活塞环的制作方法_2

文档序号:8367252阅读:来源:国知局
不锈钢、高级铸铁 等。此外,为了提高耐磨损性,在不锈钢的情况下,也可以对活塞环外周面实施氮化处理,在 铸铁的情况下,也可以对活塞环外周面实施镀硬铬处理、化学镀镍处理。此外,在上述任一 种情况下也均可以形成硬碳膜。
[0038] [2]活塞环基材的基底处理
[0039] 为了提高活塞环基材100与树脂系皮膜的贴紧性,最好预先在表面500形成与树 脂的贴紧性优异的磷酸盐皮膜。磷酸盐皮膜可以为磷酸锌类、磷酸锰类、磷酸钙类中的任一 种磷酸盐皮膜。
[0040] 需要说明的是,上述平台结构在形成时位于第二树脂系皮膜200的正下方。因此, 当在表面500上形成磷酸盐皮膜时,将磷酸盐皮膜的表面形成为平台结构。为此,优选在形 成磷酸盐皮膜后对该皮膜的表面进行研磨加工。但是,当磷酸盐皮膜薄至4ym以下时,即 使是对表面500实施研磨加工之后再形成磷酸盐皮膜,磷酸盐皮膜也会形成为(沿袭)平 台结构。
[0041] [3]树脂系皮膜
[0042] 树脂系皮膜具有功能各不相同的第一树脂系皮膜300和第二树脂系皮膜200。第 一树脂系皮膜300含有与活塞环的上下侧面大致平行地排列的平均粒径为2~20ym、纵 横比为20~200的板状填充材料302。相比第一树脂系皮膜300,第二树脂系皮膜200位 于更靠近活塞环基材100 -侧(下层)的位置,含有平均粒径为0.Ol~Iym的硬质粒子202〇
[0043] 第一树脂系皮膜300由于含有与活塞环的上下侧面平行配置的硬质的板状填充 材料302,因此,能够通过初期的与环槽表面之间的滑动而在短时间内除去环槽表面的突 起,同时不会大幅损伤环槽表面。在活塞环中,活塞的上下运动和燃烧压力会使活塞环的上 下侧面叩击环槽表面,活塞环会受到叩击滑蹭所导致的强的应力。但是,关于本发明的活塞 环,由于在早期除去环槽表面的突起而不损伤环槽表面,因此,环槽表面对活塞环的树脂系 皮膜的攻击性也在早期降低。并且,由于使硬质的板状填充材料302散布于第一树脂系皮 膜300中,使得与环槽表面间的叩击滑蹭所引起的应力被缓和,因此,第一树脂系皮膜300 得以长期维持,能够持续维持优异的防止铝粘着的效果。
[0044]在第一树脂系皮膜300被磨去后,位于第一树脂系皮膜300下层的第二树脂系皮 膜200现出于表面,但由于第二树脂系皮膜200中含有的硬质粒子202,第二树脂系皮膜 200的强度得到提高。因此,能够抑制由于与环槽表面间的叩击滑蹭带来的应力等所导致的 第二树脂系皮膜200的磨去。由此,活塞环的上下侧面至少隔着第二树脂系皮膜200而与 环槽表面接触,因此,能够防止铝粘着。
[0045] 此外,本发明的活塞环即使在经过了长期使用后第二树脂系皮膜200被磨去而活 塞环基材100与环槽表面直接接触时,也会在第二树脂系皮膜200被磨去的过程中,由于第 二树脂系皮膜200中含有的细的硬质粒子202而使环槽表面相较第一树脂系皮膜300被磨 去时更为平滑,因此,能够抑制铝粘着的发生。
[0046] 当第一树脂系皮膜300中含有的板状填充材料302的平均粒径超过20ym时,存 在损伤环槽表面的倾向,相反,当不足2ym时,无法在短时间内除去环槽表面的突起。并 且,当板状填充材料302的纵横比超过200时,应力缓和效果会变小,相反,当不足20时则 存在严重损伤环槽表面的倾向。
[0047] 需要说明的是,在本发明中,所谓"板状填充材料的平均粒径"是指板状填充材料 的长边的平均长度,其能够通过用扫描型电子显微镜(SEM)观察第一树脂系皮膜表面并算 出视野中任意50个板状填充材料的长边的50%累积值(D50)而得到。此外,所谓"板状填 充材料的纵横比"是指板状填充材料的长边长度和厚度的比(长边长度/厚度)的平均值, 其能够通过用扫描型电子显微镜(SEM)观察第一树脂系皮膜的截面、以视野中任意50个板 状填充材料的厚度的50%累积值(D50)除通过上述方法求得的平均粒径而计算得出。
