CN107377944A - 镶铸用构件 - Google Patents

Abstract

提供一种能用作气缸套的镶铸用构件，其进一步提高了与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属(例如气缸体)的紧贴性和热传导性。一种通过铸造被镶铸于其它金属的镶铸用构件，在铸造时与上述其它金属的熔液接触的镶铸表面具有向上述其它金属侧突出的多个突起，上述多个突起分别为相互独立且存在于上述镶铸表面，上述多个突起分别具有：根部，其构成上述突起的接近上述镶铸表面的部分；顶部，其构成上述突起的接近上述其它金属的部分；以及收窄部，其构成上述根部和上述顶部之间的部分，由于上述收窄部，上述多个突起分别具有从上述根部向上述顶部收窄的形状，并且上述顶部具有分枝结构。

Description

镶铸用构件

技术领域

本发明涉及用于通过铸造被镶铸于其它金属的镶铸用构件，优选涉及用于镶铸到汽车用发动机等的气缸体的能用作气缸套的镶铸用构件。

背景技术

气缸套是被铸入构成汽车用发动机等内燃机的气缸体的活塞滑动面的铸铁制的部件。气缸体为了轻型化而主要是铝制的，但是其活塞滑动面需要高的耐磨损性、耐热性，因此采用铸铁制的气缸套。气缸套通常使用离心铸造法制造，该离心铸造法是使模具高速旋转，在施加了大离心力的状态下使铁水流入来制造圆筒状的制品。但是，这样制造的铸铁制的气缸套与铝制的气缸体不会冶金结合，因此如果不充分确保气缸套与气缸体的紧贴性，则气缸体的热传导性会降低，发动机的冷却性能恶化，还会导致发生气缸体的内孔(bore)变形等问题。

为了解决这种问题，以往报告了以下技术：在气缸套的外周面设置具有收窄的形状的多个突起结构，利用这些突起结构的锚定效果来谋求从物理上提高气缸套与气缸体的紧贴性，并且提高热传导性，提高发动机的冷却性能、防止内孔变形(例如，专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2005-194983号公报

专利文献2：特开2003-326346号公报

专利文献3：特表2007-524787号公报

发明内容

发明要解决的问题

例如在上述专利文献1中，报告了具有多个突起结构的气缸套，上述多个突起结构具有收窄的形状。然而，该突起结构在从上方观察时的(从对气缸套进行镶铸的气缸体侧观察气缸套的表面时的)突起顶部为单纯的圆形(专利文献1，图6等)。因此，包含突起部分的气缸套外周面的表面积比较小，气缸套与气缸体接触的面积变小，因此存在气缸套与气缸体的紧贴性、从气缸套向气缸体的热传导性比较低的问题。另外，突起的顶部构成得较大，因此流动性降低，在铸入气缸体时熔液难以进入根部分，由此有可能会在气缸套与气缸体之间产生空隙，导致紧贴性和热传导性降低。专利文献2的圆锥状的突起结构(专利文献2，图2等)、专利文献3(专利文献3，图3、图4等)的具有隆起部或者凸部的粗面化结构也存在同样的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能良好地用作气缸套的镶铸用构件，其进一步提高了与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属(例如气缸体)的紧贴性和热传导性。

用于解决问题的方案

本发明的发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现通过在气缸套的外周面形成多个具有收窄的形状并且在顶部具有分枝结构的突起即整体上为珊瑚或者树木这种形状的突起(珊瑚状或者树木状的突起)，与现有的气缸套相比能提高气缸套与气缸体的紧贴性和热传导性，完成了本发明。

即，本发明是一种镶铸用构件，通过铸造被镶铸于其它金属，在铸造时与上述其它金属的熔液接触的镶铸表面具有向上述其它金属侧突出的多个突起，上述多个突起分别为相互独立且存在于上述镶铸表面，上述多个突起分别具有：根部，其构成上述突起的接近上述镶铸表面的部分；顶部，其构成上述突起的接近上述其它金属的部分；以及收窄部，其构成上述根部和上述顶部之间的部分，由于上述收窄部，上述多个突起分别具有从上述根部向上述顶部收窄的形状，并且上述顶部具有分枝结构。

发明效果

根据本发明，能提供一种能良好地用作气缸套的镶铸用构件，其进一步提高了与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属(例如气缸体)的紧贴性和热传导性。由于设于本发明的镶铸用构件的表面的突起在顶部具有分枝结构，因此能使突起的顶部的表面积变大。

另外，由于突起具有分枝结构，因此在使突起顶部的表面积变大的同时，能使熔液容易从各枝之间流入到突起的根部，能用熔液可靠地填满镶铸用构件与所铸入的构件之间的空间。由此，能防止在镶铸用构件与所铸入的构件之间形成空隙，特别是能提高突起附近的镶铸用构件与所铸入的构件的物理紧贴性，结果是还能提高从镶铸用构件向所铸入的构件的热传导性。

附图说明

图1(a)是示出本发明的镶铸用构件的一个实施方式的立体图。图1(b)是设于镶铸用构件的镶铸表面的突起的放大说明图。图1(c)是设于镶铸用构件的镶铸表面的突起的扫描式电子显微镜(SEM)图像。

