JPH08246943A - シリンダ孔壁がコーティングされたエンジンブロックを製造する方法 - Google Patents
シリンダ孔壁がコーティングされたエンジンブロックを製造する方法Info
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- JPH08246943A JPH08246943A JP7319915A JP31991595A JPH08246943A JP H08246943 A JPH08246943 A JP H08246943A JP 7319915 A JP7319915 A JP 7319915A JP 31991595 A JP31991595 A JP 31991595A JP H08246943 A JPH08246943 A JP H08246943A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 コーティング材料との結合を確実にし、必要
な材料の量を削減して製造経費を節約し、しかもエンジ
ンの運転を改善できるエンジンブロックの製造方法を得
る。 【解決手段】 金属のエンジンブロック１０を鋳造し、
鋳造シリンダ孔壁１１から汚染物を除去し、表面に 0.3
以下の乾燥摩擦係数を有する固体潤滑剤粒子を含有する
粉末混合物と共にプラズマ噴射されたコーティング１２
を溶着し、シリンダ孔壁の真の軸線１４の周りにコーテ
ィングを同心に成形し、コーティングを最終仕上げの平
滑度までホーニング加工１６する。新しい金属面の露出
は、グリット（ショット）噴射、放電腐蝕、セレーショ
ンの機械的切削、又はプラズマエッチングによって実施
する。同心成形はシリンダ孔壁を粗切削し、その後仕上
げホーニングのみを必要とするもっとも薄いコーティン
グを沈着するか、又はコーティングを厚く沈着し、その
後粗ホーニング加工を実施する。
な材料の量を削減して製造経費を節約し、しかもエンジ
ンの運転を改善できるエンジンブロックの製造方法を得
る。 【解決手段】 金属のエンジンブロック１０を鋳造し、
鋳造シリンダ孔壁１１から汚染物を除去し、表面に 0.3
以下の乾燥摩擦係数を有する固体潤滑剤粒子を含有する
粉末混合物と共にプラズマ噴射されたコーティング１２
を溶着し、シリンダ孔壁の真の軸線１４の周りにコーテ
ィングを同心に成形し、コーティングを最終仕上げの平
滑度までホーニング加工１６する。新しい金属面の露出
は、グリット（ショット）噴射、放電腐蝕、セレーショ
ンの機械的切削、又はプラズマエッチングによって実施
する。同心成形はシリンダ孔壁を粗切削し、その後仕上
げホーニングのみを必要とするもっとも薄いコーティン
グを沈着するか、又はコーティングを厚く沈着し、その
後粗ホーニング加工を実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリンダ孔壁上に減
摩および伝熱コーティングを備えた金属製エンジンブロ
ックを製造する技術に関するものである。
摩および伝熱コーティングを備えた金属製エンジンブロ
ックを製造する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現代のアルミニウム製自動車用エンジン
ブロックは、通常コア砂の再使用およびグリット清掃か
ら生ずる粒子が浮遊する空気によって囲まれた鋳造工場
の環境において、まずブロックを鋳造することによって
製造される。ついで、ブロックは独立したエンジン組立
工場において切削されかつコーティングされる。エンジ
ン組立工場において、ブロックはコーティングの前に、
洗浄、グリース除去、空気噴射、粗切削、精密仕上げ、
粗ホーニング（８０／ 100グリット＋ 200グリットホー
ニング）および仕上げホーニングのような多数の準備工
程を実施され、それらの工程は全体として費用が掛りか
つ製造工程をかなり遅延させる。生産性の低さは所望の
生産能力を達成するために、工場に対していちじるしく
多額の資本投資を必要とする。エンジン工場において、
シリンダ孔のコーティングは通常鉄またはニッケルのよ
うな金属を使用して実施される。鉄はモリブデンと混合
されきわめて潤滑性が低い耐摩性フィルムを強化し、ニ
ッケルはアルミニウムおよびシリコンと組合わされいく
ぶん潤滑性が制限された耐摩性を生ずる複合コーティン
グの電気メッキ（ある場合には非電気メッキ）が可能に
なる。これらの工程は経費および時間がかかり、エンジ
ン効率および燃料経済の改善を可能にするため摩擦係数
をそれ程低くすることができない。
ブロックは、通常コア砂の再使用およびグリット清掃か
ら生ずる粒子が浮遊する空気によって囲まれた鋳造工場
の環境において、まずブロックを鋳造することによって
製造される。ついで、ブロックは独立したエンジン組立
工場において切削されかつコーティングされる。エンジ
ン組立工場において、ブロックはコーティングの前に、
洗浄、グリース除去、空気噴射、粗切削、精密仕上げ、
粗ホーニング（８０／ 100グリット＋ 200グリットホー
ニング）および仕上げホーニングのような多数の準備工
程を実施され、それらの工程は全体として費用が掛りか
つ製造工程をかなり遅延させる。生産性の低さは所望の
生産能力を達成するために、工場に対していちじるしく
多額の資本投資を必要とする。エンジン工場において、
シリンダ孔のコーティングは通常鉄またはニッケルのよ
うな金属を使用して実施される。鉄はモリブデンと混合
されきわめて潤滑性が低い耐摩性フィルムを強化し、ニ
ッケルはアルミニウムおよびシリコンと組合わされいく
ぶん潤滑性が制限された耐摩性を生ずる複合コーティン
グの電気メッキ（ある場合には非電気メッキ）が可能に
なる。これらの工程は経費および時間がかかり、エンジ
ン効率および燃料経済の改善を可能にするため摩擦係数
をそれ程低くすることができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳造工場設
備において、シリンダ孔の直接コーティングを改善した
エンジンブロックを一層経済的に製造する方法を得るこ
とであり、前記コーティングは乾燥摩擦係数を低下する
とともに大きい熱伝導度を有し、エンジンの熱管理を改
善するものである。
備において、シリンダ孔の直接コーティングを改善した
エンジンブロックを一層経済的に製造する方法を得るこ
とであり、前記コーティングは乾燥摩擦係数を低下する
とともに大きい熱伝導度を有し、エンジンの熱管理を改
善するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するコーティングされたシリンダ孔を備えたエンジンブ
ロックを製造する方法に関する。本発明方法は、（ａ）
金属（主に 319型のような安価なアルミニウム合金）の
エンジンブロックを鋳造すること、（ｂ）鋳造されたシ
リンダ孔壁から汚染物（汚染物は、鋳造品に付着した鋳
造砂型材料を含む）を除去して少なくとも一つの環状の
清浄な新しい金属面を出現させること、（ｃ）0.3 以下
の乾燥摩擦係数を有する固体潤滑剤粒子を含む粉末混合
物とともに該面にプラズマ噴射されたコーティングを溶
