JPH05245615A - Method for casting metal member covered with different kinds of metal - Google Patents

Method for casting metal member covered with different kinds of metal

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JPH05245615A
JPH05245615A JP8153692A JP8153692A JPH05245615A JP H05245615 A JPH05245615 A JP H05245615A JP 8153692 A JP8153692 A JP 8153692A JP 8153692 A JP8153692 A JP 8153692A JP H05245615 A JPH05245615 A JP H05245615A
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JP
Japan
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metal
coating
composite material
casting
cylinder block
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Application number
JP8153692A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tamura
央 田村
Tetsuya Suganuma
徹哉 菅沼
Tetsuya Nukami
哲也 額見
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH05245615A publication Critical patent/JPH05245615A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable casting of a metal member covered with different kinds of metal. CONSTITUTION:A sand core 10 having a surface 10a corresponding to the shape of the water jacket part of a cylinder block 22 is prepared. The surface 10a of the sand core is covered with a composite material 16 in which alumina fiber 12 is dispersed in the coating metal (pure Al) 14 whose melting point is lower than the temperature of molten metal of a base metal material (Mg alloy); the sand core is set in a casting mold; the molten metal of the base metal material is poured into the casting mold at a temperature lower than the melting point of the alumina fiber; and the cylinder block is cast. When the sand core is removed upon completion of the casting, the cylinder block 22 of which the wall of the water jacket is covered with the film 20 of the composite material is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属部材の鋳造法に係
り、更に詳細には異種金属にて被覆された金属部材の鋳
造法に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for casting a metal member, and more particularly to a method for casting a metal member coated with a dissimilar metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】砂中子を用いる鋳造法の一つとして、例
えば特開昭63−260662号公報に記載されている
如く、溶射等により砂中子の表面の少くとも一部を被覆
金属にて被覆し、かくして被覆された砂中子を用いて鋳
造を行い、被覆金属を実質的にそのままの状態にて製品
鋳物の表面部に残留させる所謂転写法と呼ばれる鋳造法
が従来より知られている。
2. Description of the Related Art As one of the casting methods using a sand core, for example, as described in JP-A-63-260662, at least a part of the surface of the sand core is coated with a coating metal by thermal spraying or the like. A casting method known as a so-called transfer method has been conventionally known in which casting is performed by using a sand core coated with the above-described coating, and the coating metal is left on the surface of the product casting in a substantially intact state. There is.

【0003】かかる鋳造法によれば、砂中子が被覆金属
により被覆され保護された状態にて鋳造が行われ、被覆
金属は鋳型に注湯された母材金属の溶湯が凝固する際に
母材金属と一体になるので、砂中子の破損などを防止す
ることができ、溶湯のさし込みやクラック等の欠陥の発
生を回避することができ、鋳造完了後に砂中子を容易に
崩壊させることができる。
According to such a casting method, the sand core is cast while being protected by being covered with the coating metal, and the coating metal is the mother metal when the molten base metal poured into the mold is solidified. Since it is integrated with the material metal, it is possible to prevent damage to the sand core, avoid defects such as pouring of molten metal and cracks, and easily collapse the sand core after casting is completed. Can be made

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の従来の鋳
造法に於ては、良好な結果を達成するためには砂中子表
面の被覆金属は鋳造時にも実質的に溶融しないことが必
要であるので、被覆金属はその融点が母材金属の溶湯の
温度よりも高いものでなければならず、従ってこの方法
によっては母材金属の溶湯の温度よりも融点が低い金属
にて被覆された鋳物、例えばマグネシウム合金製のエン
ジン用シリンダブロックであってウォータジャケットの
壁面がその耐食性を向上させる目的でアルミニウム合金
の被膜にて被覆されたシリンダブロックを鋳造すること
はできない。
However, in the above conventional casting method, in order to achieve good results, it is necessary that the coating metal on the surface of the sand core does not substantially melt even during casting. Therefore, the coating metal must have a melting point higher than that of the melt of the base metal, and therefore, by this method, a casting coated with a metal having a melting point lower than the temperature of the melt of the base metal. For example, it is not possible to cast a cylinder block made of magnesium alloy for an engine, in which the wall surface of the water jacket is coated with an aluminum alloy coating for the purpose of improving its corrosion resistance.

