专利名称：铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，特别是涉及一种利用至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸内壁区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，及该绝缘分隔板且是按设在一不锈钢中心旋转轴，而可实施转动运作，以实施阳极氧化处理过程时，该中心旋转轴将可在连续转动中致氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间交互、重复的施予汽缸内壁面，进而致汽缸内壁面是可得到预期均匀厚度与润滑程度的坚硬、耐磨，且具有永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层的阳极氧化皮膜形成方法。
背景技术：
铝合金基地较柔软(不坚硬)、不耐磨及不够润滑，是业者共知的事实。基于前述特性，为使该铝合金制汽缸体可被实际的使用，该汽缸内壁在制作时必须再施予特殊的加工处理方可。
又，按目前铝合金汽缸内壁实施加工处理的方式，大概包括有在铝合金汽缸体铸造过程中预先埋入合金铸铁套环，以历经后续加工、研磨后可形成不同于铝合金材质的汽缸内壁面；或在铝合金汽缸内壁直接施予电镀或化学镍镀，以汽缸内壁具有一不同材质的硬质金属镀层等。
不可否认，由前述该等方法所形成的铝合金汽缸体的汽缸内壁，确实可提供为活塞运作的接触面；但，在历经长时的使用后，业者却发现，前述方法所得到的汽缸内壁表面或镀层，由于和铝合金基地材质上的差异，因此在铸造、电镀等表面处理，及在汽缸内壁高温使用的过程中，其等均会产生下述不同的缺陷。即；1、将铝合金汽缸体埋入合金铸铁套环做为汽缸内壁时，由于该合金铸铁并不具有润滑层，故其形成的汽缸内壁面自然不具有润滑作用，如此，活塞在汽缸内的初运转必然会连带发生较不顺畅的情形。另，由于一般合金铸铁制成的汽缸壁的硬度大约是维氏硬度250-350左右(HV250-350)，但在活塞高速运转的动作下，这种硬度却有不足的不耐磨现象。又，由于该合金铸铁套环与铝合金汽缸体是属不同的金属体，且该汽缸使用的过程又是随时保持高温状态，故其等相互接合处极易因热膨胀条件不同而产生裂缝甚而发生裂开的情形。再者，由于该合金铸铁的汽缸内壁面并非呈光滑的表面，故在活塞运转过程中，其将较易发生碳化物附着的现象。
2、将铝合金汽缸内壁直接施予电镀层时，由于该电镀层并不具润滑性，故其形成的汽缸内壁面同样不具有润滑作用，连带的，该活塞在汽缸内的初运转亦同样有较不顺畅的缺陷。当然，由于该一般电镀层的硬度约为维氏硬度600-1000(HV600-1000)，故其耐磨性是较前述以合金铸铁套环为结构方式较佳，但，也属中等硬度而已，尤其，该电镀层与铝合金汽缸也非同一金属体，在高温使用过程中同样有易剥落的现象发生。
当然，目前也有业者对一般铝合金制品施予化学转化皮膜法(Chemicalconversina coating)、阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法(Anode oxidation under spark discharge)，以使其表面形成有一氧化皮膜层。其中，该实施化学转化皮膜法(如镀镍、镀铬)所得到的表面硬度大约是在HV600-1000左右，而针对铝合金汽缸体的汽缸内壁而言，该种硬度提供的耐磨性亦有稍嫌不足之虞；尤其，以该镀层与铝合金汽缸体是属不同金属体，在高温使用过程中同样有剥落之虞。另，实施阳极处理法和火花放电阳极氧化法时，依铝合金基地的合金元素与处理时所使用的电解溶液内的成分(如强酸溶液或碱性溶液)不同，其等确实可得到HV2000以上极佳硬度的氧化皮膜层，而使汽缸内壁的耐磨性确实提高，同时，以该氧化皮膜层与铝合金汽缸体系属同一金属体，其亦不会因高温而发生剥落现象，及利用该氧化皮膜层是具有光滑的表面，对于汽缸内的碳化物亦有不易附着的优点；但，由于该氧化皮膜层并不具有润滑性，故其对于活塞的初运转完全不具有润滑效果，而与现有习知相同，依然是有无法提升运转顺畅性的缺陷。
上述，也有业者曾尝试在电解液中加入固体润滑剂〔如石墨(Carbon)、二硫化钼(MoS2)的悬浮颗粒〕，以试图在实施氧化处理的电解过程中，能有或多或少的润滑剂因接触到处理表面，而在氧化膜生成时，可同时涂在氧化皮膜上，进而致该形成的氧化皮膜是同时具有坚硬、耐磨与润滑的效果。但，历经实际的使用后，业者亦发觉该仍有美中不足的缺陷。即；实施阳极处理或火花放电阳极处理时，由于该铝合金制品与固体润滑剂是同时以静态方式浸泡在电解液中，故该固体润滑剂必然是无法均匀接触与嵌入到铝合金制品的氧化皮膜层，而只会在氧化皮膜上涂上厚、薄不均、位置不一的润滑层，如此，针对铝合金汽缸内壁而言，是种厚薄不均、位置不一的润滑层产生的润滑效果除了会大打折扣，而依然无法充分提供活塞初运转的顺畅性外，尤其，该涂在氧化皮膜表面的润滑剂，亦会随着活塞的不断运转而发生消失或减低润滑性的情形。
