JP2000328292A - Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法 - Google Patents
Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化皮膜の摩
擦抵抗を十分に小さくすることができる技術を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウム合金製ピストンの陽極酸化
処理方法は、りん酸塩並びにふっ化物を混合した電解液
でＳｉ１２，１３，１４を含むアルミニウム合金１０に
陽極酸化皮膜１６を生成する工程と、陽極酸化皮膜１６
の微細な孔１８…に液状の光硬化性樹脂２０を含浸する
工程と、この光硬化性樹脂２０に光を当てて硬化する工
程とからなる。
擦抵抗を十分に小さくすることができる技術を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウム合金製ピストンの陽極酸化
処理方法は、りん酸塩並びにふっ化物を混合した電解液
でＳｉ１２，１３，１４を含むアルミニウム合金１０に
陽極酸化皮膜１６を生成する工程と、陽極酸化皮膜１６
の微細な孔１８…に液状の光硬化性樹脂２０を含浸する
工程と、この光硬化性樹脂２０に光を当てて硬化する工
程とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳｉ系アルミニウム
合金に陽極酸化皮膜を施す陽極酸化処理方法に関する。
合金に陽極酸化皮膜を施す陽極酸化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のＳｉ（シリコン）系アルミ
ニウム合金製ピストンの側面図であり、ピストン１００
をシリンダ１０１内に組込んだ状態を示す。ピストン１
００は、シリンダ１０１内の上死点１０２と下死点１０
３との間をシリンダ内周１０４に沿って高速で往復移動
するために軽量であることが好ましい。ピストン１００
は、ピストンリングの作用でシリンダ１００に接触しな
い構造にしているが、それでも傾くことがあり、一定以
上に傾くときには、スカート部１００ａをシリンダ１０
１に接触させることで傾きの増加を抑えるようにしてい
る。この結果、ピストン１００、特にスカート部１００
ａは耐摩耗性に優れている必要がある。軽量で且つ耐摩
耗性に優れているピストンとして、例えばＳｉ系アルミ
ニウム合金で鋳造した後、表面に陽極酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3）を施したものがある。以下、Ｓｉ系アルミニウム
合金製ピストンの表面に陽極酸化処理を施す方法につい
て説明する。
ニウム合金製ピストンの側面図であり、ピストン１００
をシリンダ１０１内に組込んだ状態を示す。ピストン１
００は、シリンダ１０１内の上死点１０２と下死点１０
３との間をシリンダ内周１０４に沿って高速で往復移動
するために軽量であることが好ましい。ピストン１００
は、ピストンリングの作用でシリンダ１００に接触しな
い構造にしているが、それでも傾くことがあり、一定以
上に傾くときには、スカート部１００ａをシリンダ１０
１に接触させることで傾きの増加を抑えるようにしてい
る。この結果、ピストン１００、特にスカート部１００
ａは耐摩耗性に優れている必要がある。軽量で且つ耐摩
耗性に優れているピストンとして、例えばＳｉ系アルミ
ニウム合金で鋳造した後、表面に陽極酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3）を施したものがある。以下、Ｓｉ系アルミニウム
合金製ピストンの表面に陽極酸化処理を施す方法につい
て説明する。
【０００３】Ｓｉ系アルミニウム合金製ピストンの表面
に陽極酸化処理を施す方法は、Ｓｉ系アルミニウム合金
製ピストンを電解液中に浸漬して陽極とし、電解液中で
直流を流すことにより水を分解して酸素を発生させ、こ
の酸素をアルミニウムと反応させてＳｉ系アルミニウム
合金製ピストンの表面にＡｌ2Ｏ3を生成する。このＡｌ
2Ｏ3は不動態の陽極酸化皮膜であり、耐食性や耐摩耗性
に優れている。
に陽極酸化処理を施す方法は、Ｓｉ系アルミニウム合金
製ピストンを電解液中に浸漬して陽極とし、電解液中で
直流を流すことにより水を分解して酸素を発生させ、こ
の酸素をアルミニウムと反応させてＳｉ系アルミニウム
合金製ピストンの表面にＡｌ2Ｏ3を生成する。このＡｌ
2Ｏ3は不動態の陽極酸化皮膜であり、耐食性や耐摩耗性
に優れている。
【０００４】ところで、シリンダに接触する可能性のあ
るスカート部の表面が粗いとピストンの移動中にかじり
（スコーリング：scoring）や焼付きが発生する虞があ
る。焼付きを防ぐために、陽極酸化皮膜の表面に樹脂を
含浸させて摩擦抵抗を小さくしたピストンがある。以
下、樹脂を含浸させた陽極酸化皮膜について説明する。
るスカート部の表面が粗いとピストンの移動中にかじり
（スコーリング：scoring）や焼付きが発生する虞があ
る。焼付きを防ぐために、陽極酸化皮膜の表面に樹脂を
含浸させて摩擦抵抗を小さくしたピストンがある。以
下、樹脂を含浸させた陽極酸化皮膜について説明する。
【０００５】図６（ａ）〜（ｃ）は従来の従来のＳｉ系
アルミニウム合金製ピストンの陽極酸化皮膜の説明図で
ある。（ａ）は、一例として、硫酸電解液で生成した陽
極酸化皮膜を示す。母材としてのアルミニウム合金製ピ
ストン１００にＳｉ粒１１１・・・（・・・は複数個を示す。
以下同様。）が分布し、そのうちの表面近傍のＳｉ粒１
