DE112015000039T5 - Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil und Kolben für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt sind ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil und ein Kolben für einen Verbrennungsmotor, die mit sowohl guten Wärmeisolationseigenschaften als auch guten Wärmeausgleichseigenschaften ausgestattet sind und die mit sowohl guten Wärmeisolationseigenschaften als auch guten Wärmeausgleichseigenschaften ausgestattet sind. Das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil umfasst zumindest: eine erste Beschichtung 2 auf einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils 1; und eine zweite Beschichtung 3, die auf einer Oberfläche der ersten Beschichtung 2 vorhanden ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung 2.

Description

• [Technisches Gebiet]
• Die vorliegende Erfindung betriff ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil und einen Kolben für einen Verbrennungsmotor. Diese Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-065955 , die am 27. März 2014 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-089274 , die am 23. April 2014 eingereicht wurde, und die beide als Ganzes durch Verweis hierin aufgenommen sind, in Anspruch.
• [Hintergrund der Erfindung]
• Herkömmlicherweise mussten Bauteile aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (hierin im Folgenden als Aluminiumbauteile bezeichnet) Wärmeisolationseigenschaften aufweisen. Wenn solch ein Aluminiumbauteil beispielsweise als Komponente einer Motorbrennkammer eines Verbrennungsmotors oder als Teil eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor verwendet wird (hierin im Folgenden auch als Teil einer Brennkammer bezeichnet), müssen die Wärmeisolationseigenschaften des Bauteils verbessert werden, indem eine Beschichtung auf dem Bauteil ausgebildet wird, um den thermischen Wirkungsgrad in der Brennkammer zu verbessern.
• Ein solches Verfahren, das bekannt ist, umfasst die Ausbildung einer anodischen Oxidbeschichtung als Wärmeabschirmungsfilm auf einer Bodenfläche eines Zylinderkopfs, der aus einem Aluminiumbauteil besteht, in einer Brennkammer, um Wärmeisolationseigenschaften in der Nähe einer Zündkerze bereitzustellen, wobei die Filmdicke des Wärmeabschirmungsfilms mit zunehmendem Abstand von der Zündkerze allmählich abnimmt, um Klopfen zu verhindern, was anomale Verbrennung darstellt (PTL 1). Ferner ist bekannt, dass eine anodische Oxidbeschichtung als Wärmeabschirmungsfilm auf zumindest einem Teil einer Oberfläche einer Wand ausgebildet werden kann, die aus einem Aluminiumbauteil besteht, in einer Brennkammer, wobei die Wärmeisolationsleistung des Wärmeabschirmungsfilms auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Wand in einem Bereich auf einer Einlassventilseite höher ist als die des Wärmeabschirmungsfilms auf der Oberfläche der Wand in einem Bereich auf einer Auslassventilseite (PTL 2).
• [Literaturverzeichnis]
• [Patentliteratur]
• [PTL 1] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-159059
• [PTL 2] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-24143
• [Zusammenfassung der Erfindung]
• Wenn eine Wärmeabschirmungsplatte in der gesamten Brennkammer bereitgestellt ist, wie im Fall eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, wird Wärme in der gesamten Brennkammer akkumuliert, die nur schwer abgeführt werden kann. Insbesondere bei hoher Belastung kommt es häufig zu Klopfen. Um solches Klopfen zu unterdrücken, ist es notwendig, sowohl Wärmeisolationseigenschaften als auch Wärmeausgleichseigenschaften zum raschen Ausgleich der Wandoberflächentemperatur bereitzustellen.
• Angesichts der oben beschriebenen Probleme besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Beschichtung eines Aluminiumbauteils, eines oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils und eine Kolbens für einen Verbrennungsmotor, die sowohl mit Wärmeisolationseigenschaften als auch hohen Wärmeausgleichseigenschaften ausgestattet sind.
• In einem Aspekt umfasst ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest: eine erste Beschichtung auf einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils; und eine zweite Beschichtung, die auf einer Oberfläche der ersten Beschichtung vorhanden ist und die eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung.
• In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Schritte: Ausbilden einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse auf ein Aluminiumbauteil; Ausbilden einer ersten anodischen Oxidbeschichtung durch Anwenden von Gleichstromelektrolyse auf das Aluminiumbauteil; und Ausbilden, auf einer Oberfläche der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, einer Beschichtung mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die erste anodische Oxidbeschichtung und die zweite anodische Oxidbeschichtung durch Verwendung eines gegebenen Filmbildungsverfahrens.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Verfahrens zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, eines oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils und eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, die mit sowohl guten Wärmeisolationseigenschaften als auch hohen Wärmeausgleichseigenschaften ausgestattet sind.
• [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
• 1 ist eine Querschnittdarstellung, die ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil schematisch darstellt, das mit einem Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils einem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung zusammenhängt.
• 2 ist eine Strukturdarstellung, die ein Anodisierungsbehandlungsgerät schematisch darstellt, das zur Ausbildung einer ersten Beschichtung in Zusammenhang mit dem Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, dem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil und einem Kolben für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
• 3 ist ein schematisches Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Verfahren zur Ausbildung einer ersten Beschichtung und einer zweiten Beschichtung im Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 4 ist eine Querschnittsaufnahme eines Probestücks eines Testbeispiels in Zusammenhang mit dem Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, dem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil und dem Kolben für einen Verbrennungsmotor.
• [Ausführungsform eines oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils]
• Eine Ausführungsform eines oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittdarstellung, welche die das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil dieser Ausführungsform zeigt. Wie in 1 dargestellt umfasst das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil ein Aluminiumbauteil 1, eine erste Beschichtung 2 und eine zweite Beschichtung 3. Es gilt anzumerken, dass, wenn das Aluminiumbauteil 1 Silicium als Verunreinigung und/oder Additiv enthält, Silicium 5 in der ersten Beschichtung 2 enthalten ist. Das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil ist vorzugsweise als Teil einer Brennkammer eingesetzt. In diesem Fall ist es möglich, nicht nur gute Wärmeisolationseigenschaften und hohe Wärmeausgleichseigenschaften bereitzustellen, die für eine Brennkammer erforderlich sind, sondern auch verschiedene Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Beständigkeit, Wasserabweisung und Ölabweisung.
• Das Aluminiumbauteil 1 weist eine Oberfläche auf, die mit der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 überzogen ist. Das Aluminiumbauteil 1 kann nicht nur als Aluminium, sondern auch aus einer Aluminiumlegierung, die Legierungsbestandteile wie Silicium und Kupfer umfasst, oder aus einer Aluminiumlegierung wie einem Aluminiumknetmaterial, Aluminiumgussmaterial oder Aluminiumdruckgussmaterial (ADC) mit solchen Legierungsbestandteilen besteht, und das Aluminiumbauteil 1 umfasst auch verarbeitete Gegenstände, die durch Verarbeiten des Aluminiums oder der Aluminiumlegierungen zu Bauteilen oder dergleichen erhältlich sind. Genauer gesagt umfassen Beispiele für die Aluminiumlegierung Wechselstrommaterialien, wie z. B. AC4, AC8, AC8A und AC9, ADC-Materialien, wie z. B. ADC10 bis ADC14, A1000 bis A7000, und dergleichen. Es gilt anzumerken, dass in dieser Ausführungsform die „Wärmeisolationseigenschaften“, die für ein Teil der Brennkammer erforderlich sind, für Eigenschaften und/oder Funktionen zur thermischen Isolation von Wärme von einem Verbrennungsabschnitt eines Verbrennungsmotors gegenüber der Außenseite und/oder Wärme von außerhalb des Verbrennungsabschnitts steht.
• Das Aluminiumbauteil 1 kann Verunreinigungen und/oder Additive enthalten. Die Verunreinigungen und/oder Additive umfassen Silicium (Si), Kupfer (Cu), Magnesium (Mg), Zink (Zn), Eisen (Fe), Zinn (Sn), Mangan (Mn), Nickel (Ni), Titan (Ti) und dergleichen. Diese Verunreinigungen und/oder Additive machen vorzugsweise 8 Masse-% oder mehr und 30 Masse-% oder weniger in Bezug auf das Aluminiumbauteil aus. Das Aluminiumbauteil 1 enthält verunreinigende Elemente zusätzlich zu Aluminium. Da es für eine anodische Oxidbeschichtung schwer ist, um die verunreinigenden Elemente herum zu wachsen, kommt es häufig zur Bildung von Mikroporen (Lücken) in der ersten Beschichtung 2, bei der es sich um eine anodische Oxidbeschichtung handelt. Es gilt anzumerken, dass in dieser das Silicium 5 als Beispiel für die Verunreinigung dargestellt ist. Das Silicium 5 wird zugesetzt, um die Gießbarkeit, Verschleißbeständigkeit und dergleichen des Aluminiumbauteils 1 zu verbessern.
• Die erste Beschichtung 2 ist auf der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 bereitgestellt und umfasst eine erste anodische Oxidbeschichtung 2a und eine zweite anodische Oxidbeschichtung 2b. Die erste Beschichtung 2 verleiht dem Aluminiumbauteil 1 verschiedene Funktionen, wie z. B. Wärmeisolationseigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Beständigkeit, Wasserabstoßung und Ölabstoßung. Außerdem ist die erste Beschichtung 2 konfiguriert, um hauptsächlich als Wärmeisolationsfilm des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zu dienen.
• Die erste anodische Oxidbeschichtung 2a ist eine poröse Beschichtung, die durch Anwendung von Gleichstromelektrolyse auf der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 bereitgestellt ist. Die erste anodische Oxidbeschichtung 2a weist aufgrund des Gleichstromelektrolyseverfahrens eine regelmäßige Orientierung auf. Aus diesem Grund ist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a so konfiguriert, dass sie mehr Poren (erste Poren) aufweist als die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b und eine höhere Porosität besitzt. Außerdem werden die ersten Poren auch aufgrund der Gegenwart des Siliciums 5 und dergleichen ausgebildet.
• Die Luft in den zahlreichen ersten Poren innerhalb der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a weist geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Folglich weist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a höhere Wärmeisolationseigenschaften auf als die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b. Außerdem weist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a Korrosionsbeständigkeit und kann folglich verhindern, dass eine Substanz, die zu Korrosion des Aluminiumbauteils 1 führen kann, das Aluminiumbauteil 1 erreicht. Die erste anodische Oxidbeschichtung 2a verleiht dem Aluminiumbauteil 1 gute Wärmeisolationseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, und zusammen mit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b stellt sie äußerst verlässliche Wärmeisolationsleistung und Korrosionsbeständigkeitsleistung des Aluminiumbauteils 1 bereit.
• Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b ist eine poröse Beschichtung, die auf der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse bereitgestellt ist. Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b weist zahlreiche Poren (zweite Poren) auf. Darüber hinaus werden die zweiten Poren auch aufgrund der Gegenwart des Siliciums 5 und dergleichen ausgebildet. Dank des Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahrens weist die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b eine Dichte auf, die der zufälligen Orientierung zuzuordnen ist. Genauer gesagt ist die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b eine anodische Oxidbeschichtung, die in zufällige Richtungen in Bezug auf die Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 gewachsen ist und keine Orientierung aufweist. Aus diesem Grund weist die anodische Oxidbeschichtung 2b eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf als die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und kann verhindern, dass eine Substanz, die zu Korrosion des Aluminiumbauteils 1 führen kann, z. B. Wasser, das Aluminiumbauteil 1 erreicht. Genauer gesagt ist es, da die zweiten Poren in zufällige Richtungen ausgerichtet sind, auch möglich, zu verhindern, dass die Substanz Wasser, die zu Korrosion führen kann, d.h. Wasser, in viele Poren eintritt, die gleichzeitig Druck in eine Richtung ausgesetzt sind. Es gilt anzumerken, dass „Dichte“ bedeutet, dass die Porosität der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b geringer ist als die der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a.
• Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b bedeckt die ersten Poren der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a wie ein Deckel, ohne die ersten Poren auszufüllen. Auf diese Weise werden die Wärmeisolationseigenschaften der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a verbessert. Mit anderen Worten verleiht die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b dem Aluminiumbauteil 1 hohe Korrosionsbeständigkeit und verbessert außerdem die Wärmeisolationseigenschaften der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a. Darüber hinaus weist die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b hohe Dichte und hohe Härte auf und besitzt geringe Oberflächenrauigkeit. Es gilt anzumerken, dass der Ausdruck „weist geringe Oberflächenrauigkeit auf“ bedeutet, dass die Oberfläche der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b stärkere Glätte aufweist als die der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a. Die stärkere Glätte der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b wirkt sich auf die Glätte der zweiten Beschichtung 3 aus, die auf der Oberfläche der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b ausgebildet werden soll, und macht es möglich, die Glätte der zweiten Beschichtung 3 zu verbessern. Außerdem weist die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b zweite Poren im Nanobereich auf und kann somit eine Ankerwirkung für einen Kontaktabschnitt (Verbindungsabschnitt) zwischen der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 bereitstellen. Dies kann die Haftung zwischen der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 verbessern. Folglich ist es möglich, Abblättern der beiden Beschichtungen voneinander zu verhindern.
• Die Filmdicke, die Porosität und die Härte der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b variieren in Abhängigkeit von der Elektrolyseflüssigkeit, der Temperatur oder den Elektrolysebedingungen, die bei der Ausbildung der Beschichtung eingesetzt werden. Aus diesem Grund können die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse und die Gleichstromelektrolyse je nach Zweck in unterschiedlichen Elektrolyseflüssigkeiten oder bei unterschiedlichen Temperaturen ausgeführt werden. Andererseits werden die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b vorzugsweise in einem einzigen Anodisierungsbehandlungsbad ausgebildet, und noch bevorzugter unter im Wesentlichen denselben Temperaturbedingungen. In diesem Fall sind die Bestandteile der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und die Bestandteile der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b im Wesentlichen dieselben. Folglich kann der Verbindungsabschnitt (Randabschnitt) zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b kontinuierlich ausgebildet werden. Dies macht es möglich, einen integrierten und festen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodische Oxidbeschichtung 2b bereitzustellen. Somit wird verhindert, dass die die ersten Poren der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a durch eine weiter unten beschriebene Versiegelungsbehandlung gefüllt werden, sodass eine Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften verhindert werden kann. Außerdem ist es möglich, das Auftreten von Haftversagen, Abblättern oder dergleichen zwischen den anodischen Oxidbeschichtungen zu verhindern.
• Als Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit zur Ausbildung der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b kann ein beliebiges Säurebad aus Schwefelsäure (H₂SO₄), Oxalsäure (H₂C₂O₄), Phosphorsäure (H₃PO₄) und Chromsäure (H₂CrO₄) oder basisches Bad aus Natriumhydroxid (NaOH), Natriumphosphat (Na₃PO₄) und Natriumfluorid (NaF) eingesetzt werden. Das Aluminiumbauteil 1, auf dessen Oberfläche die erste Beschichtung 2 ausgebildet wird, ist nicht auf einen Fall eingeschränkt, bei dem ein bestimmtes Anodisierungsbad verwendet wird, aber Schwefelsäure ist vom praktischen Standpunkt aus gesehen bevorzugt. Wird ein auf Phosphorsäure basierendes Bad verwendet, kann die Porosität der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a leicht in Abhängigkeit von den Elektrolysebindungen erhöht werden. So können die Wärmeisolationseigenschaften der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a verbessert werden.
• Die Filmdicke der ersten Beschichtung 2 ist nicht speziell eingeschränkt. Genauer gesagt beträgt die Filmdicke der ersten Beschichtung 2 vom Standpunkt der Durchführbarkeit gesehen vorzugsweise 3 μm bis 300 μm. Die Filmdicke der Beschichtung kann auf eine Filmdicke eingestellt werden, die für die Anwendung notwendig ist.
• Wenn notwendig können die Poren der ersten Beschichtung 2 durch eine Versiegelungsbehandlung versiegelt werden. Die Versiegelungsbehandlung kann eine Hochtemperatur-Versiegelungsbehandlung vom Hydratationstyp unter Verwendung von kochendem Wasser oder einer wässrigen Lösung, die durch Zusetzen eines Metallsalzes zu kochendem Wasser erhalten wurde, eine Niedertemperatur-Versiegelungsbehandlung unter Verwendung einer stark basischen wässrigen Lösung oder dergleichen sein; die Versiegelungsbehandlung ist jedoch nicht auf ein bestimmtes Verfahren eingeschränkt. Wenn ein Versiegelungsbehandlung am Aluminiumbauteil 1, das die erste Beschichtung 2 umfasst, durchgeführt wird, ist es möglich, eine erste anodische Oxidbeschichtung und eine zweite anodische Oxidbeschichtung zu erhalten, in denen die ersten Poren und die zweiten Porten mit einem Produkt versiegelt sind (nicht dargestellt), das aus der Versiegelungsbehandlungsflüssigkeit stammt. Dies macht es möglich, die Korrosionsbeständigkeit des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zu verbessern und gleichzeitig die Wärmeisolationseigenschaften des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil zu erhalten.
• Da die erste Beschichtung 2 die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b umfasst, weist die erste Beschichtung 2 andererseits ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit auf, auch ohne Durchführung einer korrosionshemmenden Behandlung, wie z. B. der oben beschriebenen Versiegelungsbehandlung. Aus diesem Grund kann die Versiegelungsbehandlung auch weggelassen werden, obwohl die erste Beschichtung 2 je nach Zweck einer Behandlung wie der oben beschriebenen Versiegelungsbehandlung, einer Waschbehandlung, einer Reparaturbehandlung oder einer Beschichtungsbehandlung unterzogen werden kann. Ob die Durchführung der Versiegelungsbehandlung notwendig ist oder nicht, kann je nach Fall in Abhängigkeit von einer erforderlichen Funktion bestimmt werden. In diesem Fall kann der Arbeitsaufwand bei der Produktion verringert werden, sodass das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil mit geringeren Produktionskosten erhalten werden kann.
• Die zweite Beschichtung 3 weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als die erste Beschichtung 2 und ist auf der Oberfläche der ersten Beschichtung 2 ausgebildet. Die zweite Beschichtung 3 ist konfiguriert, um als Wärmediffusionsfilm des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zu dienen, und ist auf der Oberfläche der ersten Beschichtung 2 bereitgestellt, die als Wärmeisolationsfilm dient. Da die zweite Beschichtung 3 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung 2, kann außerdem die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung (Strahlung) in diesem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil stärker unterdrückt werden als in einem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil, das nur mit der ersten Beschichtung 2 überzogen ist. Demgemäß ist es in einem Fall, bei dem Wärme zu einem bestimmten Abschnitt auf der Oberfläche des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zugeführt wird, das mit der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 versehen ist (hierin im Folgenden wird dieser Fall auch als Fall, bei dem Wärme zugeführt wird, bezeichnet), möglich, die Temperaturverteilung in der zweiten Beschichtung 3, die auf der Oberfläche des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils positioniert ist, rasch auszugleichen. Folglich können dem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil gute Wärmeausgleichseigenschaften verliehen werden.
• Da die zweite Beschichtung 3 auf der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b mit hoher Glätte ausgebildet ist, ist die zweite Beschichtung 3 so konfiguriert, dass sie eine kleine Oberfläche aufweist. Somit trägt die zweite Beschichtung 3 ebenfalls zu den Wärmeisolationseigenschaften bei und verleiht dem Aluminiumbauteil 1 gute Wärmeisolationseigenschaften. Darüber hinaus macht es, wenn das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil als Teil einer Brennkammer eingesetzt wird, die hohe Glätte der Oberfläche der zweiten Beschichtung 3 möglich, die Haftung von Treibstoff und die Haftung und/oder das Festkleben von unverbrannten Materialen, wie z. B. Ruß, zu unterdrücken. Darüber hinaus haftet die zweite Beschichtung 3 an der ersten Beschichtung 2, wobei die Ankerwirkung durch die Poren im Nanobereich verliehen wird, die in der oberen Schicht (der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b) in der ersten Beschichtung 2 vorhanden sind. Dies verstärkt die Haftung zwischen der zweiten Beschichtung 3 und der ersten Beschichtung 2 und ermöglicht es, Abblättern der beiden Beschichtungen voneinander zu verhindern.
