JPH04224695A - ピストンのアルマイト処理方法及び装置 - Google Patents
ピストンのアルマイト処理方法及び装置Info
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- JPH04224695A JPH04224695A JP40651790A JP40651790A JPH04224695A JP H04224695 A JPH04224695 A JP H04224695A JP 40651790 A JP40651790 A JP 40651790A JP 40651790 A JP40651790 A JP 40651790A JP H04224695 A JPH04224695 A JP H04224695A
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンのアルマイト
処理方法及び装置に関する。
処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの高出力化に対応して、
ピストンが受ける熱的応力、機械的応力は増大してきて
おり、このためアルミニウム合金製ピストンではピスト
ン項部燃焼室回りの亀裂発生が問題となっている。
ピストンが受ける熱的応力、機械的応力は増大してきて
おり、このためアルミニウム合金製ピストンではピスト
ン項部燃焼室回りの亀裂発生が問題となっている。
【０００３】この亀裂対策として、重力鋳造から高圧鋳
造や鍛造への変更等製造法による改善、硬質アルマイト
表面処理による改善、セラミックファイバやセラミック
ウィスカによるＦＲＭ化等材料による改善等、要求仕様
に応じて各種対策が採用されており、本発明は、そのう
ちの一つである高速硬質アルマイト処理を行なう場合の
処理方法及び装置に関するものである。
造や鍛造への変更等製造法による改善、硬質アルマイト
表面処理による改善、セラミックファイバやセラミック
ウィスカによるＦＲＭ化等材料による改善等、要求仕様
に応じて各種対策が採用されており、本発明は、そのう
ちの一つである高速硬質アルマイト処理を行なう場合の
処理方法及び装置に関するものである。
【０００４】アルマイトがピストン項部、特に直噴機関
用ピストン燃焼室口元部の熱亀裂に効果があるのは、燃
焼によりピストン温度が上昇した時に、燃焼室口元部の
アルミ母材部には通常圧縮応力が発生するのに対し、若
しアルマイト層が存在する場合にはアルマイト層近傍母
材部には引張応力が発生し、母材のアルミニウム部に生
じる圧縮応力を緩和する作用があるためと考えられてい
る。アルマイトは、電解液中でアルミニウムを陽極とし
、通電、電解することにより生成する酸化アルミの皮膜
であるが、一般的に皮膜の厚みとして約２０μｍ以上の
ものが硬質アルマイトとして定義されている。
用ピストン燃焼室口元部の熱亀裂に効果があるのは、燃
焼によりピストン温度が上昇した時に、燃焼室口元部の
アルミ母材部には通常圧縮応力が発生するのに対し、若
しアルマイト層が存在する場合にはアルマイト層近傍母
材部には引張応力が発生し、母材のアルミニウム部に生
じる圧縮応力を緩和する作用があるためと考えられてい
る。アルマイトは、電解液中でアルミニウムを陽極とし
、通電、電解することにより生成する酸化アルミの皮膜
であるが、一般的に皮膜の厚みとして約２０μｍ以上の
ものが硬質アルマイトとして定義されている。
【０００５】而して、ピストン頂部にのみ上記アルマイ
ト層を形成するには、従来、ピストン頂部以外の表面に
マスキングを施した上でピストン全体若しくは過半部を
電解浴に浸漬して電解処理を行なっているが、このマス
キング工程に多くの手間と時間を要し、生産効率上問題
があった。
ト層を形成するには、従来、ピストン頂部以外の表面に
マスキングを施した上でピストン全体若しくは過半部を
電解浴に浸漬して電解処理を行なっているが、このマス
キング工程に多くの手間と時間を要し、生産効率上問題
があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の観点に
立ってなされたものであり、その目的とするところは、
マスキング工程を必要とすることなく、ピストン頂部に
のみ自動的に高硬度のアルマイト層を高速短時間で形成
し得るピストンのアルマイト処理方法及び装置を提供す
ることにある。
立ってなされたものであり、その目的とするところは、
マスキング工程を必要とすることなく、ピストン頂部に
のみ自動的に高硬度のアルマイト層を高速短時間で形成
し得るピストンのアルマイト処理方法及び装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、ピストン
頂部のアルマイト処理を施すべき表面領域のみを電解槽