图2(a)是对设于本发明的镶铸用构件的一个实施方式的镶铸表面的突起从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)所见的突起的顶视说明图。图2(b)示出突起的顶部的一次枝个数和二次枝个数的计测例，是来自突起的上方的SEM图像。

图3(a)～(e)是示出本发明的镶铸用构件的制造方法的一个例子的工序说明图。

图4(a)～(d)是示出本发明的镶铸用构件的制造方法的涂模剂涂敷工序中的凹孔的形成过程的一个例子的说明图。

图5是从上方拍摄设于实施例1的镶铸用构件的镶铸表面的突起的SEM图像。

图6是从上方拍摄设于实施例2的镶铸用构件的镶铸表面的突起的SEM图像。

图7是从上方拍摄设于比较例1的镶铸用构件的镶铸表面的突起的SEM图像。

图8是从上方拍摄设于比较例2的镶铸用构件的镶铸表面的突起的SEM图像。

图9是示出现有的气缸体与气缸套的位置关系的汽车用发动机的部分结构的截面说明图。

附图标记说明

1：镶铸用构件或者气缸套

10：对镶铸用构件进行镶铸的其它金属或者气缸体

11：镶铸表面或者气缸套的外周面

12：突起

12a：突起的根部

12b：突起的收窄部

12c：突起的顶部

13：突起的分枝结构

13a：一次枝

13b：二次枝

14：底切(undercut)部

21：涂模剂

22：涂模喷嘴

23：模具

24：模具的内周面

25：熔液

26：涂模层

27：喷砂处理

28：模具表面

29：气泡。

具体实施方式

以下使用附图说明本发明的镶铸用构件的实施方式，但是本发明不限于下述的实施方式。

本发明的镶铸用构件是用于通过铸造镶铸于其它金属的铸铁制的镶铸用构件，在铸造时与其它金属的熔液接触的一侧的镶铸表面具有向其它金属侧突出的多个突起。该多个突起相互独立地存在于镶铸表面，多个突起分别具有收窄的形状，并且在顶部具有分枝结构。即，突起分别形成为在整体上具有如珊瑚或者树木这样的形状的突起(以下，有时称为“珊瑚状或者树木状的突起”)。本发明的镶铸用构件这样在镶铸表面具有多个珊瑚状或者树木状的突起，从而在将其它金属铸入镶铸用构件时，珊瑚状或者树木状的突起能发挥锚定效果，提高镶铸用构件与其它金属的紧贴性，另外，能增加镶铸用构件与其它金属接触的表面积，提高热传导性。

图1示出本实施方式的镶铸用构件的说明图。图1(a)示出本实施方式的镶铸用构件的立体图，图1(b)示出设于镶铸用构件的镶铸表面的突起的一个例子的放大说明图，图1(c)示出设于镶铸用构件的镶铸表面的突起的一个例子的扫描式电子显微镜(SEM)图像。如图1所示，存在于镶铸用构件1的镶铸表面11的多个珊瑚状或者树木状的突起12包括：根部12a，其构成突起的接近镶铸表面的部分；顶部12c，其构成突起的接近顶端侧并且接近其它金属的部分；以及收窄部12b，其构成根部与顶部之间的部分，与根部或者顶部相比突起宽度(与镶铸表面平行的方向的宽度)形成得较小。通过具有该收窄部，突起分别在整体上具有从根部向顶部收窄的形状。此外，根部12a、收窄部12b以及顶部12c彼此之间并没有明确边界，全部是连续构成的。

如图1所示，优选突起的顶部12c具有分枝结构13而根部12a和收窄部12b不具有分枝结构。此外，也可以是，在根部12a和收窄部12b虽然不形成分枝结构，但在表面形成一些凹凸。如图1所示，顶部12c由于具有分枝结构13，因此与收窄部12b、根部12a相比，构成为突起宽度(与镶铸表面平行的方向的宽度)较大，由此，在各个突起12的根部12a和收窄部12b的外侧形成有底切部(切入部)14。该底切部(切入部)有助于突起的锚定效果，能提高镶铸用构件与其它金属的紧贴性。

优选突起的各部位的突起宽度(与镶铸表面平行的方向的宽度)在顶部最大，在根部第二大，在收窄部为最小。换言之，在突起中，如果设从其宽度方向(与镶铸表面平行的方向)的中心到宽度方向的顶端位置的长度为宽度方向突出量，则收窄部的宽度方向突出量最小，随着从收窄部趋向突起上部的顶部而宽度方向突出量增加，另外，随着从收窄部趋向突起下部的根部而宽度方向突出量也增加。也就是说，收窄部的最大的宽度方向突出量小于顶部或者根部的最大的宽度方向突出量，另外，优选顶部的最大的宽度方向突出量大于根部的最大的宽度方向突出量。

