(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れた船舶用のプロペラを提供する。【解決手段】本発明の船舶用プロペラは、羽根部６１およびハブ部６２を有するプロペラ本体であって、アルミニウム合金の鋳造により成形されたプロペラ本体６３と、前記プロペラ本体の表面を覆うように設けられた前記アルミニウム合金の陽極酸化被膜６５と備え、前記陽極酸化被膜は、最も薄い部分において２０μｍ以上の厚さを有し、かつ、最も厚い部分の表面近傍において、３３０ＨＶ以上の硬さを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根部およびハブ部を有するプロペラ本体であって、アルミニウム合金の鋳造により成形されたプロペラ本体と、
前記プロペラ本体の表面を覆うように設けられた前記アルミニウム合金の陽極酸化被膜と、
を備え、
前記陽極酸化被膜は、最も薄い部分において２０μｍ以上の厚さを有し、かつ、最も厚い部分の表面近傍において、３３０ＨＶ以上の硬さを有する船舶用プロペラ。
【請求項２】
前記陽極酸化被膜の前記最も薄い部分における膜厚は、前記最も厚い部分における膜厚の５０％以上である請求項１に記載の船舶用プロペラ。
【請求項３】
前記陽極酸化被膜は、前記最も厚い部分において１００μｍ以下の厚さを有する請求項２に記載の船舶用プロペラ。
【請求項４】
前記陽極酸化被膜の最も厚い部分の表面近傍における硬さは、３３０ＨＶ以上４５０ＨＶ以下である請求項１に記載の船舶用プロペラ。
【請求項５】
前記アルミニウム合金は０．３ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下のシリコンを含むＡｌ−Ｍｇ系合金である請求項１に記載の船舶用プロペラ。
【請求項６】
前記プロペラ本体は前記アルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造法により成形されている請求項５に記載の船舶用プロペラ。
【請求項７】
前記陽極酸化被膜中のシリコンの含有量は、前記プロペラ本体よりも少なくなっている請求項５に記載の船舶用プロペラ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに規定される船舶用プロペラを備えた船外機。
【請求項９】
請求項７に規定される船舶用プロペラを備えた船舶。
【請求項１０】
羽根部およびハブ部を有するプロペラ本体をアルミニウム合金の鋳造により成形する工程（Ａ）と、
前記プロペラ本体の表面に電解研磨または化学研磨を施す工程（Ｂ）と、
前記研磨されたプロペラ本体を陽極酸化することにより、前記プロペラ本体の表面を覆うように陽極酸化被膜を形成する工程（Ｃ）と、
を包含する船舶用プロペラの製造方法。
【請求項１１】
前記工程（Ａ）と（Ｂ）との間に、前記プロペラ本体を研掃処理する工程（Ｄ）を更に包含する請求項１０に記載の船舶用プロペラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶用のプロペラおよびそれを用いた船外機および船舶に関する。また、本発明は船舶用プロペラの製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
船外機は、船舶の船尾に引っ掛けるだけで船体に取り付けられ、船内にスペースを占有しないため、プレジャボートや小型漁船などの小型の船舶に広く使用される。船体の大きさや用途に応じて、種々の出力の船外機が今日使用されている。
【０００３】
一般に、比較的大きな船舶にはステンレスからなるプロペラと大出力（例えば１００馬力以上）のエンジンとを備えた船外機が用いられる。一方、比較的小さな船舶には、アルミニウムなどからなるプロペラと比較的出力の小さなエンジンとを備えた船外機が用いられる。アルミニウムからなるプロペラは軽量であり、また、低コストで製造することが可能であるため、出力の小さなエンジンを備えた船外機のプロペラとして適している。
【０００４】
船舶用プロペラをアルミニウムによって形成する場合、海水によるアルミニウム合金の腐食を防止する必要がある。このため、一般的には、アルミニウム合金からなるプロペラ本体の表面に防食のための塗装を施したプロペラが広く使用されている。
【０００５】
特許文献１は、プロペラ表面に設ける塗装膜によってプロペラのエッジが鈍くなり、プロペラが回転した際の水切れが悪くなるのを解決するため、アルミニウム合金からなるプロペラに硬質アルマイト処理を施し、プロペラのエッジの鋭さを確保することが開示されている。
【特許文献１】実用新案登録第３０２９２１５号公報明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
