JPH01120483A - メタルガスケット材料とその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明はエンジン用メタルガスケット用材料に関する。

〔従来技術のその問題点〕

エンジン用メタルガスケット材としてアスベストが長年
使用されてきたが、アスベスト公害が明らかになるにつ
れて非アスベスト化が試行されている。その−環として
、メタルガスケットが脚光をあび、材質としては、普通
鋼、銅、ステンレス鋼等が使用され始めている。

この中で、ステンレス鋼はバネ性に優れていることから
、多用されようとしている。ただし、バネ用ステンレス
鋼は硬いためにシリンダーヘッドまたはシリンダーブロ
ックとの気密性に劣ることから、表面を耐熱性のゴムで
被覆している。しかし、ステンレス鋼を直接ゴムで被覆
しても両者の密着性が悪くその改善が急務となっている
６該密着性を改善するにはゴム被覆前にステンレス鋼表
面のクロム酸処理、修酸塩皮腹処理等が有効であるが、
ガスケットは使用時に２００℃〜３００℃に昇温するた
め耐熱性を必要とする。この点で前記化成処理皮膜は不
満足である。

このように、耐熱性とゴムの密着性を向上させる処理方
法がないため、問題がありながらもステンレス鋼を直接
ゴムで被覆し使用しているのが実情である。従って、高
い信頼性を必要とする用途、例えば、自動車用エンジン
には使用できない。

３００°Ｃ以上の耐熱性があり、かつゴムとステンレス
鋼との密着性に優れた皮膜は極めて限定され、特にステ
ンレス鋼は化学的に安定で、ステンレス鋼と密着性に優
れた皮膜を形成させるのは難しい。

〔問題を解決するための手段〕

種々の検討を行った結果、珪酸塩の皮膜を薄く被覆する
方法が上記の目的に適い優れた塗膜密着性を示すことが
判った。

〔発明の構成〕

本発明は０．０５〜１μｍ厚の珪酸塩の皮膜で被覆した
バネ用ステンレス鋼板からなるメタルガスケット材料を
提供する。

本発明はまた珪酸塩の皮膜で被覆したバネ用ステンレス
鋼板からなるメタルガスケット材料の製法であって、５
〜３５ｗｔ％のアルカリ金属珪酸塩と。

１〜１５％ｌｔ％のＩＩ〜Ｖ族金属の酸化物、水酸化物
、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、リン酸アルミニ
ウムからなる群から選ばれる少くとも１種を含む水溶液
をバネ用ステンレス鋼板に塗布し、８０〜３００℃焼成
することからなる方法を提供する。

本発明はさらに珪酸塩の皮膜で被覆したバネ用ステンレ
ス鋼板からなる矛タルガスケット材料の製法であって、
１５〜４５ｔｚｔ％のコロイダルシリカを含む水性懸濁
液をバネ用ステンレス鋼板に塗布し、２００〜３００℃
で焼成することからなる方法を提供する。

本発明のガスケット材料の基体であるバネ用ステンレス
鋼とはオーステナイト系、マルテンサイト系、２相系析
出硬化ステンレス鋼で、代表的にはＳＯ３３０１Ｈ材料
である。

本発明のガスケット材料において珪酸塩被覆の基体に対
する密着性は良好である。これは加熱による焼成時に金
属と珪酸塩が反応するためと思われる。このように強固
に金属に接着された皮膜はフッ素ゴム、ＮＢＲおよびシ
リコンゴムに対する密着も良好である。ただ、上記皮膜
は固くてもろく加工性に乏しいので皮膜を薄くすること
が重要で、この点から１μｍ以下にする必要がある。１
μｍ以下であれば曲げ加工に対し剥雅するようなことは
ない。また、皮膜厚みを０．０５μｍ以上としたのはそ
れ未満では連続した皮膜ができないからである。

本発明の方法において、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリ
ウム、もしくはケイ酸リチウムのようなアルカリ金属珪
酸塩の水溶液またはコロイダルシリカの水性懸濁液をバ
ネ用ステンレス鋼板上に塗布し、高温で焼成する。アル
カリ金属珪酸塩の場合、それ単味でも焼成して皮膜にす
ることができるが、３００℃以上で焼成しても耐水性は
必ずしも十分でなく、多湿の環境下で徐々に皮膜が溶出
してくることが懸念される。従って、耐水性の改善が必
要であり、硬化剤としてＺｎ、　Ａｌ、　Ｃａ等を代表
とするＩＩ〜Ｖ族の酸化物または水酸化物、および珪酸
カルシウム、珪酸アルミニウム、リン酸アルミニウムの
１種又は２種以上を１〜１５ｗｔ％添加する。

