活塞环
阅读：397发布：2020-05-11
专利汇可以提供活塞环专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 活塞 环，其为 内燃机 用第二压 力 环，为了提供耐磨损性优异且能以低成本形成，该内燃机用的第二压力环以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环及钩形环的任一种而形成，并具有 活塞环 基材（10）和设于其的至少外周滑动面（14）上的硬质 覆盖 膜（20）。活塞环基材（10）由维氏硬度Hv350～550的 碳 钢 材或低 合金 钢构成，外周滑动面（14）形成为从活塞环基材（10）的上端朝向下端逐渐向外侧伸出的锥形状，且形成为锥形状的外周滑动面（14）的外缘端部（16）和从外缘端部（16）朝向轴向的下端逐渐向内侧缩径的曲面与环下面（12）平行的下端面或与下端部相接的虚拟线之间的轴向的长度形成为0.01～0.30mm。，下面是活塞环专利的具体信息内容。
1.一种活塞环，其为内燃机用活塞环的第二压力环，以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环及钩形环的任一种而形成，其特征在于，
具有活塞环基材和设于该活塞环基材的至少外周滑动面的硬质覆盖膜，所述活塞环基材由维氏硬度Hv350以上且Hv550以下的碳钢材或低合金钢构成，所述外周滑动面形成为从所述活塞环基材的上端朝向下端逐渐向外侧伸出的锥形状，且形成为锥形状的所述外周滑动面的外缘端部和从该外缘端部朝向轴向的下端逐渐向内侧缩径的曲面与环下面平行的下端面或与下端部相接的虚拟线之间的轴向的长度形成为
0.01mm以上且0.30mm以下，
所述硬质覆盖膜由膜厚5μm以上且30μm以下、孔隙率0.5％以上且1.5％以下及维氏硬度Hv800以上且Hv2300以下的离子镀覆盖膜构成，所述硬质覆盖膜形成于所述活塞环基材的表面。
2.如权利要求1所述的活塞环，其中，作为所述硬质覆盖膜的基底膜，形成有Cr膜或Cr-B膜。
3.如权利要求1或2所述的活塞环，其中，在所述硬质覆盖膜上形成有硬质碳覆盖膜。
4.如权利要求1～3中任一项所述的活塞环，其中，所述活塞环基材维持为硬度不产生下降的温度，同时对表面照射离子化的金属靶材的金属离子进行清洁。
活塞环
技术领域
背景技术
[0002] 近年来，以温暖化为代表的环境问题在地球范围内受到广泛关注。对于发动机，要求降低CO2向大气中的排出量，也进一步要求低燃耗化。进而，活塞环中，由于要求其的低燃耗化，因此，要求降低与缸套的滑动时的摩擦力。另外，随着发动机的高输出化，要求活塞环的质量越来越高，而要求其相应的滑动特性（例如，耐磨损性、耐擦伤性等）。
[0004] 通常，在内燃机用的活塞中安装有作为压力环的第一压力环及第二压力环以及油环这三个活塞环。暴露于恶劣的环境中的第一压力环使用马氏体系不锈钢即相当于SUS440（JIS标准）等的钢材。与此相对，对于热负荷或压力负荷少的第二压力环，使用含有的9～14质量％程度的Cr的不锈钢材。
[0005] 而且，如上所述，随着高输出化，即使热负荷或压力负荷变大，为了得到呈现良好的滑动特性的活塞环，通常对活塞环基材实施氮化处理。
[0006] 但是，在对活塞环基材的至少外周滑动面实施了氮化处理的情况下，具有活塞环基材的尺寸精度下降、氮化处理后的加工变得非常困难的问题。另外，在实施氮化处理工序的情况下，具有加工工序多、成本高的缺点。
[0007] 本申请人为了解决与这种内燃机用活塞环有关的问题点，反复进行试验，到目前为止，也提案有各种各样的解决手段。
[0008] 例如，专利文献1中提案有一种碳钢材制的活塞环，其包含：C：0.50～0.75质量％、Si：0.15～0.35质量％、Mn：0.61～0.95质量％、P：0.03质量％以下、S：0.03质量％以下，且其余部分由Fe及不可避免的杂质构成。在该文献1中，本申请人提案对第二压力环的至少外侧滑动面实施氮化处理，或作为氮化处理的替代而实施硬质镀铬。
[0009] 专利文献2中还提案有一种活塞环，其由包含：Cr：9.0质量％以上11.0质量％以下及C：0.45质量％以上0.55质量％以下的碳钢材构成，在上面、下面、外周面及内周面上，以2μm以上25μm以下的深度形成具有700Hv（0.05）以上的硬度的氮化扩散层。
[0010] 在该文献2中提案的活塞环是考虑到第二压力环而形成的。而且，通过以具有上述组成的碳钢材构成活塞环基材，以抑制白层生成的状态在环整周均匀且均匀、较薄地形成氮化扩散层。这样，不需要氮化后的磨削加工，实现大幅度的成本降低。
[0011] 专利文献1：（日本）特开2002－194500号公报
[0012] 专利文献2：（日本）特开2007－270880号公报
[0013] 专利文献1及专利文献2中提案的发明对于内燃机用活塞环，在以低成本形成具备耐磨损性和高强度的活塞环的方面是优异的。
[0014] 本发明人进一步进行研究发现对活塞环基材实施氮化处理会产生上述不良情况的事态，从而尝试不对活塞环基材实施氮化处理而形成内燃机用的活塞环。于是，在该过程中克服遇到的各种课题，并最终完成本申请发明。
发明内容
[0015] 本发明是为了解决上述课题而创立的，其目的在于，提供一种活塞环，其对于内燃机用活塞环，特别对于第二压力环，能以耐磨损性优异且低成本形成。
[0016] 用于解决所述课题的本发明的活塞环，其为内燃机用活塞环的第二压力环，以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环（scraper ring）及钩形环（Napier ring）的任一种而形成，其特征在于，具有活塞环基材和设于该活塞环基材的至少外周滑动面的硬质覆盖膜，所述活塞环基材由维氏硬度Hv350以上且Hv550以下的碳钢材或低合金钢构成，所述外周滑动面形成为从所述活塞环基材的上端朝向下端逐渐向外侧伸出的锥形状，且形成为锥形状的所述外周滑动面的外缘端部和从该外缘端部朝向轴向的下端逐渐向内侧缩径的曲面与环下面平行的下端面或与下端部相接的虚拟线之间的轴向的长度形成为0.01mm以上且0.30mm以下，所述硬质覆盖膜由膜厚5μm以上且30μm以下、孔隙率0.5％以上且1.5％以下及维氏硬度Hv800以上且Hv2300以下的离子镀覆盖膜构成，所述硬质覆盖膜形成于所述活塞环基材的表面。
