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JP2005171274A - Method for forming sprayed coating and sliding member - Google Patents

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JP2005171274A
JP2005171274A JP2003408935A JP2003408935A JP2005171274A JP 2005171274 A JP2005171274 A JP 2005171274A JP 2003408935 A JP2003408935 A JP 2003408935A JP 2003408935 A JP2003408935 A JP 2003408935A JP 2005171274 A JP2005171274 A JP 2005171274A
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JP
Japan
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thermal spray
supply amount
spray coating
bore
auxiliary gas
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Application number
JP2003408935A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Takahashi
秀夫 高橋
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】 溶射皮膜と被溶射体との密着力を確保しつつ、耐スカッフ性及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜の形成方法を提供する。
【解決手段】 溶射ガンをシリンダボアのボア内面に対して一端側から他端側に移動させながらノズル先端よりプラズマ火炎によって溶融させた溶射粉末を、該ボア内面に吹き付けて溶射皮膜を形成するに際し、溶射ガンに供給する補助ガスの供給量を、1回目のプラズマ溶射時の供給量(初期設定流量Q1)に対して、2回目のプラズマ溶射時の供給量(低減レベルQ2)よりも少なくする。補助ガス供給量を少なくすれば、溶射皮膜に微小な気孔を多数形成することができ、その気孔に潤滑剤を保油させることが可能となることから、耐スカッフ性および耐摩耗性を大幅に向上させることができる。
【選択図】 図4
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a thermal spray coating excellent in scuff resistance and wear resistance while ensuring adhesion between the thermal spray coating and a sprayed body.
In forming a thermal spray coating by spraying a thermal spray gun melted by a plasma flame from a nozzle tip while moving a thermal spray gun from one end side to the other end side with respect to a bore inner surface of a cylinder bore, The supply amount of the auxiliary gas supplied to the spray gun is made smaller than the supply amount (reduction level Q2) at the second plasma spraying with respect to the supply amount at the first plasma spraying (initial setting flow rate Q1). If the auxiliary gas supply amount is reduced, many fine pores can be formed in the sprayed coating, and lubricant can be retained in the pores, greatly improving scuff resistance and wear resistance. Can be improved.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、プラズマ溶射により溶射皮膜を被溶射体に形成する溶射皮膜の形成方法及びその方法により形成された摺動部材に関する。   The present invention relates to a method for forming a thermal spray coating on a thermal sprayed body by plasma spraying and a sliding member formed by the method.

例えば、基材(母材)上に形成した溶射皮膜に点状または線状などのパターンでレーザーを照射して部分的に加熱し組織変化を生じさせて該溶射皮膜の部分改質を行い、主として仕上げ加工時または摺動時の選択的摩耗によりレーザー照射部またはレーザー非照射部を凹ませ、その凹みを油溜まりとして利用することにより、耐焼き付け性に優れた摺動面を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。   For example, the thermal spray coating formed on the base material (matrix) is irradiated with a laser in a pattern such as a dot or a line to partially heat and cause a structural change to partially modify the thermal spray coating, There is a method of forming a sliding surface with excellent seizure resistance by recessing the laser irradiated part or laser non-irradiated part mainly due to selective wear during finishing or sliding and using the recess as an oil reservoir. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の方法によれば、前記凹みに潤滑油が溜まることから、当該凹みが油溜まりとなって保油性が向上する。その結果、基材上に形成された溶射皮膜の耐焼き付け性を向上させることができる。
特開2001−279421号公報(第2頁および第3頁、第1図〜第3図)
According to the method described in Patent Document 1, since the lubricating oil accumulates in the recess, the recess becomes an oil reservoir, and the oil retention is improved. As a result, the seizure resistance of the sprayed coating formed on the substrate can be improved.
JP 2001-279421 A (2nd and 3rd pages, FIGS. 1 to 3)

しかしながら特許文献1に記載の方法では、エンジン運転状態により摩耗形態が影響を受けるので、摺動面凹みが安定せず品質低下につながる。また、この特許文献1に記載の方法では、通常の仕上げ工程に加えてレーザー加工があるので、工程が複雑になりコストアップとなる。さらに、この特許文献1に記載の方法では、Fe(鉄)系の溶射材料の溶射皮膜にレーザー熱処理を行うと、レーザー照射有無の境界域での硬度が硬くなる傾向にあるので、ホーニング仕上げ後の面性状に突起形状が残ることになり、その結果、ピストンやピストンリングの摩耗につながってしまう。   However, in the method described in Patent Document 1, since the wear form is affected by the engine operating state, the dent on the sliding surface is not stabilized, leading to quality degradation. Further, in the method described in Patent Document 1, since there is laser processing in addition to the normal finishing process, the process becomes complicated and the cost increases. Furthermore, in the method described in Patent Document 1, when laser heat treatment is performed on a thermal spray coating of an Fe (iron) -based thermal spray material, the hardness in the boundary region with or without laser irradiation tends to become harder. As a result, a protrusion shape remains in the surface property, and this leads to wear of the piston and piston ring.

