(57)【要約】  シリンダライナの外面をコーティングするための方法を提案する。この場合、外面を浄化し且つ粗面化した後で、シリンダライナの長手方向長さ全体にわたって一貫して延びる小さなセグメントを、アルミニウム及び銅の合金成分を有する亜鉛ベース合金から成る溶融物に浸漬し且つシリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる、亜鉛ベース合金から成る金属層がシリンダライナの外面に形成されるまで、このシリンダライナをその長手方向軸線を中心として回転させる。この場合、銅は前記金属層から除去し難い酸化物膜の形成を防止し、更に、結合層の強度を高める。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナの外面をコーティングするための方法であって、
‐外面を浄化し、
‐該外面をブラッシング及び／又は吹付けにより粗面化し、
‐前記外面に融剤を塗布し、
‐シリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる前記外面の小さなセグメントを、アルミニウム及び銅の合金成分を有する亜鉛ベース合金から成る溶融物に浸漬させ、
‐亜鉛ベース合金から成る、シリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる金属層がシリンダライナの外面に形成されるまで、シリンダライナをその長手方向軸線を中心として回転させ、
‐シリンダライナを前記溶融物から取り出すことを特徴とする、シリンダライナの外面をコーティングするための方法。
【請求項２】
シリンダライナの外面にコランダムを吹き付ける、請求項１記載の方法。
【請求項３】
シリンダライナの外面に、塩化亜鉛‐塩化アルミニウム複塩を融剤として塗布する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
シリンダライナの外面に塩化アンモニウムを融剤として塗布する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
亜鉛ベース合金に、３％〜１２％の銅及び２％〜８％のアルミニウムを添加する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
亜鉛ベース合金に最大１％のマグネシウムを添加する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
シリンダライナをその長手方向軸線を中心として３〜５分回転させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
１００μｍ〜３００μｍの厚さを有する金属層を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、シリンダライナの外面をコーティングするための方法に関する。
【０００２】
自動車の重量を減少させるため、及びこの方法で燃料を節約するためには、シリンダブロックは軽金属、特にアルミニウムから鋳造される。但しこれらのシリンダブロックは、当該シリンダブロックを製作する際に、例えば鋳鉄等の鉄をベースとする材料から成るシリンダライナがシリンダブロック内に一緒に鋳込まれてしまうという、不都合なトライポロジ特性を有している。この場合、シリンダライナを十分不動にシリンダブロック内に固定し且つシリンダライナとシリンダブロックとの間の十分な熱伝達を保証するという問題が生じる。これらの問題は、シリンダライナの外面がアンダカットを有する粗鋳造構造を得るということによって解決可能である。但しこのことは、シリンダブロックに鋳込まれたシリンダライナ間のウェブが極めて広幅であるということを伴うので、シリンダライナの所要空間は極めて大きい。
【０００３】
エンジンを一定の出力において小型化するという、エンジン開発における傾向の枠内では、個々のシリンダライナ間の間隔を減少させ、更に、燃焼室からシリンダライナを介してシリンダブロックの冷却室に熱を導出することを改善するという必要性が生じる。これらの問題は、粗鋳造ライナに対して択一的に、平滑な又は適度に粗い外面及び、シリンダブロックの鋳くるみ材料に対するシリンダライナの結合を保証するコーティングを有する鋳鉄製のシリンダライナが使用されることによって解決することができる。
【０００４】
このためには、５％のアルミニウムを有する亜鉛ベース合金を使用することが米国特許第５３３３６６８号明細書から公知である。この場合の欠点は、従来技術から公知のコーティングが非常に早く酸化し且つ適度な強度値しか有していないという点にあり、このことはコーティングの、シリンダブロックの鋳くるみ材料との金属結合の品質を損なう。
【０００５】
本発明の課題は、従来技術の前記欠点を回避して、簡単且つ廉価なコーティング法を提供することである。
