專利名稱：滑動部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于鋁或鋁合金的表面處理膜的滑動部件。
更具體而言，本發(fā)明涉及一種表面處理方法。該方法所需設(shè)備簡單，處理成本降低，并能生產(chǎn)出耐磨性、耐腐蝕性以及其它性能均優(yōu)異的鋁或鋁合金；也涉及根據(jù)該方法進行表面處理的活塞。本發(fā)明還涉及一種表面處理膜，該膜適于用在內(nèi)燃機滑動表面(或軸套表面)，并具有優(yōu)異的耐磨性、初始配合性、油保持性以及其它性能、也涉及表面覆蓋有這樣一層滑動膜的滑動部件。
傳統(tǒng)方法上使用的陽極氧化鋁膜處理是一種在酸液中進行鋁的陽極氧化，以在鋁表面形成一種硬氧化鋁膜的方法。但是，這一方法存在不足，它需要供電設(shè)備，而且由于膜的形成速度低，此方法成本較高。
另一方面，作為E/G組件的鋁活塞，其側(cè)緣鍍有錫，雖然沉積的錫膜軟，能夠有助于產(chǎn)生良好的初始配合，但卻不能指望其具有改進耐磨損性能的作用。
鑒于傳統(tǒng)表面處理技術(shù)中存在上述問題，本發(fā)明人進行了深入細致的調(diào)查研究，以發(fā)展一種表面處理方法，該方法所需設(shè)備簡單，處理成本降低，且能形成具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐磨損以及其它性能的均勻一致的薄膜，并制備用這一方法進行表面處理的滑動部件。
結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述問題可用一種表面處理方法來解決，該方法包括在一種處理液中浸漬鋁或鋁合金，所述處理液含有氟的化合物和氟硅酸銨，浸漬鋁或鋁合金時處理液的溫度范圍為70-100℃。而且已發(fā)現(xiàn)，在一個滑動部件的整個表面或其滑動表面上鍍覆一層特定的膜也可解決上述問題，該膜由例如一種鋁、氟和氫氧基團的化合物組成，或者在鋁或鋁合金的表面上形成一種特定膜也可達上述目的，該膜是由一種氟化鋁的氫氧化物和彌散分布于其中的硅粒子組成。
由此看來，本發(fā)明已經(jīng)完成。
即，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種表面處理方法，該方法包括在一種處理液(或一種加熱的水溶液)中浸漬鋁或鋁合金，所述的溶液含有氟的化合物和氟硅酸銨，以及在70-100℃的溫度范圍的處理液中浸漬鋁或鋁合金。本表面處理方法中，前述的處理液(或加熱的水溶液)優(yōu)選包含0.1-20份(重量比)的氟的化合物和0.05-15份(重量比)的氟硅酸銨，以及100份(重量比)的水。此處所用的術(shù)語“氟的化合物”是指除氟硅酸銨[(NH4)2SiF6]以外的各種氟的化合物。在這些氟的化合物中，優(yōu)選的是氟硅酸鹽，更優(yōu)選的是氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)。
本發(fā)明也提供了一種根據(jù)上述表面處理方法經(jīng)過表面處理的活塞。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種活塞，其表面鍍覆一層由一種Al-OH-F化合物或NH4MgAlF6化合物組成的，或者由所述兩種化合物組成的膜，優(yōu)選的是對活塞的整個表面，包括活塞環(huán)槽、活塞銷轂、側(cè)緣、活塞頭和內(nèi)活塞表面，采用前述的膜進行鍍覆。此活塞中，由一種Al-OH-F化合物或類似物質(zhì)組成的膜的厚度優(yōu)選為1-10μm。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種由包含鋁或鋁合金的金屬母材制成的滑動部件，其中，所述的滑動部件的整個表面或其滑動表面鍍覆一層滑動膜，此膜包括一層由鋁、氟和氫氧基團的化合物組成的膜，一層由該化合物的水合物組成的膜，一層由NH4MgAlF6化合物組成的膜，或者一層由這些化合物的混合物組成的膜，所述滑動膜具有立方晶體結(jié)構(gòu)且沒有結(jié)晶取向。