JP6669375B2 - ターボチャージャ用のコンプレッサインペラ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラ及びその製造方法に関する。

自動車や各種産業用の原動機に使用されている内燃機関には、内燃機関の排ガスによってタービンホイールを回転させて、タービンホイールと同軸上に連結されたコンプレッサインペラを回転させることにより吸気を圧縮するターボチャージャを備えたものがある。そして、近年、内燃機関の性能向上及び環境負荷の軽減を目的として、内燃機関の排ガスの一部をターボチャージャにおける吸気流路の上流側に循環させる低圧排ガス循環（ＬＰＬ−ＥＧＲ、Low-pressure Loop Exhaust Gas Recirculation）システムが採用されている。このＬＰＬ−ＥＧＲシステムでは、コンプレッサは排ガスを含んだ吸気を圧縮することから、当該排ガスが有する腐食成分がコンプレッサインペラに接触するため、コンプレッサインペラが腐食するおそれがあるとともに、コンプレッサインペラの高速回転に伴って摩耗も急激に進行するおそれが有る。そこで、コンプレッサインペラの母材に化成皮膜処理、陽極酸化皮膜処理、金属メッキや各種コーティングを施して母材表面を改質して、コンプレッサインペラの腐食及び摩耗を防止することが行われている。例えば、特許文献１に開示の構成では、インペラの母材表面に耐食性と耐摩耗性を担保するコーティング層を備えた構成が開示されている。

特開２０１６−１６９６１３号公報

しかしながら、コンプレッサインペラは超高速回転時に微小振動することから、コンプレッサインペラの皮膜は微小振動による破損を防止するために母材との密着性及び柔軟性とを兼ね備えることがさらに要求される。そして、コンプレッサインペラの皮膜が耐食性及び耐摩耗性に加え、密着性及び柔軟性を十分に備える構成とするには、改善の余地がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐食性、耐摩耗性、密着性及び柔軟性を兼ね備えた皮膜を有するターボチャージャ用のコンプレッサインペラを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
該母材の表面を被覆するバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜と、
を備え、
上記細孔には非晶質シリカが封入されている、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラにある。

本発明の他の態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を電解液に浸漬して、該母材の表面に陽極酸化皮膜処理を施して、上記母材の表面を覆うバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜を形成するアルマイト皮膜形成工程と、
上記細孔に非晶質シリカを封入するシリカ封入工程と、
を含むターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法にある。

上記一の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラによれば、母材の表面に形成されたアルマイト皮膜のバリア層により、当該コンプレッサインペラに耐食性が付与される。さらに、アルマイト皮膜の多孔質層における多数の細孔にシリカが封入されていることによって、当該コンプレッサインペラに耐摩耗性が付与される。そして、アルマイト皮膜は、アルミニウム合金からなる母材に対して密着性に優れており、柔軟性を合わせ持つ。そのため、当該コンプレッサインペラが高速回転して微小振動しても、コンプレッサインペラの表面に破損や亀裂が発生することが防止されている。

上記他の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法によれば、上記作用効果を奏するターボチャージャ用のコンプレッサインペラを製造することができる。そして、

本発明によれば、耐食性、耐摩耗性、密着性及び柔軟性を兼ね備えた皮膜を有するターボチャージャ用のコンプレッサインペラを提供することができる。

実施例１における、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの斜視図。 実施例１における、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの皮膜構成を説明するための模式図。 実施例１における、クロム酸アルマイトの形成状態を説明するための模式図。 実施例１における、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法を表したフロー図。 実施例１における、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法を説明するための模式図。 実施例１の評価試験における比較例１、２の結果を表す図。 実施例１の評価試験における比較例３の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例２の結果を表す図。 実施例１の評価試験における比較例３の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例１の評価試験における比較例３の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例１の評価試験における試験例１の結果を表す図。 実施例２の評価試験における比較例４、５の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例３、４の結果を表す図。 実施例２の評価試験における比較例４の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例３の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例３の結果を表す図。 実施例２の評価試験における比較例４の結果を表す図。 実施例２の評価試験における比較例４の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例３の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例３の結果を表す図。 実施例２の評価試験における試験例４の結果を表す図。 実施例３の評価試験における比較例６、７の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例５、６の結果を表す図。 実施例３の評価試験における比較例６の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例５の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例５の結果を表す図。 実施例３の評価試験における比較例６の結果を表す図。 実施例３の評価試験における比較例６の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例５の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例５の結果を表す図。 実施例３の評価試験における試験例６の結果を表す図。

上記アルマイト皮膜は、クロム酸アルマイトからなることが好ましい。この場合は、アルマイト皮膜における母材への密着性及び柔軟性が一層高まる。さらに、アルマイト皮膜の多孔質層において細孔がアルマイト皮膜の厚さ方向に対して斜めに延びて樹状に形成されるため、当該細孔に封入されたシリカが放出されにくく、シリカを細孔内に安定的に存在させることができる。また、クロム酸アルマイトによれば、クロム酸アルマイト形成による寸法変化が比較的小さい。そのため、母材の形状を維持しやすく、コンプレッサインペラ１の成形精度を高めることができる。

上記シリカは非晶質シリカである。これにより、シリカを溶液中に分散させやすくなり、アルマイト皮膜の細孔にシリカを封入することが容易となる。

上記アルマイト皮膜の厚さが３〜８μｍの範囲内であることが好ましい。アルマイト皮膜の厚さが３μｍよりも小さい場合は、耐食性を充分に確保することができない。また、アルマイト皮膜の厚さを８μｍよりも大きくするには、皮膜形成に時間がかかるとともに耐食性もそれほど上昇しないため、コスト面で不利となる。

上記多孔質層にはシリカを主成分とするシリカ含有層が積層されていることが好ましい。この場合には、排ガスに含まれる異物や排ガス浄化装置におけるセラミック製の触媒担体から剥離したセラミックの微粒子等がＬＰＬ−ＥＧＲを介して、コンプレッサインペラに衝突しても、コンプレッサインペラの最外表に形成されたシリカ含有層が当該衝突の衝撃を吸収することにより、コンプレッサインペラの耐摩耗性を大きく向上させ、加えてコンプレッサインペラの破損を防止することができる。

また、上記ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法において、上記シリカ封入工程では、上記母材をコロイダルシリカ液に浸漬して、電気泳動により上記コロイダルシリカ液に含まれるコロイダルシリカを上記複数の細孔に封入することが好ましい。この場合には、アルマイト皮膜の多孔質層における細孔にシリカを確実に封入することができる。そして、アルマイト皮膜形成工程及びシリカ封入工程を一貫ラインで行うことが容易となるため、製造工程における作業効率を向上することができる。

上記コロイダルシリカにおけるコロイド粒子の粒径Ｄ５０は５〜５５ｎｍの範囲内であることが好ましい。この場合は、コロイダルシリカのコロイド粒子が十分小さくなるため、シリカ封入工程においてコロイダルシリカがアルマイト皮膜の細孔に封入されやすくなる。

なお、コロイド粒子の粒径は、粒子写真において観察される粒子の形状から導出することができる。粒子写真において観察される粒子の形状が球形である場合はその直径を粒径とする。一方、粒子の形状が球形でなく、多面体状や不特定形等である場合には、円投影法で求められる円相当径を粒径とする。

本発明のさらに他の態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
該母材の表面を被覆するバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜と、
を備え、
上記細孔には非晶質シリカが封入されており、
上記アルマイト皮膜は、硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなる、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラにある。

上記さらに他の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラでは、アルマイト皮膜が硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなることにより、アルマイト皮膜における母材への密着性及び柔軟性が一層高まる。また、比較的安価にアルマイト皮膜を形成できるため、コスト面で有利となる。さらに、硫酸アルマイトは成膜速度が速いため、製造期間の短縮化が図られる。また、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜は比較的透明性が高く、染色物質の吸着性が高いことから染色性に優れる。そして、シュウ酸アルマイトはある程度の柔軟性を有するため、アルマイト皮膜にクラックが比較的発生しにくい。また、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜は高い耐食性を示す。

