JP2000045096A - 自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法 - Google Patents
自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルマイト処理後、迅速に処理が可能で、一
貫ラインの設定が容易であり、しかも従来法と同等以上
の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の形
成が可能なアルマイト皮膜の製造方法を提供すること。 【解決手段】 アルミニウム母材にアルマイト処理を施
した後、モリブデンイオンを含有する水溶液中で前記ア
ルマイト処理を施したアルミニウム母材を陰極として電
解を行ってアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデンイオ
ンを集積するか、又はモリブデンイオンを含有する水溶
液中に浸漬してアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデン
イオンを含浸させ、次いで硫黄化合物含有ガス雰囲気中
に曝して微細孔中にモリブデン硫化物を形成させること
を特徴とする自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造
方法。
貫ラインの設定が容易であり、しかも従来法と同等以上
の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の形
成が可能なアルマイト皮膜の製造方法を提供すること。 【解決手段】 アルミニウム母材にアルマイト処理を施
した後、モリブデンイオンを含有する水溶液中で前記ア
ルマイト処理を施したアルミニウム母材を陰極として電
解を行ってアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデンイオ
ンを集積するか、又はモリブデンイオンを含有する水溶
液中に浸漬してアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデン
イオンを含浸させ、次いで硫黄化合物含有ガス雰囲気中
に曝して微細孔中にモリブデン硫化物を形成させること
を特徴とする自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造
方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性及び自己潤
滑性を有するアルマイト皮膜の製造方法に関する。
滑性を有するアルマイト皮膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムやアルミニウム合金などの
アルミニウム母材を陽極酸化して酸化皮膜（アルマイト
皮膜）を形成させるアルマイト処理は、アルミニウム母
材への耐摩耗性付与の表面処理方法として広く一般に用
いられている。アルマイト皮膜自体は高硬度で耐摩耗性
を有するものの、摺動部位に使用する場合には潤滑油等
の潤滑剤が不可欠であり、各種機械類に適用する場合に
はこれらの点を配慮した設計がなされている。しかし、
近年使用条件が過酷になり、潤滑剤の供給が不十分な状
況が生じる場合があり、その結果焼付き、摩耗損傷等に
至る例が多くなってきている。そのための対策として、
これらの損傷が生じる部位に固体潤滑剤を配置し、潤滑
剤が枯渇した場合にも自己潤滑性によって補えるように
した皮膜が開発されている。このような皮膜の例とし
て、アルマイト皮膜上にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）を吸着させたＰＴＦＥ吸着アルマイト皮膜、
あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）を含浸させたモ
リブデン硫化物含浸アルマイト皮膜がある。これらのう
ち、ＰＴＦＥ吸着アルマイト皮膜は初期なじみには効果
があるものの、表層のＰＴＦＥが除去されてしまうと、
それ以後の自己潤滑効果は望めない。一方、モリブデン
硫化物含浸アルマイト皮膜ではモリブデン硫化物が皮膜
の厚さ方向に分布しており、皮膜が存在する間は自己潤
滑性が発揮される効果があり、モリブデン硫化物の含浸
処理は有効な方法である。
アルミニウム母材を陽極酸化して酸化皮膜（アルマイト
皮膜）を形成させるアルマイト処理は、アルミニウム母
材への耐摩耗性付与の表面処理方法として広く一般に用
いられている。アルマイト皮膜自体は高硬度で耐摩耗性
を有するものの、摺動部位に使用する場合には潤滑油等
の潤滑剤が不可欠であり、各種機械類に適用する場合に
はこれらの点を配慮した設計がなされている。しかし、
近年使用条件が過酷になり、潤滑剤の供給が不十分な状
況が生じる場合があり、その結果焼付き、摩耗損傷等に
至る例が多くなってきている。そのための対策として、
これらの損傷が生じる部位に固体潤滑剤を配置し、潤滑
剤が枯渇した場合にも自己潤滑性によって補えるように
した皮膜が開発されている。このような皮膜の例とし
て、アルマイト皮膜上にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）を吸着させたＰＴＦＥ吸着アルマイト皮膜、
あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）を含浸させたモ