船外機を備えた小型船舶は、漁業や業務、レジャー等の目的で近海や河川で使用されることが多く、砂浜に引き上げて係留したり、川岸の砂地の浅瀬に係留したりすることがある。このため、船舶を係留する際あるいは係留場所から河川や海へ出航する際、砂を巻き上げ、砂を含んだ水中でプロペラを回転させることによって、プロペラの表面が摩耗しやすい。その結果、摩耗によりプロペラの表面の塗装が剥げ、プロペラ本体が腐食したり、プロペラ本体が研磨されたりする。塗装による被膜は十分な硬さを有しないため、従来の船外機のプロペラは、摩耗により寿命が短いという問題があった。
【０００７】
特許文献１は、防食用の塗装膜の代わりにアルミニウムに対する防食性被膜として知られているアルマイト層を形成することを開示しているに過ぎず、上述の課題については、なんら開示していない。また、プロペラのエッジが鈍くなるのを防ぐために、硬質アルマイト層を厚く形成することはできない。このため、特許文献１のプロペラの硬質アルマイト層の厚さはせいぜい１５μｍ程度であり、十分な耐摩耗性が得られないと考えられる。
【０００８】
こうした問題は、船外機を備えた船舶のみならず、エンジンが船内に設置される小型の船舶においても生じていた。
【０００９】
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、耐摩耗性に優れた船舶用のプロペラおよび船外機を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の船舶用プロペラは、羽根部およびハブ部を有するプロペラ本体であって、アルミニウム合金の鋳造により成形されたプロペラ本体と、前記プロペラ本体の表面を覆うように設けられた前記アルミニウム合金の陽極酸化被膜とを備え、前記陽極酸化被膜は、最も薄い部分において２０μｍ以上の厚さを有し、かつ、最も厚い部分の表面近傍において、３３０ＨＶ以上の硬さを有する。本発明の船舶用プロペラによれば、表面硬さが大きく、厚い陽極酸化被膜によってプロペラ本体が覆われているため、耐摩耗性に優れる。
【００１１】
ある好ましい実施形態において、前記陽極酸化被膜の前記最も薄い部分における膜厚は、前記最も厚い部分における膜厚の５０％以上である。これにより、表面硬さおよび最も薄い部分の厚さについての条件を共に満足させることができる。
【００１２】
ある好ましい実施形態において、前記陽極酸化被膜は、前記最も厚い部分において１００μｍ以下の厚さを有する。これにより、陽極酸化被膜の表面硬さを高く維持することができる。また、プロペラの生産性を高めることができる。
【００１３】
ある好ましい実施形態において、前記陽極酸化被膜の最も厚い部分の表面近傍における硬さは、３３０ＨＶ以上４５０ＨＶ以下である。これにより、製造コストを抑制することができる。
【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記アルミニウム合金は０．３ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下のシリコンを含むＡｌ−Ｍｇ系合金である。これにより、ダイカスト鋳造による成形が容易となる。
【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記プロペラ本体は前記アルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造法により成形されている。これにより、強度の高いプロペラを安価に製造することができる。
【００１６】
ある好ましい実施形態において前記陽極酸化被膜中のシリコンの含有量は、前記プロペラ本体よりも少なくなっている。これにより、被膜厚さの均一性が向上するとともに被膜形成能率が上がることにより、製造コストを抑制することができる。
【００１７】
本発明の船外機は、上記いずれかに規定される船舶用プロペラを備える。
【００１８】
本発明の船舶は、上記いずれかに規定される船舶用プロペラを備える。
【００１９】
本発明の船舶用プロペラの製造方法は、羽根部およびハブ部を有するプロペラ本体をアルミニウム合金の鋳造により成形する工程（Ａ）と、前記プロペラ本体の表面に電解研磨または化学研磨を施す工程（Ｂ）と、前記研磨されたプロペラ本体を陽極酸化することにより、前記プロペラ本体の表面を覆うように陽極酸化被膜を形成する工程（Ｃ）とを包含する。これにより、表面硬さが大きく、厚い陽極酸化被膜によって覆われることにより、優れた耐摩耗性を有する船舶用プロペラを製造することができる。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記工程（Ａ）と（Ｂ）との間に、前記プロペラ本体を研掃処理する工程（Ｄ）を更に包含する。これにより、チル層が除去され外観の均一性が高い船舶用プロペラを製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面硬さが大きく、厚い陽極酸化被膜によってプロペラ本体が覆われているため、耐摩耗性に優れる。したがって、本発明の船外機を備えた船舶によれば、砂地の浅瀬を航行してもプロペラの摩耗が防止できる。