１２・・・が陽極酸化皮膜１１３に悪影響を及ぼして、陽
極酸化皮膜１１３が全体的に凹凸となっている。
アルミニウム合金製ピストンの陽極酸化皮膜の説明図で
ある。（ａ）は、一例として、硫酸電解液で生成した陽
極酸化皮膜を示す。母材としてのアルミニウム合金製ピ
ストン１００にＳｉ粒１１１・・・（・・・は複数個を示す。
以下同様。）が分布し、そのうちの表面近傍のＳｉ粒１
１２・・・が陽極酸化皮膜１１３に悪影響を及ぼして、陽
極酸化皮膜１１３が全体的に凹凸となっている。
【０００６】（ｂ）は、（ａ）の拡大図であり、たまた
ま表面に出ていたＳｉ粒１１５の部分には陽極酸化皮膜
を形成できずに大きな窪みＤ１となり、また、表面にご
く近いＳｉ粒１１６の部分には陽極酸化皮膜１１７が形
成できたけれども、膜厚は周囲の陽極酸化皮膜１１３と
比べると小さく、窪みＤ２ができている。すなわち、Ｓ
ｉを含むアルミニウム合金製ピストン１００を硫酸電解
液で陽極酸化処理をしても、平坦な陽極酸化皮膜１１３
が得られないことが分かった。また、硫酸電解液では、
微細な孔１１８…の孔径をｄ１とすると、ｄ１は一般的
に１５ｎｍ程度と小さいことが分かった。
ま表面に出ていたＳｉ粒１１５の部分には陽極酸化皮膜
を形成できずに大きな窪みＤ１となり、また、表面にご
く近いＳｉ粒１１６の部分には陽極酸化皮膜１１７が形
成できたけれども、膜厚は周囲の陽極酸化皮膜１１３と
比べると小さく、窪みＤ２ができている。すなわち、Ｓ
ｉを含むアルミニウム合金製ピストン１００を硫酸電解
液で陽極酸化処理をしても、平坦な陽極酸化皮膜１１３
が得られないことが分かった。また、硫酸電解液では、
微細な孔１１８…の孔径をｄ１とすると、ｄ１は一般的
に１５ｎｍ程度と小さいことが分かった。
【０００７】（ｃ）は、液状の光硬化性樹脂を微細な孔
１１８…に含浸させ、含浸した液状の光硬化性樹脂に光
を当てて硬化樹脂１１９…に変えた状態を示す。樹脂は
摩擦抵抗が小さいので、陽極酸化皮膜１１３，１１７に
硬化樹脂１１９…を含浸させることで、Ｓｉ系アルミニ
ウム合金製ピストンがシリンダ内を高速で往復移動する
ときの摩擦抵抗を小さくすることができる。
１１８…に含浸させ、含浸した液状の光硬化性樹脂に光
を当てて硬化樹脂１１９…に変えた状態を示す。樹脂は
摩擦抵抗が小さいので、陽極酸化皮膜１１３，１１７に
硬化樹脂１１９…を含浸させることで、Ｓｉ系アルミニ
ウム合金製ピストンがシリンダ内を高速で往復移動する
ときの摩擦抵抗を小さくすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（ｂ）に
示したように、陽極酸化皮膜１１３に窪みＤ１，Ｄ２が
発生して陽極酸化皮膜１１３を平坦に生成することが困
難であり、また、陽極酸化皮膜１１３に発生した微細な
孔１１８…の孔径ｄ１が小さいので陽極酸化皮膜１１３
に樹脂１１９を十分に含有することができない。このた
め、陽極酸化皮膜１１３に樹脂１１９を含浸させても摩
擦抵抗を所望の値まで小さくすることができない虞があ
る。
示したように、陽極酸化皮膜１１３に窪みＤ１，Ｄ２が
発生して陽極酸化皮膜１１３を平坦に生成することが困
難であり、また、陽極酸化皮膜１１３に発生した微細な
孔１１８…の孔径ｄ１が小さいので陽極酸化皮膜１１３
に樹脂１１９を十分に含有することができない。このた
め、陽極酸化皮膜１１３に樹脂１１９を含浸させても摩
擦抵抗を所望の値まで小さくすることができない虞があ
る。
【０００９】そこで、本発明の目的は、陽極酸化皮膜の
摩擦抵抗を十分に小さくすることができるＳｉ系アルミ
ニウム合金の陽極酸化処理方法を提供することにある。
摩擦抵抗を十分に小さくすることができるＳｉ系アルミ
ニウム合金の陽極酸化処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、りん酸塩並びにふっ化物を混合
した電解液でＳｉを含むアルミニウム合金に陽極酸化皮
膜を生成する工程と、陽極酸化皮膜の微細な孔に液状の
光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含浸する工程と、この
光硬化性樹脂に光を当てて、又は熱硬化性樹脂に熱を加
えて硬化する工程とからＳｉ系アルミニウム合金の陽極
酸化処理方法を構成する。
に本発明の請求項１は、りん酸塩並びにふっ化物を混合
した電解液でＳｉを含むアルミニウム合金に陽極酸化皮
膜を生成する工程と、陽極酸化皮膜の微細な孔に液状の
光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含浸する工程と、この
光硬化性樹脂に光を当てて、又は熱硬化性樹脂に熱を加
えて硬化する工程とからＳｉ系アルミニウム合金の陽極
酸化処理方法を構成する。
【００１１】りん酸塩には孔径を大きくする作用があ
り、ふっ化物はＳｉを溶解する作用と増膜作用の双方を
合わせもつ。従って、電解液中のりん酸塩で微細な孔の
孔径を大きくすることができる。微細な孔の孔径を大き
くすることで、平坦な陽極酸化皮膜に多量の光硬化性樹
脂又は熱硬化性樹脂を含浸することができる。また、電
解液中のふっ化物でＳｉの適度な溶解作用と増膜作用の
双方を引き出すことで、陽極酸化皮膜の表面を平坦にす
ることができる。
り、ふっ化物はＳｉを溶解する作用と増膜作用の双方を
合わせもつ。従って、電解液中のりん酸塩で微細な孔の
孔径を大きくすることができる。微細な孔の孔径を大き
くすることで、平坦な陽極酸化皮膜に多量の光硬化性樹
脂又は熱硬化性樹脂を含浸することができる。また、電
