JP2012241243A

JP2012241243A - アルマイト加工物

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Publication number: JP2012241243A
Application number: JP2011113578A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Matsuno; 一彦松野
Original assignee: CHUBU RIKA KK
Current assignee: CHUBU RIKA KK
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: JP5750305B2

Abstract

【課題】被加工材の突角部に形成された硬質皮膜が欠けにくいアルマイト加工物を提供する。
【解決手段】アルミニウムを主体とする被加工材２０の突角部２２に側面視円弧状の凹部２３が形成され、該凹部２３を含む被加工材２０表面に陽極酸化による硬質皮膜層３０を形成して強化突角部４０とされていることを特徴とする。また、前記側面視円弧状の凹部２３は半径０．０３〜５．０ｍｍの扇状凹部２３Ａであり、前記硬質皮膜層３０の膜厚は１０〜１００μｍである。
【選択図】図３

Description

本発明は、アルミニウムを主体とする被加工材の表面に陽極酸化により硬質皮膜が形成されたアルマイト加工物に関する。

例えば、自動車のブレーキピストン部品やオートマチック車の自動変速機に使用される油圧制御コントロールバルブ（スプール）等の製品では、材料（被加工材）のアルミニウム合金の耐久性や耐食性、耐摩耗性等を向上させるために、被加工材の表面に陽極酸化により硬質皮膜を形成する硬質皮膜処理（アルマイト処理）が施されたアルマイト加工物が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

このようなアルマイト加工物では、通常、硬質皮膜処理後に製品寸法を調整するために、センタレス研磨機等を用いた研磨加工が実施される。しかるに、アルマイト加工物表面に形成される硬質皮膜は、被加工材の表面に対し略垂直方向に成長する微細孔からなる多孔質皮膜である。そのため、図８に示すように、被加工材１２０の本体１２１外側に向かって突出した角部（突角部）１２２では、皮膜層１３０が形成されずに隙間が生じる非成長部Ｓが形成され、研磨加工等を実施する際の砥石や他の被加工材等との接触時に、非成長部Ｓから硬質皮膜層１３０が欠けてしまう問題があった。特に、欠けが生じたアルマイト加工物では、油圧制御コントロールバルブ（スプール）等の精密さが要求される部品に使用される場合、自動変速機の動作不良を引き起こす等の不具合の原因となるため、歩留まりが低下して経済的に不利であった。

特開平５−１１８４５８号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、被加工材の突角部に形成された硬質皮膜が欠けにくいアルマイト加工物を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明は、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされていることを特徴とするアルマイト加工物に係る。

請求項２の発明は、前記側面視円弧状の凹部が半径０．０３〜５．０ｍｍの扇状凹部である請求項１に記載のアルマイト加工物に係る。

請求項３の発明は、前記被加工材の前記凹部の頂点部が側面視傾斜状のテーパ部または側面視円弧状の凹部に切削されている請求項１または２に記載のアルマイト加工物に係る。

請求項４の発明は、前記硬質皮膜層の膜厚が１０〜１００μｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアルマイト加工物に係る。

請求項１の発明に係るアルマイト加工物は、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされているため、優れた欠け抑制効果を得ることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記側面視円弧状の凹部が半径０．０３〜５．０ｍｍの扇状凹部であるため、より良好な欠け抑制効果を得ることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記被加工材の前記凹部の頂点部が側面視傾斜状のテーパ部または側面視円弧状の凹部に切削されているため、さらに欠け抑制効果を向上させることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３において、前記硬質皮膜層の膜厚が１０〜１００μｍであるため、耐久性、耐食性、耐摩耗性等の性能を十分に得ることができるとともに経済的にも有利である。

本発明の一実施例に係るアルマイト加工物の側面図である。扇状突部が形成された被加工材の突角部近傍の概略断面図である。アルマイト加工物の強化突角部近傍の概略断面図である。突角部の頂点部より外側を中心とする扇状突部が形成されたアルマイト加工物の強化突角部近傍の概略断面図である。被加工材の突角部がテーパ状部または面取部に形成されたアルマイト加工物の突角部近傍の概略断面図である。凹部の頂点にテーパ状部または凹部が形成された被加工材の突角部近傍の概略断面図である。偏心させた凹部が形成されたアルマイト加工物の突角部近傍の概略断面図である。従来のアルマイト加工物の突角部近傍の概略断面図である。

図１に示す本発明の一実施例に係るアルマイト加工物１０は、アルミニウムを主体とする被加工材２０の突角部２２に側面視円弧状の凹部２３が形成され、該凹部２３を含む被加工材２０表面に陽極酸化による硬質皮膜層３０を形成して強化突角部４０とされているものである。

