JPH048602A - 車輌等用ホイール - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、車輌、航空機及び自転車に用いられるマグネ
シウム合金を主体としてなるホイールに関する。

［従来の技術］ マグネシウム合金は最密六方の結晶体で、きわめて軽量
であり且つ切削性が良好であることから、車輌、航空機
あるいは自転車等のホイールの材料として好適に用いら
れている。しかし、一方でマグネシウム合金は腐蝕しや
すい金属としても知られている。前記のような車輌等用
のホイールはその性質上きわめて厳しい環境に晒された
状態で使用されるものであり、走行中に、小石、ガラス
片などの衝突を受は損傷を負うことが多い。マグネシウ
ム合金のみでなる車輌等用ホイールでは、このような損
傷を受けた場合、これが原因で腐蝕が進行し比較的短時
間で使用不能になる虞がある。

このため、車輌等に用いられるマグネシウム合金製ホイ
ールには、防蝕のために保護膜が被着されている。

従来、この保護膜は、ＪＩＳＨ８６５１に示されるよう
に、例えば硝酸アンモニウム、重クロム酸ナトリウム、
アンモニウム水の混合液を５０〜６０℃に保温し、０．
２〜ｌ　Ａｄｍ　、電解時間１０〜３０分の処理条件に
て化成処理することによって得ていた。このように、従
来の保護膜は陽極処理方法により形成されており、これ
は長期に亘る防蝕性を与えることができるものである。

また、従来においてはこの陽極処理方法により得られる
保護膜の上に合成樹脂系塗料を焼付ける事により、かな
りの防蝕効果をあげている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の如き従来の保護膜は十分な硬度を
持つものであるとはいえず、小石等の衝突により保護膜
自体が損傷してしまう虞があった。

また、ホイールは前述したようにして小石等の衝突を受
けるだけでなく、路面よりの突きあげによる衝撃、コー
ナリングの際に受ける曲げ、歪に起因して、繰り返し発
生する微少な変形外力をも受けるのに対し、前述したよ
うな従来の保護膜はこうした外力により剥離することが
多いという問題があった。

さらに、ホイールを車輌等に装着する際の鉄製ボルトや
ナツト類との接触部、あるいは２ピ一ス以上のホイール
において各ピースをボルト締めするネジ穴部、さらには
ホイールキャップの脱着部や車体への取付等による隠蔽
部においては、ホイール本体を形成するマグネシウム合
金等とボルト等を形成する鉄等の間で発生する異種金属
接触腐蝕の対策も考慮せねばならないが、従来の保護膜
では密着力が弱（剥離し易いため、こうした異種金属接
触腐蝕を防止することもできなかった。

発明は、上記のような損傷や異種金属接触に起因する腐
蝕が防止されると共に、硬度が高く容易に損傷しない保
護層を有するマグネシウム合金を主体とした車輌等用ホ
イールを提供することを目的としている。

また、発明の他の目的は、密着強度が高く、靭性におい
ても実用に耐える保護層を有する車輌等用ホイールを提
供することにある。

発明のさらに他の目的は、ホイールを車輌等に装着する
際の鉄製ボルトやナツト類との接触部等にも効果的な保
護層を形成した車輌等用ホイールを提供することにある
。

尚、このように表面硬度を向上させ耐摩耗性を改善する
手段として、硬質クロムメツキ、あるいは窒化法等によ
るものが試みられているが、現在、有効な技術が確立さ
れるに至っていない。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明による車輌等用ホイールは上記目的を達成す
るために、マグネシウム合金を主体としてなる車輌、航
空機及び自転車用ホイールであって、このホイールの表
面の少なくとも一部が高硬度金属でなるかもしくは高硬
度金属を主体とする非晶質金属層により形成されるとと
もに、マグネシウム合金製ホイール本体の表面と前記非
晶質金属層の間に、マグネシウムよりもイオン化傾向が
小さく且つ非晶質金属層を形成する金属よりもイオン化
傾向が大きい金属でなる中間層が形成されていることを
特徴としている。

また、上記目的を達成する第２の発明は、マグネシウム
合金を主体としてなる車輌、航空機及び自転車用ホイー
ルであって、このホイールの表面の少なくとも一部が高
硬度金属でなるかもしくは高硬度金属を主体とする非晶
質金属層により形成されるとともに、マグネシウム合金
製ホイール本体の表面と前記非晶質金属層の間に、絶縁
材でなる中間層が形成されていることを特徴としている
。

上記のような第１および第２の発明による車輌等用ホイ
ールにおいては、第３の発明のように、ネジ穴部、ホイ
ールキャップ脱着部、車体への取付部などとの接触部に
も非晶質金属層および中間層を形成することがより好ま
しい。

