(57)【要約】【課題】アルミニウム合金からなる被鋳ぐるみ材に簡単な処理を施すことによって、同被鋳ぐるみ材とそれを鋳ぐるむアルミニウム合金との密着性を向上させるようにする鋳ぐるみ製品の鋳造方法を提供する。【解決手段】鋳ぐるみ製品としてのシリンダブロックは、それを形成する鋳ぐるみ材としてのアルミニウム合金の溶湯により、被鋳ぐるみ材としてのシリンダライナを鋳ぐるむことにより、シリンダライナを鋳ぐるむかたちに鋳造される。詳しくは、シリンダライナに加熱及び冷却による前処理を行ない（ステップＳ１）、同前処理の行なわれたシリンダライナを鋳型にセットして（ステップＳ２）、同シリンダライナを溶湯により鋳ぐるむ（ステップＳ３）。溶湯が凝固されてから、シリンダライナを鋳ぐるむように成型されたシリンダブロックが鋳型から取り出される（ステップＳ４）。【選択図】図１
2010221281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳ぐるみ材となる溶湯により被鋳ぐるみ材を鋳ぐるむことにより鋳ぐるみ製品を製造する鋳ぐるみ製品の鋳造方法であって、
前記被鋳ぐるみ材への加熱及び冷却により同被鋳ぐるみ材の表面における酸化被膜に亀裂を生じさせて該亀裂を有する被鋳ぐるみ材を前記溶湯により鋳ぐるむことにより鋳ぐるみ製品を製造する鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項２】
前記酸化被膜がその厚み方向に分断されるかたちの前記亀裂を生じさせる
請求項１に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項３】
前記被鋳ぐるみ材への加熱及び冷却が繰り返し行なわれる
請求項１又は２に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項４】
前記亀裂を有する被鋳ぐるみ材の表面に当接して同表面を押圧する押圧部材による同押圧を通じて前記酸化被膜が押圧される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項５】
前記溶湯がアルミニウム合金の溶湯であり、
前記被鋳ぐるみ材がシリコンを含有したアルミニウム合金である
請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項６】
前記鋳ぐるみ製品がシリンダブロックであり、
前記被鋳ぐるみ材が前記シリンダブロックのシリンダボアを構成するシリンダライナである
請求項５に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【請求項７】
前記鋳ぐるみ製品がダイカスト鋳造法により鋳造される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋳ぐるみ製品の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被鋳ぐるみ材を鋳ぐるみ材で鋳ぐるむことにより製造される鋳ぐるみ製品の鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関のより一層の軽量化を図るため、それを構成するシリンダブロック、シリンダヘッド、及びピストンなどの構成部品に対しては、鋳鉄を用いた鋳造技術に代わり、アルミニウム合金などの軽合金系材料を用いた鋳造技術が多く採用されている。アルミニウム合金などの軽合金系材料は上述した軽量化に加えてその加工性や熱伝導性という観点においても鋳鉄より優れているが、その一方で耐熱性や耐摩耗性といった点では鋳鉄よりも一般に劣ってしまう。そのためアルミニウム合金製の各構成部品において高い耐熱性や耐摩耗性の要求される部分には、これらの要求を満足する組成のアルミニウム合金からなる被鋳ぐるみ材が別途配置されており、必要な耐熱性能や耐摩耗性能がこうした構成により確保されている。具体的には、高い耐熱性能や耐摩耗性能を有する被鋳ぐるみ材が必要箇所に鋳ぐるまれるようにして各構成部品は鋳造される。例えばシリンダブロックは、高い耐熱性や耐摩耗性の要求されるそのシリンダ部分に、それら高い耐熱性や耐摩耗性を満足する性能を有するシリコン含有アルミニウム合金からなるシリンダライナが鋳ぐるまれ、シリンダボアの壁面の一部がシリンダライナで構成されることにより、要求される耐熱性と耐摩耗性を満足するシリンダボアが形成されている。
【０００３】
ところで、上述するような軽合金系材料からなる被鋳ぐるみ材は、通常、上記の鋳造がなされる前の製造工程や搬送工程において大気中に曝されてその表面に酸化被膜を成長させることとなる。例えば、図８に示されるように、アルミニウム合金からなるシリンダライナ２１の表面には、その空気中への暴露によって酸化被膜２４（Ａｌ２Ｏ３）が成長することとなる。こうして成長した酸化被膜２４は、シリンダブロック２２を形成するアルミニウム合金の溶湯の融点（約６００度）よりもその融点が高いため、シリンダライナ２１が鋳ぐるみされる工程においても溶湯の中に拡散し難く、同シリンダライナ２１の表面に残存し続ける。その結果、このようにして鋳込まれたシリンダブロック２２とそこに鋳ぐるみされたシリンダライナ２１との間には、酸化被膜２４が介在することとなる。
【０００４】
