JPH02196647A - 内燃エンジン等のガスケットの生産方法 - 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】 （発明の名称） この発明は合成ゴム、プラスチック等のエラストマーラ
イニングを施したステンレス鋼材に関するもので、たと
えば内燃エンジンのシリンダーガスケットとして好適で
あるような高度の性能をも？ライニング金属材料を提供
するのがその目的である。

従来、金属材料にゴム、プラスチック等のライニングを
施すことは、化粧効果を別とすれば母材金属の耐食性の
強化又は環境流体からの隔離が主要な目的であるが、ス
テンレス鋼材は多くの流体との間で相互に化学変化を及
ぼすことが少ないし、またライニング層との密着性が貧
弱なので、ステンレス鋼材にライニングを施すことはほ
とんど行われていない。

また、同様な意味で、ステンレス鋼材にメッキを施すこ
とも、たとえば電気接点の接触抵抗改善のため金メッキ
を施すなどの特殊な目的以外には行われていなかった。

ところで、たとえば内燃エンジンなど、比較的高い温度
や振動の下で運転される機械装置の気密性の確保のため
、従来アスベストを主材とするガスケットが多用されて
来た。しかしながら、アスベストはその公害性のゆえ、
近年著しく使用規制を受けるようになったので、これに
代替可能な特性をもつ素材が模索され、ステンレス鋼材
も機械強度、耐食性、市場供給性、コストな゛どの面か
らみて優れた代替素材の一つと考えられている。しかし
ながら、ガスケットが装着される構造材への密接性を確
保するため、剥離しがたい強固なライニングを施す必要
があるのに、従来、このような強固なライニング加工を
施すことができなかった。

従って、ステンレス鋼材に剥離しがたいライニング加工
を施すことは、ステンレス鋼加工技術の進歩のみならず
公害防止の観点からも非常に有意義である。

ステンレス鋼材の強い耐食性は周知のように、化学的に
安定でありかつ物理的に強固な酸化被膜によって表面が
覆われているためであるが、この酸化被膜の存在がライ
ニング層の母材への密着を阻害していることが明らかに
なった。従って、この酸化被膜を除去してライニングを
施せばよいということになるが、たとえ既存の酸化被膜
を除去しても、ライニング素材を焼付ける段階において
、環境酸素により新たな酸化被膜が直ちに生成するので
、好結果は得られない、そこで、このような新たな酸化
被膜の生成を防止するため、金属メッキを施し、このメ
ッキ被膜を介してライニング加工を施すことが考えられ
るが、このメッキ被膜は焼成後のライニング層と密着性
が良好でなければならない。

前記したように、ステンレス鋼材を母材とし、これに金
属メッキを施すことや、さらにそのメッキ被膜上にライ
ニング加工を施すことは一般的ではないが、普通鋼から
なる母材にメッキ加工を施したうえ、ライニング加工を
施すことはよく知られている。ただし、この場合のメッ
キ加工は母材の防錆防食を目的としており、酸化被膜生
成防止を目的とするものではないことに留意すべきであ
る。この場合のメッキ用金属としては従来から亜鉛が頻
用されている。そして亜鉛はライニング素材との密着性
が不良なので亜鉛メッキ層上に燐酸塩被膜を付着し、こ
の燐酸塩被膜をライニング塗装用の下地としている。最
近は普通鋼材に対するメッキ用の金属として亜鉛にかえ
てニッケル・亜鉛合金も登場しているが、その場合でも
燐酸塩被膜をライニング塗装用の下地とする点はかわら
ない。

かくして、この発明は、上述した従来の技術水準に鑑み
、内燃エンジンのシリンダーガスケットの素材として好
適であるようなライニングつきステンレス鋼材を提供す
るため、ステンレス鋼材に剥離しがたい強固なうイニン
グ層を形成する手段を研究し、成果を得たものである。

（発明の構成） この発明にかかるうイニングつきステンレス鋼材は、ス
テンレス鋼からなる母材ｌの面に形成したニッケル・亜
鉛合金メッキ被膜２上にエラストマーライニング塗膜３
を焼付は固定したものである。

ここでいうニッケル・亜鉛合金メッキ被膜は、あらかじ
め準備されているニッケル・亜鉛合金をメッキすること
により形成したメッキ被膜であっても当然よいのである
が、そのようなメッキ工程によるものであることを必ず
しも意味しない。ライニング素材を焼付けてライニング
つきステンレス鋼材が製品として完成した状態において
、表層であるライニング焼付塗膜の下層となるメッキ被
膜がニッケル・亜鉛合金メッキの状態になっているもの
であることを意味している。

