内燃機関用部品およびその製造方法
【課題】潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による内燃機関用部品は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有する。摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISは０．５４μｍ以上であり、摺動面１０１の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上である。複数のシリコン結晶粒１、２は、複数の初晶シリコン粒１および複数の共晶シリコン粒２を含む。複数の初晶シリコン粒１および複数の共晶シリコン粒２は、マトリックス３から突出している。
【解決手段】本発明による内燃機関用部品は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有する。摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISは０．５４μｍ以上であり、摺動面１０１の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上である。複数のシリコン結晶粒１、２は、複数の初晶シリコン粒１および複数の共晶シリコン粒２を含む。複数の初晶シリコン粒１および複数の共晶シリコン粒２は、マトリックス３から突出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックやピストンなどの内燃機関用部品およびその製造方法に関し、特に、シリコンを含むアルミニウム合金から形成された内燃機関用部品およびその製造方法に関する。また、本発明は、そのような内燃機関用部品を備えた内燃機関や輸送機器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の軽量化を目的としてシリンダブロックのアルミニウム合金化が進んでいる。シリンダブロックには、高い強度や高い耐摩耗性が要求されるので、シリンダブロック用のアルミニウム合金としては、シリコンを多く含有するアルミニウム合金、つまり、過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金が有望視されている。
【０００３】
アルミニウム−シリコン系合金から形成されたシリンダブロックでは、摺動面に位置するシリコン結晶粒が強度や耐摩耗性の向上に寄与する。シリコン結晶粒を合金母材の表面に露出させる手法としては、シリコン結晶粒を浮き出させるようなホーニング処理（「浮き出しホーニング」と呼ばれる。）が挙げられる。また、特許文献１には、アルミニウム−シリコン系合金の表面にシリコン結晶粒を浮き出させるようにエッチング処理を行った後、陽極酸化を行うことによって酸化物層を形成し、さらに、この酸化物層上にフッ素樹脂を溶射することによってフッ素樹脂層を形成する技術が開示されている。
【０００４】
摺動面に浮き出したシリコン結晶粒の間に潤滑油が保持される（つまりシリコン結晶粒間の窪みが油溜りとして機能する。）ことにより、ピストンがシリンダ内を摺動する際の潤滑性が向上し、シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８８５４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者は、上述したようなアルミニウム合金製のシリンダブロックを特定の内燃機関に用いた場合には、さらなる耐摩耗性や耐焼き付き性の向上が必要であることを見出した。
【０００７】
これまで、アルミニウム合金製のシリンダブロックは、四輪自動車に搭載される内燃機関に用いられてきた。四輪自動車では、潤滑油を強制的にシリンダブロックやピストンに供給する機構（例えばオイルポンプ）が内燃機関に設けられており、また、比較的低い回転速度（具体的には最大回転速度が７５００ｒｐｍ以下）で内燃機関が運転されるので、上記の問題は発生しない。ところが、比較的高い回転速度（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上）で運転される内燃機関やシリンダへの潤滑油の供給がクランクシャフトの回転に伴う潤滑油のはね上げによってのみ行われる（つまりオイルポンプを備えていない）内燃機関（例えば自動二輪車に搭載される内燃機関）では、アルミニウム合金製のシリンダブロックに焼き付きや顕著な磨耗が発生することがある。また、いっそうの軽量化のためにピストンの材料にもアルミニウム合金を用いると、焼き付きがいっそう発生しやすい。
【０００８】
シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性をさらに向上させるためには、内燃機関の始動時における潤滑性を向上させる必要があり、そのためには、摺動面に潤滑油をしっかりと保持する必要がある。本願発明者の検討によれば、上述したような浮き出しホーニング処理やエッチング処理が施されたシリンダブロックでは、潤滑油の保持が十分になされず、内燃機関の始動時にいきなり高速で運転が行われると潤滑性が十分ではないことがわかった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による内燃機関用部品は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面に複数のシリコン結晶粒を有する内燃機関用部品であって、前記摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、前記摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上である。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含む。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下である。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下である。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つ。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記第１ピークにおける度数は、前記第２ピークにおける度数の５倍以上である。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含む。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含む。
【００１８】
ある好適な実施形態において、本発明による内燃機関用部品は、シリンダブロックである。
【００１９】
本発明による内燃機関は、上記構成を有する内燃機関用部品を備えている。
【００２０】
ある好適な実施形態において、本発明による内燃機関は、アルミニウム合金製のピストンを備え、前記内燃機関用部品はシリンダブロックである。
【００２１】
本発明による輸送機器は、上記構成を有する内燃機関を備えている。
【００２２】
本発明による内燃機関用部品の製造方法は、摺動面を有する内燃機関用部品の製造方法であって、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する工程と、前記成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、研磨された前記成形体の表面をエッチングすることにより、初晶シリコン粒および共晶シリコン粒が突出した摺動面を形成する工程とを包含する。
【００２３】
本発明による内燃機関用部品では、摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることによって、潤滑油の保持能力が向上し、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性が得られる。
【００２４】
複数のシリコン結晶粒は、典型的には、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含んでいる。摺動面において、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出していることによって、十点平均粗さＲｚJISや負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を上記数値範囲内に容易に収め得る。
【００２５】
内燃機関用部品の耐摩耗性や強度を向上させる観点からは、複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下であることが好ましい。また、複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つことが好ましく、第１ピークにおける度数が、第２ピークにおける度数の５倍以上であることがさらに好ましい。
【００２６】
内燃機関用部品の耐摩耗性や強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含むことが好ましい。
【００２７】
また、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。
【００２８】
本発明は、摺動面を有する内燃機関用部品全般に広く用いることができ、例えば、シリンダブロック、ピストン、シリンダスリーブ、カム駒などに好適に用いられる。
【００２９】
本発明による内燃機関用部品は、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いられる。
【００３０】
本発明による内燃機関用部品の製造方法によれば、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨し、その後、エッチングすることにより摺動面を形成する。そのため、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒が浮き出した（突出した）摺動面が得られるので、十分な深さを有する油溜りを細かなピッチで形成することができ、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れた内燃機関用部品を製造することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるシリンダブロック１００を模式的に示す斜視図である。
【図２】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す平面図である。
【図３】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、浮き出しホーニング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図９】十点平均粗さＲｚJISを横軸に、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜１０と比較例１〜７とをプロットしたグラフである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２の摺動面の断面曲線を示すグラフである。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２の摺動面の負荷曲線を示すグラフである。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、運転試験を行った後の実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面を示す写真である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面に濡れ性試験を行った結果を示す写真である。
【図１５】初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図１６】実質的に初晶シリコン粒のみが浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図１７】十点平均粗さＲｚJISを説明するための図である。
【図１８】負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を説明するための図である。
【図１９】浮き出しホーニング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られない理由を説明するための図である。
【図２０】エッチング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られる理由を説明するための図である。
【図２１】シリコン結晶粒の好ましい粒度分布の例を示すグラフである。
【図２２】シリンダブロック１００を有する内燃機関１５０を模式的に示す断面図である。
【図２３】図２２に示す内燃機関１５０を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、主にシリンダブロックを例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、摺動面を有する内燃機関用部品に広く用いられる。
【００３４】
図１に、本実施形態におけるシリンダブロック１００を示す。シリンダブロック１００は、シリコンを含むアルミニウム合金、より具体的には、シリコンを多く含む過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金から形成されている。
【００３５】