リブデン硫化物含浸アルマイト皮膜がある。これらのう
ち、ＰＴＦＥ吸着アルマイト皮膜は初期なじみには効果
があるものの、表層のＰＴＦＥが除去されてしまうと、
それ以後の自己潤滑効果は望めない。一方、モリブデン
硫化物含浸アルマイト皮膜ではモリブデン硫化物が皮膜
の厚さ方向に分布しており、皮膜が存在する間は自己潤
滑性が発揮される効果があり、モリブデン硫化物の含浸
処理は有効な方法である。
【０００３】このようなモリブデン硫化物含浸アルマイ
ト皮膜の形成方法として、種々の方法が提案されてお
り、例えば特開昭５３−１４６９３８号公報には、アル
マイト皮膜の多孔質表面をチオモリブデン酸アンモニウ
ム水溶液中で電解し、更に加熱処理することにより微細
孔中に二硫化モリブデンを含浸固定させるか（従来方法
）、あるいはアルマイト皮膜の多孔質表面をチオモリ
ブデン酸アンモニウム水溶液中で電解し、次いで、チオ
モリブデン酸アンモニウム水溶液と希硫酸に交互に浸漬
し、更に加熱処理する方法（従来方法）が、また、特
開昭５９−４１５１８号公報には、アルミニウム母材を
酸性電解浴にモリブデン酸の塩を添加して陽極酸化処理
するかもしくはアルカリ電解浴にチオモリブデン酸の塩
を添加して陽極酸化処理し、次いで得られた陽極酸化皮
膜をチオモリブデン酸の塩を含む電解液中で二次電解処
理する方法（従来方法）が開示されている。また、特
公平２−４２９１６号公報には、アルミニウム母材を陽
極酸化処理し、必要により前処理した後、チオモリブデ
ン酸塩の水溶液と酸の水溶液とによる二液交互浸漬処理
を行い、次いでチオモリブデン酸塩の電解液中で二次電
解を行って、陽極酸化被膜中にモリブデン硫化物を含浸
させる方法が開示されている（従来方法）。
ト皮膜の形成方法として、種々の方法が提案されてお
り、例えば特開昭５３−１４６９３８号公報には、アル
マイト皮膜の多孔質表面をチオモリブデン酸アンモニウ
ム水溶液中で電解し、更に加熱処理することにより微細
孔中に二硫化モリブデンを含浸固定させるか（従来方法
）、あるいはアルマイト皮膜の多孔質表面をチオモリ
ブデン酸アンモニウム水溶液中で電解し、次いで、チオ
モリブデン酸アンモニウム水溶液と希硫酸に交互に浸漬
し、更に加熱処理する方法（従来方法）が、また、特
開昭５９−４１５１８号公報には、アルミニウム母材を
酸性電解浴にモリブデン酸の塩を添加して陽極酸化処理
するかもしくはアルカリ電解浴にチオモリブデン酸の塩
を添加して陽極酸化処理し、次いで得られた陽極酸化皮
膜をチオモリブデン酸の塩を含む電解液中で二次電解処
理する方法（従来方法）が開示されている。また、特
公平２−４２９１６号公報には、アルミニウム母材を陽
極酸化処理し、必要により前処理した後、チオモリブデ
ン酸塩の水溶液と酸の水溶液とによる二液交互浸漬処理
を行い、次いでチオモリブデン酸塩の電解液中で二次電
解を行って、陽極酸化被膜中にモリブデン硫化物を含浸
させる方法が開示されている（従来方法）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらのモリブデン硫
化物含浸アルマイト皮膜の形成方法は、それぞれ特徴を
有するものではあるが、前記従来方法では２００℃以
上の加熱処理が必要であり、この温度では母材のアルミ
ニウム合金の強度低下を招く恐れがあり、では交互浸
漬を行うため製造工程が複雑となり、ではベースとな
るアルマイト化処理に使用する液の組成が複雑化し、液
管理に多大な労力を要するという問題点がある。また、
前記の方法によれば、アルマイト処理後に２種類の水
溶液への交互浸漬、二次電解の処理を行うことになり、
製造工程が複雑なため処理時間が長く、工程管理、品質
管理に多大な労力を必要とする欠点がある。特に２種類
の水溶液への交互浸漬の工程を含むため、量産品の一貫
ラインの設定が難しく、別ラインを設けるかあるいはラ
インスピードを低下させ、全体をそのスピードに合わせ
ることになるので、全体の施工時間が長くなる。
化物含浸アルマイト皮膜の形成方法は、それぞれ特徴を
有するものではあるが、前記従来方法では２００℃以
上の加熱処理が必要であり、この温度では母材のアルミ
ニウム合金の強度低下を招く恐れがあり、では交互浸
漬を行うため製造工程が複雑となり、ではベースとな
るアルマイト化処理に使用する液の組成が複雑化し、液
管理に多大な労力を要するという問題点がある。また、
前記の方法によれば、アルマイト処理後に２種類の水
溶液への交互浸漬、二次電解の処理を行うことになり、
製造工程が複雑なため処理時間が長く、工程管理、品質
管理に多大な労力を必要とする欠点がある。特に２種類
の水溶液への交互浸漬の工程を含むため、量産品の一貫
ラインの設定が難しく、別ラインを設けるかあるいはラ
インスピードを低下させ、全体をそのスピードに合わせ
ることになるので、全体の施工時間が長くなる。
【０００５】摺動特性に影響を与える要因として、硬さ
及び潤滑剤の存在に加えて摺動部位の表面粗さがある。
アルマイト処理によって皮膜の硬さは向上するものの、
表面粗さは皮膜形成によって処理前の母材表面よりも劣
化し、粗度は悪くなる。そこで、モリブデン硫化物の含
浸効果を最大限に発揮させるため、できるだけ表面粗度
の劣化の少ないアルマイト処理方法の選定が望まれてい
る。アルマイト処理による表面粗度低下はアルミニウム
合金の中でもＡｌ−Ｓｉ系鋳物合金で特に著しく、母材
中に含まれるＳｉの影響によりアルマイト処理後の表面
