(57)【要約】【課題】アルミニウム合金の表面を従来よりも耐摩耗化する事が出来るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造及びその製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金１０１の表面に形成される陽極酸化皮膜１０２に含まれる無数の孔１０３に二硫化モリブデン結晶１０４が析出されているアルミニウム合金の耐摩耗表面構造１００において、アルミニウム合金１０１は、珪素を含有しており、陽極酸化皮膜１０２は、初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂１０５を含んでおり、無数の亀裂１０５には、無数の孔１０３と同様に二硫化モリブデン結晶１０４が析出されている事を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の表面に形成される陽極酸化皮膜に含まれる無数の孔に二硫化モリブデン結晶が析出されているアルミニウム合金の耐摩耗表面構造において、
前記アルミニウム合金は、珪素を含有しており、
前記陽極酸化皮膜は、初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂を含んでおり、
前記無数の亀裂には、前記無数の孔と同様に二硫化モリブデン結晶が析出されている
事を特徴とするアルミニウム合金の耐摩耗表面構造。
【請求項２】
前記アルミニウム合金は、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は燐を含有する亜共晶アルミニウム珪素系合金の何れか一種類である
請求項１に記載のアルミニウム合金の耐摩耗表面構造。
【請求項３】
アルミニウム合金の表面に一次電解を施して陽極酸化皮膜を形成する一次電解工程と、
前記陽極酸化皮膜の表面に二次電解を施して前記陽極酸化皮膜に含まれる無数の孔に二硫化モリブデン結晶を析出させる二次電解工程と、
を含んでいるアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法において、
前記一次電解工程においては、珪素を含有する前記アルミニウム合金の表面に一次電解を施して前記無数の孔と初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂とを含む前記陽極酸化皮膜を形成し、
前記二次電解工程においては、前記陽極酸化皮膜の表面に二次電解を施して前記陽極酸化皮膜に含まれる前記無数の孔と前記無数の亀裂とに二硫化モリブデン結晶を析出させる
事を特徴とするアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金は、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は燐を含有する亜共晶アルミニウム珪素系合金の何れか一種類である
請求項３に記載のアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の耐摩耗表面構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、アルミニウム合金によって形成される内燃機関のピストンを高耐久化する為、アルミニウム合金の表面に一次電解を施して陽極酸化皮膜を形成し、しかる後、陽極酸化皮膜の表面に二次電解を施して陽極酸化皮膜に含まれる無数の孔に二硫化モリブデン結晶を析出させる事によって、アルミニウム合金の表面を耐摩耗層によって被覆する事が行われている（例えば、特許文献１乃至３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５４６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２４４５号公報
【特許文献３】特開２０１４−０７７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然し乍ら、従来の構造には限界が有り、ピストンを今まで以上に高耐久化する為、アルミニウム合金の表面を従来よりも耐摩耗化する事が要求されている。
【０００５】
従って、本発明の目的は、アルミニウム合金の表面を従来よりも耐摩耗化する事が出来るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造及びその製造方法を提供する事に有る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アルミニウム合金の表面に形成される陽極酸化皮膜に含まれる無数の孔に二硫化モリブデン結晶が析出されているアルミニウム合金の耐摩耗表面構造において、前記アルミニウム合金は、珪素を含有しており、前記陽極酸化皮膜は、初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂を含んでおり、前記無数の亀裂には、前記無数の孔と同様に二硫化モリブデン結晶が析出されているアルミニウム合金の耐摩耗表面構造を提供する。
【０００７】
前記アルミニウム合金は、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は燐を含有する亜共晶アルミニウム珪素系合金の何れか一種類である事が望ましい。
【０００８】
更に、本発明は、アルミニウム合金の表面に一次電解を施して陽極酸化皮膜を形成する一次電解工程と、前記陽極酸化皮膜の表面に二次電解を施して前記陽極酸化皮膜に含まれる無数の孔に二硫化モリブデン結晶を析出させる二次電解工程と、を含んでいるアルミニウム合金の耐摩耗表面処理方法において、前記一次電解工程においては、珪素を含有する前記アルミニウム合金の表面に一次電解を施して前記無数の孔と初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂とを含む前記陽極酸化皮膜を形成し、前記二次電解工程においては、前記陽極酸化皮膜の表面に二次電解を施して前記陽極酸化皮膜に含まれる前記無数の孔と前記無数の亀裂とに二硫化モリブデン結晶を析出させるアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法を提供する。
