CN1303249C - 镀膜滑动部件及活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由包括铝或铝合金的基体金属制成的滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。另外本发明还涉及一种具有镀覆薄膜的表面的铝或铝合金活塞，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。

Description

镀膜滑动部件及活塞
本申请为分案申请，其母案申请的申请日为2000年4月28日，申请号为00108114.4，发明名称为“表面处理方法、滑动部件以及活塞”。
技术领域
本发明涉及用于铝或者铝合金的表面处理方法，以及由此表面处理的活塞，还涉及用于铝或者铝合金的表面处理膜，以及具有用该膜镀覆的滑动表面的滑动部件。
更具体地，本发明涉及一种表面处理方法，该方法需要简单的设备，可降低处理成本，可产生具有优异耐磨性、耐蚀性和其他性能的铝或铝合金，以及涉及具有该方法处理的表面的活塞。还涉及适合于在内燃机的滑动表面上使用、并且具有优异耐磨性、初始配合性、保油性和其他性能的表面处理薄膜，以及镀覆有这种滑动薄膜的滑动部件。
背景技术
现常规使用的氧化铝膜处理法是一种在酸浴中阳极化铝的方法，以在铝表面形成硬质氧化铝膜。但是，该方法具有下述缺点：需要电源设备，以及由于成膜速率低而制造成本非常高。
另一方面，作为内燃机部件的铝或铝合金活塞的套筒用锡镀覆。尽管沉积的锡膜可有效地产生良好的初始配合性，但是没有改善耐磨性的作用。
发明内容
出于解决上述常规表面处理技术的问题，本发明人为了开发表面处理方法的目的进行了深入的研究，该方法需要简单的设备，可降低处理成本，可产生具有优异耐磨性、耐蚀性和其他性能的均匀膜，由该方法表面处理的滑动部件。
结果，本发明人发现通过下述表面处理方法可解决上述问题，所述的方法包括下列步骤：提供含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和特定铵化合物或类似物的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。
另外，还发现通过用特定的膜镀覆滑动部件的整个表面或者其滑动表面可解决上述问题，所述的特定膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。
还有，已经发现例如通过使用在铝或铝合金表面形成的特定膜可解决上述问题，所述的特定膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有分散在其中的硅颗粒。从此观点来看已完成了本发明。
即，根据本发明的第一方面，提供了一种表面处理方法，该方法包括下列步骤：提供含有选自硼氟酸铵和氯化铵的铵化合物或者氨水和硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。在该表面处理方法中，上述处理溶液优选含有0.1-20重量份硅氟酸镁和0.01-10重量份铵化合物或者氨水，以铵(NH4)含量表示。使用的铵化合物优选包括在水中的溶解度不小于1g/L(当溶解时)并且可给溶液提供铵离子(NH4 +)的化合物。特别是使用硼氟酸铵(NH4BF4)或者氯化铵(NH4Cl)。
还有，本发明还提供了经过本发明上述表面处理方法表面处理的活塞。
根据本发明的第二方面，提供了一种活塞，其中其表面镀覆薄膜，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且优选其包括活塞环凹槽、活塞销凸面、活塞裙、活塞头和活塞内表面的整个表面均用该薄膜镀覆。在该活塞中，薄膜的厚度优选为1-20微米范围内。
根据本发明的第三方面，提供了由包括铝或铝合金的基体金属制成的滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。
还有，还提供了一种滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，该薄膜具有1-20微米的厚度并且由多个尺寸为1-20微米的聚集体组成，每个聚集体由尺寸为1微米或者更小的微晶形成。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于铝合金的表面处理薄膜，该薄膜是一种在铝或铝合金表面形成的薄膜，该膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有分散在其中的硅颗粒，分散在薄膜中的硅颗粒的含量为1-24wt％，优选为6-24wt％，硅在铝合金中的含量为4-24wt％，优选为7-24wt％。
附图说明
图1是本发明的活塞的示意图；
图2是本发明的表面处理薄膜的示意图；
图3是本发明的表面处理薄膜的示意图；
图4是薄膜的截面图；
图5是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的X射线衍射图；
图6是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的X射线衍射图；
