CN101130384A - 船舶用螺旋桨和船外机 - Google Patents

Abstract

本发明提供耐磨性优异的船舶用螺旋桨。本发明的船舶用螺旋桨，具备具有叶片部及桨毂部的、通过铝合金的铸造而成形形成的螺旋桨本体(27b)、和被设置成覆盖所述螺旋桨本体的表面的阳极氧化皮膜(27c)，所述阳极氧化皮膜(27c)是通过将所述螺旋桨本体的表面研扫处理之后，对所述表面进行阳极氧化而得到的。

Description

船舶用螺旋桨和船外机

技术领域

本发明涉及船舶用的螺旋桨和船外机。

背景技术

船外机只是挂在船舶的船尾而被安装在船体上，不占据船内的空间，因此被广泛用于摩托艇和小型渔船等的小型船舶。根据船体的大小和用途，目前正使用各种输出功率的船外机。

一般地，比较大的船舶，使用具备由不锈钢形成的螺旋桨和大输出功率(例如100马力以上)的发动机的船外机。另一方面，比较小的船舶，使用具备由铝等形成的螺旋桨和输出功率较小的发动机的船外机。因为由铝形成的螺旋桨重量轻，而且能以低成本制造，因此适合作为具备输出功率小的发动机的船外机的螺旋桨。

在由铝形成船舶用螺旋桨的场合，需要防止由海水引起的铝合金腐蚀。为此，一般广泛使用对由铝合金形成的螺旋桨本体的表面实施了用于防蚀的涂装的螺旋桨。

专利文献1曾经公开了，由于设置在螺旋桨表面的涂装膜，螺旋桨的边缘变钝，为了解决螺旋桨旋转时的切水不佳，对由铝合金形成的螺旋桨实施硬质铝阳极化处理，以确保螺旋桨边缘的锐度。

专利文献1：日本实用新型注册第3029215号公报说明书

发明内容

具有船外机的小型船舶，大多出于渔业、业务、游览等的目的在近海、河流中使用，有时被拉到砂地岸边系留，或者在河岸砂地的浅滩系留。因此，将船舶系留时或从系留场所向河流、海出航时，由于卷起砂子、在含砂的水中使螺旋桨旋转，螺旋桨的表面容易磨损。其结果，由于磨损，螺旋桨的表面的涂料剥落，螺旋桨本体发生腐蚀、或螺旋桨本体被研磨等等。由于涂装的皮膜不具有充分的硬度，因此以往的船外机的螺旋桨存在因磨损而引起的寿命短的问题。

专利文献1只不过公开了：形成作为针对铝的防蚀性皮膜而为人熟知的、铝阳极化处理层，以代替防蚀用的涂装膜，关于上述课题却丝毫没有公开也没有教导。另外，为了防止螺旋桨的边缘变钝，不能厚厚地形成硬质铝阳极化处理层。因此，专利文献1的螺旋桨的硬质铝阳极化处理层的厚度，最多为15μm左右，可以认为不能得到充分的耐磨性。

另外，铝合金制的螺旋桨一般通过压铸、重力铸造而成型。可是，即使对成型后的螺旋桨以原样状态直接实施阳极氧化处理，皮膜的厚度也产生偏差。其结果，不能得到充分的耐磨性。另外，出于得到充分的耐磨性的目的而较厚地形成皮膜时，需要实施长时间阳极氧化，膜的硬度降低。作为结果，耐磨性降低。

这样的问题，不仅具备船外机的船舶会发生，发动机设置在船内的小型船舶也会发生。

本发明的目的在于，解决这样的现有技术的课题，提供耐磨性优异的船舶用的螺旋桨及船外机。

本发明的船舶用螺旋桨，其具备：具有叶片部和桨毂部的、通过铝合金的铸造而成型形成的螺旋桨本体；和被设置成覆盖上述螺旋桨本体的表面的阳极氧化皮膜，该阳极氧化皮膜是通过对上述螺旋桨本体的表面进行研扫处理后，将上述表面阳极氧化而获得的。

在一种优选的实施形态中，上述铝合金含有硅，在上述螺旋桨本体的与上述阳极氧化皮膜的界面，含有共晶硅粒子的共晶区的长度为18μm以下。

在一种优选的实施形态中，上述阳极氧化皮膜的表面粗糙度Rz为25μm以上40μm以下。

在一种优选的实施形态中，上述阳极氧化皮膜具有20μm以上100μm以下的厚度。

在一种优选的实施形态中，上述阳极氧化皮膜具有350Hv以上450Hv以下的硬度。

在一种优选的实施形态中，上述螺旋桨本体是使用上述铝合金，采用压铸铸造法成型形成的。

在一种优选的实施形态中，上述界面的上述共晶区中的共晶硅粒子的粒径为0.8μm以下。

在一种优选的实施形态中，上述铝合金为含有0.3重量％以上2.0重量％以下的硅的Al-Mg系合金。

本发明的船外机，具备上述任一实施形态所规定的船舶用螺旋桨。

本发明的船舶具有上述船舶用螺旋桨。

本发明的船舶用螺旋桨，具备通过以0.3重量％以上、2.0重量％以下的比例含有硅的铝合金的压铸而获得的螺旋桨本体、和在上述螺旋桨本体的表面设置的阳极氧化皮膜，上述阳极氧化皮膜具有20μm以上100μm以下的厚度，上述阳极氧化皮膜的最大厚度与最小厚度之差为25μm以下。

