專利名稱：：活塞環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種至少在外周滑動面上有優(yōu)越的耐摩損性的保護膜的內(nèi)燃機用的活塞環(huán)。活塞環(huán)是以它的外周面與汽缸套內(nèi)周面形成滑動連接關(guān)系地那樣被組裝在能自由往復(fù)移動地配置在發(fā)動機汽缸套內(nèi)的活塞的環(huán)溝里，主要起密封燃燒室、控制在汽缸表面上形成的潤滑油膜的膜厚和通過把燃燒熱從活塞傳到汽缸套來冷卻活塞的作用。因此對活塞環(huán)的耐摩損性、耐燒結(jié)性、耐熱性、保油性和抑制汽缸側(cè)的摩損等特性均有較高的要求。為了滿足這些要求，現(xiàn)在的活塞環(huán)都對韌性好、耐摩損性和耐熱性優(yōu)越的鋼等鐵系材料進行改良滑動特性的表面處理。至今所用過的活塞環(huán)的表面處理方法有氮化處理、鍍鉻處理、噴鍍鉬處理等。這種表面處理的一些具體例子有如日本專利特公平1-52471號和特開昭62-120471號所公開的，用PVD(PhysicalVaporDeposition)方法，在滑動面上覆蓋上一層金屬氮化物或金屬碳化物等保護膜的活塞環(huán)，這種金屬氮化物和金屬碳化物的保護膜顯示出有優(yōu)越的耐摩損性和耐燒結(jié)性，尤其是氮化鈦和氮化鉻等，因有更好的發(fā)動機的適應(yīng)性而受到注目。但是，近年來，隨著發(fā)動機輸出功率的提高和性能的不斷提高，對活塞環(huán)所要求的條件也就越來越苛刻，已開始出現(xiàn)用以前的表面處理方法不能適應(yīng)最近的高輸出功率的發(fā)動機用的活塞環(huán)的情況，希望開發(fā)出一些供具有更優(yōu)越的耐摩損性的活塞環(huán)用的表面處理技術(shù)。例如，在那些用氮化鈦或氮化鉻保護膜使耐摩損性更優(yōu)良的最近的發(fā)動機上，即使用這些陶瓷涂層保護膜，也發(fā)生滑動特性仍不能充分被滿足的狀況。即，有在活塞環(huán)的外周保護膜的表面上產(chǎn)生被認為是由于點狀腐蝕疲勞形成的碎片狀剝高的問題。因此，希望開發(fā)出一種覆蓋著比現(xiàn)有表面處理的耐摩損性更優(yōu)越的陶瓷涂層保護膜的活塞環(huán)。本發(fā)明的目的是提供一種覆蓋著不易發(fā)生碎片狀剝離、同時能使耐摩損性和密封性更加優(yōu)越的保護膜的活塞環(huán)。本發(fā)明人對上述的課題進行了精心的研究后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)至少在外周滑動面上形成保護膜破斷面結(jié)晶呈柱狀形態(tài)的氮化鉻保護膜的活塞環(huán)，在外周滑動面的表面上難以產(chǎn)生碎片狀剝離，同時能改善耐摩損性和密封性，由此完成本發(fā)明。即，本發(fā)明的活塞環(huán)的特征是至少在活塞環(huán)的外周滑動面上形成由保護膜破裂面結(jié)晶呈柱狀形態(tài)的氮化鉻構(gòu)成的厚度為1～80μm的保護膜，或者形成由晶格空位率是1.5～20％的氮化鉻構(gòu)成的厚度為1～80μm的保護膜。本發(fā)明中，用保護膜覆蓋的基板，即活塞環(huán)本體可用以前公知的無論怎樣的形式，其材料可用13Cr和17Cr不銹鋼、彈簧鋼、工具鋼、鋼等鐵系材料以及在這些材料上實施過氮化處理或鍍鉻的材料。活塞環(huán)的保護膜厚度，考慮因初期跑合摩損而使表面層消失的可能性，應(yīng)做成1μm以上，即使在初期跑合完了后還必需使保護膜有所殘留。另一方面，若把膜厚做成必要的尺寸以上，做得過厚，則在經(jīng)濟上是不合算的。由于當(dāng)膜厚超過60μm時，保護膜上容易產(chǎn)生龜裂，使粘合力降低，因而希望把膜厚做成60μm以下。但在特別需要耐摩損耐久性的情況下，也可把保護膜的厚度一直做到80μm。形成CrN保護膜時CrN的理論密度是6.14g/cm3，活塞環(huán)的CrN保護膜，當(dāng)其致密性變高時，保護膜變脆，容易發(fā)生碎片狀剝離。為了防止剝離，應(yīng)增加CrN的空位率，空位率必須在1.5％以上，當(dāng)保護膜空位率太高時，會使硬度下降，耐摩損性變壞。因此，保護膜的空位率在20％以下是必要的。保護膜的空位率從1.5％增加到20％時，保護膜的硬度會變軟，由表面測定的微小硬度HmV從約1000減小到600。保護膜的空位率通過測定保護膜的密度能容易地算出。