粗度低下が大きい。中でもＡＣＤ１２あるいはＡＣＤ１
０材を用いたダイカスト品では、母材中に針状Ｓｉが存
在するためこれがアルマイト処理時の電気の流れを阻害
し、一般的に行われる硫酸浴では皮膜が成長しにくい、
硬度が得られない、Ｓｉ密集部の被膜が成長せず逆にア
ルミニウム生地部は成長が大きいなどの問題があり、結
果的に面粗度が極めて悪いものとなるが、これらの現象
は止むを得ないものとされていた。なお、Ａｌ−Ｓｉ系
鋳物材でも熱処理（溶体化処理）が施されたものはＳｉ
の形状が丸みを帯びるため通電状況がよくなり、ダイカ
スト品に比べれば被膜硬度が高く、表面粗度は良化する
傾向にある。本発明はこのような従来技術の実状に鑑
み、アルマイト処理後のモリブデン硫化物の含浸工程に
おいて、製造スピードを変えることなく迅速に処理が可
能で、一貫ラインの設定が容易であり、しかも従来法と
同等以上の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト
皮膜の形成が可能なアルマイト皮膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。
及び潤滑剤の存在に加えて摺動部位の表面粗さがある。
アルマイト処理によって皮膜の硬さは向上するものの、
表面粗さは皮膜形成によって処理前の母材表面よりも劣
化し、粗度は悪くなる。そこで、モリブデン硫化物の含
浸効果を最大限に発揮させるため、できるだけ表面粗度
の劣化の少ないアルマイト処理方法の選定が望まれてい
る。アルマイト処理による表面粗度低下はアルミニウム
合金の中でもＡｌ−Ｓｉ系鋳物合金で特に著しく、母材
中に含まれるＳｉの影響によりアルマイト処理後の表面
粗度低下が大きい。中でもＡＣＤ１２あるいはＡＣＤ１
０材を用いたダイカスト品では、母材中に針状Ｓｉが存
在するためこれがアルマイト処理時の電気の流れを阻害
し、一般的に行われる硫酸浴では皮膜が成長しにくい、
硬度が得られない、Ｓｉ密集部の被膜が成長せず逆にア
ルミニウム生地部は成長が大きいなどの問題があり、結
果的に面粗度が極めて悪いものとなるが、これらの現象
は止むを得ないものとされていた。なお、Ａｌ−Ｓｉ系
鋳物材でも熱処理（溶体化処理）が施されたものはＳｉ
の形状が丸みを帯びるため通電状況がよくなり、ダイカ
スト品に比べれば被膜硬度が高く、表面粗度は良化する
傾向にある。本発明はこのような従来技術の実状に鑑
み、アルマイト処理後のモリブデン硫化物の含浸工程に
おいて、製造スピードを変えることなく迅速に処理が可
能で、一貫ラインの設定が容易であり、しかも従来法と
同等以上の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト
皮膜の形成が可能なアルマイト皮膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はアルミニウム母
材にアルマイト処理を施した後、モリブデンイオンを含
有する水溶液中で前記アルマイト処理を施したアルミニ
ウム母材を陰極として電解を行ってアルマイト皮膜の微
細孔中にモリブデンイオンを集積するか、又はモリブデ
ンイオンを含有する水溶液中に浸漬してアルマイト皮膜
の微細孔中にモリブデンイオンを含浸させ、次いで硫黄
化合物含有雰囲気中に曝して微細孔中にモリブデン硫化
物を形成させることを特徴とする自己潤滑性を有するア
ルマイト皮膜の製造方法である。本発明の好ましい態様
として、前記アルマイト処理を１５０〜３５０ｇ／リッ
トルの硫酸及び５〜６０ｇ／リットルのシュウ酸を含む
電解液を使用し、リップル率５％以内の波形の整流され
た直流電流により、電流密度０．５〜４Ａ／ｄｍ 2 、液
温１０〜３５℃の条件で行うことを特徴とする前記の自
己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造方法がある。
材にアルマイト処理を施した後、モリブデンイオンを含
有する水溶液中で前記アルマイト処理を施したアルミニ
ウム母材を陰極として電解を行ってアルマイト皮膜の微
細孔中にモリブデンイオンを集積するか、又はモリブデ
ンイオンを含有する水溶液中に浸漬してアルマイト皮膜
の微細孔中にモリブデンイオンを含浸させ、次いで硫黄
化合物含有雰囲気中に曝して微細孔中にモリブデン硫化
物を形成させることを特徴とする自己潤滑性を有するア
ルマイト皮膜の製造方法である。本発明の好ましい態様
として、前記アルマイト処理を１５０〜３５０ｇ／リッ
トルの硫酸及び５〜６０ｇ／リットルのシュウ酸を含む
電解液を使用し、リップル率５％以内の波形の整流され
た直流電流により、電流密度０．５〜４Ａ／ｄｍ 2 、液
温１０〜３５℃の条件で行うことを特徴とする前記の自
己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造方法がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、純アルミニウム
又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材にアル
マイト皮膜を形成させる工程と、得られたアルマイト皮
膜中に潤滑剤であるモリブデン硫化物を含浸させる工程
の２工程で構成される。アルマイト処理は電解液中で処
理対象物のワーク（アルミニウム母材）を陽極とし、陰
極には鉛合金あるいは黒鉛板等を用いて電解し、陽極酸
