覆膜形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种例如在内燃机的活塞的裙部的表面形成多层固体润滑覆膜的覆 膜形成方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，提出了例如在机动车用内燃机的活塞的裙部等滑动部件的表面形成多 层固体润滑覆膜来改善耐磨损性或耐热粘性的各种技术。
[0003] 其一，本申请人在先提出的以下专利文献1记载的技术是，在下层形成磨损量少 的固体润滑覆膜，在上层形成磨损量多的固体润滑覆膜，从而减少残留在裙部的表面的条 痕的凹凸来减少与气缸壁面之间的摩擦。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2010-216362号公报
【发明内容】
[0007] 但是，如所述专利文献1所记载的技术那样，为了形成多层固体润滑覆膜，需要每 次都对各固体润滑覆膜反复进行干燥、烧成等处理。其结果是，形成整个多层固体润滑覆膜 的处理时间变长，制造作业变得繁琐，还对成本带来影响。
[0008] 本发明的目的在于，提供一种能够以尽可能缩短的覆膜形成工序的整体的处理时 间形成多层的固体润滑覆膜的覆膜形成方法。
[0009] 本发明第一方式记载的发明的特征在于，是在内燃机的活塞的裙部的外表面形成 多层的固体润滑覆膜的覆膜形成方法，下层固体润滑覆膜采用至少含有石墨的材料，在将 所述下层固体润滑覆膜涂布在所述裙部的外表面之后，照射激光光线而使其干燥，在涂布 了最上层固体润滑覆膜之后，实施烧成处理。
[0010] 发明的效果
[0011] 根据本发明，能够以尽可能短的覆膜形成工序的整体的处理时间形成多层的固体 润滑覆膜。
【附图说明】
[0012] 图1是采用了本发明的覆膜形成方法的内燃机的活塞的半纵剖视图。
[0013] 图2是剖切在该气缸壁滑动的活塞的一部分而表不的主视图。
[0014] 图3是表示下层固体润滑覆膜和上层固体润滑覆膜的放大剖视图。
[0015] 图4是表示固体润滑剂的含量和紧密接触力的关系的特性图。
[0016] 图5是表示本发明的覆膜形成方法的下层覆膜和上层覆膜的形成工序的框图。
[0017] 图6是表示以往的覆膜形成方法的下层覆膜和上层覆膜的形成工序的框图。
[0018] 图7是表示利用本发明的第一实施方式的覆膜形成方法所使用的激光加热装置 对活塞表面的下层覆膜照射激光光线的状态的概要图。
[0019] 图8是本实施方式的覆膜形成方法的激光光线相对于下层覆膜的能量密度的分 布图。
[0020] 图9是通过实验表示固定润滑剂的wt%和干燥、烧成时间之间的关系的图。
[0021] 图10是表示利用第二实施方式的覆膜形成方法所使用的激光加热装置对活塞表 面的下层覆膜照射激光光线的状态的概要图。
[0022] 图11是表示利用第三实施方式的覆膜形成方法所使用的激光加热装置对活塞表 面的下层覆膜照射激光光线的状态的概要图。
[0023] 图12是本实施方式的覆膜形成方法的激光光线相对于下层覆膜的能量密度的分 布图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，基于附图详细说明将本发明的覆膜形成方法适用于内燃机的活塞的实施方 式。此外，本实施方式所使用的活塞被适用于四冲程汽油发动机。
[0025] 如图2所示，所述活塞1能够自由滑动地设置在形成于缸体2的大致圆柱状的气 缸壁面（缸孔）3,在该气缸壁面3与未图示的气缸盖之间形成燃烧室4,并且经由与活塞销 5连结的连杆6而连结在未图示的曲轴上。
[0026] 所述活塞1整体由AC8A Al-Si类的铝合金而铸造成一体，如图1及图2、图7所 示，形成为大致圆筒状，并具有：在冠面7a上划分出所述燃烧室4的冠部7 ;-体地设置在 该冠部7的下端外周缘的圆弧状的一对推力侧裙部8及反推力侧裙部9 ;经由各连结部位 10连结在该各裙部8、9的圆周方向的两侧端上的一对挡板部（工7°口 > )11、12。
[0027] 所述冠部7呈较厚壁地形成的圆盘状，在冠面7a上形成有防止与进气门、排气门 干涉的气门凹槽7e，并且在外周部形成有保持压环、油环等三个活塞环的环槽7b、7c、7d。