在一种优选的实施形态中，上述阳极氧化皮膜具有350Hv以上450Hv以下的硬度。

本发明的船舶用螺旋桨的制造方法，包括：通过铝合金的铸造而成型形成具有叶片部及桨毂部的螺旋桨本体的工序(A)；对上述螺旋桨本体的表面进行研扫处理的工序(B)；以及通过对上述研扫处理了的螺旋桨本体进行阳极氧化，形成阳极氧化皮膜以使之覆盖上述螺旋桨本体的表面的工序(C)。

在一种优选的实施形态中，上述铝合金含有硅，并且，进行工序(B)中的研扫处理以使得在上述螺旋桨本体的与上述阳极氧化皮膜的界面，含硅的共晶区的长度为18μm以下。

在一种优选的实施形态中，进行工序(B)中的研扫处理以使得上述阳极氧化皮膜的表面粗糙度Rz为25μm以上40μm以下。

在一种优选的实施形态中，在工序(C)中，调节上述阳极氧化的时间，以使得形成具有20μm以上100μm以下的厚度的上述阳极氧化皮膜。

在一种优选的实施形态中，在工序(C)中，调节上述阳极氧化的电解浴的浓度及温度，以使得形成具有350Hv以上450Hv以下的硬度的上述阳极氧化皮膜。

在一种优选的实施形态中，上述工序(A)采用压铸铸造法成型形成上述螺旋桨本体。

在一种优选的实施形态中，进行工序(A)中的成型，以使得上述界面的上述共晶区中的共晶硅粒子的粒径为0.8μm以下。

在一种优选的实施形态中，上述铝合金为含有0.3重量％以上2.0重量％以下的硅的Al-Mg系合金。

发明效果

根据本发明，螺旋桨本体的表面被硬度高的阳极氧化皮膜覆盖，耐磨性优异。另外，阳极氧化皮膜，可通过在对通过铸造而成型形成的螺旋桨本体的表面进行研扫处理后、将表面阳极氧化而获得。因此，通过铸造而析出的共晶组织等、螺旋桨本体的表面附近的组成的不均匀性，通过研扫处理得到改善，可以获得具有均匀膜厚的阳极氧化皮膜。因此，不容易发生局部磨损、腐蚀等的不良情况，作为螺旋桨的制品的寿命也长。所以，可以实现耐久性和经济性优异的船舶用螺旋桨。

附图说明

图1(a)是表示具备本发明的船外机的船舶的侧视图，图1(b)是具备本发明的船舶用螺旋桨的船舶的侧视图。

图2是表示本发明的船外机的实施形态的侧视图。

图3是表示本发明的船外机的螺旋桨的实施形态的平面图。

图4是模式地表示出不进行研扫处理就将螺旋桨本体进行阳极氧化的场合所得到的结构。

图5是表示图3的螺旋桨的叶片部的局部剖面的图。

图6是模式地表示图5中螺旋桨本体的与阳极氧化皮膜的界面上的组织结构的图。

图7(a)是模式地表示铸造后的螺旋桨本体的断面组织结构的图，图7(b)是模式地表示距表面的深度t的位置的组织结构的图。

图8(a)是模式地表示研扫处理后的螺旋桨本体的断面组织结构的图，图8(b)是模式地表示距表面的深度t的位置的组织结构的图。

图9是表示图3所示的螺旋桨制造工序的流程框图。

图10表示出监控试验后的实施例及以往的螺旋桨的投影图。

符号说明

10：外罩(cowling)；12：船尾；14：外壳(casing)；16：夹具(clamp)；21：驱动轴；22：操舵手柄；25：离合器装置；27：螺旋桨；27b：螺旋桨本体；27c：阳极氧化皮膜；31：前进齿轮；33：后退齿轮；50：船舶；51：船体；52：船外机；61：叶片部；62：桨毂部；65、84、94：共晶硅粒子；66、83、93：共晶区；82：合金相；73：轴瓦

具体实施方式

以下，说明本发明的船舶用螺旋桨及船外机的实施形态。

图1(a)是具备本发明的船外机的船舶50的侧视图。船舶50具有船体51和船外机52。船外机52包含夹具16、螺旋桨27、及操舵手柄22，利用夹具16安装在船体51的船尾12。操纵者可以利用操舵手柄22调整改变船舶50的行进方向。