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成手段、即ち、外面を浄化し、該外面をブラッシング及び／又は吹付けにより粗面化し、前記外面に融剤を塗布し、シリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる前記外面の小さなセグメントを、アルミニウム及び銅の合金成分を有する亜鉛ベース合金から成る溶融物に浸漬させ、亜鉛ベース合金から成る、シリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる金属層がシリンダライナの外面に形成されるまで、シリンダライナをその長手方向軸線を中心として回転させ、シリンダライナを前記溶融物から取り出すことによって解決される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００７】
以下に、シリンダブロックに鋳込もうとするシリンダライナをコーティングするための本発明による方法を詳しく説明する。
【０００８】
このためには、合金又は非合金であってよい、鉄をベースとする材料から成るシリンダライナが使用される。有利には、シリンダライナは積層グラファイト、バーミキュラーグラファイト又は球状グラファイトを含有していてよい鋳鉄から成っている。この場合、この鋳鉄は、フェライト‐パーライト的、パーライト的、ベイナイト的又はオーステナイト的な基本組織を有していてよい。シリンダライナの外面は平滑に形成されていてよい。但し、シリンダライナの外面は、フラットな粗鋳造表面に至るまで、あらゆる別の表面品質を有していてもよい。更に、シリンダライナの外面、端面及び内面は、旋削加工によって前処理されていてよい。
【０００９】
シリンダブロックにシリンダライナを鋳込むためには、例えば圧力鋳造法、プレス鋳造法、重力鋳造法又は低圧鋳造法等の、汎用のあらゆる鋳造法が用いられる。
【００１０】
シリンダブロックは、汎用の軽金属鋳造材料から成っており、この場合、例えばＥＮ  ＡＣ−ＡｌＳｉ１０Ｍｇ（Ｆｅ）、ＥＮ  ＡＣ−ＡｌＳｉ１０Ｍｇ（Ｃｕ）、ＥＮ  ＡＣ−ＡｌＳｉ９Ｃｕ３（Ｆｅ）、ＥＮ  ＡＣ−ＡｌＳｉ１２（Ｃｕ）等のアルミニウムベースの鋳造材料と、例えばＥＮ  ＭＣ−ＭｇＡｌ９Ｚｎ１（Ａ）、ＥＮ  ＭＣ−ＭｇＹ４ＲＥ３Ｚｒ等のマグネシウムベースの鋳造材料の両方が考慮される。
【００１１】
シリンダブロックにシリンダライナを鋳込む際に、シリンダライナの、シリンダブロックの鋳くるみ材料との金属結合を保証するためには、シリンダライナの外面が浸漬法でコーティングされる。このための準備として、外面から汚れ及び酸化物を除去した後で、粗面化することが必要とされる。このために適した方法は、ブラッシング及び／又は吹付けである。例えば、吹付け用には粗いコランダム、つまり、結晶化されたＡｌ２Ｏ３が用いられてよい。
【００１２】
続いて、シリンダライナの外面は酸洗いされ且つ／又は融剤を塗布される。このためには、塩化亜鉛‐塩化アルミニウム複塩又は塩化アンモン石（塩化アンモニウム）が適している。これは、以下で説明する金属層の合金を促進するために、シリンダライナの外面から酸化物を除去することを目的としている。
【００１３】
次いで、シリンダライナの外面をコーティングするための浸漬法が、３％〜１２％の銅及び２％〜８％のアルミニウムを有する亜鉛‐アルミニウム‐銅溶融物内で行われる。この場合、残りの溶融物は亜鉛である。析出硬化を促進するためには、前記溶融物に最大１％のマグネシウムを添加することができる。
【００１４】
この場合、シリンダライナは、このシリンダライナの軸方向長さ全体にわたって一貫して延びる、シリンダライナの内面ではない外面の小さなセグメントが溶融物によって濡らされるまで、溶融物に浸漬される。次いで、シリンダライナはその長手方向軸線を中心として回転され、この場合、溶融物は超音波により高周波運動させられる。これにより、シリンダライナの合金と、溶融物の亜鉛ベース合金との間で合金形成が促進され、この場合、金属間位相及び混合結晶から、シリンダライナの包囲金属層との金属結合のために役立つ層系が生ぜしめられる。
【００１５】
３〜５分後に、前記金属層は１００μｍ〜３００μｍの厚さに達し、シリンダライナが溶融物から取り除かれる。次いで、シリンダライナは水平にホルダに固定され、この場合、過剰な溶融物は滴下し且つ被着された金属層は凝固する。
【００１６】
合金の銅成分は、コーティング時に場合によっては形成される酸化物膜が極端に厚くはならないので、この酸化物膜は鋳込みに際して容易に剥離するという利点を有している。溶融物の液相線温度は４４０℃〜５２０℃であり、これにより、金属層はシリンダブロックの鋳造時に該シリンダブロックの鋳くるみ材料により溶融され、これにより、シリンダライナとシリンダブロックの鋳くるみ材料との間の金属結合が保証される。このために重力鋳造法が用いられる場合は、コーティングされるシリンダライナを３００℃〜４００℃に加熱することが必要とされる。このことは、シリンダブロックを製作するために圧力鋳造法が用いられた場合は省かれる。
【国際調査報告】
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