(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に有機質被膜が形成され、該有機質被膜を除去されることなく、Ａ１合金ダイカスト鋳物に鋳包まれる鋳包み部材であって、前記有機質被膜は、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩及び鉱物油を含み、厚さが０．５〜２μｍであり、かつ、６００℃、１分間の燃焼試験において、残渣が０．１〜０．３ｇ／ｍ2 であり、ガス発生量が２．０〜５Ｌ／ｍ2 であることを特徴とする鋳包み部材。
【請求項２】
前記高級脂肪酸エステルの分子量が３００〜６００である請求項１記載の鋳包み部材。
【請求項３】
前記有機質被膜は、分子量が３００〜６００の高級脂肪酸塩を更に含む請求項１又は２記載の鋳包み部材。
【請求項４】
前記Ａ１合金ダイカスト鋳物が内燃機関用シリンダブロックであり、前記鋳包み部材が鋳鉄製のシリンダライナである請求項１〜３のいずれか１つに記載の鋳包み部材。
【請求項５】
鋳包み部材をＡ１合金で鋳包む方法において、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩、鉱物油及び溶剤を含み、４０℃における粘度が１〜５ｃＳｔである有機質皮膜を鋳包み部材に塗布し、鋳包み部材の表面に厚さが０．５〜２μｍであり、かつ、６００℃、１分間の燃焼試験において、残渣が０．１〜０．３ｇ／ｍ2 で、ガス発生量が２．０〜５Ｌ／ｍ2 である有機質被膜を形成し、この鋳包み部材を鋳型に配置し、ダイカストすることを特徴とする鋳包み部材の鋳包み方法。
【請求項６】
前記高級脂肪酸エステルの分子量が３００〜６００である請求項５記載の鋳包み部材の鋳包み方法。
【請求項７】
前記有機質被膜は、分子量が３００〜６００の高級脂肪酸塩を更に含む請求項５又は６記載の鋳包み部材の鋳包み方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳包み部材をＡ１合金で鋳包む技術に関し、更に詳しく言えば、Ａ１合金ダイカストの鋳包み部材、及び鋳包み部材をＡ１合金ダイカストで鋳包む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐摩耗性に優れた鋳鉄製シリンダライナを軽量なＡ１合金ダイカストによって鋳包んだ内燃機関用のシリンダブロックが最近増加する傾向にある。この種の鋳包み鋳物においては、鋳包み部材は強固にＡ１合金に鋳包まれていることが重要であり、鋳包み部材の使用に伴って、鋳造生産性が阻害されてはならず、鋳造欠陥の発生が高くなることも許されない。
【０００３】
鋳包み部材の製造とＡ１ダイカストは別々に製造されるので、鋳包み部材は、時間的に間隔をおいてダイカストされるのが一般的である。そして、鋳包み部材の表面に錆が生じると、Ａ１合金との密着性が劣化する他、ダイカスト鋳物が外観不良となる。従って、少なくとも上記期間中、鋳包み部材を防錆することが望ましい。
【０００４】
従来、ダイカストによる鋳包み鋳物は、以下の方法で製造されていた。
▲１▼鋳包み部材に、気化性防錆剤、気化防錆紙、気化防錆フィルム等の間接的な防錆処理を施す。
▲２▼鋳包み部材に塗布した防錆油をダイカスト直前に除去する。
▲３▼防錆油を除去せず直接ダイカストする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記▲１▼の方法では、生産性の低下や包装コストの増加を招く上、十分な防錆効果が得られないという問題があった。また、上記▲２▼の方法では、除去設備、スペースが必要となる上、作業性、生産性が低下するという問題があった。更に、上記▲３▼の方法では、防錆油がＡ１合金と接触する際、大量のガスと燃焼残渣を生じるので、鋳造欠陥の発生や鋳包み部材の密着性の低下を招くという問題があった。
【０００６】
また、これまで、防錆油とＡ１合金溶湯との接触の際に発生するガスや燃焼残渣に及ぼす防錆油組成及び膜厚の影響、更には、ガスや燃焼残渣がダイカスト性に及ぼす影響は十分に検討されたことがなかった。このため、防錆油を塗布した鋳包み部材を直接Ａ１合金ダイカストによって鋳包む工法は、一般的に採用されていなかった。
【０００７】
しかし、近年、大量生産される自動車用鋳包みシリンダブロックの生産が増加してきたので、鋳包み鋳物を高品質、高生産性で生産することが強く望まれるようになってきた。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、鋳包み鋳物の製造からダイカストまでの間、鋳包み部材を十分に防錆することができ、かつ、鋳包み部材を直接ダイカストしても高品質の鋳包み鋳物を製造することができる鋳包み部材、及び鋳包み部材の鋳包み方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の鋳包み部材は、表面に有機質被膜が形成され、該有機質被膜を除去されることなく、Ａ１合金ダイカスト鋳物に鋳包まれる鋳包み部材であって、前記有機質被膜は、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩及び鉱物油を含み、厚さが０．５〜２μｍであり、かつ、６００℃、１分間の燃焼試験において、残渣が０．１〜０．３ｇ／ｍ2 で、ガス発生量が２．０〜５Ｌ／ｍ2 であることを特徴とする。
