(57)【要約】【課題】複数の基材の各被膜形成予定面に被膜形成処理を同時に行うに際して、その各被膜形成面のみに被膜を確実に形成できる被膜形成部材の製造方法を提供する。【解決手段】複数の基材６を、その各被膜形成予定面７が外方側に開放されるように配置しつつ、樹脂１１を用いることにより、その複数の基材６の各被膜形成予定面以外の部分２０をコーティングして、複数の基材６が一体化された基材集合体１４を形成する。これにより、複数の基材６の各被膜形成面を相互に動かないようにすると共に、各被膜形成予定面以外の部分２０をマスキングして、各被膜形成予定面７のみを外方側（外部）に露出させ、この後、各基材６の被膜形成予定面７に対して被膜形成処理を行い、続いて、基材集合体１４から各基材６を分離すると共に、各基材６表面に付着する樹脂１１を取り除くことにより、各被膜形成予定面７のみに被膜１５を確実に形成する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被膜を形成するための被膜形成予定面からその背後側に連続的に続く基材を複数用意して、その複数の基材に対して同時に被膜形成処理を行うことにより該各基材の各被膜形成予定面に被膜をそれぞれ形成する被膜形成部材の製造方法において、
前記各基材として、前記被膜形成予定面以外の部分の外面に凹所が形成されたものを用意すると共に、機能性粉末が混入された樹脂を用意し、
先ず、前記複数の基材を、その各被膜形成予定面が外方側に開放されるように配置しつつ、前記樹脂を用いることにより、その複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分をコーティングして、該複数の基材が一体化された基材集合体を形成し、
次に、前記基材集合体における各基材の被膜形成予定面に対して被膜形成処理を行い、
次に、前記基材集合体から前記各基材を分離すると共に、該各基材表面に付着する前記樹脂を取り除く、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記基材集合体として、前記複数の基材の各被膜形成予定面を同方向を向けたものを形成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記基材集合体を形成するに際して、前記複数の基材を、平坦な支持面上に、その各被膜形成予定面が該支持面に当接された状態で並べると共に、その支持面上に並ぶ複数の基材に対して上側から前記樹脂をコーティングして、該複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分を該樹脂内に包含させる、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記各基材のうち、前記被膜形成予定面以外の部分を摺動部として形成する、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記各基材として、前記凹所が複数有するものを用いる、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記樹脂に混入する機能性粉末として、固体潤滑剤若しくは硬質粒子を用いる、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項において、
前記樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
前記各基材が、該各基材の被膜形成予定面から背後側に向かうに従って狭まる形状とされている、
ことを特徴とする被膜形成部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被膜形成部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被膜が形成された被膜形成部材（ピストンリング）には、特許文献１に示すように、その外周摺動面に、窒化処理層と、窒化珪素粒子分散ニッケル−コバルト−燐合金複合めっき層とを順次、積層したものが示されている。このものを用いれば、耐クラック性及び耐剥離性について優れた効果を示すことになる。
【０００３】