图2是船外机52的侧视图。船外机52包含发动机48，发动机48的旋转驱动力被传递到安装有驱动齿轮23的驱动轴21。为了通过改变螺旋桨27的旋转方向使船舶50前进或后退，船外机52具备切换机构41和离合器装置25。离合器装置25包含前进齿轮31和后退齿轮33，通过操作与切换机构41连结的变速杆(shift lever)49，可使前进齿轮31或后退齿轮33的一方选择性地与驱动齿轮23啮合。由此，固定在输出轴29上的螺旋桨27沿顺时针方向或逆时针方向旋转。发动机48及它们的驱动机构被收容在外壳14及外罩10的内部。

本发明的船舶用螺旋桨，可以很合适地用于船外机中，但也适于发动机搭载于船体内(也称“船内”)的船舶。图1(b)是具备本发明的船舶用的螺旋桨27的船舶150的侧视图。在船舶150的船体151内设置有发动机152，发动机152的驱动力通过轴传递到在船底后部可旋转地支撑的螺旋桨27。

图3是表示螺旋桨27的平面图。螺旋桨27包括叶片部61和连接叶片部61的桨毂部62。在本实施形态中，桨毂部62包括外侧桨毂70、内侧桨毂71及连接外侧桨毂70和内侧桨毂71的加强筋(肋；rib)72。在本实施形态中，船外机52采用了将发动机48的排出气体从内侧桨毂71与外侧桨毂70之间的空隙72h向螺旋桨27的后方喷出的结构。这样，桨毂变成二重结构。但是，在船外机52从其它场所放出排出气体的场合，桨毂部62也可以采用一重结构。叶片部61的数量和形状没有特别限制，螺旋桨27也可以具备图3所示的形状以外的形状。

桨毂部62的内侧桨毂71规定了圆筒形的内空间，在该内空间内，压入有轴瓦73。轴瓦73由橡胶等的弹性体形成，通过轴瓦73与内侧桨毂71的摩擦，在内侧桨毂71内轴瓦73被固定。在轴瓦73的中心设置有孔73c，在孔73c中插入有输出轴29。

由于轴瓦73和内侧桨毂71通过摩擦被固定，因此螺旋桨27在旋转中与流木等冲撞的场合，通过轴瓦73在内侧桨毂71内滑动，可一边使输出轴29旋转一边使螺旋桨27停止。由此，可防止各种齿轮破坏、或者发动机48故障等。

在本发明中，螺旋桨27的表面被阳极氧化皮膜覆盖。本申请发明者，为了提高船舶用的由铝合金形成的螺旋桨的耐磨特性，研讨了在螺旋桨表面形成阳极氧化皮膜的方案。这是因为考虑到铝合金的阳极氧化皮膜一般硬度较高，所以对于提高耐磨特性较合适的缘故。但是，进行详细研讨的结果知道，由于构成螺旋桨的铝合金中，含有铝以外的添加元素，因此很难得到具有均匀厚度的阳极氧化皮膜。

图4模式地表示出在采用压铸铸造法成型形成的螺旋桨本体的表面，通过阳极氧化形成了阳极氧化皮膜的螺旋桨90的剖面结构。如图4所示那样，在由铝合金形成的螺旋桨本体92的表面形成有阳极氧化皮膜91。

螺旋桨本体92，为了减低制造成本、并提高叶片部与桨毂部的接合强度，可通过铸造而一体地成型。另外在铸造时，为了使熔融液流入铸模的边角部，通常将硅添加在铝合金中，铝合金的熔融液的流动性得到提高。但是，在熔融液冷却时，析出初晶铝，形成合金相96之后，析出含有共晶硅粒子94的共晶组织。将该共晶组织的凝聚部称为共晶区93。共晶区93与合金相96相比，不容易被阳极氧化，并且在表面近旁的分布不均匀。因此可知，较多地存在共晶区93的部分中的阳极氧化皮膜的厚度t₁与较少地存在共晶区93的部分中的厚度t₂之差大，阳极氧化皮膜91整体上的厚度的偏差增大。

另外，有时在通过铸造而成型的螺旋桨本体92的表面形成自然氧化膜。由于自然氧化膜阻碍阳极氧化皮膜的生成，因此成为阳极氧化皮膜的膜厚产生偏差的原因。

本申请发明者发现，为了减低该膜厚的偏差，通过在进行阳极氧化之前，对螺旋桨92的表面实施研扫处理，将在螺旋桨92的表面近旁析出的共晶区93破碎，从而减小共晶区93的尺寸，使共晶区93的分布均匀即可。在此，所谓研扫处理，是指喷丸等、将丸粒材料等向对象物投射、对对象物表面进行机械磨削，或对对象物表面赋予丸粒材料的动能的处理。

