JPH0140909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、転写用溶射皮膜の製造方法に関し、
特に該方法に使用される中子をくり返し使用でき
るようにした上記方法に関するものである。 エンジンやカークーラ用圧縮機などは、省エネ
ルギーの点から軽量化、低コスト化のための努力
がなされている。中でもエンジンやカークーラ用
圧縮機等のシリンダーは軽量で耐摩耗性、潤滑特
性が優れており、なおかつ長期の耐久性を保有す
る必要がある。そして軽量化のためにはＡおよ
びＡ合金が使用されているが、ＡおよびＡ
合金では耐摩耗、潤滑特性が劣るため、これらの
性質を付与するために種々の方法が提案されてお
り、その中に中子材を用いて中子材の表面上へ溶
射皮膜を形成し、この溶射皮膜を成形した中子材
をそのまま型に入れ、所望の材料を鋳込んで溶射
皮膜を転写させる溶射皮膜の転写法がある。 しかし、この転写法の場合、鋳込時や中子抜取
時に中子材に傷が発生したり、あるいは中子材の
再使用ができないといつた欠点があつた。 そこで、本発明者等らは、これらの欠点を解消
するために、先に、転写する溶射皮膜より熱膨張
係数の大きい中子材を用い、溶射前に加熱により
該中子材を熱膨張させたものに溶射皮膜を形成
し、冷却後、溶射皮膜と中子材の熱膨張係数の差
により発生した寸法差により溶射皮膜のみ取り出
し、この溶射皮膜を、鋳ぐるみ後シリンダーの表
面となるように、シリンダーの型の部分へかぶ
せ、その外周へ鋳ぐるみ、溶射皮膜を転写するこ
とからなる、シリンダーの製造方法を特願昭56−
88053号として提案した。 この方法において、中子材は熱膨張係数の大き
い材料としてオーステナイト系ステンレス鋼やア
ルミ合金を用いるが、中子材が金属そのままであ
ると溶射時に中子表面に溶射中の溶射粒子の埋め
込みや粒子の焼きつきが発生し、中子表面が肌あ
れを呈して溶射皮膜製造のためにくり返し使用で
きる回数が制限されてしまう。 本発明は、上記先行方法における欠点である中
子材への溶射時の溶射粒子の埋め込みや焼きつき
けを極力少なくして、くり返し使用できる回数を
飛躍的に増大させることを目的としてなされたも
のである。 すなわち本発明は転写用溶射皮膜より熱膨張係
数の大きい材料からなる中子の表面に陽極酸化皮
膜を形成した後、該中子を加熱した状態で該酸化
皮膜の上に転写用溶射皮膜を形成し、その後、該
中子を冷却して該中子と該溶射皮膜とを分離する
ことを特徴とする転写用溶射皮膜の製造方法に関
するものである。 以下、添付図面を参照して本発明方法の実施態
様例について説明する。 先ず、転写用の薄肉溶射皮膜の熱膨張係数より
大きい熱膨張係数の材料、例えばＡやＡ含金
製の中子材を用いて、第１図Ａ，Ｂ，Ｃに示すよ
うなパイプ状１、中実状２、缶状３の形状の中子
材を製作する。なお、第１図Ａ，Ｂ，Ｃの各ｂ図
は、各ａ図のイ，ロ，ハ矢視図である。 これらの中子材１，２，３は、押出し、引抜
き、あるいは絞り加工等で製作され、テーパ加工
等は施さず、所望の転写用溶射皮膜の寸法に応じ
た外径そのままのものとし、外周表面は▽▽▽仕
上げ程度の良好なものとする（▽▽▽仕上げは精
密仕上加工を示し、粗さの範囲が6.3μ以下の表面
粗さを示すものである）。 ＡやＡ合金の押出し、引抜き、絞り加工材
は、加工型が良好であれば表面粗さ、真円度、同
心度、曲がり等が少なく、本発明方法の中子材と
して好適である。 なお、中子材１，２，３は所望の転写用溶射皮
膜１個分の長さに応じた長さとしてもよいし、複
数個の転写用溶射皮膜が同時に製造できるように
長大な長さのものとしてもよい。 次に、上記の中子材１，２，３の溶射面（転写
するシリンダーの内径面となる部分で、中子材の
外周面）に、通常の方法で第２図Ａ，Ｂ，Ｃに示
すように陽極酸化皮膜１′，２′，３′を施す。こ
の時、溶射する面のみでなく、他の部分へ陽極酸
化皮膜を施してもかまわない。 このようにして製作された中子材1a，2a，3a
を溶射皮膜を均一にするための回転治具と溶射ガ
ンをトランバースさせる装置に取りつけ、溶射装
置（どのような溶射装置でもよいが、コストの点
からワイヤー方式のアークガンが良好な装置と考
えられる）をセツトし、中子材1a，2a，3aへ所
望の溶射材料を所望の厚さに溶射する。この時、
中子材1a，2a，3aには、通常、溶射の前処理と
して施されるプラスト処理は施され、中子材1a，
2a，3aの脱脂処理のみが施され、また溶射前に
中子材1a，2a，3aを予熱（通常の溶射の予熱温
度120〜180℃より高い温度に予熱）して十分熱膨
張させておく。 第３図Ａ，Ｂ，Ｃは、中子材1a，2a，3aに所
望の溶射材料にて所望の厚さに転写用溶射皮膜１
００が形成された状態を示す図である。 溶射の後、中子は室温まで降温すると、溶射皮
膜１００と中子材1a，2a，3aの熱膨張係数の差
により、該皮膜１００と該中子材1a，2a，3aの
間に隙間が発生し、また中子材1a，2a，3aは平
滑であつて、しかも上記したように溶射皮膜１０
０の密着性に必要なプラスト処理による表面活性
化ならびにアンカー効果の凹凸がないため、中子
材1a，2a，3aと溶射皮膜１００との分離は容易
に行うことができる。 中子材と分離した転写用の溶射皮膜は、その長
さが所望の１個分の長さを有している場合にはそ
の両端の加工を行い、複数個分の長大なものの場
合には１個分づつ切断加工する。 以上のようにして製造された転写用薄肉溶射皮
膜１００は、第４図に示すように、通常のアルミ
ダイキヤスト金型１１のマンドレル１２にかぶ
せ、外周をＡ又はＡ合金１３で鋳ぐるむ。そ
の後、必要部分を加工して第５図に示すシリンダ
ーケースが完成される。 次に本発明の実施例をあげる。 実施例 １ 外径59mmで片肉８mmのA5052系のＡ押し出し
パイプ素材を、長さ100mmで、外径に傷などの損
傷が発生しないように切断し、中子材とした。 この時の加工はパイプ素材の切断のみで、外内
径は加工せず、パイプ素材はそのままである。 その後、中子材に一般的な硬質陽極酸化皮膜
30μを施こした。本実施例では、硬質陽極酸化皮
膜処理は硫酸法で行つたが、しゆ酸法、クロム酸
法、その他有機酸法など、どの方法でもかまわな
い。 こして作成した中子材をトリクレンを用いて蒸
気脱脂した。この脱脂処理はその他の有機溶剤な
どによる脱脂法でも良いが、脱脂後の中子材はす
べて清浄な手袋により取り扱い、表面を汚染しな
いようにする。 これらの中子材15個を42φmmの棒状治具に通し
た。この時に中子材と中子材の間に内径42φmm、
外径70φmm、厚さ1tmmの耐熱性のあるゴムをはさ
み込み、両端を固定して15個を１回で溶射できる
ようにし、これを１セツトとした。 その後、中子材を240℃〜260℃程度になるよう
にトーチで加熱し、直ちにワイヤー方式のガス溶
射法で0.1％Ｃの炭素鋼を片肉2.5mmの溶射層とな
るように溶射した。 次いで、室温まで冷却して溶射皮膜と中子材を
分離した。 この分離した溶射皮膜をＡダイキヤスト
（ADC12）により鋳ぐるみ、クランクケースを作
成し、所定の寸法に加工した。 なお、中子材は、従来のＡ合金のままで表面
処理を施してないものでは、２〜３回の使用で溶
射時の溶射粒子の埋め込みや焼きつきで肌あれが
発生し、溶射皮膜と中子材の分離が困難となつて
来たが、本発明の中子材ではＡ合金に硬質陽極
酸化皮膜処理が施こしてあるため、約100回の繰
り返し使用でも溶射皮膜と中子材の分離は可能で
あつた。 また、加工後のシリンダーの溶射皮膜の状況を
観察しても、溶射皮膜は円周方向、長手方向とも
に偏肉もなく、Ａ合金に適正に鋳ぐるまれ、密
着性も良好であつた。 以上のようなエンジンク
ランクケースを組み立て、1800r.p.m.、240時間
の連続運転を行なつたが、シリンダー内面やＡ