图7是表示在磨蚀试验中观察到的划痕的截面形状的图；
图8是表示在磨蚀试验中观察到的磨蚀量的的图；
图9是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的电镜照片；
图10是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的电镜照片；
图11是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的截面的光学照片；
图12是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的截面的光学照片；
图13是表示在实施例5中进行的耐磨性试验的结果的图；
图14是实施例6的处理溶液3形成的薄膜的X射线衍射图；
图15是实施例7的处理溶液4形成的薄膜的X射线衍射图；
图16是实施例8的处理溶液5形成的薄膜的X射线衍射图。
在这些图中所标出的标号的含义如下：1-活塞，2-基体金属，3-薄膜，4-活塞环凹槽，5-活塞裙，6-销孔，7-微晶，8-微晶聚集体，9-硅，10-铝合金，11-铝表面上的薄膜。
具体实施方式
下面首先说明本发明第一方面的表面处理方法。
本发明的表面处理方法包括下列步骤：提供含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和特定铵化合物或者氨水的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。
用于本发明的铵化合物优选包括在水中的溶解度不小于1g/L(当溶解时)并且可给溶液提供铵离子(NH4 +)的化合物。特别是这种化合物包括硼氟酸铵(NH4BF4)或者氯化铵(NH4Cl)。作为氨水，可使用具有常规浓度的氨水。
用于本发明的处理溶液，每100重量份水中，优选含有0.1-20重量份、更优选0.2-15重量份硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)，和0.01-10重量份、更优选0.02-5重量份的上述铵化合物或者类似物，以铵(NH4)含量表示。这种处理溶液可在铝或铝合金表面上形成具有较好均匀性、耐磨性和耐蚀性的薄膜。
如果用于本发明处理溶液中的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的含量小于0.1重量份或者铵化合物或者类似物的含量(以铵(NH4)含量表示)小于0.01重量份，则反应时间会延迟至不适合的程度。
相反，如果用于本发明处理溶液中的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的含量大于20重量份或者铵化合物或者类似物的含量(以铵(NH4)含量表示)大于10重量份，则难以溶解这些化合物。
用本发明方法进行表面处理的材料是铝或铝合金。具体例子包括纯铝、压延铝材、铸造铝材和模铸铝材。本发明可应用于任何上述材料，作为表面处理的结果，具有改进耐磨性、耐蚀性和其他性能的效果。
待表面处理的材料可通过去除附着其上的污染物(如油)而简单地进行。但是，表面处理可在材料经过用氢氧化钠等的碱洗和酸洗之后进行。
根据本发明，将待表面处理的铝或铝合金浸入上述的溶液(或水溶液)中。
铝或铝合金所浸入的处理溶液的温度通常为70-100℃，优选为75-99℃，更优选为80-98℃。如果处理溶液的温度小于70℃，则反应时间会延迟至不适合的程度。相反，如果处理溶液的温度高于100℃，则处理溶液的蒸发达到不合适的程度。
关于处理的时间，对于达到表面处理的目的来说，将材料在处理溶液中浸入约2分钟即足够，因为成膜在约1分钟的时间内即完成。应指出的是一旦成膜后，将材料浸入处理溶液中30分钟或者更长时间是不会存在任何问题，因为该膜具有防护作用。
用上述本发明表面处理方法在铝材等表面形成的表面处理膜具有防护作用，并因此改进了铝基材的耐蚀性。另外，所形成的表面处理膜具有优异的耐磨性。
另一方面，由于本发明的表面处理方法无需电源设备，因而设备可简化，从成本角度考虑这是有利的。另外，与常规表面处理技术相比，本发明的表面处理方法具有更快的在铝或铝合金等表面上的成膜速率，因此具有更高的生产率。
其次，下面说明本发明第二方面的活塞。
本发明的活塞是经过本发明表面处理方法处理的活塞，上述方法包括下列步骤：提供含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和上述特定铵化合物的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。在该方法中，优选的是上述处理溶液，每100重量份水中，含有0.1-20重量份硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和0.01-10重量份的上述铵化合物或者类似物，以铵(NH4)含量表示。
在用上述表面处理方法形成薄膜之前，用有机溶剂、脱脂剂等清洗本发明的活塞。本发明可应用于各种铝合金制成的普通发动机活塞。
