JPS6284882A - アルミニウム複合材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム部材（アルミニウム中休から成る
部材あるいはアルミニウム合金から成る部材）と鋳鉄部
材とを接合して成るアルミニウム複合材の製造方法に関
する。

（従来技術） アルミニウム部材と鋳鉄部材とを接合して成るアルミニ
ウム複合材は種々の分野で利用されている。

例えば、ロークリピストンエンジンのロータにおいても
、アルミニウム合金製のロータ本体く上記アルミニウム
部材に対応する）に対して、該ロータ本体のアペックス
シール溝が位昭する部分に該アペックスシール溝を有す
る鋳鉄製のシール溝部材（上記鋳鉄部材に対応する〉を
接合してロータを形成し、ロータの軽量化とアペックス
シール溝の耐摩耗性確保の双方を図ろうとするものが存
在する。

しかしながら、この様なアルミニウム複合材においては
、一般的にアルミニウム部材と鋳鉄部材との接合強度が
充分でなく、特に前述の如きロータの場合は、ロータ回
転中両部材の接合布に、機械的応力が繰り返し作用する
と共に高温雰囲気中で作動せしめられるため両部材の熱
膨張率の違いによる熱的応力が作用するので、長時間運
転によって両部材が接合布において剥離する等の恐れが
ある。

従って上記アルミニウム複合材を製造する場合は、アル
ミニウム部材と鋳鉄部材との接合強度を充分に確保する
必要があり、そのための１つの方法として鋳鉄部材の接
合表面にアルミニウム層（アルミニウムｌ１体から成る
層あるいはアルミニウム合金層）を被着させ、該アルミ
ニウム層を介してアルミニウム部材を接合する方法が考
えられる。

かかる方法を実施するためには、上記の如く鋳鉄部材の
接合表面にアルミニウム層を被着する必要があるが、そ
のための１つの方法として、特公昭３５−６６１３号公
報に記載されているように、鋳鉄の表面を塩酸で酸洗し
、次いで水洗した後乾燥し、その後アルミニウム浴浸漬
することによって上記鋳鉄表面上にアルミニウム層を被
着する方法が知られている。

この方法によれば、鋳鉄表面部にアルミニウムが拡散し
、従って鋳鉄表面上に被着された上記アルミニウム層は
該アルミニウム拡散層を介して鋳鉄と強固に接合される
という利点を有する。

しかしながら、この方法では上記鋳鉄表面部へのアルミ
ニウムの拡散が充分でなく、従って上記アルミニウム層
と鋳鉄との接合強度が今一つ不充分であり、その結果こ
のアルミニウム層上に上記アルミニウム部材を接合して
も結局ｖＪ鉄とアルミニウム部材との充分な接合強度を
、例えば上記ロータの場合の要求を満足する程度の接合
強度を得ることが困難である。

なお、上記従来方法においてアルミニウム浴浸漬を行な
う前に塩酸による酸洗を行なうのは、鋳鉄の表面には通
常鋳鉄自身が含有する黒鉛が露出しており、もし黒鉛が
露出した状態のままでアルミニウムを被４するとその黒
鉛露出部分だけアルミニウム拡散が行なわれず、アルミ
ニウムの不完全被着の原因となるので、予め塩酸によっ
てこの表面露出黒鉛を溶出さじて除去するためである。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記事情に鑑み、アルミニウム部材と
鋳鉄部材とを接合して成るアルミニウム複合材の製造方
法であって、両部材をより強固に接合することができる
製造方法を提供することにある。

（発明の構成） 本発明に係るアルミニウム複合材の製ｊΔ方法は、上記
目的を達成するため、鋳鉄部材の接合表面をＪｆＨ酸ｄ
液で脱黒鉛処理し、該処理後、黒鉛が溶出した接合表面
の空孔部に上記塩酸溶液を所定量残存させ、この塩酸溶
液中の塩素が空孔部に残存している状態で上記接合表面
にアルミニウムを被着させて該接合表面上にアルミニウ
ム層を被着形成すると共に該接合表面下の表層部にアル
ミニウムを拡散させて該表層部をアルミニウム拡散層に
せしめ、上記アルミニウム層上にアルミニウム部材を接
合することを特徴とする。