こうした被鋳ぐるみ材と鋳ぐるみ材とはそもそもこれらが同種の合金系であることによりその間の密着性を得ているため、上述のようにして酸化被膜２４が介在したのでは、シリンダブロック２２とシリンダライナ２１とはそれらの一体的な密着性が妨げられてしまう。それゆえシリンダブロック２２とシリンダライナ２１との間の強度不足による耐久性の低下、さらにはこれらの間における熱伝導性の低下による冷却不足といった不都合が生じるようなことも懸念されている。そこで、アルミニウム合金製のシリンダライナとそれを鋳ぐるむシリンダブロックとの間の密着性を向上させる方法の一つとして、特許文献１に記載の製造方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載の製造方法は、アルミニウム合金のシリンダライナの外周面にアルミニウム合金よりも低融点の金属からなる被膜を形成してシリンダライナの外周面に酸化被膜が形成されることを抑制するようにしている。そしてこの被膜が形成されたシリンダライナがアルミニウム合金の溶湯に鋳ぐるまれる際には、シリンダライナの外周面の被膜が同溶湯のアルミニウムと合金化されるかたちに除去され、これにより同溶湯からなる鋳ぐるみ材とシリンダライナ表面との間の密着性が向上されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３４３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、アルミニウム合金等の軽合金系材料はその表面が大気中に曝されるだけでその表面に直ちに酸化被膜を成長させてしまう。たとえ被鋳ぐるみ材の表面に別途低融点の金属被膜が形成される場合であっても、こうした金属被膜が形成される前に鋳ぐるみ材が大気に曝されるとあっては、金属被膜の下地が酸化被膜になってしまい、上述したような金属被膜による効果が何ら得られなくなってしまう。そのため特許文献１に記載の製造方法においては、シリンダライナの外周面に酸化被膜が成長しない環境下において既存の酸化被膜が除去された後、同環境下において金属被膜が形成されなければならない。
【０００８】
すなわち金属被膜を形成するためには、酸化被膜が成長しない環境を提供する装置、こうした環境下で酸化被膜を除去する装置、さらには同環境下において金属被膜を形成する装置など、装置間においてさえ制約を受けることとなる多数の装置が必要となる。そして金属被膜を形成する工程が単に増えるだけでなく、これに加えて、酸化被膜を除去する工程や酸化被膜が成長しない環境下でシリンダライナを搬送する工程など、これらの装置を用いた複雑な処理が余儀なくされることとなる。しかも上述した酸化被膜が成長しない環境とはそもそも酸化源が極めて低濃度となる環境であり、酸化被膜の除去工程や金属被膜の形成工程においてこうした環境が維持されるためには、各工程の処理内容そのものが複雑になることは当然のこと、こうした環境の管理を含めた作業に要する時間やコストも無視できないものとなる。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルミニウム合金からなる被鋳ぐるみ材に簡単な処理を施すことによって、同被鋳ぐるみ材とそれを鋳ぐるむアルミニウム合金との密着性を向上させるようにする鋳ぐるみ製品の鋳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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、鋳ぐるみ材となる溶湯により被鋳ぐるみ材を鋳ぐるむことにより鋳ぐるみ製品を製造する鋳ぐるみ製品の鋳造方法であって、前記被鋳ぐるみ材への加熱及び冷却により同被鋳ぐるみ材の表面における酸化被膜に亀裂を生じさせて該亀裂を有する被鋳ぐるみ材を前記溶湯により鋳ぐるむことにより鋳ぐるみ製品を製造することを要旨とする。
【００１１】
このような方法によれば、まず被鋳ぐるみ材と同被鋳ぐるみ材の表面に成長した酸化被膜とが一体的に加熱及び冷却されることにより、被鋳ぐるみ材とは熱膨張率の異なる酸化被膜に同膨張率の違いによる亀裂が生じることとなる。そして亀裂を有する被鋳ぐるみ材が溶湯にて鋳ぐるまれる際には、こうした亀裂において新たに形成されるもののまだ薄い酸化被膜と溶湯とが接するようになり、また既存の酸化被膜と溶湯との接触面積も亀裂により増加するようになる。このとき亀裂内に新たに成長した酸化被膜のようにその膜厚が薄い被膜であれば、鋳型へ加圧注入される溶湯によりその膜形状が破壊されたり、少ないながらも進行する溶湯との合金化や溶湯への拡散などの作用により膜そのものが除去されたりする可能性が高められる。また既存の酸化被膜であれ、そこと溶湯との接触面積の増加は、同被膜の溶湯への分散などの作用を促進させ、同酸化被膜に形成された亀裂の幅を拡幅させたりするようにもなる。このようなことにより、被鋳ぐるみ材表面における酸化被膜の安定性がそこに形成された亀裂により低下して、同被膜への溶湯による上記作用が促進されるようになり、亀裂内への溶湯の進入が促進されたり、被鋳ぐるみ材から部分的
であれ酸化被膜が除去されたりするようになる。その結果、被鋳ぐるみ材への加熱及び冷却といった簡単な処理により、被鋳ぐるみ材と溶湯とがその間に酸化被膜を介在させずに接触するようにもなり、被鋳ぐるみ材と、溶湯からなる鋳ぐるみ材との密着性が向上されるようになる。これにより、鋳ぐるみ材と被鋳ぐるみ材との間の熱伝導性や耐久性が向上することとなり、被鋳ぐるみ材に対する簡単かつ低コストな処理により鋳ぐるみ製品としての耐熱性や耐久性も向上されるようになる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記酸化被膜がその厚み方向に分断されるかたちの前記亀裂を生じさせることを要旨とする。
