JPH02119664A - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスカート部を改良した内燃機関用のピストンに
関する。

（従来技術） シリンダ本体をアルミニウム合金製とした内燃機関にお
いて、従来、シリンダ本体の軽量化を図るため、鋳鉄製
のシリンダ本体チを省略して、高シリコンのアルミニウ
ム合金材であるＡ３９０のような高シリコンアルミニウ
ム合金材がブロックと一体で用いられるようになって来
た。しかし、シリンダの初晶シリコンの突出アタックに
よって、ピストンがＡＣ８Ｂ材のようなアルミニウム合
金材の裸では容易にスカッフィングが発生する為、スカ
ート面摺動面に鉄めっきや硬質クロムめっきが施したも
のが知られている。

（本発明が解決しようとする課題） ところが、前述した如き硬質クロムめっきは、鉄めっき
等に比べて高硬度であるためシリンダとの初期馴染が悪
く、このため、馴染に時間を要すばかりでな（、特に運
転初期にエンジンを高速回転させると、異常摩耗やかじ
りが発生する等の問題がある。また、鉄めっきに於いて
も、硬質クロムめっきに比べて初期馴染み性は良いもの
の、運転初期にエンジンを高速回転させたり、寒冷地等
の低温時の始動時に鉄めっき摺動面が異常摩耗やかじり
を発生する等の問題がある。

それ故に、本発明は上記に鑑み、Ａ３９０材シリンダの
ような相手材ピストンに鉄めっき層を被覆するとともに
、この鉄めっき層の表面にリン酸マンガン塩結晶化皮膜
を形成させ更にその上にリン酸スズの皮膜を有するピス
トンを提供することで前述の不具合を解消させることを
解決すべき課題とする。

（課題を解決するための手段とその作用）本発明は、ピ
ストンのスカート部表面に鉄めっき層を形成させるとと
もに、この鉄めっき層の表面に、リン酸マンガン結晶皮
膜を析出させ、更にその表面にリン酸スズの結晶皮膜を
析出させたリン酸塩の二重皮膜を形成するピストンを提
供する。

この構成によれば、鉄めっき表面にリン酸マンガン塩結
晶及びリン酸スズ皮膜の三重層からなる皮膜の存在によ
り、ピストンの鉄めっき層とシリンダの初晶シリコンの
鋭角端部や他の金属部分との金属同士心の直接接触が避
けられるとともにリン酸スズの多孔質で緻密な細かい結
晶である為、潤滑油の吸収性、保油性が良く、低温時、
高温時に於ける運転初期や高回転にも油膜の生成を確保
して異常摩耗やかじりの発生を未然に防止することが出
来る。

（実施例） 以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づいて説明す
る。第１図中１はピストン本体であり、ＡＣ８Ｂ材アル
ミニウム合金によって構成されている。ピストン本体の
少なくともスカート部表面には鉄めっき層２が１０〜２
０μｍの厚みで処理されており、この鉄めっき皮膜層２
を形成させた後水洗をし、ピストンの鉄めっき２０表面
を洗浄する。蓚酸で表面調整を行い水洗を施してからそ
して、この後、ピストン１をリン酸塩浴中（リン酸マン
ガン塩処理液として日本パー力ライジング（株）　社製
パルホスＭ−ＬＡ＞に浸漬し、１０μｍのリン酸マンガ
ン塩結晶３を析出被覆させる。

リン酸マンガン塩結晶３が鉄めつき２の表面に生成する
際鉄めっき２の表面の一部が溶液中に溶解し、瞬間に第
三リン酸マンガンが生成される。そして、この第三リン
酸マンガンは不熔解性である為、生成された瞬間に鉄め
っき皮膜層２の表面に結晶として析出する。

次に、このリン酸マンガン塩結晶皮膜が生成されたピス
トンｌを水洗いしたならば、塩化第１スズ溶液中（リン
酸スズ塩処理液として日本パー力ライジング（株）社製
エンジュリオンＢ４３）に浸漬する。塩化第１スズ溶液
中のスズがリン酸マンガン結晶皮膜層３の表面と反応し
表面にリン酸スズ皮膜４が１〜２μｍの厚みで析出され
る。

