JPH0578856A - 金属の被膜成形方法および被膜が形成された金属体 - Google Patents
金属の被膜成形方法および被膜が形成された金属体Info
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- JPH0578856A JPH0578856A JP27454091A JP27454091A JPH0578856A JP H0578856 A JPH0578856 A JP H0578856A JP 27454091 A JP27454091 A JP 27454091A JP 27454091 A JP27454091 A JP 27454091A JP H0578856 A JPH0578856 A JP H0578856A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低硬度の相手金属体に対するアブレイシブ摩耗
および凝着摩耗の大幅な低減を図る。 【構成】低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突を繰
返す相手金属より高硬度の金属体に対する被膜成形方法
であって、上記金属体の表面にリン酸塩皮膜を形成する
化成処理工程Ｓ２と、化成処理工程Ｓ２後にリン酸塩皮
膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えるため、上記金
属体を酸の水溶液中に浸漬する浸漬処理工程Ｓ４とを備
えたことを特徴とする。
および凝着摩耗の大幅な低減を図る。 【構成】低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突を繰
返す相手金属より高硬度の金属体に対する被膜成形方法
であって、上記金属体の表面にリン酸塩皮膜を形成する
化成処理工程Ｓ２と、化成処理工程Ｓ２後にリン酸塩皮
膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えるため、上記金
属体を酸の水溶液中に浸漬する浸漬処理工程Ｓ４とを備
えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、内燃機関に
用いられるピストンリングのように１００℃〜２５０℃
の高温雰囲気中に位置して、アルミ合金製のピストンの
リング溝に対して衝突を繰返すような金属の被膜成形方
法および被膜が形成された金属体に関する。
用いられるピストンリングのように１００℃〜２５０℃
の高温雰囲気中に位置して、アルミ合金製のピストンの
リング溝に対して衝突を繰返すような金属の被膜成形方
法および被膜が形成された金属体に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のアルミ合金等のような比較的低硬
度の相手金属体（例えばピストン）に対して高温下で衝
突を繰返すアルミ合金より高硬度の金属体としては、例
えば、ばね鋼製、ステンレス製もしくは工具鋼製のピス
トンリングがある。
度の相手金属体（例えばピストン）に対して高温下で衝
突を繰返すアルミ合金より高硬度の金属体としては、例
えば、ばね鋼製、ステンレス製もしくは工具鋼製のピス
トンリングがある。
【０００３】近年、自動車のエンジンは出力増大および
高速回転化の傾向にあり、このためピストンの熱負荷が
高い時、特にピストンリング溝が高温であると、アルミ
合金製のピストンリング溝に対してアルミ合金よりも高
硬度の鋼製ピストンリングが衝突を繰返す関係上、ピス
トンリング溝の摩耗が増加したり、或はピストンのトッ
プリング溝上下面がへたって、シール性が阻害される。
高速回転化の傾向にあり、このためピストンの熱負荷が
高い時、特にピストンリング溝が高温であると、アルミ
合金製のピストンリング溝に対してアルミ合金よりも高
硬度の鋼製ピストンリングが衝突を繰返す関係上、ピス
トンリング溝の摩耗が増加したり、或はピストンのトッ
プリング溝上下面がへたって、シール性が阻害される。
【０００４】このような問題点を解決するために従来、
ピストン側およびピストンリング側に対する次のような
各種の手段が既に発明されている。すなわち、第１の従
来手段は、トップリング溝部にニレジスト鋳鉄（耐熱鋳
鉄の一種で、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ鋳鉄のこと）をアルフィ
ン処理して鋳ぐるみ、トップリング溝の強度を増加する
手段である。第２の従来手段はニッケル発泡体を溶湯鍛
造法にて鋳ぐるみ、トップリング溝部の強度を増加する
手段である。第３の従来手段はトップリング溝表面に硬
質アルマイト処理（陽極酸化法による処理のこと）を行
ない、高硬度の酸化皮膜を形成する手段（特開平１−１
９０９５１号公報参照）である。第４の従来手段は、ピ
ストンリングの表面に摩擦係数が低いＭｏＳ2 （二硫化
モリブデン）と熱硬化性有機樹脂を塗布して焼成し、摺
動特性を向上して、摩耗を防止する手段である。
ピストン側およびピストンリング側に対する次のような
各種の手段が既に発明されている。すなわち、第１の従
来手段は、トップリング溝部にニレジスト鋳鉄（耐熱鋳
鉄の一種で、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ鋳鉄のこと）をアルフィ
ン処理して鋳ぐるみ、トップリング溝の強度を増加する