このような方法によれば、酸化被膜に生じさせる亀裂が被鋳ぐるみ材を構成するアルミニウム合金まで達することとなり、溶湯による酸化被膜の除去が容易になされる可能性が高くなり、溶湯と被鋳ぐるみ材との接触可能性が高められる。これにより、鋳ぐるみ製品における被鋳ぐるみ材の密着性がさらに高められるようになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記被鋳ぐるみ材への加熱及び冷却が繰り返し行なわれることを要旨とする。
このような方法によれば、酸化被膜に生じさせる亀裂が複数回の加熱及び冷却によってさらに大きく、またさらに多くなり、溶湯による酸化被膜の除去や分散が容易となるようになり溶湯と被鋳ぐるみ材とが直接に接するような可能性がさらに高められる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記亀裂を有する被鋳ぐるみ材の表面に当接して同表面を押圧する押圧部材による同押圧を通じて前記酸化被膜が押圧されることを要旨とする。
この方法によるように、被鋳ぐるみ材の母材に比べて機械的に脆い性質を有する酸化被膜に対して応力が加えられるようになれば、加熱及び冷却によりその安定性が低下した酸化被膜は、その亀裂がより拡大されたり、被鋳ぐるみ材から剥離させられたりするなどするようにもなる。このような亀裂の拡大や被膜の剥離などにより、溶湯による酸化被膜の除去や分散の可能性がさらに高められ、これにより、鋳ぐるみ製品における被鋳ぐるみ材の密着力が高められる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記溶湯がアルミニウム合金の溶湯であり、前記被鋳ぐるみ材がシリコンを含有したアルミニウム合金であることを要旨とする。
このような方法によれば、被鋳ぐるみ材に形成されているアルミニウムの酸化被膜を少なくとも部分的であれ除去できるようになり、同種の合金系であることにより得られるその間の密着性により、鋳ぐるみ製品における被鋳ぐるみ部材の密着性を高めることができるようになる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記鋳ぐるみ製品がシリンダブロックであり、前記被鋳ぐるみ材が前記シリンダブロックのシリンダボアを構成するシリンダライナであることを要旨とする。
【００１７】
このような方法によれば、アルミニウム合金から形成されるシリンダブロックに、高い耐熱性や耐摩耗性を有するように形成されたシリンダライナが一体的な高い密着性により鋳込まれるようになる。これにより、シリンダライナとシリンダブロックとの高い熱伝達性が確保されるととも、シリンダブロックに保持されるシリンダライナの耐久性も向上されるようになり、簡単、迅速かつ低コストに処理されたシリンダライナを用いて高い耐久性を有するシリンダブロックが鋳造されるようになる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記鋳ぐるみ製品がダイカスト鋳造法により鋳造されることを要旨とする。
このような方法によれば、鋳ぐるみ製品の鋳造に多く使用されるダイカスト製造方法に
よっても、そこに鋳ぐるまれる被鋳ぐるみ材と鋳ぐるみ製品との密着性が向上されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る鋳ぐるみ製品の鋳造方法の一実施形態にかかるフローを示すフローチャート。
【図２】同実施形態におけるシリンダライナの前処理にかかるフローを示すフローチャート。
【図３】同実施形態におけるシリンダライナの表面の状態についてその断面構造を示す断面図であって、（ａ）は処理前の一態様を示す図、（ｂ）は処理中の一態様を示す図、（ｃ）は処理後の一態様を示す図。
【図４】同実施形態におけるシリンダライナを鋳込んだシリンダブロックの断面構造について示す断面図であって、（ａ）〜（ｃ）はシリンダライナの表面とシリンダブロックの接合状態を説明する断面図。
【図５】シリンダライナの表面に形成される酸化被膜の厚みと時間との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態の鋳造方法により製造されたシリンダブロックとそこに鋳込まれたシリンダライナとの態様について、（ａ）は斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は断面構造を示す断面図。
【図７】同実施形態の鋳造方法により製造されたシリンダブロックとそこに鋳込まれたシリンダライナとの密着強度を示すグラフ。
【図８】従来のシリンダブロックとそこに鋳込まれたシリンダライナとの接合状態についての断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る鋳ぐるみ製品の鋳造方法の一実施形態としての内燃機関のシリンダブロックの鋳造方法について図１〜図５に従って説明する。また、図６には本実施形態の鋳造方法により鋳造されるシリンダブロックの一例が示されており、同図もあわせて参照する。
【００２１】
そこでまず、図６を参照して、本実施形態の鋳ぐるみ製品の鋳造方法にて鋳造されるシリンダブロックについて説明する。図６は、シリンダブロック１２について、（ａ）は斜視構造を示す斜視図であり、（ｂ）は断面構造を示す断面図である。
【００２２】
図６に示すように、鋳ぐるみ製品としてのシリンダブロック１２は、従来と同様のダイカスト鋳造法によりアルミニウム合金から鋳造されるものであり、このダイカスト鋳造方法に用いられる鋳型（図示略）は、従来と同様に、固定型（図示略）と可動型（図示略）との２つの金型が型締されて形成される。また、シリンダブロック１２には、従来から知られているように、シリコン含有アルミニウム合金から別途形成された円筒形状の被鋳ぐるみ部材としてのシリンダライナ１０が鋳ぐるまれており、同シリンダライナ１０によりシリンダボア１３が構成される。