そこで、本発明は、溶射皮膜と被溶射体との密着力を確保しつつ、耐スカッフ性(引っ掻き傷に対する強さ)及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜の形成方法及び摺動部材を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a method for forming a thermal spray coating and a sliding member that are excellent in scuff resistance (strength against scratches) and wear resistance while ensuring the adhesion between the thermal spray coating and the sprayed body. For the purpose.

本発明の溶射皮膜の形成方法は、溶射ガンを被溶射体に対して一端側から他端側に移動させながらノズル先端よりプラズマ火炎によって溶融させた溶射粉末を、該被溶射体に吹き付けて溶射皮膜を形成する。そして、本発明方法では、溶射皮膜を形成するに際して、溶射ガンに供給する補助ガスの供給量を、被溶射体の溶射位置に応じて増減させる。   The method for forming a thermal spray coating of the present invention involves spraying a thermal spray powder melted by a plasma flame from the nozzle tip while moving the thermal spray gun from one end side to the other end side with respect to the thermal spray body. Form a film. In the method of the present invention, when the spray coating is formed, the supply amount of the auxiliary gas supplied to the spray gun is increased or decreased according to the spray position of the sprayed object.

本発明によれば、溶射皮膜を形成するに際し、溶射ガンに供給する補助ガスの供給量を被溶射体の溶射位置に応じて異ならせているので、補助ガスが多く供給された部分では溶射皮膜の気孔率が小さく(微小な気孔が少なく形成)され、補助ガスの供給量が少ない部分では溶射皮膜の気孔率が大きく(微小な気孔が多く)形成される。   According to the present invention, when the spray coating is formed, the amount of auxiliary gas supplied to the spray gun is varied according to the spraying position of the sprayed object. The porosity of the thermal spray coating is large (many fine pores) in a portion where the porosity of the sprayed gas is small (formation with few fine pores) and the supply amount of the auxiliary gas is small.

したがって、この方法によって形成した溶射皮膜をシリンダボアのボア内面に形成すれば、微小な気孔が油を溜める油溜まりとして機能することから、シリンダボアの特に必要な位置に対して耐スカッフ性及び耐摩耗性を充分に確保しつつ潤滑油消費量、摩擦力を低減させることができる。   Therefore, if the sprayed coating formed by this method is formed on the inner surface of the bore of the cylinder bore, the minute pores function as an oil reservoir for collecting oil. The lubricating oil consumption and the frictional force can be reduced while ensuring sufficient.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

[プラズマ溶射装置の概略構成および動作]
先ず、本発明を適用した溶射皮膜の形成方法を説明する前に、この方法で使用したプラズマ溶射装置について簡単に説明する。
[Schematic configuration and operation of plasma spraying apparatus]
First, before describing a method for forming a sprayed coating to which the present invention is applied, a plasma spraying apparatus used in this method will be briefly described.

図1はプラズマ溶射装置の概略的な構成図、図2はプラズマ溶射の原理図、図3は水素ガス供給量と気孔発生率又は面粗度の関係を示す特性図である。プラズマ溶射装置は、図1に示すように、溶射ガン1と、この溶射ガン1を上下動させる上下摺動装置2と、溶射ガン1を回転させる回転装置3と、ロボット4と、プラズマ火炎を生成するための補助ガス供給装置5とを有して構成される。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma spraying apparatus, FIG. 2 is a principle diagram of plasma spraying, and FIG. As shown in FIG. 1, the plasma spraying apparatus includes a spraying gun 1, a vertical sliding device 2 that moves the spraying gun 1 up and down, a rotating device 3 that rotates the spraying gun 1, a robot 4, and a plasma flame. And an auxiliary gas supply device 5 for generation.

溶射ガン1は、プラズマ火炎によって溶融させた溶射粉末を噴出するノズル6を有している。この溶射ガン1は、図2に示すように、アルゴンガス(Arガス)または水素ガス(H2ガス)を補助ガスとしてノズル6内に供給すると共に、ノズル6を陽極とし、このノズル6内に設けた陰極7との間に直流電源8から直流電流を印加させて直流アーク9を発生させ、前記補助ガスによってプラズマ火炎を生成する。そして、直流アーク9の前方に溶射粉末10を供給させ、当該溶射粉末10を溶融させてノズル先端より溶融した溶射粉末10を噴出させる。   The thermal spray gun 1 has a nozzle 6 for ejecting thermal spray powder melted by a plasma flame. As shown in FIG. 2, the thermal spray gun 1 supplies argon gas (Ar gas) or hydrogen gas (H 2 gas) into the nozzle 6 as an auxiliary gas, and the nozzle 6 serves as an anode, and is provided in the nozzle 6. A direct current is applied from a direct current power source 8 to the cathode 7 to generate a direct current arc 9, and a plasma flame is generated by the auxiliary gas. Then, the thermal spray powder 10 is supplied in front of the DC arc 9, the thermal spray powder 10 is melted, and the molten thermal spray powder 10 is ejected from the nozzle tip.