优选突起的高度(与镶铸表面垂直的方向上的从镶铸表面到突起的顶端的距离)为0.5～2.0mm，更优选为1.0～1.5mm，进一步优选为1.2～1.4mm。另外，根部、收窄部、顶部的各部位相对于突起整体的高度按不同突起而多样化，但优选例如相对于突起整体的高度，根部的高度为20～35％，收窄部的高度为30～60％，顶部的高度为20～35％。在此，突起整体的高度、各部位的高度例如能通过显微镜的计测、根据截面SEM图像的计测、使用非接触形状测定装置进行的计测来求出。

图2(a)示出了突起的一个例子，示出从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察顶部的顶视说明图。例如，能将从突起的主干部分(从根部和收窄部连续向上方延伸的部分)直接分支的枝结构设为一次枝13a，将从一次枝进一步分支的枝结构设为二次枝13b。一次枝向与突起的主干部分不同的方向至少分出1个，优选分出2个以上，二次枝向与一次枝不同的方向至少分出1个，优选分出2个以上。例如在图2(a)的例子中，能计测出一次枝13a为6个，二次枝13b为12个。另外，如果需要，也可以将从二次枝进一步分支的枝结构设为三次枝等。此外，在突起的形成过程中，能形成具有各种复杂形状的分枝结构的突起，因此这些一次枝、二次枝的区别不一定要很严格。各突起的枝数的计测方法例如图2(b)所示，能参考从上方拍摄突起的SEM图像来计测一次枝、二次枝的个数。此外，图2(b)中为了进行说明而示出了分支数比较少的例子，但是分枝数不限于此。例如，在图2(b)的左图的例子中，能计测出一次枝为3个，二次枝为3个。在中央的图的例子中能计测出一次枝为3个，二次枝为4个。在右图的例子中能计测出一次枝为4个，二次枝为0个。

优选各突起的顶部至少具有一次以上的分枝结构(具有1个以上的一次枝)，更优选具有二次以上的高次分枝结构(具有1个以上的一次枝并且具有1个以上的二次枝)。另外，优选各突起的顶部的平均一次分枝数(平均一次枝个数)为3以上，更优选为4以上。平均一次分枝数(平均一次枝个数)的上限例如为10以下，优选为8以下。如果突起部的平均一次分枝数为3以上，则能使施加到一个个分枝形状的应力分散。因此，即使在施加大的力的情况下也能使应力分散，能提高被铸入其它金属后的紧贴强度。另外，关于各突起的顶部的平均二次分枝数(平均二次枝个数)，每1个突起的数量优选为5以上，更优选为8以上。平均二次分枝数的上限例如为20以下，优选为16以下。另外，优选具有二次以上的分枝结构的突起的数量相对于存在于镶铸用构件的镶铸表面的全部突起数为1/4以上，更优选为1/2以上。如果具有二次以上的分枝结构的突起的数量为规定的比例以上，则能在使镶铸用构件的表面积增加的同时，使熔液容易从各枝之间流入到突起的根部，能用熔液可靠地填满镶铸用构件与所铸入的构件之间的空间，能提高紧贴强度。在此，突起的平均一次或者二次分枝数量、具有二次以上的分枝结构的突起数量的比例的测定例如能通过如下方式进行：使用扫描式电子显微镜(SEM)得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察突起的顶部的图像，使用公知的图像处理软件对所得到的图像进行处理，基于如图2(a)和(b)所示的判断基准，对例如镶铸用构件的镶铸表面每1cm²存在的各突起的一次或者二次分枝数(一次或者二次枝个数)进行计测，求出平均值，或者对具有二次以上的分枝结构的突起数进行计测，求出相对于全部突起数的比例。

各突起的顶部的平均周长例如为5mm以上，优选为8mm以上，更优选为10mm以上。各突起的顶部的平均周长的上限例如为25mm以下，优选为20mm以下。只要顶部的平均周长为优选范围内，就能使突起的顶部的表面积变大，能进一步提高镶铸用构件与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的紧贴性。在此，突起的顶部的平均周长例如能通过如下方式求出：使用扫描式电子显微镜(SEM)得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察突起顶部的图像，使用公知的图像处理软件手动跟踪例如在镶铸用构件的镶铸表面每1cm²存在的各突起的顶部的外周来进行计测，求出它们的平均值。

各突起的根部的平均周长例如为3mm以上，优选为5mm以上。各突起的根部的平均周长的上限例如为10mm以下，优选为7mm以下。另外，优选突起的顶部的平均周长相对于根部的平均周长为1.6倍以上，更优选为2倍以上，进一步优选为3倍以上，特别优选为4倍以上。顶部的平均周长相对于根部的平均周长的优选上限例如为10倍以下，优选为7倍以下。如果突起的顶部的平均周长相对于根部的平均周长为优选范围以上，则顶部相对于根部变大，能通过顶部的锚定效果进一步提高与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的紧贴性和热传导性。在此，突起的根部的平均周长例如能使用扫描式电子显微镜(SEM)得到从横向(与镶铸表面平行的方向)观察突起的图像，使用公知的图像处理软件测定突起的根部的直径(突起的根部的与镶铸表面平行的方向的宽度)，将突起形状假定为圆筒来求出圆周，从而算出各突起的根部的周长。然后，求出镶铸表面每1cm²存在的各突起的根部的周长的平均值，由此能求出根部的平均周长。此外，优选算出离镶铸表面0.2mm程度的高度处的突起的周长作为根部的周长。