【0005】本発明は、上述の従来の鋳造法に於ける上
述の如き問題に鑑み、被覆金属の融点が母材金属の溶湯
の温度より高いか低いかに拘らず母材金属とは種類の異
なる被覆金属にて被覆された金属部材を鋳造することが
できるよう改善された鋳造法を提供することを目的とし
ている。
In view of the above-mentioned problems in the above conventional casting method, the present invention is different from the base metal regardless of whether the melting point of the coating metal is higher or lower than the temperature of the molten base metal. It is an object of the invention to provide an improved casting method that enables casting of metal parts coated with coated metal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、異種金属にて被覆された金属部材の鋳造法
にして、鋳造されるべき金属部材の外形に対応する成形
面を有する鋳型を用意し、被覆金属中に無機質繊維が分
散された複合材料にて前記鋳型の前記成形面の少くとも
一部を被覆し、前記鋳型内に母材金属の溶湯を前記無機
質繊維の融点よりも低い温度にて注湯することを特徴と
する鋳造法によって達成される。
According to the present invention, there is provided a casting method for a metal member coated with a dissimilar metal, and a molding surface corresponding to the outer shape of the metal member to be cast is provided. Prepare a mold having, cover at least a part of the molding surface of the mold with a composite material in which inorganic fibers are dispersed in a coating metal, the molten metal of the base metal in the mold melting point of the inorganic fibers It is achieved by a casting method characterized by pouring at a lower temperature.

【0007】[0007]

【作用】上述の如き構成によれば、被覆金属中に無機質
繊維が分散された複合材料にて鋳型の成形面の少くとも
一部が被覆され、鋳型内に母材金属の溶湯が無機質繊維
の融点よりも低い温度にて鋳型内に注湯される。複合材
料は溶湯の温度と実質的に同一の温度に加熱され被覆金
属はその融点によっては完全に溶融するが、被覆金属中
に分散された無機質繊維により複合材料の形状が保持さ
れ、また無機質繊維により母材金属元素及び被覆金属元
素相互の液相拡散が適度に抑制されるので、鋳造が完了
すると複合材料の大部分は実質的にそのままの状態にて
残存することにより金属部材の所定の表面を被覆した状
態になり、また複合材料と母材金属との界面に於ては金
属元素の適度の拡散現象が生じることにより複合材料被
覆と母材金属との間の良好な密着性が確保される。
According to the above-mentioned constitution, at least a part of the molding surface of the mold is coated with the composite material in which the inorganic fibers are dispersed in the coating metal, and the molten metal of the base metal is filled with the inorganic fibers. It is poured into the mold at a temperature lower than the melting point. The composite material is heated to a temperature substantially the same as the temperature of the molten metal and the coating metal melts completely depending on its melting point, but the shape of the composite material is maintained by the inorganic fibers dispersed in the coating metal, and the inorganic fiber As a result, the liquid phase diffusion between the base metal element and the coating metal element is appropriately suppressed, so that when casting is completed, most of the composite material remains in substantially the same state, so that the predetermined surface of the metal member The state of the composite material is covered, and at the interface between the composite material and the base metal, an appropriate diffusion phenomenon of the metal element occurs, so that good adhesion between the composite material coating and the base metal is secured. It

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段の補足説明】本願発明者が
行った実験的研究の結果によれば、複合材料中の無機質
繊維の体積率が5%未満、特に4%未満の場合には鋳造
時に溶融した被覆金属が複合材料より流れ出し易くなる
ことに起因して被覆の厚さが不均一になったり実質的に
被覆が形成されない部位が生じたりすることがある。逆
に無機質繊維の体積率が40%、特に42%を越える場
合には被覆と母材金属との間の界面に於ける金属元素の
拡散が不十分になることに起因して被覆の密着強度が大
きく低下する。従って本発明の鋳造法に於ては、複合材
料中の無機質繊維の体積率は4〜42%、特に5〜40
%に設定されることが好ましい。
[Supplementary Explanation of Means for Solving the Problem] According to the result of the experimental research conducted by the inventor of the present application, when the volume ratio of the inorganic fibers in the composite material is less than 5%, particularly less than 4%, casting is performed. Occasionally, the molten coating metal flows out more easily than the composite material, so that the coating may have a non-uniform thickness or a portion where the coating is not substantially formed. On the contrary, when the volume ratio of the inorganic fibers exceeds 40%, especially 42%, the adhesion strength of the coating is caused by insufficient diffusion of the metal element at the interface between the coating and the base metal. Is greatly reduced. Therefore, in the casting method of the present invention, the volume ratio of the inorganic fibers in the composite material is 4 to 42%, particularly 5 to 40%.
It is preferably set to%.

