JP4901012B2 - コーティング剤及びそれを被覆した部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接スパッタの飛散する部位に被覆して溶接スパッタの固着を防止するためのコーティング剤及びそれを被覆した部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の製造ラインにおいては、部品の締結のために鉄鋼製の溶接ボルトや溶接ナット等の溶接用螺子が自動的に電気抵抗溶接などにより被締結部材に取り付けられることが多い。この溶接の際に発生した溶接スパッタが飛散して、図１、２に示すように、溶接スパッタ１が溶接用螺子の雄ねじや雌ねじ等のネジ面に固着すると、螺子の締結が困難になるという不具合が発生する。また、金属、半導体、セラミックスなどからなるピン、バネ、鋳物、パイプ、カラー、ブラケット、プレートなどの部品においても飛散した溶接スパッタが固着すると、他の部品の装着が不可能になったり美観が損なわれたりする。このような溶接スパッタ１の固着を防止するために、例えば、ネジ面にテフロン（登録商標）などの４フッ化樹脂からなるコーティング剤を被覆した螺子が開発されている。このようなコーティング剤を塗布した螺子においては、溶接スパッタ１が飛散して付着した場合においてもこびりついたり固着したりすることがなく、締結時にそれを容易に脱落させることができる。
【０００３】
しかしながら、４フッ化樹脂は高価なものであるとともに非導電性のものであるために、ディッピングなどにより螺子全体に被覆を施すと導通性が確保されず、電気抵抗溶接などの溶接を行うことができない。従って、コーティング剤をネジ面のみに融着させる必要があって、そのためにテフロンなどのコーティング剤の被覆はたいへんに手間のかかる作業となっていて、溶接スパッタ１の固着を防止した溶接用螺子の製造コストの高騰を招くものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、導電性を有しディッピングなどにより溶接用螺子などの部品全体に被覆可能で安価なコーティング剤及びそのコーティング剤を被覆した部品を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛に粒径が５μｍ以下の六方晶窒化ホウ素を５０%未満混合させた混合粉末を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とするものである。
また、本発明の部品は、少なくとも溶接スパッタの飛散する部位に請求項１又は２に記載のコーティング剤を被覆して溶接スパッタの固着を防止したことを特徴とするものである。なお、部品として、溶接ナットや溶接ボルトなどの溶接用螺子やピン、バネ、鋳物、パイプ、カラー、ブラケット、プレートなどの部品を用いることができる。
【０００７】
本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質として導電性を有する黒鉛としたことにより、ネジ面のみならず部品全体に被覆することが可能であって、部品に溶接スパッタが付着したときにも溶接スパッタが部品に強固に固着することがなく容易にこれを脱落させることができるものであって、以下に本発明を詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質とこのコーティング物質を分散させる溶媒とからなるものであって、コーティング物質としては安価な黒鉛を主として用いる。黒鉛（グラファイト）の結晶構造は六方晶系であって炭素の六角環平面が重なってできており、六角環は共有結合からなる。平面同士は金属結合とｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ結合の中間的な緩い結合からなる。このため黒鉛は柔らかく、良好なる潤滑性能を有するために摩擦係数が安定しボルト締結時に軸力を高めるのに好適である。また、電圧をかけると平面に沿って電子が移動し電流が流れるため導電性を有するが、６００℃以上では酸化により消失し易くなる。従って、溶接用螺子などの部品が高温に晒される時間が短く黒鉛の酸化消失が少ない場合にはコーティング物質を黒鉛のみとすることができる。
【０００９】
しかし、部品が高温に晒される時間が長くなって黒鉛の酸化消失が多い場合には、本発明においては黒鉛に補助的に窒化ホウ素を加えてコーティング物質とし、その高温安定性を向上させることができる。なお、窒化ホウ素は別名ホワイトグラファイトとも呼ばれ、黒鉛と同じ六方晶系の結晶構造を有しており、やはり良好なる潤滑効果を有するものであるが、黒鉛と違って自由電子がないので電気絶縁体である。従って、黒鉛に混合して用いる場合には所要とする電気伝導度に応じて窒化ホウ素の添加量は制限されるが、５０％を超えない範囲内で黒鉛に混合するのが望ましい。このようにコーティング物質として黒鉛を単独で、または電気の導通性を妨げない範囲内で窒化ホウ素を混合した黒鉛を用いた場合には、部品の表面に塗布した場合にも電極と部品との導通を遮断することが無い。従って、従来のテフロンなどを塗布する場合と異なり本発明のコーティング剤を用いた場合には部品全体にコーティングを施すことができるので、簡単な作業で部品にコーティングを施すことができる。なお、ネジ面のみにコーティングを施してもよいことは言うまでもない。
【００１０】