• Die zweite Beschichtung 3 kann aus einem beliebigen Material bestehen, solange das Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung 2. Genauer gesagt kann die zweite Beschichtung 3 eine Beschichtung aus Nickel (Ni), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Aluminiumnitrid (AlN), Siliciumcarbid (SiC), Wolfram (W), Molybdän (Mo) oder dergleichen oder aus einem Verbundstoff davon oder dergleichen sein. Der Verbundstoff ist beispielsweise eine Verbundstoffplattierschicht, die eine Nickelplattierschicht mit Aluminiumnitridpulver ist. Es gilt anzumerken, dass die Wärmeübertragung drei Arten umfasst, nämlich „Wärmeleitung“, „Konvektion“ und „Strahlung“. Wenn die zweite Beschichtung eine Beschichtung ist, die Strahlung reflektiert, ist Wärmeisolation durch Verhinderung der Übertragung von Strahlungswärme zu erwarten.
• Solange die zweite Beschichtung 3 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung 2, kann die zweite Beschichtung 3 als Wärmediffusionsfilm des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils dienen. Genauer gesagt beträgt die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung 3 vorzugsweise 50 W/(m∙K) oder mehr, noch bevorzugter 100 W/(m∙K) oder mehr. Wenn die Wärmeleitfähigkeit innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann gute Wärmeübertragung erreicht werden. Wenn die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung 3 weniger als 50 W/(m∙K) beträgt, kann die erhaltene Wirkung schlechter als erwarte sein.
• [Ausführungsform eines oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils]
• Mittels Beschreibung einer Arbeitsweise der anodischen Oxidbeschichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration wird nun eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
• 2 ist eine Strukturdarstellung, die einen Umriss eines Anodisierungsbehandlungsgeräts 10 zeigt, das in einem ersten Beschichtungsausbildungsschritt, einem ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt und/oder einem zweiten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt eingesetzt wird. Wie in 2 dargestellt umfasst das Anodisierungsbehandlungsgerät 10 einen Elektrolysetank 11, der eine Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit enthält, eine Anode 12 und ein Paar Kathoden 13, die in die Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit eingetaucht sind, einen Zuleitungsdraht 14 und eine Energiequelle 15. Das Paar Kathoden 13 ist so angeordnet, dass sie einander im Elektrolysetank 11 zugewandt sind, wobei die Anode 12 in der Mitte zwischen den Kathoden 13 angeordnet ist. Die Anode 12 und das Paar Kathoden 13 sind durch den Zuleitungsdraht 14 mit der Energiequelle 15 verbunden. Außerdem ist das Anodisierungsbehandlungsgerät 10 konfiguriert, um Gleichstromelektrolyse und Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse mittels der Energiequelle 15 durch die Anode 12, das Paar Kathoden 13 und den Zuleitungsdraht 14 anzuwenden.
• Das Anodisierungsbehandlungsgerät 10 umfasst vorzugsweise eine Rührvorrichtung (nicht dargestellt), die in der Lage ist, die Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit zu rühren. Das macht es möglich, lokales Brennen durch die Bildung von Bläschen und dergleichen zu verhindern und die erste Beschichtung 2 dabei zu unterstützen, gleichmäßig zu wachsen. Darüber hinaus ist vorzugsweise jedes Paar Kathoden 13 so konfiguriert, dass die Oberfläche der Kathode 13, die in die Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit eingetaucht ist, 20-mal größer oder mehr als die Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 sein, das als Anode 12 dient. Die erste Beschichtung 2 kann mit einer gleichmäßigen Filmdicke erhalten werden. Wenn die erste Beschichtung 2 unter Verwendung des Anodisierungsbehandlungsgeräts 10 ausgebildet wird, werden das Aluminiumbauteil 1 und Titan (Ti) als Anode 12 bzw. Kathoden 13 in der Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit platziert. Durch Elektrolysieren der Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit werden die erste Beschichtung 2, die Aluminiumoxid als Hauptbestandteil enthält, genauer gesagt die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b, in der Nähe der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 ausgebildet. Es gilt anzumerken, dass das Material der Kathoden 13 ein beliebiges Material sein kann, solange das Material als Kathode 13 fungieren kann, und zusätzlich zu Titan kann eine Kohlenstoffplatte, eine Aluminiumplatte, eine Edelstahlplatte und dergleichen eingesetzt werden.
• 3 ist ein schematisches Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Verfahren zur Ausbildung der ersten Beschichtung 2 und der zweite Beschichtung 3 im Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils. Wie in 3 dargestellt wird in dieser Ausführungsform die erste Beschichtung 2 in einem ersten Beschichtungsausbildungsschritt (S₁) ausgebildet und dann die zweite Beschichtung 3 in einem zweiten Beschichtungsausbildungsschritt (S₂) ausgebildet. Genauer gesagt wird in einem ersten Beschichtungsausbildungsschritt (S₁) die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b in einem ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₁) ausgebildet, und dann die erste anodische Oxidbeschichtung 2a in einem zweiten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₂) ausgebildet. Danach wird die zweite Beschichtung 3 im zweiten Beschichtungsausbildungsschritt (S₂) ausgebildet
• Im ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₁) wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse am Aluminiumbauteil 1 ausgebildet. Mit anderen Worten wird der erste anodische Oxidbeschichtungsausbildungsschritt durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungsverfahren ausgebildet, bei dem ein Wechselstrom über einen Gleichstrom überlagert wird (hierin im Folgenden wird dieses Verfahren auch als Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren bezeichnet). Bei diesem Schritt wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b in der Nähe der Oberfläche ausgebildet, die hauptsächlich einen oberen Abschnitt der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 umfasst. Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b ist eine poröse Beschichtung, die in der Nähe der Oberfläche des Aluminiumbauteils durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wird und die zahlreiche Poren (zweite Poren) aufweist. Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b ist aufgrund der zufälligen Orientierung dicht. Folglich ist die Korrosionsbeständigkeit hoch, weil es möglich ist, eine Substanz herzustellen, welche die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Korrosion in das Aluminiumbauteil eindringt, die Härte ist hoch, und die Oberflächenrauigkeit ist gering (die Oberfläche ist eben und glatt). Es gilt anzumerken, dass die Bezeichnung „dicht“ bedeutet, dass die Porosität der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b geringer ist als die der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a.
• Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b, die im ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₁) ausgebildet wird, bedeckt die ersten Poren der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a als dichter Deckel, ohne die ersten Poren auszufüllen. Dies macht es möglich, die Wärmeisolationseigenschaften der ersten Beschichtung 2 zu verbessern und gleichzeitig die Wärmeisolationseigenschaften der ersten Beschichtung 2 zu erhalten. Darüber hinaus macht es die Dichtheit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b möglich, zu verhindern, dass eine Substanz, die Korrosion verursachen könnte, das Aluminiumbauteil 1 erreicht. Zusammengefasst kann die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b dem Aluminiumbauteil 1 hohe Korrosionsbeständigkeit verleihen und außerdem die Wärmeisolationseigenschaften der ersten Beschichtung 2 verbessern.
• Die Frequenz eines Hochfrequenzstroms im ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₁) beträgt vorzugsweise 5 kHz oder mehr und 20 kHz oder weniger, noch bevorzugter 10 kHz oder mehr und 20 kHz oder weniger. Außerdem beträgt die Spannung der positiven Elektrode vorzugsweise 12 V oder mehr und 70 V oder weniger, und die Spannung der negativen Elektrode beträgt vorzugsweise –10 V oder mehr und 0 V oder weniger. Innerhalb der oben beschriebenen Bereiche ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Dicke der Beschichtung zu verbessern und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b zu erhalten, die Wärmeausgleichseigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Wasserabstoßung und Ölabstoßung mit geringen Variationen zwischen den einzelnen Abschnitten aufweist. Es gilt anzumerken, dass die Stromanlegezeit nicht speziell eingeschränkt ist, und die Anlegung kann eine praktische Zeit lang ausgeführt werden.
• Anschließend wird im zweiten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₂) nach dem ersten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt die erste anodische Oxidbeschichtung 2a durch Anwendung von Gleichstromelektrolyse am Aluminiummaterial 1 mit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b ausgebildet (hierin im Folgenden wird dieses Verfahren auch als Gleichstromelektrolyseverfahren bezeichnet). Bei diesem Schritt wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b in der Nähe der Oberfläche des Aluminiumbauteils 1 ausgebildet. Mit anderen Worten wird die erste anodische Oxidbeschichtung 2a zwischen der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b und dem Aluminiumbauteil 1 ausgebildet. Aufgrund ihrer Orientierung weist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a mehr Poren (erste Poren) auf als die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b. Mit anderen Worten ist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a spärlich und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b dicht in Bezug auf die Größe, Anzahl und/oder Verteilung der Poren. Außerdem werden die ersten Poren auch aufgrund der Gegenwart des Siliciums 5 und dergleichen ausgebildet.
• Zahlreiche erste Poren sind auf der Oberfläche und innerhalb der erste(n) anodische(n) Oxidbeschichtung 2a vorhanden, die im zweiten anodischen Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₂) ausgebildet wird. Da die Luft in den ersten Poren geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, weist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a bessere Wärmeisolationseigenschaften auf als die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b. Darüber hinaus weist die erste anodische Oxidbeschichtung 2a auch Korrosionsbeständigkeit auf, die dem Aluminiumoxid zuzuschreiben ist, und kann verhindern, dass eine Substanz, die Korrosion verursachen könnte, das Aluminiumbauteil 1 erreicht. Die erste anodische Oxidbeschichtung 2a kann dem Aluminiumbauteil 1 Korrosionsbeständigkeit verleihen und durch eine synergistische Wirkung mit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b dem Aluminiumbauteil 1 außerdem äußerst verlässliche Wärmeisolationseigenschaften verleihen.
• Der erste anodische Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₁) und der zweite anodische Oxidbeschichtungsausbildungsschritt (S₁₂) können je nach Zweck in unterschiedlichen Anodisierungsbehandlungsflüssigkeiten oder bei unterschiedlichen Temperaturen ausgeführt werden, werden aber vorzugsweise in einer einzigen Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit durchgeführt und noch bevorzugter bei derselben Temperatur ausgeführt. In diesem Fall sind die Bestandteile der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und die Bestandteile der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b im Wesentlichen dieselben. Folglich können die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b kontinuierlich ausgebildet werden. Dies macht es möglich einen integrierten und festen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wird, und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wird, bereitzustellen. Folglich wird die Möglichkeit eliminiert, dass die Poren in der anodischen Oxidbeschichtung, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wird, in einer weiter unten beschriebenen Versiegelungsbehandlung ausgefüllt werden, und es ist möglich, eine Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften zu verhindern. Außerdem ist es auch möglich, das Auftreten von Haftversagen, Abblättern oder dergleichen zwischen den anodischen Oxidbeschichtungen zu verhindern. So kann hohe Beständigkeit erreicht werden. Es gilt anzumerken, dass, auch wenn die Anodisierungsbehandlungsflüssigkeiten oder die Temperaturen unterschiedlich sind, der anodischen Oxidbeschichtung 2 Wärmeisolationseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit verliehen werden können, obwohl die Schritte zunehmen.