同樣，在限定空位率的CrN保護膜中，為了進一步提高耐剝離性，將保護膜的破斷面形態(tài)變成柱狀進而其結(jié)晶由與外周滑動面平行的CrN(111)面方位定向，有更好的效果?；钊h(huán)的保護膜厚度，考慮到會因初期跑合摩損而使表面層消失的可能性，應(yīng)做成1μm以上，即使在初期跑合以后還必須使保護膜有所保留。另外，若把保護膜厚度做成必要的尺寸以上，做得過厚，則在經(jīng)濟上是不合算的。由于當(dāng)膜厚超過60μm時保護膜上容易產(chǎn)生龜裂，使粘合力降低，因此希望把膜厚做成60μm以下。但在特別需要耐摩損耐久性的情況下，也可以把膜厚一直做到80μm。在本發(fā)明中，最好在活塞環(huán)上用離子鍍膜法形成保護膜。離子鍍膜法是用PVD方法形成保護膜的一種方法。PVD方法是形成保護膜的技術(shù)，基本上可分成蒸鍍、陰極真空噴鍍、離子鍍等三種方法。其中，又以能使鉻的蒸氣與氮氣起反應(yīng)、在活塞環(huán)上能堆積氮化鉻保護膜的反應(yīng)性離子鍍形成的保護膜為最佳。鉻的蒸氣可通過用HCD電子槍或電子束流等高能束流照射鉻、使其蒸發(fā)而得列。還可如陰極電弧等離子式的離子鍍方法和陰極真空噴鍍法那樣，使鉻的粒子從陰極飛出地得到鉻蒸氣。鉻是容易形成氮化物的元素。因此，當(dāng)在鉻的蒸氣里混合進氮氣的氣相中使其發(fā)生等離子體時就使鉻離子化、分別與氮離子化合，形成氮化鉻。其結(jié)果，在作為基材的活塞環(huán)母材的表面上形成氮化鉻的保護膜。這時，在氮氣供給量較多時就形成CrN的組成、當(dāng)?shù)獨夤┙o量較少時就形成Cr2N的組成，若氮氣量進一步減少則會生成未反應(yīng)的Cr。下面，詳細地說明在活塞環(huán)本體的外周滑動面上形成上述保護膜的一個方法。將活塞環(huán)的母材洗凈，去除附著在表面上的污物，待充分洗凈后將其插入離子鍍膜裝置的真空室內(nèi)。抽真空，直到把真空室內(nèi)壓力抽到1.3×10-3—5×10-3Pa以后，用裝在離子鍍膜裝置內(nèi)的加熱器加熱，使活塞環(huán)母材內(nèi)存有的氣體放出。加熱溫度最好取300～500℃。此后，將其冷卻到100～400℃。當(dāng)真空室內(nèi)壓力變成4.0×10-3Pa以下時，把鉻構(gòu)成的對電極作為陰極，在其表面上發(fā)生電弧放電，使鉻離子飛出。這時在活塞環(huán)母材上加上偏壓，用由陰極飛出的金屬離子以高的能置沖擊到基材表面上的方法，即用沖擊清洗法對基材表面進行除去氧化物和活性處理。這時的偏壓最好取-700～—900伏。此后，使偏壓降低，使鉻離子堆積在活塞環(huán)的外周滑動面上，同時把氮氣導(dǎo)入真空室內(nèi)，使其通過等離子體內(nèi)。由此使氮氣離子化，把氮氣分壓調(diào)到1.3×10-1～13.3Pa的程度，將偏壓加到0～-100伏，使活塞環(huán)的外周面上形成離子鍍的保護膜。在保護膜形成后，直到真空室內(nèi)冷卻到200℃以下之后，從真空室內(nèi)取出活塞環(huán)。保護膜的空位率可根據(jù)控制操作壓力進行適當(dāng)?shù)倪x擇。上面所說的是在活塞環(huán)上形成氮化鉻保護膜的方法。制得的活塞環(huán)難以發(fā)生碎片狀剝離，而且有優(yōu)越的耐摩損性和粘合性。在本發(fā)明中，進一步提高保護膜和活塞環(huán)的母材之間粘合力的方法是在活塞環(huán)的母材與保護膜之間形成由金屬鉻構(gòu)成的基底層。在這種方法中，形成保護膜時，當(dāng)把反應(yīng)氣體導(dǎo)入之前進行鉻的離子鍍膜時，就能在活塞環(huán)母材上形成鉻的基底層。這個金屬鉻的基底層，由于熱膨脹接近于活塞環(huán)母材，難以受熱應(yīng)力的影響，因而能進一步提高粘合性，而且富于柔軟性。金屬鉻的基底層的厚度最好是0.1～2μm。不滿0.1μm的粘合性提高的效果不明顯，而0.1～2μm厚度的能充分顯示效果。超過2μm的既得不到更好的效果，在經(jīng)濟上也是不合算的。這樣，在保護膜和活塞環(huán)母材之間形成富于粘合性和柔軟性的基底層有進一步防止保護膜剝離的效果。圖1是活塞環(huán)的部分斷面圖，圖2是表示把活塞環(huán)裝到活塞上的安裝狀態(tài)的示意圖，圖3是顯示活塞外周面的保護膜的金屬組織的顯微鏡相片，圖4是顯示在比較例中所使用的活塞環(huán)保護膜結(jié)晶不是柱狀的金屬組織的顯微鏡相片。下面，參照著附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。