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DE69711722T2 - Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil - Google Patents

Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil

Info

Publication number
DE69711722T2
DE69711722T2 DE69711722T DE69711722T DE69711722T2 DE 69711722 T2 DE69711722 T2 DE 69711722T2 DE 69711722 T DE69711722 T DE 69711722T DE 69711722 T DE69711722 T DE 69711722T DE 69711722 T2 DE69711722 T2 DE 69711722T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chromium plating
plating layer
particles
wear
composite
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 - Lifetime
Application number
DE69711722T
Other languages
English (en)
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DE69711722D1 (de
Inventor
Akira Harayama
Toshiaki Imai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TPR Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18051663&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69711722(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from JP31429696A external-priority patent/JP3148655B2/ja
Application filed by Teikoku Piston Ring Co Ltd filed Critical Teikoku Piston Ring Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69711722D1 publication Critical patent/DE69711722D1/de
Publication of DE69711722T2 publication Critical patent/DE69711722T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/625—Discontinuous layers, e.g. microcracked layers
    • 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
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Description

    Verbundverchromungsschicht und damit beschichtetes Gleitelement
  • Diese Erfindung betrifft eine Verbundverchromungsschicht, die harte Partikel in einem in einer harten Verchromungsschicht ausgebildeten Netzwerk von Rissen aufweist, und Gleitelemente, die mit der Schicht beschichtet sind, wie Flügelschaufeln in Kompressoren oder Kolbenringe in Verbrennungsmotoren.
  • Eine Dispersion von harten Partikeln innerhalb einer Hartverchromungsschicht wurde versucht, um die Haltbarkeit der Verchromungsschicht zu verbessern. Die bis heute vorgeschlagenen Verfahren zur Dispersion von harten Partikeln innerhalb der Hartverchromungsschicht sind die folgenden:
  • - Ein Pulselektrolyseverfahren (japanische Patentveröffentlichung Nr. 59-028640) mittels wiederholter Elektrolyse unter Verwendung einer vergleichsweise niedrigen Stromdichte für die Mitabscheidung von den harten Partikeln und einer Stromdichte, bei der sich die Verchromungsschicht bei normaler Geschwindigkeit elektrisch abscheidet.
  • - Ein Verfahren (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-003895) mittels Zugabe von Seltenerdelementen oder Verbindungen von Seltenerdelementen zu dem Verchromungbad.
  • - Ein Verfahren (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-120498) mittels Zugabe von selbstschmierenden Partikeln und harten Partikeln zu einem dreiwertigen Verchromungsbad.
  • Jedoch waren diese Verfahren insofern nachteilig, als keines dieser Verfahren praktisch einsetzbar war und sich diese Verfahren in unseren Folgeuntersuchungen als schwer reproduzierbar erwiesen. Weitere Probleme waren, daß das Dispersionsverhältnis extrem niedrig war oder die Galvanisierungsgeschwindigkeit extrem niedrig war.
  • Der Zweck der vorstehend erwähnten Verbundverchromungsschichten ist es, harte Partikel gleichmäßig in der Hartverchromungsschicht zu verteilen. Es gibt ein anderes Verfahren unter Verwendung eines Netzwerks von vergrößerten Rissen, die harte Partikel in der Hartverchromungsschicht enthalten (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-56600). Dieses Verfahren stellt eine Verbundverchromungsschicht mit zufriedenstellender Galvanisierungsgeschwindigkeit, Regelung des Dispersionsverhältnisses und Reproduzierbarkeit zur Verfügung.
  • Die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-56600 offenbarten Merkmale sind die folgenden:
  • - Dicke der Verbundverchromungsschicht: 10-1000 um
  • - Rißbreite: 0,5 um oder mehr und sogar 1 um oder mehr
  • - Größe der harten Partikel: 0,5 um bis 15 um (0,5 bis 5 vvm in der Ausführungsform)
  • - Harte Partikel: WC, Al&sub2;O&sub3;, SiC, Si&sub3;N&sub4;, BC, Diamant
  • Diese Verbundverchromungsschicht wird tatsächlich für Kolbenringe in bestimmten Kleinlastdieselmotoren in Europa verwendet. Die Spezifikationen für diese handelsüblich verwendete Verbundverchromungsschicht sind die folgenden:
  • - Filmdicke: 100-200 um
  • - Filmhärte: Vickershärte 850 bis 1000
  • - Harte Partikel: Al&sub2;O&sub3; (pulverisierte Partikel)
  • - Mittlere Größe der harten Partikel: 4,5 um
  • - Dispersionsverhältnis der harten Partikel: 5 Volumenprozent
  • Jedoch besitzt dieser mit der vorstehend erwähnten Verbundverchromungsschicht beschichtete Kolbenring eine hervorragende eigene Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit, trägt aber das Gegenmaterial in großen Mengen ab und verursacht Probleme durch drastische Erhöhung des Verschleißes der Zylinderbohrung. Demgemäß ist der mit der vorstehend benannten Verbundverchromungsschicht gebildete Kolbenring für eine Verwendung bei Hochlastdieselmotoren oder Benzinmotoren ungeeignet.
