ja) | 摺動部材 | |
| JP2007314839A (ja) | ピストンリング用溶射皮膜及びそのピストンリング | |
| JP3547583B2 (ja) | シリンダーライナー | |
| JP2000054104A (ja) | 耐摩耗性摺動部材 | |
| CN110643918A (zh) | 用于内燃机气缸的涂层材料及其制备方法和内燃机气缸 | |
| JPS5993865A (ja) | 摺動部材 | |
| JP4176064B2 (ja) | ピストンリング及びその製造方法 | |
| JPS5923865A (ja) | 摺動部材 | |
| JP2018165402A (ja) | ピストンリング及びその製造方法 | |
| JPH0220702B2 (ja) | ||
| JPS59157270A (ja) | 摺動部材 | |
| JPS635147A (ja) | ピストンリングとシリンダの組合せ |