JPH06511519A - 電着組成物塗布剤 - 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】 電着組成物塗布剤 本発明は、電着組成物塗布剤、即ちマトリックスと共に共沈殿する包含された粒 子により電解的に、または電気なしにメッキした金属マトリ・ツクスからなる塗 布剤に関する。粒子はマトリックスのための金属イオンを含有する電解液中に懸 濁し、そして実質的に電解液に不溶性で、メッキ操作中メッキされたマトリ・ソ クスに包含されるようになる。

塗布剤は、空冷エンジン部品、特に高められた温度で操作に適当なもの、ベアリ ング表面、ロケットノズルおよび磨耗物質を運搬する管およびノズルのような磨 耗を受け易い多様な部品に適用することができる。塗布剤は、全部品に適用でき るが、一層頻繁にはその表面の部分にのみ適用する。電着技術は、特に選択され た区域の保護に好適であり、そして複雑な、凹状の且つ近づき難い区域の塗布に は、いかなる大きな問題も存在しない。塗布剤は、特にガスタービン刃に用（す るのに好適である。

本発明者等の英国特許公開第１３５８５３８号公報は、沈殿物として、少なくと も５０重量％のコバルトであるマトリックスおよび少なくとも５０重量％のクロ ミウムカーバイドであるマトリックスに包含された粒子を有してなり、少なくと も５０重量％の粒子が１０μｍ未満、好ましくは２〜５μｍの粒子サイズを有し てなる組成物塗布剤について記載している。

英国特許公開第１３５８５３８号明細書は、全ての粒子が２〜５μｍのサイズを 有するのが好ましいとはいえども、少量の２μｍ以下の微細物および恐らく（ヨ 、例えば、凝集に基づく若干の一層大きな粒子を完全に避けることはできな（１ ことを示しているが、しかし好ましくは８０重量％より多くの粒子が特定した限 度内、即ち２〜５μｍの間にあると述べている。

英国特許公開第１３５８５３８号公報に記載の方法は、非常に大きな成功（こよ り約２０年間使用されている。使用されている粒子は、設定された範囲内のサイ ズ分布、即ち粒子の殆どが２〜５μｍのサイズを有していた。使用した粒子（よ 、供給器から受けたと同じ量であったが、後に説明するようｉこ、若干の小さな 調整が、時々、より大きな粒子の部分を除去することにより行われた。塗布剤は 沈殿物として、コバルトマトリックス中に分散したクロミウムカーバイド１３〜 ２０重量％の組成範囲を有して製造されることが見出されている。沈殿物として の塗布剤は、分散により多少修正され、熱処理および／または塗布剤を担持する 構成要素の使用で得られる熱を用いて製造される。

これらの塗布剤は、圧力ー速［（ＰＶ）値が中程度の摩擦／浸食する磨耗条件下 で良好に作用する。それらが一層高いＰＶ値および打撃または衝撃力を含む条件 で操作できるように改善することは、塗布剤の性質にとって有利である。もしカ ーバイド粒子の重量区分を拡大できるならば、一層強力な塗布剤を得ることがで きるものと感じられる。

粒子の殆どを４〜１２μｍのサイズ範囲内、好ましくは７μｍの平均サイズで落 下させることにより、沈殿物としての塗布剤中のカーバイド粒子の区分を、非常 に驚異的な程度にまで増大することができる。好ましくは粒子の８０重量％、そ して一層好ましくは９０重量％が、４〜１２μｍの範囲内にある。平均サイズに よれば、重量で半分の粒子は７μｍ未満のサイズを有しており、そして半分は７ μｍ以上のサイズを有することを意味している。別法として、本発明は、サイズ で４μｍを越える粒子少なくとも８０重量％および４μｍ〜８μｍの範囲内（そ して好ましくは２０μｍを越えない範囲の上限で）にある少なくとも８０重量％ を使用することであると言える。好ましくは、粒子はその範囲にまたがるサイズ で実質的に均等に分布する。

