具有铝基膜的铸造产品及其生产方法

摘要

本发明涉及一种具有铝基膜的铸造产品及其生产方法。在节气阀体(10)中，在铝的基底(12)上按顺序堆叠钝化膜(14)和抗蚀膜(16)。钝化膜(14)在其抗蚀膜(16)侧上具有凹部(18)。在凹部(18)中设置金属层(20)。在喷丸处理中，当喷丸材料碰撞抗蚀膜(16)时，一部分喷丸材料分离并附着在生成的凹部上以形成金属层(20)。例如，选择纯度不低于98％的铝作为喷丸材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有铝基膜的铸造产品及其生产(加工)方法，在该铸造产品中，在由铝或铝合金构成的底层材料上形成有钝化膜，该钝化膜涂覆有抗蚀涂膜。

背景技术

由铝或铝合金构成的构件的优点例如在于，重量较轻并且可容易进行变形以获得预定形状，因为容易进行加工。该构件用于各个领域，例如作为机动车的构成部件的汽化器和节流阀体。

这种构件按如下所述制造。即，例如将一模具填充铝或铝合金的熔融金属，然后使熔融金属冷却并硬化而提供铸造产品。为了改进抗蚀性，铸造产品的表面涂覆有抗蚀涂膜。

传统上，通过将铸造产品浸入含有CrO₃(即六价铬)的铬处理液体中而提供所述抗蚀涂膜，如专利文献1所述。为此，在抗蚀涂膜中也含有六价铬。然而，六价铬是加重环境负担的物质。因此，近年来，为了形成不含六价铬的抗蚀涂层，已经进行了调研。

从以上观点，本申请人已经提出了专利文献2中的以下发明。具体地说，在由铝或铝合金构成的构件上形成Zn基层。随后，在Zn基层上形成含有三价铬的铬涂层(抗蚀涂层)。

专利文献1：日本特公昭60-35432号公报；

专利文献2：日本特开2004-76041号公报。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有铝基膜的铸造产品，该铸造产品设置有抗蚀性良好的涂膜。

本发明的另一目的在于提供一种具有铝基膜的铸造产品，该铸造产品可以避免加重环境的负担。

本发明的又一目的在于提供一种生产具有铝基膜的铸造产品的方法，在该生产方法中在铝或铝合金上设置抗蚀性良好的涂膜。

本发明的又一目的在于提供一种生产具有铝基膜的铸造产品的方法，该生产方法可以避免在铝或铝合金上设置涂膜时加重环境的负担。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有铝基膜的铸造产品，该铸造产品包括：基材，该基材具有形成在由铝或铝合金构成的底层材料的表面上的钝化膜；以及涂覆在所述钝化膜上的抗蚀涂膜，并且该抗蚀涂膜的抗蚀性高于所述底层材料的抗蚀性，其中：

在所述钝化膜上的所述抗蚀涂膜侧上形成凹坑；并且

在各个所述凹坑中设置金属层，该金属层由纯度不低于98％的铝、纯度不低于98％的锌或者纯度不低于98％的铝-锌合金构成。在本发明中，术语“铝基”通常指的是铝和铝合金。

当如上所述存在所述金属层时，充分地形成所述抗蚀涂膜。因此，可以获得抗蚀性良好的铸造产品。

优选的是，所述抗蚀涂膜是不含有六价铬的膜。在这种情况下，不必使用任何含有六价铬的气体或液体，例如六价铬处理液体。因此，可以避免加重环境的负担。

所述抗蚀涂膜的优选实施例可包括含有三价铬的铬涂膜。

根据本发明的另一方面，提供了一种生产具有铝基膜的铸造产品的方法，该方法包括以下步骤：

通过使用铝或铝合金的熔融金属进行铸造加工而获得所述铸造产品；

用由纯度不低于98％的铝、纯度不低于98％的锌或者纯度不低于98％的铝-锌合金构成的喷丸材料对形成有钝化膜的所述铸造产品进行喷丸，以在所述钝化膜上设置凹坑，并在各个所述凹坑中形成由所述喷丸材料产生的金属层；以及

在所述钝化膜上设置抗蚀性高于铝或铝合金的抗蚀涂膜。

在本发明中，在喷丸处理期间用由高纯度铝、锌或铝-锌合金构成的喷丸材料对所述铸造产品进行喷丸，以设置所述金属层，然后设置所述抗蚀涂膜。

当通过所述喷丸处理设置所述高纯度金属层时，所述抗蚀涂膜可在下一步骤中充分生长。因此，可以获得抗蚀性令人满意的铸造产品。

如上所述，所述抗蚀涂膜充分生长。因此，可以获得抗蚀性良好的铸造产品。

在所述喷丸处理中，用喷丸材料进行喷丸。所述喷丸处理是例如在从铸造产品除去毛刺时、在剥落和除去涂料时以及在向工件施加残余应力时进行的技术过程。然而，至今为止尚未公知这样的技术，即在本发明中为了在所述钝化膜上设置由所述喷丸材料产生的所述金属层而进行所述喷丸处理的技术。