而且，也提供了一種滑動部件，其整個表面或其滑動表面鍍覆一層滑動膜，該膜的厚度為1-100μm，且由許多尺寸的1-1000μm的集合體組成，而每一個集合體則是由尺寸為1μm或更小的微晶體形成的。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供一種用于鋁合金的表面處理膜，其中，該膜是一層形成于鋁或鋁合金表面的膜，由一種氟化鋁的氫氧化物或NH4MgAlF6化合物組成，或者由所述兩種化合物所組成，并且有硅粒子彌散分布于其中，膜中彌散分布的硅粒子的含量為1-24％(重量比)，優(yōu)選比例為6-24％(重量比)；鋁合金中硅的含量為4-24％(重量比)，優(yōu)選比例為7-24％(重量比)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的活塞的示意圖2為根據(jù)本發(fā)明處理的金屬母材表面(滑動表面)上存在的微晶體和一個集合體的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的鋁合金表面處理膜的示意圖；圖4表示的是實施例1中，根據(jù)本發(fā)明處理的試樣(已處理成樣)和沒有膜在表面存在的試樣(未處理的試樣)進行球-盤式磨損試驗后所觀察到的劃痕橫截面形狀示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的表面處理方法所獲得的表面的典型結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明鍍覆在滑動部件上的一層滑動膜的X射線衍射圖譜；圖7是根據(jù)本發(fā)明鍍覆在滑動部件上的一層滑動膜的電子顯微照片(20,000倍)；圖8是圖7中所示滑動膜的電子顯微照片(1000倍)；圖9是圖7中所示滑動膜剖面的光學顯微照片(400倍)；圖10給出的是實施例6中進行的耐磨性試驗結(jié)果。
這些圖中給出的參考號含義如下1.活塞；2.金屬母材；3.滑動膜；4.環(huán)槽；5.側(cè)緣；6.銷孔；7.微晶體；8.微晶體的集合體；9.硅；10.鋁合金；11.表面處理膜。
首先，對本發(fā)明第一個方面的表面處理方法作如下描述。
本發(fā)明的表面處理方法包括在一種處理液(即一種加熱的水溶液)中浸漬鋁或鋁合金，所述的處理液含有一種氟的化合物和氟硅酸銨；在溫度范圍是70-100℃的處理液中浸漬鋁或鋁合金。
本發(fā)明中所用的處理液含有一種氟的化合物和氟硅酸銨[(NH4)2SiF6]，此處所用的術(shù)語“氟的化合物”包括除氟硅酸銨之外的各種氟的化合物。
因此，可用于本發(fā)明的處理液中的氟的化合物包括各種含氟的化合物，但氟硅酸銨除外。其具體的實例包括氟硅酸鹽，如氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)，氟硅酸鋅(ZnSiF6·6H2O)，氟硅酸鉀(K2SiF6)，氟硅酸鈉(Na2SiF6)和氟硅酸錳(MnSiF6·6H2O)；氟硼酸鹽以及氟化物，如氟化鋯和氧化鈦。這些含氟的化合物中，優(yōu)選氟硅酸鹽，并且尤其優(yōu)選氟硅酸鎂、氟硅酸錳等。
本發(fā)明中使用的處理液優(yōu)選包含0.1-20份，更優(yōu)選為0.2-15份的所述氟的化合物(重量比)；0.05-15份(重量比)，更優(yōu)選為0.1-10份的氟硅酸銨[(NH4)2SiF6]；100份(重量比)的水。該處理液可在鋁合金表面形成一層更均勻、更耐腐蝕的膜。
如果本發(fā)明所用處理液中氟的化合物的量低于0.1份(重量比)，或氟硅酸銨量低于0.05份(重量比)，反應(yīng)會很緩慢，處理時間被過分延長。
另一方面，如果氟的化合物的量高于20份(重量比)，或氟硅酸銨的量高于15份(重量比)，這些化合物的溶解就會很困難。