このため、漁業や業務、レジャー等の目的で近海や河川で使用される場合に、本発明の船外機を備えた船舶は優れた耐久性を示し、経済性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本願発明者は、船舶用のアルミニウム合金からなるプロペラの耐摩耗特性を高めるため、プロペラ表面に陽極酸化被膜を形成することを検討した。アルミニウムの陽極酸化被膜は一般に硬さが高いため、耐摩耗特性を高めるためには適していると考えられるからである。しかし、詳細な検討を行った結果、プロペラを構成するアルミニウム合金には、鋳造時の湯流れを良くするためのシリコンなどの添加元素が含まれることにより、均一な厚さを有する陽極酸化被膜を得ることが難しいことが分かった。
【００２３】
耐摩耗性を高めるためだけであれば、陽極酸化被膜は必ずしも均一な厚さを有していなくてもよく、陽極酸化膜の最も薄い部分の厚さが所定の値以上であればよい。しかし、長時間陽極酸化を行う場合、最初に形成された陽極酸化被膜の表面は長時間処理液に浸され、通電されることになる。その結果、表面近傍において陽極酸化被膜が溶け、形成した陽極酸化被膜の表面の硬さが低下し、十分な硬さが得られなくなることが分かった。つまり、陽極酸化被膜を厚く形成するだけでは、耐摩耗性に優れたプロペラを得ることは困難である。
【００２４】
また、陽極酸化膜の厚い部分は必要以上の厚さを有することになり、長時間陽極酸化を行うことによる生産性の低下も問題となる。
【００２５】
本願発明者は、これらの課題を解決するために、陽極酸化前にプロペラ本体の表面および表面から所定の深さの内部領域に存在する共晶領域中のシリコン粒子（以下共晶シリコン粒子と呼ぶ場合がある）を、電解研磨または化学研磨によって除去し、陽極酸化被膜の膜厚をばらつかせる原因を取り除くことを見出した。これにより陽極酸化膜の成長速度が均一になり、膜厚のばらつきを小さくできる。また、短い時間で確実にどの部分の膜厚も所定の値以上にすることができ、形成時間を短くすることによって酸化膜表面の溶出も抑制できる。その結果、表面が硬く、厚く、かつ、厚さが均一な陽極酸化被膜が設けられた船舶用プロペラが得られる。その結果、船舶用プロペラの耐摩耗性が向上する。
【００２６】
以下、本発明による船舶用プロペラおよび船外機の実施形態を説明する。
【００２７】
図１（ａ）は、本発明による船外機を備えた船舶５０の側面図である。船舶５０は、船体５１と船外機５２とを備える。船外機５２は、クランプ２８、プロペラ６０および操舵ハンドル３０を含み、クランプ２８によって船体５１の船尾５１ａに取り付けられている。操縦者は操舵ハンドル３０により、船舶５０の進行方向を変えることができる。
【００２８】
図２は、船外機５２の側面図である。船外機５２は、エンジン３４を含み、エンジン３４の回転駆動力は、駆動ギア１６が取り付けられた駆動軸１４に伝達される。プロペラ６０の回転方向を変えることにより、船舶５０を前進または後退させるために、船外機５２は切換機構２６とクラッチ装置２４とを備えている。クラッチ装置２４は前進ギア２２および後退ギア２０を含み、切換機構２６に連結されたシフトレバー３２を操作することにより、前進ギア２２または後退ギア２０の一方を選択的に駆動ギア１６と噛み合わせる。これにより、出力軸１８に固定されたプロペラ６０が順方向または逆方向に回転する。エンジン３４およびこれらの駆動機構はケーシング１２およびカウリング１０の内部に収納されている。
【００２９】
本発明の船舶用プロペラは船外機に好適に用いられるが、エンジンが船体内に搭載される（インボードとも言う）船舶にも適している。図１（ｂ）は、本発明の船舶用のプロペラ６０を備えた船舶１５０の側面図である。船舶１５０の船体１５１内にエンジン１５２が設置されており、エンジン１５２の駆動力がシャフトを介して船底後部において回転可能なように支持されるプロペラ６０に伝達される。
【００３０】
図３は、プロペラ６０を示す平面図である。プロペラ６０は羽根部６１と羽根部６１が接続されたハブ部６２とからなるプロペラ本体６３を含む。ハブ部６２は本実施形態では、外側ハブ７０、内側ハブ７１および外側ハブ７０と内側ハブ７１とを接続するリブ７２を含んでいる。本実施形態では、船外機５２が、エンジン３４の排気ガスを内側ハブ７１と外側ハブ７０との間の空隙７２ｈからプロペラ６０の後方へ噴出する構造を採用しているため、このようにハブが二重になっている。しかし、船外機５２が他の場所から排気ガスを放出する場合には、ハブ部６２は一重構造を採用していてもよい。羽根部６１の数や形状に特に制限はなく、図３に示す形状以外の形状をプロペラ６０は備えていてもよい。
【００３１】
ハブ部６２の内側ハブ７１は円筒状の内空間を規定しており、この内空間内にブッシュ７３が圧入されている。ブッシュ７３はゴムなどの弾性体からなり、ブッシュ７３と内側ハブ７１との摩擦により内側ハブ７１内においてブッシュ７３が固定されている。ブッシュ７３の中心には穴７３ｃが設けられており、穴７３ｃに出力軸１８が挿入される。