上記さらに他の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラでは、上記シリカは非晶質シリカである。これにより、シリカを溶液中に分散させやすくなり、硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜の細孔にシリカを封入することが容易となる。

上記さらに他の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラでは、上記硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜の厚さが３〜８μｍの範囲内であることが好ましい。アルマイト皮膜の厚さが３μｍよりも小さい場合は、耐食性を充分に確保することができない。また、アルマイト皮膜の厚さを８μｍよりも大きくするには、皮膜形成に時間がかかるとともに耐食性もそれほど上昇しないため、コスト面で不利となる。

上記さらに他の態様のターボチャージャ用のコンプレッサインペラでは、硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜における上記多孔質層にはシリカを主成分とするシリカ含有層が積層されていることが好ましい。この場合には、排ガスに含まれる異物や排ガス浄化装置におけるセラミック製の触媒担体から剥離したセラミックの微粒子等がＬＰＬ−ＥＧＲを介して、コンプレッサインペラに衝突しても、コンプレッサインペラの最外表に形成されたシリカ含有層が当該衝突の衝撃を吸収することにより、コンプレッサインペラの耐摩耗性を大きく向上させ、加えてコンプレッサインペラの破損を防止することができる。

（実施例１）
上記ターボチャージャ用のコンプレッサインペラの実施例について、図１〜図１６を用いて説明する。
図１に示す本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１は、図２に示すように、母材１０とアルマイト皮膜２０とを備える。
母材１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
アルマイト皮膜２０は、母材１０の表面１１を被覆するバリア層２１と、バリア層２１に積層されるとともに複数の細孔２３を有する多孔質層２２とを含む。
そして、細孔２３にはシリカ３０が封入されている。

本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１は、図示しないターボチャージャにおいて、タービンホイールが一端に接続されたロータシャフトの他端に接続されて、コンプレッサハウジング内で給気を圧縮するように構成されている。図１に示すようにコンプレッサインペラ１は大小の羽根１ａ、１ｂをそれぞれ複数組（本例では６組）備えており、大小の羽根１ａ、１ｂが軸心１ｃを中心に交互に配列している

図２に示す母材１０はアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、後述のアルマイト皮膜が形成可能であれば、特に限定されない。例えば、母材１０は高力アルミニウム合金とすることができ、本実施例ではＡｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金Ａ２６１８（2.3Cu1.6Mg1.1Fe1Ni0.18Si0.07Ti）を採用した。

図２に示すアルマイト皮膜２０の種類は、例えば、クロム酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、硫酸アルマイト、リン酸アルマイトなどとすることができる。中でも、アルマイト皮膜２０はクロム酸アルマイトからなることが好ましい。クロム酸アルマイトは、図３に示すように、細孔２３がアルマイト皮膜２０の厚さ方向Ｘに対して斜めに延びて樹状に形成される。これにより、当該細孔２３にシリカ３０を封入したときにシリカ３０が安定的に保持されることとなる。なお、図２において、母材１０、アルマイト皮膜２０、バリア層２１、多孔質層２２及び細孔２３の大きさ及び形状は実際のものとは異なり、説明の都合上、便宜的に示したものである。

図２に示すように細孔２３にはシリカ３０が封入されている。細孔２３に封入されるシリカ３０の種類は、限定されないが、例えば、非結晶すなわちアモルファスのシリカを採用することができる。本実施例では、後述のシリカ封入工程Ｓ３において細孔２３に封入するシリカとしてコロイダルシリカを採用している。当該コロイダルシリカにおけるコロイド粒子の粒径Ｄ５０は５〜５５ｎｍとすることができ、好ましくは２０〜４０ｎｍである。

図２に示すように、シリカ３０が封入された細孔２３は封孔処理にされて開口部３１が閉じられている。封孔処理は特に限定されず、加圧水蒸気による封孔処理、沸騰水中の封孔処理、酢酸ニッケル封孔処理及び重クロム酸封孔処理を含む無機物もしくは有機物の添加による封孔処理などとすることができる。

図２に示すように、本実施例では、多孔質層２２にシリカ含有層４１が積層されている。シリカ含有層４１は、シリカを主成分とする。シリカ含有層４１の厚さは特に限定されないが、４〜２０μｍとすることができる。本実施例では、シリカ含有層４１は後述のシリカ封入工程Ｓ３において多孔質層２２に積層されたコロイダルシリカを主成分とし、封孔工程Ｓ４において形成された水和物が混合されたものと推定される。

次に、本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１の製造方法について、詳述する。
図４に示すように、本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１の製造方法は、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２、シリカ封入工程Ｓ３を含む。本実施例では、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２の前に準備工程Ｓ１を含み、シリカ封入工程Ｓ３の後に封孔工程Ｓ４を含む。

まず、図４に示す準備工程Ｓ１において、コンプレッサインペラ１の母材１０を作製する。準備工程Ｓ１では、図５（ａ）に示すように、コンプレッサインペラ１の母材１０の素材となる高力アルミニウム合金を用意する。そして、当該素材を機械加工することによりコンプレッサインペラ１の外形に成形して母材１０を作製する。機械加工の方法は限定されないが、ＮＣターニングセンタやマニシングセンタによる切削、研削等を採用できる。成形した母材１０は寸法検査を行い、バランス取りを行って高精度に成形して仕上げる。

その後、図４に示すアルマイト皮膜形成工程Ｓ２において、図５（ｂ）に示すように、陽極酸化皮膜処理により母材１０の表面１１にアルマイト皮膜２０を形成する。アルマイト皮膜形成工程Ｓ２では、まず、母材１０の表面１１に付着した油脂分や汚れを除去するための脱脂及び洗浄を行う。本実施例では脱脂は、酸性脱脂剤を４０〜６０ｍｌ／Ｌ、硫酸を３０〜５０ｍｌ／Ｌ、温度５５℃の条件下で１２０秒間処理する。その後、必要に応じて母材１０の表面１１をマスキングした後、図示しない治具に固定し、再度脱脂及び洗浄を行う。そして、アルカリエッチング及びスマット処理及び洗浄を行って、母材１０の表面１１の汚れや異物を完全に除去する。

そして、治具に固定した母材１０を電解液で満たした電解槽（図示せず）に浸漬し、同じく電解槽に浸漬した陰極と（図示せず）母材１０に電圧を印加する。本実施例では、電解液として５〜１０％ｗ／ｖの無水クロム酸（ＣｒＯ_３）水溶液を使用した。電圧の印加により、図５（ｂ）に示すように、母材１０を陽極として母材１０の表面１１に陽極酸化皮膜、すなわちアルマイト皮膜２０が形成される。そして、アルマイト皮膜２０は、母材１０の表面１１を覆うバリア層２１と、バリア層２１から多孔質状に成長してバリア層２１に積層されてなる多孔質層２２とを含んでいる。当該多孔質層２２はアルマイト皮膜２０の厚さ方向Ｘに延びる細孔２３を複数含んでいる。なお、アルマイト皮膜２０の厚さは、３〜８μｍとすることができ、好ましくは５〜８μｍであり、本実施例では、５〜７μｍの範囲内としている。なお、予め、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さを設定しておき、これに応じて印加電圧の大きさや印加時間を設定することができる。なお、本実施例では、目標皮膜厚さを５〜７μｍとして、印加電圧を４０Ｖ、通電時間を６０分程度とした。

なお、アルマイト皮膜２０は母材１０のアルミニウム成分を原料とするため、陽極酸化皮膜処理において、図５（ａ）に示す処理前の母材１０の表面１１を侵食しながら成長する。従って、図５（ｂ）に示す処理後の母材１０の表面１１は、図５（ａ）に示す処理前の母材１０の表面１１よりも後退した位置にある。しかしながら、上述の如く、アルマイト皮膜２０の厚さは、数μｍオーダーであるため、母材１０の形状変化は無視できる程度に十分小さい。そのため、アルマイト皮膜２０を形成しても母材１０の成形精度を維持することができる。

