JP2000026999A - 筒状内面を有する物品のアルマイト処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陽極酸化皮膜の生成効率を高めて皮膜形成時
間を短縮し、大きな母材に対しても電解液槽を大型化す
る必要のない筒状内面を有する物品のアルマイト処理方
法および装置を提供する。 【解決手段】 アルマイト処理すべき筒状内面の筒１７
の軸に沿って挿入された電極２９と、陽極を前記筒状内
面に接続し、陰極を前記電極に接続した電源３１と、前
記電極と筒状内面との間を流れる電解液２７の循環流路
２０と、該循環流路上に配置した電解液槽２６と、該循
環流路途中に設けた循環ポンプ２８と、該循環流路途中
に設けた電解液の冷却装置３２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒状内面を有する
物品の該筒状内面をアルマイト処理する方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム部品の耐食性および硬度を
高めるために、陽極酸化法により部品表面にアルマイト
皮膜を形成することが知られている。このアルマイト処
理は、アルミニウム部品を電解液槽内に浸漬し、部品を
陽極側に接続して電解作用により行われる。

【０００３】一方、内燃機関のシリンダブロックのピス
トン摺動面は、耐熱性とともに耐摩耗性が要求され高温
での強度および潤滑性が充分に高いことが必要である。
このシリンダブロックは通常アルミニウム合金の低圧鋳
造品や高圧鋳造品すなわちダイカスト成型品であり、筒
状のシリンダボア内面あるいはシリンダボアに圧入又は
鋳込まれたスリーブの内面に沿ってピストンが摺動す
る。このようなシリンダブロックのピストン摺動面の耐
摩耗性および潤滑性を高めるために、摺動面をアルマイ
ト処理することが提案されている（特開昭６１−５３４
４４号公報、特開平６−１６７２４３号公報）。このよ
うな筒状内面を有するシリンダブロック等のアルミニウ
ム合金の母材の筒状内面にアルマイト処理を施す場合、
従来のアルマイト処理方法によれば、アルマイト処理用
の電解液を収容した静止浴の電解液中に母材であるシリ
ンダブロックあるいはスリーブを浸漬し、アルマイト皮
膜形成部近傍に陰極側の電極を設け母材側を陽極に接続
して陽極酸化反応により、アルミニウム合金の母材の筒
状内面にアルマイト皮膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陽極酸
化反応は発熱反応であるため、母材に形成されたアルマ
イト皮膜表面の温度が上昇する。皮膜表面の温度が高く
なると、電解液中への皮膜の溶解反応速度が増大し、陽
極酸化反応初期に形成される被膜のみならず、温度上昇
後の被膜も密度が低下し硬度が低下する。さらに被膜が
形成される一方溶解するようになるので陽極酸化皮膜の
生成効率が低下して必要な膜厚を得るための処理時間が
長くかかり生産性を低下させる。また、母材全体を電解
液槽である静止浴中に浸漬するため、電解液槽が大型化
する。

【０００５】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、形成される陽極酸化皮膜の硬度を十分確保し、且つ
陽極酸化皮膜の生成効率を高めて皮膜形成時間を短縮
し、大きな母材に対しても電解液槽を大型化する必要の
ない筒状内面を有する物品のアルマイト処理方法および
装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、アルマイト処理すべき筒状内面の筒の
軸に沿って電極を挿入し、前記筒状内面を陽極電源側
に、前記電極を陰極電源側に接続し、前記電極と筒状内
面との間に電解液を流してこれを循環させ、循環する電
解液を冷却することを特徴とする筒状内面を有する物品
のアルマイト処理方法を提供する。

【０００７】この方法によれば、アルマイト処理される
筒状内面を通って電解液が循環し、この循環する電解液
を冷却しながら陽極酸化反応が行われるため、アルマイ
ト皮膜の生成効率が向上して皮膜形成時間の短縮が図ら
れ、且つ十分な被膜硬度が得られ耐摩耗性が向上する。
また、電解液が循環するため、アルマイト処理する物品
全体を電解液槽内に浸漬する必要がなくなり、電解液槽
の小型化が図られる。本発明ではさらに、アルマイト処
理すべき筒状内面の筒の軸に沿って挿入された電極と、
陽極を前記筒状内面に接続し、陰極を前記電極に接続し
た電源と、前記電極と筒状内面との間を流れる電解液の
循環流路と、該循環流路上に配置した電解液槽と、該循
環流路途中に設けた循環ポンプと、該循環流路途中に設
けた電解液の冷却装置とを備えたことを特徴とする筒状
内面を有する物品のアルマイト処理装置を提供する。

