JPH10280185A - 鋳物のコーティングの前処理方法およびコーティング処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短い処理時間で、削りくずや廃液等が発生せ
ず、処理時に砥石、砥粉、エッチング液等の消耗品が不
要でコストが安価な鋳物のコーティングの前処理方法お
よびコーティング処理方法を提供する。 【解決手段】 凹凸を有する鋳物表面２２に部材１６を
圧接して該表面２２を塑性変形させることにより上記凹
凸を小さくすることを特徴とする鋳物のコーティングの
前処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物表面のコーテ
ィングの前処理方法およびコーティング処理方法に関す
る。さらに詳しくは、アルミシリンダ等の円筒鋳物の内
径表面にメッキ等のコーティングを施す前に行う前処理
方法およびコーティング処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、鋳物表面に施すメッキ等のコーテ
ィングにおいては、鋳物表面の鋳造巣などの凹凸に起因
し、コーティング被膜面の凹凸や肌荒れなどの外観品質
上の問題やコーティング被膜のフクレ、ワレなどの機能
上の問題が発生する。この問題を防止する目的で、従来
はエッチング、ボーリングまたはバフ研磨等の化学的ま
たは物理的手法により、上記鋳物表面を溶解したり研磨
したりして表面の凹凸を除去したのち、コーティングを
施している。

【０００３】上述したように、従来の鋳物のコーティン
グの前処理方法においては、鋳物表面を溶解処理したり
研磨処理したりして該鋳物表面の凹凸を除去していた
が、凸部の最高部から凹部の最低部まで処理しなければ
ならないため、処理時間が長くかかったり、処理不足に
より凹部が残留することがあったりした。また、溶解処
理の場合は廃液が、研磨処理の場合は削りくずや切りく
ずが発生した。そして、溶解処理の場合はエッチング液
等、研磨処理の場合は砥石や砥粉等、多量の消耗品が必
要であるため、コストが嵩んだり、過度の溶解処理また
は研磨処理により前加工の寸法精度が損なわれるおそれ
があった。さらに、鋳造巣を表面層の内部にもつ鋳物の
場合は、上記過度の溶解処理または研磨処理により鋳造
巣を新たな凹部として鋳物表面に表出させてしまう等の
問題があり、コストが嵩むわりには明確な効果が得られ
ないことが多かった。

【０００４】図９〜図１２は、従来の前処理を施した鋳
物表面とその内部の断面を示す模式図である。図９に模
式的に示した加工処理前の鋳物表面２６はコーティング
前の鋳物表面２６であり、問題となる凹凸がある。図１
０に示す鋳物表面２７は加工処理中の鋳物表面２７であ
り、加工処理前の鋳物表面２６の深さ方向の位置を表す
◆より上記鋳物表面２７の位置は深さ方向に後退し始め
ている。図１１に示す鋳物表面２８は加工処理後の鋳物
表面２８であり、この表面の凹凸は、溶解処理または研
磨処理によりかなり消失したが、鋳物表面２８自体は、
加工処理前の表面位置を表す◆より深さ方向に後退して
いる。この深さ方向の後退分ｄが、切りくずや削りくず
またはエッチング液の廃液等の廃棄物となる。また、処
理深さは上記鋳物表面２６の凹部を消失させる程度が適
正と考えられるが、予めこの深さを測定するのは困難で
あり、加工処理が不足する場合はその効果を失うため、
過分な処理深さを常に必要とされる。このため、処理時
間も長時間となり、上記廃棄物や砥石やエッチング液等
の消耗量が増大する。さらに、図１２は図１１の表面層
内部の断面を示す模式図である。この図からわかるよう
に、従来法では鋳物表面を溶解処理または研磨処理によ
り加工処理して除去するだけであるため、内在する鋳造
巣２９の処理は不可能であり、むしろ加工処理後に該鋳
造巣２９は新たな凹部３０となって鋳物表面３１に表出
してしまい、明確な効果が得られないことが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、短い処理時間で、削りくずや廃
液等が発生せず、処理時に砥石、砥粉、エッチング液等
の消耗品が不要な鋳物のコーティングの前処理方法およ
びコーティング処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するためになされたものであり、その要旨は、鋳物表
面に部材を圧接して該表面を塑性変形させることにより
上記鋳物表面上の凹凸を小さくすることを特徴とする鋳
物のコーティングの前処理方法と、鋳物表面に部材を圧
接して該表面を塑性変形させることにより上記鋳物表面
上の凹凸を小さくし、この表面の上にコーティングを施
すことを特徴とする鋳物のコーティング処理方法と、鋳
物表面に部材を圧接して該表面を塑性変形させることに
より上記鋳物表面上の凹凸を小さくし、この表面に溶解
処理または研磨処理を施し、この表面の上にコーティン
グを施すことを特徴とする鋳物のコーティング処理方法
にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら、本発
明に係る鋳物のコーティングの前処理方法を詳細に説明
する。図１は鋳物表面の凹凸形状を示す概念図であり、
そのうち、 (a)は本発明に係る前処理を施す前の鋳物表
面の凹凸形状、 (b)は本発明に係る前処理を施した後の
鋳物表面の凹凸形状、 (c)は従来の前処理を施した後の
鋳物表面の凹凸形状、(d)は従来の前処理が不足したと
きの鋳物表面の凹凸形状、(e) は従来の前処理が過度の
ときの鋳物表面の凹凸形状を示す。

