JPH0134737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアルミニウムダイカスト部品の圧洩れ
の原因となる欠陥を含浸処理によつて密封する方
法の改良に関するものである。 一般に、アルミニウムのダイカスト法は製品形
状設計の自由度が大であるとの特色を利用して各
種機械部品の製作に適用されているが、耐圧を要
求される機械部品の場合には鋳造欠陥上の問題が
ある。一般に鋳造欠陥は内部欠陥と外部欠陥に大
別されるが、ひけ巣、ブローホール、ポロシテイ
などの内部欠陥が主としてダイカスト部品の耐圧
に悪影響を与えることは言うまでもない。ところ
で現在のダイカスト法の趨勢は高速高圧ダイカス
ト法に向かつており、大型のダイカスト部品を高
能率で生産するうえでは成果をあげているが、こ
れを耐圧と流体の密封性が要求される用途に用い
ると鋳造内部欠陥による難点を免かれることがで
きなかつた。そこで、ダイカスト鋳造技術上の工
夫によりかかる欠陥を少なくするための努力が
種々なされているが、ミクロンオーダー乃至測定
困難なほどの微小内部欠陥であつても圧洩れの原
因となるので、ダイカスト鋳造技術だけで圧洩れ
原因を根絶するには至つていない。 上述のような耐圧を要求されるダイカスト部品
の一例を挙げると、自動車空調用カーコンプレツ
サーのハウジングがあり、特にフロントハウジン
グ部にはＯリング溝及びオイル用通し穴をダイカ
スト後加工すると、これらの部分で鋳造内部欠陥
が露出して、圧洩れの原因となり易い。すなわ
ち、上記ハウジングにおいて、表面に近い部分あ
るいは薄肉部分では鋳造内部欠陥は形成され難い
が、その他の部分では連続した穴状の欠陥を通つ
てハウジング内部のオイル又は冷媒ガスが外に洩
出して、冷媒ガス等が、カーコンプレツサーの使
用中に、失なわれる。ここで、どの程度の大きさ
の鋳造内部欠陥によつて圧洩れが起こるか又は起
こらないかに関しては、その径、長さによつて左
右され、しかも欠陥が表面に近いところで拡大さ
れているかどうか、あるいは表面欠陥の有無等に
よつても左右されるので、一概には決められな
い。そこで、従来はダイカスト部品全体に以下に
述べる含浸処理を施こして来た。 従来の含浸処理法の一つはケイ酸ソーダなどの
水ガラスを用いるものであり、ドブ漬法、内部加
圧法又は真空−加圧法の何れかにより、ダイカス
ト部品表面に露出している鋳造欠陥部よりその内
部に含浸させ、次に水ガラスを加熱処理により主
としてガラス化による硬化をさせ、密封化を図る
ものであつた。ここで、密封剤に要求される性質
としては密封性、耐油性、耐水性、耐熱性、操作
性及びコストが優れていることが挙げられる。密
封剤としての水ガラスは、硬化のために、80℃で
２時間程度の加熱処理を行ない、その後１日程度
の放置処理を行なうことが、不可欠であり、硬化
処理時間が長いことが操作性上の一つの問題であ
つた。さらに重大な問題は、これらの硬化処理中
にあるいはダイカスト部品のユーザーで水ガラス
が鋳造内部欠陥の孔部より一部吹出して、結果的
には例えばコンプレツサー内に混入して、摺動部
を庇つけ、あるいは場合により密封性が劣化する
という点にあつた。主として、このような問題が
あるために、密封剤としてはフエノール、ポリエ
ステル又はアクリル等の樹脂を主成分とする有機
系密封剤が現われ、現在の主流になつている。と
ころが有機系密封剤の最大の欠点は無機系密封剤
に比較して５〜10倍程度もコスト高となることで
あり、他にも無機系密封剤に比較して耐熱性が低
いために、ダイカスト部品を高温にさらされる用
途に使用すると圧洩れが起こるという危険もあ
る。 本発明者は、無機系密封剤としての水ガラスが
従来吹出しの問題のために耐圧及び流体の密封性
を要求されるダイカスト部品に対しては使用でき
なかつたという事態を根本的に改善し、しかも従
来硬化のために比較的長い時間を必要としていた
欠点も解消して、有機系密封剤よりはコスト的に
有利な水ガラスを耐圧ダイカスト部品に使用でき
る含浸密封方法の開発研究を行なつた。 本発明の最大の特徴は、従来全く採用されてい
なかつた酸処理によつて水ガラスを硬化させる
と、従来の水ガラスの諸問題が根本的に解決され
ることを見出した点にある。 以下、本発明の理解を容易にするために、図面
を参照としつつ、本発明及び従来法を詳しく説明
する。 第１図及び第２図は鋳造欠陥を有するアルミニ
ウムダイカスト部品１の断面を模式的に示してい
る。前述のように圧洩れの原因となる鋳造欠陥は
該部品内外面間で連続した欠陥であり、鋳造欠陥
の種類は引け巣、ブローホール等の内部欠陥であ