各突起的收窄部的平均周长例如为1mm以上，优选为2mm以上。各突起的收窄部的平均周长的上限例如为8mm以下，优选为5mm以下。突起的收窄部的平均周长例如能与上述根部的平均周长的测定方法同样地求出。此外，优选算出突起的最窄的部分(宽度方向突出量最小的部分)的周长作为收窄部的周长。

在将镶铸用构件的镶铸表面从上方投影到平面上时，优选将突起投影到平面上的投影面积相对于镶铸表面的整个投影面积为25％以上，更优选为30％以上，进一步优选为35％以上。(以下，将镶铸用构件的镶铸表面从上方投影到平面上时的突起的投影面积与镶铸表面的整个投影面积之比有时称为“突起的面积占有率”。)突起的面积占有率的优选上限例如为60％以下，优选为50％以下。只要突起的面积占有率为优选范围内，就能使镶铸用构件的表面积增加，能提高热传导性。在此，突起的面积占有率例如能通过如下方式求出：使用扫描式电子显微镜(SEM)，得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察突起的顶部的图像，使用公知的图像处理软件，例如对镶铸用构件的镶铸表面每1cm²存在的各突起的顶部的面积进行计测。

优选各突起分散形成在镶铸用构件的镶铸表面上。更具体地说，优选在镶铸表面的每1cm²存在5～60个突起，更优选存在7～40个。通过将突起分散形成在镶铸表面上，能从物理上将镶铸用构件牢固地固定于其它金属，能全面地提高与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的整体紧贴性。在此，每1cm²的突起的个数例如能通过得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察突起的顶部的图像来进行计测。突起的个数的计测可以对整个镶铸表面进行，也可以仅对镶铸表面的一部分进行。此外，优选各突起相互独立(相邻的突起彼此不相互结合)地存在于镶铸表面上。这是因为，如果相邻的突起彼此相互结合，就会在导致突起的表面积降低的同时，有时会使熔液难以流入到突起的根部，在镶铸用构件与其它金属之间产生空隙，紧贴性变弱。

本发明的镶铸用构件例如能如下进行制造。镶铸用构件的制造方法至少包括：制作涂模剂的涂模剂调配工序；将所得到的涂模剂涂敷于模具而形成涂模层的涂模剂涂敷工序；以及使熔液流入所形成的涂模层的铸造工序，还可以根据需要而具备如下工序：在熔液固化后，将所形成的镶铸用构件从模具取出的取出工序；以及从所得到的镶铸用构件除去涂模层的喷砂处理工序。

首先，在涂模剂调配工序中，调配制作作为用于制造镶铸用构件的模具的涂模层的材料即涂模剂21(图3(a))。涂模剂例如能通过将耐火材料、粘结材料、界面活性剂以及溶剂的各成分按常法混合而制作。

耐火材料例如能采用硅藻土、红柱石、蛭石、绢云母、莫来石等氢氧化铝盐、陶粒(Cerabeads)、锆英砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、尖晶石砂等。在它们之中，为了防止成为白口铁并确保脱模性，优选硅藻土作为耐火材料。特别是，为了形成珊瑚状或者树木状的突起，优选使用与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土。涂模剂中的耐火材料的配量优选为10～40质量％，更优选为20～25质量％。只要耐火材料的配量在优选范围内，就能形成众多珊瑚状或者树木状的突起，能提高镶铸用构件的紧贴性和热传导性。

粘结材料能使用例如膨润土、蒙脱石、高岭石、海泡石、绿坡缕石、耐火粘土等。其中，为了能将涂模贴附于铸型表面而要提高涂模剂的粘度，因此优选使用膨润土。优选涂模剂中的粘结材料的配量为3～12质量％，更优选为5～9质量％。粘结材料的配量只要为优选范围的下限值以上，就能提高涂模的强度，所涂敷的涂模在离心铸造时不会从模具剥离，因此是优选的，只要在上限值以下，就能适度抑制涂模的粘度，能形成所希望的珊瑚状或者树木状的突起，因此是优选的。

界面活性剂没有特别限制，例如能广泛使用阴离子界面活性剂、阳离子界面活性剂、两性界面活性剂、非离子性界面活性剂等。其中，优选非离子性界面活性剂。优选涂模剂中的界面活性剂的配量为0.01～1质量％，更优选为0.01～0.1质量％。只要界面活性剂的配量在优选范围内，就能形成众多的突起，能提高镶铸用构件的紧贴性和热传导性。

溶剂能使用水、丙酮等极性有机溶剂或者它们的混合溶剂。在使用有机溶剂的情况下，只要是沸点比水低并能与水混和的有机溶剂即可，其中优选沸点比水低且容易蒸发的丙酮。涂模剂中的溶剂的配量例如为调配了耐火材料、粘结材料、界面活性剂之后的其余的量即可。

