JPH1096084A - 摺動部材の表面処理方法 - Google Patents
摺動部材の表面処理方法Info
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- JPH1096084A JPH1096084A JP27191996A JP27191996A JPH1096084A JP H1096084 A JPH1096084 A JP H1096084A JP 27191996 A JP27191996 A JP 27191996A JP 27191996 A JP27191996 A JP 27191996A JP H1096084 A JPH1096084 A JP H1096084A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム合金からなる素材の摺動面に形
成された無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の摺動特性を改良す
る。 【解決手段】 無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜をＰ含有量が
０．１〜５％の抵Ｐ型とし、さらにバレル研摩、ショッ
トブラストもしくはレーザービーム照射の処理を施す。
成された無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の摺動特性を改良す
る。 【解決手段】 無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜をＰ含有量が
０．１〜５％の抵Ｐ型とし、さらにバレル研摩、ショッ
トブラストもしくはレーザービーム照射の処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリー型コン
プレッサー用ベーン又はデファレンシャル、トランスミ
ッション用ワッシャ等の片当り又は局部荷重が加わるよ
うな高負荷で使用される部位に使用されるアルミニウム
合金からなる素材に摺動特性の向上を目的とする表面処
理を施す方法に関するものである。
プレッサー用ベーン又はデファレンシャル、トランスミ
ッション用ワッシャ等の片当り又は局部荷重が加わるよ
うな高負荷で使用される部位に使用されるアルミニウム
合金からなる素材に摺動特性の向上を目的とする表面処
理を施す方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記したコンプレッサーなどでは軽量化
のために相手材がアルミのことが多く、アルミどうしの
摺動となるために次のような表面処理がベーンに施され
ている。その一つでは、例えばベーン表面に耐摩耗性に
優れた無電解Ｎｉ−Ｐめっきもしくは無電解Ｎｉ−Ｂめ
っきを施すことである。次に、無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮
膜に硬質物、固体潤滑剤を分散させることにより摺動特
性を向上することも行われている。また、無電解Ｎｉ−
Ｐめっきを３００℃以下に加熱することにより硬化させ
耐摩耗性を向上させることも行われている。
のために相手材がアルミのことが多く、アルミどうしの
摺動となるために次のような表面処理がベーンに施され
ている。その一つでは、例えばベーン表面に耐摩耗性に
優れた無電解Ｎｉ−Ｐめっきもしくは無電解Ｎｉ−Ｂめ
っきを施すことである。次に、無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮
膜に硬質物、固体潤滑剤を分散させることにより摺動特
性を向上することも行われている。また、無電解Ｎｉ−
Ｐめっきを３００℃以下に加熱することにより硬化させ
耐摩耗性を向上させることも行われている。
【０００３】一般に摺動部材の表面処理に使用されてい
る無電解Ｎｉ−ＰめっきはＰ含有量が６〜１０％の中・
高Ｐ型であって、めっき後のＨｖ４５０〜５００の硬度
が熱処理によりＨｖ７００〜８００という極めて高い硬
度まで上昇する。例えば特開昭６４−３２０８７号公報
によるとベーンにＮｉ含有量が８〜１０％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜を形成し、熱処理によりＨｖ７００〜８
００程度まで硬度を上昇させている。しかしアルミニウ
ム合金の場合、高い熱処理温度では材料強度を低下させ
るため、熱処理温度に限界があり、実質的にＨｖ５００
〜６００程度の硬度をもつ皮膜しか得られない。
る無電解Ｎｉ−ＰめっきはＰ含有量が６〜１０％の中・
高Ｐ型であって、めっき後のＨｖ４５０〜５００の硬度
が熱処理によりＨｖ７００〜８００という極めて高い硬
度まで上昇する。例えば特開昭６４−３２０８７号公報
によるとベーンにＮｉ含有量が８〜１０％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜を形成し、熱処理によりＨｖ７００〜８
００程度まで硬度を上昇させている。しかしアルミニウ