解液中のふっ化物でＳｉの適度な溶解作用と増膜作用の
双方を引き出すことで、陽極酸化皮膜の表面を平坦にす
ることができる。
【００１２】請求項２において、光硬化性樹脂又は熱硬
化性樹脂はふっ素樹脂を含有したものであることを特徴
とする。ふっ素樹脂は耐摩耗性や耐熱性に優れており、
ふっ素樹脂を光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に含有する
ことで、耐摩耗性や耐熱性に優れた光硬化性樹脂又は熱
硬化性樹脂を得ることができる。従って、ピストンのよ
うな高温状態で使用する部材に好適である。
化性樹脂はふっ素樹脂を含有したものであることを特徴
とする。ふっ素樹脂は耐摩耗性や耐熱性に優れており、
ふっ素樹脂を光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に含有する
ことで、耐摩耗性や耐熱性に優れた光硬化性樹脂又は熱
硬化性樹脂を得ることができる。従って、ピストンのよ
うな高温状態で使用する部材に好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係るＳｉ系アル
ミニウム合金の陽極酸化処理方法を説明するフローチャ
ートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。 ＳＴ１０；Ｓｉ系アルミニウム合金としてのＡＣ８Ｃア
ルミニウム合金製ピストン（以下、「アルミニウム合金
製ピストン」という）の表面を脱脂する。 ＳＴ１１；りん酸塩としてのりん酸３ナトリウム及びふ
っ化物としてのふっ化ナトリウムの混合水溶液中で電気
分解して、アルミニウム合金製ピストンの表面に陽極酸
化皮膜を生成する。このとき、陽極酸化皮膜の表面に微
細な孔が生成する。
づいて以下に説明する。図１は本発明に係るＳｉ系アル
ミニウム合金の陽極酸化処理方法を説明するフローチャ
ートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。 ＳＴ１０；Ｓｉ系アルミニウム合金としてのＡＣ８Ｃア
ルミニウム合金製ピストン（以下、「アルミニウム合金
製ピストン」という）の表面を脱脂する。 ＳＴ１１；りん酸塩としてのりん酸３ナトリウム及びふ
っ化物としてのふっ化ナトリウムの混合水溶液中で電気
分解して、アルミニウム合金製ピストンの表面に陽極酸
化皮膜を生成する。このとき、陽極酸化皮膜の表面に微
細な孔が生成する。
【００１４】ＳＴ１２；ふっ素樹脂を含有する液状の光
硬化性樹脂を準備し、この液状の光硬化性樹脂を陽極酸
化皮膜の微細な孔に含浸させる。 ＳＴ１３；微細な孔に含浸した液状の光硬化性樹脂に光
を当てて光硬化性樹脂を硬化させる。これで、本発明に
係るアルミニウム合金製ピストンの陽極酸化処理が完了
する。 以下、Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法のＳ
Ｔ１０〜ＳＴ１３を図２〜図３で詳しく説明する。
硬化性樹脂を準備し、この液状の光硬化性樹脂を陽極酸
化皮膜の微細な孔に含浸させる。 ＳＴ１３；微細な孔に含浸した液状の光硬化性樹脂に光
を当てて光硬化性樹脂を硬化させる。これで、本発明に
係るアルミニウム合金製ピストンの陽極酸化処理が完了
する。 以下、Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法のＳ
Ｔ１０〜ＳＴ１３を図２〜図３で詳しく説明する。
【００１５】図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るＳｉ系
アルミニウム合金の陽極酸化処理方法の第１説明図であ
る。（ａ）は、ＳＴ１０（脱脂）後の状態を示す図であ
り、アルミニウム合金製ピストン１０の表面１０ａを脱
脂した状態を示す。アルミニウム合金製ピストン１０は
アルミニウムに右から左へＳｉ粒１２，１３，１４が分
散しているとする。
アルミニウム合金の陽極酸化処理方法の第１説明図であ
る。（ａ）は、ＳＴ１０（脱脂）後の状態を示す図であ
り、アルミニウム合金製ピストン１０の表面１０ａを脱
脂した状態を示す。アルミニウム合金製ピストン１０は
アルミニウムに右から左へＳｉ粒１２，１３，１４が分
散しているとする。
【００１６】（ｂ）は、ＳＴ１１（陽極酸化）後の状態
を示す図であり、りん酸３ナトリウム及びふっ化ナトリ
ウムの混合水溶液中で電気分解して陽極酸化皮膜１６を
生成した状態を示す。りん酸３ナトリウムの腐食作用で
アルミニウム合金製ピストン１０の表皮１０ａ（（ａ）
に示す）が溶解して、Ｓｉ粒１２，１３，１４が露出す
る。これらＳｉ粒１２，１３，１４がふっ化ナトリウム
の作用で溶解して、小さくなる。
を示す図であり、りん酸３ナトリウム及びふっ化ナトリ
ウムの混合水溶液中で電気分解して陽極酸化皮膜１６を
生成した状態を示す。りん酸３ナトリウムの腐食作用で
アルミニウム合金製ピストン１０の表皮１０ａ（（ａ）
に示す）が溶解して、Ｓｉ粒１２，１３，１４が露出す
る。これらＳｉ粒１２，１３，１４がふっ化ナトリウム
の作用で溶解して、小さくなる。
【００１７】このため、Ｓｉ粒１２，１３，１４が存在
するにも拘らず、酸化膜１６が良好に成長する。この結
果、酸化膜１６の表面１６ａが揃うので、面粗度は小さ
くなり、膜厚ｔ２はほぼ一定となる。また、電解液には
りん酸３ナトリウムを含むため、りん酸３ナトリウムの
孔径を大きくする作用で、微細な孔１８…の孔径ｄ２は
十分に大きくなる。
するにも拘らず、酸化膜１６が良好に成長する。この結