【０００８】この構成によれば、前述の本発明のアルマ
イト処理方法を適正に実施することができる。すなわ
ち、循環ポンプによりアルマイト処理される筒状内面を
通って電解液が循環し、この循環する電解液が冷却装置
で冷却されながら、電源の陽極側に接続された筒状内面
で陽極酸化反応が行われる。このため、前述のようにア
ルマイト皮膜の生成効率が向上して皮膜形成時間の短縮
が図られるとともに、電解液が循環してアルマイト処理
する物品全体を電解液槽内に浸漬する必要がなくなり、
電解液槽の小型化が図られる。

【０００９】好ましい構成例では、前記電解液または前
記筒状内面の温度検出手段を備えたことを特徴としてい
る。

【００１０】この構成によれば、電解液または筒状内面
の温度を直接あるいは周囲の部材を通して検出し、これ
に基づいて電解液の冷却温度、循環流量あるいは電解電
圧を制御して、温度上昇によるアルマイト皮膜の生成効
率の低下を来すことなく電解液による陽極酸化反応を行
うことができる。

【００１１】さらに好ましい構成例では、前記循環流路
は、アルマイト処理すべき物品の位置においては、前記
筒状内面の内側のみを前記電解液が流れるように前記筒
状内面の両端部がシールされたことを特徴としている。

【００１２】この構成によれば、筒状内面の両端部がシ
ールされて循環流路はこの筒状内面の内側のみを流れる
ため、物品の筒状内面のみがアルマイト処理される。こ
のような筒状部のシールは容易であり、陽極酸化処理が
不要な部分へのマスキングを簡単に行って筒状内面のみ
を無駄なく効率的にアルマイト処理することができる。

【００１３】さらに好ましい構成例では、前記アルマイ
ト処理すべき筒状内面は、内燃機関のピストンの摺動面
であることを特徴としている。

【００１４】この構成によれば、内燃機関のシリンダ内
面やここに装着されたスリーブ内面等のピストン摺動面
に対し効率的にアルマイト処理を施すことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用される内燃
機関の概略構成図である。４サイクル内燃機関１は、ア
ルミニウム合金の低圧鋳造やダイカストで成型したシリ
ンダヘッド２と、シリンダブロック３と、クランクケー
ス４とを結合して構成される。シリンダヘッド２の一方
の側には吸気管５が接続されその端部の吸気開口部５ａ
には吸気弁６が装着される。シリンダヘッド２の他方の
側には排気管７が接続されその端部の排気開口部７ａに
排気弁８が装着される。筒状のシリンダブロック３のシ
リンダボア内面に沿ってピストン９が摺動する。ピスト
ン９の側面にはピストンリング１０が装着されている。
このピストン９は、ピストンピン１１、コンロッド１２
およびクランクアーム１３を介してクランク軸１４に連
結される。

【００１６】ピストン９の摺動面となるシリンダブロッ
ク３のシリンダボア内面すなわち筒状内面は、アルミニ
ウム合金からなるスリーブ（図示しない）が圧入または
鋳込みにより装着される型式と、スリーブを装着しない
でピストン９が直接シリンダブロック３の筒状内面に接
するスリーブレス型式とがある。本実施形態では、いず
れの型式においても、ピストン摺動面の強化のために筒
状内面にアルマイト処理が施される。