内の電解液に接触させ、他の部分は電解槽外に置いて陽
極酸化処理を行なうことを特徴とするピストンのアルマ
イト処理方法によって達成し得る。また上記電解処理を
行なうに当たっては、本願出願人が平成２年特許願第３
２５４８０号で開示した「アルミニウム又はその合金の
表面処理方法」を適用し、初期には、浴電圧が一定の限
界値に達するまで、電流密度が一定となるように電流を
制御し、浴電圧が一定の限界値に達した後は、浴電圧が
その限界値に保たれるよう電流を制御しつゝ減少させ、
陽極酸化被膜を形成するようにすることが推奨される。
頂部のアルマイト処理を施すべき表面領域のみを電解槽
内の電解液に接触させ、他の部分は電解槽外に置いて陽
極酸化処理を行なうことを特徴とするピストンのアルマ
イト処理方法によって達成し得る。また上記電解処理を
行なうに当たっては、本願出願人が平成２年特許願第３
２５４８０号で開示した「アルミニウム又はその合金の
表面処理方法」を適用し、初期には、浴電圧が一定の限
界値に達するまで、電流密度が一定となるように電流を
制御し、浴電圧が一定の限界値に達した後は、浴電圧が
その限界値に保たれるよう電流を制御しつゝ減少させ、
陽極酸化被膜を形成するようにすることが推奨される。
【０００８】また、上記アルマイト処理方法を実施する
装置としては、電解槽と、上記電解槽内に電解液を供給
、排出する装置と、上記電解槽内に設けられ、処理すべ
きピストンをその頂部を下にして倒立した状態で保持す
ると共に、ピストン頂部のアルマイト処理を施すべき表
面領域のみを電解槽内に臨ませ他の部分は電解液から遮
断するシール手段が電解液の最高水位より下位に取り付
けられた治具本体と、上記治具本体に取り付けられたピ
ストンの頂部と略対向するよう電解槽内に設けられたカ
ソード電極と、を具備することを特徴とするピストンの
アルマイト処理装置を用いることが推奨される。上記装
置において、上記カソード電極の背面に電解液噴出ノズ
ルを設け、カソード電極には上記ノズルから噴出された
電解液をピストン頂部へ向けて通過させる孔を形成して
おくことが推奨される。
装置としては、電解槽と、上記電解槽内に電解液を供給
、排出する装置と、上記電解槽内に設けられ、処理すべ
きピストンをその頂部を下にして倒立した状態で保持す
ると共に、ピストン頂部のアルマイト処理を施すべき表
面領域のみを電解槽内に臨ませ他の部分は電解液から遮
断するシール手段が電解液の最高水位より下位に取り付
けられた治具本体と、上記治具本体に取り付けられたピ
ストンの頂部と略対向するよう電解槽内に設けられたカ
ソード電極と、を具備することを特徴とするピストンの
アルマイト処理装置を用いることが推奨される。上記装
置において、上記カソード電極の背面に電解液噴出ノズ
ルを設け、カソード電極には上記ノズルから噴出された
電解液をピストン頂部へ向けて通過させる孔を形成して
おくことが推奨される。
【０００９】
【作用】上記の如き構成であると、アルマイト処理すべ
きピストン頂部のみが電解液と接触して電解処理が行な
われるので、マスキング工程を必要とすることなく、ピ
ストン頂部にのみ自動的に高硬度のアルマイト層を高速
短時間で形成し得るピストンのアルマイト処理方法及び
装置を提供し得るものである。
きピストン頂部のみが電解液と接触して電解処理が行な
われるので、マスキング工程を必要とすることなく、ピ
ストン頂部にのみ自動的に高硬度のアルマイト層を高速
短時間で形成し得るピストンのアルマイト処理方法及び
装置を提供し得るものである。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に説
明する。図１は本発明に係るピストンのアルマイト処理
方法を実施するために使用する装置の一実施例を示して
おり、図中、１はエアシリンダ、２は絶縁板、３は給電
板、４は被処理体としてのピストン、５は治具本体、６
はシールゴム、７はカソード電極、８は電解液噴出ノズ
ル、９は電解液供給管、１０は電解槽であり、これら１
ないし１０で示す構成要素により電解装置が構成され、
更に、１１はポンプ、１２は電解液タンク、１３は液温
調節装置、１４は液温検知器、１５は交流電源、１６は
整流器、１７はスイッチング素子、１８はパルスジェネ
レータ、１９は平滑回路、２０は電解電流検出用の挿入
抵抗、２１は電解電流検知器、２２は浴電圧検知器、２
３はマイクロコンピュータである。
明する。図１は本発明に係るピストンのアルマイト処理
方法を実施するために使用する装置の一実施例を示して
おり、図中、１はエアシリンダ、２は絶縁板、３は給電
板、４は被処理体としてのピストン、５は治具本体、６
はシールゴム、７はカソード電極、８は電解液噴出ノズ
ル、９は電解液供給管、１０は電解槽であり、これら１
ないし１０で示す構成要素により電解装置が構成され、
