WO2025046758A1 - ピストンリング - Google Patents

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coating
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gas
piston
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純也 高橋
啓二 本多
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown

Definitions

  • This disclosure relates to piston rings.
  • Patent Document 1 discloses replacing piston rings from conventional spring steel or carbon steel to chromium-based stainless steel, which has better heat resistance.
  • piston rings made of chromium-based stainless steel can increase the amount of blow-by gas, a type of emission, even under conditions where thermal settling does not occur.
  • This disclosure provides a piston ring that is useful for sufficiently reducing the amount of blow-by gas.
  • the inventors have focused on the fact that the amount of blow-by gas and fuel economy vary depending on the material that constitutes the outer circumferential surface of the piston ring. As a result of repeating experiments by changing the material and thickness of the coating, they have found that the thermal resistance value of the coating correlates with fuel economy and blow-by gas, that is, when the thermal resistance value of the coating is within a predetermined range, the amount of blow-by gas can be sufficiently reduced.
  • the thermal resistance value is a value expressed by the following formula 1, and the thermal resistance value and thermal conductivity have a relationship expressed by the following formula 2.
  • Thermal resistance value film thickness / (specific gravity x specific heat x thermal diffusivity) (Equation 1)
  • Thermal resistance value film thickness / thermal conductivity (Equation 2)
  • the piston ring according to the present disclosure includes a piston ring base material having a butt portion and a coating covering at least an outer circumferential surface of the piston ring base material, and the thermal resistance value of the coating is 2.0 ⁇ 10 -6 to 12.0 ⁇ 10 -6 m2 ⁇ K/W.
  • the amount of blow-by gas can be sufficiently reduced.
  • the present inventors speculate that the main reason is as follows. That is, the temperature of the piston ring rises with the operation of the engine, and the piston ring expands appropriately with this, narrowing the gap at the butt of the piston ring. If the thermal resistance value of the film is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more, the piston ring base material is heated by heat from the piston, while heat dissipation to the cylinder liner is suppressed, so that the gap at the butt of the piston ring is sufficiently narrowed by thermal expansion, and the amount of blow-by gas can be suppressed.
  • the thermal resistance value of the film is 12.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or less, the temperature of the piston ring base material can be suppressed from rising excessively, and thermal settling of the piston ring, which causes an increase in the amount of blow-by gas, can be prevented.
  • the present disclosure provides a piston ring that is useful for sufficiently reducing the amount of blow-by gas.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic diagram of one embodiment of a piston ring according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view that diagrammatically shows another embodiment of a piston ring according to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of the examples and comparative examples.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic diagram of a piston ring according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1.
  • a piston ring 10 is annular and has a butt portion 11.
  • the piston ring 10 has a pair of side surfaces 12, 13, an inner peripheral surface 14, and an outer peripheral surface 15.
  • the side surfaces 12, 13 intersect with the inner peripheral surface 14, and are, for example, substantially perpendicular to the inner peripheral surface 14.
  • the outer diameter d1 of the piston ring 10 is, for example, 40 to 300 mm.
  • the gap S1 of the butt portion 11 is, for example, 0.15 to 0.60 mm.
  • the piston ring 10 may be a perfect circle or an ellipse in a plan view.
  • the piston ring 10 comprises a piston ring substrate 1 having a joint portion 11, a coating 5 constituting the outer peripheral surface 15 of the piston ring 10, and an intermediate layer 3.
  • the intermediate layer 3 is provided between the piston ring substrate 1 and the coating 5, and serves to, for example, increase the adhesion of the coating 5 to the piston ring substrate 1.
  • the cross section of the piston ring 10 is approximately rectangular, and the outer peripheral surface 15 of the piston ring 10 may be rounded and bulge outward.
  • the outer peripheral surface 15 is a surface that slides against the inner surface of the cylinder liner.
  • Piston ring 10 is a pressure ring for an internal combustion engine (e.g., a high-load diesel engine or an automobile engine).
  • the pressure ring is mounted, for example, in a ring groove formed on the side of the piston.
  • the pressure ring is exposed to an environment with high thermal load in the engine.
  • One of the functions of the pressure ring is gas sealing.
  • the pressure ring suppresses gas (blow-by gas) leaking from the combustion chamber side to the crank chamber side.
  • An increase in blow-by gas leads to deterioration of engine oil, reduced fuel efficiency, and increased environmental load.
  • the joint of the piston ring is one of the leakage paths for blow-by gas. From the viewpoint of suppressing blow-by gas, it is desirable that the gap at the joint is as small as possible when the engine is running.
  • Another function of the compression ring is to cool the piston by dissipating heat.
  • the piston is heated by the heat of the combustion chamber, and the heat from the piston is dissipated to the cylinder liner through the compression ring. If the temperature of the piston rises excessively, the piston material will adhere and the engine's fuel efficiency will decrease significantly. On the other hand, if there is excessive heat dissipation via the piston and piston ring, the thermal efficiency of the engine will deteriorate, leading to reduced fuel efficiency. Therefore, from the perspective of fuel efficiency, the thermal resistance of the piston ring is required to be within a specified range.
  • the piston ring base material 1 is made of a heat-resistant alloy.
  • the alloy include martensitic stainless steel, such as chromium-based stainless steel, tool steel, heat-resistant steel, etc.
  • the intermediate layer 3 plays a role in enhancing the adhesion between the piston ring substrate 1 and the coating 5.
  • the thickness of the intermediate layer 3 is preferably 0.1 to 3.0 ⁇ m, and more preferably 0.5 to 2.5 ⁇ m.
  • the thickness of the intermediate layer 3 is preferably 3.0 ⁇ m or less.
  • the intermediate layer 3 may be made of, for example, chromium, or may be made of chromium containing Si, Al, etc.
  • the Si content in the intermediate layer 3 is preferably 2.0 to 10.0 at%.
  • the Si content is 2.0 at% or more, the thermal resistivity of the intermediate layer 3 is increased, and the total thermal resistivity of the intermediate layer 3 and the coating 5 is increased, which further contributes to suppressing the amount of blow-by gas.
