JPH0531566A - アルミ合金製鋳物及びその製造方法 - Google Patents

アルミ合金製鋳物及びその製造方法

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JPH0531566A
JPH0531566A JP21026691A JP21026691A JPH0531566A JP H0531566 A JPH0531566 A JP H0531566A JP 21026691 A JP21026691 A JP 21026691A JP 21026691 A JP21026691 A JP 21026691A JP H0531566 A JPH0531566 A JP H0531566A
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JP
Japan
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aluminum alloy
cast
cast iron
cylinder liner
iron member
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JP21026691A
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English (en)
Inventor
Shigezo Osaki
茂三 大崎
Yasushi Inoue
康 井上
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鋳鉄製部材と鋳物本体との接合部の密着性を高
めたアルミ合金製鋳物及びその製造方法を提供する。 【構成】外周面2aに酸化処理を施した後に窒化処理を
施したシリンダライナ2を、アルミ合金溶湯で鋳ぐるん
でシリンダブロックCBを鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミ合金製鋳物及びそ
の製造方法に関し、特に鋳鉄製部材を鋳ぐるんだアルミ
合金製鋳物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車においては軽量化が図ら
れ、特に重量の大きいエンジンのシリンダブロックにお
いては、鋳鉄製のシリンダブロックに代えてアルミ合金
製のシリンダブロックが広く採用されつつある。ところ
で、シリンダブロックのうちピントンが往復摺動するシ
リンダボアの内周面は耐摩耗性を要求されるため、アル
ミ合金製のシリンダブロックにおいては、例えば特開昭
61−142350号公報に記載されているように、鋳
鉄製シリンダライナをアルミ合金溶湯で鋳ぐるんでシリ
ンダボアを形成することが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載のアルミ合金製のシリンダブロックにおいて
は、注湯されたアルミ合金溶湯が凝固収縮する際に、ア
ルミ合金と鋳鉄との熱収縮率の違いにより、シリンダブ
ロック本体とシリンダライナとの接合部に隙間が発生す
るという問題がある。更に、この隙間により、シリンダ
ライナからシリンダブロック本体への熱伝導率が低下し
たりシリンダライナが変形して燃焼ガスに対するシール
性が低下するため、エンジン性能が低下するという問題
がある。
【0004】本発明の目的は、鋳鉄製部材と鋳物本体と
の接合部の密着性を高めたアルミ合金製鋳物及びその製
造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係るアルミ合
金製鋳物は、鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるんだ
アルミ合金製鋳物において、表面に酸化処理を施した後
に窒化処理を施した鋳鉄製部材を、アルミ合金溶湯で鋳
ぐるんだものである。
【0006】請求項2に係るアルミ合金製鋳物の製造方
法は、鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるんだアルミ
合金製鋳物の製造方法において、鋳鉄製部材の表面に酸
化処理を施し、次に、鋳鉄製部材の表面に窒化処理を施
し、次に、鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるむもの
である。
【0007】請求項3に係るアルミ合金製鋳物は、請求
項1のアルミ合金製鋳物において、前記鋳鉄製部材はエ
ンジンのシリンダライナであり、前記アルミ合金製鋳物
はエンジンのシリンダブロックであるものである。
【0008】
【作用】請求項1に係るアルミ合金製鋳物においては、
アルミ合金製鋳物は、表面に酸化処理を施した後に窒化
処理を施した鋳鉄製部材を、アルミ合金溶湯で鋳ぐるん
だものであり、酸化処理において鋳鉄製部材の表面には
ある種の酸化鉄からなる酸化物層が形成され、窒化処理
において酸化鉄中の酸素がガス化することにより鋳鉄製
部材の表面に多孔質の窒化物層が形成される。この鋳鉄
製部材を鋳ぐるんだアルミ合金製鋳物の鋳物本体と鋳鉄
製部材との接合部においては、窒化物層の表面の凹部に
はアルミ合金溶湯が充填され、接合部のアルミ合金溶湯