更に、１１はポンプ、１２は電解液タンク、１３は液温
調節装置、１４は液温検知器、１５は交流電源、１６は
整流器、１７はスイッチング素子、１８はパルスジェネ
レータ、１９は平滑回路、２０は電解電流検出用の挿入
抵抗、２１は電解電流検知器、２２は浴電圧検知器、２
３はマイクロコンピュータである。
【００１１】被処理体としてのピストン４は、電解槽１
０内に設けた治具本体５内に逆さまにして取り付けられ
、ピストン４の頂部のみが電解槽内の電解液と接触する
ようになっている。即ち、治具本体５の内部には、ピス
トン４の頂部のアルマイト処理を施すべき表面領域のみ
を電解槽内に臨ませ他の部分は電解液から遮断するリン
グ状のシールゴム６が電解液の最高水位より下位に取り
付けられており、ピストン４の頂部はこのシールゴム６
に当接せしめられ、ピストン４の頂部のみが電解槽内の
電解液と接触し、その他の部分は電解層外に置かれるよ
うになっている。
０内に設けた治具本体５内に逆さまにして取り付けられ
、ピストン４の頂部のみが電解槽内の電解液と接触する
ようになっている。即ち、治具本体５の内部には、ピス
トン４の頂部のアルマイト処理を施すべき表面領域のみ
を電解槽内に臨ませ他の部分は電解液から遮断するリン
グ状のシールゴム６が電解液の最高水位より下位に取り
付けられており、ピストン４の頂部はこのシールゴム６
に当接せしめられ、ピストン４の頂部のみが電解槽内の
電解液と接触し、その他の部分は電解層外に置かれるよ
うになっている。
【００１２】電解槽１０内への電解液の供給は、ポンプ
１１を作動させることにより、電解液噴出ノズル８の上
面に明けた複数の孔８ａを通じて行なわれ、カソード電
極７にもこれに対応する孔が明けられ、電解液はこれら
の孔からピストン４の頂部へ向けて噴出、供給されるよ
うになっている。電解処理時には電解槽１０の上縁まで
一杯に電解液が満たされ、電解槽１０の上縁から溢れた
電解液は、捕集槽１０’により集められ電解液タンク１
２に還流するようになっている。また、ポンプ１１を停
止させると、電解槽１０内の電解液は電解槽１０の底部
に明けた排出口からすべて排出されるようになっている
。
１１を作動させることにより、電解液噴出ノズル８の上
面に明けた複数の孔８ａを通じて行なわれ、カソード電
極７にもこれに対応する孔が明けられ、電解液はこれら
の孔からピストン４の頂部へ向けて噴出、供給されるよ
うになっている。電解処理時には電解槽１０の上縁まで
一杯に電解液が満たされ、電解槽１０の上縁から溢れた
電解液は、捕集槽１０’により集められ電解液タンク１
２に還流するようになっている。また、ポンプ１１を停
止させると、電解槽１０内の電解液は電解槽１０の底部
に明けた排出口からすべて排出されるようになっている
。
【００１３】このように、ピストン４全体を電解液中に
浸漬することなく、ピストンの頂部のみが電解液と接触
するように槽外方式によりピストンを取り付けるように
してあるため、面倒なマスキング工程が省略でき、生産
性の向上と低コスト化を図ることが可能となる。
浸漬することなく、ピストンの頂部のみが電解液と接触
するように槽外方式によりピストンを取り付けるように
してあるため、面倒なマスキング工程が省略でき、生産
性の向上と低コスト化を図ることが可能となる。
【００１４】電解処理に当たっては、先ずポンプ１１を
停止させ電解槽１１内の電解液を排出した状態でピスト
ン４を治具本体５内に収容し、エアシリンダ１を作動さ
せてピストン頂部をシールゴム６と密着させる。然る後
、ポンプ１１を作動させて電解液噴出ノズル８を通じて
電解槽１０内に電解液を満たし、電解処理を開始する。 電解液は、液管理が容易な硫酸単独浴とすることが推奨
される。
停止させ電解槽１１内の電解液を排出した状態でピスト
ン４を治具本体５内に収容し、エアシリンダ１を作動さ
せてピストン頂部をシールゴム６と密着させる。然る後
、ポンプ１１を作動させて電解液噴出ノズル８を通じて
電解槽１０内に電解液を満たし、電解処理を開始する。 電解液は、液管理が容易な硫酸単独浴とすることが推奨
される。
【００１５】電解電流は、交流電源１５からの電流を整
流器１６により整流し、この直流を、パルスジェネレー
タ１８により開閉せしめられるスイッチング素子１７に
よって断続せしめてパルス電流とし、更にこれを平滑回
路１９により平滑な直流として給電板３とカソード電極
７とに供給するものであるが、この電解電流の増減制御
は、パルスジェネレータ１８の発振するパルスのデュー
テイファクタをマイクロコンピュータ２３からの指令に
よって変更することにより行なう。
流器１６により整流し、この直流を、パルスジェネレー
タ１８により開閉せしめられるスイッチング素子１７に
よって断続せしめてパルス電流とし、更にこれを平滑回
路１９により平滑な直流として給電板３とカソード電極