手段である。第２の従来手段はニッケル発泡体を溶湯鍛
造法にて鋳ぐるみ、トップリング溝部の強度を増加する
手段である。第３の従来手段はトップリング溝表面に硬
質アルマイト処理（陽極酸化法による処理のこと）を行
ない、高硬度の酸化皮膜を形成する手段（特開平１−１
９０９５１号公報参照）である。第４の従来手段は、ピ
ストンリングの表面に摩擦係数が低いＭｏＳ2 （二硫化
モリブデン）と熱硬化性有機樹脂を塗布して焼成し、摺
動特性を向上して、摩耗を防止する手段である。
【０００５】しかし、上述の各種の従来手段においては
次のような問題点があった。つまり第１の従来手段およ
び第２の従来手段においては工程が複雑である関係上、
ピストンがコスト高となる問題点があった。また第３の
従来手段においては陽極酸化法（anode oxidation me
thod）で形成される酸化皮膜の表面粗さが極めて大き
く、この酸化皮膜の脆さに起因してクラックが発生しや
すいので、同方法をエンジンのピストンに適用した場合
には、エンジンの初期オイル消費量の増大およびブロー
バイガスの吹抜け量の増加により、エンジン出力の低下
を招く問題点があった。第４の従来手段においてはＭｏ
Ｓ2 （二硫化モリブデン）の焼成時の熱負荷が大きく、
ピストンリングの耐摩耗性および寿命が不充分となり、
エンジントラブルの原因となる問題点があった。
次のような問題点があった。つまり第１の従来手段およ
び第２の従来手段においては工程が複雑である関係上、
ピストンがコスト高となる問題点があった。また第３の
従来手段においては陽極酸化法（anode oxidation me
thod）で形成される酸化皮膜の表面粗さが極めて大き
く、この酸化皮膜の脆さに起因してクラックが発生しや
すいので、同方法をエンジンのピストンに適用した場合
には、エンジンの初期オイル消費量の増大およびブロー
バイガスの吹抜け量の増加により、エンジン出力の低下
を招く問題点があった。第４の従来手段においてはＭｏ
Ｓ2 （二硫化モリブデン）の焼成時の熱負荷が大きく、
ピストンリングの耐摩耗性および寿命が不充分となり、
エンジントラブルの原因となる問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明（第１発明）は、低硬度の相手金属体に対する
摩耗（アブレイシブ摩耗および凝着摩耗）を大幅に低減
させることができる金属の被膜成形方法の提供を目的と
する。
載の発明（第１発明）は、低硬度の相手金属体に対する
摩耗（アブレイシブ摩耗および凝着摩耗）を大幅に低減
させることができる金属の被膜成形方法の提供を目的と
する。
【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、ピスト
ンリング溝に対する摩耗を大幅に低減させ、エンジンの
初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け
量の低下を図ることができるピストンリングの被膜成形
方法の提供を目的とする。
ンリング溝に対する摩耗を大幅に低減させ、エンジンの
初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け
量の低下を図ることができるピストンリングの被膜成形
方法の提供を目的とする。
【０００８】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、リン酸塩皮膜を浸漬
処理する際、無水クロム酸水溶液を用いることで、リン
酸塩皮膜の水溶液に対する可溶性により、リン酸塩皮膜
の結晶形態を容易に粒状もしくは球状に変えることがで
きる金属の被膜成形方法の提供を目的とする。
求項１記載の発明の目的と併せて、リン酸塩皮膜を浸漬
処理する際、無水クロム酸水溶液を用いることで、リン
酸塩皮膜の水溶液に対する可溶性により、リン酸塩皮膜
の結晶形態を容易に粒状もしくは球状に変えることがで
きる金属の被膜成形方法の提供を目的とする。
【０００９】この発明の請求項４記載の発明は、ピスト
ントップリング溝に対する摩耗を大幅に低減させ、エン
ジンの初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの
吹抜け量の低下を図ることができるトップリングの被膜
成形方法の提供を目的とする。
ントップリング溝に対する摩耗を大幅に低減させ、エン
ジンの初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの
吹抜け量の低下を図ることができるトップリングの被膜
成形方法の提供を目的とする。
【００１０】この発明の請求項５記載の発明（第２発
明）は、低硬度の相手金属体に対する摩耗を大幅に低減
させることができる被膜が形成された金属体の提供を目
的とする。
明）は、低硬度の相手金属体に対する摩耗を大幅に低減
させることができる被膜が形成された金属体の提供を目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突を
繰返す相手金属より高硬度の金属体に対する被膜成形方
法であって、上記金属体の表面にリン酸塩皮膜を形成す
る化成処理工程と、上記化成処理工程後にリン酸塩皮膜
の結晶形態を粒状もしくは球状に変えるため、上記金属
体を酸の水溶液中に浸漬する浸漬処理工程とを備えた金
属被膜成形方法であることを特徴とする。
