(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ホーニング加工中あるいは運転中に溶射皮膜の層間剥離や粒子脱落を生じない溶射材料と溶射方法とを提供し、摺動面に安定した溶射皮膜を有するシリンダを提供することである。【解決手段】本発明の溶射材料は、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末であることを特徴とする。本発明の溶射皮膜の形成方法は、穿孔されたシリンダボアのボア面を洗浄・粗面化する前処理工程と、溶射ガンをシリンダボアの軸心周りに回転させ、かつ軸心方向に移動させて前処理されたボア面に溶射材料を溶射して皮膜とする溶射工程と、この皮膜の表面を研削する後工程と、からなるシリンダボア面の溶射皮膜の形成方法において、溶射ガンの軸心方向の移動回数が１回であることを特徴とする。【選択図】図６
2004244709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末であることを特徴とする溶射材料。
【請求項２】
シリンダボアのボア面に、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末の溶射皮膜を形成したことを特徴とするシリンダ。
【請求項３】
前記溶射皮膜は１層で形成されている請求項２に記載のシリンダ。
【請求項４】
穿孔されたシリンダボアのボア面を洗浄および粗面化する前処理工程と、溶射ガンを該シリンダボアの軸心周りに回転させ、かつ該軸心方向に移動させて該前処理された該ボア面に溶射材料を溶射して皮膜とする溶射工程と、該皮膜の表面を研削する後工程と、からなるシリンダボア面の溶射皮膜の形成方法において、
前記溶射ガンの前記軸心方向の移動回数が１回であることを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
【請求項５】
前記溶射材料は少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末である請求項４に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項６】
前記前処理工程は高圧水噴射により前記ボア面を洗浄および粗面化する工程である請求項４又は５に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項７】
前記高圧水噴射方法は、高圧水噴射ノズルの内径が０．３０〜０．４４ｍｍであり、該高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量が該高圧水噴射ノズル１個当たり２．３〜５．６Ｌ／分であり、該高圧水噴射ノズルのシリンダボア軸方向の移動速度が１．０〜８．０ｍｍ／秒である請求項６に記載の溶射皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶射材料と、摺動面に溶射皮膜を有するシリンダおよび溶射皮膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダボア用の溶射材料としては、従来から混合粉末、鋳鉄粉末、鋼粉末等が知られている。混合粉末としては、例えば、ＡｌＳｉ系合金粉末と炭素鋼粉末とを混合した溶射材料（特許文献１参照）や、また、モリブデン粉末と炭素鋼粉末との混合粉末を溶射する方法（特許文献２参照）などが開示されている。しかし、このような混合粉末による溶射では、各々の粉末の融点や比重が異なるために溶射皮膜中に組成の偏りが生じたり、また、同一の溶射条件では溶融しないために装置や工程が複雑になるといった問題がある。
【０００３】