即ち、本発明に係る方法は、鋳鉄部材の接合表面を塩酸
で酸洗して黒鉛を溶出させる脱黒鉛処理を施した後、該
接合表面上の塩酸を水洗等で完全に洗い流すことなく、
該接合表面における黒鉛溶出後の空孔部に毛細管現象で
入り込んでいる塩酸溶液を意識的に所定量残存せしめ、
この残存塩酸溶液、詳しくはこの溶液中の塩素によって
その後に行なうアルミニウム被着の際のアルミニウムの
鋳鉄部材接合表面表層部への拡散を促進せしめるように
することを特徴とする。

なお、上記におけるアルミニウム部材およびアルミ２９
６７１１着におけるアルミニウムは、アルミニウム単体
であっても良いしアルミニウム合金であっても良い。

（発明の効果） 本発明に係るアルミニウム複合材の製造方法は、上記の
如く、鋳鉄部材の接合表面を塩酸溶液で脱黒鉛処理した
後該接合表面にアルミニウム波谷を行なって該表面上に
アルミニウム層を、該表面下の表層部にはアルミニウム
拡＠層を形成し、このアルミニウム拡１ＢＨｉ７によっ
て上記接合表面−１二に形成されるアルミニ・クム層を
鋳鉄部材に強固に接合するにあたり、上記脱黒鉛処理後
該処理に使用した塩酸溶液を完全に洗い流すことなく黒
鉛溶出空孔部に侵入した分については所定ｍ残存せしめ
、この残存Ｊ？Ａｌｌ溶液中の塩素が黒鉛溶出空孔部に
存在している状態でアルミニウム被着を行なうので、鋳
鉄部材接合表面表層部へのアルミニウムの拡散が上記残
存塩素によって促進せしめられ、従って鋳鉄部材接合表
面の表層部には充分にアルミニウムが拡散したアルミニ
ウム拡散層が形成され、その結果このアルミニウム拡散
層を介して鋳鉄部材と上記アルミニウム層とが強固に接
合され、この様に鋳鉄部材に強固に接合されたアルミニ
ウム層上にアルミニウム部材を接合するので、最終的に
アルミニウム部材と鋳鉄部材が極めて強固に接合された
アルミニウム複合材を得ることができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細
に説明する。

以下に説明する実施例は、ΔＱ、−８ｉ−Ｃｕ−Ｍ９系
アルミニウム合金から成るアルミニウム部材とニレジス
ト鋳鉄（Ｄ２）から成る鋳鉄部材とを接合して成るアル
ミニウム複合材の製造方法である。

まず、所定形状に形成されたニレジスト鋳鉄から成る鋳
鉄部材を用意し、該鋳鉄部材の接合表面（アルミニウム
部材との接合表面）に塩酸溶液による脱黒鉛処理を施し
た後、該接合表面にアルミニウムを被着させる。

鋳鉄部材は黒鉛を含有しており、従って該部材の接合表
面には黒鉛が露出している部分が存在し、前述の如くこ
の露出黒鉛はアルミニウムを被着する際の不完全被着の
原因となるので、塩酸溶液、例えば５〜４０％の塩酸水
溶液により上記接合表面を速やかに酸洗いし、該酸洗い
によって露出黒鉛を溶出させて除去するものである。

なお、この脱黒鉛処理の際、鋳鉄部材接合面の黒鉛以外
の部分もある程度除去され、従って接合表面が浄化され
る。

本実施例においては、前処理としてまず２０％オルトケ
イ酸ソーダによるアルカリＷ；１脂を行ない、次に５〜
１０分間水洗を行ない、その後２５％塩酸水溶液中に接
合表面を浸漬し、超音波をかけて速やかに該表面を酸洗
いすることによって脱黒鉛処理を行なう。なお、超音波
をかけるのは脱黒鉛を促進させるためである。