被加工材２０は、アルミニウム単体あるいは適宜のアルミニウム合金からなり、図２に示すように、本体２１外側に向かって突出した角部である突角部２２を少なくとも１以上有する所定の製品形状に形成される。そして、所定形状に加工する際には、突角部２２が公知の切削装置等により側面視円弧状の凹部２３に形成される。

硬質皮膜層３０は、アルミニウムを主体とする被加工材２０を希硫酸等の電解液にて陽極酸化することによって被加工材２０表面に形成される微細孔からなる多孔質の酸化皮膜であり、被加工材２０の耐久性や耐食性、耐摩耗性等を向上させるものである。硬質皮膜層３０の膜厚としては、１０〜１００μｍが好ましい。膜厚が１０μｍより小さい場合、耐久性、耐食性、耐摩耗性等の効果が不十分となる。また、膜厚が１００μｍより大きい場合、寸法精度や価格的な観点で問題となる。

強化突角部４０は、図３に示すように、被加工材２０の側面視円弧状の凹部２３表面に硬質皮膜層３１が形成されてなる。この強化突角部４０では、硬質皮膜層３１の生成時の体積膨張により側面視円弧状の凹部２３に緻密な皮膜が形成される。そのため、皮膜層が形成されない隙間である非成長部Ｓが凹部２３表面の硬質皮膜層３１では形成されず、かつ、凹部２３表面の硬質皮膜層３１と本体２１表面の硬質皮膜層３２との境界の非成長部Ｓを減少させることができ、硬質皮膜層３０の耐摩耗性や耐衝撃性等の強度が向上する。また、強化突角部４０は、側面視円弧状の凹部２３と略同形の側面視円弧状に形成されるため、他の物体が物理的に接触しにくくなる。これらにより、硬質皮膜層３０の突角部２２における欠けの発生を効果的に抑制することができる。

このアルマイト加工物１０では、図２に示すように、突角部２２の頂点部２２Ａを中心とする半径０．０３〜５．０ｍｍの扇状凹部２３Ａとすることが好ましい。扇状凹部２３Ａの半径が０．０３ｍｍより小さい場合、強化突角部４０の形状が側面視円弧状とならず、十分な欠け抑制効果を得ることができない。扇状凹部２３Ａの半径が５．０ｍｍより大きい場合、強化突角部４０表面が広くなって他の物体が物理的に接触し易くなる等、十分な欠け抑制効果を得ることができない。また、半径０．１〜０．５ｍｍの扇状凹部２３Ａとすれば、より優れた欠け抑制効果を得ることができる。さらに、図４に示すように、突角部２２の頂点部２２Ａより外側を中心２２Ｂとする扇状凹部２３Ｂとしても良好な欠け抑制効果を得ることができる。この扇状凹部２３Ｂでは、半径が０．０３〜５．０ｍｍ（より好ましくは０．１〜０．５ｍｍ）であり、かつ、突角部２２の頂点部２２Ａからの中心距離が半径未満である。

次に、本発明のアルマイト加工物の具体的な実施例について説明する。以下の実施例では、被加工材としてＡ６０６１−Ｔ６を直径１２ｍｍのバルブ形状に加工するとともに突角部の形状を調整し、陽極酸化処理を行って硬質皮膜層の膜厚６０μｍかつ硬度約３５０Ｈｖの試作例１〜７の自動変速機の油圧制御コントロールバルブを作成した。陽極酸化処理の条件は、１５〜２０％の硫酸浴にて被加工材を陽極として、５℃、電流密度２．２Ａ／ｄｍ²で７８分である。

試作例１は被加工材２０の突角部２２の形状が図３に示す半径０．２ｍｍの凹部２３（扇状凹部２３Ａ）のバルブ、試作例２は被加工材２２の突角部２３の形状が図４に示す突角部２２の頂点部２２Ａから０．１ｍｍの位置を結ぶ半径０．２ｍｍの凹部２３（扇状凹部２３Ｂ）のバルブ、試作例３は被加工材２０Ａの突角部５０Ａの形状が図５（ａ）に示す突角部５０Ａの頂点部から０．１ｍｍの部分を切り欠いたテーパ状部５１のバルブ、試作例４は被加工材２０Ａの突角部５０Ａの形状が図５（ａ）に示す突角部５０Ａの頂点部から０．１５ｍｍの部分を切り欠いたテーパ状部５１のバルブ、試作例５は被加工材２０Ｂの突角部５０Ｂの形状が図５（ｂ）に示す突角部５０Ｂの頂点部から半径０．１ｍｍで面取した面取部５２のバルブ、試作例６は被加工材２０Ｂの突角部５０Ｂの形状が図５（ｂ）に示す突角部５０Ｂの頂点部から半径０．１５ｍｍで面取した面取部５２のバルブ、試作例７は被加工材１２０の突角部１２２の形状が図８に示す外側に向かって突出した従来の角部のバルブである。