将清洗的发动机活塞按照上述的表面处理方法浸入处理溶液中。因此在活塞表面形成由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成的薄膜。在这种处理过程中，NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物以下述方式沉积：当所供给的铵(NH4)量不足以形成由NH4MgAlF6单独组成的薄膜时，MgAlF5·1.5H2O或者MgAl2F8·2H2O与NH4MgAlF6混合结晶出来。在该过程中，可部分形成由NH4MgAlF6单独组成的薄膜。任一种上述薄膜都具有优异的耐磨性。
关于处理时间，对于达到表面处理目的来说，将活塞在处理溶液中浸入约2分钟即足够，优选2-10分钟，因为类似于上述表面处理方法，成膜在约1分钟的时间内即完成。应指出的是一旦成膜后，将活塞浸入处理溶液中30分钟或者更长时间是不会存在任何问题，因为该膜具有防护作用。
在由上述方法获得的活塞中，其表面镀覆有薄膜，该薄膜由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且任选地包括由NH4MgAlF6单独组成的薄膜，因此具有优异的表面性能。甚至该薄膜在诸如活塞环凹槽、活塞销凸面、活塞裙、活塞头和整个侧面的任何一部分上形成，都会产生有益效果。但是，优选的是在包括这些部分的整个表面上都镀覆这种薄膜。
上述本发明的活塞不象常规的如镀锡活塞那样软，但具有优异的耐磨性和非常好的耐久性。
接着，下面说明本发明第三方面的滑动部件。
本发明的滑动部件是由包括铝或铝合金的基材制成，并且滑动部件的整个表面或者其滑动表面镀覆有薄膜，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。任一种上述薄膜都具有优异的耐磨性，并且可包括由NH4MgAlF6单独组成的薄膜。
还有，本发明的滑动部件的如下：该滑动部件的整个表面或者其滑动表面镀覆有薄膜，该薄膜具有1-20微米的厚度并且由多个尺寸为1-20微米的聚集体组成，每个聚集体由尺寸为1微米或者更小的微晶形成。
下面参照图1更具体地说明这种滑动部件。
参照图1，作为滑动部件的用于内燃机的活塞1由包括铝合金的基材2制成。基材表面镀覆有薄膜3以改进其滑动性能。活塞裙5沿汽缸(构成相对部件)的内壁滑动，活塞环凹槽4相对活塞环滑动，活塞销孔6沿活塞销滑动。
例如Al-Si-Cu-Ni-Mg合金用作基材2。这种合金的具体例子包括AC8A，AC8B，AC9A和AC9B。
通过将活塞1进行化学转换处理在活塞1表面形成薄膜3。这种薄膜3是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。任意地，薄膜3可包括由NH4MgAlF6单独组成的薄膜。尽管薄膜3具有这些成分中的任何一种，其具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。
薄膜3由尺寸为1微米或者更小的微晶7形成。微晶7聚集在一起形成多个尺寸为1-20微米的聚集体8，并且这些聚集体8镀覆基底金属的表面至1-20微米的厚度(图2和3)。该薄膜形成了新的滑动表面。这些聚集体8的构型根据与NH4MgAlF6混合的MgAlF5·1.5H2O或MgAl2F8·2H2O的量而变化。
构成薄膜3的这些微晶7和聚集体8使滑动表面的表面积增加，因此改进了保油性。另外，由于聚集体8优先被磨蚀，该滑动表面具有良好的初始配合性。耐磨性能方面的这些改进有效地增加了滑动部件的耐久性，降低了摩擦，并且改进了油耗。
最后，下面说明本发明第四方面的表面处理薄膜。
用于铝合金的本发明的表面处理薄膜是形成在铝或铝合金表面上的薄膜，该薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有分散在其中的硅颗粒。任意地，该薄膜可包括由NH4MgAlF6单独组成的薄膜。还有，分散在薄膜中的硅颗粒的含量为1-24wt％，优选为6-24wt％，硅在铝合金中的含量为4-24wt％，优选为7-24wt％。
按照本发明获得的薄膜组织示于图4。构成基底金属的铝合金含有4-24wt％硅9，共晶硅或过共晶硅分散在铝基体10中。铝合金的表面用薄膜镀覆，该薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且类似于分散在铝合金基底金属中的共晶硅或过共晶硅的硅颗粒分散在该薄膜中。
本发明的表面处理薄膜的上述组织可以下述方式获得。
用有机酸、脱脂剂等将含有4-24wt％硅(Si)的铝合金材料脱脂，然后用氢氧化钠等进行碱洗，并酸洗。随后，将含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和铵化合物的处理溶液(或者水溶液)加热至70-100℃温度范围，将铝合金材料浸入该处理溶液中处理约2-10分钟。
根据上述步骤，铝合金表面内存在的铝优先溶解在该处理溶液中。同时，溶解的铝(Al)与溶液中的镁(Mg)和铵(NH4)反应形成薄膜，该薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。该薄膜沉积在铝合金表面，同时与难以溶解于该处理溶液中的硅颗粒结合。因此，获得硅分散于其中的薄膜。