【0009】また被覆金属中に分散される無機質繊維の
平均繊維長が10μm未満、特に5μm未満の場合には
無機質繊維の体積率が低い場合と同様鋳造時に溶融した
被覆金属が複合材料より流れ出し易くなることに起因し
て被覆の厚さが不均一になったり実質的に被覆が形成さ
れない部位が生じたりすることがある。逆に無機質繊維
の平均繊維長が200μmを越える場合には溶射等によ
り鋳型の成形面を複合材料にて均一に被覆することが困
難になる。従って本発明の鋳造法に於ては、無機質繊維
が短繊維である場合には無機質繊維の平均繊維長は5〜
200μm、特に10〜200μmに設定されることが
好ましい。
When the average fiber length of the inorganic fibers dispersed in the coating metal is less than 10 μm, particularly less than 5 μm, the coating metal melted during casting is more likely to flow out than the composite material as in the case where the volume ratio of the inorganic fibers is low. Due to this, the thickness of the coating may become non-uniform, or a portion where the coating is not substantially formed may occur. On the contrary, when the average fiber length of the inorganic fibers exceeds 200 μm, it becomes difficult to uniformly coat the molding surface of the mold with the composite material by thermal spraying or the like. Therefore, in the casting method of the present invention, when the inorganic fibers are short fibers, the average fiber length of the inorganic fibers is 5 to 5.
It is preferably set to 200 μm, particularly 10 to 200 μm.

【0010】尚無機質繊維が従来より複合材料の強化繊
維として使用されている繊維であれば、無機質繊維の平
均繊維径は任意の値であってよい。また成形面に複合材
料が被覆されるべき鋳型が中子等である場合には、長繊
維を中子等の周りに巻き付けそれを被覆金属の溶湯中に
浸漬して個々の長繊維の間に被覆金属を充填することに
より中子等の周りに複合材料の被膜を形成することがで
きるので、無機質繊維は長繊維であってもよい。更に無
機質繊維は被覆金属の融点及び母材金属の溶湯の温度よ
りも高い融点を有し、被覆金属の融液中に於ても繊維の
性状を維持し得る限り、例えばセラミック繊維、炭素繊
維、金属繊維の如く任意の材質よりなるものであってよ
いが、被覆金属の融液中に於ける安定性等の点から短繊
維としてはセラミック繊維が好ましく、長繊維としては
炭素繊維が好ましい。
If the inorganic fiber is a fiber which has been conventionally used as a reinforcing fiber of a composite material, the average fiber diameter of the inorganic fiber may be any value. When the mold whose coated surface is to be coated with a composite material is a core, etc., wrap the long fibers around the core, etc., and immerse them in the molten metal of the coating metal to create a space between the individual long fibers. Since the coating film of the composite material can be formed around the core or the like by filling the coating metal, the inorganic fiber may be a long fiber. Further, the inorganic fiber has a melting point of the coating metal and a melting point higher than the temperature of the molten metal of the base metal, so long as the properties of the fiber can be maintained even in the melt of the coating metal, for example, ceramic fiber, carbon fiber, Although it may be made of any material such as metal fiber, ceramic fiber is preferable as the short fiber and carbon fiber is preferable as the long fiber from the viewpoint of stability of the coating metal in the melt.

【0011】また被覆金属は母材金属の溶湯の温度より
も融点が低い任意の金属であってよいが、例えばマグネ
シウム合金製鋳物の耐食性を向上させるための被膜金属
としてはマグネシウム合金の溶湯の温度よりも融点が低
く且イオン化傾向が小さいことが必要であるので、A
l、Zn、Sn及びこれらの合金であることが好まし
く、更にリサイクル性をも考慮するとAl、Zn及びこ
れらの合金であることが好ましい。
The coating metal may be any metal whose melting point is lower than the temperature of the molten metal of the base metal. For example, a coating metal for improving the corrosion resistance of a magnesium alloy casting is the temperature of the molten magnesium alloy. Since it needs to have a lower melting point and a lower ionization tendency than
l, Zn, Sn and alloys thereof are preferable, and Al, Zn and alloys thereof are preferable in consideration of recyclability.