シリンダブロック１００は、図１に示すように、シリンダボア１０２を画定する壁部（「シリンダボア壁」と呼ぶ。）１０３と、シリンダボア壁１０３を包囲し、シリンダブロック１００の外郭を構成する壁部（「シリンダブロック外壁」と呼ぶ。）１０４とを有している。シリンダボア壁１０３とシリンダブロック外壁１０４との間には、冷却液を保持するウォータジャケット１０５が設けられている。
【００３６】
シリンダボア壁１０３のシリンダボア１０２側の表面１０１が、ピストンと接触する摺動面である。この摺動面１０１を拡大して図２に示す。図２は、摺動面１０１を模式的に示す平面図である。
【００３７】
シリンダブロック１００は、図２に示すように、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有している。これらのシリコン結晶粒１、２は、アルミニウムを含む固溶体のマトリックス（合金母材）３中に分散して存在している。
【００３８】
過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を冷却したときに、最初に析出するシリコン結晶粒は「初晶シリコン粒」と呼ばれ、次いで析出するシリコン結晶粒は「共晶シリコン粒」と呼ばれる。図２に示す複数のシリコン結晶粒１、２のうち、比較的大きなシリコン結晶粒１は、初晶シリコン粒である。また、初晶シリコン粒の間に位置する比較的小さなシリコン結晶粒２は、共晶シリコン粒である。
【００３９】
摺動面１０１の断面構造を図３に示す。図３に示すように、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２を含む複数のシリコン結晶粒１、２は、マトリックス３から突出している（つまり浮き出している）。シリコン結晶粒１、２間に形成される窪み４が、潤滑油を保持する油溜りとして機能する。
【００４０】
本願発明者は、摺動面１０１の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚJISと負荷長さ率Ｒｍｒとに着目し、これらを特定の範囲内に設定することによって、摺動面１０１の潤滑油を保持する能力が大幅に向上することを見出した。
【００４１】
具体的には、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上とし、摺動面１０１の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上とすることによって、摺動面１０１の潤滑油保持能力を十分に高くすることができる。なお、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒというパラメータそのものの定義については、後の図１７および図１８を参照しながらの説明を参照されたい。
【００４２】
本願発明者は、従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理では十分な潤滑油保持能力が実現できない理由を検討した。その結果、共晶シリコン粒の多くが摺動面から除去され、共晶シリコン粒が潤滑油の保持にほとんど寄与していないために、潤滑油保持能力が低いことがわかった。また、共晶シリコン粒が摺動面から除去されてしまうために、摺動面の表面粗さを上記の数値範囲内にすることが困難であることもわかった。
【００４３】
これに対し、本実施形態におけるシリンダブロック１００では、摺動面１０１の共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させることによって、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上にし、それによって摺動面１０１の潤滑油保持能力を大幅に向上させる。
【００４４】
本実施形態におけるシリンダブロック１００の製造方法を図４、図５および図６を参照しながら説明する。図４および図５は、シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートであり、図６は、製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【００４５】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する（工程Ｓ１）。成形体を用意する工程Ｓ１は、例えば、図５に示す工程Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅを含んでいる。
【００４６】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金を用意する（工程Ｓ１ａ）。シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金として、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含むアルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００４７】
次に、用意したアルミニウム合金を溶解炉で加熱して溶解させることによって、溶湯を形成する（工程Ｓ１ｂ）。溶解前のアルミニウム合金あるいは溶湯には、１００質量ｐｐｍ程度のリンを添加しておくことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。つまり、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。
【００４８】
続いて、アルミニウム合金の溶湯を用いて鋳造を行う（工程Ｓ１ｃ）。つまり、溶湯を鋳型の中で冷却して成形体を形成する。このとき、摺動面近傍を大きな冷却速度（例えば４℃／秒以上５０℃／秒以下）で冷却し、耐摩耗性に寄与するシリコン結晶粒を表面近傍に有するシリンダブロックを一体化形成する。この鋳造工程Ｓ１ｃは、例えば、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されている鋳造装置を用いて行うことができる。
【００４９】
次に、鋳型から取り出したシリンダブロック１００に対し、「Ｔ５」、「Ｔ６」および「Ｔ７」と呼ばれる熱処理のうちのいずれかを行う（工程Ｓ１ｄ）。Ｔ５処理は、成形体を鋳型から取り出した直後に水冷等により急冷し、続いて、機械的性質の改善や寸法安定化のために所定温度で所定時間だけ人工時効し、その後空冷する処理である。Ｔ６処理は、成形体を鋳型から取り出した後に所定温度で所定時間だけ溶体化処理し、続いて水冷し、次いで所定温度で所定時間だけ人工時効処理し、その後空冷する処理である。Ｔ７処理は、Ｔ６処理に比べて過時効にする処理であり、Ｔ６処理よりも寸法安定化を図ることができるが硬度はＴ６処理よりも低下する。
【００５０】
続いて、シリンダブロック１００に所定の機械加工を行う（工程Ｓ１ｅ）。具体的には、シリンダヘッドとの合せ面やクランクケースとの合せ面の研削等を行う。
【００５１】
上述したようにして成形品を用意した後、図６（ａ）に示すように、成形品の表面、具体的には、シリンダボア壁１０３の内側表面（すなわち摺動面１０１となる面）に対してファインボーリング加工を行う（工程Ｓ２）。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、ファインボーリング加工を施した面に対して粗いホーニング処理を行う（工程Ｓ３）。つまり、摺動面１０１となる面を比較的粒度の小さい（具体的には♯８００以上の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この粗ホーニング処理は、例えば、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００５３】
続いて、図６（ｃ）に示すように、鏡面ホーニング処理を行う（工程Ｓ４）。つまり、成形体の表面（摺動面１０１となる面）を、比較的粒度の大きい（具体的には♯１５００以上の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この鏡面ホーニング処理も、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００５４】
その後、図６（ｄ）に示すように、研磨された成形体の表面をエッチング（例えばアルカリエッチング）することにより、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２が突出した摺動面１０１を形成する（工程Ｓ５）。このエッチング処理により、表面近傍のマトリックス３が所定の厚さだけ除去され、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の間に油溜り４が形成される。油溜り４の深さは、エッチング液の濃度や温度、エッチング時間（浸漬時間）などにより適宜調整することができる。
【００５５】
なお、鏡面ホーニング処理（工程Ｓ４）の前に行うサイジング（寸法出し）工程は、例示しているようなファインボーリング加工（工程Ｓ２）および粗ホーニング処理（工程Ｓ３）の２つの工程に限定されない。１つの工程でサイジングを行ってもよいし、３つ以上の工程でサイジングを行ってもよい。
【００５６】
上述したように、本実施形態では、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いた研磨の後にエッチングを行うことにより摺動面１０１が形成される。つまり、一旦鏡面ホーニング処理による表面の平滑化処理を行った後に、エッチングによる化学的な研削によって油溜り４を形成する。このようにして摺動面１０１を形成することにより、共晶シリコン粒２を脱落させることなく摺動面１０１に残存させ得るので、共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させることができる。以下、この理由を従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理と比較しながらより詳しく説明する。
【００５７】
浮き出しホーニング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図４に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図７（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図７（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図７（ｃ）に示すように浮き出しホーニング処理を行う。浮き出しホーニング処理は、例えば砥粒が固着された樹脂ブラシを用いて行われ、マトリックス３が主に切削されるように行われる。しかしながら、機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、図７（ｃ）に模式的に示しているように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２の一部も除去されてしまう。したがって、共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【００５８】
また、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図４に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図８（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図８（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図８（ｃ）に示すようにエッチング処理を行う。この場合、粗いホーニング処理によって表面を傷付けられた（ひび割れたり破砕されたりした）共晶シリコン粒２がそのまま浮き出すことになるので、このような共晶シリコン粒２は図８（ｃ）に模式的に示しているようにいずれ摺動面１０１から脱落してしまう。したがって、やはり共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【００５９】
これに対し、本実施形態のように、鏡面ホーニング処理を行った後にエッチング処理を行う場合、化学的な研削処理であるエッチング処理では、機械的な研削である浮き出しホーニング処理のように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２が除去されてしまうことはない。また、エッチング処理の前には鏡面ホーニング処理によって表面が（共晶シリコン粒２の表面も含めて）一旦平滑化されるので、粗ホーニング処理の直後にエッチング処理を行う場合に比べ、その後の共晶シリコン粒２の脱落が少ない。したがって、共晶シリコン粒２が潤滑油の保持に十分に寄与する。
【００６０】
次に、本実施形態におけるシリンダブロック１００を実際に試作し、耐摩耗性の評価試験を行った結果を説明する。
【００６１】
下記表１に示す組成のアルミニウム合金を用い、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されているような高圧ダイカスト法によりシリンダブロック１００を製造した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
ホーニング処理（粗ホーニング処理および鏡面ホーニング処理）は、冷却のためのオイルを研磨される表面に供給しながら（すなわち湿式ホーニングである。）、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行った。粗ホーニング処理には、粒度が♯６００の砥石を用い、鏡面ホーニング処理には、粒度が♯１５００または♯２０００の砥石を用いた。なお、砥石は、粒度（番手）の数値が大きいほど、その砥粒が細かくなるので、研磨後の表面の平滑性をより高くすることができる。ただし、砥粒が細かくなると、切削速度が低下するので、加工時間は長くなり、生産性は低下する。つまり、本実施形態の製造方法では、生産性の点からは不利な鏡面ホーニング処理をあえて行っている。
