JPS6119795A - 高珪素アルミニウム合金の潤滑方法 - 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、高珪素アルミニウム合金に特定の陽極酸化
処理と、フッ化炭化水素重合体による特定の含浸処理を
施して、従来方法の陽極酸化皮膜よりも膜厚が厚く、し
たがってフン化炭化水素重合体の保持量も多い皮膜を形
成させ、又、その含浸処理工程自体の７ツ化炭化水素重
合体の含浸量をも増大させ、もって潤滑性の優れた高珪
素アルミニウム合金を得る。高珪素アルミニウム合金の
潤滑方法に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

従来、アルミニウム及びその合金の潤滑性の向上のため
に、アルミニウムあるいはその合金に陽極酸化処理を施
し、多孔質ではあるが硬質な陽極酸化皮膜を形成させ、
これにフッ化炭化水素重合体を１回だけ含浸させたアル
ミニウム接合品が製造されている。この従来方法におけ
る陽極酸化処理条件は次のようなものである。即ち、６
６°ボーメの硫酸を容積で４〜６％、蓚酸を容積で０．
５〜３％及びタンニン酸を容積で０．５〜２．５％含有
させた水溶液からなる電解浴中において、−４〜７℃の
範囲内の温度、２４〜１３０Ｖの範囲内の電圧、２８〜
６．７Ａ／ｄｍ２の範囲内の電流密度の条件において行
なうものであった。

ところが、上記従来方法では、アルミニウム合金が高珪
素アルミニウム合金（珪素含有率＝５重量％以上）であ
る場合、４０分の電解時間をかけても、形成される陽・
極酸化皮膜の平均膜厚が５〜１０μｍと薄いものである
ため、フッ化炭化水素重合体の含浸量も少なく、潤滑性
の向上も余り望めなかった。

又、アルミニウム合金がＪＩＳのＡＤＣ１２（アルミニ
ウム合金ダイカスト１２種；珪素含有率は９．６〜１２
０重量％）である場合には特に、前記・１′＠金は合金
成分として銅の含有率も１５〜３．５重量％と多いため
に、陽極酸化皮膜形成中に皮膜焼け（バーニング）が常
時発生し、皮膜が緻密なものとなることと平均膜厚が薄
い（５〜１０μ７７Ｌ）ことによって、陽極酸化皮膜へ
のフッ化炭化水素重合体の含浸量が僅かであり、完全な
アルミニウム接合品を製造することができなかった。

〔発明の目的及び知見事項〕

この発明の目的は、陽極酸化皮膜の平均膜厚を厚くして
、フッ化炭化水素重合体の皮膜への含浸量を多くするこ
とができ、ひいては潤滑性の向上した高珪素アルミニウ
ム合金を得ることができる方法を確立することである。

本発明者５は鋭意研究の結果、次のような知見を得た。

ａ）電解浴として硫酸、蓚酸及び硫酸アルミニウムを含
有する水溶液を用い、しかも硫酸濃度を従来方法の濃度
よりも非常に高いものとし、更に電解温度も従来方法の
温度より高くすることにより、比較的低電流密度である
のにもかかわらず、短時間で平均膜厚の大きな（１５〜
３０μｍ）陽極酸化皮膜を形成することができること。

ｂ）電解浴中の蓚酸濃度が従来方法よりも低くても、上
記ａ）のような電解浴組成及び電解温度並びに電流密度
とすることにより、電流密度を一定に保つことができる
ことと相俟って、陽極酸化皮膜形成中に皮膜焼けが生じ
ないこと。

Ｃ）フッ化炭化水素重合体による含浸処理を１回だけで
なく、熱処理により皮膜割れを生じたものに再度行なう
ことにより、フッ化炭化水素重合体が皮膜の孔隙だけで
はなく皮膜割れにも浸透するので、フッ化炭化水素重合
体の含浸量を２．Ｏｄ／ｄ１ｒＬ２から２．　ｓ　ｍｌ
ｔ　／　ｄｉｍに増大させることができること。（なお
、含浸量が２．０ｍ９／ｄｍ”とは、１０ＣｒｒＬ四方
の皮膜中の孔隙等の空隙に含浸される量が２０ｍｇとい
うことである。以下同じ。）〔発明の構成要件〕 この発明は以上の知見事項にもとづ℃・て発明されたも
のであり、以下、この発明の構成要件について述べる。

