(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱噴霧による被覆加工におけるフラックスの添加の方法であって、
（イ）鋳造金属基体の表面を、油及びグリースが除去され、かつ、一様な表面張力を有するように準備する段階、
（ロ）前記準備された基体の表面の上に、乾燥したフラックスの粉末を静電的に付着させる段階、並びに
（ハ）前記静電的にフラックスが付着された表面上に、熔融金属を加熱噴霧吹付けにより付着させて、該付着によって、前記フラックスを加熱活性化することにより前記鋳造金属基体の酸化物を取り去りかつ前記鋳造金属基体に対し被覆として、前記付着された熔融金属を冶金術的に密着させる段階、
を包含することを特徴とする加熱噴霧による被覆加工におけるフラックスの添加の方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記段階（ロ）は、２．５ポンド毎平方インチ（０．１７６ｋｇ／ｃｍ2 ）の空気流圧力〔３．０ポンド毎平方インチ（０．２１ｋｇ／ｃｍ2 ）の噴霧化圧力〕で、かつ、噴霧吐出口における１〜５０Ｖ／ｍの電荷の存在の下に前記乾燥したフラックスの粉末を静電的に噴霧化させるように実施されることを特徴とする加熱噴霧による被覆加工におけるフラックスの添加の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
更に第２の熔融金属加熱噴霧吹付けにより上面被覆を生成する段階を包含し、
前記第２の熔融金属加熱噴霧吹付け時に、該吹付け部分に冷却用の空気流を供給することを特徴とする加熱噴霧による被覆加工におけるフラックスの添加の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン・ブロックの鋳造シリンダ内径表面（シリンダ内径の母材金属）に対して催滑性耐摩耗金属被覆を吹付ける技術に関し、より特定的には、上記のようなシリンダ内径に対する乾燥した粉末状のフラックスの添加であって、該フラックスは、その上への高温の噴霧化された金属の小滴粒子の付着によって加熱活性化されて、シリンダ内径表面に冶金術的に付着するようにされたフラックスの添加に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量の金属の基体に対する加熱噴霧による被覆加工の中においては、鋳造アルミニウム・エンジン・ブロックの内径を、それに対して加熱噴霧により投射される熔融金属小滴と強力に冶金術的に結合するように、どのようにしてよい原価効率で下準備をするかという問題が残されている。鋳造アルミニウム基体は特性的にやや多孔性で不均質であり、更に冷間圧延アルミニウム製品と比較してより低い温度で融解する。このことは、経済性を高めるためにはフラックスの添加の形式と仕方とに対して新しい要求を課す。
【０００３】
多くの異なった荒仕上技術が、冶金術上の密着性を増大させるか、あるいは、それと置換するための機械的密着性を作り出すために、アルミニウムに対して適用されてきた。これらの荒仕上技術は、粗粒子吹付け、螺旋状機械みぞ切り、放電式荒仕上及び高圧水噴射を含んでいた。これらの荒仕上技術は、設備費用、汚染の危険性、又は所望の粗さの程度の制御が不能の理由により原価効率の目標に達しない。化学的エッチングを用い、引き続き、その直後に高速、かつ大量に加熱噴霧を行うことに努力が向けられてきたが、密着度が理想的ではなく、かつ、時々大量の熱伝達のために基体の歪が発生した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