次に、図４に示すシリカ封入工程Ｓ３において、図５（ｃ）に示すように、細孔２３にシリカ３０を封入する。シリカ封入工程Ｓ３では、まず、母材１０を電解槽から引き揚げて、アルマイト皮膜２０の表面を洗浄する。その後、母材１０をコロイダルシリカ液に浸漬し、コロイダルシリカ液に浸漬された陰極と母材１０とに電圧を印加する。コロイダルシリカは液中において負電荷に帯電しているため、コロイダルシリカが電気泳動により陽極となる母材１０に引き寄せられる。その結果、コロイダルシリカはアルマイト皮膜２０の細孔２３に浸入することとなり、図５（ｃ）に示すようにシリカ３０が細孔２３に封入された状態となる。本実施例では、コロイダルシリカ液として、日本エンギス社製Hyprez liquid 20（コロイド粒子の粒径Ｄ５０＝２０ｎｍ）を使用している。また、本実施例では、電気泳動における印加電圧を６０Ｖ、印加時間を１分、温度条件を室温としている。

本実施例では、図４に示すシリカ封入工程Ｓ３において、図５（ｃ）に示す細孔２３にシリカ３０を封入するとともに、アルマイト皮膜２０にシリカ３０からなるシリカ層４０を形成する。シリカ層４０は、シリカ封入工程Ｓ３における電気泳動によって母材１０に引き寄せられたシリカ３０が多孔質層２２の外表面に堆積することにより、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２の外表側を覆うように積層されてなる。シリカ層４０の厚さは、特に限定されないが、本実施例では４〜１５μｍの範囲内としている。

その後、図４に示す封孔工程Ｓ４において、封孔処理を行い、図５（ｄ）に示すように、細孔２３の開口部３１を閉じる。本実施例では、封孔工程Ｓ４において、シリカ封入後の母材１０を洗浄した後、封孔処理として７０〜８０℃の酢酸ニッケル水溶液中に８分間浸漬する。その後、６０〜７０℃の湯で２分間洗浄し乾燥させる。これにより、封孔処理により生じた水和物によって開口部３１が封孔される。さらに、封孔処理により生じた水和物はシリカ層４０に混入して多孔質層２２の外表面にシリカを主成分とするシリカ含有層４１が形成される。そして、母材１０を治具から取り外して、本実施例のコンプレッサインペラ１を完成させる。本実施例においては、準備工程Ｓ１の後、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２、シリカ封入工程Ｓ３及び封孔工程Ｓ４を一貫ラインで行っている。

（第１の評価試験）
試験例１、試験例２、比較例１〜３を用いて下記の第１の評価試験を行った。
試験例１及び試験例２として、試験片に実施例１の上記製造方法における各工程Ｓ１〜Ｓ４を行ったものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
比較例１及び比較例２として、未処理の試験片を用意した。
比較例３として、試験片に実施例１の上記製造方法における各工程Ｓ１、Ｓ２を行って、アルマイト皮膜２０を形成したものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
各試験片は、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金Ａ２６１８（2.3Cu1.6Mg1.1Fe1Ni0.18Si0.07Ti）からなり、実施例１における母材１０と同じ素材である。各試験片は外径５６ｍｍ、厚さ３ｍｍの略円板状である。なお、各試験片は、判別容易のために互いの外形を若干変更されたものが含まれている。

まず、各試験片の外観を評価した。図６〜図９に示すように、各試験片の全体と試験片の主面の中央部ｐ５及び下方部ｐ３の拡大図を観察した。図７（ａ）〜（ｃ）に示す比較例３では、図６（ａ）〜（ｆ）に示す比較例１及び比較例２に比べて、若干黄味がかって観察された。一方、図８（ａ）〜（ｃ）に示す試験例１、図９（ａ）〜（ｅ）に示す試験例２では、比較例１〜３に比べて、若干白味がかって観察された。

次に硬度を評価した。硬度の評価は、ビッカーズ硬さ（ＨＶ）を試験力０．１ｋｇｆで測定することにより行った。測定箇所は、図６（ａ）、図６（ｄ）、図７（ａ）、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、各試験片の表面の上下左右部ｐ１〜ｐ４と中央部ｐ５の合計５カ所とした。そして、測定箇所ｐ１〜５ごとに３回測定し、平均値を算出した。なお、試験例２については、測定箇所ｐ２〜ｐ５において硬度の高い箇所ｐ２１、ｐ３１、ｐ４１、ｐ５１と、硬度の低い箇所ｐ２２、ｐ３２、ｐ４２、ｐ５２のそれぞれについて測定を行った。硬度測定の結果を下記の表１に示す。

表１に示すように、アルマイト皮膜２０を有しない比較例１、２の試験片では、各測定箇所におけるビッカーズ硬さの平均値は１４５〜１５０ＨＶ０．１の範囲内であった。一方、アルマイト皮膜２０を有する比較例３及び試験例１の試験片では、各測定箇所におけるビッカーズ硬さの平均値が１８６〜２０８ＨＶ０．１の範囲内であって、比較例１、２よりも硬度が大きいことが示された。また、試験例２において、硬い部分であるｐ２１、ｐ３１、ｐ４１、ｐ５１におけるビッカーズ硬さの平均値も１８４〜２００ＨＶ０．１の範囲内であって、比較例１、２の場合よりも硬度が高いことが示された。そして、試験例１は比較例３と同程度のビッカーズ硬さを有するため、多孔質層２２の細孔２３にシリカ３０を封入してもアルマイト皮膜２０の硬さが維持されることが確認できた。

なお、試験例２において、柔らかい部分であるｐ２２、ｐ３２、ｐ４２、ｐ５２におけるビッカーズ硬さの平均値は８１〜１２３ＨＶ０．１の範囲内であって、比較例１、２の場合よりも硬度が低くなっていた。これは、試験例２では、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２の上に比較的硬度の低い物質からなるシリカ含有層４１が積層されているため、見かけ上、硬度が低くなったものと推察される。

次に、比較例３について図１０（ａ）に示す試験片のＱ位置における断面画像を撮影し、図１０（ｂ）〜図１０（ｅ）に示した。同様に、試験例１についても図１１（ａ）〜（ｅ）、図１２（ａ）、図１２（ｂ）にＱ位置とＱ位置における断面画像とを示した。そして、それぞれのアルマイト皮膜２０の厚さｔ１を測定した。

比較例３では、図１０（ｅ）に示すように、母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は５μｍであった。
試験例１では、図１１（ｂ）に示すＱ１位置において、図１２（ａ）に示すように、母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１、ｔ３はそれぞれ４μｍ、３μｍであった。さらに、シリカ含有層４１の厚さｔ２、ｔ４はそれぞれ９μｍ、１５μｍであった。また、図１１（ｂ）に示すＱ２位置では図１２（ｂ）に示すように、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は４μｍであった。さらに、シリカ含有層４１の厚さｔ２は４μｍであった。そして、シリカ含有層４１は比較的凹凸の差が大きい状態となっていた。

図１０〜図１２に示すように、本実施例におけるアルマイト皮膜形成工程Ｓ２により、厚さ３〜５μｍのアルマイト皮膜２０を形成できることが確認できた。また、本実施例におけるシリカ封入工程Ｓ３及び封孔工程Ｓ４により、厚さ４〜１５μｍのシリカ含有層４１を形成できることが確認できた。

次に、表面粗さの評価を行った。比較例３及び試験例１、２の表面粗さＲａを測定し、測定結果を下記の表２に示した。表２に示すように、試験例１、２では、比較例３の場合に比べて、表面粗さＲａが増加していることが示された。これにより、アルマイト皮膜２０にシリカ３０等が付着していることが推察できる。

次に、比較例３及び試験例１、２における試験片表面のＥＰＭＡマッピング分析による成分分布を評価した。また、試験例１については試験片断面のＥＰＭＡマッピング分析による成分分布も評価した。ＥＰＭＡマッピング分析は、島津製作所製電子線マイクロアナライザ（型番ＥＰＭＡ−１７２０）を用いた。なお、試験片表面の測定エリアは１２０μｍ×９０μｍの矩形領域とし、試験片断面の測定エリアは４０μｍ×３０μｍの矩形領域とした。