【００６４】
エッチング処理は、５質量％水酸化ナトリウム溶液を用いて液温７０℃の条件で行った。エッチング量（エッチング深さ）は、浸漬時間を変化させることによって調整した。
【００６５】
上述したようにして製造したシリンダブロック１００と別途に鍛造により製造したアルミニウム合金製ピストンとを用いて内燃機関を組み立てた。この内燃機関が冷たく潤滑油がシリンダにゆきわたっていない状態からいきなり８０００ｒｐｍの回転速度で５分間運転を行ったときの摺動面１０１の引っかき傷（つまりスカッフの発生）を目視により観察し、シリンダブロックとしての採用の可否を判定した。その結果を下記表２に示す。表２には、東京精密株式会社製サーフコム１４００Ｄを用いて測定した摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）も併せて示している。後に詳述するように、十点平均粗さＲｚJISは油溜り４の深さを評価するのに用い得るパラメータであり、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１に浮き出している（つまり脱落せずに残存している）共晶シリコン粒２の個数を評価するのに用い得るパラメータである。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２からわかるように、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行った実施例１〜１０では、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上となっており、スカッフが発生しなかった。なお、実施例１〜５で鏡面ホーニング処理に同じ粒度（♯２０００）の砥石を用いているにも関わらず、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の数値がばらついているのは、エッチング時間が異なるためである。また、実施例６〜１０で鏡面ホーニング処理に同じ粒度（♯１５００）の砥石を用いているにも関わらず、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の数値がばらついているのも、同じ理由である。実施例１〜１０におけるエッチング時間（ｓｅｃ）は、表３に示す通りである。
【００６８】
【表３】
【００６９】
これに対し、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理も浮き出しホーニング処理も行わなかった比較例１や、粗ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った比較例２では、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ未満で、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）も２０％未満であり、スカッフが発生した。
【００７０】
さらに、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った比較例３〜６では、いずれも負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であり、また、比較例６を除くと十点平均粗さＲｚJISも０．５４μｍ未満であり、スカッフが発生した。
【００７１】
なお、比較例７では、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行ったにもかかわらず、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ未満であった。これは、エッチング時間が短すぎ、エッチング量が十分ではなかったためである。また、比較例８では、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行ったにもかかわらず、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であった。これは、エッチング時間が長すぎ、エッチング量が過剰であったために共晶シリコン粒の脱落が発生したからである。実施例１〜１０のエッチング時間が表３に示したように１０〜４０秒であるのに対し、比較例７のエッチング時間は８秒であり、比較例８のエッチング時間は７０秒であった。
【００７２】
また、粗ホーニング処理の後に直接（つまり鏡面ホーニング処理を行うことなく）エッチング処理を行った比較例９でも、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であり、スカッフが発生した。
【００７３】
図９は、十点平均粗さＲｚJISを横軸に、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜１０と比較例１〜７および９とをプロットしたグラフである。
【００７４】
図９からもわかるように、スカッフが発生しなかった実施例１〜１０（グラフ中にｅｘ１〜ｅｘ１０と示している。）では、いずれも十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上である。これに対し、スカッフが発生した比較例１〜７および９（グラフ中にｃｅ１〜７および９として示している。）では、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の少なくとも一方が、上述の数値範囲にはない。したがって、十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上とし、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上とすることにより、潤滑油の保持能力が向上し、スカッフの発生を防止し得ることがわかる。なお、比較例８として示したように十点平均粗さＲｚJISが４．０μｍを超えると、細かい共晶シリコン粒の脱落が顕著になって潤滑油を保持するための細かい隙間（ピッチの細かい油溜り４）が減少することがある。そのため、十点平均粗さＲｚJISは４．０μｍ以下であることが好ましい。
【００７５】
図１０（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真を示す。実施例２の摺動面には、図１０（ａ）に示すように凹凸がほぼ均一に細かなピッチで存在しており、初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２も多数浮き出していることがわかる。これに対し、比較例２の摺動面には、図１０（ｂ）に示すように凸部がまばらにしか存在せず、専ら初晶シリコン粒１が浮き出していることがわかる。
【００７６】
図１１（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２の摺動面の断面曲線を示す。実施例２の摺動面には、図１１（ａ）に示すように十分な深さを有する凹部が細かなピッチで多数存在しており、共晶シリコン粒２が油溜り４を形成していることを裏付けている。これに対し、比較例２の摺動面には、図１１（ｂ）に示すように十分な深さを有する凹部は存在しておらず、共晶シリコン粒２が実質的には油溜り４を形成していないことを裏付けている。
【００７７】
図１２（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２の摺動面の負荷曲線を示す。実施例２の摺動面では、図１２（ａ）に示すように、比較的低い切断レベル（例えば３０％付近）においても負荷長さ率Ｒｍｒが高く、初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２も多数浮き出していることを裏付けている。これに対し、比較例２の摺動面では、図１２（ｂ）に示すように、比較的低い切断レベル（例えば３０％付近）においては負荷長さ率Ｒｍｒが低く、共晶シリコン粒２があまり浮き出していないことを裏付けている。
【００７８】
図１３（ａ）および（ｂ）に、運転試験を行った後の実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面の写真を示す。実施例２の摺動面には、図１３（ａ）に示すように引っかき傷はほとんど存在せず、スカッフが発生していないことがわかる。これに対し、比較例２の摺動面には、図１３（ｂ）に示すように、多数の引っかき傷が形成されており、スカッフが発生していることがわかる。
【００７９】
図１３（ａ）および（ｂ）にも示したように、実施例２ではスカッフが発生せず、比較例２ではスカッフが発生してしまうのは、実施例２と比較例２とで潤滑油の保持能力に差があるからである。図１４（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面について、濡れ性試験を行った結果を示す。実施例２の摺動面が、図１４（ａ）に示すように、潤滑油を高くまで（ここでは２．７０ｍｍまで）吸い上げるのに対し、比較例２の摺動面は、図１４（ｂ）に示すように、潤滑油をあまり高くまで（ここでは０．９４ｍｍ程度しか）吸い上げない。このことから、実施例２の摺動面は、比較例２の摺動面よりも潤滑油の保持能力が高いことがわかる。
【００８０】
ここまで述べたように、摺動面１０１において初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２を多数浮き出させることにより、潤滑油の保持能力を高くすることができる。図１５に模式的に示すように、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、十分な深さを有する油溜り４が細かなピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が高くなり、耐焼き付き性が向上する。また、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、初晶シリコン１のみが浮き出している場合に比べ、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が大きくなるので、摺動時に単位面積当たりに加わる荷重が小さくなり、耐摩耗性が向上する。
【００８１】
これに対し、図１６に模式的に示すように、実質的に初晶シリコン粒１のみが浮き出していると、油溜り４は粗いピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が低くなってしまい、耐焼き付き性も低くなってしまう。また、共晶シリコン粒２がほとんど浮き出していないので、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が小さく、耐摩耗性も低い。
【００８２】
本実施形態では、摺動面１０１の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚJISと、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）とに着目している。
【００８３】
十点平均粗さＲｚJISは、図１７に示すように断面曲線から基準長さＬだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ７およびＲ９の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８およびＲ１０の平均値との差の値であり、下記式で表される。
【００８４】
【数１】
【００８５】
したがって、十点平均粗さＲｚJISが大きいということは、油溜り４が十分な深さを有することを意味している。潤滑油の保持能力の点からは十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であることが好ましいことは、実験結果を用いて既に説明した通りである。
【００８６】
また、ある切断レベルｃにおける負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）とは、図１８に示すように粗さ曲線から評価長さｌｎだけを抜き取った部分において、粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルｃで切断したときに得られる切断長さの和（つまり負荷長さ）Ｍｌ（ｃ）の、評価長さｌｎに対する比であり、下記式で表される。
【００８７】
【数２】
【００８８】
したがって、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）は、摺動面１０１においてどれだけ多くのシリコン粒１、２が浮き出しているかを示す指標であるといえ、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が大きいということは、多くの共晶シリコン粒２が浮き出していることを意味する。内燃機関の運転初期において、摺動面１０１の最表面は切断レベル３０％に対応した深さ程度までは磨耗するので、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、実際の運転時において浮き出している共晶シリコン粒２の多寡を示すパラメータといえる。潤滑油の保持能力の点からは切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることが好ましいことは、実験結果を用いて既に説明した通りである。
【００８９】
既に述べたように、従来の浮き出しホーニング処理では、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を上記の数値範囲内にすることが困難である。この理由を、図１９を参照しながら説明する。
【００９０】