そこで、試作例１〜７について、各バルブそれぞれ９本ずつ用意し、各試作例ごとに公知の振動ふるい装置に互い違いに２段積み上げ、振幅０．５ｍｍで３分間振動させて、欠けの発生状況（良品率）を目視にて確認した。

試作例１について、良品率は８７．５％であった。試作例２について、良品率は７５％であった。試作例３について、良品率は３７．５％であった。試作例４について、良品率は３７．５％であった。試作例５について、良品率は０％であった。試作例６について、良品率は６２．５％であった。試作例７について、良品率は０％であった。

表１の結果に示したように、被加工材２０の突角部２２の形状が凹部２３のバルブである試作例１，２が良好であり、特に、扇状凹部２３Ａのバルブである試作例１が最も良好であった。一方、被加工材２０Ａの突角部５０Ａの形状がテーパ状部５１である試作例３，４では、テーパ状部５１の硬質皮膜層３６と本体２１表面の硬質皮膜層３２との境界の非成長部Ｓが比較的大きいため、良好な結果は得られなかった。また、被加工材２０Ａの突角部５０Ｂの形状が面取部５２である試作例５，６では、面取部５２の硬質皮膜層３７に非成長部Ｓが多数形成されるとともに、面取部５２の硬質皮膜層３７と本体２１表面の硬質皮膜層３２との境界に非成長部Ｓが形成されるため、良好な結果は得られなかった。なお、従来品である試作例７では、突角部１２２の非成長部Ｓが非常に大きいため、良好な結果は得られなかった。

続いて、扇状凹部２３Ａのバルブである試作例１と従来品である試作例７とをそれぞれ５００本ずつ用意し、パーツフィーダーにて整列させた後、公知のセンタレス研磨機に導入して表面を３０〜５０μｍ研磨し、欠けの有無を目視にて確認して掛けが発生した不良品の本数と、バルブ全体（５００本）に対する不良品の割合（不良率）とを求めた。

試作例１について、不良品は５００本中わずか１本であり、不良率は０．２％であった。一方、試作例７について、不良品は５００本中２５本であり、不良率は５％であった。

表２の結果に示したように、被加工材２０の突角部２２の形状が凹部２３のバルブである試作例１では、従来のバルブである試作例７と比較して不良率が大幅に改善されていることがわかった。

以上図示し説明したように、本発明のアルマイト加工物では、アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされていることにより、非成長部の発生を大幅に抑制するとともに、突角部の形状及びその硬質皮膜層の強度等の観点から他の部材との物理的な接触に効果的に対応することが可能となるため、優れた欠け抑制効果を得ることができる。従って、従来に比して歩留まりが向上して製造コストを下げることができる。

なお、本発明のアルマイト加工物は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、図６に示すように、被加工材２０の凹部２３の頂点部２４を側面視傾斜状のテーパ部２５Ａまたは側面視円弧状の凹部２５Ｂに切削してもよい。この凹部２３の各頂点部２４，２４の形状は、図示のようにテーパ部２５Ａと凹部２５Ｂとの組み合わせでもよいし、いずれか一方のみとしてもよい。これにより、凹部２３表面の硬質皮膜層（３１）と本体２１表面の硬質皮膜層（３２）との境界の非成長部（Ｓ）をより減少させることが可能となり、さらに欠け抑制効果を向上させることができる。

また、実施例では、被加工材の突角部頂点と側面視円弧状の凹部の各頂点とを略等距離としたが、図７に示すように、必要に応じて欠け抑制効果を向上させたい方向に凹部２３の中心位置２２Ｃを偏心させて側面視円弧状の凹部２３Ｃを形成してもよい。偏心した凹部２３が形成されたアルマイト加工物では、偏心側（図示の例では本体側面２１Ａ側）の非成長部Ｓ１が減少されるため、偏心側の頂点２４Ａ付近の硬質皮膜層３０の欠けを効果的に抑制することができ、特に、本体２１の一方の表面２１Ａ側のみの欠けを防止する場合等に有効である。

１０アルマイト加工物
２０被加工材
２２突角部
２３側面視円弧状の凹部
３０硬質皮膜層
４０強化突角部

Claims

アルミニウムを主体とする被加工材の突角部に側面視円弧状の凹部が形成され、該凹部を含む被加工材表面に陽極酸化による硬質皮膜層を形成して強化突角部とされていることを特徴とするアルマイト加工物。
前記側面視円弧状の凹部が半径０．０３〜５．０ｍｍの扇状凹部である請求項１に記載のアルマイト加工物。
前記被加工材の前記凹部の頂点部が側面視傾斜状のテーパ部または側面視円弧状の凹部に切削されている請求項１または２に記載のアルマイト加工物。
前記硬質皮膜層の膜厚が１０〜１００μｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアルマイト加工物。