[0001] 本发明涉及内燃机的活塞和其表面处理方法。

[0002] 已知在相对于缸体内壁进行滑动的裙部的外周面具有保护膜的内燃机的活塞(例如专利文献1)。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：(日本)特开2010-216362号公报

[0006] 发明所要解决的技术问题

[0007] 以往，对于裙部外周面的流体润滑的摩擦系数未加以考虑。

[0008] 用于解决技术问题的技术方案

[0009] 本发明的一个实施方式的活塞优选在裙部的外周面具有至少一层电沉积膜。

[0010] 因此，能够降低裙部的外周面的流体润滑摩擦系数。附图说明

[0011] 图1表示实施方式的活塞的侧面及截面。

[0012] 图2表示实施方式的缸体及活塞的截面。

[0013] 图3示意性地表示第一实施方式的裙部外周面的截面。

[0014] 图4表示实施方式的电沉积涂装用装置(第一例)。

[0015] 图5表示第一例的电沉积涂装用装置所进行的电沉积涂装的情况。

[0016] 图6表示实施方式的电沉积涂装用装置(第二例)。

[0017] 图7表示第二例的电沉积涂装用装置的液路部件。

[0018] 图8是表示裙部外周面的条痕的高度与流体润滑摩擦系数的关系的实验数据。

[0019] 图9示意性地表示不通过电沉积而形成一层保护膜的情况下的裙部外周面的截面。

[0020] 图10示意性地表示第二实施方式的裙部外周面的截面。

[0021] 图11示意性地表示不通过电沉积而形成两层保护膜的情况下的裙部外周面的截面。

[0022] 图12示意性地表示第三实施方式的裙部外周面的截面。

[0023] 图13表示第三实施方式的实验结果中的裙部外周面的截面。

[0024] 图14示意性地表示第四实施方式的裙部外周面的截面。

[0025] 图15示意性地表示第五实施方式的裙部外周面的截面。

[0026] 图16表示第五实施方式的实验结果中的裙部外周面的截面。

[0027] 图17示意性地表示第六实施方式的裙部外周面的截面。

[0028] 图18表示第六实施方式的实验结果中的裙部外周面的截面。

[0029] 下面，参照附图说明用来实施本发明的一个实施方式的活塞及其表面处理方法的方式。

[0030] [第一实施方式]

[0031] 首先，说明结构。图1是从活塞销孔111的轴心P延伸的方向观察本实施方式的内燃机(以下称为发动机)的活塞1的示意图。右半侧表示在包含活塞1的轴心O的平面内的活塞1的截面。发动机例如为四冲程汽油发动机，但不限于此。活塞1可往复移动地收纳在发动机的缸体2内。图2表示在包含轴心O并与轴心P正交的平面上将与连接杆(连杆)4连接的活塞1与缸体2切割后的截面。缸体2形成为缸体柱，其内壁(内侧的壁面)20大致为圆筒状。即，在与缸体2的轴心正交的平面内，缸体2的内壁20(以下称为缸体内壁20)大致为圆形。在缸体柱上设有缸体盖。缸体盖堵塞缸体2的开口。在活塞1的冠面104、缸体内壁20、以及缸体盖之间划分了燃烧室。活塞1经由活塞销3，与连杆4的一端侧(小端部40)连接。连杆4的另一端侧(大端部)与曲轴连接。

[0032] 活塞1以铝合金(例如Al-Si类的AC8A)为母材(基材)，通过铸造等而成型。活塞1为有底筒状，具有：盖部10、护板部11、以及裙部12。盖部10在其冠部具有冠面104。在盖部10中除冠部以外其他部位的内周侧为中空。在盖部10的外周面，三条环槽101、102、103在活塞1的周向(围绕轴心O的方向)上延伸。在接近冠面104一侧的环槽101、102上分别设置压缩环51、52，在远离冠面104一侧的环槽103上设置油环53。护板部11及裙部12在活塞1的轴心O延伸的方向(轴向)上，相对于环槽101～103而位于与冠面104相反的一侧。裙部12及护板部11的内周侧为中空。在活塞1的径向两侧隔着轴心O、具有一对护板部11。各护板部11具有销毂
110。各销毂110具有活塞销孔111。活塞销孔111贯通销毂110，在活塞1的径向上延伸。在活塞销孔111中嵌合有活塞销3的端部。护板部11的外周面比盖部10(裙部12)的外周面更位于轴心O一侧。在活塞1的径向两侧隔着轴心O而具有一对裙部12。裙部12具有推力侧裙部121与反推力侧裙部122。裙部12在活塞1的周向上被两个护板部11夹持。裙部12的厚度比护板部11薄。在与轴心O正交的平面内，裙部12的外周面(以下称为裙部外周面)120为圆弧状。轴心O至裙部外周面120的距离的两倍(裙部12的外径)比盖部10的外径大若干，只比缸体内壁
20的直径(缸体2的内径)稍小。

[0033] 图3表示在包含轴心O的平面内裙部12的外周侧的截面(部分)。裙部外周面120至少由一层保护膜部13覆盖。在本实施方式中，保护膜部13只是一层电沉积膜130。在裙部外周面120，活塞1的基材100由一层电沉积膜130覆盖，该电沉积膜130在裙部外周面120上露出(换言之，电沉积膜130与缸体内壁20直接相对。关于露出的意思，以下相同)。活塞1在裙部外周面120上具有条痕14。条痕14是在活塞1的周向上延伸的条纹状沟槽，在活塞1的轴向上相互邻接并排列多条。条痕14包括活塞1的基材100上的条痕140。条痕140例如通过车刀的车削加工或基于辊子的滚轧加工，在轴心O的周围形成为螺旋状。条痕140的截面形状(在包含轴心O的平面内的形状)为仿效加工工具的刀尖形状的U形或V形。需要说明的是，条痕140的截面形状例如可以通过部分性地重复加工，因形成为台阶状。邻接的条痕140之间的部位(以下称为顶部)的形状可以为(前端尖锐)突起状，也可以为(前端扁平)平面状。邻接的条痕140之间的距离(条痕间距)为数十μm至数百μm范围内的规定值(例如大约250μm左右)。条痕140的高度或深度为数μm至数十μm范围内的规定值(例如10μm左右)。在此，条痕14的高度(深度)是指裙部外周面120的法线方向(活塞1的径向)上从该条痕14的最低部至最高部(顶部)的距离。需要说明的是，条痕140沿裙部外周面120延伸的方向可以相对于活塞1的轴向具有角度，条痕140例如也可以相对于活塞1的周向倾斜地延伸。条痕140可以不是直线状、而波状蛇行。也可以根据裙部12的位置或范围改变条痕140的形状或大小。

[0034] 电沉积膜130为通过电沉积涂装而形成的保护膜。即，电沉积膜130通过对裙部外周面120的电沉积涂料的电沉积而形成。电沉积膜130作为用来提高裙部外周面120的平滑性的化妆层而挥发作用。电沉积膜130含有树脂(粘接树脂)，该树脂作为具有与其他材料的粘接性的结合剂(粘接剂)。作为粘接树脂，可以使用具有良好耐热性及耐磨损性的树脂，例如聚酰胺酰亚胺纤维树脂(以下称为PAI)。需要说明的是，电沉积膜130的粘接树脂可以含有PAI并且含有其他粘接树脂，或者代替PAI而含有其他粘接树脂，例如聚酰亚胺树脂(以下称为PI)或环氧树脂(以下称为EP)的至少一种树脂。PI与PAI相同，耐热性及耐磨损性良好。PAI、PI、EP粘接性方面也良好。而且，电沉积膜130也可以含有粘接树脂以外的其他添加物。
电沉积膜130不含有石墨或二硫化钼等具有导电性的固体润滑剂。

[0035] 在活塞1的表面处理中，以覆盖裙部外周面120的方式形成有保护膜部13(在本实施方式中为电沉积膜130)。活塞1的表面处理方法具有电沉积膜形成工序。在电沉积膜形成工序中，依次进行电沉积涂装工序、洗涤工序、烧制工序、冷却工序。需要说明的是，在电沉积涂装工序之前，为了提高保护膜部13的密接性等，也可以进行从涂装对象即活塞1(基材100)的裙部外周面120除去油分及污垢等的处理。在电沉积涂装工序中，在水性的电沉积涂料中，将被涂装物即活塞1的裙部12作为电极而暴露，将电沉积涂料一侧作为相对应的电极。例如在使用阳离子类涂料的情况下，将裙部12作为阳极，将电沉积涂料一侧作为阴极。
需要说明的是，也可以使用阴离子类涂料，使极性相反即可。为了调制电沉积涂料，例如，使作为主剂的粘接树脂溶解在水中或使之分散(为胶体状态)。根据需要添加有机溶剂或中和剂、添加剂等。电沉积可以通过恒流法或恒压法来进行。在规定的电沉积条件下，向电极间施加直流电压，通过直流电流。电沉积条件例如为电压数十V～百数十V、处理时间(通电时间)数秒～数十秒。当通过电流时，电沉积涂料中的水发生电解，使含有粘接树脂的涂料粒子具有离子性，该涂料粒子在作为电极的裙部12一侧发生电泳。析出于裙部外周面120的涂料粒子因电阻产生的焦耳热而融化，离子性丧失，变为不可溶性。由此，在裙部外周面120形成覆盖基材100的、具有电绝缘性的(表示非导电性的电阻)保护膜(电沉积膜130)。电沉积膜130的厚度(膜厚)可以通过电沉积条件进行适当调整。

