(57)【要約】　　　（修正有）【課題】潤滑油を使用しない状態で比較的大きな接触圧が加わった場合にも潤滑性が安定して維持され、かつ比較的安価な製法で効率よく得られるアルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品の潤滑性向上を、目的とするものである。【解決手段】アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理被膜２中に潤滑性のモリブデン硫化物３が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性被膜４が形成された、潤滑性を有する摺動用部品とすることによって、解決される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理被膜中に潤滑性のモリブデン硫化物が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性被膜が形成されたことを特徴とする、潤滑性被膜を有する摺動用部品。
【請求項２】
前記パーフルオロアルキル化合物の潤滑性被膜は、パーフルオロアルキル化合物を０．１〜５ｗｔ％含む水溶液浴中で、電流密度０．１〜１．０Ａ／ｄｍ２で電着が行われたものであることを特徴とする、請求項１記載の潤滑性被膜を有する摺動用部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑性を有するアルミニウム或いはアルミニウム合金からなる摺動用部品に関し、潤滑油を用いない状態での潤滑性の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム或いはアルミニウム合金部品の潤滑性に関しては、種々の提案がなされている。すなわち、表面を硬いものとして潤滑性を得るものとして、その表面を陽極酸化処理するもの、化成処理するものや熱処理によって硬化させるものとであるが、このような処理をされたものは摺動の相手材料が柔らかいものだと、相手側が削られて発生した摩耗粉によってアブレシブ摩耗を起こす。また、接触圧が大きい場合には、噛付き現象が生じる。また表面に固体潤滑剤等の潤滑性の被膜を施すことも考えられるが、この場合も接触圧が大きくなった場合には、施した塗膜が摩耗や剥離を生じて下地が露出し噛付き現象を起こすので、接触圧が小さな場合にしか適用できなかった。
【０００３】
そこで、前記の表面を硬化させた被膜中に潤滑性の物質を含浸することが行われている。すなわち、陽極酸化被膜を形成しこの微細孔中にフッ素樹脂をさらに含浸するものや前記微細孔中にモリブデン硫化物を含浸するものである。（例えば特開平８−２８３４６号公報等）これらは潤滑性がかなり改善され、種々の用途に用いられている。しかしながら、前者についてはフッ素樹脂が前記微細孔中に完全には含浸していないので、やはり大きな接触圧が加わると短時間で噛付き現象を起こす。また後者については、モリブデン硫化物が前記微細孔中に含浸されているので、かなり優れた潤滑性を維持することができる。しかしながらこの場合でも、摺動の相手材料が軟らかく接触圧が大きい場合には、特に初期時に発生する摩耗粉によるアブレシブ摩耗を起こすことがある。
【０００４】
さらに現在、最も潤滑性に優れていると考えられているフッ素樹脂共析ニッケルメッキがあるが、これをアルミニウム系の摺動部品に適用しようとすると、その処理がジンケート処理、下地の無電解ニッケルメッキ処理、フッ素樹脂共析無電解ニッケルメッキ処理とその処理工程数が多いこと、また薬品代が高価である等から製造コストが高くなるため、特殊な用途に使用されるのみである。（例えば特開平２―１７３４７２号公報等）そこで、もう少し簡単に低コストの潤滑性処理が行えることが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、潤滑油を使用しない状態で比較的大きな接触圧が加わった場合にも潤滑性が安定して維持され、かつ比較的安価な製法で得られる、アルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品の潤滑性向上を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理被膜中に潤滑性のモリブデン硫化物が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性被膜が形成された潤滑性被膜を有する摺動用部品とすることによって、解決される。
【０００７】