なお、ノズル6の先端部近傍には、当該ノズル先端部を冷却するための冷却水導入孔11が形成されている。この冷却水導入孔11に冷却水を導入させることで、プラズマ火炎によりノズル先端部が加熱されるのを防止する。   A cooling water introduction hole 11 for cooling the nozzle tip is formed near the tip of the nozzle 6. By introducing the cooling water into the cooling water introduction hole 11, the nozzle tip is prevented from being heated by the plasma flame.

上下摺動装置2は、例えば被溶射体である自動車用エンジンにおけるアルミ合金製のシリンダブロックのシリンダボア12内において、前記した溶射ガン1を矢印Xで示す上下方向に移動自在とする。回転装置3は、溶射ガン1のノズル先端より噴出する溶融した溶射粉末10を、シリンダボア12の被溶射面であるボア内面12a全周に亘って吹き付けることができるように、当該溶射ガン1を矢印で示す水平方向に回転自在とする。なお、ロボット4は、これら溶射ガン1、上下摺動装置2および回転装置3の動作をそれぞれ制御する。   The vertical sliding device 2 makes the above-described thermal spray gun 1 movable in the vertical direction indicated by an arrow X in a cylinder bore 12 of a cylinder block made of an aluminum alloy in, for example, an automotive engine that is a sprayed body. The rotating device 3 has an arrow on the thermal spray gun 1 so that the molten thermal spray powder 10 ejected from the nozzle tip of the thermal spray gun 1 can be sprayed over the entire circumference of the bore inner surface 12a which is the sprayed surface of the cylinder bore 12. It can be rotated in the horizontal direction indicated by. The robot 4 controls the operations of the thermal spray gun 1, the vertical sliding device 2, and the rotating device 3.

補助ガス供給装置5は、例えば、補助ガスとしてアルゴンガスまたは水素ガスをノズル6内に供給する役目をする。かかる補助ガスは、補助ガス供給装置5から補助ガス供給パイプ13を介してノズル6に供給されるようになっている。また、補助ガスは、溶射ガン1による溶射回数(ストローク回数)と、溶射位置(溶射ガン1のストローク位置)に応じて、後述するようにその供給量が適宜調整されてノズル6に供給される。   For example, the auxiliary gas supply device 5 serves to supply argon gas or hydrogen gas as auxiliary gas into the nozzle 6. The auxiliary gas is supplied from the auxiliary gas supply device 5 to the nozzle 6 via the auxiliary gas supply pipe 13. Further, the supply amount of the auxiliary gas is appropriately adjusted as described later according to the number of times of spraying (number of strokes) by the spraying gun 1 and the spraying position (stroke position of the spraying gun 1) and supplied to the nozzle 6. .

このように構成されたプラズマ溶射装置では、シリンダボア12内に溶射ガン1を挿入し、この溶射ガン1を回転装置3および上下摺動装置2により回転させながら上下方向に移動させて、ノズル6の先端から溶融した溶射粉末10をボア内面12aに吹き付ける。これにより、ボア内面12aには、溶射皮膜14が形成される。   In the plasma spraying apparatus configured as described above, the spraying gun 1 is inserted into the cylinder bore 12, and the spraying gun 1 is moved up and down while being rotated by the rotating device 3 and the vertical sliding device 2. The sprayed powder 10 melted from the tip is sprayed onto the bore inner surface 12a. Thereby, the thermal spray coating 14 is formed on the bore inner surface 12a.

なお、溶射皮膜14を形成する部分を溶射前にブラスト処理して粗面化しておくことで、溶射皮膜14の密着力を高めることができる。このようにして溶射皮膜14を形成すれば、溶射皮膜14をボア内面12aに強固に密着させることができると共に、皮膜性状の安定した溶射皮膜14を得ることができる。   In addition, the adhesive force of the thermal spray coating 14 can be enhanced by blasting the portion where the thermal spray coating 14 is formed before the thermal spraying. By forming the thermal spray coating 14 in this way, the thermal spray coating 14 can be firmly adhered to the bore inner surface 12a, and a thermal spray coating 14 having stable coating properties can be obtained.

前記したプラズマ溶射装置を使用して溶射皮膜14を形成した後は、溶射皮膜14をホーニング加工して仕上げる。この仕上げ加工後の溶射皮膜14の表面には、溶射皮膜特有の微小な気孔が形成されるが、この気孔の発生率はノズル6に供給される補助ガスであるアルゴンガスまたは水素ガスによって変動する。例えば、図3に示すように、水素ガス供給量が少ないと気孔発生率は大きくなり、水素ガス供給量が多いと気孔発生率は小さくなる傾向にある。これは、補助ガス供給量によりプラズマ火炎のエネルギーが変わり皮膜粒子の積層状態に影響を与えるためである。   After forming the sprayed coating 14 using the plasma spraying apparatus described above, the sprayed coating 14 is finished by honing. Fine pores peculiar to the thermal spray coating are formed on the surface of the thermal spray coating 14 after the finishing process, and the generation rate of the pores varies depending on argon gas or hydrogen gas which is an auxiliary gas supplied to the nozzle 6. . For example, as shown in FIG. 3, the pore generation rate tends to increase when the hydrogen gas supply amount is small, and the pore generation rate tends to decrease when the hydrogen gas supply amount is large. This is because the energy of the plasma flame changes depending on the supply amount of the auxiliary gas and affects the laminated state of the coating particles.