【００１７】図２は、本発明の実施の形態に係るアルマ
イト処理装置の構成図である。この実施形態は、シリン
ダブロック３に装着されたピストン摺動面となるスリー
ブ１７の内面をアルマイト処理するものである。シリン
ダブロック３は、ガスケット１５を介して支持台１６上
に搭載される。ガスケット１５は、電解液の漏れを防止
するためのシール材であるとともに電解電流がより多く
シリンダボア面から流れるようにするための絶縁材とし
て機能する。スリーブ１７内には、その軸方向に電極棒
２９が挿入される。電極棒２９は、交流電源３０から整
流器２４および制御回路２５を介して直流に変換した直
流電源３１の負極側に接続される。直流電源３０の正極
側はスリーブ１７が装着されたシリンダブロック３に接
続される。これにより、負極側の電極棒２９とこれに間
隔を隔てて対向する正極側のスリーブ１７の内面との間
で、電解液を介して陽極酸化反応が起こり、後述のよう
にスリーブ１７の内表面に陽極酸化皮膜であるアルマイ
ト層が形成される。スリーブ１７の上端はＯリング１８
を介してカバー１９でシールされる。カバー１９には、
電解液の循環流路２０が接続されこれに連通する。支持
台１６の下端部（図示しない）もシールされ、循環ポン
プ２８により電解液槽２６内の電解液２７が送り込まれ
る。電解液はスリーブ１７と電極棒２９との間を流れて
循環流路２０内を循環する。この循環流路２０の途中に
電解液槽２６が配置され、また循環ポンプ２８が設けら
れる。

【００１８】循環流路２０上には、さらに冷却装置３２
が設けられる。すなわち、循環流路２０を構成する電解
液槽２６、循環ポンプ２８、電解液槽２６と循環ポンプ
２８の間の管路、スリーブ１７と電極棒２９の間である
アルマルイト処理用電流通過部、循環ポンプ２８とアル
マルイト処理用電流通過部の間の管路、及びアルマイト
処理用電流通過部と電解液槽２６の間の管路のいずれか
の部分において、処理液の流れ方向に直列あるいは並列
に冷却装置３２が配置される。この冷却装置３２は、例
えば冷媒配管２２が接続された冷凍機の蒸発器を構成す
る冷却コイル２３を備えた熱交換器であってもよい。あ
るいは冷却水配管として冷却コイル２３に冷却水を循環
させてもよい。さらに、例えば循環流路２０の途中の管
路に冷却フィンをつけ、ファンで冷却する空冷式の冷却
装置を設けたり、循環流路２０の途中から分流しアルマ
イト処理用電流通過部と並列に配置した冷却装置を通過
させた後循環流路２０に合流してもよい。

【００１９】なお、例えば電解液槽２６の中に冷却水が
通過する冷却コイルを浸漬したり、循環ポンプ２８その
ものの中に冷却水循環用の水ジャケットを設けたり、電
極棒２９の内部に冷却水循環用ジャケットを設けるよう
にして冷却装置３２を構成してもよい。また、シリンダ
ブロック３のシリンダボア周囲の水ジャケット３Ａに冷
却水を循環してもよい。

【００２０】循環流路２０のスリーブ１７の出口側近傍
には、温度センサ２１が装着され電解液の温度を検出す
る。この温度センサ２１は、例えば図示しない制御装置
に接続され、設定温度より上昇した場合に、冷却装置３
２を駆動あるいはその冷媒（冷却水）流量を増加させて
電解液の温度上昇を抑え一定温度に保つようにフィード
バック制御する。冷却装置３２による温度制御ととも
に、循環ポンプ２８を駆動制御して、温度が上昇したと
きに電解液の循環流量を多くして陽極酸化反応での発熱
による温度上昇に伴う反応速度の低下を防止してもよ
い。さらに、直流電源３１を制御して、温度が上昇した
ときに電圧を高め、反応速度を増大させてもよい。

【００２１】なお、スリーブ１７の出口側のカバー１９
でスリーブ１７の上側を完全に封止し、電極棒２９の中
心部に循環通路を形成し、この循環通路を通して電解液
を電解液槽２６に戻すように構成してもよい。この場
合、冷却装置３２は、循環ポンプ２８の吸引側あるいは
吐出側の配管上に設けて電解液を冷却することができ
る。

【００２２】図３は、スリーブレスのシリンダブロック
の製造工程を示すフローチャートである。まずシリンダ
ブロックをアルミ合金のダイカストにより成型する（ス
テップＳ１）。シリンダブロックの材料としては以下の
表１に示す材料のＡＤＣ１からＡＤＣ１４の内のいずれ
かが用いられる。

