摺動部材及びその製造方法
【課題】Ｃｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が周方向に摺動する摺動部材に関し、Ｃｒめっき皮膜を結晶配向性及び摩擦係数の速度依存性の観点から改良して、低摩擦化を図るとともに、異常摩耗を防止する摺動部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率を他の配向の結晶の存在率よりも高くするとともに、シール部材２の摺動速度が漸次上昇する領域ＡではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、シール部材２の摺動速度が漸次低下する領域ＢではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにする。
【解決手段】Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率を他の配向の結晶の存在率よりも高くするとともに、シール部材２の摺動速度が漸次上昇する領域ＡではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、シール部材２の摺動速度が漸次低下する領域ＢではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材が周方向に摺動する長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜が形成された摺動部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜が形成された摺動部材としては、例えばロータリーピストンエンジンのアペックスシールが摺動するロータハウジングが知られている。このようなＣｒめっき（硬質Ｃｒめっき）皮膜は、例えばＨｖ１０００程度と硬度が高いことから摩耗が少なく、また、表面がＣｒ酸化皮膜で保護され焼き付きを生じ難いという特徴がある。
【０００３】
摺動部材には、上述の耐摩耗性の他、低摩擦特性が要求されるが、Ｆｅめっきに関しては結晶配向性の観点から、低摩擦特性を得るという提案が知られている（特許文献１参照）。それは、（ｈｈｈ）面が摺動面側を向いた（ｈｈｈ）配向結晶が多くなるように、摺動面における六稜金属結晶の面積率を６０％以上にするというものである。
【特許文献１】特開平６−３１６７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜を形成した摺動部材に関して、結晶配向性の観点から特性の向上を図る研究は未だ充分になされていない。すなわち、Ｃｒめっきは上述の如き特徴を有するものの、Ｃｒめっき皮膜表面に生成するＣｒ酸化皮膜は例えば鉄系のシール部材（Ｈｖ５８０〜６００程度）に対して高硬度（Ｈｖ１１００〜１４００）であり、しかも、Ｃｒめっき皮膜本体に強固に結合していることから、このＣｒ酸化皮膜が相手材に対してアブレッシブに（研磨するように）作用し、摩擦係数が高くなっている。
【０００５】
また、かかる長円形状の内周面を有する摺動部材においては、シール部材の摺動速度は通常は一定ではなく、例えば長円形状の短軸側内周面から長軸側内周面に移行するときは摺動速度が漸次上昇し、長軸側内周面から短軸側内周面に移行するときは摺動速度が漸次低下する、というように場所によって摺動速度が変化することが多い。そのため、スティックスリップ現象を生じて、摺動部材やシール部材に段付き摩耗等の異常摩耗を発生し易い。
【０００６】
そこで、本発明は、Ｃｒめっき摺動部材を結晶配向性及び摩擦係数の速度依存性の観点から改良して、低摩擦化を図るとともに、異常摩耗を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の割合を多くするとともに、摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにした。
【０００８】
請求項１に係る発明は、表面にＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が周方向に摺動する摺動部材であって、
上記内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとがあり、
上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面（ミラー指数（２２２）の結晶面）が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高く、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性（摺動速度が上がるほど摩擦係数が小さくなる特性）を示し、
上記領域ＢのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性（摺動速度が上がるほど摩擦係数が大きくなる特性）を示すことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、上記（２２２）面は、Ｃｒ結晶（ＢＣＣ）の原子が最密充填された結晶面であり、結晶格子間隔が最も狭い。従って、シール部材の摺動によってＣｒめっき皮膜に外力が作用したときに生ずる結晶の歪みが大きくなる。このため、（２２２）配向結晶の存在率が高い当該Ｃｒめっき皮膜は、元来高い圧縮残留応力を有するところ、外力によってその内部圧縮応力の高まる度合いが大きい。
【００１０】
そうして、Ｃｒ結晶の酸化は、酸素がＣｒめっき皮膜表面から内部に拡散することによって生じ、その結果として、このＣｒめっき皮膜表面にＣｒ酸化皮膜が形成される。ところが、上述の如く圧縮応力が高いＣｒめっき皮膜においては、結晶格子間隔が狭められていることから、酸素の拡散を生じ難くなっている。このため、通常の使用環境で生ずるＣｒ酸化皮膜は薄くなり、該皮膜の表面から内部に向かう内部応力の勾配が急になる。
【００１１】
その結果、シール部材の摺動時に、上記Ｃｒ酸化皮膜が剥離し易くなり、或いはＣｒ酸化皮膜内部での劈開を生じて部分的に欠けやすくなり、摩擦力、換言すれば摺動抵抗が小さくなる。すなわち、摺動時にＣｒ酸化皮膜と相手材とが部分的に凝着し、その凝着部分をＣｒ酸化皮膜或いはＣｒめっき皮膜から剥がすために必要なせん断力が摩擦力となるところ、上述の如くＣｒ酸化皮膜が薄く、剥離ないしは内部劈開を生じ易いことから、固体潤滑剤的な作用を生じて摩擦力が小さくなるものである。
【００１２】
そうして、スティックスリップを生ずるか否かは、摺動速度の変化に対する摩擦係数の変化如何に影響されるところ、本発明によれば、シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域ＡのＣｒめっき皮膜は摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示すことから、スティックスリップが抑制されることになる。また、シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂでは摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すということは、シール部材が移動していくことに伴って摩擦係数が漸次小さくなっていくということである。このため、スティックスリップの発生が抑制される。