在对螺旋桨本体的表面实施研扫处理的场合，螺旋桨本体的表面粗糙度增大。由于形成的阳极氧化皮膜的表面，反映阳极氧化前的螺旋桨本体的表面粗糙度，因此形成有阳极氧化皮膜的螺旋桨的表面也变粗糙。一直以来，如特开昭60-33192号公报所公开的那样，认为螺旋桨的推进力受螺旋桨的表面粗糙度的影响很大，当螺旋桨的表面变粗糙时，螺旋桨的推进力大大降低。

因此，例如如特开平09-001319号公报所示那样，已知为了形成美感优异的装饰用阳极氧化皮膜，对铝合金表面进行腐蚀、或者实施喷丸处理等，但是为了形成阳极氧化皮膜而对螺旋桨本体实施研扫处理会导致推进力降低，可以认为是不适当的。然而，根据本申请发明者的研讨知道，如果表面粗糙度在规定值以下，则即使通过研扫处理，螺旋桨的表面变粗糙，也基本不产生推进力的降低。以下，更详细说明螺旋桨27的结构。

图5表示出螺旋桨27的叶片部61的一个表面近旁的剖面。螺旋桨27，在叶片部61及桨毂部62，包括螺旋桨本体27b、和设置在螺旋桨本体27b的表面的阳极氧化皮膜27c。尽管图中未示出，但在叶片部61及桨毂部62，在螺旋桨本体27b的另一个表面上也设置有阳极氧化皮膜27c。

螺旋桨本体27b，是如上述那样使用铝合金、通过铸造而一体地成型的。因此，由适于铸造的组成的铝合金构成螺旋桨本体。在熔化铝合金时，为了使熔融液具有充分的流动性，优选铝合金含有硅，更优选含有0.3重量％以上、2.0重量％以下的硅。在硅含量少于0.3重量％的场合，熔融液的流动性不充分，因此铸造性不良。而在硅含量多于2.0重量％时，如以下说明的那样，共晶硅粒子增大，即使实施规定的研扫处理，也很难得到均匀的阳极氧化皮膜。

螺旋桨本体27b的成型，优选采用压铸铸造法进行。通过使用压铸铸造法，将熔融液注入铸模后，熔融液被快速冷却，能够减小共晶区，而且也能够减小共晶硅粒子的粒径。

铝合金更优选进一步含有0.5重量％以上、1.8重量％以下的、铁和锰的至少一方。通过以上述比例含有铁及锰的至少一方，在压铸成型时从铸模脱模的脱模性提高，能够防止对铸模的烧伤。另外，通过以2.5重量％以上、5.5重量％以下的比例含有镁，能够使强度、延伸率、及耐冲击性这些机械性能提高，并使耐蚀性提高。

作为铝合金，可以使用例如具有Al-4Mg-0.8Fe-0.4Mn、Al-5Mg-1.3Si-0.8Fe-0.8Mn、及Al-6.5Mg-1.1Fe-0.7Mn等组成的Al-Mg系合金。

阳极氧化皮膜27c，可在对螺旋桨本体27b的表面进行研扫处理后，通过将表面阳极氧化而获得。如图5所示那样，阳极氧化皮膜27c的表面27t的粗糙度Rz优选为40μm以下。由于阳极氧化皮膜27c是通过对螺旋桨本体27b的表面进行阳极氧化而获得的，因此表面27t与阳极氧化前的螺旋桨本体27b的表面对应。因此，表面27t的粗糙度与研扫处理螺旋桨本体27b后的表面粗糙度大致一致。

一般地，铝合金的阳极氧化皮膜27c具有高的硬度。因此，形成有阳极氧化皮膜27c的螺旋桨27具有高的耐磨性。阳极氧化皮膜更优选具有350Hv～450Hv的硬度。在阳极氧化皮膜的硬度低于350Hv的场合，不能得到充分高的耐磨性。另一方面，阳极氧化皮膜的硬度越大越理想。但是，欲得到具有大于450Hv的硬度的阳极氧化皮膜的场合，必须使用特殊的处理液，阳极氧化皮膜的制造成本升高。

阳极氧化皮膜27c，优选具有20μm以上100μm以下的厚度。这里，所谓厚度是指，根据JIS H8680所规定的显微镜截面测定方法求出的厚度。在阳极氧化皮膜的厚度低于20μm的场合，不能充分得到耐磨性。另外，阳极氧化皮膜越厚耐磨性越提高，但是，阳极氧化皮膜27c的最大膜厚超过100μm时，形成阳极氧化皮膜需要时间，生产率降低。

