有阳极氧化皮膜的金属成型体及制造方法、活塞及内燃机技术

本发明专利技术提供具有阳极氧化皮膜的金属成型体及制造方法、活塞及内燃机。该制造方法是制造具有更不易产生剥离的如下的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法，该阳极氧化皮膜是在电解液中对至少在表面包含Al系材料的成型体即基材实施阳极氧化处理而在所述基材的所述表面上形成的，该方法按以下顺序进行以下工序：一边使电流密度提高一边实施阳极氧化处理，以形成包含所述阳极氧化皮膜的最表面的表层的工序；以及一边使电流密度降低一边实施阳极氧化处理，以形成与所述阳极氧化皮膜的活性层或基材相接地配置的所述阳极氧化皮膜的底部层的工序。

Metal forming body with anodized coating, manufacturing method, piston and internal combustion engine

【技术实现步骤摘要】
有阳极氧化皮膜的金属成型体及制造方法、活塞及内燃机
本专利技术涉及具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法、具有阳极氧化皮膜的金属成型体、活塞及内燃机。
技术介绍
作为提高至少在表面包含包括单体的铝(Al)及铝合金等的Al系材料的成型体的耐腐蚀性及耐磨损性的方法，已知有在上述成型体的包含Al系材料的表面上形成多孔氧化铝阳极氧化皮膜的方法。多孔氧化铝阳极氧化皮膜有时在内燃机用的活塞等的、要求较高的强度及隔热性的用途中使用。将作为阳极的上述Al系材料的成型体及作为阴极的铅板等浸渍于包含酸的电解液中，对两极间进行通电，由此制作多孔氧化铝阳极氧化皮膜。这时，上述酸使Al系材料局部性地溶解，另一方面，上述通电使氧化皮膜从Al系材料生长，由此形成在以氧化铝为主要成分的皮膜内具有多个细孔的、多孔性的阳极氧化皮膜。已知，这时，能够通过一边改变电解液的种类和通电条件一边形成阳极氧化皮膜，制作具有阳极氧化皮膜的细孔密度或细孔径等不同的多个层的阳极氧化皮膜。例如，在专利文献1中记载了，对于Al系材料，在进行第一通电而形成阳极氧化皮膜的第一层之后，进行将电流量进一步增多的第二通电而形成阳极氧化皮膜的第二层的方法。根据专利文献1，这样制作的阳极氧化皮膜，细孔径更小的致密的第一层形成于表层部，因此具有使阳极氧化皮膜的表面更平滑等效果。另外，在专利文献2中记载了，对于Al系材料，在通过交直流叠加电解形成阳极氧化皮膜的第一层之后，通过直流电解形成阳极氧化皮膜的第二层的方法。根据专利文献2，这样制作的阳极氧化皮膜中，随机地取向的细孔形成于表层部，因此具有提高Al系材料的耐腐蚀性等效果。并且，在本专利技术的专利技术人中的一人所著的非专利文献1中记载了，对于Al系材料，使用硫酸、草酸及磷酸电解液，通过外加电压对细孔间距离(隔室(cell)尺寸)和细孔径阶段性地进行控制，形成具有两层以上的多层多孔结构的氧化铝阳极氧化皮膜的阶段性阳极氧化法。根据非专利文献1，通过一边改变电解液和外加电压的组合一边形成氧化铝阳极氧化皮膜的各层，能够对氧化铝皮膜的隔室尺寸和细孔径按每层1～10倍或1/2～1/5的落差进行控制。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-256778号公报专利文献2：日本特开2015-194149号公报非专利文献非专利文献1：S.Z.Kure-Chu等、ECSJournalofSolidStateScienceandTechnology，Vol.5，No.5，p285-292，2016.05.
技术实现思路
专利技术要解决的问题要求内燃机用的活塞等中使用的材料具有长期的耐久性。但是，根据本专利技术专利技术人们的研究，通过专利文献1及专利文献2等中记载的方法制作的阳极氧化皮膜易于产生剥离，耐久性并不充分。另外，对于非专利文献1中记载的阶段性阳极氧化法，由于利用单独的酸溶液，因此利用多个电解槽进行处理很费功夫，可预料到在实用方面生产效率差。本专利技术的目的在于，提供制造具有更不易产生剥离的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法、通过该方法制作的具有阳极氧化皮膜的金属成型体、以及包含作为该金属成型体的活塞的内燃机。解决问题的方案一个方式的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法是制造具有如下的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法，该阳极氧化皮膜是在电解液中对至少在表面包含Al系材料的成型体即基材实施阳极氧化处理而在所述基材的所述表面上形成的。上述方法按以下顺序进行以下工序：一边使电流密度提高一边实施阳极氧化处理，以形成包含所述阳极氧化皮膜的最表面的表层的工序；以及一边使电流密度降低一边实施阳极氧化处理，以形成与所述阳极氧化皮膜的活性层或基材相接地配置的、所述阳极氧化皮膜的底部层的工序。另外，一个形态的金属成型体是具有至少在表面包含Al系材料的成型体即基材、以及在所述基材的表面上形成的阳极氧化皮膜的金属成型体。所述阳极氧化皮膜具有：表层，包含所述阳极氧化皮膜的最表面；以及底部层，与所述阳极氧化皮膜的活性层或基材相接地配置，随着靠近所述基材侧而细孔径逐渐减小。另外，一个形态的内燃机用的活塞是具有上述的阳极氧化皮膜的金属成型体。另外，一个形态的内燃机具有上述的活塞。专利技术效果根据本专利技术，能够提供制造具有更不易产生剥离的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法、通过该方法制作的具有阳极氧化皮膜的金属成型体、以及包含作为该金属成型体的活塞的内燃机。附图说明图1是表示一实施方式所涉及的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法的、例示性的工序的流程图。图2是表示另一实施方式所涉及的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法的、例示性的工序的流程图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式是一例，本专利技术不限于该实施方式。[第一实施方式]图1是表示一实施方式所涉及的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法的、例示性的工序的流程图。如图1所示，本实施方式所涉及的方法具有：形成阳极氧化皮膜的表层的工序(工序S110)、以及形成阳极氧化皮膜的底部层的工序(工序S130)。(形成阳极氧化皮膜的表层的工序(工序S110))在本工序中，在浸渍了至少在表面包含Al系材料的成型体即基材和作为阴极的金属体的电解液之中，一边提高电流密度一边通电，对所述基材实施阳极氧化处理。上述阳极氧化处理时的通电可以是直流也可以是交流，但优选为直流。通过上述阳极氧化处理，以氧化铝为主体的多孔状的阳极氧化皮膜形成于基材的表面。阳极氧化皮膜通常具有密布有大致六角柱状的隔室的形状，该隔室在中心部具有沿皮膜的厚度方向形成的细孔。另外，阳极氧化皮膜在形成有上述细孔的多孔层与基材之间具有未形成细孔的阻挡层。在此，在本工序中，一边提高电流密度，一边对上述基材实施上述阳极氧化处理。上述电流密度只要在本工序的结束时间点成为比本工序的开始时间点更高的密度即可，但优选连续地进行提高。通过使电流密度连续地提高，能够在本工序中形成的包含阳极氧化皮膜的最表面的层(表层)内使细孔径连续地变化，从而使得细孔径断续地变化的界面不易形成。因此，通过使电流密度连续地提高，能够抑制以上述细孔径断续地变化的界面为切剖面的、表层的层内剥离。此外，在本说明书中，使电流密度或电压连续地提高或者降低(或随时间变化)，是指电流密度或电压随时间平滑地变化，在处理中不会较大地变化，例如，是指以横轴为自各工序的从处理开始时起的经过时间、纵轴为各时间点的电流密度或电压的方式，按经过时间描绘电流密度或电压而图表化时，能够得到连续的直线状或曲线状的图。优选使上述电流密度从0(A/dm2)提高至规定的电流密度。由此，能够使阳极氧化皮膜的最表面上的细孔径更小，从而形成更致密的表面层。另外，优选上述电流密度在本工序结束时为35(A/dm2)以下，更优选为30(A/dm2)以下。由此，能够在表层的基材侧使细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法，是制造具有如下的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法，该阳极氧化皮膜是在电解液中对至少在表面包含Al系材料的成型体即基材实施阳极氧化处理而在所述基材的所述表面上形成的，该方法的特征在于，按以下顺序进行以下工序：/n一边使电流密度提高一边实施阳极氧化处理，以形成包含所述阳极氧化皮膜的最表面的表层的工序；以及/n一边使电流密度降低一边实施阳极氧化处理，以形成与所述阳极氧化皮膜的活性层或基材相接地配置的、所述阳极氧化皮膜的底部层的工序。/n

