CN1882428B - 树脂涂布方法和镶嵌模塑品及树脂涂覆金属齿轮类 - Google Patents

树脂涂布方法和镶嵌模塑品及树脂涂覆金属齿轮类 Download PDF

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Abstract

本发明提供由分别将镶嵌构件和模具各自预加热、注射熔融树脂的镶嵌模塑步骤，在模具内保持模塑品的过程，以及从模具中取出后缓冷至室温的过程构成的镶嵌模塑方法，利用该方法实现的无树脂裂纹、耐环境特性优良的模塑品，提供通用性高、防止树脂裂纹和粘附性优良的镶嵌模塑方法及使用该方法的模塑品。另外，提供在将金属齿轮类和模塑用模具分别加热至各自的预定温度的状态，将熔融树脂注射模塑，在金属齿轮表面进行树脂涂布的方法，以及提供能够实现无论在模塑后，还是在无润滑下的使用中，都不发生树脂裂纹，强度、刚性、精度、耐冲击性、耐疲劳性、噪音减低性、耐磨性都优良的树脂涂覆金属齿轮类的新的技术手段。

Description

树脂涂布方法和镶嵌模塑品及树脂涂覆金属齿轮类
技术领域
本申请的发明是关于金属或陶瓷制等的树脂涂布方法和由该方法得到的镶嵌模塑品或者树脂涂覆金属齿轮。
背景技术
镶嵌模塑法是在汽车零件、电气电子器件等许多领域，为了对金属或陶瓷的特性赋予树脂具有的耐冲击性等特性的模塑法的一种。但是，在这样的镶嵌模塑中，在镶嵌构件和熔融树脂的温度差大的情况下，刚模塑后，或者由于模塑品的使用中的温度变化，存在在镶嵌模塑品上容易发生龟裂或开裂破坏这样的问题。另外，由于镶嵌构件和树脂的化学性质的差别，在模塑品中也存在树脂层容易剥离这样的问题。
为了解决这样的问题，到目前为止提出了用于防止镶嵌模塑品的树脂裂纹的各种方法。例如，使用以绝热层涂覆的模具的方法(专利文献1)，但是由于镶嵌构件的种类或大小不同，就有所长必有所短而存在问题。
另外，提出了加热模具的方法(专利文献2)，但是，为了使模塑后的残余应力减少，需要根据镶嵌构件的部分，设定不同的模具温度，因此虽然对特殊的镶嵌构件是有效的，但存在是用途被限制的模塑方法这一问题。
再有，利用气体或者液体加热模具模腔部分的方法(专利文献3)是想要解决上述问题的一种方法，但存在不能将镶嵌构件和模具分别预热至各自规定的温度这样的问题。
另外也提出了利用喷涂法或者流动浸渍法在金属构件上涂布粉末树脂，此后在高于或等于使用树脂熔点的温度进行烧成，树脂没有裂纹的涂布方法(专利文献4)，但从生产率方面来看，在过程中需要长时间成为问题。
而作为防止金属板和涂布用树脂的剥离的方法，例如，公开了在金属板上设置由陶瓷粉末和热固性粘合剂树脂的复合模塑体构成的陶瓷涂层，接着将热塑性树脂进行镶嵌模塑的方法(专利文献5)，但存在在陶瓷涂层的形成中需要许多过程和时间的问题。另外，树脂是模塑注入温度约170℃～200℃范围的低熔融温度的物质，而且在室温是显示柔软性的热塑性弹性体，因此仅用该模塑方法，不能解决防止模塑后的耐热性树脂的裂纹。
专利文献1：特开平7-178765号公报
专利文献2：特开2000-9270号公报
专利文献3：特开平11-105076号公报
专利文献4：特开平8-239599号公报
专利文献5：特开2003-94554号公报
在像以上那样的状况中，本申请的发明人等，从学术的而且技术的观点详细地研究了镶嵌模塑步骤中的树脂结构变化。作为其结果，得到如下的认识。即，在熔点或者软化点较低的通用树脂或反应模塑用树脂的情况下，仅加热镶嵌构件或者模具的一方，得到没有裂纹的模塑品是可能的。另一方面，在熔点或者软化点高的工程树脂的情况下，在镶嵌模塑步骤中，在树脂从高温的熔融流动状态冷却至固化的过程中，一边伴随由熔融高分子链的流动引起的取向、分子链运动性的降低、取向结晶化、被张紧的非晶链的缓和现象等复杂的结构变化一边发生固化。这成为在模塑品中的树脂中残留结构的畸变的原因。该结构的畸变，通过模塑品使用中的温度变化等，树脂向更稳定的结构变化，因而就发生裂纹。因此，模塑后，为了防止树脂的裂纹或龟裂，非晶链必须在取向状态不发生固化。另外，在结晶性的树脂中，在模塑步骤中如果急冷，则在没有充分发生结晶化的状态下固化。这样的结构，也通过使用中的温度变化，树脂在低于或等于熔点的温度进行结晶化，因此带来结构的畸变发生，被认为成为发生裂纹的原因。像这样，在有复杂的结构变化的镶嵌模塑中，没有分别设定镶嵌构件和模具的温度的现有技术中，不能控制模塑品中的树脂结构。
再有，镶嵌构件，在其表面是平滑的情况下，另外，在被涂布的镶嵌构件像树脂那样化学性质不同的情况下，两者的界面的粘结性或者粘附性降低，不仅成为树脂裂纹的原因，而且例如在水中、热水中等环境下使用镶嵌构件时，以往只预加热镶嵌构件或者模具的技术，存在镶嵌构件和树脂的粘结性或者粘附性降低这样的问题。
另外，在上述的专利文献3中公开了加热变形温度高于150℃的工程树脂的成形方法，但没有实施模塑品的加热冷却试验和在热水中的试验，就模塑品的使用温度范围和使用氛围来说存在问题。
因此，本申请的发明，以解决现有技术的问题，提供为了在模塑品中不发生裂纹或剥离，能够模塑的新技术的对策和镶嵌模塑品为课题。
另外，金属齿轮类，不使用润滑剂，不仅有耐磨性的问题，而且有伴随摩擦或撞击的噪音的问题，再有，从轻量化的要求考虑，特别在小型齿轮的领域开发树脂制齿轮，现在正在汽车用零件、AV机器零件、OA机器零件、其他的许多零件中使用。
但是，树脂制齿轮，虽然在生产率和形状的自由度方面优良，但与金属齿轮相比，有强度、刚性、精度低的问题。具体地说，现在作为小型齿轮最多使用的树脂是聚缩醛，但必须解决齿的折损(齿根的强度)、齿面的磨损、噪音等成为课题(非专利文献1)。
齿的折损极大地依存于树脂的弯曲应力(强度)，但弯曲应力是取决于树脂的力学(机械)性质的温度依存性的，例如聚缩醛共聚物的80℃时的弯曲应力，一般认为是20℃的约1/2。像这样，在由于齿面的摩擦树脂温度上升时，在聚缩醛共聚物制齿轮中成为致命的问题。作为解决该问题的方法，研究了聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)等耐热性树脂或其纤维增强物、固体润滑剂添加物，还研究了热固化树脂，但从用这些树脂制成的模塑齿轮的模塑性、固体物性、摩擦磨损特性、价格等方面考虑，有所长必有所短(非专利文献1)。
在齿轮是动力传动的同时，有传动到啮合转动角的另一个齿轮上的动作。关于该转动角的传动特性，树脂的弯曲刚性与金属相比，是大约1/7左右或者更小，因此为了实现高精度传动，就需要解决树脂齿轮的刚性提高的问题。
齿面的磨损导致齿变细这样的形状变化，有所产生的磨损粉引起齿轮的性能、机能降低这样的问题。作为解决该问题的手段，正在进行润滑油添加-固体润滑剂添加-聚合物合金等的对策。
再有，由于齿轮的噪音依存于树脂材料的弹性模量、摩擦系数、齿形精度、冲击缓和或衰减特性等，因此正在分别进行热塑性弹性体的添加、润滑油润滑、平面滑动面的制作等对策。