化により多孔質のアルマイト皮膜を形成させるもので、
皮膜の性状に影響を及ぼす主な要因としては電解液の組
成、液温、電流密度、電流波形等がある。このアルマイ
ト処理の一般的な条件は表１のとおりであり、これは通
常のアルマイト処理方法として広く行われている方法で
ある。本発明の方法におけるアルマイト処理方法として
はこのような一般的な方法のほか、母材の種類や使用目
的等に応じて適当な条件を組み合わせた方法を採ること
ができる。
又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材にアル
マイト皮膜を形成させる工程と、得られたアルマイト皮
膜中に潤滑剤であるモリブデン硫化物を含浸させる工程
の２工程で構成される。アルマイト処理は電解液中で処
理対象物のワーク（アルミニウム母材）を陽極とし、陰
極には鉛合金あるいは黒鉛板等を用いて電解し、陽極酸
化により多孔質のアルマイト皮膜を形成させるもので、
皮膜の性状に影響を及ぼす主な要因としては電解液の組
成、液温、電流密度、電流波形等がある。このアルマイ
ト処理の一般的な条件は表１のとおりであり、これは通
常のアルマイト処理方法として広く行われている方法で
ある。本発明の方法におけるアルマイト処理方法として
はこのような一般的な方法のほか、母材の種類や使用目
的等に応じて適当な条件を組み合わせた方法を採ること
ができる。
【０００８】
【表１】
【０００９】前記アルマイト処理において、電解液に１
５０〜３５０ｇ／リットルの硫酸及び５〜６０ｇ／リッ
トルのシュウ酸を含む水溶液を使用し、処理温度を高め
とし、リップル率５％以内の波形の整流された直流電流
を使用することによって、十分な皮膜硬さで、表１に示
す通常のアルマイト処理に比較して平滑で表面粗度の良
好なアルマイト皮膜を得ることができる。この場合のア
ルマイト処理条件を表２に示す。アルミニウム母材のア
ルマイト処理においては、Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材が最も皮
膜形成が難しく、次いで熱処理された鋳物材、純アルミ
ニウムに近い展伸材の順で皮膜形成は容易となる。Ａｌ
−Ｓｉ系鋳物材の場合、表１に示す通常のアルマイト処
理では形成された皮膜の硬度が低い、膜厚が薄く、表面
粗さが大きいなどの問題あるが、表２の処理方法によれ
ばＡｌ−Ｓｉ系鋳物材（ダイカスト品を含む）について
も、実用レベルのアルマイト皮膜を形成することができ
る。
５０〜３５０ｇ／リットルの硫酸及び５〜６０ｇ／リッ
トルのシュウ酸を含む水溶液を使用し、処理温度を高め
とし、リップル率５％以内の波形の整流された直流電流
を使用することによって、十分な皮膜硬さで、表１に示
す通常のアルマイト処理に比較して平滑で表面粗度の良
好なアルマイト皮膜を得ることができる。この場合のア
ルマイト処理条件を表２に示す。アルミニウム母材のア
ルマイト処理においては、Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材が最も皮
膜形成が難しく、次いで熱処理された鋳物材、純アルミ
ニウムに近い展伸材の順で皮膜形成は容易となる。Ａｌ
−Ｓｉ系鋳物材の場合、表１に示す通常のアルマイト処
理では形成された皮膜の硬度が低い、膜厚が薄く、表面
粗さが大きいなどの問題あるが、表２の処理方法によれ
ばＡｌ−Ｓｉ系鋳物材（ダイカスト品を含む）について
も、実用レベルのアルマイト皮膜を形成することができ
る。
【００１０】
【表２】
【００１１】このようにして多孔質のアルマイト皮膜を
形成させたアルミニウム母材を被処理物とし、モリブデ
ンイオンを含有する水溶液中で前記被処理物を陰極とし
て電解を行い、アルマイト皮膜の微細孔中にモリブデン
の陽イオンを集積させる。モリブデンイオンを含有する
水溶液は、塩化モリブデン（ＩＶ、Ｖ）、酸化モリブデ
ン、モリブデン酸ナトリウムなどのモリブデンの陽イオ
ンを生じるモリブデン化合物を水に溶解させて調製す
る。モリブデン化合物として塩化モリブデン（Ｖ）を使
用した場合の電解条件を表３に示す。なお、アルミニウ
ム母材の性状、目的とする自己潤滑性を有するアルマイ
ト皮膜の性能等によっては、アルミニウム母材をモリブ
デンイオンを含有する水溶液中に浸漬し、アルマイト皮
膜の微細孔中にモリブデンイオンを含浸させるだけでも
よい。
形成させたアルミニウム母材を被処理物とし、モリブデ
ンイオンを含有する水溶液中で前記被処理物を陰極とし
て電解を行い、アルマイト皮膜の微細孔中にモリブデン
の陽イオンを集積させる。モリブデンイオンを含有する
水溶液は、塩化モリブデン（ＩＶ、Ｖ）、酸化モリブデ
ン、モリブデン酸ナトリウムなどのモリブデンの陽イオ
ンを生じるモリブデン化合物を水に溶解させて調製す
る。モリブデン化合物として塩化モリブデン（Ｖ）を使
用した場合の電解条件を表３に示す。なお、アルミニウ
ム母材の性状、目的とする自己潤滑性を有するアルマイ
ト皮膜の性能等によっては、アルミニウム母材をモリブ
デンイオンを含有する水溶液中に浸漬し、アルマイト皮
膜の微細孔中にモリブデンイオンを含浸させるだけでも
よい。
【００１２】
【表３】
【００１３】次に微細孔中にモリブデンイオンが集積し
た被処理物又はモリブデンイオンを含浸させた被処理物
を硫化水素、二硫化ジメチル、二硫化炭素などの硫黄化
合物含有雰囲気中に曝してモリブデンイオンと硫黄化合
物を反応させ、微細孔中に二硫化モリブデンなどのモリ
