JP4136543B2 - Method for forming film on cast product surface, method for producing film cast product, pre-treatment method for film formation, and film cast product - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜する鋳造品表面への成膜方法、成膜鋳造品の製造方法、成膜のための前処理方法、及び成膜鋳造品に関する。
【0002】
【従来の技術】
タイヤホイールをはじめとする鋳造品においては、そのデザイン性を向上させるため(例えば、鏡面加工等)、或いは製品の耐久性を向上させるため、鋳造品の表面に塗膜を成膜することが行われている。通常、鋳造品の表面への成膜は、例えば、図1(a)〜(d)に示すように、鋳造品1(図1(a)参照)の表面を切削工具2を用いた機械加工により切削又は研磨した後に(図1(b)参照)、その切削又は研磨した鋳造品1の表面に塗膜3を成膜することによって行われる(図1(c)参照)。
【0003】
しかしながら、上記方法で鋳造品の表面への成膜を行った場合には、以下に掲げるような問題があった。即ち、図1(b)に示すように、鋳造品1の表面を切削工具2を用いた機械加工により研磨すると、鋳造品1の内部に少なからず存在する鋳造欠陥の空孔1aが鋳造品1表面に露出することになる。従って、図1(c)に示すように、その鋳造品1表面に塗膜3を成膜すると、塗膜3の焼き付け時において、図1(d)に示すように、空孔1a内の空気が膨張して塗膜3を押し上げ、ふくれ欠陥4を生じてしまい、製品の外観を損ねるという問題があった。特に、塗膜の中でも、透明な塗膜であるクリア塗膜の場合にあっては、塗膜の性質上、有色塗膜と比較してふくれ欠陥4が生じ易いことに加え、ふくれ欠陥4の部分がレンズとして作用し、その欠陥がより目立ってしまうため、製品の外観を著しく損ねるという点において問題となっていた。
【0004】
上記のような問題に対し、鋳造したアルミホイールのデザイン面にショットブラスト処理を施す工程と、該ショットブラスト処理をしたデザイン面を機械的に平滑にする工程(上記方法における切削加工による研磨と同じ工程)と、該平滑にしたデザイン面に光沢を持たせる表面処理を施す工程(上記方法における塗膜の成膜と同じ工程)とを有するアルミホイールの表面処理方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この表面処理方法によれば、ショットブラスト処理によって、鋳造品の表面近傍の空孔が潰れて消滅するため、ふくれ欠陥を防止することができるとされている。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−293993号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、上記の表面処理方法による、ふくれ欠陥の防止効果は未だ不十分なものであった。即ち、ふくれ欠陥を有効に防止することができる鋳造品表面への成膜方法は未だ見出されておらず、そのような成膜方法の開発が切望されていた。
【0007】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ふくれ欠陥を有効に防止することができ、製品の外観を損ねることがない鋳造品表面への成膜方法、特に、クリア塗膜の成膜に好適に用いることができる鋳造品表面への成膜方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、ショットピーニング処理を施すに際し、予め、鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させることによって、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の成膜方法、成膜鋳造品の製造方法、成膜のための前処理方法、及び成膜鋳造品を提供するものである。
【0009】
[1] 鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜する鋳造品表面への成膜方法であって、前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨し、その切削又は研磨した封孔層の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜することを特徴とする鋳造品表面への成膜方法。
【0010】
[2] 鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなる成膜鋳造品の製造方法であって、前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨し、その切削又は研磨した封孔層の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜することを特徴とする成膜鋳造品の製造方法。
【0011】
[3] 鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜するための前処理方法であって、前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨することを特徴とする成膜のための前処理方法。
【0012】