【００３２】
ブッシュ７３と内側ハブ７１とは摩擦により固定されているため、プロペラ６０が回転中に流木などに衝突した場合、ブッシュ７３が内側ハブ７１内においてスリップすることにより、出力軸１８は回転しながらプロペラ６０は停止することができる。これにより、各種のギアが破損したり、エンジン３４が故障したりするのを防止する。
【００３３】
プロペラ本体６３は、前述したようにアルミニウム合金を用いた鋳造によって一体的に成形されている。このため、鋳造に適した組成のアルミニウム合金によってプロペラ本体は構成されている。アルミニウム合金を溶解したとき、溶湯が十分な流動性を有するように、アルミニウム合金はシリコンを含んでいることが好ましく、０．３ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下のシリコンを含んでいることがより好ましい。シリコンの含有量が０．３ｗｔ％より少ない場合、溶湯の流動性が十分ではないため鋳造性が悪くなる。また、シリコンの含有量を２．０ｗｔ％以下にすることによって、アルミニウム合金中の陽極酸化被膜となる領域における共晶シリコン粒子を電解研磨や化学研磨で十分に除去することができ、より均一な膜厚を有する陽極酸化被膜を得ることができる。
【００３４】
プロペラ本体６３の成形は、好ましくはダイカスト鋳造法によって行われる。ダイカスト鋳造法を用いることによって鋳型へ溶湯を注入した後、溶湯が急速に冷却され、共晶領域を小さくすることができる。また、共晶シリコン粒子の粒径も小さくできる。
【００３５】
アルミニウム合金は、より好ましくは、さらに０．５ｗｔ％以上１．８ｗｔ％以下の鉄およびマンガンの少なくとも一方を含む。鉄およびマンガンの少なくとも一方を前述の割合で含むことにより、ダイカスト成形時に鋳型からの離型性が向上し、鋳型への焼き付きを防止することができる。また、マグネシウムを２．５ｗｔ％以上５．５ｗｔ％以下の割合で含むことによって、強度、伸び、耐衝撃性といった機械的性質を向上させ、耐食性を向上させることができる。
【００３６】
アルミニウム合金として、例えば、Ａｌ−４Ｍｇ−０．８Ｆｅ−０．４Ｍｎ、Ａｌ-５Ｍｇ-１．３Ｓｉ−０．８Ｆｅ−０．８Ｍｎ、Ａｌ-６．５Ｍｇ−１．１Ｆｅ−０．７Ｍｎ、Ａｌ−５Ｓｉ−０．４Ｍｇなどの組成を有するＡｌ−Ｍｇ系合金を用いることができる。
【００３７】
図４は、プロペラ６０の断面を模式的に示している。図４に示すように、プロペラ６０は、プロペラ本体６３を覆うようにプロペラ本体６３の表面に設けられた陽極酸化被膜６５を備えている。陽極酸化被膜６５は、プロペラ本体６３の表面に電解研磨あるいは化学研磨を施した後、陽極酸化することにより得られる。
【００３８】
陽極酸化被膜６５は、最も厚い部分ＰHの表面近傍Ｐ1において、３３０ＨＶ以上の硬さを有している。このため、陽極酸化被膜６５が形成されたプロペラ６０は高い耐摩耗性を備える。ここで表面近傍とは、以下の実施例で説明するように、表面から１０μｍの深さの位置をいう。陽極酸化被膜６５の最も厚い部分ＰHの表面近傍Ｐ1の硬さが３３０ＨＶよりも小さい場合、十分な耐摩耗特性が得られない。耐摩耗性の観点からは、陽極酸化被膜の硬さは高いほど好ましい。しかし、４５０Ｈｖよりも高い硬さを有する陽極酸化被膜を得ようとする場合、特殊な処理液を用いなければならず、陽極酸化被膜の製造コストが上昇する。したがって、好ましくは、最も厚い部分ＰHの表面近傍Ｐ1の硬さは３３０ＨＶ以上４５０ＨＶ以下である。
【００３９】
また、陽極酸化被膜６５は、最も薄い部分ＰLにおいて、２０μｍ以上の厚さｔ1を有している。ここで厚さとは、ＪＩＳ  Ｈ８６８０に規定される顕微鏡断面測定方法により求めた厚さをいう。最も薄い部分ＰLの陽極酸化被膜６５の厚さが２０μｍより小さい場合、耐摩耗特性が十分に得られず、摩耗により、陽極酸化被膜６５の薄い部分において、プロペラ本体６３が露出しやすくなる。陽極酸化被膜６５は、好ましくは、最も厚い部分ＰHにおいて、１００μｍ以下の厚さを有する。最も厚い部分ＰHの厚さが１００μｍを超えると、長時間陽極酸化を行うことによって、形成した陽極酸化膜の表面が脆くなり、表面近傍Ｐ1の硬さが３３０ＨＶよりも小さくなってしまう。また、陽極酸化被膜６５の形成に時間を要し、生産性が低下する。
【００４０】
前述したようにプロペラの耐磨耗性の観点からは、陽極酸化被膜の表面の硬さおよび最も薄い部分の厚さが前述した範囲にあることが耐磨耗性に優れたプロペラの条件となり、陽極酸化被膜の膜厚の均一性は、直接的には耐磨耗性に影響しない。しかし、均一な厚さの陽極酸化膜を形成することによって、陽極酸化被膜の表面の硬さおよび最も薄い部分の厚さについての条件を共に満足させることができる。このため、陽極酸化被膜６５の膜厚は均一であることが好ましく、陽極酸化被膜６５の最も薄い部分ＰLにおける膜ｔ1は、最も厚い部分ＰHにおける膜厚ｔ2の５０％以上であることがより好ましい。
