JPS62120471A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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- JPS62120471A JPS62120471A JP25860085A JP25860085A JPS62120471A JP S62120471 A JPS62120471 A JP S62120471A JP 25860085 A JP25860085 A JP 25860085A JP 25860085 A JP25860085 A JP 25860085A JP S62120471 A JPS62120471 A JP S62120471A
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- Japan
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- piston ring
- layer
- chromium
- outer peripheral
- metallic chromium
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、ピストンリングに関し、更に詳しくは耐焼
付き特性と耐摩耗特性を改善させた内燃機関用ピストン
リングに関する。
付き特性と耐摩耗特性を改善させた内燃機関用ピストン
リングに関する。
往復動内燃機関に使用されるピストンリングには高度な
耐摩耗特性が要求させる。それ故、ピストンリングの耐
摩耗特性を改善することを目的として、摺動面に硬質ク
ロムめっき層を形成させたピストンリングが内燃機関用
ピストンリングとして従来から多用されている。
耐摩耗特性が要求させる。それ故、ピストンリングの耐
摩耗特性を改善することを目的として、摺動面に硬質ク
ロムめっき層を形成させたピストンリングが内燃機関用
ピストンリングとして従来から多用されている。
ところで、近年、内燃機関はますます高速化、高出力化
する趨勢にあり、また、高鉛ガソリンの使用による腐食
摩耗等の発生などの問題もあり。
する趨勢にあり、また、高鉛ガソリンの使用による腐食
摩耗等の発生などの問題もあり。
ピストンリングの使用条件がますます過酷なものとなり
、従来のクロムめっき層を有するピストンリングでは耐
摩耗耐焼き付き性が十分ではない場合があり、更に改善
された耐摩耗耐焼き付き性を有するピストンリングが望
まれいた。
、従来のクロムめっき層を有するピストンリングでは耐
摩耗耐焼き付き性が十分ではない場合があり、更に改善
された耐摩耗耐焼き付き性を有するピストンリングが望
まれいた。
それ故、ピストンリングの耐摩耗耐焼き付き特性を更に
改善するための努力が従来から払われており、摺動面に
イオンブレーティング法により金属の窒化物あるいは炭
化物の皮膜を形成させたピストンリング（特開昭５７−
５７８６８号及び特開昭５７−６５８３７号）やピスト
ンリングの内外周および上下側面に窒化処理層を形成し
且つ外周面には窒化処理層の上に更に金属の窒化物（Ｔ
ｉＮおもしくはＣｒＮ）でなるイオンブレーティング層
を形成させたピストンリング（実開昭５９−１２６１５
９号）が提案されている。
改善するための努力が従来から払われており、摺動面に
イオンブレーティング法により金属の窒化物あるいは炭
化物の皮膜を形成させたピストンリング（特開昭５７−
５７８６８号及び特開昭５７−６５８３７号）やピスト
ンリングの内外周および上下側面に窒化処理層を形成し
且つ外周面には窒化処理層の上に更に金属の窒化物（Ｔ
ｉＮおもしくはＣｒＮ）でなるイオンブレーティング層
を形成させたピストンリング（実開昭５９−１２６１５
９号）が提案されている。
金属の窒化物や炭化物は優れた耐摩耗特性を示す材料で
あるが、それ自体は極めて硬質で柔軟性に欠け、また、
熱膨張係数が金属のそれに較べて著しく小さいために、
金属母材との密着性が悪い。
あるが、それ自体は極めて硬質で柔軟性に欠け、また、
熱膨張係数が金属のそれに較べて著しく小さいために、
金属母材との密着性が悪い。
したがって、ピストンリングの摺動面に金属の窒化物層
や炭化物層を形成させる場合には、ピストンリング基材
との間で剥離を生じ易く、特にリング基材の表面に形成
された窒化処理層の上に更にこの種の窒化物層や炭化物
層を形成させる場合には窒化処理層がポーラスなため密
着性が十分でなく、窒化物層や炭化物層の剥離脱落が発
生し易いという問題がある。
