(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト溝を備えたアルミニウム製のアルミプーリにおいて、耐磨耗メッキ溶液に粒径１０〜５０μｍのＳｉＣ粒子を加えてなる複合メッキ溶液を用いた電気メッキにより、上記ベルト溝にメッキ被膜を形成したことを特徴とするアルミプーリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ材の表面処理をメッキにより行うアルミ材のメッキ方法及び同方法で表面処理したアルミプーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種産業機械には比較的成形が容易なアルミ製の部品が使用され、これにより各種機器の軽量化を図ることが切望されている。ところで、アルミ製の機器はその軽量化や放熱性を向上させる上では好ましいが、これに連結される対向部品との摺接面での耐磨耗性が鉄系金属製品と比較して低く、耐久性を保持する上での改善が成されてきている。
【０００３】
たとえば、車両の原動機の回転力を伝達するプーリやこれに巻き掛けされるベルトを介して連結された従動側のプーリはそれぞれベルト溝を備えている。これらプーリがアルミ製で耐磨耗処理無しで使用された場合、プーリとベルトの摺接面へのスラッジ等の巻き込みで、ベルト溝が磨耗し、市場寿命５０万〜１５０万Kmに達すると磨耗量が大きく滑り量が大きくなり、プーリ及びベルトを介し回転力を受けている従動側の各種補器類、たとえば、圧縮機、ファン、オルタネータ等に動力の伝達が行えなくなる。
【０００４】
このためアルミ製プーリではそのベルト溝に耐磨耗性を持たせる処理を行うことにより、滑り量を改善し、また、アルミ製のプーリの場合、放熱性が良くなり、鉄系（ＦＣ）プーリと比較しベルト耐久性を延ばすことも可能である。
ここで、ベルト溝の耐磨耗性処理としては、アルミ表面にメッキを施し、メッキ膜に耐磨耗性を付与したり、ベルト溝のアルミ表面層を耐磨耗材で冶金的処理することが考えられるが、作業性やコスト的に有利なベルト溝のメッキ処理が各種提案されている。
【０００５】
たとえば、特開平１０−７８１１４号公報にはベルト溝に耐磨耗性メッキを施したアルミ製プーリが開示され、プーリ自体の寿命に応じた厚さとして、ここでは１００〜５００μｍ程度の厚さのメッキ膜を形成する製造方法が開示されている。更に、実開昭６４−２５５６３号公報にはアルミプーリのベルト巻掛け部をＮｉ−Ｐメッキすることで、ベルト巻掛け部の摺接面のスラッジ等による磨耗を抑えるようにしたプーリが開示される。
【０００６】
なお、アルミ材へのＮｉ−Ｐメッキは、メッキ溶液中のＮｉ−Ｐ（金属）イオンを還元剤の働きで電流を流すことなくアルミ材上に堆積させる無電解メッキでもよく、堆積させたいＮｉ−Ｐ（金属）の溶けたメッキ溶液に陽極及びこれと対向配備される陰極側のアルミ材間に電流を流して液中の金属イオンを還元し、アルミ材上にＮｉ−Ｐ（金属）を堆積させる電気メッキが適宜採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１０−７８１１４号公報には耐磨耗性メッキを電気メッキで所定の厚さ施す点は開示されるがそのメッキの種類が開示されていない。一方、実開昭６４−２５５６３号公報にはＮｉ−Ｐメッキ（無電解メッキ）を施したアルミプーリが開示されるが、ここで得られたと同様のＮｉ−Ｐメッキの施されたアルミ材は、比較的早期にアルミ地が露出し、この点は後述の耐磨耗性比較試験結果よりも明らかであり、耐磨耗性が十分なものとはなっていない。
