特許 6474887 シリンダロッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6474887

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】シリンダロッド

(51)【国際特許分類】

   F16J 7/00 20060101AFI20190218BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   F16J7/00

   C23C26/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-505778(P2017-505778)

(86)(22)【出願日】2015年3月13日

(86)【国際出願番号】JP2015057538

(87)【国際公開番号】WO2016147263

(87)【国際公開日】20160922

【審査請求日】2017年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(72)【発明者】

【氏名】井関 利幸

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２０２９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２７７２５６２（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許第６５６２４８０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ ７／００

Ｃ２３Ｃ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧シリンダのシリンダロッドであって、
棒状の形状を有する本体部と、
前記本体部の長手方向の端部に配置されるヘッド部と、を備え、
前記本体部の外周面には皮膜が形成され、
前記皮膜は、断面における面積率で、
５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム相を含み、
残部がニッケル基合金相および酸化物相からなり、
前記酸化物相を構成する酸化物は、前記ニッケル基合金相を構成する元素の酸化物である、シリンダロッド。

【請求項2】

前記炭化クロム相の面積率は６１．７％以上である、請求項１に記載のシリンダロッド。

【請求項3】

前記炭化クロム相は炭化クロム粒が積層して構成され、
前記炭化クロム相の隙間を前記ニッケル基合金相および前記酸化物相が充填する、請求項１または２に記載のシリンダロッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はシリンダロッドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

油圧シリンダを構成するシリンダロッドの外周面は、摺動面として機能する。そのため、シリンダロッドの外周面には優れた摺動特性、耐摩耗性等が求められる。このような要求に対応するため、シリンダロッドの外周面にクロムめっきを施す技術が知られている（たとえば特開２００５−１０５３１３号公報（特許文献１）および特開２００６−９７８７５号公報（特許文献２）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１０５３１３号公報

【特許文献2】特開２００６−９７８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、より厳しい環境下で使用されるシリンダロッドにおいては、クロムめっきを施したものを超える高い耐摩耗性等が求められる場合がある。たとえば、作業機械の油圧シリンダは、土砂および水が侵入し得る環境下で伸縮を繰り返す。そのため、シリンダロッドには高い耐摩耗性および耐食性が要求される。また、このような環境下で油圧シリンダが使用されると、土砂に含まれる石などの硬質の物体がシリンダロッドに衝突する場合がある。そのため、シリンダロッドの外周面に皮膜を形成する場合、当該皮膜には硬質の物体の衝突に対する耐久性が要求される。

【0005】

本発明は、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜が形成されたシリンダロッドを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に従ったシリンダロッドは、油圧シリンダのシリンダロッドである。このシリンダロッドは、棒状の形状を有する本体部と、本体部の長手方向の端部に配置されるヘッド部と、を備える。本体部の外周面には皮膜が形成される。皮膜は、断面における面積率で、５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム相を含み、残部がニッケル基合金相および酸化物相からなる。

【0007】

本発明の発明者は、シリンダロッドの耐久性を向上させるため、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜について検討を行った。その結果、炭化クロム相とニッケル基合金相とを含む皮膜により上記要求に対応可能であるとの知見を得た。そして、耐摩耗性および耐食性と、硬質の物体の衝突に対する耐久性とを考慮して、断面における面積率で、５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム相を含み、残部がニッケル基合金相および酸化物相からなる構成とすることにより、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜が得られることを見出した。

【0008】

本発明のシリンダロッドにおいては、本体部の外周面を覆うように皮膜が形成される。この皮膜は、断面における面積率で、５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム相を含み、残部がニッケル基合金相および酸化物相からなる。そのため、本発明のシリンダロッドによれば、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜が形成されたシリンダロッドを提供することができる。

【0009】

上記シリンダロッドにおいて、炭化クロム相の面積率は６１．７％以上であってもよい。このようにすることにより、皮膜を一層耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れたものとすることができる。

【0010】

上記シリンダロッドにおいて、上記炭化クロム相は炭化クロム粒が積層して構成され、炭化クロム相の隙間を上記ニッケル基合金相および上記酸化物相が充填していてもよい。このような構造を有する皮膜は、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れたものとなる。

【発明の効果】

【0011】

以上の説明から明らかなように、本発明のシリンダロッドによれば、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜が形成されたシリンダロッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】油圧シリンダの構造を示す概略図である。

