链用轴承部、链用销以及链的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无声链、滚子链等链所使用的轴承部、销以及使用它们的链。
【背景技术】
[0002]一般地，无声链在销与链节板之间，滚子链在销与衬套之间，产生相对旋转滑动，从而销以及嵌合部件(链节板或者衬套)产生摩耗，并且在链产生摩耗变形。特别是在配置于内燃机内的正时链等无声链中，在接近担心产生滑动发热的边界润滑状态的条件下，也需要高耐久性。
[0003]以往，提出了如下链用销，该链用销具备由碳化钒(VxCy)构成的表面层、以及位于销母材与上述表面层之间并且由钒与铬的碳化物构成的边界部，并且上述边界部的铬含量以从销母材朝向上述表面层缓缓减少的方式倾斜变化(参照日本专利第4401108号公报)。
[0004]该链用销由表面层具有较高的面压强度的碳化钒构成，在边界部，以未形成明确划分的界面的形式形成钒与铬的碳化物，从而提高表面层与销母材的紧贴强度且防止与表面层在边界面的剥离，并且实现链的耐久性以及长寿化。
[0005]由于近年来的环境问题和能量问题日益严重，即便是内燃机等，对持续发展的要求也日益提高，一方面迫切需要进一步提高发动机车辆的燃油经济性，另一方面确保上述正时链的长期可靠性成为重要的课题。在该种下一代发动机中，存在既发展润滑油的低粘度化又根据发动机机构的变化将润滑油量稀薄化的情况，即便润滑条件为混合润滑也接近边界润滑，从而使链润滑环境苛刻的情况较多，在该种链驱动试验中，发现了在以上述碳化钒为表面层的销(以下称为VC销)产生异常摩耗的情况。
【发明内容】
[0006]本发明者等对上述VC销的异常摩耗进行了诚恳地研究，其结果是，首先解析出在现有的发动机内链中，碳化钒(VC)被膜比碳化铬(CrC)、碳化铌(NbC)等其他MC(M:Cr、Nb、V、Ti等金属)型硬质碳化物被膜具有更高的耐磨耗性能的机理在于:
[0007](i)由于在VC被膜表面持续地形成极薄且软质的氧化被膜，从而销滑动面容易镜面化，因此对象(链节板孔面)攻击性变低。
[0008](ii)由于具有比其他MC型碳化物被膜更高的韧性，并且即便在高面压下被膜也难以破坏(由微小剥离引起的面龟裂)，从而能够长期地维持镜面化的滑动面。
[0009]而且，推测在设想有下一代发动机的链驱动试验中VC销产生异常摩耗的原因是因为，在润滑环境成为苛刻的状况下，滑动部(销表面以及链节板孔面)的润滑接近边界润滑状态，销表面发热而高温化，其结果是，较厚地形成促进降低对象攻击性的氧化被膜，并且由于柔软的该氧化被膜产生摩耗，所以销本身的摩耗增大。
[0010]预测今后伴随着车辆的更高的燃油经济性等的内燃机的进化，对链的要求更加苛亥IJ。在不仅来自上述润滑油的低粘度化而且来自链负荷张力的增加等的润滑环境恶化的状况下，也需要具有能够长期运转的耐久性的链。
[0011]本发明的链用轴承部的、以彼此能够滑动的方式嵌合从而以能够弯曲的方式连结多个链节的2个部件中的至少一方的部件具有:表面层，其在母材的表面形成，并且由具有钒、碳以及氮的碳氮化钒被膜构成；以及规定膜厚的氧化被膜，其位于上述表面层与上述2个部件的另一方的部件之间，并且比在上述表面层的表面形成的上述碳氮化钒被膜柔软。
[0012]另外，本发明的链用销具有:母材；表面层，其在该母材的表面形成，并且由具有钒、碳以及氮的碳氮化钒构成；以及规定膜厚的氧化被膜，其比在上述表面层的表面形成的上述碳氮化钒柔软。
[0013]并且，本发明的链具有:具有销的多个第一链节；以及具有供上述销嵌合的嵌合部的多个第二链节，并且上述第二链节通过上述销与上述嵌合部嵌合，从而与上述第一链节交替地连结，在上述链中，上述各销具有:母材；表面层，其在上述母材的表面形成，并且由具有钒、碳以及氮的碳氮化钒被膜构成；以及规定膜厚的氧化被膜，其在上述表面层的表面形成，并且比上述碳氮化钒被膜柔软。
【附图说明】
