JPH03229803A

JPH03229803A - 金属焼結体の表面処理方法

Info

Publication number: JPH03229803A
Application number: JP2330490A
Authority: JP
Inventors: Itsuro Tanaka; 逸郎田中; Yuichi Ohigata; 大日方　祐一
Original assignee: Seiko Epson Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-10-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、金属焼結体と樹脂材料からなる複合材料を製
造するための金属焼結体の表面処理方法に関する。

本発明は、特に、金属焼結体形状が携帯時計用外装部品
形状である場合に好適な方法である。

〈従来の技術〉金属焼結体は、単独でも各種用途に用いられるが、樹脂
材料との複合材料とすることにより、その用途が広がる
。

ところで、射出成形法や金型成形法で成形した金属粉末
成形体を焼結して得られる多孔質の金属焼結体に樹脂材
料を複合させる技術には、例えば特開昭６１−２３５５
０２号に開示された技術がある。　その技術は、特開昭
６１−２３５５０２号によれば、［焼結体を、真空加圧
力槽に設置されたエポキシ樹脂系２液混合タイプの樹脂
液槽に浸漬し、真空加圧力槽内を真空状態（０，０１〜
５００Ｔｏｒｒ）にしてその状態に数１０分間保持し、
焼結体より脱ガスを行なう。　次いで、真空加圧力槽内
を真空状態から加圧状態（１〜５　ａ　ｔ　ｍ　）にし
、焼結体の気孔中に樹脂液を含浸させる。　その後焼結
体を大気中に数時間放置するか、または５０〜１５０　
’Ｃで約２時間加熱して樹脂を硬化させる」ものである
。

〈発明が解決しようとする課題〉前記の如く、多孔質の金属焼結体に樹脂材料を複合させ
る技術が開示されている。　しかしながら、特開昭６１
−２３５５０２号には、金属焼結体に樹脂液を含浸させ
る際等の処理温度が明示されていない。　そして、実際
にこの技術を行なうに際し、金属焼結体と樹脂材料との
熱膨張率のちがい（金属焼結体の方が熱膨張率が大であ
る）のために、真空脱ガス処理、加圧樹脂含浸処理を行
なう際の温度、およびその後の硬化処理における温度は
、焼結体への樹脂材料の含浸特性に大きな影響を与える
。

図面に基づいて説明する。

第１図は、金属焼結体２に樹脂材料１が理想的に含浸さ
れて硬化された場合の複合材料４の断面模式図である。

　同図に示すように、金属焼結体２の表層部分の気孔３
には、樹脂材料１がきっちりと埋まっており、かつ、金
属焼結体２の表面には、樹脂材料１が密着している。

すなわち、金属焼結体２と樹脂材料１とが強力に結合し
ている。

第２図は、樹脂材料１の含浸処理が低温で行なわれ、樹
脂材料１の硬化後、得られた複合材料４が高温で使用さ
れた場合の使用後の複合材料４を示す断面模式図である
。　複合材料４が高温で使用された際、金属焼結体２は
、樹脂材料１に比べて相対的に大きく膨張するため、金
属焼結体２の気孔３から硬化した樹脂材料１が剥がれ、
気孔３は、樹脂材料１で満たされなくなる。　従って、
金属焼結体２と樹脂材料１との結合力が弱まる。

第３図は、樹脂材料ｌの含浸処理が高温で行われ、樹脂
材料１の硬化後、得られた複合材料４が常温に戻された
場合の常温における複合材料４を示す断面模式図である
。　高温状態から常温への温度変化に伴ない、金属焼結
体２は、樹脂材料１に比べて相対的に太き（収縮する。

そのために、気孔３付近に熱応力が発生し、金属焼結体
２の表面から、硬化した樹脂材料１が剥がれると共に、
気孔３の内部および外部において、硬化した樹脂材料１
に亀裂が発生する。

このように、金属焼結体と樹脂材料との複合材料を製造
するに際し、各製造工程の温度の最適化を図ることは、
高品質の複合材料を得るためには非常に重要である。

本発明は、上記の事実に鑑みてなされたものであり、金
属焼結体と樹脂材料との複合材料であって、熱的歪を持
たず、硬化後の樹脂材料の剥離が生じにくい複合材料を
提供する金属焼結体の表面処理方法の提供を目的とする
。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、多孔質の金属焼結体を脱ガス処理した後、少
なくとも二工程の含浸処理により、液状の熱硬化性樹脂
材料を該金属焼結体の表層部分の気孔中の少な（とも一
部に含浸させると共に、該金属焼結体の表面に付着させ
、その後、該熱硬化性樹脂材料を硬化させることを特徴
とする金属焼結体の表面処理方法を提供するものである
。