【図2】シリンダロッドの表面付近の構造を示す概略断面図である。

【図3】シリンダロッドの製造方法の概略を示すフローチャートである。

【図4】炭化クロム相の面積率と限界高さおよび硬度との関係を示す図である。

【図5】ニッケル基合金相の面積率と限界高さおよび硬度との関係を示す図である。

【図6】肉盛層の断面における炭化クロム相の分布を示すＥＰＭＡ像である。

【図7】肉盛層の断面における酸化物相の分布を示すＥＰＭＡ像である。

【図8】肉盛層の断面におけるニッケル基合金相の分布を示すＥＰＭＡ像である。

【図9】皮膜の表面に垂直な断面の光学顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0014】

図１は、本発明の一実施の形態におけるシリンダロッドを含む油圧シリンダの構造を示している。図１を参照して、油圧シリンダ１は、棒状、より具体的には円筒状の形状を有する本体部２１を含むシリンダロッド２０と、シリンダロッド２０の本体部２１の外周面２１Ａを取り囲む中空円筒状の形状を有するシリンダ本体部１１を含むシリンダ１０と、を備える。

【0015】

シリンダロッド２０は、棒状の形状を有する本体部２１と、本体部２１の長手方向の一方の端部に配置される接続部としてのヘッド部２７と、を含む。ヘッド部２７には、他の部品とシリンダロッド２０とを連結するための貫通穴である接続穴２７Ａが形成されている。本体部２１とヘッド部２７とは、接合部２６において接合されている。本体部２１とヘッド部２７とは、たとえば溶接により接合されている。接合部２６は、たとえば溶接により形成された溶接部である。

【0016】

本体部２１の長手方向における他方の端部には、ピストン保持部２２およびねじ部２３が形成されている。ピストン保持部２２およびねじ部２３は、本体部２１の他の領域に比べて直径の小さい小径部である。ピストン保持部２２から見てねじ部２３はヘッド部２７とは反対側に位置する。ピストン保持部２２の外周面２２Ａに接触するように、ピストン２４が配置される。ピストン２４は、中空円筒状の形状を有する。

【0017】

ピストン２４は、内周面２４Ｂにおいてピストン保持部２２の外周面２２Ａに接触するように、ピストン保持部２２に嵌め込まれている。ピストン保持部２２は、ピストン２４を貫通している。ピストン２４の外周面２４Ａは、シリンダ本体部１１の内周面１１Ａに全周にわたって接触している。ピストン２４は、シリンダ本体部１１の内周面１１Ａに対してシリンダロッド２０の長手方向に摺動可能となっている。ねじ部２３の外周面２３Ａには、らせん状のねじ溝が形成されている。ねじ部２３には、ナット２５が螺合している。ナット２５により、ピストン２４はシリンダロッド２０の長手方向において固定されている。

【0018】

シリンダ１０は、中空円筒状の形状を有するシリンダ本体部１１と、シリンダ本体部１１の長手方向の一方の端部に配置され、中空円筒状の形状を有するシリンダヘッド１７と、シリンダ本体部１１の長手方向の他方の端部に配置されるシリンダボトム１６と、を含んでいる。シリンダボトム１６には、他の部品とシリンダ１０とを連結するための貫通穴である接続穴１６Ａが形成されている。

【0019】

シリンダヘッド１７の内径は、シリンダ本体部１１の内径よりも小さい。シリンダヘッド１７の内周面１７Ａは、シリンダロッド２０の本体部２１の外周面２１Ａに対して全周にわたって接触している。シリンダロッド２０の本体部２１は、シリンダヘッド１７の内周面１７Ａに対してシリンダロッド２０の長手方向に摺動可能となっている。

【0020】

シリンダヘッド１７の外径は、シリンダ１０の長手方向におけるシリンダボトム１６側において他の領域に比べて小さくなっている。この領域の外周面とシリンダ本体部１１の内周面１１Ａとが接触するように、シリンダヘッド１７はシリンダ本体部１１に対して固定されている。シリンダロッド２０の本体部２１は、シリンダヘッド１７を貫通し、シリンダ本体部１１内に挿入されている。

【0021】

シリンダ本体部１１の外周面には、シリンダ本体部１１を径方向に貫通する貫通穴である第１油路１２を規定する第１油導入部１３が形成されている。第１油路１２は、シリンダロッド２０の本体部２１の外周面２１Ａとシリンダ本体部１１の内周面１１Ａとの隙間であって、シリンダヘッド１７とピストン２４に挟まれた領域である第１油室３１に連通している。

