JP3128990B2 - エンジンシリンダの製造方法 - Google Patents

エンジンシリンダの製造方法

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JP3128990B2
JP3128990B2 JP04269450A JP26945092A JP3128990B2 JP 3128990 B2 JP3128990 B2 JP 3128990B2 JP 04269450 A JP04269450 A JP 04269450A JP 26945092 A JP26945092 A JP 26945092A JP 3128990 B2 JP3128990 B2 JP 3128990B2
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nickel
engine cylinder
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丈裕 仁藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性、耐摩耗性を向
上させたエンジンシリンダを容易かつ経済的に製造する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
自動車の燃料としてガソリン以外に種々のもの、例えば
メタノールが用いられるようになったが、エンジンシリ
ンダは、従来鋳鉄により形成されている場合が多い。し
かし、鋳鉄製のエンジンシリンダは燃料によってはその
酸化によって生じるギ酸等により腐食、摩耗し易いとい
う問題があり、この点の解決が望まれる。
【0003】本発明は、上記要望に応えるためになされ
たもので、耐食性、耐摩耗性に優れたエンジンシリンダ
を簡単かつ安価に製造する方法を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するため、エンジンシリンダ本体の内部に不
溶性陽極を配置すると共に、硫酸ニッケル及びホウ酸を
基本成分とする電気ニッケル又はニッケル合金めっき液
中に炭化ケイ素粉末を均一に分散したハロゲン化物を含
まない電気複合めっき液、好ましくは硫酸ニッケル、ホ
ウ酸及び亜リン酸を基本成分とし、これに炭化ケイ素を
分散させたハロゲン化物を含まない浴を流通させ、上記
エンジンシリンダ本体を陰極として電気めっきを行な
い、上記エンジンシリンダ本体の内面にニッケル又はニ
ッケル合金めっき皮膜中に炭化ケイ素粉末を均一に分散
した複合めっき皮膜を形成することを特徴とするエンジ
ンシリンダの製造方法を提供する。
【0005】本発明の製造方法で得られたエンジンシリ
ンダは、エンジンシリンダ本体が鋳鉄によって形成され
ていても、上記複合めっき皮膜の形成により、ギ酸等に
対する耐食性が高く、また耐腐食摩耗性に優れ、従っ
て、特にメタノール燃料用エンジンシリンダとして優れ
た特性を有している。
【0006】また、本発明の製造方法によれば、電気複
合めっき液を0.1〜100cm/secの高速でエン
ジンシリンダ本体内部に流通させることにより、陰極電
流密度10A/dm2以上の高電流でめっきすることが
でき、高速でめっきが行なわれる。従って、上記複合め
っき皮膜を容易かつ短時間で形成できる上、陽極が不溶
性陽極であるので、高電流を流しても溶解消費すること
がなく、可溶性陽極(ニッケル)を使用した場合に生じ
る短時間で消費して陽極の交換をひんぱんに行なうとい
うような不利は生ぜず、めっき作業管理も容易で経済性
よく複合めっき皮膜を形成できる。
【0007】以下、本発明につき図面を参照して更に詳
述すると、本発明によって得られるエンジンシリンダ1
は、図1に示したように、シリンダ本体2の内壁(シリ
ンダボア面)3にニッケル又はニッケル合金めっき皮膜
中に炭化ケイ素粉末を均一に分散した複合めっき皮膜4
が形成されたものである。
【0008】ここで、ニッケル又はニッケル合金めっき
皮膜中の炭化ケイ素粉末の分散量は0.5〜30重量
%、特に1〜10重量%とすることが好ましい。また、
該炭化ケイ素粉末の平均粒径は0.1〜20μm、特に
0.2〜10μmとすることが好ましい。なお、複合め
っき皮膜の膜厚は通常0.5〜1000μmとされる。