果、酸化膜１６の表面１６ａが揃うので、面粗度は小さ
くなり、膜厚ｔ２はほぼ一定となる。また、電解液には
りん酸３ナトリウムを含むため、りん酸３ナトリウムの
孔径を大きくする作用で、微細な孔１８…の孔径ｄ２は
十分に大きくなる。
【００１８】図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るＳｉ系
アルミニウム合金の陽極酸化処理方法の第２説明図であ
る。（ａ）は、ＳＴ１２（樹脂含浸）後の状態を示す図
であり、ふっ素樹脂を含有する液状の光硬化性樹脂２０
を準備し、この液状の光硬化性樹脂２０を陽極酸化皮膜
１６の微細な孔１８…に含浸した状態を示す。微細な孔
１８…の孔径ｄ２が１００ｎｍと大きいので、多量の光
硬化性樹脂２０を微細な孔１８…内に含浸させることが
できる。なお、光硬化性樹脂２０は溶媒希釈しなくても
液状をなす樹脂である。
アルミニウム合金の陽極酸化処理方法の第２説明図であ
る。（ａ）は、ＳＴ１２（樹脂含浸）後の状態を示す図
であり、ふっ素樹脂を含有する液状の光硬化性樹脂２０
を準備し、この液状の光硬化性樹脂２０を陽極酸化皮膜
１６の微細な孔１８…に含浸した状態を示す。微細な孔
１８…の孔径ｄ２が１００ｎｍと大きいので、多量の光
硬化性樹脂２０を微細な孔１８…内に含浸させることが
できる。なお、光硬化性樹脂２０は溶媒希釈しなくても
液状をなす樹脂である。
【００１９】（ｂ）は、ＳＴ１３（樹脂硬化）後の状態
を示す図であり、照射ランプ２４から矢印の如く光を投
光して、投光した光を微細な孔１８…に含浸した液状の
光硬化性樹脂２０に当てて硬化させた状態を示す（以
下、硬化後の光硬化性樹脂を光硬化性樹脂２２として説
明する）。これで、アルミニウム合金製ピストン１０の
陽極酸化処理が完了する。
を示す図であり、照射ランプ２４から矢印の如く光を投
光して、投光した光を微細な孔１８…に含浸した液状の
光硬化性樹脂２０に当てて硬化させた状態を示す（以
下、硬化後の光硬化性樹脂を光硬化性樹脂２２として説
明する）。これで、アルミニウム合金製ピストン１０の
陽極酸化処理が完了する。
【００２０】本発明によれば、りん酸３ナトリウムには
孔径を大きくする作用があり、ふっ化ナトリウムはＳｉ
を溶解する作用と増膜作用の双方を合わせもつ。従っ
て、電解液中のりん酸３ナトリウムで微細な孔１８…の
孔径ｄ２を大きくすることができる。微細な孔１８…の
孔径ｄ２を大きくすることで、陽極酸化皮膜１６に多量
の光硬化性樹脂２２を含浸することができ、且つ含浸し
た光硬化性樹脂２２を微細な孔１８…内に確実に固着す
ることができる。
孔径を大きくする作用があり、ふっ化ナトリウムはＳｉ
を溶解する作用と増膜作用の双方を合わせもつ。従っ
て、電解液中のりん酸３ナトリウムで微細な孔１８…の
孔径ｄ２を大きくすることができる。微細な孔１８…の
孔径ｄ２を大きくすることで、陽極酸化皮膜１６に多量
の光硬化性樹脂２２を含浸することができ、且つ含浸し
た光硬化性樹脂２２を微細な孔１８…内に確実に固着す
ることができる。
【００２１】また、電解液中のふっ化ナトリウムでＳｉ
の適度な溶解作用と増膜作用の双方を引き出すことで、
陽極酸化皮膜１６の表面１６ａを平坦にすることができ
る。微細な孔１８…の孔径ｄ２を大きくすることで、平
坦な陽極酸化皮膜１６に多量の光硬化性樹脂２２を含浸
することができる。この結果、陽極酸化皮膜１６の摩擦
抵抗を十分に小さくすることができる。
の適度な溶解作用と増膜作用の双方を引き出すことで、
陽極酸化皮膜１６の表面１６ａを平坦にすることができ
る。微細な孔１８…の孔径ｄ２を大きくすることで、平
坦な陽極酸化皮膜１６に多量の光硬化性樹脂２２を含浸
することができる。この結果、陽極酸化皮膜１６の摩擦
抵抗を十分に小さくすることができる。
【００２２】また、光硬化性樹脂２２に含有したふっ素
樹脂は、耐摩耗性や耐熱性に優れており、光硬化性樹脂
２２を耐摩耗性や耐熱性に優れた樹脂にすることができ
る。従って、光硬化性樹脂２２を、例えば１００℃〜３
００℃の高温において使用することができるので、ピス
トンのような高温状態で使用する部材に好適である。
樹脂は、耐摩耗性や耐熱性に優れており、光硬化性樹脂
２２を耐摩耗性や耐熱性に優れた樹脂にすることができ
る。従って、光硬化性樹脂２２を、例えば１００℃〜３
００℃の高温において使用することができるので、ピス
トンのような高温状態で使用する部材に好適である。
【００２３】
【実施例】本発明に係る実施例及び比較例を表１、表２
及び図４に基いて説明する。 共通条件： 供試材 ＡＣ８Ｃ（ＪＩＳ Ｈ ５２０２ アルミニウム
合金鋳物） 成分は表１に示すが、約１０％のＳｉを含む鋳物であ
る。
及び図４に基いて説明する。 共通条件： 供試材 ＡＣ８Ｃ（ＪＩＳ Ｈ ５２０２ アルミニウム
合金鋳物） 成分は表１に示すが、約１０％のＳｉを含む鋳物であ
る。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】実施例：アルミニウム合金製ピストンの表
面を脱脂した後、０．４モル／ｌりん酸３ナトリウム及
び０．１２５モル／ｌふっ化ナトリウムの混合電解液
で、電解液温度を２２℃、電圧を７０Ｖとして３０分間
電気分解して、アルミニウム合金製ピストンの表面に陽
極酸化皮膜を生成した。陽極酸化皮膜の微細な孔は孔径
ｄ２（図２（ｂ）参照）が１００ｎｍと大きく、陽極酸
化皮膜の表面最大粗さＲｍａｘは２〜３μｍと平坦であ
る。なお、Ｒｍａｘは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義する