もし化学的フラックスが、その上に噴霧状に吹付けられた金属により加熱活性化されることにより、上記噴霧吹付けによる熔融金属小滴が接触するや否や直ちにアルミニウムの基体からすべての酸化物を除去するために機能するように、上記化学的フラックスを経済的に使用することができれば望ましいであろう。アルミニウム部品を結合するために現在、自動車工業において使用されている商用フラックスは、加熱噴霧吹付けのための鋳造金属に対するフラックスの添加に適用する場合は不満足である。その理由としては、（ｉ）商用フラックスは、鋳造アルミニウム又はアルミニウム合金の熔融温度範囲と重なった温度範囲内で融解する組成を有すること、及び（ii）商用フラックスは、通常、湿潤技術を用いて使用され、それによりフラックスの懸濁を保つために溶液の攪拌を必要とし、そのため湿潤のフラックスを所望の目的表面に対して支持することに現在の困難があり、更にフラックスの使用の準備のための乾燥処理段階を必要とすることが挙げられる。他方、乾燥した粉末フラックスを使用する計画は、すべて、水平面に対してのみ、適所に使用中の粉末を保つことであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、鋳造軽量金属基体に対し噴霧化金属被覆を加熱付着させるために、上記基体に対しフラックスを添加する方法であって、（イ）上記基体の表面を、油及びグリースが除去され、かつ、一様な表面張力を有するように準備する段階、（ロ）上記準備された基体の表面の上に、乾燥したフラックスの粉末の被覆を静電的に付着させる段階、並びに（ハ）前記静電的にフラックスが付着された表面上に、熔融金属を加熱噴霧吹付けにより付着させて、該付着によって、前記フラックスを加熱活性化することにより上記基体のあらゆる酸化物を取り去りかつ上記基体に対し、上記付着された熔融金属を加熱冶金術的に密着させる段階を包含する。
【０００６】
本発明の第２の特徴は、鋳造アルミニウム・エンジン・ブロックの一連の隣接したシリンダ内径の表面に被覆加工する方法において、上記シリンダ内径の表面は、半径５０ミクロン未満の準備調整された表面の粗さを有し、上記方法は、（イ）ホウ酸塩、カルボン酸及びグルコン酸ナトリウムを含んだ非腐蝕性でアルカリ性の洗浄剤の水溶液であって、上記洗浄剤は、上記準備調整された表面エネルギを増加させ、かつ、より均質化するのに有効である上記洗浄剤の水溶液を用いて、上記シリンダ内径の表面を洗浄する段階〔同洗浄は、好ましくは、約２０〜１００ポンド毎平方インチ（１．４１〜７．０３ｋｇ／ｃｍ2 ）の圧力の最初の洗浄溶液が１０〜６０ｓｅｃの間、使用され、次に約１０００ポンド毎平方インチ（７０．３１ｋｇ／ｃｍ2 ）の圧力の第２の洗浄溶液が１０〜６０ｓｅｃの間、使用され、最後に再び２０〜１００ポンド毎平方インチ（１．４１〜７．０３ｋｇ／ｃｍ2 ）の圧力の洗浄溶液が約１０〜６０ｓｅｃの間使用される諸段階において実施される〕、（ロ）上記表面を乾燥させた後、乾性の除湿された無腐蝕性のろう付用フラックスを、約１０μｍ以下の一様な被覆厚で上記洗浄剤表面上に密着するように、静電的に適用する段階、（ハ）隣接するシリンダ内径の表面に対し同時に加熱吹付けを行い（同一方向に同期回転する２つの同期化された加熱スプレイガンを用い、同加熱スプレイガンは、転移密着金属被覆又は上面被覆を付着させ）、同金属被覆は、付着されたフラックスを加熱活性化し、それにより基体の酸化物を取り去る段階、並びに、（ニ）最後に被覆された材料の金属を除去し、半径０．１〜０．４μｍの粗さの表面仕上を行う段階を包含する。
【０００７】
上記スプレイガンは、少なくとも流量４０００〜６０００立方フィート毎分（１．８９〜２．８３ｍ3 ／ｓｅｃ）の推進用ガス流を用い、被覆されたブロックの冷却を助け、かつ、加熱によるシリンダ内径の歪を防止する。静電的に適用される乾燥フラックスは、フッ化セリウム（ＣｅＦ）及びフッ化リチウム（ＬｉＦ）の塩類が添加されたＫＡｌＦ4 及びＫ3 ＡｌＦ6 の共融混合物から成る化学組成を有する。上記フラックスは、鋳造アルミニウム又はアルミニウム合金の部材の溶融温度範囲より低い熔融温度範囲を有することを特徴とする（例えば、４８０〜５８０℃の温度範囲内）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示されているように、ここに述べる加熱噴霧による被覆に対するフラックスの添加の方法は、下記の段階を必要とする。すなわち、（１）基体の表面の準備及び掃除の段階、（２）乾燥粉末のフラックスの静電的付着の段階、並びに（３）フラックスを活性化することと金属の被覆を付着することとを同時に行う熔融金属の小滴粒子の加熱噴霧吹付けによる上記乾燥フラックスの加熱活性化の段階である。