比較例３について、図１０（ａ）に示すＳ位置におけるＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)像の取得と試験片表面のＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）マッピング分析とを行い、その結果を図１３（１）〜（１２）に示した。
また、試験例１について、図１１（ａ）に示すＳ位置におけるＳＥＭ像の取得と試験片表面のＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）マッピング分析とを行い、その結果を図１４（１）〜（１２）に示した。
また、試験例１については、図１１（ａ）に示すＱ位置におけるＳＥＭ像の取得と試験片断面のＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図１５（１）〜（１２）に示した。下記の通り、図１３〜図１５における各図の（１）〜（１２）は、下記の通り、ＳＥＭ画像と元素ごとの分析結果を示す。
（１）：ＳＥＭ像
（２）：酸素元素Ｏの分布
（３）：ケイ素元素Ｓｉの分布
（４）：硫黄元素Ｓの分布
（５）：アルミニウム元素Ａｌの分布
（６）：マグネシウム元素Ｍｇの分布
（７）：ニッケル元素Ｎｉの分布
（８）：クロム元素Ｃｒの分布
（９）：鉄元素Ｆｅの分布
（１０）：銅元素Ｃｕの分布
（１１）：カルシウム元素Ｃａの分布
（１２）：ナトリウム元素Ｎａの分布

（１）ＳＥＭ像
図１３（１）に示すように、比較例３では表層のアルマイト皮膜２０は比較的平滑であったが、図１４（１）に示す試験例１では、表層に多数のひび割れ状の亀裂が見られ、比較例３に比べて表面の粗さが大きいことが確認できた。また、図１５（１）に示すように、試験例１では、母材１０の表面にアルマイト皮膜２０が形成されているとともに、その外表側にシリカ含有層４１が形成されていることが確認できた。なお、表層の亀裂は母材１０には達しておらず、表層のシリカ含有層４１に生じていることが確認できた。

（２）酸素元素Ｏの分布
酸素元素Ｏの分布について、図１３（２）、図１４（２）に示すように、比較例３及び試験例１のいずれにおいても、表層に酸素元素Ｏが多量に存在していた。比較例３における表層の酸素元素Ｏはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。そして、図１５（２）に示すように、試験例１の断面においても、酸素元素Ｏは母材１０の表面１１を覆うアルマイト皮膜２０に多量に存在していることが確認できた。そして、アルマイト皮膜２０の外表側のシリカ含有層４１にも酸素元素Ｏが存在していることが確認できた。シリカ含有層４１における酸素元素Ｏはシリカ含有層４１の主成分であるシリカ（ＳｉＯ_２）に由来するものと考えられる。

（３）ケイ素元素Ｓｉの分布
ケイ素元素Ｓｉの分布について、図１３（３）に示すように、比較例３では、ケイ素元素Ｓｉは極めて微量しか存在していなかった。一方、図１４（３）に示すように、試験例１では表層にはケイ素元素Ｓｉが多量に存在していた。そして、図１５（３）に示すように、試験例１ではケイ素元素Ｓｉは、アルマイト皮膜２０内に一部存在するとともに、アルマイト皮膜２０に積層されたシリカ含有層４１に多量に存在していた。これにより、試験例１において、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２にシリカ３０が封入されていることが推察されるとともに、シリカ３０がシリカ含有層４１に含まれていることが推察された。

（４）硫黄元素Ｓの分布
硫黄元素Ｓの分布について、図１３（４）に示すように、比較例３では、表層に硫黄元素Ｓは極微量しか存在していなかった。一方、図１４（４）及び図１５（４）に示すように、試験例１では表層に硫黄元素Ｓが多量に存在していることが確認できた。これは、硫黄元素Ｓは電解液由来のものであって、比較例３に比べて表面が粗い試験例１において、硫黄元素Ｓが表層に残留したものと推察される。

（５）アルミニウム元素Ａｌの分布
アルミニウム元素Ａｌの分布について、図１３（５）に示すように、比較例３では、表層にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していることが確認できた。これはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。一方、図１４（５）に示すように、試験例１では、表層にはアルミニウム元素Ａｌが実質的に存在してないことが確認でき、図１５（５）に示すように、母材１０にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していることが確認できた。これは、試験例１において母材１０に形成されたアルマイト皮膜２０にシリカ３０が封入されるとともにシリカ含有層４１により被覆されることにより、アルマイト皮膜２０が表出しない状態となっていることを示す。

（６）マグネシウム元素Ｍｇの分布
マグネシウム元素Ｍｇの分布について、図１３（６）、図１４（６）及び図１５（６）に示すように、上記アルミニウム元素Ａｌの分布と同様の傾向を示している。マグネシウム元素Ｍｇは母材１０に由来するものであって、試験例１において母材１０が表出しない状態となっていることを示す。

（７）ニッケル元素Ｎｉの分布
ニッケル元素Ｎｉの分布について、図１３（７）に示すように、比較例３では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量は微量であったが、図１４（７）及び図１５（７）に示すように、試験例１では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量が、比較例３に比べて多かった。これは、本実施例における封孔工程Ｓ４で酢酸ニッケル封孔処理を行った際に、処理液の酢酸ニッケル水溶液に由来するニッケル元素Ｎｉが開口部３１付近に残留したことによると推察される。加えて、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２において母材１０から陽イオンとなって電解液中に溶出したＮｉの一部が細孔２３内に残ったことによるものとも考えられる。

（８）カルシウム元素Ｃａの分布
カルシウム元素Ｃａの分布について、図１３（１１）に示すように、比較例３では、表層においてカルシウム元素Ｃａは実質的に存在していなかったが、図１４（１１）に示すように、試験例１では、表層にカルシウム元素Ｃａが存在していた。そして、図１５（１１）に示すように、カルシウム元素Ｃａがシリカ含有層４１に存在していることが確認できた。これは、シリカ含有層４１の形成において、コロイダルシリカ液中の微量のカルシウム元素Ｃａがシリカ含有層４１内に残留したことに起因すると推察される。

（９）その他の元素の分布
その他の元素の分布については、比較例３及び試験例１においても同等の傾向を示していた。

次に、試験例１における皮膜における含有元素の割合を評価した。図１６に示すように、試験例１における図１１（ａ）に示すＱ位置での断面において、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は５．１μｍであった。アルマイト皮膜２０において、母材１０に近い皮膜深部Ａ、皮膜深部Ａよりも外表側であって厚さ方向の略中央位置の皮膜中央部Ｂ、皮膜中央部Ｂよりも外表側の外表近傍部Ｃのそれぞれにおける含有元素の割合を、日本電子株式会社製集束イオンビーム−高分解能走査電子顕微鏡（型番ＪＩＢ−４６００Ｆ）を使用して検出した。検出は、試験片をＦＩＢ加工した後、加速電圧を１５ｋＶ−１ｎＡとして行った。検出結果を下記の表３に示した。

表３に示すように、アルマイト皮膜２０において、外表側に位置する程、Ｓｉの含有量が増加していることが分かる。そして、図１３〜図１５に示すＥＰＭＡマッピング分析を勘案すると、試験例１においてシリカ３０がアルマイト皮膜２０に入り込むとともに、アルマイト皮膜２０の外表にシリカ３０を含むシリカ含有層４１が形成されたことが推察される。

次に、本実施形態のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１における作用効果について、詳述する。
本例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１によれば、母材１０の表面１１に形成されたアルマイト皮膜２０のバリア層２１により、コンプレッサインペラ１に耐食性が付与される。さらに、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２における多数の細孔２３にシリカ３０が封入されていることによって、コンプレッサインペラ１に耐摩耗性が付与される。そして、アルマイト皮膜２０は、アルミニウム合金からなる母材１０に対して密着性に優れており、柔軟性を合わせ持つ。そのため、コンプレッサインペラ１が高速回転して微小振動しても、コンプレッサインペラ１の表面に破損や亀裂が発生することが防止されている。