• Als Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit zur Ausbildung der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b kann ein beliebiges Säurebad aus Schwefelsäure (H₂SO₄), Oxalsäure (H₂C₂O₄), Phosphorsäure (H₃PO₄) und Chromsäure (H₂CrO₄) oder basisches Bad aus Natriumhydroxid (NaOH), Natriumphosphat (Na₃PO₄) und Natriumfluorid (NaF) eingesetzt werden. Das Aluminiumbauteil 1, auf dessen Oberfläche die erste Beschichtung 2, einer weiter unten beschriebenen Versiegelungsbehandlung ausgesetzt werden soll, ausgebildet wird, ist nicht auf einen Fall eingeschränkt, bei dem ein bestimmtes Anodisierungsbad verwendet wird, aber Schwefelsäure ist vom praktischen Standpunkt aus gesehen bevorzugt.
• Die Temperatur der Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit kann jede beliebige Temperatur sein, solange die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b bei der Temperatur ausgebildet werden können. Genauer gesagt beträgt die Temperatur der Anodisierungsbehandlungsflüssigkeit vorzugsweise 5,0 °C oder mehr und 30 °C oder weniger, und noch bevorzugter 5,0 °C oder mehr und 20 °C oder weniger. Wenn die Temperatur innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, können beispielsweise sowohl die erste anodische Oxidbeschichtung 2a als auch die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b mit vorbestimmten Härten durch die Anodisierungsbehandlung ausgebildet werden, während die Notwendigkeit einer Filmbildung mit Abkühlung auf etwa 0 °C, wie etwa beim Hartbeschichtungsverfahren, eliminiert wird. Außerdem wird die Kontinuität des Verbindungsabschnitts zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b verbessert, sodass eine integrierte und feste erste Beschichtung 2 erhalten werden kann.
• Als Nächstes wird im zweiten Beschichtungsausbildungsschritt (S₂) die zweite Beschichtung 3 (Wärmediffusionsschicht) mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die erste Beschichtung 2 unter Verwendung eines gegebenen Filmbildungsverfahrens auf der ersten Beschichtung 2 ausgebildet. Das Filmbildungsverfahren kann ein beliebiges sein, solange das Filmbildungsverfahren gewünschte Eigenschaften aufweist. Es ist beispielsweise möglich, als Film Filmbildungsverfahren ein Plattierverfahren einzusetzen, wie z. B. Elektroplattieren oder chemisches Plattieren, ein Auftrageverfahren wie z. B. ein Sprühverfahren, Aufstreichen oder Siebdruck, CVD (chemische Gasphasenabscheidung) oder PVD (physikalische Gasphasenabscheidung), wie z. B. ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren, ein Sputterverfahren oder Ionenplattierung und dergleichen. Die filmdicke der zweiten Beschichtung 3 ist nicht speziell eingeschränkt, solange die Dicke so eingestellt ist, dass die gewünschten Eigenschaften erzielt werden können.
• Die zweite Beschichtung 3, die im zweiten Beschichtungsausbildungsschritt (S₂) ausgebildet wird, kann eine Beschichtung sein die aus einem Bestandteil, wie z. B. Nickel, Silber, Kupfer, Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid, Wolfram oder Molybdän, oder aus einem Verbundstoff davon besteht. Die aus dem Verbundstoff hergestellte Beschichtung ist beispielsweise eine Verbundstoffplattierschicht, die eine Nickelplattierschicht ist, die Aluminiumnitridpulver enthält.
• Es gilt anzumerken, dass eine herkömmliche Versiegelungsbehandlung zwischen dem zweiten Beschichtungsausbildungsschritt (S₂) und dem ersten Beschichtungsausbildungsschritt (S₁) ausgeführt werden kann. Die Versiegelungsbehandlung kann ein stark basisches Versiegelungsbad, Versiegeln mit kochendem Wasser, Versiegeln mit Nickelsalz oder dergleichen sein, ist jedoch nicht auf bestimmten Versiegelungsbehandlungen eingeschränkt. Bei der Versiegelungsbehandlung in dieser Ausführungsform wird eine Versiegelungsflüssigkeit an die Oberfläche der ersten Beschichtung 2 aufgebracht, damit Poren der ersten Beschichtung 2 in die Versiegelungsflüssigkeit eindringen. Die Versiegelungsflüssigkeit tritt in die Poren der ersten Beschichtung 2 ein und bildet eine Verbindung in den Poren. Insbesondere tritt die Versiegelungsflüssigkeit hauptsächlich in die zweiten Poren in der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b ein und bildet die Verbindung darin. Dies macht es möglich, die Wärmeisolationseigenschaften der ersten Beschichtung 2 zu verbessern. Der Versiegelungsbehandlung wird vorzugsweise wie folgt ausgeführt. Insbesondere wird eine Behandlungsflüssigkeit auf das Werkstück mit der ersten Beschichtung 2 aufgetragen oder aufgesprüht oder das Werkstück wird in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht. Dann wird das Werkstück in der Luft gehalten, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Außerdem wird das Werkstück mit der ersten Beschichtung 2 vorzugsweise in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, nach 0,5 Minuten oder mehr aus der Behandlungsflüssigkeit genommen und mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das auf dem Auftragen oder Aufsprühen basierende Versiegelungsbehandlungsverfahren ermöglicht eine partielle Versiegelungsbehandlung. Aus diesem Grund ist es bei einer Behandlung eines großen Bauteils möglich, die Notwendigkeit eines großen Tanks zum Eintauchen des großen Bauteils bei der Behandlung zu eliminieren.
• Wenn der Versiegelungsbehandlungsschritt ausgeführt wird, dient die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b als Deckel für die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und bedeckt die ersten Poren, ohne die Poren auszufüllen. Auf diese Weise werden die zweiten Poren während der Versiegelungsbehandlung versiegelt, während gleichzeitig verhindert wird, dass die zahlreichen ersten Poren versiegelt werden. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a während der Versiegelungsbehandlung zu verhindern. Außerdem wird der Verbindungsabschnitt zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b integriert und fest ausgebildet. Somit macht es die Versiegelungsbehandlung möglich, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern sowie eine Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften der ersten Beschichtung 2 und eine Verringerung der Verlässlichkeit der Wärmeisolationseigenschaften zu verhindern.
• Andererseits weist die erste Beschichtung 2 nach dem ersten Beschichtungsausbildungsschritt (S₁) ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit auf, auch ohne Durchführung einer korrosionshemmenden Behandlung, wie z. B. die oben beschriebene Versiegelungsbehandlung. Aus diesem Grund kann die Versiegelungsbehandlung bei den Nachbehandlungen, welche die Versiegelungsbehandlung, die Waschbehandlung, Die Reparaturbehandlung, die Beschichtungsbehandlung und dergleichen umfassen, weggelassen werden. Ob es notwendig ist, die Versiegelungsbehandlung auszuführen, oder nicht, kann je nach Fall in Abhängigkeit von einer erforderlichen Funktion bestimmt werden. Wenn keine Versiegelungsbehandlung ausgeführt wird, kann der Arbeitsaufwand verringert und die Produktionskosten können gesenkt werden.
• [Durch diese Ausführungsform gelöste Probleme und Vorgänge und Wirkungen]
• In dieser Ausführungsform wird die erste Beschichtung 2 mit Wärmeisolationsfilmwirkung am Aluminiumbauteil 1 als Beschichtung des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils angewandt, und die zweite Beschichtung 3 mit Wärmediffusionsfilmwirkung mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die erste Beschichtung 2 wird auf der ersten Beschichtung 2 bereitgestellt. Dies macht es in diesem Fall möglich, dem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil durch die Wirkung der ersten Beschichtung 2 als Wärmeisolationsfilm bessere Wärmeisolationseigenschaften zu verleihen als im Falle einer Struktur aus einer einschichtigen anodischen Oxidbeschichtung alleine. Außerdem ist es, da die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung 3 höher ist als die der ersten Beschichtung 2, möglich, die Strahlung in diesem Fall stärker zu verringern als in einem Fall mit der ersten Beschichtung 2 alleine, bezogen auf die drei Prinzipien der Wärmeübertagung, nämlich Konvektion, Leitung und Strahlung. Dies macht es in diesem Fall möglich, dem oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil durch die Wirkung der zweiten Beschichtung 3 als Wärmediffusionsfilm bessere Wärmeausgleichseigenschaften zu verleihen als in einem Fall einer Struktur aus einer einschichten anodischen Oxidbeschichtung alleine. Folglich ist es möglich, ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil mit sowohl Wärmeisolationseigenschaften als auch Wärmeausgleichseigenschaften zu erhalten.
• Darüber hinaus weist die erste Beschichtung 2 die zweischichtige Struktur auf, welche die obere Schicht und die untere Schicht aufweist. Die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b, die durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren ausgebildet wird, wird als obere Schicht eingesetzt, und die erste anodische Oxidbeschichtung 2a, die durch das Gleichstromelektrolyseverfahren ausgebildet wird, wird als untere Schicht eingesetzt. Das Aluminiumbauteil 1 enthält Verunreinigungselemente zusätzlich zu Aluminium. Da es für eine anodische Oxidbeschichtung schwierig ist, um die Verunreinigungselemente herum zu wachsen, bilden sich oft mikroskopische Poren (Lücken) um die Verunreinigungselemente. Wenn die Poren als offene Poren auf der Oberfläche vorhanden sind, nehmen die Wärmeisolationseigenschaften ab. Somit ist es notwendig, die Poren aufzufüllen. In diesem Zusammenhang wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b, die geringe Porosität aufweist und die dicht auf der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a mit hoher Porosität und rauer Oberfläche aufliegt, ausgebildet. Somit kann die erste anodische Oxidbeschichtung 2a mit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b mit hoher Korrosionsbeständigkeit bedeckt werden, ohne die Poren auf Nanoebene und Mikroebene in der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a mit hohen Wärmeisolationseigenschaften auszufüllen. Folglich ist es möglich, ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil mit sowohl guten Wärmeisolationseigenschaften als auch hoher Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.
