镀膜滑动部件及活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种由包括铝或铝合金的基体金属制成的滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，所述的薄膜是由ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌＦ↓［５］.１．５Ｈ↓［２］Ｏ的混合物或者ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌ↓［２］Ｆ↓［８］.２Ｈ↓［２］Ｏ的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。另外本发明专利技术还涉及一种具有镀覆薄膜的表面的铝或铝合金活塞，所述的薄膜是由ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌＦ↓［５］.１．５Ｈ↓［２］Ｏ的混合物或者ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌ↓［２］Ｆ↓［８］.２Ｈ↓［２］Ｏ的混合物组成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请为分案申请，其母案申请的申请日为2000年4月28日，申请号为00108114.4，专利技术名称为“表面处理方法、滑动部件以及活塞”。本专利技术涉及用于铝或者铝合金的表面处理方法，以及由此表面处理的活塞，还涉及用于铝或者铝合金的表面处理膜，以及具有用该膜镀覆的滑动表面的滑动部件。更具体地，本专利技术涉及一种表面处理方法，该方法需要简单的设备，可降低处理成本，可产生具有优异耐磨性、耐蚀性和其他性能的铝或铝合金，以及涉及具有该方法处理的表面的活塞。还涉及适合于在内燃机的滑动表面上使用、并且具有优异耐磨性、初始配合性、保油性和其他性能的表面处理薄膜，以及镀覆有这种滑动薄膜的滑动部件。现常规使用的氧化铝膜处理法是一种在酸浴中阳极化铝的方法，以在铝表面形成硬质氧化铝膜。但是，该方法具有下述缺点需要电源设备，以及由于成膜速率低而制造成本非常高。另一方面，作为内燃机部件的铝或铝合金活塞的套筒用锡镀覆。尽管沉积的锡膜可有效地产生良好的初始配合性，但是没有改善耐磨性的作用。本专利技术的概述出于解决上述常规表面处理技术的问题，本专利技术人为了开发表面处理方法的目的进行了深入的研究，该方法需要简单的设备，可降低处理成本，可产生具有优异耐磨性、耐蚀性和其他性能的均匀膜，由该方法表面处理的滑动部件。结果，本专利技术人发现通过下述表面处理方法可解决上述问题，所述的方法包括下列步骤提供含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和特定铵化合物或类似物的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。另外，还发现通过用特定的膜镀覆滑动部件的整个表面或者其滑动表面可解决上述问题，所述的特定膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成。还有，已经发现例如通过使用在铝或铝合金表面形成的特定膜可解决上述问题，所述的特定膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有分散在其中的硅颗粒。从此观点来看已完成了本专利技术。即，根据本专利技术的第一方面，提供了一种表面处理方法，该方法包括下列步骤提供含有选自硼氟酸铵和氯化铵的铵化合物或者氨水和硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。在该表面处理方法中，上述处理溶液优选含有0.1-20重量份硅氟酸镁和0.01-10重量份铵化合物或者氨水，以铵(NH4)含量表示。使用的铵化合物优选包括在水中的溶解度不小于1g/L(当溶解时)并且可给溶液提供铵离子(NH4+)的化合物。特别是使用硼氟酸铵(NH4BF4)或者氯化铵(NH4Cl)。还有，本专利技术还提供了经过本专利技术上述表面处理方法表面处理的活塞。根据本专利技术的第二方面，提供了一种活塞，其中其表面镀覆薄膜，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且优选其包括活塞环凹槽、活塞销凸面、活塞裙、活塞头和活塞内表面的整个表面均用该薄膜镀覆。在该活塞中，薄膜的厚度优选为1-20微米范围内。根据本专利技术的第三方面，提供了由包括铝或铝合金的基体金属制成的滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，所述的薄膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有立方晶体结构，并且没有晶体取向。