本發(fā)明的表面處理方法可在鋁或鋁合金中應(yīng)用。其具體實例應(yīng)包括純鋁、壓延鋁材、鑄鋁和壓鑄鋁材。該表面處理方法可用于各種鋁材，并且經(jīng)這種表面處理后的各種鋁材的耐磨損、耐腐蝕以及其它性能均得以改善。
待表面處理的材料的預(yù)處理只需將附著的污染物(如油)去掉即可。不管怎樣，在對材料用氫氧化鈉或類似物質(zhì)進行堿蝕以及酸洗之后，進行表面處理更好。
根據(jù)本發(fā)明的表面處理方法，待表面處理的鋁或鋁合金浸漬在前述的處理液(或加熱的水溶液)中。
處理鋁或鋁合金的處理液的溫度通常為70-100℃，優(yōu)選的是75-99℃，并且更優(yōu)選的是80-98℃。如果處理液的溫度低于70℃，反應(yīng)進行緩慢，處理時間被過分延長。另一方面，如果處理液的溫度高于100℃，處理液的蒸發(fā)會過分增加。
至于處理時間，如以表面處理為目的，在溶液中浸漬約2分鐘就足夠了，因為成膜反應(yīng)在約1分鐘內(nèi)即可完成。應(yīng)該了解的是，一旦膜形成后，材料在處理液中再浸漬30分鐘或更長些，不會有任何問題，因為膜具有保護作用。
根據(jù)本發(fā)明上述的表面處理方法在鋁或類似材料上形成的表面處理膜具有保護作用，從而改善了鋁母材的耐腐蝕性。而且，這樣形成的表面處理膜具有優(yōu)異的耐磨性。
另一方面，因為本發(fā)明的表面處理方法不需要供電設(shè)備，且設(shè)備簡單，從成本考慮這是非常有利的。而且，和傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)相比，本發(fā)明的表面處理方法在鋁或類似材料表面形成膜的速度更快，因而其生產(chǎn)率更高。
其次，對根據(jù)本發(fā)明的第二個方面的活塞描述如下本發(fā)明的活塞是根據(jù)一種表面處理方法進行表面處理的活塞，該表面處理方法包括提供一種處理液(或一種加熱的水溶液)，它包含一種氟的化合物(如一種氟硅酸鹽)和氟硅酸銨；在溫度為70-100℃的所述處理液中浸漬鋁或鋁合金。本方法中，前述處理液優(yōu)選包含0.1-20份(重量比)的氟的化合物，0.05-15份(重量比)的氟硅酸銨和100份(重量比)的水。
根據(jù)上述的表面處理方法，在形成薄膜前，根據(jù)本發(fā)明的活塞需用有機溶劑，脫脂劑等清洗。本發(fā)明可應(yīng)用于由鋁合金制造的各種普通發(fā)動機的活塞上。
根據(jù)前述的表面處理方法，清洗后的發(fā)動機活塞浸漬在所述處理液中。那么，一層由Al-OH-F化合物或NH4MgAlF6化合物組成，或由所述兩種化合物組成的薄膜就在活塞表面形成。此處理期間，比如所述膜由Al-OH-F化合物組成時，會有微量的鋁從鋁制活塞表面溶解下來。這部分鋁與溶液中的氟根和氫氧基團反應(yīng)，形成一種Al-OH-F化合物，該化合物沉積于活塞表面?；蛘?，在有鎂存在時，活塞表面上沉積一層NH4MgAlF6化合物也能獲得本發(fā)明中的活塞，或在活塞表面同時沉積Al-OH-F化合物和NH4MgAlF6化合物也行。
至于處理時間，活塞在處理液中浸漬約2分鐘就足以達到表面處理的目的，優(yōu)選時間為3-10分，因為與上述表面處理方法類似，成膜反應(yīng)可在約1分鐘內(nèi)完成。需要了解的是，一旦膜形成后，活塞可在處理液中浸漬30分鐘或更長而不會有任何問題，因為這一層膜具有保護作用。
根據(jù)上述方式所獲得的本發(fā)明中的活塞，其表面鍍覆有一層由Al-OH-F化合物或NH4MgAlF6化合物組成的，或由所述兩種化合物組成的薄膜，結(jié)果表現(xiàn)出優(yōu)異的表面性能。這層由Al-OH-F化合物或類似物質(zhì)組成的薄膜，不管在活塞的任何部位形成，都會起到有益作用，這些部位例如是活塞環(huán)槽，活塞銷轂，側(cè)緣表面，活塞頭及內(nèi)活塞表面。但應(yīng)優(yōu)選在包括這些部位的整個活塞表面上鍍覆此膜。
形成于活塞表面上，且由Al-OH-F化合物或NH4MgAlF6化合物組成，或者由所述兩種化合物組成的這層表面膜的厚度優(yōu)選為1-10μm。