ところで、上記のような被膜が形成された被膜形成部材を製造するに際しては、量産性を考慮して、複数の基材の各被膜形成予定面に同時に被膜形成処理を行うことが好ましい。このため、被膜形成部材を製造するに際しては、金属製治具を用いて、複数の基材を、その各被膜形成予定面が連続して並ぶように保持し、その状態の複数の被膜形成予定面に対して同時に被膜形成処理を行うことが考えられている。
【特許文献１】特開２００１−２７１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の如く、金属製治具を用いた場合には、隣り合う基材間の隙間を完全に防ぐことが困難であるばかりか、被膜形成処理に伴って基材の姿勢が崩れて、基材間に隙間を生じるおそれがある。このため、基材間に隙間を生じた場合には、その隙間を通って被膜形成予定面以外の不必要な部位にまで被膜形成処理がなされ、所定の寸法精度の被膜形成部材が得られないことになる。また、その不必要な部位にまで被膜形成処理がされた被膜は、その被膜が相手側摺動面に対して硬質材であるときには、相手側摺動面を摩耗させることになる。
特に、各基材が、被膜形成予定面からその背後側に向かうに従って狭まった形状（例えばハーフキーストン形状（例えば図１１参照））である場合には、その複数の基材の姿勢を崩れないように保持することが難しいことから、上記現象は顕著となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、複数の基材の各被膜形成予定面に被膜形成処理を同時に行うに際して、その各被膜形成面のみに被膜を確実に形成できる被膜形成部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）においては、
被膜を形成するための被膜形成予定面からその背後側に連続的に続く基材を複数用意して、その複数の基材に対して同時に被膜形成処理を行うことにより該各基材の各被膜形成予定面に被膜をそれぞれ形成する被膜形成部材の製造方法において、
前記各基材として、前記被膜形成予定面以外の部分の外面に凹所が形成されたものを用意すると共に、機能性粉末が混入された樹脂を用意し、
先ず、前記複数の基材を、その各被膜形成予定面が外方側に開放されるように配置しつつ、前記樹脂を用いることにより、その複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分をコーティングして、該複数の基材が一体化された基材集合体を形成し、
次に、前記基材集合体における各基材の被膜形成予定面に対して被膜形成処理を行い、
次に、前記基材集合体から前記各基材を分離すると共に、該各基材表面に付着する前記樹脂を取り除く構成としてある。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、複数の基材を、その各被膜形成予定面が外方側に開放されるようにした配置にしつつ、樹脂を用いることにより、その複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分をコーティングして、複数の基材が一体化された基材集合体を形成することから、複数の基材の各被膜形成面を相互に動かないようにすることができると共に、各被膜形成予定面以外の部分をマスキングして、複数の基材に関し、各被膜形成予定面のみを外方側（外部）に露出させることができる。このため、この後、各基材の被膜形成予定面に対して被膜形成処理を行い、続いて、基材集合体から各基材を分離すると共に、各基材表面に付着する樹脂を取り除くことにより、各被膜形成予定面のみに被膜を確実に形成できる。
また、各基材として、被膜形成予定面以外の部分の外面に凹所が形成されたものを用意すると共に、機能性粉末が混入された樹脂を用意して、その樹脂により、複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分をコーティングすることから、各基材における本体部外面の凹所内に、機能性粉末が混入された樹脂が充填されることになり、被膜形成部材における被膜以外の部分に機能性粉末に基づく機能を同時に付与できる。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、基材集合体として、複数の基材の各被膜形成予定面を同方向を向けたものを形成することから、基材集合体に対する被膜形成処理を簡単に行うことができる。
