JP2015203150A - 成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性を向上し得る成形体の製造方法、この成形体の製造方法によって製造される成形体、この成形体を適用した摺動接点部材、熱拡散部材及び電池用電極を提供する。
【解決手段】成形体の製造方法は、硬質粒子を含む成形体の製造方法であって、硬質粒子の表面に硬質粒子よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を、基体上に噴射し、付着させる製造方法である。
成形体は、上記成形体の製造方法によって製造されたものである。
摺動接点部材、熱拡散部材又は電池用電極は、上記成形体の製造方法によって製造された成形体を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、硬質粒子を所定の軟質材料でコーティングしたコーティング硬質粒子を用いる成形体の製造方法、この成形体の製造方法によって製造される成形体、この成形体を適用した摺動接点部材、熱拡散部材及び電池用電極に関する。

従来、耐摩耗性及び耐疲労性を向上させるために、基材上にコールドスプレー法により皮膜を成膜することが行われている（特許文献１参照。）。
このコールドスプレー法においては、摺動合金粉末と硬質粒子の混合粉末を音速以上の作動ガス流により基材に衝突させている。

特許第５１７５４４９号

しかしながら、特許文献１に記載の皮膜を成膜するコールドスプレー法においては、混合粉末に含まれる硬質粒子が基板に衝突する際に反発して付着率が下がり、成形体における硬質粒子の含有割合が低下するため、皮膜の硬質粒子面積率が３２％程度であり、成形体の耐摩耗性が十分なものとならないという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、耐摩耗性を向上し得る成形体の製造方法、この成形体の製造方法によって製造される成形体、この成形体を適用した摺動接点部材、熱拡散部材及び電池用電極を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、硬質粒子を所定の軟質材料でコーティングしたコーティング硬質粒子を含む粉体を、基体上に噴射し、付着させることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の成形体の製造方法は、硬質粒子を含む成形体の製造方法であって、硬質粒子の表面に硬質粒子よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を、基体上に噴射し、付着させる製造方法である。

また、本発明の成形体は、上記本発明の成形体の製造方法によって製造されたものである。

更に、本発明の摺動接点部材、熱拡散部材又は電池用電極は、上記本発明の成形体の製造方法によって製造された成形体を含むものである。

本発明によれば、硬質粒子の表面に該硬質粒子よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を、基体上に噴射し、付着させることとした。
そのため、耐摩耗性を向上し得る成形体の製造方法、この成形体の製造方法によって製造される成形体、この成形体を適用した摺動接点部材、熱拡散部材及び電池用電極を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る成形体の製造方法を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る成形体の製造方法に用いるコーティング硬質粒子の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図３（Ａ）は、図１に示す成形体の包囲線ＩＩＩで囲んだ部分の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図３（Ｂ）は、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子とを含む混合粉体を用いて製造した成形体の図１における包囲線ＩＩＩで囲んだ部分と同様の部分の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図４は、図１に示す成形体の包囲線ＩＩＩで囲んだ部分の厚み方向に沿った断面の他の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る成形体の製造方法を模試的に示す説明図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係る摺動接点部材を適用した直流モータを説明する断面図である。 図７（Ａ）は、試験例１−１の成形体の製造方法によって製造した成形体の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図７（Ｂ）は、試験例１−２の成形体の製造方法によって製造した成形体の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図８は、試験例２−１〜試験例２−１２のＴ／Ｄと硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。 図９は、試験例３−１〜試験例３−１０のＴ／Ｄとコーティング硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。 図１０は、試験例４−１〜試験例７−１２のコーティング硬質粒子含有割合と硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。 図１１は、ピンオンディスク試験の要領を示す概略図である。 図１２は、試験例８−１〜試験例８−３の成形体を用いたピンオンディスク試験における比摩耗量を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る成形体の製造方法、この成形体の製造方法によって製造される成形体、この成形体を適用した摺動接点部材、熱拡散部材及び電池用電極について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る成形体の製造方法、及びこの成形体の製造方法によって製造される成形体について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る成形体の製造方法を模式的に示す説明図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る成形体の製造方法に用いるコーティング硬質粒子の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。更に、図３（Ａ）は、図１に示す成形体の包囲線ＩＩＩで囲んだ部分の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。また、図３（Ｂ）は、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子とを含む混合粉体を用いて製造した成形体の図１における包囲線ＩＩＩで囲んだ部分と同様の部分の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。更に、図４は、図１に示す成形体の包囲線ＩＩＩで囲んだ部分の厚み方向に沿った断面の他の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の成形体の製造方法は、硬質粒子２の表面に硬質粒子２よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層４を有するコーティング硬質粒子１を含む粉体Ｐを、基体Ｓ上に噴射し、付着させ、基体Ｓ上に硬質粒子２を含む成形体１０を製造する方法である。具体的には、ジェットノズルＮと、ヘリウムガスを加熱するヒータＨと、粉体Ｐを供給するフィーダＦを有する装置を用い、ジェットノズルＮより１００〜４００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで基体Ｓ上に粉体Ｐを衝突させ、付着させ、堆積させることにより、成形体１０を形成する。なお、図２に示すコーティング硬質粒子においては、硬質粒子の平均粒径は５μｍであり、コーティング層の厚みは０．５μｍである。また、図３（Ａ）及び図４に示すように、成形体１０は、軟質材料からなるコーティング層４も含む。更に、本発明の成形体においては、基体Ｓを必須の構成とはしないが、基体Ｓを含む場合も本発明の範囲に含まれる。