本発明はまた、さらに進んだ観点によれば、電着により、または電気なしの沈殿 により、コバルトのマトリックスを沈殿させ、そしてメッキ浴中に懸濁したクロ ミウムカーバイドのマトリックス粒子と共に共沈殿させ、８０重量％の粒子が、 ４〜１２μｍのサイズ範囲内で落下することからなる塗布剤の製造方法を包含す る。

本発明は、特に実質的に全ての粒子がクロミウムカーバイドであり、そしてマト リックスが実質的に全てコバルトである塗布剤に適合する。

沈殿した塗布剤は、通常、例えば５００℃以上の温度で、２時間を越える間熱処 理され、マトリックスと粒子間の物質を分散させる。

本発明は種々の方法で実施できるが、本方法を実施する一つの方法を、一般的に 、そして本方法を実施するのに好適な装置を示す添付の図式図を参照しつつ、実 施例に基づいて述べる。さらにこの装置を使用する方法の具体例を記載する。

図において： 図１は装置の透視図であり。

図２は装置の側部立面図であり： 図３は装置の正両立面図であり、そ（７て図４は粒子サイズ分布を示すグラフで ある。

図に示す装置は、平行なパイプ型の上方部２を有する容器またはコンテ廿１およ び一方の側面４が上方の一方の側面５の継続を形成するように斜めにされている 逆ピラミッドの形で、下方に先細になる下方部３から構成されている。

容器］は、容器の側面４および５に平行な垂直の翼板にある仕切り板６を含有し 、そしてその側端７および８において容器の隣接する垂直且つ傾斜面と接触させ ている。仕切り板は、このように容器を、一層大きな稼働区域９と一層小さな折 り返し区域１１に分割する。その底部において、仕切り板６は、容器の底上力の 水平端１２で終り、稼働区域９と折り返し区域１１の間の相互連結部１３を作る 。その頂部において、仕切り板６は、容器１の頂端下方の水平端１４で終了する 。

折り返し区域１１の底部には、空気ポンプ（図示せず）に連結する空気口１５が ある。ジグ１６が稼働区域９に取り付けられ、塗布すべき素材が取り付けられ、 ジグ１６は、仕切り板の翼板に平行な水平軸の辺りに回転自在に取り付けられ、 モしてモータ手段（図示せず）がジグを回転させるべく備えつけられる。

コンダクタが備えられて、稼働区域に吊されるコバルト陽極に関連するジグ１６ に取り付けられた素材に電圧を適用する。

装置を使用するために、図示するように、容器に置かれるジグ１６に素材が取り 付けられる。ジグの位置決めの前または後に、容器は、共沈殿するクロミウムカ ーバイドの粒子を含有するコバルトメッキ液で仕切り板６の頂端１４上方の水準 １７まで満たされる。空気を口１５に入れ、そしてこれは折り返し区域１１の上 方に上昇し、溶液を揚げ、そして粒子を運ぶ。折り返し区域の頂部で、空気が逃 げ、そして溶液と粒子が、仕切り板の上端部１４により形成された広い波立った 堰から溢れ出、流下して回転ジグ１６上の素材を通過する。稼働区域９の底部で 、粒子は安定し、そして容器の傾斜側を相互連結部１３の方向に滑り落ち、そこ で粒子は再度溶液中に運ばれ、そして再び循環する。

稼働区域９中の下方に移動する粒子が素材と出会う場合、それらは素材上に安定 し、同時にメッキされる金属に付着するようになる。

塗布すべき物品は次のようにして調製される。物品は、先ずトリクロロエチレン に浸漬するか、またはアヤトンに漬けた糸屑のない材料で拭く。電気メッキしな い区域を、次いで被覆する。メッキすべき区域は、次いでアルミナ弾を吹き付け ることによる機械的に、または酸洗い液のような好適な清浄化媒質を用いて化学 的に清浄化する。