  • the Si content is 10.0 at% or less, the effect of maintaining the internal stress relaxation effect of the intermediate layer 3 is achieved.
  • the lower limit of the Si content may be 2.5 at% or 3.0 at%.
  • the upper limit of the Si content may be 8.5 at% or 6.0 at%.
  • the Al content in the intermediate layer 3 is preferably 10.0 to 50.0 at%.
  • the thermal resistivity of the intermediate layer 3 is increased, and the total thermal resistivity of the intermediate layer 3 and the coating 5 is increased, which further contributes to suppressing the amount of blow-by gas.
  • the upper limit of the Al content may be 25 at% or 20 at%.
  • the coating 5 is made of chromium nitride containing Si.
  • the coating 5 is made of chromium nitride containing Al.
  • the coating 5 constitutes the outer peripheral surface 15 of the piston ring 10.
  • the thickness of the coating 5 is preferably 3 to 100 ⁇ m, and more preferably 5 to 70 ⁇ m.
  • the coating 5 is composed of, for example, a metal nitride such as chromium nitride or titanium nitride, or an amorphous carbon film.
  • the coating 5 may be a single layer or a laminate of two or more layers, so long as it has a predetermined overall thermal resistance value.
  • An example of a laminate of two or more layers is a laminate of a chromium nitride layer and a chromium nitride layer containing carbon.
  • the surface (outer peripheral surface 15) of the coating 5 is made of metal nitride or amorphous carbon, which can suppress the progression of wear of the coating 5 and can maintain the functionality of the coating 5 for a sufficiently long period of time.
  • the coating 5 may further contain Si, Al, C, H, etc. If the coating 5 contains Si or Al, blow-by gas can be more effectively suppressed.
  • the Si content in the coating 5 is preferably 1.0 to 10.0 at%.
  • Chromium nitride with a Si content of 1.0 at% or more is made of fine crystal grains and has good crack resistance and peeling resistance.
  • chromium nitride with a Si content of 10.0 at% or less is prone to forming an appropriate amorphous phase and has good crack resistance. Therefore, the coating 5 made of chromium nitride containing Si within the above range can maintain the effects of improving fuel efficiency and suppressing the amount of blow-by gas even in a more severe usage environment.
  • chromium nitride containing Si within the above range has excellent wear resistance. Therefore, by making the sliding surface out of the chromium nitride, the effects of improving fuel efficiency and suppressing the amount of blow-by gas can be maintained for a longer period.
  • the lower limit of the Si content may be 1.5 at% or 2.0 at%.
  • the upper limit of the Si content may be 8.0 at% or 6.0 at%.
  • the Al content in the coating 5 is preferably 10 to 50 at%.
  • the thermal conductivity of the material constituting the coating 5 can be sufficiently reduced, and the coating 5 can be given heat insulation performance.
  • the wear resistance of the coating 5 can be increased, and the effects of improving fuel efficiency and suppressing the amount of blow-by gas can be maintained for a longer period.
  • the Al content 50 at% or less Al can be sufficiently dissolved in the chromium nitride, and a uniform coating 5 can be obtained.
  • chromium nitride containing Al within the above range has excellent wear resistance.
  • the lower limit of the Al content may be 13 at% or 15 at%.
  • the upper limit of the Al content may be 25 at% or 20 at%.
  • the thermal resistance value of the coating 5 is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more, preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more, more preferably 4.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more, even more preferably 5.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more, and most preferably 7.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or more.
  • the gap of the butt portion 11 is reduced, and the amount of blow-by gas can be suppressed.
  • the piston ring 10 has heat-shielding performance, the temperature drop of the combustion chamber can be suppressed. In other words, by providing the piston ring 10 with an appropriate heat insulating performance, the amount of blow-by gas can be suppressed and an engine having good fuel economy characteristics can be realized.
  • the thermal resistance value of the coating 5 is 12.0 ⁇ 10 ⁇ 6 or less, preferably 11.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or less, more preferably 10.3 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or less, and even more preferably 9.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W or less.
  • the "thermal resistance value” referred to here means the value obtained by the laser thermoreflectance method.
  • a molybdenum (Mo) film is formed on the mirror-like surface of a sample, and the thin film surface is irradiated with a laser to heat it periodically, and the thermal diffusivity is obtained by analyzing the modulation of the reflectivity on the metal surface. More specifically, the sample surface is first heated periodically by the laser light, and heat is diffused from the surface of the metal thin film into the sample. At this time, the surface temperature of the sample changes depending on the thermal conductivity of the sample.
  • a reflected light corresponding to the temperature modulation of the sample surface is obtained by irradiating a continuous wave detection laser light that is not modulated coaxially with the heating light.
  • the phase delay of the reflected light with respect to the heating period is small.
  • the phase delay of the reflected light with respect to the heating period is large.
  • the thermal diffusivity of the sample is obtained by analyzing the phase delay of the reflected light with respect to the heating light.
  • the thermal resistance value is calculated by applying this thermal diffusivity value and the specific heat value obtained using differential scanning calorimetry to Equation 1.
  • the thermal resistance value may be obtained by a method other than the laser thermoreflection method.
  • the thermal diffusivity and specific heat may be obtained by the laser flash method, and these may be applied to formula 1 to calculate the thermal resistance value.
  • the laser flash method a pulsed laser light for heating is irradiated onto a disk-shaped sample held in a vacuum, and the thermal diffusivity and specific heat are obtained by analyzing the temperature history of the rear surface of the sample.
  • a disk-shaped sample is placed in a vacuum and the entire sample is kept at a constant temperature T 0.
  • the entire surface of the sample is pulse-heated by a laser light with a pulse width of about 100 ⁇ s, and the temperature change of the rear surface is measured.
  • the thermal diffusivity can be obtained by applying the time t half required for the entire sample to reach half the uniform temperature and the thickness L of the sample to formula 3.
  • the specific heat can be determined by applying the weight W s and final temperature T s of the sample, and the specific heat C p,r , weight W r and final temperature T r of the reference substance to Equation 4.