すなわち、母材の上にニッケルと亜鉛を別々に２層に重
ねてメッキし、適温に加熱すれば、メッキ被膜のような
薄層間においては、各被膜の金属分子が相互に拡散して
合金化する。このような分子拡散による合金化は加熱中
において被膜が変色することにより明らかに認められる
。この発明にがかるライニングつきステンレス鋼材を生
産する場合、前記した加熱の適温は２５０℃以上である
ことが必要であり、その際合金の組成には状態図におい
てα、β、Ｔ、δ相のいずれか１相以上が存在する。

従って、この発明にがかるライニングつきステンレス鋼
材の生産においては、母材上にニッケルメッキ被膜と亜
鉛メッキ被膜とを重ねて形成し、これらのメッキ被膜を
直接加熱することによりニッケル・亜鉛合金メッキ被膜
を形成し、そのうえでこの合金被膜上にライニング層を
焼付は固定することができる。そしてこの場合、溶融点
の著しく高いニッケルおよび亜鉛を熔融してニッケル・
亜鉛合金をあらかじめ調製準備する必要がないので、低
コストにおいて母材上に合金被膜を形成することが可能
である。

また、前記のように、重ねて形成したニッケルメッキ被
膜と亜鉛メッキ被膜から金属分子の拡散によって合金層
が形成される温度条件は２５０°Ｃ以上なので、ニッケ
ル被膜と亜鉛被膜とを直接加熱するのを省略し、ライニ
ング素材の焼付は時の熱を利用することができるのでさ
らに有利である。

この場合の加熱温度はライニング層の性状を劣化させな
い程度に低くなければならないのは言うまでもないが、
この発明にかかるライニングつきステンレス鋼材の生産
におけろうイニング素材は合成ゴムやプラスチックのエ
ラストマーから選定され、３００°Ｃ以上の温度に耐え
るライニング素材が容易に入手できるので、この発明に
がかるライニングつきステンレス鋼材を生産する場合ラ
イニング素材の焼付は工程において、母材に重ねてメッ
キした２層の被膜からニッケル・亜鉛合金被膜が生成す
る。なお、この場合において、ニッケルおよび亜鉛のメ
ッキ被膜の膜厚はそれぞれ０．２〜１．５μとすれば好
成績が得られるが、メッキの膜厚が過度に大きいと下層
の金属が上層の被膜の表面にまで拡散するのに長時間を
要するので、同時に加熱されるライニング素材を劣化さ
せるおそれがある。

以下、ライニングつきステンレス鋼材におけろうイニン
グの密着固定性についての試験成績を述べる。

すなわち、まずこの発明の実施例Ｅｘｌ、Ｅｘ２、Ｅｘ
３および対照例Ｒｆｌ、Ｒｆ２．Ｒｆ３゜Ｒｆ４．Ｒｆ
５においてそれぞれこれらに対応するライニング加工前
の中間試料Ｅｘｍｌ、Ｅｘｍ２、Ｅｘｍ３．Ｒｆｍｌ、
Ｒｆｍ２．Ｒｆｍ３゜Ｒｆｍ４．Ｒｆｍ５を用意する。

ここで、Ｒｒｍｌ：無処理の母材 Ｒｆｍ２：Ｒｆｍｌを脱脂酸洗いしたものＲｆｍ３：Ｒ
ｆｍ２に膜厚０．０５　ａの一’−ッケルストライクメ
ッキを施したもの Ｒｆｍ４：Ｒｆｍ３に膜厚１．５　ｕのニッケルメッキ
を施したもの Ｒｆｍ５：Ｒｆｍ３に膜厚１．５μの亜鉛メッキを施し
たもの Ｅｘｍｌ　：Ｒｆｍ３に膜厚１．５μのニッケル・亜鉛
合金メッキを施したもの Ｅｘｍ２　：　Ｒｆｍ３に膜厚１μのニッケルメッキを
施し、ついでその上に膜厚 ０．５μの亜鉛メッキを施したもの Ｅｘｍ３　：　Ｅｘｍ２を３００°Ｃにおいて３０秒加
熱したもの である。ただし、前記した母材には厚さ０，２閣の５Ｕ
Ｓ３０４ステンレス鋼板を使用した。