另外，由注射模塑制造的树脂齿轮的材料的大部分是结晶性高分子。因此，模塑树脂齿轮的摩擦磨损特性极大地依存于模塑品(齿轮)中的结晶化度、结晶结构等。如上所述，乍一看，虽说树脂齿轮在生产率和形状的自由度方面优良，但在注射模塑时，如果低温度的模具内注入高温的熔融树脂，则注入齿部分的熔融树脂从低温度的模具表面冷却的速度快，因此齿部分的树脂就原封不动地不发生充分的结晶化而固化。即，齿部分的树脂结晶化度低。另一方面，树脂齿轮的齿根附近和内部，和树脂接触的模具的表面积比齿部分小，因此树脂缓慢地冷却，容易进行结晶化。因此，在由结晶性高分子构成的树脂齿轮中，离开齿面的部分即使结晶化度高，最影响摩擦磨损的齿部分也容易成为低结晶性。像这样，以往的树脂制齿轮，由于齿轮的部位不同结晶性也不同，该结构的不均匀性，有引起树脂制齿轮的刚性和耐磨性等性能降低这样的问题。
在金属齿轮和树脂齿轮的组合中，树脂齿轮与金属齿轮相比是软质材料，因此由于齿轮的转动产生的力齿发生挠曲，因为这种挠曲，在金属齿轮的转动中产生滞后，树脂齿轮的齿的磨损通过金属齿轮的齿尖角被加速。作为使该挠曲减小的方法，开发出在尼龙齿轮的芯部放入钢加强筋的齿轮(非专利文献2)。是将与齿轮的形状近似、平板状的加强筋在圆周上具有突出结构的钢构件浸渍在含有ε-己内酰胺、催化剂、引发剂的熔液中，进行聚合(MC：单体铸造尼龙6)，在钢构件周围涂覆MC尼龙6，此后，用滚刀削去加强筋周围的过剩树脂而得到的齿轮。但是，利用该方法的金属齿轮的树脂涂布，在制造1个齿轮中需要长时间，因此从生产率方面来看有问题，并且已知用该聚合方法得到的MC尼龙6的分子量低，因而刚性低，从材料物性方面来看也有问题，因而是不实用的。
以减低金属齿轮相互的齿撞击音或振动音等噪音为目的，提出了使各种树脂层介于金属制的芯管和外周的金属制齿之间的齿轮(专利文献6、7)。但是，该方法，齿啮合的齿都是金属制的，因此润滑剂就成为必要，有不能在无润滑下使用的问题。
另外提出了，将熔融树脂注射模塑在蜗轮的蜗轮齿轮形状的芯骨的齿部的外周面全体上，此后，用滚刀实施机械加工，加工成蜗轮形状的方法(专利文献8)。但是，在该方法中，在温度低的芯骨的齿部表面，熔融树脂以流动状态原封不动地急冷固化，因此不充分进行树脂的结晶化，以低结晶性进行取向，成为在结构上有畸变模塑品，模塑后，在用滚刀切削去除过剩的树脂的过程中，或者在以后的蜗轮的工作时，由于温度变化或机械应力，树脂的破坏(开裂或剥离)的可能性非常高，因此在蜗轮的性能上存在问题。另外，利用滚刀去除的树脂量比涂布在蜗轮的齿表面的树脂量多得多，而且被去除的树脂各种物性大大降低，因而将其再利用于注射模塑也有问题。因此，只要使满足机能的树脂涂层成为可能，就能达到减低用滚刀去除的不要的树脂量，在耐环境性中的总能量降低中能够提高效果。
虽然可以说树脂材料具有生产率、形状的自由度的优点，但如上所述，在利用注射模塑在室温的金属构件表面涂布高温的熔融树脂时，树脂在流动状态下在金属构件表面被急冷，因而在低结晶性而且在取向状态下发生固化。其结果，在模塑后的冷却步骤或者由于涂覆构件的使用中的温度变化等，容易发生涂布树脂的裂纹等这样的缺点就被放过了。
一直希望同时具有金属齿轮具有的高强度、高刚性、高精度等特性和树脂材料具有的自润滑性、噪音减低性等特性的齿轮，但因为还没有完成上述问题的把握，因此即使说有效地利用金属齿轮和树脂齿轮的各自优点的齿轮还没有实现也不夸张。
非专利文献1：最新模塑塑料齿轮技术-近10年的脚步，社团法人精密工学会，模塑塑料齿轮研究专门委员会(2002)
非专利文献2：塚田尚久，动力传递用塑料齿轮的设计技术，技报堂出版(1987)
专利文献6：特公平6-60674号公报
专利文献7：特开2003-343696号公报
专利文献8：特开2002-21980号公报
专利文献9：特愿2003-385994号
因此，本申请的发明，从如上所述的背景考虑，以解决以往的问题，提供在将金属齿轮类和模塑用模具分别加热至各自预定的温度的状态下，将熔融树脂注射模塑，在金属齿轮表面进行树脂涂布的方法，以及提供无论在利用该方法模塑后、或无论在无润滑下使用中，都不发生树脂裂纹等，能够实现强度、刚性、精度、耐冲击性、耐疲劳性、噪音减低性、耐磨性优良的树脂涂覆金属齿轮类的新的技术手段为课题。
发明内容
本申请的发明作为解决上述的课题的发明，第1，提供镶嵌构件的树脂涂布方法，其特征在于包括：将镶嵌构件在高于或等于40℃、低于或等于上述树脂的熔融注射温度的范围内，并且将镶嵌模塑用模具在高于或等于40℃、低于或等于上述树脂的熔融注射温度-50℃的范围内，分别加热至各自预定的温度的预加热步骤；在已预加热的上述镶嵌构件位于已预加热的上述镶嵌模塑用模具内的状态下，注射熔融树脂的镶嵌模塑步骤；在模具内保持模塑品的保持步骤；以及从模具中取出上述镶嵌模塑品，缓冷至室温的冷却步骤。
第2，提供树脂涂布方法，其特征在于，上述镶嵌构件是从金属、陶瓷或者其复合构件中选择的至少一种。第3提供树脂涂布方法，其特征在于，上述树脂是热塑性树脂，是从均聚物、共聚物、聚合物共混物、聚合物合金和以聚合物为主成分的复合材料组成的组中选择的至少一种。
第4，提供树脂涂布方法，其特征在于，涂布在上述镶嵌构件表面的上述树脂的厚度是5μm～30mm的范围。
第5，提供树脂涂布方法，其特征在于，上述镶嵌构件是利用从研磨处理、腐蚀处理、喷丸处理和硅烷偶联剂处理中选择的至少一种进行表面预处理的镶嵌构件。
进而本申请的发明，第6，提供镶嵌模塑品，它是由上述任一种的树脂涂布方法得到的模塑品，其特征在于，在-40℃～200℃的温度范围的空气气氛中树脂不发生裂纹。第7，提供镶嵌模塑品，它同样是由上述任一种的树脂涂布方法得到的模塑品，其特征在于，在0℃～100℃的温度范围的水中树脂不发生裂纹，或者不发生树脂剥离。
而且本申请的发明，第8还提供金属齿轮类的树脂涂布方法，它是在金属齿轮类的表面涂布树脂的方法，其特征在于包括：将上述金属齿轮类在高于或等于40℃、低于或等于上述树脂的熔融注射温度的范围内，并且将模具在高于或等于40℃、低于或等于上述树脂的熔融注射温度-50℃的范围内分别加热至各自的预定温度的预加热步骤；在已预热的上述金属齿轮类位于已预热的上述模具内的状态下，注射熔融树脂的模塑步骤；模塑品在模具内保持的保持步骤；以及从模具中取出上述模塑品，缓冷至室温的冷却步骤。
第9，提供上述金属齿轮类的树脂涂布方法，其特征在于，上述金属齿轮类是用于传递动力和/或转动角的金属齿轮，或者是用于传递动力的金属齿条类和锯齿(serration)。
第10，提供上述的树脂涂布方法，其特征在于，上述金属齿轮类是从钢、铁、铜、铝、钛或者含有这些金属的合金、或者其复合构件中选择的至少一种。
第11，提供树脂涂布方法，其特征在于，上述树脂是热塑性树脂，是从均聚物、共聚物、聚合物共混物、聚合物合金和以聚合物为主成分的复合材料组成的组中选择的至少一种。
第12，提供树脂涂布方法，其特征在于，涂布在上述金属齿轮类表面的上述树脂的厚度是5μm～30mm的范围，在齿轮表面的各部位能够以任意的厚度成形。
