JPH0419455A - アルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

アルミニウム又はアルミニウム合金は、切削加工や鍛造
か容易であるため、歯車の量産に適しており、軽量であ
るという利点もあるが、比較的軟質で耐摩耗性に欠け、
腐蝕され易いため、耐久性の要求される歯車の材料とし
ては必ずしも満足のゆくものてはなかった。

耐蝕性を改善するために、アルミニウム又はその合金を
硝酸、硫酸、クロム酸水溶液系等の電解浴液中で陽極酸
化して表面に耐蝕性酸化被膜を形成する方法は、アルマ
イト処理として公知であり、多くの分野で利用されてい
るが、アルマイト被膜の上層は一般に多孔質であり、耐
蝕性等を向上させるためには沸騰水等に浸漬する等の各
種の封孔（シーリング）処理を施す必要があり、摩擦係
数も大きいため歯車の表面処理としては必ずしも好適で
はなかった。

また、玩具や内部の歯車機構の見える置き時計等に使用
する歯車としては、外観上豪華な印象を与えるよう金色
のものか好まれるが、アルミニウム又はアルミニウム合
金製の歯車はいずれも銀白色で軽薄な印象を与えるとい
う恨みかあった。

従来、アルマイトを着色するには、アルマイトの多孔質
層内に染料や顔料を含浸させる方法や、硫酸にスルホサ
リチル酸等を加えた電解浴を用いて電解により自然発色
被膜を形成する方法も採用されているが、いずれもアル
マイト被膜上層の浅い領域のみか着色するたけて、摩耗
、変色し易く、またそれより深い部分は依然として多孔
質のま＼であるので、耐久性等も必ずしも充分ではなか
った。

〔発明か解決しようとする問題点〕

本発明は斜上の問題点を解決するためなされたものであ
って、その目的とするところは、耐蝕性、耐摩耗性に優
れ、摩擦係数も小さく、歯車として有利な特性を備える
と共に、金色その他各種着色も可能であり、製造時にシ
アン等の有毒物質を使用しない等々、多・（の利点を有
するアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車及びそ
の製造方法を提（共することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、所望の形状のアルミニウム又はアルミニ
ウム合金から成る歯車の少なくとも歯形の表面に陽極酸
化被膜を形成し、上記陽極酸化被膜の多孔質層中に所望
の金属を含浸せしめて成るアルミニウム又はアルミニウ
ム合金製の歯車によって達成し得る。

上記陽極酸化被膜の多孔質層中に含浸せしめられる金属
としては、銀、銅、鉄、金等を利用できるが、特に銀が
、摩擦係数か低く、耐久性に優れ、製造された歯車か金
色を呈することから特に好適に使用される。

また、上記の本発明に係る歯車は、 アルミニウム又はアルミニウム合金を材料として鍛造に
より所望の形状の歯車を作製する工程と、上記歯車の少
なくとも歯形の表面に常法により陽極酸化被膜を形成す
る工程と、 上記陽極酸化被膜を形成した歯車を、所望の金属の硫酸
塩溶液又は硝酸塩溶液から成る電解浴液中に浸漬し、１
０ないし３０Ｖの交流電圧を加えて電解浴液中の金属を
上記陽極酸化被膜の多孔質層中に電着含溶せしめる工程
と、 から成るアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の
製造方法によって製造し得る。

上記電解浴液の組成は、金属塩ｌＯ〜２５ｇ＃、ホウ酸
２５〜３０ｇ／　Ａ、硫酸又は硝酸０．３〜０．５ｇ＃
、とすることか推奨される。

電解浴液中の金属塩としては、銀塩、鋼塩、鉄塩若しく
は金塩か利用され、特に銀塩か好適に利用できる。

上記電着操作の処理温度は５〜２０℃１特に１０〜１５
℃とすることか推奨される。

また、電着の交流電圧は１０ないし３０Ｖとすることか
推奨される。

なお、上記陽極酸化被膜を形成する工程としては、常法
によるアルマイト形成工程をそのま＼利用できるほが、
陽極で重合する低重合アクリル樹脂組成物を含む電解浴
液を用い、低温で被加工体を陽極として通電し、アクリ
ル樹脂組成物と複合した陽極酸化被膜を形成する工程も
好適に利用できる。

〔作　　用〕

斜上の如き構成であれは、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金製の歯車の表面に形成された多孔性の陽極酸化被
膜内に、電解浴液中の金属か深く侵入し、酸化アルミと
結合して強固かつ緻密な複合被膜を形成するため、耐蝕
性、耐摩耗性に優れ、摩擦係数も小さく、歯車として有
利な特性を備えると共に、金色その他各種着色も可能で
、長期間変色することもなく、製造時にシアン等の有毒
物質を使用しない等々、多くの利点を有するアルミニウ
ム又はアルミニウム合金製の歯車とその製造方法か提供
されるものである。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しつ＼本発明の詳細を具体的に説明す
る。