[4] 鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなる成膜鋳造品であって、前記鋳造品における、前記鋳造品表面を基準として深さ0〜50μmの層をA層、前記鋳造品表面を基準として深さ1000〜1050μmの層をB層と規定した場合において、鋳造欠陥である空孔の数が、前記A層の単位断面積あたり0〜2個/mm2、前記B層の単位断面積あたり10〜50個/mm2であるとともに、前記A層の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなることを特徴とする成膜鋳造品。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明者は、本発明の成膜方法を開発するに際し、まず、特開平6−293993号公報に記載の方法がショットブラスト処理(ショットピーニング処理と同義。以下、「ショットピーニング処理」と記す)を施しているにも拘わらず、ふくれ欠陥の防止効果が不十分である理由を検討した。その結果、特開平6−293993号公報に記載の方法のように、鋳造品の表面(この場合、鋳造品の鋳肌)に直接ショットピーニング処理を施した場合、ショットピーニング処理による金属組織の変形量が微小であるため、ショットピーニング処理の有する封孔効果が十分に発揮されず、鋳造品内部に存在する鋳造欠陥の空孔が残ってしまうということを見出した。
【0014】
更に具体的に説明すると、鋳肌に対してショットピーニング処理を施しても、その投射材(鋼球、カットワイヤ等)の有するエネルギーが鋳造品内部にまで伝達されず、鋳造品内部に存在する鋳造欠陥の空孔を潰すという封孔効果を得るまでには至らない。従って、ショットピーニング処理の後、切削加工による研磨を行うと、鋳造品内部に存在する鋳造欠陥の空孔が鋳造品表面に露出してしまう。このように空孔が表面に露出した鋳造品表面に塗膜を成膜すると、塗膜の焼き付け時において、空孔内の空気が膨張して塗膜を押し上げるために、ふくれ欠陥を生じてしまうのである。
【0015】
そこで、本発明においては、ショットピーニング処理を施すに際し、予め、鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させることとした。こうすることにより、投射材の有するエネルギーが鋳造品内部にまで十分に伝達されるため、鋳造品内部に存在する鋳造欠陥の空孔を確実に潰すことができ、十分な封孔効果を得ることができる。従って、ショットピーニング処理の後、切削加工による研磨を行っても、鋳造欠陥の空孔が鋳造品表面に露出することはないため、その鋳造品表面に塗膜を成膜する際に、ふくれ欠陥を生じてしまう事態を有効に防止することができる。
【0016】
以下、本発明の成膜方法の実施の形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、本明細書において「断面積」というときは、鋳造品の表面に対して垂直な断面の断面積を意味するものとする。
【0017】
▲1▼第1工程(鋳肌の除去)
本発明の成膜方法における第1工程は、図2(a)〜(b)に示すように、鋳造品21の鋳肌21bを切削加工により除去して内部層21cを露出させる工程である。このように、ショットピーニング処理に際し、予め、鋳肌21bを切削機械の切削工具22等で除去することにより、投射材の有するエネルギーが鋳造品21内部にまで十分に伝達されるため、鋳造品21内部に存在する鋳造欠陥の空孔21aを確実に潰すことができ、十分な封孔効果を得ることができる。
【0018】
本発明に用いる鋳造品は、通常の鋳造工程を経て製造されたものである限り、その材質、形状等については特に制限はない。例えば、鋳造品が車両用ホイールの場合であれば、AC4C(JIS)、AC4CH(JIS)等のAl合金からなるものを好適に用いることができる。また、鋳造後に溶体化処理、時効処理等の熱処理を行ったものであってもよい。
【0019】
鋳肌とは、鋳造品の鋳造したままの表面、即ち、鋳造品が鋳造時に鋳型と接触していた面を意味し、この部分には黒皮と称される酸化膜が形成されている。本発明においては、少なくともこの酸化膜の部分を切削加工により除去すればよい。通常、切削加工代を1.5mm前後に設定(鋳造品表面を基準として深さ1.5mmの部分までを切削する)すれば、十分に酸化膜の部分を除去することができる。切削加工の方法は特に限定されるものではなく、汎用の切削機械(例えば、旋盤、フライス盤等)を用いて切削加工を行えばよい。
【0020】
なお、本明細書において「内部層」というときは、鋳造品の鋳肌以外の部分を意味するものとする。内部層は、ショットピーニング処理の有する封孔効果を十分に享受することができるという利点がある。また、後述するショットピーニング処理を施していない未処理の鋳造品の内部層は鋳造欠陥である空孔の数が単位断面積あたり10〜50個/mm2である。
【0021】
なお、本発明における単位断面積あたりの空孔数は、鋳造品の断面を鏡面研磨し、顕微鏡を用いて倍率100倍で写真撮影し、面積約60mm2の範囲に存在する空孔の個数を数え、単位断面積あたりの空孔数に換算することにより求めた値を意味する。
【0022】
▲2▼第2工程(ショットピーニング処理)
本発明の成膜方法における第2工程は、図3(a)〜(b)に示すように、露出した内部層21cに対してショットピーニング処理を施して封孔層21dを形成する工程である。
【0023】
ショットピーニング処理とは、径1mm前後の投射材25(鋼球、カットワイヤ等)を被処理体(本発明では鋳造品21)表面に噴射する処理であり、通常は、被処理体の疲労強度の向上、表面硬度の改善、或いは表面洗浄を目的として行われることが多い。但し、本発明においては、鋳造欠陥の空孔21を封孔するための処理として利用する(図3(b)の符号21a’が潰された空孔を示している)。
【0024】