第13，提供树脂涂布方法，其特征在于，上述金属齿轮类是利用从研磨处理、腐蚀处理、喷丸处理、滚花加工(roulette processing)和硅烷偶联剂处理中选择的至少一种进行表面预处理的金属齿轮类。
第14，提供树脂涂覆金属齿轮，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的模塑品，其特征在于，几乎没有模塑后的树脂取向，树脂裂纹和树脂剥离被抑制。
第15，提供树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，构成齿部分进行接触转动、动力传递和/或转动角传递的1组齿轮对的2个齿轮的全部齿面作为由上述的树脂涂布方法得到的模塑品使用，或一方齿轮的全部齿面(齿接触部位)是由上述的树脂涂布方法得到的模塑品，作为与该齿面啮合的另一方齿轮的齿面不涂布树脂的金属齿轮使用。
第16，提供树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在齿面的一部分是涂布树脂的齿轮的情况下，与该齿轮的不涂布树脂的齿面接触而啮合的另一方齿轮的齿面涂布树脂以供使用。
第17，提供树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，耐冲击强度比树脂制齿轮优良的多。
第18，提供树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，耐疲劳强度比树脂制齿轮优良的多。
第19，提供树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在上述的齿轮的组合中，在无润滑下使用时，润滑性和耐磨性比金属齿轮相互间的组合优良的多。
第20，提供树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由上述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在上述的齿轮的组合中使用的情况下，伴随齿轮的齿面的接触的噪音比由金属齿轮之间的齿面接触产生的噪音大幅度地降低，噪音减低特性优良。
附图说明
图1是关于本发明的树脂涂覆金属齿轮其外周的一部分的例示概要图。
图2是关于本发明的树脂涂覆金属花键其内驱动齿轮(inner dviver)外周的一部分的例示概要图。
图3是树脂涂覆金属齿轮的涂覆树脂层的透射电子显微镜照片(低倍率像)。
图4是树脂涂覆金属齿轮的涂布树脂层的透射电子显微镜照片(高倍率像)。
图5是组装本发明的树脂涂覆金属齿轮的齿轮试验装置。
图中符号表示如下：
1、电动机
2、转矩计
3、驱动齿轮
4、被动齿轮
5、转矩计
6、齿轮泵
7、溢流阈(relief valve)
8、工作油槽
具体实施方式
本申请的发明是具有上述特征的发明，以下详细地说明其实施方式。
<A>镶嵌构件的树脂涂布
在本申请中，所谓被供给树脂涂布的镶嵌构件，是指例如在以汽车零件、电气电子器件、生活用品为首各种领域中使用的构件上涂布树脂，使构件固定在树脂中，或将其一部分涂布树脂赋予表面树脂的特性的固体。
作为这样的镶嵌构件，其种类和组成没有特别的限制，例如可举出含有从铝、铁、镍、铜、铅、锌、钛、钢、不锈钢、铸铁、铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、锌合金、非晶态合金等金属制构件，氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化镁、氮化硅、碳化硅、氮化硼、氮化铝等陶瓷制构件选择的至少一种的固体，尤其，作为合适的对象例示出铝、钢。
另外，作为该镶嵌构件的形态(形状)，除了粉末、粒子以外，只要是固体，没有特别的限制，也可以是能够载置在模具内的预定位置的粉末或者粒子的模塑体、薄片状、板状、曲面状、圆筒状、多孔状等任何的形状。
并且，在本申请的发明的这些镶嵌构件的树脂涂布方法中，在高于或等于40℃、低于或等于树脂的熔融注射温度的温度范围内将上述镶嵌构件预热至预定的温度，并且在高于或等于40℃、低于或等于树脂的熔融注射温度-50℃的温度范围内将镶嵌模塑用模具预热至预定的温度。
不论是镶嵌构件和镶嵌模塑用模具的哪一种，都使该预热的温度达到高于或等于40℃，在许多工程塑料的场合，其Tg比室温高，因此在本申请的发明的镶嵌模塑中，希望在镶嵌构件和镶嵌模塑模具双方中使上述预加热合适地达到高于或等于40℃。
而且，在本申请的发明中，要考虑以下的情况。即，热容量大的模具的温度如果变得更高，树脂到发生固化的时间就变长，即使不发生树脂裂纹，由于模塑时间变长，生产率也降低。另外，在使用气体或液体预加热模具内的方法中，不能将镶嵌构件和模具分别预热至各自预定的温度，并且镶嵌构件和模具两者成为特殊的形态或者结构，成本将变高。
因此，从这样的认识出发，在本申请的发明中，关于镶嵌构件的温度，考虑优选在高于或等于60℃、低于或等于树脂的熔融注射温度-10℃的范围，更优选在高于或等于80℃、低于或等于树脂的熔融注射温度-20℃的范围的条件下预加热后进行模塑。
关于镶嵌构件的预加热，可以规定为已预热的镶嵌构件载置在模具内的规定位置，达到规定的温度，或者也可以规定为载置在模具内后，利用电磁感应加热等方法进行预热而达到规定的温度。
另一方面，关于模具的预加热，考虑优选使该温度在高于或等于60℃，低于或等于树脂的熔融注射温度-65℃的范围，更优选在高于或等于70℃、低于或等于树脂的熔融注射温度-80℃范围的条件下进行预加热。
不论是哪种情况，模具可以是用绝热层被覆的模具，另外，也可以是利用数个加热机构控制为数个温度的数个模具构成的模具。
在本申请的发明中，在镶嵌构件的涂布中使用的树脂，优先选择在圆筒内根据树脂的种类将已预加热减压干燥的树脂加热至熔融温度，进行熔融，赋予流动性后，在与以规定的压力注射到模具内这样的通常的注射模塑的情况相同的条件下进行模塑。
作为这样的树脂，如果是热塑性高分子，其种类或组成没有特别的限制，可举出聚烯烃、乙烯基聚合物、聚缩醛、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酯、芳香族聚酯、聚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基醚、聚醚醚酮、聚醚酮等均聚物，包含大于或等于上述2种聚合物的重复结构单元或者链的共聚物、大于或等于上述2种聚合物的均聚物或者是共聚物的混合物的聚合物共混物，含有大于或等于上述2种的非相溶性的均聚物或者共聚物和相溶化剂等的聚合物合金，即改性聚合物，还有以这些均聚物、共聚物或者聚合物合金的大于或等于1种的聚合物作为主成分，在其中填充无机填充材料、碳纤维、玻璃纤维、芳香聚酰胺纤维的复合材料，尤其，作为合适的对象例示出是聚缩醛、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酯、芳香族聚酯、聚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基醚、上述的共聚物、聚合物合金(改性聚合物)和复合材料的物质。