表面粗さの最大高さであるが、便宜上「表面最大粗さＲ
ｍａｘ」を表記した。
面を脱脂した後、０．４モル／ｌりん酸３ナトリウム及
び０．１２５モル／ｌふっ化ナトリウムの混合電解液
で、電解液温度を２２℃、電圧を７０Ｖとして３０分間
電気分解して、アルミニウム合金製ピストンの表面に陽
極酸化皮膜を生成した。陽極酸化皮膜の微細な孔は孔径
ｄ２（図２（ｂ）参照）が１００ｎｍと大きく、陽極酸
化皮膜の表面最大粗さＲｍａｘは２〜３μｍと平坦であ
る。なお、Ｒｍａｘは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義する
表面粗さの最大高さであるが、便宜上「表面最大粗さＲ
ｍａｘ」を表記した。
【００２７】次に、生成した陽極酸化皮膜を１０ｍｍＨ
ｇの減圧状態で、パーフロロオクチルエチルメタクレー
ト（光硬化性樹脂）液中に５分間浸漬した後、大気開放
して９８℃の温水に１０分間浸漬した。温水から取り出
した後、照射ランプから投光した光を５分間当ててパー
フロロオクチルエチルメタクレートを硬化した。この結
果、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ2で摩擦係数μを０．００６
と小さくすることができた。なお、摩擦係数μについて
は図４のグラフで詳しく説明する。なお、パーフロロオ
クチルエチルメタクレートの化学式は以下の通りであ
る。
ｇの減圧状態で、パーフロロオクチルエチルメタクレー
ト（光硬化性樹脂）液中に５分間浸漬した後、大気開放
して９８℃の温水に１０分間浸漬した。温水から取り出
した後、照射ランプから投光した光を５分間当ててパー
フロロオクチルエチルメタクレートを硬化した。この結
果、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ2で摩擦係数μを０．００６
と小さくすることができた。なお、摩擦係数μについて
は図４のグラフで詳しく説明する。なお、パーフロロオ
クチルエチルメタクレートの化学式は以下の通りであ
る。
【００２８】
【化１】
【００２９】比較例：アルミニウム合金製ピストンの表
面を脱脂した後、１５％硫酸の電解液で、電解液温度を
０℃、電圧を１５Ｖとして２０分間電気分解して、アル
ミニウム合金製ピストンの表面に陽極酸化皮膜を生成し
た。陽極酸化皮膜の微細な孔は孔径ｄ１（図６（ｂ）参
照）が１５ｎｍと小さく、陽極酸化皮膜の表面最大粗さ
Ｒｍａｘは１２〜１３μｍと凸凹である。
面を脱脂した後、１５％硫酸の電解液で、電解液温度を
０℃、電圧を１５Ｖとして２０分間電気分解して、アル
ミニウム合金製ピストンの表面に陽極酸化皮膜を生成し
た。陽極酸化皮膜の微細な孔は孔径ｄ１（図６（ｂ）参
照）が１５ｎｍと小さく、陽極酸化皮膜の表面最大粗さ
Ｒｍａｘは１２〜１３μｍと凸凹である。
【００３０】次に、生成した陽極酸化皮膜を１０ｍｍＨ
ｇの減圧状態でパーフロロオクチルエチルメタクレート
液中に５分間浸漬した後、大気開放して９８℃の温水に
１０分間浸漬した。温水から取り出した後、照射ランプ
から投光した光を５分間当ててパーフロロオクチルエチ
ルメタクレートを硬化した。この結果、面圧３０ｋｇｆ
／ｃｍ2で摩擦係数μは０．０７であった。この摩擦係
数μは実施例の０．００６と比較して大きい。なお、摩
擦係数μについては図４のグラフで詳しく説明する。
ｇの減圧状態でパーフロロオクチルエチルメタクレート
液中に５分間浸漬した後、大気開放して９８℃の温水に
１０分間浸漬した。温水から取り出した後、照射ランプ
から投光した光を５分間当ててパーフロロオクチルエチ
ルメタクレートを硬化した。この結果、面圧３０ｋｇｆ
／ｃｍ2で摩擦係数μは０．０７であった。この摩擦係
数μは実施例の０．００６と比較して大きい。なお、摩
擦係数μについては図４のグラフで詳しく説明する。
【００３１】図４は本発明に係る陽極酸化皮膜の摩擦係
数を示すグラフであり、縦軸は摩擦係数μを示し、横軸
は面圧ｋｇｆ／ｃｍ2を示す。実線は実施例のグラスを
示し、破線は比較例のグラスを示す。実施例おいて、摩
擦係数μは、面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０１
３、面圧２０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．００８、面圧３
０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．００６、面圧４０ｋｇｆ／
ｃｍ2のとき０．００８、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき
０．００６である。実施例によれば、面圧が１０〜５０
ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲で摩擦係数μを０．０１３以下に
小さくすることができる。
数を示すグラフであり、縦軸は摩擦係数μを示し、横軸
は面圧ｋｇｆ／ｃｍ2を示す。実線は実施例のグラスを
示し、破線は比較例のグラスを示す。実施例おいて、摩
擦係数μは、面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０１
３、面圧２０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．００８、面圧３
０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．００６、面圧４０ｋｇｆ／
