JP4859356B2 - メタルガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、特に内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造に用いて好適な、メタルガスケットの製造方法に関するものである。

メタルガスケットとしては例えば、金属板としてのステンレス板の表面上にラバーコーティング層を敷設されてなる少なくとも一枚の基板であって、内燃機関のシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成された流体通路孔としてのシリンダー孔と、前記各シリンダー孔の周囲に形成された山形断面形状の環状ビードとを有する基板を単板で、または複数枚積層されて具えるシリンダーヘッド用メタルガスケットが知られている。

かかるシリンダーヘッド用メタルガスケットは、内燃機関のシリンダーブロックとシリンダーヘッドとのデッキ面間に介挿されて、シリンダーヘッドをシリンダーブロックに固定する締付けボルトで締め付けられ、環状ビードが弾性的に潰されてその反発力でシリンダーヘッドおよびシリンダーブロックのデッキ面に強固に当接することで、各シリンダーボアに対応するシリンダー孔の周囲にシール線を形成して、シリンダーボア内の高温高圧の燃焼ガスが外部に漏れ出すのを阻止するものであり、内燃機関の高出力化のための燃焼ガス最高圧の高圧化に伴い、基板の環状ビードに対応する部分の板厚をガスケット周辺部より厚くした副板を基板に重ねて段差構造とすることで、環状ビードの線圧を高めてシール性能を向上させることが一般化している。またメタルガスケットを構成するステンレス板の表面上に敷設されたラバーコーティング層は、シリンダーヘッドおよびシリンダーブロックのデッキ面に残る微細なツールマークや傷内に入り込んでそれらを埋めることで、環状ビードのシール性能を高める役割を果たす。

ところで近年は、内燃機関のさらなる軽量化およびコンパクト化に伴い、上記段差構造の必要段差量を減らしあるいは段差を無くして環状ビードの線圧を低くしても高圧の燃焼ガス最高圧をシール可能なメタルガスケットが求められているが、この要求を満たすために、環状ビードが潰されてもへたりにくいように高硬度の金属板を使用するとともに環状ビードの立ち上がり角度を大きくすると、環状ビードのプレス加工時に環状ビードの裾の部分にクラックや微細な荒れが生じ、その微細な荒れは、ガスケットが内燃機関に組み込まれて燃焼ガスの繰り返し圧力によってシリンダーブロックとシリンダーヘッドとのデッキ面間隙間が開いたり閉じたりするいわゆる口開きの繰り返しで交番荷重が加わるとクラックに発展する場合があるという問題があった。

これがため本願出願人等は先に特許文献１にて、基板の金属板として当初は硬度が低いが時効硬化温度としては比較的低い２００℃〜３５０℃程度の処理温度で時効硬化して硬度が高まる低温時効硬化特性を持つステンレス板を用いるとともに、環状ビードのプレス加工をラバーコーティング層の加熱処理（焼成）の前に行うようにして、環状ビードのプレス加工時にはその低い硬度で環状ビードの部分のクラックや荒れの発生を防止し、その後のラバーコーティング層の加熱処理で併せて金属板を時効硬化させることで、潰されてもへたりにくい環状ビードを持つメタルガスケットをもたらすことを提案した。
国際公開ＷＯ０２／０８８４１０号パンフレット

しかして上記従来のメタルガスケットの製造方法につき本願発明者がさらに研究を重ねたところ、改良することが望ましい以下の点を見出した。すなわち、内燃機関用のメタルガスケットでは、上述した燃焼ガスの繰り返し圧力による口開きの繰り返しで環状ビードが潰されたり少し復元したりするのを繰り返すこと等から、環状ビードにガスケットの延在方向へも僅かな繰り返し往復摺動（いわゆるフレッチング）を生ずるので、ラバーコーティング層が基板の金属板に強固に接着されていないとラバーコーティング層の一部のラバー材がその金属板から剥離する場合があり、剥離したラバー材は冷却水に混入し、冷却水路の狭い部分を詰らせて冷却性能を低下させる可能性がある。

それゆえ近年のメタルガスケットでは、コイル材（フープ材）から繰り出すステンレス板の表面上に連続処理で、先ず下地を塗布してそれを約３００℃で６０秒程度加熱して焼成し、その下地の上に接着剤を塗布してそれを約１５０℃で９０秒程度加熱して乾燥させた後約３００℃で９０秒程度加熱して焼成し、その接着剤の上にラバー材を塗布してそれを約１５０℃で９０秒程度加熱して乾燥させた後約２７０℃で９０秒程度加熱して焼成することでラバーコーティング層をステンレス板に強固に接着し、そのラバーコーティング層上に摩耗防止のためＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）を塗布してそれを約１００℃で１０秒程度加熱して乾燥させ、最後にそのステンレス板を所定寸法に切断して、基板のプレス成形のためのブランク材とする場合がある。

このことから、ラバーコーティング層の加熱処理の前に環状ビードをプレス加工するとしても、そのプレス加工が上記下地焼成や接着剤焼成の後であると、それらの焼成で既にステンレス板が時効硬化していて環状ビードの裾の部分のクラックや荒れの発生を有効に防止し得ない可能性があるということが判明した。また、金属板の時効硬化処理温度は、高すぎると疲労破壊の原因となる粗大な析出物を生じ易くなるので低いほど好ましいのに対し、上記のようにラバーコーティング層の加熱処理は通常２５０℃以上で行われるが、下地焼成は２００℃以上２５０℃未満で１分程度の加熱でも済む。そして一旦時効硬化が生じた後は、多少高い温度で再加熱しても実際上影響はないことが判明している。

この発明は、本願発明者の上記知見に基づいて先の従来技術の課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明のメタルガスケットの製造方法は、金属板の表面上に下地および接着剤を介してラバーコーティング層を敷設されてなる基板であって、少なくとも流体通路孔とその流体通路孔を囲繞する環状ビードとを有する基板を具えるメタルガスケットを製造するに際し、前記基板の金属板として低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、前記下地を平坦な前記基板の金属板へ塗布してその金属板の低温時効硬化温度より低い温度で乾燥させた後、その金属板に前記環状ビードのプレス加工を行い、その後に、前記基板の金属板の低温時効硬化温度にて前記下地を焼成しつつその金属板を時効硬化させることを特徴とするものである。

かかるこの発明のメタルガスケットの製造方法によれば、金属板の表面上に下地および接着剤を介してラバーコーティング層を敷設されてなる基板のその金属板として低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、前記下地を前記基板の金属板へ塗布してその金属板の低温時効硬化温度より低い温度で乾燥させることで下地をある程度定着させた後、その金属板に前記環状ビードのプレス加工を行い、その後に、前記基板の金属板の低温時効硬化温度にて前記下地を焼成しつつその金属板を時効硬化させるから、未だ硬度が低い状態で金属板に環状ビードをプレス加工するので環状ビードの立ち上がり角度を大きくしても環状ビードの裾の部分のクラックや荒れの発生を有効に防止することができ、その後の下地焼成で併せて金属板を時効硬化させて硬度を高めるので、潰されてもへたりにくい環状ビードを持つメタルガスケットをもたらすことができる。

しかもこの発明のメタルガスケットの製造方法によれば、低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、ラバーコーティング層の加熱処理よりも温度を低め得る下地焼成で時効硬化処理を行うから、疲労破壊の原因となる粗大な析出物の発生を防止し得て、耐久性に優れたメタルガスケットをもたらすことができる。

さらに、下地を塗布する際に金属板に既に環状ビードの凸部があると、乾燥前の下地がその凸部の斜面に沿って流れ易いため凸部の裾付近は下地が溜まり易いので下地の塗布状態にばらつきが生じ易い処、この発明のメタルガスケットの製造方法によれば、下地の塗布を平坦な金属板上へ行い、その下地を乾燥させてある程度定着させた後、その金属板に環状ビードのプレス加工を行うことから、金属板への環状ビードのプレス加工後に下地を塗布する場合と比較して下地のたれや溜まりがないため下地の塗布状態にばらつきが生じないので、ラバーコーティング層の接着強度を常に安定した強度にすることができる。

なお、この発明のメタルガスケットの製造方法においては、前記基板の金属板の低温時効硬化温度にて前記下地を焼成しつつその金属板を時効硬化させた後、前記環状ビードのプリセットを行うこととすると好ましい。このようにすれば、ブランク板にプレス成形した環状ビードをプレス型で一旦押してそのビードの反発力で戻らせるプリセットを行う前に下地の焼成を済ませているので、このプリセットの際にプレス型で擦れても下地が剥がれるのを防止することができる。

また、この発明のメタルガスケットの製造方法においては、前記メタルガスケットがさらに、ラバーコーティング層を持たない金属板からなる副板であって、少なくとも流体通路孔とその流体通路孔を囲繞する環状ビードとを有する副板を具えている場合に、前記副板の金属板として低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、前記副板の金属板に前記環状ビードのプレス加工を行った後に、前記副板の金属板の低温時効硬化温度にてその金属板を時効硬化させることとすると好ましい。このようにすれば、基板の環状ビードと副板の環状ビードとが積層されるので、基板と副板との個々の環状ビードの立ち上がり角度をさほど大きくしなくてもガスケットとしての環状ビード部分の弾性的な潰れ量を大きくし得て、流体通路孔内の高い圧力でガスケット装着面間の隙間が大きくなった場合でも環状ビードの線圧を維持して高いシール性能を発揮することができる。

さらに、この発明のメタルガスケットの製造方法においては、前記低温時効硬化特性を持つ金属板を時効硬化させる処理条件は、温度が２００℃以上で２５０℃未満、時間が１分以上で５分以下であるとすると好ましい。このようにすれば、ラバーコーティング層の加熱処理よりも温度が低い下地焼成で時効硬化処理を行うから、疲労破壊の原因となる粗大な析出物の発生を防止し得て、耐久性に優れたメタルガスケットをもたらすことができる。

さらに、この発明のメタルガスケットの製造方法においては、前記低温時効硬化特性を持つ金属板は、その金属板の製造の最終段階での調質圧延により多量のマルテンサイト変態を誘起した（例えばマルテンサイトと残部オーステナイトとの複合組織の場合に面積比で４０％以上、またはマルテンサイト単相組織）、例えばＳＵＳ３０１Ｌ相当の準安定オーステナイト系ステンレス鋼板であると好ましい。かかるステンレス鋼板は比較的安価であり、しかも調質圧延で誘起したマルテンサイト相からは比較的低温度での時効硬化処理によりクロム窒化物が析出するから、そのマルテンサイト相が多量であることで、時効硬化前の当該ステンレス板はＨＶ４８０程度の硬度を持つのに対し時効硬化後の当該ステンレス板はＨＶ５００以上の極めて高い硬度を持つことができる。

そして、この発明のメタルガスケットの製造方法においては、前記メタルガスケットは、内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットであると好ましい。内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットは、特に高温かつ高圧の流体ガスに晒されるため環状ビードがへたり易いのに対し、この発明の方法で製造すれば、そのような過酷な条件でも高いシール性能を長期間維持し得るガスケットが期待できるからである。

以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明のメタルガスケットの製造方法を内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造工程に適用した一実施例を示す工程図、図２は、その実施例のメタルガスケットの製造方法で製造するシリンダーヘッド用メタルガスケットのシリンダー孔からガスケット外周縁にかけての断面形状を示す断面図、そして図３は、その実施例のメタルガスケットの製造方法で用いる低温時効硬化特性を持つ金属板としてのステンレス鋼板の時効処理温度と硬度との関係を示す関係線図であり、図中符号１はメタルガスケット、２は基板としての主板、３は副板をそれぞれ示す。

上記実施例の方法で製造するシリンダーヘッド用メタルガスケット１は、図２に示すように、互いに対応するビードが互いに同一方向に突出する向きで互いに重ねられる基板としての二枚の主板２を具えており、これらの主板２は各々、外向きの面および内向きの面の両表面上に例えば層厚15μｍで硬度81Hs（ショア硬さ）のＮＢＲからなるラバーコーティング層を敷設された低温時効硬化特性を持つステンレス鋼板（例えば板厚０．２ｍｍでSUS 301Ｌ相当の基本成分組成を持つ準安定オーステナイト系ステンレス鋼板）からなり、内燃機関のシリンダーブロックの複数のシリンダーボアにそれぞれ対応して形成された複数のシリンダー孔2aと、各シリンダー孔2aの周囲に形成された山形断面形状（いわゆるフルビード形状）の環状ビード2bと、上記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔の位置に対応して各環状ビード2bの外側周辺部に形成された図示しない複数の冷却水孔と、複数の環状ビード2bおよびそれらの周囲に位置する複数の冷却水孔を全体的に囲繞する位置に形成された片斜面形断面形状（いわゆるハーフビード形状）の外周ビード2cとを有している。

さらに上記実施例の方法で製造するシリンダーヘッド用メタルガスケット１は、図２に示すように、二枚の主板２間に挟まれる一枚の副板３を具えており、この副板３はその両表面上にラバーコーティング層を持たないが主板２と同様の低温時効硬化特性を持つステンレス鋼板（例えば板厚０．１５ｍｍでSUS 301Ｌ相当の基本成分組成を持つ、準安定オーステナイト系ステンレス鋼板）からなり、その副板３は主板２と同様、内燃機関のシリンダーブロックの複数のシリンダーボアにそれぞれ対応して形成された複数のシリンダー孔3aと、各シリンダー孔2aの周囲に形成された山形断面形状（いわゆるフルビード形状）の環状ビード3bと、上記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔の位置に対応して各環状ビード3bの外側周辺部に形成された図示しない複数の冷却水孔とを有するが、主板２の外周ビード2cに相当する外周ビードは有していない。

なお、この実施例の方法で主板２および副板３に用い得る上記準安定オーステナイト系ステンレス鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Si：１．０％以下、Mn：２．０％以下、Cr：１６．０％以上１８．０％以下、Ni：６．０％以上８．０以下、Ｎ：０．２５％以下、場合によりNb：０．３０％以下、残部Feおよび不可避不純物から本質的に成る化学組成を有し、かつそのステンレス鋼板製造の最終段階での調質圧延により調質された、面積比で４０％以上のマルテンサイトと残部オーステナイトとの複合組織またはマルテンサイト単相組織からなるものであり、その詳細については、前述の国際公開ＷＯ０２／０８８４１０号パンフレットに記載されているので、ここでは省略する。

かかる三枚積層構造のシリンダーヘッド用メタルガスケット１を製造するに際し、この実施例のメタルガスケットの製造方法では、図１に示すように、主板２については先ずステップＳ１で、ステンレスコイル材（フープ材）から上記ステンレス鋼板を連続的に繰り出して、ステップＳ２で、そのステンレス鋼板の両表面に通常の材料からなる下地をローラーで塗布し、続くステップＳ３で、その下地を１００℃で９０秒間加熱することで連続的に乾燥させて上記ステンレス鋼板の両表面上に一応定着させ、次いでステップＳ４で、そのステンレス鋼板に対し順送プレス型により連続的に、個別の主板２に対応した所定寸法のブランク板への切断加工（ブランクカット）と、そのブランク板への後工程での位置決め用のノック孔とボア下孔とのプレス加工とを行う。

そしてこれ以降は連続的でなくバッチ処理になり、次にステップＳ５で、プレス型により、上記ブランク板の各ボア下孔の周囲に上記環状ビード2bをプレス成形するとともに、上記ブランク板の周辺部に上記外周ビード2cをプレス成形し、続くステップＳ６で、そのブランク板を２００℃で１分間加熱して、そのブランク板の両表面上の下地を焼成すると同時にそのブランク板を時効硬化させる。ここで、上記ステンレス鋼板は図３に示すように、時効処理温度２００℃から２５０℃で１分から５分程度加熱することで、概ねビッカース硬度ＨＶ５２０となるので、上記加熱によりブランク板ひいては主板２はＨＶ５２０という極めて高い硬度を持つことになる。

次いでこの実施例の方法では、ステップＳ７で、ブランク板にプレス成形した各環状ビード2bと外周ビード2cとをプレス型で一旦押してそれらのビードの反発力で戻らせるプリセットを行う。なお、この実施例の方法では、このプリセット前に下地の焼成を済ませているので、このプリセットで下地が剥がれる心配はない。次いでこの方法では、ステップＳ８で、先ず上記ブランク板の片側の表面の下地上に通常の材料からなる接着剤を塗布し、続くステップＳ９で、その塗布した接着剤を１３０℃で１０分間加熱して乾燥させ、それをもう一度ステップＳ８へ戻して、今度は上記ブランク板の反対側の表面の下地上に上記接着剤を塗布し、続くステップＳ９で、その塗布した接着剤を１３０℃で１０分間加熱して乾燥させ、その後ステップＳ１０で、その両表面の下地上の接着剤を２００℃で５分間加熱して焼成する。

次いでこの方法では、ステップＳ１１で、先ず上記ブランク板の片側の表面の接着剤上に上述の如き材料からなるラバー材を塗布し、続くステップＳ１２で、その塗布したラバー材を１３０℃で３０分間加熱して乾燥させ、それをもう一度ステップＳ１１へ戻して、今度は上記ブランク板の反対側の表面の接着剤上に上記ラバー材を塗布し、続くステップＳ１２で、その塗布したラバー材を１３０℃で３０分間加熱して乾燥させ、その後ステップＳ１３で、その両表面の接着剤上のラバー材を２５０℃で５分間加熱して焼成することで、上記ブランク材の両表面上に強固に接着されたラバーコーティング層を形成する。

次いでこの方法では、ステップＳ１４で、先ず上記ブランク板の片側のラバーコーティング層上に通常の材料からなるＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）を塗布し、続くステップＳ１５で、その塗布したＰＴＦＥを１００℃で１０秒間加熱して乾燥させ、それをもう一度ステップＳ１４へ戻して、今度は上記ブランク板の反対側のラバーコーティング層上に上記ＰＴＦＥを塗布し、続くステップＳ１５で、その塗布したＰＴＦＥを１００℃で１０秒間加熱して乾燥させ、その後ステップＳ１６で、プレス型により、上記ブランク材を主板２の外形に切断するとともに、その主板２に各シリンダー孔2aを孔抜き成形し、さらに上記冷却水孔や締付けボルト用のボルト孔、鳩目孔等をピアス加工する。

この一方、副板３については、ラバーコーティング層は設けないので、先ずステップＳ１７で、先のステップＳ１と同様に、ステンレスコイル材（フープ材）から上記ステンレス鋼板を連続的に繰り出して、続くステップＳ１８で、先のステップＳ４と同様に、そのステンレス鋼板に対し順送プレス型により連続的に、個別の副板３に対応した所定寸法のブランク板への切断加工（ブランクカット）と、そのブランク板への後工程での位置決め用のノック孔とボア下孔とのプレス加工とを行う。

そしてこれ以降は連続的でなくバッチ処理になり、次にステップＳ１９で、先のステップＳ５と同様に、プレス型により、上記ブランク板の各ボア下孔の周囲に上記環状ビード3bをプレス成形し、続くステップＳ２０で、先のステップＳ６と同様に、そのブランク板を２００℃で１分間加熱して、そのブランク板を時効硬化させる。ここで、上記ステンレス鋼板は図３に示すように、時効処理温度２００℃から２５０℃で１分から５分程度加熱することで、概ねビッカース硬度ＨＶ５２０となるので、上記加熱によりブランク板ひいては副板３はＨＶ５２０という極めて高い硬度を持つことになる。

次いでこの実施例の方法では、ステップＳ２１で、先のステップＳ７と同様に、ブランク板にプレス成形した各環状ビード3bをプレス型で一旦押してそれらのビードの反発力で戻らせるプリセットを行う。なお、この実施例の方法ではこのプリセット前に下地の焼成を済ませているので、このプリセットで下地が剥がれる心配はない。次いでこの方法では、ステップＳ２２で、先のステップＳ１６と同様に、プレス型により、上記ブランク材を副板３の外形に切断するとともに、その副板３に各シリンダー孔3aを孔抜き成形し、さらに上記冷却水孔や締付けボルト用のボルト孔、鳩目孔等をピアス加工する。

このようにして主板２と副板３とを形成した後は、ステップＳ２３で、二枚の主板２をそれらの対応する環状ビード2b同士および外周ビード2c同士が互いに同一方向（図２では上方）へ突出する向きで重ね合わせるとともに、それらの主板２の間に副板３をその環状ビード3bが主板２の環状ビード2bと逆方向（図２では下方）へ突出する向きで介挿し、それら三枚のガスケット構成板２，３を互いに鳩目で加締めて固定することで、図２に示す如きシリンダーヘッド用メタルガスケットを形成する。

かかる実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、ステンレス鋼板の表面上に下地および接着剤を介してラバーコーティング層を敷設されてなる主板２のそのステンレス鋼板として低温時効硬化特性を持つ準安定オーステナイト系ステンレス鋼板を用い、前記下地を主板２のステンレス鋼板へ塗布してそのステンレス鋼板の低温時効硬化温度より低い温度である１００℃で乾燥させることで下地をある程度定着させた後、そのステンレス鋼板に環状ビード2bのプレス加工を行い、その後に、主板２のステンレス鋼板の低温時効硬化温度範囲内である２００℃にて前記下地を焼成しつつそのステンレス鋼板を時効硬化させるから、未だ硬度が低いＨＶ４８０程度の状態でステンレス鋼板に環状ビード2bをプレス加工するので環状ビード2bの立ち上がり角度を大きくしても環状ビード2bの裾の部分のクラックや荒れの発生を有効に防止することができ、その後の下地焼成で併せてステンレス鋼板を時効硬化させて硬度をＨＶ５２０程度まで高めるので、潰されてもへたりにくい環状ビード2bを持つメタルガスケットをもたらすことができる。

しかもこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、低温時効硬化特性を持つステンレス鋼板を用い、ラバーコーティング層の加熱処理よりも温度を低め得る下地焼成で時効硬化処理を行うから、疲労破壊の原因となる粗大な析出物の発生を防止し得て、耐久性に優れたメタルガスケットをもたらすことができる。

さらにこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、下地の塗布を平坦なステンレス鋼板上へ行い、その下地を乾燥させてある程度定着させた後、そのステンレス鋼板に環状ビード2bのプレス加工を行うことから、ステンレス鋼板への環状ビード2bのプレス加工後に下地を塗布する場合と比較して下地のたれや溜まりがないため、下地の塗布状態にばらつきが生じないので、ラバーコーティング層の接着強度を常に安定した強度にすることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ），（ｂ）は、下地塗布をビード成形前に行ったメタルガスケットに対応させて平坦なステンレス鋼板に下地を均一に塗布し、その上に接着剤を介してラバーコーティング層を接着した複数の成形前塗布対応試料片（成形前と表示）と、下地塗布をビード成形後に行ったメタルガスケットに対応させて平坦なステンレス鋼板に下地を薄めてばらつかせて塗布し、その上に接着剤を介してラバーコーティング層を接着した複数の成形後塗布対応試料片（成形後と表示）とについて、各種条件で引っ張り試験を実施した結果の接着強度を示すものである。

ここで、図４（ａ）は、常態でのそれら試料片の引っ張り試験結果、図４（ｂ）は、エンジンの冷却液用のロングライフクーラント（ＬＬＣ）「ＣＣＩ」５０％、水５０％の浸漬液（１００℃）にそれら試料片を１２０時間浸漬し、その後常温で行ったそれら試料片の引っ張り試験結果、図４（ｃ）は、ロングライフクーラント「ＣＣＩ」１００％の浸漬液（１００℃）にそれら試料片を１２０時間浸漬し、その後常温で行ったそれら試料片の引っ張り試験結果をそれぞれ示しており、また図５（ａ）は、温水（９５℃）にそれら試料片を１２０時間浸漬し、その後常温で行ったそれら試料片の引っ張り試験結果、図５（ｂ）は、２００℃の空気中にそれら試料片を７２時間放置し、その後常温で行ったそれら試料片の引っ張り試験結果をそれぞれ示している。

これらの試験結果から、各種条件下で、成形前塗布対応試料片は成形後塗布対応試料片と比較して安定した接着強度を有していることが明らかになり、このことからも、この実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、ラバーコーティング層の接着強度を常に安定した強度にし得るということは明らかである。

さらにこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、メタルガスケット１がさらに、ラバーコーティング層を持たないステンレス鋼板からなり、少なくとも流体通路孔としてのシリンダー孔3aとそのシリンダー孔3aを囲繞する環状ビード3bとを有する副板３を具えている場合に、その副板３のステンレス鋼板として低温時効硬化特性を持つ準安定オーステナイト系ステンレス鋼板を用い、その副板３のステンレス鋼板に環状ビード3bのプレス加工を行った後に、その副板３のステンレス鋼板の低温時効硬化温度範囲内である２００℃にてそのステンレス鋼板を時効硬化させることから、主板２の環状ビード2bと副板３の環状ビード3bとが積層されるので、主板２と副板３との個々の環状ビード2b，3bの立ち上がり角度をさほど大きくしなくてもガスケット１としての環状ビード部分の弾性的な潰れ量を大きくし得て、シリンダーボア内の燃焼ガスの高い圧力でデッキ面間の隙間が大きくなった場合でも環状ビード2b，3bの線圧を維持して高いシール性能を発揮することができる。

さらにこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、低温時効硬化特性を持つステンレス鋼板を時効硬化させる処理条件が、温度が２００℃以上で２５０℃未満、時間が１分以上で５分以下であることから、ラバーコーティング層の加熱処理よりも温度が低い下地焼成で時効硬化処理を行うので、疲労破壊の原因となる粗大な析出物の発生を防止し得て、耐久性に優れたメタルガスケット１をもたらすことができる。

さらにこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、低温時効硬化特性を持つステンレス鋼板は、その製造の最終段階での調質圧延により多量のマルテンサイト変態を誘起した（例えばマルテンサイトと残部オーステナイトとの複合組織の場合に面積比で４０％以上、またはマルテンサイト単相組織）準安定オーステナイト系ステンレス鋼板であり、かかるステンレス鋼板は比較的安価であるためガスケットの材料費を廉価に抑えることができ、しかも調質圧延で誘起したマルテンサイト相からは比較的低温度での時効硬化処理によりクロム窒化物が析出するから、そのマルテンサイト相が多量であることで、時効硬化前の当該ステンレス板はＨＶ４８０程度の硬度を持つのに対し時効硬化後の当該ステンレス板はＨＶ５００以上の極めて高い硬度を持つことができる。

そしてこの実施例のメタルガスケットの製造方法によれば、内燃機関のシリンダーヘッド用のメタルガスケット１を製造でき、内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットは特に高温かつ高圧の流体ガスに晒されるため環状ビードがへたり易い処、この実施例の方法で製造したメタルガスケット１はへたりにくいため低い線圧でも高いシール性能を発揮し得るから、上記のような過酷な条件でも高いシール性能を長期間維持し得るメタルガスケットをもたらすことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、副板３を省いて、一枚または二枚の主板２でメタルガスケットを構成しても良く、また低温時効硬化特性を持つ金属板として、ステンレス板以外のもの、例えばアルミ合金板や、銅合金板等を用いても良い。そしてこの発明の方法で製造するメタルガスケットは、シリンダーヘッド用に限られず、内燃機関の吸気系や排気系のマニホールド用等や、内燃機関以外の用途のものであっても良い。

かくしてこの発明のメタルガスケットの製造方法によれば、未だ硬度が低い状態で金属板に環状ビードをプレス加工するので環状ビードの立ち上がり角度を大きくしても環状ビードの裾の部分のクラックや荒れの発生を有効に防止することができ、その後の下地焼成で併せて金属板を時効硬化させて硬度を高めるので、潰されてもへたりにくい環状ビードを持つメタルガスケットをもたらすことができる。しかも、低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、ラバーコーティング層の加熱処理よりも温度を低め得る下地焼成で時効硬化処理を行うから、疲労破壊の原因となる粗大な析出物の発生を防止し得て、耐久性に優れたメタルガスケットをもたらすことができる。