本発明による複合めっき皮膜の形成は、電気めっき法に
よるもので、ハロゲン化物を含まない電気ニッケルもし
くはニッケル合金めっき浴に炭化ケイ素粉末を添加した
複合めっき液を用いてめっきすることにより、上記複合
めっき皮膜を形成するものである。
【0009】ここで、複合めっき液としては、ハロゲン
化物を含まないものを使用するものであり、これにより
陽極からのハロゲンガスの発生が防止される。即ち、通
常の電気めっき液は導電性等の点から塩化物等のハロゲ
ン化物を添加しているものであるが、このようにハロゲ
ン化物を含む複合めっき液を使用する場合、陽極として
可溶性陽極(ニッケル)を使用していれば、陽極におい
て、実際上塩素ガス等のハロゲンガスの発生は生じない
ものの、本発明のように不溶性陽極を使用していると、
陽極において、酸素ガスと共にかなりのハロゲンガスが
発生し、安全衛生上等の問題が生じる。しかし、本発明
の複合めっき液には、ハロゲン化物が含まれていないた
め、陽極でハロゲンガスが発生することはなく、酸素ガ
スのみが発生する。
【0010】この場合、複合めっき液としては、硫酸ニ
ッケルとホウ酸とを基本浴組成とすることがよく、硫酸
ニッケル150〜600g/L、特に400〜550g
/L、ホウ酸15〜50g/L、特に25〜40g/L
の浴組成のものに炭化ケイ素を50〜450g/L、特
に100〜300g/L添加したものが好適に用いられ
る。より好ましくは、この浴に更にリン源として亜リン
酸を0.1〜5g/L、特に0.2〜1.0g/L添加
したものがよく、亜リン酸の添加により得られる複合め
っき皮膜にリンが0.1〜2.5重量%含有され、皮膜
の耐摩耗性が著しく向上する。なお、リン源としては、
次亜リン酸、正リン酸、ピロリン酸等があるが、上記ハ
ロゲン化物を含まない硫酸ニッケル、ホウ酸及び炭化ケ
イ素からなる複合めっき液では、リン源として亜リン酸
のみが有効に作用し、他のリン源では皮膜中にリンが十
分入らず、十分な効果が得られない。また、他のリン源
では、不溶性陽極を用いた時、陽極で酸化されやすいた
め管理が難しい。
【0011】複合めっき液には、必要に応じサッカリン
等の通常のニッケルめっき用一次光沢剤で代表される平
滑化剤を0.5〜10g/L、特に1.0〜5.0g/
L添加することができる。
【0012】また、複合めっき液のpHは1.0〜5.
0、特に1.5〜2.5とすることが好ましい。
【0013】上記複合めっき液を用いためっき条件とし
ては、電気複合めっき液を好ましくは0.1〜100c
m/sec、より好ましくは0.5〜20cm/sec
の速度でシリンダ本体内を流通させ、シリンダ本体を陰
極とし、シリンダ本体内に黒鉛,チタン,白金,白金族
金属の酸化物等の不溶性陽極を配設し、陰極電流密度
好ましくは10A/dm以上、特に10〜80A/d
、最も好ましくは20〜80A/dmでめっきす
る以外は通常の条件を採用し得る。この場合、めっきの
最初に約1分程度2〜5A/dmの電流で通電した
後、10A/dm以上、特に20A/dm以上で通
電する方法が密着性の点から推奨される。
【0014】本発明の実施に用いる電気めっき装置は、
シリンダ内面をめっきするものであるため、図2に示す
装置が好適に採用し得る。即ち、図2において、6はフ
レーム、7は円板状基体8の上面外周縁部に一体にリン
グ台9を突設すると共に、上記基体8の下面中央部に一
体に小径円柱体10を突設してなる支持体であり、上記
フレーム6の取付孔11に上記支持体7の小径円柱体1
0を嵌挿すると共に、基体8をボルト12によりフレー
ム6に固着することにより、支持体7がフレーム6に取
り付けられている。支持体7の中央部には貫通孔13が
形成されていると共に、この貫通孔13には円筒状の軸
受14が取り付けられ、この軸受14に円筒状の金属製
駆動軸15が回転可能に支承されている。なお、この駆
動軸15の下部には駆動プーリー16が取り付けられ、
図示していないがモータの回転軸に取り付けられたプー
リーと上記プーリー16との間にベルトがかけ渡され、
上記モータの駆動と一体に駆動軸14が回転駆動せしめ
られるようになっている。上記駆動軸15の中間部に
は、上記支持体7のリング台9内周面と所定間隔の隙間
17を形成するようにリング板18が取り付けられてい