の発明は、低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突を
繰返す相手金属より高硬度の金属体に対する被膜成形方
法であって、上記金属体の表面にリン酸塩皮膜を形成す
る化成処理工程と、上記化成処理工程後にリン酸塩皮膜
の結晶形態を粒状もしくは球状に変えるため、上記金属
体を酸の水溶液中に浸漬する浸漬処理工程とを備えた金
属被膜成形方法であることを特徴とする。
【００１２】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記相手金属より高
硬度の金属体をピストンリングとした金属の被膜成形方
法であることを特徴とする。
求項１記載の発明の構成と併せて、上記相手金属より高
硬度の金属体をピストンリングとした金属の被膜成形方
法であることを特徴とする。
【００１３】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記酸の水溶液を無
水クロム酸水溶液とした金属の被膜成形方法であること
を特徴とする。
求項１記載の発明の構成と併せて、上記酸の水溶液を無
水クロム酸水溶液とした金属の被膜成形方法であること
を特徴とする。
【００１４】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の構成と併せて、上記相手金属より高
硬度の金属体をトップリングとした金属の被膜成形方法
であることを特徴とする。
求項２記載の発明の構成と併せて、上記相手金属より高
硬度の金属体をトップリングとした金属の被膜成形方法
であることを特徴とする。
【００１５】この発明の請求項５記載の発明は、低硬度
の相手金属体に対して高温下で衝突を繰返す相手金属よ
り高硬度の金属体であって、金属表面に、皮膜の結晶形
態を粒状もしくは球状に変えたリン酸塩皮膜が形成され
た金属体であることを特徴とする。
の相手金属体に対して高温下で衝突を繰返す相手金属よ
り高硬度の金属体であって、金属表面に、皮膜の結晶形
態を粒状もしくは球状に変えたリン酸塩皮膜が形成され
た金属体であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明によれ
ば、上述の化成処理工程で金属体の表面にリン酸塩皮膜
を形成した後に、この金属体を酸の水溶液中に浸漬し
て、上述のリン酸塩皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状
の丸みを帯びたエッジレス形状となす方法であるから、
例えばアルミ合金等のような比較的低硬度の相手金属体
に対するアブレイシブ摩耗や凝着摩耗を大幅に低減させ
ることができる効果がある。
ば、上述の化成処理工程で金属体の表面にリン酸塩皮膜
を形成した後に、この金属体を酸の水溶液中に浸漬し
て、上述のリン酸塩皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状
の丸みを帯びたエッジレス形状となす方法であるから、
例えばアルミ合金等のような比較的低硬度の相手金属体
に対するアブレイシブ摩耗や凝着摩耗を大幅に低減させ
ることができる効果がある。
【００１７】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上述の金属体をピストンリングとしたので、エンジンの
ピストンリング溝に対するアブレイシブ摩耗や凝着摩耗
を大幅に低減させることができ、この結果、エンジンの
初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け
量の低下を図ることができる効果がある。
上述の金属体をピストンリングとしたので、エンジンの
ピストンリング溝に対するアブレイシブ摩耗や凝着摩耗
を大幅に低減させることができ、この結果、エンジンの
初期オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け
量の低下を図ることができる効果がある。
【００１８】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、酸の水溶液を
無水クロム酸（ＣｒＯ3 、三酸化クロムと同意）の水溶
液としたので、リン酸塩皮膜の該水溶液に対する良好な
可溶性により、リン酸塩皮膜の結晶形態を容易に粒状も
しくは球状の丸みを帯びたエッジレス形状と成すことが
できる効果がある。
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、酸の水溶液を
無水クロム酸（ＣｒＯ3 、三酸化クロムと同意）の水溶
液としたので、リン酸塩皮膜の該水溶液に対する良好な
可溶性により、リン酸塩皮膜の結晶形態を容易に粒状も
しくは球状の丸みを帯びたエッジレス形状と成すことが
できる効果がある。
【００１９】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上述の金属体をトップリングとしたので、エンジンのピ
ストントップリング溝に対するアブレイシブ摩耗や凝着
摩耗を大幅に低減させることができて、エンジンの初期
オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け量の
低下を図ることができる効果がある。
上述の金属体をトップリングとしたので、エンジンのピ
ストントップリング溝に対するアブレイシブ摩耗や凝着
摩耗を大幅に低減させることができて、エンジンの初期
