JP2000282295A - アルミニウム製品の表面処理方法 - Google Patents
アルミニウム製品の表面処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 滑らかな表面が得られ、特に摺動部材の表面
処理に好適なアルミニウム製品の表面処理方法を提供す
る。 【解決手段】 アルマイト処理したアルミニウムもしく
はアルミニウム合金材の表面にローラ掛けして、該表面
の突起を圧潰することを特徴としている。また本発明方
法では、アルマイト処理および封孔処理したアルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金材の表面にローラ掛けし
て、該表面の突起を圧潰することを特徴としている。
処理に好適なアルミニウム製品の表面処理方法を提供す
る。 【解決手段】 アルマイト処理したアルミニウムもしく
はアルミニウム合金材の表面にローラ掛けして、該表面
の突起を圧潰することを特徴としている。また本発明方
法では、アルマイト処理および封孔処理したアルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金材の表面にローラ掛けし
て、該表面の突起を圧潰することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム製品の
特に摺動面の表面処理に好適なアルミニウム製品の表面
処理方法に関する。
特に摺動面の表面処理に好適なアルミニウム製品の表面
処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム製品は、その耐食性、耐摩
耗性等を向上させるため、アルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金材にアルマイト処理を施すようにしているの
が通常である。
耗性等を向上させるため、アルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金材にアルマイト処理を施すようにしているの
が通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、より耐食
性、耐摩耗性、強度等を増すためには、アルマイトの膜
厚を厚くすることで対応している。しかしながら、アル
マイトの膜厚を厚くすればする程、表面が粗くなってし
まい、シリンダ等の摺動面を有する摺動部材には不向き
なものとなってしまう。したがって、このような摺動部
材では、必要な表面粗度を得るため、アルマイトの膜厚
は犠牲にしなければならず、十分な耐食性等の特性が得
られないという課題がある。
性、耐摩耗性、強度等を増すためには、アルマイトの膜
厚を厚くすることで対応している。しかしながら、アル
マイトの膜厚を厚くすればする程、表面が粗くなってし
まい、シリンダ等の摺動面を有する摺動部材には不向き
なものとなってしまう。したがって、このような摺動部
材では、必要な表面粗度を得るため、アルマイトの膜厚
は犠牲にしなければならず、十分な耐食性等の特性が得
られないという課題がある。
【０００４】そこで、本発明は上記課題を解決すべくな
されたものであり、滑らかな表面が得られ、特に摺動部
材の表面処理に好適なアルミニウム製品の表面処理方法
を提供するにある。
されたものであり、滑らかな表面が得られ、特に摺動部
材の表面処理に好適なアルミニウム製品の表面処理方法
を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、アルマイト処理
したアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表面に
ローラ掛けして、該表面の突起を圧潰することを特徴と
している。また本発明方法では、アルマイト処理および
封孔処理したアルミニウムもしくはアルミニウム合金材
の表面にローラ掛けして、該表面の突起を圧潰すること
を特徴としている。
するため次の構成を備える。すなわち、アルマイト処理
したアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表面に
ローラ掛けして、該表面の突起を圧潰することを特徴と
している。また本発明方法では、アルマイト処理および
封孔処理したアルミニウムもしくはアルミニウム合金材
の表面にローラ掛けして、該表面の突起を圧潰すること
を特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、アルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金材に常法によりアルマイ
ト処理を行う。アルマイトの膜厚は特に限定されない。
１０μｍ以上の厚付けの膜厚であってもよい。アルミニ
ウム合金材としては、Ａｌ−Ｍｇ系合金材、Ａｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金材等を用いることができ、特に限定はされ
