JPH04224683A - 被覆基体の防食性を最適化する方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、被覆基体の
耐食性を最適化する又は向上させる方法に関する。１つ
の面において、本発明は、被覆基体特に金属基体を、基
体に適用された耐食性又は耐摩耗性被覆の顕微鏡的細孔
、気孔、穴又は亀裂による腐食から保護するための方法
に関するものである。もう１つの面においては、本発明
は、工具部品、エンジン部品、シート金属、自動車部品
、ローラー、装飾製品等の如き様々な製品の防食性を高
めるための方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来技術の文献には、各種基体に耐食性
又は耐摩耗性被覆を提供するための様々な方法が報告さ
れている。多くの場合に、基体は、大気又は腐食性流体
への暴露時に容易に腐食する金属又は金属合金から構成
されている。基体に腐食性流体及び大気に対して不活性
の保護被覆を被覆することによって、その下にある基体
の腐食は排除され又は少なくとも遅延される。

【０００３】多くの場合に、保護被覆は、例えば自動車
部品等の如きクロムメッキ製品の如き基体に対して装飾
的又は美的効果を付与することもできる。同様に、基体
には、耐摩耗性被覆を付与すると同時に腐食から保護す
るための保護被覆を付着させることができる。たいてい
の場合に、基体の腐食を防止し又は遅延させるのに、基
体に耐食性金属の単一の保護被覆が適用されている。

【０００４】もちろん、経済上の考慮事項にかんがみ、
保護被覆の厚さを基体の保護に丁度十分な厚さに制限す
るのが望ましい。たいていの場合に、単位重量当りの保
護被覆のコストは基体材料のコストよりもずっと高い。

【０００５】鉄及び鋼の如き基体は、その基体を保護す
る金属又は金属合金の付着によって保護することができ
ることが周知である。加えて、窒化金属及びプラスチッ
クの如き金属化合物を含めた他の物質も、その上への保
護被覆の付着によって保護することができる。従来技術
の文献において保護被覆を付着させるための幾つかの方
法が知られており、その例としては、溶液からの電着、
陰極電着、プラズマ被覆、スパッタリング、“Ｄ”被覆
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【０００６】かくして、本発明以前には、基体に保護を
提供するために無機及び有機の両方の様々な被覆が基体
に直接適用されてきた。例えば、鉄及び鋼の腐食防止剤
としてシラン被覆の如き有機保護被覆を使用することが
開示されてきた。

【０００７】米国特許第３，８９０，２６９号には、ア
ミノ官能性有機ポリシロキサン（これは、サイジング剤
として、又腐食防止剤として有用であることが示されて
いる）の製造法が開示されている。米国特許第３，７５
９，７５１号には、航空機の表面上で使用するためのエ
ポキシ樹脂と無機クロメートとアミノシランとからなる
プライマーが開示されている。また、米国特許第４，３
１０，５７５号には、鋼の腐食防止剤としてトリメチル
シリルアセトアミドが開示されている。ごく最近になっ
て、米国特許第４，６４５，８４６号には、金属表面の
腐食防止剤としての用途を有する新規なシラン化合物が
開示されている。

【０００８】基体材料に対して防食性を提供するには有
機被覆が有用になり得るけれども、これらは、その材料
が摩擦又は強い腐食条件を受けるような場合にはもちろ
ん有用でなくなる。このような場合には、金属又は金属
含有保護被覆が用いられる。特許文献には、かかる保護
被覆（この多くは耐摩耗性被覆としても働く）の適用の
ための多数の方法が含まれている。