• Außerdem wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b mit guter Glätte als obere Schicht in der ersten Beschichtung 2 eingesetzt. Demgemäß wird durch Ausbildung der zweiten Beschichtung 3 auf der ebenen und glatten Oberfläche der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b die Oberfläche der der zweiten Beschichtung 3 ebenfalls eben und glatt. Somit ist es möglich, die Oberfläche der zweiten Beschichtung 3 zu verringern und die Wärmeisolationseigenschaften des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zu verbessern.
• Darüber hinaus wird die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b mit den Poren im Nanobereich als obere Schicht in der ersten Beschichtung 2 eingesetzt. Dies macht es möglich, der Haftung zwischen der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 eine Ankerwirkung durch die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b zu verleihen. Somit ist es möglich, die Haftung zwischen der ersten Beschichtung 2 und der zweiten Beschichtung 3 zu verbessern und Abblättern der Verbindung mit oder Haftung am Aluminiumbauteil 1 zu verhindern.
• Darüber hinaus wird das Verfahren bezüglich der Haftung zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b in der ersten Beschichtung 2 eingesetzt, in dem der Schritt des Ausbildens einer ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der Schritt des Ausbildens einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b in einem einzigen Behandlungsbad ausgeführt werden. Dadurch sind die Bestandteile der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und die Bestandteile der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b im Wesentlichen dieselben, und die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b können kontinuierlich ausgebildet werden. Aus diesem Grund kann der Verbindungsabschnitt zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b integriert und fest ausgebildet werden. Somit ist es möglich, Haftversagen und/oder Abblättern zwischen den beiden anodischen Oxidbeschichtungen zu verhindern.
• Darüber hinaus ist kein zusätzlicher Schritt in den Schritt der Ausbildung der ersten Beschichtung 2 eingefügt, d.h. zwischen den Ausbildungsschritten der ersten und zweiten anodischen Oxidbeschichtung. Dies macht es möglich, das Blockieren der gebildeten inneren Poren während eines Übergangs zwischen Ausbildungsschritten der ersten Beschichtung 2 zu verhindern. Somit ist es möglich, eine Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften in den Schritten zur Herstellung des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteil zu verhindern und die Zunahme der Anzahl von Schritten und der Anzahl von Kontrollobjekten zu verringern.
• Im Falle des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils und des Kolbens für einen Verbrennungsmotor, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-159059 (Patentliteratur 1) dargelegt, breitet sich hier beispielsweise eine Flamme von einer Zündkerze aus in konzentrischen Kreisen in einer Brennkammer aus. Aus diesem Grund ist es, auch wenn die Wärmeisolationsleistung der Oberfläche der Wand mit zunehmender Entfernung von der Zündkerze allmählich abnimmt, schwierig, die Temperatur der Wandoberfläche rasch auszugleichen. Folglich besteht das Problem, dass an einer bestimmten Position in einem mittleren Abstand von der Zündkerze Klopfen nicht ausreichend unterdrückt werden kann, insbesondere in einem Bereich auf der Einlassventilseite, wo häufig Klopfen auftritt. Außerdem wird in Patentliteratur 1 ein Entladungsmechanismus verwendet, der eine zylindrische Haltevorrichtung, eine konvexe Haltevorrichtung, eine Ansaugquelle und dergleichen umfasst, wenn eine anodische Oxidbeschichtung als Wärmeabschirmungsfilm verwendet wird. Durch die Verwendung dieses Mechanismus wird eine saure Elektrolyseflüssigkeit durch aufeinanderfolgendes Entladen und Einspritzen einer sauren Elektrolyseflüssigkeit mit einer kontrollierten Flussgeschwindigkeit zirkuliert und der Wärmeabschirmungsfilm wird mit einer Filmdicke ausgebildet, die von der Zündkerze aus allmählich in konzentrischen Kreisen abnimmt. Aus diesem Grund besteht das Problem, dass es notwendig ist, spezielle Haltevorrichtungen und dergleichen herzustellen, und die Handhabung des Prozesses ist kompliziert. Darüber hinaus wird in Patentliteratur 1 nach der Ausbildung des Wärmeabschirmungsfilms der anodischen Oxidbeschichtung vor der Bodenfläche des Zylinderkopfs eine Maskierungsbehandlung an der anodischen Oxidbeschichtung nur in dem von der Zündkerze entfernten Bereich ausgeführt, und eine Versiegelungsbehandlung oder eine Beschichtungsbehandlung wird an der anodischen Oxidbeschichtung im Bereich der Zündkerze ausgeführt. Auf dieses Weise können die zahlreichen Poren der anodischen Oxidbeschichtung, die nach außen hin offen sind, geschlossen werden. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Wärmeisolationsleistung allmählich zu verringern.
• Im Fall des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils und des Kolbens für einen Verbrennungsmotor, der das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil umfasst, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-24143 (Patentliteratur 2) dargelegt, wird außerdem beispielsweise der Wärmeabschirmungsfilm mit geringer Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität auf der Oberseite des Kolbens ausgebildet. Auf diese Weise wird Wärme gut durch den Wärmeabschirmungsfilm abgegeben, und die Temperatur steigt nicht leicht. Folglich wird ein Wärmespeicherelement mit einer hohen Wärmespeicherzahl in einem Teil des Wärmeabschirmungsfilms bereitgestellt. Die Bereitstellung des Wärmespeicherelements mit der hohen körperbezogenen Wärmekapazität führt jedoch zu dem Problem, dass es nicht möglich ist, Schwankungseigenschaften zu erreichen, d.h. solche Eigenschaften, dass die Temperatur der Beschichtung der Gastemperatur in der Brennkammer folgt, während die Wärmeisolationsleistung bereitgestellt wird. Darüber hinaus bringt Patentliteratur 2 beispielsweise das Problem mit sich, dass, wenn der Treibstoff nicht gleichmäßig an der Oberseite des Kolbens haftet, die Temperaturverteilung auf der Oberseite des Kolbens ungleichmäßig wird, weil die Wärme durch Verdampfungswärme verloren geht. Darüber hinaus in der Patentliteratur 2 beispielsweise, wenn eine anodische Oxidbeschichtung als Wärmeabschirmungsfilm eingesetzt wird, eine Legierung auf Eisen-Mangan-Basis als Wärmespeicherelement verwendet. Somit besteht die Möglichkeit, dass es zu Abblättern der Verbindung mit oder Haftung an dem Aluminiumbauteil kommt.
• Im Gegensatz dazu kann, wenn das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil dieser Ausführungsform als Teil einer Brennkammer verwendet wird, die Temperaturverteilung der zweiten Beschichtung 3 rasch ausgeglichen werden, wenn Wärme zu einem bestimmten Abschnitt auf der Oberfläche des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils zugeführt wird, auf der die erste Beschichtung 2 und die zweite Beschichtung 3 ausgebildet sind (d.h. die Oberfläche auf der Seite der zweiten Beschichtung 3). Mit anderen Worten erreicht die erste Beschichtung 2, die unter der zweiten Beschichtung 3 des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils vorhanden ist, während der Verbrennung in der Brennkammer eine Wärmeisolationswirkung. Obwohl hier die Wärmespeicherzahl der ersten Beschichtung 2 niedrig ist, ist die spezifische Wärmekapazität nicht null. Demgemäß wird, wenn das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil bei Empfang von Wärme von der entzündeten Flamme erwärmt wird, die Wärme aufgrund der Gegenwart der zweiten Beschichtung 3 zu einer Position mit niedrigerer Temperatur übertragen. Wenn die Wärme in der ersten Beschichtung 2 unter der zweiten Beschichtung 3 ungleichmäßig ist, kann eine Wirkung zum Ausgleich der ungleichmäßigen Wärme erreicht werden. Somit machen es die Wärmeisolationseigenschaften und die Wärmeausgleichseigenschaften zum raschen Ausgleich der Wandoberflächentemperatur des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils möglich, die Wandoberflächentemperatur rasch auszugleichen und gleichzeitig die Wärmeisolationsleistung aufrecht zu erhalten. Dies macht es möglich, die Antiklopfeigenschaft der Brennkammer zu verbessern.
• Wenn das durch die Zündkerze entzündete Brenngas in Kontakt mit der Wandoberfläche im Brennkammerabschnitt gebracht wird, wird außerdem die Wärme um die Zündkerze durch die zweite Beschichtung 3 des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils mit hoher Wärmeleitfähigkeit zur Wandoberfläche um das Lufteinlassventil übertragen, wo die Temperatur niedrig ist. Mit anderen Worten kann die Wärme rasch überall hin übertragen werden, einschließlich zu den Abschnitten, die weiter von der Zündkerze entfernt sind. Da die Temperatur um das Lufteinlassventil, wo die Temperatur relativ niedrig ist, erhöht werden kann, kann die Temperatur der Wandoberfläche innerhalb der Brennkammer rasch ausgeglichen werden. Außerdem wird, auch wenn der Treibstoff nicht gleichmäßig an der Oberseite des Kolbens haftet und wenn seine Temperaturverteilung ungleichmäßig wird, die Temperaturverteilung aufgrund der Gegenwart der ersten Beschichtung 2 ausgeglichen werden. Aus diesem Grund wird die Innenseite der Brennkammer, welche die Umgebung des Auslassventils umfasst, wo sich meist Wärme ansammelt, gleichmäßig durch Verdampfungswärme abgekühlt. Somit kann Klopfen, bei dem es sich um anomale Verbrennung handelt, unterdrückt werden. Außerdem weist das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil gute Wärmeisolationseigenschaften auf und reagiert auch gut auf die Temperatur der Wandoberfläche während der Verbrennung. Somit können gute Schwankungseigenschaften erreicht werden.