【００４１】
陽極酸化被膜６５の硬さは陽極酸化に用いる電解浴の濃度および温度を変化させることにより、調節することができる。陽極酸化被膜６５の厚さは、陽極酸化の時間により調整することができる。陽極酸化被膜６５を形成するための陽極酸化処理方法としては、硬質被膜を形成する処理方法を用いることが好ましく、硫酸やシュウ酸等の電解液を用いることができる。
【００４２】
次に陽極酸化被膜６５の形成方法を具体的に説明する。図５は、ダイカスト鋳造法により成形したプロペラ本体１００の断面構造を模式的に示している。アルミニウム合金をダイカスト鋳造法により成形すると溶融していたアルミニウム合金のうち、アルミニウムが初晶アルミニウム１０１としてまず析出する。その後、多数析出した初晶アルミニウム１０１の隙間を埋めるようにシリコンの晶出物やマグネシウム、マンガンなどの化合物を含むアルミニウムの共晶領域１０２が析出する。共晶領域１０２にはシリコンの晶出物やマグネシウム、マンガンなどの化合物が含まれるため、他の元素をほとんど含まない初晶アルミニウム１０１とは陽極酸化における反応速度が異なる。その結果、陽極酸化膜の膜厚がばらついてしまう。
【００４３】
本発明では、陽極酸化膜を形成する前に、プロペラ本体１００の表面１００Ｓから深さＬまでの陽極酸化膜となる領域において、共晶領域１０２中の晶出物や化合物、特にシリコン粒子を除去する。共晶領域１０２の晶出物や化合物を選択的に除去するのには、電解研磨または化学研磨を行う。これにより、図６に示すようにプロペラ本体１００の表面１００Ｓから深さＬまでの領域において、共晶領域１０２の晶出物や化合物が除去され、初晶アルミニウム１０１および晶出物や化合物が除かれた共晶領域１０２’が残る。電解研磨あるいは化学研磨を用いることによって、プロペラ本体１００の表面１００Ｓから比較的内部の深くにまで研磨液が浸入し、共晶領域１０２の晶出物や化合物が選択的に除去される。化学的な反応を用いることによって、ショットブラストなど機械的研削とは異なり、共晶領域１０２中の晶出物や化合物とその他の部分との化学的反応性の差異を利用して、共晶領域１０２の晶出物や化合物を優先的に除去することができる。
【００４４】
共晶領域１０２中のシリコン粒子など晶出物や化合物を選択的に溶出することによって除去する代わりに、晶出物や化合物を囲む共晶領域１０２を溶出することによって、プロペラ本体１００の表面１００Ｓから深さＬまでの陽極酸化被膜となる領域から、晶出物や化合物を除去してもよい。このとき、晶出物や化合物も同時に溶出されてもよい。晶出物を囲む共晶領域１０２を溶出する場合、プロペラ本体１００の表面１００Ｓから深さＬまでの領域において、共晶領域１０２が除去される。
【００４５】
共晶領域１０２中のシリコン粒子など晶出物や化合物を除去する化学研磨の条件は、たとえば、以下の通りである。
【００４６】
条件１
研磨液：１５％の硝酸および１０％のフッ酸を含む水溶液
処理時間：６０秒
処理温度：常温
【００４７】
条件２
（１）処理１
研磨液：５％の硝酸および６０％のリン酸を含む水溶液
処理時間：１２０秒
処理温度：９５℃
（２）処理２（処理１の後に行う）
研磨液：１５％の硝酸および１０％のフッ酸を含む水溶液
処理時間：１５秒
処理温度：常温
【００４８】
共晶領域１０２中のシリコン粒子など晶出物を除去する電解研磨の条件は、たとえば、以下の通りである。
【００４９】
条件３
（１）処理１
処理液：５０％硫酸水溶液
電流密度：３０Ａ/ｄｍ2
処理時間：１２０秒
処理温度：５０℃
（２）処理２（処理１の後に行う）
研磨液：１５％の硝酸および１０％のフッ酸を含む水溶液
処理時間：１５秒
処理温度：常温
【００５０】
このようにして表面近傍領域の共晶領域中の晶出物や化合物が除去されたプロペラ本体の表面を陽極酸化することによって陽極酸化被膜を形成する。図７（ａ）〜（ｄ）は、陽極酸化による陽極酸化被膜の成長過程を、共晶領域の晶出物や化合物を除去しなかった場合と比較しながら示す模式図である。図７（ａ）から（ｄ）のそれぞれにおいて、右側には表面近傍の共晶領域の晶出物や化合物が除去されたプロペラ本体の断面が示され、左側には共晶領域の晶出物や化合物が除去されていないプロペラ本体の断面が示されている。
【００５１】
図７（ａ）の右側に示すように、陽極酸化を開始するＴ＝Ｔ0では、プロペラ本体１００の表面から深さＬ内の共晶領域１０２’において、晶出物や化合物が除去されている。一方、左側に示すプロペラ本体１００’では共晶領域の晶出物や化合物が除去されておらず、表面から深さＬ内の領域に共晶領域中に晶出物や化合物が存在している。
【００５２】