ム合金の場合、高い熱処理温度では材料強度を低下させ
るため、熱処理温度に限界があり、実質的にＨｖ５００
〜６００程度の硬度をもつ皮膜しか得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、摺動部材の表面
に施されるＮｉ−Ｐめっき皮膜は熱処理により高い硬度
が得られる中・高Ｐ型のものが使用されていたが、耐摩
耗性は期待されたレベルには達しなかった。特に、ベー
ンの相手材であるロータ、ハウジングのＡｌ−Ｓｉ合金
中の初晶Ｓｉが５０μｍ以上に粗大になりかつ／または
Ｓｉ粒子個数が３００個／ｍｍ2 以上と多くなると高Ｐ
型無電解めっき皮膜に異常摩耗が発生した。また荷重が
増大したときベーンの面圧が増大し同様に異常摩耗が発
生した。
に施されるＮｉ−Ｐめっき皮膜は熱処理により高い硬度
が得られる中・高Ｐ型のものが使用されていたが、耐摩
耗性は期待されたレベルには達しなかった。特に、ベー
ンの相手材であるロータ、ハウジングのＡｌ−Ｓｉ合金
中の初晶Ｓｉが５０μｍ以上に粗大になりかつ／または
Ｓｉ粒子個数が３００個／ｍｍ2 以上と多くなると高Ｐ
型無電解めっき皮膜に異常摩耗が発生した。また荷重が
増大したときベーンの面圧が増大し同様に異常摩耗が発
生した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜が施されたアルミニウム合金からなる素
材の摺動特性を改良するべく鋭意研究したところ、意外
にも熱処理温度が低い場合の硬度が高い低Ｐ型無電解め
っき皮膜に特定の表面硬化処理を施すことが有効である
ことを見出した。この知見により完成した、本発明の第
一の方法は、アルミニウム合金からなる素材の摺動面に
形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ−
Ｐめっき皮膜にバレル研摩処理を施す方法であり、本発
明の第二の方法は、アルミニウム合金からなる素材の摺
動面に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜にショットブラスト処理を施す方法
であり、本発明の第三の方法は、アルミニウム合金から
なる素材の摺動面に形成されたＰ含有量が０．１〜５重
量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜にレーザービームを照
射する方法である。本発明の第四の方法は、アルミニウ
ム合金からなる素材の摺動面に形成されたＰ含有量が
０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜に高周波
誘導熱処理を施す方法である。以下、本発明を詳細に説
明する。
−Ｐめっき皮膜が施されたアルミニウム合金からなる素
材の摺動特性を改良するべく鋭意研究したところ、意外
にも熱処理温度が低い場合の硬度が高い低Ｐ型無電解め
っき皮膜に特定の表面硬化処理を施すことが有効である
ことを見出した。この知見により完成した、本発明の第
一の方法は、アルミニウム合金からなる素材の摺動面に
形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ−
Ｐめっき皮膜にバレル研摩処理を施す方法であり、本発
明の第二の方法は、アルミニウム合金からなる素材の摺
動面に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜にショットブラスト処理を施す方法
であり、本発明の第三の方法は、アルミニウム合金から
なる素材の摺動面に形成されたＰ含有量が０．１〜５重
量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜にレーザービームを照
射する方法である。本発明の第四の方法は、アルミニウ
ム合金からなる素材の摺動面に形成されたＰ含有量が
０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜に高周波
誘導熱処理を施す方法である。以下、本発明を詳細に説
明する。
【０００６】本発明において無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜
として、Ｐ含有量が０．１〜５重量％の低Ｐ型を選んで
いるのは、Ｐ含有量が少ないためにＮｉの結晶格子の歪
が少ない結晶質に近く、これにバレル研摩処理、ショッ
トブラスト処理、レーザービーム処理及び高周波誘導熱
処理を施しても結晶が大きく歪まず変形や溶融が一様に
進行するために、摺動特性の上で好ましい結晶構造や高
い皮膜硬さ等の表面状態が得られからである。例えば、
めっき後表面には結晶粒界が認められるが、例えばバレ
ル研摩やショットブラスト処理により表面が押しつぶさ
れるに伴い表面近傍で結晶粒界がなくなり、より平滑で
硬質な状態が得られる。無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のＰ
含有量が０．１％未満であると無電解めっき自体が困難
であり、また耐焼付性の面で摺動特性は優れない。一方