本發(fā)明中所述的活塞不像傳統(tǒng)的電鍍?nèi)珏冨a活塞那樣軟，卻有優(yōu)異的耐磨性和極佳的耐久性。
下面再對本發(fā)明第三個方面中的滑動部件作一描述本發(fā)明的滑動部件由一金屬母材制成，該金屬母材包括鋁或鋁合金，所述滑動部件的整個表面或其滑動表面上鍍覆一層滑動膜，該膜包括一層由鋁、氟和氫氧基團的化合物組成的薄膜；一層由該化物的水合物組成的薄膜；一層由NH4MgAlF6化合物組成的薄膜；或一層由這些化合物的混合物組成的薄膜，該滑動膜具有立方晶體結(jié)構(gòu)且不存在結(jié)晶取向。換句話說，滑動部件的整個表面或其滑動表面鍍覆一層滑動膜，該膜厚度為1-100μm且由許多大小為1-100μm的集合體組成，每一個集合體由大小為1μm或更小的微晶體構(gòu)成。前述的Al-OH-F化合物的水合物具體實例包括Al2(OH)2.76F3.24·H2O和AlF1.65(OH)1.35xH2O。下面結(jié)合附圖1對這種滑動部件作更具體的描述。
參見附圖1，內(nèi)燃機中使用的活塞1，為一滑動部件，是由一種含有鋁合金的金屬母材制成。金屬母材的表面鍍覆一層滑動膜3，以改進其滑動特性?；钊膫?cè)緣5在與之構(gòu)成相對滑動部件的氣缸內(nèi)壁上滑動，活塞環(huán)槽4緊靠著活塞環(huán)滑動，活塞銷孔6相對于活塞銷作滑動。
作為范例，一種Al-Si-Cu-Ni-Mg合金或類似材料作為金屬母材2。所述合金的具體實例包括AC8A，AC8B，AC9A和AC9B。
對活塞1進行化學轉(zhuǎn)換處理，可在活塞1的表面上形成一層滑動膜3。該滑動膜3可能包括一個由含鋁、氟(F)和氫氧基團(OH)的化合物組成的薄膜，或一個由該化合物的水合物組成的薄膜，水合物的形式比如Al2(OH)2.76F3.24·H2O或AlF1.65(OH)1.35·xH2O。此外，滑動膜3可能包含一個由NH4MgAlF6化合物組成的薄膜，或者一個由前述的Al-OH-F化合物或它的水合物，以及NH4MgAlF6化合物所構(gòu)成的混合物組成的薄膜。盡管滑動膜3的組成可有上述變化，但其始終具有立方晶體結(jié)構(gòu)，而且不存在結(jié)晶取向。
該滑動膜3由大小為1μm或更小的微晶體7組成。這些微晶體7聚集起來，形成許多大小為1-100μm的集合體8，這些集合體8覆蓋在金屬母材表面，厚度可達1-100μm(圖2)。該滑動膜就構(gòu)成一個新的滑動表面。
構(gòu)成滑動膜3的微晶體7和集合體8造成滑動面的表面積增加，從而使油保持性得以改善。而且，因為集合體8會被優(yōu)先磨掉，所以滑動表面表現(xiàn)出良好的初始配合性。磨損特性的這些改進有助于增加滑動部件的耐久性，降低摩擦，以及改善燃料消耗。
最后，對本發(fā)明第四個方面中的表面處理膜描述如下根據(jù)本發(fā)明的鋁合金的表面處理膜是一個形成于鋁或鋁合金表面上的薄膜，此膜由一種氟化鋁的氫氧化物或NH4MgAlF6化合物組成，或著由所述兩種化合物組成，硅粒子彌散分布于膜中。而且所述膜中分布的硅粒子含量為1-24％(重量)，優(yōu)選6-24％(重量)；并且前述鋁合金中的硅含量為4-24％(重量)，優(yōu)選7-24％(重量)。
根據(jù)本發(fā)明獲得的膜結(jié)構(gòu)示于圖3。構(gòu)成金屬母材的鋁合金含4-24％的硅(Si)、共晶Si或共晶Si/初晶Si彌散分布于鋁基體中。鋁合金的表面鍍覆一層膜，該膜由一種氟化鋁的氫氧化物或NH4MgAlF6化合物組成，或者由所述兩種化合物構(gòu)成，與共晶Si或共晶Si/初晶Si彌散分布于鋁合金母材中相類似，Si粒子也在該膜中彌散分布。
根據(jù)本發(fā)明的表面處理膜，其上述結(jié)構(gòu)可通過如下方式得到利用一種有機酸或一種市售的洗滌劑，對含4-24％硅(Si)的鋁合金進行脫脂處理，然后再進行堿蝕和酸洗。此后，就將所述材料浸漬在溫度為70-100℃的一種氟硅酸鹽的水溶液中(如一種含氟硅酸鎂的加熱的水溶液，其濃度為0.1-20％)，浸漬時間為約30秒-約5分鐘。
