滑动构件制造技术

本发明专利技术提供一种通过DLC覆膜被包覆的滑动构件，该滑动构件不易产生由裂纹的进展而引起的滑动面的微小破坏，能抑制磨料磨耗的增大。通过外周滑动面具有在纳米压痕试验中测量的塑性变形功为特定范围的DLC覆膜的滑动构件来解决问题。解决问题。解决问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滑动构件


[0001]本专利技术涉及一种主要在内燃机中使用的滑动构件。

技术介绍

[0002]DLC(类金刚石碳)覆膜是对应于石墨结构的碳原子sp2键和对应于金刚石结构的碳原子sp3键混在一起的无定形结构(非晶质结构)的膜。通过调整两者的键成分比，能够形成具有各种特性的DLC覆膜。
[0003]具有优异的耐磨耗性、滑动特性的DLC覆膜被利用为滑动环境严酷的内燃机的滑动构件。作为内燃机的滑动构件，可以举出活塞环、汽缸套、凸轮轴等。
[0004]专利文献1公开了在DLC覆膜的塑性变形能Wp与弹性变形能We的比率Wp/We为0.60以上的情况下，能够降低DLC覆膜的磨耗量。
[0005]专利文献2公开了在内燃机的铝合金汽缸和在该汽缸的内周面滑动的活塞环的组合中，包覆于活塞环的外周面上的仅由氢和碳或由氢、碳和氮构成的DLC覆膜的塑性变形能Wp与弹性变形能We的比率Wp/We为0.45以下的情况下，能够长期维持汽缸内周面的平滑形状和耐磨耗性。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2021－95957号公报
[0009]专利文献2：国际公开第2013/137060号