着させること、（ｄ）該コーティングをシリンダ孔壁の
真の軸線の周りに同心に成形することおよび（ｅ）該コ
ーティングを最終仕上げの平滑度までホーニング加工す
ることの各工程を含んでいる。新しい金属面の露出はグ
リット（ショット）噴射、放電腐蝕、セレーションの機
械的切削またはプラズマエッチングによって実施するこ
とができる。同心成形はシリンダ孔の粗切削とその後の
（仕上げホーニングのみが必要な）もっとも薄いコーテ
ィングにより、または厚いコーティングの溶着とその後
の同心とする粗ホーニングによって実施することができ
る。薄いコーティングの使用とその後の仕上げホーニン
グ作業は、シリンダ孔が真に同心になるまで切削される
とともにクランク軸軸線に適切に整合せしめられるとき
利用可能であることを強調しなければならない。装置の
ヘッドはロボット工学的に新しい面の露出およびプラズ
マコーティングの各工程を組合わせ、サイクル時間を１
５秒に減少するため使用することができる。本発明の利
点は、コーティングの一層良い付着を実現するためコー
ティング前のシリンダ孔壁の準備を一層有効なものと
し、また必要なコーティング材料の量を減少して多種燃
料によるエンジン運転において満足に機能する能力を有
しかつシリンダ孔の真の軸線の周りに同心となる、無傷
の減摩コーティングを得ることである。
するコーティングされたシリンダ孔を備えたエンジンブ
ロックを製造する方法に関する。本発明方法は、（ａ）
金属（主に 319型のような安価なアルミニウム合金）の
エンジンブロックを鋳造すること、（ｂ）鋳造されたシ
リンダ孔壁から汚染物（汚染物は、鋳造品に付着した鋳
造砂型材料を含む）を除去して少なくとも一つの環状の
清浄な新しい金属面を出現させること、（ｃ）0.3 以下
の乾燥摩擦係数を有する固体潤滑剤粒子を含む粉末混合
物とともに該面にプラズマ噴射されたコーティングを溶
着させること、（ｄ）該コーティングをシリンダ孔壁の
真の軸線の周りに同心に成形することおよび（ｅ）該コ
ーティングを最終仕上げの平滑度までホーニング加工す
ることの各工程を含んでいる。新しい金属面の露出はグ
リット（ショット）噴射、放電腐蝕、セレーションの機
械的切削またはプラズマエッチングによって実施するこ
とができる。同心成形はシリンダ孔の粗切削とその後の
（仕上げホーニングのみが必要な）もっとも薄いコーテ
ィングにより、または厚いコーティングの溶着とその後
の同心とする粗ホーニングによって実施することができ
る。薄いコーティングの使用とその後の仕上げホーニン
グ作業は、シリンダ孔が真に同心になるまで切削される
とともにクランク軸軸線に適切に整合せしめられるとき
利用可能であることを強調しなければならない。装置の
ヘッドはロボット工学的に新しい面の露出およびプラズ
マコーティングの各工程を組合わせ、サイクル時間を１
５秒に減少するため使用することができる。本発明の利
点は、コーティングの一層良い付着を実現するためコー
ティング前のシリンダ孔壁の準備を一層有効なものと
し、また必要なコーティング材料の量を減少して多種燃
料によるエンジン運転において満足に機能する能力を有
しかつシリンダ孔の真の軸線の周りに同心となる、無傷
の減摩コーティングを得ることである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の新規な方法は、ユニーク
な減摩プラズマコーティングされたシリンダ孔壁を有す
るエンジンブロック１０を製造する方法で、経費のかか
る微細切削のような多くの従来の作業を不要にし、その
方法は、コーティング厚さの制御と関連した真のシリン
ダ孔壁の軸線の周りのコーティングされた面を一層正確
に心出しすることによって達成され、それにより経費を
減少しかつコーティングの質を改善する。図１に示す必
要な工程は、エンジンブロック構造１０を鋳造するこ
と、清掃および表面処理によって汚染物のない各シリン
ダ孔壁１１を準備すること、減摩コーティング１２をプ
ラズマ溶着すること、コーティングの露出面１３をシリ
ンダ孔壁１１の真の軸線１４に対して、（ｉ）溶着中同
心の層面を追跡すること、または（ii）ホーニング機械
のような心出しされた成形工具１６の軌道を設定し、心
出しされたコーティングをすでにホーニング加工されて
いなければ最終形状にホーニング加工することのいずれ
か一方によってシリンダ孔の軸線に心出しすることを含
んでいる。
な減摩プラズマコーティングされたシリンダ孔壁を有す
るエンジンブロック１０を製造する方法で、経費のかか
る微細切削のような多くの従来の作業を不要にし、その
方法は、コーティング厚さの制御と関連した真のシリン
ダ孔壁の軸線の周りのコーティングされた面を一層正確
に心出しすることによって達成され、それにより経費を
減少しかつコーティングの質を改善する。図１に示す必
要な工程は、エンジンブロック構造１０を鋳造するこ
と、清掃および表面処理によって汚染物のない各シリン
ダ孔壁１１を準備すること、減摩コーティング１２をプ
ラズマ溶着すること、コーティングの露出面１３をシリ
ンダ孔壁１１の真の軸線１４に対して、（ｉ）溶着中同
心の層面を追跡すること、または（ii）ホーニング機械
のような心出しされた成形工具１６の軌道を設定し、心
出しされたコーティングをすでにホーニング加工されて
いなければ最終形状にホーニング加工することのいずれ
か一方によってシリンダ孔の軸線に心出しすることを含
んでいる。
【０００６】エンジンブロック１０を鋳造することは
（鋳型１７によるような）砂型鋳造、（永久的または半
永久的）シェルモールド、ダイカストまたは他の商業的
に利用しうる鋳造技術によることができる。砂型鋳造は
大量生産に対して最善の経済性で良い製作物が得られる
ため有利である。鋳造工程はシリンダ孔に対して確実に
最終的コーティングの適切な準備をするため下記のよう
に制御すべきである。すなわち、孔はできるだけ同じ壁
厚を維持するため完全に心出しすべきである。孔面は適
切なコーニングの使用によってセレーションを設けるよ
うに鋳造されるか、または正確ならせん状セレーション
を設けるため切削され、セレーションの突部はコーティ
ングの負荷を支持し、もし切削されるならば、コーティ
ングがその上に接合される新しい金属面を形成する。
（鋳型１７によるような）砂型鋳造、（永久的または半
永久的）シェルモールド、ダイカストまたは他の商業的
に利用しうる鋳造技術によることができる。砂型鋳造は
大量生産に対して最善の経済性で良い製作物が得られる
ため有利である。鋳造工程はシリンダ孔に対して確実に
最終的コーティングの適切な準備をするため下記のよう
に制御すべきである。すなわち、孔はできるだけ同じ壁
厚を維持するため完全に心出しすべきである。孔面は適
切なコーニングの使用によってセレーションを設けるよ
うに鋳造されるか、または正確ならせん状セレーション
を設けるため切削され、セレーションの突部はコーティ
ングの負荷を支持し、もし切削されるならば、コーティ
ングがその上に接合される新しい金属面を形成する。
【０００７】表面の準備 汚染をなくする準備とは第１にエンジンブロックを清掃