【００２３】

【表１】

【００２４】ダイカスト成型の後、残留応力除去のため
に焼鈍される（ステップＳ２）。この焼鈍の熱処理条件
は、一例として約２５０℃で４時間行われる。次にシリ
ンダブロック各部に機械加工が施され形状が整えられる
（ステップＳ３）。続いて、シリンダボアにバニシング
加工が施され（ステップＳ４）、さらにボーリング加工
が施され（ステップＳ５）、ピストン摺動面となるシリ
ンダボア内面が圧縮押圧作用により仕上げ加工される。
なおステップＳ４のバニシングによる仕上げ加工は省略
してもよい。

【００２５】次に、この仕上げ加工が施されたシリンダ
ボア内面にアルマイト処理が施されシリンダボアの内面
が強化される（ステップＳ６）。このアルマイト処理条
件の詳細は後述する。

【００２６】次に、アルマイト皮膜にクラック形成のた
めの熱処理を施す（ステップＳ７）。この熱処理条件
は、例えば２５０℃で３０分間シリンダブロック全体を
加熱し、その後空冷する。この熱処理により、アルマイ
ト皮膜に後述のように網目状にクラックが形成される。
このクラックは、アルマイト皮膜の下層となる母材アル
ミニウム合金の熱膨張係数がアルマイト皮膜より大きい
ため、アルマイト皮膜が母材の膨張に追従できないこと
により生じる。このようなクラックを形成することによ
り、このクラックにオイルあるいは固体潤滑剤を含浸さ
せることができ、ピストンの摺動時にアルマイト皮膜表
面の摩擦抵抗が低減し、摺動面の耐摩耗性が向上する。

【００２７】次に、シリンダボア内面にさらにクラック
を形成するためのバニシング加工を施す（ステップＳ
８）。このバニシング加工によるクラックは、母材のア
ルミニウム合金よりアルマイト皮膜の硬度が大きく延性
が小さいため、バニシングにより皮膜に圧力を加えたと
き、母材が延びても皮膜がこれに追従して延びることが
できずクラックが発生するものである。この場合、母材
中に銅が含まれていると、Ｔ６処理やＴ７処理等の熱処
理を施すことにより母材の強度が高められる。このよう
な母材強化のための銅を含むアルミニウム合金において
は、陽極酸化処理により形成されたアルマイト皮膜中に
細かい気泡が発生しやすい。したがって、アルマイト処
理後に熱処理やバニシング加工を施すことにより、この
気泡を起点としてクラックを効果的に形成することがで
きる。

【００２８】図４は、このようなクラックの形状を示
す。図４（Ａ）に示すように、０．１〜５ｍｍ程度の網
目状のクラックがアルマイト皮膜表面に形成される。こ
のクラックは同図（Ｂ）に示すように、幅０．１〜１０
μｍで深さが３０〜５０μｍ程度の大きさである。この
ような網目状のクラックに潤滑オイルや固体潤滑剤を塗
布等により含浸させることにより、点状に散在するピン
ホールや１方向に形成されたクラックに比べ潤滑作用が
高まるため、ピストンの摺動時にアルマイト皮膜表面の
摩擦抵抗が大きく低減し、摺動面の耐摩耗性が大幅に向
上する。なお、固体潤滑剤としては、例えば、非晶性フ
ッ素樹脂、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒
鉛、フッ化カーボン、窒化ホウ素等を用いることができ
る。

【００２９】このようなクラックを形成するためのバニ
シング条件の一例は以下のとおりである。加工前の円筒
半径をｒ、加工後の円筒半径をｒ＋Δｒ、加工により円
筒内表面に生じる歪をε＝Δｒ／ｒとする。Δｒ×２を
バニッシュ量とよぶ。実施例としてεの範囲を０．００
０１〜０．００５とし、加工前寸法φ７０の円筒内面へ
のバニッシュ量を０．０１〜０．３１５ｍｍとする。

【００３０】以上のような熱処理（ステップＳ７）およ
びバニシング加工（ステップＳ８）によりアルマイト皮
膜にクラックが形成される。なお、熱処理（ステップＳ
７）およびバニシング加工（ステップＳ８）はいずれか
一方のみ施して他方を省略してもよい。