コーティング物質を分散させる溶媒の一つとして、メタノール、エタノール、ブタノール、ペンタノールなどのアルコール類、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセンなどベンゼン核を基本骨格とする芳香族炭化水素などの非水溶剤を用いることができる。これらの溶媒を単独または適宜混合した溶媒に黒鉛を分散させて黒鉛液を作る。なお、黒鉛液の粘度調整のために水を適宜添加することができるが、水を添加せずにアルコール類、又は芳香族炭化水素、又はこれらの混合液のみで適当な粘度を設定することも可能である。上記したアルコール類、芳香族炭化水素を溶媒として用いた場合には、黒鉛液を速乾性のものとすることができるので、黒鉛液を塗布などで付着させると同時に乾燥が開始されるか、または直後に短時間で乾燥させることができて、溶接用螺子などの部品の特にネジ面に黒鉛皮膜を短時間で形成することができ、高い量産性でもって部品に溶接スパッタ固着防止用のコーティングを施すことができる。
【００１１】
また、コーティング物質を分散させる溶媒の一つとして、耐熱性を有するポリイミド系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系のものを使用することができる。そのほか、比較的安価なハロゲン化したエポキシ変性フェノール系樹脂などを水溶液、水分散液として使用することができ、接着強度も十分な黒鉛液を得ることができる。これら水溶性ないしは水分散性接着剤は、コーティング剤とサスペンジョンを作る。
【００１２】
上記したコーティング物質と溶媒とからなるコーティング剤は、スプレー法またはディッピング法により部品全体を被覆することができる。また、雄ねじや雌ねじなどのネジ部のみにコーティング剤を被覆したい場合には塗布などすることにより、螺子の所望部位のみにコーティング剤を被覆することができる。
【００１３】
なお、上記した黒鉛および窒化ホウ素の粒径は小さいほど安定したサスペンジョンを与え、接着強度が大となるので、少なくとも粒径５０μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍ以下とした粉粒体を使用するのが望ましい。
【００１４】
【実施例１】
上記コーティング物質及び溶媒を２４時間以上混合し、メッシュフィルターで濾過したものに粘度を調整するための水を添加して黒鉛液となした。この黒鉛液を溶接ナットにスプレーしてネジ面を中心に黒鉛液を付着させて乾燥し、黒鉛皮膜を形成させた。このようにして黒鉛皮膜を形成した溶接ナットを電気抵抗溶接して被締結部品に固定したが、飛散して付着したスパッタはボルト締結時に容易に脱落し、ボルト締結における不具合はなんら発生せず、黒鉛の潤滑効果により摩擦係数が安定し所定のトルクで締付けた時に高い軸力でもって被締結部品をボルト締結することができた。
【００１５】
【実施例２】
上記コーティング物質、溶媒及び水をボールミルにより十分混合し、黒鉛に 窒化ホウ素が混合されたサスペンジョンを作成した。このサスペンジョン中に溶接ナットをディッピングしてネジ面のみならず溶接ナットの全体にサスペンジョンを付着させて乾燥して皮膜を形成させた。この溶接ナットをやはり電気抵抗溶接して被締結部品に固定したが、付着したスパッタはボルト締結時に容易に脱落し、ボルトの締結をトラブルなくスムーズにして、且つ、高い軸力でもってボルト締結を行うことができた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質として導通性を有する黒鉛を用いたことにより、ネジ面のみならず部品全体に被覆したときにも導電性を確保することができて、コーティング剤の被覆をディッピングなどの簡単な作業で行うことができるので、製造コストを低減することができる。また、コーティング物質として補助的に窒化ホウ素を黒鉛に添加することによってコーティング物質の耐酸化性を向上させることができる。また、黒鉛や窒化ホウ素の潤滑効果を利用することができるので摩擦係数が安定し所定のトルクで締め付けた時に高い軸力でもってボルト締結することができる。また、コーティング物質を分散させる溶媒として、メタノールなどのアルコール類、ベンゼンなどの芳香族感化水素などを用いた場合には、黒鉛液を速乾性のものとすることができ、黒鉛液を塗布後に短時間で乾燥させることができるので、高い量産性でもって溶接スパッタ固着防止用のコーティングを施すことができる。さらに、コーティング物質を分散させる溶媒として、耐熱性を有するポリイミド系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂や、ハロゲン化したエポキシ変性フェノール系樹脂などを水溶液、水分散液として使用した場合には、これら水溶性ないしは水分散性溶媒がコーティング剤とサスペンジョンを作るので、良好な耐熱性と高い接着強度を有する黒鉛液を得ることができる。以上のような黒鉛液により部品に黒鉛を主体とする皮膜を形成することにより溶接スパッタが付着したときにもスパッタが部品に強固に固着することがなく、容易に脱落させることができるので、ボルト締結不具合を発生させたり、美観を損ねたりすることがない。従って、本発明は安価にして溶接スパッタの固着を防止することのできるコーティング剤およびそのコーティング剤を被覆した部品として工業的価値大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スパッタの付着した溶接ナットの斜視図である。
【図２】 スパッタの付着した溶接ボルトの斜視図である。
【符号の説明】
１ スパッタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接スパッタの飛散する部位に被覆して溶接スパッタの固着を防止するためのコーティング剤及びそれを被覆した部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の製造ラインにおいては、部品の締結のために鉄鋼製の溶接ボルトや溶接ナット等の溶接用螺子が自動的に電気抵抗溶接などにより被締結部材に取り付けられることが多い。この溶接の際に発生した溶接スパッタが飛散して、図１、２に示すように、溶接スパッタ１が溶接用螺子の雄ねじや雌ねじ等のネジ面に固着すると、螺子の締結が困難になるという不具合が発生する。また、金属、半導体、セラミックスなどからなるピン、バネ、鋳物、パイプ、カラー、ブラケット、プレートなどの部品においても飛散した溶接スパッタが固着すると、他の部品の装着が不可能になったり美観が損なわれたりする。このような溶接スパッタ１の固着を防止するために、例えば、ネジ面にテフロン（登録商標）などの４フッ化樹脂からなるコーティング剤を被覆した螺子が開発されている。このようなコーティング剤を塗布した螺子においては、溶接スパッタ１が飛散して付着した場合においてもこびりついたり固着したりすることがなく、締結時にそれを容易に脱落させることができる。
【０００３】
しかしながら、４フッ化樹脂は高価なものであるとともに非導電性のものであるために、ディッピングなどにより螺子全体に被覆を施すと導通性が確保されず、電気抵抗溶接などの溶接を行うことができない。従って、コーティング剤をネジ面のみに融着させる必要があって、そのためにテフロンなどのコーティング剤の被覆はたいへんに手間のかかる作業となっていて、溶接スパッタ１の固着を防止した溶接用螺子の製造コストの高騰を招くものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、導電性を有しディッピングなどにより溶接用螺子などの部品全体に被覆可能で安価なコーティング剤及びそのコーティング剤を被覆した部品を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛に粒径が５μｍ以下の六方晶窒化ホウ素を５０%未満混合させた混合粉末を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とするものである。
また、本発明の部品は、少なくとも溶接スパッタの飛散する部位に請求項１又は２に記載のコーティング剤を被覆して溶接スパッタの固着を防止したことを特徴とするものである。なお、部品として、溶接ナットや溶接ボルトなどの溶接用螺子やピン、バネ、鋳物、パイプ、カラー、ブラケット、プレートなどの部品を用いることができる。
【０００７】
本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質として導電性を有する黒鉛としたことにより、ネジ面のみならず部品全体に被覆することが可能であって、部品に溶接スパッタが付着したときにも溶接スパッタが部品に強固に固着することがなく容易にこれを脱落させることができるものであって、以下に本発明を詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質とこのコーティング物質を分散させる溶媒とからなるものであって、コーティング物質としては安価な黒鉛を主として用いる。黒鉛（グラファイト）の結晶構造は六方晶系であって炭素の六角環平面が重なってできており、六角環は共有結合からなる。平面同士は金属結合とｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ結合の中間的な緩い結合からなる。このため黒鉛は柔らかく、良好なる潤滑性能を有するために摩擦係数が安定しボルト締結時に軸力を高めるのに好適である。また、電圧をかけると平面に沿って電子が移動し電流が流れるため導電性を有するが、６００℃以上では酸化により消失し易くなる。従って、溶接用螺子などの部品が高温に晒される時間が短く黒鉛の酸化消失が少ない場合にはコーティング物質を黒鉛のみとすることができる。
【０００９】
しかし、部品が高温に晒される時間が長くなって黒鉛の酸化消失が多い場合には、本発明においては黒鉛に補助的に窒化ホウ素を加えてコーティング物質とし、その高温安定性を向上させることができる。なお、窒化ホウ素は別名ホワイトグラファイトとも呼ばれ、黒鉛と同じ六方晶系の結晶構造を有しており、やはり良好なる潤滑効果を有するものであるが、黒鉛と違って自由電子がないので電気絶縁体である。従って、黒鉛に混合して用いる場合には所要とする電気伝導度に応じて窒化ホウ素の添加量は制限されるが、５０％を超えない範囲内で黒鉛に混合するのが望ましい。このようにコーティング物質として黒鉛を単独で、または電気の導通性を妨げない範囲内で窒化ホウ素を混合した黒鉛を用いた場合には、部品の表面に塗布した場合にも電極と部品との導通を遮断することが無い。従って、従来のテフロンなどを塗布する場合と異なり本発明のコーティング剤を用いた場合には部品全体にコーティングを施すことができるので、簡単な作業で部品にコーティングを施すことができる。なお、ネジ面のみにコーティングを施してもよいことは言うまでもない。
【００１０】