することを含んでいる。清掃とはもし鋳造技術が残留物
を残すようなものであるならば油とりを、また残留物が
なければグリット噴射を含んでいる。油とりされたまた
はグリット噴射されたブロックは洗浄され、砂または砂
型鋳造の場合離れた砂またはグリット粒子を除去する。
油とりは二塩化エチレンのようなＯＳＨＡの認可溶剤で
実施され、その後イソプロピルアルコールによってリン
スされる。油とりは油とり流体の沸騰点以上の約１０°
Ｃ（５０°Ｆ）の温度に加熱された溶剤を収容する室内
のような蒸気の形式で実施される。洗浄は高圧水ジェッ
トを使用して、または図１に示すような槽１８内に浸漬
することによって実施することができる。洗浄後、ブロ
ック１０は油のない空気ジェット１９の噴射をうけ、す
べての湿気はブロックから除去される。そうでなけれ
ば、“ハイドロブラスト”として商業的に知られた高圧
清掃工程を使用することができ、グリット噴射、洗浄、
リンス等を廃止することができる。コーティングすべき
孔面に油が完全にないことが重要であって、アルミニウ
ム鋳造品はしばしば多孔性でその孔は油を溜めることが
できる。いかなるとじ込められた油または清浄流体も完
全に除去しなければならない。蒸気式油とりによる場合
でさえ、油のない圧縮空気によって清掃しその後ブロッ
クを暖める［約８２°Ｃ（ 180°Ｆ）］ことが必要であ
る。しかしながら、低圧ダイカストのような高精度鋳造
作業において、多孔性はそれ程問題でない。
することを含んでいる。清掃とはもし鋳造技術が残留物
を残すようなものであるならば油とりを、また残留物が
なければグリット噴射を含んでいる。油とりされたまた
はグリット噴射されたブロックは洗浄され、砂または砂
型鋳造の場合離れた砂またはグリット粒子を除去する。
油とりは二塩化エチレンのようなＯＳＨＡの認可溶剤で
実施され、その後イソプロピルアルコールによってリン
スされる。油とりは油とり流体の沸騰点以上の約１０°
Ｃ（５０°Ｆ）の温度に加熱された溶剤を収容する室内
のような蒸気の形式で実施される。洗浄は高圧水ジェッ
トを使用して、または図１に示すような槽１８内に浸漬
することによって実施することができる。洗浄後、ブロ
ック１０は油のない空気ジェット１９の噴射をうけ、す
べての湿気はブロックから除去される。そうでなけれ
ば、“ハイドロブラスト”として商業的に知られた高圧
清掃工程を使用することができ、グリット噴射、洗浄、
リンス等を廃止することができる。コーティングすべき
孔面に油が完全にないことが重要であって、アルミニウ
ム鋳造品はしばしば多孔性でその孔は油を溜めることが
できる。いかなるとじ込められた油または清浄流体も完
全に除去しなければならない。蒸気式油とりによる場合
でさえ、油のない圧縮空気によって清掃しその後ブロッ
クを暖める［約８２°Ｃ（ 180°Ｆ）］ことが必要であ
る。しかしながら、低圧ダイカストのような高精度鋳造
作業において、多孔性はそれ程問題でない。
【０００８】つぎに、シリンダ孔壁の新しい金属面がコ
ーティングのプラズマ溶着の直前に露出されなければな
らない。このことは(i) 平フライス加工またはセレーシ
ョンフライス加工により新しい面を切削すること、(ii)
グリット噴射、および(iii)プラズマエッチングのいず
れか一つによって実施することができる。セレーション
フライス加工はコーティングすべき壁１１に沿って図２
および図３に示すような環状セレーション２１をフライ
ス加工する工具２０を使用し、セレーションは山２２お
よび谷２３を有する。谷は後で山とともにコーティング
２４をうけ入れるのが好ましい。長手方向に設けられた
セレーションの山は、セレーション面の山に沿って接触
する、ピストンのような要素を支持する負荷支持機構と
して作用する。コーティングされたセレーション面は下
記の特性、すなわち、きわめて小さい孔径による油保持
能力および良好な負荷支持能力、油消費量の減少および
優れたコーティング接着力［ＡＳＴＭ・Ｃ− 633測定法
によれば、490kg/cm2 （7000psi)］である。
ーティングのプラズマ溶着の直前に露出されなければな
らない。このことは(i) 平フライス加工またはセレーシ
ョンフライス加工により新しい面を切削すること、(ii)
グリット噴射、および(iii)プラズマエッチングのいず
れか一つによって実施することができる。セレーション
フライス加工はコーティングすべき壁１１に沿って図２
および図３に示すような環状セレーション２１をフライ
ス加工する工具２０を使用し、セレーションは山２２お
よび谷２３を有する。谷は後で山とともにコーティング
２４をうけ入れるのが好ましい。長手方向に設けられた
セレーションの山は、セレーション面の山に沿って接触
する、ピストンのような要素を支持する負荷支持機構と
して作用する。コーティングされたセレーション面は下
記の特性、すなわち、きわめて小さい孔径による油保持
能力および良好な負荷支持能力、油消費量の減少および
優れたコーティング接着力［ＡＳＴＭ・Ｃ− 633測定法
によれば、490kg/cm2 （7000psi)］である。
【０００９】そうでなければ、新しい金属面は図４
（ａ）および図５に示すようにグリット（ショット）噴
射によって露出される。新しい金属面の露出はエンジン
ブロック壁のアルミニウムまたは金属面とメタライズコ
ーティングとの間に優れた冶金学的結合を得るために必
要である。グリット噴射の際、まずエンジンブロックの
隣接した面をマスクしてグリット噴射すべきでない面を
保護することが望ましい。マスク２５は図１０に示され
た型のものとすることができ、高温エラストマが図示の
ようにブロックにモールドされる。そのエラストマはブ
ロック面２６に付着するのに十分なだけ可撓性で、グリ
ット噴射の過剰噴射を防止し、ブロックはもしマスクが
残っているならば、グリット２７の衝突およびプラズマ
噴射中過剰のコーティング材料による損傷に悩まされる
ことはなく、過剰噴射はエラストマのマスク２５の材料
に弱く接着し、通常の清掃工程によって除去され、マス
クは再使用できる。そうでなければ、マスク２５はグリ
ット噴射に対してコーティングの過剰噴射の間十分保持
しうるある種の印刷インクとすることができ、したがっ
てプラズマコーティング工程に続く高圧水噴射清掃によ
って容易に除去することができる。
（ａ）および図５に示すようにグリット（ショット）噴
射によって露出される。新しい金属面の露出はエンジン
ブロック壁のアルミニウムまたは金属面とメタライズコ
ーティングとの間に優れた冶金学的結合を得るために必
要である。グリット噴射の際、まずエンジンブロックの
隣接した面をマスクしてグリット噴射すべきでない面を
保護することが望ましい。マスク２５は図１０に示され
た型のものとすることができ、高温エラストマが図示の
ようにブロックにモールドされる。そのエラストマはブ
ロック面２６に付着するのに十分なだけ可撓性で、グリ
ット噴射の過剰噴射を防止し、ブロックはもしマスクが
残っているならば、グリット２７の衝突およびプラズマ
噴射中過剰のコーティング材料による損傷に悩まされる
ことはなく、過剰噴射はエラストマのマスク２５の材料