Ｐ含有量が５重量％を超えると、組織がＮｉ3 Ｐと非晶
質構造の複合組織となり易い。この組織ではＮｉ3 Ｐ析
出界面、結晶粒界などの変形し易い場所が多いために外
力が加わると不均一変形が起こり易い。またレーザービ
ームによる高密度エネルギーが加えられると、融液の液
相線と固相線の差が大きいために凝固後の偏析が大きく
なり、また融液の流動が激しく結晶歪みが大きくなる。
なお、好ましいＰ含有量は１〜３重量％である。無電解
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の厚さは５〜４０μｍが一般的であ
り、より好ましくは１０〜２０μｍである。
として、Ｐ含有量が０．１〜５重量％の低Ｐ型を選んで
いるのは、Ｐ含有量が少ないためにＮｉの結晶格子の歪
が少ない結晶質に近く、これにバレル研摩処理、ショッ
トブラスト処理、レーザービーム処理及び高周波誘導熱
処理を施しても結晶が大きく歪まず変形や溶融が一様に
進行するために、摺動特性の上で好ましい結晶構造や高
い皮膜硬さ等の表面状態が得られからである。例えば、
めっき後表面には結晶粒界が認められるが、例えばバレ
ル研摩やショットブラスト処理により表面が押しつぶさ
れるに伴い表面近傍で結晶粒界がなくなり、より平滑で
硬質な状態が得られる。無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のＰ
含有量が０．１％未満であると無電解めっき自体が困難
であり、また耐焼付性の面で摺動特性は優れない。一方
Ｐ含有量が５重量％を超えると、組織がＮｉ3 Ｐと非晶
質構造の複合組織となり易い。この組織ではＮｉ3 Ｐ析
出界面、結晶粒界などの変形し易い場所が多いために外
力が加わると不均一変形が起こり易い。またレーザービ
ームによる高密度エネルギーが加えられると、融液の液
相線と固相線の差が大きいために凝固後の偏析が大きく
なり、また融液の流動が激しく結晶歪みが大きくなる。
なお、好ましいＰ含有量は１〜３重量％である。無電解
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の厚さは５〜４０μｍが一般的であ
り、より好ましくは１０〜２０μｍである。
【０００７】本発明の第一で採用されるバレル研摩は、
ベーン、研摩媒体としてのポリエステル系メディア材等
のバレル材及び水を回転容器の中に入れて回転もしくは
振動を行い、めっき皮膜表面を平滑にしかつ硬化する処
理である。研摩条件としては、回転数２４０ｒｐｍ，時
間５ｍｉｎを好ましく採用することができる。低Ｐ無電
解めっき皮膜をバレル研摩した後の組織を、走査型電子
顕微鏡により観察したところ、高Ｐ無電解めっき皮膜と
は均一性に本質的に差があった。
ベーン、研摩媒体としてのポリエステル系メディア材等
のバレル材及び水を回転容器の中に入れて回転もしくは
振動を行い、めっき皮膜表面を平滑にしかつ硬化する処
理である。研摩条件としては、回転数２４０ｒｐｍ，時
間５ｍｉｎを好ましく採用することができる。低Ｐ無電
解めっき皮膜をバレル研摩した後の組織を、走査型電子
顕微鏡により観察したところ、高Ｐ無電解めっき皮膜と
は均一性に本質的に差があった。
【０００８】本発明の第二で採用されるショットブラス
ト処理は鋼などの粒子を高速で無電解めっき面に衝突さ
せ、表面に圧縮応力を発生させる処理である。より好ま
しくは、ショットにより無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜の温度を再
結晶温度以上に高めるとともに、めっき表面においてあ
る程度の塑性変形を招いて、めっき直後とは異なる結晶
形態の微細組織を発生させる条件を設定する。具体的に
はショット粒子は、硬度がＨｖ６００以上のスチール又
はＡｌ2 Ｏ3 等の硬質ビーズ、又はカーボン等を使用
し、粒径は０．０３〜０．４ｍｍの範囲とし、投射速度
は８０ｍ／ｓｅｃ以上とする。低Ｐ無電解めっき皮膜の
組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率１０００
倍）を図１に示し、高Ｐ無電解めっき皮膜の写真（倍率
１０００倍）を図４に示す。この比較より低Ｐの無電解
めっき皮膜では組織が微細かつ緻密になっていることが
分かる。また、ショットブラスト処理した後の写真（倍
率１０００倍）及びバレル研磨した後の写真（倍率１０
００倍）を各々図２、３に示す。これら処理をすること
により、組織がさらに微細・緻密になっている。
ト処理は鋼などの粒子を高速で無電解めっき面に衝突さ
せ、表面に圧縮応力を発生させる処理である。より好ま
しくは、ショットにより無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜の温度を再
結晶温度以上に高めるとともに、めっき表面においてあ
る程度の塑性変形を招いて、めっき直後とは異なる結晶
形態の微細組織を発生させる条件を設定する。具体的に
はショット粒子は、硬度がＨｖ６００以上のスチール又
はＡｌ2 Ｏ3 等の硬質ビーズ、又はカーボン等を使用
