内燃機関部品へのDLCコーティングの応用
業界背景
内燃機関における摩耗は運転中に避けられない現象であり、エンジンの寿命、性能、信頼性に影響を与える重要な要因です。基本的に、摩耗とは、摩擦対の表面材料が酸化と腐食によって徐々に失われる現象です。コーティングはエンジン部品において広範かつ重要な役割を果たします。ダイヤモンドライクカーボン （DLC）コーティングDLCコーティングは、優れた摩擦特性により、有望な潤滑コーティングとして、エンジンの効率、信頼性、耐久性、排出ガス、燃費を大幅に向上させます。さらに、DLCコーティングは比較的低い成膜温度で成膜できるため、部品の寸法変化や表面粗さの変化を防ぎます。これらの独自の特性により、DLCコーティングは自動車エンジン部品に広く採用されています。以下に、エンジン部品におけるDLCコーティングの主な用途と機能を示します。
1. ピストンリング
コーティングの種類： PVD-CrN、DLC
機能:
摩擦低減： ピストンリングとシリンダーライナー間の摩擦損失を最小限に抑え、機械効率と燃費を向上させます。
耐摩耗性の向上： 摩耗、凝着摩耗、フレッティング摩耗に強く、ピストンリングとシリンダーライナーの両方の耐用年数を延ばします。
慣らし運転性能の向上： 初期慣らし運転プロセスをより迅速かつスムーズにします。
石油消費量の削減： 優れた密閉性能と耐摩耗性により、燃焼室へのオイルの侵入を抑制します。
2. バルブ（バルブステム端部／ステム）
コーティングの種類： PVD-CrN、DLC
機能: バルブガイドやロッカーアームとの摩擦摩耗を低減し、耐摩耗性を向上させ、擦り傷を防ぎます。
3. タペット／ロッカーアーム
コーティングの種類： DLC、PVD-TiN
機能: カムシャフトローブとの摩擦摩耗を軽減し、ピッチングや擦り傷を防ぎ、摩擦損失と運転騒音を低減します。
4. ピストンピン
コーティングの種類： DLC
機能: ピストンピン、コネクティングロッドブッシュ、ピストンピン穴間の摩擦摩耗を最小限に抑え、表面硬度と耐摩耗性を向上させます。
DLCコーティングの性能：
| コーティング名 | 材料 | 外観 | 厚さ | 硬度 | 摩擦係数 | 成膜温度 |
| DLC | aC:H | 明るい黒 | 2～4（必要に応じて調整可能） | 約2500HV | ＜0.1 | 200℃未満 |