JP5750305B2 - Anodized workpiece - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウムを主体とする被加工材の表面に陽極酸化により硬質皮膜が形成されたアルマイト加工物に関する。 The present invention relates to an alumite processed product in which a hard film is formed by anodic oxidation on the surface of a workpiece mainly composed of aluminum.
例えば、自動車のブレーキピストン部品やオートマチック車の自動変速機に使用される油圧制御コントロールバルブ(スプール)等の製品では、材料(被加工材)のアルミニウム合金の耐久性や耐食性、耐摩耗性等を向上させるために、被加工材の表面に陽極酸化により硬質皮膜を形成する硬質皮膜処理(アルマイト処理)が施されたアルマイト加工物が用いられる(例えば、特許文献1参照。)。 For example, in products such as brake piston parts for automobiles and hydraulic control valves (spools) used in automatic transmissions for automatic cars, the durability, corrosion resistance, wear resistance, etc. of the aluminum alloy of the material (workpiece) are improved. In order to improve, an alumite processed product in which a hard coating treatment (anodizing treatment) that forms a hard coating by anodic oxidation on the surface of the workpiece is used (see, for example, Patent Document 1).
このようなアルマイト加工物では、通常、硬質皮膜処理後に製品寸法を調整するために、センタレス研磨機等を用いた研磨加工が実施される。しかるに、アルマイト加工物表面に形成される硬質皮膜は、被加工材の表面に対し略垂直方向に成長する微細孔からなる多孔質皮膜である。そのため、図8に示すように、被加工材120の本体121外側に向かって突出した角部(突角部)122では、皮膜層130が形成されずに隙間が生じる非成長部Sが形成され、研磨加工等を実施する際の砥石や他の被加工材等との接触時に、非成長部Sから硬質皮膜層130が欠けてしまう問題があった。特に、欠けが生じたアルマイト加工物では、油圧制御コントロールバルブ(スプール)等の精密さが要求される部品に使用される場合、自動変速機の動作不良を引き起こす等の不具合の原因となるため、歩留まりが低下して経済的に不利であった。
In such an alumite processed product, a polishing process using a centerless polishing machine or the like is usually performed in order to adjust the product dimensions after the hard coating treatment. However, the hard coating formed on the surface of the anodized workpiece is a porous coating composed of fine pores that grow in a direction substantially perpendicular to the surface of the workpiece. Therefore, as shown in FIG. 8, a non-growth portion S in which a gap is formed without forming the
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、被加工材の突角部に形成された硬質皮膜が欠けにくいアルマイト加工物を提供するものである。 This invention is made | formed in view of the said point, and provides the alumite processed material with which the hard film formed in the projecting angle part of a workpiece is hard to chip.
すなわち、請求項1の発明は、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされていることを特徴とするアルマイト加工物に係る。 That is, according to the first aspect of the present invention, a concave portion having a circular arc shape when viewed from the side is formed at a projecting angle portion of a workpiece mainly composed of aluminum, and a hard coating layer is formed on the surface of the workpiece including the concave portion by anodization. The present invention relates to an anodized workpiece characterized by being a reinforced projecting angle portion.
請求項2の発明は、前記側面視円弧状の凹部が半径0.03〜5.0mmの扇状凹部である請求項1に記載のアルマイト加工物に係る。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the anodized workpiece according to the first aspect, wherein the concave portion having an arc shape when viewed from the side is a fan-shaped concave portion having a radius of 0.03 to 5.0 mm.
請求項3の発明は、前記被加工材の前記凹部の頂点部が側面視傾斜状のテーパ部または側面視円弧状の凹部に切削されている請求項1または2に記載のアルマイト加工物に係る。 The invention according to claim 3 relates to the anodized workpiece according to claim 1 or 2, wherein the apex of the recess of the workpiece is cut into a tapered portion inclined in a side view or an arc-shaped recess in a side view. .
請求項4の発明は、前記硬質皮膜層の膜厚が10〜100μmである請求項1ないし3のいずれか1項に記載のアルマイト加工物に係る。 The invention according to claim 4 relates to the anodized article according to any one of claims 1 to 3, wherein the film thickness of the hard coating layer is 10 to 100 μm.