[0017] 根据本发明，在以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环及钩形环的任一种而形成的第二压力环中，没有以目前那样的氮化处理形成的氮化层，因此，大幅度地降低了加工或热处理所需要的劳动力及成本。另外，由于在活塞环基材的至少外周滑动面的表面设有上述特性范围（厚度、孔隙率、维氏硬度）的硬质覆盖膜，因此，成为耐磨损性优异的活塞环。特别是由碳钢材或低合金钢构成的活塞环基材的维氏硬度为Hv350以上且Hv550以下的范围，且在这样的活塞环基材上设有维氏硬度为Hv800以上且Hv2300以下的硬质覆盖膜，因此，没有在目前那样的氮化处理工序时等产生的强度下降等，而成为维持强度且耐磨损性优异的低成本的活塞环。
[0018] 在本发明的活塞环中，作为所述硬质覆盖膜的基底膜，优选形成有Cr膜或Cr-B膜。
[0019] 根据本发明，作为硬质覆盖膜的基底膜，形成有Cr膜或Cr-B膜，因此，活塞环基材和硬质覆盖膜的密合性良好。
[0020] 在本发明的活塞环中，可以以在所述硬质覆盖膜上形成有硬质碳覆盖膜的方式构成。
[0021] 根据本发明，在硬质覆盖膜上形成有硬质碳覆盖膜，因此，该硬质碳覆盖膜以降低活塞环的初始摩擦的方式而发挥作用。
[0023] 如上所述，在本发明中，活塞环基材由维氏硬度为Hv350以上且Hv550以下的范围的碳钢材或低合金钢构成，而且，在该活塞环基材上密合性良好地形成有维氏硬度为Hv800以上且Hv2300以下的硬质覆盖膜。因此，根据本发明，将活塞环基材维持为硬度不产生下降的温度，同时进行用于在活塞环基材上密合性良好地形成硬质覆盖膜的净化处理，即对表面照射离子化的金属靶材的金属离子的净化处理。因此，能够在不引起硬度下降的活塞环基材上密合性良好地形成硬质覆盖膜。
[0024] 根据本发明的活塞环，由于没有目前那样的以氮化处理形成的氮化层，因此，可大幅度地降低加工或热处理所需要的劳动力及成本。另外，在至少活塞环基材的外周滑动面的表面设有上述特性范围（厚度、孔隙率、维氏硬度）的硬质覆盖膜，因此，成为耐磨损性优异的活塞环。其结果，没有在目前那样的氮化处理工序时等产生的强度下降等，可提供维持强度的低成本的活塞环。
[0026] 图1是表示本发明的活塞环的各例的示意的剖面结构图；
[0027] 图2是图1所示的活塞环的a部及b部的放大剖面图；
[0028] 图3是表示本发明的活塞环的其它例子的示意的剖面结构图；
[0029] 图4是图3所示的活塞环的c部的放大剖面图；
[0030] 图5是表示在硬质覆盖膜上形成有硬质碳覆盖膜（类金刚石）的例子的示意的剖面图；
[0031] 图6是表示本发明的活塞环的制造工序的一个例子的工序图；
[0032] 图7是示意性地表示用于形成硬质覆盖膜的离子镀装置的结构的纵剖面图；
[0033] 图8是测定所使用的阿姆斯勒型磨损试验机的结构原理图；
[0034] 图9是测定所使用的扭转试验机的结构原理图。
[0035] 符号说明
[0036] 1、2 活塞环
[0037] 10、40 活塞环基材
[0038] 11、41 上面
[0039] 12、42 下面
[0040] 13、43 内周面
[0041] 14、44 外周滑动面（外周面）
[0042] 15 阶梯状的切入部
[0043] 16、46 活塞环的外缘端部（鼻部）
[0044] 17、45 基材的外缘端部
[0045] 20 硬质覆盖膜
[0046] 30 基底膜
[0047] 50 离子镀装置
[0048] 51 腔室
[0049] 52 导入口
[0050] 53 排出口
[0052] 55 转台
[0054] 70 硬质碳覆盖膜
[0055] α 锥角
[0056] r 曲率半径
[0057] L 垂直线
[0058] d 长度（外缘端部和从该外缘端部向轴向的下端逐渐向内侧缩径的曲面与环下面平行的下端面或与下端部相接的虚拟线之间的轴向的长度）
[0059] A 外缘端部的坐标位置
[0060] B 从外缘端部向轴向的下端逐渐向内侧缩径的曲面与环下面平行的下端面或与下端部相接的虚拟线
[0061] X 径向
[0062] Y 轴向
具体实施方式
[0063] 下面，参照附图对本发明的活塞环进行详细说明。另外，本发明只要是包含于其技术范围的发明，则就不限定于下面的说明及附图的记载。
[0064] ［活塞环］
[0065] 如图1～图4所示，活塞环1、2是以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环及钩形环的任一种的方式形成的环，其作为第二压力环使用。该活塞环1、2具有活塞环基材10、40和设于活塞环基材10、40的至少外周滑动面14、44的硬质覆盖膜20。该活塞环1、2是安装于在活塞（未图示。）的外周面形成的活塞环槽且随着活塞的上下运动（与往返运动相同。）而在缸套（未图示。）的内周面滑动，同时进行上下运动的滑动部件。为了发挥作为第二压力环的功能，该活塞环1、2的外周滑动面14、44的形状成为上述的锥形状的各个方式的任一种。
[0066] 另外，在该活塞环1、2中，根据需要，也可以在活塞环基材10、40和硬质覆盖膜20之间形成基底膜30。
[0067] 本申请中，“上端”及“下端”是指活塞环1、2或活塞环基材10、40的轴向（或其外周滑动面14、44的宽度方向）上的外周滑动面14、44两侧的端部，具体而言，将对图1等俯视时的外周滑动面14、44的上侧端部称为上端，将其下侧端部称为下端。另外，“上面”及“下面”是指活塞环1、2或活塞环基材10、40的轴向的两侧面，具体而言，将对图1等俯视时的上侧的面称为上面，将下侧的面成为下面。另外，“外周面”及“内周面”是指活塞环1、2或活塞环基材10、40的径向的两侧面，具体而言，将对图1等俯视时的左侧的面称为外周面，将右侧的面称为内周面。
[0068] （活塞环基材）
[0069] 活塞环基材10、40以外周面形状为锥形面且径向截面形状成为矩形环、刮油环及钩形环的任一种的方式形成。如图1（A）及图1（B）所示，其截面形状的上面11、41和下面12、42平坦地形成且相互平行。另外，内周面13、43与上面11、41及下面12、42分别形成直角。