ない。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、アルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金材に常法によりアルマイ
ト処理を行う。アルマイトの膜厚は特に限定されない。
１０μｍ以上の厚付けの膜厚であってもよい。アルミニ
ウム合金材としては、Ａｌ−Ｍｇ系合金材、Ａｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金材等を用いることができ、特に限定はされ
ない。
【０００７】次いで、封孔処理をする。封孔処理として
は、水蒸気処理、沸騰水処理、重金属塩溶液への浸漬処
理などの常法を採用し得る。前２者の封孔処理を行うこ
とによって、アルマイト層の表面に水和作用によりいわ
ゆるＢｏｅｍｉｔｅ（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）、水和酸化
物層が形成される。
は、水蒸気処理、沸騰水処理、重金属塩溶液への浸漬処
理などの常法を採用し得る。前２者の封孔処理を行うこ
とによって、アルマイト層の表面に水和作用によりいわ
ゆるＢｏｅｍｉｔｅ（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）、水和酸化
物層が形成される。
【０００８】図１は、水和酸化物層１０が、アルミニウ
ム１６の表面に形成されたアルマイト層１２に形成され
た状況を模式的に示す。なお、１４はバリアー層（無孔
質層）である。また、重金属塩溶液への浸漬処理（例え
ば酢酸ニッケルの水溶液、９５℃）によるときも、水和
作用と加水分解物の沈着と金属錯塩の生成により封孔層
が形成される。
ム１６の表面に形成されたアルマイト層１２に形成され
た状況を模式的に示す。なお、１４はバリアー層（無孔
質層）である。また、重金属塩溶液への浸漬処理（例え
ば酢酸ニッケルの水溶液、９５℃）によるときも、水和
作用と加水分解物の沈着と金属錯塩の生成により封孔層
が形成される。
【０００９】水和酸化物層１０等の封孔層は、アルマイ
ト層１２の小孔を塞ぐ方向に成長するが、小孔を完全に
塞ぐものとはならない。このため、単に封孔処理を施し
ても、耐食性はある程度向上するものの、小孔が完全に
塞がらないので、完全に耐食性が確保されるものではな
い。また、このようにアルマイト処理、封孔処理を施し
たアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表面は、
多孔質のアルマイト層の成長により、粗面であることが
知られている。
ト層１２の小孔を塞ぐ方向に成長するが、小孔を完全に
塞ぐものとはならない。このため、単に封孔処理を施し
ても、耐食性はある程度向上するものの、小孔が完全に
塞がらないので、完全に耐食性が確保されるものではな
い。また、このようにアルマイト処理、封孔処理を施し
たアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表面は、
多孔質のアルマイト層の成長により、粗面であることが
知られている。
【００１０】図２は、無処理時の素材表面（切削加工の
表面）の顕微鏡写真である。図３は、図２に示される素
材表面を触針式表面粗さ測定器により測定した表面状態
を表す粗さ曲線である。面粗さは、Ｒｚ：０．７６μ
ｍ、Ｒｙ：０．８８μｍであった。ここで、Ｒｚは、粗
さ曲線からその中心線の方向に測定長さの部分を抜き取
り、その測定長さを５等分し、５等分された各々の区間
の最大高さを平均した値のことであり、また、Ｒｙは、
粗さ曲線から基準長さだけ抜き取った部分（以下、抜き
取り部分という）の中心線に平行な２直線で抜き取り部
分を挟んだときの２直線の間隔の値のことであり、これ
らは共に、ＪＩＳＢ ０６０１に規定されている。図４
は、アルマイト処理、封孔処理をした後の、素材表面の
顕微鏡写真である。また、図５は図４に示される素材を
触針式表面粗さ測定器により測定した表面状態を表す粗
さ曲線である。面粗さは、Ｒｚ：１．６２μｍ、Ｒｙ：
１．８０μｍであった。
表面）の顕微鏡写真である。図３は、図２に示される素
材表面を触針式表面粗さ測定器により測定した表面状態
を表す粗さ曲線である。面粗さは、Ｒｚ：０．７６μ
ｍ、Ｒｙ：０．８８μｍであった。ここで、Ｒｚは、粗
さ曲線からその中心線の方向に測定長さの部分を抜き取
り、その測定長さを５等分し、５等分された各々の区間
の最大高さを平均した値のことであり、また、Ｒｙは、
粗さ曲線から基準長さだけ抜き取った部分（以下、抜き
取り部分という）の中心線に平行な２直線で抜き取り部
分を挟んだときの２直線の間隔の値のことであり、これ
らは共に、ＪＩＳＢ ０６０１に規定されている。図４
は、アルマイト処理、封孔処理をした後の、素材表面の
顕微鏡写真である。また、図５は図４に示される素材を
触針式表面粗さ測定器により測定した表面状態を表す粗