に弱く接着し、通常の清掃工程によって除去され、マス
クは再使用できる。そうでなければ、マスク２５はグリ
ット噴射に対してコーティングの過剰噴射の間十分保持
しうるある種の印刷インクとすることができ、したがっ
てプラズマコーティング工程に続く高圧水噴射清掃によ
って容易に除去することができる。
【００１０】グリット２７またはショットは４５〜 200
ミクロンの範囲の粒子サイズになるように制御される
が、角型のアルミニウム酸化物粒子とするのが好まし
い。グリット２７は約0.35〜3.5 kg／cm2 （約５〜５０
psi)の圧力で円錐ノズル２８に衝突するように送られ、
ノズルは環状シリンダ壁１１全体を研磨するように360
°の流れパターンでグリットを拡散する。通常ノズル２
８を支持する工具２９は、噴射をうけるシリンダ孔面の
全長を一回だけ上下に通過することが必要である。グリ
ットは、グリット噴射装置３１の一体部分をなす吸込装
置３０によってシリンダ孔から回収されかつ再循環され
る。シリンダ孔壁上に残ったいかなるグリットも、油の
ない空気の噴射によって除去され、その後でリンスおよ
び空気噴射が実施される。グリットを噴射された新しい
面３２は全体として図５に示すように微少サイズの凹み
３３を有することが分かる。
ミクロンの範囲の粒子サイズになるように制御される
が、角型のアルミニウム酸化物粒子とするのが好まし
い。グリット２７は約0.35〜3.5 kg／cm2 （約５〜５０
psi)の圧力で円錐ノズル２８に衝突するように送られ、
ノズルは環状シリンダ壁１１全体を研磨するように360
°の流れパターンでグリットを拡散する。通常ノズル２
８を支持する工具２９は、噴射をうけるシリンダ孔面の
全長を一回だけ上下に通過することが必要である。グリ
ットは、グリット噴射装置３１の一体部分をなす吸込装
置３０によってシリンダ孔から回収されかつ再循環され
る。シリンダ孔壁上に残ったいかなるグリットも、油の
ない空気の噴射によって除去され、その後でリンスおよ
び空気噴射が実施される。グリットを噴射された新しい
面３２は全体として図５に示すように微少サイズの凹み
３３を有することが分かる。
【００１１】新しい金属面を露出するなお別の事例は
（図６および図７に示すように）プラズマエッチングの
使用を含み、ハロゲン化された流体物質がアークを通っ
て流れ、イオン化したハロゲン原子（プラズマ流）３６
を放出する。このハロゲン原子のプラズマ流はエンジン
ブロックシリンダ面３７に衝突し、アルミニウム面に選
択的に衝撃を加えて新しいアルミニウム面を露出する。
エッチングとは鋳造合金中のアルミニウムまたは他の金
属（ケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛）と冶金学的に反
応して、面に粗さまたは多孔性を付与する流体の使用を
意味するものと定義される。面にエッチング物質を供給
するプラズマヘッド３８は、シリンダ孔壁の軸線３９を
横切る物質を反対側の壁面に噴射するのに選択的に適合
させることができる。ヘッド３８を支持する支持板４０
は、噴射ガン４２自体の上下運動中、弧状経路４１を通
ってガンを回転させることができる。プラズマエッチン
グを実施する温度および圧力条件は、アーク電流および
ガス流の制御を通じて調節することができる。エネルギ
入力は、約５〜１５KWである。プラズマキャリヤガスは
通常、１〜５％のハロゲン化された流体を含む高純度の
アルゴンである。この流体はフロン、トリクロロメタ
ン、エチレンまたはフッ化炭化水素属の三塩化物であ
る。得られたプラズマエッチング面４３は図７に示され
たようなもので、きわめて活性が強く、きわめて輝かし
い、高度に凹凸のある面（ひび割れ４４）を有すること
が特徴である。この高度の活性のため、きわめて強い結
合が面４３とコーティングとの間に得られる。
（図６および図７に示すように）プラズマエッチングの
使用を含み、ハロゲン化された流体物質がアークを通っ
て流れ、イオン化したハロゲン原子（プラズマ流）３６
を放出する。このハロゲン原子のプラズマ流はエンジン
ブロックシリンダ面３７に衝突し、アルミニウム面に選
択的に衝撃を加えて新しいアルミニウム面を露出する。
エッチングとは鋳造合金中のアルミニウムまたは他の金
属（ケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛）と冶金学的に反
応して、面に粗さまたは多孔性を付与する流体の使用を
意味するものと定義される。面にエッチング物質を供給
するプラズマヘッド３８は、シリンダ孔壁の軸線３９を
横切る物質を反対側の壁面に噴射するのに選択的に適合
させることができる。ヘッド３８を支持する支持板４０
は、噴射ガン４２自体の上下運動中、弧状経路４１を通
ってガンを回転させることができる。プラズマエッチン
グを実施する温度および圧力条件は、アーク電流および
ガス流の制御を通じて調節することができる。エネルギ
入力は、約５〜１５KWである。プラズマキャリヤガスは
通常、１〜５％のハロゲン化された流体を含む高純度の
アルゴンである。この流体はフロン、トリクロロメタ
ン、エチレンまたはフッ化炭化水素属の三塩化物であ
る。得られたプラズマエッチング面４３は図７に示され
たようなもので、きわめて活性が強く、きわめて輝かし
い、高度に凹凸のある面（ひび割れ４４）を有すること
が特徴である。この高度の活性のため、きわめて強い結
合が面４３とコーティングとの間に得られる。
【００１２】新しい金属面を露出するさらになお別の事
例は、放電腐蝕を使用して（図８および図９参照）、熱
噴射コーティングの機械的結合のための平滑でない、動
態化面４５を形成することである。放電腐蝕は本質的
に、放電によってコーティングすべき未露出孔面４６に
溶融し迅速に固体化した小球を有する。溶融および迅速
な固体化は、（ａ）電極（陽極）４７を面４６に対して
微少な火花放電間隙で設置すること、（ｂ）該間隙にそ
の約２〜５％の量のハロゲン化した炭化水素を含む電解
質４８を充填すること、および（ｃ）直流パルス電圧４
９を電極に加え、周期的火花放電を電極と該面との間に
電解質を通して発生させ、炭化水素電解質を破壊し、発
生器のハロゲン原子を放出させ、該原子は小球の溶融固
体化の間不動態化を阻止する。電解質４８は火花放電中
選択的に１８°Ｃ（６５°Ｆ）以下に冷却されるのが好
ましく、ハロゲン化した炭化水素は、もし該面がシリコ
ンを含むアルミニウム合金であるならば、シリコンおよ
びアルミニウムに作用するのに十分な量だけ存在する。
エンジンブロックはこの場合も上記技術に従ってマスク
され、所要のシリンダ孔壁以外の面が腐蝕されるのを防
止する。放電腐蝕によって形成された新しい面は図９に
示したようなもので、清浄な、輝かしい極度に凸凹のあ
るかつ活性の面である。放電腐蝕を実施するパラメータ
は、本発明の譲受人に譲渡された（９４−０５０１）出
願の米国特許出願連続番号第 号に開示され
たものである。その開示事項をここに参照する。
例は、放電腐蝕を使用して（図８および図９参照）、熱
噴射コーティングの機械的結合のための平滑でない、動