ショットピーニング処理の方法は、投射材を被処理体表面に噴射するものである限り特に限定されないが、例えば、被処理体を載置し、回転させるためのターンテーブルと、投射材を被処理体表面に噴射するための広角ロータ(インペラ)とを備えた装置を用い、被処理体をターンテーブルによって回転させながら、投射材を広角ロータにより被処理体表面に噴射してショットピーニング処理を施す方法等が挙げられる。
【0025】
なお、本明細書において「封孔層」というときは、鋳造品のうち、鋳造欠陥である空孔の数が単位断面積あたり0〜2個/mm2の部分を意味するものとする。ショットピーニング処理を施さない未処理の鋳造品の内部層は鋳造欠陥である空孔の数が単位断面積あたり10〜50個/mm2であるのに対し、ショットピーニング処理を施した封孔層は空孔数が極端に少ない。このような空孔数の極めて少ない封孔層の表面に塗膜を成膜することにより、ふくれ欠陥を有効に防止することができる。
【0026】
ショットピーニング処理の条件によっても異なるが、内部層に対してショットピーニング処理を施すと、通常、その封孔効果は内部層の表面を基準として深さ300μm程度の部分にまで及ぶ。即ち、ショットピーニング処理を施すことにより、内部層の表面から厚さ300μm程度の部分が封孔層となる。
【0027】
▲3▼第3工程(表面の切削・研磨)
本発明の成膜方法における第3工程は、図4(a)〜(b)に示すように、封孔層21dの表面を機械加工により切削又は研磨する工程である。
【0028】
この切削・研磨は、デザイン上の要請から鋳造品21の表面を鏡面加工するために行われる加工である。
【0029】
この第3工程においては、「封孔層の表面」を機械加工により切削機械の切削工具26等で切削又は研磨することが必要である。このように、切削・研磨の加工代を封孔層21dの厚さの範囲内に設定(上記の如く、封孔層21dの厚さは300μm程度であるので、200μm程度に設定)すれば、その表面には空孔数の極めて少ない封孔層21dが露出するため、鋳造欠陥の空孔21aが鋳造品21表面に露出することはない。一方、切削・研磨の加工代を封孔層21dの厚さの範囲を超えて設定(封孔層21dの厚さである300μm超に設定)すると、ショットピーニング処理の封孔効果が及んでいない内部層21c(鋳造欠陥である空孔21aの数が単位断面積あたり10〜50個/mm2である部分)が鋳造品21の表面に露出してしまい、ふくれ欠陥の原因となるため好ましくない。
【0030】
第3工程における切削・研磨加工の方法は特に限定されるものではなく、汎用の切削機械(例えば、旋盤、フライス盤)、或いは専用の鏡面加工機等を用いて切削加工を行えばよい。
【0031】
▲4▼第4工程(成膜)
本発明の成膜方法における第4工程は、図5(a)〜(b)に示すように、切削又は研磨した封孔層21dの表面に、塗膜23又はメッキ膜を成膜する工程である(図5(b)における符号28が成膜鋳造品を示している)。このような成膜を行うことにより、デザイン性の向上、或いは製品の耐久性の向上が図られる。
【0032】
塗膜23の成膜は、塗料27を鋳造品21の表面に塗布、スプレー等して塗膜23を形成した後、これを高温で加熱して焼き付けることにより行う。塗膜23としては、有色塗膜の他、クリア塗膜が挙げられる。本発明の成膜方法は、塗膜23の性質上、有色塗膜と比較してふくれ欠陥が生じ易いことに加え、ふくれ欠陥の部分がレンズとして作用し、その欠陥がより目立ってしまうクリア塗膜の成膜に特に好適に用いることができる。
【0033】
メッキ膜の成膜は、従来公知のメッキ方法、例えば、電気メッキ、化学メッキ、溶融メッキ、気相メッキ等の方法により行う。メッキ膜の成膜においては、塗膜の成膜時のようなふくれ欠陥を生ずることはないが、鋳造品表面に鋳造欠陥の空孔が露出していると、メッキ膜がその形状にへこんでしまう(へこみ欠陥)。本発明の成膜方法は、このようなへこみ欠陥も有効に防止することができる。
【0034】
なお、本発明の成膜方法は、見方を変えれば、成膜鋳造品の製造方法と考えることもできる。即ち、上記第1工程から第4工程を実施することにより、鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなる成膜鋳造品を製造することができる。
【0035】
本発明の成膜方法、又は成膜鋳造品の製造方法によれば、鋳造品における、鋳造品表面を基準として深さ0〜50μmの層をA層、鋳造品表面を基準として深さ1000〜1050μmの層をB層と規定した場合において、鋳造欠陥である空孔の数が、A層の単位断面積あたり0〜2個/mm2、B層の単位断面積あたり10〜50個/mm2であるとともに、A層の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなる成膜鋳造品を得ることができる。このような成膜鋳造品は、空孔数の極めて少ないA層の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されているので、ふくれ欠陥、或いはへこみ欠陥が少なく、製品の外観に優れる。
【0036】
また、本発明の成膜方法における第1工程から第3工程は、鋳造品の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜するための前処理方法と考えることもできる。このような前処理を行った鋳造品は、成膜時において、ふくれ欠陥、或いはへこみ欠陥を有効に防止することができ、製品の外観を損ねることがない。
【0037】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何ら制限を受けるものではない。
【0038】
以下の実施例1、比較例1においては、鋳造品として、Al合金AC4CH(JIS)からなる外径14インチの車両用ホイールを用いた。この車両用ホイールは、鋳造後に熱処理(溶体化処理、時効処理)を行ったものである。
【0039】
実施例1、比較例1においては、前記車両用ホイールの表面に鏡面加工を施し、クリア塗膜を成膜した。評価の方法としては、前記車両用ホイール10本を本発明の成膜方法(実施例1)、従来の成膜方法(比較例1)に供し、クリア塗膜の焼き付け後において、各車両用ホイールのデザイン面に径1mm以上のふくれ欠陥が2個以上あるものを不合格、1個以下のものを合格として、ふくれ欠陥の防止効果を評価した。
【0040】
(実施例1)
まず、鋳造品の鋳肌(黒皮、酸化膜)を切削加工により除去して内部層を露出させた。具体的には、切削加工代を1.5mmに設定(鋳造品表面を基準として深さ1.5mmの部分までを切削する)し、汎用の切削機械(旋盤)を用いて切削加工を行った。この切削加工により露出した内部層の鋳造欠陥である空孔の数を求めたところ、単位断面積あたり20〜30個/mm2(10本の車両用ホイールの平均値)であった。
【0041】
次いで、露出した内部層に対してショットピーニング処理を施して封孔層を形成した。具体的には、鋳造品を載置し、回転させるためのターンテーブルと、投射材を鋳造品表面に噴射するための広角ロータ(インペラ)とを備えた装置を用い、鋳造品をターンテーブルによって回転させながら、投射材を広角ロータにより鋳造品表面に噴射してショットピーニング処理を施す方法により行った。
【0042】
ショットピーニング処理の条件としては、投射材として、ステンレス製の長さ0.6mm、径0.6mmのカットワイヤを用い、投射量を300kg/分、投射速度を60m/秒、投射時間を100秒とした。
【0043】
前記のショットピーニング処理を施すことにより、鋳造欠陥である空孔の数が単位断面積あたり0〜2個/mm2(10本の車両用ホイールの平均値)の封孔層が形成された。封孔層の厚さはタイヤホイールの表面を基準として約300μm(10本の車両用ホイールの平均値)程度であった。
【0044】
更に、封孔層の表面(タイヤホイールの表面)を機械加工により鏡面加工した。この際、鏡面加工の加工代を封孔層の厚さの範囲内に設定(上記の如く、封孔層の厚さは300μm程度であるので、200μm程度に設定)し、専用の鏡面加工機を用いて鏡面加工を行った。
【0045】
最後に、鏡面加工した封孔層の表面に、クリア塗膜を成膜した。具体的には、アクリル系樹脂からなるクリア塗料をタイヤホイールの表面にスプレーして塗膜を形成した後、これを高温で加熱して焼き付けた。この結果、車両用ホイール10本のうち、2本はそのデザイン面に径1mm以上のふくれ欠陥が2個以上あり不合格であったものの、8本はそのデザイン面に径1mm以上のふくれ欠陥が1個以下であり合格であった。
【0046】
(比較例1)
まず、鋳造品の鋳肌(黒皮、酸化膜)に対して直接、ショットピーニング処理を施した。ショットピーニング処理を施す方法、及びショットピーニング処理の条件については、実施例1と同様とした。
【0047】
次いで、ショットピーニング処理を施した車両用ホイールの表面を機械加工により鏡面加工した。この際、鏡面加工の加工代は0.25mmに設定し、専用の鏡面加工機を用いて鏡面加工を行った。
【0048】
最後に、鏡面加工した車両用ホイールの表面に、クリア塗膜を成膜した。具体的には、アクリル系樹脂からなるクリア塗料をタイヤホイールの表面にスプレーして塗膜を形成した後、これを高温で加熱して焼き付けた。この結果、車両用ホイール10本のうち、2本はそのデザイン面に存在する径1mm以上のふくれ欠陥が1個以下であり合格であったものの、8本はそのデザイン面に存在する径1mm以上のふくれ欠陥が2個以上あり不合格であった。
【0049】
(考察)
実施例1及び比較例1における評価結果から明らかなように、本発明の成膜方法(実施例1)によれば80%の車両用ホイールを合格品とすることができ、優れたふくれ欠陥の防止効果を示した。即ち、従来の成膜方法(比較例1)と比較して、ふくれ欠陥の発生を大幅に抑制することができた。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の成膜方法は、ショットピーニング処理を施すに際し、予め、鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させることとしたので、ふくれ欠陥、或いはへこみ欠陥を有効に防止することができ、製品の外観を損ねることがなく、特に、クリア塗膜の成膜に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の成膜方法を示す工程図(a)〜(d)である。
【図2】 本発明の成膜方法を示す工程図(a)〜(b)である。
【図3】 本発明の成膜方法を示す工程図(a)〜(b)である。
【図4】 本発明の成膜方法を示す工程図(a)〜(b)である。
【図5】 本発明の成膜方法を示す工程図(a)〜(b)である。
【符号の説明】
1…鋳造品、1a…空孔、2…切削工具、3…塗膜、4…ふくれ欠陥、21…鋳造品、21a…空孔、21a’…潰された空孔、21b…鋳肌、21c…内部層、21d…封孔層、22…切削工具、23…塗膜、25…投射材、26…切削工具、27…塗料、28…成膜鋳造品。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming method on a cast product surface for forming a coating film or a plating film on the surface of the cast product, a method for producing the film cast product, a pretreatment method for film formation, and a film cast product. .