  • Thermal diffusivity 0.1388 ⁇ L 2 /t half (Formula 3)
  • Specific heat C p, r ⁇ W r ⁇ (T r - T 0 )/(W s ⁇ (T s - T 0 )) (Formula 4)
  • the piston ring 10 is manufactured, for example, by the following process.
  • the intermediate layer 3 and the coating 5 in steps (b) and (c) can be formed by physical vapor deposition.
  • physical vapor deposition include ion plating and sputtering. All of these physical vapor deposition methods are carried out in a vacuum chamber, and the pressure in the vacuum chamber is set to a range of 1 to 6 Pa, for example.
  • the bias voltage is set to a range of -1 to 18 V, for example.
  • a piston ring 10 having an intermediate layer 3 is exemplified, but as long as sufficient adhesion of the coating 5 to the piston ring base material 1 can be ensured, the intermediate layer 3 does not have to be provided.
  • the coating 5 is formed directly on the outer peripheral surface of the piston ring base material 1.
  • the piston ring base material 1 may be one in which at least the outer peripheral surface has been subjected to a surface treatment.
  • the present disclosure relates to the following: [1] A piston ring base material having a butt portion; A coating that covers at least an outer peripheral surface of the piston ring base material; Equipped with A piston ring, wherein the thermal resistance value of the coating is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 to 12.0 ⁇ 10 ⁇ 6 m 2 ⁇ K/W. [2] The piston ring according to [1], wherein the coating contains Al or Si. [3] The piston ring according to [1] or [2], further comprising an intermediate layer formed on a surface of the piston ring base material, the coating being formed on a surface of the intermediate layer. [4] The piston ring according to [3], wherein the intermediate layer contains Al or Si.
  • a ring having the following composition corresponding to SUS440 and having a gap between the ends of the piston ring and the piston is prepared.
  • nitrided layer was formed on the surface of the piston ring substrate by nitriding under the following conditions. That is, first, the piston ring substrate was degreased and cleaned, and then placed in a chamber. Next, ammonia gas was added to the chamber by gas nitriding, and nitriding was performed under the conditions of a nitriding temperature of 570°C and a treatment time of 2 hours. The thickness of the nitrided layer was 60 ⁇ m.
  • Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 The piston rings according to Experimental Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 were manufactured through the following three steps. The film-forming time in each step was appropriately adjusted according to the target thermal resistance value of the film or the film thickness of the intermediate layer.
  • Step of cleaning the surface of the substrate First, the piston ring substrate was degreased and cleaned, and then placed in a chamber. Next, the inside of the chamber was made into a vacuum atmosphere of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa, and then the inside of the chamber was replaced with argon gas to set the argon pressure to 1.0 Pa. Then, the piston ring substrate was bombarded and cleaned by glow discharge under the condition of a bias voltage of ⁇ 700 V.
  • Examples 5 and 6 Piston rings according to Examples 5 and 6 were produced in the same manner as in Example 2, except that the following (c-2) step was carried out instead of the (c-1) step.
  • (c-2) A process of forming a coating in which two types of layers are laminated by an ion plating method. In the film formation by the ion plating method, CrN(C) and CrN were deposited alternately. The film formation time was adjusted so that the lamination ratio of CrN(C) and CrN was 1:2.
  • Examples 7 and 8 and Comparative Examples 7 and 8 Piston rings according to Examples 7 and 8 and Comparative Examples 7 and 8 were produced in the same manner as in Example 2, except that in the step (c-1), the film was formed under the following conditions.
  • Example 14 A piston ring according to Example 14 was produced in the same manner as in Example 1, except that in the step (c-1), a Cr-Si alloy (Si content: 10 at %) was used as the target.
  • the thickness of the coating was measured by cross-sectional observation using the following method. That is, first, the piston ring was cut perpendicular to the coating surface, and embedded in resin so that the cut surface was exposed. Next, the surface where the cut surface was exposed was wet polished using waterproof abrasive paper, and then finish polishing was performed using diamond film #8000 to obtain a sample for cross-sectional observation. The surface of the obtained sample was then magnified and observed using an optical microscope, and the thickness of the coating was measured.
  • the specific gravity of the coating was calculated from the volume determined from the coating thickness and the area of the treated surface of the piston ring, and from the change in weight of the piston ring before and after the coating treatment.
  • the specific heat of the film was measured using a differential scanning calorimeter (apparatus name: DSC-50, manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement was performed under conditions conforming to JIS R1672:2006 using a thin film prepared under the same conditions as the film on a piston ring as the sample.
  • the thermal diffusivity of the coating was measured by preparing a measurement sample in the following manner and using a laser heat reflection method. That is, first, the piston ring was cut in a direction perpendicular to the coating surface, and embedded in resin so that the cut surface was exposed. Next, the surface (measurement surface) where the cut surface was exposed was wet-polished with waterproof abrasive paper, and then finished by polishing with diamond film #8000, so that the cut surface of the piston ring was polished until it became a mirror surface. Furthermore, a Mo film of 50 nm was prepared on the measurement surface strip by a sputtering method.
  • the resin was cut into small pieces using a fine cutter, and then the measurement surface was processed to 10 mm x 10 mm or less and a height of 3 mm or less using a surface grinder, to obtain a measurement sample for laser heat reflection measurement.
  • the thermal diffusivity of the obtained measurement sample was measured by a laser thermal reflection method.
  • the measurement was performed using a thermal property microscope (device name: Thermal Microscope TM3, manufactured by Bethel Co., Ltd.) under the following conditions.
  • the measurement position was set so that the outer peripheral surface of the coating and the piston ring base material were within the measurement range, and the average value of 30 measurements was used as the measurement result.
