活塞環(huán)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)，具體而言，涉及一種內(nèi)燃機用的活塞環(huán)。
【背景技術】
[0002] 在內(nèi)燃機所使用的活塞環(huán)中，設置于最接近燃燒室處的頂環(huán)由于燃燒壓力而劇烈 地叩擊由鋁合金等構成的活塞的活塞環(huán)槽（環(huán)槽），同時在環(huán)槽的表面滑動。在內(nèi)燃機中， 已知的是，由于燃料的燃燒而成為高溫，在汽油發(fā)動機的頂環(huán)附近，溫度達200°C以上，會由 于熱沖擊等引起活塞的強度下降。
[0003] 在活塞的環(huán)槽表面，如圖1所示，以0. 2mm的間隔形成有約Iym的突起。此為使 用車刀的車削加工的結果。該突起由于活塞環(huán)的叩擊和滑動而脫落或者磨損，在環(huán)槽的表 面露出新生的鋁面。新生的鋁面易于粘著于由金屬構成的活塞環(huán)的表面。以下，將該現(xiàn)象 稱為"鋁粘著"。當產(chǎn)生鋁粘著時，會導致環(huán)槽的磨損加劇。隨著環(huán)槽的磨損增大，會導致活 塞環(huán)的密封性能下降，燃燒氣體從燃燒室流入曲軸箱的竄漏增加。當漏氣增加時，有可能引 起發(fā)動機的輸出下降等問題。
[0004] 為防止鋁粘著，提出有不使環(huán)槽和活塞環(huán)直接接觸的方法、緩解活塞環(huán)對環(huán)槽的 攻擊性的方法。
[0005] 作為活塞方的對策，如專利文獻1所公開的，提出了對環(huán)槽實施陽極氧化處理(alumitetreatment:錯陽極化處理）并進一步在該環(huán)槽的通過陽極氧化處理而生成的微 細孔中填充潤滑性物質(zhì)的方法。由于在環(huán)槽上通過表面的陽極氧化處理生成有硬質(zhì)的氧化 皮膜，從而可以防止鋁的脫落，使鋁粘著難以發(fā)生。但是，對活塞進行陽極氧化處理的成本 高，并且，氧化皮膜為硬質(zhì)膜，因而存在初始順應性差的問題。
[0006] 作為活塞環(huán)方的對策，如專利文獻2所公開的，提出了在活塞環(huán)的上下側面形成 皮膜而使對環(huán)槽的攻擊性緩和的方法，該皮膜是使作為固體潤滑劑的二硫化鉬等在作為耐 熱性樹脂的聚酰胺等中分散而形成的。
[0007] 在專利文獻3中提出了通過在具有給定表面粗糙度的條痕的滑動部件的滑動面 形成覆蓋層而使滑動部件的耐磨損性、貼緊性提高的同時減小摩擦系數(shù)的方法，其中，該覆 蓋層以聚酰胺酰亞胺為主成分，由聚酰胺酰亞胺的涂膜改性劑和含有氧化鋁等硬質(zhì)粒子的 干性覆膜潤滑劑構成。
[0008] 在專利文獻4中提出了在活塞環(huán)的上下側面層疊在耐熱性樹脂中含有金屬粉末 的最表面層和由耐熱性樹脂構成的基底層來提高耐磨損性和貼緊性的方法。
[0009] 近年來，從應對環(huán)境問題的觀點出發(fā)，發(fā)動機的高輸出化進程被推進，頂環(huán)附近的 達到溫度進一步上升。在這種情況下，長期維持覆蓋于活塞環(huán)的樹脂皮膜并持續(xù)保持防止 鋁粘著的效果將變得困難。
[0010] 專利文獻5中記載了對形成于活塞環(huán)所滑動的汽缸襯墊內(nèi)周面的皮膜表面進行 加工而形成為平臺結構的汽缸襯墊及其加工方法。
[0011] 現(xiàn)有技術文獻
[0012] 專利文獻
[0013] 專利文獻1:日本特開昭63-170546號公報
[0014] 專利文獻2:日本特開昭62-233458號公報
[0015] 專利文獻3:日本專利4151379號公報
[0016] 專利文獻4 :日本特開2009-74539號公報
[0017] 專利文獻5 :日本特開2003-286895號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明要解決的技術問題
[0019] 本發(fā)明的目的在于，提供一種在高溫下長期持續(xù)地維持防止鋁粘著的效果的活塞 環(huán)。
[0020] 用于解決技術問題的方案
[0021] 鑒于上述技術問題，經(jīng)過致力研宄的結果，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)通過在活塞環(huán)上下側 面的至少一個側面上形成樹脂系皮膜，從而在高輸出發(fā)動機中也能長期持續(xù)地維持優(yōu)異的 防止鋁粘著的效果，并最終完成了本發(fā)明，其中，該樹脂系皮膜包括第一樹脂系皮膜與第二 樹脂系皮膜，第一樹脂系皮膜含有給定的平均粒徑及縱橫比的板狀填充材料，第二樹脂系 皮膜位于第一樹脂系皮膜的下層，含有給定的平均粒徑的硬質(zhì)粒子。即，本發(fā)明的活塞環(huán)為 在活塞環(huán)基材的上下側面中的至少一個側面上形成有樹脂系皮膜的活塞環(huán)，其特征在于， 所述樹脂系皮膜具有：第一樹脂系皮膜，所述第一樹脂系皮膜含有平均粒徑為2~20ym、 縱橫比為20~200的板狀填充材料；以及第二樹脂系皮膜，所述第二樹脂系皮膜位于所述 第一樹脂系皮膜的下層，并含有平均粒徑為〇. 01~IUm的硬質(zhì)粒子。