【０００８】これらの図において、 (a)については、鋳
物表面１に鋳造巣などによる凹凸があり、この上からコ
ーティングを施すとコーティング被膜の肌荒れによる外
観品質の低下を招いたり、コーティング被膜のフクレや
ワレなどを招いたりして、耐食性や耐摩耗性を必要とす
るものに用いる場合には機能上の問題を引き起こすおそ
れがある。(b) については、破線で示す鋳物表面の凸部
２をローラーによって圧縮、塑性変形させることにより
凹部を盛り上げ、実線３で示すようになだらかな形状に
仕上げている。このときの各部位の形状の変化を細い矢
印４で示す。また、鋳物表面の加工量の大きさを示す右
側の太い矢印５は (c)に示す矢印６よりも短くなる。こ
れは、鋳物表面の凸部２の圧縮によって同時に凹部７の
盛り上がりが起こるため、加工量は凸部２を平坦の状態
にするだけで済むからである。 (c)については、鋳物表
面の凸部の最高部８から凹部の最低部９まで加工処理し
なければならないため、(b) よりも加工量が大きくな
る。

【０００９】また、従来は処理時間を調整することによ
り加工量を変化させるが、砥石やエッチング液等が磨耗
したり劣化したりすると、同じ処理時間でも (d)の実線
１０に示すように凹部１１が残留してしまう場合があ
る。これは、鋳物表面の凸部と凹部の処理断面形状が異
なり、処理深さに比例して処理難度が増すので、従来の
方法では凹部の処理が困難となるためである。この場
合、従来法では (e)に示すように、適正よりもやや過度
の加工処理を行って過分な加工量１２を維持しなければ
ならず、前加工の寸法精度を損なうおそれがあるほか、
砥石やエッチング液等の過度の磨耗や劣化が起こる。

【００１０】一方、本発明では前処理が不足した場合で
も、上記図１ (b)における一点鎖線１３に示すように凸
部を低くなだらかに、凹部を浅く滑らかな波形状に仕上
げることができるため、処理前の凹部がそのまま残留す
ることがなく、外観品質上および機能上においても効果
的である。また、前処理が過度な場合でも、従来法の溶
解処理、研磨処理と異なり、本発明に係る前処理方法は
鋳物表面に圧縮による塑性変形を与えるだけなので、過
分な前処理によって前加工の寸法精度を損なうおそれが
少ない。

【００１１】図２および図３は、本発明に係る前処理装
置、つまりアルミシリンダ１４のボア内径表面に本発明
の前処理を施す装置を示す。図２はこの前処理装置の平
面図、図３はその正面図である。図中、１５は処理ツー
ル、１６はローラーを示し、アルミシリンダ１４のボア
内径表面１７にローラー１６を圧接するように処理ツー
ル１５を設置し、該処理ツール１５を矢印１８のように
回転させながら軸心方向１９に送って処理する。ローラ
ー１６は処理ツール１５の回転に伴ってボア内径表面１
７を圧縮しながらこの表面上を転動するため、このボア
内径表面１７の上の凹凸は、図１(b) の実線３に示すよ
うな滑らかな波形状に仕上がる。

【００１２】図４は、図２のＡ−Ａ線による縦断面図で
ある。処理ツール１５のローラー１６はアルミシリンダ
１４のボア内径表面１７に図のように圧接しており、処
理ツール１５の回転に伴い、ローラー１６は自転しなが
ら処理ツール１５とともに回転する。この状態で、処理
ツール１５を軸心方向１９に送って、ボア内径表面１７
の全面を加工処理する。