また、鋳鉄粉末としては、例えば、Ｃ：２．５〜３．９重量％、Ｓｉ：１．５〜２．６重量％、Ｎｉ：３．０〜１４．０重量％を含み、その他、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｖ，Ｂなどを含有する溶射材料が開示されている（特許文献３参照）。しかし、この鋳鉄粉末のように炭素量が２重量％を越える溶射材料では、溶射皮膜がチル化してしまい亀裂が生じやすくなるという問題がある。
【０００４】
一方、鋼粉末からなる溶射材料については以前から多くの提案がなされている（例えば、特開昭５１−１５１２２９参照）。しかし、これらの鋼粉末を用いた場合には、溶射皮膜のシリンダボア面との密着強度が低いために剥離したり、また、皮膜が溶射ガンのボア軸方向の移動回数に応じた多層構造になっているため、強度の弱い層間で粒子の脱落が生じてピットが多くなり、結果としてオイル消費量が増加するという問題がある。
【０００５】
これは、鋼粉末を溶射する場合に発生する溶射粒子の酸化物に起因しており、溶射ガンのシリンダボア軸方向の移動回数に応じて溶射皮膜の層間にこの酸化物が堆積するためである。酸化物はもろく、また、粒子間の接合強度も弱いため、ホーニング加工時や運転時に粒子が脱落して皮膜表面に多数のピットが発生することになる。さらに、層内の粒子は温度が高いうちにお互いに接合するために粒子間強度が高くなるのに対して、層と層との間では接合温度が低下するために、たとえ酸化がなくても粒子間の接合強度は低くなり、ピットや層間で亀裂を生じやすく、溶射皮膜は不安定となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８２２１１号公報
【特許文献２】
特表平１−５１５０５７号公報
【特許文献３】
特開２００１−４９３９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、ホーニング加工中あるいは運転中に溶射皮膜の層間剥離や粒子脱落を生じない溶射材料と溶射方法とを提供し、摺動面に安定した溶射皮膜を有するシリンダを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶射材料は、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のシリンダは、そのシリンダボアの摺動面が、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末の溶射皮膜を形成したことを特徴とする。そして、溶射皮膜は１層で形成されていることが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明の溶射皮膜の形成方法は、穿孔されたシリンダボアのボア面を洗浄・粗面化する前処理工程と、溶射ガンをシリンダボアの軸心周りに回転させ、かつ軸心方向に移動させて前処理されたボア面に溶射材料を溶射して皮膜とする溶射工程と、この皮膜の表面を研削する後工程と、からなるシリンダボア面の溶射皮膜の形成方法において、溶射ガンの軸心方向の移動回数が１回であることを特徴とする。また、溶射材料は、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末であることが望ましい。さらに、前処理工程は高圧水噴射によりボア面を洗浄・粗面化する工程であり、この高圧水噴射の方法は、高圧水噴射ノズルの内径が０．３０〜０．４４ｍｍであり、前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は前記高圧水噴射ノズル１個当たり２．３〜５．６Ｌ／分であり、前記高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は１．０〜８．０ｍｍ／秒であることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の溶射材料は、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末であることを特徴とする。
【００１２】