[0002]
[Prior art]
For cast products such as tire wheels, a coating film is formed on the surface of the cast product in order to improve its design (for example, mirror finishing) or to improve the durability of the product. It has been broken. Usually, film formation on the surface of a cast product is performed by machining the surface of the cast product 1 (see FIG. 1A) using a cutting tool 2, as shown in FIGS. After cutting or polishing by (see FIG. 1 (b)), the
[0003]
However, when the film is formed on the surface of the cast product by the above method, there are the following problems. That is, as shown in FIG. 1 (b), when the surface of the
[0004]
For the above problems, a step of performing shot blasting on the design surface of the cast aluminum wheel, and a step of mechanically smoothing the shot blasted design surface (the same as polishing by cutting in the above method) And an aluminum wheel surface treatment method (for example, the same process as the coating film formation in the above method) is disclosed (for example, the surface treatment for giving a smooth surface to the smooth design surface) (for example, Patent Document 1). According to this surface treatment method, holes near the surface of the cast product are crushed and disappeared by shot blasting, and blistering defects can be prevented.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-293993 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in practice, the effect of preventing blistering defects by the above surface treatment method is still insufficient. That is, a film forming method on the surface of a casting that can effectively prevent blistering defects has not yet been found, and development of such a film forming method has been desired.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is a casting that can effectively prevent blistering defects and does not impair the appearance of the product. An object of the present invention is to provide a film forming method on the surface, particularly a film forming method on a cast product surface that can be suitably used for forming a clear coating film.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventor achieved the above object by previously removing the cast skin of the cast product by cutting to expose the inner layer when performing the shot peening treatment. The present invention has been completed. That is, the present invention provides the following film forming method, method for producing a film casting, a pretreatment method for film forming, and a film casting.
[0009]
[1] A film-forming method on a cast product surface in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product, wherein the cast skin of the cast product is removed by cutting to expose the inner layer, and the exposure The inner layer is subjected to shot peening treatment to form holes that are casting defects to form a sealing layer, and the surface of the sealing layer is cut or polished by machining, and the cutting or polishing is performed. A film forming method on the surface of a cast product, characterized in that a coating film or a plating film is formed on the surface of the sealing layer.
[0010]
[2] A method for producing a film-cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product, wherein the cast skin of the cast product is removed by cutting to expose an inner layer, By subjecting the exposed inner layer to shot peening treatment, holes that are casting defects are sealed to form a sealing layer, and the surface of the sealing layer is cut or polished by machining. A method for producing a film-casting product, comprising forming a coating film or a plating film on the surface of a polished sealing layer.
[0011]
[3] A pretreatment method for forming a coating film or a plating film on the surface of a cast product, wherein the cast skin of the cast product is removed by cutting to expose an internal layer, and the exposed internal layer A film is formed by performing a shot peening treatment on the surface to form pores that are casting defects and forming a sealing layer, and cutting or polishing the surface of the sealing layer by machining. Pre-processing method for.
[0012]
[4] A film-formed cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product, wherein a layer having a depth of 0 to 50 μm on the basis of the surface of the cast product in the cast product is an A layer, in the case where a layer of depth 1000~1050μm the basis of the casting surface is defined as B layer, the number of holes is casting defects, 0-2 per unit cross-sectional area of the a layer / mm 2, wherein 10 to 50 pieces / mm 2 per unit cross-sectional area of the B layer, and a coating film or a plating film is formed on the surface of the A layer.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When developing the film forming method of the present invention, the present inventor firstly shot blasting (synonymous with shot peening processing; hereinafter referred to as “shot peening processing”) as disclosed in JP-A-6-293993. The reason why the effect of preventing blistering defects is insufficient despite the fact that it has been applied. As a result, when the shot peening process is performed directly on the surface of the cast product (in this case, the casting surface of the cast product) as in the method described in JP-A-6-293993, the metal structure is deformed by the shot peening process. It has been found that since the amount is very small, the sealing effect of the shot peening process is not fully exhibited, and the voids of casting defects existing in the cast product remain.