第４の発明のように、非晶質金属層はスパッタリングに
より形成することができる。

「作　用」 第１の発明によれば、ホイールの表面に非晶質金属層が
形成されているから、原子配列に規則性がなく結晶欠陥
が均一に分布している状態の結晶粒界のない高硬度の金
属保護膜により、マグネシウム合金製ホイール本体が確
実に損傷から守られる。また、非晶質金属層を形成する
高硬度金属とホイール本体を形成するマグネシウム合金
の間にマグネシウムよりもイオン化傾向が小さく且つ非
晶質金属層を形成する金属よりもイオン化傾向が大きい
金属でなる中間層を設けたことにより、ホイール本体の
異種金属との接触による腐蝕が緩和される。

第２の発明においても、ホイールの表面に形成された非
晶質金属層により、マグネシウム合金製ホイール本体が
確実に損傷から守られる。また、非晶質金属層を形成す
る高硬度金属とホイール本体を形成するマグネシウム合
金の間に絶縁材でなる中間層を設けたことにより、ホイ
ール本体の異種金属との接触による腐蝕が確実に防止さ
れる。

第３の発明によれば、鉄製ボルト類、車輌等への取付面
においても非晶質金属層を介して接触する。

第４の発明によれば、原子が高電位で加速され衝突して
付着することにより非晶質金属層が形成されているから
、非晶質金属層の密着強度が高く極めて強い靭性が得ら
れる。また、選定するターゲツト材と同等の硬度が得ら
れる。

［実施例コ 図を参照しながら発明の詳細な説明する。

第１図に示すマグネシウム合金製ホイールは、センター
ディスク部材１と、このセンターディスク部材１の両側
にボルト４・・・およびナツト５・・・により連結され
たリム部材２．３とからなる３ピースタイプの車輌用ホ
イールである。センターディスク部材１およびリム部材
２．３はホイール本体を構成するものでマグネシウム合
金によりなり、あらかじめＪ　Ｉ　５Ｈ８６５１に規定
される第２種の防錆処理が施されている。そして、前記
センターディスク部材１およびリム部材２，３には、ボ
ルト４・・・との接触部やこのホイールを車輌等に装着
する際の鉄製ボルトやナツト類との接触部１ａ等を含む
その全ての表面に、第２図にその一部を拡大して示すよ
うに、中間層６が形成されている。

そしてこの中間層６の上にさらにこのホイールの少なく
とも一部の表面をなす非晶質金属層７が形成されている
。この非晶質金属層７は例えばスパッタリングにより形
成することができ、タンタル（Ｔａ）の他、チタン（Ｔ
ｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チ
タン−タングステン合金（ＴｉＷ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）等でなる。一方、中間層６は、非晶質金属層７を形
成する金属よりもイオン化傾向が大きく且つマグネシウ
ムよりもイオン化傾向が小さい金属、例えばアルミニウ
ムを蒸着することにより形成されている。このような中
間層６および非晶質金属層７はセンターディスク部材１
およびリム部材２．３にそれぞれ個別に形成されており
、センターディスク部材１およびリム部材２．３は中間
層６および非晶質金属層７を形成された後でボルト４・
・・により連結されている。但し、中間層５を形成する
金属がアルミニウムに限定されず且つ合金を含むこと、
またその形成手段も蒸着に限定されないことはもちろん
である。

尚、中間層６は（例えば海水中における）腐蝕電位の系
列いわゆるガルバーニ系列においてマグネシウムと非晶
質金属層７を形成する金属の中間に位置する金属により
形成してもよい。この場合、この中間層６に用いる金属
はガルバーニ系列において非晶質金属層７を形成する金
属よりもマグネシウムに近い金属、例えば亜鉛等が好ま
しい。

第２図に示すように、ホイール本体を構成するセンター
ディスク部材１と非晶質金属層７の間に、この非晶質金
属層７を形成する金属よりもイオン化傾向が大きく且つ
マグネシウムよりもイオン化傾向が小さい金属、もしく
はガルバーニ系列において非晶質金属層７を形成する金
属とマグネシウムの中間に位置する金属でなる中間層６
を形成した場合、このような中間層と接触することによ
って、異種金属と接触することによるセンターディスク
部材１の腐蝕の進行が緩和される。

第３図は第１図に示したものと全く同様の外観を持つ他
の発明による車輌用ホイールの一部拡大図である。この
第３図に示す車輌用ホイールでは、センターディスク部
材１等のホイール本体と非晶質金属層７の間に、第２図
における金属製の中間層６に代えて、合成樹脂等の絶縁
材でなる中間層６′が形成されている。

この第３図に示すように、センターディスク部材１と非
晶質金属層７の間に絶縁材でなる中間層６′を形成した
場合、センターディスク部材１は金属と接触せず、異種
金属と接触することによる腐蝕は完全に解消される。