ここで、Ｓｉは鉄合金粉末が溶融した場合にその酸化を抑制するために必須の成分であり、鉄合金粉末において全体を１００重量％として２〜７重量％含有させる。Ｓｉが２重量％未満では、溶射時にシリンダ母材との境界に酸化物が発生して溶射皮膜が剥離しやすくなる。また、７重量％を越えて含有させると溶射皮膜がもろくなるので好ましくない。
【００１３】
Ｃは、溶射皮膜の硬さを確保するために必須の成分であり、０．３〜２．０重量％含有させる。Ｃ含有量が０．３重量％未満では十分な硬さが得られず、２．０重量％を越えると皮膜がもろくなり適当ではない。より好ましくは０．５〜１．５重量％である。
【００１４】
Ｃｒは皮膜の耐食性を改善するために必要な元素であり、３〜２０重量％含有させる。Ｃｒ含有量が３重量％未満では必要な耐食性が確保できず、２０重量％を越えるとフェライトが多くなるため皮膜の十分な硬さを得ることができない。より好ましくは、５〜１３重量％である。
【００１５】
本発明の溶射材料は、以上のようにＳｉ、ＣおよびＣｒを含有する鉄合金粉末に、さらに、ＭｎあるいはＭｏを含有することができる。
【００１６】
溶射材料である鉄合金粉末の粒径は１０〜４５μｍであることが望ましい。粒径が１０μｍ未満では取り扱いが困難であり、４５μｍを越えると溶射時に未溶融となることがあるので好ましくない。
【００１７】
また、本発明のシリンダは、そのシリンダボアのボア面が、少なくとも２〜７重量％のＳｉと、０．３〜２．０重量％のＣと、３〜２０重量％のＣｒと、を含有する鉄合金粉末の溶射皮膜を形成したことを特徴とする。
【００１８】
ここでシリンダはアルミニウム合金鋳物であることが望ましく、例えばＪＩＳＡＣ２Ｃ、ＡＤＣ１２等であることができる。なお、ここでは溶射皮膜形成面をシリンダボアのボア面としたが、シリンダライナを嵌装または鋳ぐるんだシリンダにおいては、本明細書においてシリンダボアをシリンダライナと読み替えればよいことは言うまでもない。
【００１９】
本発明の溶射皮膜の形成方法は、穿孔されたボアのボア面を洗浄・粗面化する前処理工程と、前処理されたボア面に溶射ガンをボア軸心周りに回転させ、かつ軸心方向に移動させて溶射材料による溶射皮膜を形成する溶射工程と、この溶射皮膜の表面を研削するホーニング工程と、からなるシリンダボア面の溶射皮膜の形成方法において、溶射ガンの軸方向の移動回数が１回であることを特徴とする。
【００２０】
図１にシリンダボア面へ溶射材料を溶射する溶射工程の主要部断面を模式的に示す。図１において、１はシリンダ、２はシリンダボア、３は溶射ガン、４は溶射皮膜である。シリンダ１のボア部２に溶射ガン３を挿入し、溶射ガン３の先端ノズル５から噴射するプラズマジェット６の熱エネルギによって粉末供給用インジェクタ８を搬送される溶射材料を溶射粒子に溶融し、プラズマジェット６の運動エネルギによりボア内面７に噴射する。このとき、溶射ガン３をボアの軸心Ｚ周りに矢印Ｘのように回転させ、かつ軸心Ｚに沿って矢印Ｙの方向に移動させる。このようにして、シリンダボア２の内面７に均一な溶射皮膜４を形成することができる。
【００２１】
ボアの軸心周りに回転している溶射ガンをボアの軸心方向に多数回移動して溶射皮膜を形成する場合には、溶射皮膜は移動回数分の皮膜層が積層した形状となっている。そして各層の層間には溶射材料の酸化物からなるヒュームが巻き込まれ、層間の密着力を弱いものとしている。一例を図２に示す。
【００２２】
図２は溶射材料としてＦｅ−１％Ｃ−１．２％Ｓｉ−０．５％Ｍｎの鉄合金粉末を用いてシリンダボア面にプラズマ溶射して形成した溶射皮膜の断面である。なお、この溶射皮膜はボア軸方向の溶射ガンの１回の移動で３０〜５０μｍ厚さの皮膜層を形成し、合計６回の移動で約２７０μｍ厚さの皮膜としたものである。Ａはシリンダ母材（ＪＩＳＡＤＣ１２）であり、Ｂは溶射皮膜、Ｃは母材と溶射皮膜との境界面である。  皮膜Ｂは６層から形成されており、矢印Ｘ１〜Ｘ５で示す各層間には溶射粒子の酸化物（ヒューム）がフィルム状に巻き込まれていることが認められる。例えば、２回目の移動、すなわち、２層目を溶射する場合には、溶射中に発生するヒュームがボア内に充満して、すでに形成されている１層目の皮膜層表面Ｘ１に付着する。そして、その上に２層目が溶射形成されるために、１層目と２層目との層間Ｘ１に酸化物がフィルム状に認められるわけである。