オイル消費量の低下およびブローバイガスの吹抜け量の
低下を図ることができる効果がある。
【００２０】この発明の請求項５記載の発明によれば、
皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えたリン酸塩皮
膜を、金属表面に形成したので、高温下で衝突を繰返す
例えばアルミ合金等のような比較的低硬度の相手金属体
のアブレイシブ摩耗や凝着摩耗を大幅に低減させること
ができる効果がある。
皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えたリン酸塩皮
膜を、金属表面に形成したので、高温下で衝突を繰返す
例えばアルミ合金等のような比較的低硬度の相手金属体
のアブレイシブ摩耗や凝着摩耗を大幅に低減させること
ができる効果がある。
【００２１】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は金属の被膜成形方法および被膜が形成さ
れた金属体を示し、図１において１は相手金属体として
のアルミ合金製のピストンで、このピストン１にはトッ
プリング溝２、セカンドリング溝３、オイルリング溝
（図示せず）等を形成している。また上述のピストン１
におけるトップリング溝２に嵌合される鋼製のトップリ
ング４を設け、このトップリング４の金属表面には、皮
膜の結晶形態を粒状もしくは球状の丸みを帯びたエッジ
レス形状のリン酸塩被膜５が形成されている。
述する。図面は金属の被膜成形方法および被膜が形成さ
れた金属体を示し、図１において１は相手金属体として
のアルミ合金製のピストンで、このピストン１にはトッ
プリング溝２、セカンドリング溝３、オイルリング溝
（図示せず）等を形成している。また上述のピストン１
におけるトップリング溝２に嵌合される鋼製のトップリ
ング４を設け、このトップリング４の金属表面には、皮
膜の結晶形態を粒状もしくは球状の丸みを帯びたエッジ
レス形状のリン酸塩被膜５が形成されている。
【００２２】次に上述のトップリング４に対する被膜成
形方法を、図２の工程図を参照して説明する。まず、ば
ね鋼製のトップリング４を形成し、第１工程Ｓ１で、こ
のトップリング４に耐摩耗性に対する優れた特性をもつ
クロムメッキを施す。次に第２工程Ｓ２で、クロムメッ
キが施されたトップリング４の金属表面にリン酸塩皮膜
化成処理を施して、リン酸塩皮膜を形成する。この場合
にはリン酸塩としてリン酸マンガンＭｎ3 （ＰＯ4 ）2
系皮膜の１種または２種を用いた皮膜とする。
形方法を、図２の工程図を参照して説明する。まず、ば
ね鋼製のトップリング４を形成し、第１工程Ｓ１で、こ
のトップリング４に耐摩耗性に対する優れた特性をもつ
クロムメッキを施す。次に第２工程Ｓ２で、クロムメッ
キが施されたトップリング４の金属表面にリン酸塩皮膜
化成処理を施して、リン酸塩皮膜を形成する。この場合
にはリン酸塩としてリン酸マンガンＭｎ3 （ＰＯ4 ）2
系皮膜の１種または２種を用いた皮膜とする。
【００２３】次に第３工程Ｓ３で、化成処理後のトップ
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約１２０秒間浸漬し、リン酸マン
ガン系皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形態を丸みを
帯びたエッジレス形状と成す。次に第５工程Ｓ５で、上
述の浸漬処理後のトップリング４表面に付着している無
水クロム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥処理を施し
て、水分を除去する。
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約１２０秒間浸漬し、リン酸マン
ガン系皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形態を丸みを
帯びたエッジレス形状と成す。次に第５工程Ｓ５で、上
述の浸漬処理後のトップリング４表面に付着している無
水クロム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥処理を施し
て、水分を除去する。
【００２４】このようにして形成されたトップリング４
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図３に示す浸漬処理前の積層立
方体状から浸漬処理後においては図４に示すように積層
粒状体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５
を有するトップリング４が得られた。
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図３に示す浸漬処理前の積層立
方体状から浸漬処理後においては図４に示すように積層
粒状体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５
を有するトップリング４が得られた。
【００２５】次に上述のトップリング４の材質をばね鋼
からステンレス鋼および工具鋼に代えた場合の実施例に
ついて述べる。上述のトップリング４の素材としてステ
ンレス鋼を用いる場合には、まず、ステンレス鋼製のト
ップリング４を形成し、第１工程Ｓ１で、このトップリ