  • Heating laser shape 28 ⁇ m x 25 ⁇ m ellipse Heating laser wavelength: 808 nm
  • Modulation frequency Modulation frequency is 1MHz
  • Detection laser shape Circular with a diameter of 3 ⁇ m
  • Detection laser wavelength 658 nm Measurement range: width 120 ⁇ m x depth 60 ⁇ m
  • Measurement pitch 2 ⁇ m

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Abstract

合口部を有するピストンリング基材と、前記ピストンリング基材の少なくとも外周面を被覆する皮膜と、を備え、前記皮膜の熱抵抗値が２．０×１０－６～１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗである、ピストンリング。

Description

ピストンリング
　本開示はピストンリングに関する。
　近年、地球環境に対する意識がますます高まっており、エンジンにおいても低燃費及び低エミッションが強く求められている。燃焼効率を向上するため、エンジン仕様の高圧縮比及び高負荷化がトレンドとなっている。これに伴う焼室温度の高温化はピストンリングの熱へたりを招来し、その結果、ピストンリングの張力が低下してシール性能が低下する。これを解決する手段として、特許文献１はピストンリングを従来のばね鋼又は炭素鋼から、より耐熱性に優れたクロム系ステンレス鋼に置き換えることを開示している。
特開昭５６－８１２４３号公報
　本発明者らの検討によると、クロム系ステンレス鋼で構成されたピストンリングは熱へたりが生じない条件下であってもエミッションの一種であるブローバイガス量が増加する場合があるとの知見を得た。本開示はブローバイガス量を十分に低減するのに有用なピストンリングを提供する。
　本発明者らは、ピストンリングの外周面を構成する材料によってブローバイガス量及び燃費が変動することに着目した。皮膜の材料及び厚さを変更して実験を繰り返した結果、皮膜の熱抵抗値が燃費及びブローバイガスに相関すること、すなわち、皮膜の熱抵抗値が所定の範囲内であるとき、ブローバイガス量を十分に低減できることを見出した。なお、熱抵抗値は下記式１で表される値であり、熱抵抗値と熱伝導率は下記式２で表される関係にある。
　　　　　　熱抵抗値＝膜厚／（比重×比熱×熱拡散率）　　（式１）
　　　　　　熱抵抗値＝膜厚／熱伝導率　　　　　　　　　　（式２）
　本開示の一側面は皮膜を有するピストンリングに関する。すなわち、本開示に係るピストンリングは、合口部を有するピストンリング基材と、ピストンリング基材の少なくとも外周面を被覆する皮膜とを備え、皮膜の熱抵抗値が２．０×１０－６～１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗである。
　上記ピストンリングによれば、ブローバイガス量を十分に低減することができる。この主因について、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、エンジンの稼働に伴ってピストンリングの温度が上昇し、これに伴ってピストンリングが適度に膨張することでピストンリングの合口部の隙間が狭くなる。皮膜の熱抵抗値が２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であると、ピストンからの熱によってピストンリング基材が加熱され、一方、シリンダライナーへの放熱が抑制されるため、熱膨張によってピストンリングの合口部の隙間が十分に狭くなり、ブローバイガス量を抑制できる。他方、皮膜の熱抵抗値が１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以下であると、ピストンリング基材の温度が過度に上昇することを抑制でき、ブローバイガス量増加の原因となるピストンリングの熱へたりを防止できる。
　本開示によれば、ブローバイガス量を十分に低減するのに有用なピストンリングが提供される。
図１は本開示に係るピストンリングの一実施形態を模式的に示す平面図である。 図２は図１に示すＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 図３は本開示に係るピストンリングの他の実施形態を模式的に示す断面図である。 図４は実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
　以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
＜ピストンリング＞
　図１は本実施形態に係るピストンリングを模式的に示す平面図である。図２は図１に示すＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図１に示すように、ピストンリング１０は環状であり、合口部１１有する。ピストンリング１０は、一対の側面１２，１３と、内周面１４と、外周面１５とを有している。側面１２，１３は、内周面１４に交差しており、例えば、内周面１４に略直交している。ピストンリング１０の外径ｄ１は、例えば４０～３００ｍｍである。合口部１１の隙間Ｓ１は、例えば０．１５～０．６０ｍｍである。ピストンリング１０は、平面視で真円状でもよいし、楕円状でもよい。
　図２に示すように、ピストンリング１０は、合口部１１を有するピストンリング基材１と、ピストンリング１０の外周面１５を構成する皮膜５と、中間層３とを備える。中間層３は、ピストンリング基材１と皮膜５の間に設けられており、例えば、ピストンリング基材１に対する皮膜５の密着性を高める役割を果たしている。ピストンリング１０の断面は略矩形であり、ピストンリング１０の外周面１５は外側に膨らんだ丸みを帯びていてもよい。外周面１５はシリンダライナーの内面に対して摺動する面である。
　ピストンリング１０は、内燃機関（例えば、高負荷ディーゼルエンジン又は自動車エンジン）用圧力リングである。圧力リングは、例えば、ピストンの側面に形成されたリング溝に装着される。圧力リングは、エンジンの熱負荷が高い環境に晒される。圧力リングの機能の一つはガスシール性である。圧力リングは燃焼室側からクランク室側に漏れるガス（ブローバイガス）を抑制する。ブローバイガスの増加は、エンジンオイルの劣化、燃費の低下及び環境負荷の増加等につながる。ピストンリングの合口部はブローバイガスの漏出経路の一つである。ブローバイガス抑制の観点から、エンジン駆動時において合口部の隙間がなるべく小さくなることが望ましい。