【００２３】
このように巻き込まれた酸化物は層間の密着性を阻害するので、溶射後のホーニング加工などの後工程中や実際の運転中に皮膜の層間剥離や表面粒子の脱落などを生ずる原因となる。
【００２４】
従って、酸化物（ヒューム）の溶射皮膜への巻き込みを低減するためには、溶射ガンの移動回数を減らして、できるだけ１回で溶射皮膜を形成すればよいことが分かる。
【００２５】
図３は図２と同一の溶射材料（Ｆｅ−１％Ｃ−１．２％Ｓｉ−０．５％Ｍｎの鉄合金粉末）を同様のシリンダボア面に溶射して形成した溶射皮膜の断面を示している。しかし、ここでは１回の溶射ガンの移動で約４００μｍ厚さの溶射皮膜としたものである。図２と同様にＡはシリンダ母材であり、Ｂは溶射皮膜、Ｃは母材と溶射皮膜との境界面である。皮膜は１層で形成されており、皮膜内に図２のようなフィルム状のヒュームの巻き込みは認められない。すなわち、溶射ガンのボア軸方向の移動回数を１回とすることにより、溶射粒子の酸化物による皮膜層間の剥離や皮膜表面の粒子の脱落を大きく低減することができるわけである。しかし、界面Ｃ上にはＦのようにかなり大きな酸化物が認められる。これは、１回の溶射で皮膜を形成するために、６回の移動に比べ溶射ガンの移動速度が遅くかつ溶融材料の噴射量が多くなので、溶射中に相当量の酸化物（ヒューム）がボア内に充満し、ボア内面に付着するからであると考えられる。
【００２６】
本発明の溶射材料を同様のシリンダボア面に溶射して形成した溶射皮膜の断面を図４に示す。ここで溶射材料は、Ｆｅ−０．８％Ｃ−４％Ｓｉ−０．５％Ｍｎ−５％Ｃｒであり、溶射ガンの移動回数は１回であった。図４では溶射皮膜Ｂ内に図２のようなフィルム状のヒュームの巻き込みは認められない。また、母材Ａと溶射皮膜Ｂとの界面Ｃにも図３のような酸化物の巻き込みは見られなかった。これは、溶射材料に通常の鋼粉末よりも高い割合で含有されているＳｉの酸化抑止効果によるもと考えられる。
【００２７】
溶射皮膜と母材との密着性を高めるために、溶射工程の前にシリンダボア面を洗浄しさらに粗面化する前処理を施す。前処理方法としては、有機溶剤又はアルカリ脱脂剤などの洗浄液に数回浸漬する洗浄を行った後、ショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を行う方法や、高圧水ノズルをボア内に挿入して高圧水を噴射することにより洗浄と同時にボア面の粗面化を施す方法などがある。
【００２８】
有機溶剤などによる洗浄とショットブラスト処理による粗面化は、通常の方法によって行えばよく、特に限定されるものではない。
【００２９】
一方、高圧水噴射によりボア面の洗浄と粗面化とを同時に行う場合には、通常行われている方法でも良いが、次の方法によることが望ましい。
【００３０】
図５に高圧水噴射手段の要部断面模式図を例示する。１１は高圧水噴射ノズルのノズルボディであり、１２は噴射ノズルである。その他のシリンダ各部分については図１と同一付番とした。
【００３１】
シリンダボア面の前処理は、高圧水を噴射ノズル１２から噴射してノズルボディ１１をボアの軸心Ｚ周りに回転させ、かつ軸心Ｚに沿って移動させ、ボア面７を洗浄・粗面化する処理である。ここで、高圧水噴射ノズル１２の内径は０．３０〜０．４４ｍｍであり、高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は高圧水噴射ノズル１個当たり２．３〜５．６Ｌ／分であり、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は１．０〜８．０ｍｍ／秒であることが望ましい。
【００３２】