ブデン硫化物を形成させる。硫黄化合物含有ガス雰囲気
に曝す方法としては、前記微細孔中にモリブデンイオン
が集積した被処理物を水中に浸漬し、硫化水素などの硫
黄化合物含有ガスを吹き込んでバブリングさせ、飽和状
態として反応させる方法が好適である。
た被処理物又はモリブデンイオンを含浸させた被処理物
を硫化水素、二硫化ジメチル、二硫化炭素などの硫黄化
合物含有雰囲気中に曝してモリブデンイオンと硫黄化合
物を反応させ、微細孔中に二硫化モリブデンなどのモリ
ブデン硫化物を形成させる。硫黄化合物含有ガス雰囲気
に曝す方法としては、前記微細孔中にモリブデンイオン
が集積した被処理物を水中に浸漬し、硫化水素などの硫
黄化合物含有ガスを吹き込んでバブリングさせ、飽和状
態として反応させる方法が好適である。
【００１４】図１に示すように、アルミニウム母材３の
表面に形成させたアルマイト皮膜には、一般にポアと呼
ばれる微細孔が存在する（図１の符号１）。本発明の方
法においてはこのポア１を利用し塩化モリブデン等のモ
リブデンイオン含有水溶液中での電解によってモリブデ
ンイオンをポア１内に引き寄せ、微細孔中にモリブデン
イオンを集積した形とし、その後硫化水素などの硫黄化
合物含有ガスをバブリングさせて水中で反応させ、二硫
化モリブデンなどのモリブデン硫化物を形成させるので
ある。すなわち、図１に示すアルマイト膜壁２に囲まれ
たポア１内の反応物４がモリブデンイオンであり、これ
が次の工程で硫化水素等と反応してモリブデン硫化物と
なり、ポア１内に堆積する。なお、アルミニウム母材を
モリブデンイオンを含有する水溶液中に浸漬して微細孔
中にモリブデンイオンを含浸させたものでは、電解処理
を行ったものに比較して微細孔中のモリブデンイオンの
集積密度は小さくなるが、使用目的によっては十分な量
のモリブデン硫化物を形成させることができる。
表面に形成させたアルマイト皮膜には、一般にポアと呼
ばれる微細孔が存在する（図１の符号１）。本発明の方
法においてはこのポア１を利用し塩化モリブデン等のモ
リブデンイオン含有水溶液中での電解によってモリブデ
ンイオンをポア１内に引き寄せ、微細孔中にモリブデン
イオンを集積した形とし、その後硫化水素などの硫黄化
合物含有ガスをバブリングさせて水中で反応させ、二硫
化モリブデンなどのモリブデン硫化物を形成させるので
ある。すなわち、図１に示すアルマイト膜壁２に囲まれ
たポア１内の反応物４がモリブデンイオンであり、これ
が次の工程で硫化水素等と反応してモリブデン硫化物と
なり、ポア１内に堆積する。なお、アルミニウム母材を
モリブデンイオンを含有する水溶液中に浸漬して微細孔
中にモリブデンイオンを含浸させたものでは、電解処理
を行ったものに比較して微細孔中のモリブデンイオンの
集積密度は小さくなるが、使用目的によっては十分な量
のモリブデン硫化物を形成させることができる。
【００１５】このようにして得られた微細孔中に二硫化
モリブデンなどのモリブデン硫化物を堆積させたアルマ
イト皮膜は、高い耐摩耗性及び自己潤滑性を有するもで
あって、各種機械類の摺動部位に適用する材料として好
適なものである。特にアルマイト処理を前記表２の条件
で行う場合には、表１に示す一般的なアルマイト処理条
件では良好なアルマイト皮膜が得られなかったＡｌ−Ｓ
ｉ系鋳物材についても表面が平滑で面粗度が良好なアル
マイト皮膜が形成できるので、これにモリブデン硫化物
を含浸させることによって、摺動特性が優れた自己潤滑
性アルマイト皮膜を得ることができる。
モリブデンなどのモリブデン硫化物を堆積させたアルマ
イト皮膜は、高い耐摩耗性及び自己潤滑性を有するもで
あって、各種機械類の摺動部位に適用する材料として好
適なものである。特にアルマイト処理を前記表２の条件
で行う場合には、表１に示す一般的なアルマイト処理条
件では良好なアルマイト皮膜が得られなかったＡｌ−Ｓ
ｉ系鋳物材についても表面が平滑で面粗度が良好なアル
マイト皮膜が形成できるので、これにモリブデン硫化物
を含浸させることによって、摺動特性が優れた自己潤滑
性アルマイト皮膜を得ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。 （実施例１）供試体としてアルミニウムのＡ１１００材
を用い、硫酸３００ｇ／リットル、溶存アルミニウム５
ｇ／リットルの電解液中にて液温を５℃に保持して、被
処理物を陽極としてアルマイト処理を行った。アルマイ
ト処理の条件は電流密度３Ａ／ｄｍ2 （電流はリップル
率５％以内の整流された直流）で２０分間の処理とし、
厚さが約２０μｍのアルマイト皮膜を形成させた。この
皮膜の固さはＨｖ３５０、表面粗度はＲmax.が６μｍで
あった。
説明する。 （実施例１）供試体としてアルミニウムのＡ１１００材
を用い、硫酸３００ｇ／リットル、溶存アルミニウム５
ｇ／リットルの電解液中にて液温を５℃に保持して、被
処理物を陽極としてアルマイト処理を行った。アルマイ
ト処理の条件は電流密度３Ａ／ｄｍ2 （電流はリップル
率５％以内の整流された直流）で２０分間の処理とし、
厚さが約２０μｍのアルマイト皮膜を形成させた。この
皮膜の固さはＨｖ３５０、表面粗度はＲmax.が６μｍで
あった。
【００１７】このアルマイト皮膜を形成させた供試体を
塩化モリブデンの１ｗｔ％水溶液中に浸漬し、供試体
（被処理物）を陰極に設定し、黒鉛板を対極として電解
を行った。この時の通電条件は電流密度５０ｍＡ／ｄｍ
2 で３０分間の処理を行った。次いで、この供試体を水