另外，涂布在镶嵌构件上的树脂的厚度如果是5μm～30mm的范围，就不特别限制厚度的差别，根据模塑品的使用目的，由于镶嵌构件的位置不同，树脂的厚度也可以不同。
在模具内注射熔融树脂后，在50kgf/cm2～500kgf/cm2的压力范围，例示出将保持时间规定为1秒～10分钟的范围，优选规定为10秒～5分钟的范围，更加优选规定为20秒～2分钟的范围。
熔融树脂的注射后，在模具内保持模塑品，此后从模具中取出模塑品，使模塑品冷却至室温，关于该冷却的时间，考虑在1分～5小时范围，优选在5分～4小时范围，更加优选在10分～3小时范围的条件下进行缓冷，消除模塑品的树脂的结构畸变。
关于镶嵌构件，在其表面事先实施选自研磨处理、腐蚀处理、喷丸处理的至少一种处理，通过扩大镶嵌构件和树脂的有效接触面积而提高和树脂的粘结性或者粘附性是有效的。
另外，作为进一步提高镶嵌构件的表面和树脂的相互作用，即，粘结性、粘附性的表面处理方法，可举出反应型粘结剂等的粘结剂涂布、静电涂布等树脂涂布、在构件表面赋予反应性官能团后接枝反应处理以及硅烷偶联剂处理等，尤其，作为简便地使镶嵌构件表面改性的方法优先选择硅烷偶联剂处理。
再有，更优先选择在镶嵌构件表面进行喷丸除锈处理后进行硅烷偶联剂处理。
<B>金属齿轮类的树脂涂布
在本申请的发明中，所谓树脂涂布的金属齿轮类，例如是在以汽车零件、电机电子器件为首的各种领域中使用的、用于担负动力传递/或转动角传递的齿轮类，可例示出正齿轮(spur gear)、内齿轮、齿条和小齿轮(rack and pinion)、斜齿轮、螺旋齿轮、双螺旋齿轮、人字齿轮、锥齿轮、双曲面齿轮(hypoid gear)、螺杆齿轮(screw gear)、蜗轮齿轮(worm gear)等金属齿轮，或者用于传递动力的金属齿条类和锯齿。
树脂涂布的金属齿轮类表面的部位，可以是数个齿面(齿接触面)的一部分或者全部，进而也可以是齿面以外的一部分或者全部。
另外，树脂涂布的金属齿轮类，是在其外周或内周等形状的一部分上设置齿形的齿轮类，优先选择在金属齿轮类的规定部位涂布树脂后，保持具有作为齿轮类的精度和机能的形状的金属齿轮类。
作为这样的金属齿轮类，其原材料的种类和组成没有特别的限制，例如可举出选自含有钢、铁、铜、铝、钛或含这些金属的合金、或者含有从其复合构件中选出的至少一种的固体，尤其作为合适的对象例示出钢、铝。
而且在本申请发明的已涂布树脂的齿轮类的制作中，将金属齿轮类(镶嵌构件)在高于或等于40℃、低于或等于树脂的熔融注射温度的温度范围，并且模塑用模具在高于或等于40℃、低于或等于树脂的熔融注射温度-50℃的温度范围，分别预加热至预定的温度。
不管在金属齿轮类和模塑用模具的哪一种场合，都将该预加热的温度规定为高于或等于40℃，是因为在40℃以下的温度，高温的熔融树脂在流动下被急冷，在树脂的取向结构不被缓和下树脂以低结晶性的状态发生固化，具有这种畸变的结构，防止引起模塑后的树脂裂纹或剥离。
另外，树脂涂布的金属齿轮类，由于其大小的差别，一般热容量比模塑用模具小。因此，优先选择树脂涂布的金属齿轮的预加热温度是低于或等于树脂的熔融注射温度。另一方面，优先选择模塑用模具的预加热温度是低于或等于树脂的熔融注射温度-50℃。即，优先选择是镶嵌构件的金属齿轮类和模塑用模具分别预加热至预定的温度。
再有，适合用于注射模塑的树脂的熔融温度，由于树脂的种类不同也不同，因此树脂涂布的金属齿轮类和模塑用模具的预加热温度的范围，优先选择在上述的各温度范围任意地决定。
关于金属齿轮类的预加热手段，可以是已预加热的金属齿轮类载置在模具内的规定位置，达到规定的温度的加热手段，或者也可以是载置在模具内后，利用电磁感应加热等方法进行预加热而达到规定的温度的预加热手段。
无论是哪种情况，模具可以是用绝热层涂覆的模具，另外也可以是以利用数个加热机构控制在数个温度的数个模具构成的模具。
作为这样的树脂，如果是热塑性高分子，其种类和组成就没有特别的限制，可举出聚烯烃、乙烯基聚合物、聚缩醛、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酯、芳香族聚酯、聚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基醚、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮等均聚物、包含大于或等于上述2种聚合物的重复结构单元或者链的共聚物、大于或等于上述2种的聚合物的均聚物或者是共聚物的混合物的聚合物共混物、含有大于或等于上述2种的非相溶性的均聚物或者共聚物和相溶化剂等的聚合物合金，即改性聚合物、还有以这些均聚物、共聚物或者聚合物合金的大于或等于1种作为主成分，在其中填充无机填充材料、碳纤维、玻璃纤维、芳香聚酰胺纤维等纤维、石墨、二硫化钼等固体润滑剂的复合材料，尤其，作为合适的对象例示出是聚缩醛、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酯、芳香族聚酯、聚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基醚、聚四氟乙烯、上述的共聚物、聚合物合金(改性聚合物)和复合材料的物质。
另外，涂布在金属齿轮上的树脂的厚度如果是5μm～30mm的范围，厚度的差别就不特别地限制，根据模塑品的使用目的，由于金属齿轮类的位置不同，树脂的厚度也可不同，再有，在齿轮类的表面的各部位可以以任意的厚度成形。
在模具内注射熔融树脂后，在4.9MPa～49MPa的压力范围，保持时间可例示是1秒～10分钟的范围，优选是10秒～5分钟的范围，更加优选是20秒～2分钟的范围。
熔融树脂的注射后，在模具内保持模塑品，此后从模具中取出模塑品，使模塑品冷却至室温，关于该冷却的时间，考虑在1分钟～5小时范围，优选在5分钟～4小时范围，更加优选在10分钟～3小时范围的条件下进行缓冷，消除模塑品的树脂的结构畸变。
关于金属齿轮类，在其表面实施选自预研磨处理、腐蚀处理、喷丸处理、滚花加工和硅烷偶联剂处理的至少一种处理，除了能够扩大金属齿轮类和树脂的有效接触面积以外，还提高金属齿轮类和树脂的粘结性或者粘附性，而且除了对防止涂布树脂的裂纹或剥离是有效的以外，对树脂涂覆金属齿轮类的高强度化、高刚性化、耐冲击性、耐疲劳性、耐磨性和噪音减低性也是有效的。
另外，作为为了进一步提高构成金属齿轮类的构件的表面和树脂的相互作用，即，粘结性、粘附性的表面处理法，可举出反应型粘结剂等粘结剂涂布、静电涂装等树脂涂布、在构件表面赋予反应型官能团后进行接枝反应处理以及硅烷偶联剂处理等，尤其，作为简便地使金属齿轮类表面改性的方法优先选择硅烷偶联剂处理。
再有，作为更优先选择的实施方式在金属齿轮类进行喷丸处理后，进行硅烷偶联剂处理。
