[发明专利]活塞环

说明书

本发明提供一种由对气缸内径滑动面攻击性较低的DLC被膜涂覆的活塞环，其耐磨性优异。该活塞环是在发动机润滑油下使用，在其外周滑动面具有DLC被膜，所述DLC被膜是通过透射电子显微镜(TEM)与电子能量损失分光法(EELS)组合的TEM‑EELS光谱测量的spsupgt;2/supgt;成分比为0.5以上0.85以下，通过纳米压痕法测量的被膜的硬度为12Gpa以上26Gpa以下，杨氏模量为250Gpa以下。

技术领域

本发明涉及内燃机用活塞所使用的活塞环。

背景技术

内燃机用活塞所使用的活塞环的外周滑动面有时被覆有DLC(类金刚石碳)被膜，并且对此进行了各种开发。通常，DLC被膜是混合对应于石墨结构的碳原子的sp²结合、与对应于金刚石结构的碳原子的sp³结合的无定形结构(非晶质结构)的膜。在此，由于sp²的成分比(sp²/(sp²+sp³))越大越类似于石墨的物性(具有固体润滑性，低摩擦系数)，sp³的成分比(sp³/(sp²+sp³))越大越类似于金刚石的物性(硬度、耐磨性及化学稳定性优异)，因此通过调整其成分比，能够形成具有各种特性的DLC被膜。

专利文献1公开了一种滑动部件，其具有随着从作为母材侧的非晶质硬质碳膜内面侧朝向外面侧sp²比增加的倾斜结构，当非晶质硬质碳膜内面侧的sp²比设为A％且外面侧的sp²比设为B％时，(B-A)的值为20以上。进一步提及的是，优选sp²比的A小于40％，sp²比的B超过65％，若存在于非晶质硬质碳膜的表面的300μm²以上大小的微滴(droplet)的密度为600个/mm²以下，则与母材的密着性优异，能够抑制被膜的碎裂、表面剥离，耐磨性优异。

另外，专利文献1中的“sp²比”表示sp²结合相对于非晶质硬质碳膜的sp²结合和sp³结合的比(sp²/(sp²+sp³))，是指基于通过电子能量损失分光法(Electron Energy LossSpectroscopy：EELS)所得到的光谱而计算出的值。此外，微滴是由微滴粒子的摄取或粒子的脱落引起而在非晶质硬质碳膜表面形成的凹部或凸部，可以使用显微镜观察计数由存在于表面的规定范围内的微滴粒子的摄取或粒子的脱落引起的300μm²以上大小的凹部或凸部的数量来计算出微滴的密度，当然，也可以使用图像处理等计数。

母材侧的sp²比相对较低表示母材附近的非晶质硬质碳膜具有较高的强度。由此，能够防止在高负荷滑动时，由施加在与母材的界面附近的被膜的负荷产生的被膜的破坏而引起的被膜剥离。此外，即使在使用了软质的母材的情况下，也能够抑制母材的的变形，防止伴随该变形产生的被膜剥离。即，能够确保与母材充分的密着性。另一方面，外面侧的sp²比相对较高表示碳原子的结合強度比较弱，即被膜具有柔软性，例如由滑动产生的磨损粉末、灰尘等异物穿过滑动面时，被膜表面成为缓冲垫，能够防止被膜产生裂纹而剥离。

专利文献2公开了一种滑动部件，其特征在于，所述滑动部件在至少一个滑动面形成了非晶质硬质碳膜，非晶质硬质碳膜是杨氏模量从滑动部件的母材向表面连续的和/或阶段性的下降的碳层，所述碳层的氢浓度小于5原子％。此外提及的是，优选，在从碳层的母材侧开始的至少0.5μm的厚度中杨氏模量超过400Gpa，在从表面至内侧的至少1.5μm的厚度中杨氏模量为350Gpa以下，通过这样的杨氏模量，耐磨性及耐剥离性优异。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本专利第6357606号