[0048] 板状填充材料302的含量相对于整个第一树脂系皮膜300优选为1~20体积%。 通过使板状填充材料302的含量处于该范围内,从而可以不严重损伤环槽表面地短时间除 去环槽表面的突起,并且,由于对环槽表面对第一树脂系皮膜300的攻击具有耐受性,从而 能够降低自身的磨损。进而,板状填充材料302向第一树脂系皮膜300的表面露出的面积 被最优化,提高了缓和来自环槽表面的应力的效果。因此,能够进一步地长期稳定地保持第 一树脂系皮膜300,持续保持优异的防止铝粘着的效果。当板状填充材料302的含量超过 20体积%时,会有损伤环槽表面的可能性,相反,当不足1体积%时,无法实现短时间内除 去环槽表面的突起。
[0049] 板状填充材料302具有上述平均粒径及纵横比,并且,比构成第一树脂系皮膜300 的树脂更为硬质即可,可列举氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼等。板状填充材料可以通过 公知的方法制造,也可以使用市场销售品。作为板状氧化铝,可以举出金生兴业株式会社(KINSEIMATECCo.,Ltd)制造的合成板状氧化铝(七7 7 )、河合石灰工业株式会社制造 的氧化铝系填料(七7シ1一;P)等。板状填充材料302既可以是一种,但也可以添加两 种以上的材料而成。
[0050] 第二树脂系皮膜200所含的硬质粒子202的平均粒径为0. 01ym~Iym。通过使 硬质粒子202的平均粒径处于该范围内,从而在第一树脂系皮膜300磨去后露出了第二树 脂系皮膜200时,细的硬质粒子202使环槽表面进一步平滑化,因此,能够抑制第二树脂系 皮膜200的磨损,并且,能够抑制环槽表面和活塞环基材100直接接触时的铝粘着。当硬质 粒子202的平均粒径超过Iym时,会损伤环槽表面,相反,当不足0. 01ym时,难以使环槽 表面平滑化。并且,硬质粒子202不具有各向异性,S卩,纵横比大约为I(1~1. 5)。
[0051] 需要说明的是,在本发明中,"硬质粒子的平均粒径"可通过用扫描型电子显微镜 (SEM)观察第二树脂系皮膜的截面并算出视野中任意50个硬质粒子的粒径的50%累积值 (D50)而得到。此外,也可以将"硬质粒子的平均粒径"设为形成第二树脂系皮膜200之前 在硬质粒子的粉状体的状态下用激光衍射/散射式粒径分布仪所测得的D50。这是由于二 者为几乎相同的值。
[0052] 硬质粒子202的含量相对于整个第二树脂系皮膜200优选为1~20体积%。通 过使硬质粒子202的含量处于该范围内,能够在第二树脂系皮膜200被磨去之前,使环槽表 面比第一树脂系皮膜300被磨去之时更为平滑,从而能够抑制环槽表面和活塞环基材100 直接接触时的铝粘着。当硬质粒子202的含量超过20体积%时,有可能损伤环槽表面,相 反,当不足1体积%时,需要耗时在使环槽表面平滑化上。
[0053] 硬质粒子202由比构成活塞环基材100的材料更硬的材料构成。具体而言,作为 硬质粒子202,可举出氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、金刚石、氧化铈等,特别优选 作为研磨颗粒具有实效的氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化铈。硬质粒子202既可以是一种,但 也可以添加两种以上的材料而成。
[0054] 作为第一树脂系皮膜300及第二树脂系皮膜200的树脂材料,优选在主链上具有 芳香环、芳杂环的耐热性高分子,在环槽附近的温度达到190°C以上的情况下,玻璃化转变 温度为190°C以上的非结晶性高分子、或者熔点为190°C以上的结晶性高分子、液晶性高分 子是适合的。具体而言,可举出聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛等,也可以为包 含两种以上上述物质的混合物或复合物。
[0055] 此外,若是在这些树脂中以分子级分散有二氧化硅等无机物的有机-无机杂化树 脂的话,能够进一步提高与活塞环基材100的贴紧性。虽然可以将同一树脂材料用于第一 树脂系皮膜300和第二树脂系皮膜200,但考虑到第一树脂系皮膜300和第二树脂系皮膜 200的功能的话,优选将耐热性高、摩擦系
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