由此可见，上述现有的阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法在实际制造与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决的道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，能够改进一般现有的阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的阳极处理法(Anodizing)和火花放电阳极氧化法存在的缺陷，而提供一种新型结构的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，所要解决的技术问题是使其以至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸内壁区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，及是将该绝缘分隔板安设在一不锈钢中心旋转轴，而可实施转动运作；实施阳极氧化处理过程时，利用该不锈钢中心旋转轴的连续转动，该氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间将可连续且重复地交互变换施予汽缸内壁面，而该汽缸内壁面则可藉以得到预期均匀厚度与润滑程度的坚硬、耐磨，且具永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其中是以至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸体的汽缸，预先区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，该等绝缘分隔板是固设在一不锈钢中心旋转轴上，及该不锈钢中心旋转轴是以预定的速度转动，并使该形成的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间是相互连续且重复地交互变换对应于汽缸内壁，而在该固体润滑剂涂敷区间内是置有固体润滑剂，及是将该汽缸体以整个或部份放入电解液槽内，或是将电解溶液以注入氧化皮膜形成区间的方式，施以阳极处理法或火花放电阳极氧化法进行电解处理。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其中所述的绝缘分隔板是可以硬塑胶或橡胶材质制成。
前述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其中所述的绝缘分隔板的端面是微接触于铝合金汽缸内壁。
前述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其中所述的由绝缘分隔板区分形成的各一个或各多个的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，是可分别设为相同或不同或规则或不规则的形状与大小。
前述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其中所述的不锈钢中心旋转轴是可设为中空的管状体，并在对应于氧化皮膜形成区间的壁面是设有复数个贯穿孔。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法至少具有下列结构特点及优点随着不锈钢中心旋转轴的持续转动，该氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间便可在连续、重复地交互变换操作中，自然的使铝合金汽缸体的汽缸内壁形成一层预期与均匀厚度、润滑程度的坚硬、耐磨，且具有永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层，其不但使铝合金汽缸的使用是确实具有极佳的耐磨性，及无习知易在高温使用下发生镀层剥落之虞，以及可使碳化物不易产生附着现象，尤其，更可使活塞的初运转产生极佳的顺畅性效果。
依使用上的需要得到各种不同但易加以控制的坚硬、耐磨且具永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层，达到使用上具有永久性的良好效果。