【００１３】
なお、上述の薄く剥離ないしは内部劈開を生じ易いＣｒ酸化皮膜が形成されるようにするためには、上記Ｃｒめっき皮膜の圧縮残留応力を２０ＭＰａ以上、さらには４０ＭＰａ以上とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記Ｃｒ酸化皮膜の厚さは上記（２２２）配向結晶の平均結晶子径よりも小さくなっていることが好ましい。すなわち、Ｃｒ酸化皮膜の厚さが（２２２）配向結晶子のサイズと略同程度か、それよりも厚くなってしまっている場合、それは、当該（２２２）配向結晶子全体が酸化されていることに他ならない。そうなると、摺動時に該結晶子が脱落し易くなって、過剰摩耗の原因になってしまう。
【００１５】
但し、Ｃｒ酸化皮膜の厚さが当該結晶子径が比して薄くなり過ぎているケースも好ましいものではない。このケースは、当該結晶子径が過度に大きいときに生ずるが、それは、Ｃｒ酸化皮膜が一つの結晶子に対して広い面積で結合した状態になっていることを意味し、該Ｃｒ酸化皮膜がＣｒめっき皮膜から剥離し難くなる、つまり、摩擦係数が大きくなる。従って、Ｃｒ酸化皮膜は、上記結晶子径の例えば１／５以上１／１未満の厚さになることが好ましい。
【００１６】
また、上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｃｒの多結晶体で形成する他、Ｃｒを主成分とするＣｒＭｏ合金めっきで形成するようにしてもよい。Ｍｏの添加によりめっき皮膜の結晶の微細化、強度の向上、耐熱性の向上が図れ、潤滑性の向上、低摩擦化（摩擦係数の低減）、焼き付き防止に有利になる。Ｍｏ共析量は０．３％以上１．０％以下が好ましい。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜に比べて上記（２２２）配向結晶の存在率が小さいことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、（２２２）配向結晶の存在率が大きくなるほど、摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性になり易い。従って、本発明によれば、（２２２）配向結晶の存在率が小さい領域Ａでは摩擦係数の速度依存性を負勾配の特性にし、（２２２）配向結晶の存在率が大きい領域Ｂでは摩擦係数の速度依存性を正勾配にする上で有利になる。
【００１９】
この場合、領域Ａでは、（２２２）配向結晶の存在率を７０％未満、特に６５％以下にすることが好ましい。下限は５０％ないしは５５％、或いは６０％を目安にすれば良い。領域Ｂでは、（２２２）配向結晶の存在率を７０％以上、特に８０％以上にすることが好ましい。上限は８５％ないしは９０％程度を目安にすれば良い。
【００２０】
請求項３に係る発明は、シール部材が周方向に摺動するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとが存在する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、正電処理によって、該ワークの内周面に、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成する工程を備え、
上記工程では、上記Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、上記領域Ａでは上記領域Ｂよりも小さくすることにより、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が、上記領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性となり、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性となるようにすることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率は、Ｃｒめっき時の電流密度によって変化し、その電流密度が大きくなるほど（２２２）配向結晶の存在率が大きくなる。従って、本発明によれば、Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、領域Ａでは領域Ｂよりも小さくなるようにしたから、領域Ａでは領域Ｂよりも（２２２）配向結晶の存在率を小さくし、摩擦係数の速度依存性を、領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性とし、領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、請求項１及び請求項２の各発明によれば、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率を他の配向の結晶の存在率よりも高くするとともに、シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域ＡではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、シール部材の摺動速度が漸次低下する領域ＢではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにしたから、摺動特性の低摩擦化に有利になるとともに、スティックスリップを抑制して異常摩耗を防止することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、（２２２）配向結晶の存在率が他の配向の結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成するにあたり、電流密度を、上記領域Ａでは領域Ｂよりも小さくなるようにしたから、領域Ａでは領域Ｂよりも（２２２）配向結晶の存在率を小さくし、摩擦係数の速度依存性を、領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性とし、領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略図である。同図において、１は摺動部材としてのロータハウジング、２は内部流体（ガス）をシールする流体シール部材としてのアペックスシールである。ロータハウジング１のトロコイド状内周面（長円形状内周面）３を、出力軸を回転させるロータ５の各頂部に装着されたアペックスシール２が摺動するようになっている。このエンジンでは、吸気口６からオイルを含む燃料が空気と共に作動室７に吸入され、ロータ５の回転に伴って圧縮されつつ矢印８の方向に移動した燃料が点火プラグ９Ａ，９Ｂにより着火されて膨張し、燃焼ガスの圧力によって出力軸に回転を与えた後、排気口１０から排気される、という一連の行程が繰り返されることになる。
【００２６】
ロータハウジング１は、図２に示すように、トロコイド状内周面３が形成された例えば高張力鋼板製のライナー１１の背面に目立てが施され、このライナー１１がアルミ合金製ハウジング本体に鋳ぐるまれるなどして製作される。そのライナー１１の内周面３は、アペックスシール２が摺動するため、高い耐熱性、耐摩耗性、低摩擦性が要求される。そのため、内周面３にはＸ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜又はＣｒＭｏ合金めっき皮膜が形成されている。