（１）　　陽極酸化処理工程 （１）　　電解浴組成 （＋−ａ）硫酸 硫酸濃度が比重１．８の硫酸として２５０ｇ／ｌ未滴の
場合には、短時間で平均膜厚の太き（・陽極酸化皮膜を
形成することができなし・し、又、皮膜焼けを防止する
こともでき−なし・。一方、硫酸濃度が比重１．８の硫
酸として４５０　ｇ／７！を越えると、陽極酸化皮膜形
成中にその皮膜の一部が酸に溶解し皮膜が物理的に弱く
なる。したがって、硫酸濃度を比重１８の硫酸として２
５０〜４５０９　／　ｌに定めた。

（＋−ｂ）蓚酸 蓚酸は陽極酸化皮膜形成中の皮膜焼けを防止するために
添加される。その濃度が３　ｊ；／　／　１未満では、
前記所望の効果を奏し得す、一方、５ｇ／ｌを越えると
、電流密度が低下し、皮膜形成が遅くなってしまうので
、その濃度を３〜５ｇ１に定めた。

（１−ｃ）硫酸アルミニウム 硫酸アルミニウムは短時間で平均膜厚の大きい皮膜を形
成するために添加される。その濃度が２．９／１未満の
場合には、前記所望の効果を奏し得す、一方、９ｇｌｌ
を越えると、陽極酸化皮膜表面が荒れてしまうので、そ
の濃度を２〜９Ｉ／ｌに定めた。望ましくは、３〜５ｇ
、／ｌである。

陽極酸化処理中に硫酸アルミニウム濃度が次第に上昇し
てくるので、この発明の上限値に近すいたら、電解浴を
取り替えるが、あるいは、電解浴の一部分を抜き取って
、この発明の硫酸アルミニウム濃度範囲内の低い濃度値
に調節することが必要である。

（１１）　　電解温度 電解温度が７℃未満の場合には、短時間で平均膜厚の大
きな陽極酸化皮膜を形成することができないし、陽極酸
化皮膜形成中の皮膜焼けを防止することもできず、一方
、１２℃を越えると、陽極酸化皮膜形成中にその皮膜の
一部が酸に溶解し皮膜が物理的に弱くなる。したがって
、電解温度を７〜１２゛Ｃに定めた。

（ｉｉｉｌ　　電圧及び電流密度 電圧がＩＯＶ未満で電流密度が１．５　Ａ／ｄｍ２未満
の場合には、陽極酸化皮膜形成が遅′く、一方、電圧が
７５Ｖそして電流密度が３．５　Ａ／ｄ　ｍ”を越える
と、陽極酸化皮膜形成中の皮膜焼けを防止することがで
きない。したがって、電圧を１０〜７５■、そして電流
密度を１．５〜３．５　Ａ　／　ｄ　ｍ”に定めた。

（１ｖ）時間 時間は１０〜１５分が好ましい。１０分よりも短時間で
は平均膜厚の厚い陽極酸化皮膜が得られないし、一方、
１５分より長時間になっても、これ以上平均膜厚は厚く
ならず、かえって、膜厚のバラツキが大きくなるからで
ある。

（ｖ）高珪素アルミニウム合金゛ 高珪素アルミニウム合金は、従来方法の所でも述べたが
、珪素含有率が５重量％以上のものであり、例えば、Ｊ
ＩＳのＡＤＣＩ　２．ＡＤＣＩ　Ｏ等を挙げることがで
きる。

（ｖｌ）　　後処理 陽極酸化皮膜が形成された高珪素アルミニウム合金を電
解槽から引き揚げ、付着した酸分を水洗後、さらに中和
し十分に水洗して、極めて吸着性の大きい多孔質酸化皮
膜を有する高珪素アルミニウム合金を得る。