  • Die Art der harten Partikel und ihr Gesamtgehalt in der vorstehend erwähnten Verbundverchromungsschicht scheinen die Verschleißmenge des Gegenmaterials zu beeinflussen, aber der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-56600 ist absolut kein Hinweis darauf zu entnehmen. Weiterhin weist die vorstehend erwähnte Verbundverchromungsschicht anders als die üblicherweise in dem Fachgebiet verwendete Verbundgalvanisierung von Nickel oder Ni-Co-P-Verbindungen eine andere Verteilung der harten Partikel und ein anderes Matrixmaterial auf, und somit ist eine Verminderung des Verschleißes auf dem Kolbenringgegenmaterial durch Anwendung des verfügbaren Wissens über Verbundgalvanisierungen aus dem Stand der Technik unmöglich.
  • Die EP 0 668 375 beschreibt ebenfalls eine Verbundverchromungsschicht, die harte Partikel in einem Netzwerk von Rissen aufweist, die eine harte, haltbare Verchromungsbeschichtung bildet. Jedoch wird in der EP 0 668 375 die Verschleißmenge an den Gegenmaterial nicht erwähnt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundverchromungsschicht zur Verfügung zu stellen, die harte Partikel in einem in einer harten Verchromungsschicht ausgebildeten Netzwerk von Rissen aufweist und eine bessere Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit und einen geringen Verschleiß auf der Gleitfläche des Gegenmaterials ergibt. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, Gleitelemente, wie Kolbenringe, zur Verfügung zu stellen, die eine Beschichtung mit der vorstehenden Verbundverchromungsschicht aufweisen.
  • Eine erfindungsgemäße Verbundverchromungsschicht enthält harte Partikel in einem in einer Hartverchromungsschicht ausgebildeten Netzwerk von Rissen. Die harten Partikel sind Si&sub3;N&sub4;-Partikel. Die mittlere Größe der harten Partikel beträgt 0,8 bis 3 um und das Dispersionsverhältnis der harten Partikel beträgt 3 bis 15 Volumenprozent.
  • Die Verbundverchromungsschicht wird zur Beschichtung der Gleitfläche von Gleitelementen, wie Flügelschaufeln in Kompressoren oder Kolbenringe in Verbrennungsmotoren (so wie Hochlastdieselmotoren oder Benzinmotoren) verwendet, wodurch ein Gleitelement mit hervorragenden Gleiteigenschaften zur Verfügung gestellt wird.
  • Die erfindungsgemäße Verbundverchromungsschicht kann durch Verwendung eines Verchromungsbades, das bestimmte Mengen von dispergierten Si&sub3;N&sub4;-Partikel enthält, und durch wiederholte Ausführung des Verbundverchromungsverfahrens und Beizverfahrens gebildet werden.
  • Die Netzwerkdichte der in dem Verbundverchromungsverfahren und dem Beizverfahren gebildeten Risse kann einfach durch die Anzahl von Rissen, die parallele Linien (Länge 1 mm) auf der Galvanisierungsfläche kreuzen, ausgedrückt werden. Die Rißdichte liegt in einem Bereich von 0 (ohne Risse) bis 200 Linien pro Millimeter (Mikrorißgalvanisierung). Wenn die Rißdichte hoch ist, vermindert sich die Stärke der Galvanisierungsschicht und umgekehrt, wenn die Rißdichte niedrig ist, kann kein hohes Dispersionsverhältnis von harten Partikeln erhalten werden. Der bevorzugte Bereich für die Rißdichte beträgt in dieser Erfindung 40 bis 90 Linien pro Millimeter.
