JP2018204086A - 皮膜材料、及びコールドスプレー方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材への溶射材料の付着率を改善することが可能な、コールドスプレー装置に使用される皮膜材料、及びコールドスプレー方法の提供。【解決手段】コールドスプレー装置１００に使用され、基材２０に対して噴射され、溶射材料とフラックス粉とを含み、溶射材料がニッケルであり、フラックス粉は半田用のフラックス粉であり、溶射材料及びフラックス粉を１：３〜３：１の体積比で含む皮膜材料。溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料をキャリアガスと共に基材に対して噴射することにより基材２０上に皮膜を形成するコールドスプレー方法で。【選択図】図１

Description

本発明は、コールドスプレー装置に使用される皮膜材料、及びコールドスプレー方法に関する。

近年、エレクトロニクス分野では、電気部品及び電気回路の小型化及び軽量化が進んでいる。これに伴い、微小領域に対する表面処理（表面改質）、及び微小領域に対する電極形成、といった要求が高まっている。

そのような要求に応えるため、近年は、溶射法による皮膜の形成方法が注目されている。たとえば、溶射法の一つであるコールドスプレー法は、（１）皮膜材料の融点または軟化温度よりも低い温度のキャリアガスを高速流にし、（２）そのキャリアガス流中に皮膜材料を投入し、加速させ、（３）固相状態のまま基材等に高速で衝突させて皮膜を形成する方法である。

コールドスプレー法を用いて皮膜を形成する技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１２−３８７７号公報（２０１２年１月５日公開）

特許文献１の技術は、コールドスプレー法により、アルミニウム、又はアルミニウム合金からなる帯状の平形導体の面上にＮｉ膜を皮膜する。しかしながら、コールドスプレー法で皮膜されたＮｉ膜は、その表面密度が低いため、半田濡れ性が十分ではないという問題がある。皮膜効率を改善するための研究として、基材を前処理（加熱、又はブラスト等）する研究が行われているが、皮膜材料そのものを改良する研究は殆ど見当たらない。

上記の課題を解決するために、本発明に係る皮膜材料は、コールドスプレー装置に使用され、基材に対して噴射される皮膜材料であって、溶射材料とフラックス粉とを含む構成である。

半田濡れ性を高めるために、従来からフラックスが使用される。通常、フラックスは、液状で半田に封止されており、半田が熱せられると外部に流出する。そして、フラックスは、半田の濡れを阻害する酸化物を除去する。この半田構造が長年使用されていることから、固形状のフラックス（フラックス粉）は、必要とされず、開発もされていなかった。フラックス粉が開発されていなかったこともあり、従来のコールドスプレー装置、及びコールドスプレー方法においてもフラックス粉を含む皮膜材料は使用されていない。

本願発明者は、フラックスの還元作用に着目し、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料を用いてコールドスプレーする構成を想到した。上記皮膜材料が上記基材に対してコールドスプレーされると、上記基材表面の酸化物がフラックス粉により除去され、基材表面と上記溶射材料とが結合しやすくなる。その結果、上記溶射材料の上記基材への付着率が改善し、かつ、半田濡れ性も改善することができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係るコールドスプレー方法は、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料をキャリアガスと共に基材に対して噴射することにより上記基材上に皮膜を形成する方法である。

上記の方法によれば、上記皮膜材料と同様の効果を奏する。

本発明によれば、基材への溶射材料の付着率を改善することができる。

本実施形態に係るコールドスプレー装置の概略図である。 Ｎｉ粉の写真である。 半田用のフラックス粉の写真である。 すり鉢と擂り粉木を用いてＮｉ粉とフラックス粉とを混合する様子を示す写真である。 Ｎｉ粉とフラックス粉とが混合された様子を示す写真である。 従来例における基材及びＮｉ膜の断面写真である。 本実施例における基材及びＮｉ膜の断面写真である。 従来例における基材の表面写真である。 本実施例における基材の表面写真である。 本実施例において、キャリアガスの温度と皮膜結果を示す写真であり、キャリアガスの温度が、（ａ）は２２０°、（ｂ）は２５０°、（ｃ）は２８０°、（ｄ）は３１０°、（ｅ）は３４０°である場合の皮膜結果をそれぞれ示す。 キャリアガスの温度がＮｉ膜に与える影響を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

〔実施形態〕
最初に、図１を参照してコールドスプレー装置１００について説明する。

コールドスプレー法は、作動ガス圧に応じて、高圧コールドスプレーと低圧コールドスプレーとに大別できる。コールドスプレー装置１００は、高圧コールドスプレー及び低圧コールドスプレーの何れにも適用可能である。

〔コールドスプレーについて〕
近年、コールドスプレー法と呼ばれる皮膜形成法が利用されている。コールドスプレー法は、皮膜材料の融点または軟化温度よりも低い温度のキャリアガスを高速流にし、そのキャリアガス流中に皮膜材料を投入し加速させ、固相状態のまま基材等に高速で衝突させて皮膜を形成する方法である。

コールドスプレー法の皮膜原理は、次のように理解されている。

皮膜材料が基材に付着・堆積して皮膜するには、ある臨界値以上の衝突速度が必要であり、これを臨界速度と称する。皮膜材料が臨界速度よりも低い速度で基材と衝突すると、基材が摩耗し、基材には小さなクレーター状の窪みしかできない。臨界速度は、皮膜材料の材質、大きさ、形状、温度、酸素含有量、又は基材の材質などによって変化する。

皮膜材料が基材に対して臨界速度以上の速度で衝突すると、皮膜材料と基材（あるいはすでに成形された皮膜）との界面付近で大きなせん断による塑性変形が生じる。この塑性変形、及び衝突による固体内の強い衝撃波の発生に伴い、界面付近の温度も上昇し、その過程で、皮膜材料と基材、および、皮膜材料と皮膜（すでに付着した皮膜材料）との間で固相接合が生じる。

コールドスプレー装置１００は、溶射材料とフラックス粉とを混合した皮膜材料を用いる。溶射材料として以下の材料１から１０の少なくとも一つが用いられる。ただし、材料１〜１０は例示であって、溶射材料はこれらの材料に限定されない。
１．純金属
銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）
２．低合金鋼
Ａｎｃｏｒｓｔｅｅｌ １００
３．ニッケルクロム合金
５０Ｎｉ−５０Ｃｒ、６０Ｎｉ−４０Ｃｒ、８０Ｎｉ−２０Ｃｒ
４．ニッケル基超合金
Ａｌｌｏｙ６２５、Ａｌｌｏｙ７１８、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ、Ｉｎ７３８ＬＣ
５．ステンレス鋼
ＳＵＳ３０４／３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６／３１６Ｌ、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０
６．亜鉛合金：Ｚｎ−２０Ａｌ
７．アルミニウム合金：Ａ１１００、Ａ６０６１
８．銅合金：Ｃ９５８００（Ｎｉ−ＡＬ Ｂｒｏｎｚｅ）、６０Ｃｕ−４０Ｚｎ
９．ＭＣｒＡｌＹ：ＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ
１０．その他：アモルフォス（準結晶）金属、複合材料、サーメット、セラミックス
（コールドスプレー装置１００）
図１は、コールドスプレー装置１００の概略図である。図１に示すように、コールドスプレー装置１００は、タンク１１０と、ヒーター１２０と、スプレーノズル１０と、フィーダ１４０と、基材ホルダー１５０と、制御装置（不図示）とを備える。

タンク１１０は、キャリアガスを貯蔵する。キャリアガスは、タンク１１０からヒーター１２０へ供給される。キャリアガスの一例として、窒素、ヘリウム、空気、またはそれらの混合ガスが挙げられる。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において、例えば７０ＰＳＩ以上１５０ＰＳＩ以下（約０．４８Ｍｐａ以上約１．０３Ｍｐａ以下）となるよう調整される。ただし、タンク１１０の出口におけるキャリアガスの圧力は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、又は基材の材質等により適宜調整される。

ヒーター１２０は、タンク１１０から供給されたキャリアガスを加熱する。より具体的に、キャリアガスは、フィーダ１４０からスプレーノズル１０に供給される皮膜材料の融点より低い温度に加熱される。例えば、キャリアガスは、ヒーター１２０の出口において測定したときに、５０℃以上５００℃以下の範囲で加熱される。ただし、キャリアガスの加熱温度は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、又は基材の材質等により適宜調整される。

キャリアガスは、ヒーター１２０により加熱された後、スプレーノズル１０へ供給される。

スプレーノズル１０は、ヒーター１２０により加熱されたキャリアガスを３００ｍ／ｓ以上１２００ｍ／ｓ以下の範囲で加速し、基材２０へ向けて噴射する。なお、キャリアガスの速度は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、又は基材の材質等により適宜調整される。

フィーダ１４０は、スプレーノズル１０により加速されるキャリアガスの流れの中に、溶射材料及びフラックス粉を供給する。フィーダ１４０から供給される溶射材料の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下といった大きさである。フィーダ１４０から供給された溶射材料及びフラックス粉は、スプレーノズル１０からキャリアガスとともに基材２０へ噴射される。

基材ホルダー１５０は、基材２０を固定する。基材ホルダー１５０に固定された基材２０に対して、キャリアガス、溶射材料、及びフラックス粉がスプレーノズル１０から噴射される。基材２０の表面とスプレーノズル１０の先端との距離は、例えば、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で調整される。基材２０の表面とスプレーノズル１０の先端との距離が１ｍｍよりも近いと皮膜速度が低下する。これは、スプレーノズル１０から噴出したキャリアガスがスプレーノズル１０内に逆流するためである。このとき、キャリアガスが逆流した際に生じる圧力により、スプレーノズル１０に接続された部材（ホース等）が外れる場合もある。一方、基材２０の表面とスプレーノズル１０の先端との距離が３０ｍｍよりも離れると皮膜効率が低下する。これは、スプレーノズル１０から噴出したキャリアガス及び皮膜材料が基材２０に到達し難くなるである。

ただし、基材２０の表面とスプレーノズル１０との距離は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、又は基材の材質等により適宜調整される。

制御装置は、予め記憶した情報、及び／又は、オペレーターの入力に基づいて、コールドスプレー装置１００を制御する。具体的に、制御装置は、タンク１１０からヒーター１２０へ供給されるキャリアガスの圧力、ヒーター１２０により加熱されるキャリアガスの温度、フィーダ１４０から供給される皮膜材料の種類および量、及び基材２０の表面とスプレーノズル１０との距離などを制御する。
〔フラックスについて〕
以下、半田用のフラックスについて説明する。従来、半田用のフラックスは、半田付けの際に、（１）半田の濡れを阻害する酸化物等を除去する、（２）空気を遮断して、加熱による再酸化を防止する、（３）半田の表面張力を減少させて、半田の濡れを促進する、等を目的として使用される。フラックス材料の一例として、無機物（無機酸、又は無機塩等）、有機物（有機酸、又は有機アミンのハロゲン塩等）、及び樹脂（ロジン、変性ロジン、又は合成樹脂等）が挙げられる。従来は、棒状、又はワイヤ状の半田に液状のフラックスが封止されている。コールドスプレー装置１００では、液状のフラックスではなく、固体状のフラックス粉が使用される。

以下、フラックス材料の具体例を示す。有機酸としては、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸に代表される化合物が添加され、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘニン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、リンゴ酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、グリコール酸、ジグリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ジヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ジヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ジヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシエナント酸、ジヒドロキシエナント酸、ヒドロキシカプリル酸、ジヒドロキシカプリル酸、ヒドロキシペラルゴン酸、ジヒドロキシペラルゴン酸、ヒドロキシカプリン酸、ジヒドロキシカプリン酸、ヒドロキシラウリン酸、ジヒドロキシラウリン酸、ヒドロキシミリスチン酸、ジヒドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ジヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシアラキン酸、ジヒドロキシアラキン酸、ヒドロキシベヘニン酸、ジヒドロキシベヘニン酸、ヒドロキシメチルプロピオン酸、ジヒドロキシメチルプロピオン酸、ヒドロキシメチル酪酸、ジヒドロキシメチル酪酸、ヒドロキシメチル吉草酸、ジヒドロキシメチル吉草酸、ヒドロキシメチルカプロン酸、ジヒドロキシメチルカプロン酸、ヒドロキシメチルエナント酸、ジヒドロキシメチルエナント酸、ヒドロキシメチルカプリル酸、ジヒドロキシメチルカプリル酸、ヒドロキシメチルペラルゴン酸、ジヒドロキシメチルペラルゴン酸、ヒドロキシメチルカプリン酸、ジヒドロキシメチルカプリン酸、ヒドロキシメチルラウリン酸、ジヒドロキシメチルラウリン酸、ヒドロキシメチルミリスチン酸、ジヒドロキシメチルミリスチン酸、ヒドロキシメチルパルミチン酸、ジヒドロキシメチルパルミチン酸、ヒドロキシメチルステアリン酸、ヒドロキシメチルアラキン酸、ジヒドロキシメチルアラキン酸、ヒドロキシメチルベヘニン酸、ジヒドロキシメチルベヘニン酸のいずれか、あるいは、複数の有機酸を組み合わせたものが添加される。

上述したように、コールドスプレー装置１００は、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料を用いる。溶射材料として上記の材料１から１０の少なくとも一つが用いられる。以下では、溶射材料はＮｉ粉であり、フラックス粉は半田用のフラックス粉であるものとして説明する。また、以下の説明では、Ｎｉ粉、及びフラックス粉を混合した紛体を単に皮膜材料と称することもある。
〔皮膜材料の作製方法〕
皮膜材料の作製方法を図２等により説明する。図２は、Ｎｉ粉の写真である。図３は、半田用のフラックス粉の写真である。図４は、すり鉢と擂り粉木を用いてＮｉ粉とフラックス粉とを混合する様子を示す写真である。図５は、Ｎｉ粉とフラックス粉とが混合された様子を示す写真である。

図２において、Ｎｉ粉の粒子はそれぞれ、先端が尖った形状（スパイク形状）を有し、平均的な粒子サイズは約７μｍである。図３において、フラックス粉の粒子はそれぞれ、サイズ、及び形状が様々である。このように、Ｎｉ粉及びフラックス粉は、それぞれの粒子の形状及びサイズにばらつきがある。そこで、Ｎｉ粉及びフラックス粉をより均質に混合するために、すり鉢及び擂り粉木が使用される（図４）。すり鉢及び擂り粉木を用いてＮｉ粉とフラックス粉とを混合した後の様子を図５に示す。図示するように、Ｎｉ粉及びフラックス粉は、互いの粒子が均質化し、サイズのばらつきも抑えられている。また、フラックス粉は、擂り粉木で粉砕されて、Ｎｉ粉に付着している。

Ｎｉ粉とフラックス粉との混合比率は、例えば、体積比で２：１である。本願発明者は、（１）フラックス粉の混合比率が高過ぎても低過ぎてもＮｉの基材２０への付着量が減少すること、（２）それゆえ、体積比で１：３〜３：１が好適であり、１：１〜３：１がより好適であること、を見出している。これは、Ｎｉ粉が少ないと成膜比率が低下する、フラックス粉が少ないと基材表面の酸化物を除去する効果が薄れ、その結果、成膜比率が低下する、との理由による。
〔実施例〕
以下、実施例を説明する。条件は以下のとおりである。理解の容易のため、皮膜材料が溶射材料とフラックス粉とを含む場合（以下、「本実施例」と称する）と、皮膜材料がＮｉ粉のみである場合（以下、「従来例」と称する）とを比較しつつ説明する。
１．皮膜材料：（１）Ｎｉ粉、（２）Ｎｉ粉＋フラックス粉（体積比で２：１）
２．スプレーノズル１０：円筒型（φ５ｍｍ）
３．キャリアガスのガス圧力：０．９ＭＰａ
４．キャリアガスのガス温度：３４０℃
５．皮膜材料の供給量：１５ｇ／分
６．皮膜幅：１０ｍｍ
７．ガン速度：１０Ｍｍ／秒
８．基材２０：アルミニウム基材
９．フラックス粉：半田用のフラックス粉
本実施例と従来例とのＮｉ膜の皮膜状況の違いを図６等により説明する。図６は、従来例における基材及びＮｉ膜の断面写真である。図７は、本実施例における基材及びＮｉ膜の断面写真である。

図６及び図７から分かるように、本実施例の方が従来例よりもＮｉ膜の膜厚が大きい。つまり、本実施例の方が、従来例よりも基材へのＮｉの付着量が多い。この理由は次のとおりである。具体的に、フラックスは還元作用を有する。そのため、Ｎｉ粉に付着したフラックス粉が基材の表面の酸化物を除去し、アルミニウム製の基材へのＮｉの結合を容易にしている。これが、本実施例の方が、従来例よりも基材へのＮｉの付着量が多い理由である。