根據(jù)上述步驟，存在于鋁合金表面的鋁優(yōu)先反應(yīng)并溶解。同時，溶解的鋁，例如，就和存在溶液中的氟根和氫氧基團反應(yīng)，形成一種氟化鋁的氫氧化物。該氟化鋁的氫氧化物沉積于鋁合金的表面時，與難于反應(yīng)和去除的硅粒子混合在一起，就形成一層表面膜。同樣地，在合金或類似材料中存在鎂時，鋁合金表面就會形成一層由NH4MgAlF6化合物組成的膜，或者在鋁合金表面形成一層上述兩種化合物組成的膜。
然而，應(yīng)該指出的是上述步驟中，脫脂、堿蝕和酸洗目的是將材料清洗干凈，并不是獲取本發(fā)明中的膜結(jié)構(gòu)所直接需要的。
根據(jù)本發(fā)明的鋁或鋁合金的表面處理方法能提供這樣一種表面涂層方法，即所需設(shè)備簡單，處理成本降低，并且使生產(chǎn)出的鋁或鋁合金具有優(yōu)異的耐磨性，耐腐蝕性以及其它性能。
也就是說，按照本發(fā)明，由于處理條件容易，設(shè)備得到簡化，經(jīng)表面處理的鋁或類似材料具有優(yōu)異的耐磨性且能降低摩擦損耗。并且，由本發(fā)明的方法所得到的膜具有保護性能，結(jié)果在鋁或類似材料的整個表面范圍內(nèi)，膜的厚度一致而與處理條件無關(guān)，即膜厚幾乎沒有不相同之處。而且，這樣獲得的膜具有優(yōu)異的耐蝕性，并甚至在腐蝕性環(huán)境中也耐磨。
而且，根據(jù)本發(fā)明的方法進行表面處理的活塞具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐磨損以及其它性能。因此，這些活塞具有極佳的耐久性，并可有效地應(yīng)用于各種發(fā)動機中。
進一步而言，發(fā)動機、壓縮機等的滑動特性(如耐磨性)和耐久性，會因按照本發(fā)明在其由鋁或鋁合金制成的滑動部件的滑動表面(或套筒表面)鍍覆一層膜而得到改善。例如，如對發(fā)動機活塞進行表面處理，則其耐磨性，初始配合性，油保持性以及其它性能均會改善。這對增加耐久性，減少摩擦和改善燃料消耗很有效，因而，從工業(yè)角度看具有非常重要的意義。
參考下面的實施例對本發(fā)明作更具體的解釋，但是，本發(fā)明的范圍并非僅限于這些實施例。
實施例1100份(重量比)的水中，溶解有0.67份(重量比)的氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)，以及0.33份(重量比)的氟硅酸銨[(NH4)2SiF6]。將所配制的溶液加熱至90℃，作為處理液使用。
直徑為50mm，厚5mm的AC8A-T6鑄鋁試樣在用一種有機溶劑和一種脫脂劑清洗后，浸漬在上述處理液中進行表面處理。在表面處理后的鑄鋁試樣上，一層由Al-OH-F化合物組成的薄膜在其表面形成。
對本發(fā)明的上述處理后的試樣，在球-盤式磨損試驗機上進行磨損試驗，對磨材料為經(jīng)熱處理的SCM435。所形成劃痕的截面形狀(或輪廓)示于圖4中。同樣，也對表面無膜的試樣(材料為AC8A-T6)進行了球-盤式磨損試驗。所形成的劃痕的截面形狀也示于圖4中。
結(jié)果，根據(jù)上述表面處理方法在表面有一層膜形成的試樣，其體積磨損量僅為表面無膜試樣的1/20。
而且，前述表面有膜形成的試樣的摩擦系數(shù)為0.09，該值要比表面無膜試樣的摩擦系數(shù)小20％以上。
實施例2一個發(fā)動機活塞(材料為AC8A-T6)用有機溶劑及脫脂劑等清洗后，在與實施例1所述相同的處理液中浸漬，表面處理5分鐘。在活塞表面形成一層由Al-OH-F化合物組成的薄膜。
將按照本發(fā)明所述表面處理方法處理后的活塞(即實施例2的活塞)，以及一個未經(jīng)表面處理的活塞(即一個未處理的活塞)均安裝在發(fā)動機中。該發(fā)動機以滿負荷實際運轉(zhuǎn)。
運轉(zhuǎn)后，取下每個活塞，并檢查其表面狀況。檢查項目包括鋁對環(huán)的粘著，銷轂表面的劃痕以及側(cè)緣表面的劃痕。
所獲結(jié)果示于表1中。
表1
結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的表面處理的活塞，在環(huán)槽、銷轂和側(cè)緣表面等方面，都比未處理的活塞有改善。