因此，以下示出实施例进行更详细地说明。当然，本发明不受以下的实施例的限制。
实施例
<A>镶嵌构件的树脂涂布
关于实施例1～12和对比例1～5，首先说明关于与树脂涂布有关的模塑方法和已涂布树脂的镶嵌模塑品的性能评价方法。
<1>模塑方法
以在从中心至
Figure B2004800336002D00151
的位置，在相互离开120度的位置具有直径
Figure B2004800336002D00152
的3个贯穿孔，实施直径
Figure B2004800336002D00153
厚3mm的喷丸处理的铝圆板作为镶嵌构件使用。此时的喷丸处理，在株式会社不二制作所制重力式PHEUMA BLASTER SG-6B-404中，以压力3kg/cm2，使用株式会社不二制作所制FUJI玻璃珠FGB80(粒径范围：177～250μm)进行。再者，上述的3个贯穿孔是为了将镶嵌构件载置在模具内。另外，关于镶嵌构件的载置，在注射树脂的模具侧设置4个端面是平面的金属制圆柱销钉，为了在模具封闭时候，成为镶嵌构件的中心和上述的3个贯穿孔的位置，设置各圆柱销钉。这4个圆柱销钉成为压住是镶嵌构件的铝板表面的状态。另外，在和注射树脂的模具相对的模具侧设置相同的4个金属制圆柱销钉，设置在镶嵌构件的中心的圆柱销钉处于压住镶嵌构件表面的状态，其他的3个圆柱销钉成为插入上述3个贯穿孔的状态。即，这3个圆柱销钉插入贯穿孔，镶嵌构件载置在模具内后，形成模具封闭的状态。另一方面，模具在表面设置绝热层、模具内部具有涂布的树脂厚度为0.5mm的模腔、从铝圆板的中心在和上述贯穿孔同一圆周上
Figure B2004800336002D00161
从与贯穿孔的中间位置相对的位置设置的3个注射口注射熔融树脂的结构。另外，模具是设置加热器，温度可变的结构。在电加热装置内已预加热的镶嵌构件载置在模具的上述规定位置，在镶嵌构件表面温度成为规定温度的时候，向设定成规定温度的模具中以注射压力1000kgf/cm2注射规定温度的熔融树脂，此后在规定压力保持规定时间，从模具中取出模塑品。用规定时间将其缓冷至室温。
<2>评价方法
(室温试验)
在1种模塑条件下进行5个镶嵌构件的树脂涂布，从模具中取出，冷却后，调查在室温经过大于或等于7天的模塑品的树脂裂纹。
(加热冷却试验)
在多数情况下，利用现有技术的镶嵌模塑品，把模塑后在室温不发生树脂裂纹作为评价方法。模塑品往往在更严酷的条件下使用，因此将4个用相同的涂布方法得到的模塑品在-30℃保持2小时、在200℃保持2小时、再在-30℃保持相同时间、在200℃保持相同时间这样的更严酷的条件下各进行10次的加热冷却试验。
(热水试验)
已涂布树脂的镶嵌构件的模塑品往往是在高温多湿气氛中、水中、热水中等环境下使用，因此将2个在上述加热冷却试验中没有发生树脂裂纹的模塑品在其中的过严酷环境的90℃的热水中进行浸渍8小时的热水试验。
(剥离试验)
再有，已涂布树脂的镶嵌构件的模塑品作为工业制品、工业零件、工具等使用，因此即使在使用中不发生树脂裂纹，模塑品也往往承受各种应力。在进行上述各种试验的模塑品之中，对2个没有发生树脂裂纹的模塑品，使用刀具将其树脂涂布层的数个部位，至镶嵌构件表面层切断成宽10mm、长30mm的条形。从镶嵌构件剥离上述条形试片一端的树脂层，使用拉伸试验机，将模塑品本体固定在试验机的规定位置，把住上述剥离部分的树脂端，测定能够发生剥离时的应力，即剥离应力。
实施例1
在已喷丸处理的镶嵌构件表面温度230℃、模具温度80℃的条件下，注射290℃的熔融NORYL GTX树脂(日本GE塑料株式会社制NORYLGTX6601)，此后，在压力100kgf/cm2保持1分钟，从模具中取出模塑品。用30分钟将其冷却至室温。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂中也没有发生裂纹。进行冷却试验的结果，在全部模塑品中都没有发生树脂裂纹。另外，加热冷却试验后的涂布树脂的剥离应力是0.4kgf/mm2～0.7kgf/mm2。这是镶嵌构件和树脂充分粘附状态的值，在该条件下得到的模塑品显示在具有过严酷的温度变化的空气中是可以使用的。
实施例2
除了模具温度规定为140℃、熔融树脂温度规定为270℃、保持压力规定为300kgf/cm2，从模具中取出后至室温的冷却时间规定为1小时以外，和实施例1相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂层上也没有发生裂纹。再有，在已进行加热冷却试验的全部模塑品中也没有发生树脂裂纹。加热冷却试验后的涂布树脂的剥离应力是0.5kgf/mm2～0.7kgf/mm2。这是镶嵌构件和树脂充分粘附状态的值。在该条件下得到的模塑品显示在具有过严酷的温度变化的空气中是可以使用的，已清楚，剥离应力的值比实施例1优良，模具温度140℃的一方比80℃更好。
实施例3
除了将模具温度规定为150℃以外，和实施例2相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂层上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后的模塑品中没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例2几乎相同的结果。已知虽然使模具温度比实施例2的场合高10℃进行模塑，但在模塑品的性能上几乎没有差别。
实施例4
除了将模具温度规定为180℃以外，和实施例2相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂层上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例2及实施例3几乎相同的结果。已知虽然使模具温度比实施例2的场合高40℃进行模塑，但在模塑品的性能上几乎没有差别。
实施例5
除了将模具温度规定为160℃以外，和实施例3相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂层上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例1几乎相同的结果。模具温度和实施例3相同，使镶嵌构件温度比实施例3的场合低70℃的温度所得到的模塑品，剥离应力稍微降低，因此可以说更优先选择镶嵌构件温度设定得高于模具温度。
实施例6
除了将镶嵌构件温度规定为240℃以外，和实施例3相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂层上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例2及实施例3几乎相同的结果。该结果也表示优先选择镶嵌构件温度比模具温度高的一方。即表示是优先选择将镶嵌构件和模具温度能够分别设定为不同的温度的模塑状态。
实施例7