【００２７】
図３はＣｒめっき皮膜を模式的に示すものであり、同図において、１２は（２２２）配向Ｃｒ結晶、１３は結晶配向が異なるその他のＣｒ結晶である。このＣｒめっき皮膜の表面に、（２２２）配向Ｃｒ結晶１２及び他のＣｒ結晶１３の部位に生成した酸化物１２ａ，１３ａよりなるＣｒ酸化皮膜１４が形成されている。この摺動部材は、Ｃｒめっき皮膜表面における（２２２）配向Ｃｒ結晶１２の存在率が高いことを特徴とし、そのため、Ｃｒ酸化皮膜１４の厚さが（２２２）配向Ｃｒ結晶１２の平均結晶子径よりも小さく、つまり薄くなっている。
【００２８】
上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率は、内周面３の全体にわたって均一ではなく、場所によってその存在率が異なる。すなわち、アペックスシール２の摺動速度は、内周面３の長軸側内周面３ａでは速く、短軸側内周面３ｂでは遅くなる。このため、図４に示すように、アペックスシール２が短軸側内周面３ｂから長軸側内周面３ａへ摺動していく領域Ａでは、その摺動速度が漸次上昇し、アペックスシール２が長軸側内周面３ａから短軸側内周面３ｂへ摺動していく領域Ｂでは、その摺動速度が漸次低下していく。
【００２９】
この点を踏まえて、上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率を、上記摺動速度が漸次上昇する領域Ａでは、該摺動速度が漸次低下する領域Ｂよりも小さくしている。これにより、領域Ａでは、アペックスシール２の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、領域Ｂでは同摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性示すようにしている。この（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率と摩擦係数の速度依存性との関係は後にデータに基いて説明する。
【００３０】
＜製法＞
上記ロータハウジング１の製法を説明する。
【００３１】
（製法例１）
ライナー用鋼板にＣｒめっき皮膜を形成した後、該鋼板をレーザー溶接にて上記トロコイド状内周面を有する長円筒状に加工する。この長円筒状ライナー１１をアルミ合金製ハウジング本体に鋳ぐるむ。得られたロータハウジング用ワークの内周面をホーニング研削砥石にて加工することで、所定の粗さに仕上げてロータハウジング１を得る。
【００３２】
かかる製法において、上記ライナー用鋼板にＣｒめっき皮膜を形成するにあたり、図５に示すように、ライナー用鋼板１１Ａの上記領域Ａに該当する部位Ａ’では上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下になるようにＣｒめっき処理を行ない、上記領域Ｂに該当する部位Ｂ’では上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下になるようにＣｒめっき処理を行なう。
【００３３】
以下、Ｃｒめっき皮膜の形成方法を具体的に説明する。基本的なＣｒめっき処理方法は次のとおりである。
【００３４】
Ｃｒ成分、硫酸及び触媒としての有機スルフォン酸を含み、さらに必要に応じてＭｏ成分を含むめっき浴にライナー用鋼板を入れて所定温度に予熱し、数分間の逆電処理によってワーク表面を洗浄した後、数分間のストライクめっき処理（正電処理）及び所定時間の本めっき処理（正電処理）を順に行なうことによって、Ｃｒめっき皮膜を形成する。「ストライクめっき」はめっき皮膜のワーク表面への密着力を高めるための短時間めっきである。
【００３５】
Ｃｒ成分としては、無水クロム酸ＣｒＯ３が好ましく、必要に応じてＣｒ２Ｏ３を添加する。Ｍｏ成分としては、モリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸アンモニウムを採用することができる。有機スルフォン酸としては、ＨＳＯ３Ｒで表され、Ｒが、メチル基、エチル基等の炭素数１０以下の脂肪族炭化水素基、パラ位置にメチル基を有するトルエン、不飽和炭化水素基を有するスチレンなど１つの芳香環に非環式炭化水素が結合した芳香族炭化水素基であることが好ましい。Ｒは他の芳香族炭化水素基であってもよいし、スルフォン酸基（ＨＳＯ３）は複数個あってもよい。具体的にはメタンスルフォン酸、メタン時スルフォン酸等が挙げられる。
【００３６】
めっき浴は、例えば、無水クロム酸を２４０ｇ／Ｌ以上２８０ｇ／Ｌ以下、硫酸イオン量を２．５ｇ／Ｌ以上３．３ｇ／Ｌ以下、有機スルフォン酸量を１０ｍｌ／Ｌ以上３５ｍｌ／Ｌ以下、モリブデン酸ナトリウム量を５０ｇ／Ｌ以上６５ｇ／Ｌ以下とすればよい。めっき浴温度は例えば４５℃以上６０℃以下に調整する。
【００３７】
洗浄用逆電処理の電流密度は、５０Ａ／ｄｍ２以上６０Ａ／ｄｍ２以下、ストライクめっき処理の電流密度は４０Ａ／ｄｍ２以上５５Ａ／ｄｍ２以下とすればよい。仕上げ研削加工はホーニング等により行ない、めっき皮膜表面が例えばＲａ２．０μｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００３８】
（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率は本めっき処理特の電流密度によって調整することができる。すなわち、電流密度が高くなるほど（２２２）配向Ｃｒ結晶の割合が増加する。
【００３９】
部位Ａ’にＣｒめっき皮膜を形成するときは、他の部位をマスキングし、本めっき処理の電流密度を小さくしてめっき処理を行なう。部位Ｂ’にＣｒめっき皮膜を形成するときは、他の部位をマスキングし、本めっき処理の電流密度を大きくしてめっき処理を行なう。部位Ａ’及びＢ’以外の部位については例えば部位Ａ’と部位Ｂ’との中間の電流密度でめっき処理を行なえばよい。
【００４０】
領域Ａ用及び領域Ｂ用の各鋼板を別個に準備し、領域Ａ用鋼板に（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下のＣｒめっき処理を行ない、領域Ｂ用鋼板に（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下のＣｒめっき処理を行ない、それら領域Ａ用及び領域Ｂ用のＣｒめっき処理鋼板を接合することにより、長円筒状ライナー１１を製作するようにしてもよい。
【００４１】
＜実施例及び比較例＞
本めっき処理の電流密度２５Ａ／ｄｍ２、３０Ａ／ｄｍ２、４５Ａ／ｄｍ２と変化させてテストピース（鋼板）にＣｒＭｏめっき皮膜を形成した。めっき浴組成は表１の通りであり、触媒、すなわち、有機スルフォン酸としては、アトテック社製のHeef２５−Ｒを用いた。
【００４２】
【表１】
【００４３】
そうして、得られた各テストピースのＣｒめっき皮膜における表面側を向いた各結晶面の存在率をＸ線回折分析によって測定した。測定は、供試材のＣｒめっき面をホーニング加工した後に理学電機株式会社製Ｘ線回折装置ＲＵ−２００を用いて表２に示す条件で行なった。結果を表３に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３によれば、本めっき処理の電流密度が大きくなるに従って（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が大きくなることがわかる。