なお、気孔発生率は、溶射皮膜14の面粗度の油溜まり指標であるRvkで表すこともできる。   The porosity generation rate can also be represented by Rvk, which is an oil reservoir index of the surface roughness of the thermal spray coating 14.

このように、ノズル6に供給する補助ガスの供給量を制御して溶射皮膜14に形成される気孔発生率またはRvkを制御すれば、当該溶射皮膜14の要求機能である耐スカッフ性、耐摩耗性、オイル消費およびフリクション低減を最適化することが可能となり、所望の皮膜を得ることができる。   In this way, by controlling the supply rate of the auxiliary gas supplied to the nozzle 6 to control the porosity generation rate or Rvk formed in the sprayed coating 14, the scuffing resistance and wear resistance that are required functions of the sprayed coating 14 are controlled. Property, oil consumption and friction reduction can be optimized, and a desired film can be obtained.

[実施例]
次に、ノズル6に供給する補助ガス供給量を制御することで、耐スカッフ性、耐摩耗性などを満足させることのできる溶射皮膜14を形成するための溶射皮膜の形成方法の一例を示す。
[Example]
Next, an example of a thermal spray coating forming method for forming the thermal spray coating 14 that can satisfy scuffing resistance, wear resistance, and the like by controlling the amount of auxiliary gas supplied to the nozzle 6 will be described.

図4はシリンダボアの溶射位置に応じて水素ガス供給量を増減させる一例を示す図、図5は本発明方法の溶射皮膜の形成方法を示すフローチャート、図6はプラズマ溶射後の溶射皮膜を拡大して示す要部拡大断面図、図7はホーニング加工仕上げ後の溶射皮膜を拡大して示す要部拡大断面図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of increasing or decreasing the hydrogen gas supply amount according to the spraying position of the cylinder bore, FIG. 5 is a flowchart showing a method of forming a sprayed coating of the method of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view of the sprayed coating after plasma spraying FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the thermal spray coating after the honing finish.

この実施例では、プラズマ溶射を溶射初期段階(1回目の溶射)L1と、溶射後期段階(2回目の溶射)L2の2段階に分けて行う。つまり、プラズマ溶射を2回の工程に分けて実施する。溶射初期段階L1は、図4中実線で示し、溶射後期段階L2は、図4中一点鎖線で示す。   In this embodiment, plasma spraying is performed in two stages, ie, an initial spraying stage (first spraying) L1 and a late spraying stage (second spraying) L2. That is, plasma spraying is performed in two steps. The thermal spraying initial stage L1 is indicated by a solid line in FIG. 4, and the thermal spraying late stage L2 is indicated by a one-dot chain line in FIG.

溶射初期段階L1は、ボア内面12aの下死点(BDC)から上死点(TDC)の全範囲に亘って溶射皮膜14をボア内面12aに強固に密着させるために、水素ガス供給量を初期設定流量Q1とする。溶射後期段階L2では、下死点から上死点近傍部のボアストロークSS1位置までは水素ガス供給量を初期設定流量Q1とし、ボアストロークSS1から上死点までは溶射皮膜14の耐スカッフ性、耐摩耗性、オイル消費およびフリクション低減を最適化するために水素ガス供給量を低減レベルQ2とする。   In the initial stage of thermal spraying L1, in order to firmly adhere the thermal spray coating 14 to the bore inner surface 12a from the bottom dead center (BDC) to the top dead center (TDC) of the bore inner surface 12a, the initial hydrogen gas supply amount is set. Set flow rate Q1. In the later stage L2 of thermal spraying, the hydrogen gas supply amount is set to the initial flow rate Q1 from the bottom dead center to the position of the bore stroke SS1 in the vicinity of the top dead center, and the scuff resistance of the thermal spray coating 14 from the bore stroke SS1 to the top dead center. In order to optimize the wear resistance, oil consumption, and friction reduction, the hydrogen gas supply amount is set to a reduction level Q2.