【００２３】
ところで通常、アルミニウム合金から形成されているシリンダライナ１０の表面にはアルミニウムの酸化被膜が形成されており、このままシリンダブロック１２に鋳ぐるまれたとしても、シリンダブロック１２との間に膜形状の酸化被膜が残存して高い密着性が得られない。そこで本実施形態のシリンダブロックの鋳造方法では、シリンダライナ１０の酸化被膜が部分的であれ除去された状態でシリンダブロック１２に鋳ぐるまれるようにする。これにより、シリンダライナ１０が部分的であれシリンダブロック１２と酸化被膜を介さずに接合されるようにして、シリンダブロック１２との間に高い密着性を得ることができるようにする。
【００２４】
そこで、本実施形態のシリンダブロックの鋳造方法についてその概要を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、内燃機関のシリンダブロックの鋳造方法についてその工程を示すフローチャートであり、図２は、図１に示される「シリンダライナの前処理」についてその工程の詳細を示すフローチャートである。
【００２５】
図１に示すように、シリンダブロックの鋳造方法では、まず「シリンダライナの前処理」が行われる（図１ステップＳ１）。「シリンダライナの前処理」では、図２に示すように、シリンダライナ１０の加熱と冷却とが交互に複数回、例えば交互に３回繰り返される。すなわちシリンダライナ１０には、所定の加熱時間（約５分間）だけ所定の加熱温度（約４００度）に加熱される（図２ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１５）工程と、所定の冷却時間（約５分間）だけ所定の冷却温度（常温、約２５度）に冷却される（図２ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）工程とのそれぞれの工程が交互に繰り返し行なわれる。この工程によれば、シリンダライナ１０の表面の酸化被膜が除去されやすい状態にされる。
【００２６】
なお、前記加熱は電気炉などにより行われ、前記冷却は大気中への放置などにより行なわれる。またシリンダライナ１０の温度は、それを構成するアルミニウム合金の熱伝導率の高さから、加熱のときには加熱時間よりも短い時間にて加熱温度に到達され、冷却のときには冷却時間よりも短い時間にて冷却温度に到達される。例えばこのように、加熱の工程及び冷却の工程がそれぞれ３回ずつ行われる場合、「シリンダライナの前処理」には３０分程度の時間が要される。
【００２７】
このように前処理されたシリンダライナ１０は速やかに、ダイカスト鋳造方法に用いられる鋳型にセットされる（図１ステップＳ２）。本実施形態では、鋳型を構成する可動型にはシリンダブロック１２にシリンダボア１３（図６参照）を形成するためのボアピンが突設されており、同ボアピンにシリンダライナ１０が差し込まれる。これにより可動型を含む鋳型にはシリンダライナ１０がセットされるようになる。この工程では、シリンダライナ１０の酸化被膜の除去されやすい状態ができるだけ維持されるようにする。
【００２８】
それから鋳型にはシリンダブロック１２を形成するアルミニウム合金を含む溶湯が所定の圧力にて射出注入される（図１ステップＳ３）。この工程により、除去されやすい状態の酸化被膜が部分的であれシリンダライナ１０の表面から除去され、シリンダライナ１０の表面（母材）が溶湯と直に接するようになる。
【００２９】
そして溶湯が凝固されてから同鋳型にて成形されたシリンダブロック１２が同鋳型から取り出される（図１ステップＳ４）。この工程により、シリンダライナ１０が高い密着性を有する状態で鋳ぐるまれているシリンダブロック１２が製造される。
【００３０】
次に、上述した各工程についてその詳細を、シリンダライナ１０の表面の状態を中心にして、図３〜図５を参照して説明する。図３は、シリンダライナ１０の表面に成長された酸化被膜１１の断面構造について、（ａ）は空気中にて成長された状態、（ｂ）は「シリンダライナの前処理」が行われた状態、（ｃ）は溶湯に鋳ぐるまれたときの状態をそれぞれ示す断面図である。図４の（ａ）〜（ｃ）は、シリンダブロック１２に鋳ぐるまれたシリンダライナ１０のシリンダブロック１２との密着状態についてその断面構造を示す断面図である。図５は、シリンダライナ１０の表面の酸化被膜の成長について、空気中での保持時間や環境温度と、成長される膜厚との関係を示すグラフである。なお、環境温度については常温（２５度）をグラフＴ１、同３００度をグラフＴ２、同４００度をグラフＴ３、同５００度をグラフＴ４にてそれぞれ示している。
【００３１】
図３（ａ）に示されるように、大気中に曝されている鋳造前のシリンダライナ１０はそ
の表面にその成分であるアルミニウムの酸化されたアルミニウムの酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）１１が成長されている。この酸化被膜１１は、シリンダライナ１０の表面のアルミニウムの酸化の進行が停止される条件、例えば所定の膜厚になるまで、図５のグラフＴ１に示されるように、常温の空気中における保持時間に応じて徐々に成長されてその膜厚が厚くされる。
【００３２】