圖1是表示本發(fā)明的活塞環(huán)1和形成的保護膜2A的斷面圖。形成保護膜的面必須是活塞環(huán)的外周滑動面2，但也可以在作為其他部分的內(nèi)周面3、或上、下面4等任意一個上形成。圖2是表示把裝著本發(fā)明的活塞環(huán)1的活塞5組裝到氣缸套6上的狀態(tài)的局部斷面圖。圖3是顯示保護膜的破斷面結(jié)晶呈現(xiàn)從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的金屬組織顯微鏡相片。實施例1在本實施例中使用直徑×寬×厚的名義尺寸是φ95mm×2.5mm×3.4mm、材料是SUS440的活塞環(huán)。PVD處理是用陰極電弧等離子體式離子鍍膜裝置。把活塞環(huán)母材用氟隆液洗凈，插入到離子鍍膜裝置的真空室內(nèi)。抽真空，直到把真空室內(nèi)的壓力降到1.3×10-3Pa之后，用裝在離子鍍膜裝置里的加熱器加熱到300～500℃，使活塞環(huán)母材的內(nèi)在氣體放出，然后冷卻到200℃。當(dāng)真空室內(nèi)壓力達到4.0×10-3Pa以下時，加-700～-900伏的偏壓，使電弧放電發(fā)生，從而使鉻離子飛出。此后，把導(dǎo)入到真空室內(nèi)的氮氣分壓調(diào)整到1.3×10-1～13.3Pa，施加0～-100伏的偏壓，使活塞環(huán)的外周滑動面上形成離子鍍膜保護膜。在保護膜形成后，把真空室內(nèi)冷卻到200℃以下后，從真空室取出活塞環(huán)。用上述的方法在活塞環(huán)外周表面上覆蓋著厚度為40μm的，保護膜破斷面是有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的CrN組成的，而且由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的保護膜(實施例1)。制得的活塞環(huán)的保護膜破斷面用掃描型電子顯微鏡進行二次電子攝像加以觀察。圖3表示顯微鏡攝下的照片。從這里可確認從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀結(jié)晶。它的組成和定向性是對活塞環(huán)的外周覆蓋面照射X線、由X射線衍射來確認是CrN組成，而且由(111)面方位取向。實施例2、3，比較例1用與實施例1相同的方法，在活塞環(huán)的外周表面覆蓋上厚度是40μm、保護膜破斷面是有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的CrN組成、而且由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的保護膜(實施例2)和在活塞環(huán)的外周面覆蓋上厚度是40μm、保護膜的破斷面有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的Cr2N組成構(gòu)成的保護膜(實施例3)。測定了制得的活塞環(huán)的保護膜粘合性。粘合性的測定是用一種被稱為扭轉(zhuǎn)試驗的方法來進行的，它是把活塞環(huán)合縫部分的那一測固定住，擰扭另一測，測定扭轉(zhuǎn)到產(chǎn)生保護膜剝離時的扭轉(zhuǎn)角。比較例1是在與實施例1相同的材料和相同尺寸的活塞環(huán)本體上覆蓋上保護膜破斷面沒有柱狀形態(tài)的氮化鉻和鉻的復(fù)合離子鍍膜的保護膜，該保護膜是單相并有42μm厚度，與實施例2、3一樣地對帶有上述保護膜的活塞環(huán)的粘合性進行了測定。表1列出了實施例2、3和比較例1的測定結(jié)果。測定值是把比較例1的扭轉(zhuǎn)角作為1的角度比來表示的。由表1可知，本發(fā)明的保護膜與比較例相比，到產(chǎn)生剝離時的扭轉(zhuǎn)角較大，而且有優(yōu)越的粘合性。表1粘合性試驗結(jié)果實施例4、5，比較例2、3用與實施例1相同的方法，在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋厚度是40μm、保護膜的破斷面是有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的CrN組成、而且由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的保護膜(實施例4)，和在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋上厚度是40μm、保護膜的破斷面由具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的Cr2N組成的保護膜(實施例5)。