• Darüber hinaus weist die zweite Beschichtung 3 des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils gute Wärmeausgleichseigenschaften auf. Aus diesem Grund ist es, auch wenn die Position, zu der während der Verbrennung Wärme zugeführt wird, fixiert ist, nicht notwendig, die Filmdicke oder die Oberflächenrauigkeit der anodischen Oxidbeschichtung, die als erste Beschichtung 2 dient, zu variieren. Beispielsweise ist es mit zunehmender Entfernung von der Zündkerze oder in dem von der Zündkerze entfernten Bereich nicht notwendig, die Wärmeisolationseigenschaften zu verringern, indem die Filmdicke der anodischen Oxidbeschichtung verringert wird, oder die Wärmediffundierfähigkeit (Wärmeausgleichseigenschaften) zu erhöhen, indem die Oberflächenrauigkeit der anodischen Oxidbeschichtung erhöht wird. Demgemäß wird die Notwendigkeit der Verwendung von spezieller Markierung, speziellen Haltevorrichtungen und dergleichen aufgehoben, wodurch die anodische Oxidbeschichtung (die erste Beschichtung 2) durch ein einfaches Verfahren ausgebildet werden kann. Somit kann die Anzahl an Produktionsschritten und Kontrollobjekten verringert werden.
• Da die Oberfläche der zweiten Beschichtung 3 des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils glatt ist, ist es außerdem möglich, Haftung des Treibstoffs oder Festkleben oder Haftung von unverbrannten Materialien, wie z. B. Ruß, während der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor zu unterdrücken..
• Darüber hinaus kann der Verbindungsabschnitt zwischen der ersten anodischen Oxidbeschichtung 2a und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung 2b in der ersten Beschichtung 2 des oberflächenbeschichteten Aluminiumbauteils integriert und fest sein. Aus diesem Grund ist es möglich, die erste Beschichtung 2 zu erhalten, die eine höhere Schlagfestigkeit und Antiexplosionsdruck aufweist oder Belastung aufgrund von wiederholter Wärmeausdehnung und Wärmekontraktion während einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor besser standhält. Aus diesem Grund ist es möglich, ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil zu erhalten, äußerst verlässlich und äußerst widerstandsfähig ist.
• [Andere Ausführungsformen]
• Es gilt anzumerken, dass in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die erste Beschichtung 2 mit der zweischichtigen Struktur, welche die erste anodische Oxidbeschichtung 2a und die zweite anodische Oxidbeschichtung 2b umfasst, als Beispiel angeführt ist; die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf eingeschränkt. Im Fall einer anodischen Oxidbeschichtung mit einer dreischichtigen Struktur kann beispielsweise ebenfalls eine zufällig orientierte und dichte zweite anodische Oxidbeschichtung durch Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse als oberste Schicht in der ersten Beschichtung ausgebildet werden, eine orientierte und spärliche erste anodische Oxidbeschichtung kann durch Gleichstromelektrolyse als zumindest eine der Schichten unter der obersten Schicht ausgebildet werden, und die zweite Beschichtung dieser Ausführungsform kann ferner als Wärmediffusionsschicht auf diesen Beschichtungen ausgebildet werden. Um genauer auf die Methode einzugehen, kann Folgendes eingesetzt durchgeführt werden. Insbesondere wird eine N-te anodische Oxidbeschichtungsschicht (N ist eine natürliche Zahl gleich oder größer als 3), die äquivalent mit der zweiten anodischen Oxidbeschichtung dieser Ausführungsform ist, als oberste anodische Beschichtungsschicht eingesetzt, und diese Beschichtung wird zuerst auf dem Aluminiumbauteil ausgebildet. Danach werden Beschichtungen mit unterschiedlichen Funktionen und Anwendungen ausgebildet. Anschließend wird eine anodische Oxidbeschichtung, die äquivalent zu der ersten anodischen Oxidbeschichtung dieser Ausführungsform ist, auf einer unteren Seite der N-ten anodischen Beschichtungsschicht ausgebildet. Dann wird die zweite Beschichtung im finalen Beschichtungsausbildungsschritt ausgebildet. In diesem Fall ist es möglich, eine anodische Oxidbeschichtung mit besserer(n Festigkeit, Wärmeisolationseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit als in der oben beschriebenen Ausführungsform zu erhalten.
• Außerdem wird in jedem der oben beschriebenen Ausführungsformen die Verwendung des Aluminiumbauteils für einen Teil einer Brennkammer als Beispiel angeführt; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das Aluminiumbauteil kann eine Komponente eines Außenbordmotors, wie z. B. einer Ölwanne, eines Getriebekastens oder eines Propeller für einen Außenbordmotor sein. Ein Außenbordmotor ist ein Antriebssystem, das an einem Wasserfahrzeug angebracht ist und in Kontakt mit Meerwasser und salziger Luft in Kontakt kommt. Folglich müssen Komponenten, die Teil eines Außenbordmotors sind, hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beispielsweise muss eine Ölwanne, in der Motoröl enthalten ist und die auch zur Kühlung des Motoröls mit einem Luftstrom während der Fahrt dient, in direktem Kontakt mit Meerwasser und salziger Luft kommen. Aus diesem Grund ist hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich. Da die auf dem Aluminiumbauteil der vorliegenden Erfindung ausgebildete anodische Oxidbeschichtung ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann das Aluminiumbauteil der vorliegenden Erfindung auch als Komponente für einen Außenbordmotor verwendet werden.
• [Beispiele]
• Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen genauer beschrieben, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Weder das Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils noch das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf die nachfolgenden Beispiele eingeschränkt.
• [Testbeispiel 1]
• Ein aus einer Aluminiumlegierung (AC8A) hergestelltes Probestück wurde als Aluminiumbauteil verwendet. Das AC8A wurde durch ein Gleichstromelektrolyseverfahren anodisiert, um eine anodische Oxidbeschichtung mit 11 bis 21 μm auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20 °C 20 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit 2einer Konzentration von 200 g/l bei einer Stromdichte von 1,5 A/dm durchgeführt. Das erhaltene Probestück mit nur der ersten anodischen Oxidbeschichtung, die durch das Gleichstromelektrolyseverfahren ausgebildet worden war, wurde als Probestück von Testbeispiel 1 verwendet.
• [Testbeispiel 2]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. Das AC8A wurde durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren anodisiert, um eine anodische Oxidbeschichtung mit 16 bis 18 μm auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20 °C 10 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Das erhaltene Probestück mit nur der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, die durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren ausgebildet worden war, wurde als Probestück von Testbeispiel 2 verwendet.
• [Testbeispiel 3]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. Das AC8A wurde einer Anodisierungsbehandlung durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren ausgesetzt, um eine Beschichtung auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20 °C 7 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Danach wurde eine weitere Beschichtung durch eine Anodisierungsbehandlung unter Verwendung eines Gleichstromelektrolyseverfahrens ausgebildet. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20 °C 10 Minuten lang in dem 2Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l bei einer Stromdichte von 1,5 A/dm durchgeführt. The Filmdicke betrug 17 bis 22 μm. Das durch das oben beschriebene Verfahren erhaltene Probestück, das nur die erste Beschichtung einschließlich der ersten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Gleichstromelektrolyseverfahren, und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren, umfasst, wurde als Probestück von Testbeispiel 3 verwendet.
• [Testbeispiel 4]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. Das AC8A wurde einer Anodisierungsbehandlung durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren ausgesetzt, um eine Beschichtung auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 2 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Danach wurde eine weitere Beschichtung durch eine Anodisierungsbehandlung unter Verwendung eines Gleichstromelektrolyseverfahrens ausgebildet. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 35 Minuten lang in dem 2Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l bei einer Stromdichte von 2 A/dm durchgeführt. The Filmdicke betrug 60 bis 80 μm. Durch das oben beschriebene Verfahren wurde ein Probestück erhalten, das eine erste Beschichtung aufwies, einschließlich der ersten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Gleichstromelektrolyseverfahren, und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren.
• Anschließend wurde Ni-Plattierung durchgeführt, um eine zweite Beschichtung, die als Wärmediffusionsfilm diente, auf der ersten Beschichtung auszubilden. Die Aluminiumlegierung wurde als Kathode gesetzt, und eine elektrolytische Plattierbehandlung 2wurde durchgeführt, indem ein Strom mit einer Stromdichte von 20 A/dm 2 Minuten lang unter Plattierbadbedingungen mit einem pH von 4,0 und einer Temperatur von 65 °C angelegt wurde. Als Plattierbad wurde eine Lösung verwendet, die durch Vermischen von 500 g/l Nickelsulfat, 45 g/l Borsäure, 3,2 g/l Natriumsaccharin und 1,5 g/l 50%iger Phosphorsäure erhalten worden war. Als Anode wurde eine unlösliche SUS304-Elektrode verwendet. Durch die elektrolytische Plattierbehandlung wurde eine Beschichtung aus Nickelphosphor (Ni-P) auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung ausgebildet. Das erhaltene Teststück mit der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung wurde als Probestück von Testbeispiel 4 verwendet.
• [Testbeispiel 5]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. Das AC8A wurde einer Anodisierungsbehandlung durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren unterzogen, um eine zweite anodische Oxidbeschichtung auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 2 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Danach wurde eine erste anodische Oxidbeschichtung durch eine Anodisierungsbehandlung unter Verwendung eines Gleichstromelektrolyseverfahrens ausgebildet. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 35 Minuten lang in dem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l bei einer 2Stromdichte von 2 A/dm durchgeführt. Durch das oben beschriebene Verfahren wurde ein Probestück erhalten, das eine erste Beschichtung aufwies, umfassend die erste anodische Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Gleichstromelektrolyseverfahren, und die zweite anodische Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren.
• Anschließend wurde zur Ausbildung einer zweiten Beschichtung, die als Wärmediffusionsfilm diente, auf der ersten Beschichtung das Teststück Sputtern unterzogen. Die Sputterbehandlung erfolgte unter Verwendung von Gleichstrommagnetronsputtern und Einführung von Argon als Entladungsgas (5 bis 10 sccm) mit einem Gasdruck von 0,5 bis 20 Pa unter elektrischen Gleichstromentladungsbedingungen mit einer Leistung von 50 W. So wurde eine Molybdänbeschichtung als zweite Beschichtung ausgebildet. Das erhaltene Teststück wurde als Probestück von Testbeispiel 5 verwendet.
• [Testbeispiel 6]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. The AC8A wurde einer Anodisierungsbehandlung durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren unterzogen, um eine zweite anodische Oxidbeschichtung auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 2 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Danach wurde eine erste anodische Oxidbeschichtung durch eine Anodisierungsbehandlung unter Verwendung eines Gleichstromelektrolyseverfahrens ausgebildet. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 35 Minuten lang in dem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l bei einer 2Stromdichte von 2 A/dm durchgeführt. Durch das oben beschriebene Verfahren wurde ein Probestück erhalten, das eine erste Beschichtung aufwies, einschließlich der ersten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Gleichstromelektrolyseverfahren, und der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, ausgebildet durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren.