还有，还提供了一种滑动部件，其中该滑动部件的整个表面或者其滑动表面用薄膜镀覆，该薄膜具有1-20微米的厚度并且由多个尺寸为1-20微米的聚集体组成，每个聚集体由尺寸为1微米或者更小的微晶形成。根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于铝合金的表面处理薄膜，该薄膜是一种在铝或铝合金表面形成的薄膜，该膜是由NH4MgAlF6和MgAlF5·1.5H2O的混合物或者NH4MgAlF6和MgAl2F8·2H2O的混合物组成，并且具有分散在其中的硅颗粒，分散在薄膜中的硅颗粒的含量为1-24wt％，优选为6-24wt％，硅在铝合金中的含量为4-24wt％，优选为7-24wt％。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术的活塞的示意图；图2是本专利技术的表面处理薄膜的示意图；图3是本专利技术的表面处理薄膜的示意图；图4是薄膜的截面图；图5是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的X射线衍射图；图6是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的X射线衍射图；图7是表示在磨蚀试验中观察到的划痕的截面形状的图；图8是表示在磨蚀试验中观察到的磨蚀量的的图；图9是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的电镜照片；图10是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的电镜照片；图11是实施例1的处理溶液1形成的薄膜的截面的光学照片；图12是实施例1的处理溶液2形成的薄膜的截面的光学照片；图13是表示在实施例5中进行的耐磨性试验的结果的图；图14是实施例6的处理溶液3形成的薄膜的X射线衍射图；图15是实施例7的处理溶液4形成的薄膜的X射线衍射图；图16是实施例8的处理溶液5形成的薄膜的X射线衍射图。在这些图中所标出的标号的含义如下1-活塞，2-基体金属，3-薄膜，4-活塞环凹槽，5-活塞裙，6-销孔，7-微晶，8-微晶聚集体，9-硅，10-铝合金，11-铝表面上的薄膜。优选技术方案的详述下面首先说明本专利技术第一方面的表面处理方法。本专利技术的表面处理方法包括下列步骤提供含有硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)和特定铵化合物或者氨水的处理溶液(或者水溶液)，加热该溶液至70-100℃温度范围，将铝或铝合金浸入该处理溶液中。用于本专利技术的铵化合物优选包括在水中的溶解度不小于1g/L(当溶解时)并且可给溶液提供铵离子(NH4+)的化合物。特别是这种化合物包括硼氟酸铵(NH4BF4)或者氯化铵(NH4Cl)。作为氨水，可使用具有常规浓度的氨水。用于本专利技术的处理溶液，每100重量份水中，优选含有0.1-20重量份、更优选0.2-15重量份硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)，和0.01-10重量份、更优选0.02-5重量份的上述铵化合物或者类似物，以铵(NH4)含量表示。这种处理溶液可在铝或铝合金表面上形成具有较好均匀性、耐磨性和耐蚀性的薄膜。如果用于本专利技术处理溶液中的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的含量小于0.1重量份或者铵化合物或者类似物的含量(以铵(NH4)含量表示)小于0.01重量份，则反应时间会延迟至不适合的程度。相反，如果用于本专利技术处理溶液中的硅氟酸镁(MgSiF6·6H2O)的含量大于20重量份或者铵化合物或者类似物的含量(以铵(NH4)含量表示)大于10重量份，则难以溶解这些化合物。用本专利技术方法进行表面处理的材料是铝或铝合金。具体例子包括纯铝、压延铝材、铸造铝材和模铸铝材。本专利技术可应用于任何上述材料，作为表面处理的结果，具有改进耐磨性、耐蚀性和其他性能的效果。待表面处理的材料可通过去除附着其上的污染物(如油)而简单地进行。但是，表面处理可在材料经过用氢氧化钠等的碱洗和酸洗之后进行。根据本专利技术，将待表面处理的铝或铝合金浸入上述的溶液(或水溶液)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有镀覆薄膜的表面的铝或铝合金活塞，所述的薄膜是由ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌＦ↓［５］.１．５Ｈ↓［２］Ｏ的混合物或者ＮＨ↓［４］ＭｇＡｌＦ↓［６］和ＭｇＡｌ↓［２］Ｆ↓［８］.２Ｈ↓［２］Ｏ的混合物组成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：野村雅也，尾崎嘉信，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]