第１図は上記脱ＦＦＡ鉛処理前の鋳鉄部材の断面図であ
り、第１図（ａ）は球状黒鉛の場合を、第１図（ｂ）は
片状黒鉛の場合を示す。図示の如く、鋳鉄部材１０の接
合表面１２には黒鉛１４が露出している。

第を図は脱黒鉛処理後の鋳鉄部材の断面図であり、図中
の２点鎖線１６は脱黒鉛処理前の接合表面の位置を示す
。図示の如く、脱黒鉛処理によって鋳鉄部材１０の表面
部はある程度除去されて浄化された新しい接合表面１２
が形成され、かつこの接合表面１２上に露出する黒鉛１
４は溶出せしめられ、該表面１２への黒鉛の露出は防止
されでいる。

上記１２黒鉛処理終了後、接合表面１２における黒鉛が
溶出した空孔部１Ｂ中に侵入している塩酸溶液を所定量
残存させ、そのＪＭＩＩＩＱ溶液残存状態であるいは該
塩酸溶液中の塩素が残存している状態で上記接合表面１
２にアルミニウム被着を行なう。

Ｌ記の如き酸洗いによる脱黒鉛処理が終った状態におい
ては、接合表面における黒鉛溶出空孔部１８中に、特に
第２図に示す如く残留黒鉛の周りの狭い空隙中に塩酸溶
液が毛＃ｌ惰現采により侵入しているので、この空孔部
１８中の塩Ｍ溶液を全部洗い流すことなく一部を残存せ
しめ、アルミニウム被るの際に有効に利用しようとする
ものである。

本実施例では、上記脱黒鉛処ｌ！ＪＩ後、上記空孔部１
８内の塩酸溶液を所定量残存せしめるため、１〜５分の
短時間水洗を行ない、その後２００℃〜５００℃で接合
表面を乾燥させた後、７００〜８００℃に保持されたア
ルミニウム合金＜Ａｔｂ−ｓ；合金）の溶湯中に接合表
面を数秒〜数分間浸漬することによってアルミニウム被
着を行なう。

乾燥温度は、水分′：４発を迅速に行なわしめる意味か
ら高い程良＜４００〜５００℃が最も良い。この？１温
乾燥により、塩酸溶液の水分が蒸発し、空孔部１８には
ｉ？Ａ索が残存することになる。また、高温乾燥により
鋳鉄部材の接合表面には簿い黄褐色又は茶褐色の酸化皮
膜（ＦｅＯ又はＦｅｚＯ３）が発生ずるので、この酸化
皮膜の発生をまって直ちに上記アルミニウム合金溶湯中
への浸漬を行なう。

浸漬時間は製造しようとするアルミニウム複合材の大ぎ
ざ等により適宜に決定すれば良い。

上記の如く塩酸溶液中の塩素を黒鉛溶出空孔部１８に残
存させた状態でアルミニウム被着を行なうと、接合表面
１２上にアルミニウム層が形成されると杖に接合表面１
２下の表層部にはアルミニウムが拡散して咳部にアルミ
ニウム拡散層（Ｆｅへ応。

Ｎ１△免の合金層）が形成され、しかも、アルミニウム
被着の際該アルミニウムの一部が上記黒鉛溶出空孔部１
８に残存している塩酸溶液（塩素）と反応して拡散しや
すいＡ　９．　Ｃ９，３又はＡ９ＪｚＣＬ３になるので
、上記アルミニウムの拡散は促進され、アルミニウムが
充分に拡散したアルミニウム拡散層が１ｑられ、その結
果上記アルミニウム層はこのアルミニウム拡散層を介し
て鋳鉄部材１０に極めて強固に接合されることとなる。