阳极氧化皮膜27c的硬度，可通过使阳极氧化所用的电解浴的浓度及温度变化而进行调节。阳极氧化皮膜27c的厚度，可通过阳极氧化的时间进行调整。作为用于形成阳极氧化皮膜27c的阳极氧化处理方法，优选使用形成硬质皮膜的处理方法，能够使用硫酸和草酸等的电解液。

图6模式地表示出螺旋桨本体27b的与阳极氧化皮膜27c的界面27s的晶体结构，如图6所示，在螺旋桨本体27b的界面27s，合金相67中析出有含有共晶硅粒子65的共晶区66。共晶区66的长度优选为18μm以下。在此，所谓共晶区66的长度，是指用显微镜截面测定法测定界面而得到的共晶区长度之中的最大长度。在共晶区66的长度大于18μm时，即使进行研扫处理，阳极氧化皮膜的膜厚度也变得不均匀。其结果，在膜厚度小的部分，不能得到充分的耐磨性，螺旋桨本体暴露，容易发生腐蚀等。

共晶区66中的共晶硅粒子65的粒径，优选为0.8μm以下。共晶硅粒子65的粒径大于0.8μm时，阳极氧化皮膜的膜厚变得不均匀。所谓共晶硅粒子的粒径，是由电子显微镜测量共晶硅粒子的长边和短边，采用测量值求出(长边+短边)/2而得到的值。

界面27s上的共晶区66的长度，通过阳极氧化前的研扫处理，比刚铸造后的共晶区的长度减小。以下详细说明该研扫处理。

图7(a)及(b)模式地表示出通过铸造而成型的螺旋桨本体81的断面、及距表面81s的深度为t的位置的组织结构。通过铸造，在螺旋桨本体81的表面81s近旁，在合金相82中析出有共晶区83。共晶区83中含有共晶硅粒子84。由压铸铸造法形成螺旋桨本体81的场合，共晶区83的长度为10μm～50μm左右。

向该螺旋桨本体81的表面81s，投射丸粒材料，对螺旋桨本体81进行研扫处理。通过丸粒材料对螺旋桨本体81的表面81s进行冲撞，对螺旋桨本体81的表面81s近旁赋予动能，位于表面81s近旁的共晶区83被破碎。由此，如图8(a)所示那样，可以得到微细化的共晶区83’分布在表面81s’近旁的螺旋桨本体81’。由于丸粒材料研磨螺旋桨本体81’的表面81s’，因此表面81s’的粗糙度增大。

阳极氧化皮膜27c(图5)，是通过螺旋桨本体81’的表面近旁区被氧化而形成的，因此，优选至少位于转换成阳极氧化皮膜27c的区域的共晶区83’通过研扫处理被破碎、减小。如图8(a)所示那样，如果从表面81s’到深度t处的区域转换成阳极氧化皮膜，则在深度t的位置形成阳极氧化皮膜与螺旋桨本体81’的界面。因此，如图8(b)所示那样，优选在从表面81s’到深度t处的位置的共晶区83’被破碎，以使得在从表面81s’到深度t的位置共晶区83’具有上述范围的长度。

通过研扫处理，共晶区83’被破碎，但共晶区83’内的共晶硅粒子84基本不被破碎。

研扫处理是在以下那样的条件下进行：在从表面81s’到深度t的位置，共晶区83’被破碎、并具有上述范围的长度。例如，作为丸粒材料，使用具有0.4mm～1.2mm的大小的钢球等。

如果过度地实施研扫处理，则在螺旋桨本体的内部的共晶区也被破碎。从形成均匀厚度的阳极氧化皮膜的观点出发，即使在螺旋桨本体的内部的共晶区被破碎也没有问题。但是，在这样的条件下，表面81s’被丸粒材料大大地磨削，表面的粗糙度增大。其结果，形成阳极氧化皮膜后的螺旋桨表面的粗糙度Rz会超过40μm，在将螺旋桨安装在船外机上的场合，不能得到充分的推进力。因此，优选研扫处理在表面81s’的粗糙度Rz不超过40μm的范围进行。另外，根据本申请发明者的详细研讨得知，在研扫处理后的阳极氧化膜的表面粗糙度Rz小于25μm的场合，研扫处理不充分，越是得到均匀的氧化皮膜，共晶区越不能减小。

实施研扫处理以使得共晶区的长度变为18μm以下、并按最小膜厚为20μm以上来形成阳极氧化皮膜的场合，阳极氧化皮膜的最大厚度与最小厚度之差为25μm以下，能够使阳极氧化皮膜的膜厚均匀。

本发明的螺旋桨，例如可按照以下的顺序制造。如图9所示那样，首先熔化具有例如Al-4Mg-0.8Fe-0.4Mn的组成的铝合金(步骤S101)，将熔融液采用压铸法注入图3所示的形状的铸模(步骤S102)。冷却后，从从铸模取出的螺旋桨本体切断用于注入熔融液的浇口，进行切削加工以便调整叶片部的厚度、形状等，并使螺旋桨本体成为规定的形状(步骤S103)。

