CN108624835A

CN108624835A - 喷镀用浆料

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Publication number: CN108624835A
Application number: CN201810225757.9A
Authority: CN
Inventors: 益田敬也; 伊部博之; 杉村和弥
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: KR102440839B1; US20180274078A1; KR20180106879A; JP2018154893A; JP6859146B2; US10851449B2; CN108624835B

Abstract

本发明涉及一种喷镀用浆料。提供抑制裂纹的产生、并且能形成致密的喷镀皮膜的喷镀用浆料。喷镀用浆料含有平均粒径为1μm以上且10μm以下的喷镀颗粒和分散有喷镀颗粒的分散介质，通过下述数学式算出的填充率为84质量％以下。下述数学式中的A为通过离心分离法使喷镀用浆料中的喷镀颗粒沉降而形成的喷镀颗粒的滤饼的质量，B为从滤饼中去除滤饼所含有的分散介质而得到的干燥物的质量。填充率(质量％)＝B/A×100。

Description

喷镀用浆料

技术领域

本发明涉及喷镀用浆料。

背景技术

喷镀法为对基材吹送喷镀材料而在基材上形成皮膜的技术，也已知有使用使喷镀颗粒分散于分散介质中而成的浆料作为喷镀材料的喷镀法(例如参照专利文献1)。若使用浆料作为喷镀材料，则容易形成致密的(气孔少的)喷镀皮膜，但有时在喷镀皮膜上会产生裂纹。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-150617号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于，提供抑制裂纹的产生、并且能形成致密的喷镀皮膜的喷镀用浆料。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式的喷镀用浆料的主旨为，其含有平均粒径为1μm以上且10μm以下的喷镀颗粒、和分散有喷镀颗粒的分散介质，且通过下述数学式算出的填充率为84质量％以下。

填充率(质量％)＝B/A×100

上述数学式中的A为通过离心分离法使喷镀用浆料中的喷镀颗粒沉降而形成的喷镀颗粒的滤饼的质量，B为从滤饼中去除滤饼所含有的分散介质而得到的干燥物的质量。

发明的效果

根据本发明，能抑制裂纹的产生，并且形成致密的喷镀皮膜。

具体实施方式

对本发明的一个实施方式详细进行说明。需要说明的是，以下的实施方式示出本发明的一例，本发明并不限定于本实施方式。另外，可以对以下的实施方式施加各种变更或改良，这种施加了变更或改良的方式也可包含在本发明中。

本实施方式的喷镀用浆料含有平均粒径为1μm以上且10μm以下的喷镀颗粒、和分散有该喷镀颗粒的分散介质。而且，通过下述数学式算出的填充率为84质量％以下。

填充率(质量％)＝B/A×100

上述数学式中的A为通过离心分离法使喷镀用浆料中的喷镀颗粒沉降而形成的喷镀颗粒的滤饼的质量，B为从滤饼中去除滤饼所含有的分散介质而得到的干燥物的质量。喷镀用浆料含有微量的添加剂的情况下，上述数学式中的A及B可以采用含有微量的添加剂的状态的滤饼或干燥物的质量。

使用这样的构成的喷镀用浆料进行喷镀时，能抑制裂纹的产生、并且形成致密的喷镀皮膜。

以下，对本实施方式的喷镀用浆料及其制造方法以及使用了该喷镀用浆料的喷镀皮膜的形成方法更详细地进行说明。

本实施方式的喷镀用浆料含有平均粒径为1μm以上且10μm以下的喷镀颗粒、和分散有该喷镀颗粒的分散介质，且填充率为84质量％以下。对填充率为84质量％以下的喷镀用浆料的制造方法没有特别限定，喷镀用浆料可以通过1个阶段来制造，也可以通过2个阶段来制造。

作为通过1个阶段制造喷镀用浆料的方法，可列举出如下的方法：以填充率成为84质量％以下的方式使具有各种粒径的喷镀颗粒混合，并使喷镀颗粒分散于分散介质。

作为通过2个阶段制造喷镀用浆料的方法，可列举出具备如下工序的方法：原料浆料制备工序，使喷镀颗粒分散于分散介质，制备所含喷镀颗粒的体积基准的累积粒径分布不同的多种原料浆料；混合工序，以填充率成为84质量％以下的方式将在原料浆料制备工序中制备的多种原料浆料混合，由此制备填充率为84质量％以下的喷镀用浆料。