但是，应指出的是，在上述步骤中，用有机溶剂、脱脂剂等脱脂、碱洗以及酸洗是为了清洗基材，对于获得本发明的组织并非必须。
通过下面的实施例更具体地说明本发明。但是这些实施例并不限制本发明的范围。
本发明的用于铝或铝合金的表面处理方法需要简单的设备，可降低处理成本，可产生具有优异耐磨性、耐蚀性和其他性能的均匀膜。
即，根据本发明，由于处理条件简易可使设备简化，并且所获得的表面镀覆的铝等具有优异的耐磨性，可降低磨损。另外，本发明方法获得的薄膜具有防护性能，因此，在铝等整个表面上的薄膜具有均匀的薄膜厚度，与处理条件无关，并且膜厚的不均匀度小。还有，由此获得的薄膜具有优异的耐蚀性，因此在腐蚀环境下也具有耐磨性。
另外，经过本发明方法表面处理的活塞具有优异的耐磨性、耐蚀性和其他性能。因此，具有优异的耐久性并可有效地用作各种发动机的活塞。
还有，根据本发明，通过镀覆铝或铝合金制成的滑动部件的滑动表面，可以改进发动机、压缩机等的滑动部件的耐久性。例如，如果镀覆发动机活塞，可改进耐磨性、初始配合性、保油性和其他性能。这在提高耐久性、降低摩擦、改进发动机输出功率以及改进油耗方面是有效的，因此从工业性的角度来说具有非常重要的意义。
实施例1
在该实施例中，使用含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和硅氟铵[(NH4)2SiF6]的处理溶液(或者水溶液)对铝合金进行表面处理。
将0.67重量份的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和0.13重量份的硅氟铵[(NH4)2SiF6]溶解于100重量份的水中。将该水溶液加热至90℃并用作处理溶液1。用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入处理溶液1中5分钟进行表面处理。
接着，将0.67重量份的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和0.33重量份的硅氟铵[(NH4)2SiF6]溶解于100重量份的水中。将该水溶液加热至90℃并用作处理溶液2。用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入处理溶液2中5分钟进行表面处理
对于用上述处理溶液1表面处理的试样，用X射线衍射仪分析所形成的薄膜，结果示于图5。
从图5可看出，作为用处理溶液1表面处理的结果，在铸铝试样表面形成了薄膜，该薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。但是，该X射线衍射图包括所形成的薄膜的X射线衍射图谱和构成基底金属(即AC8A-T6材料)的铝(Al)和其中所含的硅的X射线衍射图谱。从该X射线衍射图还可看出所形成的薄膜不呈现晶体取向。
对于用上述处理溶液2表面处理的试样，用X射线衍射仪分析分析所形成的薄膜，结果示于图6。
从图6可看出，作为用处理溶液2表面处理的结果，在铸铝试样表面形成了由NH4MgAlF6组成的薄膜。但是，该X射线衍射图包括所形成的薄膜的X射线衍射图谱和构成基底金属(即AC8A-T6材料)的铝和其中所含的硅的X射线衍射图谱。从该X射线衍射图还可看出所形成的薄膜不呈现晶体取向。
对于用上述处理溶液1或2表面处理的试样，使用热处理的SCM435材料作为相对材料进行球-盘磨蚀试验。另外，也以相同方式对未经表面处理的试样(AC8A-T6)进行了球-盘磨蚀试验。
在图7中示出了所产生的磨痕的截面形状(或者轮廓)。
由球-盘磨蚀试验结果所获得的磨蚀量示于图8。
从图7可看出，当与未处理试样比较时，经过使用本发明上述处理溶液1或2进行表面处理的试样具有优异的耐磨性。
从图8也可看出，经过使用本发明上述处理溶液1或2进行表面处理的试样所产生的磨蚀量为未表面处理的试样的1/20，因此具有优异的耐磨性。
还有，当与未处理试样比较时，无论是单独由NH4MgAlF6组成的薄膜，还是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成的薄膜，结果是经过表面处理的试样具有明显改进的耐磨性。
图9是用处理溶液1处理试样所形成的薄膜的电镜照片。图2是相应于图9的示意图。
从图2和图9可看出，薄膜由尺寸为1微米或更小的微晶7组成，这些微晶聚集在一起形成尺寸为1-20微米的多个聚集体8。另外，可看出，多个聚集体8覆盖了基底金属(即AC8A-T6材料)的表面而形成了薄膜。
图10是用处理溶液2处理试样所形成的薄膜的电镜照片。图3是相应于图10的示意图。
从图3和图10可看出，薄膜由尺寸为1微米或更小的微晶7组成，这些微晶聚集在一起形成尺寸为1-20微米的多个聚集体8。另外，可看出，多个聚集体8覆盖了基底金属(即AC8A-T6材料)的表面而形成了薄膜。
从图9和图10可看出，聚集体8的构型根据薄膜的成分即与NH4MgAlF6混合的MgAlF5·1.5H2O或MgAl2F8·2H2O的量而变化(见图2和3)。