また、本例では、アルマイト皮膜２０はクロム酸アルマイトからなる。これにより、アルマイト皮膜２０における母材１０への密着性及び柔軟性が一層高まる。さらに、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２において細孔２３がアルマイト皮膜２０の厚さ方向Ｘに対して斜めに延びて樹状に形成されるため、細孔２３に封入されたシリカ３０が放出されにくく、シリカ３０を細孔２３内に安定的に存在させることができる。また、クロム酸アルマイトによれば、クロム酸アルマイト形成による寸法変化が比較的小さい。そのため、母材１０の形状を維持しやすく、コンプレッサインペラ１の成形精度を高めることができる。

また、本例では、シリカ３０は非晶質シリカである。これにより、シリカ３０を溶液中に分散させやすくなり、アルマイト皮膜２０の細孔２３にシリカを封入することが容易となる。

また、本例では、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１を３〜８μｍの範囲内としている。アルマイト皮膜２０の厚さが３μｍよりも小さい場合は、耐食性を充分に確保することができない。また、アルマイト皮膜２０の厚さを８μｍよりも大きくしても耐食性が上昇しないため、コスト面で不利となる。本例では、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１を上記範囲内とすることにより、耐食性を充分に確保するとともにコスト面で有利とすることができる。

また、本例では、多孔質層２２にはシリカ３０を主成分とするシリカ含有層４１が積層されている。これにより、排ガスに含まれる異物や排ガス浄化装置におけるセラミック製の触媒担体から剥離したセラミックの微粒子等がＬＰＬ−ＥＧＲを介して、コンプレッサインペラ１に衝突しても、コンプレッサインペラ１の最外表に形成されたシリカ含有層４１が当該衝突の衝撃を吸収することにより、コンプレッサインペラ１の耐摩耗性を大きく向上させ、加えてコンプレッサインペラ１の破損を防止することができる。

本例における上述のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１の製造方法によれば、上記作用効果を奏するターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１を製造することができる。

また、本例では、シリカ封入工程Ｓ３において、母材１０をコロイダルシリカ液に浸漬して、コロイダルシリカ液に含まれるコロイダルシリカを電気泳動により複数の細孔２３に封入する。これにより、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２における細孔２３にシリカ３０を確実に封入することができる。そして、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２及びシリカ封入工程Ｓ３を一貫ラインで行うことが容易となるため、製造工程における作業効率を向上することができる。さらに、本実施例では、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２及びシリカ封入工程Ｓ３に加えて、封孔工程Ｓ４もこれらと一貫ラインで行っており、作業効率が一層向上されている。

また、本実施例では、上記コロイダルシリカにおけるコロイド粒子の粒径Ｄ５０は５〜５５ｎｍの範囲内である。これにより、コロイダルシリカのコロイド粒子が十分小さくなるため、シリカ封入工程Ｓ３においてコロイダルシリカがアルマイト皮膜２０の細孔２３に封入されやすくなる。

なお、本実施例では、封孔工程Ｓ４を行うことにより、細孔２３に封入されたシリカ３０の漏出を防止するとともに、アルマイト皮膜２０の表面を化学的に安定させて、耐食性を向上させている。これにより、アルマイト皮膜２０の寿命の増大を図っている。

以上のように、本実施例によれば、耐食性、耐摩耗性、密着性及び柔軟性を兼ね備えた皮膜を有するターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１を提供することができる。

（実施例２）
実施例１では、上記製造方法におけるアルマイト皮膜形成工程Ｓ２において、電解液として無水クロム酸（ＣｒＯ_３）水溶液を使用して、クロム酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したが、これに変えて、本実施例では、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２において、電解液として硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）水溶液を使用して、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成した。使用する硫酸水溶液の濃度は１０〜３０％ｗ／ｖとすることができる。本実施例では、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さを５〜７μｍとして、陽極酸化皮膜処理における印加電圧を１５Ｖ前後、通電時間を２０分程度とした。なお、その他の工程等は、実施例１の場合と同様にした。

実施例１におけるクロム酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０は多孔質層２２における細孔２３は、図３に示したように厚さ方向Ｘに対して斜めに伸びて樹状に形成されていたが、本実施例の硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０では多孔質層２２における図示しない細孔は厚さ方向Ｘにストレートに伸びて多数形成されている。その他の構成は実施例１の場合と同様となっており、本実施例において、実施例１と同等の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

（第２の評価試験）
次に試験例３、試験例４、比較例４及び比較例５を用いて下記の第２の評価試験を行った。
試験例３、試験例４として、試験片に上記実施例２の硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
比較例４、５として、試験片に実施例２の上記製造方法における各工程Ｓ１、Ｓ２を行って、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
各試験片は、実施例１における第１の評価試験と同様に、母材１０と同じ素材とし、各試験片の形状も第１の評価試験と同様の略円板状である。
なお、未処理の試験片として、上記第１の評価試験における比較例１及び比較例２を参照する。

まず、各試験片の外観を評価した。図１７〜図２１に示すように、各試験片の全体と試験片の主面の中央部ｐ５及び右方部ｐ２の拡大図を観察した。図１７（ａ）〜（ｃ）に示す比較例４及び図１７（ｄ）〜（ｆ）に示す比較例５では、図６（ａ）〜（ｆ）に示す比較例１及び比較例２と比べて、外観上に大きな違いは観察されなかったが、アルマイト皮膜特有の自然発色が若干見られた。一方、図１８（ａ）〜（ｃ）に示す試験例３及び図１８（ｄ）〜（ｆ）に示す試験例４では、比較例１、２、４及び５に比べて、若干白味がかって観察された。

次に硬度を評価した。硬度の評価は、ビッカーズ硬さ（ＨＶ）を試験力０．１ｋｇｆで測定することにより行った。測定箇所は、図１７（ａ）、図１７（ｄ）、図１８（ａ）、及び図１８（ｄ）に示すように、各試験片の表面の上下左右部ｐ１〜ｐ４と中央部ｐ５の合計５カ所とした。そして、測定箇所ｐ１〜ｐ５ごとに３回測定し、平均値を算出した。なお、試験例４については、測定箇所ｐ１、ｐ３において図示しない硬度の高い箇所と硬度の低い箇所とのそれぞれについて測定を行った。硬度測定の結果を下記の表４に示す。

表４に示すように、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を有する比較例４、比較例５及び試験例３の試験片では、各測定箇所におけるビッカーズ硬さの平均値が１８１〜２３８ＨＶ０．１の範囲内であって、第１の評価試験において表１に示した比較例１、２の場合よりも硬度が大きいことが示された。また、試験例４において、ｐ１の硬い部分、ｐ３の硬い部分及びｐ２におけるビッカーズ硬さの平均値も１８０〜２００ＨＶ０．１の範囲内であって、比較例１、２の場合よりも硬度が高いことが示された。そして、試験例３は比較例４，５と同程度のビッカーズ硬さを有するため、多孔質層２２の細孔２３にシリカ３０を封入しても硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０の硬さが維持されることが確認できた。

なお、試験例４において、ｐ１の柔らかい部分、ｐ３の柔らかい部分、ｐ４及びｐ５におけるビッカーズ硬さの平均値はそれぞれ、１０１、１１０、９２、１２４ＨＶ０．１であって、比較例１、２の場合よりも硬度が低くなっていた。これは、試験例４では、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２の上に比較的硬度の低い物質からなるシリカ含有層４１が積層されているため、見かけ上、硬度が低くなったものと推察される。

次に、比較例４について図１９（ａ）に示す試験片のＱ位置における断面画像を撮影し、図１９（ｂ）〜図１９（ｅ）に示した。同様に、試験例３についても図２０（ａ）〜（ｅ）、図２１（ａ）、図２１（ｂ）にＱ位置とＱ位置における断面画像とを示した。そして、図２１（ａ）、図２１（ｂ）において、それぞれのアルマイト皮膜２０の厚さｔ１、シリカ含有層４１の厚さｔ２を測定した。