流れは、次いでスイッチオンされ、そして調製された物品が溶液中に置かれる。

空気流は好適な速度に調節され、そして流れは、例えば１５ボルトの電圧にてメ ッキされる表面の平方フート当たり１０〜１５０　ａｍｐである正流密度を与え るように調節される。沈殿が適当な時間進行した後、物品は取り上げられ、洗浄 、乾燥される。前述した一般的な方法および装置を使用する組成物電着の一つの 具体的例を挙げる。

鋼鉄のテスト片を図１乃至３に示す装置で塗布した。檜には次の組成の電解浴豪 包含させた。

硫酸コバルト（Ｃｏｃｏ　６ＨＯ）　２５０ｇ／１４“　２ 塩化ナトリウム（ＮａＣ１）　１６ｇ／ｌ硼酸（Ｈ３ＢＯ３）　３１ｇ／ｌ 浴はまた、添付グラフ（図４）中の曲線Ｒに基づく粒子サイズ分布を有するクロ ミウムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）粉末５００ｇ／ｌを包含しており、ｙ軸は、Ｘ 軸のμｍで指示されたサイズ以下のサイズを有する粒子の重量％を表している。

曲線Ｒは、本発明に基づくサイズ分布を示している。曲線Ｒは、本発明に基づく サイズ分布を示す。浴は４．７のｐＨを宵しており、そして沈殿中、それはほぼ ５０℃の温度に維持された。

テスト片は、先ずトリクロルエチレン蒸気で脱脂し、次いで等級５０μアルミナ 弾を吹き付けた。次いでポンプをスイッチオンし、そして粒子が浴を通って分散 するようになった時に、テスト片は陰極として供給する流れに連結し、浴中に入 れられる。流れは４ａ／ｄｒｎ２の密度を与えるように調整された。

１２５μｍの塗布厚みにするに十分な時間の後、テスト片を浴から取り出し、洗 浄し、そして乾燥する。

テスト片を、次いで１０００℃の温度で４時間維持して熱処理し、次にオイル冷 却した。

同様のテスト片を、図４の曲線Ｑに基づくサイズ分布を有する粒子を用いる以外 は同様の浴を使用して製造した。曲線Ｐは、受領物としての粉末のサイズ分布を 示す一方で、曲線Ｑは、これまで操作したように、一層大きな粒子の割合を除去 することにより変更された受領物としての粉末のサイズ分布を示している。

上述の如く、製造した塗布剤の比較テストにおいて、１〜８μｍのサイズ範囲お よび３．８μｍ（曲線Ｐ）の平均サイズを宵する粒子を使用して、１９重量％の 粒子を有する塗布剤（塗布剤Ａ）が得られるが、しかし７μｍ（曲線Ｑ）の平均 サイズで、４〜１２μｍのサイズ範囲を有する粒子を使用して、３５重量％の粒 子を有する塗布剤（塗布剤Ｂ）が得られることが見出された。これらの塗布剤は 、その硬度および磨耗特性をテストし、そして後者は顕著に改善された能力を有 することが見出された。テストでは、塗布剤を高度のＰＶ環境、即ち２０ＯＮ／ ｍｍ“のヘルツコンタクトストレス、０．１３ｍ／ｓの滑り速度および４５０℃ の温度に付した。塗布剤Ａは３５０の硬度（ヴイッカース硬度番号ＶＨＮ）を有 する一方、塗布剤Ｂは５００の硬度を有しており、そして塗布剤Ａは４の磨耗量 を示す摩擦磨耗係数を有する一方、塗布剤Ｂは０．０６の摩擦磨耗係数を有する ことが見出された。テストは、塗布剤Ｂが塗布剤Ａよりも非常に優れていること を示していると判断される。

