JPH0641789B2 - 摺動部材 - Google Patents

摺動部材

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JPH0641789B2
JPH0641789B2 JP57027056A JP2705682A JPH0641789B2 JP H0641789 B2 JPH0641789 B2 JP H0641789B2 JP 57027056 A JP57027056 A JP 57027056A JP 2705682 A JP2705682 A JP 2705682A JP H0641789 B2 JPH0641789 B2 JP H0641789B2
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plating layer
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iron
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慎治 加藤
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Toyota Motor Corp
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    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/02Bearing surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、摺動部材さらに詳しくは、摺動可能な一対の
部材のうち、一方の部材の摺動部にアルミニウム−ケイ
素系のアルミニウム合金を使用する場合に、その相手材
としてアルミニウム合金母材の摺動部に鉄−リン合金め
っき皮膜を形成したものと組み合わせることによって、
優れた耐摩耗性と耐焼付性を示す摺動部材に関するもの
である。
【従来の技術】
従来、例えばシリンダボアにはアルミニウム合金とし
て、A390・T6規格のアルミニウム合金に電解研磨
またはエッチング処理(以下、ECM処理という。)を
行ったものが一般に使用されている。
【発明が解決しようとする課題】
この材料の場合、硬さが高く粒径の大きい初晶シリコン
が析出した組織であるために、摺動相手のピストン材料
として従来使用されているAC8P・T6規格のアルミ
ニウム合金では、その耐摩耗性が不足し、シリンダボア
との摺動を行うピストンのスカート部が摩耗し焼付くと
いう問題があった。 この対策として、ピストンのスカート部に鉄めっき、軟
質クロムめっき(硬さHv400〜500)を行ってい
る例があるが、これらの材料の場合、耐摩耗性は要求性
能をほぼ満足するものの耐焼付性が不足するという問題
があった。また、鉄めっきに関してはサビを発生しやす
いために、鉄めっき後、連続してスズめっきを行うこと
が必要であった。さらにまた、ピストンリングに硬質ク
ロムめっきを施す場合、シリンダボアはホーニング後、
ECM処理を行わないとスカッフィングを発生するとい
う問題があった。 本発明は、上記問題を解決するためのものであり、優れ
た耐摩耗性および耐焼付性を示す摺動部材を提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
すなわち本第一の発明の摺動部材は、摺動可能な一対の
部材の組み合わせであって、一方を摺動部がアルミニウ
ム−ケイ素系のアルミニウム合金からなる摺動部材と
し、該部材と相対的に摺動する他方の摺動部材は母材が
アルミニウム合金からなり、該アルミニウム合金母材上
に亜鉛置換めっき層、ニッケル系めっき層が順次施され
ており、該ニッケル系めっき層上の摺動部には鉄−リン
合金めっき皮膜が形成されているという特徴を有してい
る。 また本第二の発明の摺動部材は、本第一の発明の摺動部
材の鉄−リン合金めっき皮膜上に、さらにスズめっき
層、鉛めっき層または化成被覆処理層が形成されている
という特徴を有している。 摺動部材の一方の部材の摺動部に適用されるアルミニウ
ム合金としては、例えばシリンダボアなどでは摩耗特性
の優れた材質が要求されることから、アルミニウム−ケ
イ素(Al−Si)系のアルミニウム合金(具体的に
は、例えばA390・T6規格のアルミニウム合金な
ど)を用いる。 このアルミニウム−ケイ素系のアルミニウム合金製の一
方の部材と摺動する相手部材(例えばピストン)には、
重量を考慮して母材としてアルミニウム合金(具体的に
は、例えばAC8P・T6規格のアルミニウム合金)を
使用する。なお、例えばピストンリングなどには強度を
考慮して鋳鉄製や鋼製のものを使用する。 前記部材(相手部材)の摺動部には、耐摩耗性および耐
焼付性を付与するために鉄−リン合金めっき皮膜を形成
する。この合金めっき皮膜の組成は、十分な耐摩耗性お