【0012】[0012]

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。実施例1 アルミナ繊維(95wt%Al2 3 、5wt%SiO2
にて複合強化された純Al(純度98wt%)よりなる平
均粒径120μmの複合材料粉末を用いてプラズマ溶射
することにより、図1に示されている如くエンジン用シ
リンダブロックを鋳造するための砂中子10の表面10
aにアルミナ繊維12が体積率10%にて分散された純
Al14よりなる複合材料16を厚さ0.2mmにて被覆
した。尚アルミナ繊維の繊維径及び繊維長はそれぞれ5
μm、100〜200μmであった。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Example 1 Alumina fiber (95 wt% Al 2 O 3 , 5 wt% SiO 2 )
Sand for casting an engine cylinder block as shown in FIG. 1 by plasma spraying using a composite material powder made of pure Al (purity 98 wt%) having an average particle size of 120 μm. Surface 10 of core 10
A was coated with a composite material 16 made of pure Al 14 in which alumina fibers 12 were dispersed at a volume ratio of 10% to a thickness of 0.2 mm. The fiber diameter and fiber length of the alumina fiber are 5 each.
μm, 100 to 200 μm.

【0013】次いで図には示されていないが、かくして
複合材料にて被覆された砂中子をシリンダブロック鋳造
用の鋳型にセットし、該鋳型内に750℃のMg合金
(JIS規格AZ91)の溶湯を注湯し、溶湯が完全に
凝固した後鋳型を分解し砂中子を崩壊させることによっ
て除去し、これにより図2に示されている如くウォータ
ジャケット18の壁面が複合材料の被膜20にて被覆さ
れた二つのシリンダブロック22を形成した。
Next, although not shown in the figure, the sand core thus coated with the composite material is set in a mold for cylinder block casting, and a Mg alloy (JIS standard AZ91) at 750 ° C. is set in the mold. The molten metal is poured and removed after the molten metal is completely solidified and the mold is decomposed to collapse the sand core, whereby the wall surface of the water jacket 18 becomes the composite film 20 as shown in FIG. To form two cylinder blocks 22 which were coated with each other.

【0014】次いで一方のシリンダブロックを切断して
ウォータジャケット部の断面を光学顕微鏡などにて観察
したところ、被膜の亀裂や剥離は全く認められなかっ
た。また被膜の厚さは約0.2mmの均一な厚さであり、
複合材料の付着不良部なども全く認められなかった。更
に図3に示されている如く被膜20にはアルミナ繊維1
2が体積率約10%にて均一に分散されていた。
Next, one of the cylinder blocks was cut and the cross section of the water jacket portion was observed with an optical microscope. No cracks or peeling of the coating film were observed. Also, the thickness of the coating is a uniform thickness of about 0.2 mm,
No defective adhesion part of the composite material was observed. Further, as shown in FIG. 3, the coating 20 has an alumina fiber 1
2 was uniformly dispersed at a volume ratio of about 10%.

【0015】またウォータジャケット部の一部を切り出
し被膜をその厚さ方向にEPMAライン分析したとこ
ろ、被膜のマトリックスの大部分は元の純Alのままで
あり、マトリックス中には空孔等の欠陥は存在せず、被
膜20と母材24との間の界面26に於ては被膜中のA
lが厚さ方向に約50μmの範囲に亘り母材のMg合金
中へ拡散していることが認められた。更にウォータジャ
ケット部より剪断密着試験片を切り出して被膜の密着強
度を測定したところ、被膜は50〜80MPaの良好な
密着強度を有していることが解った。実施例2 砂中子を被覆する複合材料中のアルミナ繊維(平均繊維
径5μm、平均繊維長150μm)の体積率を種々の値
に設定し、またアルミナ繊維(平均繊維径5μm、体積
率10%)の平均繊維長を種々の値に設定した点を除
き、実施例1の場合と同一の要領及び条件にてMg合金
製のシリンダブロックを鋳造し、被膜の密着強度を測定
した。これらの試験の結果を図4及び図5に示す。
Further, when a part of the water jacket was cut out and the coating was analyzed by EPMA line in the thickness direction, most of the matrix of the coating remained the original pure Al, and defects such as voids in the matrix. At the interface 26 between the coating 20 and the base material 24.
It was confirmed that 1 was diffused into the Mg alloy of the base material over a range of about 50 μm in the thickness direction. Further, when a shear adhesion test piece was cut out from the water jacket and the adhesion strength of the coating was measured, it was found that the coating had a good adhesion strength of 50 to 80 MPa. Example 2 The volume ratio of the alumina fibers (average fiber diameter 5 μm, average fiber length 150 μm) in the composite material coating the sand core was set to various values, and the alumina fibers (average fiber diameter 5 μm, volume ratio 10%) were used. The Mg alloy cylinder block was cast under the same procedure and conditions as in Example 1 except that the average fiber length in 4) was set to various values, and the adhesion strength of the coating was measured. The results of these tests are shown in Figures 4 and 5.