第４図の車輌用ホイールは、ホイール本体を構成するセ
ンターディスク部１１およびその両側のリム部１２．　
１３がマグネシウム合金により一体成形された１ピース
タイプのホイールであり、また第５図に示す車輌用ホイ
ールは、マグネシウム合金製ホイール本体が、センター
ディスク部と一方のリム部を一体成形した部材２１、お
よび他方のリム部を構成するリム部材２２からなる２ピ
ースタイプのホイールである。このような１ピースタイ
プあるいは２ピースタイプのホイールの表面にも第１図
に示す３ピースタイプのホイールの場合と同様、第２図
に示すような中間層６と非晶質金属層７、もしくは第３
図に示すような中間層６′と非晶質金属層７を形成する
ことができる。

第２図および第３図に示すような非晶質金属層７はいず
れも第６図に示すような真空装置を用いてスパッタリン
グを行うことで形成することができる。この第４図では
、第１図に示す３ピースタイプで且つ第２図に示すよう
な中間層６が予め形成されている車輌用ホイールのセン
ターディスク部材１をスパッタリングしている。

真空装置は台Ａと容器Ｂから成り、１０−８Ｔｏｒｒの
気圧に耐えられる構造とされている。容器Ｂは接合部Ｃ
において上下に分割されている。接合部Ｃにてネジを解
除して容器Ｂの上部を取り外すことにより、容器Ｂ内か
らホイール材たる前記センターディスク部材１を脱着す
ることを可能にしている。また、センターディスク部材
１は電極を兼用する左右の支持杆りにて回転可能にして
支持されている。支持杆りに支持されたセンターディス
ク部材１の下方的４００ｍｍのところに陰極板Ｅが設置
されており、この陰極板Ｅ上にタンタル（Ｔａ）系のタ
ーゲツト材Ｆが配設されている。

陰極板Ｅの下部に配設した磁石Ｇはイオンｉの集束性を
向上させるものである。

今、容器Ｂ内の空気をガス導入管Ｈを通じて導入したア
ルゴンガスに置換すると共に、排気孔Ｉから導空ポンプ
で気体を抜き１０−’Ｔｏｒｒ以下の気圧に減する。電
極たる左右の支持杆りと陰極板Ｅの間に２０００Ｖの直
流電圧を印加すると、センターディスク部材１とターゲ
ツト材Ｆの間にグロー放電が励起される。このとき、ア
ルゴンガスのイオンはターゲツト材Ｆに衝突し、ターゲ
ツト材Ｆの材料原子がはじき出され、該原子は陽極側の
センターディスク材１の表面すなわち中間層６の表面に
たたきつけられ付着し非晶質金属層７を形成する。尚、
ターゲツト材Ｆの材料原子ａは広範囲に飛散するので、
この真空装置においては、第６図に示すようにセンター
ディスク材１の下面とターゲツト材Ｆの上面間の空間を
囲繞するガラス製飛散防止円筒Ｊにより前記飛散を防止
するようにしている。構造上前記原子ａのセンタ−ディ
スク材１上面へのまわり込みは期待できない。したがっ
て、この真空装置では、支持杆りを回転させることによ
りセンターディスク材１を反転させて残りの面にスパッ
タ原子すなわちターゲツト材Ｆの材料原子ａを付着させ
、前記と同様の非晶質金属層７を形成している。なお、
このように支持杆りを反転させるようにしているのに応
じて、この支持杆りと容器Ｂとの間にシーリングを兼ね
た軸受Ｋが設けられている。また、支持杆りは、センタ
ーディスク部材１を反転させた時その保持部がスパッタ
リングの邪魔にならないように、反転後このセンターデ
ィスク部材１み対する保持位置を変え得る構造としてお
くことが好ましい。

このようにして所定時間のスパッタリングを行う事によ
り約２０μｍの厚さに非晶質金属層７が形成された後、
ガス導入管Ｈから空気を入れ、常圧になったところで容
器Ｂの接合部Ｃのネジを解除し、容器Ｂ上部を取り外し
てセンターディスク材１を取り出す。

以上のようにして形成された非晶質金属層７は、液体金
属から急冷されて凝固した不動態被膜であるので、偏析
等のない科学的に均一な組成を有する。また、センター
ディスク材１の表面全体にわたって均一にかつ緻密に形
成され、ピンホールが無い。この実施例におけるような
タンタル系のターゲツト材Ｆのもつ硬度は硬質クロムの
１．３倍に達し、したがってこのターゲツト材Ｆとほぼ
同等の硬度を持つ前記非晶質金属層７はきわめて高い硬
度を有することができる。また、単なる化学メツキ、塗
装と異なり、原子が高電位で加速され衝突して付着する
スパッタリングにより形成された非晶質金属層７である
ので、この実施例によるものでは非晶質金属層７の密着
強度は９　ｋｇ　／　ｍｍ　２にも達し、極めて強い靭
性を示した。