また請求項２に記載されるように、前記パーフルオロアルキル化合物の潤滑性被膜は、パーフルオロアルキル化合物を０．１〜５ｗｔ％含む水溶液浴中で、電流密度０．１〜１．０Ａ／ｄｍ２で電着が行われた潤滑性被膜を有する摺動用部品とすることによって、解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理被膜中に潤滑性のモリブデン硫化物が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性被膜が形成された潤滑性被膜を有する摺動用部品に関するもので、アルミニウム或いはアルミニウム合金（以下「アルミニウム合金等」と記す。）からなる摺動部品、例えばシリコン（Ｓｉ）を０．４〜３０ｗｔ％含有するアルミニウム合金である。具体的には、ＪＩＳ６０００系、ＪＩＳ４０００系やＡＣ１Ａ、ＡＣ２Ａ、ＡＣ３Ａ、ＡＣ４Ａ、ＡＣ８Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ｂ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ｃ、ＡＣ４Ｄ、ＡＤＣ１、ＡＤＣ３，ＡＤＣ６、ＡＤＣ７、ＡＤＣ１０やＡＤＣ１２相当品であるアルミニウム合金等、さらには亜鉛（Ｚｎ）系のＪＩＳ７０００系があり、このような高強度、高耐熱性や加工性形成の良い材料からなる摺動用部品である。このような部品の必要な面に対して、陽極酸化被膜（通称アルマイト被膜）がまず形成される。
【０００９】
そしてこの陽極酸化被膜の微細孔（ポアとも称する）中には、金属のチオ酸塩の水溶液中で二次電解処理を行って、金属硫化物を充填するものである。具体的には、図１に示すような形で充填されている。すなわち、アルミニウム合金等からなる摺動部品１の表面に陽極酸化処理によって微細孔を有する陽極酸化被膜２が形成される。このような陽極酸化被膜は、硫酸浴（例えば、硫酸濃度１５〜３０ｗｔ％、温度０〜２５℃程度）を用いて直流電解によって形成され、通常１０〜１００μｍ程度の厚さのものである。ついでこの陽極酸化被膜２を、例えばチオモリブデン酸アンモニウム等の、金属のチオ酸塩の水溶液中で二次電解処理を行って、前記微細孔中に二硫化モリブデン等の潤滑性物質３を含浸させるものである。前記水溶液は、通常０．１〜１１ｗｔ％程度の濃度のものであり、前記陽極酸化被膜側を陽極として二次電解処理される。このときの電流密度は、０．０５〜１Ａ／ｄｍ２程度で行われる。この電解処理での含浸処理は、例えば二硫化モリブデンが前記微細孔の入口付近までで止めておく。通常は微細孔を極力十分に埋めるようにするものであるが、本発明ではこの上に潤滑性の被膜を電解処理によって形成させるので、この材料が前記微細孔にも入り込むようにしたほうが、得られる被膜が強固となるので、このような処理とするのが良い。
【００１０】
このように陽極酸化被膜中に潤滑性の二硫化モリブデンを含浸した後、この陽極酸化被膜上にはパーフルオロアルキル化合物の電着による潤滑性被膜４を形成させる。このように電着によって設けられた潤滑性被膜は、従来のようにフッ素系樹脂を単に塗布や加熱含浸する被膜と比較すると、前記陽極酸化被膜に強固（陽極酸化被膜の微細孔の比較的奥まで含浸されるため）に含浸されているので前記潤滑性被膜は、潤滑性を長期にわたって維持できるものとなる。このように潤滑性を有する材料自身が陽極酸化被膜の微細孔の奥まで入れることができるので、優れた潤滑性と安定性を発揮することになる。このようなパーフルオロアルキル化合物は、ディスパージョンとして用いる。具体的には、セイミケミカル社製の「サーフロンＳ−１１２」、「サーフロンＳ−１１１」等を挙げることができる。このような電着処理によって、フッ素化合物を前記微細孔中並びにその表面に、被膜として形成することができる。そしてその被膜の厚さは、少なくとも１μｍ程度設けることによって、十分に目的とする潤滑性を得ることができる。
【００１１】
さらに好ましい電着条件としては、請求項２に記載されるように、前記パーフルオロアルキル化合物の潤滑性被膜は、パーフルオロアルキル化合物を０．１〜５ｗｔ％含む水溶液浴中で、電流密度０．１〜１．０Ａ／ｄｍ２で電着を行うもので、これは、パーフルオロアルキル化合物濃度が０．１ｗｔ％未満であると、析出速度が遅く、また５ｗｔ％を越えて添加すると、生成した被膜の膜厚が不均一となり易く好ましくない。また、電流密度が０．１Ａ／ｄｍ２未満であると、被膜の析出速度が遅く生産性が悪い。また１０Ａ／ｄｍ２を越えると、泡の発生によって被膜の孔の発生が顕著となって、好ましくない。よって、潤滑性に優れまた生産性も良い摺動用部品とするには、前記の条件範囲で製造することが好ましい。
【００１２】
以上のように本発明は、アルミニウム或いはアルミニウム合金からなる摺動用部品の必要な表面に、陽極酸化処理被膜を形成しその被膜の微細孔中に潤滑性のモリブデン硫化物を含浸し、かつその上にパーフルオロアルキル化合物からなる、電着による潤滑性被膜を形成した潤滑性の摺動用部品であって、特に前記電着層の形成を、パーフルオロアルキル化合物の濃度、電着条件の特定されることによって、得られた摺動用部品は、潤滑油を使用しない状態で比較的大きな接触圧が加わった場合にも、潤滑性が安定して維持されることになり、また比較的安価な製法で効率よくアルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品を、得ることができるようになる。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例を示して、本発明の効果を述べる。