除了以95重量％的上述NORYL GTX树脂和5重量％的聚四氟乙烯(PTFE)粉末的混合物进行预熔融混炼而制成的混合物作为树脂原料以外，和实施例6相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例1几乎相同的结果。在润滑特性上具有优良的性质的聚四氟乙烯自身没有和其他材料的粘结性，另外，即使熔融状态也没有流动性，因此注射模塑是困难的，但该实施例的结果，如果是在NORYL GTX树脂中添加5重量％的聚四氟乙烯粉末，则显示镶嵌模塑是可能的，以及具有能够赋予树脂润滑性的可能性。
实施例8
除了以90重量％的上述NORYL GTX树脂和10重量％的聚四氟乙烯粉末的混合物进行预熔融混炼而制成的混合物作为树脂原料以外，和实施例7相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹，另外，粘附性是和实施例1几乎相同的结果。即添加10％的聚四氟乙烯的模塑品显示在有过严酷的温度变化的空气中是可以使用的。再有，已知一般添加10％的聚四氟乙烯的树脂，润滑特性优良，基体树脂(主成分)的耐磨性提高，因此本发明的模塑方法成为能够提供润滑性、耐磨性等优良的模塑品的方法。
对比例1
除了将镶嵌构件温度规定为室温(20℃)以外，和实施例1相同地进行模塑。虽然已在表1中示出，但在全部5个模塑品中，模塑后，在从模具中取出时都产生了树脂裂纹。该结果是再现现有技术在模塑品上容易产生树脂裂纹，如实施例1～8所示，可以说证实分别预加热镶嵌构件和模具双方进行模塑的方式的本发明的特征。
对比例2
除了将模具温度规定为室温(20℃)以外，和实施例1相同地进行模塑。在全部5个模塑品中，模塑后，在从模具中取出时都产生了树脂裂纹。该结果也表示，和上述对比例1相同，以预加热镶嵌构件和模具的任一方的方式进行模塑的方法，不能制造没有树脂裂纹的模塑品。
对比例3
和实施例3相同地进行模塑，从模具中取出模塑品后马上就将模塑品投入10℃的水中进行急冷时产生了树脂裂纹。该结果表示，在耐热性树脂的镶嵌模塑中，例如像镶嵌构件和模具温度比室温高大于或等于100℃的情况下，已涂布的树脂尽管发生表观固化，树脂内部的高分子链也没有成为稳定的结构。因此，从模具中取出模塑品后的缓冷过程表示降低非晶性高分子结构的畸变，或在结晶性高分子的缓冷过程中的二次结晶化进展上是镶嵌模塑方法中的重要方式的一种。再者，在该缓冷过程中需要的时间顶多是1小时左右，只要是数小时以内，在模塑品的生产率上就不导致障碍。
实施例9
在260℃～270℃预加热已喷丸处理的镶嵌构件后，在其表面涂布硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制KBP40)的乙醇溶液，在镶嵌构件温度成为230℃的时候，和实施例3相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹。另一方面，加热冷却试验后的剥离应力是0.9kgf/mm2～1.1kgf/mm2。已知这是实施例3的场合的2倍左右的值，粘附性或者粘结性提高。该结果证实，同时使用喷丸处理和硅烷偶联剂处理是更优选的实施方式。
实施例10
除了以90重量％的NORYL GTX树脂和10重量％的聚四氟乙烯粉末的混合物进行预熔融混炼而制成的混合物作为树脂原料以外，和实施例9相同地进行模塑。如表1所示，所得到的模塑品即使在室温经过大于或等于7天，在已涂布的树脂上也没有发生裂纹。在加热冷却试验后也没有树脂裂纹。另一方面，加热冷却试验后的剥离应力是0.6kgf/mm2～0.8kgf/mm2。已知这是实施例8的场合的2倍左右的值，粘附性或者粘结性提高。另外，该结果证实，即便对于包含氟树脂的耐热性树脂，同时使用喷丸处理和硅烷偶联剂处理也是更优选的实施方式。
实施例11
实施例9得到的模塑品在90℃的热水中进行浸渍8小时的热水试验。其结果既不发生树脂裂纹又不发生表观的剥离。另外，测定粘附性时，剥离应力是0.8kgf/mm2～0.9kgf/mm2。该结果证实，同时使用喷丸处理和硅烷偶联剂处理的实施方式，不仅可在宽温度范围的空气中使用，而且即使像在热水中的那样的水环境下，已涂布耐热树脂的镶嵌模塑品也可以稳定地使用。
实施例12
实施例10得到的模塑品在90℃的热水中进行浸渍8小时的热水试验。其结果既不发生树脂裂纹又不发生表观的剥离。另外，测定粘附性时，剥离应力是0.5kgf/mm2～0.7kgf/mm2。该结果证实，同时使用喷丸处理和硅烷偶联剂处理的实施方式，不仅可在宽温度范围的空气中使用，而且即使像在热水中的那样的水环境下，已涂布包含氟树脂的耐热性树脂的镶嵌模塑品也可以稳定地使用。
对比例4
实施例3得到的模塑品在90℃的热水中进行浸渍8小时的热水试验。其结果虽然不发生树脂裂纹，但剥离应力是0.05kgf/mm2～0.1kgf/mm2。该结果是使用不实施硅烷偶联剂处理的镶嵌构件，研究已涂布树脂的模塑品在热水中的粘附性、粘结性的结果，在不利用硅烷偶联剂等对镶嵌构件进行表面处理的模塑品中，虽然显示在空气气氛中可以使用，但不优选在像热水那样的更加严酷的环境下使用。
对比例5
实施例8得到的模塑品在90℃的热水中进行浸渍8小时的热水试验。其结果虽然不发生树脂裂纹，但剥离应力是0.03kgf/mm2～0.07kgf/mm2。该结果是即使在包含氟树脂的耐热性树脂中，在不利用硅烷偶联剂等对镶嵌构件进行表面处理的模塑品中，虽然显示在空气气氛中可以使用，但在像热水那样的更加严酷的环境下不能使用。
以上的实施例1～12和对比例1～5的结果示于下面的表1中。
Figure B2004800336002D00231
如表1所示，实施例1～8的各模塑方法是制造在空气气氛中、在宽温度范围都不发生树脂裂纹的模塑品的优良的方法。另外，也是在镶嵌构件表面赋予树脂所具有的特性的优良的方法。与此相反，对比例1～3的各模塑方法都是模塑性劣化的方法。
另外，像实施例9和10的各模塑方法那样，在镶嵌构件表面进行硅烷偶联剂处理的情况下，已清楚镶嵌构件和树脂的粘附性或者粘结性变得更高。再有，像对比例4和5那样，在不进行硅烷偶联剂处理的场合，热水中的剥离强度大大降低，与此相反，进行硅烷偶联剂处理的场合，显然成为在热水中也能够使用的镶嵌模塑品的模塑方法。
如以上所详细地叙述的那样，按照本申请的发明能够提供通用性高、在宽温度范围内不发生树脂裂纹的镶嵌模塑方法。
特别是在镶嵌构件表面进行硅烷偶联剂处理时，表现出镶嵌构件和涂布树脂的粘附性、粘结性大大提高、更进一步提高模塑品的性能这样的相乘效果，进而能够容易且廉价地制造通用性高、更优良的镶嵌模塑品，因而是有利的。
<B>金属齿轮类的树脂涂布
<1>模塑
实施例13
对利用本申请的发明的树脂涂布方法在金属齿轮外周的齿面部分已涂布树脂的一例加以说明。在图1中示出本发明的已涂布树脂的金属齿轮。再者，涂布树脂后的齿轮是标准型的普通齿(full depth tooth)(精度4级)，模数是2，压力角是20°，齿数是32，标准节圆直径是64mm。为了制作本发明的树脂涂覆的齿轮，在株式会社不二制作所制、重力式PHEUMA BLASTER SG-6B-404中，在压力0.294MPa的条件下，使用株式会社不二制作所制FUJI玻璃珠FGB80(粒径范围：177～250μm)在S45C制金属齿轮上实施喷丸处理。