• Anschließend wurde zur Ausbildung einer zweiten Beschichtung, die als Wärmediffusionsfilm diente, auf der ersten Beschichtung eine Silberpaste auf das Teststück aufgetragen. Die Silberpaste wurde mit einer Bürste auf das Teststück aufgebracht, und die aufgebrachte Oberfläche wurde mit einem Rundstab gepresst. Dann wurde die Silberpaste bei 200 bis 220 °C gebrannt. So wurde eine Silberbeschichtung als zweite Beschichtung ausgebildet. Das erhaltene Teststück wurde als Probestück von Testbeispiel 6 verwendet.
• [Testbeispiel 7]
• AC8A wurde als Aluminiumbauteil verwendet. The AC8A wurde einer Anodisierungsbehandlung durch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren unterzogen, um einer zweite anodische Oxidbeschichtung auszubilden. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 2 Minuten lang in einem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l mit einer Frequenz eines Hochfrequenzstroms von 10 kHz und mit einer positiven Elektrode mit 25 V und einer negativen Elektrode mit –2 V durchgeführt. Danach wurde eine erste anodische Oxidbeschichtung durch eine Anodisierungsbehandlung unter Verwendung Gleichstromelektrolyseverfahrens ausgebildet. Die Anodisierungsbehandlung wurde bei 20°C 10 Minuten lang in dem Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von 200 g/l bei einer Stromdichte von 2 A/dm² durchgeführt. Danach wurde das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren sowie das Gleichstromelektrolyseverfahren zweimal wiederholt, sodass die Anodisierungsbehandlungen insgesamt sechsmal durchgeführt wurden. Durch das oben beschriebene Verfahren wurde ein Probestück erhalten, das eine erste Beschichtung aufwies, einschließlich einer sechsschichtigen Beschichtung, worin die ersten anodischen Oxidbeschichtungen, die durch das Gleichstromelektrolyseverfahren ausgebildet wurden, und die zweiten anodischen Oxidbeschichtungen, die durch das Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyseverfahren ausgebildet wurden, abwechselnd übereinander gestapelt waren.
• Anschließend wurde zur Ausbildung einer zweiten Beschichtung, die als Wärmediffusionsfilm diente, auf der ersten Beschichtung eine Silberpaste auf das Teststück aufgetragen. Die Silberpaste wurde mit einer Bürste auf das Teststück aufgetragen, und die aufgetragene Oberfläche wurde mit einem Rundstab gepresst. Dann wurde die Silberpaste bei 200 bis 220 °C gebrannt. So wurde eine Silberbeschichtung als zweite Beschichtung ausgebildet. Das erhaltene Teststück wurde als Probestück von Testbeispiel 7 verwendet.
• Beurteilung der Dichte, Härte und Oberflächenrauigkeit
• Die Dichte (g/cm³), die Härte (Hv) und die Oberflächenrauigkeit (Ra) der einzelnen Teststücke der Testbeispiele 1 bis 7 wurden gemessen oder berechnet und die Werte wurden geprüft. Die Dichte (g/cm³) in Bezug auf die Porosität wurde wie folgt gemessen. Insbesondere wurde die Dichte der Aluminiumlegierung im Vorhinein aus ihrem Gewicht und Volumen berechnet. Dann wurde das Gewicht der anodischen Oxidbeschichtung aus der Differenz zwischen dem Gewicht des Teststücks, auf dem die Beschichtung ausgebildet war, und dem Gewicht, das der Dicke der Aluminiumlegierung entspricht, berechnet und die Dichte wurde aus der Dicke und der Fläche der anodischen Oxidbeschichtung berechnet. Es gilt anzumerken, dass höhere Dichte geringere Porosität bedeutet. Die Härte (Hv) wurde mit einem Vickers-Härtetester gemessen. Die Oberflächenrauigkeit (Ra) wurde mit einem Oberflächenrauigkeitstester gemessen. Tabelle 1 zeigt die Werte für die Dichte, die Härte und die Oberflächenrauigkeit der einzelnen Teststücke der Testbeispiele 1 bis 7. Es gilt anzumerken, dass, da die Teststücke der Testbeispiele 3 bis 7 zwei anodische Oxidbeschichtungen mit unterschiedlicher Härte aufwiesen, die Härte für die Testbeispiele 3 bis 7 nicht gemessen wurde.

  
• Wie in Tabelle 1 zu sehen zeigt ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 2, dass die Oberflächenrauigkeit in Testbeispiel 2 geringer war und die Dichte höher als in Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass eine anodische Oxidbeschichtung, die durch Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wurde, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist und stärker zur Verbesserung von Wärmeisolationseigenschaften beiträgt als eine anodische Oxidbeschichtung, die durch Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Außerdem wurde herausgefunden, dass eine Oxidbeschichtung, die durch Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde, bessere Wärmeisolationseigenschaften aufweist als eine anodische Oxidbeschichtung, die durch Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wurde.
• Ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 3 zeigt, dass das Teststück von Testbeispiel 3 geringere Oberflächenrauigkeit und eine höhere Dichte besitzt als das von Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass eine anodische Oxidbeschichtung mit einer zweischichtigen Struktur, in der eine anodische Oxidschicht, die durch Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wurde, die obere Schicht ist und eine anodische Oxidschicht, die durch Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde, die untere Schicht ist, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist als eine Oxidbeschichtung mit einer einschichtigen Struktur, die aus einer anodischen Oxidschicht besteht, die durch Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Darüber hinaus ist auch ersichtlich, dass eine anodische Oxidbeschichtung mit der zweischichtigen Struktur sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch hohe Schlagfestigkeit erreicht. Es ist ersichtlich, dass, wenn eine anodische Oxidbeschichtung mit der zweischichtigen Struktur bei einem Verbrennungsmotor angewandt wird, die anodische Oxidbeschichtung in Bezug auf diese Funktionen hohe Schlagfestigkeit aufweist, die für eine praktische Anwendung ausreicht, und eine Wirkung zur Reduktion von Stoffen, die vor und nach einer Verbrennung anhaften, sowie eine Wirkung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.
• Ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 4 zeigt, dass das Teststück von Testbeispiel 4 eine geringere Oberflächenrauigkeit und eine höhere Dichte aufweist als das von Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass das Teststück von Testbeispiel 4, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung aufweist, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist als das Teststück von Testbeispiel 1, das nur mit der anodischen Oxidbeschichtung versehen ist, die aus der anodischen Oxidschicht besteht, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Außerdem ist ersichtlich, dass sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch hohe Schlagfestigkeit in Testbeispiel 4 erzielt werden, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung aufweist. Es ist ersichtlich, dass, wenn ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung aufweist, als Teil einer Brennkammer eingesetzt wird, das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil in Bezug auf diese Funktionen hohe Schlagfestigkeit aufweist, die für eine praktische Anwendung ausreicht, und eine Wirkung zur Reduktion von Stoffen, die vor und nach einer Verbrennung anhaften, sowie eine Wirkung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.
• Ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 5 zeigt, dass das Teststück von Testbeispiel 5 geringere Oberflächenrauigkeit und eine höhere Dichte aufweist als das von Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass das Teststück von Testbeispiel 5, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Molybdänbeschichtung aufweist, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist als das Teststück von Testbeispiel 1, das nur mit der anodischen Oxidbeschichtung versehen ist, die aus der anodischen Oxidschicht besteht, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Außerdem ist ersichtlich, dass sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch hohe Schlagfestigkeit in Testbeispiel 5 erreicht werden, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Molybdänbeschichtung aufweist. Es ist ersichtlich, dass, wenn ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Molybdänbeschichtung aufweist, als Teil einer Brennkammer angewandt wird, das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil in Bezug auf diese Funktionen hohe Schlagfestigkeit aufweist, die für eine praktische Anwendung ausreicht, und eine Wirkung zur Reduktion von Stoffen, die vor und nach einer Verbrennung anhaften, sowie eine Wirkung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.
• Ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 6 zeigt, dass das Teststück von Testbeispiel 6 geringere Oberflächenrauigkeit und eine höhere Dichte aufweist als das von Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass das Teststück von Testbeispiel 6, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung aufweist, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist als das Teststück von Testbeispiel 1, das nur mit der anodischen Oxidbeschichtung versehen ist, die aus der anodischen Oxidschicht besteht, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Außerdem ist ersichtlich, dass sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch hohe Schlagfestigkeit in Testbeispiel 6 erreicht werden, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung umfasst. Es ist ersichtlich, dass, wenn ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung aufweist, als Teil einer Brennkammer angewandt wird, das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil in Bezug auf diese Funktionen hohe Schlagfestigkeit aufweist, die für eine praktische Anwendung ausreicht, und eine Wirkung zur Reduktion von Stoffen, die vor und nach einer Verbrennung anhaften, sowie eine Wirkung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.
• Ein Vergleich zwischen Testbeispiel 1 und Testbeispiel 7 zeigt, dass das Teststück von Testbeispiel 7 geringere Oberflächenrauigkeit und eine höhere Dichte aufweist als das von Testbeispiel 1. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass das Teststück von Testbeispiel 7, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung aufweist, eine höhere Wasserabstoßung, eine höhere Ölabstoßung und eine höhere Schlagfestigkeit aufweist als das Teststück von Testbeispiel 1, das nur mit der anodischen Oxidbeschichtung versehen ist, die aus der anodischen Oxidschicht besteht, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Außerdem ist ersichtlich, dass sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch hohe Schlagfestigkeit in Testbeispiel 7 erreicht werden, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung umfasst. Es ist ersichtlich, dass, wenn ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil, das mit der ersten Beschichtung versehen ist und als zweite Beschichtung die Silberbeschichtung aufweist, als Teil einer Brennkammer angewandt wird, das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil in Bezug auf diese Funktionen hohe Schlagfestigkeit aufweist, die für eine praktische Anwendung ausreicht, und eine Wirkung zur Reduktion von Stoffen, die vor und nach einer Verbrennung anhaften, sowie eine Wirkung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt. Außerdem zeigt ein Vergleich zwischen Testbeispiel 6 und Testbeispiel 7, dass das Teststück von Testbeispiel 7 eine höhere Dichte aufweist. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass, wenn die erste Beschichtung eine Struktur aus drei oder mehr Schichten aufweist, durch die komplexere Struktur der ersten Beschichtung die Schlagfestigkeit weiter verbessert wird und außerdem die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert wird, obwohl die Porosität im Vergleich zu jener der zweischichtigen Struktur etwas verringert ist.