は、アンカー効果により鋳鉄製部材の表面に密着状に付
着するので、鋳物本体と鋳鉄製部材との接合部は、高い
結合力で接合され隙間のない密着性の高いものとなる。
【0009】請求項2に係るアルミ合金製鋳物の製造方
法においては、鋳鉄製部材の表面に酸化処理を施し、次
に、鋳鉄製部材の表面に窒化処理を施し、次に、鋳鉄製
部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるむ。酸化処理において鋳
鉄製部材の表面にはある種の酸化鉄からなる酸化物層が
形成され、窒化処理において酸化鉄中の酸素がガス化す
ることにより鋳鉄製部材の表面に多孔質の窒化物層が形
成される。アルミ合金溶湯は、窒化物層の表面の凹部に
充填されるとともに、アルミ合金溶湯の凝固時には、接
合部のアルミ合金溶湯は、アンカー効果により鋳鉄製部
材の表面に密着状に付着した状態に保持されるので、鋳
物本体と鋳鉄製部材との接合部は、高い結合力で隙間の
ない状態に接合される。
【0010】請求項3に係るアルミ合金製鋳物において
は、基本的に請求項1と同様の作用が得られる。即ち、
シリンダブロック本体とシリンダライナとの接合部は、
高い結合力で接合され隙間のない密着性の高いものとな
る。このようにシリンダブロック本体とシリンダライナ
とが接合されることにより、シリンダライナからシリン
ダブロック本体への熱伝導率を高めることが出来、燃焼
ガスに対するシール性を高めることが出来、エンジン性
能を高めることが出来る。
【0011】
【発明の効果】前記作用の項で説明したように、本発明
によれば次のような効果が得られる。請求項1に係るア
ルミ合金製鋳物によれば、酸化処理において鋳鉄製部材
の表面にはある種の酸化鉄からなる酸化物層が形成さ
れ、窒化処理において酸化鉄中の酸素がガス化すること
により鋳鉄製部材の表面に多孔質の窒化物層が形成され
る。この鋳鉄製部材を鋳ぐるんだアルミ合金製鋳物の鋳
物本体と鋳鉄製部材との接合部においては、窒化物層の
表面の凹部にはアルミ合金溶湯が充填され、接合部のア
ルミ合金溶湯は、アンカー効果により鋳鉄製部材の表面
に密着状に付着するので、鋳物本体と鋳鉄製部材との接
合部は、高い結合力で接合され隙間のない密着性の高い
ものとなる。
【0012】請求項2に係るアルミ合金製鋳物の製造方
法によれば、酸化処理において鋳鉄製部材の表面にはあ
る種の酸化鉄からなる酸化物層が形成され、窒化処理に
おいて酸化鉄中の酸素がガス化することにより鋳鉄製部
材の表面に多孔質の窒化物層が形成される。アルミ合金
溶湯は、窒化物層の表面の凹部に充填されるとともに、
アルミ合金溶湯の凝固時には、接合部のアルミ合金溶湯
は、アンカー効果により鋳鉄製部材の表面に密着状に付
着した状態に保持されるので、鋳物本体と鋳鉄製部材と
の接合部は、高い結合力で隙間のない状態に接合され
る。
【0013】請求項3に係るアルミ合金製鋳物によれ
ば、基本的に請求項1と同様の効果が得られる。即ち、
シリンダブロック本体とシリンダライナとの接合部は、
高い結合力で接合され隙間のない密着性の高いものとな
る。このようにシリンダブロック本体とシリンダライナ
とが接合されることにより、シリンダライナからシリン
ダブロック本体への熱伝導率を高めることが出来、燃焼
ガスに対するシール性を高めることが出来、エンジン性
能を高めることが出来る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例はエンジンのシリンダブロックCB
の製造方法に本発明を適用したものである。 第1工程:図1に示すように、表1の成分の合金鋳鉄を
用いてシリンダライナ2を製作した。
【表1】 第2工程:図2に示すように、シリンダライナ2の外周
面2aに機械加工により螺旋状溝3を形成し、その後シ
リンダライナ2にアセトンで脱脂処理を施した。尚、螺
旋状溝3は、シリンダライナ2からシリンダブロック本
体4への熱伝導率を高めるためのものである。 第3工程:図3に示すように、シリンダライナ2を50
0°Cの加熱炉に1時間保持して、シリンダライナ2の
表面にFe3 4 (四酸化三鉄)からなる厚さ約5〜1
0μmの薄い酸化物層5を形成した。 第4工程:図4に示すように、シリンダライナ2をMC
N(シアン塩)とMCNO(シアン酸塩)を主成分とし
た590°Cの塩浴6に1時間浸漬して、シリンダライ
ナ2の表面にタフトライド処理(ソルト軟窒化処理)を
施した。その後、シリンダライナ2を塩浴6から取出し
て水洗し、次に、シリンダライナ2を乾燥させた。この
ように高温の塩浴6を用いてタフトライド処理を施すこ
とにより、酸化物層5をなすFe3 4 が分解し、その
鉄分及びシリンダライナ2の表層の鉄分と塩浴6中のM
CN及びMCNOとに含まれる窒素とが反応してFeN
(窒化鉄)からなる厚さ10〜15μmの窒化物層7が
形成されるとともに、Fe3 4 に含有された酸素がガ
ス化して抜け出ることにより、図5に示すように、窒化
物層7は多孔質となりその表面には多数の凹部8が形成
される。
【0015】第5工程:図6に示すように、シリンダラ
イナ2をシリンダブロック鋳造用のダイカスト金型10
の所定部位にセッティングし、その後約670°Cのア
ルミ合金溶湯をキャビティ11に注湯してシリンダライ