この発明のメタルガスケットの製造方法を内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造工程に適用した一実施例を示す工程図である。 上記実施例のメタルガスケットの製造方法で製造するシリンダーヘッド用メタルガスケットのシリンダー孔からガスケット外周縁にかけての断面形状を示す断面図である。 上記実施例のメタルガスケットの製造方法で用いる低温時効硬化特性を持つ金属板としてのステンレス鋼板の時効処理温度と硬度との関係を示す関係線図である。 （ａ）は常態での試料片の引っ張り試験結果、（ｂ）はロングライフクーラント５０％、水５０％の浸漬液（１００℃）に試料片を１２０時間浸漬した後常温で行った試料片の引っ張り試験結果、（ｃ）はロングライフクーラント１００％の浸漬液（１００℃）に試料片を１２０時間浸漬した後常温で行った試料片の引っ張り試験結果をそれぞれ示す特性図である。 （ａ）は温水（９５℃）に試料片を１２０時間浸漬した後常温で行った試料片の引っ張り試験結果、（ｂ）は２００℃の空気中に試料片を７２時間放置した後常温で行った試料片の引っ張り試験結果をそれぞれ示す特性図である。

符号の説明

１ シリンダーヘッド用メタルガスケット
２ 主板
2a シリンダー孔
2b 環状ビード
2c 外周ビード
３ 副板
3a シリンダー孔
3b 環状ビード

Claims (7)

1. 金属板の表面上に下地および接着剤を介してラバーコーティング層を敷設されてなる基板であって、少なくとも流体通路孔とその流体通路孔を囲繞する環状ビードとを有する基板を具えるメタルガスケットを製造するに際し、
   前記基板の金属板として低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、
   前記下地を平坦な前記基板の金属板へ塗布してその金属板の低温時効硬化温度より低い温度で乾燥させた後、その金属板に前記環状ビードのプレス加工を行い、その後に、前記基板の金属板の低温時効硬化温度にて前記下地を焼成しつつその金属板を時効硬化させることを特徴とする、メタルガスケットの製造方法。
2. 前記基板の金属板の低温時効硬化温度にて前記下地を焼成しつつその金属板を時効硬化させた後、前記環状ビードのプリセットを行うことを特徴とする、請求項１記載のメタルガスケットの製造方法。
3. 前記メタルガスケットはさらに、ラバーコーティング層を持たない金属板からなる副板であって、少なくとも流体通路孔とその流体通路孔を囲繞する環状ビードとを有する副板を具えており、
   前記副板の金属板として低温時効硬化特性を持つ金属板を用い、
   前記副板の金属板に前記環状ビードのプレス加工を行った後に、前記副板の金属板の低温時効硬化温度にてその金属板を時効硬化させることを特徴とする、請求項１または２記載のメタルガスケットの製造方法。
4. 前記低温時効硬化特性を持つ金属板を時効硬化させる処理条件は、温度が２００℃以上で２５０℃未満、時間が１分以上で５分以下であることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載のメタルガスケットの製造方法。
5. 前記低温時効硬化特性を持つ金属板は、その金属板の製造の最終段階での調質圧延によって多量のマルテンサイト変態を誘起した準安定オーステナイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする、請求項１から４までの何れか記載のメタルガスケットの製造方法。
6. 前記メタルガスケットは、内燃機関のシリンダーヘッド用メタルガスケットであることを特徴とする、請求項１から５までの何れか記載のメタルガスケットの製造方法。
7. 前記環状ビードのプリセットを行った後、前記基板の金属板の表面上に接着剤を介してラバーコーティング層を形成し、該ラバーコーティング層上にＰＴＦＥの塗布および乾燥を行うことを特徴とする、請求項２又は、請求項２を引用する請求項３から６までの何れか記載のメタルガスケットの製造方法。
   

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