[发明专利]复合硬铬镀覆覆膜和包覆有该覆膜的滑动构件

说明书

为了提供抑制了从覆膜表面到达基材界面的贯通裂纹的产生的三价铬镀覆覆膜、以及包覆有上述三价铬镀覆覆膜的滑动构件，在使用三价铬作为铬源的铬镀浴中分散板状和/或纤维状的第二相后进行镀覆处理，由此，形成在硬铬镀覆覆膜中分散有上述板状和/或纤维状的第二相的构成，利用分散的板状和/或纤维状的第二相使裂纹的传播停止或使其偏转，或者抑制裂纹宽度的扩大，从而抑制硬铬镀覆覆膜中的裂纹的发展。

技术领域

本发明涉及复合硬铬镀覆覆膜，特别是涉及使用三价铬的复合硬铬镀覆覆膜和包覆有该覆膜的内燃机用活塞环等滑动构件。

背景技术

对于内燃机的活塞环，要求对汽缸衬里的耐划伤性和耐磨损性。为了应对这些要求，对活塞环的外周滑动面实施了镀硬铬等表面处理。但是，由于近年来的环境负荷物质的限制，以欧洲为中心扩大了一直作为镀铬的铬源使用的六价铬的使用限制。

作为铬镀覆覆膜以外的替代覆膜，也进行了Ni-W合金镀层、WC系喷镀覆膜的开发，但由于性能方面和成本方面的问题而未被产品化。

另一方面，对于铬镀覆覆膜，也进行了使用有害性低的三价铬作为在镀液中添加的铬源的研究。三价铬镀覆覆膜迄今为止被用于镀层较薄的限定于5μm以下的装饰用途或耐腐蚀用途，但也存在不容易在工业上制造膜厚为10μm以上的镀覆覆膜这样的背景，集中精力地进行了厚膜化的研究。日本特开昭56-112493涉及使用三价铬的镀铬法，教导了通过使用甘氨酸作为络合剂而能够得到致密且膜厚为数十μm的镀覆覆膜，日本特开平6-316789教导了：通过在三价铬浴中加入金刚石粒子、SiC粒子等耐磨损性硬质粒子以及石墨、MoS₂等自润滑性粒子，能够增强耐磨损性，并且能够将以往约2μm的覆膜的膜厚增厚至9μm。此外，日本特开平9-95793教导了：作为在工业上可实用的三价铬镀浴，在三价铬镀浴中与硼酸和甘氨酸组合地添加铵盐，成功地形成为约50μm的镀层厚度。另外还教导了：在电析时，HV 700左右的硬度可以通过约400℃的热处理而增加至HV 1500左右的硬度。

此外，不仅是厚膜化，日本特开2010-189673还教导了：为了提高三价铬镀覆覆膜的耐腐蚀性能，使用由含有水溶性三价铬化合物、传导性盐、pH缓冲剂、含硫化合物和氨基羧酸类的水溶液构成的三价铬镀浴；国际公开第2012/133613中，为了抑制因液体中成分的分解导致的卤素气体等有害气体的产生而改善长期保存性和作业环境，教导了由含有三价铬化合物、pH缓冲剂、氨基羧酸化合物、氨基磺酸盐化合物和氨基羰基化合物的水溶液构成的三价铬镀浴。

然而，若使用这些三价铬镀浴来使硬铬镀覆覆膜形成为膜厚5μm以上，则有时会产生从覆膜表面到达基材界面附近的大裂纹。此外，在约200℃～约400℃下进行热处理而达到HV 1000～1500左右的硬度的情况下，会如图2所示产生这些裂纹的开口宽度增加、镀覆覆膜局部性地剥离这样的问题，实际情况是在实用化方面尚存在大量课题。

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供抑制所引入的裂纹的裂纹宽度的扩大和裂纹的发展从而抑制了从覆膜表面到达基材界面的贯通裂纹的产生的三价铬镀覆覆膜、以及包覆有上述三价铬镀覆覆膜的滑动构件。

用于解决问题的方法

本发明人对三价铬镀覆进行了深入研究，结果想到，通过在使用三价铬作为铬源的铬镀浴中分散板状和/或纤维状的第二相后进行镀覆处理，能够得到分散有上述板状和/或纤维状的第二相的三价铬镀覆覆膜，能够利用上述板状和/或纤维状的第二相使裂纹的传播停止或使其偏转、或者抑制裂纹宽度的扩大，从而能够抑制硬铬镀覆覆膜中的裂纹的发展。