中に浸漬して硫化水素をバブリングさせ２０分間処理し
て微細孔中に集積しているモリブデンイオンと反応さ
せ、二硫化モリブデンを主体とするモリブデン硫化物を
生成させた。
塩化モリブデンの１ｗｔ％水溶液中に浸漬し、供試体
（被処理物）を陰極に設定し、黒鉛板を対極として電解
を行った。この時の通電条件は電流密度５０ｍＡ／ｄｍ
2 で３０分間の処理を行った。次いで、この供試体を水
中に浸漬して硫化水素をバブリングさせ２０分間処理し
て微細孔中に集積しているモリブデンイオンと反応さ
せ、二硫化モリブデンを主体とするモリブデン硫化物を
生成させた。
【００１８】得られた自己潤滑性を有するアルマイト皮
膜試料についてＸ線マイクロアナライザによるＭｏ分布
の測定及びＸ線回折分析の結果、アルマイト皮膜中に二
硫化モリブデンが分布していることが確認された。ま
た、ピンオンディスク試験機による摩擦試験の結果は図
２に示すとおりであり、アルマイトに比べて低い摩擦系
数を有していることがわかる。
膜試料についてＸ線マイクロアナライザによるＭｏ分布
の測定及びＸ線回折分析の結果、アルマイト皮膜中に二
硫化モリブデンが分布していることが確認された。ま
た、ピンオンディスク試験機による摩擦試験の結果は図
２に示すとおりであり、アルマイトに比べて低い摩擦系
数を有していることがわかる。
【００１９】（実施例２）テストピースとしてＡｌ−Ｓ
ｉ系鋳物材のＴ６処理を施工した小片を陽極とし、陰極
としてＴｉ板を用いて、硫酸３００ｇ／リットル及びシ
ュウ酸１０ｇ／リットルを含む電解液中で、液温３０℃
で３Ａ／ｄｍ2 の電流密度でリップル率５％以内の整流
された直流電流を２０分間印加するアルマイト処理を行
って厚さ約２０μｍのアルマイト皮膜を形成させた。そ
の結果、テストピース表面は処理前の加工面の面粗度が
Ｒmax.で約１μｍであったものがＲmax.で約５μｍとな
っており、良好な粗さを保持していた。通常、この材料
でこの厚さの皮膜では面粗度はＲmax.が１０〜１５μｍ
程度となるが、このアルマイト処理の場合は通常のアル
マイト処理に比較して面粗度は大幅に改良されることが
明らかとなった。なお、皮膜の硬さはＨｖ３００であ
り、十分な硬さを有していた。
ｉ系鋳物材のＴ６処理を施工した小片を陽極とし、陰極
としてＴｉ板を用いて、硫酸３００ｇ／リットル及びシ
ュウ酸１０ｇ／リットルを含む電解液中で、液温３０℃
で３Ａ／ｄｍ2 の電流密度でリップル率５％以内の整流
された直流電流を２０分間印加するアルマイト処理を行
って厚さ約２０μｍのアルマイト皮膜を形成させた。そ
の結果、テストピース表面は処理前の加工面の面粗度が
Ｒmax.で約１μｍであったものがＲmax.で約５μｍとな
っており、良好な粗さを保持していた。通常、この材料
でこの厚さの皮膜では面粗度はＲmax.が１０〜１５μｍ
程度となるが、このアルマイト処理の場合は通常のアル
マイト処理に比較して面粗度は大幅に改良されることが
明らかとなった。なお、皮膜の硬さはＨｖ３００であ
り、十分な硬さを有していた。
【００２０】次にこの平滑なアルマイト皮膜を形成した
テストピースを、塩化モリブデンの１ｗｔ％水溶液に浸
漬し、被処理物であるテストピースを陰極とし、対極の
陽極に黒鉛板を使用して電流密度１０ｍＡ／ｄｍ2 、２
０〜２５℃で１０分間直流電解を行った。その後、この
テストピースを水中に浸漬して硫化水素をバブリングさ
せ２０分間処理を行い、微細孔中に集積しているモリブ
デンイオンと反応させ、二硫化モリブデンを主体とする
モリブデン硫化物を生成させた。このようにして得られ
た自己潤滑性を有するアルマイト皮膜を形成させたテス
トピースを用いて摺動試験を行った。試験は相手材とし
て工具鋼を使用し、本処理材と工具鋼との摺動による耐
焼付性試験を実施した。また、通常のアルマイトと工具
鋼との摺動による耐焼付性試験を実施し、本処理材との
比較を行った。その結果、この実施例により得られたテ
ストピースの皮膜は、通常のアルマイト処理を行ったも
のに比べて２倍の焼付限界値を有していた。
テストピースを、塩化モリブデンの１ｗｔ％水溶液に浸
漬し、被処理物であるテストピースを陰極とし、対極の
陽極に黒鉛板を使用して電流密度１０ｍＡ／ｄｍ2 、２
０〜２５℃で１０分間直流電解を行った。その後、この
テストピースを水中に浸漬して硫化水素をバブリングさ
せ２０分間処理を行い、微細孔中に集積しているモリブ
デンイオンと反応させ、二硫化モリブデンを主体とする
モリブデン硫化物を生成させた。このようにして得られ
た自己潤滑性を有するアルマイト皮膜を形成させたテス
トピースを用いて摺動試験を行った。試験は相手材とし
て工具鋼を使用し、本処理材と工具鋼との摺動による耐
焼付性試験を実施した。また、通常のアルマイトと工具
鋼との摺動による耐焼付性試験を実施し、本処理材との
比較を行った。その結果、この実施例により得られたテ
ストピースの皮膜は、通常のアルマイト処理を行ったも
のに比べて２倍の焼付限界値を有していた。
【００２１】（実施例３）Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材でダイカ
ストされた材料（ＡＤＣ１２）を供試材として皮膜形成
を行った。この供試材を陽極とし、陰極としてＴｉ板を
用いて、硫酸２００ｇ／リットル及びシュウ酸５０ｇ／
リットルを含む電解液中で、液温３０℃で３Ａ／ｄｍ2
の電流密度でリップル率５％以内に整流された直流電流