ると共に、その上方に不溶性陽極19が取り付けられ、
かつ該不溶性陽極19の外周部にプラスチック製撹拌羽
根20が取り付けられている。
【0015】なお、不溶性陽極の材質は、種々選定する
ことができ、例えばチタン,黒鉛,白金族金属又はこれ
らの酸化物いずれであってもよく、その形状は、
網,棒,板のいずれでもよい。
【0016】また、上記支持体7のリング台9側部には
めっき液導入管21,21の一端が連結されており、該
導入管21,21の他端はめっき液貯槽22内に収容さ
れた複合めっき液中に浸漬され、ポンプ23の駆動によ
り該複合めっき液が上記導入管21,21を通って上記
リング台9内に導入されるようになっている。
【0017】上記装置を用いて電気めっきする場合は、
図2に示したように、シリンダ1をそのスカート部5を
上にして上記リング台9にリング状パッキン24を介し
て載置すると共に、有頭円筒状の蓋体25をシリンダ1
のスカート部5内に挿入し、シリンダボア上に載置し
て、該蓋体を図示していないが、締め付け機構により押
圧し締め付けることによりシリンダ1を支持体7に固定
する。この状態において、シリンダボア面3と撹拌羽根
20との間には隙間26が形成される。次に、ポンプ2
3を駆動してめっき液貯槽22内の複合めっき液を導入
管21,21からリング台9内に導入する。このリング
台9内に導入された複合めっき液は、上記隙間17及び
26を流路とし、該流路(隙間17及び26)を上昇し
て上記蓋体25内に流入し、次いで、駆動軸15内を流
下して、上記貯槽22に戻される。このようなめっき液
の流動と共に、上記駆動軸15を回転させ、かつ該駆動
軸15に接触したアノード接点27とシリンダ1のスカ
ート部5に接触したカソード接点28に電気を流す。こ
れにより、シリンダボア面3に複合めっき皮膜が形成さ
れるものである。
【0018】上記装置によれば、シリンダボア面3のみ
に効率よく電気めっきがなされ、また上記流路を通る複
合めっき液は駆動軸15の回転と一体に回転する撹拌羽
根20によって良好に撹拌され、特に陽極において多量
に発生する酸素ガスによる陰極へのめっき物への悪影響
が確実に防止され、このため炭化ケイ素がニッケル又は
ニッケル合金めっき皮膜中に均一にしかも大量に共析し
た複合めっき皮膜が得られる。なお、この場合上記流路
を流れるめっき液の流速は0.1〜100cm/se
c、特に3〜30cm/secとすることが好ましい。
また、駆動軸の回転数は1〜200rpm、特に10〜
100rpmで、一方向又は正逆反転で回転させること
が好ましい。
【0019】
【実施例】
〔実施例1〕大きさ50×100×5mmの鋳鉄片(F
C23)を下記複合めっき液を用い、下記条件で電気め
っきした。
【0020】めっき液組成及びめっき条件 NiSO4・6H2O 250g/L H3BO3 45 〃 二次光沢剤 1 〃 SiC(平均粒径10μm) 100 〃 pH 3.0 めっき温度 50℃ 陰極電流密度 10A/dm2 液流量 100cm/sec めっき時間 30分 めっき膜厚 50μm めっき皮膜中へのSiC分散量 10重量%
【0021】次に、上記複合めっき皮膜形成鋳鉄片及び
めっき皮膜未形成鋳鉄片に対し下記方法でピン・ディス
ク型腐食摩耗試験を行なった。結果を図3に示す。
【0022】ピン・ディスク型腐食摩耗試験方法 ディスク試験片:直径34mm×厚さ5mm 鋳鉄FC(23) Ni−SiC ピン試験片:3×4×10mm SUS440B窒化処理リング材 摩耗量の測定 ディスク 摩耗深さ(あらさ計) ピン 重量変化 試験条件 面圧 25kgf/cm2 速度 0.13m/sec 時間 30分 液温 70℃
【0023】〔実施例2〕鋳鉄(FC23)製のボア材
及びリング材に実施例1と同様にしてNi−SiC複合
めっきを行ない、往復動摩耗試験及び耐食性試験を行な
った。結果を表1及び表2に示す。比較のため、複合め
っきの代わりにクロムめっきを行なった場合の結果を示
す。なお、往復動摩耗試験において、リング材として窒
化処理を行なったものについての結果も示す。
【0024】
【表1】往復動摩擦試験 試 験 条 件 荷重:1.0kg 速度:100cpm 時間:60分 潤滑油:軽油相当品 ボア剤摩耗(μm)
【0025】
【表2】耐食性試験(浸漬試験) 試 験 条 件 酸濃度:0.5vol% 浸漬時間:60分 浸漬温度:50±2℃ 腐食深さ(μm)
【0026】〔実施例3〕 硫酸ニッケル 250 g/L ホウ酸 45 〃 亜リン酸 1.5 〃 一次光沢剤 1.5ml/L SiC(平均粒径7μm) 100g/L pH 3.0 めっき温度 50℃ 陰極電流密度 15A/dm2 液流量 100cm/sec めっき時間 20分 めっき膜厚 50μm SiC共析量 8.3重量%
【0027】上記の組成、条件で複合めっき皮膜を形成
した鋼材片及びめっき皮膜未成鋼材片に対して回転型摩
耗試験を行なった結果を表3に示す。比較のため、クロ
ムめっき及び無電解ニッケル−リンめっきを形成した場
合の結果を表3に併記する。
【0028】
【表3】回転型摩耗試験 試 験 条 件 荷重:40kg 速度:30m/sec 距離:100,000m 潤滑油:軽油相当品 ボア材摩耗(mg/cm2
【0029】〔実施例4〕 硫酸ニッケル 250g/
L ホウ酸 45 〃 二次光沢剤 1 〃 SiC(平均粒径10μm) 100 〃 pH 3.0 めっき温度 50℃ 上記の組成及び条件で下記の陰極電流密度、液流量を変
化させた時に形成しためっき皮膜の外観及びSiC共析
量について評価を行なった結果を表4に示す。
【0030】
【表4】
【0031】表4の結果より、静止に近い形で液流量を
締るとSiCの共析量を得ることが困難になってくる。
また、液流量が100cm/secを越えると流量が速
くなり、SiCの共析量が極端に少なくなる。陰極電流
密度を80A/dm2以上にするとめっき皮膜が粗いも
のができ、めっき皮膜の断面にも空隙が生じ、良好な皮
膜を得ることが難しくなることがわかる。
【0032】
【発明の効果】本発明のエンジンシリンダの製造方法に
よれば、ギ酸に対し優れた耐腐食摩耗性及び耐食性を有
し、メタノール燃料用として優れた性能を発揮するエン
ジンシリンダを簡単かつ経済的に製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法で得られるエンジンシリンダの一
例を示す断面図である。
【図2】エンジンシリンダに複合めっき皮膜を形成する
ために用いる装置の断面図である。
【図3】ピン・ディスク型腐食摩耗試験結果を示すグラ
フである。
【符号の説明】 1 エンジンシリンダ 2 シリンダ本体 3 内壁 4 複合めっき皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 宗順 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村 工業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 千葉 格 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村 工業株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−57431(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 15/02 C25D 5/08 C25D 7/00 F02F 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンシリンダ本体の内部に不溶性陽
    極を配置すると共に、硫酸ニッケル及びホウ酸を基本成
    分とする電気ニッケル又はニッケル合金めっき液中に炭
    化ケイ素粉末を均一に分散したハロゲン化物を含まない
    電気複合めっき液を流通させ、上記エンジンシリンダ本
    体を陰極として電気めっきを行ない、上記エンジンシリ
    ンダ本体の内面にニッケル又はニッケル合金めっき皮膜
    中に炭化ケイ素粉末を均一に分散した複合めっき皮膜を
    形成することを特徴とするエンジンシリンダの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 電気ニッケル又はニッケル含有めっき液
    中に、更に亜リン酸を添加した請求項1記載のエンジン
    シリンダの製造方法。
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