[0070] 另一方面，外周滑动面14、44以随着从上面11、41朝向下面12、42而逐渐向外侧伸出的方式形成，并形成锥形状。如图2（A）及图4所示，形成为锥形状的外周滑动面14、44相对于垂直线L的锥角α形成为0.5°以上且3°以下的倾斜。
[0071] 在图1（A）、图1（B）及图2（A）所示的刮油环中，在外周滑动面14的下部形成有阶梯状的切入部15。该阶梯状的切入部15以将外周滑动面14的下端部分向径向内侧进行切口的方式形成。阶梯状的切入部15由在距活塞环基材10的下面12规定位置（例如距下端0.2mm的位置）从活塞环1的外周滑动面14向径向内侧水平地形成的水平面15a和在距活塞环1的外缘端部16规定距离（例如距外缘端部16为0.5mm）的位置与水平面15a形成垂直的垂直面15b构成。而且，活塞环1的外周滑动面14和水平面15a在活塞环1的外缘端部16的位置以曲面平滑地连接，水平面15a和垂直面15b之间也以平滑的曲面连接。由于在外周滑动面14的下部形成有这种阶梯状的切入部15，因此，位于外周滑动面14的径向最外侧的外缘端部（也称为鼻部。）16成为外周滑动面14和阶梯状的切入部15的边界部分。另外，图2（A）中，符号X表示径向，符号Y表示轴向。
[0072] 这些外周滑动面14的下部方式在图1（C）及图2（B）所示的钩形环中也同样。另外，如图2（B）所示，阶梯状的切入部15由以从活塞环1的外周滑动面14向径向内侧挖掘的方式形成的弯曲面15a’和垂直面15b’构成。而且，活塞环1的外周滑动面14和弯曲面15a’在活塞环1的外缘端部16的位置以曲面平滑地连接。
[0073] 在图2（A）所示的刮油环或图2（B）所示的钩形环中，在连接外周滑动面14和水平面15a或弯曲面15a’的外缘端部16设有硬质覆盖膜20。如图2中“d”（下面称为“长度d”。）所示，该硬质覆盖膜20沿活塞环基材10的轴向以0.01mm以上且0.30mm以下的范围形成。当该长度d小于0.01mm时，随着活塞环1与缸套的内周面进行滑动，在硬质覆盖膜20上容易产生缺损。与之相对，当长度d大于0.30mm时，其被刮掉，而功能降低。另外，“长度d”是指如下的长度，即，在形成硬质覆盖膜20后的活塞环1中，如图2（A）及图2（B）所示，外缘端部16的坐标位置A和从该外缘端部16向轴向Y下端逐渐向内侧缩径（直径变小。）的曲面与环下面12平行的下端面（图2（A））或与下端部（图2（B））相接的虚拟线B之间的轴向Y的长度。
[0074] 接着，对活塞环基材10、40的组成进行说明。该活塞环基材10、40是碳钢材、低合金钢材、弹簧钢材或与这些钢材特性相当的其它钢材。作为碳钢材，可以列举硬质线材，特别可以列举以JIS标准为代表的SWRH62A、SWRH62B或与这些钢材特性相当的其它碳钢材等，作为低合金钢，可以列举阀簧用油回火钢丝，特别可以列举以JIS标准为为代表的SWOSC－V或与该钢材特性相当的其它低合金钢等。作为弹簧钢丝材，特别可以列举以JIS标准为代表的SUP9、SUP10、SUP11或与这些钢材特性相当的其它弹簧钢材等。另外，本发明中可以优选使用含有C：0.2质量％以上1.0质量％以下的碳钢材、低合金钢材或弹簧钢材。
[0075] C（碳）不仅是为了得到硬度及强度所必要的，而且是用于通过形成微细的硬质碳化物（例如硬质碳化铬等）而提高耐磨损性非常重要的元素。在将C含量设为上述范围的情况下，不仅可得到必要的机械性质，而且能够抑制硬质碳化物的过量生成。当C含量不足0.2质量％时，难以得到硬度及强度等必要的机械性质。另一方面，当C含量超过1.0质量％时，出现硬质碳化物，对缸套的内周面的攻击性变高。
[0076] 另外，在上述的情况下，优选以0.5质量％以上1.1质量％以下的范围含有Cr。
[0077] Cr（铬）是固溶于活塞环基材10、40并提高耐热性及耐腐蚀性的元素，一部分形成碳化物，使耐烧结性提高。在将Cr含量设为上述的范围即0.5质量％以上1.1质量％以下的情况下，有效地阻止活塞环基材10、40因热而变形（疲劳），并且提高硬质覆盖膜20的密合性。当Cr含量小于0.5质量％时，具有热变形性恶化的缺点。另一方面，当Cr含量超过1.1质量％时，产生出现硬质的碳化物，对缸套1、2的内周面的攻击性变高，且成本变高等问题。
[0079] Si（硅）是作为脱氧剂而添加的元素，与Cr同样，对防止热引起的变形是有效的。含有Si时的优选的Si含量在0.1质量％以上1.6质量％以下的范围。通过含有该范围的Si，可以有效地实现上述作用。当Si含量不足0.1质量％时，不能有效地发挥防止变形效果。另一方面，当Si含量超过1.6质量％时，妨碍环形成时的加工性，并且韧性有时降低。
[0080] 与Si同样，Mn（锰）作为脱氧剂而添加。另外，Mn是对增加强度有效的元素。添加Mn时的优选的含量为0.2质量％以上1.0质量％以下。即使Mn含量不足0.2质量％，也起到作为脱氧剂的作用，但难以实现强度的提高。与之相对，在Mn含量超过1.0质量％的情况下，有时妨碍环形成时的加工性。
[0082] 该活塞环基材10、40在其表面形成基底膜30或硬质覆盖膜20之前，在用于形成基底膜30或硬质覆盖膜20的金属靶材和阴极之间产生电弧放电，通过使离子化的金属离子照射于活塞环基材10、40的表面的“离子轰击”进行净化。由此，破坏存在于活塞环基材10、40表面的氧化膜或氢氧化膜等钝化膜来进行净化。
[0083] 这样的活塞环基材10、40以其硬度成为维氏硬度Hv350以上且Hv550以下的范围的方式形成。通过以维氏硬度成为该范围的方式形成，可以作为热负荷或压力负荷大的第二压力环而发挥良好的功能。具备上述范围内的维氏硬度的活塞环基材10、40通过如下方法得到，即，如后述的制造方法一栏中说明那样，维持为活塞环基材10、40不产生硬度下降的温度，同时进行用于在活塞环基材10、40上密合性良好地形成硬质覆盖膜20的净化处理即对表面照射离子化的金属靶材的金属离子的净化处理。因此，本发明中使用的活塞环基材10、40即使通过形成硬质覆盖膜20（根据需要，也包含基底膜3）前的净化处理，也不会引起硬度下降。其结果，成为在活塞环基材10、40上密合性良好地形成硬质覆盖膜20的活塞环1、2。
[0084] （基底膜）
