JPH05123647A - 金属表面のプラスチツクライニング層 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性、耐熱性、耐摩耗性および表面色調に
優れたプラスチックライニング層。 【構成】 カップリング剤を添加し、無機質粒子を分散
させた。プラスチックライニング層に混合されたカップ
リング剤の中の２つの異なった官能基のうち、一方が金
属表面あるいは無機質粒子等の無機質材料と化学結合
し、他方がマトリックスとなるプラスチックライニング
層の有機質材料と化学結合を形成するので、プラスチッ
クライニング層の金属表面との密着性が向上すると共
に、ライニング層の無機物粒子が強固に結合、保持され
て、ライニング層の耐摩耗性、耐熱性、耐食性が著しく
向上する。さらに、ライニング層に入射する光が無機物
粒子により乱反射されるので、外観色調が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属機械部品等の表面に
施されるプラスチックライニング層に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックライニングは、機械部品等
の素地の表面を環境と遮断し、その表面に合成樹脂層を
被覆するものであって、その目的とするところは腐食環
境からの保護、部品の耐久性の向上、部品の表面特性の
改善などである。

【０００３】従来、アルミニウム合金の表面のプラスチ
ックライニングの一つとして、樹脂モノマー等からなる
ライニング剤にカップリング剤を混合して、密着性を向
上させたものが用いられている。

【０００４】カップリング剤としてはシランカップリン
グ剤が良く知られており、ガラス繊維強化ポリエステル
樹脂（ＦＲＰ）にはじめて応用されたものであって、有
機質マトリックスと補強材であるガラス繊維の界面に自
らを介して化学結合を形成させる。

【０００５】また、シランカップリング剤はその分子中
に２つの異なった官能基を有し、その一つ（シラノール
基、メトキシ基）は無機質材料と化学結合し、もう一つ
（アミノ基、エポキシ基など）は有機質材料と化学結合
を形成するという特性が利用れれるものであって、前記
ライニング剤にカップリング剤を混合したプラスチック
ライニングにおいても、金属等の無機質と樹脂モノマー
等の有機質が強固に結合されて密着性が向上する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においてカップリング剤の混合によって、金属表
面とライニング層の密着性は改善されたものの、表面特
性は樹脂モノマーに依存するため、充分な耐熱性、耐摩
耗性、外観色調、耐食性等の表面特性が得られない。

【０００７】本発明は従来の金属表面のプラスチックラ
イニング層の前記のごとき問題点を解決するためになさ
れたものであって、優れた耐熱性、耐摩耗性、外観色
調、耐食性等の表面特性が得られる金属表面のプラスチ
ックライニング層を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者等は金属表面に施
すプラスチックライニングの耐摩耗性、耐熱性、耐食性
等の特性を向上させるために、ライニング層の複合材料
化を着想し、鋭意検討を重ねた。その結果、無機質微粒
子をライニング層内に分散させると、カップリング剤に
よる結合効果と相まって、皮膜の特性が著しく向上する
ことを新たに知見して本発明を完成した。

【０００９】本発明の金属表面のプラスチックライニン
グ層は、カップリング剤を添加し、無機質粒子を分散さ
せたことを要旨とする。

【００１０】本発明が適用される金属表面は特に限定さ
れないが、陽極酸化処理あるいはクロメート処理等によ
って、金属表面の高分子密着性を改善することができる
アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金等が
特に適している。

【００１１】ライニングされるべき素地の表面は施工に
先立って、高分子密着性を改善するため、ショットブラ
スト、複合めっき、陽極酸化処理、クロメート処理等が
行われるが、ライニング層の密着性の向上のためには、
特にクロメート処理が効果的である。

【００１２】ライニング層のマトリックスを形成するプ
ラスチックには、アクリル系、エポキシ系、シリコン系
等のモノマーを使用することができる。ライニング剤は
これらモノマーと、カップリング剤および無機物粒子に
溶剤を混合し溶液として調製される。ライニング層は、
この溶液を塗布後加熱乾燥する方法により、形成され
る。

【００１３】カップリング剤としては、シラン系のカッ
プリング剤の他に、チタネート系、ジルコニアルミネー
ト系、チタン系、アルミニウム系、クロム系、リン系等
のカップリング剤を使用することができる。

【００１４】プラスチックライニング層に対するカップ
リング剤の添加量は２０％以下とすることが好ましい。
さらに好ましくは１０％である。カップリング剤の添加
量が２０％を越えると、ライニング層の密着性向上の効
果が飽和するからである。

【００１５】無機物粒子としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂
等の酸化物、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ等の窒化物、Ｓｉ
Ｃ、ＴｉＣ、Ｂ₄Ｃ等の炭化物の他、表面に不働態皮膜
を形成するステンレス鋼、Ａｌ等の金属粉を用いること
ができる。また、金属粉の表面をクロメート処理を施す
と、耐食性およひ耐摩耗性がさらに向上する。

【００１６】プラスチックライニング層に対する無機質
粒子の添加量は２０％以下とすることが好ましい。さら
に好ましくは１０％である。無機質粒子の添加量が２０
％を越えると、ライニング層が剥離しやすくなって、密
着性が却って劣化するからである。

【００１７】さらに、無機質粒子の粒径は３μｍ以下、
好ましくは０．５μｍ以下とすることが好ましい。無機
質粒子の粒径が３μｍを越えると、ライニング層内に均
一に分散しなくなると共に高分子密着性が劣化するから
である。

【００１８】

【作用】プラスチックライニング層に混合されたシラン
カップリング剤はその分子中の２つの異なった官能基の
うち、一方のシラノール基、メトキシ基等は、金属表面
あるいは無機質粒子等の無機質材料と化学結合し、もう
一方のアミノ基、エポキシ基などはマトリックスとなる
プラスチックライニング層の有機質材料と化学結合を形
成する。