【0016】図4に示されている如く、アルミナ繊維の
体積率が5%未満の場合及び40%を越える場合には被
覆の密着強度が低くなり、特にアルミナ繊維の体積率が
4%未満の場合及び42%を越える場合には被膜の密着
強度が更に低くなることが解る。アルミナ繊維の体積率
が低い場合に被膜の密着強度が著しく低くなるのは鋳造
時に溶融した純Alが複合材料より流れ出し易くなるこ
とによるものと推測され、アルミナ繊維の体積率が高い
場合に被膜の密着強度が著しく低くなるのは被覆と母材
金属との間の界面に於ける金属元素の拡散が不十分にな
ることによるものと推測される。またアルミナ繊維の体
積率が5%未満の場合には被覆の厚さが不均一であり被
覆が形成されていない部分が存在していた。従って複合
材料中のアルミナ繊維の体積率は4〜42%、特に5〜
40%に設定されることが好ましいことが解る。
As shown in FIG. 4, when the volume ratio of the alumina fiber is less than 5% or more than 40%, the adhesion strength of the coating becomes low, and particularly the volume ratio of the alumina fiber is less than 4%. It is understood that the adhesion strength of the coating is further lowered in the case of over 42%. The reason why the adhesion strength of the coating becomes significantly low when the volume ratio of the alumina fiber is low is presumed to be that pure Al melted during casting tends to flow out more easily than the composite material. It is speculated that the reason why the adhesive strength is remarkably lowered is that the diffusion of the metal element at the interface between the coating and the base metal is insufficient. Further, when the volume ratio of the alumina fiber was less than 5%, the coating thickness was non-uniform and there was a portion where the coating was not formed. Therefore, the volume ratio of the alumina fibers in the composite material is 4 to 42%, especially 5 to
It can be seen that it is preferably set to 40%.

【0017】また図5に示されている如く、アルミナ繊
維の平均繊維長が10μm未満、特に5μm未満の場合
には被膜の密着強度が著しく低くなることが解る。また
アルミナ繊維の平均繊維長が短い場合には被覆の厚さが
不均一であり被覆が形成されていない部分が存在してお
り、逆にアルミナ繊維の平均繊維長が200μmを越え
る場合には溶射装置のノズルに繊維が詰まり溶射を良好
に行うことが困難であった。従って複合材料中のアルミ
ナ繊維(短繊維)の平均繊維長は5μm以上、特に10
μm以上に設定されることが好ましいことが解る。
Further, as shown in FIG. 5, it can be seen that when the average fiber length of the alumina fibers is less than 10 μm, particularly less than 5 μm, the adhesion strength of the coating becomes remarkably low. When the average fiber length of the alumina fibers is short, the coating thickness is non-uniform and there is a portion where the coating is not formed. Conversely, when the average fiber length of the alumina fibers exceeds 200 μm, thermal spraying is performed. The nozzle of the device was clogged with fibers and it was difficult to perform good thermal spraying. Therefore, the average fiber length of the alumina fibers (short fibers) in the composite material is 5 μm or more, especially 10 μm.
It is understood that it is preferable that the thickness is set to μm or more.

【0018】尚無機質繊維として平均繊維径及び平均繊
維長がそれぞれ5μm、100μmのアルミナーシリカ
繊維(47wt%Al2 3 、53wt%SiO2 )、平均
繊維径及び平均繊維長がそれぞれ5μm、100μmの
炭化ケイ素繊維が使用された場合にも同様の結果が得ら
れた。実施例3 複合材料のマトリックス金属として純Zn、純Snが使
用された点を除き上述の実施例1の場合と同一の要領及
び条件にてMg合金製のシリンダブロックを鋳造した。
また比較の目的で砂中子の表面を純Al、純Zn、純S
nのみにて0.2mm被覆した点を除き上述の実施例1の
場合と同一の要領及び条件にてMg合金製のシリンダブ
ロックを鋳造した。
As inorganic fibers, alumina-silica fibers (47 wt% Al 2 O 3 , 53 wt% SiO 2 ) having an average fiber diameter and an average fiber length of 5 μm and 100 μm, respectively, an average fiber diameter and an average fiber length of 5 μm and 100 μm, respectively. Similar results were obtained when the above silicon carbide fibers were used. Example 3 A cylinder block made of an Mg alloy was cast under the same procedure and conditions as in Example 1 except that pure Zn and pure Sn were used as the matrix metal of the composite material.
For comparison purposes, the surface of the sand core is made of pure Al, pure Zn, and pure S.
A cylinder block made of Mg alloy was cast under the same procedure and conditions as in Example 1 except that 0.2 mm was coated with only n.