　圧力リングの他の機能に、放熱によるピストンの冷却がある。燃焼室の熱によってピストンが加熱され、ピストンの熱が圧力リングを介してシリンダライナーに放熱される。ピストンの温度が過度に上昇すると、ピストン材料が凝着し、エンジンの燃費が著しく低下する。一方で、ピストン及びピストンリングを経由する放熱が過剰な場合、エンジンの熱効率が悪化し、燃費の低下につながる。そのため、燃費の観点から、ピストンリングの熱抵抗は所定の範囲内であることが求められる。
（ピストンリング基材）
　ピストンリング基材１は、耐熱性を有する合金で構成されている。合金の具体例として、クロム系ステンレス鋼に代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼又は工具鋼又は耐熱鋼等が挙げられる。ピストンリング基材がマルテンサイト系ステンレス鋼で構成されることで、ピストンリング基材の熱へたりが抑制され、高温で使用される場合であっても、良好なガスシール性を維持できるピストンリングが実現される。
（中間層）
　中間層３は、上述のとおり、ピストンリング基材１と皮膜５の密着性を高める役割を果たす。中間層３の厚さは、好ましくは０．１～３．０μｍであり、より好ましくは０．５～２．５μｍである。中間層３の厚さが０．１μｍ以上であることで、ピストンリング基材１と皮膜５がおのおの有する内部応力の緩和による密着性の向上という効果が奏され、他方、中間層３が過剰に厚すぎると、内部応力の緩和効果が飽和する一方で、成膜コストが上昇する傾向にある。したがって中間層３の厚さは３．０μｍ以下が望ましい。
　中間層３は、例えば、クロムで構成されもよく、Ｓｉ、Ａｌ等が含有されたクロムで構成されてもよい。Ｓｉが含有されたクロムで中間層３が構成されている場合、中間層３におけるＳｉ含有量は２．０～１０．０ａｔ％であることが好ましい。Ｓｉ含有量が２．０ａｔ％以上であることで、中間層３の熱抵抗率が高くなり、中間層３と皮膜５の総和の熱抵抗率が高くなることでブローバイガス量の抑制にさらに寄与するという効果が奏され、他方、１０．０ａｔ％以下であることで、中間層３による内部応力の緩和効果を保つ、という効果が奏される。Ｓｉ含有量の下限値は２．５ａｔ％又は３．０ａｔ％であってもよい。Ｓｉ含有量の上限値は８．５ａｔ％又は６．０ａｔ％であってもよい。Ａｌが含有されたクロムで中間層３が構成されている場合、中間層３におけるＡｌ含有量は１０．０～５０．０ａｔ％であることが好ましい。Ａｌ含有量が１０．０ａｔ％以上であることで、中間層３の熱抵抗率が高くなり、中間層３と皮膜５の総和の熱抵抗率が高くなることでブローバイガス量の抑制にさらに寄与するという効果が奏され、他方、５０．０ａｔ％以下であることで、中間層３による内部応力の緩和効果を保つという効果が奏される。Ａｌ含有量の下限値は１３ａｔ％又は１５ａｔ％であってもよい。Ａｌ含有量の上限値は２５ａｔ％又は２０ａｔ％であってもよい。
　Ｓｉが含有されたクロムで中間層３が構成されている場合、皮膜５はＳｉが含有された窒化クロムで構成されていることが好ましい。これらの材料によって中間層３及び皮膜５が構成されていることで、中間層３と皮膜５の界面で相互拡散が生じ、中間層３と皮膜５の密着性が向上する。これにより、ピストンリング１０が過酷な環境下で使用されても、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果を十分に長期にわたって維持することができる。
　Ａｌが含有されたクロムで中間層３が構成されている場合、皮膜５はＡｌが含有された窒化クロムで構成されていることが好ましい。これらの材料によって中間層３及び皮膜５が構成されていることで、中間層３と皮膜５の界面で相互拡散が生じ、中間層３と皮膜５の密着性が向上する。これにより、ピストンリング１０が過酷な環境下で使用されても、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果を十分に長期にわたって維持することができる。
（皮膜）
　皮膜５は、上述のとおり、ピストンリング１０の外周面１５を構成している。皮膜５の厚さは、好ましくは３～１００μｍであり、より好ましくは５～７０μｍである。皮膜５の厚さが３μｍ以上であることで、ピストンリング１０の外周面１５とシリンダライナーとの摺接による皮膜５の耐久性を高くできる効果を得るだけでなく、ピストンリング１０の熱抵抗率増大による燃費の向上やブローバイガス量の抑制という効果が奏され、他方、１００μｍ以下であることで、ピストンリング基材１の温度が過度に上昇することを抑制でき、ブローバイガス量増加の原因となるピストンリング１０の熱へたりを防止できるのみならず、高い生産性を確保できるという効果が奏される。
　皮膜５は、例えば、窒化クロムもしくは窒化チタン等の金属窒化物、又は非晶質炭素膜で構成されている。皮膜５は、全体として所定の熱抵抗値を有するものであれば、単一の層でもよく、２種以上の層を積層したものであってもよい。２種以上の層の積層体としては、例えば、窒化クロムの層と、炭素が含有された窒化クロムの層との積層体が挙げられる。
　皮膜５の表面（外周面１５）が金属窒化物又は非晶質炭素で構成されていることで、皮膜５の摩耗の進行を抑制でき、皮膜５の機能を十分に長期にわたって維持することができる。皮膜５はＳｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｈ等を更に含んでいてもよい。皮膜５がＳｉ又はＡｌを含むことで、ブローバイガスをより効果的に抑制することができる。
　Ｓｉが含有された窒化クロムで皮膜５が構成されている場合、皮膜５におけるＳｉ含有量は、１．０～１０．０ａｔ％であることが好ましい。Ｓｉ含有量が１．０ａｔ％以上の窒化クロムは、微細化した結晶粒で構成され、耐クラック性や耐剥離性が良好である。他方、Ｓｉ含有量が１０．０ａｔ％以下の窒化クロムは適度なアモルファス相が形成されやすく、良好な耐クラック性を有する。このため、上記範囲内のＳｉを含有する窒化クロムで構成された皮膜５は、より過酷な使用環境であっても、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果を保つことができる。また、上記範囲内のＳｉを含有する窒化クロムは優れた耐摩耗性を有する。このため、当該窒化クロムで摺動面が構成されていることで、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果をより長い期間保つことができる。Ｓｉ含有量の下限値は１．５ａｔ％又は２．０ａｔ％であってもよい。Ｓｉ含有量の上限値は８．０ａｔ％又は６．０ａｔ％であってもよい。