従来から、このような酸化被膜１１の形成されているシリンダライナ１０をそのまま溶湯に鋳ぐるみシリンダブロックを成型する鋳造方法が採用されることも多いが、アルミニウムの酸化被膜１１は、シリンダブロックを鋳造するアルミニウム合金の溶湯の融点（約６００度）よりもその融点（約１０００度）が高い。そのため、シリンダライナ１０が鋳ぐるまれるとき、溶湯がシリンダライナ１０の表面に形成されている酸化被膜１１を、同溶湯の中へ分散や拡散させるなどして同表面から除去させることが難しく、シリンダブロックは鋳ぐるんでいるシリンダライナ１０との間に酸化被膜１１を残存させこととなる。いずれも同種の合金系であるアルミニウム合金からなるシリンダライナ１０とシリンダブロックとは、同種の合金系であるがゆえに相互に直に接するときにはそれらの間に密着性を得ることができるようになるが、それらの間に酸化被膜１１が介在される場合、それらの一体的な密着性が妨げられてしまう。その結果、シリンダライナ１０に成長された酸化被膜１１は、それを間に介在させるシリンダライナ１０とシリンダブロックとの間の密着力を低下させ、強度不足による耐久性の低下や、熱伝導性の低下による冷却不足といった不都合を生じさせるおそれもある。
【００３３】
一方このように酸化被膜１１は、その融点が溶湯１２Ｌの融点より高いとはいえ、その膜形状が破壊されて表面の安定性が低下されると、シリンダライナ１０が溶湯に鋳ぐるまれるとき、溶湯との接触面積の増大などを要因として同溶湯の中への分散や拡散が進行されるようになることも知られている。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示されるように、シリンダライナ１０の表面に安定的な膜形状として成長されている酸化被膜１１を、図１ステップＳ１に示す「シリンダライナの前処理」により、図３（ｂ）に示されるように、膜形状の破壊された形状にさせてその安定性を低下させ除去されやすい状態とさせる。本実施形態では、この膜形状の破壊には、シリンダライナ１０のアルミニウム合金と酸化被膜１１との熱膨張率の違い、すなわちシリンダライナ１０の温度上昇に伴う熱膨張率が酸化被膜１１のそれよりも高いことが利用される。
【００３５】
詳述すると、常温にてシリンダライナ１０の表面に形成された酸化被膜１１は、シリンダライナ１０が加熱されるとき、同シリンダライナ１０の表面積の増加に対して、その増加される表面積が少ない。そのため、酸化被膜１１は、シリンダライナ１０の熱膨張の進行に伴って、シリンダライナ１０の表面から受ける張力が増加され、その張力に抗することができなくなった箇所にはそれぞれの増加面積の差に基づく亀裂１１ｃが形成される。逆にシリンダライナ１０が冷却されるとき、シリンダライナ１０の表面積と酸化被膜１１の表面積とはいずれも当初の常温のときの表面積に戻される。しかしながら、先の加熱により酸化被膜１１に形成された亀裂１１ｃの各端面１１ｂはその形状が乱れているため面積減少により各端面１１ｂが相互に干渉するようになると同干渉などにより反り上がったりする。また、酸化被膜１１は非結晶状の状態（ガラス状）で比較的強度が低く、脆い特性を有していることから、上述の各端面１１ｂの干渉などにより壊れたり、崩れたりするようにもなる。すなわち、シリンダライナ１０に安定的な膜形状に形成されていた酸化被膜１１は、図３（ｂ）に示されるように、その膜形状が破壊され、亀裂１１ｃを有する非安定的な形状にされる。
【００３６】
ところで酸化被膜１１に亀裂１１ｃが形成されてシリンダライナ１０の表面のアルミニ
ウム合金が露出されたとしても、図３（ｂ）に示すように、シリンダライナ１０の表面のアルミニウム合金は大気中に曝されるだけでその表面に直ちにアルミニウムの新たな酸化被膜１１Ｎを成長させてしまう。すなわち「シリンダライナの前処理」にて大気中に曝される時間は、１回目の加熱からは３０分弱、２回目の加熱からは２０分弱、３回目の加熱からは１０分弱の時間とされることから、亀裂１１ｃにはそれら時間に応じた新たな酸化被膜１１Ｎが成長される。このとき加熱温度が４００度であれば、新たな酸化被膜１１Ｎの膜厚が、溶湯に鋳ぐるまれると好適に除去される膜厚、例えば１０ｎｍの以下の膜厚であるうちにシリンダライナ１０が溶湯により鋳ぐるまれるようにすることができる。すなわち、「シリンダライナの前処理」が終了されるとき、新たな酸化被膜１１Ｎの厚みは成長途中の薄い厚みの状態（約１０ｎｍ以下）とされる。
【００３７】
なお、本実施形態では、加熱温度として４００度が選択されている。一般的に、加熱温度と室温との差が大きいほどシリンダライナ１０の表面積の増加量と酸化被膜１１の表面積の増加量との差が大きくなり、酸化被膜１１に形成される亀裂は、その数が多くなり、その大きさは大きく形成される可能性が高くなる。しかしながら加熱温度を５００度とする場合、図５のグラフＴ４に示されるように、酸化被膜が短時間で成長されるようになるため、既存の酸化被膜１１及び新たな酸化被膜１１Ｎの厚みが短時間のうちに増加して除去が難しくなるおそれもある。そこで、室温との差が大きいとともに、酸化被膜の厚みの保持時間に対する成長量（酸化被膜の厚みの増加量）が室温と同程度に抑えられる４００度が加熱温度として選択されている。
【００３８】
図１ステップＳ２に示されるように、このような前処理の済まされたシリンダライナ１０は速やかに鋳型にセットされる。このときシリンダライナ１０の表面は、図３（ｂ）に示すように、酸化被膜１１に複数の亀裂１１ｃが形成されその膜形状が破壊された状態となっており、また各亀裂１１ｃの間は成長途中でありまだ薄い膜厚である新たな酸化被膜１１Ｎに被膜されている。すなわち、シリンダライナ１０の表面の酸化被膜１１や新たな酸化被膜１１Ｎは除去されやすい状態を維持している。
【００３９】
そして、図１ステップＳ３に示されるように、鋳型にシリンダブロック１２を形成するアルミニウム合金からなる溶湯（約６００度）が射出圧入により注入されて、このシリンダライナ１０が溶湯１２Ｌに鋳ぐるまれる。こうして溶湯１２Ｌが、亀裂１１ｃを介して成長途中の新たな酸化被膜１１Ｎと接するようになり、また既存の酸化被膜１１にも各端面１１ｂを含む広い面積にて接するようになる。