优选的是，设置不含有六价铬的膜作为上述抗蚀涂膜，这是出于避免加重环境负担的原因。例如，适当的是设置含有三价铬的铬涂膜作为所述抗蚀涂膜。

附图说明

图1是表示由根据本发明实施方式的具有铝基膜的铸造产品构成的整个节气阀体的示意立体图；

图2是表示图1所示的节气阀体的表面层部分的放大剖面图；

图3是表示实施例1和2以及对比例1至4的节气阀体的抗蚀性的表。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明根据本发明的如优选实施方式所例示的具有铝基膜的铸造产品及其生产方法。

图1是表示由根据本发明实施方式的具有铝基膜的铸造产品构成的整个节气阀体10的示意立体图。可通过将一模具填充铝的熔融金属，然后使熔融金属冷却并硬化而获得作为铸造产品的节气阀体10。

图2是该实施方式的节气阀体10的放大剖面。节气阀体10具有由铝构成的底层材料或基底12。在底层材料12上顺序地堆叠作为氧化膜的钝化膜14和抗蚀涂膜16。

通过在大气中冷却并硬化铸造产品时使底层材料12(铝)自发氧化而形成钝化膜14，如稍后所述的那样。

在钝化膜14上相对于抗蚀涂膜16的边界附近形成凹坑或凹部18。换言之，凹坑18位于钝化膜14上的抗蚀涂膜16侧上。由纯度不低于98％的铝构成的金属层20附着于相应的凹坑18，使得金属层20的形状大致对应于凹坑18的形状。

如稍后所述的那样，当向铸造产品施加喷丸处理时在喷丸材料碰撞铸造产品的同时形成凹坑18。通过在碰撞期间磨去喷丸材料的一部分然后使磨去的材料保持在凹坑18中而形成金属层20。

在本实施方式中，形成在钝化膜14上的抗蚀涂膜16是含有三价铬的铬涂膜。由于抗蚀涂膜16的存在，显著地防止了底层材料12(即节气阀体10)受到腐蚀。

在抗蚀涂膜16中不含六价铬。即，根据本发明的实施方式，不必使用任何加重环境负担的化学制品，例如含有六价铬的铬处理液体。因此，也可以有助于环境保护。

接着将说明根据本发明实施方式的生产具有铝基膜的铸造产品的方法，如制造节气阀体10的情况所例示的那样。

首先，将一模具填充铝的熔融金属，并且进行铸造加工以提供节气阀体10的形状。

熔融金属在模具中固化以提供铸造产品。在经过预定时间段之后打开模具，从而从该模具释放铸造产品。之后，将铸造产品在大气中留置预定的时间段，在该时间段期间固化进行至内部。

在作为铸造产品的材料的铝被存在于模具等上的水和存在于大气中的氧氧化的同时，在大气中留置(冷却)的铸造产品的表面层部分上自发地形成氧化膜。因此，在铸造产品上形成底层材料12和钝化膜14。

随后在铸造产品上进行喷丸处理。具体地说，用球形喷丸材料对铸造产品进行喷丸，如同在除去毛刺时以及剥落和除去涂料等等时通常所进行的那样。

选择由纯度不低于98％的铝构成的材料作为喷丸材料。如果纯度低于98％，那么即使在形成全部抗蚀涂膜16时也难以获得令人满意的抗蚀性。更优选的是选择纯度不低于99％的材料。

喷丸材料的颗粒尺寸不受具体限制。然而，适当的是颗粒尺寸从0.7mm到0.9mm，例如大约为0.8mm。而且，喷丸材料的喷丸速度和喷丸时间不受具体限制。然而，当喷丸速度设定为60至70m/s时，例如大约66m/s时，适当的是将喷丸时间设定为大约1分钟。

喷丸的喷丸材料与钝化膜14碰撞。由于碰撞，在钝化膜14上形成凹坑18。从喷丸材料剥落的材料保持并附着在凹坑18上。因此，形成形状与凹坑18的形状大致对应的金属层20。金属层20由作为喷丸材料的材料的铝构成。