第１図は本発明にか−るアルミニウム又はアルミニウム
合金製の歯車を製造する際に、その表面に形成した陽極
酸化被膜中に更に銀等の金属を含滲させるための電着処
理を行なう装置の概略を不す説明図、第２図は本発明に
係るアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の表面
の被膜部分の拡大断面図である。

而して、本発明に係る歯車を製造するに当たっては、先
ずアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として鍛造
により所望の歯形形状を有する歯車を作製する。

次いて、上記アルミニウム又はアルミニウム合金の地金
から成る歯車を、例えば硝酸、硫酸、クロム酸水溶液系
等の電解浴液中で陽極酸化して表面に厚さ５０〜１００
μｍ程度の耐蝕性酸化被膜（アルマイト層）を形成する
。

或いはまた、上記陽極酸化被膜の形成手段としては、上
記の如き常法によるアルマイト処理のほが、本願出願人
か特願昭６１−２５１９１４号や特願昭６３２４９１４
７号において開示したアクリル樹脂組成物と複合した陽
極酸化被膜の形成手段も好適に採用することかできる。

即ち、陽極で重合する低重合アクリル樹脂組成物を含む
電解浴液を用い、被着体としての歯車を陽極として低温
で通電し、歯車の表面にアクリル樹脂組成物と複合した
陽極酸化被膜を形成するようにしてもよい。

然るのち、上記の如くして表面に陽極酸化被膜を形成し
た歯車を、所望の金属の硫酸塩溶液又は硝酸塩溶液から
成る電解浴液中に浸漬し、１０ないし３０Ｖの交流電圧
を加えて、上記陽極酸化被膜の多孔質層中に電解浴液中
の金属を電着含滲せしめる（以下、「二次処理Ｊという
。）ものである。

第１図は、この二次処理を行なうための装置の概略を示
しており、図中、１は電解槽、２は交流電源、３は上記
の如くその表面に陽極酸化被膜を形成した歯車、４，４
はカーホン、グラファイト等の電極、５は所望の金属塩
を含む電解浴液である。

電解浴液５中の金属塩として例えば銀塩を使用する場合
の電解浴液５の組成は、例えば下記の通りである。

硫酸銀−−−−・−・・−一−−−−・−−一−−・１
０〜２５ｇ／Ｉ！ホウ酸−−−−−−−・・−・−一−
−−−−−−・−・２５〜３０ｇ／ｌ硫酩−−−−−−
−−−−−−ｍ−−−−−・−一−−−−−−−・０．
３〜０．５ｇ／ｌ残部−・−・−−−−−−一−−−−
・−−−′水また、上記電解浴液に、更に次の二種の成
分を加えることも推奨される。

Ｄ−酒石酸−・−−−−−−・−−−−−一−−−・・
１５〜２５ｇ／ｚ硫酸ニッケルー・−・−・・−１５〜
２５ｇ／ｌ交流電源２の電圧は１０〜３０Ｖ、望ましく
は１５〜２５Ｖ程度とし、電解浴液の温度は５〜２０℃
１望ましくはｌＯ〜１５℃程度とする。

処理の進行に伴う銀イオン濃度の低下は硫酸銀の補充に
よって補う。

電圧か１０Ｖ以下であると処理効率か悪く、また３０Ｖ
以上であると金属の沈着が急激に行なわれてアルマイト
の多孔質層内への充分な含滲が行なわれず、色むらや剥
離を生じ易い。同様に、電解浴液の温度か５〜ｉｏ’ｃ
以下であると処理効率か悪く、１５〜２０℃以上になる
と色むらを生し易い。

ホウ酸は主に電解浴液の電導度の調整のために添加され
る。

上記の如・（、陽極酸化被膜の多孔質層の内外へ銀の電
着を行なうと、歯車３は金色に表面着色される。

上記二次処理により得られた複合陽極酸化被膜の構造を
第２図の表皮部分拡大断面図を用いて説明する。

第２図中、２１は歯車３の地金部（アルミニウム又はア
ルミニウム合金）、２２はアルマイト処理により形成さ
れた陽極酸化被膜、２３はそのバリヤー層、２４は多孔
性被膜部、２５は上記金属塩を含む電解浴液を用いた二
次処理により多孔性被膜部２４中に含滲せしめられた銀
等の金属である。

而して、アルマイト処理による陽極酸化被膜２２は通常
バリヤー層２３と多孔性被膜部２４とから成り、このよ
うな陽極酸化被膜を形成した歯車に上記の如き二次電着
処理を施すことによって、多孔性被膜部２４内に電解浴
液５中の銀等の金属分子か深く含滲、結合せしめられ、
強固、且つ緻密な複合被膜か形成されるものである。

電解浴液５に用いる金属塩としては、上記銀塩以外に鋼
塩、鉄塩等の他の金属塩を用いる二ともてき、場合によ
っては金塩を用いることもてきる。

いずれの場合にも、金属塩１５ｇ／　Ａ前後を含む上記
と同様の電解浴液組成とするのか好適である。銀塩の場
合には前記の如く金色の被膜か形成され、鋼塩の場合に
は褐色若しくはブロンズ色の被膜か形成される。