を２０分間印加するアルマイト処理を行って厚さ約１５
μｍのアルマイト皮膜を形成させた。その結果、テスト
ピース表面は処理前の加工面の面粗度がＲmax.で約１μ
ｍであったものがＲmax.で約５μｍとなっており、良好
な粗さを保持していた。皮膜の硬さはＨｖ２５０であ
り、目標とするＨｖ２５０以上を確保していた。得られ
たアルマイト処理材を、実施例２と同様に処理してモリ
ブデン硫化物含浸皮膜とした。
ストされた材料（ＡＤＣ１２）を供試材として皮膜形成
を行った。この供試材を陽極とし、陰極としてＴｉ板を
用いて、硫酸２００ｇ／リットル及びシュウ酸５０ｇ／
リットルを含む電解液中で、液温３０℃で３Ａ／ｄｍ2
の電流密度でリップル率５％以内に整流された直流電流
を２０分間印加するアルマイト処理を行って厚さ約１５
μｍのアルマイト皮膜を形成させた。その結果、テスト
ピース表面は処理前の加工面の面粗度がＲmax.で約１μ
ｍであったものがＲmax.で約５μｍとなっており、良好
な粗さを保持していた。皮膜の硬さはＨｖ２５０であ
り、目標とするＨｖ２５０以上を確保していた。得られ
たアルマイト処理材を、実施例２と同様に処理してモリ
ブデン硫化物含浸皮膜とした。
【００２２】得られた自己潤滑性を有するアルマイト皮
膜を形成させた供試材について、実施例２と同様に摺動
試験を行った結果、通常のアルマイト処理を行ったもの
に比べて２倍の焼付限界値を有していた。なお、実施例
２及び３で得られた自己潤滑性を有するアルマイト皮膜
の摩擦係数は、実施例１で得られたものとほぼ同等であ
った。Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材においては、ほぼ同等の成分
組成であっても鋳造方法、熱処理方法によって存在する
Ｓｉの形状が異なってくる。特にＡＤＣ１２材等ダイカ
ストされた材料は針状の微細なＳｉが分布し、これらが
アルマイト処理時の電流を阻害するため、十分な膜厚を
確保できない、表面粗さが劣化する、十分な硬さの皮膜
が得られない等の問題がある。市場ではダイカスト品の
場合、これらの現象はやむを得ないものとして受け止め
られていたが、本発明によりこれらの問題点は改良さ
れ、良好な品質の自己潤滑性を有するアルマイト皮膜を
得ることができた。
膜を形成させた供試材について、実施例２と同様に摺動
試験を行った結果、通常のアルマイト処理を行ったもの
に比べて２倍の焼付限界値を有していた。なお、実施例
２及び３で得られた自己潤滑性を有するアルマイト皮膜
の摩擦係数は、実施例１で得られたものとほぼ同等であ
った。Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材においては、ほぼ同等の成分
組成であっても鋳造方法、熱処理方法によって存在する
Ｓｉの形状が異なってくる。特にＡＤＣ１２材等ダイカ
ストされた材料は針状の微細なＳｉが分布し、これらが
アルマイト処理時の電流を阻害するため、十分な膜厚を
確保できない、表面粗さが劣化する、十分な硬さの皮膜
が得られない等の問題がある。市場ではダイカスト品の
場合、これらの現象はやむを得ないものとして受け止め
られていたが、本発明によりこれらの問題点は改良さ
れ、良好な品質の自己潤滑性を有するアルマイト皮膜を
得ることができた。
【００２３】（実施例４）テストピースとしてＡｌ−Ｓ
ｉ系鋳物材のＴ６処理を施行した小片を陽極とし、陰極
としてＴｉ板を用い、実施例２に示した条件でアルマイ
ト処理を行い、約２０μｍの膜厚で表面粗さがＲmax.で
約５μｍの皮膜を形成した。このテストピースを塩化モ
リブデンの１ｗｔ％水溶液中に４０分間浸漬し、その
後、このテストピースを水中に浸漬し硫化水素をバブリ
ングさせ２０分間処理を行い、微細孔中に集積している
モリブデンイオンと反応させ、二硫化モリブデンを主体
とするモリブデン硫化物を生成させた。このアルマイト
処理材について実施例２と同様の摺動試験を実施した結
果、通常のアルマイト処理を行ったものに比べて約１．
５倍の焼付限界値を有していた。
ｉ系鋳物材のＴ６処理を施行した小片を陽極とし、陰極
としてＴｉ板を用い、実施例２に示した条件でアルマイ
ト処理を行い、約２０μｍの膜厚で表面粗さがＲmax.で
約５μｍの皮膜を形成した。このテストピースを塩化モ
リブデンの１ｗｔ％水溶液中に４０分間浸漬し、その
後、このテストピースを水中に浸漬し硫化水素をバブリ
ングさせ２０分間処理を行い、微細孔中に集積している
モリブデンイオンと反応させ、二硫化モリブデンを主体
とするモリブデン硫化物を生成させた。このアルマイト
処理材について実施例２と同様の摺動試験を実施した結
果、通常のアルマイト処理を行ったものに比べて約１．
５倍の焼付限界値を有していた。
【００２４】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来法と同等以
上の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト皮膜
を、比較的簡単な操作により製造することができる。特
に、特定のアルマイト処理条件を設定することにより、
Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材についても平滑なアルマイト皮膜と
することができ、摺動特性の優れた自己潤滑性を有する
アルマイト皮膜を得ることができる。本発明の方法は、
アルミニウム母材のアルマイト処理後、製造スピードを