ナ2を鋳ぐるみ、図7に示すように、シリンダブロック
CBを鋳造した。
【0019】このようにして得られたシリンダブロック
CBを切断して、シリンダブロック本体4とシリンダラ
イナ2との接合部を顕微鏡で観察したところ、図8に示
すように、窒化処理によりシリンダライナ2の外周面2
aに形成された窒化物層7の凹部8にはアルミ合金が充
填され、接合部のアルミ合金は、アンカー効果によりシ
リンダライナ2の外周面2aに密着状に付着しており、
接合部は隙間なく密着状に接合されていることが確認さ
れた。このようにシリンダブロック本体4とシリンダラ
イナ2とが接合されることにより、シリンダライナ2か
らシリンダブロック本体4への熱伝導率を高めることが
出来、燃焼ガスに対するシール性を高めることが出来、
エンジン性能を高めることが出来る。
【0020】
【別実施例】本実施例は、タフロイド処理に代えてガス
軟窒化処理によりシリンダライナの表面に窒化物層を形
成するものである。先ず、前記実施例と同様のシリンダ
ライナを350°Cの加熱炉に3時間保持して、シリン
ダライナの表面に薄い酸化物層を形成し、次にシリンダ
ライナをアンモニアガス中に2時間保持してガス軟窒化
処理を行い、シリンダライナの表面に多孔質の窒化物層
であってその表面に多数の凹部を有する窒化物層を形成
し、次にシリンダライナを670°Cのアルミ合金溶湯
で鋳ぐるみんでシリンダブロックを鋳造した。このよう
にして得られたシリンダブロックを切断して、シリンダ
ブロック本体とシリンダライナとの接合部を顕微鏡で観
察したところ、前記実施例と同様に、接合部は隙間なく
密着状に接合されていることが確認された。
【0021】次に、比較のために、従来の方法で鋳造し
たシリンダブロックについて説明する。このシリンダブ
ロックは、表2の成分の合金鋳鉄からなるシリンダライ
ナの外周面に螺旋状溝を形成し、その後シリンダライナ
をアセトンで脱脂処理し、次にシリンダライナをダイカ
スト金型にセッティングして680°Cのアルミ合金溶
湯で鋳ぐるんだものである。このシリンダブロックを切
断して、シリンダブロック本体とシリンダライナとの接
合部を観察したところ、約27〜46μmの隙間が確認
された。
【表2】 尚、前記実施例において、加熱炉の温度を500°C以
外の温度に設定することも可能であるが、560°C以
上に設定すると、シリンダライナ2の表面にFe3 4
よりも不安定なFeO(酸化第1鉄)からなる酸化物層
が形成されやすいうえ、酸化物層が厚くなって窒化物層
の形成が阻害されるという問題があり、一方、300°
C以下に設定すると、酸化物層の形成に長い時間を要す
るという問題があるため、加熱炉の温度は300°C〜
560°Cの範囲内に設定することが望ましい。また、
この場合の必要加熱時間は1時間〜4時間の範囲内で設
定することが望ましい。尚、前記製造方法はシリンダブ
ロックの鋳造に限らず、鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で
鋳ぐるんだ種々のアルミ合金製鋳物の鋳造に適用できる
ことは勿論である。加えて、アルミ合金製鋳物を、ダイ
カスト以外に溶湯鍛造や金型鋳造で製造することも有り
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダライナの縦断面図である。
【図2】シリンダライナの部分拡大縦断面図である。
【図3】酸化処理後のシリンダライナの部分断面図であ
る。
【図4】シリンダライナの窒化処理工程を示す説明図で
ある。
【図5】窒化処理後のシリンダライナの部分断面図であ
る。
【図6】シリンダライナのダイカスト金型へのセッティ
ングを示す説明図である。
【図7】シリンダブロックの縦断面図である。
【図8】シリンダブロック本体とシリンダライナとの接
合部の部分断面図である。
【符号の説明】
CB シリンダブロック 2 シリンダライナ 2a 外周面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 1/00 K 8503−3G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるん
    だアルミ合金製鋳物において、 表面に酸化処理を施した後に窒化処理を施した鋳鉄製部
    材を、アルミ合金溶湯で鋳ぐるんだことを特徴とするア
    ルミ合金製鋳物。
  2. 【請求項2】 鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるん
    だアルミ合金製鋳物の製造方法において、 鋳鉄製部材の表面に酸化処理を施し、 次に、鋳鉄製部材の表面に窒化処理を施し、 次に、鋳鉄製部材をアルミ合金溶湯で鋳ぐるむことを特
    徴とするアルミ合金製鋳物の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記鋳鉄製部材はエンジンのシリンダラ
    イナであり、前記アルミ合金製鋳物はエンジンのシリン
    ダブロックであることを特徴とする請求項1に記載のア
    ルミ合金製鋳物。
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