機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、シリコン結晶粒１、２が疎な領域と密な領域とで、研削量が異なってしまう。具体的には、図１９の右側に示すように、シリコン結晶粒１、２が疎な領域では、深く研削が行われるので、浮き出し高さｈが大きいが、図１９の左側に示すように、シリコン結晶粒１、２が密な領域では、浅くしか研削が行われないので、浮き出し高さｈが小さい。したがって、摺動面１０１全体で十点平均粗さＲｚJISを大きくすることが難しい。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られてしまうので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を高くすることも難しい。
【００９１】
これに対し、化学的な研削処理であるエッチング処理では、図２０に示すように、シリコン結晶粒１、２の粗密に関わらず、一定の深さまで研削を行うことができ、一定の浮き出し高さｈが得られる。そのため、エッチング液の濃度や温度、エッチング時間を調節することにより、十点平均粗さＲｚJISを容易に大きくすることができる。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られることもないので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を容易に高くすることができる。
【００９２】
続いて、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の好ましい平均結晶粒径や好ましい粒度分布を説明する。本願発明者は、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の態様と、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度との関係を詳細に検討した結果、シリコン結晶粒１、２の平均結晶粒径を特定の範囲内に設定したり、シリコン結晶粒１、２に特定の粒度分布を持たせたりすることによって、耐摩耗性や強度を大幅に向上できることを見出した。
【００９３】
まず、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径を１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性を向上させることができる。
【００９４】
初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１０１の単位面積当りの初晶シリコン粒１の個数が少ない。そのため、内燃機関の運転時に初晶シリコン粒１のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒１が破壊されることがある。破壊された初晶シリコン粒１の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【００９５】
また、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ未満である場合、初晶シリコン粒１の、マトリックス３中に埋まっている部分が小さい。そのため、内燃機関の運転時には、初晶シリコン粒１の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒１は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【００９６】
これに対し、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒１は摺動面１０１の単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、内燃機関の運転時に各初晶シリコン粒１にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒１の破壊が抑制される。また、初晶シリコン粒１のマトリックス３に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒１の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒１による摺動面１０１の摩耗も抑制される。
【００９７】
また、共晶シリコン粒２は、マトリックス３を補強する役割を果たす。そのため、共晶シリコン粒２を微細化することによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性や強度を向上することができる。具体的には、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を７．５μｍ以下とすることによって、耐摩耗性や強度を向上する効果が得られる。
【００９８】
さらに、シリコン結晶粒１、２に、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内と結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とにそれぞれピークを有する粒度分布を持たせることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を大きく向上することができる。図２１に、好ましい粒度分布の一例を示す。結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、共晶シリコン粒２であり、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、初晶シリコン粒１である。また、より多くの共晶シリコン粒２を油溜り４の形成に寄与させる観点から、図２１にも示しているように、結晶粒径１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にある第１ピーク（共晶シリコン粒２に由来するピーク）における度数が、結晶粒径１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にある第２ピーク（初晶シリコン粒１に由来するピーク）における度数の５倍以上であることが好ましい。
【００９９】
初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を制御するには、成形体を鋳造する工程（図５に示す工程Ｓ１ｃ）において、摺動面１０１となる部分の冷却速度を調整すればよい。具体的には、摺動面１０１となる部分が４℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却されるように鋳造を行うことによって、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径が７．５μｍ以下となるように、シリコン結晶粒１、２を析出させることができる。
【０１００】
上述したように、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、潤滑油の保持能力に優れた摺動面１０１を有しているので、各種の輸送機器の内燃機関に好適に用いられる。特に、二輪自動車用の内燃機関などの高回転速度で運転される（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上の）内燃機関に好適に用いられ、内燃機関の耐久性を大きく向上させることができる。
【０１０１】
図２２に、本発明によるシリンダブロック１００を備えた内燃機関１５０の一例を示す。内燃機関１５０は、クランクケース１１０、シリンダブロック１００およびシリンダヘッド１３０を有している。
【０１０２】
クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。
【０１０３】
クランクケース１１０の上に、シリンダブロック１００が設けられている。シリンダブロック１００のシリンダボア内には、ピストン１２２が挿入されている。ピストン１２２は、アルミニウム合金（典型的にはシリコンを含むアルミニウム合金）から形成されている。ピストン１２２は、例えば米国特許第６２０５８３６号明細書に開示されているように鍛造により形成し得る。
【０１０４】
シリンダボア内には、シリンダスリーブははめ込まれておらず、シリンダブロック１００のシリンダボア壁１０３の内側表面にはめっきは施されていない。つまり、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２がシリンダボア壁１０３の表面に露出している。
【０１０５】
シリンダブロック１００の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダブロック１００のピストン１２２とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。
【０１０６】
ピストン１２２とクランクシャフト１１１とは、コンロッド１４０によって連結されている。具体的には、コンロッド１４０の小端部１４２の貫通孔にピストン１２２のピストンピン１２３が挿入されているとともに、大端部１４４の貫通孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿入されており、そのことによってピストン１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。大端部１４４の貫通孔の内周面とクランクピン１１２との間には、ローラベアリング（転がり軸受け）１１４が設けられている。
【０１０７】
図２２に示す内燃機関１５０は、潤滑油を強制的に供給するオイルポンプを備えていないが、本実施形態におけるシリンダブロック１００を備えているので、耐久性に優れている。また、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、摺動面１０１の耐摩耗性が高いため、シリンダスリーブを必要としない。そのため、内燃機関１５０の製造工程の簡略化や、内燃機関１５０の軽量化、冷却性能の向上が可能となる。さらに、シリンダボア壁１０３の内側表面にめっきを施す必要もないので、製造コストの低減を図ることもできる。
【０１０８】
図２３に、図２２に示した内燃機関１５０を備えた自動二輪車を示す。自動二輪車では、内燃機関１５０は高回転速度で運転される。
【０１０９】
図２３に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。
【０１１０】
本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
【０１１１】
また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
【０１１２】
本体フレーム３０１の中央部には、図２２に示した内燃機関１５０が保持されている。内燃機関１５０には、本実施形態におけるシリンダブロック１００が用いられている。内燃機関１５０の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。内燃機関１５０の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
【０１１３】
内燃機関１５０には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、内燃機関１５０により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
【０１１４】
図２３に示した自動二輪車は、本実施形態におけるシリンダブロック１００が用いられた内燃機関１５０を備えているので、優れた性能を有する。
【０１１５】
なお、本実施形態では、シリンダブロックを例として説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、摺動面を有する（つまり表面に潤滑油を保持する必要のある）内燃機関用部品に広く用いられる。例えば、本発明は、ピストンやシリンダスリーブ、カム駒に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明によると、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法が提供される。
【０１１７】
本発明による内燃機関用部品は、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いることができ、高回転速度で運転される内燃機関や潤滑油をポンプで強制的にシリンダに供給しない内燃機関に特に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 初晶シリコン粒
２ 共晶シリコン粒
３ マトリックス
４ 油溜り
１００ シリンダブロック
１０１ 摺動面
１０２ シリンダボア
１０３ シリンダボア壁
１０４ シリンダブロック外壁
１０５ ウォータジャケット
１５０ 内燃機関
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックやピストンなどの内燃機関用部品およびその製造方法に関し、特に、シリコンを含むアルミニウム合金から形成された内燃機関用部品およびその製造方法に関する。また、本発明は、そのような内燃機関用部品を備えた内燃機関や輸送機器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の軽量化を目的としてシリンダブロックのアルミニウム合金化が進んでいる。シリンダブロックには、高い強度や高い耐摩耗性が要求されるので、シリンダブロック用のアルミニウム合金としては、シリコンを多く含有するアルミニウム合金、つまり、過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金が有望視されている。
【０００３】
