活塞环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种活塞环，具体而言，涉及一种内燃机用的活塞环。
【背景技术】
[0002] 在内燃机所使用的活塞环中，设置于最接近燃烧室处的顶环由于燃烧压力而剧烈 地叩击由铝合金等构成的活塞的活塞环槽（环槽），同时在环槽的表面滑动。在内燃机中， 已知的是，由于燃料的燃烧而成为高温，在汽油发动机的顶环附近，温度达200°C以上，会由 于热冲击等引起活塞的强度下降。
[0003] 在活塞的环槽表面，如图1所示，以0. 2mm的间隔形成有约Iym的突起。此为使 用车刀的车削加工的结果。该突起由于活塞环的叩击和滑动而脱落或者磨损，在环槽的表 面露出新生的铝面。新生的铝面易于粘着于由金属构成的活塞环的表面。以下，将该现象 称为"铝粘着"。当产生铝粘着时，会导致环槽的磨损加剧。随着环槽的磨损增大，会导致活 塞环的密封性能下降，燃烧气体从燃烧室流入曲轴箱的窜漏增加。当漏气增加时，有可能引 起发动机的输出下降等问题。
[0004] 为防止铝粘着，提出有不使环槽和活塞环直接接触的方法、缓解活塞环对环槽的 攻击性的方法。
[0005] 作为活塞方的对策，如专利文献1所公开的，提出了对环槽实施阳极氧化处理(alumitetreatment:错阳极化处理）并进一步在该环槽的通过阳极氧化处理而生成的微 细孔中填充润滑性物质的方法。由于在环槽上通过表面的阳极氧化处理生成有硬质的氧化 皮膜，从而可以防止铝的脱落，使铝粘着难以发生。但是，对活塞进行阳极氧化处理的成本 高，并且，氧化皮膜为硬质膜，因而存在初始顺应性差的问题。
[0006] 作为活塞环方的对策，如专利文献2所公开的，提出了在活塞环的上下侧面形成 皮膜而使对环槽的攻击性缓和的方法，该皮膜是使作为固体润滑剂的二硫化钼等在作为耐 热性树脂的聚酰胺等中分散而形成的。
[0007] 在专利文献3中提出了通过在具有给定表面粗糙度的条痕的滑动部件的滑动面 形成覆盖层而使滑动部件的耐磨损性、贴紧性提高的同时减小摩擦系数的方法，其中，该覆 盖层以聚酰胺酰亚胺为主成分，由聚酰胺酰亚胺的涂膜改性剂和含有氧化铝等硬质粒子的 干性覆膜润滑剂构成。
[0008] 在专利文献4中提出了在活塞环的上下侧面层叠在耐热性树脂中含有金属粉末 的最表面层和由耐热性树脂构成的基底层来提高耐磨损性和贴紧性的方法。
[0009] 近年来，从应对环境问题的观点出发，发动机的高输出化进程被推进，顶环附近的 达到温度进一步上升。在这种情况下，长期维持覆盖于活塞环的树脂皮膜并持续保持防止 铝粘着的效果将变得困难。
[0010] 专利文献5中记载了对形成于活塞环所滑动的汽缸衬垫内周面的皮膜表面进行 加工而形成为平台结构的汽缸衬垫及其加工方法。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1:日本特开昭63-170546号公报
[0014] 专利文献2:日本特开昭62-233458号公报
[0015] 专利文献3:日本专利4151379号公报
[0016] 专利文献4 :日本特开2009-74539号公报
[0017] 专利文献5 :日本特开2003-286895号公报
【发明内容】
[0018] 发明要解决的技术问题
[0019] 本发明的目的在于，提供一种在高温下长期持续地维持防止铝粘着的效果的活塞 环。
[0020] 用于解决技术问题的方案