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的问题
[0011]关于DLC覆膜虽然进行了各种开发，但专利技术人等考虑到以下事实：由于内燃机的复杂的使用环境，生成有来自润滑油成分和燃料成分的碳油泥等，由于夹存有该碳油泥等，有被DLC覆膜的滑动构件的DLC覆膜的耐磨耗性不足而磨损的情况。
[0012]即，在具有以往所公开的DLC覆膜的滑动构件中，存在混入碳油泥等异物时的耐磨耗性(耐磨料磨耗性)不充分的问题。
[0013]本专利技术人等推定，由于在夹存有碳油泥等异物的状态下进行滑动，有时会在DLC覆膜的滑动面产生微细的裂纹，由这种裂纹的进展产生滑动面的微小破坏，从而磨耗增大。
[0014]本专利技术是鉴于上述问题而完成的，提供一种即使在存在有碳油泥等异物的环境下也具有耐磨耗性(耐磨料磨耗性)的滑动构件。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本专利技术者等为了解决上述问题而反复研究，结果发现：在外周滑动面具有在纳米压痕试验中测量的塑性变形功为特定范围的DLC覆膜的滑动构件能够解决上述问题，从而完成本专利技术。具体而言，发现通过提高在纳米压痕试验中测量的塑性变形功，DLC覆膜的韧性提高，DLC覆膜的耐磨耗性变得良好。
[0017]本专利技术是一种滑动构件，其是在外周滑动面具有DLC覆膜的滑动构件，其中，
[0018]所述DLC覆膜通过纳米压痕试验以100mN载荷测量的塑性变形功(W
plast
)为5.7nJ以上。
[0019]此外，所述DLC覆膜的总功(W
total
)优选为18.1nJ以上，塑性变形功比例(η
plast
)优选为31.3％以上，纳米压痕硬度(HIT)与塑性变形功(W
plast
)的比率(HIT/W
plast
)优选为5.3GPa/nJ以下。
[0020]此外，所述DLC覆膜优选实质上不含氢，优选其含有量为0.5at％以下，所述滑动构件优选为活塞环。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本专利技术，能够提供一种通过DLC覆膜被包覆的滑动构件，该滑动构件不易产生由裂纹的进展而引起的滑动面的微小破坏，能抑制磨料磨耗的增大。
附图说明
[0023]图1是示出在活塞环基材形成有具有基层的DLC覆膜的活塞环的剖面示意图。
[0024]图2是示出往复动摩擦磨耗试验的概要的示意图。
[0025]图3是在DLC覆膜表面产生的裂纹的放大图(代替附图的照片)。
[0026]图4是示出对实施例1的DLC覆膜的洛氏压痕试验结果的激光显微镜图像(代替附图的照片)。
[0027]图5是示出对比较例1的DLC覆膜的洛氏压痕试验结果的激光显微镜图像(代替附图的照片)。
具体实施方式
[0028]以下，示出具体的实施方式并进行说明，但各实施方式是作为本专利技术的一个例子而被示出，不一定特定权利要求所涉及的专利技术，此外，在实施方式中说明的全部特征，并非都是解决本专利技术的问题的方案所必需的。
[0029]本专利技术的实施方式是在外周滑动面具有DLC覆膜的滑动构件。滑动构件可以在内燃机中使用，也可以在内燃机以外使用，但特别适合用于内燃机中使用的滑动构件。
[0030]作为在内燃机中使用的滑动构件，可以举出活塞环、汽缸套、凸轮轴等，以下，作为滑动构件的典型例，使用活塞环进行说明。
[0031]滑动构件所具有的DLC覆膜通过纳米压痕试验以100mN载荷测量的塑性变形功(W
plast
)为5.7nJ以上。
[0032]塑性变形功(塑性变形能)(W
plast
)是在纳米压痕试验中，从覆膜表面压入的压头在覆膜的变形所耗费的功中，即使对压头卸荷，覆膜也成为保持变形的状态的塑性变形所耗费的功。此外，弹性变形功(弹性变形能)(W
elast
)是由于压头被卸荷而覆膜恢复原状而释放的功。塑性变形功比例(η
plast
)是在覆膜表面压入异物的情况下，表征容易塑性变形的覆膜的指标。本专利技术人等发现，在通过纳米压痕试验以100mN载荷测量的塑性变形功(W
plast
)为5.7nJ以上的情况下，在DLC覆膜不易产生由裂纹的进展而引起的滑动面的微小破坏，能够抑制磨料磨耗的增大。
[0033]而且，通过所述纳米压痕试验测量的塑性变形功(W
plast
)优选为6.2nJ以上。此外，
塑性变形功的上限值没有特别限定，但优选为8.0nJ以下。
[0034]纳米压痕试验使用Fisher Instruments制纳米压痕测量仪，型号HM
‑
2000，并使用维氏压头，在压入载荷为100mN，直至最大压入载荷为止的载荷时间为30s(秒)、保持时间为5s(秒)、卸荷时间为30s(秒)的条件下进行。DLC覆膜的塑性变形功和弹性变形功、纳米压痕硬度以及后述的杨氏模量使用在纳米压痕试验中得到的载荷
‑
压入深度曲线来计算。需要说明的是，测量值是在一个活塞环的周向上在活塞环的接缝口的相反侧的位置和从接缝口分别向两侧90
°
的位置的共计三处的各位置上分别四个点总计十二个点的测量值的平均值。
[0035]此外，通过所述纳米压痕试验测量的、用下述算式(1)计算的总功(也称为总变形功W
total
)优选为18.1nJ以上。此外，总功的上限值没有特别限定，但优选为23.0nJ以下。
[0036]通过满足上述范围，在DLC覆膜不易产生由裂纹的进展而引起的滑动面的微小破坏，能够抑制磨料磨耗的增大，因此优选。
[0037]W...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种滑动构件，其是在外周滑动面具有类金刚石碳覆膜即DLC覆膜的滑动构件，其中，所述DLC覆膜通过纳米压痕试验以100mN载荷测量的塑性变形功W
plast
为5.7nJ以上。2.根据权利要求1所述的滑动构件，其中，所述DLC覆膜的总功W
total
为18.1nJ以上，所述总功通过所述纳米压痕试验测量，用下述算式(1)计算，W
total ＝ W
plast + W
elast
ꢀꢀꢀ
(1)。3.根据权利要求1或2所述的滑动构件，其中，所述DLC覆膜的塑性变形功比例η
plast
为31.3％以上，所述塑性变形功比例通...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤智之，北诘丰，川合清行，符豪杰，
申请(专利权)人：帝伯爱尔株式会社，
类型：发明
国别省市：