アルミニウム−シリコン系合金から形成されたシリンダブロックでは、摺動面に位置するシリコン結晶粒が強度や耐摩耗性の向上に寄与する。シリコン結晶粒を合金母材の表面に露出させる手法としては、シリコン結晶粒を浮き出させるようなホーニング処理（「浮き出しホーニング」と呼ばれる。）が挙げられる。また、特許文献１には、アルミニウム−シリコン系合金の表面にシリコン結晶粒を浮き出させるようにエッチング処理を行った後、陽極酸化を行うことによって酸化物層を形成し、さらに、この酸化物層上にフッ素樹脂を溶射することによってフッ素樹脂層を形成する技術が開示されている。
【０００４】
摺動面に浮き出したシリコン結晶粒の間に潤滑油が保持される（つまりシリコン結晶粒間の窪みが油溜りとして機能する。）ことにより、ピストンがシリンダ内を摺動する際の潤滑性が向上し、シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８８５４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者は、上述したようなアルミニウム合金製のシリンダブロックを特定の内燃機関に用いた場合には、さらなる耐摩耗性や耐焼き付き性の向上が必要であることを見出した。
【０００７】
これまで、アルミニウム合金製のシリンダブロックは、四輪自動車に搭載される内燃機関に用いられてきた。四輪自動車では、潤滑油を強制的にシリンダブロックやピストンに供給する機構（例えばオイルポンプ）が内燃機関に設けられており、また、比較的低い回転速度（具体的には最大回転速度が７５００ｒｐｍ以下）で内燃機関が運転されるので、上記の問題は発生しない。ところが、比較的高い回転速度（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上）で運転される内燃機関やシリンダへの潤滑油の供給がクランクシャフトの回転に伴う潤滑油のはね上げによってのみ行われる（つまりオイルポンプを備えていない）内燃機関（例えば自動二輪車に搭載される内燃機関）では、アルミニウム合金製のシリンダブロックに焼き付きや顕著な磨耗が発生することがある。また、いっそうの軽量化のためにピストンの材料にもアルミニウム合金を用いると、焼き付きがいっそう発生しやすい。
【０００８】
シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性をさらに向上させるためには、内燃機関の始動時における潤滑性を向上させる必要があり、そのためには、摺動面に潤滑油をしっかりと保持する必要がある。本願発明者の検討によれば、上述したような浮き出しホーニング処理やエッチング処理が施されたシリンダブロックでは、潤滑油の保持が十分になされず、内燃機関の始動時にいきなり高速で運転が行われると潤滑性が十分ではないことがわかった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による内燃機関用部品は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面に複数のシリコン結晶粒を有する内燃機関用部品であって、前記摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、前記摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上である。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含む。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下である。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下である。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つ。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記第１ピークにおける度数は、前記第２ピークにおける度数の５倍以上である。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含む。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含む。
【００１８】
ある好適な実施形態において、本発明による内燃機関用部品は、シリンダブロックである。
【００１９】
本発明による内燃機関は、上記構成を有する内燃機関用部品を備えている。
【００２０】
ある好適な実施形態において、本発明による内燃機関は、アルミニウム合金製のピストンを備え、前記内燃機関用部品はシリンダブロックである。
【００２１】
本発明による輸送機器は、上記構成を有する内燃機関を備えている。
【００２２】
本発明による内燃機関用部品の製造方法は、摺動面を有する内燃機関用部品の製造方法であって、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する工程と、前記成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、研磨された前記成形体の表面をエッチングすることにより、初晶シリコン粒および共晶シリコン粒が突出した摺動面を形成する工程とを包含する。
【００２３】
本発明による内燃機関用部品では、摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることによって、潤滑油の保持能力が向上し、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性が得られる。
【００２４】
複数のシリコン結晶粒は、典型的には、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含んでいる。摺動面において、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出していることによって、十点平均粗さＲｚJISや負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を上記数値範囲内に容易に収め得る。
【００２５】
内燃機関用部品の耐摩耗性や強度を向上させる観点からは、複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下であることが好ましい。また、複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つことが好ましく、第１ピークにおける度数が、第２ピークにおける度数の５倍以上であることがさらに好ましい。
【００２６】
内燃機関用部品の耐摩耗性や強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含むことが好ましい。
【００２７】
また、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。
【００２８】
本発明は、摺動面を有する内燃機関用部品全般に広く用いることができ、例えば、シリンダブロック、ピストン、シリンダスリーブ、カム駒などに好適に用いられる。
【００２９】
本発明による内燃機関用部品は、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いられる。
【００３０】
本発明による内燃機関用部品の製造方法によれば、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨し、その後、エッチングすることにより摺動面を形成する。そのため、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒が浮き出した（突出した）摺動面が得られるので、十分な深さを有する油溜りを細かなピッチで形成することができ、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れた内燃機関用部品を製造することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるシリンダブロック１００を模式的に示す斜視図である。
【図２】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す平面図である。
【図３】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、浮き出しホーニング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図９】十点平均粗さＲｚJISを横軸に、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜１０と比較例１〜７とをプロットしたグラフである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２の摺動面の断面曲線を示すグラフである。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２の摺動面の負荷曲線を示すグラフである。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、運転試験を行った後の実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面を示す写真である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面に濡れ性試験を行った結果を示す写真である。
【図１５】初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図１６】実質的に初晶シリコン粒のみが浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図１７】十点平均粗さＲｚJISを説明するための図である。
【図１８】負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を説明するための図である。
【図１９】浮き出しホーニング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られない理由を説明するための図である。
【図２０】エッチング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られる理由を説明するための図である。
【図２１】シリコン結晶粒の好ましい粒度分布の例を示すグラフである。
【図２２】シリンダブロック１００を有する内燃機関１５０を模式的に示す断面図である。
【図２３】図２２に示す内燃機関１５０を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、主にシリンダブロックを例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、摺動面を有する内燃機関用部品に広く用いられる。
【００３４】
図１に、本実施形態におけるシリンダブロック１００を示す。シリンダブロック１００は、シリコンを含むアルミニウム合金、より具体的には、シリコンを多く含む過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金から形成されている。
【００３５】
シリンダブロック１００は、図１に示すように、シリンダボア１０２を画定する壁部（「シリンダボア壁」と呼ぶ。）１０３と、シリンダボア壁１０３を包囲し、シリンダブロック１００の外郭を構成する壁部（「シリンダブロック外壁」と呼ぶ。）１０４とを有している。シリンダボア壁１０３とシリンダブロック外壁１０４との間には、冷却液を保持するウォータジャケット１０５が設けられている。
【００３６】
シリンダボア壁１０３のシリンダボア１０２側の表面１０１が、ピストンと接触する摺動面である。この摺動面１０１を拡大して図２に示す。図２は、摺動面１０１を模式的に示す平面図である。
【００３７】
シリンダブロック１００は、図２に示すように、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有している。これらのシリコン結晶粒１、２は、アルミニウムを含む固溶体のマトリックス（合金母材）３中に分散して存在している。
【００３８】
過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を冷却したときに、最初に析出するシリコン結晶粒は「初晶シリコン粒」と呼ばれ、次いで析出するシリコン結晶粒は「共晶シリコン粒」と呼ばれる。図２に示す複数のシリコン結晶粒１、２のうち、比較的大きなシリコン結晶粒１は、初晶シリコン粒である。また、初晶シリコン粒の間に位置する比較的小さなシリコン結晶粒２は、共晶シリコン粒である。
【００３９】
摺動面１０１の断面構造を図３に示す。図３に示すように、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２を含む複数のシリコン結晶粒１、２は、マトリックス３から突出している（つまり浮き出している）。シリコン結晶粒１、２間に形成される窪み４が、潤滑油を保持する油溜りとして機能する。
【００４０】
本願発明者は、摺動面１０１の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚJISと負荷長さ率Ｒｍｒとに着目し、これらを特定の範囲内に設定することによって、摺動面１０１の潤滑油を保持する能力が大幅に向上することを見出した。
【００４１】
具体的には、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上とし、摺動面１０１の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上とすることによって、摺動面１０１の潤滑油保持能力を十分に高くすることができる。なお、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒというパラメータそのものの定義については、後の図１７および図１８を参照しながらの説明を参照されたい。