　Ａｌが含有された窒化クロムで皮膜５が構成されている場合、皮膜５におけるＡｌ含有量は、１０～５０ａｔ％であることが好ましい。Ａｌ含有量が１０ａｔ％以上であることで、皮膜５を構成する材料の熱伝導率を十分に低下させることができ、皮膜５に遮熱性能を付与することができる。これに加え、皮膜５の耐摩耗性を高めることができ、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果をより長い期間保つことができる。他方、Ａｌ含有量が５０ａｔ％以下であることで、Ａｌが窒化クロムに十分に固溶し、均一な皮膜５を得ることができる。また、上記範囲内のＡｌを含有する窒化クロムは優れた耐摩耗性を有する。このため、当該窒化クロムで摺動面が構成されていることで、燃費の向上及びブローバイガス量の抑制という効果をより長い期間保つことができる。Ａｌ含有量の下限値は１３ａｔ％又は１５ａｔ％であってもよい。Ａｌ含有量の上限値は２５ａｔ％又は２０ａｔ％であってもよい。
　皮膜５の熱抵抗値は、２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であり、好ましくは２．５×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であり、より好ましくは４．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であり、更に好ましくは５．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であり、最も好ましくは７．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上である。皮膜５の熱抵抗値が２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以上であることで、ピストンリング１０に適度な遮熱性能を付与することが可能であり、エンジンの駆動時にピストンリング基材１の温度を十分に高めることができる。これにより、合口部１１の隙間が小さくなり、ブローバイガス量を抑制できる。これに加え、ピストンリング１０が遮熱性能を有することで、燃焼室の温度低下を抑制できる。つまり、ピストンリング１０が適度な遮熱性能を有することで、ブローバイガス量を抑制できるとともに良好な燃費特性を有するエンジンが実現される。
　皮膜５の熱抵抗値は、１２．０×１０－６以下であり、好ましくは１１．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以下であり、より好ましくは１０．３×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以下であり、更に好ましくは９．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以下である。皮膜５の熱抵抗値が１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗ以下であることで、ピストンリング１０の遮熱性能が過剰になることを防止できる。したがって、ピストンリング１０が過熱されることによって生じ得る問題を未然に防止することができる。かかる問題としては、ピストンリング基材１の熱へたり、並びに、ピストンリング１０のピストンに対する凝着が挙げられる。
　ここでいう「熱抵抗値」はレーザー熱反射法によって求められた値を意味する。レーザー熱反射法では、鏡面状態の試料表面にモリブテン（Ｍｏ）膜を成膜し、その薄膜表面に対してレーザーを照射して周期的に加熱した際の、金属表面における反射率の変調を解析することにより、熱拡散率が求められる。より具体的には、まず、レーザー光により試料表面が周期的に加熱され、金属薄膜の表面から試料内部に熱が拡散する。このとき、試料の熱伝導率に応じて、試料の表面温度が変化する。ここで、Ｍｏは温度に依存して反射率が変化する性質を利用し、加熱光と同軸上に変調していない連続波の検出用レーザー光を照射すると、試料表面の温度変調に応じた反射光が得られる。熱拡散が早く、加熱光の周期に追随して温度が変化する試料の場合、加熱周期に対する反射光の位相遅れが小さくなる。一方、熱拡散が遅く、加熱光の周期に遅れて温度が変化する試料の場合、加熱周期に対する反射光の位相遅れが大きくなる。この加熱光に対する反射光の位相遅れを解析することで、試料の熱拡散率が求められる。この熱拡散率の値及び示差走査熱量測定法を用いて得られた比熱の値を式１に適用することにより、熱抵抗値が算出される。
　なお、レーザー熱反射法によって測定される熱抵抗値と同等の値が得られること、又は、レーザー熱反射法によって測定される熱抵抗値と相関があることを確認できれば、レーザー熱反射法以外の方法によって熱抵抗値を求めてもよい。例えば、レーザーフラッシュ法によって熱拡散率及び比熱を求め、これらを式１に適用して熱抵抗値を算出してもよい。レーザーフラッシュ法では、真空中に保持した円板状試料上に、加熱のためのパルスレーザ光を照射し、試料裏面の温度履歴を解析することにより、熱拡散率及び比熱が求められる。より具体的には、まず、円盤状試料を真空中に設置し、全体を一定温度Ｔ０に保持する。次いで、パルス幅数１００μ秒程度のレーザー光により試料の表面全体をパルス加熱し、裏面の温度変化を測定する。このとき、試料表面が一様に加熱されているため、表面から裏面に向かって一次元的に熱が拡散し、最終的に温度が均一になる。そのため、式３に、試料全体が均一温度の半分の温度に達するまでに要した時間ｔｈａｌｆ及び試料の厚さＬを適用することで、熱拡散率が求められる。同様に、試料の重量Ｗｓ及び最終到達温度Ｔｓ、並びに参照物質の比熱Ｃｐ，ｒ、重量Ｗｒ及び最終到達温度Ｔｒを式４に適用することで、比熱が求められる。
　熱拡散率＝０．１３８８×Ｌ２／ｔｈａｌｆ　　　　　　　　　　（式３）
　比熱＝Ｃｐ，ｒ×Ｗｒ×（Ｔｒ－Ｔ０）／（Ｗｓ×（Ｔｓ－Ｔ０））　（式４）
＜ピストンリングの製造方法＞
　ピストンリング１０は、例えば以下の工程によって製造される。