し、粒径は０．０３〜０．４ｍｍの範囲とし、投射速度
は８０ｍ／ｓｅｃ以上とする。低Ｐ無電解めっき皮膜の
組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率１０００
倍）を図１に示し、高Ｐ無電解めっき皮膜の写真（倍率
１０００倍）を図４に示す。この比較より低Ｐの無電解
めっき皮膜では組織が微細かつ緻密になっていることが
分かる。また、ショットブラスト処理した後の写真（倍
率１０００倍）及びバレル研磨した後の写真（倍率１０
００倍）を各々図２、３に示す。これら処理をすること
により、組織がさらに微細・緻密になっている。
【０００９】本発明の第三で採用されるレーザー照射処
理は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を瞬間的かつ局部的に
溶融させる処理であって、この結果融液は周囲のＮｉ−
Ｐ及び基材に熱を奪われて凝固する。この場合溶融を、
局部的に行うので、融液からの奪熱量が非常に多くなり
急冷凝固となり、ＰがＮｉ結晶中に強制的に固溶されて
硬化が起こりかつ結晶粒も微細になる。レーザーの種類
としては、特に制限はないが、１００〜４００Ｗ／ｃｍ
2 （ビーム面積）程度の出力を有するＹＡＧパルスレー
ザーを好ましく使用することができる。レーザー照射の
操作はレーザーガンと摺動部材を相対移動させ、後者の
全面に順次前者のスポットが照射されるように適宜治具
を使用して行う。
理は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を瞬間的かつ局部的に
溶融させる処理であって、この結果融液は周囲のＮｉ−
Ｐ及び基材に熱を奪われて凝固する。この場合溶融を、
局部的に行うので、融液からの奪熱量が非常に多くなり
急冷凝固となり、ＰがＮｉ結晶中に強制的に固溶されて
硬化が起こりかつ結晶粒も微細になる。レーザーの種類
としては、特に制限はないが、１００〜４００Ｗ／ｃｍ
2 （ビーム面積）程度の出力を有するＹＡＧパルスレー
ザーを好ましく使用することができる。レーザー照射の
操作はレーザーガンと摺動部材を相対移動させ、後者の
全面に順次前者のスポットが照射されるように適宜治具
を使用して行う。
【００１０】次に、レーザー照射による硬化の一例を示
す。レーザー照射条件は下記のとおりである。なお表１
よりＰ＝１．０〜４．５％範囲で極めて大きな硬化が起
こることが分かる。 レーザー種類：ＹＡＧパルス レーザー出力：１００〜４００Ｗ／ｃｍ2 レーザービーム直径：２ｃｍ レーザー走査速度：１０ｃｍ／ｓｅｃ 無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜：厚さ０．０２ｍｍ
す。レーザー照射条件は下記のとおりである。なお表１
よりＰ＝１．０〜４．５％範囲で極めて大きな硬化が起
こることが分かる。 レーザー種類：ＹＡＧパルス レーザー出力：１００〜４００Ｗ／ｃｍ2 レーザービーム直径：２ｃｍ レーザー走査速度：１０ｃｍ／ｓｅｃ 無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜：厚さ０．０２ｍｍ
【００１１】
【表１】 めっき皮膜硬度（Ｈｖ） Ｐ含有量（ｗｔ％） レーザー照射前 レーザー照射後 ０．２ ４８０ ４９０ １．０ ６４０ ８６０ ２．０ ６５０ ９１０ ３．０ ６２０ ８７０ ４．５ ５８０ ８４０ ６ ５５０ ８３０
【００１２】本発明の第四で採用される高周波熱処理は
上記したＰの強制固溶を高周波誘導加熱により行うもの
である。高周波加熱は母材であるアルミ合金の温度が好
ましくは２２０℃以下に保たれるようにＮｉのキュリー
点（６３１Ｋ）をめっき皮膜の温度が超えず、渦電流が
めっき皮膜に集中し母材にはできるだけ流れないように
する必要がある。高周波の周波数は７０ｋＨｚ以上が好
ましい。
上記したＰの強制固溶を高周波誘導加熱により行うもの
である。高周波加熱は母材であるアルミ合金の温度が好
ましくは２２０℃以下に保たれるようにＮｉのキュリー
点（６３１Ｋ）をめっき皮膜の温度が超えず、渦電流が
めっき皮膜に集中し母材にはできるだけ流れないように
する必要がある。高周波の周波数は７０ｋＨｚ以上が好
ましい。
【００１３】次に、高周波熱処理による硬化の一例を示
す。高周波熱処理条件は下記のとおりである。なお、表
２によりＰ＝１．０〜４．５％の範囲で極めて大きな硬
化が起こることが分かる。 周波数：１００ｋＨｚ 高周波出力：８０ＫＷ 無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜：厚さ０．０２ｍｍ
す。高周波熱処理条件は下記のとおりである。なお、表
２によりＰ＝１．０〜４．５％の範囲で極めて大きな硬
化が起こることが分かる。 周波数：１００ｋＨｚ 高周波出力：８０ＫＷ 無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜：厚さ０．０２ｍｍ
【００１４】
