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内燃机用活塞

内燃机用活塞

汽车的内燃机的活塞。活塞具有活塞环和活塞裙部,它们中的每一种具有在润滑油存在下与气缸体的气缸内径部分实现滑动接触的滑动部分。气缸内径部分是由低共熔的或过低共熔的铝合金形成的。另外,硬碳薄膜被涂敷在活塞的滑动部分上并含有不超过1原子%的含量的氢原子。该润滑油含有下列物质的至少一种:无灰分的脂肪酸酯摩擦改进剂,无灰分的脂族胺摩擦改进剂,聚丁烯基琥珀酰亚胺,聚丁烯基琥珀酰亚胺衍生物,二硫代磷酸锌,和二硫代磷酸锌衍生物。

实施例3-1从铝合金(AC8A,根据JIS H5202)的原材料上切割具有12×18×5mm的尺寸的作为基础材料的试件。在该试件的表面上形成了具有20μm的槽距和10μm的深度的条纹状凹槽。其后,通过弧光离子电镀工艺(PVD)在试件的表面(形成了条纹状凹槽)上形成DLC膜,由此生产出与汽车内燃机的活塞的活塞主体部分对应的样品。该DLC薄膜具有不超过0.5原子%的氢原子含量,2170kg/mm2的努普硬度Hk,0.03μm的最大高度Ry,和0.5μm的厚度h。最大高度Ry在JIS(日本工业标准)B0601(:2001)中解释为Rz。然后,该样品进行摩耗试验,其中材料FCA用作与气缸内径部分对应的相对的样品,该试验是通过使用不含添加剂的基础油(PAO)作为润滑油来进行的。

在这一实施方案中,滑动部件或元件(如活塞的活塞裙部)具有滑动部分,后者在润滑油存在下与相对的元件(如气缸内径部分)实现滑动接触。滑动元件是由属于钢,铝材合金的基础材料(材料)等的基础材料形成。基础材料的表面通过中间层而涂有硬碳薄膜。换句话说,在该基础材料(在滑动部分上)的表面和该硬碳薄膜之间形成中间层。该中间层是由橡胶,合成树脂等形成。由于弹性优异的中间层的存在,该硬碳薄膜在它的滑动部分上会提高对于该相对的元件的随动能力。这增加了在硬碳薄膜和相对的元件之间的接触面积,因此将Hertz氏接触压力维持在较低水平。因此,与用作最外(表面)层的硬碳薄膜的耐磨性和低摩擦特性相结合,滑动元件的摩擦系数和磨损量能够大大地减低。

基础油的硫含量没有特别地限制。该硫含量优选是不超过0.2%,更优选不超过0.1%,更加优选不超过0.05%。另外,作为基础油,优选使用由氢化所提纯的矿物油或合成油,因为此类油具有不超过0.005%的硫含量或基本上没有硫含量(不超过5ppm)。

实施例3-3重复实施例3-2的程序,不同的是样品进行摩耗试验,其中材料FCA用作与气缸内径部分对应的相对的样品,该试验通过使用含有无灰分的酯型摩擦改进剂的基础油(PAO)作为润滑油来进行。

实施例2-1作为具有8×12×40mm尺寸的基础材料的一般为半圆柱形的试件是从S45C钢的原料上切割下来的。通过弧光离子电镀工艺(PVD)在这一试件的半圆柱形表面上形成DLC膜,由此生产出与汽车内燃机中活塞的滑动部件对应的样品。该DLC薄膜具有不超过0.5原子%的氢原子含量,2170kg/mm2的努普硬度Hk,0.03μm的最大高度Ry,和0.5μm的厚度h。最大高度Ry在JIS(日本工业标准)B 0601(:2001)中解释为Rz。然后,该样品进行摩耗试验,其中材料FCA用作相对的样品,该试验使用不含添加剂的基础油(PAO=聚α-烯烃)作为润滑油。

该润滑油(组合物)包括基础油和选自无灰分的脂肪酸酯(脂肪酸的酯)摩擦改进剂和无灰分的脂族胺摩擦改进剂中的至少一种。换句话说,无灰分的脂肪酸酯摩擦改进剂和/或脂族胺摩擦改进剂包含在该基础油中。该基础油没有特别限制并能够是通常用于润滑油的任何基础油(一种或多种化合物),如矿物油,合成油,油脂(化合物),或矿物油,合成油和油脂的任何结合物。

在其中氟橡胶或PEEK的薄膜用作中间层的实施例和对比实施例中,该薄膜直接施涂在从原材料上切割下来的试件的表面上,没有在具有10μm深度的条纹状凹槽上让喷涂层直接在该薄膜的表面上形成。