【０００９】
表面の準備は、複数のシリンダ内径表面１１を有するアルミニウム合金のエンジンブロックのような鋳造軽量金属の構成部品１０に対して開始される。そのような鋳造シリンダ内径表面１１は、望ましくは、鋳造シリンダ内径表面１１の従来の荒仕上によって得られる半径５０μｍ未満の準備調整表面仕上が行われている。そのように機械加工された表面は、約３％の多孔度と５８０〜６６０℃の温度範囲内の熔融温度とを有するであろう。
【００１０】
上記準備調整された表面は、高い圧力の洗浄場１４〔約１０００ポンド毎平方インチ（７０．３１ｋｇ／ｃｍ2 ）〕を間にして、互いに隔てられた２つの低い圧力の洗浄場１２及び１３〔２０〜１００ポンド毎平方インチ（１．４０６〜７．０３ｋｇ／ｃｍ2 ）〕を経由して処理される。水性洗浄液のジェットが加圧洗浄ノズルによって形成され、その洗浄用溶液は、約１６重量％のホウ酸塩、１５％のカルボン酸、約２％のグルコン酸ナトリウム、及び残余として実質的に水を含んでいる。そのような溶液の化学組成は有利であるが、その理由は、上記溶液は、アルミニウム（又は他の軽量金属）のシリンダ内径表面の表面エネルギに対し共働作用により影響を与え、それにより乾燥フラックスの一様な静電的付着を容易ならしめるように作用する独特の界面活性剤を含んでいるからである。
【００１１】
エンジンブロック１０は、噴霧吹付けが施されている間、フエリス観覧車形運搬車により支持される。表面上の油及びすべてのグリースは、最初の低圧の洗浄ジェットにより除去される。エンジンブロック１０の鋳造シリンダ内径の中に含まれた油は、エンジンブロック１０が高圧洗浄場１４を通り直線的に運搬されるときに高圧の洗浄ジェットにより除去される。次に、残余の表面の油のすべてが、エンジンブロック１０が上記フエリス観覧車形運搬車のフレーム上に載せられて循環させられる間に第２の低圧の洗浄場１３における第２の低圧の洗浄ジェットにより除去される。次に、エンジンブロック１０は、逆さにされ（デッキ側が上になるように回転させられ）、フエリス観覧車形運搬車のフレームに載せられて運ばれる間に作業場１５において熱風のような乾燥用媒体に暴露される。上記のようなフエリス観覧車形運搬車上における低圧洗浄及び乾燥作業は、すべての内部の空洞から残滓である機械加工の切くず、砂及び破壊屑を完全に掃除するので有利である。
【００１２】
洗浄溶液の独特の化学的な界面活性剤は、洗浄された鋳造金属の表面の表面張力に変化を与えて、その表面がフラックスの粒子の吸収に対しきわめて一様であり、かつ、伝導性を持つようにし、またフラックスの粉末に対する化学的な親和力を持たせる。
【００１３】
図１の処理の第２段階においては、図２に示したように、静電的フラックスの添加は、電気的に接地された内部準備済みのシリンダ表面１１に向けて帯電した乾燥粉末フラックスの粒子１８の霧１７を導くためのスプレイガン１６を使用して実施される。図２には、主電極２５に対する低電圧電源接続１９が示されており、電気流圧力２０は、管路２１を通る粉末フラックスの連続した流れを与え、流動化圧力２２は、供給空気の一部分を導くことにより作り出され、それにより粉末フラックスの浮遊状態で、かつ、適切に混合された状態に保ち、噴霧化圧力２３は、供給空気の残りを電極２５のまわりのノズルに導くことにより作り出される。イオン集電用ロッド１６ａは、スプレイガン１６を不要の電荷に対し遮蔽するために用いられる。
【００１４】
静電的フラックス添加の基本的な現象は、所望の結果を得るために調整されなければならないパラメータを考察することによって最もよく理解することができる。図３及び図４に示されているように、スプレイガン１６の小さい先がとがった電離用電極２５と目標のシリンダ内径表面１１との間において電解２４が安定して印加される。電極２５の電圧が、小さい空間の中に十分な量の電荷を集中させるほどに十分に高いときは、電界２４は、周囲の空気の分子をイオン化し（電子をはぎ取り）、低温プラズマであるコロナ２６（約４×１０6 Ｖ／ｍ）を形成するほど十分に強くなる。
【００１５】