未コーティング硬質粒子、すなわち、通常の硬質粒子は、基体に衝突する際に反発し易く、含有割合を単に高めても、成形体に含まれる硬質粒子の含有割合は高くならない。
そこで、基体上に噴射する粉体として、硬質粒子を所定の軟質材料でコーティングしたコーティング硬質粒子を用いた場合、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子とを含む混合粉体を用いた場合より、粉体を確実に付着させることができ、硬質粒子の含有割合を高めることができるため、成形体の耐摩耗性を向上させることができる。更に、図３から、本実施形態の製造方法によって製造された成形体は、従来の混合粉体を用いた場合と比較して、硬質粒子の含有割合が高いことが分かる。なお、図３中の黒色部は硬質粒子（導電性ダイヤモンド）、白色部は軟質材料（銅）を示す。また、硬質粒子の含有割合が同じであっても、コーティング硬質粒子を用いて成形体を製造すると、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子との混合粉体を用いる場合と比較して、硬質粒子同士を分散させることができるため、硬質粒子同士が密集した場合に延性が低下することに起因する亀裂や割れ等の発生を抑制することができる。更に、詳しくは後述するが、硬質粒子と軟質材料を適宜選択することにより、成形体の導電性や熱伝導率を向上させることもできる。

ここで、各構成について更に詳細に説明する。

上記硬質粒子２としては、耐摩耗性に優れるもの、又は後述する基体Ｓの耐摩耗性を向上させ得るものであれば、特に限定されるものではない。
例えば、耐摩耗性や導電性、熱伝導性を向上させ得るという観点からは、硬質粒子として、炭素、ケイ素、及び所定の固体電解質からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。なお、所定の固体電解質とは、リチウム、ゲルマニウム、アルミニウム、チタン、酸素、ランタン、ジルコニウム、リン及び硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものである。耐摩耗性や導電性、熱伝導性をより向上させ得るという観点からは、典型例としては、導電性ダイヤモンドを挙げることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、導電性ダイヤモンドライクカーボンなどを好適例として挙げることもできる。

ここで、導電性ダイヤモンドとしては、ホウ素ドープダイヤモンドなど従来公知のものを適用することができる。また、導電性ダイヤモンドライクカーボンとしては、ｔａ−Ｃ構造のダイヤモンドライクカーボン（いわゆる水素フリーダイヤモンドライクカーボン）やａ−Ｃ：Ｈ構造のダイヤモンドライクカーボン（いわゆる水素含有ダイヤモンドライクカーボン）、金属元素ドープしたダイヤモンドライクカーボンなど従来公知のものを適用することができる。その中でも、導電性ダイヤモンドは、放熱性が高いという観点から特に好ましい。

また、特に限定されるものではないが、硬質粒子の平均粒径（Ｄ）は、５０μｍ以下であることが好ましい。硬質粒子の平均粒径（Ｄ）が５０μｍより大きいと、成形体中に耐摩耗性や導電性、熱伝導性などの低下の原因となる気孔が生じる可能性がある。また、硬質粒子の平均粒径（Ｄ）を５０μｍ以下とすると、成形体中の硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることが可能となる。

ここで、「平均粒径」としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用いて観察される硬質粒子の（観察面）の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離を採用し、数〜数十視野中に観察される各粒子の粒径の平均値として算出される値を採用することができる。また、例えば、粒度分布計を用いて計測される硬質粒子のＤ５０を採用することもできる。なお、コーティング硬質粒子についても同様である。

更に、上記コーティング層４としては、単層又は複層より硬質粒子２の表面に形成され、硬質粒子２よりも軟質である軟質材料からなるものであれば、特に限定されるものではない。
例えば、硬質粒子との硬さの関係という観点からは、軟質材料のビッカース硬さが、硬質粒子のビッカース硬さの１／２以下であることが好ましい。軟質材料のビッカース硬さが硬質粒子のビッカース硬さの１／２以下であると、成形体中の硬質粒子の含有割合をより高めることができる。これにより、耐摩耗性や導電性、熱伝導性をより向上させることが可能になる。

また、特に限定されるものではないが、耐摩耗性や導電性、熱伝導性を向上させ得るという観点からは、軟質材料としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、チタン及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを好適例として挙げることができる。

軟質材料としては、炭素と反応し易い材料若しくは触媒又は導電助剤を適用することが好ましい。成形体として導電性や熱伝導性を向上させることができると、例えば、電動機や発電機の効率を向上させることができ、各種機械の熱暴走を抑制ないし防止することができ、電池の内部抵抗を低減することができる。
なお、炭素と反応しやすい材料若しくは触媒成分の好適例としては、コバルト、ニッケル、チタンなどを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。これらの触媒成分は、導電性ダイヤモンド粒子を用いて造粒体を得るためには必要な成分である。
また、導電助剤の好適例としては、金、銀、銅、ニッケル、鉄などを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。

更に、特に限定されるものではないが、硬質粒子の平均粒径（Ｄ）に対するコーティング層の厚み（Ｔ）の比（Ｔ／Ｄ）が０．２０以下であることが好ましい。硬質粒子の平均粒径（Ｄ）に対するコーティング層の厚み（Ｔ）の比（Ｔ／Ｄ）が０．２０以下とすると、成形体中の硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることが可能となる。これにより、耐摩耗性や導電性、熱伝導性をより向上させることが可能になる。

なお、「コーティング層厚み（Ｔ）」としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用いて観察されるコーティング硬質粒子の（観察断面）の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離を採用し、数〜数十視野中に観察される各粒子の粒径の平均値として算出される値を採用することができる。また、例えば、粒度分布計を用いて計測されるコーティング硬質粒子のＤ５０と硬質粒子のＤ５０の差の１／２をコーティング層厚みとして採用することもできる。

また、特に限定されるものではないが、上述のコーティング層は、電解メッキ、無電解メッキ、ＰＶＤ法及びＣＶＤ法からなる群より選ばれる少なくとも１種の方法により形成されたものであることが好ましい。このような方法によると薄いコーティング層を容易に、かつ、安価に形成することができる。

更に、上記基体Ｓとしては、特に限定されるものではないが、例えば、銅、銅合金などの金属材料や、カーボンなどの炭素材料などからなり、整流子やブラシ等に適用される従来公知の導電部材、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料からなり、冷却フィン等に適用される従来公知の熱拡散部材の基材、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材料からなり、各種電池用電極の集電部材を適宜用いることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る成形体の製造方法、及びこの成形体の製造方法によって製造される成形体について詳細に説明する。なお、上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る成形体の製造方法を模式的に示す説明図である。

図５に示すように、本実施形態の成形体の製造方法は、硬質粒子２の表面に硬質粒子２よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層４を有するコーティング硬質粒子１と、コーティング層を有さない未コーティング硬質粒子（硬質粒子）２とを含む粉体Ｐ’を、基体Ｓ上に噴射し、付着させ、基体Ｓ上に硬質粒子２を含む成形体１０を製造する方法である。

未コーティング硬質粒子、すなわち、通常の硬質粒子は、基体に衝突する際に反発し易く、含有割合を単に高めても、成形体に含まれる硬質粒子の含有割合は高くならない。
そこで、基体上に噴射する粉体として、未コーティング硬質粒子と硬質粒子を所定の軟質材料でコーティングしたコーティング硬質粒子とを含む混合粉体を用いた場合、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子とを含む混合粉体を用いた場合より、粉体を確実に付着させることができ、硬質粒子の含有割合をより高めることができるため、成形体の耐摩耗性や導電性、熱伝導性をより向上させることができる。

また、特に限定されるものではないが、成形体中の硬質粒子の含有割合を高め、耐摩耗性や導電性、熱伝導率をより向上させるという観点からは、粉体におけるコーティング硬質粒子の含有割合が１５体積％以上であることが好ましい。粉体におけるコーティング硬質粒子の含有割合を１５体積％以上とすると、成形体中の硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることが可能となる。また、粉体におけるコーティング硬質粒子の含有割合が１５体積％未満である場合には、各種性能の向上効果が小さい。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る摺動接点部材を適用した直流電動機（直流モータ）を説明する断面図である。直流モータＭは、モータケース５１の内側に、ベアリング５２により回転自在に保持した電機子５３と、電機子５３のコイル５４に対抗するマグネット５５を備えている。そして、モータケース５１側に、複数のブラシ５６を備えている。各ブラシ５６は、電機子５３に同軸状に設けたコミュテータ（整流子）５７に対して摺動接触しながら通電をする。なお、直流発電機にあっても同様の構成である。

上記各実施形態において説明した成形体は、図６に示す直流モータにおいて、ブラシ５６及びコミュテータ５７のいずれか一方又は双方を構成する。これにより、直流モータの部品の長寿命化や性能向上を実現することができる。特に、硬質粒子の含有割合が同じであっても、コーティング硬質粒子を用いて成形体を製造すると、未コーティング硬質粒子と軟質材料粒子との混合粉体を用いる場合と比較して、硬質粒子同士を分散させることができるため、硬質粒子同士が密集した場合に延性が低下することに起因する亀裂や割れ等の発生を抑制することができる。また、ブラシの仕様上、耐摩耗性と導電性を両立するためにも硬質粒子同士が分散していることが好ましい。

なお、図示しないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料からなり、冷却フィン等に適用される従来公知の熱拡散部材の基材や、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材料からなり、各種電池用電極の集電部材を基体として適宜用い、硬質粒子とコーティング層を構成する軟質材料とを適宜選択することにより、成形体中の硬質粒子の含有割合を高めることができ、熱伝導性や導電性を向上させることができる。これらは、熱拡散部材や電池用電極として好適に用いることができる。

以下、本発明を試験例により更に詳細に説明する。

（試験例１−１）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドの表面に軟質材料としての銅からなるコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、本例の成形体を得た。なお、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。また、導電性ダイヤモンドの平均粒径は５μｍであり、コーティング層の厚みは０．５μｍであった（Ｔ／Ｄ＝０．１）。

（試験例１−２）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドと軟質材料粒子としての銅とを含む混合粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、本例の成形体を得た。なお、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。

図７（Ａ）は、試験例１−１の成形体の製造方法によって製造した成形体の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図７（Ｂ）は、試験例１−２の成形体の製造方法によって製造した成形体の厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図７に示すように、本発明の範囲に属する試験例１−１の成形体の製造方法によって製造した成形体は、本発明外の試験例１−２の成形体の製造方法によって製造した成形体と比較して、硬質粒子同士を分散させることができることが分かる。そのため、試験例１−１における成形体は、硬質粒子同士が密集した場合に延性が低下することに起因する亀裂や割れ等の発生を抑制することができる。

（試験例２−１〜試験例２−１２）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドの表面に軟質材料としての銅からなるコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、各例の成形体を得た。なお、試験例２−１〜試験例２−１２の各例におけるＴ／Ｄは、平均粒径５μｍの導電性ダイヤモンドに対して、コーティング層の厚みを変化させて、それぞれ１．００〜０と小さくした（なお、試験例２−１２におけるＴ／Ｄ＝０はコーティング層を形成していないことを意味する。）。また、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。
各例の硬質粒子の含有割合を厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を二値化して求めた。得られた結果を図８に示す。

図８は、試験例２−１〜試験例２−１２のＴ／Ｄと硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。
図８より、Ｔ／Ｄを０．２０以下とすると、硬質粒子である導電性ダイヤモンドの含有割合が３５体積％以上となることが分かった。

（試験例３−１〜試験例３−１０）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドの表面に軟質材料としての銅からなるコーティング層を有するコーティング硬質粒子と未コーティング硬質粒子とを含む混合粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、各例の成形体を得た。なお、試験例３−１〜試験例３−１０の各例におけるＴ／Ｄは、平均粒径５μｍの導電性ダイヤモンドに対して、コーティング層の厚みを変化させて、それぞれ０．６０〜０と小さくした（なお、試験例３−１０におけるＴ／Ｄ＝０はコーティング層を形成していないことを意味する。）。また、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。
各例のコーティング硬質粒子の含有割合を厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を二値化して求めた。得られた結果を図９に示す。

図９は、試験例３−１〜試験例３−１０のＴ／Ｄとコーティング硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。
図９において、成形体中の硬質粒子含有割合を８０体積％以上とすることができる場合を示す。図９に示すように、Ｔ／Ｄを０．２０以上、コーティング硬質粒子含有割合を１５体積％以上の場合に、成形体中の硬質粒子含有割合を８０体積％以上とすることができる。

（試験例４−１〜試験例７−１２）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドの表面に軟質材料としての銅からなるコーティング層を有するコーティング硬質粒子と未コーティング硬質粒子とを含む混合粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、各例の成形体を得た。なお、試験例４−１〜試験例７−１２の各例におけるＴ／Ｄは、平均粒径５μｍの導電性ダイヤモンドに対して、コーティング層の厚みを変化させて、それぞれ０．０４、０．１０、０．２０及び０．４０と大きくし、更に、コーティング硬質粒子の含有割合を変化させた（なお、試験例４−１２、試験例５−１２、試験例６−１２及び試験例７−１２のコーティング硬質粒子含有割合＝０は硬質粒子のみを用いて成膜したことを意味する。）。また、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。
各例のコーティング硬質粒子及び硬質粒子の含有割合を厚み方向に沿った断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を二値化して求めた。得られた結果を図１０に示す。

図１０は、試験例４−１〜試験例７−１２のコーティング硬質粒子含有割合と硬質粒子含有割合との関係を示すグラフである。
図１０より、Ｔ／Ｄ＝０．０４である試験例４では、コーティング硬質粒子の含有割合によらず、硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることができる。また、Ｔ／Ｄ＝０．１０である試験例５では、コーティング硬質粒子の含有割合が３０体積％以下であると、硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることができる。更に、Ｔ／Ｄ＝０．２０である試験例６では、コーティング硬質粒子の含有割合が１５体積％以下であると、硬質粒子の含有割合を８０体積％以上とすることができる。ただし、成膜の歩留まりの観点からコーティング硬質粒子の含有割合は１５体積％以上が望ましい。

（試験例８−１〜試験例８−３）
ジェットノズルと、ヘリウムガスを加熱するヒータと、粉体を供給するフィーダを有する装置を用い、ジェットノズルより３００℃に加熱されたヘリウムガスと共に、噴射速度８００〜１５００ｍ／ｓで、ディスク状の銅基体上に、硬質粒子としての導電性ダイヤモンドの表面に軟質材料としての銅からなるコーティング層を有するコーティング硬質粒子と未コーティング硬質粒子とを含む混合粉体を衝突させ、付着させ、堆積させることにより、各例の成形体を得た。なお、試験例８−１及び試験例８−２の各例におけるＴ／Ｄは、平均粒径５μｍの導電性ダイヤモンドに対して、コーティング層の厚みを変化させて、硬質粒子の含有量を６０体積％程度のものと、９０体積％程度のものとした（なお、試験例８−３は、粉体を堆積させていない銅基体自体を適用したことを意味する。）。また、導電性ダイヤモンドの硬さは、Ｈｖ８０００であり、軟質材料の硬さは、Ｈｖ１００であった。

