活塞环制造技术

提供一种在高输出的发动机中能够长期维持优异的铝附着防止效果的活塞环。本发明专利技术的活塞环的一形态中，活塞环的上表面及下表面的至少一方由含有板状填充材料的树脂系皮膜覆盖，所述板状填充材料包含选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供一种在高输出的发动机中能够长期维持优异的铝附着防止效果的活塞环。本专利技术的活塞环的一形态中，活塞环的上表面及下表面的至少一方由含有板状填充材料的树脂系皮膜覆盖，所述板状填充材料包含选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种。【专利说明】活塞环
本专利技术涉及活塞环，更详细而言，涉及内燃机用的活塞环。
技术介绍
在内燃机所使用的活塞环中，设置于最接近燃烧室的部位的顶环由于燃烧压力而受到由铝合金等构成的活塞的活塞环槽(环槽)的剧烈撞击，同时在环槽的表面滑动。内燃机内由于燃料的燃烧而形成高温。已知有如下情况:在汽油发动机的顶环附近为200°C以上，由于热冲击等而引起活塞的强度下降。在活塞的环槽的表面,如图1所示，以0.2mm间隔形成有约Ιμπι的突起。这是由车刀的车削加工而产生的。该突起由于活塞环的敲击和滑动而发生缺损或磨损，在环槽表面露出新生的铝面。新生的铝面容易附着于由金属构成的活塞环的表面，因此铝附着于活塞环的表面。以下，将该现象称为铝附着。在高输出发动机中，环槽的表面容易变粗糙，由于活塞环的敲击和滑动而新生的铝面进一步露出，铝附着反复进行，因此可认为环槽的磨损急速进行。当环槽的磨损变大时，活塞环的密封性能下降，燃烧气体从燃烧室向曲轴室流入的渗漏气体增加。当渗漏气体增加时，可能引起发动机的输出下降等故障。为了防止铝附着，以往，提出了不使环槽与活塞环尤其是顶环直接接触的方法、缓和活塞环对环槽的攻击的方法等。作为活塞侧的对策，在专利文献I中，提出了一种对由铝合金构成的环槽表面实施阳极氧化处理(防蚀铝 处理)而且向由该处理而生成的微细孔中填充润滑性物质的方法。通过阳极氧化处理，在环槽表面形成硬质的氧化皮膜，因此能防止铝合金的脱落，抑制铝附着。然而，存在如下问题:对活塞的阳极氧化处理所需的成本高，由于氧化铝为硬质，因此初期跑合性差。另一方面，作为活塞环侧的对策，专利文献2中记载了在活塞环侧面形成使二硫化钥等固体润滑剂分散于耐热性树脂的聚酰胺、聚酰亚胺等而得到的皮膜的方法。在该方法中，由于皮膜中的固体润滑剂开裂而磨损，皮膜的摩擦系数下降，对环槽的攻击力被缓和，招附着被抑制。另外，在专利文献3中记载了在活塞环侧面形成由含有铜系粉末的耐热树脂构成的表面皮膜的方法。在专利文献3中记载了:通过铜系粉末的添加，向形成于活塞环表面的表面皮膜赋予耐磨损性，能够使耐热树脂产生的润滑性长期发挥功能。而且，记载了:将铜系粉末的形状设为鳞片状，并沿着厚度方向重叠配置，由此能够防止活塞环槽损伤。近年来，从降低环境负荷的观点出发，发动机的高效率化在不断推进，对于活塞环也要求与以往相比在高温高负荷的条件下发挥充分的性能的耐久性。在专利文献2的方法中，作为必须成分而添加固体润滑剂，但固体润滑剂如上述那样由于自身开裂磨损，而使皮膜的摩擦系数下降，缓和对环槽的攻击力。因此，皮膜的耐磨损性降低，难以长期维持皮膜并使防止铝附着的效果持续。尤其是在高温高负荷条件下，难以长期维持皮膜并获得上述的效果。而且，在专利文献3的皮膜中，高温高负荷条件下的耐久性也不能说是充分的，在高输出的发动机中，无法长期维持防止铝附着的效果。以下，将防止铝附着的效果记为“铝附着防止效果”。专利文献1:日本特开昭63-170546号公报专利文献2:日本特开昭62-233458号公报专利文献3:国际公开公报第2007/099968号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种在高输出的发动机中能够长期维持优异的铝附着防止效果的活塞环。解决课题所用的方法本专利技术人鉴于上述问题进行了深入研究，结果获得了以下发现，从而促成了本专利技术的完成:通过将含有氧化铝、碳化硅、氮化硅及氮化硼中的至少一种的板状填充材料的树脂系皮膜覆盖于活塞环的上表面及下表面的至少一方，即使在高输出的发动机中，也能够长期维持优异的铝附着防止效果。