然后，在涂模剂涂敷工序中，使用能在模具23的轴向上移动的涂模喷嘴22等，将在上述涂模剂调配工序中制作的涂模剂21涂敷到加热后的旋转状态的圆筒状的模具23的内周面24，形成涂模层26(图3(b))。此时的模具温度为100℃以上，优选为150～350℃，更优选为200～300℃。如果模具温度在优选范围内，则涂模剂中的水分容易蒸发，能在涂模层内高效地形成能形成所希望的珊瑚状或者树木状突起的凹孔。涂敷时的模具的转数根据涂模剂的水分量、粘度而适当地设定即可，例如能设为300～1000rpm。另外，所形成的涂模层的厚度能设为与所希望的突起高度对应的厚度。

在此，当涂模剂21与加热后的模具23的表面28接触时，涂模剂中包含的水分蒸发，产生气泡29(图4(a))。为了使所产生的气泡经过涂模剂内而向上方脱离，需要推开施加了离心力的涂模剂的浮力。特别是，在硅藻土使用的是与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土的情况下，为了向上方脱离而需要大的浮力。因此，所产生的小气泡为了得到更大的浮力而在涂模剂中横向移动，合并为1个大气泡(图4(b)-(c))。合并的气泡经过涂模剂内，向涂模表面侧上浮(图4(d))。其结果是，在涂模层内，主要在模具表面侧能形成具有众多小的横孔的凹孔(树木状或者珊瑚状的凹孔)。

然后，在铸造工序中，通过离心铸造法使熔液25流入在上述涂模剂涂敷工序中形成了涂模层26的模具23(图3(c))。此时，熔液会流入在上述涂模剂涂敷工序中形成的空出众多凹孔的涂模层。由此，能形成设有与涂模层的凹孔形状对应的形状的突起的镶铸用构件。铸造时的模具温度、模具的转数只要根据希望而适当地设定即可。

接下来，根据需要，在熔液固化后，将镶铸用构件1与涂模层26一起从模具23取出(取出工序(图3(d))，通过公知的喷砂处理27将涂模层26从镶铸用构件1除去(喷砂处理工序(图3(e))，能得到具有在顶部具有众多分枝结构的珊瑚状或者树木状的突起的镶铸用构件。优选镶铸用构件如图3(e)所示制造成圆筒形状，但是也可以制造成其它形状。

形成于通过上述制法得到的镶铸用构件的镶铸表面的珊瑚状或者树木状的突起在将对镶铸用构件进行镶铸的其它金属铸入时，发挥锚定效果，能与其它金属得到高的紧贴性。另外，在突起的顶部存在众多分枝结构，因此，突起的顶部能得到比圆形的突起大的表面积，还能使从镶铸用构件向对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的热传导性变大。优选镶铸用构件的紧贴性、热传导性比现有的(例如具有顶部为圆形的突起)镶铸用构件的紧贴性、热传导性高，镶铸用构件的紧贴性、热传导性例如能通过在后述的实施例中记载的方法测定。

如上述那样，本发明的镶铸用构件具有与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的高的紧贴性和热传导性，因此例如特别适合用作用于铸入汽车用发动机等内燃机的气缸体的气缸套。在这种情况下，突起会存在于气缸套的外周面。气缸套要求容易使热散到气缸体，还由于容易被施加负荷而要求刚性高。因此，如果将本发明的镶铸用构件应用于气缸套，则热传导性、热扩散性良好，因此即使提高发动机的压缩比也能高效地从气缸套向发动机缸体散热。而且，本发明的镶铸用构件的紧贴性也高，因此即使施加强的负荷也能抑制在气缸套与气缸体之间产生间隙的可能性。而且，例如在气缸套的周围使用钻具来制作水套、油流路的情况下，如果突起部大，则突起部与钻具之间阻力会变大，有时会导致钻具破损，而在本发明的镶铸用构件的情况下，顶部为微小的珊瑚状或者树木状的突起，因此用钻具切削时的阻力小，能减少钻具破损的可能性。在将本发明的镶铸用构件用作气缸套的情况下，能沿用常法将气缸体铸入气缸套。例如，在合模前将气缸套嵌合于模具的规定的位置，然后合模，通过铝压铸来进行铸入，由此能将气缸套固定于气缸体。此外，本发明的镶铸用构件在上述气缸套以外也能广泛应用，例如，能举出电动汽车等的再生制动器中的被铸入铝制的鼓式制动器的制动蹄以及与制动蹄接触的构件、两轮车和特殊机械用的压铸轮毂的凸起(boss)、气缸体的曲柄轴颈、变速器箱等的壳体的轴承部等被铸入某些压铸部件中的构件。