[0036] 图4概括性地表示用来进行电沉积涂装工序的装置5的第一例。装置5具有：电沉积涂料储存单元6、电沉积涂料流通单元7、通电单元8、控制单元9。电沉积涂料储存单元6具有液槽60。液槽60储存电沉积涂料。电沉积涂料流通单元7具有：遮板71、喷嘴72、管路73、以及泵74。在活塞1的径向两侧配置一对遮板71。一个遮板711在活塞1的径向一侧的外周面上覆盖除推力侧裙部121以外的其他区域。另一个遮板712在活塞1的径向另一侧的外周面上覆盖除反推力侧裙部122以外的其他区域。在遮板71与活塞1的外周面之间以围住裙部12的方式配置有密封件(O形环)713。在活塞1的径向两侧配置一对喷嘴72。一个喷嘴721与推力侧裙部121对置，另一个喷嘴722与反推力侧裙部122对置。各喷嘴721、722分别经由管路731、732而与泵74连接。泵74经由管路730而与液槽60连接。泵74从液槽60吸入电沉积涂料，向喷嘴72一侧排出。

[0037] 通电单元8具有：电极、电沉积用配线83、84、以及电源85。电极具有阳极81与阴极82。阳极81配置在活塞1一侧。阳极81为棒状，其顶端与活塞1的冠面104对置。阴极82为圆筒状，配置在各喷嘴72的内周侧(电沉积涂料一侧)。阴极82的内周侧与电沉积涂料相接。阴极
82的外周侧由绝缘材料720进行覆盖(参照图5)。阳极81经由电沉积用配线83与电源85连接。阴极82经由电沉积用配线84与电源85连接。控制单元9具有：控制盘90、促动器、以及控制用配线92～94。促动器具有：阳极驱动用促动器91、遮板驱动用促动器92、以及泵驱动用促动器。阳极驱动用促动器91能够将阳极81相对于活塞1的冠面104进行按压、或使之分离。
遮板驱动用促动器92能够将遮板71相对于活塞1的外周面进行按压、或使之分离。泵驱动用促动器驱动泵74。各促动器分别经由控制用配线92、93、94与控制盘90连接。电源85经由控制用配线95，与控制盘90连接。遮板71及阳极81的位置、泵74的工作状态、以及对电极81、82的通电状态都通过控制盘90进行控制。图5示意性地表示装置5进行的电沉积涂装工序的情况。表示从活塞销孔111的轴心P延伸的方向观察的、在包含活塞1的轴心O的平面内的活塞1等的截面。裙部121、122的各外周面120的周围分别由遮板711、712遮蔽。从泵74排出的电沉积涂料分别从各喷嘴721、722向裙部121、122喷射，与裙部外周面120接触后，由于重力而下落，返回液槽60的内部。电沉积涂料中的粘接树脂从配置于喷嘴72的阴极82的内周面一侧，向成为阳极的裙部外周面120，在喷流中发生电泳。

[0038] 图6是概括表示装置5的第二例的剖视图。电沉积涂料流通单元7具有液路部件75(751、752)。促动器具有液路部件驱动用促动器95(951、952)。在活塞1的径向两侧配置一对液路部件75及液路部件驱动用促动器95。图7是概括表示液路部件75与液路部件驱动用促动器95的立体图。液路部件75由导电性材料形成，具有与裙部外周面120大致相同形状的开口部76。开口部76与裙部外周面120对置。在液路部件75的开口部76的周围与活塞1的外周面之间以围住裙部外周面120的方式配置有密封件(O形环)753。液路部件75构成将裙部外周面120与液路部件75的内周面作为其一部分的液路。即，液路部件75除了开口部76，还具有两个开口部77、78。这两个开口部中的一个开口部77经由管路731或732，与泵74连接，另一个开口部78经由管路733或734，与液槽60连接。经由液路部件75将泵74与液槽60连接的液路将液路部件75的内周面与裙部外周面120作为其一部分。在将泵74与液路部件751连接的管路731上连接有放泄用管路735。管路735在液槽60开口。在管路735上具有放泄阀。阴极82设置在液路部件75上。液路部件驱动用促动器95能够将液路部件75相对于活塞1的外周面进行按压，或使之分离。液路部件75的位置通过控制盘90进行控制。装置5的其他结构与上述第一例相同。泵74经由管路730，从液槽60吸入电沉积涂料，向液路部件75一侧排出。从泵74排出的电沉积涂料通过液路部件75的液路，返回液槽60。在通过液路部件75的液路时，电沉积涂料与裙部外周面120接触。电沉积涂料中的粘接树脂从成为阴极的液路部件75的内周面一侧向成为阳极的裙部外周面120，发生电泳。

[0039] 装置5的第三例具有：液槽、电极、电沉积用配线、以及电源。阳极设置在活塞1的冠面104，阴极设置在液槽的电沉积涂料中。这些电极分别经由电沉积用配线，与电源连接。在活塞1的活塞销孔111上加上遮蔽用的栓。将该活塞1的除盖部10以外其他部分(裙部12及护板部11)浸入液槽的电沉积涂料中，进行通电。从在裙部外周面120上有效形成电沉积膜130的角度出发，优选第一例，次之优选第二例。从装置5的简单化的角度出发，优选第三例。

[0040] 在洗涤工序中，通过洗涤电沉积涂装工序后的裙部12(电沉积膜130)，洗去残存溶液。由此，提高完成度(仕上り性)及表面适应性(上塗適性)。需要说明的是，也可以省略洗涤工序。之后，当通过加热进行干燥(烘干)时，在电沉积膜130上，溶剂挥发并且树脂聚聚合固化。电沉积膜130固化，并且电沉积膜130与裙部外周面120紧密接触。在烧制工序中，在规定的烧制条件下，对洗涤工序后的裙部12(电沉积膜130)进行烧制。通过进行烧制，比单纯的烘干(例如在90℃～120℃下不需要保持时间)，电沉积膜130的硬度与密接性都能提高。烧制条件例如为180℃、30分钟。因为也可以在200℃以下进行低温烧制，所以，在活塞1的基材100为铝合金的情况下也容易适用于烧制工序中。在冷却工序中，对烧制工序后的裙部12(电沉积膜130)进行冷却。需要说明的是，也可以进行自然冷却(通过放置)，而不是进行强制性冷却。

[0041] 接着，说明作用效果。曲轴的旋转运动变换为活塞1的往复运动。活塞1在缸体2的内部进行往复运动时，裙部12的表面中外周面120相对于缸体内壁20进行滑动。由此，因为缸体2的内部中的以活塞销3的轴心P为中心的活塞1的摆动动作被抑制，所以，能够使活塞1的往复运动平滑，并且能够抑制噪音。需要说明的是，本说明书中提及的滑动，包括两方面，即，裙部外周面120(也包括部分)不经由发动机机油的油膜而与缸体内壁20以固体形式彼此接触并相对于该内壁20进行运动，以及裙部外周面120以相对于缸体内壁20经由油膜(即不以固体形式彼此接触)的状态而相对于缸体内壁20进行运动。根据曲轴角度，连杆4相对于缸体2的轴心倾斜。在膨胀冲程(燃烧冲程)或压缩冲程中，从活塞1的冠面104一侧作用有压力。由于力的平衡，在膨胀冲程中活塞1向下止点侧产生行程时，推力侧裙部121被按压向缸体内壁20(推力侧)。在压缩冲程中活塞1向上止点侧产生行程时，反推力侧裙部122被按压向缸体内壁20(反推力侧)。关于按压向缸体内壁20的力(与缸体内壁20的滑动面的表面压力)，受到燃烧压力而与缸体内壁20压接的推力侧裙部121的力大于反推力侧裙部122的力。

[0042] 在裙部外周面120上，通常难以使按压缸体内壁20的力(表面压力或负载)的分布均匀。一般情况下，在裙部外周面120上，出现表面压力相对高的高表面压力区域与相对低的低表面压力区域。裙部外周面120中一部分的范围(以下称之为第一范围)通过具有大于与缸体内壁20之间的油膜厚度的凹凸，成为高表面压力区域。另一方面，裙部外周面120中第一范围以外的范围(以下称之为第二范围)通过具有小于与缸体内壁20之间的油膜厚度的凹凸，成为低表面压力区域。