や炭化物層を形成させる場合には、ピストンリング基材
との間で剥離を生じ易く、特にリング基材の表面に形成
された窒化処理層の上に更にこの種の窒化物層や炭化物
層を形成させる場合には窒化処理層がポーラスなため密
着性が十分でなく、窒化物層や炭化物層の剥離脱落が発
生し易いという問題がある。
更に、イオンブレーティング法による金属窒化物や金属
炭化物の形成は皮膜の生成速度が遅く。
炭化物の形成は皮膜の生成速度が遅く。
十分な厚さの被覆層を形成するには長時間を要するので
生産上置があり実用に供し得るものではなし）。
生産上置があり実用に供し得るものではなし）。
この発明は、上記の難点を解消し過酷な使用条件下にお
いても十分な耐摩耗耐焼き付き特性を示す耐久性の良好
な内燃機関用ピストンリングを提供することを目的とし
てなされたものである。
いても十分な耐摩耗耐焼き付き特性を示す耐久性の良好
な内燃機関用ピストンリングを提供することを目的とし
てなされたものである。
この発明は、鋳鉄又は鋼製ピストンリング基体の外周面
を除く上下側面及び内周面には窒化処理層が形成され、
ピストンリング外周側基体上には金属クロムと窒化クロ
ムとの均一微細な混合相でなる複合層が形成されたピス
トンリングとすることにより上記の目的を達成する。本
発明の内燃機関用ピストンリングの実施例を断面で示す
第１図において、鋳鉄材または鋼材でなるピストンリン
グ基体１の外周摺動面側２を除く上下側面には、従来の
方法により窒化処理層４．５が形成され。
を除く上下側面及び内周面には窒化処理層が形成され、
ピストンリング外周側基体上には金属クロムと窒化クロ
ムとの均一微細な混合相でなる複合層が形成されたピス
トンリングとすることにより上記の目的を達成する。本
発明の内燃機関用ピストンリングの実施例を断面で示す
第１図において、鋳鉄材または鋼材でなるピストンリン
グ基体１の外周摺動面側２を除く上下側面には、従来の
方法により窒化処理層４．５が形成され。
一方、外周摺動面側にはピストンリング基材」二に金属
クロムと窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複合層
６が形成されている。本発明における金属クロムと窒化
クロムとの混合相でなる複合層相６は、窒素ガスの存在
する減圧雰囲気中で金属クロムをターゲツト材としてス
パッタリングをおこなう反応性イオンブレーティング法
に≠咄により形成される。
クロムと窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複合層
６が形成されている。本発明における金属クロムと窒化
クロムとの混合相でなる複合層相６は、窒素ガスの存在
する減圧雰囲気中で金属クロムをターゲツト材としてス
パッタリングをおこなう反応性イオンブレーティング法
に≠咄により形成される。
本発明の複合暦日は高硬度（好ましくは硬度ＨｍＶ １
０００以上）とされいるが、金属クロムと窒化クロムと
の微細均一な混合相であるために、窒化クロム単身の場
合のような脆弱なものではなく、また、熱膨張係数も金
属クロムのそれに近くされている。
０００以上）とされいるが、金属クロムと窒化クロムと
の微細均一な混合相であるために、窒化クロム単身の場
合のような脆弱なものではなく、また、熱膨張係数も金
属クロムのそれに近くされている。
したがって、複合層６は、ピストンリング基材との密着
性婚が良好であり剥離脱落することがない。
性婚が良好であり剥離脱落することがない。
また５本発明のピストンリングにあっては、その上下側
面および内周面に窒化処理層４．５形成され該側面に耐
摩耗性が付与されているが、外周摺動面の前記複合層６
は窒化処理層のないピストンリング基村上に形成されて
いる。したがって、該複合層の材質特性、即ち、脆弱で
なく且つ熱膨張係数が適正であることとあいまって、窒
化処理層上に金属窒化物層を形成させた従来のピストン
リングにおける剥離の問題の発生が効果的に防止される
。
面および内周面に窒化処理層４．５形成され該側面に耐
摩耗性が付与されているが、外周摺動面の前記複合層６
は窒化処理層のないピストンリング基村上に形成されて
いる。したがって、該複合層の材質特性、即ち、脆弱で
なく且つ熱膨張係数が適正であることとあいまって、窒
化処理層上に金属窒化物層を形成させた従来のピストン
リングにおける剥離の問題の発生が効果的に防止される
。
なお、本発明のピストンリング基体外周面に形成される
金属クロムと窒化クロムとの複合層は、ＰＶＤ法、好ま
しくは減圧された窒素ガス雰囲気中で金属クロムを蒸発
させる反応性イオンブレーティング法を利用し、金属ク
ロムの蒸着過程で該金属クロムの一部を窒化クロムに転
換させて金属クロム相と窒化クロム相との微細均一な混
合相とすることで形成される。
金属クロムと窒化クロムとの複合層は、ＰＶＤ法、好ま
しくは減圧された窒素ガス雰囲気中で金属クロムを蒸発
させる反応性イオンブレーティング法を利用し、金属ク
ロムの蒸着過程で該金属クロムの一部を窒化クロムに転
換させて金属クロム相と窒化クロム相との微細均一な混
合相とすることで形成される。
本発明において、複合層６を構成する成分をクロムとそ
の窒化物とした理由は、反応性イオンブレーティング法
によりリング基材表面に形成されるクロム相が該基材と
の密着性が良好であり、また、その熱膨張係数が該基材
のそれに近く、シたがって、ピストンリングの使用中に
おける複合層６の剥離脱落を防止する上で極めて好適で
あるからである。また、本発明で複合層６の構成成分と
して特にクロムを採用する他の理由は、イオンブレーテ
ィング法による金属クロムの蒸発速度が他の金属のそれ
に較べて大きく生産性の観点から極めて有効であること
による。
の窒化物とした理由は、反応性イオンブレーティング法
によりリング基材表面に形成されるクロム相が該基材と
の密着性が良好であり、また、その熱膨張係数が該基材
のそれに近く、シたがって、ピストンリングの使用中に
おける複合層６の剥離脱落を防止する上で極めて好適で
あるからである。また、本発明で複合層６の構成成分と
して特にクロムを採用する他の理由は、イオンブレーテ
ィング法による金属クロムの蒸発速度が他の金属のそれ
に較べて大きく生産性の観点から極めて有効であること
による。
本発明のピストンリングの複合層６は、例えば、被処理
物を反応性イオンブレーティング装置の容器内にセット
し、 該容器内を排気して５Ｘ１０− ’Ｔｏｒｒ
程度の真空として後、被処理物を所定温度に加熱し、し
かる後、容器内にアルゴンガスを導入してＩ Ｘ １０
””Ｔｏｒｒ程度としボンバードにより被処理物表面
のクリーニングをおこない、ついで容器内に窒素ガスを
導入し所定の窒素ガス分圧にし、金属クロムを蒸発材と
してＨＣＤ型電子銃により蒸発させ蒸着処理をおこなう
ことにより形成される。ここで、処理中の被処理物温度
としては４００℃近辺の温度とすることが望ましく、ま
た、窒素ガス分圧としては、これが過度に大きいと金属
クロムと窒化クロムとが共存する混合層が形成されなく
なるので、Ｉ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ程度以下とするこ
とが望ましい。第１表に被処理物温度を４００℃とし、
種々の窒素ガス分圧において反応性イオンブレーティン
グをおこなって形成された被覆層について、その構成組
織と硬さを調べた結果を示す。なお、構成組織の調査は
Ｘ線解析によっておこなった。Ｘ線解析の結果を第２図
に示す。
物を反応性イオンブレーティング装置の容器内にセット
し、 該容器内を排気して５Ｘ１０− ’Ｔｏｒｒ
程度の真空として後、被処理物を所定温度に加熱し、し
かる後、容器内にアルゴンガスを導入してＩ Ｘ １０
””Ｔｏｒｒ程度としボンバードにより被処理物表面
のクリーニングをおこない、ついで容器内に窒素ガスを
導入し所定の窒素ガス分圧にし、金属クロムを蒸発材と
してＨＣＤ型電子銃により蒸発させ蒸着処理をおこなう
ことにより形成される。ここで、処理中の被処理物温度
としては４００℃近辺の温度とすることが望ましく、ま
た、窒素ガス分圧としては、これが過度に大きいと金属
クロムと窒化クロムとが共存する混合層が形成されなく
なるので、Ｉ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ程度以下とするこ
とが望ましい。第１表に被処理物温度を４００℃とし、
種々の窒素ガス分圧において反応性イオンブレーティン
グをおこなって形成された被覆層について、その構成組
織と硬さを調べた結果を示す。なお、構成組織の調査は
Ｘ線解析によっておこなった。Ｘ線解析の結果を第２図
に示す。
第１表
第１表および第２図から、窒素ガス分圧が高くなると、
得られる被覆層中の金属クロムが消失し、窒化クロム単
身のものとなり硬さも大きくなることが理解できる。
得られる被覆層中の金属クロムが消失し、窒化クロム単
身のものとなり硬さも大きくなることが理解できる。
以上の通りで、本発明のピストンリングはピストンリン
グ上下側面は窒化処理層によって耐摩耗性が付与され、
外周摺動面側にはピストンリング基材上に金属クロムと
窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複合層が形成さ
せているので、耐摩耗性と耐焼き付き性に優れ、耐久性
が良好であり、エンジンの耐久性を向上させるうえで、
顕著な効果をしめす。
グ上下側面は窒化処理層によって耐摩耗性が付与され、
外周摺動面側にはピストンリング基材上に金属クロムと
窒化クロムとの微細均一な混合相でなる複合層が形成さ
せているので、耐摩耗性と耐焼き付き性に優れ、耐久性
が良好であり、エンジンの耐久性を向上させるうえで、
顕著な効果をしめす。
第１図は、本発明のピストンリングの断面図、第２図は
各試料の被覆層構成組織を示すＸ線解析チャート図であ
る。 図中： １．、、ピストンリング基体２０９．ピスト
ンリング基体の外周面 ４９８．窒化処理層 ５１３．窒化処理層
各試料の被覆層構成組織を示すＸ線解析チャート図であ
る。 図中： １．、、ピストンリング基体２０９．ピスト
ンリング基体の外周面 ４９８．窒化処理層 ５１３．窒化処理層
Claims (1)
- 鋳鉄又は鋼製ピストンリング基体の外周面を除く上下面
及び内周面には窒化処理層が形成され、ピストンリング
基体の外周面には金属クロムと窒化クロムとの均一微細
な混合相でなる複合層が形成されていることを特徴とす
る内燃機関用ピストンリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258600A JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258600A JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62120471A true JPS62120471A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH0625597B2 JPH0625597B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=17322520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258600A Expired - Fee Related JPH0625597B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625597B2 (ja) |
Cited By (20)
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| JPH0273574A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Nec Corp | 磁気デイスク装置の位置決めキヤリツジ用コイル組立体 |
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| DE19630149A1 (de) * | 1995-07-25 | 1997-01-30 | Riken Kk | Gleitbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung |
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| US20170159816A1 (en) * | 2014-07-16 | 2017-06-08 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Sliding element, in particular piston ring, and method for producing the same |
| US10030773B2 (en) | 2016-03-04 | 2018-07-24 | Mahle International Gmbh | Piston ring |
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| JPS60188661A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
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1985
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