【表２】 めっき皮膜硬度（Ｈｖ） Ｐ含有量（ｗｔ％） 高周波熱処理前 高周波熱処理後 ０．２ ４８０ ４９０ １．０ ６４０ ８８０ ２．０ ６５０ ９２０ ３．０ ６２０ ８６０ ４．５ ５８０ ８５０ ６ ５５０ ８３０
【００１５】上記した本発明の第一〜第四の処理を施さ
れる低Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の素材に対する密着
性を高めるために下地として中・高Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめ
っき皮膜を施すことが好ましい。後者の中・高Ｐ皮膜
は、優れた密着性を利用するために下地として利用し、
また上記硬化処理による欠点が現れないように低Ｐ無電
解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の下地として使用している。高Ｐ
無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のＰ含有量は５〜１５重量％
が好ましい。より好ましいＰ含有量は５〜８重量％であ
る。
れる低Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の素材に対する密着
性を高めるために下地として中・高Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめ
っき皮膜を施すことが好ましい。後者の中・高Ｐ皮膜
は、優れた密着性を利用するために下地として利用し、
また上記硬化処理による欠点が現れないように低Ｐ無電
解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の下地として使用している。高Ｐ
無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のＰ含有量は５〜１５重量％
が好ましい。より好ましいＰ含有量は５〜８重量％であ
る。
【００１６】上記した本発明の第一〜第四の処理を施さ
れる低Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を熱処理により表面
硬化させ、耐摩耗性を向上させることも可能である。図
５は１．９重量％Ｐを含有する無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮
膜の熱処理温度（１時間保持）と表面硬度の関係を示す
グラフであり、図６はアルミニウム合金基材の硬さと熱
処理温度の関係を示すグラフである。ここで、表面硬度
はビッカース硬度計（荷重０．１ｋｇ）を使用し、硬さ
はロックウェルＢ硬度計を使用し、それぞれ試料の表面
硬度を測定することにより求めたものである。すなわち
測定荷重の大小により圧痕深さが異なることを利用して
測定部位を変えたものである。また、図中の符号は３個
の試料を指す。これら図５、６より熱処理は表面硬度を
僅かに増大させるが、２２０℃以下の熱処理温度ではア
ルミニウム合金基材の硬さをほとんど変化させないこと
が分かる。
れる低Ｐ無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を熱処理により表面
硬化させ、耐摩耗性を向上させることも可能である。図
５は１．９重量％Ｐを含有する無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮
膜の熱処理温度（１時間保持）と表面硬度の関係を示す
グラフであり、図６はアルミニウム合金基材の硬さと熱
処理温度の関係を示すグラフである。ここで、表面硬度
はビッカース硬度計（荷重０．１ｋｇ）を使用し、硬さ
はロックウェルＢ硬度計を使用し、それぞれ試料の表面
硬度を測定することにより求めたものである。すなわち
測定荷重の大小により圧痕深さが異なることを利用して
測定部位を変えたものである。また、図中の符号は３個
の試料を指す。これら図５、６より熱処理は表面硬度を
僅かに増大させるが、２２０℃以下の熱処理温度ではア
ルミニウム合金基材の硬さをほとんど変化させないこと
が分かる。
【００１７】図７は無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のＰ含有
量、表面硬度及び２００℃での熱処理時間との関係を示
すグラフである。このグラフより２．８％とＰ含有量が
低い無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の表面硬度は２０時間以
上の長時間保持でＨｖ１０００程度まで上昇することが
分かる。一方、アルミニウム合金はほとんどの種類が２
２０℃で２０時間以上熱処理されると、過時効になるの
で適正時効時間が長い２０００番系中でも２２１８合金
を素材として選択することが必要になる。なお、熱処理
時間を１０時間未満とすると、ほとんどの熱処理型アル
ミニウム合金が過時効にならない。その中には２２１４
などの高強度合金もその中に含まれる。素材となるアル