[0043] 在裙部外周面120中第一范围与缸体内壁20之间油膜的形成易于被阻碍，另一方面，在第二范围与缸体内壁20之间易于形成油膜。发动机开始运转后，出现第一范围(也包括部分)不经由油膜而与缸体内壁20以固体形式彼此接触并进行滑动的情况。例如，在活塞1的上止点附近，由于活塞1的速度下降，并且负载增大等，在缸体内壁20与第一范围之间特别难以形成油膜。当油膜的厚度为两者表面粗糙度以下(润滑间隙为下限值以下)时，两者之间的润滑为边界润滑，在两者之间固体接触更加频繁。即，根据情况，在缸体内壁20与第一范围之间，由于基于斯特里贝克曲线中的负载及速度等条件的参数位于边界润滑区域，所以摩擦系数增大，并且在两者之间可能发生磨损。另一方面，发动机运转时，在大多数情况下，第二范围以在与缸体内壁20之间形成油膜的状态，相对于缸体内壁20进行滑动。即，因为油膜的厚度大于两者的表面粗糙度(润滑间隙大于下限值)，两者之间的润滑为流体润滑，所以，在两者之间不会发生固体接触。即，在大多数情况下，在缸体内壁20与第二范围之间，由于斯特里贝克曲线中的上述参数位于流体润滑范围内，所以摩擦系数减小，并且在两者之间发生磨损的可能性减少。

[0044] 在本实施方式中，在包含第一范围的裙部外周面120上露出活塞1的基材100的情况通过电沉积膜130而被抑制。在裙部外周面120的第一范围内，因为抑制基材100与缸体内壁20以固体形式相互接触，所以活塞1的耐磨性提高。因为PAI及PI的耐磨损性及耐热性良好，所以能够抑制从基材100剥离电沉积膜130。因此，在电沉积膜130含有PAI及PI作为粘接树脂的情况下，上述效果增强。电沉积膜130含有粘接树脂，另一方面不含有固体润滑剂(树脂单独的层)。因此，电沉积膜130的粘接力增强，电沉积膜130与基材100的密接性良好。而且，电沉积膜130通过进行烧制而固化。由此，能够抑制从基材100剥离电沉积膜130。

[0045] 需要说明的是，电沉积膜130(电沉积涂料)也可以含有作为电绝缘体的固体润滑剂，例如氟树脂(聚四氟乙烯。以下称为PTFE)。在该情况下，在第一范围内电沉积膜130与缸体内壁20接触时，也通过上述固体润滑剂，减小裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦力的大小。在本实施方式中，电沉积膜130位于最上层，在裙部外周面120上露出。因此，在发动机开始运转后的更早阶段，可以起到减小上述摩擦力的作用(润滑性)。在该情况下，通过调整电沉积膜130中的固体润滑剂及粘接树脂的含量，能够调节电沉积膜130的磨损性及密接性。关于例如在电沉积膜130中、固体润滑剂的含量为50重量％(以下为wt％)以上且95wt％以下、粘接树脂的含量为5wt％以上且50wt％以下的情况进行说明。电沉积膜130由于固体润滑剂的含量为50wt％以上(粘接树脂的含量为50wt％以下)，而易于磨损。因此，在裙部外周面120相对于缸体内壁20进行滑动时的初始适应性(馴染み性)提高。而且，使粘接树脂的含量为5wt％以上(固体润滑剂的含量为95wt％以下)，能够在某种程度上确保电沉积膜130的粘接力。因此，能够抑制电沉积膜130与基材100的密接性降低。另一方面，在电沉积膜130中固体润滑剂的含量大于0wt％且为50wt％以下、粘接树脂的含量为50wt％以上且不足100wt％的情况下，电沉积膜130由于粘接树脂的含量为50wt％以上(固体润滑剂的含量为
50wt％以下)，而粘接力增高。因此，电沉积膜130与基材100的密接性良好。

[0046] 通常，在裙部外周面上，为了抑制磨损的发生等，可以形成条痕，使之发挥润滑功能。即，在条痕上存留发动机机油(以下称为机油)，即使在发动机停止时也在条痕上保持机油。将保持的机油适当供应给裙部外周面与缸体内壁之间。例如在发动机由停止状态开始运动时、或活塞高速往复移动时，能够抑制出现机油短缺的情况。由此，能够实现抑制在裙部外周面与缸体内壁之间发生磨损、及减小两者之间的摩擦力而使活塞的往复运动平滑。对此，本发明的发明者发现以下的关系。即，在裙部外周面120与缸体内壁20之间的流体润滑下的摩擦系数(以下称为流体润滑摩擦系数)与裙部外周面120的条痕14的高度具有密切的关系，条痕14越低(裙部外周面120接近平滑)，流体润滑摩擦系数越小。条痕14越低，裙部外周面120与缸体内壁20之间的油膜的剪切阻力越小，这有助于降低流体润滑摩擦系数。需要说明的是，所谓的上述裙部外周面120的条痕14的高度，在活塞1的基材100未被保护膜部
13覆盖的情况下，是指在基材100上进行加工的条痕140的高度，在基材100被保护膜部13覆盖的情况下，是指在相当于在基材100上进行加工的条痕140的部位上(作为结果)形成的、该保护膜部13的沟槽(条痕14)的高度。

[0047] 为了调查裙部外周面120的条痕14的高度与流体润滑摩擦系数的关系，进行了实验。在该实验中，使用了盘上芯片(块)型摩擦磨损试验机。将模拟裙部12的试验片(AC8A制)的条痕所形成的表面与模拟缸体内壁20的盘(FC250制)的表面(表面粗糙度：平均0.5μmRa(min.0.42～max.0.66))接触。在施加了规定的负载(表面压力)及润滑油的状态下，以规定的速度使盘旋转。盘的表面相对于试验片的表面进行滑动的方向为与条痕的延伸方向大致正交的方向。为成为流体润滑的状态而调节润滑油的供给量及其他条件。多次改变条痕的高度，测量滑动时的摩擦系数(流体润滑摩擦系数)。图8表示试验条件为表面压力：2.8Mpa、速度：2.0m/sec、润滑油(等级5W-30)的供给量：40ml/min时的摩擦系数相对于条痕的各高度的测量结果。表示测量结果的多个数据(曲线图上的多个点)控制在以一条直线L为中心的规定范围内的区域上。上述直线L为上述摩擦系数相对于条痕的高度成正比例变化的直线。该实验结果表示裙部外周面120的条痕14低时的流体润滑摩擦系数比高时小。

[0048] 通过电沉积膜130，裙部外周面120的平滑性提高。即，在电沉积膜形成工序中，通过由电沉积膜130填埋条痕140的底部，如图3中示意性表示地，条痕14变低(条痕形状平滑化)。在由电沉积膜130覆盖后，裙部外周面120的平滑性比由电沉积膜130覆盖前提高。通过提高平滑性，裙部外周面120与机油接触而进行流体润滑时的摩擦系数(流体润滑摩擦系数)减小。因此，发动机的效率(燃油经济性)提高。发动机运转时，裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦(及该摩擦造成的能量损失)主要由边界润滑下的摩擦、以及流体润滑下的摩擦构成。并且，与运转条件及活塞1的冲程无关，后者的摩擦所占整体的比率比前者的摩擦所占整体的比率压倒性地大。后者的摩擦(流体润滑下的摩擦)通过电沉积膜130而减小，由此，能够有效地降低在裙部外周面120产生的、整体的摩擦(以及能量损失)。需要说明的是，电沉积膜130的膜厚可以在上述能够得到平滑化作用的范围内适当选择。

[0049] 在此，所谓的通过电沉积膜130使条痕14变低(平滑性提高)，表示以下的意思。即，在覆盖活塞1的基材100的保护膜部13表面上，在相当于在基材100上加工的条痕140(覆盖该条痕140)的部位上形成新的条痕141(作为结果)。与(不基于电沉积形成的)一般的保护膜部13相比，电沉积膜130的条痕141的高度低。利用附图具体地说明情况。图9与图3相同，示意性地表示裙部12的外周侧的截面。将条痕140的高度设为a0。将形成于直接覆盖基材100的保护膜部13上的条痕141的高度设为a1。将条痕140最低部至条痕141最低部的距离设为b1。将条痕140最高部(顶部)至条痕141最高部(顶部)的距离设为c1。下式(1)成立。

[0050] a1＝a0+c1－b1   (算式1)