[0085] 如图1（B）及图3（B）所示，基底膜30根据需要设置。基底膜30是为了提高硬质覆盖膜20相对于活塞环基材10、40的密合性、防止剥离而设置的膜，基底膜30设于活塞环基材10、40的至少外周滑动面14、44上。如图1（B）所示，通常只设于外周滑动面14、44，但作为硬质覆盖膜20的基底膜，除了外周滑动面14、44之外，也可以形成于上面11、41及下面12、42这三个面上，也可以形成于外周滑动面14、44、上面11、41、下面12、42及内周面13、43的整周上。
[0086] 作为基底膜30，可优选应用Cr膜或Cr－B膜。基底膜30可以通过各种形成方法形成，但优选通过溅射法、真空蒸镀法、离子镀法等干式方法成膜。另外，基底膜30的厚度并没有特别限定，但优选为0.5μm以上2.0μm以下左右。
[0087] （硬质覆盖膜）
[0088] 硬质覆盖膜20是通过离子镀法形成的离子镀覆盖膜，列举Cr-N膜或Cr-B-N膜等。如图1（A）～图1（C）所示，硬质覆盖膜20设于活塞环基材10的至少外周滑动面14。但是，除了活塞环基材10的外周滑动面14之外，也可以设于上面11、下面12及内周面13。
[0089] 图1（B）表示外周面形状为锥形面、径向截面形状为刮油环形成在基底膜30上的图。如该图1（B）所示，在设置硬质覆盖膜20的情况下，硬质覆盖膜20设于基底膜30上。此时，基底膜30至少设于活塞环基材1的外周滑动面14上，硬质覆盖膜20也设于该基底膜30上的外周滑动面14。通过在外周滑动面14上层叠基底膜30和硬质覆盖膜20，能够进一步提高密合性，能够尽可能地抑制高面压下的硬质覆盖膜20的剥离。这样的活塞环1可实现高耐磨损性和高耐擦伤性。另外，如果基底膜30设于活塞环基材10的整周，则硬质覆盖膜20也可以设于整周，但即使在该情况下，只要至少在外周滑动面14上设置硬质覆盖膜20即可，根据需要，只要任意设于上面11、下面12及内周面13即可。
[0090] 该活塞环1中，硬质覆盖膜20以其膜厚为5μm以上30μm以下形成。当硬质覆盖膜20的膜厚不足5μm时，耐磨损性不充分。另一方面，当硬质覆盖膜20的膜厚超过30μm时，具有硬质覆盖膜20上容易产生缺损的缺点。
[0091] 硬质覆盖膜20的孔隙率以0.5％以上1.5％以下形成。如果孔隙率不足0.5％，则韧性降低变脆而而易于缺损。另一方面，当孔隙率超过1.5％时，不仅覆盖膜的硬度降低、耐磨损性恶化，而且在加工时难以得到恰当的面粗糙度。
[0092] 这样设置的硬质覆盖膜20以维氏硬度计为Hv800以上Hv2300以下。
[0093] 另外，硬质覆盖膜20更优选其膜厚为7μm以上20μm以下、孔隙率为0.7％以上1.3％以下、维氏硬度为Hv1000以上Hv2000以下。
[0094] 如上所述，本发明除了适用于外周面形状为锥形面的刮油环之外，如图1（C）所示，也可以适用于钩形环。
[0095] 以上，对在活塞环基材10的外周滑动面14的下端部形成有阶梯状的切入部15的活塞环1进行了说明，但如图3及图4所示，在未设置阶梯状的切入部的活塞环2即矩形环中也可以应用本发明。
[0096] 图3及图4所示的活塞环2具备活塞环基材40和设于活塞环基材40的至少外周滑动面44的硬质覆盖膜20。另外，该活塞环2只有活塞环基材40的外缘端部形状与图1及图2所示的活塞环1不同，活塞环基材40的其它结构及硬质覆盖膜20相同，因此，在此只对活塞环基材40的外形进行详细说明。
[0097] 图3（A）所示的活塞环基材40其截面形状的上面41和下面42平坦地形成且相互平行。另外，内周面43以与上面41及下面42分别形成直角的方式形成。
[0098] 与此相对，外周滑动面44以从上面41朝向下面42逐渐向外侧伸出的方式形成且形成锥形状。对于该活塞环基材40，相对于图4所示的垂直线L的锥角α也形成0.5°以上3°以下的倾斜。
[0099] 而且，如图4所示，外周滑动面44的下端部从构成活塞环基材40的下面42经由活塞环2的外缘端部46连接。因此，在形成硬质覆盖膜20之后的活塞环2中，外周滑动面44中位于径向最外侧的外缘端部46成为外周滑动面44与下面42的边界部分。该外周滑动面44与下面42的连接部位（鼻部）如图4所示那样设有硬质覆盖膜20，沿活塞环2的轴向以0.01mm以上0.30mm以下的长度d形成。这里的“长度d”是指如下的长度，即，在形成硬质覆盖膜20之后的活塞环2中，如图4所示，外缘端部46的坐标位置A和从该外缘端部
46朝向轴向Y的下端逐渐向内侧缩径（直径变小。）的曲面与环下面42平行的下端面或与下端部相接的虚拟线B之间的轴向Y的长度。
46朝向轴向Y的下端逐渐向内侧缩径（直径变小。）的曲面与环下面42平行的下端面或与下端部相接的虚拟线B之间的轴向Y的长度。
[0100] 另外，如图3（B）所示，在该活塞环2中，也可以在活塞环基材40上形成基底膜30，且在该基底膜30上形成硬质覆盖膜20。
[0101] （硬质碳覆盖膜）
[0102] 如图5（A）及图5（B）所示，硬质碳覆盖膜70可以任意地设于硬质覆盖膜20上。图5（A）的例子是在活塞环基材10（对活塞环基材40也同样。）上形成硬质覆盖膜20，在该硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70的方式，图5（B）的例子是在活塞环基材
10、40上形成基底膜30，在该基底膜30上形成硬质覆盖膜20，并在该硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70的方式。
10、40上形成基底膜30，在该基底膜30上形成硬质覆盖膜20，并在该硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70的方式。
[0103] 硬质碳覆盖膜70称为所谓的类金刚石薄膜，且是指非结晶状的碳膜。通过在硬质覆盖膜20上形成硬质碳覆盖膜70，该硬质碳覆盖膜70以降低活塞环1、2的初始摩擦的方式而发挥作用。这样的作用是基于硬质碳覆盖膜70相对于活塞环1、2的对方部件即缸套的内周面的摩擦系数低，且相对于对方部件的初始适应性良好而得到的。特别是活塞环1、2的外缘端部（鼻部）16、46中，优选是设置硬质碳覆盖膜70后的表面粗糙度Ra（以JIS B0601－1994的算术平均粗糙度Ra）为0.1μm以下，优选为0.05μm以下的平滑表面。
通过设置这样的平滑的硬质碳覆盖膜70，能够更进一步提高与缸套的内周面滑动的活塞环
1、2的在外缘端部（鼻部）16、46的初始摩擦。
通过设置这样的平滑的硬质碳覆盖膜70，能够更进一步提高与缸套的内周面滑动的活塞环