変えることなく迅速な処理が可能で、一貫ラインの設定
が容易な方法であり、工業的な利用価値の高いものであ
る。
上の耐摩耗性及び自己潤滑性を有するアルマイト皮膜
を、比較的簡単な操作により製造することができる。特
に、特定のアルマイト処理条件を設定することにより、
Ａｌ−Ｓｉ系鋳物材についても平滑なアルマイト皮膜と
することができ、摺動特性の優れた自己潤滑性を有する
アルマイト皮膜を得ることができる。本発明の方法は、
アルミニウム母材のアルマイト処理後、製造スピードを
変えることなく迅速な処理が可能で、一貫ラインの設定
が容易な方法であり、工業的な利用価値の高いものであ
る。
【図１】アルマイト皮膜の断面を示す模式図。
【図２】実施例で得られた自己潤滑性を有するアルマイ
ト皮膜試料の摩擦試験結果を示す図。
ト皮膜試料の摩擦試験結果を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム母材にアルマイト処理を施
した後、モリブデンイオンを含有する水溶液中で前記ア
ルマイト処理を施したアルミニウム母材を陰極として電
解を行ってアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデンイオ
ンを集積するか、又はモリブデンイオンを含有する水溶
液中に浸漬してアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデン
イオンを含浸させ、次いで硫黄化合物含有雰囲気中に曝
して微細孔中にモリブデン硫化物を形成させることを特
徴とする自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造方
法。 - 【請求項２】 前記アルマイト処理を１５０〜３５０ｇ
／リットルの硫酸及び５〜６０ｇ／リットルのシュウ酸
を含む電解液を使用し、リップル率５％以内の波形の整
流された直流電流により、電流密度０．５〜４Ａ／ｄｍ
2 、液温１０〜３５℃の条件で行うことを特徴とする請
求項１に記載の自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11141691A JP2000045096A (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-21 | 自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072798 | 1998-05-22 | ||
| JP10-140727 | 1998-05-22 | ||
| JP11141691A JP2000045096A (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-21 | 自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045096A true JP2000045096A (ja) | 2000-02-15 |
Family
ID=26473164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11141691A Withdrawn JP2000045096A (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-21 | 自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000045096A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1306070C (zh) * | 2003-12-04 | 2007-03-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 多孔阳极氧化铝膜的自润滑处理方法 |
| CN102011166A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-04-13 | 安泰科技股份有限公司 | 一种超低摩擦系数的铝基复合材料及其制备方法 |
| CN102286766A (zh) * | 2011-09-26 | 2011-12-21 | 西华大学 | 铝合金硬质阳极氧化膜及其工艺方法 |
-
1999
- 1999-05-21 JP JP11141691A patent/JP2000045096A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1306070C (zh) * | 2003-12-04 | 2007-03-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 多孔阳极氧化铝膜的自润滑处理方法 |
| CN102011166A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-04-13 | 安泰科技股份有限公司 | 一种超低摩擦系数的铝基复合材料及其制备方法 |
| CN102286766A (zh) * | 2011-09-26 | 2011-12-21 | 西华大学 | 铝合金硬质阳极氧化膜及其工艺方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |