JP2009255020A

JP2009255020A - 金属部品の塗装方法及び塗装システム

Info

Publication number: JP2009255020A
Application number: JP2008114077A
Authority: JP
Inventors: Keizo Yokoo; 敬三横尾; Junichiro Shirai; 純一郎白井; Tomohiro Wakatsuki; 朋浩若槻
Original assignee: Daihatsu Metal Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Metal Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの薄塗膜を効率良く且つ省スペースの設備で形成することができる塗装方法及び塗装システムを提供する。
【解決手段】金属部品（ディスクロータ）２の表面を研磨する研磨部３と、研磨部３を経た金属部品２を研磨液と共通化された洗浄液を用いて洗浄する洗浄部４と、洗浄部４を経た金属部品２の表面に塗料を塗布する塗装部５と、塗装部５を経た金属部品２を高周波誘導加熱により３００〜５００℃の温度で焼付ける焼付部６と、焼付部６を経た金属部品２を水冷により急冷却する冷却部７とを備えて、金属部品２の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属部品の表面に塗膜を形成する方法及びシステムに関し、特に金属部品の表面に塗料を塗布して最終的に適切な塗膜を得るための技術に関する。

周知のように、金属部品の表面に塗膜を形成する一例として、下記の特許文献１、２によれば、自動車のディスクロータやブレーキドラム等のように凹凸や孔部を有する金属部品の表面の所要箇所に、防錆や見栄えの向上を目的として、塗膜を形成することが行われている。この塗膜の形成手法としては、ディスクロータ等の表面に塗料を塗布した後、連続焼付炉で焼付けを行い、然る後、空冷によって冷却を施すことにより塗膜の形成工程を終えるのが一般的とされている。

また、下記の特許文献３によれば、ディスクロータを塗装前に７０〜１００℃に予熱するために高周波誘導加熱を行うことに加えて、塗装後の塗膜を１４０℃に加熱して乾燥させる際にも高周波誘導加熱が用いられている。そして、この塗膜の乾燥が終了したディスクロータは、後続工程の冷却領域に搬送されて冷却ファンを用いた空冷によって冷却される。

特開２００１−１６４１５３号公報特開２００３−４０７３号公報特開２００６−１３０３８４号公報

ところで、上記の特許文献１、２に開示のように、塗布した塗料の焼付けに連続焼付炉を使用し且つ空冷により冷却を行う手法によれば、焼付及び冷却に長時間を要して、生産性の低下を余儀なくされるばかりでなく、焼付部及び冷却部が大型化して、この種の塗装システム全体の設備スペースが大きくなり或いは製造ラインが長くなるという問題を有している。

また、上記の特許文献３に開示のように、高周波誘導加熱を使用していても、塗装前に予熱する温度が７０〜１００℃であり且つ塗料の塗布後に乾燥させる温度が１４０℃であり、何れも加熱温度が低温であること、及び塗装前と塗装後の二回に亘って高周波誘導加熱を行っていること、並びに塗料の乾燥後に空冷によって冷却していることから、上記の如き長時間を要することによる生産性の低下、及び塗装システム全体の設備スペースの大型化或いは製造ラインの長尺化の問題を確実に回避することはできない。

しかも、特許文献１、２、３が有している上記の問題を回避した上で、厚さが２０μｍ程度よりも薄い薄塗膜を金属部品の表面に適正に形成するという要請に対して、どのような塗装方法及び塗装システムを採用すれば最適であるかという事項については、何ら具体策が見出されていないのが実情である。

本発明は、上記事情に鑑み、金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの薄塗膜を効率良く且つ省スペースの設備或いは短い製造ラインで形成することができる塗装方法及び塗装システムを提供することを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る金属部品の塗装方法は、金属部品の表面に塗料を塗布し、高周波誘導加熱により３００〜５００℃の温度で焼付けた後、水冷により冷却して、前記金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成することに特徴づけられる。

このような方法によれば、金属部品の表面に塗布した塗料の焼付けについては、従来よりも高温である３００〜５００℃の高周波誘導加熱を採用し、且つ焼付け後の冷却については、従来の空冷に代えて水冷を採用することにより、厚さ１〜２０μｍの塗膜が、短時間で且つ高品位に形成され、生産性の向上が図られる。すなわち、３００〜５００℃の高温での高周波誘導加熱と、水冷による急冷却との組み合わせにより、厚さ１〜２０μｍの塗膜の形成に要する時間の大幅な短縮と、膜特性の良質化とが実現し、生産性の大幅な改善を図り得ることになる。しかも、このような高周波誘導加熱と水冷による急冷却との組み合わせによって、厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成する場合における設備のコンパクト化や省スペース化或いは製造ラインの短縮化を実現することが可能となる。

上記の方法において、金属部品における塗料を塗布する表面には、凹凸が形成されていてもよい。

すなわち、上記の如く高温の高周波誘導加熱と、水冷による急冷却との組み合わせを採用すれば、金属部品の凹凸が形成された箇所に対しても、厚さ１〜２０μｍの塗膜を短時間で良好に、且つ省スペースの設備（短い製造ライン）で形成することが可能となる。

また、上記の方法において、金属部品における塗料を塗布する表面に開口部を有する孔部が形成されていてもよい。

この場合にも、上記の如く高温の高周波誘導加熱と、水冷による急冷却との組み合わせを採用することによって、金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜が短時間で良好に且つ省スペースの設備で形成されることに加えて、その表面に開口部を有する孔部の内周面に塗料が付着した場合であっても、それによって形成される塗膜は当然に２０μｍ以下となるため、金属部品の製品価値や性能を悪化させることはない。すなわち、このような薄塗膜であれば、塗膜形成後に孔部の内径が不当に小径にはならず、塗膜が形成されたことにより孔部としての役割に支障が生じることを回避することができる。したがって、孔部の存在を邪魔にすることなく簡易且つ迅速に金属部品の表面全域に良質の塗膜を形成することが可能となる。

以上の方法において、金属部品は、鋳鉄からなることが好ましい。

このようにすれば、既に述べた種々の利点に加えて、良好な密着性をもって薄塗膜を適切に形成することが可能になると共に、鋳鉄は比較的硬度が低いことから、初期段階で研磨工程を実行する際に専用の特殊な研磨液の使用を不要にして、研磨作業の簡易化を図ることが可能となる。

以上の方法において、金属部品は、自動車のディスクロータまたはブレーキドラムであることが好ましい。

このようにすれば、凹凸や孔部の開口部が存在するディスクロータまたはブレーキドラムの表面に対して、既に述べた種々の利点を享受しつつ、的確に薄塗膜を形成することが可能となる。

また、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る金属部品の塗装システムは、金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成する塗装システムであって、金属部品の表面を研磨する研磨部と、該研磨部を経た金属部品を洗浄する洗浄部と、該洗浄部を経た金属部品の表面に塗料を塗布する塗装部と、該塗装部を経た金属部品を高周波誘導加熱により３００〜５００℃の温度で焼付ける焼付部と、該焼付部を経た金属部品を水冷により冷却する冷却部とを備えていることに特徴づけられる。

このような塗装システムによれば、研磨部と洗浄部と塗装部とを順々に経た金属部品の表面に対して、焼付部における３００〜５００℃の高周波誘導加熱と、その後の冷却部における水冷による急冷却との組み合わせが施されることにより、厚さ１〜２０μｍの薄塗膜が形成されることになる。これにより、塗膜の形成に要する時間の大幅な短縮と、膜特性の良質化とを図り得る塗装システムが実現し、生産性の大幅な改善が図られ得ると共に、設備のコンパクト化や省スペース化或いは製造ラインの短縮化も図られ得ることになる。

この塗装システムにおいて、前記研磨部にて金属部品の表面を研磨する研磨液と、前記洗浄部にて金属部品を洗浄する洗浄液とを、兼用することが好ましい。

このように、研磨部で用いる研磨液を洗浄部で用いる洗浄液と共通化することにより、異種の液体を使用する場合と比較して、無駄が少なくなり、洗浄効率が高められると共に、異種の液体が混在する場合のような洗浄液の劣化が抑制され、コストの低廉化に寄与できることになる。

なお、上記の金属部品の塗装方法及び塗装システムにおいて、「塗料」は、好ましくは水性塗料であり、例えばシリカ系塗料、亜鉛アルミ系塗料等を用いることができる。また、金属部品の表面に形成される「塗膜」は、既述の記載では厚さ１〜２０μｍとしたが、より好ましくは厚さ１〜１５μｍとされる。

以上のように本発明によれば、金属部品の表面に対して、３００〜５００℃の高温での高周波誘導加熱による塗料の焼付けと、その焼付け後の水冷による急冷却との組み合わせが施されることにより、厚さ１〜２０μｍの薄塗膜が形成されることになるので、塗膜の形成に要する時間の大幅な短縮と、膜特性の良質化とが実現して、生産性の大幅な改善を図ることが可能になると共に、設備のコンパクト化や省スペース化或いは製造ラインの短縮化をも図り得ることになる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る金属部品の塗装システムを示す概略図である。同図に示すように、この塗装システム１は、金属部品としての鋳鉄製ディスクロータ２の表面を研磨する研磨部３と、その研磨されたディスクロータ２を洗浄する洗浄部４と、洗浄後のディスクロータ２の表面に塗料を塗布する塗装部５と、その塗装を終えたディスクロータ２を加熱して塗料を焼付ける焼付部６と、その焼付後のディスクロータ２を冷却する冷却部７とを備えている。

上記の焼付部６は、ディスクロータ２を高周波誘導加熱により加熱して、その表面の塗料を３００〜５００℃、例えば３５０℃の温度で焼付けるように構成されている。また、上記の冷却部７は、焼付け後のディスクロータ２を水冷により急冷却するように構成されている。なお、この実施形態では、塗料として、水性塗料（例えば亜鉛アルミ系塗料）が用いられている。

一方、ディスクロータ２は、図２にもその半断面を拡大して示すように、外周側に形成され且つブレーキパッドが接触する円環状ディスク部８と、該円環状ディスク部８の内周から表面側に突出する中央突出部９とを有し、該中央突出部９の先端平面部９ａの中心軸上に単一の大径孔１０が形成され、その外周側に複数の小径孔１１が形成されている。

そして、上記の塗装システム１により、ディスクロータ２における円環状ディスク部８の表面（外表面）８ａ、８ｂ、８ｃと、中央突出部９の先端平面部９ａ及び周面９ｂとに、厚さ１〜２０μｍの塗膜が形成されている。また、大径孔１０の内周面及び小径孔１１の内周面に付着した塗料も厚さが５μｍ以下の塗膜となって形成されると共に、中央突出部９の内表面９ｃ、９ｄに付着した塗料も５μｍ以下の塗膜となって形成されている。

図３は、上記の塗装システム１を使用してディスクロータ２に塗膜を形成する手順を示す概略図である。同図に示すように、ディスクロータ２は、研磨工程（最終研磨工程）１２を経た後、洗浄工程１３、塗装工程１４、焼付工程１５、及び冷却工程１６に順次送られて、その表面に塗膜が形成される。

上記の研磨工程（最終研磨工程）１２では、後工程である洗浄工程１３で用いる洗浄液を研磨液として、ディスクロータ２のブレーキパッドと接触する円環状ディスク部８の表面８ａ、８ｂの研磨が行われる。なお、この際に、ディスクロータ２の他の部位に対しては、上記の研磨液（洗浄液）による予備洗浄が行われる。