ミニウム合金に対する無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の密着
性を高めるために、以下に例示される前処理を行うこと
が好ましい。
量、表面硬度及び２００℃での熱処理時間との関係を示
すグラフである。このグラフより２．８％とＰ含有量が
低い無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の表面硬度は２０時間以
上の長時間保持でＨｖ１０００程度まで上昇することが
分かる。一方、アルミニウム合金はほとんどの種類が２
２０℃で２０時間以上熱処理されると、過時効になるの
で適正時効時間が長い２０００番系中でも２２１８合金
を素材として選択することが必要になる。なお、熱処理
時間を１０時間未満とすると、ほとんどの熱処理型アル
ミニウム合金が過時効にならない。その中には２２１４
などの高強度合金もその中に含まれる。素材となるアル
ミニウム合金に対する無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の密着
性を高めるために、以下に例示される前処理を行うこと
が好ましい。
【００１８】アルカリ脱脂（５０℃×５分、アルカリ脱
脂材使用） アルカリエッチング（５０℃×４０秒、ＮａＯＨ浴） スマット除去（２７℃×４０秒、硝酸を主成分とする洗
浄浴） 亜鉛置換めっき処理（１）（２７℃×２５秒、ジンケー
ト浴） 亜鉛剥離（２７℃×６０秒、５０％硝酸） 亜鉛置換めっき処理（２）（２７℃×２５秒、ジンケー
ト浴）
脂材使用） アルカリエッチング（５０℃×４０秒、ＮａＯＨ浴） スマット除去（２７℃×４０秒、硝酸を主成分とする洗
浄浴） 亜鉛置換めっき処理（１）（２７℃×２５秒、ジンケー
ト浴） 亜鉛剥離（２７℃×６０秒、５０％硝酸） 亜鉛置換めっき処理（２）（２７℃×２５秒、ジンケー
ト浴）
【００１９】ショットブラスト、バレル処理、レーザー
ビーム照射などの表面処理後は、処理された面をそのま
ま摺動面として使用するが、高周波熱処理の場合は研摩
処理などを行ってもよい。以上の如く処理された材料は
ロータリーコンプレッサーのベーン、ラジアルプレーン
ベアリング、スラストプレーンベアリングなどとして使
用することができる。続いて本発明の方法で処理された
アルミニウム合金素材が片当りが発生するっような高負
荷条件を再現する試験の結果を説明する。
ビーム照射などの表面処理後は、処理された面をそのま
ま摺動面として使用するが、高周波熱処理の場合は研摩
処理などを行ってもよい。以上の如く処理された材料は
ロータリーコンプレッサーのベーン、ラジアルプレーン
ベアリング、スラストプレーンベアリングなどとして使
用することができる。続いて本発明の方法で処理された
アルミニウム合金素材が片当りが発生するっような高負
荷条件を再現する試験の結果を説明する。
【００２０】
実施例１ 図８は本実施例における試験方法を説明する概念図であ
って、図中１０は本発明の方法または比較方法で処理さ
れたアルミニウム合金素材（ＡＨＳ−３−Ｔ7）、１１
はブロック（Ａ３９０アルミニウム合金、初晶Ｓｉ平均
粒径３０μｍ）である。素材の寸法は３５×１４×３ｍ
ｍである。さらに図８において、θは角度＝１°、荷重
Ｐは１５０ｋｇｆ（１５．３Ｎ），試験時間は５時間、
往復摺動周波数は１０Ｈｚ，ストロークは６ｍｍ，給油
は３０ｍＬ／ｈであった。素材は前述の予備表面処理を
行った後、Ｐ含有量が１．９重量％の無電解めっきを奥
野製薬工業（株）製めっき液（商品名トップニコロンＹ
Ｍ）を用いて行い、厚さが１５μｍのめっきを素材の全
面に形成した。めっき後の表面硬度はＨｖ６４５であっ
た。
って、図中１０は本発明の方法または比較方法で処理さ
れたアルミニウム合金素材（ＡＨＳ−３−Ｔ7）、１１
はブロック（Ａ３９０アルミニウム合金、初晶Ｓｉ平均
粒径３０μｍ）である。素材の寸法は３５×１４×３ｍ
ｍである。さらに図８において、θは角度＝１°、荷重
Ｐは１５０ｋｇｆ（１５．３Ｎ），試験時間は５時間、
往復摺動周波数は１０Ｈｚ，ストロークは６ｍｍ，給油
は３０ｍＬ／ｈであった。素材は前述の予備表面処理を
行った後、Ｐ含有量が１．９重量％の無電解めっきを奥
野製薬工業（株）製めっき液（商品名トップニコロンＹ
Ｍ）を用いて行い、厚さが１５μｍのめっきを素材の全
面に形成した。めっき後の表面硬度はＨｖ６４５であっ
た。
【００２１】試験に供した表面処理は以下のとおりであ
った。 １．バレル研摩処理 研摩媒体種類：ポリエステル樹脂＋ジルコン 研摩媒体量 ：１．５ｋｇ 液体量 ：１．０ｋｇ（水） 素材個数 ：２０個 回転容器体積：０．０１ｍ3 回転容器回転数：２００ｒｐｍ 処理時間 ：５ｍｉｎ ２．ショットブラスト処理 ショット粒材質：Ａｌ2 Ｏ3 、硬度Ｈｖ１０００ ショット粒径：２００μｍ平均 ショット投射速度：１５０ｍ／ｓｅｃ 投射量：５０ｋｇ／ｍ2 ／ｓｅｃ ３．レーザー照射処理 レーザー種類：ＹＡＧパルス（東芝社製） レーザー出力：１０ＫＷ ビーム径当り出力：１００〜４００Ｗ／ｍ2 ４．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後１の処理を行