ここで定義した初期設定流量Q1と低減レベルQ2の具体的な値としては、例えば表1の通りである。上死点近傍部では、水素ガス供給量を1〜3(リットル/分)とし、気孔発生率(溶射皮膜表面に占める気孔の割合)を5〜15%とする。上死点以外の部分では、水素ガス供給量を3〜6(リットル/分)とし、溶射皮膜形成後の所定のホーニング仕上後の表面の気孔発生率を3〜6%とする。上死点近傍部では、ピストンリングによるボア摩耗を抑制させるために、気孔発生率を大きくする。つまり、多数形成した微小な気孔に潤滑油を溜めて保油性を高めれば、溶射皮膜14の耐焼き付け性を大幅に向上させることが可能となる。   Specific values of the initial setting flow rate Q1 and the reduction level Q2 defined here are as shown in Table 1, for example. In the vicinity of the top dead center, the hydrogen gas supply rate is 1 to 3 (liters / minute), and the porosity generation rate (the ratio of the pores in the sprayed coating surface) is 5 to 15%. In the portion other than the top dead center, the hydrogen gas supply rate is 3 to 6 (liters / minute), and the porosity generation rate on the surface after the predetermined honing finish after the thermal spray coating is formed is 3 to 6%. In the vicinity of the top dead center, the porosity generation rate is increased in order to suppress bore wear due to the piston ring. That is, if the lubricating oil is accumulated in a large number of minute pores to improve the oil retaining property, the seizure resistance of the thermal spray coating 14 can be greatly improved.

なお、ここでは、シリンダボア12内に上下摺動自在に設けられるピストンが上昇する最も高い位置を上死点と定義し、ピストンが下降する最も低い位置を下死点と定義する。

Figure 2005171274
Here, the highest position where the piston, which is slidable up and down in the cylinder bore 12, rises is defined as the top dead center, and the lowest position where the piston descends is defined as the bottom dead center.
Figure 2005171274

シリンダボア12のボア内面12aに溶射皮膜14を形成するには、図5のフローチャートに示すように、先ずステップS1の処理において、補助ガス供給量を初期設定流量Q1とする(補助ガス供給量初期設定)。次に、ステップS2の処理において、溶射ストローク回数(プラズマ溶射回数)が2回以上か否かを判断する。溶射ストローク回数が1回目であれば、補助ガス供給量を初期設定流量Q1として溶射を実施する。このとき、溶射ガン1を下死点から上死点まで移動させる1ストロークが終了するまで溶射を行う。   In order to form the sprayed coating 14 on the bore inner surface 12a of the cylinder bore 12, as shown in the flowchart of FIG. 5, first, in the process of step S1, the auxiliary gas supply amount is set to the initial setting flow rate Q1 (the auxiliary gas supply amount initial setting). ). Next, in the process of step S2, it is determined whether or not the number of spray strokes (the number of plasma sprays) is two or more. If the number of spray strokes is the first, spraying is performed with the auxiliary gas supply amount set to the initial flow rate Q1. At this time, thermal spraying is performed until one stroke for moving the thermal spray gun 1 from the bottom dead center to the top dead center is completed.

溶射初期段階L1が終了すると、シリンダボア12のボア内面12aには、図6に示すように、膜厚t1なる第1の溶射皮膜14aが形成される。この第1の溶射皮膜14aは、初期設定流量Q1として水素ガスが供給されているので、ボア内面12aに対して強固に密着する。   When the thermal spray initial stage L1 is completed, a first thermal spray coating 14a having a film thickness t1 is formed on the bore inner surface 12a of the cylinder bore 12 as shown in FIG. Since the first sprayed coating 14a is supplied with hydrogen gas as the initial set flow rate Q1, it is firmly adhered to the bore inner surface 12a.

ステップS6の処理では、溶射ガン1が1ストローク終了したか否かを判断し、1ストローク終了した場合は、このフローチャートをステップS7の処理に進め、終了していなければ、このフローチャートをステップS3の処理に戻す。ステップS7の処理では、プラズマ溶射が終了したか否かを判断し、終了していればこのフローチャートを終了させ、プラズマ溶射が終了していなければ、このフローチャートをステップS2の処理に戻す。   In the process of step S6, it is determined whether or not the thermal spray gun 1 has completed one stroke. If one stroke has been completed, the process proceeds to step S7. If not, the process proceeds to step S3. Return to processing. In the process of step S7, it is determined whether or not the plasma spraying is finished. If the plasma spraying is finished, the flowchart is finished. If the plasma spraying is not finished, the flowchart is returned to the process of step S2.

ステップS2の処理において、プラズマ溶射が2回目であれば、ステップS3の処理において、ノズル6がボア内面12aの溶射位置の何処の位置にあるかを判断(ストローク位置判断)する。ノズル6がボアストロークSS1位置(上死点近傍部位置)にあれば、ステップS4の処理において補助ガス供給量を調整し、その補助ガス供給量を低減レベルQ2とする。そして、この補助ガス供給量を低減レベルQ2としてプラズマ溶射を実施する。   If the plasma spraying is the second time in the process of step S2, it is determined in step S3 where the nozzle 6 is located on the spraying position of the bore inner surface 12a (stroke position determination). If the nozzle 6 is in the bore stroke SS1 position (position near the top dead center), the auxiliary gas supply amount is adjusted in the process of step S4, and the auxiliary gas supply amount is set to the reduction level Q2. Then, plasma spraying is performed with the auxiliary gas supply amount set to the reduction level Q2.