（ＩＩ）　　フッ化炭化水素重合体による含浸処理工程
この工程は、第１回めの含浸処理、熱処理及び第２回目
の含浸処理の三工程よりなる。

（１）　　第１回めの含浸処理 フッ化炭化水素重合体とは、フッ化炭化水素のホモポリ
マーおよび共重合体を意味し、例えばポリテトラフルオ
ルエチレン、テトラフルオルエチレンとテトラフルオル
プロピレンの共重合体等を挙げることができる。特に、
ポリフッ化エチレンが好ましく、例えばポリテトラフル
オルエチレンが好ましい。

フッ化炭化水素重合体は水性分散液等の状態で含浸に用
いられる。その濃度は広範囲にわたって変えることがで
きる。そして、含浸は２０〜４０°Ｃの範囲の温度の水
性分散液中で行われるのが好ましい。

（１１）　　熱処理 第１回目の含浸処理の後に湯洗して、次にこの熱処理を
行なう。この熱処理は高珪素アルミニウム合金基材と酸
化皮膜の膨張係数の差（前者が２４．０ｘｌＯ、後者が
５ｘｌｏ　　）を利用し含浸酸化皮膜表面に皮膜割れを
発生させるために行なうものであり、熱処理温度は１２
０〜２５０℃（特に、１５０〜２００　’Ｃ）が好まし
い。１２０°Ｃより低温では皮膜割れが不充分であり、
一方、２５０″Ｃより高温では、皮膜割れが大きくなり
すぎて、冷却及び次工程の第２回めの含浸処理後も割れ
を元に戻す（あるいは埋める）ことができないし、高珪
素アルミニウム合金基材にも影響が出るからである。

（ｍｌ　第２回めの含浸処理 第１回めと同様に、フッ化炭化水素重合体は水性分散液
等の状態で含浸に用いられる。その濃度は同様に広範囲
にわたって変えることができる。

そして、含浸は３０〜３５℃の範囲の温度の水性分散液
中で行われるのが好ましい。

その後、１００°″Ｃ位の均一な温度で乾燥して、高潤
滑性を有する高珪素アルミニウム合金処理品を得る。

〔実施例〕

実施例 、　硫酸、蓚酸及び硫酸アルミニウム並びに水からなり
、硫酸濃度が比重１．８の硫酸として４００ｇ／ｌ、蓚
酸濃度が５ｊ；ｌ／ｌ、そして硫酸アルミニウム濃度が
５ｇ／ｌｌである水溶液を電解浴として、１．１．１−
）リクロルエタンにより脱脂処理したＪＩＳのＡＤＣ１
２に下記の条件にて陽極酸化処理を施して、平均膜厚２
５μｍの多孔質酸化皮膜を形成させた。この皮膜には皮
膜焼けがなかった。

電解温度　　１２°Ｃ 電　　　圧　　　４５Ｖ 電流密度　　２．５Ａ／ｄｍ２ 時　　　間　　　１５分 次に、水洗−中和−水洗の後、第１回めのフッ化炭化水
素重合体による含浸処理を下記条件で行なった。

フッ化炭化水素重合体水性分散液の濃度。

５０ｇ固形分／ｌ　　　゛ 前記水性分散液の温度　３５℃ 含浸処理時間　　　　　３０分 この含浸処理により２ｍ９／ｄｍ”のフッ化炭化水素重
合体が含浸された。

含浸後、８０℃の湯にて２．５分間洗浄後、電熱炉（熱
源の積算電力値：　５　Ｑ　ＫＷ−ｈｒ）中において下
記の条件で熱処理して含浸酸化皮膜表面に皮膜割れを発
生させた。

熱処理温度　　２００℃ 熱処理時間　　３０分 最後に、第２回めのフッ化炭化水素重合体による含浸処
理を次の条件で行なった。

−フッ化炭化水素重合体水性分散液の濃度１００１１固
形分／ｌ 前記水性分散液の温度　　５０℃ 含浸処理時間　　　　　　３０分 この第２回めの含浸処理により更に０．５ｍ９／ｄｍ”
のフッ化炭化水素重合体が含浸された。このように製造
された潤滑性アルミニウム合金を水洗し、電熱炉を用い
て１００℃で３０分間乾燥した。

この潤滑性アルミニウム合金（本発明品）について、皮
膜のマイクロビッカース硬さ、摩耗量及び耐食性の測定
を行ない、その結果を陽極酸化皮膜の平均膜厚及びフッ
化炭化水素重合体の合計含浸量とともに第１表に示す。