った。 ５．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後２の処理を行
った。 ６．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後３の処理を行
った。
った。 １．バレル研摩処理 研摩媒体種類：ポリエステル樹脂＋ジルコン 研摩媒体量 ：１．５ｋｇ 液体量 ：１．０ｋｇ（水） 素材個数 ：２０個 回転容器体積：０．０１ｍ3 回転容器回転数：２００ｒｐｍ 処理時間 ：５ｍｉｎ ２．ショットブラスト処理 ショット粒材質：Ａｌ2 Ｏ3 、硬度Ｈｖ１０００ ショット粒径：２００μｍ平均 ショット投射速度：１５０ｍ／ｓｅｃ 投射量：５０ｋｇ／ｍ2 ／ｓｅｃ ３．レーザー照射処理 レーザー種類：ＹＡＧパルス（東芝社製） レーザー出力：１０ＫＷ ビーム径当り出力：１００〜４００Ｗ／ｍ2 ４．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後１の処理を行
った。 ５．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後２の処理を行
った。 ６．熱処理 ２００℃、６０分の熱処理を行い、その後３の処理を行
った。
【００２２】前記した無電解Ｎｉ−Ｐめっきの前の摺動
面に形成された含有量が６重量％の無電解めっきを奥野
製薬工業（株）製めっき液（商品名トップニコロンＴＯ
Ｍ）を用いて行い、厚さが２μｍの中間めっき素材の全
面に形成した。その後以下の表面処理を行った。 ７：１の処理 ８：２の処理 ９：３の処理 １０：４の処理 １１：５の処理 １２：６の処理
面に形成された含有量が６重量％の無電解めっきを奥野
製薬工業（株）製めっき液（商品名トップニコロンＴＯ
Ｍ）を用いて行い、厚さが２μｍの中間めっき素材の全
面に形成した。その後以下の表面処理を行った。 ７：１の処理 ８：２の処理 ９：３の処理 １０：４の処理 １１：５の処理 １２：６の処理
【００２３】比較例として次の処理も行った。 （ａ）上記した低Ｐ無電解めっき （ｂ）高Ｐ無電解めっき（Ｐ含有量＝１０重量％） （ｃ）上記（ｂ）の高Ｐ無電解めっき後低Ｐ無電解めっ
き （ｄ）上記（ｃ）の後４の熱処理 試験の結果を表１に示す。
き （ｄ）上記（ｃ）の後４の熱処理 試験の結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】 処理方法 処理後 供試材 ブロック 備考 の表面 比摩耗量 比摩耗量 硬度（Ｈｖ）（10-9mm2 kg-1） （10-9mm2 kg-1） １ ６８０ ６．０ １．０ 本発明 ２ ６９０ ５．０ １．０ 本発明 ３ ９１０ ２．２ ０．７ 本発明 ４ ８１０ ３．２ ０．７ 本発明 ５ ８２０ ２．４ ０．６ 本発明 ６ ９９０ １．９ ０．６ 本発明 ７ ６８０ ４．１ ０．９ 本発明 ８ ６９０ ３．９ ０．８ 本発明 ９ ９１０ １．７ ０．６ 本発明 １０ ７５０ ２．４ ０．７ 本発明 １１ ７６０ ３．８ ０．９ 本発明 １２ ７７０ ２．９ ０．８ 本発明 ａ ６５０ ８．０ １．２ 比較例 ｂ ５６０ １２．０ ３．０ 比較例 ｃ ６６０ ７．６ １．０ 比較例 ｄ ７４０ ６．５ ０．８ 比較例
【００２５】表１に示すように本発明の処理方法による
供試財は比較例のものと比較して供試材及びブロックの
摩耗が少ない。
供試財は比較例のものと比較して供試材及びブロックの
摩耗が少ない。
【図１】 低Ｐ無電解めっき皮膜の組織を光学顕微鏡に
より観察した写真（倍率１０００倍）である。
より観察した写真（倍率１０００倍）である。
【図２】 低Ｐ無電解めっき皮膜をショットブラスト処
理した後の組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率
１０００倍）である。
理した後の組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率
１０００倍）である。
【図３】 低Ｐ、無電解めっき皮膜をバレル研摩した後
の組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率１０００
倍）である。
の組織を光学顕微鏡により観察した写真（倍率１０００
倍）である。
【図４】 高Ｐ無電解めっき皮膜の写真（倍率１０００
倍）である。
倍）である。
【図５】 Ｐ含有量が１０重量％の無電解めっき皮膜の
表面硬度と熱処理温度の関係を示すグラフである。
表面硬度と熱処理温度の関係を示すグラフである。
【図６】 アルミニウム合金基材硬さと熱処理温度の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図７】 Ｐ含有量が２．４，６．５，７．１，１２重
量％の無電解めっき皮膜の表面硬度と熱処理時間の関係
を示すグラフである。
量％の無電解めっき皮膜の表面硬度と熱処理時間の関係
を示すグラフである。