特に、銀塩を用いた場合、歯形の表面の摩擦係数か低く
、耐摩耗性も高い等々、歯車としての多くの利点か得ら
れるばかりでなく、表面か美麗な金色を呈するため、多
（の分野て好適に利用できる。

被膜の色は使用する金属塩の種類によって変化させるこ
とかできるほが、その厚さ、即ち初期のアルマイト層の
厚さや二次処理の時間等によっても変化させる二とかで
きる。

なお、本発明に係る歯車の表面の陽極酸化被膜及び二次
処理による金属の電着は、少なくとも歯車の歯形の表面
に施されるものであるが、処理の容易さ、歯車の外観等
の観点から、一般的には歯車の全表面に施されるもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明は斜上の如く構成されるから、本発明によるとき
には、アルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の表
面に形成された多孔性の酸化被膜内に、電解浴液中の金
属か深く侵入し、酸化アルと結合して強固かつ緻密な複
合被膜を形成するため、耐蝕性、耐摩耗性に優れ、摩擦
係数も小さい等々、歯車として有利な緒特性か賦与され
ると共に、金色その他様々な着色も可能で、長期間変色
、褪色することもなく、製造時にシアン等の有毒物質を
使用しない等々、多くの利点を有するアルミニウム又は
アルミニウム合金製の歯車とその製造方法を提供し得る
ものである。

そしてまた、本発明に係る歯車は、各種産業機械の部品
としてはかりてなく、外観か重視される玩具その他の日
用品の部品としても好適に使用でき、多くの利用分野を
有するものである。

なお、本発明の構成は斜上の実施例に限定されるもので
はない。

即ち例えば、歯車の形状、陽極酸化被膜の形成方法、二
次処理のための電解浴液の組成やその電着条件等は本発
明の目的の範囲内において適宜変更し得るものであり、
従って本発明は上記の説明から当業者か容易に想到し得
るすへての変更実施例を包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか＼るアルミニウム又はアルミニウム
合金製の歯車を製造する際に、その表面に形成した陽極
酸化被膜中に更に銀等の金属を含澄させるための電着処
理を行なう装置の概略を示す説明図、第２図は本発明に
係るアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の表面
の被膜部分の拡大断面図である。 １−　・−−−−−−一−−−−−・−電解槽２−−−
−−・−−−−ｍ−−交流電源３−−−　・　−−−−
−−−−一表面に陽極酸化被膜を施した歯車 電極 電解浴液 アルミニウム地金部 一陽極酸化被膜 バリヤー層 一多孔性被膜部 一金属

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所望の形状のアルミニウム又はアルミニウム合金か
   ら成る歯車の少なくとも歯形の表面に陽極酸化被膜を形
   成し、上記陽極酸化被膜の多孔質層中に所望の金属を含
   滲せしめて成るアルミニウム又はアルミニウム合金製の
   歯車。 ２）上記陽極酸化被膜の多孔質層中に含滲せしめられた
   金属が、銀、銅、鉄若しくは金のうちから選ばれたいず
   れか一つである請求項１に記載のアルミニウム又はアル
   ミニウム合金製の歯車。 ３）アルミニウム又はアルミニウム合金を材料として鍛
   造により所望の形状の歯車を作製する工程と、 上記歯車の少なくとも歯形の表面に常法により陽極酸化
   被膜を形成する工程と、 上記陽極酸化被膜を形成した歯車を、所望の金属の硫酸
   塩溶液又は硝酸塩溶液から成る電解浴液中に浸漬し、１
   ０ないし３０Ｖの交流電圧を加えて電解浴液中の金属を
   上記陽極酸化被膜の多孔質層中に電着含滲せしめる工程
   と、 から成るアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の
   製造方法。 ４）上記電解浴液の組成を、金属塩１０〜２５ｇ／ｌ、
   ホウ酸２５〜３０ｇ／ｌ、硫酸又は硝酸０．３〜０．５
   ｇ／ｌとする請求項３に記載のアルミニウム又はアルミ
   ニウム合金製の歯車の製造方法。 ５）上記電解浴液中の金属塩が銀塩、鋼塩、鉄塩若しく
   は金塩のうちから選ばれたいずれか一つである請求項３
   に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の
   製造方法。 ６）上記電解浴液中の金属塩が銀塩である請求項５に記
   載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の製造
   方法。 ７）上記電着の処理温度を５〜２０℃とする請求項３に
   記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の製
   造方法。 ８）上記電着の処理温度を１０〜１５℃とする請求項７
   に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車の
   製造方法。 ９）上記電着の交流電圧を１０ないし３０Ｖとする請求
   項３に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯
   車の製造方法。 １０）上記陽極酸化被膜を形成する工程が、常法による
   アルマイト形成工程である請求項３に記載のアルミニウ
   ム又はアルミニウム合金製の歯車の製造方法。 １１）上記陽極酸化被膜を形成する工程が、陽極で重合
   する低重合アクリル樹脂組成物を含む電解浴液を用い、
   低温で被加工体を陽極として通電し、アクリル樹脂組成
   物と複合した陽極酸化被膜を形成する工程である請求項
   ３に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製の歯車
   の製造方法。