ング４に窒化（ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ）処理を施し、窒化
処理後のトップリング４にクロムメッキを施す。次に第
２工程Ｓ２で、クロムメッキが施されたトップリング４
の金属表面にリン酸塩皮膜化成処理を施して、リン酸塩
皮膜を形成する。この場合にはリン酸塩としてリン酸亜
鉛Ｚｎ3 （ＰＯ4 ）2 およびリン酸マンガンＭｎ3 （Ｐ
Ｏ4 ）2 系皮膜の１種または２種を用いた皮膜とする。
なお、上述の窒化処理は周知の通り表面硬化法の一種で
あって、クロムメッキ層劣化時においてトップリング４
の耐摩耗性を維持するために行なう。
からステンレス鋼および工具鋼に代えた場合の実施例に
ついて述べる。上述のトップリング４の素材としてステ
ンレス鋼を用いる場合には、まず、ステンレス鋼製のト
ップリング４を形成し、第１工程Ｓ１で、このトップリ
ング４に窒化（ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ）処理を施し、窒化
処理後のトップリング４にクロムメッキを施す。次に第
２工程Ｓ２で、クロムメッキが施されたトップリング４
の金属表面にリン酸塩皮膜化成処理を施して、リン酸塩
皮膜を形成する。この場合にはリン酸塩としてリン酸亜
鉛Ｚｎ3 （ＰＯ4 ）2 およびリン酸マンガンＭｎ3 （Ｐ
Ｏ4 ）2 系皮膜の１種または２種を用いた皮膜とする。
なお、上述の窒化処理は周知の通り表面硬化法の一種で
あって、クロムメッキ層劣化時においてトップリング４
の耐摩耗性を維持するために行なう。
【００２６】次に第３工程Ｓ３で、化成処理後のトップ
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約６０秒間浸漬し、リン酸亜鉛＆
リン酸マンガン系皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形
態を丸みを帯びたエッジレス形状と成す。次に第５工程
Ｓ５で、上述の浸漬処理後のトップリング４表面に付着
している無水クロム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥
処理を施して、水分を除去する。
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約６０秒間浸漬し、リン酸亜鉛＆
リン酸マンガン系皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形
態を丸みを帯びたエッジレス形状と成す。次に第５工程
Ｓ５で、上述の浸漬処理後のトップリング４表面に付着
している無水クロム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥
処理を施して、水分を除去する。
【００２７】このようにして形成されたトップリング４
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図５に示す浸漬処理前の柱状長
方体から浸漬処理後においては図６に示すように柱状丸
棒体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５を
有するトップリング４が得られた。
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図５に示す浸漬処理前の柱状長
方体から浸漬処理後においては図６に示すように柱状丸
棒体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５を
有するトップリング４が得られた。
【００２８】上述のトップリング４の素材として工具鋼
を用いる場合には、まず、工具鋼製のトップリング４を
形成し、第１工程Ｓ１で、このトップリング４に窒化
（ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ）処理を施し、窒化処理後のトッ
プリング４にクロムメッキを施す。
を用いる場合には、まず、工具鋼製のトップリング４を
形成し、第１工程Ｓ１で、このトップリング４に窒化
（ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ）処理を施し、窒化処理後のトッ
プリング４にクロムメッキを施す。
【００２９】次に第２工程Ｓ２で、クロムメッキが施さ
れたトップリング４の金属表面にリン酸塩皮膜化成処理
を施して、リン酸塩皮膜を形成する。この場合にはリン
酸塩としてリン酸亜鉛Ｚｎ3 （ＰＯ4 ）2 系皮膜の１種
または２種を用いた皮膜とする。
れたトップリング４の金属表面にリン酸塩皮膜化成処理
を施して、リン酸塩皮膜を形成する。この場合にはリン
酸塩としてリン酸亜鉛Ｚｎ3 （ＰＯ4 ）2 系皮膜の１種
または２種を用いた皮膜とする。
【００３０】次に第３工程Ｓ３で、化成処理後のトップ
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約１０秒間浸漬し、リン酸亜鉛系
皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形態を丸みを帯びた
エッジレス形状と成す。次に第５工程Ｓ５で、上述の浸
漬処理後のトップリング４表面に付着している無水クロ
ム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥処理を施して、水