【図８】 摩耗試験の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 賢一 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 アルミニウム合金からなる素材の摺動面
に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜にバレル研摩処理を施すことを特徴とす
る摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項２】 アルミニウム合金からなる素材の摺動面
に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜にショットブラスト処理を施すことを特
徴とする摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項３】 前記ショットブラスト処理を、前記無電
解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の硬度とほぼ同等以上の硬度を有
する粒子を８０ｍ／ｓｅｃ以上の速度で投射することに
より行う請求項２記載の摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項４】 アルミニウム合金からなる素材の摺動面
に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜にレーザービームを照射することを特徴
とする摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項５】 アルミニウム合金からなる素材の摺動面
に形成されたＰ含有量が０．１〜５重量％の無電解Ｎｉ
−Ｐめっき皮膜に高周波誘導熱処理を施すことを特徴と
する摺動部材。 - 【請求項６】 前記Ｐ含有量が０．１〜５重量％の無電
解Ｎｉ−Ｐめっきの形成に先立って、Ｐ含有量が５重量
％を超え１５重量％の無電解Ｎｉ−Ｐを施すことを特徴
とする請求項１から５までの何れか１項記載の摺動部材
の表面処理方法。 - 【請求項７】 前記無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜に１００
〜２２０℃の熱処理を施すことを特徴とする請求項１か
ら６までのいずれか１項記載の摺動部材の表面処理方
法。 - 【請求項８】 熱処理時間が０．３〜５時間であること
を特徴とする請求項７記載の摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項９】 アルミニウム合金が熱処理型である請求
項１から８までのいずれか１項記載の摺動部材の表面処
理方法。
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| JP2007023317A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性チタン材 |
| JP2007157940A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置および発光装置の製造方法 |
| JP2017222922A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | アイテック株式会社 | めっき被膜の表面改質方法 |
| CN109385628A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-26 | 天津圣金特汽车配件有限公司 | 一种高效环保的铝合金镀镍工艺 |
| EP3460096A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-27 | Valeo Japan Co., Ltd | Sliding member for compressor |
| WO2019131433A1 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属膜、金属膜を備える電子部品、及び金属膜の製造方法 |
| JP2020037718A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | アイテック株式会社 | めっき被膜の表面改質方法及び装置 |
| WO2023112630A1 (ja) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | サンデン株式会社 | 摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法 |
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1996
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