比較例４では、図１９（ｅ）に示すように、母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６μｍであった。
試験例３では、図２０（ｃ）に示すＱ１位置において、図２１（ａ）に示すように、母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は５μｍであり、アルマイト皮膜２０に積層されたシリカ含有層４１の厚さｔ２は６μｍであった。また、図２０（ｃ）に示すＱ２位置では図２１（ｂ）に示すように、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６μｍであり、アルマイト皮膜２０に積層されたシリカ含有層４１の厚さｔ２は１３μｍであった。そして、シリカ含有層４１は比較的凹凸の差が大きい状態となっていた。

図１７〜図２１に示すように、本実施例におけるアルマイト皮膜形成工程Ｓ２により、厚さ５〜６μｍの硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成できることが確認できた。また、本実施例におけるシリカ封入工程Ｓ３及び封孔工程Ｓ４により、厚さ６〜１３μｍのシリカ含有層４１を形成できることが確認できた。

次に、表面粗さの評価を行った。比較例４、５及び試験例３、４の表面粗さＲａを測定し、測定結果を下記の表５に示した。表５に示すように、試験例３、４では、比較例４、５の場合に比べて、表面粗さＲａが増加していることが示された。これにより、アルマイト皮膜２０にシリカ３０等が付着していることが推察できる。

次に、比較例４及び試験例３における試験片表面及び試験片断面のＥＰＭＡマッピング分析による成分分布を評価した。ＥＰＭＡマッピング分析は、第１の評価試験と同様に行った。

比較例４について、図１９（ａ）に示すＳ位置の試験片表面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図２２（１）〜（１１）に示した。また、図１９（ａ）に示すＱ位置の試験片断面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図２３（１）〜（１０）に示した。
また、試験例３について、図２０（ａ）に示すＳ位置の試験片表面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図２４（１）〜（１１）に示した。さらに、図２０（ａ）に示すＱ位置の試験片断面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図２５（１）〜（１０）に示した。
図２２〜図２５における各図の（１）〜（１１）は、下記の通り、ＳＥＭ画像と元素ごとの分析結果を示す。
（１）：ＳＥＭ像
（２）：酸素元素Ｏの分布
（３）：ケイ素元素Ｓｉの分布
（４）：硫黄元素Ｓの分布
（５）：アルミニウム元素Ａｌの分布
（６）：マグネシウム元素Ｍｇの分布
（７）：ニッケル元素Ｎｉの分布
（８）：鉄元素Ｆｅの分布
（９）：銅元素Ｃｕの分布
（１０）：カルシウム元素Ｃａの分布
（１１）：ＳＥＭ像（低倍率）

（１）ＳＥＭ像
図２２（１）に示すように、比較例４では表層のアルマイト皮膜２０は複数の孔が散見されたが、図２３（１）に示すように、母材１０の表面にアルマイト皮膜２０が形成され、表層のアルマイト皮膜２０は比較的凹凸が少なく、膜厚は概ね一定であった。一方、図２４（１）に示すように試験例３では、表層に多数のひび割れ状の亀裂が見られるとともに、表層の一部が剥がれて下層が露出していた。そして、図２５（１）に示すように試験例３では、母材１０の表面にアルマイト皮膜２０が形成され、アルマイト皮膜２０上にシリカ含有層４１が積層されていると推察された。

（２）酸素元素Ｏの分布
酸素元素Ｏの分布について、図２２（２）及び図２３（２）に示すように、比較例４では表層に酸素元素Ｏが多量に存在していた。比較例４における表層の酸素元素Ｏはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。また、図２４（２）及び図２５（２）に示すように、試験例３でも表層に酸素元素Ｏが多量に存在していた。試験例３における酸素元素Ｏはシリカ含有層４１の主成分であるシリカ（ＳｉＯ_２）に由来するものと推察される。

（３）ケイ素元素Ｓｉの分布
ケイ素元素Ｓｉの分布について、図２２（３）及び図２３（３）に示すように、比較例３では、ケイ素元素Ｓｉは極めて微量しか存在していなかった。一方、図２４（３）に示すように、試験例３では表層にケイ素元素Ｓｉが多量に存在していた。そして、図２５（３）に示すように、試験例３ではケイ素元素Ｓｉは、アルマイト皮膜２０内に一部存在するとともに、アルマイト皮膜２０に積層されたシリカ含有層４１に多量に存在していた。これにより、試験例３において、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２にシリカ３０が封入されていることが推察されるとともに、シリカ３０がシリカ含有層４１に含まれていることが推察された。

（４）硫黄元素Ｓの分布
硫黄元素Ｓの分布について、比較例４では、図２２（４）に示すように、表層に硫黄元素Ｓが多量に存在しており、図２３（４）に示すように、硫黄元素Ｓがアルマイト皮膜２０に存在していることが確認できた。これは、硫黄元素Ｓがアルマイト皮膜２０を形成する硫酸アルマイトに由来するものであると推察される。
一方、試験例３では、図２４（４）に示すように、表層には硫黄元素Ｓの存在量は少なかったが、図２５（４）に示すように、表層の内側に硫黄元素Ｓが多量に存在している。表層の内側の硫黄元素Ｓは、アルマイト皮膜２０を形成する硫酸アルマイトに由来していると推察される。そして、表層の硫黄元素Ｓは、アルマイト皮膜２０上に形成されたシリカ含有層４１に電解液（硫酸水溶液）由来の硫黄元素Ｓが残留したものと推察される。

（５）アルミニウム元素Ａｌの分布
アルミニウム元素Ａｌの分布について、図２２（５）及び図２３（５）に示すように、比較例４では、表層にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していた。これはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。一方、図２４（５）に示すように、試験例３では、ひび割れの隙間にアルミニウム元素Ａｌが存在し、表層の大半には実質的にアルミニウム元素Ａｌが存在していなかった。そして、図２５（５）に示すように、試験例３では、母材１０にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していることが確認できた。これは、試験例３において表層がシリカ含有層４１により被覆されることにより、アルマイト皮膜２０が表出しない状態となっていると推察される。

（６）マグネシウム元素Ｍｇの分布
マグネシウム元素Ｍｇの分布について、比較例４では、図２２（６）及び図２３（６）に示すように、マグネシウム元素Ｍｇは母材１０に存在し、表層には微量存在していた。これは、当該マグネシウム元素Ｍｇは、母材１０由来のマグネシウム元素Ｍｇであって、母材１０がアルマイト皮膜２０により覆われていることにより、表層の存在量が低下したものと推察される。図２４（６）及び図２５（６）に示すように、試験例３でも、同様の状態となっていた。

（７）ニッケル元素Ｎｉの分布
ニッケル元素Ｎｉの分布について、図２２（７）、図２３（７）に示すように、比較例４では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量は微量であったが、図２４（７）及び図２５（７）に示すように、試験例３では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量が、比較例４に比べて多かった。これは、本実施例における封孔工程Ｓ４で酢酸ニッケル封孔処理を行った際に、処理液の酢酸ニッケル水溶液に由来するニッケル元素Ｎｉが開口部３１付近に残留したことによると推察される。加えて、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２において母材１０から陽イオンとなって電解液中に溶出したＮｉの一部が細孔２３内に残ったことによるものとも考えられる。

（８）カルシウム元素Ｃａの分布
カルシウム元素Ｃａの分布について、図２２（１０）及び図２３（１０）に示すように、比較例４では、表層においてカルシウム元素Ｃａは実質的に存在していなかったが、図２４（１０）及び図２５（１０）に示すように、試験例３では、表層にカルシウム元素Ｃａが存在していた。これは、表層のシリカ含有層４１を形成する際に、コロイダルシリカ液中の微量のカルシウム元素Ｃａがシリカ含有層４１内に残留したことに起因すると推察される。

（９）その他の元素の分布
その他の元素の分布については、比較例４及び試験例３においても同等の傾向を示していた。

次に、試験例４における皮膜における含有元素の割合を評価した。図２６に示すように、試験例４の断面において、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は５．９２７〜６．０５２μｍであった。そして、アルマイト皮膜２０において、母材１０に近い皮膜深部Ａ、皮膜深部Ａよりも外表側であって厚さ方向の略中央位置の皮膜中央部Ｂ、皮膜中央部Ｂよりも外表側の外表近傍部Ｃのそれぞれにおける含有元素の割合を、第１の評価試験の場合と同様に検出し、検出結果を下記の表６に示した。