【0022】

シリンダ本体部１１の外周面には、シリンダ本体部１１を径方向に貫通する貫通穴である第２油路１５を規定する第２油導入部１４が形成されている。第２油路１５は、シリンダロッド２０の長手方向においてピストン２４から見てシリンダヘッド１７とは反対側であって、シリンダ本体部１１の内壁面に囲まれた領域である第２油室３２に連通している。

【0023】

第１油導入部１３および第２油導入部１４には、それぞれ油圧ホース（図示しない）が接続される。これにより、第１油路１２および第２油路１５を介して第１油室３１および第２油室３２に作動油を供給し、第１油室３１および第２油室３２から作動油を排出することが可能となっている。

【0024】

第２油路１５を介して第２油室３２に作動油が供給されると、その油圧によりピストン２４がシリンダヘッド１７に近づくように移動する。その結果、シリンダロッド２０のヘッド部２７とシリンダ１０のシリンダボトム１６との距離が大きくなり、油圧シリンダ１は伸びた状態となる。このとき、第１油室３１内の作動油は第１油路１２を介して排出される。

【0025】

第１油路１２を介して第１油室３１に作動油が供給されると、その油圧によりピストン２４がシリンダヘッド１７から離れるように移動する。その結果、シリンダロッド２０のヘッド部２７とシリンダ１０のシリンダボトム１６との距離が小さくなり、油圧シリンダ１は縮んだ状態となる。このとき、第２油室３２内の作動油は第２油路１５を介して排出される。

【0026】

図２は、シリンダロッド２０の本体部２１の外周面２１Ａ付近における外周面２１Ａに垂直な断面を拡大して示す概略断面図である。図２を参照して、シリンダロッド２０の本体部２１には、外周面２１Ａを覆う皮膜９２が形成されている。シリンダロッド２０の本体部２１は、鋼からなり、棒状の形状を有するベース部９１と、ベース部９１の外周面９１Ａ上に形成される皮膜９２と、を含む。皮膜９２は、外周面２１Ａに垂直な断面における面積率で５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）相を含み、残部がニッケル基合金相および酸化物相からなる。

【0027】

これにより、本実施の形態のシリンダロッド２０は、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れた皮膜９２を有するシリンダロッドとなっている。

【0028】

ニッケル基合金相を構成するニッケル基合金は、たとえば２６質量％以上３０質量％以下のモリブデンと、２質量％以上８質量％以下の鉄と、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるもの、または１３質量％以上２０質量％以下のモリブデンと、１３質量％以上１８質量％以下のクロムと、２質量％以上８質量％以下の鉄と、２質量％以上５質量％以下のタングステンと、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものであってもよい。

【0029】

ニッケル基合金相を構成するニッケル基合金は、たとえば１４質量％以上１７質量％以下のクロムと、５質量％以上１０質量％以下の鉄と、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものあってもよい。

【0030】

ニッケル基合金相を構成するニッケル基合金は、たとえば１４質量％以上１７質量％以下のクロムと、５質量％以上１０質量％以下の鉄と、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるもの、または１４質量％以上１７質量％以下のクロムと、５質量％以上１０質量％以下の鉄と、を含有し、さらに２質量％以上３質量％以下のチタン、０．４質量％以上１質量％以下のアルミニウム、および合計で０．７質量％以上１．２質量％以下のニオブおよびタンタルの少なくともいずれか一方からなる群から選択される１つ以上を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものであってもよい。

【0031】

ニッケル基合金相を構成するニッケル基合金は、たとえば２０質量％以上２３質量％以下のクロムと、８質量％以上１０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるもの、または２０質量％以上２３質量％以下のクロムと、８質量％以上１０質量％以下のモリブデンと、を含有し、さらに合計で３質量％以上４．５質量％以下のニオブおよびタンタルの少なくともいずれか一方と、５質量％以下の鉄と、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものであってもよい。

【0032】

酸化物相を構成する酸化物は、ニッケル基合金を構成する元素の酸化物である。ベース部９１を構成する鋼としては、たとえば機械構造用炭素鋼または機械構造用合金鋼を採用することができる。ベース部９１を構成する鋼は、たとえばＪＩＳ規格Ｓ４５Ｃである。ベース部９１を構成する鋼は、焼入硬化されている。

【0033】

皮膜９２の断面における炭化クロム相の面積率は６１．７％以上であってもよい。このようにすることにより、皮膜９２を一層耐摩耗性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れたものとすることができる。