前記金属焼結体の表面処理方法は、前記熱硬化性樹脂材
料中の樹脂が、硬化温度が１５０℃以下の熱硬化性樹脂
であり、前記少な（とも二工程の含浸処理が、加圧下に
おいて、８０〜１００°Ｃに保持された前記熱硬化性樹
脂材料中に前記金属焼結体を約２時間浸漬した後、該金
属焼結体を該熱硬化性樹脂材料中に浸漬したままで、該
熱硬化性樹脂材料を５０〜６０℃に約３時間保持する処
理であり、前記硬化は、前記樹脂材料が含浸せられた金
属焼結体を１００〜１３０°Ｃに約４時間保持すること
によって行なわれるのがよい。

また、前記金属焼結体の表面処理方法は、該金属焼結体
形状が携帯時計用外装部品形状である場合に、特に好ま
しい方法である。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いる多孔質の金属焼結体の原料金属粉末は、
特に限定されないが、高炭素鋼粉末、軟鋼（低炭素鋼）
粉末、非鉄金属粉末等が例示される。　また、金属焼結
体を得るに当り、バインダは用いても用いなくてもよ（
、用いる場合も、バインダの種類は限定されない。

金属焼結体の製造工程において、成形法は特に限定され
ず、射出成形法でも金型成形法でも、あるいは他の方法
でもよい。　また、焼結条件も特に限定されない。　金
属焼結体形状は、特に限定されないが、携帯時計用外装
部品形状であると、本発明法によく適合する。

本発明で用いる熱硬化性樹脂材料の主成分である樹脂と
しては、エポキシアクリレート樹脂、エポキシエステル
樹脂、エポキシウレタン樹脂等のエポキシ系樹脂、フェ
ノール樹脂、フラン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド
樹脂等が例示され、特に、硬化温度が１５０℃以下のエ
ポキシアクリレート樹脂、エポキシエステル樹脂、エポ
キシウレタン樹脂等を用いると、樹脂と多孔質金属焼結
体との結合力が向上するので好ましい。　また、熱硬化
性樹脂材料中の他の成分としては、硬化剤等の公知の成
分が挙げられる。

本発明では、まず、金属焼結体を液状の熱硬化性樹脂材
料中に浸漬させる。

ここで、液状とは、熱硬化性樹脂材料自体が液状を呈し
ている場合のみならず、有機溶剤に熱硬化性樹脂材料が
溶解し、液状を呈している場合も含む。

尚、金属焼結体表層部分の気孔へ熱硬化性樹脂材料を効
率よく侵入させるためには、有機溶剤に、適当な濃度で
熱硬化性樹脂材料を溶解して用いることが好ましい。　
ここで用いる有機溶剤としては、トリクロロエチレン、
エチルメチルケトン、キシレン、トルエン等が例示され
、熱硬化性樹脂材料濃度は、熱硬化性樹脂濃度に換算し
て３０〜７０重量％程度が好ましい。

金属焼結体を液状の熱硬化性樹脂材料中に浸漬したら、
雰囲気を減圧、好ましくは真空状態（５００Ｔｏｒｒ以
下）とし、金属焼結体の表層部分の気孔からの脱ガスを
行なう。　これにより、金属焼結体の表層部分の気孔に
、熱硬化性樹脂材料が十分侵入するようになる。　尚、
この工程は、真空状態の場合、数十分間程度行なうとよ
い。

次いで、雰囲気を加圧状態（１〜５ａｔｍ）にし、少な
（とも二工程の含浸処理を行ない、金属焼結体の表層部
分の気孔中の少なくとも一部に熱硬化性樹脂材料を含浸
させると共に、金属焼結体の表面に熱硬化性樹脂材料を
付着させる。

ここで、少な（とも二工程の含浸処理とは、含浸処理中
に少なくとも１回、熱硬化性樹脂材料の温度を変化させ
ること、すなわち、金属焼結体への熱硬化性樹脂材料の
含浸処理を、異なる二段階の温度で行なうことをいう。

　尚、熱硬化性樹脂材料の温度は、その樹脂の硬化温度
よりも低温でなければならないのは当然である。

含浸処理時の熱硬化性樹脂材料の温度は、ニ工程の場合
、その第一工程の方が高（、第二工程の方が低いことが
好ましく、第一工程が８０〜１００℃で２時間程度、第
二工程が５０〜６０°Ｃで３時間程度であるのが特に好
ましい。

この工程を加圧下で行なうのは、熱硬化性樹脂材料を金
属焼結体の気孔中に十分に含浸させ、かつ、金属焼結体
の表面との結合力を向上させるためである。

また、含浸工程の第一工程の方が温度が高く、第二工程
の方が低いと、熱硬化性樹脂材料と金属焼結体との結合
力が向上するのでよい。

特に、第一工程が８０〜１００　’Ｃ１第二工程か５０
〜６０°Ｃ１また、さらに、第一工程が２時間程度、第
二工程が３時間程度であると、前記結合力はさらに向上
する。