さ曲線である。面粗さは、Ｒｚ：１．６２μｍ、Ｒｙ：
１．８０μｍであった。
【００１１】図２と図４とを比較すると、目視では、無
処理時の素材表面の方が荒れている感じを受けるが、図
３と図５との比較から明らかなように、アルマイト処
理、封孔処理をした後の素材表面の方が、細かい（高さ
の低い、かつピッチが小さい）凹凸は少ないものの、大
きな（高低差のある）凹凸が生じていることがわかる。
処理時の素材表面の方が荒れている感じを受けるが、図
３と図５との比較から明らかなように、アルマイト処
理、封孔処理をした後の素材表面の方が、細かい（高さ
の低い、かつピッチが小さい）凹凸は少ないものの、大
きな（高低差のある）凹凸が生じていることがわかる。
【００１２】本実施の形態では、アルマイト処理、封孔
処理後のアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表
面に、ローラ掛け（ローラーバニッシュ）して、該表面
の突起を圧潰することを特徴としている。ローラ掛け
は、切削加工後、あるいは圧延加工後などに素材の加工
面の表面性状の改善を行うローラレベラー（図示せず）
を用いて行うことができる。このローラ掛けは、少なく
とも摺動面側を行う。
処理後のアルミニウムもしくはアルミニウム合金材の表
面に、ローラ掛け（ローラーバニッシュ）して、該表面
の突起を圧潰することを特徴としている。ローラ掛け
は、切削加工後、あるいは圧延加工後などに素材の加工
面の表面性状の改善を行うローラレベラー（図示せず）
を用いて行うことができる。このローラ掛けは、少なく
とも摺動面側を行う。
【００１３】図６は、アルマイト処理、封孔処理をした
後、ローラ掛けをした素材表面の顕微鏡写真である。ま
た、図７は図６に示される素材を触針式表面粗さ測定器
により測定した表面状態を表す粗さ曲線である。面粗さ
は、Ｒｚ：０．６２μｍ、Ｒｙ：０．７０μｍであっ
た。このように、面粗さが大幅に改善され、平滑化され
ることがわかる。平滑化されることにより、摺動部材と
して、初期摩耗が減り、最終的な摩耗量も減る。
後、ローラ掛けをした素材表面の顕微鏡写真である。ま
た、図７は図６に示される素材を触針式表面粗さ測定器
により測定した表面状態を表す粗さ曲線である。面粗さ
は、Ｒｚ：０．６２μｍ、Ｒｙ：０．７０μｍであっ
た。このように、面粗さが大幅に改善され、平滑化され
ることがわかる。平滑化されることにより、摺動部材と
して、初期摩耗が減り、最終的な摩耗量も減る。
【００１４】上記のように、封孔処理をして水和酸化物
等の封孔層が形成されることにより、アルマイト層表面
が軟化し、その結果素材表面の突起がローラ掛けにより
容易に圧潰され、平滑化される。図８は、ローラ掛けし
た際のアルマイト層１２の状況を模式的に示す。図に示
すように、封孔層１０によりほぼ完全に封孔される小孔
が増加し、これにより耐食性も改善される。
等の封孔層が形成されることにより、アルマイト層表面
が軟化し、その結果素材表面の突起がローラ掛けにより
容易に圧潰され、平滑化される。図８は、ローラ掛けし
た際のアルマイト層１２の状況を模式的に示す。図に示
すように、封孔層１０によりほぼ完全に封孔される小孔
が増加し、これにより耐食性も改善される。
【００１５】また、アルマイト層を厚付けすることも可
能となる。厚付けすることにより、表面状態は荒れる
が、ローラ掛けして平滑化できる。したがって、アルマ
イト層を厚付けして、これにより、耐食性、耐摩耗性を
向上させることができる。このことはまた、アルマイト
処理による表面粗度をそれ程気にする必要がなくなるこ
とから、アルマイト処理条件をそれ程厳密に管理するこ
とを要せず、工程の簡略化も行えることになる。
能となる。厚付けすることにより、表面状態は荒れる
が、ローラ掛けして平滑化できる。したがって、アルマ
イト層を厚付けして、これにより、耐食性、耐摩耗性を
向上させることができる。このことはまた、アルマイト
処理による表面粗度をそれ程気にする必要がなくなるこ
とから、アルマイト処理条件をそれ程厳密に管理するこ
とを要せず、工程の簡略化も行えることになる。
【００１６】表面の平滑化の状況をさらに詳細に検討す
ると、ローラ掛けにより、アルマイト層の凹凸の凸部
（突起）側が、凹部側より多く潰され、凹部が比較的多
く残る（図７）。この凹部が残ることにより、凹部が摺
動面における油だまりとなり、摺動部材にとって好適と
なる。ローラ掛けによるアルマイト層の厚さはほとんど
変化がない。厚さ変化は最大で０．５〜１．０μｍ程度
である。また逆に、厚さ変化がこの程度となるようなロ
ーラ掛け処理を行うものである。
ると、ローラ掛けにより、アルマイト層の凹凸の凸部
（突起）側が、凹部側より多く潰され、凹部が比較的多
く残る（図７）。この凹部が残ることにより、凹部が摺
動面における油だまりとなり、摺動部材にとって好適と
なる。ローラ掛けによるアルマイト層の厚さはほとんど
変化がない。厚さ変化は最大で０．５〜１．０μｍ程度
である。また逆に、厚さ変化がこの程度となるようなロ