[0022] 發(fā)明效果
[0023] 本發(fā)明的活塞環(huán)能夠在高溫下長期持續(xù)地維持防止鋁粘著的效果。
【附圖說明】
[0024] 圖1為測定一般的環(huán)槽的表面的凹凸的圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明的活塞環(huán)的上下側面附近的截面形狀的一例。
[0026] 圖3為本發(fā)明的活塞環(huán)的上下側面附近的截面形狀的另一例。
[0027] 圖4為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側面的截面形狀的一例。
[0028] 圖5為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側面的截面形狀的另一例。
[0029] 圖6為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側面的截面形狀的其它例。
[0030] 圖7為示出單體粘著試驗機的概要的截面圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面，使用圖2至圖6,對本發(fā)明的活塞環(huán)的實施方式進行說明。
[0032] 圖2示出本發(fā)明的活塞環(huán)的一例。雖然圖2中沒有示出，但在活塞環(huán)基材100的 上下側面上（以下也記載為"表面500"）也可以形成有磷酸鹽皮膜。在表面500或者磷酸 鹽皮膜上形成有第二樹脂系皮膜200,在第二樹脂系皮膜200中含有硬質(zhì)粒子202。在第二 樹脂系皮膜200上形成有第一樹脂系皮膜300,板狀填充材料302朝著與表面500大致平行 的方向分散在第一樹脂系皮膜300中。
[0033] 本發(fā)明的活塞環(huán)也可以如圖3所示，表面500為平臺結構。所謂平臺結構 卜一（plateau)構造）例如在日本工業(yè)標準JISB0671中有定義，是指將表面形成為平臺部 分506 (圖3、圖4)和谷部分502 (圖3、圖4)的結構。當表面500為平臺結構時，形成于表 面500之上的第二樹脂系皮膜200的一部分進入谷部分502。由此，第二樹脂系皮膜200與 活塞環(huán)基材100的貼緊性因錨固效應而得到提升。特別地，在本發(fā)明中，進入谷部分502的 第二樹脂系皮膜200中所包含的硬質(zhì)粒子202的一部分如圖3所示地較平臺部分506更為 向上方突出，成為跨活塞環(huán)基材100的谷部分502和第二樹脂系皮膜200的結構。因此，與 圖4所示的形成不包含硬質(zhì)粒子202的第二樹脂系皮膜200的情況相比，能夠耐受朝著第 二樹脂系皮膜200和活塞環(huán)基材100的橫向（平行于表面500的方向）的剪應力，不易發(fā) 生第二樹脂系皮膜200從活塞環(huán)基材100剝離的情況。
[0034] 在表面500不為平臺結構、而為如圖5所示的包括山部分504的凹凸形狀的情況 下，當?shù)谝粯渲灯つ?00和第二樹脂系皮膜200被磨去而露出表面500時，活塞環(huán)基材 100的山部分504可能會攻擊活塞的環(huán)槽表面。因此，為了防止鋁粘著的發(fā)生，優(yōu)選表面500 為平臺結構。需要說明的是，在圖5中，第二樹脂系皮膜200中不含有硬質(zhì)粒子202。
[0035] 另一方面，如圖6所示，在表面500為平臺結構、且于其上省略第二樹脂系皮膜200 而形成含有板狀填充材料302的第一樹脂系皮膜300的情況下，一部分的板狀填充材料302 不經(jīng)由樹脂而直接接觸平臺部分506。在這種情況下，由于板狀填充材料302和表面500均 不具有粘接性，從而使第一樹脂系皮膜300的貼緊性大幅降低。因此，在表面500與第一樹 脂系皮膜300之間形成含有硬質(zhì)粒子202的第二樹脂系皮膜200。
[0036] [1]活塞環(huán)基材
[0037] 活塞環(huán)基材100沒有特別的限定，但由于與環(huán)槽的沖突會反復發(fā)生，因此需要具 有一定程度的強度。作為優(yōu)選的材料，可以舉出鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體