模具是做成如下的结构，用加热器的装置使温度可变，用绝热层包围外部表面，在内部设置金属齿轮安装用的轴，使金属齿轮可能在规定位置载置的同时，设置对应于涂布树脂厚度的0.2mm厚的膜腔，在载置在规定位置的金属齿轮的外侧膜腔面设置朝向金属齿轮中心的3个位置的注射口，将树脂注射模塑。
在填充氮气的电加热装置内将上述S45C制金属齿轮预加热至260℃～270℃后，在其表面涂布信越化学工业株式会社制硅烷偶联剂KBP40的乙醇溶液，在金属齿轮达到230℃时候，载置在设定成150℃的模具内的上述规定位置，以注射压力98MPa将270℃的熔融NORYLGTX树脂(GE塑料公司制：以聚亚苯基醚作为分散相，以尼龙作为基体相的聚合物合金)注射后，在压力29.4MPa保持1分钟，从模具中取出模塑品，用30分钟缓冷至室温。
实施例14
作为涂布树脂的金属齿轮类，选择S45C制金属花键，以其内驱动齿轮外周的齿(轴)的表面作为涂布树脂的部位，除了树脂的厚度规定为0.3mm以外，和实施例13相同地进行树脂涂布，制成树脂涂覆金属花键(图2)。再者，涂布树脂后的内驱动齿轮是和汽车用渐开线花键(involute spline)相同的齿形(低齿)，模数是3.0，压力角是20°，齿数是18，标准节圆直径是54mm，变位系数是+0.8。
<2>试验评价
(1)室温试验
从模具中取出在实施例13中模塑成的树脂涂覆金属齿轮，冷却后，观察保持在室温的表面的结果，确认即使经过大于或等于7天，在齿表面也没有发生已涂布的树脂的裂纹或剥离。
另外，从模具中取出实施例14已模塑成的树脂涂覆金属花键(内驱动齿轮)，冷却后，观察保持在室温的表面的结果，证实即使经过大于或等于7天，在齿表面也没有发生已涂布的树脂的裂纹或剥离。
(2)加热冷却试验
假定组装了树脂涂覆金属齿轮的制品在运转中发生温度变化，在实施例13中模塑成的树脂涂覆齿轮虽然在空气中、在-30℃保持2小时、在200℃保持2小时、再在-30℃保持相同时间、在200℃保持相同时间这样的过严酷的环境下进行了10次加热冷却试验循环，但证实没有产生涂布在齿表面的树脂的裂纹或剥离。
关于在实施例14中模塑成的树脂涂覆金属花键，也和上述同样地进行加热冷却试验的结果证实没有产生涂布在齿表面的树脂的裂纹或剥离。
(3)热水试验
作为树脂涂覆金属齿轮的实际使用时的环境，往往在高温多湿氛围中、水中、热水中等环境下使用，因此在实施例13中模塑成的树脂涂覆金属齿轮及其加热冷却试验后的树脂涂覆金属齿轮在90℃的热水中浸渍8小时进行热水试验的结果，证实在哪种场合涂布在齿表面的树脂都不发生裂纹或剥离。
关于在实施例14中模塑成的树脂涂覆金属花键及其加热冷却后的树脂涂覆金属花键，和上述同样地进行热水试验的结果证实，在哪种场合都不发生涂布在齿表面的树脂的裂纹或剥离。
实施例15
从齿的表面切出和实施例13相同地模塑成的树脂涂覆金属齿轮的涂布树脂层，首先，将其一部分(薄片)进行四氧化钌染色，将其进行环氧树脂包埋后，用不锈钢刀片进行修整，接着，用玻璃刀进行露面，再将已露面出的表面进行四氧化钌染色。将其安装在Reichert制超微切片装置上用金刚石刀片切削，制成厚度约70nm的超薄切片。对该超薄切片试样用日本电子株式会社制JEM-1200EX透射电子显微镜(TEM)，在加速电压80kV观察模塑品的精细结构。
在图3中示出涂布树脂层的精细结构的TEM照片。该TEM照片是在尼龙基体相中分散聚亚苯基醚相的精细结构的形态。在高倍率的TEM照片(图4)中，在基体相中观察到是结晶性高分子的尼龙的片状结晶(lamella crystal)，在是非结晶性高分子的聚亚苯基醚的分散相中没有观察到片状结晶。
从图3的TEM照片可知，尽管树脂从高温的熔融状态注射，但分散相大致是球状的状态。这清楚地表明，模塑后的涂布树脂不是在取向状态原封不动地固化，而是以树脂的取向充分地缓和状态发生固化。这表示，关于尼龙的片状结晶(在图4中，是以箭头表示的约5nm宽的明亮的条状)，观察到也是无取向，显示出利用本发明的模塑方法，在金属齿轮类的表面能够以大致无取向状态，即以没有畸变的结构涂布树脂。该结构，如上所述，模塑后的树脂不发生裂纹，无论在加热冷却试验中，进而还是在热水试验中，证实都不发生树脂裂纹或剥离。
再者，关于和实施例14同样地模塑成的树脂涂覆金属花键(内驱动齿轮)的涂布树脂层，从观察和图3和图4相同的TEM图像得出结论，本申请的发明的树脂涂布方法是能够广泛应用于金属齿轮类的技术。
实施例16
使用图5所示的齿轮试验装置，进行树脂涂覆金属齿轮(驱动齿轮)的性能试验。图中的符号表示如下。
1.电动机
2.转矩计
3.驱动齿轮
4.被动齿轮
5.转矩计
6.齿轮泵
7.溢流阀
8.工作油槽
即，作为啮合的对方齿轮，选择不涂布树脂的S45C制金属齿轮(被动齿轮)，该齿轮和实施例1同样地模塑的树脂涂覆金属齿轮装置在齿轮试验装置上，在负荷转矩12Nm、转数1200rpm、氛围温度25℃、无润滑条件下使齿轮转动，进行树脂涂覆金属齿轮的性能试验。
其结果证实，总转数107次的动作后的树脂涂覆金属齿轮几乎没有损伤，另外，完全没有发生齿根的破坏，反映金属齿轮具有的高强度、高刚性、耐冲击性、耐疲劳性。另外，没有发生已涂布在齿面的树脂层的裂纹或剥离，树脂表面的磨损也很少，在树脂的厚度上没有明显的变化，因此证实耐磨性也优良。这是过去在树脂齿轮之间，或者树脂齿轮和金属齿轮的组合中得不到的性能。
再有，与上述的性能试验的同时，在垂直于轴的方向上离开啮合点的200mm的距离上设置株式会社小野测器制噪音计LA-5120，进行噪音测定。另一方面，在相同条件下，使驱动齿轮和被动齿轮都不进行树脂涂布的金属齿轮相互在液体石蜡润滑下进行短时间转动，进行噪音测定。其结果，在本发明的树脂涂覆金属齿轮和S45C制金属齿轮的组合中，噪音比金属齿轮相互的组合降低约6dB，证实树脂涂覆金属齿轮低噪音性优良。
实施例17
将和实施例14同样地制成的树脂涂覆内驱动齿轮装在与该齿轮啮合的S45C制金属花键(不涂布树脂的花键)和磁铁心(field core)构成的自动扶梯用的负动作制动器上，以转数1000rpm、实机相当的惯性力矩0.9kgm2，转动10秒后，用0.5秒制动，30秒停止的负荷作为1次循环，进行105次循环动作。
其结果证实，在105次循环动作后的树脂涂覆金属花键(内驱动齿轮)的表面的树脂上既完全没有发生裂纹，也完全没有发生剥离，另外，也几乎没有看到树脂表面的损伤、变形、还有磨损，除金属花键具有的高强度、高刚性、耐冲击性、耐疲劳性以外，还反映了树脂具有的耐磨性。