上述のような３ピースタイプのホイールにおいては、他
のリム部材２，３にも同様の方法で非晶質金属層を形成
し、その後各部材１．　２．　３をボルト４締めして組
み立てる。

ところで、上述の例では、マグネシウムよりイオン化傾
向が小さ（且つ非晶質金属層を形成する金属よりもイオ
ン化傾向の大きい金属、もしくはガルバーニ系列におい
てマグネシウムと非晶質金属層を形成する金属との中間
に位置する金属でなる中間層６（第２図参照）の上に非
晶質金属層７を形成しているが、合成樹脂でなる中間層
６′（第３図参照）の上にも同様の方法により非晶質金
属層７を形成することができる。

尚、ターゲツト材は非晶質金属層７となるものであるか
ら、既述のように、タンタル系の他、チタン（Ｔｉ）系
、タングステン（Ｗ）系、ジルコニウム（Ｚ　ｒ）系、
チタン−タングステン合金（ＴｉＷ）、窒化チタン（Ｔ
ｚＮ）系を採用することかできる。特に、ターゲツト材
に窒化チタン（ＴｉＮ）を用いると、ゴールド色の非晶
質金属層か得られ美観的に優れた製品を得ることができ
る。

また、上記のようなスパッタリングを行う場合の容器Ｂ
内の真空度は１０−４〜１０　’−８Ｔｏｒｒが好まし
い。さらに、容器Ｂ中の空気と置換するガスとして、実
施例に挙げたアルゴンガスに代えて他の不活性ガスを採
用できるのは勿論である。

また、上記のような中間層６と非晶質金属層゛７、もし
くは中間層６′と非晶質金属層７を形成するホイールは
、マグネシウム合金製のホイール本体を持つものであれ
ば車輌用ホイールでなくてもよ（、航空機あるいは自転
車用のホイールであってもよい。

［発明の効果］ 請求項１，２によれば、きわめて硬度の高い非晶質金属
層でマグネシウム合金製のホイール本体を覆うようにし
ているから、小石等の衝突を受けても表面が損傷するこ
とがなく、こうした損傷部からのホイール本体の腐蝕を
確実に防止することかできるという効果を奏する。

請求項３によれば、鉄製ボルト類、車輌等への取付面に
おいても非晶質金属層を介して接触するから、マグネシ
ウム合金製であるホイール本体と異種金属間に生じる腐
蝕を回避する事ができるという効果を奏する。

請求項４によれば、非晶質金属層の密着強度をきわめて
大きくして強い靭性を得ることができるから、繰り返し
発生する微少な変形外力によっても容易に剥離しない保
護層を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輌用ホイールの縦断面図、第２図は第１図の
■部拡大図、第３図は他の発明による車輌用ホイールに
おける第２図に対応する拡大図、第４図および第５図は
他の車輌用ホイールの縦断面図、第６図はスパッタリン
グを行う状態を示す説明図である。 第 図 第 図 第 図 第 図 手 続 補 正 １寒を （方式） 事件の表示 平成２年特許願第１０９３１５号 ２゜ 発明の名称 車輌等用ホイ ル 補正をする者 事件との関係

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム合金を主体としてなる車輌、航空機
   及び自転車用ホイールであって、このホイールの表面の
   少なくとも一部が高硬度金属でなるかもしくは高硬度金
   属を主体とする非晶質金属層により形成されるとともに
   、マグネシウム合金製ホイール本体の表面と前記非晶質
   金属層の間に、マグネシウムよりもイオン化傾向が小さ
   く且つ非晶質金属層を形成する金属よりもイオン化傾向
   が大きい金属でなる中間層が形成されていることを特徴
   とする車輌等用ホイール。
2. （２）マグネシウム合金を主体としてなる車輌、航空機
   及び自転車用ホイールであって、このホイールの表面の
   少なくとも一部が高硬度金属でなるかもしくは高硬度金
   属を主体とする非晶質金属層により形成されるとともに
   、マグネシウム合金製ホイール本体の表面と前記非晶質
   金属層の間に、絶縁材でなる中間層が形成されているこ
   とを特徴とする車輌等用ホイール。
3. （３）非晶質金属層および中間層が形成される部分が、
   ネジ穴部、ホイールキャップ脱着部、車体への取付部な
   どとの接触部を含むことを特徴とする請求項１または２
   の車輌等用ホイール。
4. （４）非晶質金属層がスパッタリングにより形成されて
   いることを特徴とする請求項１，２または３の車輌用ホ
   イール。