態化面４５を形成することである。放電腐蝕は本質的
に、放電によってコーティングすべき未露出孔面４６に
溶融し迅速に固体化した小球を有する。溶融および迅速
な固体化は、（ａ）電極（陽極）４７を面４６に対して
微少な火花放電間隙で設置すること、（ｂ）該間隙にそ
の約２〜５％の量のハロゲン化した炭化水素を含む電解
質４８を充填すること、および（ｃ）直流パルス電圧４
９を電極に加え、周期的火花放電を電極と該面との間に
電解質を通して発生させ、炭化水素電解質を破壊し、発
生器のハロゲン原子を放出させ、該原子は小球の溶融固
体化の間不動態化を阻止する。電解質４８は火花放電中
選択的に１８°Ｃ（６５°Ｆ）以下に冷却されるのが好
ましく、ハロゲン化した炭化水素は、もし該面がシリコ
ンを含むアルミニウム合金であるならば、シリコンおよ
びアルミニウムに作用するのに十分な量だけ存在する。
エンジンブロックはこの場合も上記技術に従ってマスク
され、所要のシリンダ孔壁以外の面が腐蝕されるのを防
止する。放電腐蝕によって形成された新しい面は図９に
示したようなもので、清浄な、輝かしい極度に凸凹のあ
るかつ活性の面である。放電腐蝕を実施するパラメータ
は、本発明の譲受人に譲渡された（９４−０５０１）出
願の米国特許出願連続番号第 号に開示され
たものである。その開示事項をここに参照する。
【００１３】プラズマ噴射 プラズマは（図１２および図１３に示すように）タング
ステン陰極５０とノズル型銅陽極５１との間に発生する
アークによって形成され、噴霧ガン５４の室５３内を通
過するアルゴンおよび水素ガス分子をイオン化する。陰
極／陽極の設計構造により、（電気アーク５５を通過す
る）きわめて高温のかつ高度に導電性のイオン化したガ
スは、きわめて高速に（毎秒 300〜 700メートル）加速
される。粉末５６をプラズマフレーム５７内に軸線方向
に噴射することによって、粉末粒子５８は目標５９に衝
突する前に毎秒約 600メートルの速度に達する。溶着率
は毎時２〜１０kgの範囲にすることができる。水素を伴
うアルゴンのような不活性ガスは、約0.14〜1.75kg／cm
2 （２〜２５psi ）の圧力で、常温でガン内に推進され
る。供給物は少なくともプラズマフレーム内できわめて
迅速な転移温度加熱の間に軟化する金属の殻体６０を有
するメタライズ粉末よりなり、軟化した粒子はついで高
速噴霧の結果目標面に飛散される。
ステン陰極５０とノズル型銅陽極５１との間に発生する
アークによって形成され、噴霧ガン５４の室５３内を通
過するアルゴンおよび水素ガス分子をイオン化する。陰
極／陽極の設計構造により、（電気アーク５５を通過す
る）きわめて高温のかつ高度に導電性のイオン化したガ
スは、きわめて高速に（毎秒 300〜 700メートル）加速
される。粉末５６をプラズマフレーム５７内に軸線方向
に噴射することによって、粉末粒子５８は目標５９に衝
突する前に毎秒約 600メートルの速度に達する。溶着率
は毎時２〜１０kgの範囲にすることができる。水素を伴
うアルゴンのような不活性ガスは、約0.14〜1.75kg／cm
2 （２〜２５psi ）の圧力で、常温でガン内に推進され
る。供給物は少なくともプラズマフレーム内できわめて
迅速な転移温度加熱の間に軟化する金属の殻体６０を有
するメタライズ粉末よりなり、軟化した粒子はついで高
速噴霧の結果目標面に飛散される。
【００１４】粉末粒子５８は、本発明の目的に対し、
（ｉ）小さい乾燥摩擦係数を有する、鋼または鉄酸化物
および鉄とニッケル、マンガン、クロームおよび炭素粒
子との合金、（ii）グラファイト、ＭｏＳ2 、ＢＮ、Ｌ
ｉＦ2 またはＬｉＦ／ＮａＦ2またはＣａＦ2 ／ＮａＦ
2 の共晶よりなるグループから選択された固体潤滑剤と
混合された非酸化鋼または他の金属、（iii)封入された
または複合固体潤滑剤または（ii）に記載された型の金
属固体フィルム潤滑剤複合体のいずれか一つとすること
ができる。これらの粉末の化学的性質は0.4 より小さい
乾燥摩擦係数を示し、またプラズマ噴射ガンから噴射す
る目的に対して高度の流動性を現す。
（ｉ）小さい乾燥摩擦係数を有する、鋼または鉄酸化物
および鉄とニッケル、マンガン、クロームおよび炭素粒
子との合金、（ii）グラファイト、ＭｏＳ2 、ＢＮ、Ｌ
ｉＦ2 またはＬｉＦ／ＮａＦ2またはＣａＦ2 ／ＮａＦ
2 の共晶よりなるグループから選択された固体潤滑剤と
混合された非酸化鋼または他の金属、（iii)封入された
または複合固体潤滑剤または（ii）に記載された型の金
属固体フィルム潤滑剤複合体のいずれか一つとすること
ができる。これらの粉末の化学的性質は0.4 より小さい
乾燥摩擦係数を示し、またプラズマ噴射ガンから噴射す
る目的に対して高度の流動性を現す。
【００１５】シリンダ孔へのプラズマ噴射の導入は図１
０および図１１にいくぶん詳細に示され、その底部にノ
ズル５７を備えるガン５４はシリンダ孔の中心軸線６３
に対して偏心した軸線６２の周りに回転し、加熱された
粉末の噴射パターン６４は、標的面６５の反対側に達す
る前にシリンダ孔の軸線６３を横切る通路を通る。ガン
５４は実際にシリンダ孔の軸線を囲む通路の周りに円弧
状に支持されるばかりでなく、ガンはまた一つの通路内
を上下し、約 100ないし 250ミクロンの厚さの第１コー
ティング層７６を形成する（図１４参照）。溶着の割合
は約９２％の溶着効率を得るため毎時約５から１０kgと
すべきである。過剰噴射（所定の面に接着しなかった粒
子）６８は樋６７の中に集められ、引続くプラズマ噴射
でガン５４を通って再使用するため再循環される。不正
確な噴射は回転するガン５４を所定の目標に正確に噴射
するように正確に支持するロボットの使用によってほぼ
回避され、ロボットは粉末の粒子サイズを調節し、パタ
ーン６４は狙った方向に集中することができる。ブロッ
ク７２の底部下方にばらばらの過剰噴射粒子６８を再循
環するため吸込装置７１が使用される。プラズマエッチ
ングおよびグリット噴射のため上記型のマスク２５を使
用することができ、モールドされたエラストマがシリン
ダ孔に隣接するブロックの端部７３に使用され、所定の
シリンダ孔面外側に材料が付着するのを阻止する。粉末
を輸送しかつプラズマを発生するガン５４に加えて、ガ
ン内に隣接する通路７４が冷却空気ジェット７５を輸送
するため設けられ、空気はガンノズルからプラズマ噴射
パターンの方向とは反対方向に排出し、粉末粒子に含ま
れる空気で硬化する材料は直接空気冷却されコーティン
グ面は硬化する。
０および図１１にいくぶん詳細に示され、その底部にノ
ズル５７を備えるガン５４はシリンダ孔の中心軸線６３
に対して偏心した軸線６２の周りに回転し、加熱された
粉末の噴射パターン６４は、標的面６５の反対側に達す
る前にシリンダ孔の軸線６３を横切る通路を通る。ガン
５４は実際にシリンダ孔の軸線を囲む通路の周りに円弧
状に支持されるばかりでなく、ガンはまた一つの通路内
を上下し、約 100ないし 250ミクロンの厚さの第１コー
ティング層７６を形成する（図１４参照）。溶着の割合
は約９２％の溶着効率を得るため毎時約５から１０kgと