【００３１】続いて、クラックが形成されたアルマイト
皮膜表面をホーニング加工して表面を仕上げる（ステッ
プＳ９）。以上により、シリンダボア内面のアルマイト
処理を含むスリーブレスのシリンダブロックの製造プロ
セスが終了する。図５は、スリーブを鋳ぐるんだシリン
ダブロックの製造工程を示すフローチャートである。ま
ず、スリーブ材料となるアルミ合金のパイプ材を準備す
る（ステップＳ１０）。このスリーブ材料としては、以
下の表２に示す材料のいずれかを用いることができる。

【００３２】

【表２】

【００３３】次に、このパイプ材に対し、Ｔ６処理によ
り所定の溶体化処理および時効硬化処理を施して強度を
高める（ステップＳ１１）。続いて、パイプ材を機械加
工してスリーブ形状とする（ステップＳ１２）。さらに
このスリーブに対しＴ６処理を施して強度を高める（ス
テップＳ１３）。このスリーブ材のＴ６処理条件を以下
の表３に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】このようにして作成したスリーブを、シリ
ンダブロックに鋳ぐるんでダイカストにより鋳込み成型
する（ステップＳ１４）。このシリンダブロックの材料
は、前述のスリーブレスの場合と同様に、表１に示した
ものが用いられる。

【００３６】このようにスリーブを鋳込んだシリンダブ
ロックを製造した後は、このシリンダブロックに対し、
前述の図３のスリーブレスのフローと同様に、ステップ
Ｓ２〜ステップＳ９の各処理、すなわち、残留応力除去
のための焼鈍（ステップＳ２）、シリンダブロック各部
の機械加工（ステップＳ３）、シリンダボアのバニシン
グ加工（ステップＳ４）、シリンダボアのボーリング加
工（ステップＳ５）、シリンダボア内面のアルマイト処
理（ステップＳ６）、クラック形成のための熱処理（ス
テップＳ７）およびバニシング加工（ステップＳ８）、
および仕上げのホーニング加工（ステップＳ９）が施さ
れる。以上によりスリーブ内面のアルマイト処理を含む
スリーブ鋳込みのシリンダブロックの製造プロセスが完
了する。図６は、スリーブ圧入のシリンダブロックの製
造工程を示すフローチャートである。前述のスリーブレ
スの場合と同様に、シリンダブロックがダイカストによ
り成型され（ステップＳ１）、残留応力が除去され（ス
テップＳ２）、各部が機械加工されてシリンダブロック
が作成される（ステップＳ３）。

【００３７】一方、前述のスリーブ鋳込みの場合と同様
に、アルミ合金パイプ材（ステップＳ１０）にＴ６処理
を施し（ステップＳ１１）、機械加工を施し（ステップ
Ｓ１２）さらにＴ６処理を施して（ステップＳ１３）ス
リーブを製造する。

【００３８】このように別々に製造されたシリンダブロ
ックとスリーブとを用い、このシリンダブロックのシリ
ンダボアにスリーブを圧入する（ステップＳ１５）。そ
の後、このスリーブが圧入されたシリンダブロックに対
し、前述の図３のスリーブレスのフローおよび図５の鋳
込みのフローと同様に、ステップＳ３〜ステップＳ９の
各処理、すなわち、シリンダブロック各部の機械加工
（ステップＳ３）、シリンダボアのバニシング加工（ス
テップＳ４）、シリンダボアのボーリング加工（ステッ
プＳ５）、シリンダボア内面のアルマイト処理（ステッ
プＳ６）、クラック形成のための熱処理（ステップＳ
７）およびバニシング加工（ステップＳ８）、および仕
上げのホーニング加工（ステップＳ９）が施される。以
上によりスリーブ内面のアルマイト処理を含むスリーブ
圧入のシリンダブロックの製造プロセスが完了する。

【００３９】図３、図５、図６の各実施形態においてシ
リンダブロック３を高圧鋳造であるダイカストにより形
成したが、ダイカストに代えて重力鋳造その他の低圧鋳
造によってもよい。その場合にはシリンダブロック３の
材料としては表１に示す材料のＡＣ２ＡからＡＣ４Ｄの
内いずれかが用いられる。