ーラ掛け処理を行うものである。
【００１７】また、ローラ掛けすることにより、アルマ
イト層表面の硬度が上昇し、これによっても耐摩耗性が
向上することになる。図９は、ローラ掛けをしない場合
のアルマイト層の深さ方向の硬度変化を示す。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ位置は図１０に示すようにアルマイト層
１２の測定位置を示し、表層に近い方をＡ位置とし、バ
リアー層１４に近い方をＤ位置とし、Ａ位置とＤ位置と
の間にＢ位置とＣ位置の深さを等間隔に設けている。例
えばＡ−Ｄ間を８μｍとしだ場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ位置
は２μｍの深さ間隔をもって設けられている。このよう
に、ローラー掛けをしない状態においては、アルマイト
層の表層付近の硬度は低く、耐摩耗性に劣るものであっ
た。
イト層表面の硬度が上昇し、これによっても耐摩耗性が
向上することになる。図９は、ローラ掛けをしない場合
のアルマイト層の深さ方向の硬度変化を示す。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ位置は図１０に示すようにアルマイト層
１２の測定位置を示し、表層に近い方をＡ位置とし、バ
リアー層１４に近い方をＤ位置とし、Ａ位置とＤ位置と
の間にＢ位置とＣ位置の深さを等間隔に設けている。例
えばＡ−Ｄ間を８μｍとしだ場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ位置
は２μｍの深さ間隔をもって設けられている。このよう
に、ローラー掛けをしない状態においては、アルマイト
層の表層付近の硬度は低く、耐摩耗性に劣るものであっ
た。
【００１８】これに対して、図１１はローラ掛けをした
場合のアルマイト層の深さ方向の硬度変化を示す。図か
ら明らかなように、ローラ掛けをすることにより、アル
マイト層の表層付近（Ａ、Ｂ位置）の硬度が上昇し、深
い位置の硬度とそれ程変わりはなくなる。例えばこの場
合、Ａ位置は２５７Ｈｖ、Ｂ位置は３３２Ｈｖの硬さで
あったが、ローラー掛けを行うことによって、Ａ位置の
硬さは３４６Ｈｖ、Ｂ位置の硬さは３４１Ｈｖに向上
し、かつ、Ｃ位置、Ｄ位置の硬さの数値とほぼ近似した
値となっている。すなわち、アルマイト層全体の硬度が
平均化、かつ上昇し、耐摩耗性に優れるものとなるので
ある。
場合のアルマイト層の深さ方向の硬度変化を示す。図か
ら明らかなように、ローラ掛けをすることにより、アル
マイト層の表層付近（Ａ、Ｂ位置）の硬度が上昇し、深
い位置の硬度とそれ程変わりはなくなる。例えばこの場
合、Ａ位置は２５７Ｈｖ、Ｂ位置は３３２Ｈｖの硬さで
あったが、ローラー掛けを行うことによって、Ａ位置の
硬さは３４６Ｈｖ、Ｂ位置の硬さは３４１Ｈｖに向上
し、かつ、Ｃ位置、Ｄ位置の硬さの数値とほぼ近似した
値となっている。すなわち、アルマイト層全体の硬度が
平均化、かつ上昇し、耐摩耗性に優れるものとなるので
ある。
【００１９】なお、上記実施の形態では、アルマイト処
理後、さらに封孔処理を行ったものにローラ掛け処理を
行ったが、封孔処理は必ずしも行う必要はなく、アルマ
イト処理後、ローラ掛け処理を行うようにしてもよい。
この場合にも、アルマイト層の小孔がローラ掛けにより
閉塞されるものが多くなり、耐蝕性が向上するし、表面
の平滑化、硬度が上昇することにより耐摩耗性も向上す
る。
理後、さらに封孔処理を行ったものにローラ掛け処理を
行ったが、封孔処理は必ずしも行う必要はなく、アルマ
イト処理後、ローラ掛け処理を行うようにしてもよい。
この場合にも、アルマイト層の小孔がローラ掛けにより
閉塞されるものが多くなり、耐蝕性が向上するし、表面
の平滑化、硬度が上昇することにより耐摩耗性も向上す
る。
【００２０】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。
【００２１】
【発明の効果】請求項１によれば、アルマイト処理後の
素材表面にローラ掛けを行うことによって、表面粗度を
向上させることができ（平滑化）、したがってアルマイ
ト層の厚付けも可能であり、またアルマイト層の硬度も
上昇するので、耐食性、耐摩耗性に優れるアルミニウム
製品を提供できる。請求項２によれば、封孔処理後の素
材表面にローラ掛けを行うことにより、封孔層により閉
塞される小孔が多くなり、さらに耐食性を向上させるこ
とができる。
素材表面にローラ掛けを行うことによって、表面粗度を
向上させることができ（平滑化）、したがってアルマイ
ト層の厚付けも可能であり、またアルマイト層の硬度も
上昇するので、耐食性、耐摩耗性に優れるアルミニウム
製品を提供できる。請求項２によれば、封孔処理後の素
材表面にローラ掛けを行うことにより、封孔層により閉
塞される小孔が多くなり、さらに耐食性を向上させるこ
とができる。
【図１】水和酸化物層がアルマイト層に形成された状況
を模式的に示す説明図である。