把制得的活塞環(huán)組裝在四汽缸四沖程的柴油機的第一道氣環(huán)里，實施臺上實機試驗。試驗條件如下所示轉(zhuǎn)速4,000rpm試驗時間100小時油溫120℃水溫100℃發(fā)動機設(shè)有帶中間冷卻器的增壓器對實機試驗中的外周滑動面摩損量進行了三次測定。表2列出了測定的結(jié)果。比較例是在活塞環(huán)的外周滑動面上鍍鉻的，鍍膜厚度是100μm(比較例2)，以及在活塞環(huán)的外周滑動面上覆蓋上厚度是42μm的保護膜破斷面沒有柱狀形態(tài)的單相氮化鉻離子鍍膜的保護膜(比較例3)；與實施例4和5同樣地進行實機試驗。表2列出了試驗結(jié)果。表2摩損量測定結(jié)果由表2可見，覆蓋了本發(fā)明的保護膜的活塞環(huán)與鍍鉻的活塞環(huán)相比，摩損量大幅度地減少到是后者的1/5；與用離子鍍膜方法覆蓋上破斷面不具有柱狀形態(tài)的氮化鉻的活塞環(huán)相比，摩損量也減小到是后者的4/5程度。在柴油機中，由于燃料的燃燒，燃料中的硫黃成分會進入到發(fā)動機油中，使油的氧化增加，因而活塞環(huán)不僅受摩擦損耗，而且暴露在促使它腐蝕損耗的氣氛中。覆蓋上本發(fā)明保護膜的活塞環(huán)有優(yōu)越的耐摩擦摩損性和耐腐蝕損耗性。實施例6、7，比較例4用與實施例1同樣的方法，在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋上厚度是40μm的、由保護膜的破斷面有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的CrN組成、而且由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的保護膜(實施例6)，以及在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋上厚度是40μm的、由保護膜的破斷面有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的Cr2N組成構(gòu)成的保護膜(實施例7)。把制得的活塞環(huán)組裝到四汽缸四沖程的柴油機的第一道氣環(huán)里，進行臺上實機試驗。試驗條件如下所示轉(zhuǎn)速4,000rpm試驗時間100小時油溫120℃水溫100℃發(fā)動機設(shè)有帶中間冷卻器的增壓器。對實機試驗中的活塞環(huán)外周滑動面的碎片狀剝離的狀態(tài)進行了觀察。結(jié)果列在表3中。比較例是覆蓋42μm厚的、保護膜破斷面不具有柱狀形態(tài)的氮化鉻和鉻的復(fù)合離子鍍膜的單相保護膜(比較例4)。與實施例6和7一樣地進行實機試驗。其結(jié)果列在表3中。表3碎片狀剝離發(fā)生狀況<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="685">第一氣缸第二氣缸第三氣缸第四氣缸實施例6(CrN)沒有沒有沒有沒有實施例7(Cr2N)沒有沒有沒有沒有比較例4發(fā)生發(fā)生發(fā)生發(fā)生</table></tables>由表3可見，覆蓋上本發(fā)明的保護膜的活塞環(huán)，任意一個都不發(fā)生剝離，與覆蓋上用離子鍍膜法形成的破斷面不具有柱狀形態(tài)的氮化鉻的活塞環(huán)相比，得到了大幅度的改善。所以覆蓋上本發(fā)明的保護膜的活塞環(huán)具有優(yōu)良的防碎片狀剝離性。實施例8在本實施例中，使用直徑×寬×厚的名義尺寸是φ95mm×2.5mm×3.4mm、材料是SUS440的活塞環(huán)。PVD處理是用陰極電弧等離子體式離子鍍膜裝置。把活塞環(huán)母材用氟隆液洗凈，插入到離子鍍膜裝置的真空室內(nèi)。抽真空，直到把真空室內(nèi)壓力降到1.3×10-3Pa之后，用裝在離子鍍膜裝置里的加熱器加熱到300～500℃，使活塞環(huán)母材的內(nèi)在氣體放出，此后冷卻到200℃。當(dāng)真空室內(nèi)壓力達到4.0×10-3Pa以下時，加-700～-900伏的偏壓，使電弧放電發(fā)生，從而使鉻離子飛出。