溶射後期段階L2が終了すると、第1の溶射皮膜14aの上には、図6に示すように、全体の膜厚t3に対してt2なる膜厚として第2の溶射皮膜14b、14cが形成される。溶射後期段階L2では、ボアストローク位置SS1を境に、水素ガス供給量が初期設定流量Q1と低減レベルQ2に切り替わるので、溶射皮膜14b、14cの性状は、ボアストローク範囲の上死点側E1と下死点側E2とでそれぞれ異なる性状に形成される。   When the late spraying stage L2 is completed, the second thermal spray coatings 14b and 14c are formed on the first thermal spray coating 14a as shown in FIG. The In the late spraying stage L2, since the hydrogen gas supply amount is switched between the initial setting flow rate Q1 and the reduction level Q2 at the bore stroke position SS1, the properties of the thermal spray coatings 14b and 14c are the top dead center side E1 of the bore stroke range. Different properties are formed on the bottom dead center side E2.

次に、プラズマ溶射終了後、この第2の溶射皮膜14の表面をホーニング加工する。すると、図7に示すように、仕上げ取り代により溶射皮膜14全体の厚みはt3’、第2の溶射皮膜14b、14cの厚みはt2’まで減少する。ボアストローク位置SS1を境に、上死点側E1の第2の溶射皮膜14c表面には微小な気孔15が多く形成され、下死点側E2の第2の溶射皮膜14b表面には気孔15が少ない。   Next, after the plasma spraying is finished, the surface of the second sprayed coating 14 is honed. Then, as shown in FIG. 7, the thickness of the thermal spray coating 14 as a whole is reduced to t3 'and the thickness of the second thermal spray coatings 14b and 14c is reduced to t2' due to the finishing allowance. Many pores 15 are formed on the surface of the second thermal spray coating 14c on the top dead center side E1, and the pores 15 are formed on the surface of the second thermal spray coating 14b on the bottom dead center side E2 with the bore stroke position SS1 as a boundary. Few.

このように、上死点側E1の第2の溶射皮膜14c表面には微小な気孔15が多数形成されることから、この気孔15に潤滑油が溜まり保油性が高まることによって、シリンダボア12の耐スカッフ性、耐スカッフ性を確保することができる。また、下死点側E2の第2の溶射皮膜14b表面には気孔15が少ないことから、オイル消費低減およびフリクション向上を実現することができる。   As described above, since a large number of minute pores 15 are formed on the surface of the second thermal spray coating 14c on the top dead center side E1, the lubricating oil is accumulated in the pores 15 and the oil retaining property is improved. Scuff resistance and scuff resistance can be ensured. Further, since there are few pores 15 on the surface of the second thermal spray coating 14b on the bottom dead center side E2, oil consumption can be reduced and friction can be improved.

以上のように、ストローク回数およびストローク位置に合わせて補助ガス供給量を調整してプラズマ溶射を行えば、ボア内面12aとの密着力を確保した上で、耐スカッフ性、耐摩耗性、オイル消費およびフリクション低減を最適化する溶射皮膜14を簡単に形成することができる。   As described above, if the plasma spraying is performed by adjusting the auxiliary gas supply amount according to the number of strokes and the stroke position, the adhesion with the bore inner surface 12a is secured, and the scuff resistance, wear resistance, and oil consumption are secured. In addition, it is possible to easily form the thermal spray coating 14 that optimizes friction reduction.

また、プラズマ溶射の途中で溶射粉末を切り替えたり、種類の異なる溶射粉末毎にプラズマ溶射を行ったりせずに、1つのプラズマ溶射装置内で補助ガス供給量を制御できる装置とすることで、エンジンの機能要求に対応した最適な摺動面表面性状を形成することができる。   In addition, it is possible to control the auxiliary gas supply amount in one plasma spraying device without switching the spraying powder in the middle of plasma spraying or performing plasma spraying for each type of sprayed powder. Therefore, it is possible to form an optimal sliding surface texture corresponding to the functional requirements.

[その他の実施例]
以上、本発明を適用した具体的な実施例を説明したが、本発明は、上述の実施例に制限されることなく種々の変更が可能である。例えば、図8に示すように、溶射初期段階L1では下死点から上死点に亘り初期設定流量Q1の補助ガス供給量にてプラズマ溶射を行い、溶射後期段階L2も同様に下死点から上死点に亘り低減レベルQ2の補助ガス供給量にてプラズマ溶射を行う。
[Other Examples]
Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention can be variously modified without being limited to the above-described embodiments. For example, as shown in FIG. 8, in the initial stage of spraying L1, plasma spraying is performed from the bottom dead center to the top dead center with an auxiliary gas supply amount of an initial set flow rate Q1, and the late stage of spraying L2 is also started from the bottom dead center. Plasma spraying is performed with the auxiliary gas supply amount at the reduction level Q2 over the top dead center.