实施例

下面举出实施例进一步具体说明本发明，但是本发明不受这些实施例的任何限定。

＜实施例1＞

将作为耐火材料的硅藻土23质量％、作为粘结材料的膨润土8质量％、界面活性剂0.01质量％以及水(其余部分)混合，制作涂模剂。此时，硅藻土采用与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土(表1)。将制作好的涂模剂涂敷于加热到300℃的以转数1000rpm旋转的状态下的模具的内周面，在该内周面形成1.5mm厚度的涂模层。此时，由于界面活性剂的作用，如图4所示在涂模层中形成有多个凹孔。在使所形成的涂模层干燥后，向以转数1850rpm旋转的状态下的模具内(150℃)铸入熔液，形成设有与涂模层的凹孔形状对应的形状的突起的镶铸用构件。在熔液固化后，将镶铸用构件与涂模层一起从模具取出，通过喷砂处理将涂模剂从镶铸用构件的外周除去，得到了实施例1的镶铸用构件。在所得到的实施例1的镶铸用构件的镶铸表面(与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属接触的一侧的表面)形成有众多在顶部具有分枝结构的珊瑚状(树木状)的突起(图5)。

＜实施例2＞

将作为耐火材料的硅藻土23质量％、作为粘结材料的膨润土8质量％、界面活性剂0.01质量％、丙酮14质量％以及水(其余部分)混合，制作涂模剂。此时，硅藻土与实施例1相同，采用与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土(表1)。此外，膨润土、界面活性剂也使用与实施例1相同的材料。将制作好的涂模剂涂敷于加热到300℃的以转数1000rpm旋转的状态下的模具的内周面，在该内周面形成1.5mm厚度的涂模层。在使所形成的涂模层干燥后，通过与实施例1同样的工序，制作实施例2的镶铸用构件。在所得到的实施例2的镶铸用构件的镶铸表面形成有众多在顶部具有分枝结构的珊瑚状(树木状)的突起(图6)。另外，实施例2的镶铸用构件中的突起与实施例1的镶铸用构件中的突起相比，突起的数量增加，各突起的分枝程度减少了一些。

＜比较例1＞

将作为耐火材料的硅藻土23质量％、作为粘结材料的膨润土8质量％、界面活性剂0.01质量％以及水(其余部分)混合，制作涂模剂。此时，硅藻土采用烧制而成的硅藻土(表1)。此外，膨润土、界面活性剂使用与实施例1相同的材料。将制作好的涂模剂涂敷于加热到300℃的以转数1000rpm旋转的状态下的模具的内周面，在该内周面形成1.5mm厚度的涂模层。在使所形成的涂模层干燥后，通过与实施例1同样的工序，制作比较例1的镶铸用构件。在所得到的比较例1的镶铸用构件的镶铸表面确认了具有若干的分枝结构的突起状的结构物，但各突起在顶部相互结合而存在，未确认到具有相互独立存在的分枝结构的珊瑚状(树木状)的突起(图7)。

＜比较例2＞

将烧制而成的硅藻土以及与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土按质量比50：50混合的材料作为耐火材料，将该耐火材料23质量％、作为粘结材料的膨润土8质量％、界面活性剂0.01质量％以及水(其余部分)混合，制作涂模剂(表1)。烧制而成的硅藻土、与碳酸钠一起烧制而成的硅藻土分别使用与在比较例1、实施例1中使用的材料相同的材料。此外，膨润土、界面活性剂也使用与实施例1相同的材料。将该涂模剂涂敷于加热到300℃的以转数1000rpm旋转的状态下的模具的内周面，在该内周面形成1.5mm厚度的涂模层。在使所形成的涂模层干燥后，通过与实施例1同样的工序，制作比较例2的镶铸用构件。在所得到的比较例2的镶铸用构件的镶铸表面确认了突起状的结构物，但未确认到具有相互独立存在的分枝结构的珊瑚状(树木状)的突起(图8)。

下表1汇总示出各实施例和比较例中使用的涂模剂的组成。

[表1]

[1.突起形状的评价]

按以下的次序进行在各实施例和比较例中得到的镶铸用构件的镶铸表面的突起形状的评价。使用扫描式电子显微镜(SEM)(JSM-6460LA，日本电子制)，得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件观察的方向)观察突起的顶部的图像。将所得到的图像导入图像处理软件(Quick Grain Pro，INNOTECH株式会社制)，计测或者算出突起顶部占镶铸表面的图像整体的面积占有率、每1个突起的突起顶部的周长以及每1个突起的一次枝个数和二次枝个数。突起顶部的面积占有率是对镶铸表面每1cm²存在的突起顶部的面积进行计测，求出相对于镶铸表面的占有率。对镶铸表面多个部位进行计测。突起顶部的周长是通过在图像处理软件上手动追踪镶铸表面每1cm²存在的各突起的顶部的外周而测定的。枝的个数是观测所得到的来自上方的图像，将从突起直接分枝的枝作为一次枝，将从一次枝进一步分枝的枝作为二次枝来进行计测，求出镶铸表面每1cm²存在的各突起的枝个数。另外，将一次枝与二次枝的个数相加的值作为枝总个数。

下表2汇总示出各实施例和比较例的突起形状的评价结果。

[表2]