次に、別の図面を参照して本実施例と従来例とを比較する。図８は、従来例における基材の表面写真である。図９は、本実施例における基材の表面写真である。なお、図８、及び図９とも、キャリアガスのガス温度は３４０°に設定されている。従来例では、Ｎｉはほとんど基材に付着していない（図８）。これに対して、本実施例では、Ｎｉは均一に基材に付着している（図９）。

次に、本実施例において、キャリアガスの温度がＮｉ膜に与える影響を確認した。その結果を図１０に示す。図１０は、本実施例において、キャリアガスの温度と皮膜結果を示す写真であり、キャリアガスの温度が、（ａ）は２２０°、（ｂ）は２５０°、（ｃ）は２８０°、（ｄ）は３１０°、（ｅ）は３４０°である場合の皮膜結果をそれぞれ示す。

図示するように、キャリアガスの温度が２２０°の場合には基材へのＮｉの付着量は少なかった。しかしながら、キャリアガスの温度が２５０°〜３４０°の場合、基材へのＮｉの付着量が増加していた。具体的に、（ｂ）２５０°の場合、Ｎｉの基材への付着は均一ではないものの、Ｎｉの基材への付着は、従来例よりも明らかに増えた。また、（ｄ）３１０°、及び（ｅ）３４０°の場合、Ｎｉの基材への付着は、従来例よりも明らかに増加している。ただし、キャリアガスのガス温度が高くなると、フラックス粉は、液化し、溶けた状態でスプレーノズルから噴射される。その結果、スプレーノズルから基材へのＮｉ粉の噴射が最適でなくなり、付着効率が低下する要因となる。

続いて、本実施例と従来例とにおいて、キャリアガスの温度がＮｉ膜に与える影響を確認した。その結果を図１１に示す。図１１は、キャリアガスの温度がＮｉ膜に与える影響を説明するための図である。このグラフにおいて、横軸はキャリアガスの温度、縦軸は基材へのＮｉの付着量（ｍｇ）を示す。コールドスプレー装置１００の運転時間は１分であり、皮膜材料の供給量は１５ｇ／分である。従って、グラフに記載された付着率は、付着量（ｍｇ）を１５ｇで除算して得られる割合を示す。

まず、従来例の皮膜結果を説明する。従来例では、キャリアガスの温度上昇に伴って、基材へのＮｉの付着量は僅かながら増加していった。しかしながら、キャリアガスの温度が３４０°のとき、付着率は２．１％程度と少なく、かつ、皮膜表面には多数の凹凸形状が認められた。

本実施例では、キャリアガスの温度が２２０°のとき、フラックスによる還元反応は少なく、フラックス粉が阻害要因となって基材へのＮｉの付着が進まなかった。しかしながら、キャリアガスの温度が２５０°に近づくにつれ、フラックスによる還元反応が始まり、基材にＮｉが付着し始めた。キャリアガスの温度が２８０°のとき、Ｎｉ膜の膜厚が最も大きくなった。このとき、基材へのＮｉの付着率は最大の５．９％と、従来例の約４倍もの値を示した。キャリアガスの温度が３１０°を超えるとフラックスは液状となり、皮膜がスプレーノズル幅からにじみ出た。キャリアガスの温度が３４０°のときも同様である。それでもなお、キャリアガスの温度が３４０°のとき、付着率は４．５％であり、従来例の２倍以上の値を示している。

このように、本実施例及び従来例のそれぞれにおいて、キャリアガスの温度がＮｉの皮膜状況に与える影響は大きい。ただし、本実施例の方が、基材へのＮｉの付着率は大きかった。また、本実施例において、特に温度範囲が２５０°以上３４０°以下の場合、基材へのＮｉの付着率が高くなった。その理由として、この温度範囲では、フラックスの還元作用が発揮され、かつ、フラックス粉が液化することにより生じる負の影響が少ないことが挙げられる。

上記の説明では、フラックス粉として半田用のフラックス粉を用いた場合を説明した。しかしながら、コールドスプレー装置１００は、フラックス粉として銀ろう用のフラックス粉を用いてもよい。その場合、銀ろう用のフラックス粉は半田用のフラックス粉と組成が異なることから、溶射材料の基材への付着量を高めるためには、コールドスプレー装置１００の運転条件（キャリアガスのガス温度等）を適宜変更すればよい。

また、上記の説明では、溶射材料としてＮｉ粉を用いた場合を例示した。しかしながら、コールドスプレー装置１００は、溶射材料としてＮｉ以外の材料（例えば、Ｓｎ等）を用いることもできる。その場合、溶射材料の基材への付着量を高めるためには、コールドスプレー装置１００の運転条件（キャリアガスのガス温度等）を適宜変更すればよい。