本発明は、以上のような課題に基づき、アルミ材の表面処理に用いたメッキ膜の耐磨耗性を十分確保できるアルミ材のメッキ方法及び同方法で表面処理したアルミプーリを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ベルト溝を備えたアルミニウム製のアルミプーリにおいて、耐磨耗メッキ溶液に粒径１０〜５０μｍのＳｉＣ粒子を加えてなる複合メッキ溶液を用いた電気メッキにより、上記ベルト溝にメッキ被膜を形成したことを特徴とする。
アルミプーリのベルト溝が複合メッキ溶液を用い電気メッキされることにより、比較的容易にベルト溝の表面処理を行え、特に、ベルト溝のメッキ被膜が粒径１０〜５０μｍのＳｉＣ粒子を含む共析混合物となるので、十分な耐磨耗性を保持できると共にアルミ材の放熱性の働きでベルト溝の表面が比較的長期に亘り耐磨耗性を維持することができる。
【０００９】
好ましくは、メッキ溶液はＮｉ−Ｐ系のメッキ溶液であることが良い。この場合、耐磨耗メッキ溶液としてＮｉ−Ｐ系のメッキ溶液を用いたことより、比較的コストを抑えることが容易であり、ＳｉＣ粒子の混入状態でのメッキ被膜を比較的容易に形成できる。
好ましくは、複合メッキ溶液はＳｉＣ粒子を体積比４％乃至６％加え、分散させてなるものが良い。この場合、電気メッキにより成形されたＳｉＣ粒子を含む共析混合物となるメッキ被膜の耐磨耗性がより向上することとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図２には本発明の実施形態としてのアルミプーリを示す。このアルミプーリは車両用原動機であるエンジン（図示せず）のクランクプーリ（以後単にプーリと記す）１であり、これに巻掛けされたベルト２は図示しない圧縮機、ファン、オルタネータ等の従動プーリ（図示せず）側に巻き掛けられている。
プーリ１は円筒部３とその回転中心線Ｌの方向Ｘの一端に連続形成される取付け壁部４とからなリ、重力鋳造、あるいはダイカストにより成形され、その上で機械加工により図１に示す形状に作製される。
【００１２】
プーリ１の円筒部３はその外周面に複数の断面Ｖ字のベルト溝５が形成され、ここには回転中心線方向Ｘにおいて並列配備されたＶベルト２がそれぞれ巻き掛けられる。取付け壁部４は回転中心線Ｌと同心的に中央穴６を形成され、その外周縁近傍に周方向に沿ってボルト穴７（図１では１つ表示した）を複数形成されている。このようなプーリ１の取付け壁部４は図示しないエンジンのクランク軸８に同心的に配備された上で当接され、両者は各ボルト穴７へ挿通されたボルトで締め付け結合される。
プーリ１のベルト溝５は、左右傾斜壁５０１，５０２とそれらの最深部を結ぶ低壁５０３とで構成されこれらベルト溝の全域は厚さ３０μｍ程度のメッキ被膜ｆで覆われている。
【００１３】
このメッキ被膜ｆは、図３に示すように、Ｎｉ−Ｐ系メッキ被膜中にＳｉＣ粒子９を含む共析混合物からなる複合メッキ被膜である。
ここで、本発明のプーリ１のメッキ方法をプーリ製造工程に沿って説明する。
プーリ１はその素材として、ダイカスト用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミ合金であるＡＤＣ１２あるいはＡＤＣ１４が選択され、ダイカスト成形される。
【００１４】
次いで、切削加工機によりプーリ１の表面部が所定の寸法を保持できるように切削加工され、図１に示す形状に製作される。
次いで、左右傾斜壁５０１、５０２とそれらの最深部を結ぶ低壁５０３とからなるベルト溝５の全域が電気メッキにより表面処理される。
電気メッキでは前処理Ｉ、電気メッキ工程II、後処理IIIが成される。
前処理Ｉでは、プーリ１の脱脂処理、酸洗い処理、プーリ１のベルト溝５以外のマスキング処理、水洗処理等がなされる。
【００１５】
電気メッキ工程IIでは、耐磨耗メッキ溶液としてのＮｉ−Ｐ系のメッキ溶液、即ち、メッキすべきＮｉ−Ｐの塩類に電導度塩、緩衝剤、添加剤を加えてなり、同耐磨耗メッキ溶液に対し体積比５％のＳｉＣ粒子９を混入し、分散させて複合メッキ溶液を得た。