よび耐焼付性を付与するためには、例えば重量割合で鉄
分90〜70%、リン分10〜30%からなる材質とす
るとよい。 鉄−リン合金めっき処理を施す場合、直接部材に施すと
十分な密着性が得られない場合があるので前処理を施す
必要がある。この前処理は、例えば被処理部をエッチン
グし、硝フッ酸などで酸洗いし、しかる後に前記の如く
アルミニウム合金母材上に亜鉛置換めっき層、ニッケル
系めっき層を順次施こす。 しかる後、以下のように鉄−リン合金めっき処理を行
う。鉄−リン合金めっき浴の組成およびめっき条件は、
上記したような合金組成の重量割合を左右するので重要
な要素である。従って鉄−リン合金めっき浴としては、
例えば塩化鉄(FeCl・4HO)100〜350
g/および次亜リン酸ナトリウム5〜20g/を主
成分とし、pH0.2〜1.2に塩酸で調整したものを用
いる。まためっき条件としては、浴温18〜90℃、電
流密度4〜10A/dmの条件が好ましい。形成され
るめっき皮膜の膜厚は、摺動部材の用途によって異なる
が、5〜150μが好ましい。従ってめっき処理に要す
る時間は膜厚によって決定され、通常1.5〜45分間
である。 このようにしてめっき処理された部材の鉄−リン合金め
っき皮膜(以下、皮膜(I)という)に、所望するなら
次のような後処理を行ってもよい。 (II)上記皮膜(I)をめっき後に軟窒化、イオン窒化
する。 (III)皮膜(I)をめっき後に熱処理を行いその硬さ
を上げる。 (IV)皮膜(I)をめっき後に耐摩耗性を特に要求され
る摺動部材例えばシリンダボアのピストンリングの上死
点付近やピストンリングの摺動面にレーザー焼入れを行
い硬さを上げる。 (V)皮膜(I)または(III)もしくは(IV)で処理
された皮膜上に、防錆およびなじみ性を向上させるため
にスズめっき、鉛めっきあるいはリン酸マンガン処理な
どの化成被覆処理を行う。 本発明は上記のように後処理されたものをも包含する。 以上のような構成の本発明の摺動部材は、アルミニウム
−ケイ素系のアルミニウム合金製の部材が例えばシリン
ダボアであり、アルミニウム合金を母材とする合金めっ
き皮膜を有する相手部材が例えばピストンである場合に
適用できる。
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明をさらに詳しく説明する。 本実施例に係る摺動部材は、一方の部材がA390・T
6規格のアルミニウム合金からなるシリンダボアであ
り、相手部材が該シリンダボアに組み付けられる第1図
に示すようなAC8P・T6規格のアルミニウム合金製
のピストン1である。そしてこのピストン1のスカート
部2(第1図中、縞模様で示す部分)は、鉄−リン合金
めっき(以下Fe−Pめっきという。)皮膜で形成され
ている。なお、このFe−Pめっき皮膜は、ピストンリ
ングにも形成してよいものである。 Fe−Pめっきをピストン1のスカート部2に行う場
合、ピストン材料がAC8P・T6規格のアルミニウム
合金の場合、直接Fe−Pめっきを行うことは困難なた
め、下式に示す工程により行い、そしてFe−Pめっき
後にスズめっきもしくは化成被覆処理を行った。 エッチング→酸洗い(硝フッ酸)→亜鉛置換めっき(膜
厚1〜2μ)→ニッケルめっき(膜厚3〜4μ)→Fe
−Pめっき(膜厚10〜30μ) 従ってこの場合、Fe−Pめっき処理を施したスカート
部2の断面は、第2図に示す通りである。すなわちスカ
ート部2の内面側から外面の摺動面側に向けて順に亜鉛
置換めっき層3、ニッケルめっき層4、Fe−Pめっき
層5、そしてスズめっき層6が形成される。 なお、Fe−Pめっきのめっき条件は次のものである。
めっき浴として、塩化鉄(FeCl・4HO)15
0〜180g/および次亜リン酸ナトリウム10〜1
5g/を主成分とし、pH0.8に塩酸で調整した浴を
用い、浴温50〜60℃、電流密度30〜50A/dm
の条件で行えば、4〜12分間で膜厚10〜30μの
良質のFe−P合金めっき皮膜を得ることができた。 Fe−Pめっきの際に行う熱処理条件として300℃ま
たは400℃で1時間の加熱あるいは400℃、10分
間の加熱後室温にて24時間放置することによって、硬
さを上昇させることができた。また、200℃、1時間
の加熱でも硬さは上昇しないが、水素脆性をなくすこと
ができるため、同様の効果があった。 実機での評価と相関がある摩耗試験機(機械試験所型摩
擦摩耗試験機、東洋ボールドウィン社製)を用いて、本
実施例の摺動部材の耐焼付性を検討した。またAC8P
・T6規格のアルミニウム合金製ピストン材料とFC2
3規格のねずみ鋳鉄製のシリンダボア材料とからなる現
行品を比較例1とし、AC8P・T6規格のアルミニウ
ム合金製ピストン材料に膜厚10〜30μの鉄めっきを
施したものと、A390・T6規格のアルミニウム合金
製であってECM処理したシリンダボア材料とからなる
従来品を比較例2として、これらの耐焼付性を比較のた