（ａ）ピストンリング基材１の表面を洗浄する工程。
（ｂ）ピストンリング基材１の少なくとも外周面を覆うように中間層３を形成する工程。
（ｃ）中間層３の表面上に皮膜５を形成する工程。
　（ａ）工程は、中間層３の形成に先立ち、ピストンリング基材１の表面を清浄な状態にするための工程である。例えば、脱脂やショットブラストによる洗浄処理を実施すればよい。これに加えて、チャンバー内においてボンバードクリーニングを実施してもよい。
　（ｂ）工程及び（ｃ）工程における中間層３及び皮膜５の形成は、物理蒸着法により実施することができる。物理蒸着法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが挙げられる。これらの物理蒸着法はいずれも、真空チャンバー内で実施されるものであり、例えば、真空チャンバー内の圧力を、１～６Ｐａの範囲に設定する。また、バイアス電圧を、例えば、－１～１８Ｖの範囲に設定する。
　物理蒸着法に用いるターゲットを変更することで、中間層３及び皮膜５の組成を変更できる。ターゲットとして、例えば、ＳｉもしくはＡｌとＣｒの合金、又はＣｒインゴット等を用いてもよい。チャンバーを真空雰囲気にしたのち、例えば、１．０×１０－３Ｐａのアルゴンガス等の不活性ガスで置換することで、カソード由来の原子のみを含む中間層３及び皮膜５を形成することができる。あるいは、チャンバー内に、例えば、酸素、窒素、水素のいずれかを含有するガスを導入することで、各原子を含む中間層３及び皮膜５を形成することができる。中間層３及び皮膜５の形成時、共通のターゲットを用い、チャンバー内に導入するガスを変更してもよい。これにより、密着性のよい中間層３と皮膜５を得られるとともにピストンリング１０の製造コストを低減することができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態においては、中間層３を備えるピストンリング１０を例示したが、ピストンリング基材１に対する皮膜５の密着性を十分に確保できる限り、中間層３を設けなくてもよい。図３に示すピストンリング２０はピストンリング基材１の外周面上に皮膜５が直接形成されている。なお、ピストンリング基材１として、少なくとも外周面に表面処理が施されたものを使用してもよい。
　本開示は以下の事項に関する。
［１］
　合口部を有するピストンリング基材と、
　前記ピストンリング基材の少なくとも外周面を被覆する皮膜と、
を備え、
　前記皮膜の熱抵抗値が２．０×１０－６～１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗである、ピストンリング。
［２］
　前記皮膜がＡｌ又はＳｉを含む、［１］に記載のピストンリング。
［３］
　前記ピストンリング基材の表面上に形成された中間層を更に備え、前記中間層の表面上に前記皮膜が形成されている、［１］又は［２］に記載のピストンリング。
［４］
　前記中間層がＡｌ又はＳｉを含む、［３］に記載のピストンリング。
［５］
　前記皮膜はＳｉが含有された窒化クロムで構成され且つ前記中間層はＳｉが含有されたクロムで構成されている、［３］又は［４］に記載のピストンリング。
［６］
　前記皮膜はＡｌが含有された窒化クロムで構成され且つ前記中間層はＡｌが含有されたクロムで構成されている、［３］～［５］のいずれかに記載のピストンリング。
　以下、本開示について実施例に基づいてより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　ピストンリング基材として、ＳＵＳ４４０相当である以下の組成を有し、合口隙間が０．４０ｍｍであるリングを準備した。
・Ｆｅ：８０．４質量％
・Ｃ：０．８５質量％
・Ｃｒ：１７．０質量％
・Ｓｉ：０．５質量％
・Ｍｎ：０．５質量％
・その他元素：残部
＜比較例１＞
　ピストンリング基材の表面に以下の条件で窒化処理を施すことによって窒化層を形成した。すなわち、まず、ピストンリングの基材を脱脂及び洗浄した後、チャンバー内に設置した。次いで、ガス窒化法により、チャンバー内にアンモニアガスを添加し、窒化温度５７０℃、処理時間２時間の条件で窒化処理をした。窒化層の厚さは６０μｍであった。
＜実施例１～４及び比較例２～４＞
　実験例１～４及び比較例２～４に係るピストンリングを以下の３つの工程を経て作製した。なお、各工程における成膜時間は、目標とする皮膜の熱抵抗値又は中間層の膜厚に応じ、適宜調整した。
（ａ）基材の表面を洗浄する工程
　まず、上記ピストンリング基材を脱脂及び洗浄した後、チャンバー内に設置した。次いで、チャンバー内を１．０×１０－２Ｐａの真空雰囲気とした後、チャンバー内をアルゴンガスで置換し、アルゴン圧力１．０Ｐａとした。そして、バイアス電圧－７００Ｖの条件でグロー放電させることで、ピストンリング基材をボンバードクリーニングした。
（ｂ－１）イオンプレーティング法によって中間層を形成する工程
　実施例２～４及び比較例３～４は、洗浄後のピストンリング基材の外周表面上に、チャンバーイオンプレーティング法によって、以下の条件で中間層を形成した。
（成膜条件）
・アーク電流：１５０Ａ
・バイアス電圧：－１０Ｖ
・成膜温度：５００℃
・雰囲気：アルゴンガス、１．０×１０－１Ｐａ
・ターゲット：クロム
　実施例１及び比較例２は中間層を形成する工程は行わなかった。
（ｃ－１）イオンプレーティング法によって皮膜を形成する工程
　実施例１及び比較例２については、ピストンリング基材の表面にチャンバーイオンプレーティング法によって、以下の条件で皮膜を形成した。実施例２～４及び比較例３，４については、中間層を形成した表面にチャンバーイオンプレーティング法によって、以下の条件で皮膜を形成した。
（成膜条件）
・アーク電流：１５０Ａ
・バイアス電圧：－１０Ｖ
・成膜温度：５００℃
・雰囲気：窒素ガス、４．０Ｐａ
・ターゲット：クロム
＜実施例５、６＞
　（ｃ－１）工程の代わりに以下の（ｃ－２）工程を実施したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例５、６に係るピストンリングを作製した。
（ｃ－２）イオンプレーティング法によって２種類の層が積層された皮膜を形成する工程
　イオンプレーティング法による成膜において、交互に用いてＣｒＮ（Ｃ）とＣｒＮが周囲的に堆積するように行った。ＣｒＮ（Ｃ）とＣｒＮの積層割合が１：２になるよう、成膜時間を調整した。
＜実施例７、８及び比較例７、８）