【００１９】そのため、プラスチックライニング層の金
属表面との密着性が向上すると共に、ライニング層の無
機物粒子が強固に結合、保持されるので、ライニング層
の耐摩耗性、耐熱性、耐食性が著しく向上する。さら
に、ライニング層に入射する光が無機物粒子により乱反
射されるので、外観色調が向上され、その上紫外線の反
射によりライニング層の劣化が防止され、長寿命化が図
られる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を従来例と比較して説明し、
本発明の効果を明らかにする。本発明の実施例１とし
て、アクリル系モノマー６０部に対して、シランカップ
リング剤２０部、粒径３μｍのＡｌ微粉末２０部を混合
し、溶剤であるメチルエチルケトンで希釈して、ライニ
ング剤を調製した。

【００２１】また、発明の実施例２として、アクリル系
モノマー６０部に対して、シランカップリング剤２０
部、表面にクロメート処理を施した粒径３μｍのＡｌ微
粉末２０部を混合し、溶剤であるメチルエチルケトンで
希釈して、ライニング剤を調製した。

【００２２】別に従来例として、アクリル系モノマー８
０部に対して、シランカップリング剤２０部を混合し、
溶剤であるメチルエチルケトンで希釈して、ライニング
剤を調製した。

【００２３】次に、ダイカスト用アルミニウム合金ＡＤ
Ｃ１２の表面にクロメート処理を施した後、調製した実
施例１、実施例２および従来例のライニング剤を塗布
し、約８０℃で３０分間加熱し溶剤を完全に揮発させ
て、アルミニウム合金表面にそれぞれのプラスチックラ
イニング層を形成した。

【００２４】図１は実施例１の、図２は実施例２の、図
３は従来例のプラスチックライニングを施したアルミニ
ウム合金の表面断面図である。なお、図において１はラ
イニング層、２はクロメート皮膜、３はアルミニウム合
金、４はＡｌ粉末、５はＡｌ粉末に施したクロメート皮
膜である。

【００２５】得られたプラスチックライニング皮膜につ
いて、耐食性試験と耐摩耗試験を行った。耐食性試験は
ＪＩＳ Ｚ ２３７１の塩水噴霧試験により、白錆が発
生するまでの時間を測定し、常温と１５０℃に加熱後の
ものについて行った。

【００２６】また、耐摩耗試験は大越式迅速摩耗試験機
を用い、最終荷重Ｐ₀＝２．６６ｋｇ、摩擦速度Ｖ＝
０．２５Ｍ／ｓｅｃ、相手材ＳＵＪ２焼入焼戻品油滴下
中により行い、摩擦距離に対する摩耗量を測定した。得
られた結果は、図４に耐食性試験における白錆発生時間
を、図５に耐摩耗試験における摩擦距離と摩耗量の関係
を示した。

【００２７】耐食性試験は、図４に示すように従来例は
常温のもので１８０時間、１５０℃加熱のもので１００
時間であった。これに対して実施例１は常温のもので４
６０時間で従来例に比較して約２．５倍、１５０℃加熱
のもので３６０時間で従来例に比較して約３．６倍とな
った。また、実施例２は常温のもので６２０時間で従来
例に比較して約３．４倍、１５０℃加熱のもので４６０
時間で従来例に比較して約４．６倍となった。この結
果、本発明のプラスチックライニング層は、耐食性およ
び耐熱性において、従来例よりも著しく優れていること
が確認された。

【００２８】耐摩耗試験は、図５に示すように、摩耗量
が実施例１では従来例の約半分に減っており、実施例２
においては約３分の１〜４分の１に減少しており、本発
明のプラスチックライニング層は耐摩耗性において優れ
た結果が得られることが判明した。

【００２９】

【発明の効果】本発明の金属表面のプラスチックライニ
ング層は以上詳述したように、カップリング剤を添加
し、無機質粒子を分散させたことを特徴とするものであ
って、プラスチックライニング層に混合されたシランカ
ップリング剤の中の２つの異なった官能基のうち、一方
が金属表面あるいは無機質粒子等の無機質材料と化学結
合し、他方がマトリックスとなるプラスチックライニン
グ層の有機質材料と化学結合を形成するので、プラスチ
ックライニング層の金属表面との密着性が向上すると共
に、ライニング層の無機物粒子が強固に結合、保持され
て、ライニング層の耐摩耗性、耐熱性、耐食性が著しく
向上する。さらに、ライニング層に入射する光が無機物
粒子により乱反射されるので、外観色調が向上され、そ
の上紫外線の反射によりライニング層の劣化が防止さ
れ、長寿命化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のプラスチックライニングを
施したアルミニウム合金の表面断面図である。

【図２】本発明の実施例２のプラスチックライニングを
施したアルミニウム合金の表面断面図である。

【図３】従来例のプラスチックライニングを施したアル
ミニウム合金の表面断面図である。

【図４】耐食性試験における白錆発生時間を示した図で
ある。

【図５】耐摩耗試験における摩擦距離と摩耗量の関係を
示した線図である。

【符号の説明】

１ ライニング層 ２ クロメート皮
膜 ３ アルミニウム合金 ４ Ａｌ粉末 ５ Ａｌ粉末表面に施したクロメート皮膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カップリング剤を添加し、無機質粒子を
   分散させたことを特徴とする金属表面のプラスチックラ
   イニング層。
2. 【請求項２】 前記無機物粒子が表面に酸化物皮膜を形
   成した金属粒子であることを特徴とする請求項１項に記
   載の金属表面のプラスチックライニング層。
3. 【請求項３】 前記無機物粒子がクロメート処理を施し
   たＡｌまたはＺｎ粒子であることを特徴とする金属表面
   のプラスチックライニング層。