【０００９】
請求項３に係る発明によれば、基材集合体を形成するに際して、複数の基材を、平坦な支持面上に、その各被膜形成予定面が該支持面に当接された状態で並べると共に、その支持面上に並ぶ複数の基材に対して上側から樹脂をコーティングして、該複数の基材の各被膜形成予定面以外の部分を該樹脂内に包含させることから、基材集合体として、複数の基材の各被膜形成予定面を同方向を向けたものを形成することができ、前記請求項２に係る作用効果を具体的に実現できる。
【００１０】
請求項４に係る発明によれば、各基材のうち、被膜形成予定面以外の部分を摺動部として形成しても、各基材における本体部外面の凹所内に、摺動性に対処する機能性粉末が混入された樹脂が充填されることにより、被膜形成部材における被膜以外の部分（被膜形成予定面以外の部分）を摺動部として、的確に機能させることができる。
【００１１】
請求項５に係る発明によれば、各基材として、凹所が複数有するものを用いることから、各凹所内に樹脂と共に機能性粉末を保持して、被膜形成部材における被膜以外の部分を、摺動部として、より的確に機能させることができる。
【００１２】
請求項６に係る発明によれば、樹脂に混入する機能性粉末として、固体潤滑剤若しくは硬質粒子を用いることから、相手部材との摺動性又は耐摩耗性を高めることができ、被膜形成部材における被膜以外の部分を、摺動部として、より的確且つ具体的に機能させることができる。
【００１３】
請求項７に係る発明によれば、樹脂として、熱硬化性樹脂を用いることから、樹脂が耐熱性を有することになり、熱が発生する場合であっても、機能性粉末を被膜形成部材における被膜以外の部分（各凹所内）に確実に保持できる。このため、被膜形成部材における被膜以外の部分を、摺動部分として的確に機能させることができる。
【００１４】
請求項８に係る発明によれば、各基材が、該各基材の被膜形成予定面から背後側に向かうに従って狭まる形状とされていることから、金属製治具を用いて、複数の基材を、その各被膜形成予定面が連続して並ぶように保持した状態で被膜形成処理を行う場合には、複数の基材の姿勢は崩れ易くなるが、そのような場合であっても、請求項１に係る製造方法に基づき、各基材の被膜形成予定面のみに被膜を確実に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態においては、被膜形成部材の製造方法として、図１に示すロータリエンジン１のロータ２に用いられるサイドシール（被膜形成部材）３の製造を例にとり、図２に示す工程図に従って説明する。ここで、サイドシール３は、既知の如く、ロータ２側面に取付けられて、ロータハウジング４内でのロータ２の回転に伴い、サイドハウジング５に対して摺動するものであり、ガスシール性の確保、サイドハウジング５に付着するカーボンの削ぎ落とし等を目的としている。
【００１６】
先ず、図２に示すように、複数の基材６を準備する。基材６は、サイドシール３を形成するべく、被膜形成処理の対象となるものであり、その基材６は、図３に示すように、比較的長く延びて被膜が形成されるべき面となる被膜形成予定面７を有し、その被膜形成予定面７から全長に亘ってその背後側に続くものとなっている。具体的には、全長１６０〜１７０ｍｍ前後、厚さ（最大厚さ）１ｍｍ前後、高さ３ｍｍ前後とされている。この基材６の形状は、被膜形成予定面７から背後側に向かうに従って狭まる異型断面形状、具体的にはハーフキーストン形状とされている。これは、図４に示すように、この基材６を用いて製造したサイドシール３がロータ２側面の収納溝２ａに収納されて使用されるときに、そのサイドシール３（基材６）における背面側の傾斜面３ａにガス圧を作用させてサイドシール３をできるだけサイドハウジング５側に押圧し、これにより、サイドハウジング５に付着するカーボンの削ぎ落とし効果を高めようとしているのである。図４中、矢印はガス圧を示す。
【００１７】