上記の処理におけるメッキ浴の組成および処理の条件は
つぎの通りである。

Ｒｆｍ３のニッケルストライク浴 塩化ニッケル　　　２２０ｇ／Ｉｌ 塩酸　　　　　　　　３５　ｇ、＃ 液温　　　　　　　　２５℃ 電流密度　　　　　　５Ａ／ｄボ Ｒｆｍ４．Ｅｘｍ２のニッケルメッキ浴硫酸ニッケル　
　　２８０ｇ／ｉ！。

塩化ニッケル　　　　４５　ｇ／Ｉ！ 硼酸　　　　　　　　４５ｇ／ｆ ｐＨ４ 液温　　　　　　　　５０°Ｃ 電流密度　　　　　　　５Ａ／ｄボ Ｒｆｍ５．Ｅｘｍ２の亜鉛メッキ浴 硫酸亜鉛　　　　　３５０　ｇ＃！ 硫酸アンモニウム　　３０　ｇ／ｌ ｐ　８　　　　　　　　　　３．５ 液温　　　　　　　　５０°Ｃ 電流密度　　　　　　１５Ａ／ｄボ Ｅｘｍｌのニッケル・亜鉛合金メッキ浴硫酸ニッケル　
　　１５０ｇ／Ｉ！。

硫酸亜鉛　　　　　１５０　ｇ＃！ 硫酸ナトリウム　　　８５　ｇ／ｌ ｐＨ２ 液温　　　　　　　　２５°Ｃ 電流密度　　　　　　１５Ａ／ｄｒｒｒ前記した中間試
料にそれぞれプライマーを塗着し、ライニング素材とし
てニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）を塗布、３３０℃
において９０秒間加熱して焼付け、膜厚０．５　＋ｍの
ライニング層を形成する。

このようにして完成した各試料につき次のようなライニ
ング層の張力剥離試験および膨潤剥離試験を行った。そ
れらの剥離試験の条件はつぎの通りである。

張力剥離試験 ライニング層を外側にした試料の母材であるステンレス
鋼材を直径１■の鋼線に密着させて１８０度折り曲げ、
張力によるライニング層の剥離の有無を検査する。

膨潤剥離試験 ライニング層にナイフで層成に達する切れ目を５−の方
眼に縦横に入れた試料を１００″Ｃに保ったエチレング
リコールを主剤とする市販の不凍液に浸漬し、ライニン
グ層の膨潤剥離が始まるまでの時間を計測する。不凍液
を使用したのは、内燃エンジンのガスケットがこのよう
な不凍冷却液にさらされることが多いからである。

張力剥離試験の成績はつぎの通りである。

Ｅｘｌ、Ｅｘ２．Ｅｘ３は全く剥離せず、ライニング層
は母材に密着状態を保っている。

Ｒｆｌ、Ｒｆ２．Ｒｆ３は完全に剥離する。

Ｒｆ４．Ｒｆ５の多くは隅角部において剥離する。

膨潤剥離試験の成績はつぎの通りである。

ＥＸＩ、ＥＸ２．ＥＸ３は９２時間以上経過しても膨潤
による剥離は全く認められない。

Ｒｆｌ、Ｒｆ２．Ｒｆ３は１０時間以内に膨潤による剥
離が始まる。

Ｒｆ４．Ｒｆ５は２４時間以内に膨潤による剥離が始ま
る。

（発明の効果） かくして、この発明にがかるライニングつきステンレス
鋼材は、ステンレス鋼を母材としているので機械的強度
が高いうえ耐食性が大きく、表面を覆うエラストマーラ
イニング層はニッケル・亜鉛合金メッキ被膜を介して母
材に形成されているため１、母材から剥離し難く強固に
固定されており、従って、この発明にかかる板材を素材
として使用することにより、耐久性、強度、耐食性、構
造材への密着性などの各性能に優れた優秀な内燃エンジ
ンのシリンダーガスケット等、高温、振動および化学液
剤との接触下で使用される機械部材を提供することがで
きるのみならず、従来のようにアスベストの使用が不要
となるので公害防止に寄与する点も大きく、さらにメッ
キ用合金の準備が不要な加工法を採用できるので、比較
的低コストで生産することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にがかるライニングつきステンレス鋼
材の一実施例によって製作したシリンダーガスケットの
一例の平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘで切断した拡大
横断面図である。 ｌは母材、２はニッケル・亜鉛合金メッキ被膜、３はエ
ラストマーライニング塗膜である。 特許出願人　　　小　林　　　滋　外１２第１ＩＩ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステンレス鋼からなる母材の面に形成したニッケル・亜
   鉛合金メッキ被膜上に焼付け固定されているエラストマ
   ーライニング塗膜を有してなるライニングつきステンレ
   ス鋼材。