1、2的在外缘端部（鼻部）16、46的初始摩擦。
[0104] 作为硬质碳覆盖膜70，除了碳之外，可优选应用含有硅、氧、氢、氮、氩中一种或两种以上的覆盖膜。硬质碳覆盖膜70优选通过与上述硬质覆盖膜20相同的离子镀法形成，但也可以通过溅射法、CVD法等各种形成方法形成。硬质碳覆盖膜70的厚度没有特别限定，例如只要是0.5μm以上10μm以下左右即可。
[0105] ［活塞环的制造方法］
[0106] 本发明的活塞环1、2经由例如图6所示的工序制造。
[0107] 首先，对上述的碳钢材进行加工，形成活塞环基材10、40的毛坯（工序101）。接着，作为形成硬质覆盖膜20的前工序，对形成所希望尺寸的活塞环基材10、40进行抛光（工序102）。接着，将研磨清洁材与压缩空气一起吹向活塞环基材10、40，进行消除钢垢等的干珩磨（工序103）。经由这样的工序，活塞环基材10、40的表面粗糙度形成为以在JIS B0601－
1994中规定的十点平均粗糙度Rz计5μm。
1994中规定的十点平均粗糙度Rz计5μm。
[0108] 接着，依次进行：将准备的活塞环基材10、40固定于成膜夹具的工序、将该活塞环基材10、40设置于离子镀装置的腔室内且将该腔室内进行抽真空的工序、使固定有活塞环基材10、40的成膜夹具自转或公转同时用于脱气对整体进行预热的预热工序。在经过该预热工序后，导入氩气等惰性气体，并通过离子轰击工序对活塞环基材10、40的表面进行净化（工序104）。
[0109] 该离子轰击工序是如下方法，即，在用于形成基底膜30或硬质覆盖膜20的金属靶材和阴极之间产生电弧放电，由此，将金属离子化，使离子化的金属离子照射于活塞环基材10、40的表面。通过该离子轰击工序，破坏存在于活塞环基材10、40表面的氧化膜或氢氧化膜等钝化膜而进行净化。
[0110] 为了防止活塞环基材10、40在该离子轰击工序中被加热而软化，将温度维持在硬度不产生下降的温度同时进行净化。
[0111] 为了维持在硬度不产生下降的温度，通过例如向离子轰击工序中插入炉冷工序或恰当地调节电弧电流或偏置电压而进行。另外，作为维持成硬度不产生下降的温度的方法，也可以利用冷却水防止活塞环基材10、40的温度上升。
[0112] 图7是示意性表示利用冷却水冷却活塞环基材10、40的离子镀装置50的结构的图。该离子镀装置50具备：将活塞环基材10、40收纳于内部的腔室51、在腔室51内产生高频等离子电弧的电弧产生部54、搭载活塞环基材10、40且以希望的速度水平旋转的转台55。在腔室51中设有用于向其内部导入希望气体的导入口52和用于将导入于腔室51内部的气体排出的排出口53。另外，在离子镀装置50中设有冷却水的循环路径56，该冷却水的循环路径56使冷却水在设置的活塞环基材10、40内侧循环。另外，循环路径56配置成适当的状态以能够有效地冷却活塞环基材10、40。
[0113] 作为这种离子轰击的条件，例如导入氩气并将电弧电流设定成75A～150A、将偏置电压设定成-1000V～-600V。
[0114] 这样的离子轰击工序可在将活塞环基材10、40维持在硬度不产生下降的温度的同时，对该活塞环基材10、40进行净化，因此，能够在不引起硬度下降的活塞环基材10、40上密合性良好地形成耐磨损性良好的硬质覆盖膜20。
[0115] 当离子轰击工序结束时，对活塞环基材10、40的表面实施涂敷基底膜30或硬质覆盖膜20的处理工序。
[0116] 在硬质覆盖膜20的下方形成基底膜30的情况下，在活塞环基材10、40的至少外周滑动面14、44上形成基底膜30（工序105）。如上所述，基底膜30除了形成于活塞环基材10、40的外周滑动面14、44之外，根据目的，也可以形成于上面11、41、下面12、42及内周面13、43。在该基底膜30的形成工序中，通过离子镀法形成Cr膜或Cr－B膜。作为通过离子镀法形成基底膜30时的成膜条件，例如，将腔室内的氩气的环境压力设为0.8Pa～2.6Pa，将电弧电流设定成100A～200A，将偏置电压设定成-10V～-30V，并进行15分钟左右。
[0117] 接着，将Cr-N膜或Cr-B-N膜的硬质覆盖膜20至少形成于外周滑动面14、44上（工序106）。也通过离子镀法对该硬质覆盖膜20进行成膜。作为形成硬质覆盖膜20的离子镀条件，例如，将腔室内的氩气压力设为1.3Pa～4.0Pa，将电弧电流设定成100A～200A，将偏置电压设定成0V～-30V，并进行120分钟左右。
[0118] 通过经过这样的工序，在活塞环基材10、40上形成硬质覆盖膜20。
[0119] 当硬质覆盖膜20的成膜工序结束时，接着，对表面进行抛光（工序107），对活塞环1、2的外周滑动面14、44为了所谓的碰撞实施外周LP（磨光）处理（工序108），从而完成活塞环1、2。另外，LP（磨光）处理是利用磨粒磨削环外周面的处理。
[0120] 以上，本发明的活塞环1、2涉及以外周面形状成为锥形面且矩形环、锥形面且刮油环及锥形面且钩形环的任一种的方式形成的内燃机用活塞环的第二压力环，没有通过目前那样的氮化处理形成的氮化层，因此，热负荷小，活塞环1、2的尺寸偏差降低，成品率提高，可实现成本降低，并且大幅度地降低加工或热处理所需要的劳动力及成本。另外，由于在活塞环基材10、40的至少外周滑动面14、44上直接设有硬质覆盖膜20，因此，成为耐磨损性优异的活塞环1、2。
[0121] 特别是由碳钢材或低合金钢构成的活塞环基材10、40的维氏硬度在Hv350～Hv550的范围，在那样的活塞环基材10、40上直接设有维氏硬度为Hv800以上Hv2300以下的硬质覆盖膜，因此，没有在目前那样的氮化处理工序时等中产生的强度下降等，成为维持强度且耐磨损性优异的低成本的活塞环1、2。即使在将这样的本发明的活塞环用于热负荷或压力负荷较大的柴油发动机的情况下，也能够良好地维持活塞环基材14、44的强度及硬度，因此，能够有效地阻止硬质覆盖膜的缺损。
[0122] 实施例
[0123] 下面列举实施例和比较例对本发明进行更详细地说明。
[0124] ［实施例1］
[0125] 为了形成活塞环基材10，使用由C：0.63质量％、Si：0.25质量％、Mn：0.75质量％、P：0.01质量％、S：0.01质量％、其余部分：铁及不可避免的杂质构成的硬钢丝加工第二压力环方式的活塞环基材10的毛坯（工序101）。对该活塞环基材10的毛坯进行抛光（工序102），然后，使用研磨清洁材进行干珩磨（工序103），形成活塞环基材10。另外，活塞环1的外周滑动面14的形状为锥形面且将径向截面形状设为刮油环（参照图1（B））。