[0014]
More specifically, even if shot peening treatment is performed on the casting surface, the energy of the projection material (steel ball, cut wire, etc.) is not transmitted to the inside of the cast product, but exists in the cast product. It does not reach the sealing effect of crushing voids of casting defects. Therefore, when polishing by cutting is performed after the shot peening treatment, the voids of casting defects existing inside the casting are exposed on the surface of the casting. When a coating film is formed on the surface of the casting product with the voids exposed on the surface in this way, when the coating film is baked, the air in the pores expands and pushes up the coating film, resulting in blistering defects. It is.
[0015]
Therefore, in the present invention, when the shot peening treatment is performed, the cast surface of the cast product is previously removed by cutting to expose the inner layer. By doing so, the energy of the projection material is sufficiently transmitted to the inside of the cast product, so that it is possible to reliably crush the voids of the casting defects existing inside the cast product and obtain a sufficient sealing effect. Can do. Therefore, even after polishing by shot processing after shot peening treatment, voids of casting defects are not exposed on the surface of the cast product. Can be effectively prevented.
[0016]
Hereinafter, embodiments of the film forming method of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the present specification, “cross-sectional area” means a cross-sectional area of a cross section perpendicular to the surface of the cast product.
[0017]
(1) 1st process (removal of cast skin)
As shown in FIGS. 2A to 2B, the first step in the film forming method of the present invention is a step of removing the
[0018]
As long as the cast product used in the present invention is manufactured through a normal casting process, the material, shape, etc. are not particularly limited. For example, when the cast product is a vehicle wheel, an alloy made of an Al alloy such as AC4C (JIS) or AC4CH (JIS) can be suitably used. Further, heat treatment such as solution treatment and aging treatment may be performed after casting.
[0019]
The cast surface means the surface of the cast product as cast, that is, the surface where the cast product is in contact with the mold at the time of casting, and an oxide film called black skin is formed on this portion. In the present invention, at least the oxide film portion may be removed by cutting. Usually, if the cutting allowance is set to about 1.5 mm (cutting a portion having a depth of 1.5 mm on the basis of the cast product surface), the oxide film portion can be sufficiently removed. The cutting method is not particularly limited, and the cutting may be performed using a general-purpose cutting machine (for example, a lathe, a milling machine, or the like).
[0020]
In the present specification, the term “inner layer” means a portion other than the cast skin of the cast product. The inner layer has an advantage that it can fully enjoy the sealing effect of the shot peening process. Further, the inner layer of untreated castings not subjected to shot peening process to be described later is vacancy number per unit cross-sectional area of 10 to 50 / mm 2 is casting defects.
[0021]
The number of holes per unit cross-sectional area in the present invention is the number of holes existing in an area of about 60 mm 2 by mirror-polishing the cross section of the cast product and taking a photograph at a magnification of 100 using a microscope. It means a value obtained by counting and converting to the number of holes per unit cross-sectional area.
[0022]
(2) Second step (shot peening process)
As shown in FIGS. 3A to 3B, the second step in the film forming method of the present invention is a step of subjecting the exposed
[0023]
The shot peening treatment is a treatment in which a projection material 25 (steel ball, cut wire, etc.) having a diameter of about 1 mm is sprayed onto the surface of the object to be treated (in the present invention, the cast product 21), and usually the fatigue strength of the object to be treated. It is often performed for the purpose of improving the surface hardness, improving the surface hardness, or cleaning the surface. However, in the present invention, it is used as a process for sealing the
[0024]
The method of the shot peening treatment is not particularly limited as long as the projection material is sprayed onto the surface of the object to be processed. For example, a turntable for placing and rotating the object to be processed, and the projection material to be processed Method of performing shot peening treatment by using a device equipped with a wide-angle rotor (impeller) for spraying on the surface, and spraying the projection material onto the surface of the workpiece by the wide-angle rotor while rotating the workpiece by the turntable Etc.
[0025]
In the present specification, the term “sealing layer” means a portion of the cast product in which the number of pores that are casting defects is 0 to 2 / mm 2 per unit cross-sectional area. The inner layer of an untreated cast product that is not subjected to shot peening treatment has 10 to 50 holes / mm 2 per unit cross-sectional area of the casting defect, whereas the sealing layer subjected to shot peening treatment Has extremely few holes. A blistering defect can be effectively prevented by forming a coating film on the surface of the sealing layer having an extremely small number of pores.
[0026]
Although depending on the conditions of the shot peening treatment, when the shot peening treatment is performed on the inner layer, the sealing effect usually reaches a portion having a depth of about 300 μm based on the surface of the inner layer. That is, by performing the shot peening treatment, a portion having a thickness of about 300 μm from the surface of the inner layer becomes a sealing layer.
[0027]
(3) Third step (surface cutting / polishing)
The 3rd process in the film-forming method of this invention is a process of cutting or grind | polishing the surface of the
[0028]
This cutting / polishing is a process performed for mirror-finishing the surface of the casting 21 from a design requirement.
