铁系喷镀覆膜、内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构制造技术

一种覆盖内燃机用汽缸体的缸孔内表面的铁系喷镀覆膜。该铁系喷镀覆膜在覆膜表面包含凹坑，凹坑量在0.01％～0.21％的范围内，且该覆膜表面的平均粗糙度Ra在0.01μm～0.15μm的范围内。内燃机用汽缸体包括内表面具有该铁系喷镀覆膜的缸孔、和具有缸孔的汽缸体主体。内燃机用滑动机构包括该内燃机用汽缸体、和与该汽缸体的缸孔相对滑动的活塞。活塞具有活塞环，活塞环在其与缸孔之间的滑动部具有铬覆膜、氮化铬覆膜或类金刚石覆膜。

Iron Spray Coating, Cylinder Block for Internal Combustion Engine and Sliding Mechanism for Internal Combustion Engine

【技术实现步骤摘要】
铁系喷镀覆膜、内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构本申请是申请日为2014年5月19日、申请号为201480037009.8、专利技术名称为“铁系喷镀覆膜、使用了该铁系喷镀覆膜的内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构”的申请的分案申请。
本专利技术涉及铁系喷镀覆膜，更详细而言，涉及覆盖在内燃机用汽缸体的缸孔内表面上的铁系喷镀覆膜，涉及通过恰当地控制凹坑量、表面粗糙度等能够实现优异的耐划伤性的铁系喷镀覆膜、使用该铁系喷镀覆膜的内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构。
技术介绍
在以往的汽车内燃机用汽缸体中，主流的是镶铸作为缸孔面的铸铁制衬套而形成的铝合金制汽缸体，但是，从发动机部件轻量化的观点来看，正在对代替铸铁制衬套而镶铸铝制衬套的类型的汽缸体、完全废弃了铸铁制衬套的铝合金制单体进行开发。但是，在铝制衬套、铝合金制单体中，在耐磨性、耐划伤性方面存在问题，对此，也存在有施加镀镍等的镀处理的情况，但是，可以说对耐磨性、耐划伤性并不充分。另外，代替上述的方法，还采用有通过利用等离子火焰向缸孔内表面喷射喷镀粉末而形成喷镀覆膜、从而提高耐磨性、耐划伤性的方法。例如，在专利文献1所记载的专利技术中，通过在发动机用汽缸体的缸孔表面喷镀铁系合金粉末，从而谋求提高相对于活塞环和活塞的耐磨性以及耐划伤性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特开2003-138366号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，上述通过喷镀铁系合金粉末而形成的喷镀覆膜提高了相对于活塞环和活塞的耐磨性以及耐划伤性，但是，例如在像最近的高功率发动机那样作用有非常高的缸内压力的汽缸体中，因较高的燃烧压力而使喷镀覆膜反复负荷高载荷。因此，实际上有时发生划伤、即烧结的情况，而且，还明确了会引起覆膜剥离。这样的划伤的发生容易直接引起发动机破损，因而是必须尽可能排除的重要的问题。本专利技术即是鉴于具有这样的以往技术的课题而做成的，其目的在于提供能够实现优异的耐划伤性的铁系喷镀覆膜、使用了该铁系喷镀覆膜的内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构。用于解决问题的方案为了达成上述目的，本专利技术人反复进行了深刻研究，其结果，发现通过恰当地控制喷镀覆膜的凹坑量、表面粗糙度从而能够达成上述目的，以至于完成了本专利技术。即，本专利技术的铁系喷镀覆膜为一种覆盖内燃机用汽缸体的缸孔内表面的铁系喷镀覆膜。本专利技术的铁系喷镀覆膜的特征在于，该铁系喷镀覆膜在覆膜表面包含凹坑，凹坑量在0.01％～0.21％的范围内，且该覆膜表面的平均粗糙度Ra在0.01μm～0.15μm的范围内。另外，本专利技术的内燃机用汽缸体的特征在于，该内燃机用汽缸体包括内表面具有上述这样的铁系喷镀覆膜的缸孔、和具有该缸孔的汽缸体主体。另外，本专利技术的内燃机用滑动机构为包括上述这样的内燃机用汽缸体、和与该汽缸体的缸孔相对滑动的活塞的内燃机用滑动机构。该内燃机用滑动机构的特征在于，上述活塞具有活塞环，该活塞环在其与上述缸孔之间的滑动部具有铬(Cr)覆膜、氮化铬(CrN)覆膜或类金刚石(DLC)覆膜。专利技术的效果采用本专利技术，由于设定为恰当地控制喷镀覆膜的凹坑量、表面粗糙度，因此，能够提供可实现优异的耐划伤性的铁系覆膜、使用了该铁系覆膜的内燃机用汽缸体以及内燃机用滑动机构。附图说明图1是表示利用金属丝法获得的喷镀覆膜的一例子的截面照片。图2是表示喷镀覆膜的摩擦试验机的概略立体图。图3是表示喷镀覆膜的划伤试验机的概略立体图。图4是表示喷镀覆膜的剥离试验机的概略侧视图。具体实施方式以下，详细说明本专利技术的铁系喷镀覆膜的实施方式。如上所述，本专利技术的铁系喷镀覆膜为覆盖内燃机用汽缸体的缸孔内表面的铁系喷镀覆膜。