[0126] 接着，实施：将活塞环基材10置于离子镀装置的腔室内并将该腔室内进行抽真空的工序、使固定有活塞环基材10的成膜夹具自转或公转，同时用于脱气并对整体实施预热的预热工序。经由该预热工序后，导入氩气，并通过离子轰击对活塞环基材10的表面进行净化（工序104）。
[0127] 在该离子轰击工序（图6的工序104）中，维持在活塞环基材10的硬度不产生下降的温度并进行。此时，将电弧电流设定成100A，将偏置电压设定成-600V。
[0128] 接着，将腔室内的氩气环境压力设为1.3Pa，将电弧电流设定成150A，将偏置电压设定成－25V并进行15分钟，形成由Cr膜构成的厚度为1.0μm的基底膜30（工序105）。
[0129] 然后，将腔室内的氮气环境压力设为2.8Pa，将电弧电流设定成150A，将偏置电压设定成-25V进行120分钟，形成由Cr-N膜构成的厚度为11.5μm的硬质覆盖膜20（工序106）。Cr-N膜是由Cr、CrN及Cr2N构成的离子镀膜。
[0130] 接着，进行抛光（工序107），最后进行外周LP处理（工序108），完成活塞环1（参照图1（B））。
[0131] 在得到的活塞环1中，活塞环基材10的维氏硬度为Hv450，维氏硬度几乎没有变化。另外，形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv454。另外，形成于活塞环1的外缘端部（也称为鼻部。）16的硬质覆盖膜20沿着活塞环1的轴向以0.1mm的长度d形成。另外，硬质覆盖膜20的膜厚为11.5μm，孔隙率为0.9％，且维氏硬度为Hv1395。将这些结果在表1中表示。
[0132] ［实施例2］
[0133] 在实施例2中，与实施例1同样，使用由C：0.63质量％、Si：0.25质量％、Mn：0.75质量％、P：0.01质量％、S：0.01质量％、其余部分：铁及不可避免的杂质构成的硬钢丝加工活塞环基材10的毛坯，对该毛坯实施抛光（工序102）、干珩磨（工序103）以及离子轰击（工序104），形成活塞环基材10。
[0134] 接着，不形成基底膜，以与实施例1相同的条件在活塞环基材10上直接形成硬质覆盖膜20（工序106），经由抛光（工序107）、外周LP处理（工序108），得到活塞环1（参照图1（A）。）。
[0135] 在得到的活塞环1中，活塞环基材10的维氏硬度为Hv446。另外，形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv450。另外，形成于活塞环1的外缘端部（鼻部）16的硬质覆盖膜20沿着活塞环1的轴向以0.1mm的长度d形成。另外，硬质覆盖膜20的膜厚为10.5μm，孔隙率为1.0％，且维氏硬度为Hv1373。将这些结果在表1中表示。
[0136] ［实施例3］
[0137] 实施例3中，形成Cr-B-N膜作为硬质覆盖膜20。除了变更成形成Cr-B-N膜的条件以外，与实施例1同样地形成活塞环1。另外，Cr-B-N膜是将B固溶于Cr-N膜的膜。
[0138] 在得到的活塞环1中，活塞环基材10的维氏硬度为Hv439。另外，形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv445。另外，形成于活塞环1的外缘端部（鼻部）16的硬质覆盖膜20沿着活塞环1的轴向以0.1mm的长度d形成。另外，硬质覆盖膜20的膜厚为11.0μm，孔隙率为1.3％，且维氏硬度为Hv1863。将这些结果在表1中表示。
[0139] ［实施例4］
[0140] 实施例4中，除了将硬质覆盖膜20的厚度变更成18.0μm，且将轴向的长度d变更成0.20mm以外，与实施例1同样地形成活塞环1。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0141] ［实施例5］
[0142] 实施例5中，除了将硬质覆盖膜20的厚度变更成29.0μm以外，与实施例1同样地形成活塞环1。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0143] ［实施例6］
[0144] 实施例6中，除了在硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70以外，与实施例1同样地形成活塞环1。另外，硬质碳覆盖膜70在进行实施例1中的LP处理（工序108）后，通过溅射法使用碳靶材和作为导入气体的氩形成厚度为2.8μm的硬质碳覆盖膜（类金刚石薄膜）。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0145] ［实施例7］
[0146] 实施例7中，作为活塞环基材10，使用由Cr：0.65质量％、C：0.55质量％、Si：1.4质量％、Mn：0.65质量％、P：0.01质量％、S：0.01质量％、其余部分：铁及不可避免的杂质构成的硅铬钢丝。除此以外，与实施例1同样。
[0147] 在得到的活塞环1中，活塞环基材10的维氏硬度为Hv495。另外，形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv501。另外，形成于活塞环1的外缘端部（鼻部）16的硬质覆盖膜20沿活塞环1的轴向以0.09mm的长度d形成。另外，硬质覆盖膜20的膜厚为10.9μm，孔隙率为1.0％，且维氏硬度为Hv1375。将这些结果在表1中表示。
[0148] ［实施例8］
[0149] 实施例8中，除了将硬质覆盖膜20的厚度变更成20.5μm，且将轴向的长度d变更成0.22mm以外，与实施例7同样地形成活塞环1。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0150] ［实施例9］
[0151] 实施例9中，除了在硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70以外，与实施例7同样地形成活塞环1。另外，硬质碳覆盖膜70在进行实施例1中的LP处理（工序108）后，通过溅射法使用碳靶材和作为导入气体的氩形成厚度为2.8μm的硬质碳覆盖膜（类金刚石薄膜）。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0152] ［实施例10］