【００１３】図５〜図８は、図４のボア内径表面１７と
その内部の断面を示す模式図である。図５におけるボア
内径表面２０は、本発明に係る前処理を施す前の表面で
あり、上述したように問題となる凹凸２１がある。図６
におけるボア内径表面２２は加工処理中の表面であり、
ローラー１６による圧接、塑性変形により、アルミシリ
ンダ１４の上部におけるボア内径表面２３では凸部が消
失し、中央部でも塑性変形による表面の盛り上がりによ
って凹部も消失を始めている。このように、凸部の圧縮
と同時に凹部の処理も行えるため、加工処理時間は短
い。図７におけるボア内径表面２４は加工処理後の表面
であり、表面の凹凸は消失し、凸部が低くなだらかに、
凹部が浅く滑らかな波形状に仕上がっている。また、加
工処理を施す前のボア内径表面２０の深さ方向の位置を
表す◆近傍にボア内径表面２４があり、加工処理前の寸
法精度を損なわないばかりか、切りくずや削りくず、廃
液等を発生しない。図８は図７のボア内径表面２４の表
面層内部を示すが、アルミ鋳物の場合はコーティング前
の表面層およびその内部には鋳造巣２５が存在すること
が多く、本発明の前処理では、圧接による表面の塑性変
形時にこの鋳造巣２５が微小化または消失する。

【００１４】

【実施例】次いで、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明する。 ［実施例１］表１は、ボア径φ７６．５mmの２ストロー
クアルミシリンダの内径表面に本発明と従来法の前処理
を施して、該表面の表面形状を比較したものである。こ
の表において、実施例１は、直径φ１４mm、長さ３６mm
のローラー８本を有する処理ツールを回転数２００r.p.
m.、送り速度１００mm/minの条件で、上記アルミシリン
ダを深さ４５μｍまで圧接したのち、その表面の凹凸状
態を触針式表面粗さ計にてカットオフ０．８mm、測定長
さ２．４mm、測定速度０．３mm／s の条件の下で測定し
た。次いで、上記シリンダを円筒長手方向に縦割りし、
浸透式カラーチェッカーにて凹部の数を測定した。実施
例１では、最高部と最低部の高さの差を表すＲｍａｘは
０．２４μｍであり、滑らかな波形状に仕上がってい
る。

【００１５】続いて、従来法を比較例１としてボーラー
によって回転数８００r.p.m.、送り速度１００mm/minの
条件で、深さ７００μｍまで処理し、その表面の凹凸状
態を実施例１と同様に測定した。比較例１ではＲｍａｘ
が６．５２μｍであり、表面に凹凸がまだ若干残ってお
り、ボーラーの送り速度をさらに遅くするか、１回の処
理量を減らして繰り返し処理するなど、処理時間の長く
なる方法によってのみ改善が期待できる。また、浸透式
カラーチェッカーによる凹部の数のチェックにより、実
施例１ではアルミシリンダーのスカート部に２個、比較
例１ではウォール部に４４個の凹部が確認された。従来
法においては更に深さ方向に処理量を増やさなければこ
の凹部の除去は不可能であり、処理時間の長時間化とと
もに、廃棄物、砥石やエッチング液等の多量消耗を招い
てコストが高くなるばかりでなく、前加工の寸法精度を
損なうおそれがある。

【００１６】

【表１】

【００１７】［実施例２］さらに、実施例２は、実施例
１と同じローラー加工処理を施したアルミシリンダに厚
さ約１００μｍのニッケルメッキとホーニング仕上げを
行ったものであり、あわせて表面の処理状態も測定し
た。続いて、比較例２として、比較例１と同じボーラー
加工処理を施したアルミシリンダに厚さ約１００μｍの
ニッケルメッキとホーニング仕上げを施し、測定を行っ
た。これらの結果を表２に示す。実施例２のローラー加
工処理後の結果（Ｒｍａｘ）は実施例１と同等であり、
比較例２のボーラー加工処理後の結果（Ｒｍａｘ）も比
較例１とそれぞれ同等であった。さらにメッキとホーニ
ング仕上げを施した後の結果（Ｒｍａｘ）は、実施例２
が比較例２をやや上回る程度であった。しかし、実施例
２と比較例２で用いられたアルミシリンダを、３２５℃
で１Ｈ保持したのち水冷を施す熱衝撃試験によって、ア
ルミシリンダ表面とメッキ被膜の密着性を確認したとこ
ろ、実施例２ではメッキ被膜にフクレ、ワレとも発生し
なかった。しかし、比較例２ではシリンダウォール部に
３個のフクレと９個のワレが発生し、従来法に比較して
本発明による効果の大きさが確認できた。