向、ここまでの工程は、減圧下および加圧下で行なうの
で、本発明は、真空加圧力槽内で行なうことが好ましい
。

その後、常圧に戻し、熱硬化性樹脂材料か含浸、付着せ
られた金属焼結体を、熱硬化性樹脂材料の硬化する温度
に加熱して、熱硬化性樹脂材料を硬化させる。　この処
理は、１００〜１３０℃で、約４時間で行なうことが好
ましい。　それは、温度がこの範囲外であると、熱硬化
性樹脂材料の特性を十分に発揮させることができず、時
間が４時間を超えると効果が飽和するために、それ以上
の長時間処理は経済的に不利となるばかりであるから４
時間とした。

〈実施例〉以下に、実施例により、本発明を具体的に説明する。

（実施例）高炭素鋼粉末（平均粒径１５μｍ）をポリエチレンおよ
びパラフィンワックスと共に混練し、コンパウンドを得
た。　　このコンパウンドを第４図に示す携帯時計側の
形状に射出成形した後、常法により、脱脂、焼結を行な
い、多孔質の金属焼結体を得た。

この金属焼結体を、アルコールを用いて超音波洗浄器で
洗浄した後、真空加圧力槽内に設置された樹脂液槽内の
エポキシアクリレート樹脂組成物（硬化温度１３０℃）
中に浸漬し、真空加圧力槽内な真空状態（５０Ｔｏｒｒ
）とし、その状態を２０分間保持し、脱ガス処理を行っ
た。

次に、真空加圧槽内を加圧状態（３ａｔｍ）とし、温度
を９０℃とし、２時間保った後、温度を５０　’Ｃに下
げ、３時間保った。

その後、表層部分にエポキシアクリレート樹脂組成物が
含浸、付着せられた金属焼結体を真空加圧槽から取出し
、１３０℃に加熱し、４時間でエポキシアクリレート樹
脂を硬化させ、複合材料を得た。

（比較例）実施例と同様の方法で得た金属焼結体を、実施例と同様
の方法で洗浄、脱ガス後、真空加圧構内を加圧状態（３
０ａｔｍ）とし、温度をｂ　ｎ　”ｒ、と１．て４１１
１５間伴った、その後、実施例と同様の条件でエポキシ
アクル−ト樹脂を硬化させ、複合材料を得た。

上記実施例および比較例について、下記の方法により、
樹脂層の密着度、耐食性および色感や艶を評価した。　
結果は表１に示した。

（評価方法）樹脂層の密着度：第４図に示すＡＢ間をプレスで変形さ
せ、剥離程度を観察耐食性：　４０　’Ｃ１人工汗中に４８時間保持し、表
面の変質状態を目視観察色感、艶二目視検査表　　　　　１〈発明の効果〉本発明により、金属焼結体と樹脂材料との複合材料であ
って、熱的歪を持たず、硬化後の樹脂材料の剥離が生じ
に（い複合材料を提供する金属焼結体の表面処理方法が
提供される。

従って、携帯時計側等の携帯時計用外装部品やその他の
分野にも、樹脂コーティング金属材料を提供できるよう
になり、そのような複合材料の適用範囲や機能が広がり
、色の多様性および質感にすぐれた外装部品が提供され
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、金属焼結体と樹脂材料
との複合材料を示す断面模式図である。第４図は、実施例で用いた金属焼結体（携帯時計側形状
）の平面図である。符号の説明１・・・樹脂材料、２・・・金属焼結体、３・・・気孔、４・・・複合材料

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多孔質の金属焼結体を脱ガス処理した後、少なく
とも二工程の含浸処理により、液状の熱硬化性樹脂材料
を該金属焼結体の表層部分の気孔中の少なくとも一部に
含浸させると共に、該金属焼結体の表面に付着させ、そ
の後、該熱硬化性樹脂材料を硬化させることを特徴とす
る金属焼結体の表面処理方法。
（２）前記熱硬化性樹脂材料中の樹脂が、硬化温度が１
５０℃以下の熱硬化性樹脂であり、前記少なくとも二工
程の含浸処理が、加圧下において、８０〜１００℃に保
持された前記熱硬化性樹脂材料中に前記金属焼結体を約
２時間含浸した後、該金属焼結体を該熱硬化性樹脂材料
中に含浸したままで、該熱硬化性樹脂材料を５０〜６０℃に約３時間保持する処理であり、前記硬化
は、前記樹脂材料が含浸せられた金属焼結体を１００〜
１３０℃に約４時間保持することによって行なわれる請
求項１に記載の金属焼結体の表面処理方法。
（３）前記金属焼結体形状が携帯時計用外装部品形状で
ある請求項１または２に記載の金属焼結体の表面処理方
法。