陽極酸化を開始後、プロペラ本体１００の表面から陽極酸化被膜が成長し始める。生成した陽極酸化被膜とプロペラ本体１００との界面が常に新しい陽極酸化被膜が生成する界面となる。プロペラ本体１００の表面には初晶アルミニウムしか存在しないため、表面が露出している領域全体に均一な成長速度で陽極酸化被膜が成長していく。図７（ｂ）の右側に示すように、Ｔ＝Ｔ1では、均一な厚さの陽極酸化被膜１０３が成長する。共晶領域の晶出物や化合物が除去されているため、陽極酸化被膜１０３中のシリコンの含有量は、プロペラ本体１００よりも少なくなっている。
【００５３】
一方、図７（ｂ）の左側に示すように、共晶領域の晶出物や化合物を除去していないプロペラ本体１００’では、共晶領域の部分において陽極酸化被膜の成長速度が遅くなるため、Ｔ＝Ｔ1において生成する陽極酸化被膜１０３’の膜厚は不均一になっている。
【００５４】
図７（ｃ）の右側に示すように、Ｔ＝Ｔ2では、プロペラ本体１００に生成した陽極酸化被膜１０３はほぼ全体に均一な厚さｔ2を有している。耐摩耗特性を確保するために陽極酸化被膜１０３の厚さがｔ2以上必要であるとすれば、膜厚がほぼ均一であるため、この時点で陽極酸化被膜１０３のいずれも部分も十分な耐摩耗特性を備えていることになる。
【００５５】
これに対し、図７（ｃ）の左側に示すように、プロペラ１００’では、共晶領域１０２の晶出物や化合物が存在する部分の膜成長速度が遅いため、陽極酸化被膜１０３’は不均一な膜厚を有している。Ｔ＝Ｔ2において共晶領域１０２の晶出物や化合物が存在していない部分では、図７（ｃ）の右側に示すプロペラ本体１００の陽極酸化被膜１０３と同様、厚さはｔ2に達している。しかし、共晶領域１０２の晶出物や化合物が存在していた部分１０５では、陽極酸化被膜１０３’の成長が遅いため、膜厚も薄くなっている。つまり、陽極酸化被膜１０３’が、まだ、この時点では、所望の耐摩耗特性を備えてはいない。
【００５６】
プロペラ本体１００’において、陽極酸化被膜１０３’の最も薄い部分１０５における膜厚がｔ2に達するためには、さらに陽極酸化を行う必要がある。図７（ｄ）の左側に示すように、Ｔ＝Ｔ3において、最も薄い部分における膜厚はｔ2に達する。このとき、最も厚い部分の膜厚はｔ3（＞ｔ2）になっている。
【００５７】
これにより、プロペラ１００’に形成された陽極酸化被膜１０３’は、所定の耐磨耗性を備えるように思われる。しかし、陽極酸化に要する時間が、プロペラ１００よりも長くなる（Ｔ3＞Ｔ2）ことによって、陽極酸化被膜１０３’の表面近傍はより長い時間、陽極酸化溶液に浸漬されていたことにより酸化膜が溶出し、表面の硬さが低下している。その結果、図７（ｄ）に示すように、陽極酸化被膜１０３’の表面近傍部分１０４の硬さはプロペラ１００のＴ＝Ｔ2における陽極酸化被膜１０３よりも小さく、耐摩耗特性は陽極酸化被膜１０３よりも劣る。
【００５８】
このように、プロペラ本体の陽極酸化被膜となる部分が均一な組成を有していなければ、生成する陽極酸化被膜の膜厚は不均一になるとともに、長時間陽極酸化の溶液に浸っていたことによる陽極酸化被膜の表面の硬さの低下が生じる。
【００５９】
しかし、本発明によれば、プロペラ本体の陽極酸化被膜となる部分が均一な組成を有しているため、生成する陽極酸化被膜の膜厚は均一になり、優れた耐摩耗特性を備える。
【００６０】
本発明のプロペラは、例えば、以下の手順により製造される。図８に示すように、まず、例えばＡｌ−４Ｍｇ−０．８Ｆｅ−０．４Ｍｎの組成を有するアルミニウム合金を溶解し（ステップＳ１０１）、溶湯をダイカスト法によって、図３に示す形状の鋳型に注入する（ステップＳ１０２）。冷却後、鋳型から取り出したプロペラ本体から溶湯注入のためのゲートを切断する。
【００６１】
次に、プロペラ本体の表面をショットブラストなどによって機械的に研磨する（ステップＳ１０３）。この機械的研磨は、プロペラ本体の表面にチル層が形成されている場合において、チル層と他の部分とが、陽極酸化被膜を形成後、異なる色調や外観を有する場合に特に有効である。これにより、プロペラ本体の表面の異物などを除去し、形成する陽極酸化被膜の外観を均一にすることができる。その後、内側ハブ７１の内空間に生じている鋳造時の抜き勾配をとり、内側ハブ７１が所定の形状となるように切削加工する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
次に陽極酸化被膜を形成するためのアルマイト処理を行う（ステップＳ１０５）。図９に示すように、まず、プロペラ本体表面の脱脂およびエッチングを行って（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）、プロペラ表面を清浄にする。必要に応じて、デスマット処理を行う（ステップＳ２０３）。
【００６３】
続いて、電解研磨あるいは化学研磨などの化学的研磨を行う（ステップＳ２０４）。化学的研磨の条件の一例は前述した通りである。
【００６４】