图11和12是用处理溶液1或2处理试样所形成的薄膜的截面光学照片。图4是相应于图11和12的示意图。
从图4、图11和图12可看出，在金属基底(即AC8A-T6材料)的表面上形成了厚度约6微米的薄膜。在这些光学照片中可看出由基底金属(即AC8A-T6材料)产生的硅颗粒(Si)结合在该薄膜中。这是由于含在基底金属(即AC8A-T6材料)中的硅颗粒仍保留在基底金属表面上，并且结合在表面处理过程中所形成的薄膜中。
实施例2
用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入类似于实施例1的处理溶液2中5分钟进行表面处理。
对于上述表面处理的试样(即实施例2的试样)和未经过上述表面处理的试样(即未处理试样)，通过盐水喷雾试验进行耐蚀性评价。
从所获得的的结果可看出，本发明的试样具有防护性能，并且由上述表面处理方法所形成的表面处理薄膜能改进铝或铝合金的耐蚀性。
实施例3
用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入类似于实施例1的处理溶液2中5分钟进行表面处理。
对于上述表面处理的试样(即实施例3的试样)、用硬质氧化铝膜处理法表面处理的试样(即AC8A-T6材料)和未经过上述表面处理的试样(即未处理试样)，通过使用SCM材料作为相对材料测量它们在油润滑下的摩擦系数。所得结果示于表1中。
表1
  摩擦系数
  实施例3   0.09
  硬质氧化铝膜处理法   0.13
  未处理试样   0.12
从表1所示出的结果可看出，上述的表面处理降低了摩擦系数。
实施例4
用有机溶剂和脱脂剂清洗发动机活塞(AC8A-T6材料)，并将试样浸入类似于实施例1的处理溶液2中5分钟进行表面处理。由此在活塞表面形成NH4MgAlF6薄膜。
将上述本发明的表面处理的活塞(即实施例4的活塞)和未经过上述表面处理的活塞(即未处理活塞)都装配在发动机中，并且在满负荷下真正运转发动机。
在运转之后，卸下活塞并检测表面状态。检测项目包括铝在活塞环上的粘附、活塞销凸面的划痕以及活塞裙表面的划痕。所得结果示于表2中。
表2
 实施例4的活塞   未处理活塞
  铝在活塞环上的粘附  无   有
  活塞销凸面的划痕  无   有
  活塞裙表面的划痕  无   有
从表1所示出的结果可看出，相对于未处理的活塞，经过本发明表面处理的活塞对活塞环凹槽、活塞销凸面以及活塞裙表面均有改进。
实施例5
用有机溶剂和脱脂剂清洗6种具有不同硅(Si)含量的铝合金材料，并将试样浸入类似于实施例1的处理溶液2中5分钟进行表面处理。结果铝合金材料中的铝(Al)溶解于该处理溶液中。同时溶解的铝(Al)与处理溶液中的氟(F)、镁(Mg)和铵(NH4)反应而沉积在铝合金表面上。在该过程中，形成上述薄膜，同时将在处理溶液中不溶的硅颗粒结合在膜中，从而获得具有分散其中的硅颗粒的薄膜。因此，获得各种具有不同硅含量的镀膜试样。
将所得的试样进行针-盘磨蚀试验，其中使用渗碳硬化和回火的SCM420针作为相对材料。在该试验中，薄膜的耐磨性以磨蚀量来评价。所得结果示于图13中。
从试验结果可看出，当与薄膜中不合硅的试样相比时，甚至硅含量约为1％的试样也具有改进的耐磨性，并且硅含量为6％或更大的试样具有明显改进的耐磨性。
实施例6
在该实施例中，使用含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和硼氟铵(NH4BF4)的处理溶液(或者水溶液)对铝合金进行表面处理。
将0.67重量份的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和0.51重量份的硼氟铵(NH4BF4)溶解于100重量份的水中。将该水溶液加热至90℃并用作处理溶液3。用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入上述处理溶液中5分钟进行表面处理。
对于用本发明上述处理溶液3表面处理的试样，用X射线衍射仪分析所形成的薄膜，结果示于图14。
从图14可看出，作为用处理溶液3表面处理的结果，在铸铝试样表面形成了由NH4MgAlF6组成的薄膜。但是，该X射线衍射图包括所形成的薄膜的X射线衍射图谱和构成基底金属(即AC8A-T6材料)的铝和其中所含的硅的X射线衍射图谱。
实施例7
在该实施例中，使用含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和氯化铵(NH4Cl)的处理溶液(或者水溶液)对铝合金进行表面处理。
将0.67重量份的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和0.26重量份的氯化铵(NH4Cl)溶解于100重量份的水中。将该水溶液加热至90℃并用作处理溶液4。用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入上述处理溶液中5分钟进行表面处理。
对于用本发明上述处理溶液4表面处理的试样，用X射线衍射仪分析所形成的薄膜，结果示于图15。