【００４７】
上記各テストピースについて、ホーニング加工後、図６に示す試験器を用いて摩擦試験を行ない、摩擦係数の速度依存性を調べた。同図において、２１は円板状のテストピース、２２はチル鋳鉄製摺動片２３を固定した円板状の回転支持台である。テストピース２１の下面に周縁近傍を周回するようにＣｒめっき層２４が環状に設けられている。テストピース２１の中心部には該テストピース２１を貫通するエア供給孔２５が形成されている。テストピース２１の周縁近傍にはＣｒめっき層２４の部位で該テストピース２１を貫通する潤滑油供給孔２６が形成されている。回転支持台２２には３個の摺動片２３が周方向に１２０度の角度間隔をおいて固定され、各摺動片２３の上端が支持台２２より上方へ突出している。この３個の摺動片２３にテストピース２１が載せられている。
【００４８】
摩擦試験は、エア供給孔２５から２．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でエアを供給し且つ潤滑油供給孔２６から温度１００℃の潤滑油を供給しながら行なった。潤滑油としては、０Ｗ−２０のエンジンオイルを用いた。そして、摺動片２３の周速を変化させ、各摺動速度での摩擦係数を測定した。結果を図７に示す。
【００４９】
同図において、Ａは表３の実施例Ａ面、Ｂは同じく実施例Ｂ面、比較例は同じく比較例の各データである。（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が小さい実施例Ａ面では、摺動速度が増大するにつれての摩擦係数が小さくなっている。すなわち、摩擦係数の速度依存性は負勾配の特性を示している。実施例Ａ面よりも（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が大きい実施例Ｂ面では、摺動速度が増大するにつれての摩擦係数が大きくなっている。すなわち、摩擦係数の速度依存性は正勾配の特性を示している。比較例はさらに（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が小さく、主たる配向面が（２２２）面から（２１１）面になっている。そのため、実施例Ａ面と同じく摩擦係数の速度依存性は負勾配の特性を示しているものの、摩擦係数が高くなっている。
【００５０】
＜製法例２＞
本例は、ライナーをハウジング本体に鋳ぐるんでロータハウジング用ワークを形成した後に、このワークにＣｒめっき処理を施す例である。めっき浴に当該ワークを入れ、予熱、逆電処理によるワーク表面の洗浄及びストライクめっき処理を行なった後、図８に示すように、Ｃｒめっき処理用電極１５とロータハウジング用ワーク１ＡのＡ領域の内周面との間に遮蔽板１７を配置して本めっき処理（正電処理）を施す。電極１５とワーク１Ａの内周面との距離は全周にわたって略同一である。
【００５１】
遮蔽板１７は、図９に示すようにロータハウジング軸方向に長くなった短冊状のものであり、図８に示すようにワーク１Ａの長軸側の円弧状内周面の法線に対して傾斜して配置される。図９左側は遮蔽板１７を法線方向に配置した場合、図９右側は遮蔽板１７を法線方向に対して傾斜させて場合をそれぞれ模式的に示す。遮蔽板１７を法線方向に対して傾斜させて配置すると、遮蔽板１７が邪魔になって通電経路が長くなることで浴抵抗が増加し、遮蔽板１７を法線方向に配置した場合に比べて、電流密度が小さくなる。
【００５２】
すなわち、製法例２によれば、ワーク１Ａの領域Ａでは、遮蔽板１７が配置されて正電処理が行なわれることにより、領域Ｂに比べて電流密度が小さくなる。従って、遮蔽板１７を配置していない領域Ｂに（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下のＣｒめっき皮膜が形成されるように通電量を調整して正電処理を行なうことにより、領域Ａでは（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下のＣｒめっき皮膜を形成することができる。
【００５３】
領域Ａでの電流密度は、遮蔽板１７の枚数、高さ、幅或いは法線に対する傾斜角度を適宜調整することにより、最適な値にすることができる。
【００５４】
なお、本発明はロータリーピストンエンジンのロータハウジングに限らず、シール部材が摺動する長円形状内周面を有し且つ摺動負荷が長軸側内周面と短軸側内周面とで相異なる油圧ポンプやコンプレッサのハウジングにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略正面図である。
【図２】同エンジンのロータハウジングの斜視図である。
【図３】Ｃｒめっき皮膜表面部の構造を模式的に示す図である。
【図４】上記ロータハウジングの概略正面図である。
【図５】製法例１のライナー用鋼板を示す斜視図である。
【図６】摩擦特性試験のための試験器を示す一部断面にした正面図である。
【図７】摩擦係数の摺動速度依存性を示すグラフ図である。
【図８】製法例２のワーク、電極及び遮蔽板の関係を示す概略正面図である。
【図９】製法例２の遮蔽板の角度と電流密度との関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ロータハウジング（摺動部材）
１Ａ ワーク
２ シール部材
３ 内周面
１２ （２２２）配向のＣｒ結晶
１２ａ （２２２）配向のＣｒ結晶部位に生成した酸化物
１３ 他のＣｒ結晶
１３ａ 他のＣｒ結晶部位に生成した酸化物
１４ Ｃｒ酸化皮膜
１５ 電極
１７ 遮蔽板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材が周方向に摺動する長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜が形成された摺動部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜が形成された摺動部材としては、例えばロータリーピストンエンジンのアペックスシールが摺動するロータハウジングが知られている。このようなＣｒめっき（硬質Ｃｒめっき）皮膜は、例えばＨｖ１０００程度と硬度が高いことから摩耗が少なく、また、表面がＣｒ酸化皮膜で保護され焼き付きを生じ難いという特徴がある。
【０００３】
摺動部材には、上述の耐摩耗性の他、低摩擦特性が要求されるが、Ｆｅめっきに関しては結晶配向性の観点から、低摩擦特性を得るという提案が知られている（特許文献１参照）。それは、（ｈｈｈ）面が摺動面側を向いた（ｈｈｈ）配向結晶が多くなるように、摺動面における六稜金属結晶の面積率を６０％以上にするというものである。
【特許文献１】特開平６−３１６７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、長円形状の内周面にＣｒめっき皮膜を形成した摺動部材に関して、結晶配向性の観点から特性の向上を図る研究は未だ充分になされていない。すなわち、Ｃｒめっきは上述の如き特徴を有するものの、Ｃｒめっき皮膜表面に生成するＣｒ酸化皮膜は例えば鉄系のシール部材（Ｈｖ５８０〜６００程度）に対して高硬度（Ｈｖ１１００〜１４００）であり、しかも、Ｃｒめっき皮膜本体に強固に結合していることから、このＣｒ酸化皮膜が相手材に対してアブレッシブに（研磨するように）作用し、摩擦係数が高くなっている。
【０００５】