【００１０】
また、上記鋳包み部材用の防錆油としては、溶剤希釈形の防錆油であって、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩、鉱物油及び溶剤を含み、４０℃における粘度が１〜５ｃＳｔであるものを用いることができる。
【００１１】
更に、本発明の鋳包み部材の鋳包み方法は、鋳包み部材をＡ１合金で鋳包む方法において、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩、鉱物油及び溶剤を含み、４０℃における粘度が１〜５ｃＳｔである有機質皮膜を鋳包み部材に塗布し、鋳包み部材の表面に厚さが０．５〜２μｍであり、かつ、６００℃、１分間の燃焼試験において、残渣が０．１〜０．３ｇ／ｍ2 で、ガス発生量が２．０〜５Ｌ／ｍ2 である有機質被膜を形成し、この鋳包み部材を鋳型に配置し、ダイカストすることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、有機質被膜中の高級脂肪酸エステルは防錆力、低残渣の性質を与え、石油スルフォン酸塩は高級脂肪酸エステルの防錆力を向上させ、鉱物油は防錆助剤として機能する。また、有機質被膜中の厚さを０．５〜２μｍとしたことにより、所要の防錆力が確保されると同時に、ダイカスト時に発生するガスや燃焼残渣が少なくなる。このため、有機質被膜を除去せずに直接ダイカストしても、鋳包み鋳物の巣、キライ、ピンホール等の鋳造欠陥の発生が増加せず、鋳包み部材とＡｌ合金の強固な結合を得ることができ、高品質の鋳包み鋳物を高い生産性で製造することが可能となる。
【００１３】
また、上記の鋳包み部材の鋳包み方法に用いられる防錆油は、４０℃における粘度を１〜５ｃＳｔにしたことにより、塗布したときの膜厚を０．５〜２μｍにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の鋳包み部材の鋳包み方法に用いられる防錆油は、溶剤希釈形の防錆油であって、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩、鉱物油及び溶剤を含み、４０℃における粘度が１〜５ｃＳｔとなるように調製されたものからなる。
【００１５】
この場合、高級脂肪酸エステルの分子量は３００〜６００とすることが好ましく、上記分子量が３００未満ではＡ１合金溶湯と接触した際のガス発生量が多くなり、６００を超えると燃焼残渣が多くなる傾向がある。
【００１６】
また、上記防錆油は、上記成分に加えて、分子量３００〜６００の高級脂肪酸塩を含有することが好ましく、それによって、形成される有機質被膜に耐水性を付与することができる。
【００１７】
更に、上記粘度が１ｃＳｔ未満では、形成される有機質被膜の厚さを０．５μｍ以上にすることが難しく、上記粘度が５ｃＳｔを超えると、形成される被膜の厚さが２μｍを超えてしまう傾向がある。
【００１８】
上記防錆油の好ましい組成としては、高級脂肪酸エステル３〜８％、石油スルフォン酸塩２〜５％、鉱物油５〜１５％が挙げられる
【００１９】
なお、上記防錆油は、ＪＩＳ Ｋ２２４６の溶剤希釈形さび止め油のＮＰ−２とＮＰ−３に類似した防錆油といえる。しかし、溶剤希釈形の防錆油ＮＰ−２及びＮＰ−３には、種々の防錆油があって、その特性も広い範囲に変化する。例えば、その粘度は、１．２〜５０ｃＳｔの範囲に、被膜厚さは、０．５〜５０μｍに渡っている。また、防錆剤として、本発明の主要成分である高級脂肪酸エステルを含まず、酸化ペトロラタム塩、ワックス、酸化パラフィン塩、酸化パラフィン等を用いるものもある。
【００２０】
本発明の鋳包み部材は、各種の鋳包み部材に適用可能であるが、特に鋳鉄製のシリンダライナに適している。このシリンダライナの外側を、Ａｌ合金ダイカストによって鋳包んで内燃機関用シリンダブロックを得ることができる。
【００２１】
本発明の鋳包み方法において、シリンダライナ等の鋳包み部材の表面に、防錆油を塗布する方法としては、シャワー方式、ディッピング方式、その他の方法を採用することができる。塗布後、溶剤を揮発乾燥させることにより、鋳包み部材の表面に厚さ０．５〜２μｍの有機質被膜を形成する。この場合、有機質被膜の厚さが０．５μｍ未満であると防錆力が不足し、２μｍを超えると鋳造性が低下する。
【００２２】
こうして表面に有機質被膜を形成した本発明の鋳包み部材は、有機質被膜によって錆の発生が防止されるので、鋳包み部材の製造からダイカスト迄の期間が長い輸出用シリンダライナにも好適に適用できる。
【００２３】