【００４０】
上述のように、酸化被膜１１は、その融点が溶湯１２Ｌの融点よりも高いため、溶湯１２Ｌにより直ちに溶かされはしないものの、接する溶湯１２Ｌが高温であることにより同溶湯１２Ｌとの間に生じる作用が促進されるようになり、僅かながらも溶湯１２Ｌに対して分散されたり拡散されたりするようにもなる。そして、溶湯１２Ｌとの接触面積も増加されていることから、そのような作用が生じる面積も広くなり、安定的な膜形状の酸化被膜１１に比べて溶湯１２Ｌへの分散などが促進され、このことにより亀裂１１ｃの幅が拡幅されたりもするようにもなる。
【００４１】
また、新たな酸化被膜１１Ｎは、その成長途中であるがゆえに安定性があまり高く維持されておらず溶湯１２Ｌとの間に作用が生じやすく、酸化被膜１１よりも溶湯１２Ｌに対しての分散や拡散がされやすいものと考えられている。さらに、新たな酸化被膜１１Ｎはその膜厚が薄いため、鋳型へ加圧注入される溶湯１２Ｌによりその膜形状が破壊されたり、溶湯１２Ｌとの合金化や溶湯１２Ｌへの拡散などの作用が少しずつ進行されるだけでも短時間に膜そのものが除去されたりする可能性が高い。
【００４２】
これらのことにより、溶湯１２Ｌに鋳ぐるまれたシリンダライナ１０の表面では、図３
（ｃ）に示すように、溶湯１２Ｌにより、酸化被膜１１はその亀裂１１ｃが拡幅されたり、部分的であれ除去されたりするようになり、新たな酸化被膜１１Ｎは、溶湯１２Ｌによる作用がより進行され除去されるようにもなる。このように、シリンダライナ１０の表面から、そこに形成されていた新たな酸化被膜１１Ｎや、部分的であれ既存の酸化被膜１１が除去されるようになれば、溶湯１２Ｌがシリンダライナ１０の表面と直に接するようになる。いずれもアルミニウム合金からなる溶湯１２Ｌとシリンダライナ１０とが直接に接するようになることにより、同種の合金系による密着性がシリンダライナ１０と溶湯１２Ｌから形成されるシリンダブロック１２との間に得られるようになる。
【００４３】
なお、酸化被膜１１に対する溶湯１２Ｌの作用は、合金の成分や環境温度、溶湯１２Ｌの熱容量、酸化被膜１１の組成や厚み、膜形状の破壊状態などの各種条件を受けて様々に変化されるため、シリンダライナ１０から新たな酸化被膜１１Ｎや既存の酸化被膜１１が除去される態様は一定ではない。例えば溶湯１２Ｌの凝固により成形されたシリンダブロック１２の場合、図４（ａ）に示されるように、新たな酸化被膜１１Ｎだけが除去される場合がある。また、図４（ｂ）に示されるように、新たな酸化被膜１１Ｎのみならず既存の酸化被膜１１も部分的であれ併せて除去される場合や、図４（ｃ）に示されるように、新たな酸化被膜１１Ｎとともに既存の酸化被膜１１も除去される場合もある。いずれにせよ、従来であれば酸化被膜１１の介在によりほとんど得られなかった同種の合金系による密着性が、本実施形態ではシリンダライナ１０とシリンダブロック１２とが直に接することから少なからず得られるようになり、「シリンダライナの前処理」の行なわれない場合と比べると高いレベルで得られるようになる。
【００４４】
次に、本実施形態により鋳造されたシリンダブロック１２とそこに鋳ぐるまれるシリンダライナ１０との間の密着性について、図６及び図７を参照して説明する。図７は、シリンダブロック１２とシリンダライナ１０との間の密着強度を、図６（ｂ）に示すそれぞれの位置について示すグラフである。なお、説明の便宜上、シリンダブロック１２は２気筒の内燃機関に用いられるものであるとして説明する。
【００４５】
ここでは、シリンダブロック１２におけるシリンダライナ１０とシリンダブロック１２との密着性を、図６（ｂ）に示される各位置において測定される密着強度により調べる。すなわち、シリンダブロック１２の左側のシリンダボア１３のフロント側Ｆ１、右側Ｒ１、左側Ｌ１の３箇所の位置、同右側のシリンダボア１３の右側Ｒ２、左側Ｌ２、リア側ＲＥ２の３箇所の位置、そして２つのシリンダボア１３の間であるボア間Ｂの位置の各密着強度を測定するようにした。
【００４６】
密着力の測定には、上述の各位置からシリンダブロック１２とシリンダライナ１０との接合面の面積が所定の面積（例えば１平方センチメートル）となるような測定用の試験片を、シリンダボア１３側から見て正方形状に、かつ、シリンダブロック１２とシリンダライナ１０との接合が保たれている状態にて切り出した。そして、それら試験片にはその接合面に垂直方向からの張力が印加されるように公知の引張試験機による張力を印加させて、シリンダライナ１０とシリンダブロック１２との接合面が剥離されるときの張力を密着強度として測定した。
【００４７】
図７には、図６（ｂ）に示す各箇所における密着強度が、各位置それぞれについて２つの棒グラフを一組みとして示されている。この一組の棒グラフのうち、右側の白抜きのグラフは本実施形態の「シリンダライナの前処理」が行われた場合の密着強度を示し、左側の灰色のグラフは従来のように「シリンダライナの前処理」が行なわれていない場合の密着強度を示している。これら一組の棒グラフの２つの棒グラフをそれぞれ対比すると、本実施形態の鋳造方法は従来に比べて、例えば、フロント側Ｆ１、右側Ｒ１及び左側Ｌ１については５倍程度かそれ以上の密着強度が得られるようになり、右側Ｒ２、左側Ｌ２及び
リア側ＲＥ２については８倍程度かそれ以上の密着強度が得られるようになる。また、例えば、従来であればそもそも試験片を切り出す際にシリンダライナ１０とシリンダブロック１２とが分離してしまうボア間Ｂであれ、上記の他の位置と同等の密着強度が得られるようになる。すなわち、この鋳造方法によれば、シリンダライナ１０とシリンダブロック１２との間には高い密着性が得られるようになる。