  • Der Rißquerschnitt zeigt eine grobe V-Form und die Öffnungsbreite muß größer sein als die Größe des harten Partikels. Wenn die Öffnungsbreite klein ist, kann das Dispersionsverhältnis der harten Partikel nicht erhöht werden und wenn sie umgekehrt zu groß ist, verringert sich die Stärke der Schicht. Ein bevorzugter Bereich der Öffnungsbreite beträgt im allgemeinen von 4 bis 10 um.
  • Die Randfläche der Si&sub3;N&sub4;-Partikel bildet die Hauptgleitfläche der Verbundverchromungsschicht und die Verchromungsfläche bildet die Nebengleitfläche.
  • Das Partikelmaterial in der Verbundverchromungsschicht scheint einen Unterschied hinsichtlich des an dem Gegengleitmaterial verursachten Verschleißes auszumachen. Ein Vergleich einer Al&sub2;O&sub3;-Verbundverchromung und einer Si&sub3;N&sub4;- Verbundverchromung, die beide die gleiche Partikelgröße, Form und das gleiche Dispersionsverhältnis aufwiesen, bestätigte, daß die Si&sub3;N&sub4;-Verbundverchromung überlegen ist.
  • Der Verschleiß auf der Gegengleitfläche nimmt ab, wenn das Dispersionsverhältnis der Si&sub3;N&sub4;-Partikeln erhöht wird. Bei den Al&sub2;O&sub3;-Partikel erhöht sich jedoch der Verschleiß an der Gegengleitfläche, wenn das Dispersionsverhältnis erhöht wird. Ein hohes Dispersionsverhältnis für die harten Partikel ist vorzuziehen, um eine befriedigende Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit zu erhalten. Eine Verchromungsschicht, die Si&sub3;N&sub4;-Partikel in einem Verhältnis von 3 Volumenprozent oder mehr enthält, kann im Vergleich zu der Al&sub2;O&sub3;-Partikel enthaltenden Verchromungsschicht viel weniger Verschleiß auf der Gegengleitfläche verursachen.
  • Die Risse müssen vergrößert sein, um das Dispersionsverhältnis zu erhöhen, aber die Erhöhung der Rißgröße ist begrenzt, so daß das Dispersionsverhältnis nicht über 15 Volumenprozent erhöht werden kann.
  • Der auf der Gegengleitfläche verursachte Verschleiß erhöht sich, wenn die Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel groß ist. Wenn die Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel klein ist, erhöht sich der Eigenverschleiß. Ein bevorzugter mittlerer Größenbereich (Pulverkorngröße) für die harten Partikel beträgt 0,8 bis 3 um.
  • Die vorstehend genannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nochfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher werden, die lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die angefügte Zeichnung angegeben ist.
  • Fig. 1(a) und 1(b) zeigen eine Ausführungsform dieser Erfindung.
  • Fig. 1(a) zeigt eine Längsquerschnittsansicht, die einen Abschnitt des Kolbenrings darstellt.
  • Fig. 1(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht aus der Richtung senkrecht zu der Galvanisierungsfläche, die einen Abschnitt der Verbundverchromungsschicht auf dem Kolbenring darstellt.
  • Fig. 2(a) und 2(b) sind Schrägansichten, die das Herstellungsverfahren für die Verbundverchromungsschicht für den Kolbenring beschreiben.
  • Fig. 2(a) zeigt einen Teil der Schicht nach einem Verbundverchromungsverfahrens- und Beizverfahrenszyklus.
  • Fig. 2 (b) zeigt einen Teil der Schicht nach zwei Verbundverchromungsverfahrens- und Beizverfahrenszyklen.
  • Fig. 3 zeigt eine Zeichnung, die die hin- und herbewegende Reibungsprüfapparatur darstellt.
  • Fig. 4 zeigt eine Grafik, die die Prüfungsdaten aus der Verschleißprüfung 1 darstellt.
  • Fig. 5 zeigt eine Grafik, die die Prüfungsdaten aus der Verschleißprüfung 2 darstellt.
  • Fig. 6 zeigt eine Grafik, die die Prüfungsdaten aus der Verschleißprüfung 3 darstellt.
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittslängsansicht eines Teils des Kolbenrings aus einer Ausführungsform dieser Erfindung. Eine nitrierte Schicht 2 ist auf der Gesamtoberfläche des Kolbenrings 1 gebildet und eine Verbundverchromungsschicht 3 ist auf der äußeren Umfangsfläche der nitrierten Schicht 2 gebildet. Die Verbundverchromungsschicht 3 weist ein Netzwerk von Rissen 4 auf der Oberfläche und im Inneren der Schicht auf, wie aus der senkrecht zur Galvanisierungsfläche verlaufenden Richtung zu sehen ist, und Si&sub3;N&sub4;-Partikel 5 sind in den Rissen 4 eingebettet. Die mittlere Partikelgröße der Si&sub3;N&sub4;-Partikel beträgt 0, 8 bis 3 um und das Dispersionsverhältnis der Si&sub3;N&sub4;-Partikel beträgt 3 bis 15 Volumenprozent.
  • Das Galvanisierungsverfahren für die Verbundverchromungsschicht 3 des Kolbenrings 1 wird nachfolgend beschrieben.
  • Nach der einleitenden Verbundverchromung werden ein Verbundverchromungsverfahren und ein Beizverfahren wiederholt auf der äußeren Umfangsfläche des Kolbenrings ausgeführt.
  • Die Bedingungen für das Verbundverchromungsbad sowie das Verbundverchromungsverfahren und das Beizverfahren sind in einem nachstehenden Beispiel aufgeführt. Die einleitende Verbundverchromung ist eine Vorgalvanisierung, die normalerweise 3 bis 10 Minuten benötigt, und die anderen Bedingungen sind die gleichen, wie sie nachstehend aufgeführt sind.
  • Galvanisierungsbad
  • CrO&sub3; : 250 g/l
  • H&sub2;SO&sub4; : 1, 0 g/l
  • H&sub2;SiF&sub6; : 5 g/l
  • Harte Partikel (Si&sub3;N&sub4;) 20 g/l
  • Die mittlere Größe der harten Partikel beträgt 1,2 um. Eine Verwendung eines Fluorid enthaltenden Galvanisierungsbades ergab eine bessere Adhäsion zwischen den Verchromungsschichten in den Verbundverchromungsverfahrens- und Beizverfahrenszyklen.
  • - Verbundverchromung
  • Stromdichte: 60 A/dm²
  • Temperatur des Galvanisierungsbades: 55ºC Galvanisierungszeit: 10 Minuten
  • - Beizung
  • Stromdichte: 50 A/dm²
  • Temperatur des Galvanisierungsbades: 55ºC
  • Beizzeit: 1 Minute
  • Wenn ein Verbundverchromungsverfahrens- und Beizverfahrenszyklus unter den vorstehenden Bedingungen ausgeführt wird, wird eine Verbundverchromungsschicht 3A über der nitrierten Schicht 2 in der äußeren Umfangsfläche des Kolbenrings 1 gebildet, wie in Fig. 2(a) dargestellt ist. Auf der Oberfläche der Verbundverchromungsschicht 3A ist ein Netzwerk von Rissen 4 gebildet und die Si&sub3;N&sub4;-Partikel 5 sind in den Rissen 4 eingebettet.
  • Wenn außerdem, wie in Fig. 2(b) dargestellt ist, das Verbundverchromungsverfahren und das Beizverfahren wiederholt ausgeführt werden, wird eine weitere Verbundverchromungsschicht 3B auf der in dem einleitenden Verfahrenszyklus gebildeten Verbundverchromungsschicht 3A laminiert. Dementsprechend sind die Si&sub3;N&sub4;-Partikel 5 in den Rissen 4 der ersten Verbundverchromungsschicht 3A am Entstehungsort innerhalb der Schichten eingebettet. Auf der Oberfläche der Verbundverchromungsschicht 3B der zweiten Schicht ist ein Netzwerk von Rissen 4 gebildet und die Si&sub3;N&sub4;-Partikel 5 sind in den Rissen 4 eingebettet.
  • Wenn das Verbundverchromungsverfahren und das Beizverfahren wiederholt in den spezifischen Zyklen ausgeführt werden, wird danach die Verbundverchromungsschicht 3 mit der spezifizierten Dicke über der nitrierten Schicht 2 auf der äußeren Umfangsfläche des Kolbenrings 1 gebildet.
  • Wenn ein Verbundverchromungsverfahrens- und Beizverfahrenszyklus unter den vorstehenden Bedingungen durchgeführt ist, kann eine Galvanisierungsdicke von etwa 10 jim erhalten werden. Um somit zum Beispiel die Verbundverchromungsschicht 3 mit einer Enddicke von 100 um zu erhalten, werden 12 Zyklen durchgeführt, so daß eine Galvanisierungsdicke von 120 um erhalten wird, da ein zusätzlicher Rand (20 um) zum Schleifen zugegeben sein muß.