を模式的に示す説明図である。
【図２】無処理時の素材表面（切削加工の表面）の顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図３】図２に示される素材表面を触針式表面粗さ測定
器により測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
器により測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
【図４】アルマイト処理、封孔処理をした後の素材表面
の顕微鏡写真である。
の顕微鏡写真である。
【図５】図４に示される素材の触針式表面粗さ測定器に
より測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
より測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
【図６】アルマイト処理、封孔処理をした後、ローラ掛
けをした素材表面の顕微鏡写真である。
けをした素材表面の顕微鏡写真である。
【図７】図６に示される素材を触針式表面粗さ測定器に
より測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
より測定した表面状態を表す粗さ曲線である。
【図８】ローラ掛けした際のアルマイト層の状況を模式
的に示す説明図である。
的に示す説明図である。
【図９】ローラ掛けをしない場合のアルマイト層の深さ
方向の硬度変化を示すグラフである。
方向の硬度変化を示すグラフである。
【図１０】硬さの測定位置を示す説明図である。
【図１１】ローラ掛けをした場合のアルマイト層の深さ
方向の硬度変化を示すグラフである。
方向の硬度変化を示すグラフである。
１０ 水和酸化物層 １２ アルマイト層 １４ バリアー層 １６ アルミニウム
Claims (2)
- 【請求項１】 アルマイト処理したアルミニウムもしく
はアルミニウム合金材の表面にローラ掛けして、該表面
の突起を圧潰することを特徴とするアルミニウム製品の
表面処理方法。 - 【請求項２】 アルマイト処理および封孔処理したアル
ミニウムもしくはアルミニウム合金材の表面にローラ掛
けして、該表面の突起を圧潰することを特徴とするアル
ミニウム製品の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13042199A JP2000282295A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルミニウム製品の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13042199A JP2000282295A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルミニウム製品の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282295A true JP2000282295A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=15033855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13042199A Pending JP2000282295A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルミニウム製品の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282295A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132297A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Sanden Corp | スクロール型流体機械 |
| JP2015209804A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | ピストン頂面皮膜方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP13042199A patent/JP2000282295A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132297A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Sanden Corp | スクロール型流体機械 |
| JP2015209804A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | ピストン頂面皮膜方法 |
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