[0153] 实施例10中，作为活塞环基材10，使用由C：0.56质量％、Si：0.25质量％、Mn：0.8质量％、P：0.01质量％、Cr：0.8质量％、其余部分：Fe及不可避免的杂质构成的弹簧钢材。除此以外，与实施例1同样。
[0154] 在得到的活塞环1中，活塞环基材10的维氏硬度为Hv470。另外，形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv475。另外，形成于活塞环1的外缘端部（鼻部）16的硬质覆盖膜20沿着活塞环1的轴向以0.10mm的长度d形成。另外，硬质覆盖膜20的膜厚为12.0μm，孔隙率为1.3％，且维氏硬度为Hv1370。将这些结果在表1中表示。
[0155] ［实施例11］
[0156] 实施例11中，除了将硬质覆盖膜20的厚度变更成16.0μm，且将轴向的长度d变更成0.20mm以外，与实施例10同样地形成活塞环1。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0157] ［实施例12］
[0158] 实施例12中，除了在硬质覆盖膜20上进一步形成硬质碳覆盖膜70以外，与实施例10同样地形成活塞环1。另外，硬质碳覆盖膜70在进行实施例1中的LP处理（工序108）后，通过溅射法使用碳靶材和作为导入气体的氩形成厚度为2.8μm的硬质碳覆盖膜（类金刚石薄膜）。将得到的活塞环1的各特性在表1中表示。
[0159] ［比较例1］
[0160] 在实施例1中变更各种条件形成比较例1的活塞环。该比较例1的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成3.4μm，且不足5μm地形成膜厚。
[0161] ［比较例2］
[0162] 该比较例2的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成31.5μm，且超过30μm地形成膜厚。
[0163] ［比较例3］
[0164] 在实施例1中变更各种条件形成比较例3的活塞环。该比较例3的活塞环中，硬质覆盖膜的孔隙率形成0.2％，孔隙率比本发明的下限值即0.5％更小地形成。
[0165] ［比较例4］
[0166] 该比较例4的活塞环中，硬质覆盖膜的孔隙率形成1.9％，孔隙率比本发明的上限值即1.5％更大地形成。
[0167] ［比较例5］
[0168] 比较例5中，在实施例1使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿轴向以0.005mm的长度d形成，该长度d比本发明的下限值即0.01mm更小地形成。
[0169] ［比较例6］
[0170] 比较例6中，在实施例1中使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿轴向以0.35mm的长度d形成，且该长度d比本发明的上限值即0.30mm更大地形成。
[0171] ［比较例7］
[0172] 比较例7中，在离子轰击工序中，不对活塞环基材进行冷却，而进行清洁工序。该比较例7的活塞环除了不在离子轰击工序中冷却之外，经由与实施例1同样的工序进行形成。在得到的活塞环中，活塞环基材的维氏硬度为Hv344，相对于形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv453，其硬度的降低显著。
[0173] ［比较例8］
[0174] 在实施例7中变更各种条件形成比较例8的活塞环。该比较例8的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成4.1μm，且不足5μm地形成膜厚。
[0175] ［比较例9］
[0176] 该比较例9的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成31.2μm，且超过30μm地形成膜厚。
[0177] ［比较例10］
[0178] 在实施例7中变更各种条件形成比较例10的活塞环。该比较例10的活塞环中，硬质覆盖膜的孔隙率形成0.3％，孔隙率比本发明的下限值即0.5％更小地形成。
[0179] ［比较例11］
[0180] 该比较例11的活塞环中，硬质覆盖膜的孔隙率形成2.1％，孔隙率比本发明的上限值即1.5％更大地形成。
[0181] ［比较例12］
[0182] 比较例12中，在实施例7中使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿着轴向以0.005mm的长度d形成，该长度d比本发明的下限值即0.01mm更小地形成。
[0183] ［比较例13］
[0184] 比较例13中，在实施例7中使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿着轴向以0.33mm的长度d形成，该长度d比本发明的上限值即0.30mm更大地形成。
[0185] ［比较例14］
[0186] 比较例14是在离子轰击工序中不对活塞环基材进行冷却而进行清洁工序的例子。该比较例14的活塞环除了在离子轰击工序中不进行冷却之外，经由与实施例1同样的工序形成。在得到的活塞环中，活塞环基材的维氏硬度为Hv320，相对于形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv490，其硬度的降低显著。
[0187] ［比较例15］
[0188] 在实施例10中变更各种条件形成比较例15的活塞环。该比较例15的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成3.9μm，且不足5μm地形成膜厚。
[0189] ［比较例16］
[0190] 该比较例16的活塞环中，硬质覆盖膜的膜厚形成32.0μm，且超过30μm地形成膜厚。
[0191] ［比较例17］
[0192] 在实施例10中变更各种条件形成比较例17的活塞环。该比较例17的活塞环中，硬质覆盖膜的孔隙率形成0.3％，孔隙率比本发明的下限值即0.5％更小地形成。