[0051] 通常，涂料由溶剂等的挥发成分与树脂等的固体成分构成。固体成分在涂料干燥(挥发成分挥发)后也作为保护膜残留。挥发成分从涂料中挥发，不作为保护膜残留。在涂装工序后，涂料的挥发成分挥发前的保护膜部13的表面如图9的单点划线所示，与是否为相当于条痕140的部位无关，都假定为没有凹凸的、完全平滑的面。将条痕140的最高部(顶部)至上述挥发前的保护膜部13的表面的距离设为x。条痕140的最低部至上述挥发前的保护膜部13的表面的距离设为(a0+x)。当将固体成分的体积相对于涂料整体的体积(挥发成分的体积与固体成分的体积之和)的比设为α时，下式(2)、(3)成立。

[0052] b1＝(a0+x)α   (算式2)

[0053] c1＝αx   (算式3)

[0054] 需要说明的是，α在普通涂料时为0.3～0.5，但当含有特殊成分时，则为0.1～0.6。根据上式(1)～(3)，下式(4)成立。

[0055] a1＝a0+αx－α(a0+x)＝(1－α)a0   (算式4)

[0056] 即，在涂料的挥发成分挥发前的状态下，即使在相当于条痕140的部位上涂膜是平坦的，也通过挥发成分从该涂膜上挥发，而在保护膜部13的表面形成条痕141。(1－α)a0为该条痕141的高度。该保护膜部13的条痕141比原来的条痕140只低了保护膜部13的涂料中的固体成分的体积比α的量。所谓的通过电沉积膜130使条痕14变低(平滑性提高)，表示a1比(1－α)a0低的意思，所以，可由下式(5)表示。

[0057] a1＜(1－α)a0   (算式5)

[0058] 即，电沉积膜130的条痕141比原来的条痕140低了大于电沉积涂料中的固体成分的体积比α的量。

[0059] 正如上式(4)所示，通过从保护膜部13的涂料中挥发其挥发成分，以在原来的条痕14的高度上乘以上述挥发成分的体积比(1－α)的高度，形成该保护膜部13的条痕14。换言之，该保护膜部13的条痕14只比原来的条痕14低了保护膜部13的涂料中的固体成分的体积比α的量。因此，只要重叠多层非电沉积膜130的普通的保护膜，都能够以与电沉积膜130相同的程度，使裙部外周面120平滑化。在本实施方式中，通过使用电沉积膜130，如上式(5)所示，条痕14降低了大于体积比α的量。通过单独的电沉积膜130，而不是重叠多层保护膜，能够有效地使裙部外周面120平滑化。因此，能够简化活塞1的制造工序。需要说明的是，裙部
12也可以具有不只一层而是多层的电沉积膜130。本实施方式的裙部12只具有一层电沉积膜130。因为不是重叠多层电沉积膜130，所以，能够简化活塞1的制造工序。

[0060] 需要说明的是，电沉积膜130实现的裙部外周面120的平滑化(条痕变低)的机制例如可以认为是以下几点。在电沉积涂装工序中，通电时析出于裙部外周面120的涂料丧失导电性。即，电阻增大，电流不再流动。因此，保护膜停止生长，可以在裙部外周面120上形成均一厚度的薄膜。但是，在条痕14的底部(谷部)与顶部(脊部)，焦耳热的散热状态不同。这一点可以认为有助于其平滑化。即，z在条痕14的顶部散热性良好，但在底部积聚热。因此，在底部由于涂料粒子融着(融着)而实现的保护膜生长增快。另一方面，在裙部外周面120上析出涂料后，由于电解而产生的气体，而使保护膜多孔化，所以，实际上保护膜的电阻并没有升高那么多，电流继续流动。因此，保护膜继续成长，并且在条痕14的底部，保护膜的生长速度增快。由此，膜厚的均一化被阻碍，以填埋条痕14的底部的方式形成有保护膜。需要说明的是，多孔状态的保护膜通过在下一步的烧制(烘干)工序中熔化、流动而成为连续膜。

[0061] 需要说明的是，活塞1不必一定具有条痕140。即，也可以在裙部外周面120的基材100上没有条痕140的活塞1上设置电沉积膜130。在本实施方式中，基材100在裙部外周面
120上具有条痕140。由此，裙部外周面120的基材100的表面积增加，基材100与电沉积膜130的接触面积增加，两者的粘接力提高。因此，因为能够抑制电沉积膜130从基材100剥离，所以，能够更可靠地抑制第一范围内基材100与缸体2的固体接触。即使在电沉积膜130已从基材100上剥离的情况下，形成于基材100上的条痕140也在裙部外周面120露出，能够发挥条痕140实现的润滑功能。

[0062] 为了提高电沉积膜130实现的裙部外周面120的平滑化，使电沉积涂料的固体成分(涂料粒子)更接近非导电性是重要的。即，当向电沉积涂料中添加导电性的固体成分时，因通电而形成于裙部外周面120的保护膜则具有导电性。因为该保护膜的电阻小，所以，焦耳热的产生减少。因此，在条痕14的底部与顶部，涂料粒子融着实现的保护膜的生长速度变得几乎没有区别。由此，膜厚的均一化被促进，难以以掩埋条痕14的底部的方式形成保护膜(平滑化被阻碍)。上述导电性的固体成分含有导电性的固体润滑剂，例如石墨(以下称为C)或二硫化钼(以下称为MoS2)。对此，本实施方式的电沉积涂料不含有导电性的固体润滑剂。因此，因为电沉积涂料更接近非导电性，所以，电沉积膜130实现的上述平滑化作用得到提高。需要说明的是，容许某种程度上维持电沉积涂料的非导电性，只要能够得到电沉积膜
130实现的上述平滑化作用，容许向电沉积涂料中添加或混入少量的导电性的固体成分(固体润滑剂)。而且，也容许作为电绝缘体的固体润滑剂(PTFE等)包含在电沉积涂料中。即，在向电沉积涂料中添加非导电性的固体润滑剂的情况下，通电时的电沉积涂料也表现出与完全不添加固体润滑剂的情况相同的特性，而以填埋条痕14的底部的方式形成电沉积膜130。
需要说明的是，电沉积膜130中含有的固体润滑剂只要是比C或MoS2更具非导电性即可，不限于PTFE。

[0063] 在基材100与电沉积膜130之间不存在其他的保护膜。在电沉积涂装工序中，基材100相对于电沉积涂料，在裙部外周面120露出。因此，裙部外周面120易作为电极发挥作用，容易形成电沉积膜130。

[0064] [第二实施方式]

[0065] 首先，关于结构进行说明。图10表示本实施方式中的在包含活塞1的轴心O的平面内的裙部12的外周侧的截面。保护膜部13具有电沉积膜130，并且除了电沉积膜130还具有一层保护膜。即，活塞1的裙部12具有两层保护膜。电沉积膜130以外的上述保护膜为润滑保护膜131。保护膜部13从活塞1的基材100一侧依次具有电沉积膜130与润滑保护膜131。电沉积膜130覆盖基材100。电沉积膜130的组成与第一实施方式相同。润滑保护膜131覆盖电沉积膜130，在裙部外周面120上露出。润滑保护膜131含有固体润滑剂与粘接树脂。固体润滑剂为C。需要说明的是，润滑保护膜131的固体润滑剂可以含有C并且含有其它固体润滑剂，或者代替C而含有固体润滑剂，例如可以为MoS2或PTFE的至少一种润滑剂。粘接树脂具有使固体润滑剂固定在被涂装物上的功能，例如使用PAI。需要说明的是，润滑保护膜131的粘接树脂可以含有PAI并且含有其它粘接树脂，或者代替PAI而含有其他粘接树脂，例如可以为PI或EP的至少一种树脂。润滑保护膜131中固体润滑剂的含量为50wt％以上且95wt％以下，粘接树脂的含量为5wt％以上且50wt％以下。

[0066] 活塞1的表面处理方法(本处理)具有电沉积膜形成工序与润滑保护膜形成工序。在本处理中，依次进行电沉积膜形成工序与润滑保护膜形成工序。电沉积膜形成工序的流程与第一实施方式相同。在润滑保护膜形成工序中，将在粘接树脂的溶液中使固体润滑剂分散的涂料向对象物表面上涂抹，通过进行烘干而形成干燥保护膜的、所谓的烘干法。在润滑保护膜形成工序中，依次进行涂装工序、干燥工序、以及冷却工序。需要说明的是，在涂装工序之前，为了提高润滑保护膜131的密接性等，也可以进行从作为涂装对象的裙部外周面
120(电沉积膜130)除去油分及污垢等的处理。在涂装工序中，通过丝网印刷，在裙部外周面
120(电沉积膜130)上涂抹涂料。需要说明的是，也可以通过丝网印刷以外的其他印刷、或基于喷射等的涂料喷涂、或在涂料中浸渍来进行涂抹。对于调制涂料，例如可以在有机溶剂中混合粘接树脂与固体润滑剂，在该溶液中根据需要添加添加剂或硬质粒子，使用砂磨机进行混合/分散。涂料可以根据需要而通过有机溶剂进行稀释。通过涂装工序，在裙部外周面
120形成覆盖电沉积膜130的涂膜。在干燥工序中，在以90℃～120℃进行加热(无需保持时间)等干燥条件下，使涂膜烘干。例如当涂料为不粘手的状态时，干燥工序结束。通过干燥而从上述涂膜除去挥发成分(有机溶剂)，并且通过烧接而将固体润滑剂经由粘接树脂固定在裙部外周面120上，形成润滑保护膜131。在冷却工序中，对烧制工序后的裙部12(润滑保护膜131)进行冷却。需要说明的是，也可以为自然冷却而非强制性冷却。