【００４０】図７は、上記シリンダブロックの各製造フ
ローにおけるアルマイト処理プロセス（ステップＳ６）
の詳細フローチャートである。まず、アルミニウム合金
の母材表面の油分を除去するための脱脂処理が施される
（ステップＳ１６）。この脱脂処理には、（１）酸脱脂
法と、（２）アルカリ脱脂法の２通りがあり、いずれか
一方の脱脂法で行われる。それぞれの脱脂法の脱脂条件
を以下の表４に示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】脱脂処理が終了したら、脱脂用の薬剤を除
去するために水洗処理が施される（ステップＳ１７）。
次に、必要に応じて、アルカリエッチング処理（ステッ
プＳ１８）または混酸エッチング処理（ステップＳ２
０）のいずれか又は両方が施され、母材表面がエッチン
グされる。それぞれのエッチング処理の後にはエッチン
グ液除去のための水洗処理が施される（ステップＳ１
９、ステップＳ２１）。アルカリエッチングのエッチン
グ条件を以下の表５に示し、混酸エッチングのエッチン
グ条件を表６に示す。

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】上記アルカリエッチングにおいては、アル
ミ合金の母材中に散在するシリコン（Ｓｉ）粒子や金属
間化合物粒子を残して母材表面がエッチングされ、表面
にシリコンや金属間化合物の粒子を突出させて母材表面
が除去される。一方、混酸エッチングにおいては、逆に
シリコン粒子や金属間化合物粒子がエッチングされ、母
材表面には、シリコン粒子や金属間化合物が除去された
跡の凹みが形成される。

【００４６】このようなエッチング処理は、その前工程
の脱脂処理において表面の汚れが充分に除去されていな
いおそれがある場合には、アルカリエッチングおよび混
酸エッチングの両方を行って表面層を完全に除去するこ
とが後の工程で実施される陽極酸化処理の信頼性を高め
る上で望ましい。

【００４７】混酸エッチングによるシリコン粒子や金属
間化合物が除去された跡の凹みは、オイルや固体潤滑剤
を含浸させるための凹みとして用いることができる。

【００４８】次に、このようにエッチングされた母材表
面に陽極酸化処理を施して、アルマイト皮膜を形成する
（ステップＳ２２）。この陽極酸化処理は、例えば前述
の図２に示したアルマイト処理装置を用いて行われる。
このアルマイト処理の実施例を以下の表７に示す。
（Ａ）は、前述の表１中のＡＤＣ１２からなるスリーブ
レスのシリンダブロックのシリンダボア内面にアルマイ
ト処理を施した例であり、（Ｂ）は、前述の表２中のＡ
６０６１からなるスリーブを鋳込んだシリンダブロック
のスリーブ内面にアルマイト処理を施した例である。

【００４９】

【表７】

【００５０】表に示したように、電解液として硫酸に加
え、シュウ酸およびクエン酸を添加した。硫酸は皮膜溶
解力が強く、電解により陽極酸化膜が形成された後、こ
の陽極酸化膜を溶解してしまう。このため陽極酸化処理
中に酸化膜表面に形成されたピンホールが溶解して拡大
され、その結果表面硬さが低下する。しかしながら、本
実施例のように、シュウ酸やクエン酸を添加することに
より、硫酸の皮膜溶解力が低下して皮膜硬度を高めるこ
とができる。この場合、電解液全てをシュウ酸やクエン
酸にすると、電解液の電気伝導度すなわち電荷運搬機能
が小さくなって反応速度が低下する。しかしながら、電
解液中に硫酸を適当な量だけ含ませることにより、電気
伝導度が上昇し所定厚さのアルマイト皮膜を得るまでの
処理時間が短くなるとともに、硫酸の割合が少ないので
形成されたアルマイト皮膜の溶解作用による皮膜の硬度
低下を防止できる。

【００５１】図１０は電解条件を一定として硬さに及ぼ
す浴温の影響を示す図である。図中イは、Ａ６０６１の
アルミニウム合金に、電流密度３Ａ／ｄｍ²（アンペア
／１００ｃｍ²）、電流波形：直流、電解時間：２０
分、電解液は硫酸濃度：２０ｇ／ｌ、シュウ酸＋クエン
酸濃度：４０ｇ／ｌの条件でアルマイト処理した時のデ
ータであり、浴温が３０℃以下でＨｖ３８０以上が得ら
れる。表１や表２の他のアルミニウム合金においても、
浴温を約３０℃以下に管理してアルマイト処理すること
によりアルマイト皮膜は、ピストンが摺動するシリンダ
内周面として実用上十分な耐摩耗性が得られる硬度のＨ
ｖ３８０以上となる。さらに図中ロは、電解液を硫酸濃
度：２０ｇ／ｌ、シュウ酸＋クエン酸濃度：０ｇ／ｌと
し、他の条件はイと同じとした時のデータであり、浴温
が約２０℃以下でＨｖ３８０以上が得られることを示
す。