これにより皮膜の硬化温度を８０〜３００°Ｃに下げる
ことができるとともに耐水性を大幅に改善することがで
きる。ここで、硬化剤を１〜１５ｗｔ％としたのは１ｗ
ｔ％未満ではその効果がほとんどなく、１５ｗｔ％をこ
えると上記水溶液の安定性が悪くなり長く貯液できなく
なるからである。

コロイダルシリカの場合、硬化剤の添加は必要なく、２
００〜３００℃で焼成することで耐水性の良い皮膜を得
ることができる。この皮膜は焼成時にＦｅ系金属との反
応性に乏しいため、ステンレスとの密着はファン・デル
・ワールスカだけと思われるが、通常のメタルガスケッ
ト用材料としては何ら問題なく１本発明の厚み範囲であ
れば剥雛することはない。

アルカリ金属珪酸塩は、その濃度は５〜３５ｗｔ％であ
る。それは１μｍ以下の薄い皮膜をえるために薄い溶液
が必要であるためで、５１％未満では１回の塗布、焼成
で皮膜厚みが０．０５μｍ未満となり、３５ｗｔ％をこ
えると１回の塗布→焼成で皮膜厚みが１μｍをこえる。

また、アルカリ金属珪酸塩のＳｉＯ□／Ｒ２０（Ｒ＝Ｎ
ａ、　Ｋ。

Ｌｉ）のモル比は、Ｎａの場合２．０以上、Ｋの場合２
．８以上Ｌｉの場合４．７以上を必要とする。これは皮
膜の耐水性に大きく影響し、これらのモル比未満では焼
成後も皮膜の溶出が起るからである。

コロイダルシリカの場合、その濃度は１５〜４５ｔｉｔ
％が皮膜厚み０．０５〜１μｍを満足する。

つぎに、焼成温度であるが、アルカリ珪酸塩の場合８０
〜３００℃が良く、８０℃未満では脱水による重合反応
が起り難＜、　　３００℃をこえるとそれ以上の温度で
加熱する必要はなく、８０〜３００℃で十分に重合反応
が起る。また、３００℃をこえると高温から低温に急速
に冷却されると皮膜にクラックが発生し易いという欠点
を有する。コロイダルシリカにおいては２００〜３００
℃が良く、２００℃未満では十分な重合反応が起り難く
、３００℃をこえるとそれ以上の温度で加熱する必要が
ない。

〔発明の具体的記載〕

以後は実施例で説明する。

（実施例） ０．２ｍｍ厚のＳＵＳ　３０１Ｈ材に通常の脱脂処理を
施し、第１表に示す条件で珪酸塩皮膜を有するバネ用ス
テンレス鋼板を製造した。

該サンプルに第１表に示す条件でフッ素ゴムを塗装し塗
膜密着性を調査した。塗膜密着性の評価方法は鋭利なカ
ッターによりｌａｍ間隔でステンレスまで達するゴバン
目状の切り傷を１００マス付け。

その部分にセロテープを強くおしつけた後に強制はくす
した。そして１００マス中のはくリマス数で評価した。

結果を第１表に示す。

また、皮膜の耐水性および皮膜の加工性をも調査した。

評価方法は耐水性の場合沸とう水に１時間浸漬し、皮膜
の重量減で評価した。加工性についてはＩＲの９０度曲
げ加工を行い、曲げ部をセロテープではくすし、はくり
の有無で評価した。結果を第１表に示す。

第１表の結果から明らかなように、本発明は耐水性、加
工性に優れ、かつ、優れた塗膜密着性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．０５〜１μｍ厚の珪酸塩の皮膜で被覆したバネ
   用ステンレス鋼板からなるメタルガスケット材料。 ２、珪酸塩の皮膜で被覆したバネ用ステンレス鋼板から
   なるメタルガスケット材料の製法であって、５〜３５ｗ
   ｔ％のアルカリ金属珪酸塩と、１〜１５ｗｔ％のII〜Ｖ
   族金属の酸化物、水酸化物、珪酸カルシウム、珪酸アル
   ミニウム、リン酸アルミニウムからなる群から選ばれる
   少くとも１種を含む水溶液をバネ用ステンレス鋼板に塗
   布し、８０〜３００℃焼成することからなる方法。 ３、珪酸塩の皮膜で被覆したバネ用ステンレス鋼板から
   なるメタルガスケット材料の製法であって、１５〜４５
   ｗｔ％のコロイダルシリカを含む水性懸濁液をバネ用ス
   テンレス鋼板に塗布し、２００〜３００℃で焼成するこ
   とからなる方法。