ｃｍ2のとき０．００８、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき
０．００６である。実施例によれば、面圧が１０〜５０
ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲で摩擦係数μを０．０１３以下に
小さくすることができる。
【００３２】一方、比較例において、摩擦係数μは、面
圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０６、面圧２０ｋｇｆ
／ｃｍ2のとき０．０６９、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ2のと
き０．０６９、面圧４０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０６
２、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０５４である。
比較例によれば、面圧が１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2の範
囲で摩擦係数μは０．０５４以上になり、実施例の摩擦
係数μ０．０１３より大きくなる。
圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０６、面圧２０ｋｇｆ
／ｃｍ2のとき０．０６９、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ2のと
き０．０６９、面圧４０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０６
２、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ2のとき０．０５４である。
比較例によれば、面圧が１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2の範
囲で摩擦係数μは０．０５４以上になり、実施例の摩擦
係数μ０．０１３より大きくなる。
【００３３】なお、前記実施の形態では、Ｓｉ系アルミ
ニウム合金としてＳｉ系アルミニウム合金製ピストンを
例に説明したが、その他のＳｉ系アルミニウム合金鋳物
に適用することも可能であり、鋳物以外の部材に適用す
ることも可能である。りん酸塩としてりん酸３ナトリウ
ムを使用した例を示したが、その他にりん酸ナトリウム
などを使用してもよい。
ニウム合金としてＳｉ系アルミニウム合金製ピストンを
例に説明したが、その他のＳｉ系アルミニウム合金鋳物
に適用することも可能であり、鋳物以外の部材に適用す
ることも可能である。りん酸塩としてりん酸３ナトリウ
ムを使用した例を示したが、その他にりん酸ナトリウム
などを使用してもよい。
【００３４】また、ふっ化物としてふっ化ナトリウムを
使用した例を示したが、その他にふっ化カリウムなどを
使用してもよく、アルカリ金属系ふっ化物であれば同等
の作用効果がある。さらに、液状の光硬化性樹脂として
パーフロロオクチルエチルメタクレート液を使用した例
を説明したが、ふっ素を含んだその他の光硬化性樹脂を
使用してもよい。また、光硬化性樹脂は、例えば紫外線
硬化性樹脂や可視光硬化性樹脂が該当する。さらに、光
硬化性樹脂に限らないで、例えば熱硬化性樹脂を使用し
ても同様の効果を得ることができる。
使用した例を示したが、その他にふっ化カリウムなどを
使用してもよく、アルカリ金属系ふっ化物であれば同等
の作用効果がある。さらに、液状の光硬化性樹脂として
パーフロロオクチルエチルメタクレート液を使用した例
を説明したが、ふっ素を含んだその他の光硬化性樹脂を
使用してもよい。また、光硬化性樹脂は、例えば紫外線
硬化性樹脂や可視光硬化性樹脂が該当する。さらに、光
硬化性樹脂に限らないで、例えば熱硬化性樹脂を使用し
ても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、電解液中のりん酸塩で微細な孔の孔
径を大きくすることができる。微細な孔の孔径を大きく
することで、平坦な陽極酸化皮膜に多量の光硬化性樹脂
又は熱硬化性樹脂を含浸することができる。また、電解
液中のふっ化物でＳｉの適度な溶解作用と増膜作用の双
方を引き出すことで、陽極酸化皮膜の表面を平坦にする
ことができる。この結果、平坦な陽極酸化皮膜の表面に
樹脂を十分に含浸することができるので、陽極酸化皮膜
の摩擦抵抗を十分に小さくすることができる。
する。請求項１は、電解液中のりん酸塩で微細な孔の孔
径を大きくすることができる。微細な孔の孔径を大きく
することで、平坦な陽極酸化皮膜に多量の光硬化性樹脂
又は熱硬化性樹脂を含浸することができる。また、電解
液中のふっ化物でＳｉの適度な溶解作用と増膜作用の双
方を引き出すことで、陽極酸化皮膜の表面を平坦にする
ことができる。この結果、平坦な陽極酸化皮膜の表面に
樹脂を十分に含浸することができるので、陽極酸化皮膜
の摩擦抵抗を十分に小さくすることができる。
【００３６】請求項２において、光硬化性樹脂又は熱硬
化性樹脂はふっ素樹脂を含有したものである。ふっ素樹
脂は耐摩耗性や耐熱性に優れており、ふっ素樹脂を光硬
化性樹脂又は熱硬化性樹脂に含有することで、耐摩耗性
や耐熱性に優れた光硬化性樹脂を得ることができる。し
たがって、ピストンのような高温状態で使用する部材に
好適である。
化性樹脂はふっ素樹脂を含有したものである。ふっ素樹