實施例3按實施例1相同方式對AC8A和ADCl2進行表面處理。然后，通過鹽水噴濺試驗評價它們的耐腐蝕性。
從所獲得結(jié)果可看到，本發(fā)明中的表面處理膜具有保護作用；本發(fā)明中的表面處理方法能改善鋁母材的耐腐蝕性。
實施例4對按實施例1相同方式表面處理的AC8A材料(實施例4)和用硬氧化鋁膜表面處理的AC8A材料(硬氧化鋁膜處理的材料)，以及未處理的AC8A材料(未經(jīng)處理的材料)，分別測試了它們在油潤滑條件下的摩擦系數(shù)。對磨材料為SCM。
所獲得結(jié)果示于表2中。
表2
從這些結(jié)果可看出，本發(fā)明的活塞摩擦系數(shù)較小。
實施例5對由包含鋁合金(AC8A)的母材金屬制成的活塞1進行予處理(參見圖1)。該予處理包括鋁合金電鍍中常用的一個步驟，并包括下面幾步脫脂→堿蝕→酸洗此預(yù)處理后，對活塞1進行化學轉(zhuǎn)換處理。該化學轉(zhuǎn)換處理的條件如下處理液中含有MgSiF6·6H2O和(NH4)2SiF6兩種物質(zhì)的混合物，混合物的加入量為20-50g/升，其中MgSiF6·6H2O和(NH4)2SiF6按2∶1的比例加入，處理液的溫度加熱到90℃。一旦處理液變得混濁，活塞在其中浸漬5分鐘。
該化學轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果是，一層滑動膜3在活塞1的表面上形成。
圖5是用X射線衍射譜分析本發(fā)明的膜時用的參考圖。該圖中，母材金屬中的鋁和硅所產(chǎn)生的衍射峰已從測得數(shù)據(jù)中去掉。
圖6給出的是有滑動膜3的活塞1的X射線衍射圖。從圖6中可知，滑動膜3由Al2(OH)2.76F3.24·H2O、AlF1.65(OH)1.35·xH2O和NH4MgAlF6組成。然而，該X射線衍射圖中，既包含滑動膜3的X射線衍射譜線，又有構(gòu)成母材金屬的鋁和母材中所含硅的衍射譜線。而且，此X射線衍射圖表明，滑動膜3不存在結(jié)晶取向。
與圖6中的衍射峰a-j相對應(yīng)的密勒(Miller)指數(shù)如下a(1，1，1)，b(3，1，1)，c(2，2，2)，d(4，0，0)，e(3，3，1)，f(4，4，0)，g(5，3，1)，h(6，2，0)，i(5，3，3)，j(6，2，2)。
圖7和圖8是滑動膜3的滑動表面10的電子顯微照片，圖2是與圖7相對應(yīng)的示意圖。由圖2和圖7可看出滑動膜3由微晶體7組成，這些微晶體形成集合體8。而且，從圖8中可看到，許多集合體8覆蓋在母材金屬2的表面，形成一層滑動膜3。
圖9是金屬母材2上形成的滑動膜3的橫截剖面的光學顯微照片，所述金屬母材2包括一種鋁合金(AC8A)。由圖9可看出滑動膜3鍍覆于金屬母材表面的方式。正如該照片所示，存在于金屬母材(AC8A)2中的硅粒子(Si)的一部分混入滑動膜3中。其原因是金屬母材(AC8A)2中所含的硅粒子始終保留在金屬母材表面上，并且混入在化學轉(zhuǎn)換處理階段形成的滑動膜3中。
實施例6硅(Si)含量不同的6種鋁合金脫脂后，再進行堿蝕和酸洗。然后，每種鋁合金都浸泡在含有氟硅酸鎂的加熱了的氟硅酸鹽水溶液中。所述鋁合金在溶液中發(fā)生反應(yīng)，其表面上形成一層薄膜，此過程中會有硅粒子混入所述膜中。這樣，就制備出硅含量不同的表面膜鍍覆的各個試樣。
對所制備的這些試樣，在銷-盤式磨量磨損試驗機進行所述膜的耐磨性試驗。反映所述膜特性的耐磨性試驗結(jié)果示于圖10。
圖10所述的試驗中，對試樣的測試是在油潤滑條件下進行，每一個試樣均放置于盤上，用經(jīng)滲碳硬化處理并回火的SCM420鋼銷作為對磨材料。按體積磨損量的大小比較各試樣的測試結(jié)果。
與膜中不含硅(Si)的試樣進行比較，可知甚至硅含量只有約1％的試樣，其耐磨性都有所改進，而硅含量為6％或更高的試樣的耐磨性有顯著地提高。
權(quán)利要求