【００５２】以上のような陽極酸化処理によりアルマイ
ト皮膜を形成後、水洗処理を施して電解液を除去し（ス
テップＳ２３）、２次電解処理を行う（ステップＳ２
４）。この２次電解処理おいて、アルマイト皮膜表面に
無数に形成されたピンホール底部に、固体潤滑剤を電解
作用により析出させてこれを堆積させ、ピンホール内を
その底部から固体潤滑剤で充填する。これにより、皮膜
表面の潤滑性がさらに高まり、耐摩耗性がさらに向上す
る。

【００５３】続いて、固体潤滑剤の電解液を水洗により
除去し（ステップＳ２５）、この水分をエアブローによ
り除去してシリンダブロックを乾燥させてアルマイト処
理が完了する（ステップＳ２６）。

【００５４】図８および図９は、前述のシリンダブロッ
ク製造プロセスの各工程における母材表面部分の断面図
である。図８は、脱脂処理後エッチングプロセスを省略
してアルマイト処理を行ったフローを順番に示す。図９
は、混酸エッチングを行った後にアルマイト処理を行っ
たフローを順番に示す。

【００５５】図８（Ａ）は、脱脂処理後の状態を示す。
アルミニウム合金からなる母材４０中にはシリコン粒子
やＳｉＣ等の金属炭化物やその他の金属間化合物粒子４
１が散在する。この母材４０の表面４０ａの油分等の汚
れが脱脂処理により除去される。脱脂処理後、アルマイ
ト処理が施され、同図（Ｂ）に示すように、母材４０上
にアルマイト皮膜４２が形成される。このアルマイト皮
膜４２中にもシリコン粒子４１が散在する。またアルマ
イト皮膜４２中には気泡４３が発生する。この気泡４３
は、前述のように、母材４０中に銅成分が含まれている
と多く発生する。

【００５６】続いて、熱処理またはバニシング加工が行
われ、同図（Ｃ）に示すように、アルマイト皮膜４２に
クラック４４が形成される。次に、同図（Ｄ）に示すよ
うに、ホーニング加工が施されアルマイト皮膜４２の表
面４２ａが仕上げられる。

【００５７】図９（Ａ）は、混酸エッチング処理後の状
態を示す。母材４０の表面のシリコン粒子４１がエッチ
ングにより除去され凹み４５が形成される。この状態で
アルマイト処理が施され、同図（Ｂ）に示すように、母
材４０の表面にアルマイト皮膜４２が形成される。この
アルマイト皮膜４２の表面には凹み４５が残っている。
続いて、熱処理またはバニシング加工が施され、同図
（Ｃ）に示すように、アルマイト皮膜４２にクラック４
４が形成される。次に、同図（Ｄ）に示すように、ホー
ニング加工が施されアルマイト皮膜４２の表面４２ａが
仕上げられる。この場合、アルマイト皮膜４２には、ク
ラック４４とともに混酸エッチングによる凹み４５が形
成されているため、オイルや固体潤滑剤の含浸量を多く
することができる。

【００５８】なお、耐酸性の金属間化合物粒子４１が表
面に露出する場合には混酸エッチングで溶出せず、アル
マイト処理後のアルマイト皮膜４２の表面に露出する。
あるいはアルマイト皮膜４２の表面に露出しないシリコ
ン粒子４１がホーニングによりアルマイト皮膜４２の表
面に露出する。このように、全ての工程を経た状態でシ
リコン粒子やＳｉＣ等の硬度の高い金属間化合物粒子４
１が表面に露出する場合には、アルマイト皮膜４２の表
面の平均硬度を高めることになり、耐摩耗性が向上す
る。