また、かかる長円形状の内周面を有する摺動部材においては、シール部材の摺動速度は通常は一定ではなく、例えば長円形状の短軸側内周面から長軸側内周面に移行するときは摺動速度が漸次上昇し、長軸側内周面から短軸側内周面に移行するときは摺動速度が漸次低下する、というように場所によって摺動速度が変化することが多い。そのため、スティックスリップ現象を生じて、摺動部材やシール部材に段付き摩耗等の異常摩耗を発生し易い。
【０００６】
そこで、本発明は、Ｃｒめっき摺動部材を結晶配向性及び摩擦係数の速度依存性の観点から改良して、低摩擦化を図るとともに、異常摩耗を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の割合を多くするとともに、摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにした。
【０００８】
請求項１に係る発明は、表面にＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が周方向に摺動する摺動部材であって、
上記内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとがあり、
上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面（ミラー指数（２２２）の結晶面）が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高く、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性（摺動速度が上がるほど摩擦係数が小さくなる特性）を示し、
上記領域ＢのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性（摺動速度が上がるほど摩擦係数が大きくなる特性）を示すことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、上記（２２２）面は、Ｃｒ結晶（ＢＣＣ）の原子が最密充填された結晶面であり、結晶格子間隔が最も狭い。従って、シール部材の摺動によってＣｒめっき皮膜に外力が作用したときに生ずる結晶の歪みが大きくなる。このため、（２２２）配向結晶の存在率が高い当該Ｃｒめっき皮膜は、元来高い圧縮残留応力を有するところ、外力によってその内部圧縮応力の高まる度合いが大きい。
【００１０】
そうして、Ｃｒ結晶の酸化は、酸素がＣｒめっき皮膜表面から内部に拡散することによって生じ、その結果として、このＣｒめっき皮膜表面にＣｒ酸化皮膜が形成される。ところが、上述の如く圧縮応力が高いＣｒめっき皮膜においては、結晶格子間隔が狭められていることから、酸素の拡散を生じ難くなっている。このため、通常の使用環境で生ずるＣｒ酸化皮膜は薄くなり、該皮膜の表面から内部に向かう内部応力の勾配が急になる。
【００１１】
その結果、シール部材の摺動時に、上記Ｃｒ酸化皮膜が剥離し易くなり、或いはＣｒ酸化皮膜内部での劈開を生じて部分的に欠けやすくなり、摩擦力、換言すれば摺動抵抗が小さくなる。すなわち、摺動時にＣｒ酸化皮膜と相手材とが部分的に凝着し、その凝着部分をＣｒ酸化皮膜或いはＣｒめっき皮膜から剥がすために必要なせん断力が摩擦力となるところ、上述の如くＣｒ酸化皮膜が薄く、剥離ないしは内部劈開を生じ易いことから、固体潤滑剤的な作用を生じて摩擦力が小さくなるものである。
【００１２】
そうして、スティックスリップを生ずるか否かは、摺動速度の変化に対する摩擦係数の変化如何に影響されるところ、本発明によれば、シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域ＡのＣｒめっき皮膜は摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示すことから、スティックスリップが抑制されることになる。また、シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂでは摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すということは、シール部材が移動していくことに伴って摩擦係数が漸次小さくなっていくということである。このため、スティックスリップの発生が抑制される。
【００１３】
なお、上述の薄く剥離ないしは内部劈開を生じ易いＣｒ酸化皮膜が形成されるようにするためには、上記Ｃｒめっき皮膜の圧縮残留応力を２０ＭＰａ以上、さらには４０ＭＰａ以上とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記Ｃｒ酸化皮膜の厚さは上記（２２２）配向結晶の平均結晶子径よりも小さくなっていることが好ましい。すなわち、Ｃｒ酸化皮膜の厚さが（２２２）配向結晶子のサイズと略同程度か、それよりも厚くなってしまっている場合、それは、当該（２２２）配向結晶子全体が酸化されていることに他ならない。そうなると、摺動時に該結晶子が脱落し易くなって、過剰摩耗の原因になってしまう。
【００１５】
但し、Ｃｒ酸化皮膜の厚さが当該結晶子径が比して薄くなり過ぎているケースも好ましいものではない。このケースは、当該結晶子径が過度に大きいときに生ずるが、それは、Ｃｒ酸化皮膜が一つの結晶子に対して広い面積で結合した状態になっていることを意味し、該Ｃｒ酸化皮膜がＣｒめっき皮膜から剥離し難くなる、つまり、摩擦係数が大きくなる。従って、Ｃｒ酸化皮膜は、上記結晶子径の例えば１／５以上１／１未満の厚さになることが好ましい。
【００１６】
また、上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｃｒの多結晶体で形成する他、Ｃｒを主成分とするＣｒＭｏ合金めっきで形成するようにしてもよい。Ｍｏの添加によりめっき皮膜の結晶の微細化、強度の向上、耐熱性の向上が図れ、潤滑性の向上、低摩擦化（摩擦係数の低減）、焼き付き防止に有利になる。Ｍｏ共析量は０．３％以上１．０％以下が好ましい。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜に比べて上記（２２２）配向結晶の存在率が小さいことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、（２２２）配向結晶の存在率が大きくなるほど、摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性になり易い。従って、本発明によれば、（２２２）配向結晶の存在率が小さい領域Ａでは摩擦係数の速度依存性を負勾配の特性にし、（２２２）配向結晶の存在率が大きい領域Ｂでは摩擦係数の速度依存性を正勾配にする上で有利になる。
【００１９】
この場合、領域Ａでは、（２２２）配向結晶の存在率を７０％未満、特に６５％以下にすることが好ましい。下限は５０％ないしは５５％、或いは６０％を目安にすれば良い。領域Ｂでは、（２２２）配向結晶の存在率を７０％以上、特に８０％以上にすることが好ましい。上限は８５％ないしは９０％程度を目安にすれば良い。
【００２０】
請求項３に係る発明は、シール部材が周方向に摺動するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとが存在する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、正電処理によって、該ワークの内周面に、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成する工程を備え、