【０００９】上記の組成物は金属及び他の表面を腐食か
ら保護するのに有用であるけれども、それらは、もし保
護表面それ自体が顕微鏡的気孔によって特徴づけられる
ならば全く効果がない。このような組成物の保護被覆に
は小さい隙間、細孔及び他の開口が含まれる可能性があ
り、しかしてこれらは結局は腐食性流体が基体材料に浸
透するのを許容する。しかしながら、もし保護被覆のか
ような顕微鏡的気孔を密封又は閉塞することが可能なら
ば、被覆の耐食性を延長させることができよう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の実施
によって次の目的のうちの１つ以上が達成される。本発
明の目的は、様々な物質の防食性を最適化するための方
法を提供することである。本発明の他の目的は、容易に
腐食されるが耐摩耗性及び（又は）装飾性被覆で被覆さ
れている被覆基体の保護法を提供することである。本発
明の更に他の目的は、被覆基体材料に腐食バリヤーを付
与しこれによってかかる材料の有効寿命を延長させる方
法を提供することである。本発明の更に他の目的は、た
とえ“充填剤”の外面がすりはがれたとしても被覆基体
を腐食から保護する“微孔質充填剤”を提供することで
ある。他の方法は、被覆基体材料にパリレンの薄層を適
用することによって防食性を提供する方法を提供するこ
とである。これらの目的及び他の目的は、ここに記載し
た教示にかんがみ当業者には容易に明らかになるであろ
う。

【００１１】

【課題を解決するための手段】広い面において、本発明
は、保護被覆を有する様々な物品の防食性を最適化する
方法及びその防食化製品それ自体に関する。

【００１２】本法は、保護又は耐摩耗性被覆を有する基
体であって、その被覆それ自体が顕微鏡的細孔を示しし
かもそのうちの少なくともいくらかが基体から保護被覆
の外面への連続的通路を提供しているような基体の防食
性を最適化するものである。本法は、保護被覆に少なく
とも１種のポリ（ｐ−キシリレン）の薄い被覆を、その
顕微鏡的気孔を少なくとも一部分充填又は閉塞し、且つ
基体を腐食させ得る空中元素を含めた流体への基体材料
の暴露を防止するのに十分な量で適用することからなる
。

【００１３】

【好ましい具体例の記述】先に記載したように、本発明
の方法は、保護又は装飾被覆を被覆された金属及び他の
基体の腐食又は劣化を遅延又は防止するための都合のよ
い方法を提供するものである。適用又は付着の間、かか
る被覆は、顕微鏡的細孔、穴又は亀裂等（これらは、結
局は基体それ自体への空中元素又は流体の浸透を許容す
る）によって特徴づけることができる。他方として、か
かる気孔は、初期被覆が基体に適用された後のあるとき
に生じる可能性がある。両方の場合に、本発明の教示に
従って被覆基体をパリレンで処理すると、製品の腐食及
び（又は）劣化が遅延又は防止されこれによってその有
効寿命が延長される。

【００１４】本明細書及び特許請求の範囲を通して用い
る用語「腐食」は、通常の酸化による金属の如き基体材
料の通常の酸化のみならず、種々のガス、液体等への暴
露による基体材料の劣化も包含する。また、この用語は
、プラスチック及び他の非金属表面に適用される保護被
覆の如き保護被覆を基体に結合させる結合剤の破壊をも
包含する。

【００１５】通常、人々は、保護又は耐摩耗性被覆で既
に被覆された基体上に有機被覆を更に適用する理由を見
い出さないであろう。もし被覆製品が例えば手工具であ
るならば、有機被覆は急速にはがれ落ちる。しかしなが
ら、パリレンは、最とも小さい顕微鏡的細孔、穴又は亀
裂さえも浸透するユニークな能力を有し、従って保護被
覆の表面よりもかなり下にある気孔を充填することがで
き、しかもその下にある基体にさえ浸透することができ
る。かくして、金属被覆それ自体は厚さが僅か数ｍｍで
あってよいが、パリレンは、金属被覆にある最とも小さ
い顕微鏡的亀裂、隙間及び孔さえ浸透する能力を有し、
これによって主要保護被覆の破損による基体の腐食に対
する保護を提供する。たとえ表面に最とも近いパリレン
が摩擦等によってすり落ちたとしても、基体へと伸びる
細孔内のパリレンは、空気、液体等が基体表面に接触し
ないようにするための十分な保護及びバリヤーを提供す
る。それ故に、パリレンそれ自体は有機重合体であり従
って摩耗され得るけれども、基体と接触しているパリレ
ンは、空隙又は細孔を囲む被覆材料の強力な壁によって
摩擦から保護される。

【００１６】パリレンは、次の構造式

【化１】 の二量体から誘導される一群のポリ−ｐ−キシリレンに
適用される一般名称である。

【００１７】パリレンは、優秀なバリヤー特性を有しし
かも比較的高い温度で使用することができる不活性で透
明な相似被覆である。薄膜を提供し且つ様々な形状寸法
の基体に順応する能力のために、それは、様々な分野に
おいて特にエレクトロニクス産業において相似被覆とし
て使用するのに理想的に適合する。

【００１８】パリレン被覆が形成されるところの二量体
それ自体は、ｐ−キシレンの熱分解又はｐ−メチルベン
ジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドのホフマン脱
離反応によって作られ、そして通常比較的低い収率で得
られる。従って、パリレンを相似被覆として適用するた
めの全方法は、費用がかかり、且つそれを使用できるか
もしれないその用途を厳しく制限する。

【００１９】様々な経路によるｐ−キシリレン重合体の
製造法が既に特許文献に報告されている。例えば、イー
・アイ・デュポン社に対して１９５５年９月２７日に発
行された米国特許第２，７１９，１３１号には、塩素ガ
スの存在下にｐ−キシレンの蒸気を熱分解させることか
らなるポリ−ｐ−キシレンの製造法が開示されている。

【００２０】また、１９５１年３月７日付けで許可され
た英国特許第６５０，９４７号では、ｐ−キシレンを蒸
発熱分解させた後に冷却室の壁上で重合体の形成が検出
された。

【００２１】１９６４年９月１５日付け発行の米国特許
第３，１４９，１７５号では、１０％以上の収率でのジ
−ｐ−キシリレンの製造法が報告されている。この方法
は、約８００〜１，０００℃の温度においてスチームと
ｐ−キシレンとの混合物を熱分解して遊離基を発生させ
そしてその反応性ジラジカルを流動媒体中で凝縮させる
ことを包含していた。

【００２２】ごく最近になって、東ドイツ国のハルトム
ート・ハルトナー氏の１９８５年７月３０日付け発行の
米国特許第４，５３２，３６９号には、ｐ−メチルベン
ジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドから２，２−
パラシクロファンを製造する方法が開示されている。こ
の特許には、この発明以前に存在した公知法は低い収率
をもたらすに過ぎないこと又は出発材料が容易には入手
できなかったことが記載されている。特許権者は、水性
ｐ−メチルベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ドをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）の存在下に水酸
化ナトリウム又はカリウムと接触させることによって、
７０％程の高さの収率が得られたことを示している。ま
た、カラム１の５５〜５８行目には、ジメチルホルムア
ミド、Ｎ−メチルピロリドン又はスルホランの如き匹敵
する他の非プロトン性溶剤の添加が全く効果がなかった
ので、得られる高い収率は驚くべきことであったことが
示されている。

【００２３】この文献は相似被覆としてまた金属表面上
の腐食防止用の直接被覆としてパリレンを使用すること
についての幾つかの記載を含んでいるけれども、保護被
覆にある顕微鏡的隙間及び気孔に対する“微孔質充填剤
”として働かせるために基体上にある保護被覆用の添加
剤としてパリレンを使用することについては全く開示さ
れていない。基体の表面に直接適用されるパリレンの使
用は、それが有機化合物でありそして容易にすりへらさ
れるという事実によって制限される。それ故に、それは
、例えば摩擦を受ける手工具又は他の物品の直接被覆で
は有用でない。しかしながら、パリレンを微孔質充填剤
としてそれよりも摩耗性の低い又は耐摩耗性の保護被覆
と併用することによって、その下にある基体材料の防食
性が最適化又は向上される。

【００２４】かくして、米国特許第２，７８５，０９０
号の如き文献はポリ−ｐ−キシリレンで被覆された織物
（これはフィルターとして又は耐食性工業用衣料品の製
造において有用である）を開示しているけれども、主要
保護被覆が全く存在しない。と言うのは、パリレンは繊
維と直接接触状態にありそしてパリレンそれ自体は防食
性層として働くからである。

【００２５】１９６６年４月１９日付け発行のダブリュ
ー・イー・ロエブ氏の米国特許第３，２４６，６２７号
には、パリレン又はその誘導体のフィルムの蒸着のため
の基本的な装置が開示されている。この特許には、かか
る装置は、容器、電気部品、ワイヤー、プラスチック及
び金属フィルム、シート等の表面を線状熱可塑性フィル
ムの均一な被覆で被覆するのに有用であることが記載さ
れている。

【００２６】かかる装置は、２つの温度帯域を有する熱
分解室と、二量体を気化させるのに十分な加熱手段を備
え、これによって直接的熱分解で起こり得る二量体の局
部的過熱及び劣化を防止するための第一帯域と、該第一
帯域と連通する第二帯域であって蒸気状二量体と反応性
ジラジカルまで熱分解させるのに十分な加熱手段を備え
た第二帯域とから構成される。管状体のノズル部分は熱
分解室の前面端部で終りそして被覆室の片面を貫入し、
被覆室及びノズル管状部の一部分は真空室内に封入され
、しかして熱分解室から被覆室（ここで凝縮及び重合が
行われる）への反応性二量体ジラジカルの連続線状通路
が提供されている。

【００２７】基本的な装置には多くの改良及び変更がな
されているけれども、必須の概念が残っている。従って
、当業者は、顕微鏡的気孔を有する保護被覆上にパリレ
ン被覆を付着させるために上記特許の装置又はその変形
装置を用いることができよう。

【００２８】先に記載したように、本発明の方法は、パ
リレンのユニークな物理的及び化学的特性を利用するも
のである。パリレンは、それが付着されるすべての表面
上に連続的な相似被覆を形成する。重合は気化された二
量体を付着させるときと本質上同じ時点において行われ
るので、二量体は約５００Å及びそれよりも小さい範囲
の極めて小さい開孔を浸透することが可能である。従っ
て、極めて大きい表面積を被覆するのに極めて少量のパ
リレンが必要とされるだけである。

【００２９】幾つかの種類のパリレン製品が市場で入手
可能であるけれども、最適な防食性はパリレンＮ又はパ
リレンＣを用いることによって達成されることが分かっ
た。これらの製品は知られており、そして種々の被覆基
体に被覆を付着させるのに使用可能な操作も知られてい
る。

【００３０】次の実施例は、本発明を例示するものであ
る。

【００３１】例１〜６ 次の実施例では、ＡＳＴＭ　　Ｂ１１７−６４（１００
時間）に従って６本の１ｉｎ×２ｉｎ金属棒（被覆及び
未被覆）を塩水噴霧について試験しそして１００時間の
期間にわたって２４時間毎に腐食／劣化について調べた
。 試験室（ＴＬ−２０７　　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｆｉ
ｌｔｅｒ　＆　Ｐｏｍｐ　Ｔｙｐｅ　４１１．　３Ｃ　
）は９５℃±３の温度及び１０ｐｓｉのノズル圧に保た
れた。５．１３％の塩水溶液濃度を提供するのに３９　
　ｌｂの脱イオン水中に９　　ｌｂのＮａＣｌを使用し
た。

【００３２】室の性能に関して次の情報を記載する。 １．初期塩溶液ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　３５．５℃において６．５２２．初期
塩溶液比重　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２４℃において１．０３４３．１６時
間の暴露期間に８０ｃｍ２　の水平収集面積を有する近
ノズル収集帯皿で収集される凝縮物の容量　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　３０．５ｍｌ４．上記の３で収集される凝縮物の
比重　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
．０３８５．１６時間の暴露期間で８０ｃｍ２　の水平
収集面積を有する遠ノズル収集皿で集められる凝縮物の
容量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１７．５ｍｌ６．上記の５
における凝縮物の比重　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１．０３８７．上記の４及び６
の測定を行なうときの凝縮物の温度　　　　　　　　３
５℃上記の１〜７に示したパラメーターは、ＡＳＴＭ　
　Ｂ１１７−６４に記載される要件に従ったものである
。

【００３３】試験に用いた６本の金属棒を次の表

【表１
】 に記載する。また、被覆が完了した後に狭い縁部に平行
な表面を横切ってけがき針で線をつけた。

【００３４】しかる後、試料金属棒に先に記載の如くし
て塩水噴霧試験を施こしそして２４時間、４８時間、７
２時間及び１００時間の暴露後に調べた。

【００３５】２４時間後の棒を検査すると、対照試料５
及び６のいくらかの腐食が認められた。４８時間後に、
試料１〜４において異なった被覆を分けるけがき線に沿
って最小の腐食が認められた。対照試料は更に多い腐食
を示した。