【００４８】
その結果、この鋳造方法によれば、シリンダライナ１０に対して加熱と冷却という簡単かつ低コストである前処理を行うことにより、シリンダライナ１０とシリンダブロック１２との間の熱伝導性や耐久性がそれらの間の高い密着性により向上され、シリンダブロック１２としても、従来よりも耐熱性や耐久性が向上されるようになる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の鋳ぐるみ製品の鋳造方法によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）シリンダライナ１０とその表面に成長した酸化被膜１１とを一体的に加熱及び冷却することにより、シリンダライナ１０とは熱膨張率の異なる酸化被膜１１に同膨張率の違いによる亀裂１１ｃを生じさせた。これにより、こうした亀裂１１ｃを有するシリンダライナ１０が溶湯にて鋳ぐるまれる際には、こうした亀裂１１ｃにおいて新たに形成されるもののまだ薄い酸化被膜１１Ｎと溶湯１２Ｌとが接するようになり、また既存の酸化被膜１１と溶湯１２Ｌとの接触面積も亀裂１１ｃにより増加するようになる。
【００５０】
このとき亀裂１１ｃ内に新たに成長した酸化被膜１１Ｎのようにその膜厚が薄い被膜であれば、鋳型へ加圧注入される溶湯１２Ｌによりその膜形状が破壊されたり、少ないながらも進行する溶湯との合金化や溶湯への拡散などの作用により膜そのものが除去されたりする可能性が高められる。また既存の酸化被膜１１であれ、溶湯１２Ｌとの接触面積の増加は、同酸化被膜１１の溶湯１２Ｌへの分散などの作用を促進させ、同酸化被膜１１に形成された亀裂１１ｃの幅を拡幅させたりするようにもなる。
【００５１】
このようなことにより、シリンダライナ１０の表面における酸化被膜１１の安定性がそこに形成された亀裂１１ｃにより低下して、同酸化被膜１１への溶湯１２Ｌによる上記作用が促進されるようになり、亀裂１１ｃ内への溶湯の進入が促進されたり、シリンダライナ１０から部分的であれ酸化被膜１１が除去されたりするようになる。その結果、シリンダライナ１０への加熱及び冷却といった簡単な処理により、シリンダライナ１０と溶湯１２Ｌとがその間に酸化被膜１１を介在させずに接触するようにもなり、シリンダライナ１０と、溶湯１２Ｌからなるシリンダブロック１２との密着性が向上されるようになる。これにより、シリンダブロック１２とシリンダライナ１０との間の熱伝導性や耐久性が向上することとなり、シリンダライナ１０に対する簡単かつ低コストな処理によりシリンダブロック１２としての耐熱性や耐久性も向上されるようになる。
【００５２】
（２）酸化被膜１１に生じさせる亀裂１１ｃがシリンダライナ１０を構成するアルミニウム合金まで達するようにしたことから、溶湯１２Ｌによる酸化被膜１１の除去が容易になされる可能性が高くなり、溶湯１２Ｌとシリンダライナ１０との接触可能性が高められる。これにより、シリンダブロック１２におけるシリンダライナ１０の密着性がさらに高められるようになる。
【００５３】
（３）酸化被膜１１に生じさせる亀裂１１ｃを３回の加熱及び冷却によってさらに大きく、またさらに多くなるようにしたことから、溶湯１２Ｌによる酸化被膜１１の除去や分散が容易となるようになり溶湯１２Ｌとシリンダライナ１０とが直接に接するような可能性がさらに高められる。
【００５４】
（４）シリコン含有アルミニウム合金からなるシリンダライナ１０を同種の金属材料で
あるアルミニウム合金の溶湯１２Ｌにて鋳ぐるむようにした。これにより、シリンダライナ１０に形成されているアルミニウムの酸化被膜１１を少なくとも部分的であれ除去することにより、同種の合金系であることにより得られるその間の密着性により、シリンダブロック１２におけるシリンダライナ１０の密着性を高めることができるようになる。
【００５５】
（５）シリンダブロック１２のシリンダボア１３をシリンダライナ１０により構成した。これにより、アルミニウム合金から形成されるシリンダブロック１２に、高い耐熱性や耐摩耗性を有するように形成されたシリンダライナ１０が一体的な高い密着性により鋳込まれるようになる。これにより、シリンダライナ１０とシリンダブロック１２との高い熱伝達性が確保されるととも、シリンダブロック１２に保持されるシリンダライナ１０の耐久性も向上されるようになり、簡単、迅速かつ低コストに処理されたシリンダライナ１０を用いて高い耐久性を有するシリンダブロック１２が鋳造されるようになる。
【００５６】
（６）シリンダブロック１２をダイカスト鋳造法により鋳造した。これにより、シリンダブロック１２の鋳造に多く使用されるダイカスト製造方法により、そこに鋳ぐるまれるシリンダライナ１０とシリンダブロック１２との密着性が向上されるようになる。
【００５７】
なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、鋳型は固定型と可動型との２つの金型が組み合わされて形成されたが、鋳型を形成する金型の数は、シリンダブロックの鋳造が可能であれば１つであっても、３つ以上であっても良い。
【００５８】
・上記実施形態では、鋳ぐるみ製品の鋳造方法を内燃機関のシリンダブロック１２の鋳造方法にて具体化したが、これに限らず、アルミニウム合金からなる被鋳ぐるみ部材を鋳ぐるみ鋳造される鋳ぐるみ製品であれば、この鋳造方法を適用してもよい。例えば、シリンダブロックであれば、耐摩耗性や耐熱性の要求される軸受けなどにも適用してもよい。
【００５９】