【0019】次いでこれらのシリンダブロックを切断し
てウォータジャケット部を観察し、母材のMg合金が露
出している部分の面積率を測定した。その結果を実施例
1の結果と共に図6に示す。図6より、砂中子の表面が
母材金属よりも低融点の被覆金属のみにて被覆される場
合には母材金属を良好には被覆することができず、被覆
金属の融点が低いほど母材金属の露出面積率が高くなる
のに対し、砂中子の表面が複合材料にて被覆される場合
には母材金属の表面を実質的に完全に被覆することがで
きることが解る。
Next, these cylinder blocks were cut to observe the water jacket portion, and the area ratio of the portion of the base material where the Mg alloy was exposed was measured. The results are shown in FIG. 6 together with the results of Example 1. From FIG. 6, when the surface of the sand core is coated only with the coating metal having a melting point lower than that of the base metal, the base metal cannot be coated well, and the lower the melting point of the coating metal is, the lower the melting point of the coating metal is. It is understood that the exposed area ratio of the base metal is high, whereas the surface of the base metal can be substantially completely covered when the surface of the sand core is covered with the composite material.

【0020】尚複合材料のマトリックス金属が純Zn及
び純Snである場合には母材金属の露出部が発生してい
るが、露出面積率は数%程度であるので、砂中子の表面
に対する複合材料の被覆厚さを例えば0.3mmの如く少
し厚くすることにより露出面積率を0%にすることがで
きるものと推測される。
When the matrix metal of the composite material is pure Zn and pure Sn, an exposed portion of the base metal is generated, but since the exposed area ratio is about several percent, it is relative to the surface of the sand core. It is presumed that the exposed area ratio can be made 0% by slightly increasing the coating thickness of the composite material such as 0.3 mm.

【0021】また砂中子の表面をZn 基複合材料、Sn
基複合材料にて被覆して形成されたシリンダブロックの
母材金属と被覆との間の界面部を厚さ方向にEPMAラ
イン分析し、拡散層の幅を測定した。その結果を実施例
1の結果と共に図7に示す。図7より、被覆金属の融点
が低いほど拡散層の幅が大きくなることが解る。尚試験
に供された3種類の被覆金属のうち最も融点が高い純A
lの場合にも拡散層の幅は50μm以上あり、母材金属
に対する被覆金属の良好な密着強度を確保するに十分な
値であることが解る。実機試験 実施例1に於て形成された他方のシリンダブロック、即
ちウォータジャケットの壁面がAl基複合材料にて被覆
されたMg合金製のシリンダブロックの性能を評価すべ
く、シリンダブロックを8気筒3000ccのガソリンエ
ンジンに組込み、「過吸圧650mmHg、回転数400
0rpm での全負荷運転6分」→「アイドリング1分」→
「停止6分」→「アイドリング1分」を1サイクルとし
てこのサイクルを繰返すことにより実機試験を行った。
尚使用された冷却水は水道水であり、また比較例として
ウォータジャケットの壁面が被覆されていないMg合金
製のシリンダブロックについても同一の条件にて実機試
験を行った。
Further, the surface of the sand core is coated with a Zn-based composite material, Sn
The interface between the base metal and the coating of the cylinder block formed by coating with the base composite material was subjected to EPMA line analysis in the thickness direction to measure the width of the diffusion layer. The results are shown in FIG. 7 together with the results of Example 1. It can be seen from FIG. 7 that the lower the melting point of the coating metal, the larger the width of the diffusion layer. Pure A, which has the highest melting point among the three types of coated metals used in the test
Also in the case of 1, the width of the diffusion layer is 50 μm or more, which is a value sufficient to secure good adhesion strength of the coating metal to the base metal. In order to evaluate the performance of the other cylinder block formed in the actual machine test example 1, that is, the cylinder block made of the Mg alloy in which the wall surface of the water jacket is coated with the Al-based composite material, a cylinder block of 8 cylinders 3000cc is used. Built into the gasoline engine of "Absorption pressure 650mmHg, rotation speed 400
Full load operation at 0 rpm 6 minutes "→" idling 1 minute "→
An actual machine test was performed by repeating this cycle with "stop 6 minutes" → "idling 1 minute" as one cycle.
The cooling water used was tap water, and as a comparative example, an actual machine test was conducted under the same conditions for a cylinder block made of an Mg alloy in which the wall surface of the water jacket was not covered.