根据通过这样地混合多种原料浆料来制造喷镀用浆料的方法，由于通过多种原料浆料的混合能够容易地调整粒径分布，因此能够容易地制造填充率为84质量％以下的喷镀用浆料。

原料浆料可以通过使喷镀颗粒分散于分散介质来制备。如果准备多种体积基准的累积粒径分布不同的喷镀颗粒并使其分别分散于分散介质，则能够制备多种原料浆料。各原料浆料中可以使用同一种分散介质，如果能够混合，则也可以使用不同种类的分散介质。另外，在制造喷镀用浆料时混合的原料浆料的种类可以为2种，也可以为3种以上。

喷镀用浆料的填充率必须为84质量％以下，优选为81质量％以上且84质量％以下。使用这样的构成的喷镀用浆料进行喷镀时，会抑制裂纹的产生、并且进一步抑制气孔的产生，从而能形成更致密的喷镀皮膜。另外，能形成具有更良好的表面粗糙度Ra的喷镀皮膜。

此处，对喷镀用浆料的填充率的算出方法的一例详细地进行说明。首先，将放有喷镀用浆料的容器装填在离心分离机中，通过离心分离法将喷镀颗粒和分散介质分离，使喷镀用浆料中的喷镀颗粒沉降，从而在容器的底部形成喷镀颗粒的滤饼。去除上清液的分散介质，然后从容器中取出滤饼，测定其质量(A)。

滤饼由于被分散介质润湿为通过离心分离法难以分离的程度，因此从滤饼中去除该滤饼所含有的分散介质并使其干燥。对从滤饼中去除分散介质的方法没有特别限定，可以单独使用加热干燥法、减压干燥法、及送风干燥法中的1种，也可以组合使用2种以上。从滤饼中去除分散介质，然后对得到的干燥物的质量(B)进行测定。然后，通过上述数学式算出喷镀用浆料的填充率。可以认为该填充率是指，对某空间填充喷镀用浆料中的喷镀颗粒时，相对于该空间整体喷镀颗粒能够填充的比例。

对喷镀颗粒的种类没有特别限定，可以使用金属氧化物(陶瓷)、金属、树脂、金属陶瓷等的颗粒。

对金属氧化物的种类没有特别限定，例如可以使用氧化钇(Y₂O₃)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氧化锆(ZrO₂)。

对本实施方式的喷镀用浆料中的喷镀颗粒的浓度没有特别限定，例如可以设为5质量％以上且50质量％以下，更优选为30质量％以上且50质量％以下。喷镀颗粒的浓度为30质量％以上时，每单位时间中由喷镀用浆料制造的喷镀皮膜的厚度容易变得足够大。

另外，对本实施方式的喷镀用浆料的粘度没有特别限定，例如可以设为3.7mPa·s以上且4.6mPa·s以下。为这样的构成时，可发挥喷镀皮膜的表面粗糙度容易变小的效果。

对分散介质的种类没有特别限定，例如可以使用水、有机溶剂、及这些溶剂之中的2种以上的溶剂的混合溶剂。作为有机溶剂，例如可以使用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等醇类。

本实施方式的喷镀用浆料根据期望可以还含有除喷镀颗粒、分散介质以外的成分。例如，为了提高喷镀用浆料的性能，根据需要，可以还含有添加剂。作为添加剂，例如可列举出分散剂、粘度调节剂、凝聚剂、再分散性提高剂、消泡剂、防冻剂、防腐剂、防霉剂。分散剂具有使喷镀颗粒在分散介质中的分散稳定性提高的性质，有聚乙烯醇等高分子型分散剂、表面活性剂型分散剂。这些添加剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

将如上所述那样制造的本实施方式的喷镀用浆料喷镀到基材的被喷镀面时，能够在被喷镀面上形成喷镀皮膜。使用本实施方式的喷镀用浆料进行喷镀时，能够抑制裂纹的产生、并且形成致密的喷镀皮膜。