このように、溶射ガン1の1回目移動時における補助ガス供給量と、2回目移動時における補助ガス供給量とを異ならせることで、下死点側E2から上死点側E1に至る全ての第2の溶射皮膜14cの表面には微小な気孔15が多数形成されることになる。したがって、この実施例では、ボア内面12aに形成された溶射皮膜14全体が保油性を発揮することから、耐スカッフ性、耐摩耗性をより一層向上させる。   Thus, by making the auxiliary gas supply amount at the time of the first movement of the spray gun 1 different from the auxiliary gas supply amount at the time of the second movement, all of the range from the bottom dead center side E2 to the top dead center side E1 can be obtained. Many fine pores 15 are formed on the surface of the second sprayed coating 14c. Therefore, in this embodiment, since the entire sprayed coating 14 formed on the bore inner surface 12a exhibits oil retention, the scuff resistance and wear resistance are further improved.

この他、図9に示すように、溶射初期段階L1では下死点から上死点に亘り初期設定流量Q1の補助ガス供給量にてプラズマ溶射を行い、溶射後期段階L2ではボアストローク中央付近のSS2からSS3までを水素ガス供給量を低減レベルQ2としてプラズマ溶射を行う。   In addition, as shown in FIG. 9, in the initial stage of spraying L1, plasma spraying is performed with the auxiliary gas supply amount of the initial set flow rate Q1 from the bottom dead center to the top dead center, and in the late stage of spraying L2, the vicinity of the center of the bore stroke is performed. Plasma spraying is performed from SS2 to SS3 with the hydrogen gas supply amount being reduced level Q2.

このように、ボア内面12aのうちボアストローク中央付近部での補助ガス供給量を、ボアストローク中央付近部以外の部分での補助ガス供給量よりも少なくしたことで、下死点側E2および上死点側E1の第2の溶射皮膜14bでは密着力が向上し、ボアストローク中央付近部では保油性が向上する。したがって、このように形成された溶射皮膜14とすれば、エンジンの負荷の大きい条件でも信頼性を向上させることができる。   Thus, the auxiliary gas supply amount in the bore inner surface 12a in the vicinity of the center of the bore stroke is made smaller than the auxiliary gas supply amount in the portion other than the vicinity of the center of the bore stroke. The adhesion is improved in the second sprayed coating 14b on the dead side E1, and the oil retaining property is improved in the vicinity of the center of the bore stroke. Therefore, if the sprayed coating 14 is formed in this way, the reliability can be improved even under conditions of a heavy engine load.

なお、上述の実施例では、摺動部材としてエンジンブロックのシリンダボアに本発明を適用したが、これに限定されることはない。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the cylinder bore of the engine block as the sliding member. However, the present invention is not limited to this.

プラズマ溶射装置の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of a plasma spraying apparatus. プラズマ溶射の原理図である。It is a principle diagram of plasma spraying. 水素ガス供給量と気孔発生率又は面粗度の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between hydrogen gas supply amount, a porosity generation rate, or surface roughness. シリンダボアの溶射位置に応じて水素ガス供給量を増減させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which increases / decreases the hydrogen gas supply amount according to the spraying position of a cylinder bore. 本発明方法の溶射皮膜の形成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the formation method of the thermal spray coating of this invention method. プラズマ溶射後の溶射皮膜を拡大して示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which expands and shows the sprayed coating after plasma spraying. ホーニング加工仕上げ後の溶射皮膜を拡大して示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which expands and shows the sprayed coating after a honing process finish. その他の実施例を示すもので、シリンダボアの溶射位置に応じて水素ガス供給量を増減させる例を示す図である。It is a figure which shows the other Example and shows the example which increases / decreases the hydrogen gas supply amount according to the spraying position of a cylinder bore. さらにその他の実施例を示すもので、シリンダボアの溶射位置に応じて水素ガス供給量を増減させる例を示す図である。Furthermore, it shows another embodiment, and is a diagram showing an example in which the hydrogen gas supply amount is increased or decreased according to the spraying position of the cylinder bore.

符号の説明Explanation of symbols

1…溶射ガン
2…上下摺動装置
3…回転装置
5…補助ガス供給装置
10…溶射粉末
12…シリンダボア
12a…ボア内面
14…溶射皮膜
14a…第1の溶射皮膜
14b,14c…第2の溶射皮膜
15…気孔
L1…溶射初期段階
L2…溶射後期段階
Q1…初期設定流量
Q2…低減レベル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal spray gun 2 ... Vertical sliding device 3 ... Rotating device 5 ... Auxiliary gas supply device 10 ... Thermal spray powder 12 ... Cylinder bore 12a ... Bore inner surface 14 ... Thermal spray coating 14a ... First thermal spray coating 14b, 14c ... Second thermal spray Coating 15: Pore L1 ... Initial stage of thermal spraying L2 ... Late stage of thermal spraying Q1 ... Initial set flow rate Q2 ... Reduction level