再有，和上述的花键的性能试验的同时，在垂直于轴上方离开啮合点100mm的距离上设置株式会社小野测器制噪音计LA～5120，进行噪音测定。另一方面，在相同条件下，使内驱动齿轮以及与内驱动齿轮啮合的花键都不进行树脂涂布的S45C制金属花键相互进行短时间、无润滑转动，进行测定噪音。其结果，在使用本发明的树脂涂覆金属花键的场合，噪音比不涂布树脂的金属花键之间的场合噪音降低3～10dB，证实树脂涂覆金属花键低噪音性优良。
工业实用性
如以上所详细地说明的那样，本申请的发明的模塑方法是制造即使在各种过严酷的条件下也能够使用的、耐环境特性高的模塑品优良的模塑方法，从在许多材料领域的应用方面来看是有利的。
即，可以对现有技术难于防止模塑品的树脂裂纹或剥离的镶嵌构件进行树脂涂布，不限于汽车零件、电气和电子器件的领域，在农业领域、土木及建筑领域、医疗相关领域的金属零件、陶瓷零件、复合材料零件的机械的和力学的机能上作为能够赋予树脂具有的耐冲击性、润滑性、耐药品性、绝热性等机能的方法，应用性极高。
如以上所述，本申请的发明是基于根据本申请的发明人的全新认识，提供有关镶嵌构件的涂布树脂的发明。
即，本申请的发明人，如上所述，对关于利用注射熔融树脂的镶嵌构件的树脂涂布方法反复进行锐意研究的结果发现，将镶嵌构件和模具分别控制在各自预定温度的模塑方法或对镶嵌构件进行预表面处理的方法，与将任意一方的构件预加热的方法，或者将两者预加热至相同温度的方法相比，是为了得到不发生树脂裂纹，而且镶嵌物和树脂的粘结性高的模塑品的格外优良的模塑方法，基于这样的认识完成了本申请的发明。
例如，将镶嵌构件载置在模具内，注射通常的注射模塑中合适熔融树脂温度是270～310℃的工程树脂，在想要模塑的情况下，铝板(直径
Figure B2004800336002D00291
厚5mm)的镶嵌构件，在镶嵌构件和模具的温度都是室温时，在刚模塑后发生树脂裂纹。另外，即使将镶嵌构件温度预加热至230℃，模具为室温，在刚模塑后也发生树脂裂纹。另一方面，使镶嵌构件温度达到室温，即使将模具预加热至80℃，在刚模塑后也发生树脂裂纹。再有，使镶嵌构件达到室温，即使将模具预加热至150℃，在刚模塑后也发生树脂裂纹。另一方面，与这些方法相反，在按照如上所述的本申请的发明，将镶嵌构件和模具分别预加热至各自的预定温度，以预定的压力注射熔融树脂后，再使模具内的压力保持预定的时间，然后从模具中取出模塑品，缓冷至室温的情况下，在模具内发生取向的高分子链发生缓和，另外，高分子的结晶化进展，成为涂布树脂内部畸变少的稳定结构，作为结果，不发生模塑品的树脂裂纹，作为模塑方法成为极优良的方法。
另外，按照本申请的发明提供在金属齿轮类的表面涂布树脂的方法和由该方法形成的树脂涂覆齿轮类。这样的树脂涂覆齿轮类，在模塑后和使用时，都不发生涂布树脂的裂纹或剥离等，而且作为高强度、高刚性、耐冲击性、耐疲劳性、耐磨性、耐久性、噪音减低性优良的齿轮有广泛的利用价值。
像这样，树脂涂覆金属齿轮类能够达到高性能化、小型化，因此能够谋求组装了本申请的发明的树脂涂覆金属齿轮类的动力传递用制品的高性能化和小型化，应用性非常高。

Claims (12)

1.金属齿轮类的树脂涂布方法，是在金属齿轮类的表面涂布树脂的方法，包括：将前述金属齿轮类经喷丸处理后用硅烷偶联剂处理的表面预处理步骤；作为涂布树脂，使用以脂肪族聚酰胺作为基体相、以聚亚苯基醚作为分散相的聚合物合金NORYL GTX作为主要成分的树脂，将经过该预处理的金属齿轮类在高于或等于80℃、且低于或等于上述树脂的熔融注射温度-20℃的范围内，将模塑用模具在高于或等于70℃、低于或等于上述树脂的熔融注射温度-80℃、且低于镶嵌构件的温度的范围内，分别加热至各自预定的温度的预加热步骤；在已预加热的上述金属齿轮类位于已预加热的上述模具内的状态，注射熔融树脂的模塑步骤；在模具内保持模塑品的保持步骤；以及从模具中取出上述模塑品，缓冷至室温的冷却步骤，从而制成在-40℃～200℃的温度范围的空气气氛中不发生树脂裂纹的镶嵌模塑品。
2.根据权利要求1所述的金属齿轮类的树脂涂布方法，其特征在于，上述金属齿轮类是用于传递动力和/或转动角的金属齿轮，或者是用于传递动力的金属齿条类和锯齿。
3.根据权利要求1或2所述的金属齿轮类的树脂涂布方法，其特征在于，上述金属齿轮类是从钢、铁、铜、铝、钛或者含有这些金属的合金、或者其复合构件中选择的至少一种。
4.根据权利要求1或2中的任一项所述的金属齿轮类的树脂涂布方法，其特征在于，涂布在上述金属齿轮类的表面的上述树脂的厚度是以5μm～30mm的范围、在齿轮类表面的各部位能以任意的厚度成形。
5.根据权利要求3所述的金属齿轮类的树脂涂布方法，其特征在于，涂布在上述金属齿轮类的表面的上述树脂的厚度是以5μm～30mm的范围、在齿轮类表面的各部位能以任意的厚度成形。
6.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮类是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的模塑品，其特征在于，几乎没有模塑后的树脂取向，树脂裂纹和树脂剥离被抑制。
7.树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，构成齿部分进行接触转动而动力传递和/或转动角传递的1组齿轮对的2个齿轮的全部齿面作为由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的模塑品使用，或一方齿轮的全部齿面即，齿接触部位是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的模塑品，作为与该齿面啮合的另一方齿轮的齿面不涂布树脂的金属齿轮使用。
8.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮类是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在齿面的一部分是涂布树脂的齿轮时，与该齿轮的不涂布树脂的齿面接触而啮合的另一方齿轮的齿面涂布树脂。
9.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，耐冲击强度比树脂制齿轮优良得多。
10.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，耐疲劳强度比树脂制齿轮优良得多。
11.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在权利要求7或8的任一项所述的齿轮的组合中，在无润滑下使用的场合，润滑性和耐磨性比金属齿轮相互间的组合优良得多。
12.树脂涂覆金属齿轮类，该齿轮是由权利要求1～5中的任一项所述的树脂涂布方法得到的树脂涂覆金属齿轮类，其特征在于，在权利要求7或8的任一项所述的齿轮的组合中使用的情况下，伴随齿轮的齿面接触的噪音比由金属制齿轮之间的齿面接触产生的噪音降低，噪音减低特性优良。
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