【００４２】
本願発明者は、従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理では十分な潤滑油保持能力が実現できない理由を検討した。その結果、共晶シリコン粒の多くが摺動面から除去され、共晶シリコン粒が潤滑油の保持にほとんど寄与していないために、潤滑油保持能力が低いことがわかった。また、共晶シリコン粒が摺動面から除去されてしまうために、摺動面の表面粗さを上記の数値範囲内にすることが困難であることもわかった。
【００４３】
これに対し、本実施形態におけるシリンダブロック１００では、摺動面１０１の共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させることによって、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上にし、それによって摺動面１０１の潤滑油保持能力を大幅に向上させる。
【００４４】
本実施形態におけるシリンダブロック１００の製造方法を図４、図５および図６を参照しながら説明する。図４および図５は、シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートであり、図６は、製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【００４５】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する（工程Ｓ１）。成形体を用意する工程Ｓ１は、例えば、図５に示す工程Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅを含んでいる。
【００４６】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金を用意する（工程Ｓ１ａ）。シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金として、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１８質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上３．０質量％以下の銅を含むアルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００４７】
次に、用意したアルミニウム合金を溶解炉で加熱して溶解させることによって、溶湯を形成する（工程Ｓ１ｂ）。溶解前のアルミニウム合金あるいは溶湯には、１００質量ｐｐｍ程度のリンを添加しておくことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。つまり、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。
【００４８】
続いて、アルミニウム合金の溶湯を用いて鋳造を行う（工程Ｓ１ｃ）。つまり、溶湯を鋳型の中で冷却して成形体を形成する。このとき、摺動面近傍を大きな冷却速度（例えば４℃／秒以上５０℃／秒以下）で冷却し、耐摩耗性に寄与するシリコン結晶粒を表面近傍に有するシリンダブロックを一体化形成する。この鋳造工程Ｓ１ｃは、例えば、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されている鋳造装置を用いて行うことができる。
【００４９】
次に、鋳型から取り出したシリンダブロック１００に対し、「Ｔ５」、「Ｔ６」および「Ｔ７」と呼ばれる熱処理のうちのいずれかを行う（工程Ｓ１ｄ）。Ｔ５処理は、成形体を鋳型から取り出した直後に水冷等により急冷し、続いて、機械的性質の改善や寸法安定化のために所定温度で所定時間だけ人工時効し、その後空冷する処理である。Ｔ６処理は、成形体を鋳型から取り出した後に所定温度で所定時間だけ溶体化処理し、続いて水冷し、次いで所定温度で所定時間だけ人工時効処理し、その後空冷する処理である。Ｔ７処理は、Ｔ６処理に比べて過時効にする処理であり、Ｔ６処理よりも寸法安定化を図ることができるが硬度はＴ６処理よりも低下する。
【００５０】
続いて、シリンダブロック１００に所定の機械加工を行う（工程Ｓ１ｅ）。具体的には、シリンダヘッドとの合せ面やクランクケースとの合せ面の研削等を行う。
【００５１】
上述したようにして成形品を用意した後、図６（ａ）に示すように、成形品の表面、具体的には、シリンダボア壁１０３の内側表面（すなわち摺動面１０１となる面）に対してファインボーリング加工を行う（工程Ｓ２）。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、ファインボーリング加工を施した面に対して粗いホーニング処理を行う（工程Ｓ３）。つまり、摺動面１０１となる面を比較的粒度の小さい（具体的には♯８００以上の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この粗ホーニング処理は、例えば、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００５３】
続いて、図６（ｃ）に示すように、鏡面ホーニング処理を行う（工程Ｓ４）。つまり、成形体の表面（摺動面１０１となる面）を、比較的粒度の大きい（具体的には♯１５００以上の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この鏡面ホーニング処理も、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００５４】
その後、図６（ｄ）に示すように、研磨された成形体の表面をエッチング（例えばアルカリエッチング）することにより、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２が突出した摺動面１０１を形成する（工程Ｓ５）。このエッチング処理により、表面近傍のマトリックス３が所定の厚さだけ除去され、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の間に油溜り４が形成される。油溜り４の深さは、エッチング液の濃度や温度、エッチング時間（浸漬時間）などにより適宜調整することができる。
【００５５】
なお、鏡面ホーニング処理（工程Ｓ４）の前に行うサイジング（寸法出し）工程は、例示しているようなファインボーリング加工（工程Ｓ２）および粗ホーニング処理（工程Ｓ３）の２つの工程に限定されない。１つの工程でサイジングを行ってもよいし、３つ以上の工程でサイジングを行ってもよい。
【００５６】
上述したように、本実施形態では、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いた研磨の後にエッチングを行うことにより摺動面１０１が形成される。つまり、一旦鏡面ホーニング処理による表面の平滑化処理を行った後に、エッチングによる化学的な研削によって油溜り４を形成する。このようにして摺動面１０１を形成することにより、共晶シリコン粒２を脱落させることなく摺動面１０１に残存させ得るので、共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させることができる。以下、この理由を従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理と比較しながらより詳しく説明する。
【００５７】
浮き出しホーニング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図４に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図７（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図７（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図７（ｃ）に示すように浮き出しホーニング処理を行う。浮き出しホーニング処理は、例えば砥粒が固着された樹脂ブラシを用いて行われ、マトリックス３が主に切削されるように行われる。しかしながら、機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、図７（ｃ）に模式的に示しているように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２の一部も除去されてしまう。したがって、共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【００５８】
また、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図４に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図８（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図８（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図８（ｃ）に示すようにエッチング処理を行う。この場合、粗いホーニング処理によって表面を傷付けられた（ひび割れたり破砕されたりした）共晶シリコン粒２がそのまま浮き出すことになるので、このような共晶シリコン粒２は図８（ｃ）に模式的に示しているようにいずれ摺動面１０１から脱落してしまう。したがって、やはり共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【００５９】
これに対し、本実施形態のように、鏡面ホーニング処理を行った後にエッチング処理を行う場合、化学的な研削処理であるエッチング処理では、機械的な研削である浮き出しホーニング処理のように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２が除去されてしまうことはない。また、エッチング処理の前には鏡面ホーニング処理によって表面が（共晶シリコン粒２の表面も含めて）一旦平滑化されるので、粗ホーニング処理の直後にエッチング処理を行う場合に比べ、その後の共晶シリコン粒２の脱落が少ない。したがって、共晶シリコン粒２が潤滑油の保持に十分に寄与する。
【００６０】
次に、本実施形態におけるシリンダブロック１００を実際に試作し、耐摩耗性の評価試験を行った結果を説明する。
【００６１】
下記表１に示す組成のアルミニウム合金を用い、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されているような高圧ダイカスト法によりシリンダブロック１００を製造した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
ホーニング処理（粗ホーニング処理および鏡面ホーニング処理）は、冷却のためのオイルを研磨される表面に供給しながら（すなわち湿式ホーニングである。）、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行った。粗ホーニング処理には、粒度が♯６００の砥石を用い、鏡面ホーニング処理には、粒度が♯１５００または♯２０００の砥石を用いた。なお、砥石は、粒度（番手）の数値が大きいほど、その砥粒が細かくなるので、研磨後の表面の平滑性をより高くすることができる。ただし、砥粒が細かくなると、切削速度が低下するので、加工時間は長くなり、生産性は低下する。つまり、本実施形態の製造方法では、生産性の点からは不利な鏡面ホーニング処理をあえて行っている。
【００６４】
エッチング処理は、５質量％水酸化ナトリウム溶液を用いて液温７０℃の条件で行った。エッチング量（エッチング深さ）は、浸漬時間を変化させることによって調整した。
【００６５】
上述したようにして製造したシリンダブロック１００と別途に鍛造により製造したアルミニウム合金製ピストンとを用いて内燃機関を組み立てた。この内燃機関が冷たく潤滑油がシリンダにゆきわたっていない状態からいきなり８０００ｒｐｍの回転速度で５分間運転を行ったときの摺動面１０１の引っかき傷（つまりスカッフの発生）を目視により観察し、シリンダブロックとしての採用の可否を判定した。その結果を下記表２に示す。表２には、東京精密株式会社製サーフコム１４００Ｄを用いて測定した摺動面１０１の十点平均粗さＲｚJISおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）も併せて示している。後に詳述するように、十点平均粗さＲｚJISは油溜り４の深さを評価するのに用い得るパラメータであり、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１に浮き出している（つまり脱落せずに残存している）共晶シリコン粒２の個数を評価するのに用い得るパラメータである。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２からわかるように、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行った実施例１〜１０では、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上となっており、スカッフが発生しなかった。なお、実施例１〜５で鏡面ホーニング処理に同じ粒度（♯２０００）の砥石を用いているにも関わらず、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の数値がばらついているのは、エッチング時間が異なるためである。また、実施例６〜１０で鏡面ホーニング処理に同じ粒度（♯１５００）の砥石を用いているにも関わらず、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の数値がばらついているのも、同じ理由である。実施例１〜１０におけるエッチング時間（ｓｅｃ）は、表３に示す通りである。
