JPH02308953A - 繊維強化金属製機械要素の製造方法 - 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］ この発明は熱膨張係数の大きいアルミニウム等の金属と
セラミック等の強化繊維とを複合化さぜた繊維強化金属
製機械要素に関する。

［従来の技術］ 近来、機械要素を形成する金属材料としてアルミニウム
等の軽合金を採用し、機械要素の軽量化を図っている。

ところで内燃機関のピストンのように耐摩耗性を要求さ
れる機械要素にアルミニウムを採用すると、摩耗度が大
きいなめ、アルミニウムの表面に表面処理を施す等の対
策が必要になる。

この対策としてピストンにあっては、ピストンに耐摩耗
性の高いニレジスト鋳鉄製のリンクを鋳込み、そのリン
グにビス１〜ンリング溝を形成する方法、アルミニウム
の表面に、Ｎｉ、Ｎｉ−３ｉＣ（またはＳ　、ｊ　ｓ　
Ｎ　４等）の硬質メッキ層を形成する方法が試みられて
いた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、アルミニウム等の熱膨張係数の高い軽金属にあ
っては、熱サイクルによって軽金属と上記リングとの境
界に剥離が発生したり軽金属から硬質メッキ層が剥離す
る問題がある。

尚、関連技術として、強化繊維の径に対する長さの異な
る強化繊維を種々用意し、機械要素の内外の強度と耐摩
耗性とを調整した「繊維強化金属複合材料部材及びその
製造方法」　（特開昭５Ｌ７４２４７号公報）の提案か
あるが、熱サイクルに対する剥離強度を向上させようと
するものではなかった。

本発明の目的は、繊維強化金属の表面に剥離強度の高い
硬質メッキ層を形成し、繊維強化金属製機械要素の耐摩
耗性を補償することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、金属と強化繊維と
を複合化させて形成した繊維強化金属製機械要素の表面
をエツチングして強化繊維の一部を露出させ、その表面
にメッキ層を形成して繊維強化金属製機械要素を構成し
たものである。

［作用］ 強化繊維は金属の熱膨張を阻み、繊維強化金属製機械要
素の熱膨張を阻むから繊維強化金属製機械要素は一定の
性能を維持することができる。そして、この繊維強化金
属製機械要素の表面にエツチングによる強化繊維の露出
面を形成して、この露出面に硬質メッキ処理を施すと、
強化繊維の露出部分が硬質メッキ層に対して基材となっ
て熱膨張に対する硬質メッキ層の剥離を防止する。

したがって繊維強化金属製機械要素自体で熱膨張を抑制
しつつ、硬質メッキ層の剥離強度自体を向上させた繊維
強化金属製機械要素を提供できる。

［実施例１ 以下に繊維強化金属製機械要素を補強部材として備えた
内燃機関のピストンを添付図面に基づいて説明する。

内燃機関のビスＩ〜ンにおいて熱サイクルが最も大きい
部位はピストンの頂面側であり、ビス１−ンスラップ音
を発生させる部分はビス１ヘンの１ヘツブランドに一体
的に嵌合するピストントップリングであるから、実施例
にあっては、ビス１−ンの１ヘツブランドを円周方向に
沿って繊維強化金属の補強体で補強して熱膨張に対処し
、耐摩耗性については、この補強体に形成するビス１ヘ
ントツプリング溝の表面に硬質メッキ層を形成して対処
する。

具体的には第１図に示すように、アルミニウム（ＪＩＳ
−Ａ、Ｃ８Ａ）等の熱膨張係数の大きい軽金属母材１に
複合材料（例えばＳｉＣ。

Ｓｉ３Ｎ４等のセラミック）の強化繊維２を複合化させ
て第２図に示すビス１〜ン３のトップランド４を形成す
るための環状の補強体５を構成する。

つまり２実施例にあっては軽金属母材１に対する複合化
材料２の体積比を約１５％Ｖｆとして上記補強体５を繊
維強化金属（ＦＲＭ）で構成している。補強体５は、例
えば一定圧力（５００〜ｌｏｏＯｂｇ／ａａ）で加圧し
つつ軽金属母材１を凝固させる溶湯鍛造法で形成され、
補強体５の外周面には、補強体５の成形と同時、あるい
は成形後においてトップリング溝６が形成される。

このような補強体５は、ピストン３の外郭を形成する溶
湯＠造型（図示せず）内に設置され、その溶湯鍛造型内
に注湯した軽金属溶湯の凝固によってピストン３と一体
化する。

さて、この実施例にあって溶湯鍛造後のピストン３の１
−ツブリング溝６は、第３図に示すようにエツチング（
腐蝕）溶液７（例えばＮａＯＨ１０％水溶液）でエツチ
ング処理し、第１図に示すようにトップリング溝６の表
面に上記強化繊維２を露出させ、次いで、トップリング
溝６にＮｉ。

Ｎｉ−８ｉＣ（または５ｉ３Ｎ４）等の無電解硬質メッ
キ処理を施す。つまり、トップリング溝６の表面には、
上記強化縁［２を基材とする硬質メツキ層８を一体的に
形成する。

以上のように、補強体５をｍ維強化金属で形成してピス
トン３の熱膨張を抑制し、１〜・ツブリング溝６の表面
に強化繊維２を基材として硬質メ・ツキ層８を形成する
と、強化繊維２は、軽金属゛母材１の熱膨張を阻み、ビ
ス１〜ン３の熱膨張を極小とする。そして、エツチング
によって露出させた強化繊維２は、硬質メッキ層８に対
して熱膨張を阻む基材となり、硬質メッキ層８の剥離を
防止する。

したがって熱ザイクルに対して剥離強度が高く安定しな
耐摩耗性を維持できる。

以上ピストン３の一部を繊維強化金属で形成し、これに
硬質メツ１１８を形成する説明をしたが、例えはコンロ
ッドを繊維強化金属で形成し大・小端部の軸受面に上記
硬質メ・ｙ　’ｒ層８を形成すること、ピストンピンを
繊維強化金属で形成し、その外周面に上記硬質メッキ層
８を形成することも当然可能である。また上記強化繊維
２は、短・長の繊維、またはウィスカ形状としても楕わ
なり１が、エツチングによって強化繊維２を基材状に露
出させ硬質メッキＮ８との金属的な結合強度を増加させ
ることが剥離強度上好ましい。なお、エツチング溶液の
種別と濃度は、軽金属母材１の材質と、露出させる強化
繊維２の露出程度によって決定されることは当然である
。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなようにこの発明によれば
次の如き優れた効果を発揮する６金属と強化繊維とを複
合化させて形成した繊維強化金属製機械要素の表面をエ
ツチングして強化繊維を露出させ、その表面に露出さぜ
な強化繊維を基材としたメッキ層を形成したから繊維強
化金属製機械要素の熱膨張を極小としつつ硬質メッキ層
の剥離強度を向上し、その耐摩耗性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の好適一実施例を示す断面図、第２
図は第１図の要部詳細図、第３図はエツチング工程を示
す概略図である。 図中、５は繊維強化金属製機械要素としての補強体、８
は硬質メッキ層である。 特許出願人　　　いずダ自動車株式会社代理人弁理士　
　　絹　　谷　　信　　雄醸 ｅト ＩＮｃ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属と強化繊維とを複合化させて形成した繊維強化
   金属製機械要素の表面をエッチングして強化繊維の一部
   を露出させ、その表面にメッキ層を形成したことを特徴
   とする繊維強化金属製機械要素。