また、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料は、キャリアガスのガス圧力が１ＭＰａ以下の低圧型コールドスプレー装置だけではなく、キャリアガスのガス圧力が１ＭＰａよりも大きい高圧型コールドスプレー装置にも使用されてよい。ただし、現状は、低圧型コールドスプレー装置の方が高圧型コールドスプレー装置よりも溶射材料の基材への付着率が低い。そのため、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料を低圧型コールドスプレー装置に使用する方が、溶射材料の基材への付着率の改善効果が期待できる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る皮膜材料は、コールドスプレー装置に使用され、基材に対して噴射される皮膜材料であって、溶射材料とフラックス粉とを含む構成である。

半田濡れ性を高めるために、従来からフラックスが使用される。通常、フラックスは、液状で半田に封止されており、半田が熱せられると外部に流出する。そして、フラックスは、半田の濡れを阻害する酸化物を除去する。この半田構造が長年使用されていることから、固形状のフラックス（フラックス粉）は、必要とされず、開発もされていなかった。フラックス粉が開発されていなかったこともあり、従来のコールドスプレー装置、及びコールドスプレー方法においてもフラックス粉を含む皮膜材料は使用されていない。

本願発明者は、フラックスの還元作用に着目し、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料を用いてコールドスプレーする構成を想到した。上記皮膜材料が上記基材に対してコールドスプレーされると、上記基材表面の酸化物がフラックス粉により除去され、基材表面と上記溶射材料とが結合しやすくなる。その結果、上記溶射材料の上記基材への付着率が改善し、かつ、半田濡れ性も改善することができる。

本発明の態様２に係る皮膜材料は、上記の態様１において、上記溶射材料はニッケルであり、上記フラックス粉は半田用のフラックス粉であり、上記溶射材料及び上記フラックス粉を１：３〜３：１の体積比で含む構成としてもよい。

上記の構成によれば、コールドスプレー装置に使用される皮膜材料がニッケル粉のみを有する場合と比較して、基材へのニッケルの付着率を改善することができる。

本発明の態様３に係るコールドスプレー方法は、溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料をキャリアガスと共に基材に対して噴射することにより上記基材上に皮膜を形成する方法である。

上記の方法によれば、上記皮膜材料と同様の効果を奏する。

本発明の態様４に係るコールドスプレー方法は、上記の態様３において、２５０°以上３４０°以下に設定されたキャリアガスと共に上記皮膜材料を上記基材に対して噴射する方法としてもよい。

上記の構成によれば、コールドスプレー装置に使用される皮膜材料がニッケル粉のみを有する場合と比較して、上記基材へのニッケルの付着率を改善することができる。

本発明の態様５に係るコールドスプレー方法は、上記の態様３または４において、１Ｍｐａ以下に設定されたキャリアガスと共に上記皮膜材料を上記基材に対して噴射する方法としてもよい。

キャリアガスが１Ｍｐａ以下の低圧コールドスプレー装置の場合、特に、上記基材への溶射材料の付着率を改善することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ スプレーノズル
２０ 基材
１００ コールドスプレー装置
１１０ タンク
１２０ ヒーター
１４０ フィーダ
１５０ 基材ホルダー

Claims (5)

1. コールドスプレー装置に使用され、基材に対して噴射される皮膜材料であって、
   溶射材料とフラックス粉とを含むことを特徴とする皮膜材料。
2. 上記溶射材料はニッケルであり、上記フラックス粉は半田用のフラックス粉であり、
   上記溶射材料及び上記フラックス粉を１：３〜３：１の体積比で含むことを特徴とする請求項１に記載の皮膜材料。
3. 溶射材料とフラックス粉とを含む皮膜材料をキャリアガスと共に基材に対して噴射することにより上記基材上に皮膜を形成することを特徴とするコールドスプレー方法。
4. ２５０°以上３４０°以下に設定されたキャリアガスと共に上記皮膜材料を上記基材に対して噴射することを特徴とする請求項３に記載のコールドスプレー方法。
5. １Ｍｐａ以下に設定されたキャリアガスと共に上記皮膜材料を上記基材に対して噴射することを特徴とする請求項３または４に記載のコールドスプレー方法。