また、この基材６としては、本実施形態においては、焼結材からなるものではなくスチール（鋼材）製のものが用いられ、そのスチール製基材６に対して後述の表面処理（被膜形成処理）がなされる。焼結材からなる基材６を用いた場合には、サイドハウジング５に対して摺動させても、その多孔質性に基づき焼き付きが生じないが、スチール製基材６を用いた場合には、そのスチール製基材６をサイドハウジング５に対して摺動させると、焼き付きが生じるからである。この場合、基材６として、焼結材からなるものではなくスチール（鋼材）製のものを用いているのは、高強度化することで薄幅化が可能となり、これによってガス圧の受圧面積を縮小して、摩擦荷重を低減できるからである。
【００１８】
さらに、この基材６における被膜形成予定面以外の部分２０の外面には、図３に示すように、複数（多数）の凹所８が形成されている。これは、後述の工程において、各凹所８内に機能性粉末を混入する樹脂を保持して、被膜形成予定面以外の部分２０の外表面に潤滑性や、耐摩耗性の各種機能を持たせるためである。この各凹所８は、基材６製造の成形加工時（圧延時）、或いはショット粒の投射等により形成されるが、この凹所８の大きさ、数等は、機能性粉末を混入する樹脂を保持して、被膜形成予定面以外の部分２０の外表面に所定の機能を持たせる観点から決定される。本実施形態においては、その複数の凹所８は、開口面積率５〜５０％に設定されている。尚、図３においては、凹所８の存在を明確にするため、断面において、各凹所８が誇張して描かれている。
【００１９】
次に、図２，図５，図６に示すように、作業台９の平坦な支持面９ａ上に複数の基材６をセットする。次工程において、複数の基材６を樹脂によりコーティングするためである。具体的には、セットは、作業台９の支持面９ａ上に型枠１０を載置すると共に、その型枠１０内に複数の基材６を隣り合うように並べる。そしてそのとき、各基材６の被膜形成予定面７を作業台９の支持面９ａに当接させ、その各被膜形成予定面７以外の背後側の部分２０を、上方側に位置させる。次工程の樹脂コーティングにより各被膜形成予定面以外の部分２０を樹脂１１で覆うためである。
【００２０】
次に、図２，図７に示すように、型枠１０内の複数の基材６を樹脂１１によりコーティングする。各基材６を互いに一体化すると共に、各基材６の被膜形成予定面以外の部分２０をマスキングして、各被膜形成予定面７だけを露出させるためである。また、各基材６の各凹所８内に樹脂１１を保持するためでもある。
【００２１】
上記樹脂１１としては、耐熱性を確保すべく、熱硬化性樹脂１１が用いられており、その熱硬化性樹脂１１として、例えば、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。この樹脂１１には、機能性粉末１２が混入されている。各基材６の各凹所８内に、図７に示すように、耐熱性を有する樹脂１１と共に機能性粉末１２を保持することにより、各基材６の被膜形成予定面７以外の部分２０の外面に、機能性粉末１２に基づく機能を発揮させるためである。この機能性粉末１２としては、本実施形態においては、固体潤滑剤が用いられており、この固体潤滑剤に基づく機能により、完成品としてのサイドシール３はロータ２の収納溝２ａ内において円滑に変位動できることになる（図４参照）。この場合、樹脂１１中の固体潤滑剤の含有量は、それに基づく機能を的確に発揮させる観点から、５〜３５ｗｔ％の範囲が好ましく、その固体潤滑剤として、黒鉛、硫化金属系（ＭｏＳ2，ＷＳ2，硫化Ｎｂ）、フッ素樹脂１１（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＥＴＦＣ，ＰＣＴＦＥ，ＰＶＤＦ等）等を単独的又は複合的に用いることが好ましい。また、別の機能性粉末１２として、摩耗を抑制すべく、硬質粒子（アルミナ、窒化珪素、シリカ等）を配合してもよい。この場合には、樹脂１１中の硬質粒子の含有量は、１〜２５ｗｔ％の範囲が好ましい。
上記型枠１０内の複数の基材６を樹脂１１によりコーティングするに際しては、スプレー、刷毛による塗布等、既存の方法が用いられる。
【００２２】
次に、図２に示すように、前記樹脂１１を乾燥、焼成する。樹脂１１を硬化させてマスキング層１３を形成することにより（図８参照）、各被膜形成予定面７だけが露出した基材集合体１４を形成するためである。この場合、乾燥、焼成は、樹脂１１、基材６及び型枠１０の全体に対して行われる。乾燥処理は、例えば８０℃で１２０分、焼成処理は、例えば１８０℃で９０分間、行われる。
【００２３】
次に、図２，図８に示すように、前記基材集合体１４の各被膜形成予定面７の存在側に対して、被膜形成処理としての表面処理を行う。被膜形成予定面以外の部分２０をマスキングした状態の下で、被膜形成予定面７にだけ被膜１５を形成するためである。