また、洗浄工程１３では、研磨工程１２を経たディスクロータ２の洗浄が行われるが、この洗浄工程１３にて用いられる洗浄液は、上記の研磨液と兼用されることから、異種の液体を使用することによる無駄が少なくなり、研磨効率が向上すると共に、洗浄液に異種の液体が混入されることがないため、洗浄液の劣化が抑止される。

更に、塗装工程１４では、洗浄工程１３を経たディスクロータ２の表面に水性塗料が噴霧により塗布されるが、この水性塗料は、ディスクロータ２の所要の表面８ａ、８ｂ、８ｃ、９ａ、９ｂに塗布されるだけでなく、大径孔１０の内周面、小径孔１１の内周面、及び中央突出部９の内表面９ｃ、９ｄにも塗布される。

一方、焼付工程１５では、塗装工程１４を経たディスクロータ２を高周波誘導加熱により加熱し、３００〜５００℃の高温で、その表面に塗料を焼付ける。この実施形態では、ディスクロータ２の搬送方向に沿って、加熱温度が同一に設定された複数個の高周波誘導加熱器を配列し、ディスクロータ２がこれらの加熱器を通過する際に、最終の焼付温度（例えば３５０℃）に昇温されるようにしている。

更に、冷却工程１６では、焼付工程１５を経たディスクロータ２が水冷により急冷却される。なお、この実施形態では、ディスクロータ２の表面に冷却水をシャワリングして冷却を行っている。そして、この水冷による冷却工程１６と上述の高周波誘導加熱による焼付工程１５との組み合わせによって、厚さ１〜２０μｍ（好ましくは１〜１５μｍ）の薄塗膜が形成されることになるため、塗膜の形成に要する時間の大幅な短縮と、膜特性の良質化とに寄与することができ、生産性の大幅な改善が図られ得ると共に、設備のコンパクト化や省スペース化或いは製造ラインの短縮化も図られ得ることになる。

冷却工程１６を経たディスクロータ２は、完成品として次の検査及び梱包工程に送られた後に出荷される。

なお、以上の実施形態は、本発明を自動車のディスクロータに適用したものであるが、これ以外に、自動車のブレーキドラムやその他これに準じる部品についても、同様にして本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る金属部品の塗装システムを示す概略図である。前記塗装システムの塗装対象であるディスクロータを示す要部縦断正面図である。前記塗装システムによる塗装の手順を示す概略図である。

符号の説明

１金属部品の塗装システム
２ディスクロータ（金属部品）
３研磨部
４洗浄部
５塗装部
６焼付部
７冷却部
９中央突出部（凹凸）
１０大径孔（孔部）
１１小径孔（孔部）
１２研磨工程
１３洗浄工程
１４塗装工程
１５焼付工程
１６冷却工程

Claims

金属部品の表面に塗料を塗布し、高周波誘導加熱により３００〜５００℃の温度で焼付けた後、水冷により冷却して、前記金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成することを特徴とする金属部品の塗装方法。
前記金属部品における塗料を塗布する表面に、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属部品の塗装方法。
前記金属部品における塗料を塗布する表面に、孔部の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属部品の塗装方法。
前記金属部品が、鋳鉄からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の金属部品の塗装方法。
前記金属部品が、自動車のディスクロータまたはブレーキドラムであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の金属部品の塗装方法。
金属部品の表面に厚さ１〜２０μｍの塗膜を形成する塗装システムであって、金属部品の表面を研磨する研磨部と、該研磨部を経た金属部品を洗浄する洗浄部と、該洗浄部を経た金属部品の表面に塗料を塗布する塗装部と、該塗装部を経た金属部品を高周波誘導加熱により３００〜５００℃の温度で焼付ける焼付部と、該焼付部を経た金属部品を水冷により冷却する冷却部とを備えていることを特徴とする金属部品の塗装システム。
前記研磨部にて金属部品の表面を研磨する研磨液と、前記洗浄部にて金属部品を洗浄する洗浄液とを、兼用することを特徴とする請求項６に記載の金属部品の塗装システム。