[0067] 需要说明的是，可以将润滑保护膜形成工序中的干燥工序换成烧制工序，也可以将电沉积膜形成工序中的烧制工序换成(与润滑保护膜形成工序中相同的)干燥工序。对于各保护膜，进行干燥还是烧制，作为形成整体的(多层)保护膜的工序，可以考虑四种情况。但是，为了整体提高保护膜的强度，优选在形成整体的保护膜的工序中进行一次以上的烧制(至少烧制一层保护膜)。因此，当除去一次也不烧制(对所有的保护膜进行干燥)的情况时，对各保护膜进行干燥还是烧制，作为形成整体的保护膜的工序，可以考虑三种情况。在本实施方式中，作为形成整体的保护膜的代表性工序，例举出电沉积膜形成工序包括烧制工序、润滑保护膜形成工序包括干燥工序的情况。

[0068] 接着，说明作用效果。通过润滑保护膜131，在发动机开始运转后的较早期(初期)，能够减少裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦。即，在第一范围内，即使在裙部外周面120与缸体内壁20之间未形成油膜，也因为润滑保护膜131在裙部外周面120上露出，所以，通过润滑保护膜131的固体润滑剂，能够减小两者之间的摩擦力的大小。需要说明的是，润滑保护膜131中固体润滑剂的含量可以为50wt％以下(粘接树脂的含量为50wt％以上)。在该情况下，润滑保护膜131的粘接力增强，润滑保护膜131与电沉积膜130的密接性良好。在本实施方式中，润滑保护膜131中固体润滑剂的含量为50wt％以上(粘接树脂的含量为
50wt％以下)。润滑保护膜131由于含有大量固体润滑剂(粘接树脂少)而易于磨损。因此，活塞1的外周面相对于缸体内壁20滑动时的初始适应性提高。即，第一范围(润滑保护膜131的表面)在早期进行磨损而变平滑化，尽快与缸体内壁20适应。在第一范围内快速形成平滑的滑动面，使润滑间隙大于下限值。由此，第一范围的润滑由边界润滑变为流体润滑。而且，通过提高平滑性，第一范围(以及后面叙述的第二范围)上的流体润滑摩擦系数减小。由此，能够减小裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦力的大小，减少在裙部12上的摩擦损失。

[0069] 润滑保护膜131中粘接树脂的含量为5wt％以上(固体润滑剂的的含量为95wt％以下)。由此，能够在某种程度上确保润滑保护膜131的粘接力，抑制润滑保护膜131与电沉积膜130的密接性降低。因为润滑保护膜131未进行烧制，所以比进行了烧制的情况更易于磨损。因此，易于获得润滑保护膜131实现的初始适应性。需要说明的是，为了提高初始适应性，作为润滑保护膜131中所含有的粘接树脂，也可以使用耐磨损性低的树脂。

[0070] 通过电沉积膜130，在裙部外周面120的至少第二范围内，使基材100上的条痕形状平滑化(条痕14通过电沉积膜130而变低)。以覆盖被平滑化的裙部外周面120(电沉积膜130)的方式形成润滑保护膜131，由此(作为结果)润滑保护膜131的表面也被平滑化。即，由润滑保护膜131覆盖的裙部外周面120(至少第二范围)被平滑化。由此，第二范围内的流体润滑摩擦系数减小。以往，已知在裙部外周面具有含有固体润滑剂且磨损性高的保护膜的活塞。在该活塞上，在裙部外周面的第一范围内，保护膜通过在初期进行磨损而与缸体的内壁适应，从边界润滑变为流体润滑，并且流体润滑摩擦系数减小。但是，在第一范围以外的第二范围中，保护膜因为不会与缸体的内壁直接接触的同时移动，所以仍然为流体润滑，并且形成于第二范围的保护膜的条痕的高度没有变化。因此，在与机油的接触面即第二范围中，因为平滑性低，所以表现出高摩擦。对此，在本实施方式的活塞1中，在与机油的接触面即第二范围中，通过电沉积膜130而使条痕14变低，由此，平滑性提高。因此，不只在第一范围，在第二范围内也能够减小流体润滑下的摩擦。即，遍及裙部外周面120(包括第一范围与第二范围)的整体，流体润滑下的摩擦系数(摩擦力)减小。

[0071] 由两层保护膜130、131覆盖的裙部外周面120的条痕14的高度通过电沉积膜130而降低(平滑性提高)的意思可以按照第一实施方式来理解。利用表示与图9相同的示意性截面的图11，进行以下说明。a0、a1、b1、c1与图9相同。在覆盖电沉积膜130的润滑保护膜131的表面上，在相当于条痕141的部位上形成(作为结果)沟槽(条痕142)。将条痕142的高度设为a2。将条痕141最低部至条痕142最低部的距离设为b2。将条痕141最高部(顶部)至条痕142最高部(顶部)的距离设为c2。下式(6)成立。

[0072] a2＝a1+c2－b2(数6)

[0073] 在润滑保护膜131的涂装工序后，涂料的挥发成分挥发前的润滑保护膜131的表面如图11的双点划线所示，假定为没有凹凸的、完全平滑的面。将条痕141最高部(顶部)至上述挥发前的润滑保护膜131表面的距离设为y。将条痕141最低部至上述挥发前的润滑保护膜131表面的距离设为(a1+y)。将润滑保护膜131的固体成分的体积相对于涂料整体的体积的比设为β。固体成分为固体润滑剂或树脂等。下式(7)、(8)成立。

[0074] b2＝(a1+y)β   (算式7)

[0075] c2＝β   (算式8)

[0076] 需要说明的是，当是普通的涂料时β为0.3～0.5，但当含有特殊成分时，则为0.1～0.6。根据上式(6)～(8)，下式(9)成立。

[0077] a2＝a1+βy－β(a1+y)＝(1－β)a1   (算式9)

[0078] (1－β)a1是以a1为基础而通过从润滑保护膜131的涂料中挥发其挥发成分而在润滑保护膜131的表面上形成的条痕142的高度。利用上式(4)，可以将上式(9)置换为下式(10)。

[0079] a2＝(1－α)(1－β)a0   (算式10)

[0080] 即，该保护膜130、131的多层上的条痕142只比原来的条痕140低了保护膜130、131的各涂料中的固体成分的体积比α、β的量。所谓的通过电沉积膜130使条痕142的高度降低(平滑性提高)，是指a2比(1－α)(1－β)a0低的意思，所以可由下式(11)表示。

[0081] a2＜(1－α)(1－β)a0   (算式11)

[0082] 该式(11)也可以从上式(5)、(9)导出。

[0083] 正如上式(9)，通过从润滑保护膜131的涂料中挥发其挥发成分，以向电沉积膜130的条痕141的高度a1乘以上述挥发成分的体积比(1－β)后的高度a2，形成润滑被膜131的条痕142。换言之，润滑保护膜131的条痕142只比原来的条痕141低了润滑保护膜131的涂料中的固体成分的体积比β的量。当与上式(5)、(11)相比时，通过润滑被膜131，条痕142进而比第一实施方式(条痕141)只低了β的量。因此，与单独有电沉积膜130的情况相比，裙部外周面120更有效地被平滑化。

[0084] 电沉积膜130含有粘接树脂，另一方面，不含有固体润滑剂。因此，电沉积膜130的粘接力增强，电沉积膜130与基材100的密接性良好。而且，电沉积膜130与润滑保护膜131的密接性良好。另外，电沉积膜130通过烧制而固化。因此，能够抑制电沉积膜130从基材100剥离。需要说明的是，与第一实施方式相同，电沉积膜130也可以含有为电绝缘体的固体润滑剂。在该情况下，与第一实施方式1相同，能够得到电沉积膜130实现的平滑化作用，并且当通过润滑保护膜131的磨损等而使沉积膜130在裙部外周面120上露出时，则能够得到含有固体润滑剂的电沉积膜130实现的润滑性等。

[0085] [第三实施方式]