在该铁系喷镀覆膜的典型的制造过程中，在铸造成型了汽缸体之后，为了提高喷镀覆膜的密合性，对缸孔内表面进行基底加工，将喷射铁系金属材料做成液滴并喷射在基底加工后的缸孔内表面上，从而形成喷镀覆膜。在此，在将铁系金属材料做成液滴时，如专利文献1(日本特开2003-138366号公报)所记载的那样，还存在有使用铁系合金粉末的情况，但是，在本专利技术中，基本上使用铁系合金制的金属丝(日文：ワイヤー)。在专利文献1那样的所谓的粉末法中，由于通过球状的粒子重叠而形成覆膜，因此，有时容易剥离，但是，在所谓的金属丝法(日文：ワイヤー法)中，由于使大于上述粒子的粒子在沿横向伸长的同时重叠，且在形成覆膜时该粒子在沿长度方向收缩的同时相互结合，因此，能够获得比较坚固且难以剥离的覆膜。在该金属丝法中，通过在使插入于圆筒体的中心孔内的喷镀枪自一端侧向另一端侧移动的同时，将利用燃烧火焰熔融而成的喷镀金属丝的熔滴作为喷镀火焰自喷镀枪顶端喷射到缸孔内表面上，从而形成喷镀覆膜。图1表示利用金属丝法获得的喷镀覆膜的截面照片的一例子，但是，大多数情况为在覆膜内部包含孔隙2、也就是被封住的孔隙即密闭孔隙。另外，在喷镀覆膜表面上形成有具有敞开的部分的敞开孔隙即凹坑1。接着，说明本专利技术的铁系喷镀覆膜的性状、其限定理由。该铁系喷镀覆膜在覆膜表面上包括凹坑、即像凹部那样的敞开孔隙，凹坑量在0.01％～0.21％的范围内，且该覆膜表面的平均粗糙度Ra在0.01μm～0.15μm的范围内。在此，当平均粗糙度Ra超过0.15μm时，由于无法实现低摩擦而使摩擦热升高，因此，容易发生划伤。另一方面，当平均粗糙度Ra低于0.01时，由于构成覆膜的铁系金属的滑动部分增大、且供滑动的油、例如润滑油的保持性劣化，因此，容易发生划伤。另外，由于凹坑可以说为凹部，且具有保油功能，因此，为了进一步提高喷镀覆膜的油保持性，将存在于覆膜表面上的凹坑量设定在0.01％～0.21％的范围内。另外，该凹坑量是指在平面观察喷镀覆膜的情况下单位覆膜表面积中存在的所有的凹坑所占有的面积的总和(比例)，该凹坑量能够根据该喷镀覆膜的表面照片测量。如图1所示，本专利技术的铁系喷镀覆膜有时包含孔隙(密闭孔隙)，这样的孔隙也有助于提高油保持性。将该孔隙在覆膜截面中的存在率称为“截面孔隙率”，但是，该截面孔隙率是指在如图1所示地截面观察该喷镀覆膜的情况下单位覆膜截面积中存在的所有的孔隙所占有的面积的总和(比例)，能够通过利用图像分析将在喷镀覆膜截面照片中可确认的孔隙数值化来计算出。在本专利技术的铁系喷镀覆膜中，优选的是，该截面孔隙率在0.01％～0.21％的范围内。当截面孔隙率超过0.21％时，有时导致喷镀覆膜的强度变弱而使覆膜剥离。另一方面，在截面孔隙率低于0.01％的情况下，有时导致油保持性下降而产生划伤。另外，在本专利技术中，优选的是，该铁系喷镀覆膜的平均硬度在280HV～500HV的范围内。当平均硬度低于280HV时，喷镀覆膜的磨损变大，有时导致间隙增加而使油(oil)耗增加。另一方面，当平均硬度超过HV500时，相对于对方活塞环、活塞的攻击性升高，而有时导致活塞环、活塞的磨损变大。过度的活塞环磨损、活塞磨损可能导致产生划伤，因此，期望避免过度的活塞环磨损、活塞磨损。以上说明的本专利技术的喷镀覆膜优选的是，以铁(Fe)为主要成分，并且包含0.05质量％～0.25质量％的碳(C)。当碳含量低于0.05质量％时，硬度降低且喷镀覆膜的强度下降，而有时导致发生覆膜剥离。另外，当碳含量超过0.25质量％时，硬度升高且对方攻击性升高，而有时引起作为相对滑动构件的活塞环、活塞的过度的磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁系喷镀覆膜，其覆盖内燃机用汽缸体的缸孔内表面，其特征在于，该铁系喷镀覆膜在覆膜表面包含凹坑，凹坑量在0.01％～0.21％的范围内，且该覆膜表面的平均粗糙度Ra在0.01μm～0.15μm的范围内，该铁系喷镀覆膜包含孔隙，截面孔隙率在0.01％～0.21％的范围内。

【技术特征摘要】
2013.07.09 JP 2013-1431831.一种铁系喷镀覆膜，其覆盖内燃机用汽缸体的缸孔内表面，其特征在于，该铁系喷镀覆膜在覆膜表面包含凹坑，凹坑量在0.01％～0.21％的范围内，且该覆膜表面的平均粗糙度Ra在0.01μm～0.15μm的范围内，该铁系喷镀覆膜包含孔隙，截面孔隙率在0.01％～0.21％的范围内。2.根据权利要求1所述的铁系喷镀覆膜，其特征在于，该铁系喷镀覆膜的平均硬度在280HV～500HV的范围内。3.根据权利要求1或2所述的铁系喷镀覆膜，其特征在于，该铁系喷镀覆膜以铁为主要成分，而且包含0.05质量％～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：浜田孝浩，池田明弘，中岛匡哉，佐藤信彦，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP