JPH1046361A - Aluminum alloy sliding member, its production and piston - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain lubricating coating in which tin excellent in slidability, wear resistance and coagulation resistance is used as a matrix metal by subjecting the surface of a silicon-contg. aluminum alloy sliding member to surface treatment. SOLUTION: This sliding member such as a piston is the one having lubricating coating in which tin with 0.3 to 20μm coating thickness is used as a matrix metal on a silicon-contg. aluminum alloy, and in which silicon particles (b) having 2 to 200μm diameter are projecting into the lubricating coating from the surface of the aluminum alloy. By dispersing hard fine particles (a) of >=400Hv into the lubricating coating, the adhesion, wear resistance and seizing resistance of the sliding member remarkably improve.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金、特
に珪素を含有するアルミニウム−珪素系合金からなる摺
動部材に関するもので、なじみ性、摺動性、耐凝着性を
有するすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜をもつ摺
動部材およびその製造方法ならびにピストンに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member made of an aluminum alloy, in particular, an aluminum-silicon alloy containing silicon. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sliding member having a lubricating film, a method of manufacturing the same, and a piston.

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車エンジン等に使用されるアルミニ
ウム合金製ピストンやシリンダーには、初期なじみ性、
摺動性の向上のため、すずめっきを施して使用される場
合が多い。これらの用途では、厳しい摺動条件下で使用
されるため、硬度、耐摩耗性が良好な、珪素を１０〜３
０％程度含有するアルミニウム−珪素系、アルミニウム
−珪素−銅系などの含珪素アルミニウム合金が使用され
ている。2. Description of the Related Art Aluminum alloy pistons and cylinders used in automobile engines and the like have initial compatibility,
In many cases, tin plating is used to improve the slidability. In these applications, silicon is used under severe sliding conditions.
Silicon-containing aluminum alloys such as aluminum-silicon and aluminum-silicon-copper containing about 0% are used.

【０００３】しかし、これらの含珪素アルミニウム合金
を使用した場合でも、単に材料表面に電気すずめっきや
置換すずめっき皮膜を形成するのみでは、近年のエンジ
ンの高出力化に対応するには不十分であった。特にエン
ジンの中でもアルミニウム合金製ピストンのピストンリ
ング溝表面にはピストンリングとの摺動によって高い負
荷がかかるため、表面にすず皮膜を形成するのみでは不
十分で、凝着防止のための新たな表面処理が求められて
いた。[0003] However, even when these silicon-containing aluminum alloys are used, simply forming an electrolytic tin plating or a replacement tin plating film on a material surface is not enough to cope with the recent increase in engine output. there were. Especially in the engine, the surface of the piston ring groove of the aluminum alloy piston is subjected to a high load due to sliding with the piston ring, so it is not enough to just form a tin film on the surface, a new surface to prevent adhesion Processing was required.

【０００４】含珪素アルミニウム合金はその合金相中に
数μｍ〜数百μｍの粒径を持つ高硬度の初晶シリコン粒
子を含んでいるが、この合金材料表面近傍のシリコン粒
子をめっき皮膜の耐摩耗性向上に利用しようとした例と
しては、特開平１−１９０９５１号公報に開示されてい
る、アルミ合金ピストンのリング溝を陽極酸化処理し、
表面に硬質のアルマイト皮膜を形成するとともにアルマ
イト皮膜中に初晶シリコンを突出させたものがある。[0004] Silicon-containing aluminum alloys contain high-hardness primary silicon particles having a particle size of several μm to several hundred μm in the alloy phase. As an example of an attempt to improve wearability, a ring groove of an aluminum alloy piston disclosed in JP-A-1-190951 is anodized,
There is one in which a hard alumite film is formed on the surface and primary crystal silicon is projected in the alumite film.

【０００５】また、特開平５−８６９７２号公報には、
ピストンリング溝表面に母材中シリコン粒子を露出さ
せ、さらに析出硬化型めっき層を設ける技術が開示され
ている。これは、アルミ合金ピストンを過塩素酸と氷酢
酸との混合液中で陽極電解エッチングを行ったのち、亜
鉛置換液で処理し、さらにニッケル−リン合金などの析
出硬化合金めっきを行うものである。しかし、これらの
処理ではアルミニウムを均一かつ選択的にエッチングす
るために電解処理が必須であり、生産性、コスト面で有
利な化学エッチングによる方法ではこれまで満足な性能
が得られていなかった。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-86972 discloses that
There is disclosed a technique in which silicon particles in a base material are exposed on the surface of a piston ring groove, and further a precipitation hardening type plating layer is provided. In this method, an aluminum alloy piston is subjected to anodic electrolytic etching in a mixed solution of perchloric acid and glacial acetic acid, then treated with a zinc replacement solution, and further subjected to precipitation hardening alloy plating such as a nickel-phosphorus alloy. . However, in these treatments, electrolytic treatment is indispensable for uniformly and selectively etching aluminum, and satisfactory performance has not been obtained by a chemical etching method which is advantageous in terms of productivity and cost.

【０００６】また、アルミニウム合金ピストンの表面処
理としては、リング溝部に耐摩耗性、耐熱性が要求され
る一方、スカート部には良好な初期なじみ性、潤滑性が
要求される。アルマイト皮膜や析出硬化合金は耐摩耗
性、耐熱性は良いがなじみ性に欠けるなどの問題がある
ため、これらの諸性能を同時に満足するためにはピスト
ンの部位によって異なった表面処理を施すなど複雑な処
理工程が必要で、製造コストアップの大きな要因となっ
ていた。このため、アルミニウム合金ピストンの表面処
理においては、マスキングや部分めっきなどの工程を必
要とせず、全ての部位で同時に性能を満たすことの可能
な表面処理が求められていた。As a surface treatment of an aluminum alloy piston, wear resistance and heat resistance are required for a ring groove portion, while good initial conformability and lubricity are required for a skirt portion. Alumite coatings and precipitation hardening alloys have good wear resistance and heat resistance, but have problems such as lack of conformity.In order to simultaneously satisfy these various performances, it is necessary to apply different surface treatments depending on the location of the piston. This requires a complicated processing step, which has been a major factor in increasing the manufacturing cost. For this reason, in the surface treatment of the aluminum alloy piston, there is a need for a surface treatment that does not require steps such as masking and partial plating and that can simultaneously satisfy the performance in all parts.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム合金ピストンなどの含珪素アルミニウム合金摺動部材
表面に、表面処理を施し、摺動性、耐摩耗性、および耐
凝着性に優れるすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜
を得ることを目的とし、同時にこの表面処理を容易で安
価に実現する方法を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a surface treatment for a surface of a silicon-containing aluminum alloy sliding member such as an aluminum alloy piston to remove tin having excellent slidability, abrasion resistance and adhesion resistance. It is an object of the present invention to obtain a lubricating film made of a matrix metal, and at the same time, to obtain a method for realizing this surface treatment easily and at low cost.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するにあたり、アルミニウム合金表面に良好なな
じみ性、摺動性を付与するのに固体潤滑効果を有し環境
面で問題の少ない軟質金属であるすずをマトリックス金
属として選択し、従来のすずめっきの持つ耐摩耗性や耐
熱性に劣る問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。
そして、発明者らは、軟質なすず皮膜の耐摩耗性や耐熱
性を補うため、過共晶系などの含珪素アルミニウム合金
材料が初晶シリコンを分散した複合組織を持つことに着
目し、従来の陽極酸化や電解エッチングによる方法より
も容易で均一なエッチング表面を得るための方法につい
て種々検討した。In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have a solid lubricating effect to impart good conformability and slidability to the surface of an aluminum alloy and have an environmental problem. Tin, which is a small soft metal, was selected as a matrix metal, and intensive research was conducted to solve the problems of poor wear resistance and heat resistance of conventional tin plating.
The inventors have focused on the fact that silicon-containing aluminum alloy materials such as hypereutectic have a composite structure in which primary crystal silicon is dispersed in order to supplement the wear resistance and heat resistance of the soft tin film. Various methods for obtaining a more uniform and uniform etching surface than methods using anodic oxidation or electrolytic etching were examined.

【０００９】まず、含珪素アルミニウム合金を各種アル
カリ性溶液または酸性溶液で化学エッチングした場合の
表面形態を顕微鏡によって断面観察した結果、水酸化ナ
トリウム溶液や塩酸溶液など一般的な化学エッチング液
では、シリコン粒子の周辺部のみが必要以上に深くエッ
チングされ、それ以外の部分ではエッチングが不十分と
なり均一なエッチングがされていないこと、およびこの
ような表面形態ではこの後さらにすずめっきを施しても
良好な摺動性や耐凝着性が得られないことを見出した。
また、含珪素アルミニウム合金の化学エッチングについ
て鋭意検討を重ねた結果、りん酸イオンおよび弗素イオ
ンを含みむ水溶液で処理することによりアルミニウムが
均一な深さにエッチングされ、シリコン粒子が凸部とな
る良好な断面形状となることを見出した。First, the surface morphology of a silicon-containing aluminum alloy chemically etched with various alkaline solutions or acidic solutions was observed through a cross section using a microscope. Is etched deeper than necessary, and the other parts are not sufficiently etched to achieve uniform etching. Also, in such a surface form, good sliding can be obtained even if further tin plating is performed thereafter. It has been found that mobility and adhesion resistance cannot be obtained.
Further, as a result of intensive studies on chemical etching of silicon-containing aluminum alloy, aluminum is etched to a uniform depth by treating with an aqueous solution containing phosphate ions and fluorine ions, and silicon particles become convex portions. It has been found that the cross-section has a simple shape.

【００１０】本発明者らは、この方法で１〜１０μｍの
深さにエッチングした過共晶系含珪素アルミニウム合金
を、さらに置換すずめっき処理することにより、あらか
じめエッチングを行わないものに比較して優れた耐凝着
性および耐摩耗性を持つことを見出した。また、断面研
磨したのち電子顕微鏡観察およびＥＰＭＡによる元素分
析した結果、この皮膜は図１に示す如く、すず皮膜中に
分散共析したシリコンの硬質粒子（記号−ａ）と、アル
ミニウム合金素材中からすず皮膜中に突出した粗大なシ
リコン粒子（記号−ｂ）の両者を含む複合構造を持つこ
とを見出した。[0010] The inventors of the present invention have performed a replacement tin plating treatment on a hypereutectic silicon-containing aluminum alloy etched to a depth of 1 to 10 µm by this method, so that the alloy is not etched in advance. It has been found that it has excellent adhesion and abrasion resistance. After the cross-section was polished, as a result of electron microscopic observation and elemental analysis by EPMA, as shown in FIG. 1, this film was formed from silicon hard particles (symbol -a) dispersed in the tin film and aluminum alloy material. They have found that they have a composite structure containing both coarse silicon particles (symbol -b) protruding into the tin film.

【００１１】さらに実験の結果、同じ素材に対しエッチ
ング処理なしですず皮膜を形成した場合、およびエッチ
ング処理を行ったのち電気すずめっきを行った場合で
は、どちらもすずめっき皮膜中に分散共析したシリコン
粒子（記号−ａ）は認められず、すず皮膜中に突出した
粗大なシリコン粒子（記号−ｂ）を含むのみであった。
この皮膜の耐凝着性は、両者のシリコン粒子を含む置換
すずめっき皮膜よりもやや劣っていることを確認した。Further, as a result of experiments, when a tin film was formed on the same material without etching treatment, and when tin plating was performed after the etching treatment, both of them were dispersed and eutectoid in the tin plating film. No silicon particles (symbol -a) were recognized, and only coarse silicon particles (symbol -b) protruding into the tin film were included.
It was confirmed that the adhesion resistance of this film was slightly inferior to that of the substituted tin plating film containing both silicon particles.

【００１２】本発明者らは、この結果から、すず皮膜中
の分散共析したシリコン粒子（記号−ａ）とすず皮膜中
に突出した粗大なシリコン粒子（記号−ｂ）の両者の存
在によって良好な耐凝着性が得られるとの考えから、次
にめっき液中に硬質粒子を分散させ、このめっき液を使
用して同様の構造を持つ複合皮膜の作製を試みた。即ち
発明者らは、電気めっき液中にＳｉＣなどの他の硬質セ
ラミック微粒子を分散させたすずめっき液を使用してエ
ッチング処理後の表面にすずめっきすることにより、図
１と同様の構造を持つ本発明の複合すず皮膜が得られる
ことを確認した。また、この皮膜の性能も、硬質微粒子
（記号−ａ）を含まないものに比較して優れた耐凝着性
および耐摩耗性を有することを確認して本発明を完成し
た。From the results, the present inventors have found that the presence of both dispersion-eutectoid silicon particles (symbol -a) in the tin film and coarse silicon particles (symbol -b) protruding into the tin film is good. Based on the idea that excellent adhesion resistance can be obtained, next, hard particles were dispersed in a plating solution, and an attempt was made to produce a composite film having a similar structure using the plating solution. That is, the present inventors have a structure similar to that of FIG. 1 by tin-plating the surface after etching using a tin plating solution in which other hard ceramic particles such as SiC are dispersed in an electroplating solution. It was confirmed that the composite tin film of the present invention was obtained. Further, the performance of this film was confirmed to be superior to those containing no hard fine particles (symbol -a) in terms of adhesion resistance and wear resistance, and the present invention was completed.

【００１３】即ち本発明のアルミニウム合金摺動部材
は、含珪素アルミニウム合金上に膜厚０．３〜２０μｍ
のすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜を有し、前記
アルミニウム合金表面から前記潤滑皮膜中に粒径２〜２
００μｍのシリコン粒子が突出していることを特徴とす
る。本発明における粒径は、同一粒子の長径（長さ）と
短径（幅）が異なる場合、長径（最大長さ）で表すもの
とする。シリコン粒子が突出しているアルミニウム合金
表面はりん酸イオンおよび弗素イオンを含む酸性エッチ
ング液で平均深さ１〜１０μｍエッチングした表面とす
るのが好ましい。この場合エッチングされたアルミニウ
ム合金表面はシリコン粒子がアルミニウム合金表面に突
出するとともに、シリコン粒子の周囲にはエッチングさ
れたマトリックスのアルミニウム母材の基底面より深い
溝が形成されず、シリコン粒子はアルミニウム合金表面
に強く保持されたものとなる。また、潤滑皮膜はそのマ
トリックス金属であるすず中にＨｖ４００以上の硬質微
粒子が分散しているものが好ましい。この硬質粒子によ
り潤滑皮膜の耐摩耗性、耐焼付性がさらに向上する。That is, the aluminum alloy sliding member of the present invention has a thickness of 0.3 to 20 μm on a silicon-containing aluminum alloy.
A lubricating film containing tin as a matrix metal, and a particle size of 2 to 2 from the aluminum alloy surface to the lubricating film.
It is characterized in that 00 μm silicon particles protrude. The particle diameter in the present invention is represented by the major axis (maximum length) when the major axis (length) and minor axis (width) of the same particle are different. It is preferable that the surface of the aluminum alloy from which the silicon particles protrude be a surface etched by an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions at an average depth of 1 to 10 μm. In this case, the silicon particles protrude from the etched aluminum alloy surface to the aluminum alloy surface, and a groove deeper than the base surface of the aluminum base material of the etched matrix is not formed around the silicon particles. It will be held strongly on the surface. Further, the lubricating film is preferably one in which hard fine particles having an Hv of 400 or more are dispersed in tin as the matrix metal. These hard particles further improve the wear resistance and seizure resistance of the lubricating film.

【００１４】本発明のアルミニウム合金摺動部材の製造
方法は、その第１が含珪素アルミニウム合金表面を、り
ん酸イオンおよび弗素イオンを含む酸性エッチング液で
平均深さ１〜１０μｍエッチングしたのち、すず置換め
っき液に接触させて複合すず皮膜を形成することを特徴
とするものである。また第２の方法は、含珪素アルミニ
ウム合金表面を、りん酸イオンおよび弗素イオンを含む
酸性エッチング液で平均深さ１〜１０μｍエッチングし
たのち、Ｈｖ４００以上の硬質微粒子を含むすずめっき
液中で電気めっきすることにより複合すず皮膜を形成す
ることを特徴とするものであり、その第３の方法は、含
珪素アルミニウム合金表面を、りん酸イオンおよび弗素
イオンを含む酸性エッチング液で平均深さ１〜１０μｍ
エッチングしたのち、Ｈｖ４００以上の硬質微粒子を含
むすず置換めっき液に接触させることにより複合すず皮
膜を形成するものである。According to the method of manufacturing an aluminum alloy sliding member of the present invention, first, the surface of a silicon-containing aluminum alloy is etched with an acidic etching solution containing phosphate ions and fluoride ions at an average depth of 1 to 10 μm and then tin. It is characterized by forming a composite tin film by contacting with a displacement plating solution. In a second method, the surface of a silicon-containing aluminum alloy is etched with an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions at an average depth of 1 to 10 μm, and then electroplated in a tin plating solution containing hard fine particles having an Hv of 400 or more. In the third method, the surface of the silicon-containing aluminum alloy is treated with an acidic etching solution containing phosphate ions and fluoride ions to an average depth of 1 to 10 μm.
After etching, a composite tin film is formed by contacting with a tin displacement plating solution containing hard fine particles having an Hv of 400 or more.

【００１５】本発明に使用できる含珪素アルミニウム合
金は、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金、Ａｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ
合金などのＳｉを含むアルミニウム合金であれば使用で
きるが、特にＳｉを１０％以上含む過共晶合金がより高
い効果が得られるため好ましい。本発明において、アル
ミニウム合金摺動部材は、含珪素アルミニウム合金素材
を、好ましくは溶剤脱脂、アルカリ性水系脱脂液等によ
り表面を清浄にした後、エッチング処理され、ついです
ずめっき液または硬質微粒子を含むすずめっき液によっ
て複合すず皮膜が形成されることによって製造される。The silicon-containing aluminum alloy which can be used in the present invention includes Al-Si alloy, Al-Si-Cu alloy, Al-Si alloy.
Si-Cu-Mg alloy, Al-Si-Cu-Ni-Mg
Although an aluminum alloy containing Si such as an alloy can be used, a hypereutectic alloy containing 10% or more of Si is particularly preferable because a higher effect can be obtained. In the present invention, the aluminum alloy sliding member is a silicon-containing aluminum alloy material, preferably, after the surface is cleaned by solvent degreasing, alkaline aqueous degreasing solution, etc., is etched, and further contains a plating solution or hard fine particles. It is manufactured by forming a composite tin film with a tin plating solution.

【００１６】本発明のアルミニウム合金摺動部材の製造
にあたりすず皮膜の形成前に行われるエッチング処理
は、りん酸イオンおよび弗素イオンを含む酸性エッチン
グ液で行われることが好ましい。エッチング液の組成
は、りん酸イオン、弗素イオンの他に、アルカリ金属イ
オンまたはアンモニウムイオンを、りん酸イオンとのモ
ル比〔アルカリ金属イオン(mol/l)＋アンモニウムイオ
ン(mol/l)〕／りん酸イオン(mol/l)が０．３〜１．３と
なるような量を加え、エッチング液のｐＨが２．５〜
４．５となるよう調整したものを使用することがエッチ
ングを均一にし、耐凝着性を高めるうえで最も好まし
い。In the production of the aluminum alloy sliding member of the present invention, the etching treatment performed before the formation of the tin film is preferably performed using an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions. The composition of the etching solution is such that, in addition to phosphate ions and fluorine ions, alkali metal ions or ammonium ions are mixed with a phosphate ion at a molar ratio of [alkali metal ions (mol / l) + ammonium ions (mol / l)] / An amount such that the phosphate ion (mol / l) becomes 0.3 to 1.3 is added, and the pH of the etching solution becomes 2.5 to 1.3.
It is most preferable to use one adjusted to 4.5 so as to make the etching uniform and to improve the adhesion resistance.

【００１７】このモル比およびｐＨの値が低いほどエッ
チング深さを大きくすることが可能で、モル比およびｐ
Ｈの値が大きいほどエッチング深さが小さくなるが、こ
れらが好ましい範囲の下限未満ではエッチングが不均一
かつ過剰となるため好ましくなく、上限以上ではエッチ
ング深さが不足となって性能への効果が小さい。また、
この場合のりん酸濃度は０．１〜３モル／リットルが好
ましく、弗素イオン濃度は０．０１〜１モル／リットル
が好ましい。The lower the molar ratio and the pH value, the larger the etching depth can be.
When the value of H is large, the etching depth is small. However, if the value is less than the lower limit of the preferable range, the etching becomes uneven and excessive, so that it is not preferable. small. Also,
In this case, the phosphoric acid concentration is preferably 0.1 to 3 mol / l, and the fluoride ion concentration is preferably 0.01 to 1 mol / l.

【００１８】りん酸イオンは、りん酸として添加する
か、または例えばりん酸１ナトリウム、りん酸１アンモ
ニウムのような、アルカリ金属またはアンモニウムの第
１りん酸塩として添加することが好ましい。弗素イオン
は、フッ化水素酸、珪フッ化水素酸、ほうフッ化水素
酸、チタンフッ化水素酸などの酸の他、フッ化ナトリウ
ム、酸性フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウム、珪フ
ッ化ナトリウムなどの塩の形で添加しても良い。The phosphate ions are preferably added as phosphoric acid or as a primary phosphate of an alkali metal or ammonium, for example monosodium phosphate, monoammonium phosphate. Fluoride ions include acids such as hydrofluoric acid, hydrosilicofluoric acid, borofluoric acid and titanium hydrofluoric acid, as well as sodium fluoride, sodium acid fluoride, ammonium fluoride and sodium silicofluoride. You may add in the form of a salt.

【００１９】エッチング溶液のｐＨは２．５未満では化
成皮膜が析出しないためアルミニウムのエッチング深さ
が不均一となり、ｐＨが４．５を超えると表面が不動態
化してアルミニウムがエッチングしなくなるため好まし
くない。りん酸の一部をりん酸１ナトリウム、りん酸１
アンモニウムなどの塩で添加することにより、ｐＨ調整
なしに好ましいｐＨとすることも可能である。エッチン
グ溶液のｐＨが２．５未満の場合には、好ましくはアル
カリ金属の水酸化物またはアンモニア水を添加してｐＨ
を調整する必要があり、中でも水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、またはアンモニア水の使用が好ましい。ま
た、この前処理液による処理は、液温が６０〜９０℃、
処理時間は６０〜３６０秒が好ましい範囲で、処理後は
速やかに水洗することが好ましい。If the pH of the etching solution is less than 2.5, a chemical conversion film is not deposited and the etching depth of aluminum becomes non-uniform. If the pH exceeds 4.5, the surface is passivated and aluminum is not etched, which is preferable. Absent. Part of the phosphoric acid is monosodium phosphate, phosphoric acid 1
By adding with a salt such as ammonium, a preferable pH can be obtained without pH adjustment. When the pH of the etching solution is less than 2.5, preferably, an alkali metal hydroxide or aqueous ammonia is added to adjust the pH.
Of sodium hydroxide, potassium hydroxide, or aqueous ammonia. In addition, the treatment with the pretreatment liquid is performed at a liquid temperature of 60 to 90 ° C.
The processing time is preferably in the range of 60 to 360 seconds, and it is preferable to wash the water immediately after the processing.

【００２０】本発明において、アルミニウム合金はエッ
チング処理の次に表面に複合すず皮膜が形成される。前
記した第１の製造方法においては、前記のエッチング処
理によってアルミニウムが１〜１０μｍの平均深さにエ
ッチングされていることが必要で、３〜１０μｍの深さ
にエッチングされていることがより好ましい。In the present invention, a composite tin film is formed on the surface of the aluminum alloy after the etching treatment. In the first manufacturing method described above, it is necessary that aluminum is etched to an average depth of 1 to 10 μm by the above-described etching treatment, and it is more preferable that aluminum is etched to a depth of 3 to 10 μm.

【００２１】エッチング処理後の平均エッチング深さが
１μｍ未満ではすず置換皮膜を形成させてもシリコン粒
子が皮膜中に殆ど分散しないため図１の皮膜構造となら
ず、耐凝着性への効果が小さい。一方、エッチング処理
後の平均エッチング深さが１０μｍを超えると、すず皮
膜中に突出したシリコン結晶の一部が複合すず皮膜層を
突き抜けて表面に突き出すため表面粗さが急増し、摺動
性が低下するため好ましくない。If the average etching depth after the etching treatment is less than 1 μm, even if a tin-substituted film is formed, the silicon particles hardly disperse in the film, so that the film structure shown in FIG. 1 is not obtained, and the effect on the adhesion resistance is reduced. small. On the other hand, when the average etching depth after the etching treatment exceeds 10 μm, part of the silicon crystal protruding into the tin film penetrates the composite tin film layer and protrudes to the surface, so that the surface roughness sharply increases, and the slidability increases. It is not preferable because it decreases.

【００２２】本発明のすず置換めっき処理は、アルカリ
性置換めっき浴、酸性置換めっき浴の何れにも適用する
ことができるが、酸性すず置換めっき浴を使用した場合
の方が置換めっき処理の際に過剰エッチングしないため
より好ましい。本発明にアルカリ性すず置換めっき浴を
使用する場合、液組成としてすず酸カリウムまたはすず
酸ナトリウムを０．０３〜０．７モル／リットル含む水
溶液を５０〜９０℃に加熱したものを使用して１５〜１
８０秒浸漬処理することが好ましい。この場合、添加剤
として酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、ＥＤＴＡ、グ
ルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、フッ化ナトリ
ウムなどを添加することが浴寿命を延長させるために好
ましい。The tin displacement plating treatment of the present invention can be applied to any of an alkaline displacement plating bath and an acid displacement plating bath. This is more preferable because it does not cause excessive etching. When an alkaline tin displacement plating bath is used in the present invention, an aqueous solution containing 0.03 to 0.7 mol / l of potassium stannate or sodium stannate as a liquid composition heated to 50 to 90 ° C. is used. ~ 1
It is preferable to perform the immersion treatment for 80 seconds. In this case, it is preferable to add sodium acetate, sodium carbonate, EDTA, sodium gluconate, sodium tartrate, sodium fluoride and the like as additives in order to extend the bath life.

【００２３】一方、酸性すず置換めっき浴を使用する場
合、塩化第一すず、硫酸第一すず、ほうフッ化第一すず
などの２価すず化合物を主成分として含み、これにポリ
オキシエチレン系界面活性剤や芳香族アミン−アルデヒ
ド反応成生物などの有機添加剤を含むものを使用するこ
とが好ましい。酸性すず置換めっき浴中の好ましい２価
すず濃度は０．０１〜１モル／リットル、より好ましく
は０．０３〜０．５モル／リットルであり、有機添加剤
の好ましい濃度は０．１〜５ｇ／リットルである。On the other hand, when an acidic tin displacement plating bath is used, a divalent tin compound such as stannous chloride, stannous sulfate or stannous borofluoride is contained as a main component, and a polyoxyethylene interface It is preferable to use one containing an organic additive such as an activator or an aromatic amine-aldehyde reaction product. The preferred concentration of divalent tin in the acidic tin displacement plating bath is 0.01 to 1 mol / l, more preferably 0.03 to 0.5 mol / l, and the preferred concentration of the organic additive is 0.1 to 5 g. / Liter.

【００２４】また、酸性すず置換めっき液中には弗素イ
オンが存在することが好ましく、添加されるすず化合物
として、塩化第一すず、硫酸第一すずなどの、弗素を含
まないすず化合物を使用する場合、フッ化水素酸、ほう
フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウムなどの弗素化合
物を液中弗素濃度が、０．３〜３０ｇ／Ｌとなるよう添
加することが好ましい。酸性すず置換めっきでは、エッ
チング後の含珪素アルミニウム合金を２０〜４０℃で３
０〜３００秒間接触させることによって処理が行われ
る。It is preferable that fluoride ions be present in the acid tin-substituted plating solution. As a tin compound to be added, a tin compound containing no fluorine, such as stannous chloride or stannous sulfate, is used. In this case, it is preferable to add a fluorine compound such as hydrofluoric acid, ammonium borofluoride, and sodium fluoride such that the fluorine concentration in the liquid is 0.3 to 30 g / L. In the acid tin displacement plating, the silicon-containing aluminum alloy after etching is
The process is performed by contacting for 0 to 300 seconds.

【００２５】これらのすず置換めっき液にはまた、有機
カルボン酸、好ましくは酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸
やこれらの塩をキレート剤として添加したり、亜鉛、
銅、ビスマス、鉛、インジウムなどの合金成分を密着
性、摺動性などの膜質の改善のために少量添加すること
が許容される。また、すず置換めっきの前に２０〜６０
重量％程度の硝酸に浸漬し、酸化皮膜や不要な析出物を
溶解除去することがより好ましい。To these tin-substituted plating solutions, an organic carboxylic acid, preferably tartaric acid, malic acid, gluconic acid or a salt thereof is added as a chelating agent.
It is permissible to add a small amount of an alloy component such as copper, bismuth, lead, and indium in order to improve the film quality such as adhesion and slidability. 20 to 60 before tin displacement plating.
It is more preferable to immerse in about nitric acid of about weight% to dissolve and remove the oxide film and unnecessary precipitates.

【００２６】このように処理された含珪素アルミニウム
合金表面は、膜厚が約２〜８μｍの、すず置換めっきの
際に素材から脱離した粒径０．１〜８μｍのシリコン粒
子が複合分散し、かつアルミニウム合金表面から複合す
ず皮膜中に突出した粒径２〜２００μｍのシリコン粒子
を含む図１の構造を持つ。On the surface of the silicon-containing aluminum alloy thus treated, silicon particles having a thickness of about 2 to 8 μm and having a particle diameter of 0.1 to 8 μm detached from the raw material during tin displacement plating are mixed and dispersed. 1 having silicon particles having a particle size of 2 to 200 μm protruding from the aluminum alloy surface into the composite tin film.

【００２７】前記した第２の製造方法においては、第１
の製造方法と同様にエッチング処理を行ったのち、亜鉛
置換処理した後、さらに硬質微粒子を分散させたすずめ
っき液中で電気めっきが行われる。エッチング処理は第
１の方法と同様に平均深さが１〜１０μｍとなるように
行うことが必要で、好ましい平均エッチング深さは３〜
１０μｍである。In the second manufacturing method, the first
After performing the etching treatment in the same manner as in the production method described above, after performing the zinc substitution treatment, electroplating is further performed in a tin plating solution in which hard fine particles are dispersed. It is necessary to perform the etching treatment so that the average depth is 1 to 10 μm as in the first method, and the preferable average etching depth is 3 to
10 μm.

【００２８】すず電気めっき液中にはＨｖ４００以上の
硬質微粒子が含まれることが好ましい。質微粒子の種類
としてはとしてはＨｖ４００以上であれば特に限定され
ないが、シリコンの他、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＮなど
を使用することが好ましい。硬質粒子の粒径は０．０１
〜２μｍが好ましく、カチオン系界面活性剤などの分散
剤で均一に分散したものを使用することが好ましい。す
ず電気めっき液としては、酸性、中性、アルカリ性の何
れでも使用できるが、酸性または中性すず電気めっき液
を使用することがより好ましい。The tin electroplating solution preferably contains hard fine particles having an Hv of 400 or more. The type of the fine particles is not particularly limited as long as it is Hv 400 or more, but it is preferable to use SiC, Si ₃ N ₄ , TiN, etc. in addition to silicon. The particle size of the hard particles is 0.01
２2 μm is preferable, and it is preferable to use those uniformly dispersed with a dispersant such as a cationic surfactant. As the tin electroplating solution, any of acidic, neutral and alkaline can be used, but it is more preferable to use an acidic or neutral tin electroplating solution.

【００２９】使用に適した酸性電気めっき液の組成は、
酸性置換めっき液とほぼ同様であるが、中性電気めっき
液としては有機カルボン酸、有機アミンなどのキレート
剤を０．０２〜２モル／リットル含むものを使用するこ
とが好ましい。すず電気めっきに先立って、鉄族金属を
合金成分として含むジンケート亜鉛置換処理液に接触さ
せて亜鉛置換処理を行うことが複合すず皮膜の密着性を
向上させるうえで好ましく、亜鉛置換処理の替わりに密
着性の良いすず置換処理を行っても同様に密着性を向上
させることができる。電気めっき処理は、金属すず陽極
を使用し、液温２０〜３５℃、電流密度０．３〜５Ａ／
ｄｍ²、４０〜６００秒間通電して２〜１０μｍのめっ
き厚さとすることが好ましい。The composition of the acidic electroplating solution suitable for use is
It is almost the same as the acidic displacement plating solution, but it is preferable to use a neutral electroplating solution containing a chelating agent such as an organic carboxylic acid or an organic amine in an amount of 0.02 to 2 mol / l. Prior to tin electroplating, it is preferable to perform zinc replacement treatment by contacting with a zincate zinc replacement treatment solution containing an iron group metal as an alloy component in order to improve the adhesion of the composite tin film, instead of zinc replacement treatment. Even if a tin substitution treatment with good adhesion is performed, the adhesion can be similarly improved. The electroplating process uses a metal tin anode, a liquid temperature of 20 to 35 ° C., and a current density of 0.3 to 5 A /
It is preferable to apply a current of dm ² for 40 to 600 seconds to a plating thickness of ² to 10 μm.

【００３０】本発明のピストンは、含珪素アルミニウム
合金で形成されピストンリング溝をもつピストン本体と
少なくとも該ピストンリング溝を区画する表面に形成さ
れたすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜とからなる
ピストンであって、該ピストン本体の少なくとも該ピス
トンリング溝を区画する表面には粒径２〜２００μｍの
シリコン粒子が突出しており、該潤滑皮膜はこれら突出
したシリコン粒子を覆うように形成されかつ厚さが０．
３〜２０μｍであることを特徴とする。この潤滑皮膜を
形成するすずマトリックス中に、Ｈｖ４００以上の硬質
微粒子が分散保持されているのが好ましい。なお、潤滑
皮膜はトップリング溝、セカンドオイル溝、オイルリン
グ溝等のピストンリングと当接する部分およびスラスト
荷重が作用するスカート部に形成するのが好ましい。The piston according to the present invention is a piston comprising a piston body formed of a silicon-containing aluminum alloy and having a piston ring groove, and a lubricating film formed of tin as a matrix metal at least on a surface defining the piston ring groove. In addition, silicon particles having a particle size of 2 to 200 μm protrude from at least the surface of the piston body that defines the piston ring groove, and the lubricating film is formed so as to cover these protruding silicon particles and has a thickness of 0.
The thickness is 3 to 20 μm. It is preferable that hard fine particles having an Hv of 400 or more are dispersed and held in the tin matrix forming the lubricating film. It is preferable that the lubricating film is formed on a portion of the top ring groove, second oil groove, oil ring groove, etc., which comes into contact with the piston ring, and on a skirt portion on which a thrust load acts.

【００３１】[0031]

【作用】本発明のアルミニウム合金摺動部材は、その表
面に厚さ０．３〜２０μｍのすずをマトリックス金属と
した潤滑皮膜を有し、この潤滑皮膜中にアルミニウム合
金母材表面から突出したシリコン粒子をもつ。このシリ
コン粒子はアルミニウム合金母材表面に強固に保持され
ているため潤滑皮膜の耐摩耗性を高める。さらに潤滑皮
膜中にＨｖ４００以上の硬質微粒子を分散させることに
より、より一層潤滑皮膜の耐摩耗性、耐熱性が高く、耐
凝着性にも優れたものとなる。これらの粒子の効果とし
ては、アルミニウム合金母材表面からすず皮膜中に突出
したシリコン粒子が、皮膜の密着性、耐荷重性、耐摩耗
性に効果があり、皮膜中に分散した硬質微粒子は皮膜の
耐熱性、耐摩耗性に特に効果があると考えられる。The aluminum alloy sliding member according to the present invention has on its surface a lubricating film having a thickness of 0.3 to 20 μm of tin as a matrix metal, and a silicon film protruding from the aluminum alloy base material surface in the lubricating film. With particles. Since the silicon particles are firmly held on the surface of the aluminum alloy base material, the wear resistance of the lubricating film is enhanced. Further, by dispersing hard fine particles having an Hv of 400 or more in the lubricating film, the lubricating film has higher abrasion resistance, heat resistance, and excellent adhesion resistance. The effect of these particles is that silicon particles protruding into the tin film from the surface of the aluminum alloy base material are effective for the adhesion, load resistance and abrasion resistance of the film. Is considered to be particularly effective in heat resistance and wear resistance.

【００３２】本発明のピストンは本発明のアルミニウム
合金摺動部材をより具体化したもので、すずをマトリッ
クス金属とした潤滑皮膜の優れた耐摩耗性、耐熱性およ
び耐凝着性をピストンに付与するものである。The piston of the present invention is a more specific example of the aluminum alloy sliding member of the present invention, and imparts excellent wear resistance, heat resistance and adhesion resistance of a lubricating film using tin as a matrix metal to the piston. Is what you do.

【００３３】また、第１の製造方法においては、りん酸
イオンおよび弗素イオンを含むエッチング液で表層のア
ルミニウムが均一エッチングされ、さらにすず置換めっ
きの際のエッチングで素材表面に存在したシリコン粒子
が脱離すると同時にすず皮膜中に閉じ込められて複合分
散するものである。さらに、これと同等の構造を持つ複
合すず皮膜を電気めっき法により製造する第２の方法に
おいては、電気めっき液中に硬質微粒子をあらかじめ添
加、分散しておくことにより、すず皮膜中に硬質微粒子
を取り込み、分散複合するものである。In the first manufacturing method, the aluminum on the surface layer is uniformly etched by an etching solution containing phosphate ions and fluorine ions, and the silicon particles present on the surface of the material are removed by the etching at the time of tin displacement plating. Upon release, they are trapped in the tin film and complex dispersed. Further, in the second method for producing a composite tin film having an equivalent structure by an electroplating method, hard fine particles are added and dispersed in an electroplating solution in advance, so that the hard fine particles are contained in the tin film. And disperse and compound.

【００３４】[0034]

【実施例】以下にいくつかの実施例を比較例とともに挙
げ、本発明の内容をより具体的に説明する。試験に使用
したアルミニウム合金材の種類を表１に示した。試験に
は厚さ６mmの各種含珪素アルミニウム合金材（50 mm×3
0 mm）を使用し、アルミニウム用脱脂液（登録商標：フ
ァインクリーナー３１５、日本パーカライジング（株）
製）を使用して、７０℃×１２０秒間浸漬脱脂したの
ち、水洗して表面の油分を除去したものを試験に供し
た。The present invention will be described more specifically with reference to several examples and comparative examples. Table 1 shows the types of aluminum alloy materials used in the test. For the test, various silicon-containing aluminum alloy materials with a thickness of 6 mm (50 mm x 3
0 mm) and a degreasing solution for aluminum (registered trademark: Fine Cleaner 315, Nippon Parkerizing Co., Ltd.)
After immersion and degreasing at 70 ° C. for 120 seconds, the product was washed with water to remove oil on the surface, and then subjected to a test.

【００３５】[0035]

【表１】 試験に使用したアルミニウム合金の種類 [Table 1] Types of aluminum alloy used in the test

【００３６】油分を除去した試験片は、表２に示す組成
のエッチング液を使用して７０〜８０℃で１８０秒間処
理を行った。エッチング液は、８５％りん酸を蒸留水で
希釈し、Ｈ₃ＰＯ₄換算で０．３〜２．５モル／リットル
の濃度とし、これに水酸化ナトリウムを加えてｐＨを調
整し、エッチング深さを調整した。また、弗素イオンは
フッ化ナトリウムまたはフッ化アンモニウムをＦとして
０．０２〜０．５モル／リットルとなるよう添加した。The test piece from which the oil was removed was treated at 70 to 80 ° C. for 180 seconds using an etching solution having the composition shown in Table 2. The etching solution was prepared by diluting 85% phosphoric acid with distilled water to a concentration of 0.3 to 2.5 mol / liter in terms of H ₃ PO ₄ , adjusting the pH by adding sodium hydroxide thereto, and adjusting the etching depth. Adjusted. Fluorine ions were added so that the concentration of F was 0.02 to 0.5 mol / liter with respect to sodium fluoride or ammonium fluoride.

【００３７】[0037]

【表２】 複合すず皮膜中硬質微粒子の種類 [Table 2] Types of hard fine particles in composite tin film

【００３８】エッチング処理後の試験片は、流水で水洗
したのち３５％硝酸に６０秒間浸漬し、実施例１〜３お
よび比較例１、２については酸性すず置換めっき液で浸
漬処理、実施例４〜５についてはアルカリすず置換液で
浸漬処理、また実施例６〜９および比較例３〜５では酸
性すず電気めっき液中で陰極電解処理した。The test piece after the etching treatment was rinsed with running water and then immersed in 35% nitric acid for 60 seconds. In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the test pieces were immersed in an acid tin-substituted plating solution. For Nos. 5 to 5, immersion treatment was performed with an alkali tin substitution solution, and in Examples 6 to 9 and Comparative Examples 3 to 5, cathodic electrolysis was performed in an acidic tin electroplating solution.

【００３９】置換めっきおよび電気めっきは、以下の手
順で行った。 酸性置換すずめっき：置換すずめっきは、２価すずイオ
ンと有機添加剤を含む酸性置換すずめっき浴に試験片を
浸漬し３０℃で１２０秒間処理を行った。 アルカリ性置換すずめっき：アルカリ性置換すずめっき
は、すず酸カリウム０．３モル／リットルの水溶液を使
用し、７０℃で９０秒間処理を行った。The displacement plating and the electroplating were performed in the following procedure. Acid Displacement Tin Plating: For displacement tin plating, a test piece was immersed in an acid displacement tin plating bath containing divalent tin ions and an organic additive, and treated at 30 ° C. for 120 seconds. Alkaline substituted tin plating: Alkaline substituted tin plating was performed at 70 ° C. for 90 seconds using an aqueous solution of 0.3 mol / liter of potassium stannate.

【００４０】電気すずめっき：電気すずめっきは、試験
片を鉄イオンを含むジンケート亜鉛置換処理液で２０秒
間浸漬処理して亜鉛−鉄合金の中間層を形成したのち、
有機添加剤を含む中性すず電気めっき浴中に浸漬し、試
験片をカソードとし、金属すずをアノードとして２Ａ／
ｄｍ²の電流密度で通電してすず皮膜層を形成した。ま
た、めっき液中に微粒子を分散させためっき液は、表２
に示すＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、またはＢＮの微粒子をカチオ
ン系界面活性剤を使用して分散させたものをめっき液に
２０〜１００ｇ／リットル添加して使用した。Electro-tin plating: In the electro-tin plating, a test piece was immersed in a zincate-zinc substitution treatment solution containing iron ions for 20 seconds to form a zinc-iron alloy intermediate layer.
Immersion in a neutral tin electroplating bath containing organic additives, 2 A /
A tin film layer was formed by passing a current at a current density of dm ² . The plating solution in which fine particles are dispersed in the plating solution is shown in Table 2.
A dispersion of fine particles of SiC, Si ₃ N ₄ , or BN shown in (1) above using a cationic surfactant was added to a plating solution at 20 to 100 g / liter and used.

【００４１】皮膜特性の測定 エッチング深さ：エッチングの平均深さは、エッチング
処理前の試験片の重量、およびエッチング処理後に硝酸
浸漬したのちの重量を測定し、重量差と素材の比重から
算出した。 すず皮膜厚さ：すず皮膜層の厚さは試験片を切断して樹
脂に埋め込み、断面を研磨したのち金属顕微鏡で観察し
て平均皮膜厚さを測定した。 皮膜中硬質微粒子：皮膜中の硬質粒子（図１−ａ）は、
皮膜を４０％硝酸溶液中に浸漬して剥離し、超音波を照
射して素材表面から硬質微粒子を分離し、硝酸溶液を濾
過して粒子を補集して定量し皮膜中含有率を求めた。Measurement of film properties Etching depth: The average depth of etching was calculated from the weight difference and the specific gravity of the material by measuring the weight of the test piece before the etching treatment and the weight after immersion in nitric acid after the etching treatment. . Tin film thickness: The average thickness of the tin film was measured by cutting a test piece into a resin, polishing the cross section, and observing the cross section with a metallographic microscope. Hard fine particles in the coating: Hard particles in the coating (FIG. 1-a)
The coating was immersed in a 40% nitric acid solution to be peeled off, and hard particles were separated from the surface of the material by irradiating ultrasonic waves. .

【００４２】性能の評価 耐凝着性：耐凝着性は、図２に示すピストンの本体を表
１に示すアルミニウム合金で形成し、これらピストン本
体の各リング溝を区画する表面およびスカート部を含む
外周面に実施例１〜９、および比較例１〜５の処理を施
し、自動車用エンジン（Ｖ６、３０００ｃｃ）に取付け
て実機による耐凝着性試験を行った。試験は、エンジン
回転数５２００ｒｐｍで２０時間、その後６３００ｒｐ
ｍで２０時間運転し、終了後のピストンリング溝（トッ
プリング溝）とピストンリング（トップリング）との凝
着の有無を以下の基準で判定した。 ◎：凝着なし、皮膜剥離なし ○：凝着なし、一部剥離あり △：一部凝着が発生 ×：全面的に凝着が発生Evaluation of Performance Anti-adhesion property: Anti-adhesion property was evaluated by forming the piston body shown in FIG. 2 from an aluminum alloy shown in Table 1, and forming a surface and a skirt section defining each ring groove of the piston body. Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 were applied to the outer peripheral surface including the outer peripheral surface, and attached to an automobile engine (V6, 3000 cc) to perform an adhesion resistance test using an actual machine. The test was performed at an engine speed of 5200 rpm for 20 hours and then at 6300 rpm
m for 20 hours, and the presence or absence of adhesion between the piston ring groove (top ring groove) and the piston ring (top ring) after completion was determined according to the following criteria. ◎: No adhesion, no peeling of film ○: No adhesion, some peeling △: Partial adhesion ×: Adhesion occurred entirely

【００４３】耐摩耗性：耐摩耗性は、耐凝着性試験後の
ピストンリング溝（トップリング溝）表面（正常部）を
ＥＰＭＡにより残存すず量を測定し、以下の基準により
判定した。 ◎：残存量６０％以上 ○： 〃 ２０〜６０％ △： 〃 ５〜２０％ ×； 〃 ５％未満 性能試験結果を表３に纏めて示す。表３の性能試験結果
から、本発明のアルミニウム合金摺動部材の実施例１〜
９では、何れも良好な耐摩耗性および耐凝着性を示し
た。これに対し、本発明の製造方法によらず、本発明の
皮膜構造を持たない比較例１〜５では、耐摩耗性および
耐凝着性が良好なものはなかった。Abrasion resistance: The abrasion resistance was determined according to the following criteria by measuring the amount of tin remaining on the surface (normal portion) of the piston ring groove (top ring groove) after the adhesion resistance test by EPMA. ：: residual amount of 60% or more 以上: ２０20 to 60% ：: 〃5 to 20% ×; 未 満 less than 5% The performance test results are shown in Table 3. From the performance test results in Table 3, Examples 1 to 5 of the aluminum alloy sliding member of the present invention were used.
No. 9 exhibited good abrasion resistance and adhesion resistance. On the other hand, regardless of the production method of the present invention, none of Comparative Examples 1 to 5 having the coating structure of the present invention had good abrasion resistance and adhesion resistance.

【００４４】[0044]

【表３】 [Table 3]

【００４５】[0045]

【発明の効果】以上で説明したように、アルミニウム合
金摺動材表面に本発明の方法により複合すず皮膜を形成
することにより、耐摩耗性および耐凝着性が向上するこ
とは明らかであり、自動車エンジン用ピストンなどアル
ミニウム合金摺動部材に利用することにより実用上の効
果が大きい。As described above, it is clear that the formation of the composite tin film on the surface of the aluminum alloy sliding material by the method of the present invention improves the wear resistance and the adhesion resistance. Practical effects are great when used for aluminum alloy sliding members such as pistons for automobile engines.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の複合すず皮膜断面組織の模式図であ
り、図中、ａは硬質微粒子、ｂはアルミニウム合金中の
シリコン粒子である。FIG. 1 is a schematic view of a cross-sectional structure of a composite tin film of the present invention, in which a is hard fine particles, and b is silicon particles in an aluminum alloy.

【図２】本発明の性能評価に使用したピストンを示す側
面図である。FIG. 2 is a side view showing a piston used for performance evaluation of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 1/00 Ｃ２３Ｆ 1/00 Ｂ 1/20 1/20 Ｃ２５Ｄ 15/02 Ｃ２５Ｄ 15/02 Ｊ Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｎ Ｇ (72)発明者 芦田 健 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 増田 義彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 森 和彦 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 川口 純 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 川越 亮助 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification number Agency reference number FI Technical indication location C23F 1/00 C23F 1/00 B 1/20 1/20 C25D 15/02 C25D 15/02 J F02F 3/00 F02F 3/00 NG (72) Inventor Takeshi Takeshi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yoshihiko Masuda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuhiko Mori 1-15-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Japan Parkerizing Co., Ltd. (72) Inventor Jun Kawaguchi 1-15-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Japan Parkerizing Co., Ltd. (72) Inventor Ryosuke Kawagoe 1-15-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Japan Parkerizing Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】含珪素アルミニウム合金上に膜厚０．３〜
２０μｍのすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜を有
し、前記アルミニウム合金表面から前記潤滑皮膜中に粒
径２〜２００μｍのシリコン粒子が突出していることを
特徴とするアルミニウム合金摺動部材。(1) a film having a thickness of 0.3 to 0.3 mm on a silicon-containing aluminum alloy
An aluminum alloy sliding member having a lubricating film containing 20 μm of tin as a matrix metal, wherein silicon particles having a particle size of 2 to 200 μm project from the aluminum alloy surface into the lubricating film. 【請求項２】前記シリコン粒子が突出している前記アル
ミニウム合金表面はりん酸イオンおよび弗素イオンを含
む酸性エッチング液で平均深さ１〜１０μｍエッチング
した表面である請求項１記載のアルミニウム合金摺動部
材。2. The aluminum alloy sliding member according to claim 1, wherein said aluminum alloy surface from which said silicon particles protrude is a surface etched by an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions at an average depth of 1 to 10 μm. . 【請求項３】含珪素アルミニウム合金上に膜厚０．３〜
２０μｍのすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜を有
し、この潤滑皮膜中にＨｖ４００以上の硬質微粒子が分
散し、かつアルミニウム合金表面からこの潤滑皮膜中に
粒径２〜２００μｍのシリコン粒子が突出していること
を特徴とするアルミニウム合金摺動部材。3. A film having a thickness of 0.3 to 0.3 nm on a silicon-containing aluminum alloy.
It has a lubricating film in which tin of 20 μm is used as a matrix metal, hard fine particles of Hv400 or more are dispersed in the lubricating film, and silicon particles having a particle size of 2 to 200 μm project from the aluminum alloy surface into the lubricating film. An aluminum alloy sliding member characterized by the above-mentioned. 【請求項４】含珪素アルミニウム合金表面を、りん酸イ
オンおよび弗素イオンを含む酸性エッチング液で平均深
さ１〜１０μｍエッチングしたのち、すず置換めっき液
に接触させてすずをマトリックス金属とした潤滑皮膜を
形成することを特徴とするアルミニウム合金摺動部材の
製造方法。4. A lubricating film comprising tin as a matrix metal after etching the surface of a silicon-containing aluminum alloy with an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions at an average depth of 1 to 10 μm, and then contacting with a tin displacement plating solution. A method for manufacturing an aluminum alloy sliding member, characterized by forming: 【請求項５】含珪素アルミニウム合金表面を、りん酸イ
オンおよび弗素イオンを含む酸性エッチング液で平均深
さ１〜１０μｍエッチングしたのち、Ｈｖ４００以上の
硬質微粒子を含むすずめっき液中で電気めっきすること
によりすずをマトリックス金属とし硬質微粒子が分散し
た潤滑皮膜を形成することを特徴とするアルミニウム合
金摺動部材の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the surface of the silicon-containing aluminum alloy is etched with an acidic etching solution containing phosphate ions and fluorine ions at an average depth of 1 to 10 μm, and then electroplated in a tin plating solution containing hard fine particles having an Hv of 400 or more. Forming a lubricating film in which tin is used as a matrix metal to disperse hard fine particles. 【請求項６】含珪素アルミニウム合金で形成されピスト
ンリング溝をもつピストン本体と少なくとも該ピストン
リング溝を区画する表面に形成されたすずをマトリック
ス金属とした潤滑皮膜とからなるピストンであって、 該ピストン本体の少なくとも該ピストンリング溝を区画
する表面には粒径２〜２００μｍのシリコン粒子が突出
しており、該潤滑皮膜はこれら突出したシリコン粒子を
覆うように形成されかつ厚さが０．３〜２０μｍである
ことを特徴とするピストン。6. A piston comprising a piston main body formed of a silicon-containing aluminum alloy and having a piston ring groove, and a lubricating film made of tin as a matrix metal formed at least on a surface defining the piston ring groove, Silicon particles having a particle size of 2 to 200 μm protrude from at least the surface of the piston body that defines the piston ring groove, and the lubricating film is formed so as to cover these protruding silicon particles and has a thickness of 0.3 to 0.3 μm. A piston having a diameter of 20 μm.