上記工程では、上記Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、上記領域Ａでは上記領域Ｂよりも小さくすることにより、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が、上記領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性となり、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性となるようにすることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率は、Ｃｒめっき時の電流密度によって変化し、その電流密度が大きくなるほど（２２２）配向結晶の存在率が大きくなる。従って、本発明によれば、Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、領域Ａでは領域Ｂよりも小さくなるようにしたから、領域Ａでは領域Ｂよりも（２２２）配向結晶の存在率を小さくし、摩擦係数の速度依存性を、領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性とし、領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、請求項１及び請求項２の各発明によれば、Ｃｒめっき皮膜における（２２２）配向結晶の存在率を他の配向の結晶の存在率よりも高くするとともに、シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域ＡではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、シール部材の摺動速度が漸次低下する領域ＢではＣｒめっき皮膜の摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すようにしたから、摺動特性の低摩擦化に有利になるとともに、スティックスリップを抑制して異常摩耗を防止することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、（２２２）配向結晶の存在率が他の配向の結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成するにあたり、電流密度を、上記領域Ａでは領域Ｂよりも小さくなるようにしたから、領域Ａでは領域Ｂよりも（２２２）配向結晶の存在率を小さくし、摩擦係数の速度依存性を、領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性とし、領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略図である。同図において、１は摺動部材としてのロータハウジング、２は内部流体（ガス）をシールする流体シール部材としてのアペックスシールである。ロータハウジング１のトロコイド状内周面（長円形状内周面）３を、出力軸を回転させるロータ５の各頂部に装着されたアペックスシール２が摺動するようになっている。このエンジンでは、吸気口６からオイルを含む燃料が空気と共に作動室７に吸入され、ロータ５の回転に伴って圧縮されつつ矢印８の方向に移動した燃料が点火プラグ９Ａ，９Ｂにより着火されて膨張し、燃焼ガスの圧力によって出力軸に回転を与えた後、排気口１０から排気される、という一連の行程が繰り返されることになる。
【００２６】
ロータハウジング１は、図２に示すように、トロコイド状内周面３が形成された例えば高張力鋼板製のライナー１１の背面に目立てが施され、このライナー１１がアルミ合金製ハウジング本体に鋳ぐるまれるなどして製作される。そのライナー１１の内周面３は、アペックスシール２が摺動するため、高い耐熱性、耐摩耗性、低摩擦性が要求される。そのため、内周面３にはＸ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜又はＣｒＭｏ合金めっき皮膜が形成されている。
【００２７】
図３はＣｒめっき皮膜を模式的に示すものであり、同図において、１２は（２２２）配向Ｃｒ結晶、１３は結晶配向が異なるその他のＣｒ結晶である。このＣｒめっき皮膜の表面に、（２２２）配向Ｃｒ結晶１２及び他のＣｒ結晶１３の部位に生成した酸化物１２ａ，１３ａよりなるＣｒ酸化皮膜１４が形成されている。この摺動部材は、Ｃｒめっき皮膜表面における（２２２）配向Ｃｒ結晶１２の存在率が高いことを特徴とし、そのため、Ｃｒ酸化皮膜１４の厚さが（２２２）配向Ｃｒ結晶１２の平均結晶子径よりも小さく、つまり薄くなっている。
【００２８】
上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率は、内周面３の全体にわたって均一ではなく、場所によってその存在率が異なる。すなわち、アペックスシール２の摺動速度は、内周面３の長軸側内周面３ａでは速く、短軸側内周面３ｂでは遅くなる。このため、図４に示すように、アペックスシール２が短軸側内周面３ｂから長軸側内周面３ａへ摺動していく領域Ａでは、その摺動速度が漸次上昇し、アペックスシール２が長軸側内周面３ａから短軸側内周面３ｂへ摺動していく領域Ｂでは、その摺動速度が漸次低下していく。
【００２９】
この点を踏まえて、上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率を、上記摺動速度が漸次上昇する領域Ａでは、該摺動速度が漸次低下する領域Ｂよりも小さくしている。これにより、領域Ａでは、アペックスシール２の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、領域Ｂでは同摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性示すようにしている。この（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率と摩擦係数の速度依存性との関係は後にデータに基いて説明する。
【００３０】
＜製法＞
上記ロータハウジング１の製法を説明する。
【００３１】
（製法例１）
ライナー用鋼板にＣｒめっき皮膜を形成した後、該鋼板をレーザー溶接にて上記トロコイド状内周面を有する長円筒状に加工する。この長円筒状ライナー１１をアルミ合金製ハウジング本体に鋳ぐるむ。得られたロータハウジング用ワークの内周面をホーニング研削砥石にて加工することで、所定の粗さに仕上げてロータハウジング１を得る。
【００３２】
かかる製法において、上記ライナー用鋼板にＣｒめっき皮膜を形成するにあたり、図５に示すように、ライナー用鋼板１１Ａの上記領域Ａに該当する部位Ａ’では上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下になるようにＣｒめっき処理を行ない、上記領域Ｂに該当する部位Ｂ’では上記（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下になるようにＣｒめっき処理を行なう。
【００３３】