ここで、ＳｉＣ粒子９はベルト２に巻き込まれる砂塵の粒径、メッキ被膜ｆの厚さ、ベルト材質（ここではゴムベルト）等を考慮し、ここでは、粒径２０μｍ（砂塵の粒径、たとえば、１０〜５０μｍ）と同程度の粒径のものが採用された。
このような複合メッキ溶液の収容されたメッキ槽でプーリ１の電気メッキが成され、ここでは、メッキ被膜ｆの厚さが３０μｍに達するに相当するメッキ時間、ここでは０．５〜１．０時間かけてメッキ処理された。
これにより、ベルト溝５には、Ｎｉ−Ｐ系のメッキ被膜ｆ中にＳｉＣ粒子９を含む共析混合物の複合メッキ被膜が厚さ３０μｍで生成された。
この後、電気メッキでの後処理IIIにおいて、水洗処理、耐食性強化（クロメート処理）が成され、電気メッキ処理が完了する。
【００１６】
このようにしてプーリ１のベルト溝５がメッキ被膜ｆで表面処理されたことより、メッキ被膜ｆの硬さはＮｉ−Ｐ系のメッキ被膜自体の部分が６００Ｈｖに加え、ＳｉＣ粒子９自体が２０００Ｈｖであり、これらが複合して作用できるとみなされる。即ち、粒径の比較的大きな砂塵に対してはＳｉＣ粒子９部分の硬さが作用でき、粒径の比較的小さな砂塵に対してはＮｉ−Ｐ系のメッキ被膜ｆの部分の硬さが主に作用でき、硬度をみかけ上、十分高めることができた。
このため、比較的長期に亘り耐磨耗性を維持することができ、しかも、電気メッキのためメッキ被膜ｆの膜厚調整や膜密度調整が容易であり、この点でもプーリ耐久時間相当の膜厚生成が容易であると共に、比較的高密度に生成でき、この点でも耐磨耗性を向上できる。
【００１７】
次に、本発明による複合メッキ溶液の電気メッキで生成されたメッキ被膜ｆで覆われたベルト溝５を有するプーリ１の耐磨耗性を、以下に説明する試験体を用いて説明する。
ここでは、図４の耐磨耗試験機２１を用い、アルミ製円板状の試験体（プーリ１と同一素材であるＡＤＣ１２で作製）２２に対し、本発明によるメッキ被膜ｆを生成した本発明アルミ試験体Ａと、これと同一形状同一材質の円板状のアルミ試験体２２に他の表面処理を行った比較アルミ試験体（図示せず）と、同一形状鉄製の基準試験体（図示せず）との、それぞれの耐磨耗試験結果を説明する。
【００１８】
図４の耐磨耗試験機２１は、試験体回転機構２３と同試験体回転機構２３の上部に配備される砥石押圧機構２４を備え、これらは図示しない機枠に支持されている。
試験体回転機構２３は、アルミ試験体２２を垂直線Ｈ廻りに回転可能に取り付け、定速回転させるよう機能する。なお、ここでは、アルミ試験体２２の回転速度を５００ｒｐｍとした。
【００１９】
砥石押圧機構２４は軸付き砥石２５を選択的に支持でき、軸付き砥石２５を退却位置ｐ１と圧接位置ｐ２とに移動でき、試験体表面（メッキ被膜ｆ、等）に対し先端の砥石面を所定の押圧力で押圧支持するよう機能する。軸付き砥石２５は、ベルト溝５の磨耗の原因がベルト２により巻き込まれた砂塵が原因のため、その粗さが砂塵と同程度の粒度、たとえば、１〜５０μｍのト粒の砥石が選択され、その押圧力は、一定値、たとえば、５ｋｇが付加されて行われた。
【００２０】
本発明アルミ試験体Ａは円板面が複合メッキ溶液で電気メッキ処理され、メッキ被膜ｆの厚さが３０μｍで生成され、硬さは、Ｎｉ−Ｐ系のメッキ被膜自体が６００Ｈｖ、ＳｉＣ粒子９自体が２０００Ｈｖであり、これらが上述のように複合して作用する。
第１の比較アルミ試験体Ｂは、円板面が硬質アルマイト処理され、陽極酸化被膜が生成され、その表面処理層の被膜厚さは２０μｍであり、硬さは２７０〜４００（Ｈｖ）であった。
【００２１】
第２の比較アルミ試験体Ｃは、アルミ試験体２２が硬質クロムメッキ処理され、ここではクロムメッキ被膜が５μｍ生成され、硬さは８００（Ｈｖ）であった。
【００２２】