【0034】

本実施の形態のシリンダロッド２０は、土砂および水が存在する環境下において用いられる油圧シリンダのシリンダロッドとして好適である。シリンダロッド２０は、たとえばダンプトラックのステアリングロッド、ダンプトラックのサスペンション、油圧ショベルのバケットなどを駆動するために用いられる作業機械用油圧シリンダのシリンダロッドとして好適である。

【0035】

次に、本実施の形態のシリンダロッド２０の製造方法について、その一例を説明する。図３は、シリンダロッドの製造方法の概略を示すフローチャートである。図３を参照して、本実施の形態におけるシリンダロッド２０の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として素材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえば素材として機械構造用炭素鋼であるＳ４５Ｃの棒材が準備される。

【0036】

次に工程（Ｓ２０）として切削加工工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された棒材が切削加工される。具体的には、図１を参照して、準備された棒材がシリンダロッド２０の本体部２１に適した長さに切断される。本体部２１の一方の端部にピストン保持部２２およびねじ部２３が形成される。

【0037】

次に、工程（Ｓ３０）としてヘッド部接合工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）においてピストン保持部２２およびねじ部２３が形成された側とは反対側の本体部２１の端部に、別途準備されたヘッド部２７が、たとえば溶接により接合される。

【0038】

次に、工程（Ｓ４０）として焼入硬化工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）においてヘッド部２７が接合された本体部２１に対して焼入硬化処理が実施される。焼入硬化処理は、たとえば高周波焼入により実施することができる。焼入硬化処理が実施された後、適切な温度にて焼戻処理が実施される。これにより、適切な硬度に調整された本体部２１が得られる。

【0039】

次に、工程（Ｓ５０）としてアンダーカット工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、後述する工程（Ｓ７０）において皮膜９２が形成される領域に対応する本体部２１の外周面２１Ａを含む部分が切削により除去されて、当該領域の本体部２１の直径が小径化される。この工程（Ｓ５０）は必須の工程ではないが、これを実施することにより溶射後の本体部２１の直径を調整することが容易となる。

【0040】

次に、工程（Ｓ６０）としてショットブラスト工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、後述する工程（Ｓ７０）において皮膜９２が形成される領域に対応する本体部２１の外周面２１Ａにショットブラスト処理が実施される。これにより、本体部２１の外周面２１Ａの表面粗さが大きくなる。この工程（Ｓ６０）は必須の工程ではないが、これを実施することにより、後述する工程（Ｓ７０）において溶射により形成される皮膜９２がベース部９１から剥離することを抑制することができる。

【0041】

次に、工程（Ｓ７０）として溶射工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、溶射が実施されることにより、本体部２１の外周面２１Ａ（ベース部９１の外周面９１Ａ）を覆うように皮膜９２が形成される。溶射は、たとえばＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙｇｅｎ Ｆｕｅｌ）溶射により実施することができる。

【0042】

溶射材としては、炭化クロム粉末にバインダーとして上記ニッケル基合金を添加して作成した粉末（溶射粉末）を使用することができる。溶射粉末には、１５．９質量％以上６８．６質量％以下の上記ニッケル基合金を添加することができる。

【0043】

溶射粉末としては、１５．９質量％以上６８．６質量％以下の上記ニッケル基合金を含み、残部が炭化クロムからなる粉末を採用することができる。この溶射粉末を用いてＨＶＯＦ溶射を実施することにより、炭化クロムとニッケル基合金を含み、ニッケル基合金の一部が酸化された溶射膜としての皮膜９２が形成される。

【0044】

外周面２１Ａに垂直な断面における面積率で５６．１％以上８４．４％以下の炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）相を含み、残部がニッケル基合金相および酸化物相からなる皮膜９２が外周面２１Ａを覆うように形成される。ＨＶＯＦ溶射のフレームは、還元フレーム（完全燃焼の状態を含む）とすることが好ましい。これにより、酸化物相の面積率を適切な範囲（１６．２％以下）とすることが容易となる。

【0045】

次に、工程（Ｓ８０）として平滑化工程が実施される。この工程（Ｓ８０）では、工程（Ｓ７０）において形成された皮膜９２の表面が平滑化される。たとえば皮膜９２に対して研削加工および超仕上げ加工が実施される。研削加工は、たとえばダイヤモンドホイール（ダイヤモンド粒が研削面に配置された研削ホイール）を用いて実施することができる。また、超仕上げ加工は、たとえばダイヤモンドフィルム（ダイヤモンド粒が表面に配置された研磨フィルム）を用いて実施することができる。