すべきである。過剰噴射（所定の面に接着しなかった粒
子）６８は樋６７の中に集められ、引続くプラズマ噴射
でガン５４を通って再使用するため再循環される。不正
確な噴射は回転するガン５４を所定の目標に正確に噴射
するように正確に支持するロボットの使用によってほぼ
回避され、ロボットは粉末の粒子サイズを調節し、パタ
ーン６４は狙った方向に集中することができる。ブロッ
ク７２の底部下方にばらばらの過剰噴射粒子６８を再循
環するため吸込装置７１が使用される。プラズマエッチ
ングおよびグリット噴射のため上記型のマスク２５を使
用することができ、モールドされたエラストマがシリン
ダ孔に隣接するブロックの端部７３に使用され、所定の
シリンダ孔面外側に材料が付着するのを阻止する。粉末
を輸送しかつプラズマを発生するガン５４に加えて、ガ
ン内に隣接する通路７４が冷却空気ジェット７５を輸送
するため設けられ、空気はガンノズルからプラズマ噴射
パターンの方向とは反対方向に排出し、粉末粒子に含ま
れる空気で硬化する材料は直接空気冷却されコーティン
グ面は硬化する。
【００１６】溶着した材料の厚さ７６は孔が完全に心出
しされているとき（中心で±１５ミクロン以内）は 175
から 300ミクロンに、または孔の中心が約0.5 mm離れて
いるときは500 から 750ミクロンに制御すべきであり、
そのような厚さを得るためには一層または数層溶着しな
ければならない。もしシリンダ孔壁がシリンダ孔壁の真
の軸線に一致するように準備されているならば、固体潤
滑剤の 225ないし 300ミクロンの薄いコーティングが施
され、コーティングはシリンダ孔面に同じ寸法まで実施
され、コーティング内側のコーティングされた面または
露出面もシリンダ孔の軸線６３と正確な同心性を有す
る。もしシリンダ孔面が予め同心に準備されていなけれ
ば、コーティング面を 300ないし 700ミクロンの範囲の
厚さに増加することができ、引続く粗ホーニング作業に
よって内面の同心性を達成することができ、ホーニング
工具は仕上面の正確な整合を達成する軌道面を形成す
る。
しされているとき（中心で±１５ミクロン以内）は 175
から 300ミクロンに、または孔の中心が約0.5 mm離れて
いるときは500 から 750ミクロンに制御すべきであり、
そのような厚さを得るためには一層または数層溶着しな
ければならない。もしシリンダ孔壁がシリンダ孔壁の真
の軸線に一致するように準備されているならば、固体潤
滑剤の 225ないし 300ミクロンの薄いコーティングが施
され、コーティングはシリンダ孔面に同じ寸法まで実施
され、コーティング内側のコーティングされた面または
露出面もシリンダ孔の軸線６３と正確な同心性を有す
る。もしシリンダ孔面が予め同心に準備されていなけれ
ば、コーティング面を 300ないし 700ミクロンの範囲の
厚さに増加することができ、引続く粗ホーニング作業に
よって内面の同心性を達成することができ、ホーニング
工具は仕上面の正確な整合を達成する軌道面を形成す
る。
【００１７】コーティングと下層との間に一層強い冶金
学的結合を確保するため、ニッケルアルミニド（アルミ
ニウム６〜１０％、残りはニッケルまたは 434または 4
20もしくは８０／２０ニッケルクローム合金のようなス
テンレス鋼を含む）結合用コーティング７７を介在させ
ることができる。結合用コーティングはまた固体潤滑材
含有コーティングの溶着の前にプラズマ噴射コーティン
グとして施すことができる。最終的コーティングは下記
の特徴を有する。すなわち、ＡＳＴＭ−Ｃ− 633試験に
よって決定された 490〜 670kg／cm2 （7000〜9500psi)
の結合力を有し、新しく切削された面に対しては、他の
表面処理を施さないで 210〜 350kg／cm2 （3000〜5000
psi)の結合力をもつことができ、一連の微小孔の存在は
オイルの吸収を可能にして通常の運転中シリンダ孔のオ
イルフィルムをつねに再生し、孔のサイズは５から４０
ミクロンの範囲で、その少なくとも７０％はサイズが１
０ミクロン以下である。全体の有孔度は１０％を超える
ことがなく、小さい摩擦係数のみならずピストンリング
によって加えられる約 100kg／cm2 を超える最大ユニッ
ト負荷［＝ 140kg／cm2 （2000psi)］支持能力を示す。
学的結合を確保するため、ニッケルアルミニド（アルミ
ニウム６〜１０％、残りはニッケルまたは 434または 4
20もしくは８０／２０ニッケルクローム合金のようなス
テンレス鋼を含む）結合用コーティング７７を介在させ
ることができる。結合用コーティングはまた固体潤滑材
含有コーティングの溶着の前にプラズマ噴射コーティン
グとして施すことができる。最終的コーティングは下記
の特徴を有する。すなわち、ＡＳＴＭ−Ｃ− 633試験に
よって決定された 490〜 670kg／cm2 （7000〜9500psi)
の結合力を有し、新しく切削された面に対しては、他の
表面処理を施さないで 210〜 350kg／cm2 （3000〜5000
psi)の結合力をもつことができ、一連の微小孔の存在は
オイルの吸収を可能にして通常の運転中シリンダ孔のオ
イルフィルムをつねに再生し、孔のサイズは５から４０
ミクロンの範囲で、その少なくとも７０％はサイズが１
０ミクロン以下である。全体の有孔度は１０％を超える
ことがなく、小さい摩擦係数のみならずピストンリング
によって加えられる約 100kg／cm2 を超える最大ユニッ
ト負荷［＝ 140kg／cm2 （2000psi)］支持能力を示す。
【００１８】プラズマ噴射工程ならびに引続くホーニン
グ工程は、下記のように、いずれも単一のまたはフィー
ドバック制御自動ロボット装置によって制御される単一
の固定具上に保持された二列また三列のガン５４によっ
て選択的に実施されるべきである。たとえば、プラズマ
噴射は四つの開放したシリンダ孔の一つ列の第１および
第３の孔に挿入されるようになった二つのガンの組を有
し、それらは引出されかつ割出しされたとき第２および
第４の孔に噴射することができ、そこで生産性を増大す
ることができる。またこの配置はコーティングされたが
現在はコーティングが行われていないシリンダへの高圧
冷却空気ジェットの導入を容易にし、コーティングの熱
は迅速に消散され孔の熱変形は防止される。またこの付
加的空気は収集された粉末を再循環する塵埃収集装置へ
の過剰噴射の付加的搬送体としても作用する。同様に、
ホーニング工具は固定具上に支持され、一連の段階的ホ
ーニンググリットが各孔において引続いて作業するため
工具を支持する固定具上で割出しによって供給される。
ホーニング加工は工程の最終段階であってプラトーホー
ニングを含むのが好ましく、すなわち、コーティング面
はまずコーティング面から約５０ミクロンを除去するた
め９０／ 100のグリットで加工され、第２にさらに１０
／２５ミクロンを除去する場合 300／ 400のグリットの
加工をうけ、最後に 600グリットホーニング工具がコー
ティングをほんの僅か除去して平滑な面を得るため使用
される。これらの各グリットのサイズまたはホーニング
工具は共通の固定具に連結された別々の軸に支持され、