尚、この塩化第１スズ溶液に処理されたピストンｌは再
び水洗いされ、湯洗され、乾燥工程を経て取出される。

第２図に示す写真は鉄めっき層２及び更にその上にリン
酸マンガン結晶皮膜層３の表面に生成されたリン酸スズ
塩皮膜４０表面を、１０００倍で拡大して示す電子顕微
鏡写真である。また第３図に示す写真は、上記リン酸ス
ズ塩皮膜の析出箇所を、同じ＜１０００倍に拡大したｘ
Ｈマイク９アナライザーによる写真であり、この写真中
白っぽく見えるところがリン酸スズの結晶であり、第４
図は同じ箇所の１０００倍に拡大したＸ線マイクロアナ
ライザーによる写真であり、白っぽく見えるところがリ
ン酸マンガンの結晶が検出されるところである。

上記リン酸マンガン塩結晶と、リン酸スズの結晶の二重
層の皮膜は第２図からも明らかに示すように、鉄めっき
皮膜２の表面全面に亘って析出されていてことが分る。

リン酸スズの結晶粒は個々が微細な結晶をなしリン酸マ
ンガン結晶の凹凸な窪んだ部分を埋めるような状態で析
出されている。

従って、このリン酸スズの結晶はリン酸マンガン塩結晶
３の表面に露出して、この表面の粗さを減らしているこ
とが分る。リン酸スズの微細で緻密な結晶が多孔質な構
造の状態で表面造形されている。

このような本発明の一実施例によれば、リン酸マンガン
とリン酸スズの二重の結晶化皮膜の存在により、運転初
期でのピストン１と鉄めっき層２との接触つまり金属対
金属、初晶Ｓｉとの直接接触が回避されるとともに、こ
のリン酸マンガンとリン酸スズの二重層の結晶皮膜は硬
い鉄めっき層２の表面に柔らかく、潤滑油を多く含んで
いて密着性も良く剥離しない潤滑効果の優れているため
に初期馴染性が良好になり、かじりや異常摩耗を未然に
防止することが出来る。しかもリン酸スズが局部的な加
熱や焼付き等の高温環境にさらされた時にリン酸スズが
分解してスズとなって働き潤滑剤の役目をする為、焼付
けの防止となる。

また、このリン酸マンガン３及びリン酸スズ４の結晶皮
膜は化学的な変性によって生成されるため、鉄めっき皮
膜２に対する密着性が良く、この為、熱による剥離等も
なく、上記馴染性を長期に亘って持続することが出来る
。

また、本発明に係るピストンは、２サイクルや４サイク
ルの内燃機関の高シリコンアルミニウム合金製シリンダ
に限らず鋳鉄製や鉄やニッケル系の分散複合めっき処理
されたシリンダにも同様に実施可能である。

（効果） 以上詳述した本発明によれば、鉄めっき皮膜の表面にリ
ン酸マンガン皮膜を更に、リン酸スズ皮膜の二重の化成
皮膜の存在によって、運転初期での金属の直接接触が避
られるとともに、このリン酸マンガン結晶の表面にリン
酸スズの結晶が緻密で微細な多孔質の構造状態を造形析
出されている為、シリンダとの初期馴染性が良好となり
、かじりや異常摩耗等のトラブルが未然に防止出来る利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すピストン本体の断面
図、第２図は鉄めっき上のリン酸マンガン結晶皮膜とリ
ン酸スズ皮膜との化成処理二重層から成る表面を１００
０倍で拡大した結晶構造の電子顕微鏡写真、第３図はス
ズの析出部分を１０００倍に拡大して示す金属組織の写
真、第４図はマンガンの析出部分を１０００倍に拡大し
て示す金属組織の写真である。 １−　ピストン本体 ２−鉄めっき皮膜層 ３−　リン酸マンガン結晶皮膜 ４−・リン酸スズ結晶皮膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム合金で作られた内燃機関用のピストンに於
   いて、少なくともピストンのスカート部表面に鉄めっき
   層を形成させるとともに、この鉄めっき層の表面に、リ
   ン酸マンガン結晶皮膜を析出させ、更にその表面にリン
   酸スズの結晶皮膜を析出させたリン酸塩の二重皮膜を形
   成することを特徴とする内燃機関用のピストン。