【0022】その結果下記の表1に示されている如く、
比較例のシリンダブロックに於ては試験開始後50時間
が経過した時点に於てウォータジャケット部に腐食が発
生していることが認められ、200時間が経過した時点
に於てウォータジャケット部の欠損に起因して冷却水洩
れが生じ、それ以上試験運転を継続することができなく
なったのに対し、実施例1のシリンダブロックに於ては
700時間が経過した時点に於てもウォータジャケット
部の腐食の如き不具合は認められなかった。
As a result, as shown in Table 1 below,
In the cylinder block of the comparative example, it was confirmed that corrosion had occurred in the water jacket portion 50 hours after the start of the test, and the water jacket portion was damaged after 200 hours. However, in the cylinder block according to the first embodiment, the water jacket portion of the water jacket portion was removed even after 700 hours had elapsed. No defects such as corrosion were observed.

【0023】この実機試験の結果より、本発明の方法に
従って形成されたシリンダブロックはウォータジャケッ
トの壁面が被覆されていないシリンダブロックに比して
遥かに耐久性に優れていることが解る。
From the results of this actual machine test, it can be seen that the cylinder block formed according to the method of the present invention is far more durable than the cylinder block in which the wall surface of the water jacket is not covered.

【0024】[0024]

【表1】 試験運転時間[hr] 50 100 150 200 250 300 700 実施例 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 比較例 △ △ △ × − − − 注: ○…異常なし △…腐食発生 ×…欠損、冷却水洩れ発生 またMg合金製のシリンダブロックに於てウォータジャ
ケットの壁面の腐食を防止すべく、従来の転写法により
ウォータジャケットの壁面に銅の被覆を形成することが
考えられるが、6気筒3000ccエンジン用のシリンダ
ブロックの場合にはウォージャケットの壁面の面積は4
000cm2 もあり、この壁面に厚さ0.2mmの被膜を被
覆するとその体積は80cm3 となる。銅及びアルミニウ
ムの密度はそれぞれ9.0g/cm3 、2.7g/cm3 である
ので、被膜の金属を銅よりアルミニウムに転換すること
によりシリンダブロック1個当り (9.0−2.7)×80=500g の軽量化を達成することができる。
[Table 1] Test operation time [hr] 50 100 150 150 200 250 300 700 700 Example ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Comparative example △ △ △ × − − − Note: ○: No abnormality △: Corrosion ×: Defect, cooling Water Leakage Also, in order to prevent corrosion of the wall surface of the water jacket in the cylinder block made of Mg alloy, it is conceivable to form a copper coating on the wall surface of the water jacket by the conventional transfer method. In the case of a cylinder block for use, the wall area of the war jacket is 4
There is also 000 cm 2, and when the wall surface is coated with a film having a thickness of 0.2 mm, the volume becomes 80 cm 3 . The densities of copper and aluminum are 9.0 g / cm 3 and 2.7 g / cm 3 , respectively, so that by changing the metal of the coating from copper to aluminum, per cylinder block (9.0-2.7) A weight reduction of × 80 = 500 g can be achieved.

【0025】またシリンダヘッド等の他のエンジン部品
についても本発明の方法を適用するると、エンジン全体
の重量を約1kg低減することができる。
When the method of the present invention is applied to other engine parts such as a cylinder head, the weight of the entire engine can be reduced by about 1 kg.