以下、Ｃｒめっき皮膜の形成方法を具体的に説明する。基本的なＣｒめっき処理方法は次のとおりである。
【００３４】
Ｃｒ成分、硫酸及び触媒としての有機スルフォン酸を含み、さらに必要に応じてＭｏ成分を含むめっき浴にライナー用鋼板を入れて所定温度に予熱し、数分間の逆電処理によってワーク表面を洗浄した後、数分間のストライクめっき処理（正電処理）及び所定時間の本めっき処理（正電処理）を順に行なうことによって、Ｃｒめっき皮膜を形成する。「ストライクめっき」はめっき皮膜のワーク表面への密着力を高めるための短時間めっきである。
【００３５】
Ｃｒ成分としては、無水クロム酸ＣｒＯ３が好ましく、必要に応じてＣｒ２Ｏ３を添加する。Ｍｏ成分としては、モリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸アンモニウムを採用することができる。有機スルフォン酸としては、ＨＳＯ３Ｒで表され、Ｒが、メチル基、エチル基等の炭素数１０以下の脂肪族炭化水素基、パラ位置にメチル基を有するトルエン、不飽和炭化水素基を有するスチレンなど１つの芳香環に非環式炭化水素が結合した芳香族炭化水素基であることが好ましい。Ｒは他の芳香族炭化水素基であってもよいし、スルフォン酸基（ＨＳＯ３）は複数個あってもよい。具体的にはメタンスルフォン酸、メタン時スルフォン酸等が挙げられる。
【００３６】
めっき浴は、例えば、無水クロム酸を２４０ｇ／Ｌ以上２８０ｇ／Ｌ以下、硫酸イオン量を２．５ｇ／Ｌ以上３．３ｇ／Ｌ以下、有機スルフォン酸量を１０ｍｌ／Ｌ以上３５ｍｌ／Ｌ以下、モリブデン酸ナトリウム量を５０ｇ／Ｌ以上６５ｇ／Ｌ以下とすればよい。めっき浴温度は例えば４５℃以上６０℃以下に調整する。
【００３７】
洗浄用逆電処理の電流密度は、５０Ａ／ｄｍ２以上６０Ａ／ｄｍ２以下、ストライクめっき処理の電流密度は４０Ａ／ｄｍ２以上５５Ａ／ｄｍ２以下とすればよい。仕上げ研削加工はホーニング等により行ない、めっき皮膜表面が例えばＲａ２．０μｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００３８】
（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率は本めっき処理特の電流密度によって調整することができる。すなわち、電流密度が高くなるほど（２２２）配向Ｃｒ結晶の割合が増加する。
【００３９】
部位Ａ’にＣｒめっき皮膜を形成するときは、他の部位をマスキングし、本めっき処理の電流密度を小さくしてめっき処理を行なう。部位Ｂ’にＣｒめっき皮膜を形成するときは、他の部位をマスキングし、本めっき処理の電流密度を大きくしてめっき処理を行なう。部位Ａ’及びＢ’以外の部位については例えば部位Ａ’と部位Ｂ’との中間の電流密度でめっき処理を行なえばよい。
【００４０】
領域Ａ用及び領域Ｂ用の各鋼板を別個に準備し、領域Ａ用鋼板に（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下のＣｒめっき処理を行ない、領域Ｂ用鋼板に（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下のＣｒめっき処理を行ない、それら領域Ａ用及び領域Ｂ用のＣｒめっき処理鋼板を接合することにより、長円筒状ライナー１１を製作するようにしてもよい。
【００４１】
＜実施例及び比較例＞
本めっき処理の電流密度２５Ａ／ｄｍ２、３０Ａ／ｄｍ２、４５Ａ／ｄｍ２と変化させてテストピース（鋼板）にＣｒＭｏめっき皮膜を形成した。めっき浴組成は表１の通りであり、触媒、すなわち、有機スルフォン酸としては、アトテック社製のHeef２５−Ｒを用いた。
【００４２】
【表１】
【００４３】
そうして、得られた各テストピースのＣｒめっき皮膜における表面側を向いた各結晶面の存在率をＸ線回折分析によって測定した。測定は、供試材のＣｒめっき面をホーニング加工した後に理学電機株式会社製Ｘ線回折装置ＲＵ−２００を用いて表２に示す条件で行なった。結果を表３に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３によれば、本めっき処理の電流密度が大きくなるに従って（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が大きくなることがわかる。
【００４７】
上記各テストピースについて、ホーニング加工後、図６に示す試験器を用いて摩擦試験を行ない、摩擦係数の速度依存性を調べた。同図において、２１は円板状のテストピース、２２はチル鋳鉄製摺動片２３を固定した円板状の回転支持台である。テストピース２１の下面に周縁近傍を周回するようにＣｒめっき層２４が環状に設けられている。テストピース２１の中心部には該テストピース２１を貫通するエア供給孔２５が形成されている。テストピース２１の周縁近傍にはＣｒめっき層２４の部位で該テストピース２１を貫通する潤滑油供給孔２６が形成されている。回転支持台２２には３個の摺動片２３が周方向に１２０度の角度間隔をおいて固定され、各摺動片２３の上端が支持台２２より上方へ突出している。この３個の摺動片２３にテストピース２１が載せられている。
【００４８】
摩擦試験は、エア供給孔２５から２．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でエアを供給し且つ潤滑油供給孔２６から温度１００℃の潤滑油を供給しながら行なった。潤滑油としては、０Ｗ−２０のエンジンオイルを用いた。そして、摺動片２３の周速を変化させ、各摺動速度での摩擦係数を測定した。結果を図７に示す。
【００４９】
同図において、Ａは表３の実施例Ａ面、Ｂは同じく実施例Ｂ面、比較例は同じく比較例の各データである。（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が小さい実施例Ａ面では、摺動速度が増大するにつれての摩擦係数が小さくなっている。すなわち、摩擦係数の速度依存性は負勾配の特性を示している。実施例Ａ面よりも（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が大きい実施例Ｂ面では、摺動速度が増大するにつれての摩擦係数が大きくなっている。すなわち、摩擦係数の速度依存性は正勾配の特性を示している。比較例はさらに（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が小さく、主たる配向面が（２２２）面から（２１１）面になっている。そのため、実施例Ａ面と同じく摩擦係数の速度依存性は負勾配の特性を示しているものの、摩擦係数が高くなっている。
【００５０】
＜製法例２＞
本例は、ライナーをハウジング本体に鋳ぐるんでロータハウジング用ワークを形成した後に、このワークにＣｒめっき処理を施す例である。めっき浴に当該ワークを入れ、予熱、逆電処理によるワーク表面の洗浄及びストライクめっき処理を行なった後、図８に示すように、Ｃｒめっき処理用電極１５とロータハウジング用ワーク１ＡのＡ領域の内周面との間に遮蔽板１７を配置して本めっき処理（正電処理）を施す。電極１５とワーク１Ａの内周面との距離は全周にわたって略同一である。
【００５１】
遮蔽板１７は、図９に示すようにロータハウジング軸方向に長くなった短冊状のものであり、図８に示すようにワーク１Ａの長軸側の円弧状内周面の法線に対して傾斜して配置される。図９左側は遮蔽板１７を法線方向に配置した場合、図９右側は遮蔽板１７を法線方向に対して傾斜させて場合をそれぞれ模式的に示す。遮蔽板１７を法線方向に対して傾斜させて配置すると、遮蔽板１７が邪魔になって通電経路が長くなることで浴抵抗が増加し、遮蔽板１７を法線方向に配置した場合に比べて、電流密度が小さくなる。