上記コロナ２６は、自由電子２８を含み、そのため導電性小通路（通常は、直径約２ｍｍ）を形成している。電離用電極２５とコロナ２６との間には、強い反撥力が存在するが、それはその両方共強く負極性にバイアスされているからである。電子２８は、周囲の空気の中へと外方に加速され、酸素分子２９により捕獲されてイオン２７を形成する。フラックスの粉末を実際に帯電させるのは、これらのイオン２７である。
【００１６】
粉末フラックス１８の参入は、図４に示されたように、電界２４を、粉末フラックスの粒子１８の近くに集中するようにゆがめる。粉末フラックスの粒子１８が大きいほど、電界２４の集中の程度は大きい。イオン２７は、実電荷を持っているため、電界２４は、イオン２７に影響を与えるであろうから、ゆがめられた電界２４による影響により、イオン２７を電極２５から離されて目標の表面１１の方へ押し進める。そのためイオン２７は、粉末フラックス粒子１８に衝突し、その電荷を同粉末フラックス粒子１８に移転する。
【００１７】
かくして、図５に示された帯域１においては、粉末フラックス粒子１８の帯電と粉末パターンの形成とが行われる。この帯域１は、スプレイガン１６の出口端３０の直ぐまわりで約２ｃｍの距離の範囲である。要約すれば、この帯域１の中では、次の現象が生じる。孔電圧電源が電離用電極２５を帯電させる。集中した電荷は、非常に強い電界２４を生成する。強い電界２４は、空気の絶縁破壊を起こさせ、コロナ２６を生じさせる。コロナ２６は、電子２８を発散する。電子２８は、酸素分子２９により捕獲され、負極性イオン２７を生成する。イオン２７は、電気力線に沿って押し進められる。粉末フラックス粒子１８は、それぞれ自分自身のまわりの電界をゆがめる。そのゆがめられた電界は、イオン２７を粉末フラックス粒子１８の方へ向かわせる。そして次に粉末フラックス粒子１８は、イオン２７によって衝突されて帯電させられる。
【００１８】
帯域１の中におけるパターン形成は、図６ａに示されたノズル３１、空気デフレクタ３２、又は噴霧用小室に入ってきてブロックを取り巻く空気の急な流れの形状によって決定される。帯域１は、また、空気がきわめて急速に（約４〜６ミリ秒の期間内に）通りぬける高速通過区域である。しかし、この帯域１の中には、より長い時間とどまることが望ましいであろうから、空気流は、できる限り穏やかであるように制御されるべきである。
【００１９】
図５の帯域２においては、帯電した粉末は、主として空気流により、より低い程度では静電力により、目標の表面１１の方へ動かされる。図５の帯域３（厚さ約１ｃｍ）においては、各粒子に対して多くの力が作用している。
【００２０】
第１に、図６ａに示したように、いくつかの電界の力が作用している。すなわち、シリンダ内径面の方へ粉末フラックス粒子１８を押し進めているスプレイガン１６よりの電界４０、帯電粒子１８を目標に引き付けている。同帯電粒子１８よりの電界３４、更に、すべての帯電粒子１８は同一極性の電荷を帯びているので互いに反撥し合うことにより、個々の帯電粒子１８よりの電界の間で互いに及ぼし合う相互作用３３である。
【００２１】
図２に、図６ｂに示したように、空気力学及び慣性力の影響がある。スプレイガン１６よりの空気流３５と噴霧用小室の中の空気流３６の両方が粉末フラックス粒子１８に及ぼす効果がある。粉末フラックス粒子１８の質量及び運動量に基づく慣性力３７があり、更に粉末フラックス粒子１８に作用する重力３８の影響がある。また、シリンダ内径表面１１からの空気力学的効果３９がある。シリンダ内径表面１１に対し直角方向に接近する粉末フラックス粒子１８は、シリンダ内径表面１１に対し平行に移動している粒子１８と比べて、（静電的に引き付けられて）捕獲される最良の機会を有する。
【００２２】
粉末フラックス粒子１８の間に作用する大きい反撥力のために、粒子１８のシリンダ内径表面への衝突角度を増加させるために軽減されなければならないような空気力学的効果の場合以外には、シリンダ内径表面１１に対し平行に移動している粒子１８は、ほどんどないであろう。シリンダ内径表面の近くの空気の流速が３０フィート毎分（０．１５２４ｍ／ｓｅｃ）を超過すると移転効率は、劣化しはじめる。
【００２３】