分を除去する。
リング４からアセトン（ＣＨ3 ＣＯＣＨ3 、ジメチルケ
トンまたはプロパノンともいう）を脱脂した後に、次の
第４工程Ｓ４で、上述のトップリング４を０．３％無水
クロム酸の水溶液中に約１０秒間浸漬し、リン酸亜鉛系
皮膜を無水クロム酸で可溶し、結晶形態を丸みを帯びた
エッジレス形状と成す。次に第５工程Ｓ５で、上述の浸
漬処理後のトップリング４表面に付着している無水クロ
ム酸を水洗し、次の第６工程で、乾燥処理を施して、水
分を除去する。
【００３１】このようにして形成されたトップリング４
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図７に示す浸漬処理前の粒状立
方体から浸漬処理後においては図８に示すように粒状球
体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５を有
するトップリング４が得られた。
表面のリン酸塩皮膜の結晶形態を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観察した結果、図７に示す浸漬処理前の粒状立
方体から浸漬処理後においては図８に示すように粒状球
体の丸みを帯びたエッジレス形状のリン酸塩皮膜５を有
するトップリング４が得られた。
【００３２】上述の各実施例をまとめると次に示す［表
１］の通りである。
１］の通りである。
【００３３】
【表１】
【００３４】以上要するに、本実施例の方法によれば、
上述の化成処理工程Ｓ２で金属体（たとえばトップリン
グ４）の表面にリン酸塩皮膜を形成した後に、この金属
体を酸の水溶液中に浸漬（工程Ｓ４参照）して、上述の
リン酸塩皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状の丸みを帯
びたエッジレス形状と成すことができるので、低硬度の
相手金属体（たとえばアルミ合金製のピストン１におけ
るトップリング溝２）に対するアブレイシブ摩耗（abra
sive wear、微小な切削作用による摩耗）や凝着摩耗
（adhesive wear、微視的な凝着や破壊に起因する摩
耗）を大幅に低減させることができる効果がある。
上述の化成処理工程Ｓ２で金属体（たとえばトップリン
グ４）の表面にリン酸塩皮膜を形成した後に、この金属
体を酸の水溶液中に浸漬（工程Ｓ４参照）して、上述の
リン酸塩皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状の丸みを帯
びたエッジレス形状と成すことができるので、低硬度の
相手金属体（たとえばアルミ合金製のピストン１におけ
るトップリング溝２）に対するアブレイシブ摩耗（abra
sive wear、微小な切削作用による摩耗）や凝着摩耗
（adhesive wear、微視的な凝着や破壊に起因する摩
耗）を大幅に低減させることができる効果がある。
【００３５】また上述の被膜成形方法をエンジンのピス
トンにおけるトップリング４に適用した場合には、上述
の摩耗低減効果により、エンジンの初期オイル消費量の
低下およびブローバイガスの吹抜け量の低下を図ること
ができる効果がある。
トンにおけるトップリング４に適用した場合には、上述
の摩耗低減効果により、エンジンの初期オイル消費量の
低下およびブローバイガスの吹抜け量の低下を図ること
ができる効果がある。
【００３６】さらに上述の酸の水溶液として無水クロム
酸（三酸化クロムのこと）の水溶液を用いると、リン酸
塩皮膜の該水溶液に対する良好な可溶性により、リン酸
塩皮膜の結晶形態を容易に粒状もしくは球状の丸みを帯
びたエッジレス形状と成すことができる効果がある。
酸（三酸化クロムのこと）の水溶液を用いると、リン酸
塩皮膜の該水溶液に対する良好な可溶性により、リン酸
塩皮膜の結晶形態を容易に粒状もしくは球状の丸みを帯
びたエッジレス形状と成すことができる効果がある。
【００３７】加えて、上述の方法により形成された金属
体（たとえばトップリング４）は、高温下で衝突を繰返
す低硬度の相手金属体（たとえばアルミ合金製のピスト
ン１のトップリング溝２）に対するアブレイシブ摩耗や
凝着摩耗を大幅に低減させることができる効果がある。
体（たとえばトップリング４）は、高温下で衝突を繰返
す低硬度の相手金属体（たとえばアルミ合金製のピスト
ン１のトップリング溝２）に対するアブレイシブ摩耗や
凝着摩耗を大幅に低減させることができる効果がある。
【００３８】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の低硬度の相手金属体は、実施例の
アルミ合金製のピストン１に対応し、以下同様に、相手
金属より高硬度の金属体は、鋼製のトップリング４に対
応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定
されるものではない。
において、この発明の低硬度の相手金属体は、実施例の
アルミ合金製のピストン１に対応し、以下同様に、相手
金属より高硬度の金属体は、鋼製のトップリング４に対
応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定
されるものではない。
【図１】本発明の金属の被膜成形方法により形成された
金属体の説明図。
金属体の説明図。
【図２】本発明の金属の被膜成形方法を示す工程図。