【００５２】
すなわち、製法例２によれば、ワーク１Ａの領域Ａでは、遮蔽板１７が配置されて正電処理が行なわれることにより、領域Ｂに比べて電流密度が小さくなる。従って、遮蔽板１７を配置していない領域Ｂに（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が８０％以上８５％以下のＣｒめっき皮膜が形成されるように通電量を調整して正電処理を行なうことにより、領域Ａでは（２２２）配向Ｃｒ結晶の存在率が６０％以上６５％以下のＣｒめっき皮膜を形成することができる。
【００５３】
領域Ａでの電流密度は、遮蔽板１７の枚数、高さ、幅或いは法線に対する傾斜角度を適宜調整することにより、最適な値にすることができる。
【００５４】
なお、本発明はロータリーピストンエンジンのロータハウジングに限らず、シール部材が摺動する長円形状内周面を有し且つ摺動負荷が長軸側内周面と短軸側内周面とで相異なる油圧ポンプやコンプレッサのハウジングにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略正面図である。
【図２】同エンジンのロータハウジングの斜視図である。
【図３】Ｃｒめっき皮膜表面部の構造を模式的に示す図である。
【図４】上記ロータハウジングの概略正面図である。
【図５】製法例１のライナー用鋼板を示す斜視図である。
【図６】摩擦特性試験のための試験器を示す一部断面にした正面図である。
【図７】摩擦係数の摺動速度依存性を示すグラフ図である。
【図８】製法例２のワーク、電極及び遮蔽板の関係を示す概略正面図である。
【図９】製法例２の遮蔽板の角度と電流密度との関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ロータハウジング（摺動部材）
１Ａ ワーク
２ シール部材
３ 内周面
１２ （２２２）配向のＣｒ結晶
１２ａ （２２２）配向のＣｒ結晶部位に生成した酸化物
１３ 他のＣｒ結晶
１３ａ 他のＣｒ結晶部位に生成した酸化物
１４ Ｃｒ酸化皮膜
１５ 電極
１７ 遮蔽板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が周方向に摺動する摺動部材であって、
上記内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとがあり、
上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高く、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、
上記領域ＢのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
請求項１において、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜に比べて上記（２２２）配向結晶の存在率が小さいことを特徴とする摺動部材。
【請求項３】
シール部材が周方向に摺動するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとが存在する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、正電処理によって、該ワークの内周面に、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成する工程を備え、
上記工程では、上記Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、上記領域Ａでは上記領域Ｂよりも小さくすることにより、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が、上記領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性となり、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性となるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項１】
表面にＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が周方向に摺動する摺動部材であって、
上記内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとがあり、
上記Ｃｒめっき皮膜は、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高く、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が負勾配の特性を示し、
上記領域ＢのＣｒめっき皮膜は、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が正勾配の特性を示すことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
請求項１において、
上記領域ＡのＣｒめっき皮膜は、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜に比べて上記（２２２）配向結晶の存在率が小さいことを特徴とする摺動部材。
【請求項３】
シール部材が周方向に摺動するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面には、上記シール部材の摺動速度が漸次上昇する領域Ａと、上記シール部材の摺動速度が漸次低下する領域Ｂとが存在する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、正電処理によって、該ワークの内周面に、Ｘ線回折分析により特定される（２２２）面が表面側を向いた（２２２）配向結晶の存在率が、他の結晶面が表面側に配向している結晶の存在率よりも高いＣｒめっき皮膜を形成する工程を備え、
上記工程では、上記Ｃｒめっき皮膜を形成するための電流密度を、上記領域Ａでは上記領域Ｂよりも小さくすることにより、上記シール部材の摺動速度の変化に対する摩擦係数の速度依存性が、上記領域ＡのＣｒめっき皮膜では負勾配の特性となり、上記領域ＢのＣｒめっき皮膜では正勾配の特性となるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１４４１９３（Ｐ２００８−１４４１９３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２９８７５（Ｐ２００６−３２９８７５）
【出願日】平成１８年１２月６日（２００６．１２．６）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月６日（２００６．１２．６）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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