脂は耐摩耗性や耐熱性に優れており、ふっ素樹脂を光硬
化性樹脂又は熱硬化性樹脂に含有することで、耐摩耗性
や耐熱性に優れた光硬化性樹脂を得ることができる。し
たがって、ピストンのような高温状態で使用する部材に
好適である。
【図１】本発明に係るＳｉ系アルミニウム合金の陽極酸
化処理方法を説明するフローチャート
化処理方法を説明するフローチャート
【図２】本発明に係るＳｉ系アルミニウム合金の陽極酸
化処理方法の第１説明図
化処理方法の第１説明図
【図３】本発明に係るＳｉ系アルミニウム合金の陽極酸
化処理方法の第２説明図
化処理方法の第２説明図
【図４】本発明に係る陽極酸化皮膜の摩擦係数を示すグ
ラフ
ラフ
【図５】従来のＳｉ系アルミニウム合金製ピストンの側
面図
面図
【図６】従来の従来のＳｉ系アルミニウム合金製ピスト
ンの陽極酸化皮膜の説明図
ンの陽極酸化皮膜の説明図
１０…アルミニウム合金（アルミニウム合金製ピスト
ン）、１２，１３，１４…Ｓｉ粒、１６…陽極酸化皮
膜、１８…微細な孔、２０…液状の光硬化性樹脂、２２
…硬化後の光硬化性樹脂。
ン）、１２，１３，１４…Ｓｉ粒、１６…陽極酸化皮
膜、１８…微細な孔、２０…液状の光硬化性樹脂、２２
…硬化後の光硬化性樹脂。
Claims (2)
- 【請求項１】 りん酸塩並びにふっ化物を混合した電解
液でＳｉを含むアルミニウム合金に陽極酸化皮膜を生成
する工程と、 陽極酸化皮膜の微細な孔に液状の光硬化性樹脂又は熱硬
化性樹脂を含浸する工程と、 この光硬化性樹脂に光を当てて、又は熱硬化性樹脂に熱
を加えて硬化する工程とからなるＳｉ系アルミニウム合
金の陽極酸化処理方法。 - 【請求項２】 前記光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂はふ
っ素樹脂を含有したものであることを特徴とする請求項
１記載のＳｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130551A JP2000328292A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法 |
| US09/574,610 US6372115B1 (en) | 1999-05-11 | 2000-05-11 | Process for anodizing Si-based aluminum alloy |
| GB0011417A GB2351681B (en) | 1999-05-11 | 2000-05-11 | Process for anodizing Si-based aluminium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130551A JP2000328292A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328292A true JP2000328292A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15036987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11130551A Pending JP2000328292A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6372115B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000328292A (ja) |
| GB (1) | GB2351681B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018116753A1 (ja) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストン、内燃機関のピストンの製造方法、及び構造体 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10022074A1 (de) * | 2000-05-06 | 2001-11-08 | Henkel Kgaa | Elektrochemisch erzeugte Schichten zum Korrosionsschutz oder als Haftgrund |
| US7569132B2 (en) * | 2001-10-02 | 2009-08-04 | Henkel Kgaa | Process for anodically coating an aluminum substrate with ceramic oxides prior to polytetrafluoroethylene or silicone coating |
| US7820300B2 (en) | 2001-10-02 | 2010-10-26 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Article of manufacture and process for anodically coating an aluminum substrate with ceramic oxides prior to organic or inorganic coating |
| US7452454B2 (en) * | 2001-10-02 | 2008-11-18 | Henkel Kgaa | Anodized coating over aluminum and aluminum alloy coated substrates |