＜ｒ　ｄ３、上記の如く、高温乾燥により鋳鉄部材の接
合表面には酸化皮膜が形成されているが、この酸化皮膜
は上記アルミニウム合金溶湯中に接合表面を浸漬したと
きにＰ１温におけるアルミニウムの還元作用（アルミニ
ウム合金溶湯は約７００℃以上の高温である）によって
還元されるので、該酸化皮膜によるアルミニウム拡散阻
害の恐れはない。

第３図はアルミニウム被着を行なった場合の御坊鉄部材
の断面図であり、図中２０がアルミニウム拡散層、２２
がアルミニウム層である。

上記の如く鋳鉄部材の接合表面にアルミニウムを被着さ
せてアルミニウム層を形成した後、該アルミニウム層に
アルミニウム部材を接合する。この接合は双方とも同質
金属であるので、融Ｖ等により極めて強固に行なわれる
。

本実施例では、Ａ応−３ｉ　−ＣＬＪ−Ｍ！Ｊ系のアル
ミニウム合金から成るアルミニウム部材を上記アルミニ
ウム層に鋳ぐるむことによって接合する。

第４図は上記の如くして鋳鉄部材とアルミニウム部材と
を接合して成るアルミニウム複合材の断面概念図であり
、図示の如く、鋳鉄部材１０とアルミニウム部材２４と
は、鋳鉄部材の接合表面下の表層部に形成されたアルミ
ニウム拡散層２０と、該層２０上に接合されたアルミニ
ウム層２２とを介して強固に接合されている。

以上説明した様に、本発明に係る方法は、アルミニウム
部材と鋳鉄部材とを接合してアルミニウム複合材を製造
するに当り、まずｖｉ鉄部材の接合表面に脱黒鉛処理を
施した後アルミニウム被着を行なうのでアルミニウムの
不完全被着の恐れを防止でき、また該アルミニウム被着
の際脱黒鉛処理に使用した塩ＭＦＪ液もしくは該溶液中
の塩素を黒鉛溶出空孔部に所定分残存せしめた状態で行
なうので、該塩酸溶液中の塩素がアルミニウムと反応し
て該アルミニウムのｖｒ鉄への拡散が促進され、その結
果アルミニウムが充分に拡散したアルミニウム拡散層を
介して鋳鉄部接合表面上にアルミニウム層が極めて強固
に接合され、さらにこのアルミニウム層に同質金属であ
るアルミニウム部材を接合するので、結局鋳鉄部材とア
ルミニウム部材とは極めて強固に接合される。

なお、本発明に係る方法は、その要旨を越えない範囲に
おいて種々の変更態様を取りｊり、上記した実施例に限
定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ脱黒鉛処理前の鋳鉄部
材の断面図、 第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ脱黒鉛処理前の鋳鉄部
材の断面図、 第３図（ａ＞、（ｂ）はそれぞれアルミニウム被盾後の
鋳鉄部材の断面図、 第４図はアルミニウム複合材の断面図である。 １０・・・鋳　　鉄　　部　　材　　　　１２・・・接
　　合　　表　　面１４・・・黒　　　　　５０１８・
・・黒鉛溶出空孔部２０・・・アルミニウム拡散層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋳鉄部材とアルミニウム部材とを接合して成るアルミニ
   ウム複合材の製造方法であって、 上記鋳鉄部材の接合表面に塩酸溶液で黒鉛を溶出させる
   脱黒鉛処理を施し、 この脱黒鉛処理後、黒鉛の溶出によって形成された上記
   鋳鉄部材の接合表面空孔部に上記塩酸溶液を所定量残存
   せしめ、 この残存塩酸溶液中の塩素が上記接合表面空孔部に存在
   している状態で上記鋳鉄部材の接合表面にアルミニウム
   を被着させて該接合表面上にアルミニウム層を形成する
   と共に該接合表面下の表層部をアルミニウムが拡散した
   アルミニウム拡散層とし、 このアルミニウム層上に上記アルミニウム部材を接合し
   て成ることを特徴とするアルミニウム複合材の製造方法
   。