[0014]通过参照附图对以下本发明的示例性实施例进行描述，本发明的上述特征会变得更加清楚。附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，并且对示例性实施例、特征、本发明的范围进行说明，与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0015]图1是表示应用本发明获得的无声链的主视图。
[0016]图2A是表示基于距离销表面的距离的成分比的图，图2B是表示氮(N)量从碳化钒(VC)被膜与本发明的碳氮化钒(VCN)被膜的表面的变化的图，图2C是销表面部分的示意图。
[0017]图3是表示基于温度的氧化被膜的厚度的图。
[0018]图4是表示图3的A点以及B点的VC被膜以及VCN被膜表面的氧化被膜的放大照片。
[0019]图5是表示各种硬质被膜的韧性以及硬度的图。
[0020]图6是表示各种硬质被膜的滑动面粗糙度基于试验时间的变化的图。
[0021]图7是表示使用了由VC被膜构成的销的链(VC链)与使用了由本发明的VCN被膜构成的销的链(VCN链)的伸长的图。
[0022]图8是表示VC链与VCN链的轴承部构成部件的摩耗的图。
[0023]图9A表示基于氮(N)量的变化的链伸长性能，图9B表示基于N量变化的销摩耗性能，图9C是表示基于N量变化的销表面的硬度的图。
[0024]图1OA表不基于表面层的N量的差别的硬度以及韧性，图1OB是表不基于N量的滑动面粗糙度的图。
【具体实施方式】
[0025]以下，沿着附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，应用本发明获得的无声链I通过销2将内侧链节板3交替地连接、以无端状构成，在基于上述内侧链节板3的(第二)链节5的宽度方向最外侧配置有引导链节板6。上述销2通过铆接、过盈配合等固定、连结于左右引导链节板6，该销2以能够滑动的方式嵌合于在上述内侧链节板(嵌合部件)3的长边方向两端部形成的销孔7、7。由上述引导链节板6以及销2构成(第一)链节8。
[0026]因此，上述销2与作为供销2嵌合的嵌合部件的上述链节板3的销孔7构成能够彼此相对滑动的链用轴承部9。此外，与上述引导链节板6在宽度方向排列的引导链节列G以包含内侧链节板3的方式相对于销2不进行相对旋转，与该引导列邻接的非引导列N的内侧链节板3相对于销2进行相对旋转，从而无声链I能够自由地弯曲，但是通常引导链节列G以及非引导列N的内侧链节板3使用相同的部件，并且将内侧链节板3作为嵌合部件在其与销2之间构成上述链用轴承部9。
[0027]内侧链节板3具有作为供销2嵌合的嵌合部的左右一对销孔7、7、以及位于连接销孔的中心的线(节线)的内径侧的一对齿10、10。在该齿10之间的裆11部侧形成有内侧齿侧面12、12，在各齿的外侧形成有外侧齿侧面13、13。对于上述齿10而言，内侧齿侧面12以及外侧齿侧面13与链轮的齿接合的啮合机构例如在外侧齿侧面13与链轮齿接合从而进行了啮合以后，内侧齿侧面12落座于链轮齿(外八字接触，内八字落座)。
[0028]在构成上述链用轴承部9的一方的部件，在本实施方式中，在销2形成有由规定厚度(例如大致6?12 μ m)的碳氮化钒(以下称为VCN)被膜构成的表面层。通过在销母材的表面形成碳化钒(VC)被膜的工序(钒浸透扩散处理)与在上述销母材的表面浸透氮(N)的工序(氮化处理)，在该表面层形成上述VCN被膜。
[0029]具体而言，销母材使用钢材，例如使用高碳铬轴承钢(SUJ2)、铬钥钢(SCM)等线材，并且将该线材切断为规定长度。首先，对该销母材进行基于粉末包法(powder packmethod)的钒浸透扩散处理(VC复合扩散浸透处理)。即，将由成为浸透材料的FV(钒铁)、作为烧结防止材料的Al2O3 (矾土、氧化铝)、作为添加材料(促进材料)的NH4Cl (氯化铵)构成的粉末与销母材一起放入炉内，并且升温至900°C?1100°C，在保持规定时间以后，慢慢冷却。由此，在销母材的表面形成规定厚度的碳化钒(VC)被膜。
[0030]然后，对形成有上述VC被膜的销材料在氮环境中进行加热几小时的氮化处理。即，向上述炉内输送N2气，在1000°C以上的高温加热几小时以后，慢慢冷却。由此，如图2C所示，氮N通过扩