[发明专利]有阳极氧化皮膜的金属成型体及制造方法、活塞及内燃机

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，在本发明的发明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、ECS Journal of Solid State Science andTechnology，Vol.5，No.5，p285-292，2016.05.

发明内容

发明要解决的问题

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，根据本发明发明人们的研究，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。