• Die Querschnittsstruktur der Beschichtung in den einzelnen Teststücken, die der Filmbildung in Testbeispiel 3 bis 7 unterzogen worden waren, wurde mithilfe eines Lichtmikroskops untersucht. 4 zeigt als Beispiel eine Querschnittsaufnahme eines Querschnitts der Beschichtung von Testbeispiel 6. In 4 stellt die Schicht in der ersten Beschichtung über der gestrichelten Linie auf dem Papier die zweite anodische Oxidbeschichtung dar, die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse ausgebildet wurde, und die Schicht in der ersten Beschichtung unter der gestrichelten Linie auf dem Papier stellt die erste anodische Oxidbeschichtung dar, die durch die Gleichstromelektrolyse ausgebildet wurde. Große Porenabschnitte in der ersten Beschichtung sind mithilfe von Pfeilen gekennzeichnet.
• Wie in 4 gezeigt wird die erste Beschichtung im hergestellten Teststück ausgebildet. Die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolysebehandlung erhaltenen anodische Oxidschicht wird als obere Schicht in der ersten Beschichtung ausgebildet, und die durch die Gleichstromelektrolysebehandlung erhaltenen anodische Oxidschicht wird als untere Schicht in der ersten Beschichtung ausgebildet. Bei der anodischen Oxidschicht, die durch die Gleichstromelektrolysebehandlung erhalten wurde und die als untere Schicht in der ersten Beschichtung dient, war es aufgrund der Gegenwart von Silicium schwierig, die Beschichtung auszubilden, und in Abschnitten, wo die Beschichtung nicht ausgebildet wurde, wurden Poren gebildet. Poren auf Mikroebene waren in der Beschichtung vorhanden, die durch die Gleichstromelektrolysebehandlung erhalten wurde und die als untere Schicht in der ersten Beschichtung dient, und keine Poren waren in der Beschichtung vorhanden, die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolysebehandlung erhalten wurde und die als obere Schicht in der ersten Beschichtung dient. Außerdem zeigte sich, dass keine Poren auf Mikroebene um das Silicium in der Beschichtung vorhanden waren und die Beschichtung die Umgebung des Siliciums sicher abdeckte.
• Es wurde herausgefunden, dass die zweite Beschichtung in allen Teststücken, die in den Testbeispielen 4 bis 7 hergestellt wurden, auf der ersten Beschichtung ausgebildet wurde. Es zeigte sich, dass bei dem in Testbeispiel 4 hergestellte Teststück die Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung, die durch die elektrolytische Plattierbehandlung ausgebildet wurde, auf der ersten Beschichtung vorhanden war, die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolysebehandlung und die anschließende Gleichstromelektrolysebehandlung ausgebildet worden war. Außerdem zeigte sich, dass bei dem in Testbeispiel 5 hergestellten Teststück die Molybdänbeschichtung, die durch die Sputterbehandlung ausgebildet worden war, auf der ersten Beschichtung vorhanden war, die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolysebehandlung und die nachfolgende Gleichstromelektrolysebehandlung ausgebildet worden war. Außerdem zeigte sich, wie in 4 dargestellt, dass bei dem in Testbeispiel 6 hergestellten Teststück die aufgetragene Silberbeschichtung auf der ersten Beschichtung ausgebildet war, die durch die Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolysebehandlung und die nachfolgende Gleichstromelektrolysebehandlung ausgebildet worden war. außerdem war bei dem in Testbeispiel 7 hergestellten Teststück die zweite Beschichtung wie im Fall von Testbeispiel 6.
• Beurteilung der Wärmeleitfähigkeit
• Die Wärmeleitfähigkeit (W/(m∙K)) der einzelnen Teststücke von Testbeispiel 1 und 4 bis 7 wurde unter Verwendung eines Dünnfilm-Wärmeverhalten-Messgeräts beurteilt. Es gilt anzumerken, dass die Wärmeleitfähigkeit von Testbeispiel 1, die den niedrigsten Wert darstellte, als Wärmeleitfähigkeit der anodischen Oxidbeschichtung verwendet wurde, die als erste Beschichtung diente, und die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen zweiten Beschichtungen, die durch das elektrolytische Plattieren, die Sputterbehandlung oder die Auftragung ausgebildet wurden, mit diesem Wert verglichen wurden. Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse. [Tabelle 2]

  	Wärmeleitfähigkeit (W/(m∙K))
  	anodische Oxidbeschichtung	zweite Beschichtung
  Testbeisp. 1	0,42	-
  Testbeisp. 4	-	76
  Testbeisp. 5	-	128
  Testbeisp. 6	-	155
  Testbeisp. 7	-	157

• Wie in Table 2 zu sehen betrug die Wärmeleitfähigkeit der anodischen Oxidbeschichtung von Testbeispiel 1 0,42 W/(m∙K). Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung von Testbeispiel 4 betrug 76 W/(m∙K), die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung von Testbeispiel 5 was 128 W/(m∙K), die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung von Testbeispiel 6 betrug 155 W/(m∙K) und die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung von Testbeispiel 5 betrug 157 W/(m∙K).
• Laut diesem Ergebnis in Testbeispiel 4 weist die Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als die anodische Oxidbeschichtung und es ist ersichtlich, dass die zweite Beschichtung mittels Nickel-Phosphor-Plattierung als Wärmediffusionsschicht dient und eine Wirkung zum Ausgleich der Temperaturverteilung in einer Brennkammer ausübt. Außerdem zeigte sich auch in Testbeispiel 5, dass die Molybdänbeschichtung eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die anodische Oxidbeschichtung, und es ist ersichtlich, dass die zweite Beschichtung aus der Molybdänbeschichtung als Wärmediffusionsschicht dient und eine Wirkung zum Ausgleich der Temperaturverteilung in einer Brennkammer ausübt. Außerdem zeigte sich in Testbeispiel 6 und Testbeispiel 7, dass die Silberbeschichtung eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die anodische Oxidbeschichtung, und es ist ersichtlich, dass die zweite Beschichtung aus der Silberbeschichtung als Wärmediffusionsschicht dient und eine Wirkung zum Ausgleich der Temperaturverteilung in a Brennkammer ausübt.
• [Gewerbliche Anwendbarkeit]
• Das Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil und der Kolben für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit sowohl guten Wärmeisolationseigenschaften als auch guten Wärmeausgleichseigenschaften ausgestattet sind, macht es möglich, sowohl gute Wärmeisolationseigenschaften als auch gute Wärmeausgleichseigenschaften gleichzeitig zu erreichen.
• [Liste der Bezugszeichen]
• 1: Aluminiumbauteil, 2: erste Beschichtung (anodische Oxidbeschichtung), 2a: erste anodische Oxidbeschichtung (anodische Oxidschicht, ausgebildet durch Gleichstromelektrolyse), 2b: zweite anodische Oxidbeschichtung (anodische Oxidschicht, ausgebildet durch Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse), 3: zweite Beschichtung, 5: Silicium, 10: Anodisierungsbehandlungsgerät, 11: Elektrolysetank, 12: Anode, 13: ein Paar Kathoden, 14: Zuleitungsdraht, 15: Energiequelle, S₁: erster Beschichtungsausbildungsschritt, S₁₁: erster anodischer Oxidbeschichtungsausbildungsschritt, S₁₂: zweiter anodischer Oxidbeschichtungsausbildungsschritt, S₂: zweiter Beschichtungsausbildungsschritt

Claims (10)

1. Oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil, zumindest umfassend: eine erste Beschichtung auf einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils; und eine zweite Beschichtung, die auf einer Oberfläche der ersten Beschichtung vorhanden ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die erste Beschichtung.
2. Oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil nach Anspruch 1, wobei die erste Beschichtung eine anodische Oxidbeschichtung umfasst.
3. Oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Beschichtung zwei anodische Oxidbeschichtungen mit zumindest unterschiedlichen Porositäten umfasst.
4. Oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Beschichtung zwei anodische Oxidbeschichtungen aus einer ersten anodischen Oxidbeschichtung, die auf einer Aluminiumbauteilseite vorhanden ist und eine höhere Porosität aufweist, und einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung, die auf einer zweiten Beschichtungsseite vorhanden ist und geringere Porosität aufweist, umfasst.
5. Oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil nach Anspruch 4, wobei die erste anodische Oxidbeschichtung eine anodische Oxidbeschichtung ist, die durch Anwendung von Gleichstromelektrolyse erhalten ist und die zweite anodische Oxidbeschichtung eine anodische Oxidbeschichtung ist, die durch Anwenden von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse erhalten ist.
6. Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das oberflächenbeschichtete Aluminiumbauteil als Komponente angewandt wird, die eine Motorbrennkammer in einem Verbrennungsmotor bildet, oder als Teil des Kolbens für einen Verbrennungsmotor eingesetzt wird.
7. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils, umfassend die Schritte: Ausbilden einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse an einem Aluminiumbauteil; Ausbilden einer ersten anodischen Oxidbeschichtung durch Anwenden von Gleichstromelektrolyse an einem Aluminiumbauteil; und Ausbilden, auf einer Oberfläche der zweiten anodischen Oxidbeschichtung, einer Beschichtung mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die erste anodische Oxidbeschichtung und die zweite anodische Oxidbeschichtung durch Verwendung eines gegebenen Filmbildungsverfahrens.
8. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils nach Anspruch 7, wobei die erste anodische Oxidbeschichtung auf der Oberfläche des Aluminiumbauteils ausgebildet wird und die zweite anodische Oxidbeschichtung auf einer Oberfläche der ersten anodischen Oxidbeschichtung ausgebildet wird.
9. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteil nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schritt des Ausbildens einer ersten anodischen Oxidbeschichtung und der Schritt des Ausbildens einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung unter Verwendung eines einzigen Behandlungsbads durchgeführt werden.
10. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Aluminiumbauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend einen Schritt des: Wiederholens des Schritts des Ausbildens einer ersten anodischen Oxidbeschichtung und des Schritts des Ausbildens einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung nach diesen Schritten, wobei der Schritt des Ausbildens einer Beschichtung mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit nach Wiederholung des Schritts ausgeführt wird.

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