本発明の鋳包み部材は、その表面の有機質被膜を除去することなく、鋳型に配置して、Ａｌ合金を直接ダイカストすることができる。その際、有機質被膜は、Ａｌ合金溶湯に接触して分解、飛散するが、その際の焼失残渣及びガス発生量が極めて少ないので、鋳包み鋳物の巣、キライ、ピンホール等の鋳造欠陥の発生が増加せず、鋳包み部材とＡ１合金との強固な結合を得ることができる。従って、高品質の鋳包み鋳物を高い生産性で製造できる。
【００２４】
なお、上記有機質被膜は、６００℃、１分間の燃焼試験において、残渣が０．１〜０．３ｇ／ｍ2 であり、ガス発生量が２．０〜５Ｌ（リットル）／ｍ2 であることが好ましい。残渣及びガス発生量を上記よりも少なくと、膜厚を０．５μｍ未満にする必要が生じるため、防錆力が低下する。残渣やガス発生量が上記よりも多くなると、鋳造欠陥の発生や鋳包み部材の密着性の低下を招く。
【００２５】
【実施例】
最初に種々の防錆油をシリンダライナに使用したときの防錆性能とガス発生量及び残渣を評価した。実施例で使用した防錆油の組成を表１に、該防錆油の主要な物性を表２に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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防錆性能評価試験で使用した防錆油の主要成分、性状及び湿潤試験による防錆性能を表３に示す。これらの防錆油は、シャワー方式で塗布したが、ディッピング方式や他の方式で塗布することも可能である。塗布後、シリンダライナは室温で乾燥した。乾燥は、１／４〜１時間で終了する。
表３において、乾燥後の被膜厚さは、シリンダライナの表面積と重量測定及び残留成分の比重から計算により求めたものである。また、湿潤試験は、シリンダライナを試験槽に入れて、温度２０℃、湿度６０％の雰囲気、及び温度４０℃、湿度９０％の雰囲気に夫々１時間保持し、これを１サイクルとして、１６８サイクル繰り返したあと、錆の発生を評価したものである。
【００２８】
更に、燃焼試験の発生ガス量と残渣の値は、シリンダライナを加熱炉で６００℃で１分間加熱し、その前後の重量を測定して蒸発分を求め、この蒸発分は、完全燃焼によりＨ2 Ｏ、ＣＯ2 に分解したものとして化学組成及びモル数から計算したものである。
【００２９】
【表３】
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表３の結果から、本発明の実施例の防錆油は、粘度が低く薄い被膜が得られ、燃焼試験で発生するガス量・残渣も少なく、シリンダライナの鋳肌面・機械加工面のいずれに対しても十分な防錆性能を有することがわかる。
【００３０】
次に、本発明の効果を実証するため、シリンダブロックの実機のダイカスト試験を行った。この試験に用いたシリンダブロックは、ＡＤＣ１２製の直列４気筒で、オープンデッキタイプであり、シリンダライナは鋳鉄製である。シリンダライナの内径は８０ｍｍ、肉厚は３ｍｍである。ダイカスト機は、コールドチャンバ型である。また、Ａ１合金の鋳造温度は、約６００℃である。なお、シリンダライナは、ダイカスト型に配置する前、１００〜２５０℃程度の予熱を行ってもよいが、本試験では予熱を行わなかった。
【００３１】
ダイカスト試験では、防錆油を使用しないシリンダライナを基準として、実施例１の防錆油を塗布したもの、比較例１の防錆油を塗布したもの、比較例３の防錆油を塗布したもの、及び発錆したシリンダライナをそれぞれ用い、Ａｌ合金ダイカスト後の空隙率及びダイカスト歩留まりを評価した。ここで、空隙率は、シリンダライナ軸に垂直な切断面におけるライナとＡ１合金との境界を浸透探傷して、欠陥部長さを円周長で除したものである。この結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
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×印は、基準と比較して劣っていることを示す。
【００３３】
表４の結果から、本発明の実施例１の防錆油を塗布したシリンダライナは、比較例１、３の防錆油を塗布したシリンダライナや、発錆したシリンダライナに比べて、空隙率が小さく、歩留まりが高いことがわかる。
【００３４】
表３、４の結果を総合すると、本発明の実施例１の防錆油を塗布したシリンダライナは、防錆性能に優れ、鋳包みダイカスト性に優れていることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋳包み部材の表面に、高級脂肪酸エステル、石油スルフォン酸塩及び鉱物油を含み、厚さが０．５〜２μｍである有機質被膜を形成することにより、ダイカスト迄の期間が長くても防錆力を確保することができ、また、ダイカスト時にＡｌ合金溶湯に接触したときに発生するガスや燃焼残渣が少なくなる。このため、有機質被膜を除去せずに直接ダイカストしても、鋳包み鋳物の巣、キライ、ピンホール等の鋳造欠陥の発生が増加せず、鋳包み部材とＡｌ合金の強固な結合を得ることができ、高品質の鋳包み鋳物を高い生産性で製造することが可能となる。