[0021] 鉴于上述技术问题，经过致力研宄的结果，本发明者们发现通过在活塞环上下侧 面的至少一个侧面上形成树脂系皮膜，从而在高输出发动机中也能长期持续地维持优异的 防止铝粘着的效果，并最终完成了本发明，其中，该树脂系皮膜包括第一树脂系皮膜与第二 树脂系皮膜，第一树脂系皮膜含有给定的平均粒径及纵横比的板状填充材料，第二树脂系 皮膜位于第一树脂系皮膜的下层，含有给定的平均粒径的硬质粒子。即，本发明的活塞环为 在活塞环基材的上下侧面中的至少一个侧面上形成有树脂系皮膜的活塞环，其特征在于， 所述树脂系皮膜具有：第一树脂系皮膜，所述第一树脂系皮膜含有平均粒径为2~20ym、 纵横比为20~200的板状填充材料；以及第二树脂系皮膜，所述第二树脂系皮膜位于所述 第一树脂系皮膜的下层，并含有平均粒径为〇. 01~IUm的硬质粒子。
[0022] 发明效果
[0023] 本发明的活塞环能够在高温下长期持续地维持防止铝粘着的效果。
【附图说明】
[0024] 图1为测定一般的环槽的表面的凹凸的图。
[0025] 图2为本发明的活塞环的上下侧面附近的截面形状的一例。
[0026] 图3为本发明的活塞环的上下侧面附近的截面形状的另一例。
[0027] 图4为现有的活塞环的上下侧面的截面形状的一例。
[0028] 图5为现有的活塞环的上下侧面的截面形状的另一例。
[0029] 图6为现有的活塞环的上下侧面的截面形状的其它例。
[0030] 图7为示出单体粘着试验机的概要的截面图。
【具体实施方式】
[0031] 下面，使用图2至图6,对本发明的活塞环的实施方式进行说明。
[0032] 图2示出本发明的活塞环的一例。虽然图2中没有示出，但在活塞环基材100的 上下侧面上（以下也记载为"表面500"）也可以形成有磷酸盐皮膜。在表面500或者磷酸 盐皮膜上形成有第二树脂系皮膜200,在第二树脂系皮膜200中含有硬质粒子202。在第二 树脂系皮膜200上形成有第一树脂系皮膜300,板状填充材料302朝着与表面500大致平行 的方向分散在第一树脂系皮膜300中。
[0033] 本发明的活塞环也可以如图3所示，表面500为平台结构。所谓平台结构 卜一（plateau)構造）例如在日本工业标准JISB0671中有定义，是指将表面形成为平台部 分506 (图3、图4)和谷部分502 (图3、图4)的结构。当表面500为平台结构时，形成于表 面500之上的第二树脂系皮膜200的一部分进入谷部分502。由此，第二树脂系皮膜200与 活塞环基材100的贴紧性因锚固效应而得到提升。特别地，在本发明中，进入谷部分502的 第二树脂系皮膜200中所包含的硬质粒子202的一部分如图3所示地较平台部分506更为 向上方突出，成为跨活塞环基材100的谷部分502和第二树脂系皮膜200的结构。因此，与 图4所示的形成不包含硬质粒子202的第二树脂系皮膜200的情况相比，能够耐受朝着第 二树脂系皮膜200和活塞环基材100的横向（平行于表面500的方向）的剪应力，不易发 生第二树脂系皮膜200从活塞环基材100剥离的情况。
[0034] 在表面500不为平台结构、而为如图5所示的包括山部分504的凹凸形状的情况 下，当第一树脂系皮膜300和第二树脂系皮膜200被磨去而露出表面500时，活塞环基材 100的山部分504可能会攻击活塞的环槽表面。因此，为了防止铝粘着的发生，优选表面500 为平台结构。需要说明的是，在图5中，第二树脂系皮膜200中不含有硬质粒子202。
[0035] 另一方面，如图6所示，在表面500为平台结构、且于其上省略第二树脂系皮膜200 而形成含有板状填充材料302的第一树脂系皮膜300的情况下，一部分的板状填充材料302 不经由树脂而直接接触平台部分506。在这种情况下，由于板状填充材料302和表面500均 不具有粘接性，从而使第一树脂系皮膜300的贴紧性大幅降低。因此，在表面500与第一树 脂系皮膜300之间形成含有硬质粒子202的第二树脂系皮膜200。
[0036] [1]活塞环基材
[0037] 活塞环基材100没有特别的限定，但由于与环槽的冲突会反复发生，因此需要具 有一定程度的强度。作为优选的材料，可以举出钢、马氏体不锈钢、奥氏体