その後陽極酸化を行う（ステップＳ２０５）。例えば、１７％の硫酸浴を用い、プロペラ本体を陽極とし、浴温度４℃を保ちながら、４Ａ／ｄｍ2の定電流で３０分間酸化を行う。これにより、４０μｍの厚さおよび４００Ｈｖの硬さを有する陽極酸化被膜が得られる。続いて、必要に応じて染色を行う（ステップＳ２０６）。染色は、染料による着色、電界着色などを利用することができ、陽極酸化被膜の微細孔中に染料や金属酸化物を析出させることによって行う。その後、脱色や耐食不良が生じないように、微細孔の封孔処理を行う（ステップＳ２０７）。
【００６５】
その後、図８に示すように、プロペラのハブにブッシュを圧入し（ステップＳ１０６）、完成検査（ステップＳ１０７）を経て、プロペラが完成する。
【００６６】
このような構造を有するプロペラ６０は、表面近傍の硬さが３３０ＨＶ以上であり、最も薄い部分の膜厚が２０μｍ以上である陽極酸化被膜によって覆われているため、耐摩耗性に優れる。このように表面硬さが大きく、厚い陽極酸化被膜は、均一な組成の下地から得られ、また、陽極酸化被膜の膜厚の均一性も高い。したがって、部分的に摩耗が進んでアルミニウム合金が露出することによる腐食が生じるなどの不具合が発生しにくく、プロペラとしての製品の寿命も長い。特に砂などが混じった水中でもプロペラ表面の摩耗を防止することができる。このため、経済性にも優れる。さらに、陽極酸化被膜の厚さが均一であるため、プロペラの外観上、色むらなどが生じにくく、美観にも優れたプロペラが得られる。
【００６７】
したがって、本発明の船外機を備えた船舶によれば、砂地の浅瀬を航行してもプロペラの摩耗が防止できる。このため、漁業や業務、レジャー等の目的で近海や河川で使用される場合に、本発明の船外機を備えた船舶は優れた耐久性を示し、経済性に優れる。
【００６８】
（実験例）
本願発明による効果を確認するため、Ａｌ−４Ｍｇ−０．８Ｆｅ−０．４Ｍｎ−０．３Ｓｉの組成を有するアルミニウム合金を用い、ダイカスト鋳造法により成形したプロペラ本体を、図８および図９に示す工程にしたがって処理し、実施例１〜３のプロペラを得た。ただし、実施例１〜３は陽極酸化の処理時間を変えている。また、Ａｌ−５Ｓｉ−０．４Ｍｇの組成を有するアルミニウム合金を用い、同様にして実施例４のプロペラを得た。
【００６９】
比較例として、Ａｌ−５Ｓｉ−０．４Ｍｇの組成を有するアルミニウム合金を用い、ダイカスト鋳造法により成形したプロペラ本体を、図８および図９に示す工程にしたがって処理し、比較例２のプロペラを得た。また、化学的研磨処理を行わないことを除いて実施例と同様の工程を経た比較例１のプロペラを得た。さらにＡｌ−４Ｍｇ−０．８Ｆｅ−０．４Ｍｎ−０．３Ｓｉの組成を有するアルミニウム合金を用い、化学的研磨処理を行わないことを除いて実施例と同様の工程を経た比較例３のプロペラを得た。作成した試料の特性を以下のように評価した。
【００７０】
（厚さ）
得られた試料の陽極酸化被膜における最も厚い部分および最も薄い分の厚さを測定した。厚さは、ＪＩＳ  Ｈ８６８０に規定される顕微鏡断面測定法により求めた。
【００７１】
（硬さ）
陽極酸化被膜の断面における硬さを測定した。硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠して行った。荷加重は０．０２５（２５ｇの力で圧子を押す）であり、それぞれの被膜の最も厚い部分の表面近傍および素材（プロペラ本体）近傍において測定した。表面近傍とは、陽極酸化被膜の表面から１０μｍの深さの位置であり、この位置に圧子の中心が一致するようにして計測を行った。素材近傍とは、陽極酸化被膜とプロペラ本体との界面から陽極酸化被膜の表面側へ１０μｍ移動した位置であり、この位置に圧子の中心が一致するようにして計測を行った。
【００７２】
（耐摩耗特性）
ＪＩＳ  Ｈ８５０１に規定される砂落とし摩耗試験を一定時間行い、外観によって判定した。○は素地であるプロペラ本体が露出していないことを示し、×はプロペラ本体が露出したことを示している。
【００７３】
【表１】
2008179346.tif 000003
【００７４】
実施例１〜３の結果から分かるように、陽極酸化を行う前に化学的研磨処理を施すことによって、陽極酸化被膜の膜厚のばらつきは小さくなり、最も薄い部分の厚さは最も厚い部分の厚さの５０％以上になる。また、膜厚のばらつきが小さいため、陽極酸化処理を３０分行うことによって、最も薄い部分でも２０μｍ以上の厚さが得られている。表面近傍の硬さも３３０ＨＶ以上になっている。これらの特性から、実施例１〜３のプロペラは十分な耐摩耗性を備えていることが分かる。
【００７５】
実施例１〜３では陽極酸化処理の時間が異なっているが、陽極酸化処理時間が長くなるにつれて、表面近傍の硬さが低下していることが分かる。これは、生成した陽極酸化膜が長く陽極酸化処理液に浸されることによって、表面近傍の劣化が生じるからであると考えられる。しかし、陽極酸化被膜の膜厚の均一性が高いため、表面近傍の硬さを３３０ＨＶ以上にしながら、最も薄い部分の厚さを大きくすることが可能である。実施例３では、表面近傍の硬さが３５０ＨＶであり、最も薄い部分の厚さが５５μｍである。このため、実施例３のプロペラは表面硬さが高く、かつ、全体的に厚い陽極酸化被膜を備えていることにより、非常に耐摩耗性に優れていることが分かる。