り、表示欠陥も圧洩れに関与している。第１図及
び第２図には、最も圧洩れを起こし易いと考えら
れる鋳造欠陥として、内部に密封剤が溜まる大き
な引け巣もしくはブローホールがあり、これに小
さなブローホール又はポロシテイもしくは表面割
れが連続しているものが示されている。以下、説
明の都合上これをブローホールと称し、図面では
“２”として表わしてある。なお図面において、
“３”は含浸された密封剤（以下含浸液と称する）
である。かかる含浸液３を従来の水ガラス法にて
80℃に加熱すると第２図の如く吹出し３′が発生
する。この原因は含浸液中に小さな蒸気泡４が発
生することにあると考えられている。一方、有機
系密封剤の場合は嫌気性樹脂の使用により吹出し
３′は防止されていたが、密封性能が劣りまたコ
スト高等の欠点があつた。 従来の水ガラス硬化法では、80℃にて２〜３時
間の加熱処理後１日の放置が行なわれていたこと
は上述のとおりであり、その硬化（固化）機構は
ガラス反応に基づいている。なお、その硬化が完
全に停止するには数カ月を要すると認識されてお
り、ガラス化反応進行中にはブローホール２の密
封が不十分な状態であるといえる。これに対し
て、本発明の酸処理の場合は、水ガラスのゲル化
反応が起こりしかも反応速度が大であるという特
色がある。本発明の最大の特色は吹き出し３′が
起こらないという点にあり、ゲル化反応により水
ガラスを硬化させれば、従来ガラス反応の場合の
ような吹出し３′が実用上ほぼ完全に解消するこ
とができた。なお、本発明者の実験を検討した結
果では、水ガラスがゲル化反応によつて完全に固
化しているのではなく、また完全に固化させなく
とも圧洩れ防止の目的上支障ないことが分かつ
た。さらに、ゲル化反応は水ガラス反応よりも反
応速度が大であるから、本発明の酸処理によつて
水ガラスの硬化がブローホール２の出口部で急速
に進行し、酸処理後のダイカスト部品１の放置又
は使用中にも吹出し３′が有効に防止されている
ものと考えられる。 本発明においてはアルミニウムダイカスト部品
を含浸密封処理対象としているから、水ガラスと
反応させる酸によつてアルミニウムが浸食された
のでは好ましくない。そこで、アルミニウムが不
動態化し易い性質を利用して、基本的には酸化性
酸を用いると、アルミニウムダイカスト部品を実
用上損傷することなく含浸密封の目的を達成する
ことができる。本発明者は塩酸、硝酸、硫酸、ク
エン酸、ギ酸及び酢酸の濃度を2Nとし、また蓚
酸を濃度1Nとしアルミニウムの腐食減量を試験
したところ、塩酸を除いて、殆んど腐食減量がな
いことを確認した。特に有機酸が良好な結果を示
した。また、塩酸以外の上記酸を使用して水ガラ
スのゲル化を試験したところ、含浸液１グラムに
対して0.5〜1.0mlの酸添加量にて十分なゲル化が
起こつた。基本的には、アルミニウムを浸食しな
い酸であれば、本発明においては使用可能であ
り、例としては、リン酸、塩素酸、沃素酸、セレ
ン酸、ヒ酸、ホウ酸、酒石酸、ベンゼン、スルホ
ン酸がある。上記酸を１種以上混合して使用して
もよい。酸添加量を定めるうえでは、水ガラスは
高分子であり正確な酸モル濃度を規定するのは現
実的ではない。また含浸液は水ガラス以外に水分
等を含有しているから含浸液に対する酸添加重量
比率を定めることも現実的ではない。以上の理由
より所定含浸液に対して酸添加量を実験的に定め
るべきである。 次に、水ガラスとしては、基本的にはケイ酸ア
ルカリ塩を主成分とするものであり、アルカリ成
分としてはナトリウム、リチウム及びカリウムの
少なくとも１種、特にナトリウムが用いられる公
知の水ガラスであれば何ら制限はない。さらに、
水ガラスは広義ではFe₂O₃、その他の金属酸化物
を含むものであつてもよい。なお、最狭義の水ガ
ラスはXSiO₂・YNa₂Oの化学式で組成が表わさ
れ、Ｙ＝１としたとき、Ｘ＝２〜４の範囲のもの
である。また、含浸密封処理用水ガラスとして
は、上記充填剤の他に収縮防止剤等を含むものが
市販されており、これであつても何ら差支えな
い。 さらに、本発明の処理対象であるアルミニウム
は、通常ダイカスト用として用いられているJIS
−Ｈ−2212系合金を含むものであり、純アルミニ
ウムに限定されないことはいうまでもない。 以下、本発明の実施態様について説明する。 既に述べたように従来の水ガラスの加熱硬化法
の欠点は硬化時間が長いところにあつたが、この
点は酸の作用により抜本的に解決される。本発明
による酸処理時間は酸温度、酸濃度及び酸の種類
によるが、工業的に汎用される酸を常温で使用す
る場合は30分程度である。しかも、放置は必要で