【００３６】７２時間後の検査によれば、試料１及び２
では４８時間後にけがき線に沿ってその周囲に認められ
た最小の腐食が次第に被覆領域に生じ始めたことが分か
った。試料３及び４は、けがき線の周囲のみに最小の腐
食を生じた。１００時間後、試料１のけがき線及び被覆
領域の周囲の腐食がふえた。試料２の検査では、被覆領
域の縁部近くに追加的な最小の腐食が認められた。試料
３だけが被覆領域の縁部近くに最小の腐食を示した。最
後に、試料４はけがき線の周囲のみに腐食を示した。対
照試料５及び６の各々は、表面全体に更に多くの腐食を
示した。

【００３７】本発明の方法は被覆金属表面の防食に特に
よく適合するけれども、それは、初期の表面における顕
微鏡的細孔、気孔及び隙間の存在に又は使用期間後に影
響を受けやすい有機及び無機の両方の物質よりなる表面
に対しても用いることができる。かくして、例えば、保
護被覆を最初に適用した時点においてのみならず、被覆
表面が気孔又は亀裂を生じる物理的又は化学的変化を受
ける可能性がある後日においてもいくらかの表面を本発
明の方法に従って処理するのが望ましいだろう。例えば
、本発明の方法は、プラスチック被覆を有しそして使用
期間にわたって次第に被覆に顕微鏡的亀裂を生じその後
にその下にある基体材料への流体の浸透をもたらす工業
的操作で使用されるローラーの寿命を向上させるのに成
功下に使用された。

【００３８】上記の実施例によって本発明を例示したけ
れども、本発明は、ここで用いた材料に限定されると解
釈されるべきではない。本発明の精神又は範囲から逸脱
せずに幾多の変更修正がなし得るであろう。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　保護又は耐摩耗性被覆を有する基体で
   あって、該被覆が顕微鏡的細孔を示し、しかもそのうち
   の少なくともいくらかが基体から被覆の外面への連続的
   導管を提供しているような基体の耐食性を最適化するに
   当り、該被覆上に少なくとも１種のポリ（ｐ−キシリレ
   ン）を、該顕微鏡的細孔を少なくとも一部分充填し、こ
   れによって該基体を腐食することができる流体への該基
   体の暴露を防止するのに十分な量で付着させることから
   なる基体の防食性の最適化法。
2. 【請求項２】　　パリレンがパリレンＮである請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】　　パリレンがパリレンＣである請求項１
   記載の方法。
4. 【請求項４】　　基体が金属である請求項１記載の方法
   。
5. 【請求項５】　　金属が鉄である請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】　　金属が鋼である請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】　　基体が金属合金である請求項１記載の
   方法。
8. 【請求項８】　　被覆が金属である請求項１記載の方法
   。
9. 【請求項９】　　被覆が金属合金である請求項１記載の
   方法。
10. 【請求項１０】　　被覆が耐摩耗性被覆である請求項１
    記載の方法。
11. 【請求項１１】　　基体が非金属である請求項１記載の
    方法。
12. 【請求項１２】　　被覆がクロムを含有する請求項１記
    載の方法。
13. 【請求項１３】　　被覆がチタンを含有する請求項１記
    載の方法。
14. 【請求項１４】　　被覆が窒化チタンである請求項１記
    載の方法。
15. 【請求項１５】　　基体と、その表面の少なくともいく
    らかの上にある保護被覆であって、該被覆の顕微鏡的細
    孔内にパリレンを、腐食性流体が該被覆に浸透して基体
    に達するのを防止するのに十分な量で含有する保護被覆
    とからなる物品。
16. 【請求項１６】　　手工具である請求項１５記載の物品
    。
17. 【請求項１７】　　自動車部品である請求項１５記載の
    物品。
18. 【請求項１８】　　エンジン部品である請求項１５記載
    の物品。
19. 【請求項１９】　　被覆が装飾被覆である請求項１５記
    載の物品。
20. 【請求項２０】　　被覆が耐摩耗性被覆である請求項１
    ５記載の物品。
21. 【請求項２１】　　被覆が透明被覆である請求項１５記
    載の物品。