【００５９】さらに、脱脂処理後にアルカリエッチン
グ、熱処理あるいはバニシング、その後にホーニングす
る場合には、アルカリエッチングによりシリコン粒子４
１を残して母材４０の表面が除去されるので、アルマイ
ト皮膜４２の表面にシリコン粒子が突出し、最終工程の
ホーニングを経てもアルマイト皮膜４２の表面にシリコ
ン粒子が露出する。さらにアルマイト皮膜４２の表面下
に隠れるシリコン粒子もホーニングにより露出するの
で、アルマイト皮膜４２の表面の平均硬度を高めること
になり、耐摩耗性が向上する。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、アル
マイト処理される筒状内面を通って電解液が循環し、こ
の循環する電解液を冷却しながら陽極酸化反応が行われ
るため、アルマイト皮膜の生成効率が向上して皮膜形成
時間の短縮が図られる。また、電解液が循環するため、
アルマイト処理する物品全体を電解液槽内に浸漬する必
要がなくなり、電解液槽の小型化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるシリンダボアを有する内
燃機関の構成図。

【図２】 本発明の実施の形態に係るアルマイト処理装
置の構成図。

【図３】 スリーブレスシリンダブロック製造プロセス
のフローチャート。

【図４】 クラックの説明図。

【図５】 スリーブ鋳込みシリンダブロック製造プロセ
スのフローチャート。

【図６】 スリーブ圧入シリンダブロック製造プロセス
のフローチャート。

【図７】 アルマイト処理のフローチャート。

【図８】 シリンダブロック製造プロセスを順番に示す
断面図。

【図９】 別のシリンダブロック製造プロセスを順番に
示す断面図。

【図１０】 アルマイトの硬さに及ぼす浴温の影響を示
すグラフ。

【符号の説明】

１：内燃機関、２：シリンダヘッド、３：シリンダブロ
ック、４：クランクケース、５：吸気管、５ａ：吸気開
口部、６：吸気弁、７：排気管、７ａ：排気開口部、
８：排気弁、９：ピストン、１０：ピストンリング、１
１：ピストンピン、１２：コンロッド、１３：クランク
アーム、１４：クランク軸、１５：ガスケット、１６：
支持台、１７：スリーブ、１８：Ｏリング、１９：カバ
ー、２０：循環流路、２１：温度センサ、２２：冷媒配
管、２３：冷却コイル、２４：整流器、２５：制御装
置、２６：電解液槽、２７：電解液、２８：循環ポン
プ、２９：電極棒、３０：交流電源、３１：直流電源、
３２：冷却装置、４０：母材、４１：シリコン粒子、４
２：アルマイト皮膜、４３：気泡、４４：クラック、４
５：凹み。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルマイト処理すべき筒状内面の筒の軸に
   沿って電極を挿入し、 前記筒状内面を陽極電源側に、前記電極を陰極電源側に
   接続し、 前記電極と筒状内面との間に電解液を流してこれを循環
   させ、 循環する電解液を冷却することを特徴とする筒状内面を
   有する物品のアルマイト処理方法。
2. 【請求項２】アルマイト処理すべき筒状内面の筒の軸に
   沿って挿入された電極と、 陽極を前記筒状内面に接続し、陰極を前記電極に接続し
   た電源と、 前記電極と筒状内面との間を流れる電解液の循環流路
   と、 該循環流路上に配置した電解液槽と、 該循環流路途中に設けた循環ポンプと、 該循環流路途中に設けた電解液の冷却装置とを備えたこ
   とを特徴とする筒状内面を有する物品のアルマイト処理
   装置。
3. 【請求項３】前記電解液または前記筒状内面の温度検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の筒状内
   面を有する物品のアルマイト処理装置。
4. 【請求項４】前記循環流路は、アルマイト処理すべき物
   品の位置においては、前記筒状内面の内側のみを前記電
   解液が流れるように前記筒状内面の両端部がシールされ
   たことを特徴とする請求項２または３に記載の筒状内面
   を有する物品のアルマイト処理装置。
5. 【請求項５】前記アルマイト処理すべき筒状内面は、内
   燃機関のピストンの摺動面であることを特徴とする請求
   項２、３または４に記載の筒状内面を有する物品のアル
   マイト処理装置。