コーティング物質を分散させる溶媒の一つとして、メタノール、エタノール、ブタノール、ペンタノールなどのアルコール類、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセンなどベンゼン核を基本骨格とする芳香族炭化水素などの非水溶剤を用いることができる。これらの溶媒を単独または適宜混合した溶媒に黒鉛を分散させて黒鉛液を作る。なお、黒鉛液の粘度調整のために水を適宜添加することができるが、水を添加せずにアルコール類、又は芳香族炭化水素、又はこれらの混合液のみで適当な粘度を設定することも可能である。上記したアルコール類、芳香族炭化水素を溶媒として用いた場合には、黒鉛液を速乾性のものとすることができるので、黒鉛液を塗布などで付着させると同時に乾燥が開始されるか、または直後に短時間で乾燥させることができて、溶接用螺子などの部品の特にネジ面に黒鉛皮膜を短時間で形成することができ、高い量産性でもって部品に溶接スパッタ固着防止用のコーティングを施すことができる。
【００１１】
また、コーティング物質を分散させる溶媒の一つとして、耐熱性を有するポリイミド系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系のものを使用することができる。そのほか、比較的安価なハロゲン化したエポキシ変性フェノール系樹脂などを水溶液、水分散液として使用することができ、接着強度も十分な黒鉛液を得ることができる。これら水溶性ないしは水分散性接着剤は、コーティング剤とサスペンジョンを作る。
【００１２】
上記したコーティング物質と溶媒とからなるコーティング剤は、スプレー法またはディッピング法により部品全体を被覆することができる。また、雄ねじや雌ねじなどのネジ部のみにコーティング剤を被覆したい場合には塗布などすることにより、螺子の所望部位のみにコーティング剤を被覆することができる。
【００１３】
なお、上記した黒鉛および窒化ホウ素の粒径は小さいほど安定したサスペンジョンを与え、接着強度が大となるので、少なくとも粒径５０μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍ以下とした粉粒体を使用するのが望ましい。
【００１４】
【実施例１】
【００１５】
【実施例２】
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤は、コーティング物質として導通性を有する黒鉛を用いたことにより、ネジ面のみならず部品全体に被覆したときにも導電性を確保することができて、コーティング剤の被覆をディッピングなどの簡単な作業で行うことができるので、製造コストを低減することができる。また、コーティング物質として補助的に窒化ホウ素を黒鉛に添加することによってコーティング物質の耐酸化性を向上させることができる。また、黒鉛や窒化ホウ素の潤滑効果を利用することができるので摩擦係数が安定し所定のトルクで締め付けた時に高い軸力でもってボルト締結することができる。また、コーティング物質を分散させる溶媒として、メタノールなどのアルコール類、ベンゼンなどの芳香族感化水素などを用いた場合には、黒鉛液を速乾性のものとすることができ、黒鉛液を塗布後に短時間で乾燥させることができるので、高い量産性でもって溶接スパッタ固着防止用のコーティングを施すことができる。さらに、コーティング物質を分散させる溶媒として、耐熱性を有するポリイミド系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂や、ハロゲン化したエポキシ変性フェノール系樹脂などを水溶液、水分散液として使用した場合には、これら水溶性ないしは水分散性溶媒がコーティング剤とサスペンジョンを作るので、良好な耐熱性と高い接着強度を有する黒鉛液を得ることができる。以上のような黒鉛液により部品に黒鉛を主体とする皮膜を形成することにより溶接スパッタが付着したときにもスパッタが部品に強固に固着することがなく、容易に脱落させることができるので、ボルト締結不具合を発生させたり、美観を損ねたりすることがない。従って、本発明は安価にして溶接スパッタの固着を防止することのできるコーティング剤およびそのコーティング剤を被覆した部品として工業的価値大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スパッタの付着した溶接ナットの斜視図である。
【図２】 スパッタの付着した溶接ボルトの斜視図である。
【符号の説明】
１ スパッタ
Claims (3)
- コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とする溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤。 - コーティング物質と、このコーティング物質を分散させる溶媒とからなるコーティング剤であって、
コーティング物質として、粒径が５μｍ以下の黒鉛に粒径が５μｍ以下の六方晶窒化ホウ素を５０%未満混合させた混合粉末を用い、
溶媒として、アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液、または、前記アルコール、芳香族炭化水素の何れか一種又はこれらの混合液に水を添加したものまたは、樹脂又は樹脂と水との混合液を用いて、
スプレー又はディッピング又は塗布により部品表面を被覆する用途に用いることを特徴とする溶接スパッタ固着防止用のコーティング剤。 - 少なくとも溶接スパッタの飛散する部位に請求項１又は２に記載のコーティング剤を被覆して溶接スパッタの固着を防止したことを特徴とする部品。
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