[0029]
In the third step, it is necessary to cut or polish the “surface of the sealing layer” by machining with the cutting
[0030]
The cutting / polishing method in the third step is not particularly limited, and the cutting may be performed using a general-purpose cutting machine (for example, a lathe or a milling machine) or a dedicated mirror surface processing machine.
[0031]
(4) Fourth step (film formation)
The 4th process in the film-forming method of this invention is a process of forming the
[0032]
The
[0033]
The plating film is formed by a conventionally known plating method such as electroplating, chemical plating, hot dipping, or vapor phase plating. In the formation of the plating film, no blistering defect is generated as in the case of coating film formation, but if the voids of the casting defect are exposed on the surface of the casting, the plating film is dented into its shape. End up (dental defect). The film forming method of the present invention can effectively prevent such dent defects.
[0034]
In addition, the film-forming method of this invention can also be considered as the manufacturing method of a film-forming cast product from a different viewpoint. That is, by performing the first step to the fourth step, it is possible to manufacture a film-cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product.
[0035]
According to the film-forming method of the present invention or the method for producing a film-cast product, a layer having a depth of 0 to 50 μm based on the surface of the cast product in the cast product is a layer A, and a depth of 1000 to 1000 based on the surface of the cast product. When the 1050 μm layer is defined as the B layer, the number of holes as casting defects is 0 to 2 / mm 2 per unit cross-sectional area of the A layer, and 10 to 50 / mm 2 per unit cross-sectional area of the B layer. In addition , a film-forming cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the A layer can be obtained. Such a film-casting product has a coating film or a plating film formed on the surface of the layer A having a very small number of pores, and therefore has few blister defects or dent defects and is excellent in the appearance of the product.
[0036]
Further, the first to third steps in the film forming method of the present invention can be considered as a pretreatment method for forming a coating film or a plating film on the surface of the cast product. The cast product subjected to such pretreatment can effectively prevent blister defects or dent defects during film formation, and does not impair the appearance of the product.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.
[0038]
In the following Example 1 and Comparative Example 1, a vehicle wheel having an outer diameter of 14 inches made of an Al alloy AC4CH (JIS) was used as a cast product. The vehicle wheel is heat-treated (solution treatment, aging treatment) after casting.
[0039]
In Example 1 and Comparative Example 1, the surface of the vehicle wheel was mirror-finished to form a clear coating film. As an evaluation method, the ten vehicle wheels were subjected to the film formation method of the present invention (Example 1) and the conventional film formation method (Comparative Example 1), and each vehicle wheel was baked after the clear coating film was baked. The design surface was evaluated as having an effect of preventing blistering defects by rejecting those having two or more blistering defects with a diameter of 1 mm or more as failing and one or less.
[0040]
(Example 1)
First, the cast surface (black skin, oxide film) of the cast product was removed by cutting to expose the inner layer. Specifically, the cutting allowance was set to 1.5 mm (cutting up to a depth of 1.5 mm with reference to the cast product surface), and cutting was performed using a general-purpose cutting machine (lathe). . When the number of vacancies as casting defects in the inner layer exposed by this cutting was determined, it was 20 to 30 / mm 2 (average value of 10 vehicle wheels) per unit cross-sectional area.
[0041]
Next, the exposed inner layer was subjected to shot peening treatment to form a sealing layer. Specifically, a device having a turntable for placing and rotating a cast product and a wide-angle rotor (impeller) for injecting a projection material onto the surface of the cast product is used. While rotating, the projection material was sprayed onto the surface of the cast product with a wide-angle rotor to perform a shot peening process.
[0042]
As conditions for the shot peening treatment, as a projection material, a stainless steel cut wire having a length of 0.6 mm and a diameter of 0.6 mm is used, the projection amount is 300 kg / min, the projection speed is 60 m / sec, and the projection time is 100 seconds. It was.
[0043]
By applying the shot peening of the, sealing layer of pores numbers 0-2 per unit sectional area of / mm 2 (average of ten vehicle wheel) is formed is a casting defects. The thickness of the sealing layer was about 300 μm (average value of 10 vehicle wheels) on the basis of the surface of the tire wheel.
[0044]
Further, the surface of the sealing layer (the surface of the tire wheel) was mirror-finished by machining. At this time, the machining allowance for mirror finishing is set within the range of the thickness of the sealing layer (as described above, the sealing layer thickness is about 300 μm, so it is set to about 200 μm). The mirror surface processing was performed using.
[0045]
Finally, a clear coating film was formed on the surface of the mirror-sealed sealing layer. Specifically, after a clear paint made of an acrylic resin was sprayed on the surface of the tire wheel to form a coating film, this was heated and baked at a high temperature. As a result, 2 of the 10 vehicle wheels were rejected because there were 2 or more blister defects with a diameter of 1 mm or more on the design surface, but 8 had a blister defect with a diameter of 1 mm or more on the design surface. It was less than 1 and passed.