７とに供給するものであるが、この電解電流の増減制御
は、パルスジェネレータ１８の発振するパルスのデュー
テイファクタをマイクロコンピュータ２３からの指令に
よって変更することにより行なう。
【００１６】
【００１７】上記電解電流の制御を行なう場合、液温検
知器１４により電解液の温度を検知し、その検知信号を
マイクロコンピュータ２３にもたらし、これから液温調
節装置１３に指令信号を送って、電解液温度を一定に保
つものである。
知器１４により電解液の温度を検知し、その検知信号を
マイクロコンピュータ２３にもたらし、これから液温調
節装置１３に指令信号を送って、電解液温度を一定に保
つものである。
【００１８】上記装置を用いて、ピストン頂部の硬質ア
ルマイト処理として、ＡＣ８Ａ合金ピストンを用いた処
理実験を行ない、ピストンの熱亀裂に効果の高い厚さ９
０μｍ、硬度４００ （ＨＭＶ） 以上のアルマイトが
最短時間で得られる条件（前記ｋ，Ｂ，Ｓ値、初期電流
密度、電解液濃度、電解液温度、浴電圧等）は下記表−
１の通りであった。
ルマイト処理として、ＡＣ８Ａ合金ピストンを用いた処
理実験を行ない、ピストンの熱亀裂に効果の高い厚さ９
０μｍ、硬度４００ （ＨＭＶ） 以上のアルマイトが
最短時間で得られる条件（前記ｋ，Ｂ，Ｓ値、初期電流
密度、電解液濃度、電解液温度、浴電圧等）は下記表−
１の通りであった。
【００１９】
【表１】
【００２０】こゝで、初期電流密度が２５Ａ／ｄｍ２
以下であると電解時間が増加して処理効率が低下し、３
５Ａ／ｄｍ２ 以上であるとアルマイト層の硬度が低下
する。また、浴電圧が７５Ｖであると処理効率が低下し
、８５Ｖ以上になるとアルマイト層が不均質で脆くなる
。電解液濃度が９０ｇ／リットル以下であると抵抗が低
くなり過ぎて不都合を生じ、１１０ｇ／リットル以上で
あるとアルマイト層の厚み精度が低下する。電解液温度
が７℃以下であると浴電圧が上がりアルマイト層が不均
質で脆くなり、１３℃以上になると処理面の冷却不足に
よりアルマイト被膜表面に白い粉ふき現象が生じ、脆く
なる。
以下であると電解時間が増加して処理効率が低下し、３
５Ａ／ｄｍ２ 以上であるとアルマイト層の硬度が低下
する。また、浴電圧が７５Ｖであると処理効率が低下し
、８５Ｖ以上になるとアルマイト層が不均質で脆くなる
。電解液濃度が９０ｇ／リットル以下であると抵抗が低
くなり過ぎて不都合を生じ、１１０ｇ／リットル以上で
あるとアルマイト層の厚み精度が低下する。電解液温度
が７℃以下であると浴電圧が上がりアルマイト層が不均
質で脆くなり、１３℃以上になると処理面の冷却不足に
よりアルマイト被膜表面に白い粉ふき現象が生じ、脆く
なる。
【００２１】而して、上記の如くしてピストン４の頂部
に所期のアルマイト層が形成された後は、ポンプ１１を
停止させ電解槽１１内の電解液を排出した上で、ピスト
ン４を取り外し、次に処理すべき新たなピストンと交換
して同様のアルマイト処理を行なう。これらのピストン
の取付け、取外し、ポンプ１１の作動、停止、電解電流
の調節等は、コンピュータ制御によりすべて自動化して
行なうことが可能である。
に所期のアルマイト層が形成された後は、ポンプ１１を
停止させ電解槽１１内の電解液を排出した上で、ピスト
ン４を取り外し、次に処理すべき新たなピストンと交換
して同様のアルマイト処理を行なう。これらのピストン
の取付け、取外し、ポンプ１１の作動、停止、電解電流
の調節等は、コンピュータ制御によりすべて自動化して
行なうことが可能である。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記の如く構成されるから、本
発明によるときは、マスキング工程を必要とすることな
く、ピストン頂部にのみ自動的に高硬度のアルマイト層
を高速短時間で形成し得るピストンのアルマイト処理方
法及び装置を提供し得るものである。
発明によるときは、マスキング工程を必要とすることな
く、ピストン頂部にのみ自動的に高硬度のアルマイト層
を高速短時間で形成し得るピストンのアルマイト処理方
法及び装置を提供し得るものである。
【００２３】なお、本発明は叙上の実施例に限定される
ものでなく、本発明の目的の範囲内において上記の説明
から当業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包
摂するものである。
ものでなく、本発明の目的の範囲内において上記の説明
から当業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包
摂するものである。
【図１】本発明に係る表面処理方法を実施するために使
用する装置の一実施例を示す説明図である。
用する装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る表面処理方法を実施する際の電解