从图15可看出，作为用处理溶液4表面处理的结果，在铸铝试样表面形成了由NH4MgAlF6组成的薄膜。但是，该X射线衍射图包括所形成的薄膜的X射线衍射图谱和构成基底金属(即AC8A-T6材料)的铝和其中所含的硅的X射线衍射图谱。
实施例8
在该实施例中，使用含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和氨水溶液的处理溶液(或者水溶液)对铝合金进行表面处理。
将0.67重量份的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和2毫升的氨水(25％水溶液)氯化铵(NH4Cl)溶解于100重量份的水中。将该水溶液加热至90℃并用作处理溶液5。用有机溶剂和脱脂剂清洗直径50毫米厚5毫米的AC8A-T6铸铝试样，并将试样浸入上述处理溶液中5分钟进行表面处理。
对于用本发明上述处理溶液5表面处理的试样，用X射线衍射仪分析所形成的薄膜，结果示于图16。
从图16可看出，作为用处理溶液5表面处理的结果，在铸铝试样表面形成了薄膜，该薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。但是，该X射线衍射图包括所形成的薄膜的X射线衍射图谱和构成基底金属(即AC8A-T6材料)的铝和其中所含的硅的X射线衍射图谱。

Claims (4)

1、一种具有镀覆薄膜的表面的铝或铝合金活塞，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。
2、权利要求1的活塞，其中包括活塞环凹槽、活塞销凸面、活塞裙、活塞头和活塞内表面的整个表面均用由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAlF5·2H2O的混合物组成的薄膜镀覆。
3、权利要求1或2的活塞，其中由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成的薄膜的厚度为1-20微米。
4、一种由包括铝或铝合金的基体金属制成的滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4151301B2 (ja) * 2002-04-19 2008-09-17 スズキ株式会社 アルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法及び処理液
US7402214B2 (en) * 2002-04-29 2008-07-22 Ppg Industries Ohio, Inc. Conversion coatings including alkaline earth metal fluoride complexes
DE10227867A1 (de) * 2002-06-22 2004-01-08 Merck Patent Gmbh Zusammensetzung zum Entfernen von Sidewall-Residues
US8641479B2 (en) 2010-09-01 2014-02-04 Ford Motor Company Tool assembly for machining a bore
BG1465U1 (bg) * 2011-04-07 2011-07-29 Русенски Университет "Ангел Кънчев" Покритие върху детайли от алуминий и алуминиеви сплави
US9285032B2 (en) * 2012-10-02 2016-03-15 Kabushiki Kaisha Riken Piston ring

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985005131A1 (en) * 1984-05-04 1985-11-21 Amchem Products, Inc. Metal treatment
US4650525A (en) * 1984-04-10 1987-03-17 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Surface treatment of aluminum and its alloys
JPH05320934A (ja) * 1992-05-25 1993-12-07 Furukawa Alum Co Ltd 成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム材
CN1116662A (zh) * 1994-07-20 1996-02-14 藤仓电线株式会社 内燃机的活塞及其制造方法
US5584946A (en) * 1993-05-24 1996-12-17 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Chromium-free conversion coating treatment of aluminum