然后把導(dǎo)入到真空室內(nèi)的氮氣分壓調(diào)整到1.3×10-1～13.3Pa的程度，施加0～-100伏的偏壓，使活塞環(huán)的外周滑動面上形成離子鍍膜的保護膜。在保護膜形成后，把真空室內(nèi)冷卻到200℃以下后，從真空室取出活塞環(huán)。用上述的方法在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋上厚度是40μm，保護膜空位率是3.9％的、破斷面具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的氮化鉻保護膜(實施例8)。保護膜的空位率是精密地測出覆蓋保護膜前后的重量，用保護膜的體積除而算出的。制得的活塞環(huán)的保護膜破斷面用掃描型電子顯微鏡進行二次電子攝像加以觀察。圖3表示顯微鏡攝下的照片。從中可確認從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的結(jié)晶。實施例9、10，比較例5用與實施例8同樣的方法，在活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是40μm的、保護膜空位率是3.9％的、保護膜的破斷面具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的CrH保護膜(實施例9)，以及在活塞環(huán)的外周表面上覆蓋上厚度是40μm、保護膜空位率是2.3％的CrH保護膜(實施例10)。對制得的活塞環(huán)保護膜的粘合性進行了測定。粘合性測定被稱為扭轉(zhuǎn)試驗，它是把活塞環(huán)合縫部分的那一側(cè)固定，擰扭另一側(cè)，測定保護膜的被擰扭到產(chǎn)生剝離時的扭轉(zhuǎn)角度。比較例5是在與實施例8同樣的材料和尺寸的活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是38μm的、保護膜的空位率是0.2％的氮化鉻保護膜，而且與實施例9、10一樣地測定保護膜的粘合性。表4列出了對實施例9、10和比較例5的測定結(jié)果。測定值是把比較例5的扭轉(zhuǎn)角度作為1，用角度之比來表示的。在表4中還附記著保護膜表面的微小硬度。表4粘合性試驗結(jié)果由表4可見，本發(fā)明的保護膜與比較例相比，在產(chǎn)生剝離時的扭轉(zhuǎn)角度較大，具有優(yōu)越的粘合性。實施例11、12，比較例6、7、8用與實施例8同樣的方法，在活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是42μm、保護膜空位率是3.9％的、保護膜的破斷面具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)、而且由平行于外周滑動面的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的CrN保護膜(實施例11)，以及在活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是40μm、保護膜空位率是2.3％的CrN保護膜(實施例12)。把制得的活塞環(huán)組裝到四汽缸四沖程的柴油機的第一道氣環(huán)上，進行臺上實機試驗。試驗條件如下所示轉(zhuǎn)速4,000rpm試驗時間100小時油溫120℃水溫100℃發(fā)動機設(shè)有帶中間冷卻器的增壓器。對實機試驗中的外周滑動面摩損量進行了三次測定。表5列出了測定的結(jié)果。比較例是在活塞環(huán)的外周滑動面上鍍鉻的，膜厚是100μm(比較例6)；以及覆蓋上厚度是42μm的、保護膜空位率是0.2％的氮化鉻離子鍍膜的保護膜(比較例7)；和覆蓋上保護膜空位率是23.5％的、厚度是40μm的氮化鉻保護膜(比較例8)。與實施例11、12一樣地進行實機試驗。結(jié)果列在表5里。表5摩損量測定結(jié)果由表5可見，覆蓋上本發(fā)明保護膜的活塞環(huán)與鍍鉻的活塞環(huán)相比，摩損量大幅度地減小到是后者的1/5；與用離子鍍膜法、以較小的空位率、致密地覆蓋上氮化鉻的活塞環(huán)相比，耐摩損量比后者稍好一點?？瘴宦蚀蟮牡t保護膜與本發(fā)明相比，耐摩性就較差。