上記各例の成形体について、比摩耗量の測定を行った。図１１は、ピンオンディスク試験の要領を示す概略図である。具体的には、図１１に示す要領でピンオンディスク試験を行った。この試験ではディスク状の成形体１０の上でピン状の相手部材（材質：グラファイト）２０を摺動させた。また、この試験ではピンは転がらないように固定した。更に、この試験では荷重を１０Ｎとし、の回転数を１０００ｒｐｍとした。更に、この試験は室温（２５℃）、無潤滑下で行った。得られた結果を図１２に示す。

図１２は、試験例８−１〜試験例８−３の成形体を用いたピンオンディスク試験における比摩耗量を示すグラフである。
図１２より、硬質粒子の含有割合が６０体積％程度のものに対して、８０体積％程度とすると、比摩耗量は１／１００程度小さくなるため、優れた耐摩耗性を有することが分かる。

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

すなわち、上述した各実施形態に記載した構成は、各実施形態に限定されるものではなく、例えば、硬質粒子やコーティング層の構成の細部を変更したり、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたりすることができる。

１ コーティング硬質粒子
２ 硬質粒子（未コーティング硬質粒子）
４ コーティング層
１０ 成形体
２０ 相手部材
５１ モータケース
５２ ベアリング
５３ 電機子
５４ コイル
５５ マグネット
５６ ブラシ
５７ コミュテータ（整流子）
Ｆ フィーダ
Ｈ ヒータ
Ｍ 直流モータ
Ｎ ジェットノズル
Ｐ，Ｐ’粉体
Ｓ 基体

Claims (14)

1. 硬質粒子を含む成形体の製造方法であって、
   硬質粒子の表面に該硬質粒子よりも軟質である軟質材料からなる少なくとも１層のコーティング層を有するコーティング硬質粒子を含む粉体を、基体上に噴射し、付着させる
   ことを特徴とする成形体の製造方法。
2. 上記軟質材料のビッカース硬さが、上記硬質粒子のビッカース硬さの１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の成形体の製造方法。
3. 上記粉体が、上記コーティング層を有さない未コーティング硬質粒子を含む混合粉体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形体の製造方法。
4. 上記粉体における上記コーティング硬質粒子の含有割合が１５体積％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法。
5. 上記軟質材料が、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、チタン及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの記載の成形体の製造方法。
6. 上記硬質粒子の平均粒径（Ｄ）に対する上記コーティング層の厚み（Ｔ）の比（Ｔ／Ｄ）が０．２０以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法。
7. 上記硬質粒子が、炭素、ケイ素、及び所定の固体電解質からなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
   上記所定の固体電解質が、リチウム、ゲルマニウム、アルミニウム、チタン、酸素、ランタン、ジルコニウム、リン及び硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法。
8. 上記硬質粒子の平均粒径が、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法。
9. 上記コーティング層が、電解メッキ、無電解メッキ、ＰＶＤ法及びＣＶＤ法からなる群より選ばれる少なくとも１種の方法により形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法によって製造されたことを特徴とする成形体。
11. 上記硬質粒子の含有割合が８０体積％以上であることを特徴とする請求項１０に記載の成形体。
12. 請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法によって製造された成形体、請求項１０に記載の成形体及び請求項１１に記載の成形体からなる群より選ばれた少なくとも１種の成形体を含むことを特徴とする摺動接点部材。
13. 請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法によって製造された成形体、請求項１０に記載の成形体及び請求項１１に記載の成形体からなる群より選ばれた少なくとも１種の成形体を含むことを特徴とする熱拡散部材。
14. 請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の成形体の製造方法によって製造された成形体、請求項１０に記載の成形体及び請求項１１に記載の成形体からなる群より選ばれた少なくとも１種の成形体を含むことを特徴とする電池用電極。

Images