【技术特征摘要】
20180829 JP 2018-1600811.一种具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法，是制造具有如下的阳极氧化皮膜的金属成型体的方法，该阳极氧化皮膜是在电解液中对至少在表面包含Al系材料的成型体即基材实施阳极氧化处理而在所述基材的所述表面上形成的，该方法的特征在于，按以下顺序进行以下工序：
一边使电流密度提高一边实施阳极氧化处理，以形成包含所述阳极氧化皮膜的最表面的表层的工序；以及
一边使电流密度降低一边实施阳极氧化处理，以形成与所述阳极氧化皮膜的活性层或基材相接地配置的、所述阳极氧化皮膜的底部层的工序。


2.如权利要求1所述的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法，其中，
在形成所述表层的工序与形成所述底部层的工序之间，还包括以下工序：
一边将电流密度控制为经设计的分布图一边实施阳极氧化处理，以形成配置于所述阳极氧化皮膜的所述表层与所述底部层之间的中间层。


3.如权利要求1或2所述的具有阳极氧化皮膜的金属成型体的制造方法，其中，
所述电解液含有：
0.001mol/L以上且2.0mol/L以下的硼酸离子；以及
0.001mol/L以上且1.0mol/L以下的铵离子，
并且，所述电解液是所述铵离子与所述硼酸离子的浓度比为1以上且10以下的无机酸系混合酸溶液。


4.一种具有阳极氧化皮膜的金属成型体，是具有至...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚建兴，吴松竹，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，吴松竹，
类型：发明
国别省市：日本;JP