第３の比較アルミ試験体Ｄは、円板面がＮｉ−Ｐ系の無電解メッキ溶液で化学メッキされ、その表面処理層の無電解Ｎｉ−Ｐメッキ被膜の厚さは２０μｍであり、硬さは６００（Ｈｖ）であった。
第４の基準試験体Ｅは、他の比較アルミ試験体と同一形状で鉄製円板として形成され、円板面は無処理であり、硬さは２５０（Ｈｖ）であった。
【００２３】
図４の耐磨耗試験機２１により、上述の４つの比較試験体Ｂ〜Ｅ及び本発明によるメッキ被膜ｆで覆われた本発明アルミ試験体Ａの耐磨耗性の比較結果は以下のようであった。
まず、ここでは第４の基準試験体Ｅにより２時間の耐磨耗試験がなされ、その磨耗深さ（μｍ）の経時変化は図４の●印のようになった。この耐磨耗特性がここでの基準特性として採用された。
これに対し、硬質アルマイト処理された比較アルミ試験体Ｂは、その磨耗が■印で示すように数分で過度に進行し、アルミ地が露出し、ＮＧであった。
【００２４】
硬質クロムメッキ処理された第２の比較アルミ試験体Ｃは、その磨耗が□印で示すように数十分経過後に磨耗が過度に進み、アルミ地が露出し、ＮＧであった。ここでメッキ被膜の厚さが５μｍであったが、２０μｍ程度まで生成することで耐磨耗性を向上できると推測されるが、素材のクロムメッキの大量使用はコスト的にも公害対策上でも好ましい環境下になく、上記値は参考データとしてここに記した。
Ｎｉ−Ｐ系の無電解メッキ処理された第３の比較アルミ試験体Ｄは、その磨耗が○印で示すように３０分経過後に磨耗が過度に進行し、アルミ地が露出し、ＮＧであった。
【００２５】
これらに対し、本発明アルミ試験体Ａはその磨耗が☆印で示すように、２時間の耐磨耗試験で２０μｍの磨耗に止まり、その間、第４の基準試験体Ｄの磨耗深さ（●印）より常に小さく保持され、十分な耐磨耗性を保持した。これは、複合メッキ被膜ｆがＳｉＣ粒子を含む共析混合物であり、そこで、硬度６００ＨｖのＮｉ−Ｐ系のメッキ被膜と、硬度２０００ＨｖのＳｉＣ粒子が上述したように複合して作用することと、電気メッキにより被膜密度が比較的高まったこととで硬度を高め、耐磨耗性を十分に確保できたものと思われる。
【００２６】
上述のところにおいて、プーリ１はクランクプーリであったが、これ以外の圧縮機、ファン、オルタネータ等の従動プーリ、その他の産業機器のプーリに本発明を同様に適用して耐磨耗性を向上させることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、アルミプーリのベルト溝が複合メッキ溶液を用い電気メッキされることにより、比較的容易にベルト溝の表面処理を行え、特に、ベルト溝のメッキ被膜が粒径１０〜５０μｍのＳｉＣ粒子を含む共析混合物となるので、十分な耐磨耗性を保持できると共にアルミ材の放熱性の働きでベルト溝の表面が比較的長期に亘り耐磨耗性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのアルミプーリの要部切欠断面図である。
【図２】図１のアルミプーリのベルト溝の拡大断面図である。
【図３】図２のベルト溝のメッキ被膜の概略断面構成図である。
【図４】図１のアルミプーリの耐磨耗試験に用いる耐磨耗試験機の概略切欠斜視図である。
【図５】図１のアルミプーリ相当の本発明アルミ試験体及びその他の比較試験体の耐磨耗特性線図である。
【符号の説明】
１      プーリ（アルミニウム材）
２      ベルト
５      ベルト溝
９      ＳｉＣ粒子
ｆ      メッキ被膜
【図１】
0003664100.tif 000002
【図２】
0003664100.tif 000003
【図３】
0003664100.tif 000004
【図４】
0003664100.tif 000005
【図５】
0003664100.tif 000006