・上記実施形態では、「シリンダライナの前処理」がシリンダライナ１０への加熱と冷却とにより行われた。しかしこれに限らず、加熱と冷却に加えて、「シリンダライナの前処理」のとき、もしくは鋳型に溶湯が注入される前までに、シリンダライナの表面にある膜形状の破壊された酸化被膜を表面側から押圧部材などにより押圧するようにしてもよい。具体的には例えば、シリンダライナをシリンダボアに差し込んでから、シリンダライナの外周形状に嵌合する形状の押圧部材を、同外周面に１平方センチメートルあたり５ＭＰａの力にて押しつけるようにする。シリンダライナの母材に比べて機械的に脆い性質を有する酸化被膜に対して応力が加えられるようになれば、加熱及び冷却によりその安定性が低下した酸化被膜は、その亀裂がより拡大されたり、被鋳ぐるみ材から剥離させられたりするなどするようにもなる。このような亀裂の拡大や被膜の剥離などにより、溶湯による酸化被膜の除去や分散の可能性がさらに高められ、これにより、鋳ぐるみ製品における被鋳ぐるみ材の密着性が高められる。
【００６０】
・なお、シリンダライナの表面を押圧する押圧部材の形状は、酸化被膜の膜形状を破壊して安定化を低下させることができるのであれば、シリンダライナの外周形状に嵌合する形状に限られず、外周面を転がる円柱形状や、外周面をすり動かされる多角形状などの形状であってもよい。また、押圧部材の押圧力は、これも酸化被膜の膜形状を破壊して安定化を低下させることができるのであれば、１平方センチメートルあたり５ＭＰａに限られず、５ＭＰａ未満であっても、５ＭＰａより大きくてもよい。これらのことにより、このような押圧部材を、シリンダライナの強度や形状、そこに形成される酸化被膜の状況に応じて作用させることができるようになり、同部材を用いる鋳ぐるみ製品の鋳造方法の実施の自由度が高められる。
【００６１】
・上記実施形態では、加熱及び冷却が交互にそれぞれ３回ずつ繰り返されたが、これに限らず、加熱や冷却される回数は、酸化被膜に好適な亀裂が形成されるのであれば、それぞれ何回であっても良く、２回以下であっても、４回以上でも良い。これにより、酸化被膜の状況に応じた「シリンダライナの前処理」が行えるようになる。
【００６２】
・上記実施形態では、「シリンダライナの前処理」において、加熱時間は５分、冷却時間は５分であったが、これに限らず、「シリンダライナの前処理」における加熱時間や冷却時間は５分より短い時間でも、５分より長い時間でも良い。すなわち、「シリンダライナの前処理」における加熱時間及び冷却時間は、シリンダライナの温度が目標加熱温度及び目標冷却温度に到達する時間であるとともに、この処理の際に形成された亀裂に新たに成長される酸化被膜が溶湯による除去などが可能とされる厚みに抑えられる空気中での保持時間であれば良い。これにより、このような「シリンダライナの前処理」を、シリンダライナの熱容量など各種の条件に応じて適宜変更することができるようになる。
【００６３】
・上記実施形態では、溶湯１２Ｌに鋳込まれるときの新たな酸化被膜１１Ｎの厚みは１０ｎｍ以下であったが、これに限らず、このときの新たな酸化被膜の厚みは、１０ｎｍ未満でも、１０ｎｍより厚くても良い。すなわち、溶湯１２Ｌへ鋳込まれたときに、新たな酸化被膜が好適に除去されるような厚みであれば良い。なお、一般的には、新たな酸化被膜は、その厚みが薄ければ好適に除去される可能性が高まり、特に５ｎｍ〜７ｎｍ以下であれば、より好適な除去の可能性が高められる。また、「シリンダライナの前処理」から溶湯の注入までに要する時間を、新たな酸化被膜が１０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜７ｎｍに成長されるまでに要する時間以内にすることは工程上可能であり、このようなことからも、この「シリンダライナの前処理」を有する鋳造方法の適用可能性が高められる。
【００６４】
・上記実施形態では、冷却温度は常温（約２５度）であったが、これに限らず、冷却温度が常温よりも低温、もしくは常温より高温であっても良い。要は、加熱温度との間にシリンダライナの表面に形成された酸化被膜に亀裂を形成させるような温度差があればよい。これにより、「シリンダライナの前処理」に要する温度の選択自由度が高められ、冷却装置、加熱装置などの選択自由度を含め、このような鋳造方法の採用可能性が高められる。
【００６５】
・上記実施形態では、加熱温度は約４００度であったが、これに限らず、加熱温度が４００度よりも高温、もしくは４００度よりも低温であっても良い。要は、冷却温度との間にシリンダライナの表面に形成された酸化被膜に亀裂を形成させるような温度差となるような関係があれば良い。具体的には、加熱温度は４５０度以下の温度であればよい。
【００６６】
・上記実施形態では、冷却温度（常温、約２５度）と加熱温度（約４００度）との温度差は約３７５度であったが、これに限らず、温度差はシリンダライナの表面に形成された酸化被膜に亀裂が形成される温度差であればよい。なお冷却温度と加熱温度との差は３００度以上であれば亀裂が好適に生じる可能性が高い。
【００６７】
・上記実施形態では、シリンダライナ１０は、「シリンダライナの前処理」が行われてから鋳型にセットされたが、これに限らず、シリンダライナが鋳型にセットされてから行われても良い。これにより、このような鋳ぐるみ製品の鋳造方法を実施する態様の自由度が高められる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…シリンダライナ、１１…酸化被膜、１１ｂ…端面、１１ｃ…亀裂、１１Ｎ…新たな酸化被膜、１２…シリンダブロック、１２Ｌ…溶湯、１３…シリンダボア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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