[0028] 所述两裙部8、9配置在以活塞1的轴心为中心的左右对称位置，并形成为横截面 大致圆弧状，并且各自的壁厚形成为大致整体较薄的壁厚。所述推力侧裙部8在膨胀冲程 时等，在活塞1向下死点方向冲程时，根据与所述连杆6的角度之间的关系一边向所述气缸 壁面3倾斜一边压接，另一方面，反推力侧的裙部9在压缩冲程时等，在活塞1上升冲程时， 一边相对于气缸壁面3相反地倾斜一边压接。对于所述各裙部8、9相对于气缸壁面3的压 接负载而言，受到燃烧压力而与气缸壁面3压接的所述推力侧裙部8这一方大。
[0029] 如图1及图3所示，在所述活塞1的推力侧裙部8和反推力侧裙部9施行上下两 层的固体润滑覆膜。
[0030] 即，该两层的固体润滑覆膜由第一固体润滑覆膜即下层覆膜21和第二固体润滑 覆膜即上层覆膜22构成，作为结合树脂，使用耐热性、耐磨损性及紧密接触性优良的环氧 树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂中的任一种或两种。
[0031] 如果具体说明，对于所述上层覆膜22而言，将结合树脂即环氧树脂、聚酰亚胺树 脂和聚酰胺酰亚胺树脂的任一种设定为5~50wt%，将固体润滑剂即二硫化钼M设定为 50 ~95wt %。
[0032] 在所述结合树脂小于5wt%时，因结合力的降低，与下层覆膜21之间的紧密接触 性降低，相反地，在大于50wt%时，由于固体润滑剂相对变少，所以初期适应性（初期馴染 办）降低。
[0033] 对于所述下层覆膜21而言，结合树脂与上层覆膜22同样地将环氧树脂、聚酰亚胺 树脂、聚酰胺酰亚胺树脂的一种设定为50wt %以上。另一方面，作为固体润滑剂，基本上，将 二硫化钼M、石墨G、炭黑B的任一种以上设定为小于50wt%。
[0034] 在所述下层覆膜21中，在所述结合树脂小于50wt %时，与活塞基材Ia之间的紧密 接触性降低。如图4所示，对于向结合树脂添加了各固体润滑剂即石墨G、二硫化钼M时的 紧密接触力的变化而言，在固体润滑剂大于50wt%时，也就是说，在结合树脂小于50wt% 时，急剧降低。
[0035] 即，下层覆膜21具有确保与活塞基材Ia之间的紧密接触性、以及确保与上层覆膜 22之间的紧密接触性的作用。
[0036] 因此，虽然下层覆膜21不需要含有大量的固体润滑剂，但是能够确保紧密接触性 的范围内的因固体润滑剂的添加产生的覆膜的特性提高是被允许的。
[0037] 而且，在作为固体润滑剂的二硫化钼M小于5wt %时，耐热粘性降低，在大于 20wt%时，因覆膜强度的降低，磨损量增大。
[0038] 另外，对于固体润滑剂的二硫化钼M而言，通过与石墨之间的相辅相成的效果，能 够实现耐热粘性的提尚。
[0039] 即，对于下层覆膜21而言，作为固体润滑剂，能够并用所述二硫化钼M和石墨G。 在该情况下，二硫化钼M和石墨合计为5~20wt %，并且二硫化钼优选为1~IOwt %。
[0040] 这是因为在二硫化钼M小于lwt%时，不会得到并用产生的耐热粘性提高的效果， 在大于IOwt %时，耐磨损性降低。
[0041] 另外，将上层覆膜22的固体润滑剂即二硫化钼M等的含量设定为50~95wt%是 因为，在小于50wt%时，初期适应性降低，在大于95wt%时，所述结合树脂小于5wt%，由 此，如上所述，因结合力的降低，与下层覆膜21之间的紧密接触性降低。
[0042] 为了调整所述上层覆膜22和下层覆膜21，例如可以向结合树脂即环氧树脂、聚酰 亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂配比有机溶剂，向该树脂溶液加入固体润滑剂，根据需要还添 加硬质粒子并使用珠磨机（匕'一文彡少）等进行混合分散即可。
[0043] 此外，结合树脂以及二硫化钼M或石墨G等固体润滑剂之间的配比量调整成合计 IOOwt % 〇
[0044] 另外，本发明的固体润滑覆膜根据需要通过有机溶剂稀释而作为涂料涂布在活塞 基材Ia上。
[0045] 即，将下层覆膜21和上层覆膜22按顺序涂布在活塞基材Ia (推力侧裙部和反推 力侧裙部）的外周面，对其进行干燥、烧成而使其硬化，从而得到两层的固体润滑覆膜。
[0046] 所述稀释所使用的有机溶剂只要是溶剂类而能够使结合树脂溶解即可，没有特别 限定。
[0047] 烧成温度或烧成时间等烧成条件适当设定即可，因为能够进行200°C以下的烧成， 所以还能够适用于铝合金制的活塞1。
[0048] 此外，下层覆膜21和上层覆膜22的膜厚能