【００６８】
【表３】
【００６９】
これに対し、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理も浮き出しホーニング処理も行わなかった比較例１や、粗ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った比較例２では、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ未満で、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）も２０％未満であり、スカッフが発生した。
【００７０】
さらに、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った比較例３〜６では、いずれも負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であり、また、比較例６を除くと十点平均粗さＲｚJISも０．５４μｍ未満であり、スカッフが発生した。
【００７１】
なお、比較例７では、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行ったにもかかわらず、十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ未満であった。これは、エッチング時間が短すぎ、エッチング量が十分ではなかったためである。また、比較例８では、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理を行ったにもかかわらず、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であった。これは、エッチング時間が長すぎ、エッチング量が過剰であったために共晶シリコン粒の脱落が発生したからである。実施例１〜１０のエッチング時間が表３に示したように１０〜４０秒であるのに対し、比較例７のエッチング時間は８秒であり、比較例８のエッチング時間は７０秒であった。
【００７２】
また、粗ホーニング処理の後に直接（つまり鏡面ホーニング処理を行うことなく）エッチング処理を行った比較例９でも、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％未満であり、スカッフが発生した。
【００７３】
図９は、十点平均粗さＲｚJISを横軸に、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜１０と比較例１〜７および９とをプロットしたグラフである。
【００７４】
図９からもわかるように、スカッフが発生しなかった実施例１〜１０（グラフ中にｅｘ１〜ｅｘ１０と示している。）では、いずれも十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上である。これに対し、スカッフが発生した比較例１〜７および９（グラフ中にｃｅ１〜７および９として示している。）では、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の少なくとも一方が、上述の数値範囲にはない。したがって、十点平均粗さＲｚJISを０．５４μｍ以上とし、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上とすることにより、潤滑油の保持能力が向上し、スカッフの発生を防止し得ることがわかる。なお、比較例８として示したように十点平均粗さＲｚJISが４．０μｍを超えると、細かい共晶シリコン粒の脱落が顕著になって潤滑油を保持するための細かい隙間（ピッチの細かい油溜り４）が減少することがある。そのため、十点平均粗さＲｚJISは４．０μｍ以下であることが好ましい。
【００７５】
図１０（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真を示す。実施例２の摺動面には、図１０（ａ）に示すように凹凸がほぼ均一に細かなピッチで存在しており、初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２も多数浮き出していることがわかる。これに対し、比較例２の摺動面には、図１０（ｂ）に示すように凸部がまばらにしか存在せず、専ら初晶シリコン粒１が浮き出していることがわかる。
【００７６】
図１１（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２の摺動面の断面曲線を示す。実施例２の摺動面には、図１１（ａ）に示すように十分な深さを有する凹部が細かなピッチで多数存在しており、共晶シリコン粒２が油溜り４を形成していることを裏付けている。これに対し、比較例２の摺動面には、図１１（ｂ）に示すように十分な深さを有する凹部は存在しておらず、共晶シリコン粒２が実質的には油溜り４を形成していないことを裏付けている。
【００７７】
図１２（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２の摺動面の負荷曲線を示す。実施例２の摺動面では、図１２（ａ）に示すように、比較的低い切断レベル（例えば３０％付近）においても負荷長さ率Ｒｍｒが高く、初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２も多数浮き出していることを裏付けている。これに対し、比較例２の摺動面では、図１２（ｂ）に示すように、比較的低い切断レベル（例えば３０％付近）においては負荷長さ率Ｒｍｒが低く、共晶シリコン粒２があまり浮き出していないことを裏付けている。
【００７８】
図１３（ａ）および（ｂ）に、運転試験を行った後の実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面の写真を示す。実施例２の摺動面には、図１３（ａ）に示すように引っかき傷はほとんど存在せず、スカッフが発生していないことがわかる。これに対し、比較例２の摺動面には、図１３（ｂ）に示すように、多数の引っかき傷が形成されており、スカッフが発生していることがわかる。
【００７９】
図１３（ａ）および（ｂ）にも示したように、実施例２ではスカッフが発生せず、比較例２ではスカッフが発生してしまうのは、実施例２と比較例２とで潤滑油の保持能力に差があるからである。図１４（ａ）および（ｂ）に、実施例２および比較例２のシリンダブロックの摺動面について、濡れ性試験を行った結果を示す。実施例２の摺動面が、図１４（ａ）に示すように、潤滑油を高くまで（ここでは２．７０ｍｍまで）吸い上げるのに対し、比較例２の摺動面は、図１４（ｂ）に示すように、潤滑油をあまり高くまで（ここでは０．９４ｍｍ程度しか）吸い上げない。このことから、実施例２の摺動面は、比較例２の摺動面よりも潤滑油の保持能力が高いことがわかる。
【００８０】
ここまで述べたように、摺動面１０１において初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２を多数浮き出させることにより、潤滑油の保持能力を高くすることができる。図１５に模式的に示すように、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、十分な深さを有する油溜り４が細かなピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が高くなり、耐焼き付き性が向上する。また、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、初晶シリコン１のみが浮き出している場合に比べ、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が大きくなるので、摺動時に単位面積当たりに加わる荷重が小さくなり、耐摩耗性が向上する。
【００８１】
これに対し、図１６に模式的に示すように、実質的に初晶シリコン粒１のみが浮き出していると、油溜り４は粗いピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が低くなってしまい、耐焼き付き性も低くなってしまう。また、共晶シリコン粒２がほとんど浮き出していないので、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が小さく、耐摩耗性も低い。
【００８２】
本実施形態では、摺動面１０１の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚJISと、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）とに着目している。
【００８３】
十点平均粗さＲｚJISは、図１７に示すように断面曲線から基準長さＬだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ７およびＲ９の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８およびＲ１０の平均値との差の値であり、下記式で表される。
【００８４】
【数１】
【００８５】
したがって、十点平均粗さＲｚJISが大きいということは、油溜り４が十分な深さを有することを意味している。潤滑油の保持能力の点からは十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であることが好ましいことは、実験結果を用いて既に説明した通りである。
【００８６】
また、ある切断レベルｃにおける負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）とは、図１８に示すように粗さ曲線から評価長さｌｎだけを抜き取った部分において、粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルｃで切断したときに得られる切断長さの和（つまり負荷長さ）Ｍｌ（ｃ）の、評価長さｌｎに対する比であり、下記式で表される。
【００８７】
【数２】
【００８８】
したがって、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）は、摺動面１０１においてどれだけ多くのシリコン粒１、２が浮き出しているかを示す指標であるといえ、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が大きいということは、多くの共晶シリコン粒２が浮き出していることを意味する。内燃機関の運転初期において、摺動面１０１の最表面は切断レベル３０％に対応した深さ程度までは磨耗するので、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、実際の運転時において浮き出している共晶シリコン粒２の多寡を示すパラメータといえる。潤滑油の保持能力の点からは切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることが好ましいことは、実験結果を用いて既に説明した通りである。
【００８９】
既に述べたように、従来の浮き出しホーニング処理では、十点平均粗さＲｚJISおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を上記の数値範囲内にすることが困難である。この理由を、図１９を参照しながら説明する。
【００９０】
機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、シリコン結晶粒１、２が疎な領域と密な領域とで、研削量が異なってしまう。具体的には、図１９の右側に示すように、シリコン結晶粒１、２が疎な領域では、深く研削が行われるので、浮き出し高さｈが大きいが、図１９の左側に示すように、シリコン結晶粒１、２が密な領域では、浅くしか研削が行われないので、浮き出し高さｈが小さい。したがって、摺動面１０１全体で十点平均粗さＲｚJISを大きくすることが難しい。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られてしまうので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を高くすることも難しい。
【００９１】
これに対し、化学的な研削処理であるエッチング処理では、図２０に示すように、シリコン結晶粒１、２の粗密に関わらず、一定の深さまで研削を行うことができ、一定の浮き出し高さｈが得られる。そのため、エッチング液の濃度や温度、エッチング時間を調節することにより、十点平均粗さＲｚJISを容易に大きくすることができる。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られることもないので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を容易に高くすることができる。
【００９２】
続いて、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の好ましい平均結晶粒径や好ましい粒度分布を説明する。本願発明者は、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の態様と、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度との関係を詳細に検討した結果、シリコン結晶粒１、２の平均結晶粒径を特定の範囲内に設定したり、シリコン結晶粒１、２に特定の粒度分布を持たせたりすることによって、耐摩耗性や強度を大幅に向上できることを見出した。
【００９３】
まず、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径を１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性を向上させることができる。
【００９４】