　工程（ｃ－１）において、以下の条件で成膜したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例７、８及び比較例７、８に係るピストンリングを作製した。
（成膜条件）
・アーク電流：７０Ａ
・バイアス電圧：０Ｖ
・チャンバー内の雰囲気：アルゴンガス、１．０×１０－３Ｐａ
・成膜温度：３００℃
・ターゲット：炭素
＜実施例９、１０及び比較例９、１０＞
　工程（ｃ－１）において、チャンバー内の雰囲気をアセチレンガス、１．０×１０－1Ｐａとしたこと以外は、実施例７と同様にして、実施例９、１０及び比較例９、１０に係るピストンリングを作製した。
＜実施例１１＞
　工程（ｃ－１）において、ターゲットとして、Ｃｒ－Ａｌ合金（Ａｌ含有量：５０ａｔ％）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例１１に係るピストンリングを作製した。
＜実施例１２、１３＞
　工程（ｂ－１）及び（ｃ－１）において、ターゲットとして、Ｃｒ－Ａｌ合金（Ａｌ含有量：５０ａｔ％）を用いた以外は実施例２と同様にして、実施例１２、１３に係るピストンリングを作製した。
＜実施例１４＞
　工程（ｃ－１）において、ターゲットとして、Ｃｒ－Ｓｉ合金（Ｓｉ含有量：１０ａｔ％）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例１４に係るピストンリングを作製した。
＜実施例１５～１７及び比較例５、６＞
　工程（ｂ－１）及び（ｃ－１）において、ターゲットとして、Ｃｒ－Ｓｉ合金（Ｓｉ含有量：１０ａｔ％）を用いた以外は実施例２と同様にして、実施例１５～１７及び比較例５、６に係るピストンリングを作製した。
（熱抵抗値の算出）
　後述の方法で測定した、膜厚、比重、比熱及び熱拡散率を、式１に適用することで実施例１～１７及び比較例１～１０に係るピストンリングの皮膜の熱抵抗値を算出した。得られた熱抵抗値を表１に示す。
　皮膜の膜厚は、以下の方法で断面観察を行い、測定した。すなわち、まず、ピストンリングを被覆面に対して垂直方向に切断し、切断面が露出するようにして樹脂に包埋した。次いで、切断面が露出している表面を、耐水研磨紙による湿式研磨した後、ダイヤモンドフィルム＃８０００を用いて仕上げ研磨を実施することで断面観察用の試料を得た。そして、光学顕微鏡を用いて、得られた試料の表面を拡大して観察し、皮膜の膜厚を測定した。
　皮膜の比重は、皮膜の膜厚とピストンリングの被表面処理面の面積から求めた体積、及び皮膜の成膜処理施行前後のピストンリングの重量変化から算出した。
　皮膜の比熱は、示差走査熱量測定（装置名：ＤＳＣ－５０、株式会社島津製作所製）を使用して測定した。測定はピストンリング上に、皮膜と同一条件で作製した薄膜を試料として用い、ＪＩＳ　Ｒ１６７２：２００６に準じる条件で行った。
　皮膜の熱拡散率は、以下の方法で測定試料の作製し、レーザー熱反射法により測定した。すなわち、まず、ピストンリングを被覆面に対して垂直方向に切断し、切断面が露出するように樹脂に包埋した。次いで、切断面が露出している表面（測定面）を、耐水研磨紙による湿式研磨した後、ダイヤモンドフィルム＃８０００を用いて仕上げ研磨を実施することで、ピストンリングの切断面が鏡面になるまで研磨した。さらに、スパッタリング法によって測定面条に５０ｎｍのＭｏ膜を作製した。そして、ファインカッターを用いて樹脂を小片になるように切断した後、平面研削盤を用いて、測定面を１０ｍｍ×１０ｍｍ以下、高さを３ｍｍ以下に加工し、レーザー熱反射測定用の測定試料を得た。
　得られた測定試料について、レーザー熱反射法により、熱拡散率を測定した。測定は熱物性顕微鏡（装置名：サーマルマイクロスコープＴＭ３、株式会社ベテル製）を使用し、以下の条件で行った。なお、測定位置は、皮膜の外周表面とピストンリング基材が測定範囲内に収まるように設定し、３０回測定した平均値を測定結果とした。
（測定条件）
・加熱レーザー形状：２８μｍ×２５μｍの楕円形
・加熱レーザー波長：８０８ｎｍ
・変調周波数：変調周波数が１ＭＨｚ
・検出レーザー形状：直径３μｍの円形
・検出レーザー波長：６５８ｎｍ
・測定範囲：幅１２０μｍ×深さ６０μｍ
・測定間ピッチ：２μｍ
（ブローバイガスの測定）
　ピストンリングを適用する内燃機関として、以下の性能を有するエンジンを準備した。
・ボア径：φ１２０ｍｍ
・排気量：１０Ｌ
・燃料：軽油
　実施例１～１７及び比較例１～１０に係るピストンリングを上記エンジンに取り付け、下記の条件でエンジンを運転した際の、ブローバイガス量を測定した。比較例１におけるブローバイガスを１００とした時の、各実施例及び比較例のブローバイガス量の相対値を、表１及び図４に示す。
・エンジン回転数：２０００ｒｐｍ
・冷却水温：９０℃
・油温：１００℃
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～１０は比較例１と比較してブローバイガスの減少が認められた。実施例１～１０においては、熱抵抗値が大きくなるほど、燃費が向上する傾向がみられた。実施例１１～１７は、同程度の熱抵抗値である実施例１～１０と比較してより顕著にブローバイガスの減少が認められた。比較例４，６，８，１０においてブローバイガスが多かったのは皮膜の熱抵抗が大きかったため、ピストンリングの熱へたりが生じたと推察される。
１…ピストンリング基材、３…中間層、５…皮膜、１０，２０…ピストンリング、１１…合口部、１２，１３…側面、１４…内周面、１５…外周面。

Claims (6)

  1. 　合口部を有するピストンリング基材と、
    　前記ピストンリング基材の少なくとも外周面を被覆する皮膜と、
    を備え、
    　前記皮膜の熱抵抗値が２．０×１０－６～１２．０×１０－６ｍ２・Ｋ／Ｗである、ピストンリング。
  2. 　前記皮膜がＡｌ又はＳｉを含む、請求項１に記載のピストンリング。
  3. 　前記ピストンリング基材の表面上に形成された中間層を更に備え、前記中間層の表面上に前記皮膜が形成されている、請求項１に記載のピストンリング。
  4. 　前記中間層がＡｌ又はＳｉを含む、請求項３に記載のピストンリング。
  5. 　前記皮膜はＳｉが含有された窒化クロムで構成され且つ前記中間層はＳｉが含有されたクロムで構成されている、請求項３又は４に記載のピストンリング。
  6. 　前記皮膜はＡｌが含有された窒化クロムで構成され且つ前記中間層はＡｌが含有されたクロムで構成されている、請求項３又は４に記載のピストンリング。
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