[0086] 首先，关于结构进行说明。图12表示本实施方式中的在包含活塞1的轴心O的平面内的裙部12的外周侧的截面。与第二实施方式相同，裙部12具有两层保护膜。保护膜从基材100一侧依次具有润滑保护膜131与电沉积膜130。润滑保护膜131覆盖基材100。润滑保护膜
131含有C作为固体润滑剂。需要说明的是，固体润滑剂可以含有C和MoS2，或者代替C而含有MoS2。润滑保护膜131中固体润滑剂的含量为大于0wt％且50wt％以下，粘接树脂的含量为
50wt％以上且不足100wt％。电沉积膜130覆盖润滑保护膜131，在裙部外周面120上露出。电沉积膜130的组成与第一实施方式相同。

[0087] 在活塞1的表面处理方法(本处理)中，依次进行润滑保护膜形成工序与电沉积膜形成工序。在润滑保护膜形成工序中，依次进行涂装工序、烧制工序、冷却工序。在烧制工序中，将涂装工序后的裙部12(润滑保护膜131)以例如180℃下30分钟或200℃下20分钟等烧制条件下进行烧制。由此，与单纯的烘干相比，润滑保护膜131的硬度与密接性提高。润滑保护膜形成工序中的其他的工序与第二实施方式相同。在电沉积膜形成工序中，依次进行电沉积涂装工序、洗涤工序、干燥工序、冷却工序。在干燥工序中，在90℃～120℃下进行加热(无需保持时间)等干燥条件下，使涂膜烘干。例如当涂料为不粘手的状态时，干燥工序结束。电沉积膜形成工序中的其他的工序与第一实施方式相同。需要说明的是，也可以省略洗涤工序。

[0088] 接着，说明作用效果。通过电沉积膜130及润滑保护膜131，能够抑制基材100在裙部外周面120上露出。因此，与第一实施方式相同，活塞1的耐磨性提高。

[0089] 通过电沉积膜130，裙部外周面120的平滑性提高。由此，至少在第二范围内，流体润滑摩擦系数减小。电沉积膜130不含有固体润滑剂。因此，电沉积膜130的粘接力增强，电沉积膜130与润滑保护膜131的密接性良好。需要说明的是，与第一实施方式相同，电沉积膜130也可以含有作为电绝缘体的固体润滑剂。在该情况下，能够得到电沉积膜130实现的平滑化作用，并且能够得到电沉积膜130实现的润滑性等。在本实施方式中，电沉积膜130因为不含有固体润滑剂，所以比含有固体润滑剂的情况相比，具有耐磨损性。另一方面，电沉积膜130因为未进行烧制，所以与进行烧制的情况相比，易于磨损。因此，在第一范围内电沉积膜130在初期磨损而平滑化，易于与缸体内壁20尽快适应。而且，被电沉积膜130覆盖的润滑保护膜131易于在裙部外周面120上露出。由此，易于获得润滑保护膜131的优势(润滑性及初始适应性)。需要说明的是，为了使电沉积膜130易于磨损，作为电沉积膜130中含有的粘接树脂，也可以使用耐磨损性低的树脂。而且，在电沉积膜130中含有作为电绝缘体的固体润滑剂的情况下，也可以增加固体润滑剂的含量(换言之，减少粘接树脂的含量)。

[0090] 润滑保护膜131含有固体润滑剂(固体润滑剂的含量大于0wt％)。因此，在第一范围内，如果通过电沉积膜130磨损等，使润滑保护膜131在裙部外周面120上露出，则与第二实施方式相同，能够通过固体润滑剂减小裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦力的大小。需要说明的是，润滑保护膜131中的固体润滑剂的含量也可以为50wt％以上。在该情况下，润滑保护膜131易于磨损。因此，在第一范围内，如果通过电沉积膜130的磨损等，使润滑保护膜131在裙部外周面120上露出，则与第二实施方式相同，通过润滑保护膜131的表面在初期磨损而平滑化，使初始适应性良好。在本实施方式中，润滑保护膜131中粘接树脂的含量为50wt％以上(固体润滑剂的含量为50wt％以下)。因此，润滑保护膜131的粘接力增强，润滑保护膜131与基材100的密接性良好。而且，润滑保护膜131与电沉积膜130的密接性良好。此外，润滑保护膜131通过进行烧制而固化。因此，能够抑制润滑保护膜131从基材100剥离。需要说明的是，基材100在裙部外周面120上具有条痕140。由此，能够在基材100上更牢固地粘接润滑保护膜131。润滑保护膜131中含有的固体润滑剂为C或MoS2，具有导电性。因此，在电沉积涂装工序中，被润滑保护膜131覆盖的裙部外周面120容易起到电极的作用，容易在润滑保护膜131之上形成电沉积膜130。

[0091] 图13表示在电沉积涂装工序中的电沉积条件为60V、5秒时的实验结果中、包含活塞1的轴心O的平面内裙部12的外周侧的截面。表1表示在该实验中形成的各保护膜的膜厚与条痕14的高度。(表1)

[0092] [表1]

[0093]层 条痕高度(μm) 膜厚(μm)
电沉积膜 1.7 2.0
润滑保护膜 6.5 6.9
活塞基材 9.5 —

[0094] 在此膜厚是指，在裙部外周面120的法线方向上、某层保护膜的条痕14的最高部(顶部)至覆盖该保护膜的下一层保护膜的条痕14的最高部(顶部)的距离。需要说明的是，用来测量膜厚的基准位置不限于条痕14的顶部。膜厚及条痕14的高度各数值表示针对多个条痕14进行平均的数值。在基材100上进行加工的条痕140的高度a0为9.5μm。润滑保护膜131的膜厚为6.9μm。形成于润滑保护膜131的条痕141的高度a1为6.5μm。电沉积膜130的膜厚为2.0μm。形成于电沉积膜130的条痕142的高度a2为1.7μm。条痕14的高度通过电沉积膜
130而降低(平滑性提高)的意思可以按照第二实施方式来理解。a1(＝6.5μm)相当于“以条痕140的高度a0为基础、从润滑保护膜131的涂料中挥发其挥发成分而实现的条痕141的高度(1－β)a0”。a2(＝1.7μm)相当于比“以条痕141的高度a1为基础、从电沉积涂料中挥发其挥发成分而实现的条痕142的高度(1－α)a1＝(1－α)(1－β)a0”低的高度。

[0095] 根据图8的曲线图(直线L)，流体润滑摩擦系数在裙部外周面120的条痕14的高度为a0(＝9.5μm)时大约为0.012，为a1(＝6.5μm)时为0.009，为a2(＝1.7μm)时大约为0.004。因此，在本实施方式的活塞1中，可知与在裙部外周面120上露出基材100的条痕140的情况(以下称为第一比较例)相比，通过将条痕14的高度从a0向a2降低，可使流体润滑摩擦系数降低至大约1/3。而且，可知与裙部外周面120(基材100)只由润滑保护膜131覆盖的情况(以下称为第二比较例)相比，通过使条痕14的高度从a1向a2降低，可使流体润滑摩擦系数降低至大约4/9。需要说明的是，根据图8的曲线图，流体润滑摩擦系数在裙部外周面120的条痕
14的高度为2.0μm以下时、大约为0.0045以下。可知此时，流体润滑摩擦系数与第一比较例相比，降低至大约3/8以下，与第二比较例相比，降低至大约一半以下

[0096] 表2是表示使电沉积条件改变时的条痕142的高度a2的实验结果。条痕140、141的高度a0、a1及润滑保护膜131的膜厚与电沉积条件为60V、5秒时的上述实验结果相同。(表2)[0097] [表2]

[0098]

[0099] 在处理时间(通电时间)为5秒的情况下，当电压为40V时a2为5.0μm，当电压为60V时a2为1.7μm。在处理时间为10秒的情况下，当电压为40V时a2为6.3μm，电压为60V时a2为1.6μm，当电压为80V及100V时a2为1.5μm。需要说明的是，在a0为7.5μm、a1为5.3μm的条件下，在处理时间为15秒的情况下，当电压为40V时a2为1.1μm，当电压为60V时a2为1.0μm。在相同条件下，在处理时间为30秒的情况下，当电压为40V时a2为1.3μm，当电压为60V时a2为
0.9μm。在电压为40V时，在处理时间为10秒以下的情况下，a2没有从条痕141的高度上大幅降低。当电压为60V时，即使处理时间为10秒以下，a2也会从条痕141的高度上大幅降低，成为2.0μm以下。这样，即使电压大于60V，在处理时间为10秒的情况下，a2也没有发生较大变化。当电压为60V时，即使处理时间为5秒，a2与10秒时相比没有发生较大变化。因此，可知用来保持电压低、缩短处理时间、且使a2降低至2.0μm以下的电沉积条件只要是60V、5秒即可。
在基材100与电沉积膜130之间存在润滑保护膜131。电沉积通过在润滑保护膜131中流动电流，在润滑保护膜131的表面析出电沉积涂料来进行。润滑保护膜131其导电性比基材100低，其以6.9μm的膜厚覆盖基材100。可知即使在该情况下，以60V、5秒这样的电沉积条件，也能够如上述形成条痕142的高度a2降低至2.0μm以下的电沉积膜130。