表６に示すように、アルマイト皮膜２０において、外表側に位置する程、Ｓｉの含有量が増加していることが分かる。そして、図２２〜図２５に示すＥＰＭＡマッピング分析を勘案すると、試験例３、４においてシリカ３０がアルマイト皮膜２０に入り込むとともに、アルマイト皮膜２０の外表にシリカ３０を含むシリカ含有層４１が形成されたことが推察される。

本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１では、アルマイト皮膜２０が硫酸アルマイトからなることにより、アルマイト皮膜２０における母材１０への密着性及び柔軟性が一層高まる。また、比較的安価にアルマイト皮膜２０を形成できるため、コスト面で有利となる。さらに、硫酸アルマイトは成膜速度が速いため、製造期間の短縮化が図られる。また、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜は比較的透明性が高く、染色物質の吸着性が高いことから染色性に優れる。

さらに、本実施例では、硫酸アルマイトによる細孔がストレート状に伸びているため、シリカ封入工程Ｓ３において電気泳動による多孔質層２２の細孔へのシリカ封入が容易となっている。なお、本例においても、実施例１においてアルマイト皮膜２０がクロム酸アルマイトからなることにより奏される作用効果を除いて、実施例１と同等の作用効果を奏する。

（実施例３）
実施例２では、上記製造方法におけるアルマイト皮膜形成工程Ｓ２において、硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したが、これに変えて、本実施例では、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２において、電解液としてシュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）水溶液を使用して、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成した。使用するシュウ酸水溶液の濃度は３〜８％ｗ／ｖとすることができる。本実施例では、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さを５〜７μｍとして、陽極酸化皮膜処理における印加電圧を６０Ｖ、通電時間を３０分とした。なお、その他の工程等は、実施例１の場合と同様にした。

本実施例のシュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０は、実施例２における硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０の場合と同様に、多孔質層２２における図示しない細孔は厚さ方向Ｘにストレートに伸びて多数形成されている。その他の構成は実施例１、２の場合と同様となっており、本実施例において、実施例１２、と同等の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

（第３の評価試験）
次に試験例５、試験例６、比較例６及び比較例７を用いて下記の第３の評価試験を行った。
試験例５、試験例６として、試験片に実施例３のシュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
比較例６、７として、試験片に実施例３の上記製造方法における各工程Ｓ１、Ｓ２を行って、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を形成したものを用意した。なお、アルマイト皮膜２０の目標皮膜厚さは５〜６μｍとした。
各試験片は、実施例１における第１の評価試験と同様に、母材１０と同じ素材とし、各試験片の形状も第１の評価試験と同様の略円板状である。
なお、未処理の試験片として、上記第１の評価試験における比較例１及び比較例２を参照する。

まず、各試験片の外観を評価した。図２７〜図２８に示すように、各試験片の全体と試験片の主面中央位置ｐ５及び主面右方位置ｐ２の拡大図を観察した。図２８（ａ）〜（ｃ）に示す比較例６及び図２８（ｄ）〜（ｆ）に示す比較例７では、図６（ａ）〜（ｆ）に示す比較例１及び比較例２と比べて、外観上に大きな違いは観察されなかったが、アルマイト皮膜特有の自然発色が若干見られた。一方、図２８（ａ）〜（ｃ）に示す試験例５及び図２８（ｄ）〜（ｆ）に示す試験例６では、比較例１、２、４及び５に比べて、若干白味がかって観察された。

次に硬度を評価した。硬度の評価は、ビッカーズ硬さ（ＨＶ）を試験力０．１ｋｇｆで測定することにより行った。測定箇所は、図２７（ａ）、図２７（ｄ）、図２８（ａ）、及び図２８（ｄ）に示すように、各試験片の表面の上下左右部ｐ１〜ｐ４と中央部ｐ５の合計５カ所とした。そして、測定方法は第１の評価試験と同様とし、３回の平均値を算出した。硬度測定の結果を下記の表７に示す。

表７に示すように、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０を有する比較例６、７及び試験例５、６の試験片では、各測定箇所におけるビッカーズ硬さの平均値が１８６〜２４０ＨＶ０．１の範囲内であって、第１の評価試験において表１に示した比較例１、２の場合よりも硬度が大きいことが示された。

次に、比較例６について図２９（ａ）に示す試験片のＱ位置における断面画像を撮影し、図２９（ｂ）〜図２９（ｅ）に示した。同様に、試験例５について図３０（ａ）にＱ１位置を示し、図３０（ｂ）〜（ｅ）にＱ１位置における断面画像を示した。さらに、試験例５について図３１（ａ）にＱ２位置を示し、図３１（ｂ）〜（ｅ）にＱ２位置における断面画像を示した。そして、図３０（ｅ）、図３１（ｅ）において、それぞれのアルマイト皮膜２０の厚さｔ１を測定した。

比較例６では、図２９（ｅ）に示すように、母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６μｍであった。
試験例５では、図３０（ｅ）に示すように母材１０の表面１１を覆うようにアルマイト皮膜２０が形成されており、Ｑ１位置におけるアルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６μｍであった。また、図３１（ｅ）に示すようにＱ２位置におけるアルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６μｍであった。なお、シリカ含有層４１の厚さは比較的薄くなっていた。

次に、表面粗さの評価を行った。比較例６、７及び試験例５、６の表面粗さＲａを測定し、測定結果を下記の表８に示した。表８に示すように、試験例５、６では、比較例６、７の場合に比べて、表面粗さＲａが低下しており、アルマイト皮膜２０の表面の凹凸がシリカ含有層４１により覆われて平滑化されたものと推察される。

次に、比較例６及び試験例５における試験片表面及び試験片断面のＥＰＭＡマッピング分析による成分分布を評価した。ＥＰＭＡマッピング分析は、第１の評価試験と同様に行った。

比較例６について、図２９（ａ）に示すＳ位置の試験片表面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図３２（１）〜（１１）に示した。また、図２９（ａ）に示すＱ位置の試験片断面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図３３（１）〜（１０）に示した。
また、試験例５について、図３０（ａ）に示すＳ位置の試験片表面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図３４（１）〜（１１）に示した。さらに、図３０（ａ）に示すＱ位置の試験片断面において、ＳＥＭ像の取得とＥＰＭＡマッピング分析とを行い、その結果を図３５（１）〜（１０）に示した。
図３２〜図３５において各図の（１）〜（１１）が示す分析対象元素等は、第２の評価試験の場合と同様である。

（１）ＳＥＭ像
図３２（１）に示すように、比較例４では表層のアルマイト皮膜２０は複数の孔が散見されたが、図３３（１）に示すように、母材１０の表面にアルマイト皮膜２０が形成され、表層のアルマイト皮膜２０は比較的凹凸が少なく、膜厚は概ね一定であった。また、図３４（１）及び図３５（１）に示すように試験例５では、表層に多少の凹凸が認められたが膜厚は概ね一定であった。そして、図３５（１）に示すように試験例５では、母材１０の表面にアルマイト皮膜２０が形成され、アルマイト皮膜２０上にシリカ含有層４１が積層されていると推察された。

（２）酸素元素Ｏの分布
酸素元素Ｏの分布について、図３２（２）及び図３３（２）に示すように、比較例６では表層に酸素元素Ｏが多量に存在していた。比較例６における表層の酸素元素Ｏはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。また、図３４（２）及び図３５（２）に示すように、試験例５でも表層に酸素元素Ｏが多量に存在していた。試験例５における酸素元素Ｏはシリカ含有層４１の主成分であるシリカ（ＳｉＯ_２）に由来するものと推察される。