[0046]
(Comparative Example 1)
First, shot peening treatment was performed directly on the cast skin (black skin, oxide film) of the cast product. The method for performing the shot peening process and the conditions for the shot peening process were the same as in Example 1.
[0047]
Next, the surface of the vehicle wheel subjected to the shot peening treatment was mirror-finished by machining. At this time, the machining allowance for the mirror finishing was set to 0.25 mm, and the mirror finishing was performed using a dedicated mirror finishing machine.
[0048]
Finally, a clear coating film was formed on the mirror-finished vehicle wheel surface. Specifically, after a clear paint made of an acrylic resin was sprayed on the surface of the tire wheel to form a coating film, this was heated and baked at a high temperature. As a result, of the 10 vehicle wheels, 2 were 1 or less blister defects with a diameter of 1 mm or more present on the design surface, but 8 were 1 mm or more with a diameter present on the design surface. There were two or more blister defects, and it was rejected.
[0049]
(Discussion)
As is apparent from the evaluation results in Example 1 and Comparative Example 1, according to the film forming method of the present invention (Example 1), 80% of the vehicle wheel can be accepted, and excellent blistering defects are achieved. The prevention effect was shown. That is, the occurrence of blister defects can be significantly suppressed as compared with the conventional film formation method (Comparative Example 1).
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the film forming method of the present invention, when the shot peening process is performed, the casting surface of the cast product is removed in advance by cutting to expose the inner layer. Defects can be effectively prevented, the appearance of the product is not impaired, and in particular, it can be suitably used for forming a clear coating film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram (a) to (d) showing a conventional film forming method.
2A to 2B are process diagrams (a) to (b) showing a film forming method of the present invention.
3A to 3B are process diagrams (a) to (b) showing a film forming method of the present invention.
4A to 4B are process diagrams (a) to (b) showing a film forming method of the present invention.
5A to 5B are process diagrams (a) to (b) showing a film forming method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、
その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、
その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨し、
その切削又は研磨した封孔層の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜することを特徴とする鋳造品表面への成膜方法。A method of forming a film on a casting product surface by forming a coating film or a plating film on the surface of the casting product,
Removing the cast skin of the cast product by cutting to expose the inner layer;
By performing shot peening treatment on the exposed inner layer, holes that are casting defects are sealed to form a sealing layer,
Cutting or polishing the surface of the sealing layer by machining,
A film forming method on the surface of a cast product, wherein a coating film or a plating film is formed on the surface of the sealed or polished sealing layer.
前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、
その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、
その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨し、
その切削又は研磨した封孔層の表面に塗膜又はメッキ膜を成膜することを特徴とする成膜鋳造品の製造方法。A method for producing a film-cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product,
Removing the cast skin of the cast product by cutting to expose the inner layer;
By performing shot peening treatment on the exposed inner layer, holes that are casting defects are sealed to form a sealing layer,
Cutting or polishing the surface of the sealing layer by machining,
A method for producing a film-casting product, comprising forming a coating film or a plating film on the surface of the sealed or polished sealing layer.
前記鋳造品の鋳肌を切削加工により除去して内部層を露出させ、
その露出した内部層に対してショットピーニング処理を施すことにより鋳造欠陥である空孔を封孔して封孔層を形成し、
その封孔層の表面を機械加工により切削又は研磨することを特徴とする成膜のための前処理方法。A pretreatment method for forming a coating film or a plating film on the surface of a casting,
Removing the cast skin of the cast product by cutting to expose the inner layer;
By performing shot peening treatment on the exposed inner layer, holes that are casting defects are sealed to form a sealing layer,
A pretreatment method for film formation, wherein the surface of the sealing layer is cut or polished by machining.
前記鋳造品における、前記鋳造品表面を基準として深さ0〜50μmの層をA層、前記鋳造品表面を基準として深さ1000〜1050μmの層をB層と規定した場合において、鋳造欠陥である空孔の数が、前記A層の単位断面積あたり0〜2個/mm2、前記B層の単位断面積あたり10〜50個/mm2であるとともに、
前記A層の表面に塗膜又はメッキ膜が成膜されてなることを特徴とする成膜鋳造品。A film-cast product in which a coating film or a plating film is formed on the surface of the cast product,
In the cast product, a layer having a depth of 0 to 50 μm based on the surface of the cast product is defined as A layer, and a layer having a depth of 1000 to 1050 μm based on the surface of the cast product is defined as a B layer, which is a casting defect. The number of holes is 0 to 2 / mm 2 per unit cross-sectional area of the A layer, and 10 to 50 / mm 2 per unit cross-sectional area of the B layer,
A film-cast product comprising a coating film or a plating film formed on the surface of the A layer.
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