請求項1の発明に係るアルマイト加工物は、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされているため、優れた欠け抑制効果を得ることができる。 The anodized workpiece according to the invention of claim 1 is formed with a concave portion having an arc shape in a side view at a projecting angle portion of a workpiece mainly composed of aluminum, and a hard coating layer formed by anodization on the surface of the workpiece including the concave portion. Since the reinforced protrusion angle portion is formed, an excellent chipping suppression effect can be obtained.
請求項2の発明は、請求項1において、前記側面視円弧状の凹部が半径0.03〜5.0mmの扇状凹部であるため、より良好な欠け抑制効果を得ることができる。 The invention of claim 2 can obtain a better chipping suppression effect in claim 1 because the arc-shaped recess in side view is a fan-shaped recess having a radius of 0.03 to 5.0 mm.
請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記被加工材の前記凹部の頂点部が側面視傾斜状のテーパ部または側面視円弧状の凹部に切削されているため、さらに欠け抑制効果を向上させることができる。 A third aspect of the present invention is the chip 1 or the second aspect according to the first or second aspect, since the apex portion of the concave portion of the workpiece is cut into a tapered portion inclined in a side view or a concave portion having an arc shape in a side view. Can be improved.
請求項4の発明は、請求項1ないし3において、前記硬質皮膜層の膜厚が10〜100μmであるため、耐久性、耐食性、耐摩耗性等の性能を十分に得ることができるとともに経済的にも有利である。 According to a fourth aspect of the present invention, since the hard coating layer has a thickness of 10 to 100 μm in the first to third aspects, performances such as durability, corrosion resistance, and wear resistance can be sufficiently obtained and economical. Is also advantageous.
図1に示す本発明の一実施例に係るアルマイト加工物10は、アルミニウムを主体とする被加工材20の突角部22に側面視円弧状の凹部23が形成され、該凹部23を含む被加工材20表面に陽極酸化による硬質皮膜層30を形成して強化突角部40とされているものである。
An
被加工材20は、アルミニウム単体あるいは適宜のアルミニウム合金からなり、図2に示すように、本体21外側に向かって突出した角部である突角部22を少なくとも1以上有する所定の製品形状に形成される。そして、所定形状に加工する際には、突角部22が公知の切削装置等により側面視円弧状の凹部23に形成される。
The
硬質皮膜層30は、アルミニウムを主体とする被加工材20を希硫酸等の電解液にて陽極酸化することによって被加工材20表面に形成される微細孔からなる多孔質の酸化皮膜であり、被加工材20の耐久性や耐食性、耐摩耗性等を向上させるものである。硬質皮膜層30の膜厚としては、10〜100μmが好ましい。膜厚が10μmより小さい場合、耐久性、耐食性、耐摩耗性等の効果が不十分となる。また、膜厚が100μmより大きい場合、寸法精度や価格的な観点で問題となる。
The
強化突角部40は、図3に示すように、被加工材20の側面視円弧状の凹部23表面に硬質皮膜層31が形成されてなる。この強化突角部40では、硬質皮膜層31の生成時の体積膨張により側面視円弧状の凹部23に緻密な皮膜が形成される。そのため、皮膜層が形成されない隙間である非成長部Sが凹部23表面の硬質皮膜層31では形成されず、かつ、凹部23表面の硬質皮膜層31と本体21表面の硬質皮膜層32との境界の非成長部Sを減少させることができ、硬質皮膜層30の耐摩耗性や耐衝撃性等の強度が向上する。また、強化突角部40は、側面視円弧状の凹部23と略同形の側面視円弧状に形成されるため、他の物体が物理的に接触しにくくなる。これらにより、硬質皮膜層30の突角部22における欠けの発生を効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 3, the reinforced