  • Nachfolgend werden die aus der Verschleißprüfung erhaltenen Daten unter Verwendung der hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur erläutert.
  • Fig. 3 zeigt eine Skizze der bei der Untersuchung verwendeten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur. Ein stiftförmiges oberes Prüfteil 10 wird von einem fixierten Block 11 getragen und eine abwärts gerichtete Last wird von oben durch einen Hydraulikzylinder 12 aufgebracht, um einen Kontakt auf ein unteres Prüfteil 13 zu pressen. Das flache sockelförmige untere Prüfteil 13 wird von einem beweglichen Block 14 getragen und durch ein Kurbelgetriebe vor- und zurückbewegt. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Meßdose.
    • Die Prüfbedingungen waren wie folgt:
  • Last: 98 N
  • Geschwindigkeit: 600 cpm
  • Hub: 50 mm
  • Zeit: 1 Stunde
  • Schmieröl: Lageröl mit einer Viskosität, die äquivalent zu Leichtöl ist.
    • [Verschleißprüfung 1]
  • Die ausgeübte Wirkung in Bezug auf den Verschleiß des Gegenmaterials entsprechend der Form der harten Partikel und ihrem Gehalt in der Schicht wurde mit der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur untersucht. (1) Prüfstück
  • Oberes Prüfstück: Gußeisenmaterial, das für Zylindereinsätze verwendet wird.
  • Unteres Prüfstück: Das untere Prüfstück wurde aus Stahl hergestellt, der für Kolbenringe verwendet wird und auf der Oberfläche mit einer Verbundverchromung beschichtet ist.
  • Bei Verwendung der vorstehenden Prüfstücke ist es zweckmäßig, den auf dem Gegenmaterial durch die Verbundverchromungsschicht verursachten Verschleiß zu bestimmen, da die Zusammenwirkung zwischen dem oberen und dem unteren Prüfstück ermöglicht, daß sich Verschleiß an dem oberen Prüfstück entwickelt.
    • (2) Verbundverchromung
  • Die Verbundverchromung war die gleiche, die für den Kolbenring 1 in der Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben ist. Jedoch waren die harten Partikel in dem Galvanisierungsbad wie in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
    • (3) Prüfverfahren
  • Die Verschleißprüfung wurde bei den verschiedenen Dispersionsverhältnissen (Volumenverhältnis) der harten Partikel mit der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur durchgeführt.
    • (4) Ergebnisse
  • Die Verschleißergebnisse des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial) gegen das Dispersionsverhältnis von harten Partikeln ist in Fig. 4 dargestellt. Die Prüfung wurde mit dem unteren Prüfstück durchgeführt, das mit der üblichen Hartverchromungsschicht beschichtet war. Das Verschleißverhältnis in Fig. 4 wurde für die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks auf 1 gesetzt, wenn das untere Prüfstück mit der Hartverchromungsschicht beschichtet ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, erhöht sich die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial) plötzlich, wenn der Gehalt von Al&sub2;O&sub3;- Partikeln in der Verbundverchromungsschicht erhöht wurde. Im Gegensatz dazu verringerte sich die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial), wenn der Gehalt an Si&sub3;N&sub4; - Partikeln in der Verbundverchromungsschicht erhöht war. Insbesondere als der Gehalt von Si&sub3;N&sub4;-Partikeln 3% oder mehr betrug, war die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial) äußerst niedrig im Vergleich zu der Al&sub2;O&sub3;- Partikel enthaltenden Verbundverchromungsschicht.
    • [Verschleißprüfung 2]
  • Die als Verschleiß des Gegenmaterials ausgedrückte Wirkung entsprechend der Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel wurde mit der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur überprüft.
    • (1) Prüfstück
  • Das obere Prüfstück zusammen mit dem unteren Prüfstück waren die gleichen wie die vorstehend für die Verschleißprüfung 1 beschriebenen.
    • (2) Verbundverchromung
  • Die Verchromung wurde so wie die Verbundverchromung für den Kolbenring 1 ausgeführt, die in der Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben ist. Die harten Partikel in dem Galvanisierungsbad waren jedoch die in Tabelle 2 aufgeführten. Tabelle 2
  • Der Verschleißtest wurde bei den verschiedenen mittleren Größen der Si&sub3;N&sub4;-Partikel unter Verwendung der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur durchgeführt.