即，本专利技术的一形态所涉及的活塞环是上表面及下表面的至少一方由含有板状填充材料的树脂系皮膜覆盖的活塞环，板状填充材料包含选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种。另外，活塞环的上表面及下表面是在活塞环的表面中配置于环槽内的面，是与活塞环的外周面大致垂直的面。在上述形态中，优选的是，板状填充材料的平均粒径为2?20 μ m。在上述形态中，优选的是，板状填充材料的长径比为20?200。在上述形态中，优选的是，板状填充材料的含有量相对于树脂系皮膜为0.1?30体积％。专利技术效果本专利技术的活塞环即使在高输出发动机中也能够长期维持优异的铝附着防止效果。【专利附图】【附图说明】图1是表示测定活塞的活塞环槽表面的表面粗糙度而得到的结果的图。图2是表示单体附着试验机的概要的剖视图。图3中，图3a是本专利技术的活塞环的一实施方式的立体图，图3b是图3a所示的活塞环的b_b线剖视图。【具体实施方式】以下，详细说明本实施方式的活塞环。如图3a及图3b所示，本实施方式的活塞环3的上表面及下表面中的至少一方由树脂系皮膜6覆盖。树脂系皮膜6含有板状填充材料7。板状填充材料7包含选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种。板状填充材料7可以由选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种构成。(I)活塞环母材构成本实施方式的活塞环的活塞环母材8优选为，不仅具有加工性、耐热性，由于反复发生与环槽的碰撞，因此还具有规定的强度、耐磨损性。作为优选的材料，可列举钢、马氏体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、高级铸铁等。而且，为了提高耐磨损性，可以使用若为不锈钢则实施氮化处理、若为铸铁则实施硬质镀铬、无电解镀镍处理而得到的活塞环母材。(2)活塞环的基底处理为了提高本实施方式的树脂系皮膜与活塞环的密接性，可以在活塞环母材的表面(上表面及下表面)形成磷酸盐皮膜。作为磷酸盐皮膜，可列举磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸钙系的皮膜。而且，也能够形成磷酸盐皮膜以外的化成处理皮膜、氧化膜。在表面形成有硬质镀铬皮膜、无电解镀镍皮膜等的活塞环上无法形成化成处理皮膜。因此，为了确保皮膜的密接性而从活塞环母材的表面除去无机质的污溃、有机质的污溃为优选。而且，也可以兼顾表面的粗糙度调整而对活塞环进行喷射处理。还可以实施污溃去除和喷射处理这两者。(3)皮膜覆盖本实施方式的活塞环的树脂系皮膜的特征在于，含有氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼中的至少一种的板状填充材料。在内燃机中，在高温下，由于燃烧压力而在活塞环与活塞的环槽表面之间反复进行碰撞，同时，活塞环表面和环槽表面沿着周向滑动。在本实施方式的树脂系皮膜中，由于硬质的板状填充材料相对于皮膜表面基本平行地排列，因此不会使作为对方材料的活塞的环槽表面变粗糙，能够使环槽表面的突起在滑动的初期阶段磨损。将该效果称为平滑化效果。如此由于环槽的突起早期消失，从而环槽表面与活塞环碰撞及滑动时的活塞环的攻击力(环槽表面的损伤)大幅降低。而且，分散有硬质高强度的板状填充材料的本实施方式的树脂系皮膜为高强度且耐磨损性优异，通过散布于树脂系皮膜中的硬质的板状填充材料，来缓和由所述冲击产生的应力，因此即使在高输出发动机中也能长期地维持皮膜。而且，在突起消失之后，通过与树脂系皮膜中的硬质的板状填充材料滑动接触，环槽表面的铝合金中的软质的铝选择性地磨损，初晶硅在环槽表面突本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞环，其特征在于，其上表面及下表面的至少一方由含有板状填充材料的树脂系皮膜覆盖，所述板状填充材料包含选自氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼的组的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木隼一，小野敬，
申请(专利权)人：株式会社理研，
类型：发明
国别省市：日本;JP