ない。 酸処理方法としては、アルミニウムダイカスト
部品を、酸水溶液中アルコール溶液、その他の溶
液中に浸せきする方法、酸液を吹付ける方法等が
ある。なお、水ガラスの含浸と酸処理は同じ容器
又は別の容器で行なうことができる。また酸液中
にアルミニウムダイカスト部品を浸せきする場合
は、酸液を加圧加熱し又は酸液中で超音波を発生
させて硬化反応を促進させることができる。ま
た、酸と水ガラスを予め混合させておくと、水ガ
ラスが瞬時に硬化してブローホール中に含浸され
ないので、水ガラスを公知の方法でブローホール
中に含浸させた後に酸処理を行なうことが必要で
ある。なお、酸を加熱する場合は、100℃になる
と水ガラス中の水分（結晶水）が放出されるため
に、100℃に近い温度は絶対に避けなければなら
ない。したがつて、酸の温度は100℃よりできる
だけ低い温度、例えばば80℃以下、が望ましい。 本発明方法の前処理として、必要ならば、アル
ミニウムダイカスト部品の清浄化、油落し、バリ
取り、マスキング等を行なつて、水ガラスの含浸
及び酸処理への妨害原因を取除くこともできる。
さらに、アルミニウムダイカスト部品の不働態化
処理を先ず行なつてから、水ガラスの含浸処理を
行ない、次に水ガラスの硬化に最も望ましい酸で
酸処理を行なうこともできる。さらに、事後処理
として、水洗及び乾燥を行なつて、酸がアルミニ
ウムダイカスト部品表面に残存しないようにす
る。なお、水蒸気発生設備があれば、水洗を蒸気
ジエツトにて行ない、その後の乾燥に要する時間
を著しく短縮することができる。以上の事後処理
の後に、カーコンプレツサー等の製品の圧洩れを
検査し、万一不良品があれば再び本発明の含浸密
封処理を施こす。 以下、アルミニウムダイカスト部品の圧洩れと
吹出し防止の実施例を説明する。 第３図に示す如き孔部を形成したアルミニウム
製試験片を多数作製した。図において、Ｄ＝10
mm、Ｈ＝10mm、ｄ＝１mmの寸法を設定した。以下
説明する各テストについて、５個の試験片を第４
図の鋼製含浸用高圧容器１０に装入した。装入
後、容器内圧力を10分間にわたつて４cmHg以下
の圧力に減圧し、次に30℃、比重1.38の含浸液
（水ガラス）を容器１０内にタンク１１から注入
し、そして６Kg／cm²の圧力で15分間加圧し、続い
て比較例としては水洗後80℃にて30分間の加熱
（水ガラスのガラス化反応）処理を行ない、一方
本発明の実施例としては4N−CH₃COOH液中に
30分間浸せきする処理を行ない、最後に水洗を行
なつた。比較例及び本発明の実施例について、各
３回のテストを行なつたところ、前者では吹出し
が見られたが、後者では吹出しがなかつた。 次に、カーコンプレツサーのハウジングにつき
上記実験を行なつた。但し比較例の加熱処理時間
は20分とした。 また吹出しの他に密封度も測定し、この結果を
次表に示す。

【表】 表中“〇”印は吹出しのなかつたことを示す。
また、本発明の処理部品を40℃にて12時間及び60
℃にて30分間の耐久テストに処しても吹出しは見
られなかつた。また80℃にて30分間の耐久テスト
を３回行なつたところ、１回のテストの１個の処
理部品の穴に吹出しが認められた。 以上の実施例より本発明によると吹出し及び密
封度の総合特性が優れていることが歴然としてい
る。 なお、本発明者は水ガラスをCO₂ガスと接触さ
せてゲル状シリカを析出させる方法も試みたが、
所期の含浸密封処理を達成し得なかつた。したが
つて、ゲル状シリカの析出であつてもCO₂による
か酸によるかで、全く異なつた結果が得られるこ
とが分かつた。換言すれと、ゲル状シリカの析出
のみでは本発明の優れた総合特性は説明できず、
反応速度あるいはその他の酸による影響が決定的
であるといえる。理論的説明がどうなるにせよ、
本発明によるとダイカスト部品の耐圧信頼性が大
巾に改善されるので、工業的意義が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はアルミニウムダイカスト部
品の含浸密封処理を説明するための該部品の概念
的断面図、第３図は試験片の断面図、第４図は含
浸処理容器の断面図である。 １……アルミニウムダイカスト部品、２……ブ
ローホール、３……含浸液、３′……吹出し、４
……蒸気泡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウムダイカスト部品の欠陥部に水ガ
   ラスを含浸させた後、該水ガラスを酸液と接触さ
   せることを特徴とするアルミニウムダイカスト部
   品圧洩れ欠陥の含浸密封方法。