この場合、上記被膜１５としては、サイドハウジング５との焼き付きを防止すべく、クロムメッキ被膜、ニッケル−リンメッキ被膜、クロム−窒素被膜等が形成される。この被膜１５を形成する表面処理方法としては、メッキ（電解、無電解）、ＰＶＤ等が用いられることになっており、本実施形態においては、図８に示すように、メッキ槽１６に型枠１０等全体を浸漬することにより、基材集合体１４の各被膜形成予定面７の存在側に被膜１５が形成される。
【００２４】
次に、図２，図９に示すように、型枠１０から、被膜１５が形成された基材集合体１４を抜き、その基材集合体１４に対してバレル加工を行う。バリ取りと同時に、被膜１５が形成された基材集合体１４から各基材６を分離すると共に、その各基材６表面から樹脂１１（硬化したもの）を除去し、製品としてのサイドシール３（被膜形成部材）を得るためである。勿論このとき、各サイドシール３においては、被膜１５及び各凹所８内の樹脂１１は保持される。
【００２５】
上記バレル加工を終了すると、図１０に示すように、製品としてのサイドシール３を複数得る。これにより、各サイドシール３は、各基材６の各被膜形成予定面７にだけ被膜１５が形成されたものとなり、さらに、各サイドシール３の被膜１５以外の部分（凹所８）に固体潤滑剤（機能性粉末１２）と共に樹脂１１（硬化したもの）が担持されたものとなる。尚、図１０においても、凹所８、被膜１５については、理解を容易にするため、誇張して描かれている。
【００２６】
したがって、複数の基材６を金属製治具により保持して表面処理する場合には、その各基材６の背後側形状に基づき、図１１に示すように、基材６の姿勢が崩れて隣り合う基材６間に隙間が生じ、その隙間を通じて表面処理液が進入し、基材６の背後側側面にも被膜１５ａが形成されるおそれがあるが、本実施形態においては、樹脂１１により、複数の基材６が一体化されていると共に、各基材６の被膜形成予定面７以外がマスキングされていることから、複数の基材６に対して表面処理を同時に行う場合であっても、各基材６の被膜形成予定面７にだけ被膜１５を確実に形成できる。また、この製造中において、各基材６の被膜形成予定面７が、作業台９の平坦な支持面９ａにガイドされて、連続的な平坦面を形成するようにされていることから、各基材６の被膜形成予定面７に対する被膜厚を等しくする調整作業及び被膜厚自体の調整作業等を、メッキ槽１６への浸漬時間、浸漬深さ等により、簡単に行うことができる。
【００２７】
しかも、各基材６の被膜形成予定面７以外のマスキング等のために樹脂１１を利用する際に、その樹脂１１をさらに利用して、固体潤滑剤を各基材６の被膜形成予定面７以外の部分に保持できることになり、樹脂１１を有効に活用できる。
【００２８】
以上実施形態について説明したが、本発明に係る被膜形成部材の製造方法は、サイドシール３の製造に用いる場合に限らず、ピストンリングの製造等に適宜、用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ロータリエンジンを説明する一部破断斜視図。
【図２】実施形態に係る一連の製造工程を示す工程図。
【図３】実施形態に係る基材の形状を示す簡略斜視図。
【図４】ロータリエンジンにおけるサイドシールの機能を説明する説明図。
【図５】製造工程における複数の基材のセットを平面的に示す平面図。
【図６】図５のＸ６−Ｘ６断面図。
【図７】実施形態に係る樹脂コーティング工程を説明する説明図。
【図８】実施形態に係る表面処理工程を説明する説明図。
【図９】実施形態に係るバレル加工工程を説明する説明図。。
【図１０】実施形態に係る製品としてのサイドシールを簡略的に示す縦断面図。
【図１１】従来技術に係る製造方法を説明する説明図。
【符号の説明】
【００３０】
３  サイドシール（被膜形成部材）
６  基材
７  被膜形成予定面
８  凹所
１１  樹脂
１２  機能性粉末
１４  基材集合体
１５  被膜
２０  被膜形成予定面以外の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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