時間の経過に伴う電流密度と浴電圧の関係を示すグラフ
である。
時間の経過に伴う電流密度と浴電圧の関係を示すグラフ
である。
１ エアシリンダ
２ 絶縁板
３ 給電板
４ ピストン
５ 治具本体
６ シールゴム
７ カソード電極
８ 電解液噴出ノズル
９ 電解液供給管
１０ 電解槽
１１ ポンプ
１２ 電解液タンク
１３ 液温調節装置
１４ 液温検知器
１５ 交流電源
１６ 整流器
１７ スイッチング素子
１８ パルスジェネレータ
１９ 平滑回路
２０ 挿入抵抗
２１ 電解電流検知器
２２ 浴電圧検知器
２３ マイクロコンピュータ
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストン頂部のアルマイト処理を施す
べき表面領域のみを電解槽内の電解液に接触させ、他の
部分は電解槽外に置いて陽極酸化処理を行なうことを特
徴とするピストンのアルマイト処理方法。 - 【請求項２】 初期には、浴電圧が一定の限界値に達
するまで、電流密度が一定となるように電流を制御し、
浴電圧が一定の限界値に達した後は、浴電圧がその限界
値に保たれるよう電流を制御しつゝ減少させ、陽極酸化
被膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のピス
トンのアルマイト処理方法。 - 【請求項３】 電解槽（１０）と、上記電解槽内に電
解液を供給、排出する装置（１１）と、上記電解槽内に
設けられ、処理すべきピストン（４） をその頂部を下
にして倒立した状態で保持すると共に、ピストン頂部の
アルマイト処理を施すべき表面領域のみを電解槽内に臨
ませ他の部分は電解液から遮断するシール手段（６）
が電解液の最高水位より下位に取り付けられた治具本体
（５） と、上記治具本体に取り付けられたピストン（
４） の頂部と略対向するよう電解槽内に設けられたカ
ソード電極（７） と、を具備することを特徴とするピ
ストンのアルマイト処理装置。 - 【請求項４】 上記カソード電極（７） の背面に電
解液噴出ノズル（８） を設け、カソード電極には上記
ノズルから噴出された電解液をピストン頂部へ向けて通
過させる孔を形成した請求項３に記載のピストンのアル
マイト処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40651790A JPH04224695A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | ピストンのアルマイト処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40651790A JPH04224695A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | ピストンのアルマイト処理方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224695A true JPH04224695A (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=18516146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40651790A Pending JPH04224695A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | ピストンのアルマイト処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04224695A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08269799A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-15 | Sakura Keikinzoku Kogyo Kk | アルミニウム材の表面処理方法および表面処理装置 |
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-
1990
- 1990-12-26 JP JP40651790A patent/JPH04224695A/ja active Pending
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| CN102828215B (zh) * | 2012-09-13 | 2015-10-28 | 上海瑞尔实业有限公司 | 一种改变电解液流向的阳极氧化方法 |
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