高圧水噴射ノズルの内径が０．３０ｍｍ未満ではボア面の粗面化が不均一となり、０．４４ｍｍを越えると適当な粗面が得られない。また、高圧水の水量が２．３Ｌ／分未満では効率が低く、５．６Ｌ／分を越えると適当な粗面が得られないので好ましくない。さらに、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度が１．０ｍｍ／秒未満では効率が低下し、８．０ｍｍ／秒を越えると粗面化できなくなるおそれがある。より好ましくは２〜６ｍｍ／秒である。
【００３３】
また、この高圧水噴射による前処理で使用する高圧水は、水道水やアルカリ脱脂剤などを使用することができ特に限定されるものではない。
【００３４】
以上のような高圧水噴射によりボア面の洗浄・粗面化を施した後に、本発明の溶射材料を１回で溶射することにより母材界面からの剥離や、表面粒子の脱落のない安定した溶射皮膜を形成することができる。
【００３５】
【試験例】
以下、試験例によって本発明をより詳細に説明する。
（試験例１）
溶射ガンの移動回数が溶射皮膜の特性に及ぼす影響を調べた試験である。
（試料作成方法）
内径８２ｍｍ、深さ１３５ｍｍのアルミニウム合金シリンダ（ＪＩＳＡＤＣ１２）のボア面を高圧水噴射により洗浄および粗面化し、次に鉄合金粉末をプラズマ溶射して溶射皮膜を形成し、溶射後ホーニングを施して溶射皮膜を有するシリンダを得た。
【００３６】
ここで、高圧水噴射による洗浄及び粗面化は以下の条件で行った。
【００３７】
高圧水噴射ノズルの内径：０．３８１ｍｍ、ノズル本数：２本、高圧水の噴射水量：３．８Ｌ／ｍｉｎ（１本当たり）、高圧水の噴射水圧：３１０ＭＰａ、高圧水噴射ノズルのボア軸方向の移動速度：２ｍｍ／ｓｅｃ、噴射ノズルの回転数：６５０ｒｐｍ、噴射ノズルのボア軸方向の移動回数：１回。
【００３８】
次に、洗浄及び粗面化したボア面へ以下の条件で溶射材料（Ｆｅ−１％Ｃ−１．２％Ｓｉ−０．５％Ｍｎ、粉末粒径：４５μ以下）をプラズマ溶射し、約４００μｍ厚さの溶射皮膜を形成した。
【００３９】
すなわち、Ａｒガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ、水素ガス流量：４Ｌ／ｍｉｎ、電流：３４０Ａ、溶射距離：４０ｍｍ、溶射ガンの回転数：２００ｒｐｍ、とし、溶射ガンのボア軸方向の移動回数を１、２、３、６の４水準とした。なお、溶射量を一定とするために、溶射ガンのボア軸方向の移動速度は、移動回数が１回の場合には２ｍｍ／ｓｅｃ、２回の場合には４ｍｍ／ｓｅｃ、３回の場合は６ｍｍ／ｓｅｃ、６回の場合は１２ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００４０】
さらに、形成された溶射皮膜に常法によりホーニング加工を施した。
（評価方法）
得られた各シリンダの溶射皮膜表面の任意の３箇所について、キーエンス製レーザ顕微鏡により表面観察を行うと共に、画像解析によりピット面積率を求めた。なお、１箇所の測定面積は、０．７５ｍｍ×０．５６ｍｍであった。画像解析は、三谷商事（株）ＷｉｎＲＯＯＦで行った。
（結果）
結果を図６に示す。図６は横軸に溶射ガンのボア軸方向の移動回数をとり、縦軸を画像解析により得られたピット面積率（％）として各測定個所毎にプロットしたものである。
【００４１】
移動回数が１回の場合には、測定した３箇所のピット面積率は４〜５％と低くまた、ほとんどバラツキは認められなかった。しかし、移動回数が２回の場合には、測定個所によりピット面積率は、５％、８％、１１％と大きくばらついていた。移動回数が３回の場合のピット面積率は、７％、１０％、１１．５％となった。従来条件である移動回数が６回の場合のピット面積率は、８％、９％、１１．５％であった。
【００４２】
各水準で得られた３点のピット面積率の平均値をつなぐと概略実線Ｐとなり、移動回数の増加に伴いピット面積率は増加する傾向にあることが分かる。しかし、２回以上の複数回では回数の増加に伴うピット面積率の増加は小さく、平均値は８〜１０％でほぼ一定となった。すなわち、シリンダボア面の溶射皮膜は１回の溶射ガンの移動で形成することが望ましいことが分かる。