    • (4) Ergebnisse
  • Die Verschleißergebnisse auf dem oberen Prüfstück (Gegenmaterial) gegenüber der mittleren Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel sind in Fig. 5 dargestellt. Die Untersuchung wurde mit dem unteren Prüfstück durchgeführt, das mit der gewöhnlichen Hartverchromungsschicht beschichtet war. Das Verschleißverhältnis in Fig. 5 wurde für die Verschleißmenge auf dem oberen Prüfstück auf 1 gesetzt, wenn das untere Prüfstück mit der Hartverchromungsschicht beschichtet war. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, erhöhte sich auch die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial), wenn die mittlere Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikeh in der Verbundverschromungsschicht erhöht wurde. Die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks (Gegenmaterial) wurde jedoch in dem Partikelgrößenbereich von 0,8-3 um als gering ermittelt.
    • [Verschleißprüfung 3]
  • Die als Eigenverschleiß ausgeübte Wirkung entsprechend der Art und Größe der harten Partikel wurde mit der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur überprüft.
    • (1) Prüfstück
  • Oberes Prüfstück: Das obere Prüfstück war aus Stahl, der für Kolbenringe verwendet wird, hergestellt und an der Oberfläche mit einer Verbundverchromung beschichtet.
  • Unteres Prüfstück: Gußeisenmaterial, das für Zylindereinsätze verwendet wird.
  • Die Verchromung wurde so wie die Verbundverchromung für den Kolbenring 1 ausgeführt, die in der Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben ist. Die harten Partikel in dem Galvanisierungsbad waren jedoch die in Tabelle 3 aufgeführten. Tabelle 3
    • (3) Prüfverfahren
  • Der Verschleißtest wurde mit der vorstehend erwähnten hin- und herbewegenden Reibungsprüfapparatur durchgeführt.
    • (4) Ergebnisse
  • Die Verschleißergebnisse auf dem oberen Prüfstück sind in Fig. 6 dargestellt. Die Untersuchung wurde mit dem oberen Prüfstück durchgeführt, das mit der gewöhnlichen Hartverchromungsschicht beschichtet war. Das Verschleißverhältnis in Fig. 5 wurde für die Verschleißmenge des oberen Prüfstücks auf 1 gesetzt, wenn es mit der Hartverchromungsschicht beschichtet war. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, war die Verschleißmenge auf dem oberen Prüfstück, in anderen Worten die Eigenverschleißmenge, wenn die mittlere Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel in der Verbundverchromungsschicht 0,8 um oder mehr betrug, etwa gleich der Verschleißmenge der Al&sub2;O&sub3;- Partikel enthaltenden Verbundverchromungsschicht und die Haltbarkeit wurde im Vergleich zu der Hartverchromungsschicht als beträchtlich verbessert ermittelt. Wenn weiterhin die mittlere Größe der Si&sub3;N&sub4;-Partikel in der Verbundverchromungsschicht 0,4 um betrug, wurde der Verschleiß etwas größer.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern verschiedene Varianten erhalten werden können, ohne ihren Bereich zu verlassen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (4)

1. Verbundverchromungsschicht (3), die harte Partikel (5) in einem in einer harten Verchromungsschicht ausgebildeten Netzwerk von Rissen (4) aufweist, wobei die harten Partikel Si&sub3;N&sub4;-Partikel (5) sind, die mittlere Größe der harten Partikel (5) 0,8 bis 3 um ist und das Dispersionsverhältnis der harten Partikel (5) 3 bis 15 Volumenprozent beträgt.
2. Gleitelement, das die auf der Gleitfläche des Gleitelements ausgebildete Verbundverchromungsschicht (3) nach Anspruch 1 aufweist.
3. Gleitelement nach Anspruch 2, bei dem das Gleitelement ein Kolbenring (1) ist, der die auf der äußeren Umfangsfläche des Kolbenrings (1) ausgebildete Verchromungsschicht (3) aufweist.
4. Gleitelement nach Anspruch 3, bei dem eine Nitrierschicht (2) auf den oberen und unteren Oberflächen des Kolbenrings (1) ausgebildet ist.
DE69711722T 1996-11-11 1997-11-10 Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil Expired - Lifetime DE69711722T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31429696A JP3148655B2 (ja) 1996-09-05 1996-11-11 摺動部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69711722D1 DE69711722D1 (de) 2002-05-08
DE69711722T2 true DE69711722T2 (de) 2002-08-08

Family

ID=18051663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69711722T Expired - Lifetime DE69711722T2 (de) 1996-11-11 1997-11-10 Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil

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