【0046】

次に、工程（Ｓ９０）として封孔処理工程が実施される。この工程（Ｓ９０）では、工程（Ｓ８０）において表面が平滑化された皮膜９２の封孔処理が実施される。封孔処理は、たとえば無機系高分子からなる封孔剤を用いて実施することができる。無機系高分子としては、たとえばアルコキシシランポリマーを採用することができる。

【0047】

その後、図１を参照して、ピストン２４をピストン保持部２２に取り付け、ナット２５によりこれを固定することにより、本実施の形態のシリンダロッド２０が完成する。また、このシリンダロッド２０を別途準備されたシリンダ１０と組み合わせることにより、本実施の形態の油圧シリンダ１を得ることができる。

【実施例1】

【0048】

上記実施の形態において説明した製造方法と同様の方法で皮膜を形成し、その耐久性を調査する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。縦５０ｍｍ、横１０ｍｍの長方形形状の表面を有し、焼入処理および焼戻処理が実施されて当該表面の硬度が５０ＨＲＣ以上に調整されたＳ４５Ｃからなるベース部材を準備した。表面の粗さは３．２ｓとした。そして、当該表面上に上記実施の形態の工程（Ｓ７０）と同様の手順でＨＶＯＦ溶射により皮膜を形成してサンプルとした。

【0049】

溶射粉末に含まれるニッケル基合金は、１３質量％以上２０質量％以下のモリブデンと、１３質量％以上１８質量％以下のクロムと、２質量％以上８質量％以下の鉄と、２質量％以上５質量％以下のタングステンと、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものとした。

【0050】

ニッケル基合金の割合は、１５．９質量％、２６．５質量％、３１．８質量％、３７．１質量％、５２．８質量％および６８．６質量％とした（実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦ）。

【0051】

比較のため、同様のベース部材の表面にクロムめっきにより皮膜を形成したサンプルも準備した。皮膜の厚みは、４０μｍ、１００μｍおよび２００μｍとした（比較例Ａ、ＢおよびＣ）。皮膜の表面が鉛直方向に対して４５°傾斜するように上記実施例および比較例のサンプルを固定し、当該表面に衝突するように直径２０ｍｍの鋼球を自由落下させ、皮膜に割れまたは変形が生じない限界の落下高さ（限界高さ）を調査した。

【0052】

実施例のサンプルについては、皮膜を表面に垂直な面で切断し、断面における炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）相、酸化物相、ニッケル（Ｎｉ）基合金相の面積率を調査するとともに、皮膜の硬度（マイクロビッカース硬さ）を測定した。実験結果を表１および図４〜図８に示す。

【0053】

【表1】

図４において、横軸は炭化クロム相の面積率を示している。図５において、横軸はニッケル基合金相の面積率を示している。また、図４および図５において、縦軸は限界高さおよび硬度を示している。

【0054】

図４および図５における破線は、４０μｍ、１００μｍおよび２００μｍの厚みのクロムめっきを形成した比較例Ａ、ＢおよびＣの限界高さを示している。図４、図５および表１を参照して、限界高さは、炭化クロム相の面積率が増加し、ニッケル基合金相の面積率が低下するにしたがって高くなっている。

【0055】

一方、クロムめっきを施した比較例においては、クロムめっきの厚みが増加するにしたがって限界高さが高くなっている。厚み２００μｍのクロムめっきは、クロム厚めっきに相当する。実施例Ａ〜Ｆのいずれにおいても、クロム厚めっきに相当する比較例Ｃよりも高い限界高さが得られている。

【0056】

また、図４を参照して、炭化クロム相の面積率が５６．１％未満になると、限界高さがクロム厚めっきよりも低くなると考えられる。

【0057】

このことから、クロム厚めっき以上の限界高さを得るためには、炭化クロム相の面積率は５６．１％以上（ニッケル基合金相の面積率は３７．６％以下；図５参照）とすべきであるといえる。

【0058】

一方、炭化クロム相の面積率が８４．４％を超えるようにすることは、溶射粉末のバインダーであるニッケル基合金の割合が小さくなりすぎて溶射粉末の製造が難しくなるため、困難である。そのため、炭化クロム相の面積率は８４．４％以下（ニッケル基合金相の面積率は１０．４％以上）とすることが妥当であるといえる。