それらは各孔に連続したプラトーホーニングを実施する
ため共同して割出される。この結果、いちじるしく正確
に仕上げられたコーティング面が得られ、面は中で運転
するピストンに対して一層精密に設計することができる
とともに摩擦係数をいちじるしく減少し、また熱伝導度
をエンジン燃焼工程の圧縮比を高い水準に維持すること
を可能にするものである。とくに注目すべきことは、
“ホーニング”工具が表面形状に従うことである。
グ工程は、下記のように、いずれも単一のまたはフィー
ドバック制御自動ロボット装置によって制御される単一
の固定具上に保持された二列また三列のガン５４によっ
て選択的に実施されるべきである。たとえば、プラズマ
噴射は四つの開放したシリンダ孔の一つ列の第１および
第３の孔に挿入されるようになった二つのガンの組を有
し、それらは引出されかつ割出しされたとき第２および
第４の孔に噴射することができ、そこで生産性を増大す
ることができる。またこの配置はコーティングされたが
現在はコーティングが行われていないシリンダへの高圧
冷却空気ジェットの導入を容易にし、コーティングの熱
は迅速に消散され孔の熱変形は防止される。またこの付
加的空気は収集された粉末を再循環する塵埃収集装置へ
の過剰噴射の付加的搬送体としても作用する。同様に、
ホーニング工具は固定具上に支持され、一連の段階的ホ
ーニンググリットが各孔において引続いて作業するため
工具を支持する固定具上で割出しによって供給される。
ホーニング加工は工程の最終段階であってプラトーホー
ニングを含むのが好ましく、すなわち、コーティング面
はまずコーティング面から約５０ミクロンを除去するた
め９０／ 100のグリットで加工され、第２にさらに１０
／２５ミクロンを除去する場合 300／ 400のグリットの
加工をうけ、最後に 600グリットホーニング工具がコー
ティングをほんの僅か除去して平滑な面を得るため使用
される。これらの各グリットのサイズまたはホーニング
工具は共通の固定具に連結された別々の軸に支持され、
それらは各孔に連続したプラトーホーニングを実施する
ため共同して割出される。この結果、いちじるしく正確
に仕上げられたコーティング面が得られ、面は中で運転
するピストンに対して一層精密に設計することができる
とともに摩擦係数をいちじるしく減少し、また熱伝導度
をエンジン燃焼工程の圧縮比を高い水準に維持すること
を可能にするものである。とくに注目すべきことは、
“ホーニング”工具が表面形状に従うことである。
【００１９】孔が完全に心出しされかつコーティングが
孔全面に均一に施されまた孔の変形を防止するため適切
に管理されるとき、最大誤差は±１５ミクロンで、コー
ティングされた面の予備切削は必要ない。ホーニングは
コーティング後に直接実施され、清掃のため最少の材料
が使用されかつ除去される。そこで、重大な経費削減が
達成される。心の外れた孔または正確に心出しされなか
った孔の場合、精密切削作業がホーニングの前に実施さ
れる。種々のテストが、本発明の方法に従って実施され
た減摩コーティング効果を比較するため実施された。図
１５および図１６に示すように、エンジントルクが本発
明によるコーティングされたシリンダ孔を有するテスト
エンジンに対してまず1500 rpmで測定され、また 750 r
pmでも測定された。鋳鉄のコーティングされないまたは
現在の生産形式のシリンダ孔に対する駆動トルクの水準
は、コーティングの異なった化学的性質から得られた差
異を示す他のコーティング面の駆動トルクよりかなり高
く示されている。たとえば、鉄−鉄酸化物がまた焼入れ
可能な鋼および固体潤滑剤の混合物、三番目に固体潤滑
剤粒子を封入した金属も示されている。
孔全面に均一に施されまた孔の変形を防止するため適切
に管理されるとき、最大誤差は±１５ミクロンで、コー
ティングされた面の予備切削は必要ない。ホーニングは
コーティング後に直接実施され、清掃のため最少の材料
が使用されかつ除去される。そこで、重大な経費削減が
達成される。心の外れた孔または正確に心出しされなか
った孔の場合、精密切削作業がホーニングの前に実施さ
れる。種々のテストが、本発明の方法に従って実施され
た減摩コーティング効果を比較するため実施された。図
１５および図１６に示すように、エンジントルクが本発
明によるコーティングされたシリンダ孔を有するテスト
エンジンに対してまず1500 rpmで測定され、また 750 r
pmでも測定された。鋳鉄のコーティングされないまたは
現在の生産形式のシリンダ孔に対する駆動トルクの水準
は、コーティングの異なった化学的性質から得られた差
異を示す他のコーティング面の駆動トルクよりかなり高
く示されている。たとえば、鉄−鉄酸化物がまた焼入れ
可能な鋼および固体潤滑剤の混合物、三番目に固体潤滑
剤粒子を封入した金属も示されている。
【００２０】同様に、コーティングされないシリンダ孔
と本発明に従ってコーティングされたシリンダ孔に対す
る燃料消費量が、図１７に示されている。本発明に従っ
てコーティングされた孔の摩擦および適当な熱伝導度を
維持する能力は、一層大きい燃料経済を達成する。本発
明の特殊な実施例を図示しかつ説明したが、この技術に
通じた人々には、種々の変更および変形が本発明から離
れることなく実施しうることが明らかであり、特許請求
の範囲のそのような変形および本発明の精神および範囲
に入る同等物をカバーすることを意図している。
と本発明に従ってコーティングされたシリンダ孔に対す
る燃料消費量が、図１７に示されている。本発明に従っ
てコーティングされた孔の摩擦および適当な熱伝導度を
維持する能力は、一層大きい燃料経済を達成する。本発
明の特殊な実施例を図示しかつ説明したが、この技術に
通じた人々には、種々の変更および変形が本発明から離
れることなく実施しうることが明らかであり、特許請求
の範囲のそのような変形および本発明の精神および範囲
に入る同等物をカバーすることを意図している。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、鋳造後表面処理を施す
ことにより、シリンダ内面に微小な凹凸を形成させ、コ
ーティング材料との結合を確実にし、必要な材料の量を
削減して製造経費を節約し、しかもエンジンの運転を改
善することができるエンジンブロックの製造方法が得ら
れた。
ことにより、シリンダ内面に微小な凹凸を形成させ、コ
ーティング材料との結合を確実にし、必要な材料の量を
削減して製造経費を節約し、しかもエンジンの運転を改
善することができるエンジンブロックの製造方法が得ら
れた。
【図１】本発明の方法を実施する連続工程を示す説明
図。
図。
【図２】図１の方法において新しい金属面を露出するセ
レーションを形成するため、切削作用をうけるシリンダ
孔の拡大断面図。
レーションを形成するため、切削作用をうけるシリンダ
孔の拡大断面図。
【図３】セレーションを切削された面の特性を示す図２
の部分拡大図。
の部分拡大図。
【図４】シリンダ孔壁にグリット噴射して新しい金属面
を露出するため所定位置に設置された装置を示す、通常
のＶ−８エンジンのシリンダ孔壁の列の一つを示す図