次に、電極吹付けの特定のパラメータについて述べると、フラックス粉末は、鋳造金属基体の熔融温度より十分に低い温度（多分３０〜８０℃の温度差だけより低い温度）で熔融するフッ化物塩を含んでいる。鋳造アルミニウム（Ｓｉ，Ｃｕ，Ｍｎ又はＦｅを各々総計０．５〜５重量％だけ含み、５８０〜６６０℃の溶融温度を有する鋳造金属を作る３１９〜３５６，３８０，３９０アルミニウム合金のようなもの）に対して、フルオロアルミニウムの共融複塩混合物は、約５６０℃のようなより低い熔融温度を有する。アルミニウムに対して使用する他の等価なフラックス粉末には、ＣｓＦ，ＬｉＦ及びＫＦが含まれる。
【００２４】
都合よくスプレイガン１６の中に供給されるフラックスの粉末は、１０μより小さい粒径を有し、その７０％は、２〜４μの範囲内にある。上記粉末の粒子の大きさは、静電引力を有効に利用するためには、できるだけ大きいことが望ましい。
【００２５】
上記のように、好ましくはフラックスには、位相式ガンマＫ3 ＡｌＦ6 ＋ＫＡｌＦ4 を有する複フッ化物塩を含んだ共融混合物が選ばれる。そのような共融混合物は、複フッ化物塩の約４５モル％のＡｌＦ3 を、約５５モル％のＫＦと共に含んでいる。上記共融混合物は、約５６０℃の溶融温度を有し、それは基体の鋳造合金の熔融温度よりも約４０℃低い。
【００２６】
もし上記複フッ化塩が実質的に異なるモル％のＡｌＦ3 を有するならば（従って共融混合物ではないならば）、その熔融温度は、たちまち上昇するであろう。他の複フッ化物塩、及びそれと共に他のアルカリ金属フッ化物又はフッ化物塩も、それらが鋳造アルミニウム合金に有害な作用を及ぼすことなく加熱活性化される熔融温度を有する限り、使用することができる。塩化物塩も有用であるが、好ましくない。その理由は、塩化物塩は、アルミニウム製品に対する耐蝕性を与えないし、更にアルミニウム合金の粒界を侵蝕することによる。
【００２７】
スプレイガン１６の電離用電極２５の電圧が約１００ＫＶであるときは、スプレイガン１６の帯域１から出て行く粉末の速度は、約０．１〜１．０ｍ／ｓである。粉末フラックス粒子１８の形状は、空気力学的輸送を容易にするためには球形であることが望ましい。そのような電圧でスプレイガン１６を使用するときは、スプレイガン１６の出口のコロナ発生部の電界の強さは約１〜５０Ｖ／ｍである。乾燥した流動化フラックス粒子１８は、静電的に帯電すると、約２．５ポンド毎平方インチ（０．１７６ｋｇ／ｃｍ2 ）の空気流圧力２０、２．５〜３．０ポンド毎平方インチ（０．１７６〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2 ）の噴霧化圧力２３及び約５．０ポンド毎平方インチ（０．３５２ｋｇ／ｃｍ2 ）の流動化圧力２２の下に、シリンダ内径表面の上に吹付けられる。
【００２８】
上記フラックス粒子の噴霧を受ける前のシリンダ内径表面１１の全表面の粗さは、５０ミクロン未満であるが、５０〜２０ミクロンの間にあることが望ましい。乾燥フラックスは、上記準備済みの表面の上に約３〜６ｇ／ｍ2 の密度、望ましくは約５ｇ／ｍ2 の密度で吹付けられる。フラックス粒子のあるものは脱落するであろうが、その実質的な部分は、相手の基体に密着し、その引力の結果により、帯電していた電荷は、中和されるであろう。シリンダ内径表面上に恒久的に保持されたフラックス粒子は、ファン・デル・ワールス（Ｖａｎ Ｄｅｒ Ｗａａｌｓ）の力、すなわち電荷粒子間に働く自然の引力によって、その状態に保たれる。かくしてフラックスの適用のために湿式化学処理は必要でなく、また徐湿処理も必要ではない。
【００２９】
図１の処理の第３段階は、フラックスが被覆されたシリンダ内径表面上に冶金術的に密着された被覆を生成する熔融含量の小滴の付着によって同時に起こされる乾燥フラックス１８の加熱活性化を含んでいる。上記熔融金属の小滴の付着は、加熱吹付けにより実施され、望ましくは単線供給原料方式を用いる米国特許第５，４４２，１５３号に開示されたようなプラズマ移行式ワイヤアーク（ＰＴＷＡ）法により実施される。
【００３０】