初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１０１の単位面積当りの初晶シリコン粒１の個数が少ない。そのため、内燃機関の運転時に初晶シリコン粒１のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒１が破壊されることがある。破壊された初晶シリコン粒１の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【００９５】
また、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ未満である場合、初晶シリコン粒１の、マトリックス３中に埋まっている部分が小さい。そのため、内燃機関の運転時には、初晶シリコン粒１の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒１は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【００９６】
これに対し、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒１は摺動面１０１の単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、内燃機関の運転時に各初晶シリコン粒１にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒１の破壊が抑制される。また、初晶シリコン粒１のマトリックス３に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒１の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒１による摺動面１０１の摩耗も抑制される。
【００９７】
また、共晶シリコン粒２は、マトリックス３を補強する役割を果たす。そのため、共晶シリコン粒２を微細化することによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性や強度を向上することができる。具体的には、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を７．５μｍ以下とすることによって、耐摩耗性や強度を向上する効果が得られる。
【００９８】
さらに、シリコン結晶粒１、２に、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内と結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とにそれぞれピークを有する粒度分布を持たせることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を大きく向上することができる。図２１に、好ましい粒度分布の一例を示す。結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、共晶シリコン粒２であり、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、初晶シリコン粒１である。また、より多くの共晶シリコン粒２を油溜り４の形成に寄与させる観点から、図２１にも示しているように、結晶粒径１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にある第１ピーク（共晶シリコン粒２に由来するピーク）における度数が、結晶粒径１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にある第２ピーク（初晶シリコン粒１に由来するピーク）における度数の５倍以上であることが好ましい。
【００９９】
初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を制御するには、成形体を鋳造する工程（図５に示す工程Ｓ１ｃ）において、摺動面１０１となる部分の冷却速度を調整すればよい。具体的には、摺動面１０１となる部分が４℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却されるように鋳造を行うことによって、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径が７．５μｍ以下となるように、シリコン結晶粒１、２を析出させることができる。
【０１００】
上述したように、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、潤滑油の保持能力に優れた摺動面１０１を有しているので、各種の輸送機器の内燃機関に好適に用いられる。特に、二輪自動車用の内燃機関などの高回転速度で運転される（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上の）内燃機関に好適に用いられ、内燃機関の耐久性を大きく向上させることができる。
【０１０１】
図２２に、本発明によるシリンダブロック１００を備えた内燃機関１５０の一例を示す。内燃機関１５０は、クランクケース１１０、シリンダブロック１００およびシリンダヘッド１３０を有している。
【０１０２】
クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。
【０１０３】
クランクケース１１０の上に、シリンダブロック１００が設けられている。シリンダブロック１００のシリンダボア内には、ピストン１２２が挿入されている。ピストン１２２は、アルミニウム合金（典型的にはシリコンを含むアルミニウム合金）から形成されている。ピストン１２２は、例えば米国特許第６２０５８３６号明細書に開示されているように鍛造により形成し得る。
【０１０４】
シリンダボア内には、シリンダスリーブははめ込まれておらず、シリンダブロック１００のシリンダボア壁１０３の内側表面にはめっきは施されていない。つまり、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２がシリンダボア壁１０３の表面に露出している。
【０１０５】
シリンダブロック１００の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダブロック１００のピストン１２２とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。
【０１０６】
ピストン１２２とクランクシャフト１１１とは、コンロッド１４０によって連結されている。具体的には、コンロッド１４０の小端部１４２の貫通孔にピストン１２２のピストンピン１２３が挿入されているとともに、大端部１４４の貫通孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿入されており、そのことによってピストン１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。大端部１４４の貫通孔の内周面とクランクピン１１２との間には、ローラベアリング（転がり軸受け）１１４が設けられている。
【０１０７】
図２２に示す内燃機関１５０は、潤滑油を強制的に供給するオイルポンプを備えていないが、本実施形態におけるシリンダブロック１００を備えているので、耐久性に優れている。また、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、摺動面１０１の耐摩耗性が高いため、シリンダスリーブを必要としない。そのため、内燃機関１５０の製造工程の簡略化や、内燃機関１５０の軽量化、冷却性能の向上が可能となる。さらに、シリンダボア壁１０３の内側表面にめっきを施す必要もないので、製造コストの低減を図ることもできる。
【０１０８】
図２３に、図２２に示した内燃機関１５０を備えた自動二輪車を示す。自動二輪車では、内燃機関１５０は高回転速度で運転される。
【０１０９】
図２３に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。
【０１１０】
本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
【０１１１】
また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
【０１１２】
本体フレーム３０１の中央部には、図２２に示した内燃機関１５０が保持されている。内燃機関１５０には、本実施形態におけるシリンダブロック１００が用いられている。内燃機関１５０の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。内燃機関１５０の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
【０１１３】
内燃機関１５０には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、内燃機関１５０により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
【０１１４】
図２３に示した自動二輪車は、本実施形態におけるシリンダブロック１００が用いられた内燃機関１５０を備えているので、優れた性能を有する。
【０１１５】
なお、本実施形態では、シリンダブロックを例として説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、摺動面を有する（つまり表面に潤滑油を保持する必要のある）内燃機関用部品に広く用いられる。例えば、本発明は、ピストンやシリンダスリーブ、カム駒に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明によると、潤滑油の保持能力に優れた摺動面を有する内燃機関用部品およびその製造方法が提供される。
【０１１７】
本発明による内燃機関用部品は、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いることができ、高回転速度で運転される内燃機関や潤滑油をポンプで強制的にシリンダに供給しない内燃機関に特に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 初晶シリコン粒
２ 共晶シリコン粒
３ マトリックス
４ 油溜り
１００ シリンダブロック
１０１ 摺動面
１０２ シリンダボア
１０３ シリンダボア壁
１０４ シリンダブロック外壁
１０５ ウォータジャケット
１５０ 内燃機関
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面に複数のシリコン結晶粒を有する内燃機関用部品であって、
前記摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、前記摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であり、
前記複数のシリコン結晶粒は、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含み、
前記複数の初晶シリコン粒および前記複数の共晶シリコン粒は、マトリックスから突出している、内燃機関用部品。
【請求項２】
摺動面を有する内燃機関用部品の製造方法であって、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する工程と、
前記成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、
研磨された前記成形体の表面をエッチングすることにより、初晶シリコン粒および共晶シリコン粒がマトリックスから突出した摺動面を形成する工程と、を包含する、内燃機関用部品の製造方法。
【請求項１】
シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、摺動面に複数のシリコン結晶粒を有する内燃機関用部品であって、
前記摺動面の十点平均粗さＲｚJISが０．５４μｍ以上であり、前記摺動面の切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であり、
前記複数のシリコン結晶粒は、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含み、
前記複数の初晶シリコン粒および前記複数の共晶シリコン粒は、マトリックスから突出している、内燃機関用部品。
【請求項２】
摺動面を有する内燃機関用部品の製造方法であって、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成され、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意する工程と、
前記成形体の表面を、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、
研磨された前記成形体の表面をエッチングすることにより、初晶シリコン粒および共晶シリコン粒がマトリックスから突出した摺動面を形成する工程と、を包含する、内燃機関用部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−５７６２７（Ｐ２０１２−５７６２７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６８６２０（Ｐ２０１１−２６８６２０）
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【分割の表示】特願２００７−３２９１６４（Ｐ２００７−３２９１６４）の分割
【原出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【分割の表示】特願２００７−３２９１６４（Ｐ２００７−３２９１６４）の分割
【原出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]