对基材的材质没有特别限定，例如可以使用金属(例如铝)、树脂、陶瓷。

〔实施例〕

以下示出实施例及比较例，更具体地对本发明进行说明。

首先，将作为喷镀颗粒的氧化钇颗粒混合到作为分散介质的水中并使其分散，制备3种原料浆料(原料浆料1、原料浆料2、及原料浆料3)。各原料浆料1、2、3中的氧化钇颗粒的浓度均为30质量％。另外，各原料浆料1、2、3所含的氧化钇颗粒的体积基准的累积粒径分布各自不同。

原料浆料1的情况下，氧化钇颗粒的体积基准的累积粒径分布中的3％粒径D3为0.3μm，50％粒径D50为1.8μm，97％粒径D97为7.2μm。

原料浆料2的情况下，氧化钇颗粒的D3为0.5μm，D50为2.6μm，D97为7.3μm。

原料浆料3的情况下，氧化钇颗粒的D3为0.8μm，D50为6.4μm，D97为14.6μm。

接着，将原料浆料1、2、3适宜混合，制造7种喷镀用浆料。所混合的原料浆料的组合和其混合比率如表1所示。另外，7种喷镀用浆料中的氧化钇颗粒的浓度均为30质量％。进而，7种喷镀用浆料中的氧化钇颗粒的平均粒径(即D50)和7种喷镀用浆料的粘度如表1所记载。

需要说明的是，上述的D3、D50、D97是指在体积基准的累积粒径分布中自小粒径侧起的累积频率分别为3％、50％、97％的粒径。这些D3、D50、D97、体积基准的累积粒径分布使用HORIBA,Ltd.制的激光衍射/散射式粒径分布测定装置LA-300来测定。另外，喷镀用浆料的粘度使用B型粘度计来测定。

7种喷镀用浆料的填充率如下地来算出。首先，将喷镀用浆料放入离心分离机用的容器中，将该容器装填至离心分离机中。使用的离心分离机为Hitachi Koki Co.,Ltd.制的离心分离机CP56G(最高转速：56000rpm、电压：200V、CUP：30A、制造型号：N0008)。在温度25℃、转速20000rpm的条件下使离心分离机运转10小时时，氧化钇颗粒从分散介质分离并沉降，在容器的下部被压缩，形成氧化钇颗粒的滤饼。

由于在容器的上部(比滤饼靠近上方侧的部分)中有上清液的分散介质，因此将其去除。对去除上清液的分散介质的方法没有特别限定，如下来去除。首先，用吸液管大致去除分散介质，然后用滤纸吸取附着于容器的内壁的分散介质、残留在滤饼上的分散介质，由此去除。用滤纸吸取残留在滤饼上的分散介质时，以滤纸不接触滤饼的方式，用滤纸仅吸取经分离的分散介质。若滤纸接触滤饼，则保持在构成滤饼的氧化钇颗粒之间的分散介质也会被滤纸吸取，因此有填充率的算出值产生误差的担心。将上清液的分散介质去除后，从容器中取出滤饼并测定其质量(A)。

接着，将滤饼放入干燥器中，在120℃下加热24小时，由此从滤饼中去除分散介质。使用的干燥器为株式会社东洋制作所制的ADVANTEC FC-610 FORCED CONVENTIONAL OVEN。然后，对得到的滤饼的干燥物的质量(B)进行测定，通过上述数学式算出填充率。7种喷镀用浆料的、滤饼的质量(A)、干燥物的质量(B)、及填充率如表1所记载。

[表1]

接着，准备基材，将上述7种喷镀用浆料分别喷镀于基材上，在基材的表面(被喷镀面)形成喷镀皮膜。该基材的材质为铝。另外，对要实施喷镀的基材表面(被喷镀面)实施了喷丸，该表面的表面粗糙度Ra为1.1μm。

表面粗糙度(算术平均粗糙度)Ra根据JIS B0601中规定的方法来测定。使用Mitutoyo Corporation制的表面粗糙度计“SV-3000S CNC”，在基材表面(被喷镀面)的任意的5点测定表面粗糙度Ra，将测定的5点的表面粗糙度Ra的平均值作为该基材表面(被喷镀面)的表面粗糙度Ra。基准线长度及取样长度(cutoff value)分别为0.8mm。