【0026】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that

【0027】例えば上述の各実施例に於ては金属部品の
内部空間の壁面が本発明の方法に従って異種金属にて被
覆されるようになっているが、本発明の方法により被覆
される部位は鋳造により形成される金属部材の任意の表
面であってよい。
For example, in each of the above-mentioned embodiments, the wall surface of the internal space of the metal part is coated with a different metal according to the method of the present invention. It may be any surface of the metal member formed by casting.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、鋳型の成形面に被覆された複合材料は母材
金属の溶湯の温度と実質的に同一の温度に加熱され被覆
金属はその融点によっては完全に溶融するが、被覆金属
中に分散された無機質繊維により複合材料の形状が保持
され、また無機質繊維により母材金属元素及び被覆金属
元素相互の液相拡散が適度に抑制されるので、鋳造が完
了すると複合材料の大部分は実質的にそのままの状態に
て残存することにより金属部材の所定の表面を被覆した
状態になり、また複合材料と母材金属との界面に於ては
金属元素の適度の拡散現象が生じることにより複合材料
被覆と母材金属との間の良好な密着性が確保される。従
って母材金属の溶湯の温度よりも融点が低い金属にて被
覆された金属部材であって被覆金属が母材金属に良好に
密着した金属部材を鋳造することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the composite material coated on the molding surface of the mold is heated to a temperature substantially the same as the temperature of the molten metal of the base metal. Melts completely depending on its melting point, but the shape of the composite material is maintained by the inorganic fibers dispersed in the coating metal, and the inorganic fibers moderately suppress the liquid phase diffusion between the base metal element and the coating metal element. Therefore, when the casting is completed, most of the composite material remains in a substantially intact state, so that the predetermined surface of the metal member is covered, and at the interface between the composite material and the base metal, In this case, a proper diffusion phenomenon of the metal element occurs, whereby good adhesion between the composite material coating and the base metal is secured. Therefore, it is possible to cast a metal member coated with a metal having a melting point lower than the temperature of the molten base metal, in which the coated metal is in good contact with the base metal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】アルミナ繊維が分散された純Alよりなる複合
材料にて被覆されたシリンダブロック鋳造用砂中子を示
す拡大部分断面図である。
FIG. 1 is an enlarged partial sectional view showing a sand core for casting a cylinder block, which is coated with a composite material made of pure Al in which alumina fibers are dispersed.

【図2】図1に示された砂中子を用いて鋳造されたMg
合金製のシリンダブロックを示す部分断面図である。
2 is a Mg cast using the sand core shown in FIG.
It is a fragmentary sectional view showing a cylinder block made of an alloy.

【図3】図2に示されたシリンダブロックのウォータジ
ャケット部を示す拡大部分断面図である。
FIG. 3 is an enlarged partial sectional view showing a water jacket portion of the cylinder block shown in FIG.

【図4】複合材料中のアルミナ繊維の体積率と被膜の密
着強度との間の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the volume fraction of alumina fibers in the composite material and the adhesion strength of the coating.

【図5】複合材料中のアルミナ繊維の平均繊維長と被膜
の密着強度との間の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average fiber length of alumina fibers in the composite material and the adhesion strength of the coating.

【図6】複合材料のマトリックス金属の融点とMg合金
の露出面積率との間の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the melting point of the matrix metal of the composite material and the exposed area ratio of the Mg alloy.

【図7】複合材料のマトリックス金属の融点と拡散層の
幅との間の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the melting point of the matrix metal of the composite material and the width of the diffusion layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…砂中子 12…アルミナ繊維 14…純Al 16…複合材料 18…ウォータジャケット部 20…複合材料の被膜 22…シリンダブロック 24…母材 26…界面 10 ... Sand core 12 ... Alumina fiber 14 ... Pure Al 16 ... Composite material 18 ... Water jacket part 20 ... Composite material coating 22 ... Cylinder block 24 ... Base material 26 ... Interface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】異種金属にて被覆された金属部材の鋳造法
にして、鋳造されるべき金属部材の外形に対応する成形
面を有する鋳型を用意し、被覆金属中に無機質繊維が分
散された複合材料にて前記鋳型の前記成形面の少くとも
一部を被覆し、前記鋳型内に母材金属の溶湯を前記無機
質繊維の融点よりも低い温度にて注湯することを特徴と
する鋳造法。
1. A method of casting a metal member coated with a dissimilar metal, wherein a mold having a molding surface corresponding to the outer shape of the metal member to be cast is prepared, and inorganic fibers are dispersed in the coated metal. A casting method characterized by coating at least a part of the molding surface of the mold with a composite material, and pouring the molten metal of the base metal into the mold at a temperature lower than the melting point of the inorganic fibers. ..
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