综上所述，本发明特殊结构的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，以至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸内壁区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，及是将该绝缘分隔板安设在一不锈钢中心旋转轴，而可实施转动运作；实施阳极氧化处理过程时，利用该不锈钢中心旋转轴的连续转动，该氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间将可连续且重复地交互变换施予汽缸内壁面，而该汽缸内壁面则可藉以得到预期均匀厚度与润滑程度的坚硬、耐磨，且具永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在产品的结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的阳极处理法和火花放电阳极氧化法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更进一步清楚了解本发明的特征及技术内容，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是本发明实施例的立体示意图。
图2是本发明不锈钢中心旋转轴另一实施例的俯视示意图。
A、电解溶液 1、汽缸体10、汽缸 101、氧化皮膜形成区间102、固体润滑剂涂敷区间 20、绝缘分隔板30、不锈钢中心旋转轴 300、中心孔301、壁面302、贯穿孔40、固体润滑剂 50、溶液回收槽60、冷却过滤系统具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
通过
具体实施例方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明的用，并非用来对本发明加以限制。
首先，请参阅图1所示，本发明一种铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，主要是将铝合金汽缸体1的汽缸10，以至少一片绝缘分隔板20预先区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间101与固体润滑剂涂敷区间102，及是将该绝缘分隔板20固设在一不锈钢中心旋转轴30，以可随着该不锈钢中心旋转轴30的转动一并旋转，以及是在固体润滑剂涂敷区间102内置有固体润滑剂40，如石墨(Carbon)、二硫化钼(MoS2)、氮化硼(BN)、硫化钨(WS2)、锡(SN)、锌(Zn)、镉(Cd)、树脂聚合物(PTFE)等固体润滑剂。
上述，本发明对铝合金汽缸实施氧化皮膜形成处理的方法，是可视不同情况，而将整个或部份汽缸体放入处理浴槽(电解液槽)内，或是以电解溶液注入法为之。
即，如图1所示(本发明是以电解溶液注入法做为实施例)，本发明实施时是将数片绝缘分隔板20(本发明是以四片做为实施例)固设在不锈钢中心旋转轴30上，而置于铝合金汽缸体1的汽缸10后，其等是恰可将汽缸10区分为数个区间101、102；其中，该区间101是供电解溶液A注入，并做为氧化皮膜形成区间，而在氧化皮膜形成区间101相邻的区间102是内置有固体润滑剂40(如石墨、二硫化钼等颗粒)，并做为固润滑剂涂敷区间。当电解溶液直接注入氧化皮膜形成区间101，及电源的正、负电分别接通至铝合金汽缸体1与不锈钢中心旋转轴30，以及该不锈钢中心旋转轴30又以预定速度转动实施阳极氧化处理时，藉该各绝缘分隔板20是可随着不锈钢中心旋转轴30转动并将注入的电解液搅拌，则该铝合金汽缸10的内壁面，将可在氧化皮膜形成区间101处自然生长形成稍具有孔性且具有细微粗糙度的氧化表层，接着，随着不锈钢中心旋转轴30既绝缘分隔板20的持续转动，该固体润滑剂涂敷区间102将可接续的逐一对应于前述氧化表层，并以内置的固体润滑剂40逐一对该氧化表层涂上一层定量的润滑剂，继之，随着不锈钢中心旋转轴30的继续转动，则该与固体润滑剂涂敷区间102相邻的氧化皮膜形成区间101，又可接续的逐一对应于该已涂敷固体润滑剂40的氧化表层，并致其再生长形成一层氧化皮膜，及致该原涂敷的固体润滑剂是可直接嵌入到新生成的铝合金氧化物皮层内。如此，随着不锈钢中心旋转轴30的持续转动，该氧化皮膜形成区间101与固体润滑剂涂敷区间102便可在连续、重复地交互变换操作中，自然的致铝合金汽缸体1的汽缸10内壁形成一层预期与均匀厚度、润滑程度的坚硬、耐磨，且具有永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层，其不但使铝合金汽缸的使用是确实具有极佳的耐磨性，及无习知易在高温使用下发生镀层剥落之虞，以及可使碳化物不易产生附着现象，尤其，更可使活塞的初运转产生极佳的顺畅性效果。
上述，本发明依实际情况的需要，当然可将铝合金汽缸体整个或部份放入电解液槽中加以操作，且该氧化皮膜形成区间101与固体润滑剂涂敷区间102受不锈钢中心旋转轴30既绝缘分隔板20旋转驱动的运作方式，乃是完全相同。但，上述实施电解溶液注入法时，由于是将电解溶液A直接注入氧化皮膜形成区间101，并在受到绝缘分隔板20转动搅拌后直接被溶液回收槽50回收，及其经冷却过滤系统60运作后，又是再供注入氧化皮膜形成区间101行循环使用，故该实际使用的电解溶液量是较为有限的情形下，将更能有效达到电解溶液搅拌、回收、冷却、过滤及重复使用上的优点，同时，对于铝合金汽缸实施氧化皮膜形成处理的操作而言，亦是较具有机动性与具有较易配合生产线作业的效果。