[0100] 当电沉积条件为60V、5秒时，电沉积膜130的膜厚为2.0μm。该值比润滑保护膜131的膜厚(6.9μm)大幅减小。通过这样抑制电沉积膜130的膜厚增大，电沉积膜130变得易于磨损。由此，如上所述初始适应性及润滑性提高。需要说明的是，为了使初始适应性等提高，电沉积膜130的膜厚不限于2.0μm，例如可以比大约3.0μm厚若干，优选为3μm以下(大于0μm)。

[0101] [实施方式4]

[0102] 首先，关于结构进行说明。图14表示本实施方式中的在包含活塞1的轴心O的平面内的裙部12的外周侧的截面。保护膜部13具有电沉积膜130，并且除了电沉积膜130还具有下层保护膜(第一保护膜)132及上层保护膜(第二保护膜)133。即，活塞1的裙部12具有三层保护膜。下层保护膜132及上层保护膜133是使含有粘接树脂与固体润滑剂的润滑保护膜多层化的膜。保护膜部13从基材100一侧依次具有电沉积膜130、下层保护膜132、以及上层保护膜133。电沉积膜130覆盖基材100。电沉积膜130的组成与第一实施方式相同。下层保护膜132位于比上层保护膜133更接近基材100的一侧即下层侧，并覆盖电沉积膜130。下层保护膜132含有PAI作为粘接树脂。需要说明的是，粘接树脂可以含有PAI并且含有PI或EP的至少一种，或者代替PAI而含有PI或EP的至少一种。下层保护膜132含有C作为固体润滑剂。需要说明的是，固体润滑剂含有C并且含有MoS2或PTFE的至少一种，或者代替C而含有MoS2或PTFE的至少一种。下层保护膜132中固体润滑剂的含量为大于0wt％、50wt％以下，粘接树脂的含量为50wt％以上且不足100wt％。上层保护膜133位于比下层保护膜132更远离基材100的一侧即上层侧。上层保护膜133覆盖下层保护膜132，在裙部外周面120上露出。上层保护膜133含有PAI作为粘接树脂。需要说明的是，粘接树脂可以含有PAI并且含有PI或EP的至少一种，或者代替PAI而含有PI或EP的至少一种。上层保护膜133含有MoS2作为固体润滑剂。需要说明的是，固体润滑剂含有MoS2并且含有C或PTFE的至少一种，或者代替MoS2而含有C或PTFE的至少一种。上层保护膜133中的固体润滑剂的含量为50wt％以上且95wt％以下，粘接树脂的含量为5wt％以上且50wt％以下。

[0103] 活塞1的表面处理方法(本处理)具有电沉积膜形成工序、下层保护膜形成工序、以及上层保护膜形成工序。在本处理中，依次进行电沉积膜形成工序、下层保护膜形成工序、上层保护膜形成工序。电沉积膜形成工序的流程与第一实施方式相同。下层保护膜形成工序及上层保护膜形成工序的流程与第二实施方式的润滑保护膜形成工序的流程相同。需要说明的是，可以将电沉积膜形成工序中的烧制工序改变为干燥工序，也可以将下层保护膜形成工序中的干燥工序改变为烧制工序，还可以将上层保护膜形成工序中的干燥工序改变为烧制工序。针对各保护膜进行干燥还是烧制，作为形成整体的保护膜的工序，可以考虑八种情况。除去一次也不烧制(对所有保护膜进行干燥)的情况以外，作为形成整体的保护膜的工序，可以考虑七种情况。在本实施方式中，作为形成整体的保护膜的代表性工序，例举电沉积膜形成工序包括烧制工序、下层保护膜形成工序及上层保护膜形成工序包括干燥工序的情况。

[0104] 接着，说明作用效果。保护膜部13依次具有下层保护膜132与上层保护膜133。通过上层保护膜133，可以起到与第二实施方式的润滑保护膜相同的作用效果(初始适应性等)。下层保护膜132含有固体润滑剂(固体润滑剂的含量大于0wt％)。因此，在第一范围内，通过上层保护膜133的磨损等，如果下层保护膜132在裙部外周面120上露出，则与第二实施方式相同，通过下层保护膜132的固体润滑剂，能够减小裙部外周面120与缸体内壁20之间的摩擦力的大小。下层保护膜132中粘接树脂的含量为50wt％以上(固体润滑剂的含量为50wt％以下)。因此，下层保护膜132的粘接力增强，下层保护膜132与电沉积膜130的密接性良好。
而且，下层保护膜132与上层保护膜133的密接性良好。

[0105] 通过电沉积膜130，能够起到与第二实施方式的电沉积膜130相同的作用效果(平滑性提高等)。即，由润滑保护膜(上层保护膜133)覆盖的裙部外周面120被平滑化。由三层保护膜覆盖的裙部外周面120的条痕14的高度通过电沉积膜130而降低(平滑性提高)的意思可以按照第一、第二实施方式来理解。例如，将下层保护膜132中固体成分的体积相对于涂料整体的体积之比设为β，将上层保护膜133中固体成分的体积相对于涂料整体的体积之比设为γ，与第二实施方式相同地进行计算即可。通过除了电沉积膜130以外还形成多层(两层)保护膜132、133，能够更有效地使裙部外周面120平滑化。需要说明的是，与第二实施方式相同，电沉积膜130也可以含有为电绝缘体的固体润滑剂。

[0106] [实施方式5]

[0107] 首先，关于结构进行说明。图15表示本实施方式中的在包含活塞1的轴心O的平面内的裙部12的外周侧的截面。与第四实施方式相同，裙部12具有三层保护膜。保护膜部13从基材100一侧，依次具有下层保护膜132、电沉积膜130、以及上层保护膜133。下层保护膜132覆盖基材100。下层保护膜132的组成与第三实施方式的润滑保护膜131相同。电沉积膜130覆盖下层保护膜132。电沉积膜130的组成与第一实施方式相同。上层保护膜133覆盖电沉积膜130，在裙部外周面120露出。上层保护膜133的组成与第四实施方式相同。在活塞1的表面处理方法(本处理)中，依次进行下层保护膜形成工序、电沉积膜形成工序、上层保护膜形成工序。下层保护膜形成工序的流程与第三实施方式的润滑保护膜形成工序的流程相同。电沉积膜形成工序的流程与第三实施方式相同。上层保护膜形成工序的流程与第四实施方式相同。

[0108] 接着，说明作用效果。通过上层保护膜133，能够得到与第二实施方式的润滑保护膜131相同的作用效果(初始适应性等)。通过电沉积膜130，与第二实施方式的电沉积膜130相同，由润滑保护膜(上层保护膜133)覆盖的裙部外周面120(至少第二范围)被平滑化。电沉积膜130不含有固体润滑剂。因此，电沉积膜130的粘接力增强，电沉积膜130与下层保护膜132的密接性良好。而且，电沉积膜130与上层保护膜133的密接性良好。需要说明的是，与第二实施方式相同，电沉积膜130也可以含有作为电绝缘体的固体润滑剂。因为电沉积膜130未进行烧制，所以，与第三实施方式的电沉积膜130相同，在第一范围内，电沉积膜130(连同上层保护膜133)在初期磨损而平滑化，易于与缸体内壁20尽快适应。而且，因为被电沉积膜130覆盖的下层保护膜132易于在裙部外周面120露出，所以，易于获得下层保护膜
132的优势(润滑性及初始适应性)。需要说明的是，与第三实施方式相同，在电沉积膜130中可以含有耐磨损性低的粘接树脂，也可以大量含有为电绝缘体的固体润滑剂。通过下层保护膜132，能够起到与第三实施方式的润滑保护膜131相同的作用效果。

[0109] 图16表示电沉积条件为60V、5秒时的实验结果中的与图13相同的截面。表3表示在该实验中所形成的各保护膜的膜厚与条痕14的高度。条痕140、141、142的高度a0、a1、a2、下层保护膜132及电沉积膜130的膜厚与第三实施方式中的实验结果(图13、表1)相同。(表3)[0110] [表3]

[0111]层 条痕高度(μm) 膜厚(μm)
上层保护膜 1.2 4.0
电沉积膜 1.7 2.0
下层保护膜 6.5 6.9
活塞基材 9.5 —

[0112] 上层保护膜133的膜厚为4.0μm。形成于上层保护膜133的条痕143的高度a3为1.2μm。a3相当于“以条痕142的高度a2为基础、通过从上层保护膜133的涂料中挥发其挥发成分而形成的条痕143的高度(1－γ)a2”。可知裙部外周面120的条痕143的高度a3只比第三实施方式3(条痕142的高度a2＝1.7μm)低了由上层保护膜133覆盖的量。