このアルマイト加工物10では、図2に示すように、突角部22の頂点部22Aを中心とする半径0.03〜5.0mmの扇状凹部23Aとすることが好ましい。扇状凹部23Aの半径が0.03mmより小さい場合、強化突角部40の形状が側面視円弧状とならず、十分な欠け抑制効果を得ることができない。扇状凹部23Aの半径が5.0mmより大きい場合、強化突角部40表面が広くなって他の物体が物理的に接触し易くなる等、十分な欠け抑制効果を得ることができない。また、半径0.1〜0.5mmの扇状凹部23Aとすれば、より優れた欠け抑制効果を得ることができる。さらに、図4に示すように、突角部22の頂点部22Aより外側を中心22Bとする扇状凹部23Bとしても良好な欠け抑制効果を得ることができる。この扇状凹部23Bでは、半径が0.03〜5.0mm(より好ましくは0.1〜0.5mm)であり、かつ、突角部22の頂点部22Aからの中心距離が半径未満である。
As shown in FIG. 2, the
次に、本発明のアルマイト加工物の具体的な実施例について説明する。以下の実施例では、被加工材としてA6061−T6を直径12mmのバルブ形状に加工するとともに突角部の形状を調整し、陽極酸化処理を行って硬質皮膜層の膜厚60μmかつ硬度約350Hvの試作例1〜7の自動変速機の油圧制御コントロールバルブを作成した。陽極酸化処理の条件は、15〜20%の硫酸浴にて被加工材を陽極として、5℃、電流密度2.2A/dm2で78分である。 Next, specific examples of the alumite processed product of the present invention will be described. In the following examples, A6061-T6 as a workpiece is processed into a bulb shape having a diameter of 12 mm, the shape of the projecting angle portion is adjusted, and anodization is performed to form a hard coating layer with a film thickness of 60 μm and a hardness of about 350 Hv. Hydraulic control control valves for the automatic transmissions of prototype examples 1 to 7 were created. The conditions of the anodizing treatment are 78 minutes at 5 ° C. and a current density of 2.2 A / dm 2 with the workpiece as an anode in a sulfuric acid bath of 15 to 20%.
試作例1は被加工材20の突角部22の形状が図3に示す半径0.2mmの凹部23(扇状凹部23A)のバルブ、試作例2は被加工材22の突角部23の形状が図4に示す突角部22の頂点部22Aから0.1mmの位置を結ぶ半径0.2mmの凹部23(扇状凹部23B)のバルブ、試作例3は被加工材20Aの突角部50Aの形状が図5(a)に示す突角部50Aの頂点部から0.1mmの部分を切り欠いたテーパ状部51のバルブ、試作例4は被加工材20Aの突角部50Aの形状が図5(a)に示す突角部50Aの頂点部から0.15mmの部分を切り欠いたテーパ状部51のバルブ、試作例5は被加工材20Bの突角部50Bの形状が図5(b)に示す突角部50Bの頂点部から半径0.1mmで面取した面取部52のバルブ、試作例6は被加工材20Bの突角部50Bの形状が図5(b)に示す突角部50Bの頂点部から半径0.15mmで面取した面取部52のバルブ、試作例7は被加工材120の突角部122の形状が図8に示す外側に向かって突出した従来の角部のバルブである。
Prototype Example 1 is a valve having a concave portion 23 (fan-shaped
そこで、試作例1〜7について、各バルブそれぞれ9本ずつ用意し、各試作例ごとに公知の振動ふるい装置に互い違いに2段積み上げ、振幅0.5mmで3分間振動させて、欠けの発生状況(良品率)を目視にて確認した。 Therefore, for Prototype Examples 1 to 7, 9 valves are prepared for each prototype, and each stage of the prototype is alternately stacked in two stages on a known vibration sieving device and vibrated for 3 minutes with an amplitude of 0.5 mm. (Good product rate) was confirmed visually.
試作例1について、良品率は87.5%であった。試作例2について、良品率は75%であった。試作例3について、良品率は37.5%であった。試作例4について、良品率は37.5%であった。試作例5について、良品率は0%であった。試作例6について、良品率は62.5%であった。試作例7について、良品率は0%であった。 For Prototype Example 1, the yield rate was 87.5%. For Prototype Example 2, the yield rate was 75%. For Prototype Example 3, the yield rate was 37.5%. For Prototype Example 4, the yield rate was 37.5%. For Prototype Example 5, the yield rate was 0%. For Prototype Example 6, the yield rate was 62.5%. For Prototype Example 7, the yield rate was 0%.