Claims (10)

溶射ガンを被溶射体に対して一端側から他端側に移動させながらノズル先端よりプラズマ火炎によって溶融させた溶射粉末を、該被溶射体に吹き付けて溶射皮膜を形成するに際し、
前記溶射ガンに供給する補助ガスの供給量を、前記被溶射体の溶射位置に応じて異ならせる
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
When spraying the thermal spray powder melted by the plasma flame from the tip of the nozzle while moving the thermal spray gun from one end side to the other end side with respect to the thermal spray body, to form the thermal spray coating,
A method for forming a thermal spray coating, characterized in that a supply amount of auxiliary gas supplied to the thermal spray gun is varied according to a thermal spray position of the thermal spray body.
溶射ガンを被溶射体に対して一端側から他端側に移動させながらノズル先端よりプラズマ火炎によって溶融させた溶射粉末を、該被溶射体に吹き付けて溶射皮膜を形成するに際し、
前記溶射ガンの1回目移動時における該溶射ガンに供給する補助ガス供給量と、2回目以降移動時における補助ガス供給量を異ならせる
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
When spraying the thermal spray powder melted by the plasma flame from the tip of the nozzle while moving the thermal spray gun from one end side to the other end side with respect to the thermal spray body, to form the thermal spray coating,
A method for forming a thermal spray coating, characterized in that an auxiliary gas supply amount supplied to the thermal spray gun during the first movement of the thermal spray gun is different from an auxiliary gas supply amount during the second and subsequent movements.
請求項1または請求項2に記載の溶射皮膜の形成方法であって、
前記被溶射体をエンジンブロックのシリンダボアとした
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
A method for forming a thermal spray coating according to claim 1 or claim 2,
A method for forming a sprayed coating, wherein the sprayed body is a cylinder bore of an engine block.
請求項3に記載の溶射皮膜の形成方法であって、
前記シリンダボアのボア内面のうち上死点近傍部での補助ガス供給量を、上死点近傍部以外の部分での補助ガス供給量よりも少なくした
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
A method for forming a thermal spray coating according to claim 3,
A method for forming a thermal spray coating, characterized in that an auxiliary gas supply amount in a portion near a top dead center in an inner surface of the bore of the cylinder bore is less than an auxiliary gas supply amount in a portion other than a portion near the top dead center.
請求項3に記載の溶射皮膜の形成方法であって、
前記シリンダボアのボア内面のうちボアストローク中央付近部での補助ガス供給量を、ボアストローク中央付近部以外の部分での補助ガス供給量よりも少なくした
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
A method for forming a thermal spray coating according to claim 3,
A method for forming a thermal spray coating, characterized in that an auxiliary gas supply amount at a portion near the center of the bore stroke on the inner surface of the bore of the cylinder bore is less than an auxiliary gas supply amount at a portion other than a portion near the center of the bore stroke.
請求項3に記載の溶射皮膜の形成方法であって、
前記溶射ガンの1回目移動時における該溶射ガンに供給する補助ガス供給量よりも2回目以降移動時における補助ガス供給量を少なくした
ことを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
A method for forming a thermal spray coating according to claim 3,
A method for forming a thermal spray coating, characterized in that an auxiliary gas supply amount during the second and subsequent movements is less than an auxiliary gas supply amount supplied to the thermal spray gun during the first movement of the thermal spray gun.
プラズマ溶射により被溶射面に溶射皮膜を形成してなる摺動部材において、
前記溶射皮膜は、気孔率が大きい部分と、気孔率が小さい部分とを有する
ことを特徴とする摺動部材。
In a sliding member formed by forming a sprayed coating on the surface to be sprayed by plasma spraying,
The thermal spray coating has a portion with a high porosity and a portion with a low porosity.
請求項7に記載の摺動部材であって、
前記被溶射面は、エンジンブロックにおけるシリンダボアのボア内面である
ことを特徴とする摺動部材。
The sliding member according to claim 7,
The spray member is a bore inner surface of a cylinder bore in an engine block.
請求項8に記載の摺動部材であって、
前記ボア内面のうち上死点近傍部の溶射皮膜の気孔率を、上死点近傍部以外の溶射皮膜の気孔率よりも大きくした
ことを特徴とする摺動部材。
The sliding member according to claim 8, wherein
A sliding member characterized in that the porosity of the thermal spray coating near the top dead center in the inner surface of the bore is larger than the porosity of the thermal spray coating other than the vicinity of the top dead center.
請求項8に記載の摺動部材であって、
前記ボア内面のうちボアストローク中央付近部の溶射皮膜の気孔率を、ボアストローク中央付近部以外の溶射皮膜の気孔率よりも大きくした
ことを特徴とする摺動部材。
The sliding member according to claim 8, wherein
A sliding member characterized in that the porosity of the sprayed coating near the center of the bore stroke in the inner surface of the bore is made larger than the porosity of the sprayed coating other than near the center of the bore stroke.
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