ワイヤアーク法を用いる加熱吹付けについては、その処理は、１つ以上の単線の供給原料４１を、回転可能、かつ、往復運動をするジャーナル軸４２に沿って供給し、それにより上記単線の先端４３は、電極として作用することが可能になりその中を通ってガスが射出されるスプレイガンのノズルと共に電弧４４を助長することが可能になることを含む。電源から送られる電流は、上記単線を経由して送られ、ギャップ４８を横切ってスプレイガンのノズルとの間に上記電弧４４を発生し、その間に加圧ガス４９は、ギャップ４８を通って導かれ、上記単線の先端４３から生じる十分に熔融した金属の小滴５０を吹付ける。熔融金属の小滴５０は、加圧ガス４９の力の作用により、吹付けられる目標の上に投射される。
【００３１】
上記単線から生じる熔融金属の小滴５０の付着と同時に起こされる乾燥フラックス１８の加熱活性化を達成するためには、過熱熔融金属の小滴５０の吹付けを確実に実施するために、加熱用ガンに対するプロセス・パラメータを用いなければならない。これは、ガンのノズルの中の電弧を適切な状態に保つためには、電弧加熱噴霧吹付けガンに対する８０〜２２０Ｖの電圧範囲と６０〜１００Ａの電流の大きさとが必要であることを意味する。密着被覆５１のための供給原料は、好ましくはニッケル・アルミニウムより成る直径約０．０６２″＝１／１６″（１．５８ｍｍ）の単線である。けれども等価の密着用材料としては、アルミニウム・青銅、鉄・アルミニウム、又はケイ素・青銅を含むこともできる。
【００３２】
通常、１０００℃を超過する温度において行われる、最初の噴霧吹付け粒子の初回の接触は、乾燥フラックスを加熱活性化して、それを融解させ、直ちに金属表面上の酸化物を積極的にはぎ取るであろう。加熱噴霧吹付けは、乾燥フラックスの加熱活性化を過ぎても続けられ、約３０〜７０μの厚さの金属の密着被覆５１を付着させる。そのような加熱吹付けによる密着被覆に含まれた熱は、直ちに鋳造エンジンブロックの全体を通って伝導されるであろう。
【００３３】
低炭素合金鋼、又は望ましければ鋼及び酸化鉄（ＦｅＯ）の複合金属材料の最終的な加熱吹付けによる上面被覆５２が得られる。もし複合金属材料の上面被覆５２を希望するときは、単線の供給原料４１は、低炭素、低合金鋼を含み、また二次ガス（電弧から発する羽毛状の物質を含んでいるガス）は、酸素が熔融金属の小滴５０と反応して酸化させ、選択的な酸化鉄ＦｅX Ｏ（ウスタイト、すなわち自己潤滑特性を有する固い耐摩耗性酸化物）を生成するように制御される。それにより、複合金属材料の表面被覆は、炭素を固有の自己潤滑剤として含む鋳鉄ときわめて類似した作用を行うことが可能になる。酸素を含むガスの成分は、鉄に対する対応した程度の酸素添加に従って、１００％の空気（又は酸素）と１００％の不活性ガス（例えば、アルゴン又は窒素）との間で変化しうる。複合金属材料の表面被覆に対する供給原料の材料としては、低炭素鋼の供給原料、低合金鋼の供給原料、３００シリーズのステンレス鋼の供給原料及び４００シリーズのステンレス鋼の供給原料、並びに４００シリーズのステンレス鋼の供給原料が含まれ、それらはすべて耐摩耗性及び耐きりきず性を与えるための酸化鉄の粒子を含んだ複合金属材料の表面被覆を生成する。最終の上面被覆は、典型的には約２５０〜６００μの吹付け厚さを有するであろう。
【００３４】
生産性を増加させるために、本発明は、同期操作が行われるように連繋されたスプレイガン４５（図７に示されている）を用いて、隣接したシリンダ内径に対して同時に加熱吹付けを行うことを意図する。隣接したシリンダ内径の間のブリッジ（橋絡）区域４６の中における過剰の熱の蓄積を防止するために、上記の同期式吹付けに用いられるスプレイガン４５は、操作中は同一の半径方向を指向するように、それにより中間のブリッジ（橋絡）区域４６を絶体に同時に横切らないように互いに連結されている。
【００３５】
上記ブリッジ（橋絡）区域４６の温度を下げられた状態に保つことに協力するために、加熱吹付けを実施するために用いられるプラズマ及びガスの包絡部は、シリンダ内径中を通りぬける流量４０００〜６０００立方フィート毎分（１．８９〜２．８３ｍ3 ／ｓｅｃ）の空気流４７を供給するように制御される。これにより、ブリッジ（橋絡）区域４６は、２７５℃より低い温度にとどまることが可能になるが、その温度は、歪が生じる可能性がある限界温度よりも十分に低い温度である。もし鉄又はステンレス単線の供給原料が使用されるならば、上記のような空気流４７は、また、ＦｅＯのような減摩性の相の形成を助長する。隣接するシリンダ径に対して同時に行われる加熱噴霧吹付けは、密着被覆と上面被覆との両方に対して実施される。単一のスプレイガンを用いて、シリンダ内径に対して順次に実施される加熱噴霧吹付けと比べると、スプレイガンの位置決めの間の時間間隔は、５０％だけ短縮することができる。