[0113] 根据图8的曲线图(直线L)，流体润滑摩擦系数在裙部外周面120的条痕14的高度为a3(＝1.2μm)时大约为0.0037。因此，可知在本实施方式的活塞1中，与上述第一比较例相比，通过条痕14的高度从a0向a3降低，流体润滑摩擦系数降低至大约30％。而且，可知与上述第二比较例相比，通过条痕14的高度从a1向a3降低，流体润滑摩擦系数降低至大约40％。

[0114] 电沉积膜130的膜厚为3μm以下。通过这样抑制电沉积膜130的膜厚增大，电沉积膜130变得易于磨损。由此，如上所述初始适应性及润滑性提高。需要说明的是，为了使初始适应性等提高，电沉积膜130的膜厚例如可以比大约3.0μm厚若干。

[0115] [实施方式6]

[0116] 首先，关于结构进行说明。图17表示本实施方式中的在包含活塞1的轴心O的平面内的裙部12的外周侧的截面。与第四实施方式相同，裙部12具有三层保护膜。保护膜部13从基材100一侧依次具有下层保护膜132、上层保护膜133、以及电沉积膜130。下层保护膜132覆盖基材100。下层保护膜132的组成与第三实施方式的润滑保护膜131相同。上层保护膜133覆盖下层保护膜132。上层保护膜133的组成与第四实施方式相同。上层保护膜133含有MoS2作为固体润滑剂。需要说明的是，虽然固体润滑剂可以含有MoS2并且含有C，或者代替MoS2而含有C，但不含有PTFE。电沉积膜130覆盖上层保护膜133，在裙部外周面120露出。电沉积膜130的组成与第一实施方式相同。在活塞1的表面处理方法(本处理)中，依次进行下层保护膜形成工序、上层保护膜形成工序、电沉积膜形成工序。下层保护膜形成工序及上层保护膜形成工序的流程与第三实施方式的润滑保护膜形成工序的流程相同。例如，在下层保护膜形成工序的烧制工序后，在活塞1的温度为50℃～120℃时，进行上层保护膜形成工序的涂装工序。电沉积膜形成工序的流程与第三实施方式相同。

[0117] 接着，说明作用效果。通过电沉积膜130，能够得到与第三实施方式的电沉积膜130相同的作用效果(外周面120的平滑化等)。在第一范围内，通过电沉积膜130的磨损等，当上层保护膜133在裙部外周面120上露出，则能够通过上层保护膜133的固体润滑剂减小摩擦力的大小，并且上层保护膜133通过在初期磨损而改善初始适应性。在第一范围内，通过电沉积膜130及上层保护膜133的磨损等，当下层保护膜132在裙部外周面120上露出，则能够通过下层保护膜132的固体润滑剂减小摩擦力的大小。

[0118] 下层保护膜132中粘接树脂的含量为50wt％以上(固体润滑剂的含量为50wt％以下)。因此，下层保护膜132的粘接力增强，下层保护膜132与基材100的密接性良好。而且，下层保护膜132与上层保护膜133的密接性良好。下层保护膜132及上层保护膜133中含有的固体润滑剂为C或MoS2，具有导电性。因此，在电沉积涂装工序中，使被下层保护膜132及上层保护膜133覆盖的裙部外周面120作为电极来发挥作用，容易在上层保护膜133之上形成电沉积膜130。

[0119] 图18表示电沉积条件为100V、10秒时的实验结果中的与图13相同的截面。表4表示在该实验中形成的各保护膜的膜厚与条痕14的高度。(表4)

[0120] [表4]

[0121]层 条痕高度(μm) 膜厚(μm)
电沉积膜 1.9 3.2
上层保护膜 5.2 4.0
下层保护膜 5.6 6.0
活塞基材 8.8 —

[0122] 条痕140的高度a0为8.8μm。下层保护膜132的膜厚为6.0μm。形成于下层保护膜132的条痕141的高度a1为5.6μm。上层保护膜133的膜厚为4.0μm。形成于上层保护膜133的条痕142的高度a2为5.2μm。电沉积膜130的膜厚为3.2μm。形成于电沉积膜130的条痕143的高度a3为1.9μm。a1(＝5.6μm)相当于“以条痕140的高度a0为基础、从下层保护膜132的涂料中挥发其挥发成分所形成的条痕141的高度(1－β)a0”。a2(＝5.2μm)相当于“以条痕141的高度a1为基础、从上层保护膜133的涂料中挥发其挥发成分所形成的条痕142的高度(1－γ)a1＝(1－β)(1－γ)a0”。a3(＝1.9μm)相当于比“以条痕142的高度a2为基础、从电沉积涂料中挥发其挥发成分所形成的条痕143的高度(1－α)a2＝(1－α)(1－β)(1－γ)a0”低的高度。

[0123] 根据图8的曲线图(直线L)，流体润滑摩擦系数在裙部外周面120的条痕14的高度为a0(＝8.8μm)时大约为0.011，其高度为a2(＝5.2μm)时为0.008，其高度为a3(＝1.9μm)时大约为0.004。因此，可知在本实施方式的活塞1中，与第一比较例相比，通过条痕14的高度从a0向a3降低，流体润滑摩擦系数降低至大约40％。而且，可知与裙部外周面120(基材100)只被润滑保护膜132、133覆盖的情况相比，通过条痕14的高度从a2向a3降低，流体润滑摩擦系数降低至大约一半。

[0124] 表5是表示使电沉积条件改变时的条痕143的高度a3的实验结果。条痕140～142的高度a0～a2及润滑保护膜132、133的膜厚与电沉积条件为100V、10秒时的上述实验结果相同。(表5)

[0125] [表5]

[0126]

[0127] 在处理时间为5秒的情况下，当电压为60V时a3为5.0μm，当电压为80V时a3为4.4μm，当电压为100V时a3为3.4μm，当电压为120V时a3为3.8μm。在处理时间为10秒的情况下，当电压为60V时a3为4.4μm，当电压为80V时a3为3.9μm，当电压为100V时a3为1.9μm，当电压为120V时a3为5.0μm。这样，a3在电压为100V以下时，与处理时间无关，电压越高则其越低。当电压为120V时，与处理时间无关，a3比100V时高。在电压为100V以下的情况下，当处理时间为10秒时，a3比处理时间为5秒时低。在60V、5秒的情况下，a3为5.0μm，没有比a2(＝5.2μm)低多少。可知在60V、5秒的情况下，因为a3降低，所以电沉积膜130的生成不完全。可知如果在100V、10秒的情况下，能够将a3降低至2.0μm以下。在基材100与电沉积膜130之间存在润滑保护膜(下层保护膜132及上层保护膜133)。电沉积通过在润滑保护膜132、133上流有电流、在上层保护膜133的表面析出电沉积涂料而进行。润滑保护膜132、133其导电性比基材
100低，其以10.0μm(＝6.0μm+4.0μm)的膜厚覆盖基材100。可知即使在该情况下，也能够以
100V、10秒这样的电沉积条件，形成如上所述条痕143的高度a3低至2.0μm以下的电沉积膜
130。

[0128] 当电沉积条件为100V、10秒时，所形成的电沉积膜130的膜厚为3.2μm。该值比润滑保护膜132、133的膜厚(10.0μm)大幅减小。通过这样抑制电沉积膜130的膜厚增大，电沉积膜130变得易于磨损。由此，如上所述初始适应性及润滑性提高。需要说明的是，与第三实施方式相同，在电沉积膜130中可以含有耐磨损性低的粘接树脂，也可以含有大量作为电绝缘体的固体润滑剂。

[0129] [其他实施方式]

[0130] 上面，虽然以实施方式为基础，说明了用来实施本发明的方式，但本发明的具体结构不限于实施方式，在不脱离发明主旨的范围内的设计变更也包含在本发明中。例如，活塞的基材不限于铝合金，可以为铁等。因为PAI、PI、及EP的密接性良好，所以能够不依赖基材而加以使用。而且，在能够解决上述问题的至少一部分的范围、或起到效果的至少一部分的范围内，可以任意组合或省略权利要求书的范围及说明书所记述的各结构要素。

[0131] 本申请基于2015年3月23日在日本提交的第2015-059906号专利申请主张优先权，包括2015年3月23日在日本提交的第2015-059906号专利的说明书、权利要求书、附图以及说明书摘要在内的所有公开的内容都通过引用而作为整体包含在本申请书中。

[0132] 附图标记说明

[0133] 1活塞；100基材；12裙部；120外周面；13保护膜；130电沉积膜；132下层保护膜(第一保护膜)；133上层保护膜(第二保护膜)；14条痕；2缸体；20内壁。