【0059】

また、図４および図５を参照して、炭化クロム相の面積率を６１．７％以上（ニッケル基合金相の面積率を１６．２％以下）とすることにより、クロム厚めっきに対して明確に高い限界高さが得られるとともに、より高い硬度が得られることが分かる。

【0060】

図６、図７および図８は、実施例Ｂの皮膜の表面に垂直な断面におけるＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）像を白黒二値化したものである。図６において白く見える部分が炭化クロム相、図７において白く見える部分が酸化物相、図８において黒く見える部分がニッケル基合金相に対応する。図６〜図８を参照して、皮膜は、炭化クロム相の隙間をニッケル基合金相および酸化物相が充填する構造となっている。

【0061】

図９は、実施例Ｂの皮膜の表面に垂直な断面の光学顕微鏡写真である。図９を参照して、皮膜において、炭化クロム相αは炭化クロム粒が緻密に積層して構成され、炭化クロム相αの隙間をニッケル基合金相βおよび酸化物相γが充填している。

【0062】

これは、溶射により溶射粉末に含まれる炭化クロム粒がその形状を維持しつつベース部材の表面に付着して炭化クロム相を構成するとともに、炭化クロム相の隙間を軟化したニッケル基合金が充填する際、その一部が酸素と反応して酸化物相となるためである。このような構造を有する皮膜は、耐摩耗性および耐食性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れたものとなる。

【実施例2】

【0063】

上記実施の形態において説明した製造方法と同様の方法で皮膜を形成したサンプルを作製し、その耐食性を確認する実験を行った。具体的には、上記実施例１の実施例Ｂと同様の条件で溶射を行うことにより皮膜を形成し、キャス試験（ＣＡＳＳ ｔｅｓｔ；ｃｏｐｐｅｒ−ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｓａｌｔ ｓｐｒａｙ ｔｅｓｔ）を実施し、さびが発生するまでの時間（さび発生時間）を調査した（実施例）。比較のため、クロムめっき（皮膜の厚み４０μｍ）についても同一条件でキャス試験を実施した（比較例）。実験の結果を表２に示す。

【0064】

【表2】

表２を参照して、比較例のサンプルには５０時間経過後にさびが発生した。実施例のサンプルには３２４時間経過後においてもさびは発生しなかった。実施例のさび発生時間は、少なくとも比較例の６倍以上である。

【0065】

このことから、本発明のシリンダロッドに形成される皮膜は、耐摩耗性に優れ、かつ硬質の物体の衝突に対する耐久性に優れるだけでなく、耐食性においてもクロムめっきに比べて大幅に優れたものであることが確認される。

【実施例3】

【0066】

皮膜を構成するニッケル基合金相の組成を変更した場合の皮膜の耐久性を確認する実験を行った。具体的には、上記実施例２と同様の方法において、ニッケル基合金を２０質量％以上２３質量％以下のクロムと、８質量％以上１０質量％以下のモリブデンと、を含有し、さらに合計で３質量％以上４．５質量％以下のニオブおよびタンタルの少なくともいずれか一方と、５質量％以下の鉄と、を含有し、残部がニッケルおよび不可避的不純物からなるものに変更し、皮膜の硬度を測定するとともに、実施例２と同様の条件でキャス試験に供した。

【0067】

その結果、皮膜の硬度は実施例１の場合と同等であった。また、本実施例のサンプルについても、３２４時間経過後にさびは発生しなかった。このことから、ニッケル基合金相の組成を変更した場合においても、同等の耐久性を有する皮膜が得られることが確認された。

【0068】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明のシリンダロッドは、耐摩耗性、耐食性に加えて硬質の物体との衝突のおそれがある環境下において使用されるシリンダロッドに、特に有利に適用され得る。

【符号の説明】

【0070】

１ 油圧シリンダ、１０ シリンダ、１１ 本体部、１１Ａ 内周面、１２ 第１油路、１３ 第１油導入部、１４ 第２油導入部、１５ 第２油路、１６ シリンダボトム、１６Ａ 接続穴、１７ シリンダヘッド、１７Ａ 内周面、２０ シリンダロッド、２１ 本体部、２１Ａ 外周面、２２ ピストン保持部、２２Ａ 外周面、２３ ねじ部、２３Ａ 外周面、２４ ピストン、２４Ａ 外周面、２４Ｂ 内周面、２５ ナット、２６ 接合部、２７ ヘッド部、２７Ａ 接続穴、３１ 第１油室、３２ 第２油室、
９１ ベース部、９１Ａ 外周面、９２ 皮膜。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】