【００３６】
密着被覆と上面被覆とが実行された後、被覆されたアルミニウム・エンジン・ブロックは、直接式ホーニング（油砥磨き）仕上処理により仕上げられ、エンジンとして実用に供するための適切なシリンダ内径表面仕上げが行われる。水を基礎材料とするホーニング用液の中におけるダイヤモンド研磨砥石の使用が、鋳鉄製線運動エンジンにおいて達成される表面仕上に匹敵するか、あるいはそれ以上に良好な最終研磨砥石表面仕上を達成するために有効であることが分かった。その仕上操作は、全被覆厚さを約１５０μの厚さまで減少させる。ある場合には、被覆済エンジンブロックは、増加した機械的強度を持つように、かつ、幾何学的許容差を保つことを目的として、上記被覆済エンジンブロックは、温度安定化処理を受けさせることが望ましいであろう。
【００３７】
本発明の特定の実施例を図示し、かつ説明したが、本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変更及び修正が行われうることは、当業者にとって自明であろう。従って、本願の特許請求の範囲は、すべてのそのような変更及び修正と均等物とを、本発明の精神及び技術的範囲内に属するものとして、包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】洗浄、フラックス添加、密着被覆、上面被覆及びホーニング（油砥磨き）の各段階を図解して、本発明の方法の操作順序を示した概略流れ図である。
【図２】静電的フラックス噴霧吹付け装置を用いて、エンジンブロックの１つのシリンダ内径表面に対して乾燥フラックスを添加する態様を示した断面立面図である。
【図３】フラックス添加用スプレイガンの電極が周囲の空気を電離してコロナを生成する態様を図解した説明図である。
【図４】上記スプレイガンとエンジンブロックとの間の電界と、同電界が帯電した粉末粒子により影響を受ける態様とを示した概略図である。
【図５】粉末フラックスの粒子が静電的に輸送されて通過する帯域を示す説明図である。
【図６】帯電した粉末フラックス粒子に対して作用する種々の力を示した説明図である。
【図７】エンジンブロックの隣接した内径表面に対して噴霧吹付けを行うように同期化された２つ以上の加熱噴霧吹付けガンを示した概略図である。
【符号の説明】
１０ エンジンブロック
１１ シリンダ内径表面
１２，１３ 低い圧力の洗浄場
１４ 高い圧力の洗浄場
１５ 作業場
１６ スプレイガン
１７ 霧
１８ 乾燥粉末フラックス粒子
１９ 低電圧電源接続
２０ 空気流圧力
２１ 管路
２２ 流動化圧力
２３ 噴霧化圧力
２４ 電界
２５ 電離用電極
２６ コロナ
２７ イオン
２８ 電子
２９ 酸素分子
３０ スプレイガンの出口端
３１ ノズル
３２ 空気デフレクタ
３３ 帯電粒子１８よりの電界間の相互作用
３４ 目標に引き付ける帯電粒子１８よりの電界
３５ スプレイガン１６よりの空気流
３６ 噴霧用小室の中の空気流
３７ 粉末フラックス粒子１８の慣性力
３８ 粉末フラックス粒子１８に作用する重力
３９ シリンダ内径表面１１からの空気力学的効果
４０ 粉末フラックス粒子１８を押し進めるスプレイガン１６よりの電界
４１ 単線の供給原料
４２ ジャーナル軸
４３ 単線の先端
４４ 電弧
４５ スプレイガン
４６ シリンダ内径の間のブリッジ（橋絡）区域
４７ 空気流
４８ ギャップ
４９ 加圧ガス
５０ 熔融金属の小滴
５１ 密着被覆
５２ 上面被覆
【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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