厚さ２ｍｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系のアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）板に、２５ｗｔ％の硫酸浴を用い１０±１℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の直流で、１５分間の陽極酸化処理を施し、厚さ１５μｍの陽極酸化被膜を生成した。ついで、０．１ｗｔ％のチオモリブデン酸アンモニウム溶液中で、前記陽極酸化被膜の微細孔中に二硫化モリブデンを生成・含浸するため、電流密度０．３Ａ／ｄｍ２で３分間の直流での二次電解処理を施した。このときの含浸は、前記微細孔の表面から１μｍ程度を残して含浸させた。さらに、前記二硫化モリブデンが含浸された陽極酸化被膜上に、パーフロロアルキル化合物の１％電解浴（セイミケミカル社製、表品名「フロンＳ−１１２」）を用い、電流密度０．５Ａ／ｄｍ２で１分間の直流電解処理を行って、厚さ１μｍの潤滑被膜層を形成した。ついで、この板（３０×３０ｍｍ）の潤滑性を評価するために、ピン・オン・ディスク摺動試験機ＦＲＰ−２０００（ＲＥＳＣＡ社製）を用いて摺動試験を行った。試験条件は、負荷（５００ｇ）、回転半径（５ｍｍ）、回転数（６０ｒｐｍ）、摺動ピン材質（アルミニウム合金「ＡＤＣ１２」）、潤滑剤（なし）である。結果は図２のチャート（Ａ）で示した。
【００１４】
また、比較のために厚さ２ｍｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系のアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）板に、硫酸浴を用い１０±１℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の直流で１５分間の陽極酸化処理を施し、厚さ１５μｍの陽極酸化被膜を生成した。ついで、０．１ｗｔ％のチオモリブデン酸アンモニウム溶液中で、前記陽極酸化被膜の微細孔中に二硫化モリブデンを生成・含浸するため、電流密度０．３Ａ／ｄｍ２で３分間の直流での二次電解処理を施して作製した試料を比較例とした。この比較例について、実施例と同様にピン・オン・ディスク摺動試験機ＦＲＰ−２０００（ＲＥＳＣＡ社製）を用いて摺動試験を行った。試験条件は、負荷（５００ｇ）、回転半径（５ｍｍ）、回転数（６０ｒｐｍ）、摺動ピン材質（アルミニウム合金「ＡＤＣ１２」）、潤滑剤（なし）である。結果は、図２のチャート（Ｂ）で示した。
【００１５】
結果は図２のチャートから明らかなように、本発明の実施例を示すチャート（Ａ）のものは、スタートから３００秒後においても摩擦係数が一定であり、その摩擦係数は１．３５と優れたものであった。これに対して、比較例の陽極酸化被膜に潤滑性の物質を含浸したものも、３００秒後にも余り変化は見られないが、初期値そのものが２．１と高いものであり、本発明の摺動用部品の潤滑性とし
ては、不満足なものであった。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明した通り、アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理被膜中に潤滑性のモリブデン硫化物が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性被膜が形成された、潤滑性被膜を有する摺動用部品とすることによって、潤滑油の使用なしの状態で比較的大きな接触圧が加わった場合にも潤滑性が安定して維持され、かつ比較的安価な製法で効率よく、アルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品の潤滑性を、向上させることができるものである。また、前記パーフルオロアルキル化合物の潤滑性被膜は、パーフルオロアルキル化合物を０．１〜５ｗｔ％含む水溶液浴中で、電流密度０．１〜１．０Ａ／ｄｍ２で電着を行うことにより、析出速度が比較的早くかつ生成した被膜の膜厚が不均一となることがなく、得られた潤滑性被膜は、潤滑油の使用なしの状態で比較的大きな接触圧が加わった場合にも潤滑性が安定して維持され、かつ比較的安価な製法で効率よく摩擦係数としても好ましい摺動用部品が得られる。このように、アルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品の潤滑性を従来のものに比して、大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の摺動用部品の断面を概略的に示す概略縦断面図。
【図２】図２は、潤滑性を比較するための摺動試験結果を示すチャートである。
【符号の説明】
１　　アルミニウム生地
２　　陽極酸化被膜
３　　微細孔中に含浸された潤滑性物質
４　　潤滑性被膜
（Ａ）　　本発明の摺動用部品の摩擦試験結果を示すチャート
（Ｂ）　　比較例１の摺動用部品の摩擦試験結果を示すチャート
【図１】
2004043730.tif 000003
【図２】
2004043730.tif 000004