【００１８】

【表２】

【００１９】以上、本実施例においてはアルミ鋳物につ
いて説明したが、アルミ以外の材質でも同様の効果があ
ることは明白であり、形状もシリンダ等の円筒体に限定
されず、メッキや塗装などのコーティングを施す前の前
処理を必要とする全てのものに利用が可能である。ま
た、実施例で使用した処理ツールのローラーの大きさや
数もこの限りではない。

【００２０】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る鋳物及び
そのコーティングの前処理方法によれば、 (1) 加工処理量が少ないため、短時間で処理できる。 (2) 削りくずや切りくず等の廃棄物が発生しないため、
加工処理後の清掃が少なくてすみ、衛生的である。 (3) 従来用いていた砥石やエッチング液等の消耗品が不
要になるため、コスト削減になる。 (4) 鋳物表面を滑らかな波形状に仕上げることができ
る。 (5) 鋳物表面を圧接して塑性変形させるのみの加工であ
るため、前加工の寸法精度を損なうおそれが少ない。 (6) 従来の溶解処理や研磨処理と合わせて行うと、鋳物
の表面層内部の鋳造巣などの空隙を微小化または消失さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本図のうち、(a) は本発明に係る前処理を施す
前の鋳物表面の凹凸形状を示す概念図、(b) は本発明に
係る前処理を施した後の鋳物表面の凹凸形状を示す概念
図、(c) は従来の加工処理を施した後の鋳物表面の凹凸
形状を示す概念図、(d)は従来の加工処理が不足した場
合の鋳物表面の凹凸形状を示す概念図、(e) は従来の加
工処理が過度の場合の鋳物表面の凹凸形状を示す概念図
である。

【図２】本発明に係る前処理装置の平面図である。

【図３】本発明に係る前処理装置の正面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線による縦断面図である。

【図５】本発明に係る前処理を施す前の鋳物表面近傍の
断面を示す模式図である。

【図６】本発明に係る前処理を施している鋳物表面近傍
の断面を示す模式図である。

【図７】本発明に係る前処理を施した後の鋳物表面の断
面を示す模式図である。

【図８】本発明に係る前処理を施した後の鋳物表面およ
び内部の断面を示す模式図である。

【図９】従来の加工処理を施す前の鋳物表面の断面を示
す模式図である。

【図１０】従来の加工処理を施している鋳物表面の断面
を示す模式図である。

【図１１】従来の加工処理を施した後の鋳物表面近傍の
断面を示す模式図である。

【図１２】従来の加工処理を施した後の鋳物表面および
内部の断面を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 鋳物表面 ２ 凸部 ３ 実線 ４ 細矢印 ５ 太矢印（加工量） ６ 太矢印（加工量） ７ 凹部 ８ 最高部 ９ 最低部 １０ 実線 １１ 凹部 １２ 加工量 １３ 一点鎖線 １４ アルミシリンダ １５ 処理ツール １６ ローラー １７ 鋳物表面 １８ 矢印 １９ 軸心方向 ２０ 鋳物表面 ２１ 凹凸 ２２ 鋳物表面 ２３ 鋳物表面 ２４ 鋳物表面 ２５ 鋳造巣

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物表面に部材を圧接して該表面を塑性
   変形させることにより上記鋳物表面上の凹凸を小さくす
   ることを特徴とする鋳物のコーティングの前処理方法。
2. 【請求項２】 鋳物表面に部材を圧接して該表面を塑性
   変形させることにより上記鋳物表面上の凹凸を小さく
   し、この表面の上にコーティングを施すことを特徴とす
   る鋳物のコーティング処理方法。
3. 【請求項３】 鋳物表面に部材を圧接して該表面を塑性
   変形させることにより上記鋳物表面上の凹凸を小さく
   し、この表面に溶解処理または研磨処理を施し、この表
   面の上にコーティングを施すことを特徴とする鋳物のコ
   ーティング処理方法。