【００４３】
ホーニング後の皮膜表面観察結果を図７及び図８に示す。図７は１回の溶射ガンの移動で形成した溶射皮膜表面でピット面積率が４％である部分を示し、図８は、従来の６回の移動で形成した溶射皮膜表面でピット面積率が１１．５％である部分を示している。図７では図８に比べてピット数が少ないと共に、図８のＤのような大きくて深いピットがほとんど見られない。すなわち、粒子の脱落により生じたピットは極めて少ないものと考えられる。
（試験例２）
溶射材料の成分組成が溶射皮膜特性に与える影響について調査した試験である。
（試料作成方法）
表１に示す組成の異なる９種類の溶射材料を準備し、試験例１と同様のアルミニウム合金シリンダのボア面に溶射して溶射皮膜を形成した。
【００４４】
試料番号５〜９はＳｉ、Ｃ、およびＣｒが本発明の範囲にある発明例である。一方、試料番号１〜３はＳｉが本発明の範囲より少ない比較例であり、試料番号４は、Ｓｉは発明の範囲であるが、Ｃが発明の範囲未満である比較例である。
【００４５】
【表１】
2004244709.tif 000003
【００４６】
ここで、溶射の前処理としては試験例１の高圧水噴射に代えてショットブラスト処理を施した。また、ショットブラスト処理後、試験例１に示した条件でプラズマ溶射した。なお、溶射時の溶射ガンのボア軸方向の移動回数は全て６回とした。その後常法によるホーニング加工を施した。
【００４７】
ショットブラスト条件は、ショットエア圧力：０．５ＭＰａ、ショットガンのボア軸方向移動速度：１．３ｍｍ／ｓｅｃ、ショットガンの回転数：１００ｒｐｍ、ショットガンのボア軸方向の移動回数：２回、ブラストの材質及び粒度：＃２４アルミナであった。
（評価方法）
得られた各皮膜表面の任意の３箇所を試験例１と同様の方法で画像解析して、皮膜表面の平均ピット面積率を求めた。また、各溶射皮膜中の酸素含有量を堀場製作所製  酸素・窒素分析装置  ＥＭＧＡ−６５０で測定した。結果を表１に併記した。
（結果）
Ｓｉの含有量を横軸に、また、ピット面積率を縦軸にとって図９に結果を示した。Ｓｉ量が０．２重量％と最も少ない試料番号１の溶射材料では、平均のピット面積率は約１１％と９種の試料中最も高い値が得られた。そして、Ｓｉ量の増加に伴ってＳｉ量が２重量％まではピット面積率は急激に減少し、Ｓｉ量が２重量％では約６．５％となった。しかし、Ｓｉ量が２％を越えるとピット面積率は６〜６．５％の範囲でほぼ一定となった。
【００４８】
Ｓｉは溶融粒子の酸化を抑制する効果があるので，Ｓｉ含有量の増加と共に溶融粒子の酸化物が減少し、皮膜表面のピット面積率が減少することが期待される。しかし、本試験においては、溶射ガンのボア軸方向の移動回数を６回としたので一回毎の溶射によって形成される層と層との間では皮膜の温度が低下している。このため、たとえＳｉにより酸化が抑制されて層間の酸化物（ヒューム）が減少しても、粒子間の結合強度は低いために、ホーニング加工時に表面粒子の脱落が生じたものと考えられる。
【００４９】
なお、表１のＳｉ量と皮膜中の酸素量との関係をグラフ化すると図１０となる。すなわち、皮膜中の酸素量はＳｉの増加に従って急激に減少し、Ｓｉ量が４％以上では０．４重量％でほぼ横這いとなった。
（試験例３）
溶射の前処理による母材と溶射皮膜との密着強度を表１の各溶射材料について測定した試験である。
（試料製作方法）
前処理方法を試験例１の高圧水噴射を使用した場合と、試験例２のショットブラスト処理した場合との２水準とし、表１に示す化学組成を有する１〜９の溶射材料をそれぞれ試験例１と同様のシリンダボア面に溶射して溶射皮膜を形成した。この時の溶射ガンの移動回数は１回とし約４００μｍの皮膜を形成した。
（評価方法）
得られた溶射皮膜のシリンダ母材に対する密着強度を剪断試験にて求めた。（結果）
Ｓｉ含有量と皮膜の密着強度との関係を図１１に示す。ここで、●で示す▲１▼は前処理を高圧水噴射で行った場合であり、○で示す▲２▼は前処理をショットブラスト処理としたものである。