めに試験した。結果を、第3図に横軸に試験対象、縦軸
を焼付き荷重(kg)とした関係で示す。 第3図から明らかなように、本発明品のFe−Pめっき
皮膜は、現行品(比較例1)と同程度の優れた耐焼付性
があるので、これまでピストンに使用していた鉄めっき
皮膜(比較例2)では耐焼付性が劣るためにシリンダボ
アの表面性状が悪い場合およびピストン温度が高い場合
にはピストンスカッフを発生することがあったが、こう
いった不具合の発生を解消することができる。 また、ピストンのスラスト方向のスカート面の摩耗につ
いて、上記摩耗試験機を用いて、本実施例の摺動部材の
耐摩耗性を検討した。同様に上記比較例1および比較例
2ならびにAC8P・T6規格のアルミニウム合金製ピ
ストン材料と、A390・T6規格のアルミニウム合金
製であってECM処理したシリンダボア材料とからなる
比較例3の耐摩耗性をも検討した。結果を、第4図に横
軸を試験対象、縦軸をピストン材料の摩耗深さとした関
係で示す。 第4図から明らかなように、シリンダボア材料がA39
0・T6規格製でECM処理したものの場合、シリンダ
材料が従来のAC8P・T6規格製の比較例3では摩耗
が増大するが、本発明品のFe−Pめっき皮膜は鉄めっ
き皮膜(比較例2)よりも耐摩耗性が優れ、現行材料の
組み合わせ(比較例1)よりも優れたものとなった。
【発明の効果】
本発明は上述したような構成であり、摺動部材のうち一
方を摺動部がアルミニウム−ケイ素系のアルミニウム合
金からなる摺動部材とし、その相手部材である他方の摺
動部材として、母材がアルミニウム合金からなり、該ア
ルミニウム合金母材上に亜鉛置換めっき層、ニッケル系
めっき層が順次施されており、該ニッケル系めっき層上
の摺動部には鉄−リン合金めっき皮膜が形成されている
摺動部材を使用するので、従来の相手部材に鉄−リン合
金めっき皮膜が形成されていないものを用いていた摺動
部材に比べて優れた耐摩耗性および耐焼付性を示す。 また、本発明の摺動部材においては、鉄−リン合金めっ
き皮膜は、アルミニウム合金母材上に亜鉛置換めっき
層、ニッケル系めっき層を形成した後、該ニッケル系め
っき層上に形成するので、アルミニウム合金母材との間
に十分な密着性が得られた。それ故、アルミニウム合金
母材に対して鉄−リン合金めっき皮膜が強固に結合して
いるため、剥離し難く、摺動部材の耐久性も優れてい
る。 また、所望により鉄−リン合金めっき皮膜上に、さらに
スズめっき層、鉛めっき層または化成被覆処理層を形成
することにより、鉄−リン合金めっき皮膜に関する防錆
性およびなじみ性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る摺動部材の実施例を示すピストン
の斜視図、 第2図は実施例に係るピストンスカート部の一部を示す
断面図、 第3図は実施例および比較例1,2の摺動部材について
の耐焼付性を示す図、 第4図は実施例および比較例1,2,3の摺動部材につ
いての耐摩耗性を示す図である。 図中、 1……ピストン 2……スカート部 3……亜鉛置換めっき層 4……ニッケルめっき層 5……Fe−Pめっき層 6……スズめっき層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】摺動可能な一対の部材の組み合わせであっ
    て、一方を摺動部がアルミニウム−ケイ素系のアルミニ
    ウム合金からなる摺動部材とし、該部材と相対的に摺動
    する他方の摺動部材は母材がアルミニウム合金からな
    り、該アルミニウム合金母材上に亜鉛置換めっき層、ニ
    ッケル系めっき層が順次施されており、該ニッケル系め
    っき層上の摺動部には鉄−リン合金めっき皮膜が形成さ
    れていることを特徴とする摺動部材。
  2. 【請求項2】摺動可能な一対の部材の組み合わせであっ
    て、一方を摺動部がアルミニウム−ケイ素系のアルミニ
    ウム合金からなる摺動部材とし、該部材と相対的に摺動
    する他方の摺動部材は母材がアルミニウム合金からな
    り、該アルミニウム合金母材上に亜鉛置換めっき層、ニ
    ッケル系めっき層が順次施されており、該ニッケル系め
    っき層上の摺動部には鉄−リン合金めっき皮膜が形成さ
    れており、該鉄−リン合金めっき皮膜上に、さらにスズ
    めっき層、鉛めっき層または化成被覆処理層が形成され
    ていることを特徴とする摺動部材。
JP57027056A 1982-02-22 1982-02-22 摺動部材 Expired - Lifetime JPH0641789B2 (ja)

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JPS58146763A JPS58146763A (ja) 1983-09-01
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