1.一種由包含鋁或鋁合金的母材金屬制成的滑動部件，其中，所述滑動部件的整個表面或其滑動表面鍍覆一層滑動膜，該滑動膜包括一層由鋁、氟和氫氧基團的化合物組成的薄膜，一層由此化合物的水合物組成的薄膜，一層由NH4MgAlF6化合物組成的薄膜，或者一層由這些化合物的混合物組成的薄膜，而且該滑動膜具有立方晶體結(jié)構(gòu)且不存在結(jié)晶取向。
2.權(quán)利要求1的滑動部件，其中，所述滑動膜是一層含有NH4MgAlF6化合物的薄膜。
3.權(quán)利要求1的滑動部件，其中，所述滑動膜由Al-OH-F化合物和NH4MgAlF6化合物組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的滑動部件，其中，所述滑動膜厚度為1-100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的滑動部件，其中，所述滑動膜由許多尺寸為1-100μm的集合體組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的滑動部件，其中，每一個所述集合體由大小為1μm或更小的微晶體形成。
7.一種由包含鋁或鋁合金的母材金屬制成的滑動部件，其中，所述滑動部件的一個表面鍍覆一層包含NH4MgAlF6化合物的滑動膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，在所述滑動部件的滑動表面上鍍覆所述滑動膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，在所述滑動部件的整個表面上鍍覆所述滑動膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，所述滑動膜由Al-OH-F化合物和NH4MgAlF6化合物組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，所述滑動膜厚度為1-100μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，所述滑動膜由許多尺寸為1-100μm的集合體組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的滑動部件，其中，每一個集合體由大小為1μm或更小的微晶體形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，所述滑動膜具有立方晶體結(jié)構(gòu)且不存在結(jié)晶取向。
15.一種由包含鋁或鋁合金的母材金屬制成的滑動部件，其中，所述滑動部件的一個表面鍍覆一層包含NH4MgAlF6化合物的滑動膜，所述的薄膜由以下表面處理方法形成，該方法包括在一種處理液中浸漬鋁或鋁合金，所述的處理液中含有氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)和氟硅酸銨，并且，在溫度為70-100℃的處理液中處理所述的鋁或鋁合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的滑動部件，其中，所述處理液含有0.1-20重量份的氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)和0.5-15重量份的氟硅酸銨，以及100重量份的水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由包含鋁或鋁合金的母材金屬制成的滑動部件,其中,所述滑動部件的整個表面或其滑動表面鍍覆一層滑動膜,該滑動膜包括:一層由鋁、氟和氫氧基團的化合物組成的薄膜,一層由此化合物的水合物組成的薄膜,一層由NH
文檔編號C22C21/02GK1389594SQ0210785
公開日2003年1月8日 申請日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月31日
發(fā)明者三保家誠, 野村雅也, 密岡重日 申請人:鈴木株式會社