上述，该绝缘分隔板20是可以硬塑胶或橡胶材质制成，而其等端面且是与汽缸10的内壁保持微接触。
上述，该固设在不锈钢中心旋转轴30的绝缘分隔板20，除了具有至少一片，而使形成的氧化皮膜形成区间101与固体润滑剂涂敷区间102是分别具有至少一个以上不等的数量之外，该氧化皮膜形成区间101与固体润滑剂涂敷区间102的大小、形状且可设为相同或不同或规则或不规则。
上述，该置于固体润滑剂涂敷区间102内的固体润滑剂40，依不同需要且可使用单一种或不同比例的两种或多种。而依不同的需要，该固体润滑剂40的颗粒大小、形状和数量亦可任意选择变换。
上述，以阳极氧化法实施本发明时，是可采取传统的阳极处理法，即在强酸溶液(如硫酸等)中以0-100伏特直流脉冲电压加以操作。或是可采取火花放电阳极氧化法，即在碱性溶液〔如氢氧化钠(NaH)、氢氧化钾(KOH)、硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钾(K2SiO3)等〕中以150-1000伏特的较高直流脉冲电压加以操作，以可得到更高的硬度与耐磨度。
请再配合参阅图2所示，本发明亦可将不锈钢中心旋转轴30设为中空的管状体，并于对应氧化皮膜形成区间101的壁面301预设有复数个贯穿孔302，以电解溶液A是可由不锈钢中心旋转轴30的中心孔300注入，并随着不锈钢中心旋转轴30的转动而直接经由各贯穿孔302喷释到氧化皮膜形成区间101。
换言之，利用本发明的方法，借着控制氧化皮膜形成区间101和固体润滑剂涂敷区间102的数量、大小、形状和两者的变换速度；及借着控制固体润滑剂40的种类、形状和颗粒大小；以及选择阳极氧化法与操作控制，则可在铝合金汽缸体的汽缸10内壁，依使用上的需要得到各种不同但易加以控制的坚硬、耐磨且具永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层，达到使用上具有永久性的良好效果。而该习知涂在氧化皮膜表面上的润滑剂，是会随着使用而有消失或减低润滑效果之虞的缺陷，更可藉以达到实质改善。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其特征在于是以至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸体的汽缸，预先区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，该等绝缘分隔板是固设在一不锈钢中心旋转轴上，及该不锈钢中心旋转轴是以预定的速度转动，并使该形成的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间是相互连续且重复地交互变换对应于汽缸内壁，而在该固体润滑剂涂敷区间内是置有固体润滑剂，及是将该汽缸体以整个或部份放入电解液槽内，或是将电解溶液以注入氧化皮膜形成区间的方式，施以阳极处理法或火花放电阳极氧化法进行电解处理。
2.根据权利要求1所述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其特征在于其中所述的绝缘分隔板是可以硬塑胶或橡胶材质制成。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其特征在于其中所述的绝缘分隔板的端面是微接触于铝合金汽缸内壁。
4.根据权利要求1或2所述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其特征在于其中所述的由绝缘分隔板区分形成的各一个或各多个的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，是可分别设为相同或不同或规则或不规则的形状与大小。
5.根据权利要求1所述的铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其特征在于其中所述的不锈钢中心旋转轴是可设为中空的管状体，并在对应于氧化皮膜形成区间的壁面是设有复数个贯穿孔。
全文摘要
本发明是一种铝合金汽缸内壁的阳极氧化皮膜形成方法，其主要是以至少一片绝缘分隔板将铝合金汽缸内壁区分有至少一个以上相邻的氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间，及是将该绝缘分隔板按设在一不锈钢中心旋转轴，而可实施转动运作；实施阳极氧化处理过程时，利用该不锈钢中心旋转轴的连续转动，该氧化皮膜形成区间与固体润滑剂涂敷区间将可连续且重复地交互变换施予汽缸内壁面，以该汽缸内壁面可藉以得到预期均匀厚度与润滑程度的坚硬、耐磨，且具有永久性自我润滑效果的氧化皮膜表层。
文档编号B32B7/04GK1796098SQ2004101034
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者杨怡和, 杨致韶 申请人:杨怡和, 杨致韶