【００７６】
また、実施例４の結果から分かるように、アルミニウム合金にシリコンが含まれている場合でも、含有率が５％程度であれば、陽極酸化を行う前に化学的研磨処理を施すことによって、最も薄い部分でも２０μｍ以上の厚さを有し、表面近傍の硬さが３３０ＨＶ以上である陽極酸化被膜を形成することができることが分かる。
【００７７】
実施例３と実施例４との結果を比較すると、アルミニウム合金中のシリコンの含有量が少ない場合、より均一な厚さの陽極酸化被膜を形成することが可能であるため、陽極酸化被膜の最も薄い部分の厚さを所定の値以上にするために要する時間は短くてすむ。このため、陽極酸化処理時間を短くすることによって、表面近傍の硬さの低下を抑制し、より耐摩耗特性に優れた船舶用プロペラを得ることができる。一方、シリコンを添加することにより、溶湯の流動性を高め、鋳造性をより改善しながら、実用上十分な耐摩耗特性を備えた船舶用プロペラを得ることができる。
【００７８】
比較例１〜３は、最も薄い部分の厚さが最も厚い部分の厚さの４０％以下しかなく、陽極酸化被膜の膜厚のばらつきが大きいことが分かる。このため、比較例１の結果から分かるように、表面近傍の硬さは十分（３３０ＨＶ以上）であっても、最も薄い部分の膜厚が不足してしまう。また、比較例２および３の結果から分かるように、最も薄い部分の膜厚を２０μｍ以上にするために長時間陽極酸化処理を行うと、表面近傍の硬さが不足してしまう。
【００７９】
これらの結果から、陽極酸化被膜が最も薄い部分において２０μｍ以上の厚さを有し、かつ、表面近傍において３３０ＨＶ以上の硬さを有することによって、優れた耐摩耗性を備えることが分かる。
【００８０】
図１０（ａ）および（ｂ）は実施例３のプロペラの断面をＳＥＭによって観察した写真である。また、図１１（ａ）および（ｂ）は、比較例１のプロペラの断面をＳＥＭによって観察した写真である。これらの写真において、一番下の層がプロペラ本体の断面であり、真ん中の層が陽極酸化膜の断面を示している。
【００８１】
これらの図から明らかなように、実施例３のプロペラは均一な膜厚の陽極酸化被膜を有しているのに対し、比較例１のプロペラの陽極酸化被膜の膜厚は非常に不均一である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の船舶用プロペラおよび船外機は種々の船舶に好適に用いられ、特に、漁業や業務、レジャー等種々の目的に使用される小型船舶に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）本発明による船外機を備えた船舶を示す側面図であり、（ｂ）は本発明による船舶用プロペラを備えた船舶の側面図である。
【図２】本発明の船外機の実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明による船舶用プロペラの実施形態を示す平面図である。
【図４】図３の船舶用プロペラの断面を示す模式図である。
【図５】図３の船舶用プロペラの陽極酸化を行う前のプロペラ本体の組織を模式的に示す断面図である。
【図６】図５のプロペラ本体に化学的研磨を施した後の組織の状態を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図６に示すプロペラ本体、および、化学的研磨を施さなかったプロペラ本体に成長する陽極酸化被膜を説明する模式図である。
【図８】船舶用プロペラの製造工程を示すフローチャートである。
【図９】図８の陽極酸化処理の工程を詳しく説明するフローチャートである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例によるプロペラの断面ＳＥＭ写真である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、比較例によるプロペラの断面ＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００８４】
１０    カウリング
１２    ケーシング
１４    駆動軸
２０    後退ギア
２２    前進ギア
２４    クラッチ装置
２８    クランプ
３０    操舵ハンドル
５０    船舶
５１    船体
５１ａ    船尾
５２    船外機
６０    プロペラ
６１    羽根部
６２    ハブ
６３、１００  プロペラ本体
６５    陽極酸化被膜
１０１    初晶アルミニウム
１０２    共晶領域
【図１】
2008179346.tif 000004
【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】
2008179346.tif 000013
【図１１】
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