表1の結果に示したように、被加工材20の突角部22の形状が凹部23のバルブである試作例1,2が良好であり、特に、扇状凹部23Aのバルブである試作例1が最も良好であった。一方、被加工材20Aの突角部50Aの形状がテーパ状部51である試作例3,4では、テーパ状部51の硬質皮膜層36と本体21表面の硬質皮膜層32との境界の非成長部Sが比較的大きいため、良好な結果は得られなかった。また、被加工材20Aの突角部50Bの形状が面取部52である試作例5,6では、面取部52の硬質皮膜層37に非成長部Sが多数形成されるとともに、面取部52の硬質皮膜層37と本体21表面の硬質皮膜層32との境界に非成長部Sが形成されるため、良好な結果は得られなかった。なお、従来品である試作例7では、突角部122の非成長部Sが非常に大きいため、良好な結果は得られなかった。
As shown in the results of Table 1, Prototype Examples 1 and 2 in which the shape of the projecting
続いて、扇状凹部23Aのバルブである試作例1と従来品である試作例7とをそれぞれ500本ずつ用意し、パーツフィーダーにて整列させた後、公知のセンタレス研磨機に導入して表面を30〜50μm研磨し、欠けの有無を目視にて確認して掛けが発生した不良品の本数と、バルブ全体(500本)に対する不良品の割合(不良率)とを求めた。
Subsequently, 500 each of the first prototype example 1 which is a valve of the fan-shaped
試作例1について、不良品は500本中わずか1本であり、不良率は0.2%であった。一方、試作例7について、不良品は500本中25本であり、不良率は5%であった。 For Prototype Example 1, the number of defective products was only 1 out of 500, and the defective rate was 0.2%. On the other hand, in Prototype Example 7, the number of defective products was 25 out of 500, and the defect rate was 5%.
表2の結果に示したように、被加工材20の突角部22の形状が凹部23のバルブである試作例1では、従来のバルブである試作例7と比較して不良率が大幅に改善されていることがわかった。
As shown in the results of Table 2, in the prototype 1 in which the shape of the projecting
以上図示し説明したように、本発明のアルマイト加工物では、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされていることにより、非成長部の発生を大幅に抑制するとともに、突角部の形状及びその硬質皮膜層の強度等の観点から他の部材との物理的な接触に効果的に対応することが可能となるため、優れた欠け抑制効果を得ることができる。従って、従来に比して歩留まりが向上して製造コストを下げることができる。 As illustrated and described above, in the anodized workpiece of the present invention, a concave portion having a circular arc shape when viewed from the side is formed at a projecting angle portion of a workpiece mainly composed of aluminum, and the surface of the workpiece including the concave portion is anodized. By forming the hard coating layer by the reinforced projecting angle portion, the occurrence of non-growth portions is greatly suppressed, and other members from the viewpoint of the shape of the projecting angle portion and the strength of the hard coating layer Therefore, it is possible to effectively cope with the physical contact with the material, so that an excellent chipping suppression effect can be obtained. Therefore, the yield can be improved and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional case.
なお、本発明のアルマイト加工物は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、図6に示すように、被加工材20の凹部23の頂点部24を側面視傾斜状のテーパ部25Aまたは側面視円弧状の凹部25Bに切削してもよい。この凹部23の各頂点部24,24の形状は、図示のようにテーパ部25Aと凹部25Bとの組み合わせでもよいし、いずれか一方のみとしてもよい。これにより、凹部23表面の硬質皮膜層(31)と本体21表面の硬質皮膜層(32)との境界の非成長部(S)をより減少させることが可能となり、さらに欠け抑制効果を向上させることができる。
The anodized product of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention. For example, as shown in FIG. 6, the
また、実施例では、被加工材の突角部頂点と側面視円弧状の凹部の各頂点とを略等距離としたが、図7に示すように、必要に応じて欠け抑制効果を向上させたい方向に凹部23の中心位置22Cを偏心させて側面視円弧状の凹部23Cを形成してもよい。偏心した凹部23が形成されたアルマイト加工物では、偏心側(図示の例では本体側面21A側)の非成長部S1が減少されるため、偏心側の頂点24A付近の硬質皮膜層30の欠けを効果的に抑制することができ、特に、本体21の一方の表面21A側のみの欠けを防止する場合等に有効である。
In addition, in the example, the protrusion corner portion vertex of the workpiece and each vertex of the concave portion having a circular arc shape when viewed from the side are approximately equidistant. However, as shown in FIG. The
10 アルマイト加工物
20 被加工材
22 突角部
23 側面視円弧状の凹部
30 硬質皮膜層
40 強化突角部
DESCRIPTION OF
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