接着，对螺旋桨本体实施上述那样的研扫处理(步骤S104)。在研扫处理之前或之后，可以通过机械处理、化学处理或电处理来进行去除螺旋桨表面的异物等的处理。然后，对螺旋桨本体的表面进行脱脂和腐蚀(步骤S105)，使螺旋桨表面清洁之后进行阳极氧化(步骤S106)。例如，使用17％的硫酸浴，以螺旋桨本体为阳极，一边将浴温度保持在4℃，一边以4A/dm2的恒定电流进行30分钟氧化。由此，可以得到具有40μm的厚度、及400Hv的硬度的阳极氧化皮膜。

接着，根据需要进行染色(步骤S107)。关于染色，可以利用染料着色、电场着色等，通过使阳极氧化皮膜的微细孔中析出染料、金属氧化物来进行。然后，进行微细孔的封孔处理，以避免产生脱色、耐蚀不良(步骤S108)。

然后，将轴瓦压入螺旋桨的桨毂(步骤S109)，经由完成检查(步骤S110)，完成螺旋桨。

具有这样结构的螺旋桨27，其表面被硬度高的阳极氧化皮膜覆盖着，因此耐磨性优异。另外，阳极氧化皮膜，是通过对通过铸造而成型的螺旋桨本体的表面进行研扫处理后，对表面进行阳极氧化而获得的。因此，通过铸造而析出的共晶等、螺旋桨本体的表面近旁的组成的不均匀性，通过研扫处理得到改善，可以得到具有均匀膜厚的阳极氧化皮膜。因此，不易发生局部磨损、腐蚀等的不良情况，作为螺旋桨的制品的寿命也长。尤其是在混有砂等的水中也能够防止螺旋桨表面的磨损。因此，经济性也优异。此外，由于阳极氧化皮膜的厚度均匀，因此可以得到在螺旋桨的外观上不容易发生色泽不匀等的、美观性也优异的螺旋桨。

因此，根据具备本发明的船外机的船舶，即使在砂地的浅滩航行也能够防止螺旋桨的磨损。因此，出于渔业、业务、游览等的目的在近海、河流中使用的场合，具备本发明的船外机的船舶显示出优异的耐久性，经济性优异。

(实验例1)

为了确认本发明的效果，对于采用2种铸造方法成型的螺旋桨本体的表面，以各种的条件实施了研扫处理，然后通过形成阳极氧化皮膜，制作出试样，调查了物理特性等。另外，为了比较，制作不进行研扫处理的试样，比较其特性。结果示于以下的表1。

试样1～5的螺旋桨本体，使用具有Al-4Mg-0.8Fe-0.4Mn-0.3Si的组成的铝合金，采用压铸铸造法制作。试样6～8的螺旋桨本体，使用具有Al-7Si-0.4Fe-0.3Mg的组成的铝合金，采用重力铸造法制作。

对于试样2～5、7及8的螺旋桨本体，以不同的条件实施了研扫处理。为了比较，未对试样1及试样6的螺旋桨本体实施研扫处理。

如以下那样评价所制作的试样的特性。

(共晶硅粒子粒径和共晶区的大小)

通过SEM观察，求出螺旋桨本体的与阳极氧化皮膜的界面上的各自的大小。

(表面粗糙度)

根据JIS B0601所规定的方法，采用表面粗糙度测定器测量阳极氧化皮膜的表面粗糙度Rz(十点平均粗糙度)。

(膜厚)

通过利用金属显微镜对阳极氧化皮膜的断面进行观察，求出阳极氧化皮膜的厚度。

(外观)

采用扩散日光，在从试样表面离间300mm的位置，通过目视判定外观良否。“○”及“×”分别表示外观均匀及不均匀。

(耐磨特性)

进行一定时间的JIS H8501所规定的落砂磨损试验，根据外观进行判定。○表示作为底材的螺旋桨本体没有露出，×表示螺旋桨本体露出。

(性能试验)

将试样安装在具有所规定的输出功率的船外机上，以规定的转速驱动发动机行走一定区间，计测所需要的时间。另外，使用具有涂装的皮膜的以往的螺旋桨，采用同样的方法计测所需要的时间。○表示得到了与以往的螺旋桨所需要的时间相同的程度的结果，×表示与以往的螺旋桨所需要的时间相比，所需要的时间显著地长。

(判定)

在耐磨特性及性能试验的评价中，将判定为×的评价项目有1个以上的试样判定为×。

表1

试样编号	研扫处理		共晶硅粒子粒径(μm)	共晶区的大小(μm)	表面粗糙度Rz(μm)	膜厚(μm)			阳极氧化处理时间(分)	外观	耐磨特性	性能试验	判定
														大小(mm)	时间(秒)	最小	最大	δ
	1	-				0	0.8	42	13	5											49	44	60	×	×	○	×
2			0.4	40	0.8						28	31	10	48	38	60	○	×	○	×
	3	0.4				80	0.8	23	33	18											47	29	60	○	×	○	×
4			0.4	120	0.8						17	37	22	47	25	60	○	○	○	○
	5	0.4				200	0.8	18	40	21											45	24	60	○	○	○	○
6			-	0	1.3						35	30	10	65	55	90	×	×	○	×
	7	1.0				180	1.3	15	60	25											53	28	90	○	○	×	×
8			1.0	240	2.0						16	71	26	55	29	120	○	○	※	×

※形状不良

从表1可知，通过进行研扫处理，共晶区的大小变小。另外可知，研扫处理时间越长，共晶区大致越减小。但是，试样4和试样5，虽然研扫处理时间不同，但共晶区的大小基本上相同。因此可以认为，经过120秒钟左右的研扫处理而得到的将共晶区破碎的效果已饱和。试样7和8也得到了同样的效果。

另一方面，共晶硅粒子的大小与研扫处理无关，没有变化。即，可以认为共晶硅粒子通过研扫处理未被破碎。

研扫处理时间越长，阳极氧化皮膜的表面粗糙度越大。关于阳极氧化皮膜的最大膜厚与最小膜厚之差δ，大体上共晶区越小，差δ也越小。因此可以说，通过采用研扫处理来减小共晶区的尺寸，可以使阳极氧化皮膜的膜厚的均匀性提高。但是，对试样4、5与试样7、8进行比较时，尽管试样7、8的共晶区小，但是最大膜厚与最小膜厚之差δ仍比试样4、5的大。可以认为这是因为，试样7、8的共晶区中的硅含量多，、不容易生成阳极氧化皮膜的缘故。

所得到的试样中，试样1及6的外观不均匀。可以认为这是由于共晶区大，阳极氧化皮膜的膜厚度变得不均匀从而产生影响的结果。

关于耐磨特性，阳极氧化皮膜的最小膜厚为20μm以上的试样4、5、7、8显示出良好的结果。对于试样1和2，如果延长阳极氧化处理的时间，形成阳极氧化皮膜并使得最小膜厚为20μm以上，则也可以认为耐磨特性的评价变得良好，但由于膜厚不均匀，因此可以认为，为了使最小膜厚为20μm以上，需要进行极长时间的阳极氧化。

关于性能试验，试样7、8的评价为不良，可以认为，这是因为螺旋桨的表面粗糙度超过40μm，因此是不能获得充分推进力的原因。特别是对于试样8，通过研扫处理，螺旋桨变形，或磨削成不具有所规定的厚度的程度。

从这些结果知道，为了使阳极氧化皮膜的膜厚均匀，通过研扫处理来减小共晶区是有效的。尤其是知道，共晶区的长度为18μm以下、共晶硅粒子的粒径为0.8μm以下的试样4、5，耐磨性优异，非常适合作为具有耐久性的船舶用螺旋桨。

(实验例2)

在搭载于船舶(雅马哈发动机公司制：W-23AF1)上的船外机(雅马哈发动机公司制：F40BWHDL-0000008)上安装了作为试样5的螺旋桨。在发动机的转速为1000、2000、3000、4000及5000rpm的各转速下，操作节气门以使转速达到恒定，测定各个转速下的船舶的速度。该测定重复进行多次，求出各转速下的平均到达速度。为了比较，制作在试样2的条件下实施了研扫处理的螺旋桨本体上，代替阳极氧化皮膜，形成了涂装的涂膜的以往试样，进行了同样的测定。此外，以往试样的表面粗糙度为Rz＝1.5μm。

另外，将这2种试样安装在搭载于船舶上的船外机上，在以砂地的海岸为系留场所的使用环境下，进行使用船舶160天的监控试验。对于监控试验后的各个试样，再进行上述的测定。

表2

发动机的转速(rpm)	平均到达速度
					刚制成试样后		监控试验后
	试样5(Km/h)	以往试样(Km/h)	试样5(Km/h)	以往试样(Km/h)
					1000	6	6	6	6
2000	12	12	12	11
					3000	21	20	21	17
4000	32	31	32	26
					5000	42	42	42	37

由表2清楚地知道，试样5的螺旋桨的表面粗糙度Rz为40μm，但试样5得到了与以往的产品完全同等的推进力。另外知道，监控试验后的试样5，得到了与刚制成后的推进力同等的推进力，基本没有发生螺旋桨的磨损。与此相对，以往的产品，其到达速度降低。特别是高转速旋转(4000、5000rpm)时，到达速度降低10～20％左右，由于螺旋桨的磨损而产生推进力的降低。

图10表示出将监控试验后的试样5及以往试样的螺旋桨投影在与轴垂直的平面上所得到的形状。在图10中，用实线表示出试样刚制成后的投影形状100。监控试验后的试样5的投影形状101基本上与试样刚制成后的投影形状100一致。与此相对，监控试验后的以往试样的投影形状102比投影形状100减小。具体地讲，叶片部的端头部近旁被磨削，从而变小。可以认为，这是由于砂等而使叶片部的端头部磨损的结果。这样一来，当叶片部的面积减小时，通过螺旋桨的旋转而向后方喷出的水量减小，其结果推进力降低。其结果燃料消耗率也恶化。

由这些结果可知，本发明的螺旋桨，能够防止由于磨损而引起的推进力的降低，经济性也优异。

产业上的可利用性

本发明的船舶用螺旋桨及船外机，可很适合地用于各种船舶，特别是可很适合地用于在渔业、业务、游览等各种目的下使用的小型船舶。

本发明中表示数值范围的“以上”、“以下”包括本数。

Claims (20)

1.一种船舶用螺旋桨，其具备：

具有叶片部和桨毂部的螺旋桨本体，该螺旋桨本体是通过铝合金的铸造而成型形成的；和

被设置成覆盖所述螺旋桨本体的表面的阳极氧化皮膜，该阳极氧化皮膜是通过对所述螺旋桨本体的表面进行研扫处理后、对所述表面进行阳极氧化而得到的。

2.根据权利要求1所述的船舶用螺旋桨，其中，所述铝合金含有硅，并且，在所述螺旋桨本体的与所述阳极氧化皮膜的界面，含有共晶硅粒子的共晶区的长度为18μm以下。

3.根据权利要求2所述的船舶用螺旋桨，其中，所述阳极氧化皮膜的表面粗糙度Rz为25μm～40μm。

4.根据权利要求3所述的船舶用螺旋桨，其中，所述阳极氧化皮膜具有20μm～100μm的厚度。

5.根据权利要求4所述的船舶用螺旋桨，其中，所述阳极氧化皮膜具有350Hv～450Hv的硬度。

6.根据权利要求1所述的船舶用螺旋桨，其中，所述螺旋桨本体是使用所述铝合金、采用压铸铸造法成型形成的。

7.根据权利要求2所述的船舶用螺旋桨，其中，在所述界面的、所述共晶区中的共晶硅粒子的粒径为0.8μm以下。

8.根据权利要求4所述的船舶用螺旋桨，其中，所述铝合金为含有0.3重量％～2.0重量％的硅的Al-Mg系合金。

9.一种船外机，其具备权利要求1～8的任一项所述的船舶用螺旋桨。

10.一种具备权利要求9所述的船外机的船舶。

11.一种船舶用螺旋桨，其具备：

螺旋桨本体，该螺旋桨本体是通过以0.3重量％～2.0重量％的比例含有硅的铝合金的压铸而得到的；和

设置在所述螺旋桨本体的表面的阳极氧化皮膜；

并且，所述阳极氧化皮膜具有20μm～100μm的厚度，所述阳极氧化皮膜的最大厚度与最小厚度之差为25μm以下。

12.根据权利要求11所述的船舶用螺旋桨，其中，所述阳极氧化皮膜具有350Hv～450Hv的硬度。

13.一种船舶用螺旋桨的制造方法，包括：

通过铝合金的铸造而成型形成具有叶片部和桨毂部的螺旋桨本体的工序(A)；

对所述螺旋桨本体的表面进行研扫处理的工序(B)；

通过对所述经研扫处理的螺旋桨本体进行阳极氧化，形成阳极氧化皮膜以使得其覆盖所述螺旋桨本体的表面的工序(C)。

14.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，所述铝合金含有硅，并且，进行工序(B)中的研扫处理，以使得在所述螺旋桨本体的与所述阳极氧化皮膜的界面，含有硅的共晶区的长度变为18μm以下。

15.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，其中进行工序(B)中的研扫处理，以使得所述阳极氧化皮膜的表面粗糙度Rz为25μm～40μm。

16.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，其中在工序(C)中，调节所述阳极氧化的时间，以使得形成具有20μm～100μm的厚度的所述阳极氧化皮膜。

17.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，其中在工序(C)中，调节所述阳极氧化的电解浴的浓度和温度，以使得形成具有350Hv～450Hv的硬度的所述阳极氧化皮膜。

18.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，其中，所述工序(A)是采用压铸铸造法成型形成所述螺旋桨本体的。

19.根据权利要求14所述的船舶用螺旋桨的制造方法，其中进行所述工序(A)中的成型，并使得在所述界面的、所述共晶区中的共晶硅粒子的粒径为0.8μm以下。

20.根据权利要求13所述的船舶用螺旋桨的制造方法，所述铝合金为含有0.3重量％～2.0重量％的硅的Al-Mg系合金。

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