[0193] ［比较例18］
[0194] 该比较例18的活塞环的硬质覆盖膜的孔隙率形成1.8％，孔隙率比本发明的上限值即1.5％更大地形成。
[0195] ［比较例19］
[0196] 比较例19中，在实施例10中使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿着轴向以0.005mm的长度d形成，该长度d比本发明的下限值即0.01mm更小地形成。
[0197] ［比较例20］
[0198] 比较例20中，在实施例10中使用的活塞环基材10中，形成于外周滑动面14的外缘端部16的硬质覆盖膜20沿着轴向以0.35mm的长度d形成，该长度d比本发明的上限值即0.30mm更大地形成。
[0199] ［比较例21］
[0200] 比较例21是在离子轰击工序中对活塞环基材不进行冷却而进行清洁工序的例子。该比较例21的活塞环除了在离子轰击工序中不进行冷却之外，经由与实施例1同样的工序形成。得到的活塞环的活塞环基材的维氏硬度为Hv335，相对于形成硬质覆盖膜20之前的活塞环基材10的维氏硬度为Hv475，其硬度的降低显著。
[0201] ［磨损试验］
[0202] 磨损试验如下进行，使用图8所示的阿姆斯勒型磨损试验机60，将在上述实施例1～12与比较例1～21中得到的活塞环和以相同条件得到的测定样品61（7mm×8mm×5mm）设为固定片，对方部件62（转动片）中使用环状（外径40mm，内径16mm，厚度10mm）的材料，使测定样品61和对方部件62接触，并将负载P作为负荷。使用各测定样品61的摩擦系数试验在润滑油63：Kulisev H8（1号主轴油相当品）、油温：80℃、周速：1m／秒（478rpm）、负载：1471.5N、试验时间：7小时的条件下，将硼铸铁作为对方部件62进行。另外，由硼铸铁构成的对方部件62在磨削加工成规定形状后，改变磨削砥石的细度并依此进行表面磨削，最终以成1～2μmRz（十点平均粗糙度。根据JIS B0601（1994）标准。）的方式调节。
[0203] 表2所示的磨损指数将与实施例1～12相当的各测定样品的磨损量作为相对于与比较例1对应的测定样品的磨损量的相对比进行比较，并设为磨损指数。同样地，对于与比较例2～21对应的测定样品，也将磨损量作为相对于与比较例1对应的测定样品的磨损量的相对比进行比较，并设为磨损指数进行表示。因此，各测定样品的磨损指数比100越小，表示磨损量越小。将结果在表2中表示。
[0204] 如从表2可知，与形成在硬质覆盖膜的膜厚为5μm～30μm、硬质覆盖膜的孔隙率为0.5％～1.5％、长度d为0.01mm～0.30mm、活塞环基材的维氏硬度为Hv350～Hv550、硬质覆盖膜20的维氏硬度为Hv800～Hv2300的范围的实施例1～12对应的各测定样品，其磨损指数均比100小，和与比较例1对应的测定样品相比，耐磨损性优异。
[0205] ［缺损性试验］
[0206] 在形成硬质覆盖膜20后，进行150分钟的炉冷，然后，从炉取出样品，以目视观察外观。除掉产生缺损的样品，对未产生缺损的样品进行扭转试验。
[0207] 抑制缺损产生的程度（耐缺损性）通过使用图9所示的扭转试验机80的扭转试验进行评价。该扭转试验是评价形成于活塞环81的硬质覆盖膜的密合性的试验，其测定通过如下方法进行，在利用夹持具83a、83b夹持活塞环81的开口82a相对向的开口端部82b且将夹持具83a固定时，使夹持具83b在活塞环81的直径向以开口的相反侧82c为轴且如点划线表示那样旋转，并以规定的扭转角度扭转活塞环81。而且，在扭转后，将该活塞环81的开口相反侧82c切断，并以目视观察切断面（截面）的硬质覆盖膜是否从活塞环基材剥离。另外，此时的扭转角度设为90°。
[0208] 表2所示的耐缺损性将上述扭转试验的结果按照下面的评价基准表示。“等级1”设为出炉时未产生缺损且扭转试验中也没有剥离的样品，“等级2”设为出炉时未产生缺损但扭转试验中产生剥离的样品，“等级3”设为出炉时产生缺损的样品。如表2所示，比较例1、2、3、5、比较例8、9、10、12，及比较例15、16、17、19成为耐缺损性差的结果。
[0209] ［油消耗试验］
[0210] 环母材使用在同一实施例4、8、11及比较例6、13、20中得到的活塞环进行油消耗试验。在该油消耗试验中，进行排气量为2.4L、缸内径为87mm的直列四缸筒汽油发动机的实际实验。发动机的运转条件以高负荷、转数7000r.p.m.并通过连续重量法测定耗油量。
[0211] 测定使第一环、第二环及油环组合进行。作为第一环，使用SWOSC-V材中将环轴向宽度h1设为1.2mm、将环径向宽度a1设为2.9mm、将外周面形状设为桶面、将外周面进行了PVD处理的环。作为第二环，使用将在实施例4、8、12及比较例6、13、20中得到的活塞环的环轴向宽度h1设为1.0mm，将环径向宽度a1设为2.5mm的环。作为油环，使用三片式油环，且使用将间隔外胀环的轴向宽度h1设为2.0mm、将间隔外胀环的径向宽度a1设为2.5mm、对外周面进行PVD处理、侧轨以JIS标准为代表的SWRH72A材中、间隔件为SUS304材的环。
[0212] 将进行了耗油量的确认的结果在表2中表示。与各实施例相比可知，各比较例成为超过1的值，处于耗油恶化的趋势。
[0213] ［硬度测定］
[0214] 硬度测定使用微小维氏硬度试验机（株式会社FUTURE-TECH制，FM-ARS9000）进行测定。在实施例1～12的活塞环1中，活塞环基材10的母材硬度均为Hv439～Hv495的范围，硬质覆盖膜20的维氏硬度均为Hv1370～Hv1863的范围。
[0215] ［厚度测定］
[0216] 利用湿式切断机切断硬质覆盖膜20的各样品，向树脂中嵌入样品进行研磨，从截面观察并进行计算。在实施例1～12中，硬质覆盖膜20的膜厚均形成5μm～30μm的范围内。
[0217] ［成分测定］
[0218] 硬质覆盖膜20中的成分组成使用电子探针显微分析仪（EPMA）装置（日本电子株式会社制，JXA-8800RL）进行定量。
[0219] [表1]
[0220]
[0221]
[0222] 表2
[0223]
[0224]
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