在实施例1的镶铸用构件的镶铸表面存在的突起的顶部，每1个突起有一次枝3～8个(平均一次枝个数：5个)，二次枝6～15个(平均二次枝个数：11个)，确认了总共12～22个枝状的结构物。此外，还观察到了多个能确认到从二次枝进一步派生的三次枝的突起，存在众多具有高次分枝结构的突起。另外，突起的顶部对镶铸表面整体的面积占有率为44～50％，每1个突起的顶部的周长为3～21mm(平均顶部周长：12mm)(表2)。另外，镶铸表面的每1cm²存在的突起的数为9～32个(表中未示出)。

在实施例2的镶铸用构件的镶铸表面存在的突起的顶部，每1个突起有一次枝2～8个(平均一次枝个数：5个)，二次枝0～8个(平均二次枝个数：5个)，确认了总共3～13个枝状的结构物。另外，突起的顶部对镶铸表面整体的面积占有率为29～40％，每1个突起的顶部周长为1～21mm(平均顶部周长：5mm)(表2)。另外，镶铸表面的每1cm²存在的突起数为35～56个(表中未示出)。

在比较例1的镶铸用构件的镶铸表面存在的突起的顶部，每1个突起有一次枝0～5个(平均一次枝个数：3个)，二次枝0～5个(平均二次枝个数：1个)，总共为10个以下，很少确认到枝状的结构物，另外，相邻的突起相互结合而存在。突起的顶部对镶铸表面整体的面积占有率为14～24％，每1个突起的顶部的周长为0.2～5mm(平均顶部周长：3mm)(表2)。另外，镶铸表面的每1cm²存在的突起数为129～156个。

在比较例2的镶铸用构件的镶铸表面存在的突起的顶部，完全未确认到枝状的结构物，另外，相邻的突起相互结合而存在。突起的顶部对镶铸表面整体的面积占有率为12～14％，每1个突起的顶部的周长为0.4～3mm(平均顶部周长：1mm)(表2)。另外，镶铸表面的每1cm²存在的突起数为107～125个。

从上述突起形状的评价结果可知，实施例1和2的镶铸用构件中存在的突起(图5和图6)在顶部具有一至二次或者一至三次的高次分枝结构，根据具有这种分枝结构的珊瑚状或者树木状的突起结构，实施例1和2的镶铸用构件能与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属以大表面积接触。另外，由于实施例1和2的镶铸用构件中存在的突起在顶部具有分枝结构，因此能使与其它金属的接触面积变大，并且，还具有在铸造时能使熔液容易从各枝之间流入到突起的根部，容易用熔液填满镶铸用构件与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属之间的空间的优点。

另一方面，比较例1和2的镶铸用构件中存在的突起(图7和图8)在顶部完全不具有分枝结构，或者即使具有分枝结构却在顶部相互结合，因此与实施例1和2的镶铸用构件相比，无法与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属以大表面积接触。另外，比较例1和2的镶铸用构件的顶部相互结合而构成比根部大的结构，因此在铸造时熔液难以流入到突起的根部，容易在镶铸用构件与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属之间产生空间。

[2.相对于根部的周长而言的顶部的周长的评价]

另外，针对实施例1的镶铸用构件与比较例2的镶铸用构件，如下评价每1个突起的相对于根部的周长而言的顶部的周长。突起的顶部的周长是通过如下方式计测的：使用扫描式电子显微镜(SEM)(JSM-6460LA，日本电子制)，得到从上方(从对镶铸用构件进行镶铸的其它金属侧观察镶铸用构件的方向)观察突起的顶部的图像，使用图像处理软件(QuickGrain Pro，INNOTECH公司制)，手动跟踪镶铸用构件的镶铸表面每1cm²存在的各突起的顶部的外周。突起的根部的周长是通过如下方式算出的：使用SEM得到从横向(与镶铸表面平行的方向)观察突起的图像，使用图像处理软件测定离镶铸表面0.2mm程度的高度处的突起的根部的直径(突起的根部的与镶铸表面平行的方向的宽度)，将突起形状假定为圆筒来求出圆周，从而算出镶铸用构件的镶铸表面每1cm²存在的各突起的根部的周长。

在实施例1的镶铸用构件中，每1个突起的根部的周长为1.8～3.8mm。每1个突起的顶部的周长为3～21mm(表2)，顶部的周长为根部的周长的1.7～5.5倍程度(顶部的最小值/根部的最小值＝3/1.8＝1.66，顶部的最大值/根部的最大值＝21/3.8＝5.52)。另外，关于平均周长，顶部的平均周长为根部的平均周长的5倍。

在比较例2的镶铸用构件中，每1个突起的根部的周长度为0.7～1.0mm。每1个突起的顶部的周长为0.4～3mm(表2)，因此顶部的周长为根部的周长的0.6～3倍程度(顶部的最小值/根部的最小值＝0.4/0.7＝0.57，顶部的最大值/根部的最大值＝3/1＝3)。另外，关于平均周长，顶部的平均周长为根部的平均周长的1.5倍。

根据上述相对于根部的周长而言的顶部的周长的评价结果可知，实施例1的镶铸用构件中的每1个突起的顶部的周长为根部的周长的1.7倍以上(平均周长为5倍)，因此，实施例的镶铸用构件的突起的顶部与根部相比特别大，利用顶部的锚定效果，能提高与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的紧贴性。