使用了上述的喷镀用浆料的喷镀利用Progressive Surfaces Inc制的等离子体喷镀装置100HE来进行。喷镀条件如下。

氩气的流量：180NL/分钟

氮气的流量：70NL/分钟

氢气的流量：70NL/分钟

等离子体输出：105kW

喷镀距离：76mm

移动速度：1500mm/s

喷镀角度：90°

浆料供给量：38mL/分钟

遍数：50遍

接着，对通过喷镀在基材上形成的喷镀皮膜进行评价。即，对裂纹的有无、致密度(气孔率)、及表面粗糙度Ra进行评价。首先，下述示出裂纹的有无的评价方法。

将形成有喷镀皮膜的基材切断并包埋于2种混合固化性树脂中。然后，对得到的包埋物进行研磨，由此对喷镀皮膜的截面进行镜面研磨。用扫描型电子显微镜观察该截面，由此确认裂纹的有无。将结果示于表1。在表1中，在喷镀皮膜中确认到裂纹的情况用×标记来表示，未确认到的情况用○标记来表示。

致密度(气孔率)的评价方法如下所述。使用显微镜，将在裂纹的有无的评价方法中使用的包埋物的喷镀皮膜的截面放大为1000倍进行拍摄。使用NIPPON ROPER K.K.制的图像解析软件Image-ProPlus对得到的图像数据进行图像解析，由此算出气孔率。图像解析中，进行将气孔部和固相部分离的2值化，算出以气孔部的面积在总截面积中所占的比率的形式规定的气孔率(％)。将结果示于表1。表1中，在喷镀皮膜中产生裂纹、无法进行气孔率的测定的情况用×标记表示、气孔率超过1％且为3％以下的情况用△标记表示、气孔率为1％以下的情况用○标记表示。

表面粗糙度Ra的评价方法如下所述。在基材上形成的喷镀皮膜的表面的表面粗糙度(算术平均粗糙度)Ra根据JIS B0601中规定的方法来测定。使用Mitutoyo Corporation制的表面粗糙度计“SV-3000SCNC”，在喷镀皮膜的表面的任意5点测定表面粗糙度Ra，将测定的5点的表面粗糙度Ra的平均值作为该喷镀皮膜的表面粗糙度Ra。基准线长度及取样长度分别为0.8mm。将结果示于表1。表1中，表面粗糙度Ra的测定值小于0.8μm的情况用○标记表示、为0.8μm以上且1.5μm以下的情况用△标记表示。

根据表1所示的结果可知，比较例1、2在喷镀皮膜中产生了裂纹，无法进行气孔率的测定。与此相对，实施例1～5在喷镀皮膜中未产生裂纹，气孔率也小，表面粗糙度也优异。特别是实施例1～3中，气孔率特别小、表面粗糙度也特别优异。

Claims

1.一种喷镀用浆料，其含有平均粒径为1μm以上且10μm以下的喷镀颗粒和分散有所述喷镀颗粒的分散介质，且通过下述数学式算出的填充率为84质量％以下，

填充率(质量％)＝B/A×100

所述数学式中的A为通过离心分离法使喷镀用浆料中的所述喷镀颗粒沉降而形成的所述喷镀颗粒的滤饼的质量，B为从所述滤饼中去除所述滤饼含有的所述分散介质而得到的干燥物的质量。

2.根据权利要求1所述的喷镀用浆料，其中，所述填充率为81质量％以上且84质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的喷镀用浆料，其粘度为3.7mPa·s以上且4.6mPa·s以下。

4.根据权利要求1或2所述的喷镀用浆料，其中，所述喷镀颗粒为金属氧化物的颗粒。

5.根据权利要求3所述的喷镀用浆料，其中，所述喷镀颗粒为金属氧化物的颗粒。

6.根据权利要求4所述的喷镀用浆料，其中，所述金属氧化物为氧化钇。

7.根据权利要求5所述的喷镀用浆料，其中，所述金属氧化物为氧化钇。