（３）ケイ素元素Ｓｉの分布
ケイ素元素Ｓｉの分布について、図３２（３）及び図３３（３）に示すように、比較例５では、ケイ素元素Ｓｉは極めて微量しか存在していなかった。一方、図３４（３）に示すように、試験例５では表層にケイ素元素Ｓｉが多量に存在していた。そして、図３５（３）に示すように、試験例５ではケイ素元素Ｓｉは、アルマイト皮膜２０内に一部存在するとともに、アルマイト皮膜２０に積層されたシリカ含有層４１に多量に存在していた。これにより、試験例５において、アルマイト皮膜２０の多孔質層２２にシリカ３０が封入されていることが推察されるとともに、シリカ３０がシリカ含有層４１に含まれていることが推察された。

（４）硫黄元素Ｓの分布
硫黄元素Ｓの分布について、比較例６では、図３２（４）に示すように、表層に硫黄元素Ｓが多量に存在しており、図３３（４）に示すように、硫黄元素Ｓがアルマイト皮膜２０に存在していることが確認できた。表層の硫黄元素Ｓはアルマイト皮膜２０を形成する硫酸アルマイトに由来するものであると推察される。
一方、試験例５では、図３４（４）に示すように、表層は硫黄元素Ｓの存在量が少なかったが、図３５（４）に示すように、表層の内側には硫黄元素Ｓが多量に存在していた。表層の内側の硫黄元素Ｓは、アルマイト皮膜２０を形成する硫酸アルマイトに由来していると推察される。そして、表層の硫黄元素Ｓは、アルマイト皮膜２０上に形成されたシリカ含有層４１に電解液（硫酸水溶液）由来の硫黄元素Ｓが残留したものと推察される。

（５）アルミニウム元素Ａｌの分布
アルミニウム元素Ａｌの分布について、図３２（５）及び図３３（５）に示すように、比較例６では、表層にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していた。これはアルマイト皮膜２０を形成するＡｌＯ_２に由来するものと推察される。また、図３４（５）に示すように、試験例５でも表層にアルミニウム元素Ａｌが存在し、図３５（５）に示すように、試験例５でも母材１０にアルミニウム元素Ａｌが多量に存在していた。これは、試験例５において表層に形成されたシリカ含有層４１の厚さが、実施例１のクロム酸アルマイトからなるアルマイト皮膜の場合や実施例２における硫酸アルマイトからなるアルマイト皮膜の場合に比べて薄くなっているため、シリカ含有層４１の下層のアルマイト皮膜２０におけるアルミニウム元素Ａｌが表層から検出されたものと推察される。

（６）マグネシウム元素Ｍｇの分布
マグネシウム元素Ｍｇの分布について、比較例６では、図３２（６）及び図３３（６）に示すように、マグネシウム元素Ｍｇは母材１０に存在し、表層には微量存在していた。これは、当該マグネシウム元素Ｍｇは、母材１０由来のマグネシウム元素Ｍｇであって、母材１０がアルマイト皮膜２０により覆われていることにより、表層の存在量が低下したものと推察される。図３４（６）及び図３５（６）に示すように、試験例５でも、同様の状態となっていた。

（７）ニッケル元素Ｎｉの分布
ニッケル元素Ｎｉの分布について、図３２（７）、図３３（７）に示すように、比較例６では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量は微量であったが、図３４（７）及び図３５（７）に示すように、試験例５では、表層におけるニッケル元素Ｎｉの存在量が、比較例６に比べて多かった。これは、本実施例における封孔工程Ｓ４で酢酸ニッケル封孔処理を行った際に、処理液の酢酸ニッケル水溶液に由来するニッケル元素Ｎｉが開口部３１付近に残留したことによると推察される。加えて、アルマイト皮膜形成工程Ｓ２において母材１０から陽イオンとなって電解液中に溶出したＮｉの一部が細孔２３内に残ったことによるものとも考えられる。

（８）カルシウム元素Ｃａの分布
カルシウム元素Ｃａの分布について、図３２（１０）及び図３３（１０）に示すように、比較例６では、表層においてカルシウム元素Ｃａは実質的に存在していなかったが、図３４（１０）及び図３５（１０）に示すように、試験例５では、表層にカルシウム元素Ｃａが微量存在していた。これは、表層のシリカ含有層４１を形成する際に、コロイダルシリカ液中の微量のカルシウム元素Ｃａがシリカ含有層４１内に残留したことに起因すると推察される。

（９）その他の元素の分布
その他の元素の分布については、比較例６及び試験例５においても同等の傾向を示していた。

次に、試験例６における皮膜における含有元素の割合を評価した。図３６に示すように、試験例６の断面において、アルマイト皮膜２０の厚さｔ１は６．８０３〜６．８４５μｍであった。そして、アルマイト皮膜２０において、母材１０に近い皮膜深部Ａ、皮膜深部Ａよりも外表側であって厚さ方向の略中央位置の皮膜中央部Ｂ、皮膜中央部Ｂよりも外表側の外表近傍部Ｃのそれぞれにおける含有元素の割合を、第１の評価試験の場合と同様に検出し、検出結果を下記の表９に示した。

表９に示すように、アルマイト皮膜２０において、外表側に位置する程、Ｓｉの含有量が増加していることが分かる。そして、図３２〜図３５に示すＥＰＭＡマッピング分析を勘案すると、試験例５、６においてシリカ３０がアルマイト皮膜２０に入り込むとともに、アルマイト皮膜２０の外表にシリカ３０を含むシリカ含有層４１が形成されたことが推察される。

本実施例のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ１では、アルマイト皮膜２０がシュウ酸アルマイトからなることにより、アルマイト皮膜２０における母材１０への密着性及び柔軟性が一層高まる。また、シュウ酸アルマイトはある程度の柔軟性を有するため、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０にはクラックが比較的発生しにくい。また、シュウ酸アルマイトからなるアルマイト皮膜２０は高い耐食性を示す。

さらに、本実施例では、シュウ酸アルマイトによる細孔がストレート状に伸びているため、シリカ封入工程Ｓ３において電気泳動による多孔質層２２の細孔へのシリカ封入が容易となっている。なお、本例においても、実施例１においてアルマイト皮膜２０がクロム酸アルマイトからなることにより奏される作用効果を除いて、実施例１と同等の作用効果を奏する。

本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施例に適用することが可能である。

１ コンプレッサインペラ
１０ 母材
２０ アルマイト皮膜
２１ バリア層
２２ 多孔質層
２３ 細孔
３０ シリカ
３１ 開口部
４０ シリカ層
４１ シリカ含有層

Claims (10)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
   該母材の表面を被覆するバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜と、
   を備え、
   上記細孔には非晶質シリカが封入されている、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
2. 上記アルマイト皮膜は、クロム酸アルマイトからなる、請求項１に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
3. 上記アルマイト皮膜の厚さが３〜８μｍの範囲内である、請求項１又は２に項に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
4. 上記多孔質層にはシリカを主成分とするシリカ含有層が積層されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
5. アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を電解液に浸漬して、該母材の表面に陽極酸化皮膜処理を施して、上記母材の表面を覆うバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜を形成するアルマイト皮膜形成工程と、
   上記細孔に非晶質シリカを封入するシリカ封入工程と、
   を含むターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法。
6. 上記シリカ封入工程では、上記母材をコロイダルシリカ液に浸漬して、電気泳動により上記コロイダルシリカ液に含まれるコロイダルシリカを上記複数の細孔に封入する、請求項５に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法。
7. 上記コロイダルシリカにおけるコロイド粒子の粒径Ｄ５０は５〜５５ｎｍの範囲内である、請求項６に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラの製造方法。
8. アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
   該母材の表面を被覆するバリア層と、該バリア層に積層されるとともに複数の細孔を有する多孔質層とを含むアルマイト皮膜と、
   を備え、
   上記細孔には非晶質シリカが封入されており、
   上記アルマイト皮膜は、硫酸アルマイト又はシュウ酸アルマイトからなる、ターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
9. 上記アルマイト皮膜の厚さが３〜８μｍの範囲内である、請求項８に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。
10. 上記多孔質層にはシリカを主成分とするシリカ含有層が積層されている、請求項８又は９のいずれか一項に記載のターボチャージャ用のコンプレッサインペラ。