例如可通过X射线光电子光谱(XPS)分析方法来确认形成的金属层20。

随后，例如在喷丸处理之后向铸造产品的预定部分施加诸如冲孔加工和切削加工的加工，然后进行已知的预处理。具体地说，按顺序进行以下处理：用热水清洗、脱脂、用水清洗、活化、用水清洗、用热水清洗。

随后，在钝化膜14上设置抗蚀涂膜16。在该实施方式中，将铸造产品浸入含有三价铬的铬处理液体中。由于浸入，生长了含有三价铬的铬涂膜。因此，形成了含有三价铬的抗蚀涂膜16。该铬处理液体包括ALT610(Dipsol生产的处理液体的商品名)。

如上所述，在本发明的实施方式中，不必使用含有六价铬的铬处理液体。因此，可以明显减轻施加给环境的负担。

如果不进行喷丸处理，就不能充分形成抗蚀涂膜16。为此，难以获得足够的抗蚀性。根据该因素，通过进行喷丸处理充分形成抗蚀涂膜16的原因在于，由于由高纯度铝构成的金属层20的存在，容易形成铬涂膜。

由于抗蚀涂膜16的存在，如上所述在其上设有抗蚀涂膜16的节气阀体10表现出良好的抗蚀性。

在上述实施方式中，选择由纯度不低于98％的铝构成的材料作为在进行喷丸处理时使用的喷丸材料。然而，喷丸材料可包括纯度不低于98％的锌。或者，喷丸材料可包括铝-锌合金，只要该合金具有不低于98％的铝-锌含量即可。而且，可以同时使用以上的两种或更多种。

节气阀体10可包括铝合金(例如ADC 12)。另外，根据本发明的铝基铸造产品未特别限定为节气阀体10。该铸造产品可包括任意其它产品，例如汽化器主体，只要该铸造产品由铝或铝合金的熔融金属生产即可。

抗蚀涂膜16的材料未特别限定为含有三价铬的铬涂膜。可以使用抗蚀性与底层材料12的铝或铝合金相比良好并且不含六价铬的任何涂膜(没有六价铬的涂膜)。

用于设置抗蚀涂膜16的方法未特别限定为使用处理液体的方法。还可以采用包括化学气相淀积(CVD)方法和物理气相淀积(PVD)方法的任何其它膜成形方法。

实施例1

将一模具填充铝合金(ADC 12)的熔融金属，并进行铸造加工以提供节气阀体10的形状。在经过预定时间段之后打开模具，并从该模具释放产品以获得铸造产品，之后将产品留置在大气中。

随后，使用由纯度不低于99％的铝构成的球形喷丸材料在铸造产品上进行喷丸处理。喷丸材料的颗粒尺寸大约为0.8mm，喷丸材料的喷丸速度和喷丸时间分别为大约66m/s和大约1分钟。在完成喷丸之后，通过XPS方法分析铸造产品的最外表面部分。结果，分析显示在钝化膜14上存在铝。在基于XPS方法的分析中，用氩气将铸造产品的表面蚀刻0.005μm的深度。

随后，将喷丸处理之后的铸造产品进行以下处理：用热水清洗、脱脂、用水清洗、活化、用水清洗。

将铸造产品浸入作为含有三价铬的铬处理液体的ALT 610中，以设置抗蚀涂膜16。该试样指定为实施例1。

或者，根据实施例1设置抗蚀涂膜16，不过使用由纯度不低于99％的锌构成的球形喷丸材料。该试样指定为实施例2。

为了进行比较，根据实施例1和2设置抗蚀涂膜16，不过使用由钢材料构成的喷丸材料、由不锈钢构成的喷丸材料、以及具有95％体积的纯度不低于99％的锌喷丸材料和5％体积的碳喷丸材料的混合喷丸材料。这些试样分别指定为对比例1到3。

根据实施例1设置抗蚀涂膜16，不过不进行喷丸处理。该试样指定为对比例4。

如上所述，在实施例1和2以及对比例1到4的节气阀体上进行抗蚀测试。具体地说，进行喷洒盐水的盐雾测试。根据以下表达式(1)确定在开始喷洒之后48小时获得的白色生成物(white product)的面积比A。

A(％)＝(白色生成物的面积/节气阀体的总表面积)×100  …(1)

白色生成物是由于铝的腐蚀而产生的。因此，较小的A值意味着更良好的抗蚀性。按如下所述确定白色生成物的面积。即，测量视觉确认的生成区域，并将生成区域转化为面积。

如图3所示组合结果。从图3可以看出，与使用由任何其它材料构成的喷丸材料或低纯度喷丸材料的情况或者不进行喷丸处理的情况相比，很明显通过使用由高纯度铝或锌构成的喷丸材料进行喷丸处理获得了抗蚀性令人满意的节气阀体10。