【０００９】
前記アルミニウム合金は、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は燐を含有する亜共晶アルミニウム珪素系合金の何れか一種類である事が望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によってアルミニウム合金の表面を従来よりも耐摩耗化する事が出来るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造及びその製造方法を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造を説明する概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１３】
先ず、アルミニウム合金の耐摩耗表面構造に関して説明する。
【００１４】
図１に示す通り、本発明の実施の形態に係るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造１００は、アルミニウム合金１０１の表面に形成される陽極酸化皮膜１０２に含まれる無数の孔（アルミニウム合金１０１の表面と略垂直に成長される縦微細孔）１０３に二硫化モリブデン結晶１０４が析出されている。
【００１５】
アルミニウム合金１０１は、珪素を含有する、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は燐を含有する亜共晶アルミニウム珪素系合金の何れか一種類である。
【００１６】
珪素の含有量を調整する事によって、共晶アルミニウム珪素系合金、過共晶アルミニウム珪素系合金、又は亜共晶アルミニウム珪素系合金を得る事が出来る。
【００１７】
珪素の含有量は、例えば、１０質量％以上２０質量％以下程度の範囲とする事が望ましい。
【００１８】
尚、アルミニウム合金１０１は、銅、ニッケル、マグネシウム、鉄、マンガン、及び／又はチタン等の珪素以外の他成分を含有していても構わない。
【００１９】
陽極酸化皮膜１０２は、初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂（アルミニウム合金１０１の表面と略水平に延在される割れ目）１０５を含んでいる。
【００２０】
無数の亀裂１０５には、無数の孔１０３と同様に二硫化モリブデン結晶１０４が析出されている。
【００２１】
亀裂１０５は、珪素の含有量を増量したり初晶珪素粒子の粒子径と共晶珪素粒子とを大きくしたりする事によって数を増加させる事が出来る。
【００２２】
次に、アルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法に関して説明する。
【００２３】
図２に示す通り、本発明の実施の形態に係るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造の製造方法Ｍ１００は、アルミニウム合金１０１の表面に一次電解（陽極酸化処理）を施して陽極酸化皮膜１０２を形成する一次電解工程Ｓ１０１と、陽極酸化皮膜１０２の表面に二次電解を施して陽極酸化皮膜１０２に含まれる無数の孔１０３に二硫化モリブデン結晶１０４を析出させる二次電解工程Ｓ１０２と、を含んでいる。
【００２４】
一次電解工程Ｓ１０１においては、珪素を含有するアルミニウム合金１０１の表面に一次電解を施して無数の孔１０３と初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂１０５とを含む陽極酸化皮膜１０２を形成する。
【００２５】
アルミニウム合金１０１に含有されている珪素以外の他成分は、一次電解工程Ｓ１０１によって溶解される為、珪素を含有する陽極酸化皮膜１０２が形成される事に成る。
【００２６】
尚、本来は、亜共晶アルミニウム珪素系合金の表面に一次電解を施しても初晶珪素粒子を析出させる事は出来ないが、無数の孔１０３と共晶珪素粒子を起点に形成される無数の亀裂１０５とを含む陽極酸化皮膜１０２を形成する事は出来る。
【００２７】
然し乍ら、亜共晶アルミニウム珪素系合金に燐を添加する事によって亜共晶アルミニウム珪素系合金を共晶アルミニウム珪素系合金又は過共晶アルミニウム珪素系合金に合金組成を遷移させる事が出来る為、共晶珪素粒子のみならず初晶珪素粒子が生成されて初晶珪素粒子と共晶珪素粒子とを起点に形成される無数の亀裂１０５を含む陽極酸化皮膜１０２を形成する事が出来る。
【００２８】
二次電解工程Ｓ１０２においては、陽極酸化皮膜１０２の表面に二次電解を施して陽極酸化皮膜１０２に含まれる無数の孔１０３と無数の亀裂１０５とに二硫化モリブデン結晶１０４を析出させる。
【００２９】
無数の孔１０３と無数の亀裂１０５とに二硫化モリブデン結晶１０４を析出させる事によって陽極酸化皮膜１０２に高い自己潤滑性を付与する事が出来る為、アルミニウム合金１０１の表面を従来よりも耐摩耗化する事が出来る様に成る。
【００３０】
従って、本発明によってアルミニウム合金１０１の表面を従来よりも耐摩耗化する事が出来るアルミニウム合金の耐摩耗表面構造１００及びその製造方法Ｍ１００を提供する事が出来る。
【００３１】
例えば、内燃機関のピストンのリング溝、スカート部、及び／又はピンボス部に本発明を適用する事によって、ピストンを高強度化及び低摩擦化する事が出来る為、耐久性の向上及び燃費の向上を実現する事が可能と成る。
【符号の説明】
【００３２】
１００  耐摩耗表面構造
１０１  アルミニウム合金
１０２  陽極酸化皮膜
１０３  孔
１０４  二硫化モリブデン結晶
１０５  亀裂
Ｍ１００  製造方法
Ｓ１０１  一次電解工程
Ｓ１０２  二次電解工程
【図１】
2018090835.tif 000003
【図２】
2018090835.tif 000004