合金製ピストン、ピストンリング摺動面共に全く
異常がなく、オイル消費量も従来のエンジンと全
く差は認められず、良好な耐久性が得られた。 実施例 ２ 外径64φmmのA5056のＡ押し出し中実材を、
外径は押し出し加工のままで、長さを620mmに切
断後、実施例１と同様な方法で表面に陽極酸化皮
膜処理を施こし、これを脱脂して、中子材として
溶射装置に取りつけ、予熱を行なつた後、ワイヤ
ー方式のガス溶射法により0.1％Ｃの炭素鋼で片
肉約1.0tmmの溶射皮膜を形成した。 次に、これを冷却後、中子と薄肉溶射皮膜とに
分離して、外径66φmm、長さ620mmの薄肉溶射
皮膜のパイプを作成した。 このパイプを105.5mmの長さで５個に切断し、
その１個を実施例１と同様にクランクケースダイ
キヤスト金型のマンドレルへ、装着し、ADC12
のＡ合金の溶湯で鋳ぐるんだ。 このようにして、クランクケース素材を作成
し、クランクケースの各部を所定寸法に仕上げた
後、１気筒の185c.c.の排気量を持つた空冷４サイ
クルガソリンエンジンとして組み立て、全負荷
3600r.p.m.、100時間の連続耐久運転を行なつた。
この結果はシリンダ部の摩耗も少なく、良好な結
果が得られた。 なお、中子材は50回以上の繰返しでも、中子材
表面への溶射粒子の付着は少なく、中子材と溶射
皮膜の分離は可能であつた。 実施例 ３ 外径49.5φmm、肉厚3tmmで、深さ47mmの底付き
のコツプ状成形缶〔第１図Ｃに示すようなもので
A1050材でプレス加工により加工したもの〕を実
施例１と同様外周部に陽極酸化皮膜処理を施こ
し、これを脱脂して中子材として実施例１と同様
に溶射装置に取りつけ、予熱を行ない、中子材の
外周部にワイヤーアークガン方式で0.8％Ｃの炭
素鋼を片肉２mm溶射した。 その後、冷却し、中子材と薄肉溶射皮膜を分離
して、溶射皮膜を取り出し、実施例１と同様な方
法でカークーラ用の２気筒圧縮機のシリンダーへ
溶射皮膜を鋳ぐるみ、所定の寸法に加工後、圧縮
機として組み立て、8000r.p.m.、50時間の連続耐
久運転した結果、シリンダー内面やＡ合金ピス
トン摺動部共全く異常がなく、圧縮性能や冷凍性
能も従来のものと比べて全く差は認められなかつ
た。 以上詳述したように、本発明方法によれば、中
子材に転写用の溶射皮膜を形成する前に陽極酸化
皮膜を施しておくため、中子材を支障なくくり返
し使用ができ、また上記の溶射皮膜の形成に先立
つて通常の溶射処理時に施されるプラスト処理等
を施していないことと、該溶射皮膜より熱膨張係
数の大なる中子材を使用していることにより、中
子材にテーパ加工を施さなくても、中子材と上記
溶射皮膜との分離が容易であり、しかもこのテー
パ加工が不要である結果、中子材を長尺のものと
することができ、上記溶射皮膜の複数個を同時に
製造できるといつた種々の効果を奏し得るのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明方法の一実施態様例を操作
手順に沿つて示す図で、第１図Ａ〜Ｃは中子材を
〔各図のｂは各図ａのイ，ロ，ハ矢視図〕、第２図
Ａ〜Ｃは第１図Ａ〜Ｃに示す中子材に陽極酸化皮
膜処理した状態を、第３図Ａ〜Ｃは第２図Ａ〜Ｃ
に示す状態の中子材に転写用の溶射皮膜を形成し
た状態をそれぞれ示し、第４図は本発明方法で製
造された転写用溶射皮膜を用いてシリンダケース
を製造する場合の一例を示す図、第５図は第４図
の例で得られたシリンダケースを示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転写用溶射皮膜より熱膨張係数の大きい材料
   からなる中子の表面に陽極酸化皮膜を形成した
   後、該中子を加熱した状態で該酸化皮膜の上に転
   写用溶射皮膜を形成し、その後、該中子を冷却し
   て該中子と該溶射皮膜とを分離することを特徴と
   する転写用溶射皮膜の製造方法。