塗布剤ＡおよびＢの特質を次の表１に記載する。

表１ 本発明に係る塗布剤は、参照がより詳細な、英国特許公開第１３５８５３８号公 報に記載の方法および英国特許公開第１２１８１７９号公報、英国特許公開第１ ３２９０８１号公報および英国特許公開第２１８２０５５号公報に記載の装置に より製造することができる。

テストではまた、塗布剤Ｂを周知の耐磨耗性塗布剤と比較した。その結果を表２ に示す。このテストを、平らな板で１５ｍｍ直径の荷重をかけた丸底円盤を往復 運動させることにより実施した。円盤の下側は３０ｍｍ直径で、一部課形をして いた。各場合に、円盤上の荷重は２Ｎであり、円盤は、０．１３ｍ／秒の速度で 往復運動し、テストは４５０℃の温度で、１８０分間実施した。円盤の下側およ び板の上表面を同じ物質で塗布した。各テスト期間の後、円盤の下側を、磨耗に ついて測定した。磨耗はｍ　／ＮｍｘｌＯ−１５で表に与えられている。各物質 について、２つのサンプルを調製し、テストした。塗布剤Ｂは、他の物質のいず れよりも、非常に有意に低い磨耗であったことが表から判るであろう。

表２ テスト物質　物質タイプ／塗布方法　磨耗ｍ３／ＮｍｘｌＯ−１５ＩＩ　９０％ ５ｉＣ−１０％Ｓ１　バルクセラミック、焼成　４５１２９０５ｉＳｉＣ−１０ ％Ｓｉ　ｔＯＬｔクセ５　ミツ’７、焼成９４田協ｉｌ１審鰯失 フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＰＴ、　Ｓ Ｅ）、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　Ｍ Ｌ、　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＢＹ。

ＣＡ、ＣＨ，ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ， ＫＺ、ＬＫ、ＬＵ、ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、Ｒ○、 　ＲＵ。

ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．沈殿物として、少なくとも５０重量％のコバルトであるマトリックスおよび 少なくとも５０重量％のクロミウムカーバイドであるそのマトリックスに包含さ れた粒子を有してなり、少なくとも５０重量％の粒子が４〜１２μｍのサイズ範 囲内で落下することからなる電着組成物塗布剤。
2. ２．８０重量％の粒子が、４〜１２μｍのサイズ範囲内で落下する請求の範囲１ に記載の塗布剤。
3. ３．９０重量％の粒子が、４〜１２μｍのサイズ範囲内で落下する請求の範囲１ に記載の塗布剤。
4. ４．粒子が、７μｍの平均サイズを有する請求の範囲１〜３のいずれかに記載の 塗布剤。
5. ５．実質的に全ての粒子が、クロミウムである請求の範囲１〜４のいずれかに記 載の塗布剤。
6. ６．マトリックスが、実質的に全てコバルトである請求の範囲１〜５のいずれか に記載のカーバイド塗布剤。
7. ７．沈殿物として、コバルトのマトリックスおよびそのマトリックスに包含され たクロミウムカーバイドの粒子、サイズで４μｍを越える少なくとも８０重量％ の粒子および４μｍ〜８μｍのサイズ範囲内にある少なくとも８０重量％の粒子 を包含することからなる電着組成物塗布剤。
8. ８．粒子が実質的に２０μｍより大きなサイズを有していない請求の範囲７に記 載の塗布剤。
9. ９．粒子が、前記サイズ範囲にまたがるサイズで実質的に均等に分布している前 期請求の範囲のいずれかに記載の塗布剤。
10. １０．電着により、または電気なしの沈殿により、コバルトのマトリックスを沈 殿させ、そしてメッキ浴中に懸濁したクロミウムカーバイドのマトリックス粒子 と共に共沈殿させ、８０重量％の粒子が、４〜１２μｍのサイズ範囲内で落下し てなる塗布剤の製造方法。
11. １１．沈殿した塗布剤を熱処硬して、マトリックスと粒子間の物質を分散させる 請求の範囲１０に記載の方法。