【図３】リン酸マンガン系皮膜の浸漬処理前における結
晶の構造を示す図。
晶の構造を示す図。
【図４】リン酸マンガン系皮膜の浸漬処理後における結
晶の構造を示す図。
晶の構造を示す図。
【図５】リン酸亜鉛＆リン酸マンガン系皮膜の浸漬処理
前における結晶の構造を示す図。
前における結晶の構造を示す図。
【図６】リン酸亜鉛＆リン酸マンガン系皮膜の浸漬処理
後における結晶の構造を示す図。
後における結晶の構造を示す図。
【図７】リン酸亜鉛系皮膜の浸漬処理前における結晶の
構造を示す図。
構造を示す図。
【図８】リン酸亜鉛系皮膜の浸漬処理後における結晶の
構造を示す図。
構造を示す図。
１…ピストン（相手金属体） ４…トップリング（金属体） ５…リン酸塩皮膜 Ｓ１…化成処理工程 Ｓ４…浸漬処理工程
Claims (5)
- 【請求項１】低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突
を繰返す相手金属より高硬度の金属体に対する被膜成形
方法であって、上記金属体の表面にリン酸塩皮膜を形成
する化成処理工程と、上記化成処理工程後にリン酸塩皮
膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えるため、上記金
属体を酸の水溶液中に浸漬する浸漬処理工程とを備えた
金属の被膜成形方法。 - 【請求項２】上記相手金属より高硬度の金属体をピスト
ンリングとした請求項１記載の金属の被膜成形方法。 - 【請求項３】上記酸の水溶液を無水クロム酸水溶液とし
た請求項１記載の金属の被膜成形方法。 - 【請求項４】上記相手金属より高硬度の金属体をトップ
リングとした請求項２記載の金属の被膜成形方法。 - 【請求項５】低硬度の相手金属体に対して高温下で衝突
を繰返す相手金属より高硬度の金属体であって、金属表
面に、皮膜の結晶形態を粒状もしくは球状に変えたリン
酸塩皮膜が形成された金属体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27454091A JPH0578856A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 金属の被膜成形方法および被膜が形成された金属体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27454091A JPH0578856A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 金属の被膜成形方法および被膜が形成された金属体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578856A true JPH0578856A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17543137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27454091A Pending JPH0578856A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 金属の被膜成形方法および被膜が形成された金属体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578856A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017025963A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 株式会社リケン | ピストンリング及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP27454091A patent/JPH0578856A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017025963A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 株式会社リケン | ピストンリング及びその製造方法 |
| CN107636367A (zh) * | 2015-07-17 | 2018-01-26 | 株式会社理研 | 活塞环及其制造方法 |
| US20180209541A1 (en) * | 2015-07-17 | 2018-07-26 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring and its production method |
| EP3327320A4 (en) * | 2015-07-17 | 2019-04-10 | Kabushiki Kaisha Riken | PISTON RING AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| US10502319B2 (en) | 2015-07-17 | 2019-12-10 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring and its production method |
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