【００５０】
いずれの場合もＳｉ量の増加に伴って密着強度は増加しており、溶射材料に含有されるＳｉが、皮膜の密着強度の向上に極めて効果のあることが分かる。特に前処理がショットブラスト処理の場合には、Ｓｉ含有量の増加による密着強度の向上は顕著であり、Ｓｉ含有量が２重量％未満では皮膜は剥離してしまい、母材との密着が認められなかったが、Ｓｉ含有量が２重量％を越えると密着強度は急激に向上して、Ｓｉが６重量％の密着強度は約７０ＭＰａであった。
【００５１】
さらに、図１１から皮膜の密着強度は、ボア面の前処理方法によって大きく影響されることが分かる。例えば、Ｓｉ含有量が最も少ない試料番号１の組成では、高圧水噴射による前処理では７０ＭＰａ程度の密着強度が得られているが、ショットブラスト処理では密着強度は０で剥離状態であった。また、試料中で最もＳｉ量が高い試料番号９の溶射材料を溶射した場合には、高圧水噴射による前処理では１００ＭＰａの密着強度が得られた。一方、ショットブラスト処理の場合には密着強度は約７０ＭＰａであり、高圧水噴射処理の場合の７０％の密着強度しか得られなかった。このことから、高圧水噴射による前処理は溶射皮膜の密着強度の向上に対して極めて有効な手段であることが確認された。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の溶射材料は通常の鋼粉末よりも多量にＳｉを含有した鉄合金粉末であるので、溶射時に発生する溶射粒子の酸化物（ヒューム）を抑制することができる。
【００５３】
また、１回の溶射ガンの移動で所望の溶射皮膜を形成することとしたので、多数回移動により発生する皮膜層間の酸化物の巻き込みがない。従って、溶射皮膜中の酸化物による層間剥離や表面粒子の脱落を減少させることができる。さらに、溶射皮膜を形成する生産性を向上することができる。
【００５４】
溶射皮膜形成の前処理として、高圧水噴射による洗浄と粗面化とを同時に行うので、形成された皮膜はシリンダ母材との密着性が極めて高い。
【００５５】
以上のような本発明の溶射皮膜の形成方法によって形成された摺動面を有するシリンダは、摺動面が安定しているのでオイルの消費も安定して少ないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダボア面への溶射方法を示す断面模式図である。
【図２】従来技術の溶射方法で軸方向の移動回数を６回とした場合の溶射皮膜の断面図である。
【図３】本発明の溶射方法で軸方向の移動回数を１回とした場合の溶射皮膜の断面図である。
【図４】本発明のＳｉ添加鉄合金粉末を溶射した場合の溶射皮膜の断面図である。
【図５】高圧水噴射による前処理の主要部断面を示す模式図である。
【図６】軸方向の移動回数と溶射皮膜表面のピット面積率との関係を示す図である。
【図７】軸方向の移動回数が１回の溶射皮膜表面のピット発生状況を示す図である。
【図８】軸方向の移動回数が６回の溶射皮膜表面のピット発生状況を示す図である。
【図９】溶射材料のＳｉ含有量と溶射皮膜表面のピット面積率との関係を示す図である。
【図１０】溶射材料のＳｉ含有量と溶射皮膜の酸素含有量との関係を示す図である。
【図１１】溶射前処理方法によるＳｉ含有量と皮膜の密着強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：シリンダ  ２：シリンダボア  ３：溶射ガン  ４：溶射皮膜  ６：プラズマジェット  ７：ボア面  ８：粉末供給用インジェクタ  １１：ノズルヘッド  １２：噴射ノズル  Ａ：シリンダ母材Ｂ：溶射皮膜  Ｃ：界面  Ｘ１〜Ｘ５：層間酸化物（ヒューム）  Ｆ：酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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