實施例13、14，比較例9用與實施例8同樣的方法，在活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是42μm、保護膜的空位率是3.9％、保護膜的破斷面具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)、而且與外周滑動面(111)方位取向的結(jié)晶構(gòu)成的CrN保護膜(實施例13)，以及在活塞環(huán)外周表面上覆蓋上厚度是40μm、保護膜空位率是2.3％的CrN保護膜(實施例14)。把制得的活塞環(huán)組裝到四汽缸四沖程的柴油機的第一道氣環(huán)上，并進行臺上實機試驗。試驗條件如下所示轉(zhuǎn)速4,000rpm試驗時間100小時油溫120℃水溫100℃發(fā)動機設(shè)有帶中間冷卻器的增壓器。對實機試驗中的活塞環(huán)外周滑動面的碎片狀剝離狀態(tài)進行了觀察。結(jié)果列在表6中。比較例是覆蓋保護膜的空位率是0.2％的氮化鉻保護膜、厚度是42μm(比較例9)。與實施例13和14一樣地進行實機試驗。結(jié)果列在表6中。表6碎片狀剝離的發(fā)生狀況由表6可見，覆蓋上本發(fā)明的保護膜的活塞環(huán)，任意一個都不會發(fā)生剝離；用離子鍍膜法覆蓋上空位率較小的氮化鉻的活塞環(huán)都會發(fā)生剝離。覆蓋本發(fā)明保護膜的活塞環(huán)具有優(yōu)越的耐碎片狀剝離性。由上面詳細的說明可見，本發(fā)明的活塞環(huán)是在活塞環(huán)的至少外周滑動面上覆蓋上由保護膜的破斷面具有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的氮化鉻構(gòu)成的保護膜，或者在活塞環(huán)的至少外周滑動面上覆蓋上具有1.5～20％空位率的CrN保護膜，與以前使用的活塞環(huán)相比，具有優(yōu)越的保護膜的粘合性、耐摩擦損耗性、耐腐蝕損耗性及耐剝離性，因此能延長活塞環(huán)的使用壽命。權(quán)利要求1.一種活塞環(huán)，其特征在于至少在外周滑動面上具有由保護膜的破斷面有從母材表面向保護膜表面延伸的柱狀形態(tài)的氮化鉻構(gòu)成的、厚度是1～80μm的保護膜。2.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于上述保護膜的厚度是1～60μm。3.如權(quán)利要求1或2所述的活塞環(huán)，其特征在于上述保護膜的氮化鉻的化學(xué)組成是CrN或Cr2N和它們的混合物。4.如權(quán)利要求3所述的活塞環(huán)，其特征在于上述保護膜由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成。5.一種活塞環(huán)，其特征在于至少在外周滑動面上具有由保護膜的空位率是1.5～20％的CrN構(gòu)成的厚度是1～80μm的保護膜。6.如權(quán)利要求5所述的活塞環(huán)，其特征在于上述的保護膜的破斷面是具有從母材表面?zhèn)认虮Ｗo膜的表面延伸的柱狀形態(tài)的。7.如權(quán)利要求6所述的活塞環(huán)，其特征在于上述的保護膜由與外周滑動面平行的(111)面方位取向的結(jié)晶構(gòu)成。8.如權(quán)利要求1～7中任意一項所述的活塞環(huán)，其特征在于上述的保護膜是由離子鍍膜法形成的。9.如權(quán)利要求1～8中任意一項所述的活塞環(huán)，其特征在于上述保護膜的微小硬度是從表面測定的，它的值是HmV600～1000。10.如權(quán)利要求1～8中任意一項所述的活塞環(huán)，其特征在于在上述活塞環(huán)的母材和保護膜之間具有由金屬鉻構(gòu)成的基底層。全文摘要由于現(xiàn)有的活塞環(huán)不能很好地適用于最近開發(fā)的高輸出功率的發(fā)動機，因而對活塞環(huán)外周面的保護膜的粘合性、磨損性及碎片狀剝離等進行改進。本發(fā)明活塞環(huán)1的外周滑動面2的保護膜2A是由保護膜的破斷面具有從母材表面?zhèn)认虮Ｗo膜表面延伸的柱狀形態(tài)的氮化鉻構(gòu)成的，或者上述氮化鉻保護膜的空位率是1.5～20％。文檔編號C23C14/06GK1116275SQ9410862公開日1996年2月7日申請日期1994年7月30日優(yōu)先權(quán)日1994年7月30日發(fā)明者小室壽朗,大矢正規(guī),今井照男申請人:株式會社理研