なお、摩耗量の測定は、テーバ摩耗試験機を用いて荷重
１０００ｇで摩耗輪Ｃ８−１７を潤滑性アルミニウム合
金に接触させ、３０００回転後の潤滑性アルミニウム合
金の摩耗量を測定するものである。

そして、耐食性の測定は、キャス試験機を用いてＪ　Ｉ
　’Ｓ　　Ｈ８６０１−１９６８試験方法（時間は１６
時間）によって行ない１判定はレイティングナンバ表で
行なった。

比較例　（従来方法） 次のような電解浴組成、電解温度、電圧、電流密度及び
時間で、１，１．１−）リクロルエタンにより脱脂処理
したＪＩＳのＡＤＣ１２に陽極酸化処理を施して、平均
膜厚７μｍの多孔質酸化皮膜を形成させた。

電解浴組成 硫酸濃度・・・・・・・・・６６°ボーメの硫酸を容積
で５係 蓚酸濃度・・・・・・・・・容積で３％タンニン酸濃度
・・・・・・・・容積で２％電解温度　　２℃ 初期電圧　２０■、最終電圧　４５■ 初期電流密度　１．６Ａ／ｄｉ” 最終電流密度　　４　Ａ／　ｄ　ｍ” 時　間　　　４０分 次に、水洗−中和−水洗の後、フッ化炭化水素重合体に
よる含浸処理を下記条件で行なった。

フッ化炭化水素重合体水性分散液の濃度２５ｇ固形分／
ｌ 前記水性分散液の温度　３０℃ 含浸処理時間　　　　　３０分 この含浸処理により１　ｍｌｌ　／　ｄｍ”のフッ化炭
化水素重合体が含浸された。含浸処理後水洗し、１００
℃で乾燥した。

このようにして得られた従来品について、皮膜ゐマイク
ロビッカース硬さ、摩耗量及び耐食性の測定を行ない、
その結果を陽極酸化皮膜の平均膜厚及びフッ化炭化水素
重合体の含浸量とともに第１表に示した。

第１表かられかるように、本発明品は従来品に比較して
、陽極酸化皮膜の平均膜厚も厚く、しかも含浸処理工程
自体の含浸量も多いので、この両者が相俟って、フッ化
炭化水素重合体の皮膜への含浸量が増大して、その結果
として、摩耗量が約　。

２０に軽減されている。即ち、極めて優れた潤滑性を有
するのである。

〔発明の総括的効果〕

この発明の方法は、短時間の電解時間で、皮膜焼けがな
く、平均膜厚の厚い陽極酸化皮膜が得られ、そのことと
含浸処理工程自体の含浸量の増大とにより、皮膜へのフ
ッ化炭化水素重合体含浸量を増大させることができニし
たがって潤滑性が極めて優れた高珪素アルミニウム合金
を得ることができる有用な方法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 硫酸、蓚酸及び硫酸アルミニウムの三種の酸性物質を含
   有する水溶液であつて、前記水溶液中の硫酸濃度が比重
   １．８の硫酸として２５０〜４５０ｇ／ｌ、蓚酸濃度が
   ３〜５ｇ／ｌ、そして硫酸アルミニウム濃度が２〜９ｇ
   ／ｌである水溶液からなる電解浴中において、７〜１２
   ℃の範囲内の電解温度、１０〜７５Ｖの範囲内の電圧、
   １．５〜３．５Ａ／ｄｍ＾２の範囲内の電流密度の条件
   で、高珪素アルミニウム合金に陽極酸化処理を施して、
   前記高珪素アルミニウム合金に多孔質酸化皮膜を形成さ
   せ、 次に、フッ化炭化水素重合体による含浸処理を行ない、
   前記多孔質酸化皮膜にフッ化炭化水素重合体を含浸させ
   、 その後、熱処理して含浸酸化皮膜表面に皮膜割れを発生
   させ、 更に、再度フッ化炭化水素重合体による含浸処理を行な
   い、前記の皮膜割れを有する含浸酸化皮膜にフッ化炭化
   水素重合体を含浸させる ことを特徴とする高珪素アルミニウム合金の潤滑方法。