で、（ａ）はその中心断面正面図で、（ｂ）はグリット
噴射ノズルの拡大図。
を露出するため所定位置に設置された装置を示す、通常
のＶ−８エンジンのシリンダ孔壁の列の一つを示す図
で、（ａ）はその中心断面正面図で、（ｂ）はグリット
噴射ノズルの拡大図。
【図５】図４（ａ）のシリンダ孔壁の一部のいちじるし
く拡大した図。
く拡大した図。
【図６】図１の工程の一部としてシリンダ孔壁にプラズ
マエッチングを実施して新しい金属面を露出するため、
所定位置に設置された装置を示す、通常のＶ−８エンジ
ンのシリンダ孔壁の列の一つの中心断面正面図。
マエッチングを実施して新しい金属面を露出するため、
所定位置に設置された装置を示す、通常のＶ−８エンジ
ンのシリンダ孔壁の列の一つの中心断面正面図。
【図７】プラズマエッチングの効果を説明する図６のシ
リンダ孔壁の一部のいちじるしく拡大した図。
リンダ孔壁の一部のいちじるしく拡大した図。
【図８】シリンダ孔壁に放電腐蝕を実施するため、シリ
ンダブロックの表面部分の一部がその際利用される電解
槽に浸漬され、シリンダブロックの残りの表面部分が放
電腐蝕を防止するためマスクされた、通常のＶ−８エン
ジンの図。
ンダブロックの表面部分の一部がその際利用される電解
槽に浸漬され、シリンダブロックの残りの表面部分が放
電腐蝕を防止するためマスクされた、通常のＶ−８エン
ジンの図。
【図９】放電加工から得られたシリンダ孔壁の一部のい
ちじるしく拡大した図。
ちじるしく拡大した図。
【図１０】シリンダ孔表面のプラズマ噴射の実施を説明
するエンジンブロックの断面図。
するエンジンブロックの断面図。
【図１１】図１０の線１１−１１の方向に見た構造の中
心断面図。
心断面図。
【図１２】コーティングを塗布し、溶着する方法を示
す、プラズマ噴射ガンノズルのいちじるしく拡大した
図。
す、プラズマ噴射ガンノズルのいちじるしく拡大した
図。
【図１３】図１２に１３で示したプラズマ流の一部のい
ちじるしく拡大した図。
ちじるしく拡大した図。
【図１４】プラズマ沈着によって施されたコーティング
の一部の図。
の一部の図。
１０ エンジンブロック １１ シリンダ孔壁 １２ コーティング １３ 露出した面 １４ シリンダ軸線 １６ ホーニング工具 １７ 鋳型 １８ 洗浄槽 １９ 空気ジェット ２０ フライス工具 ２１ 環状セレーション ２２ 山 ２３ 谷 ２４ コーティング ２５ マスク ２６ ブロック面 ２７ グリット ２８ 円錐形ノズル ２９ 工具 ３０ 吸込装置 ３２ 新しい面 ３３ くぼみ ３６ ハロゲン原子 ３７ シリンダ壁面 ３８ プラズマヘッド ３９ 軸線 ４０ 支持板 ４１ 円弧状径路 ４２ ガン ４３ プラズマエッチング面 ４４ ひび割れ ４５ 活性面 ４６ 未露出孔面 ４７ 陽極 ４８ 電解質 ４９ パルス電圧 ５０ タングステン陰極 ５１ 銅陽極 ５２ イオン化したガス分子 ５３ 室 ５４ 噴射ガン ５５ アーク ５７ ノズル ５８ 粉末粒子 ５９ 目標 ６０ 殼体 ６２ 軸線 ６３ 軸線 ６４ 噴射パターン ６５ 目標面 ６７ 樋 ６８ 過剰噴射 ７０ 厚さ ７１ 吸込み ７２ ブロック底部 ７３ 端部 ７４ 通路 ７５ 冷却空気ジェット ７６ 第１コーティング層 ７７ 結合用コーティング層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 10/04 Ｆ１６Ｊ 10/04 (72)発明者 カルロ アルベルト ファシナリ アメリカ合衆国ミシガン州ファーミントン ヒルズ，ロレイン 28591
Claims (9)
- 【請求項１】 シリンダ孔壁がコーティングされたエン
ジンブロックを製造する方法において、 （ａ）アルミニウム合金のエンジンブロックを鋳造する
こと、 （ｂ）鋳造されたシリンダ壁から汚染物を除去して環状
の清浄な新しい金属面を得ること、 （ｃ）前記環状の清浄な面に固体潤滑剤粒子を含有する
粉末混合物とともにプラズマ噴射されたコーティングを
溶着させること、 （ｄ）前記シリンダ孔壁の真の軸線に対して前記コーテ
ィングを心出しすること、および （ｅ）前記心出しされたコーティングをホーニング加工
して最終的に仕上げることの各工程を含む前記方法。 - 【請求項２】 工程（ｃ）が 300〜 750ミクロンの厚さ
の範囲のコーティングを得るように実施され、工程
（ｄ）が前記各コーティングを前記真の軸線の周りに同
心になるまで粗切削することにより実施されることを含
む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 工程（ｃ）が 110〜 350ミクロンの範囲
のコーティング厚さを得るように実施され、工程（ｄ）
が前記シリンダ孔壁をプラズマ噴射の前に前記真の軸線
の周りに同心になるまで粗切削することにより実施され
ることを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 工程（ｄ）の心出しがシリンダのコーテ
ィング面の頂部から底部まで誤差を１５ミクロン以下に
収めることを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 工程（ｂ）が（ｉ）グリット噴射とその
後の油のない高圧空気の噴射、（ii）プラズマコーティ
ングの前の粗切削と組合わされたグリット噴射、（ii）
フロンまたは他のハロゲン化炭化水素を利用するプラズ
マエッチングのいずれか一つによって実施されることを
含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 工程（ｂ）が洗浄およびグリース除去に
よって実施され、その後にシリンダ孔面から新しい金属
面が露出され、前記新しい金属面の露出がグリット（シ
ョット）噴射、放電腐蝕およびセレーションの機械的切
削のいずれか一つによって実施される請求項１に記載の
方法。 - 【請求項７】 前記粉末混合物が、鉄酸化物、窒化ホウ
素を内蔵するニッケル、窒化ホウ素を内蔵する金属と混
合されたステンレス鋼、グラファイトまたは二硫化モリ
ブデン、フッ化カルシウム、フッ化リチウムおよび／ま
たはフッ化カルシウム、フッ化リチウム共融組成物のグ
ループから選択された固体潤滑剤を含む請求項１に記載
の方法。 - 【請求項８】 前記プラズマ噴射が過剰噴射された粉末
材料を噴射作業に再使用または再循環するように実施さ
れ、目標としない面が粘性印刷インクまたは高温シリコ
ンスポンジゴムのような高温エラストマを使用すること
によってマスクされる請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記プラズマ噴射が二層を形成するよう
に実施され、第１層がアルミ化ニッケルまたは４から１
０％のアルミニウム組成物を含む 434SSまたは 420SSま
たは８０／２０ニッケルクロームのボンドコーティング
であり、前記ボンドコーティング上に最終減摩コーティ
ングが実施される請求項１に記載の方法。
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