| US7578921B2 (en) * | 2001-10-02 | 2009-08-25 | Henkel Kgaa | Process for anodically coating aluminum and/or titanium with ceramic oxides |
| GB2402980B (en) * | 2003-06-18 | 2006-09-20 | Westinghouse Brakes | Seal arrangement |
| US7527872B2 (en) * | 2005-10-25 | 2009-05-05 | Goodrich Corporation | Treated aluminum article and method for making same |
| US9701177B2 (en) | 2009-04-02 | 2017-07-11 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Ceramic coated automotive heat exchanger components |
| US8609254B2 (en) | 2010-05-19 | 2013-12-17 | Sanford Process Corporation | Microcrystalline anodic coatings and related methods therefor |
| US8512872B2 (en) | 2010-05-19 | 2013-08-20 | Dupalectpa-CHN, LLC | Sealed anodic coatings |
| JP5913227B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2016-04-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関とその製造方法 |
| JP7084234B2 (ja) * | 2018-07-04 | 2022-06-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| JP7678980B2 (ja) * | 2021-08-19 | 2025-05-19 | スズキ株式会社 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3715211A (en) * | 1971-02-01 | 1973-02-06 | Horizons Inc | Process and product of cold sealing an anodized aluminum article by a photo-polymerization process |
| JPS5025696A (ja) * | 1973-07-06 | 1975-03-18 | ||
| JPH03222796A (ja) * | 1990-01-30 | 1991-10-01 | Nippon Light Metal Co Ltd | 平版印刷版用アルミニウム支持体 |
| JPH0525696A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Mazda Motor Corp | Ａｌ合金製部材及びその製造方法 |
| US5775892A (en) * | 1995-03-24 | 1998-07-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for anodizing aluminum materials and application members thereof |
| JPH10195568A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-28 | Konica Corp | 平版印刷版用アルミニウム合金板 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11130551A patent/JP2000328292A/ja active Pending
-
2000
- 2000-05-11 GB GB0011417A patent/GB2351681B/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-11 US US09/574,610 patent/US6372115B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018116753A1 (ja) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストン、内燃機関のピストンの製造方法、及び構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2351681B (en) | 2003-04-02 |
| GB0011417D0 (en) | 2000-06-28 |
| GB2351681A (en) | 2001-01-10 |
| US6372115B1 (en) | 2002-04-16 |
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