另一方面，比较例的镶铸用构件中的每1个突起的顶部的周长为根部的周长的0.6倍以上(平均周长为1.5倍)，因此，不能说顶部一定比根部大，可知顶部的锚定效果比实施例的镶铸用构件弱，与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的紧贴性比较低。

[3.紧贴性和热传导性的评价]

如下评价在实施例1中制作的镶铸用构件的紧贴性与热传导性。

-热传导性的评价方法-

将实施例1的镶铸用构件(气缸套)与现有产品的镶铸用构件(一般流通的产品：从上方观察时突起的顶部为单纯的圆形的气缸套)在下述的压铸条件下镶铸于铝，得到大致气缸体形状的粗料。从该粗料的射出浇口侧和反浇口侧切削出包含铸铁部分和铝部分的试件，用激光闪射法从铸铁侧进行激光照射来分别测定比热和热扩散率，通过下述(1)式算出热传导率。室温密度、比热、热扩散率的测定条件如下。

λ＝Cp·α·ρ····(1)

在此，

λ：热传导率

Cp：比热

α：热扩散率

ρ：室温密度

--铝压铸条件--

射出压力：65MPa

射出速度：2m/sec

注入熔液温度：650℃

镶铸材质：ADC12

套筒预热：无

--室温密度、比热、热扩散率的测定条件--

---室温密度---

测定温度：RT

方法：通过尺寸和重量计测来算出

气氛：大气中

---比热、热扩散率---

测定温度：RT

方法：LF法(激光闪射法)

测定装置：热常数测定装置TC-7000(ULVAC理工制)

气氛：大气中

-紧贴性的评价方法-

从上述热传导性的测定中使用的将实施例1和现有产品的镶铸用构件(气缸套)镶铸于铝而成的大致气缸体形状的粗料中，采集了紧贴强度测定用的试件。使用热固化性环氧类粘接剂将这些试件分别在铝侧和铸铁侧粘接于拉伸夹具后，用自动绘图仪(AG-100kNXplus，岛津制作所制)进行垂直剥离试验。

表3和表4示出紧贴性和热传导性的评价结果。实施例1的镶铸用构件(气缸套)的紧贴强度为7个试件(表3的编号1～7)的平均值36MPa(表3)，热传导率为2个试件(表4的编号1～2)的平均值22.55W/(m·K)(表4)。此外，为了进行比较而测定的现有产品的镶铸用构件(气缸套)的紧贴强度为25MPa，热传导率为16.7W/(m·K)(表中未示出)。

[表3]

紧贴强度(MPa)

1	2	3	4	5	6	7	平均
								36	38	31	30	36	40	41	36

[表4]

热传导率(W/(m·K))

1	2	平均
			21.1	24.0	22.55

根据上述紧贴性和热传导性的评价结果可知，实施例1的镶铸用构件与现有产品的镶铸用构件相比，与对镶铸用构件进行镶铸的其它金属的紧贴性和热传导性良好。

Claims (10)

1.一种镶铸用构件，通过铸造被镶铸于其它金属，其特征在于，

在铸造时与上述其它金属的熔液接触的镶铸表面具有向上述其它金属侧突出的多个突起，上述多个突起分别为相互独立且存在于上述镶铸表面，

上述多个突起分别具有：根部，其构成上述突起的接近上述镶铸表面的部分；顶部，其构成上述突起的接近上述其它金属的部分；以及收窄部，其构成上述根部和上述顶部之间的部分，由于上述收窄部，上述多个突起分别具有从上述根部向上述顶部收窄的形状，并且上述顶部具有分枝结构。

2.根据权利要求1所述的镶铸用构件，其特征在于，

上述顶部至少具有一次分枝结构，并且上述顶部的平均一次分枝数为3以上。

3.根据权利要求1或2所述的镶铸用构件，其特征在于，

上述顶部具有二次以上的高次分枝结构。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的镶铸用构件，其特征在于，

在使用扫描式电子显微镜从上述其它金属侧观察上述突起而得到的图像中所测定的上述顶部的平均周长是使用扫描式电子显微镜从与上述镶铸表面平行的方向观察上述突起而得到的图像中所测定的上述根部的平均周长的1.6倍以上。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的镶铸用构件，其特征在于，

在使用扫描式电子显微镜从上述其它金属侧观察上述突起而得到的图像中所测定的上述顶部的平均周长为5mm以上。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的镶铸用构件，其特征在于，

在将上述镶铸用构件的镶铸表面投影到平面上时，上述突起的投影面积相对于上述镶铸表面的整个投影面积为25％以上。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件，其特征在于，

上述突起分散存在于整个上述镶铸表面。

8.根据权利要求7所述的镶铸用构件，其特征在于，

在上述镶铸表面的每1cm²存在5～60个上述突起。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的镶铸用构件，其特征在于，

上述镶铸用构件是用于镶铸到发动机气缸体的气缸套。

10.根据权利要求9所述的镶铸用构件，其特征在于，

在上述气缸套的外周面存在上述突起。