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2213263A (en) * 1936-01-10 1940-09-03 Patents Corp Process of coating metals
DE695182C (de) 1939-01-25 1940-08-19 Mahle Kg Verfahren zur Erzeugung von Poren auf Laufflaechentmaschinen
DE2445622C3 (de) 1974-09-25 1984-02-16 Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover Anwendung eines Verfahrens zur Erzeugung von festhaltenden Überzügen auf umzuformenden Teilen aus Aluminium
JPS52145347A (en) 1976-05-31 1977-12-03 Hokusei Aluminium Co Ltd Surface treatment of aluminum or aluminum alloy
JPS52146735A (en) 1976-05-31 1977-12-06 Hokusei Aluminium Co Ltd Surface treatment of aluminum or aluminum alloy
DE3400250A1 (de) 1984-01-05 1985-07-18 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren zur elektrochemischen aufrauhung von aluminium fuer druckplattentraeger in einem waessrigen mischelektrolyten
US4710366A (en) * 1986-10-23 1987-12-01 Freeport Minerals Company Method for producing stabilized wet process phosphoric acid with low content of magnesium and aluminum
JP2714966B2 (ja) 1988-12-17 1998-02-16 三菱アルミニウム株式会社 耐孔食性に富むアルミニウム又はアルミニウム合金材料
US5125989A (en) 1989-04-21 1992-06-30 Henkel Corporation Method and composition for coating aluminum
JP3491811B2 (ja) * 1997-10-31 2004-01-26 スズキ株式会社 摺動部材及びピストン
JP2004011026A (ja) 1997-10-31 2004-01-15 Suzuki Motor Corp アルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4650525A (en) * 1984-04-10 1987-03-17 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Surface treatment of aluminum and its alloys
WO1985005131A1 (en) * 1984-05-04 1985-11-21 Amchem Products, Inc. Metal treatment
JPH05320934A (ja) * 1992-05-25 1993-12-07 Furukawa Alum Co Ltd 成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム材
US5584946A (en) * 1993-05-24 1996-12-17 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Chromium-free conversion coating treatment of aluminum
CN1116662A (zh) * 1994-07-20 1996-02-14 藤仓电线株式会社 内燃机的活塞及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
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US6607609B2 (en) 2003-08-19
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US20030077464A1 (en) 2003-04-24
CN1548791A (zh) 2004-11-24
DE10022657A1 (de) 2000-12-28
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