JPS61213381A - 合金層の形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属材料の表面処理技術に関するものである。

［従来の技術とその間踊点］ 従来、金属材料の表面に異なる組成の合金層を形成し、
表面を改゛賀する方法としては、メッキ法、溶射法、１
着、イオンブレーティング等により表面に金属又は合金
を被覆し、これを熱処理する方法がある。

例えば銅の表面に、耐食性、耐酸化性等に優れたｊＩ銅
、あるいはアルミ青銅等に相当する組成の合金層を形成
させようとした場合、まず上記の方法により亜鉛あるい
はアルミニウム等の金属を被覆し、次に非酸化雰囲気で
加熱し拡散処理を施さなければならない。

まず金属を被覆する際、上記のいずれかの方法によって
もそれぞれ専用の設備を必要とする。またメッキ法では
廃液処理等の公害問題も発生し、さらに合金を被覆しよ
うとするときは、その組成制御は極めて困難である。溶
射法で均一な層を形成させることは難しく、特にコイル
材表面を処理するには不向きである。蒸着、イオンブレ
ーティング等の方法では設備費が高価となり、また比較
的薄く層しか期待できない。

以上のように、金属の表面に金属（合金）を被覆するた
めには、それぞれ専用の設備を必要とし、また合金の場
合には極めて困難となってくる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、より安価で簡便な方法で金属材料の表
面に合金層を形成させることにある。

［発明の概要］ 本発明では、被覆すべき金属に純金属又は合金の粉末を
用い、これを被覆させやすいよう有機高分子化合物およ
び溶剤で溶いて塗料状とし、さらに高分子化合物として
は、合金層形成のための加熱の際熱分解してしまうもの
を選定し、しがも分解ガスが被処理物及び被覆金属を酸
化から保護づ゛る役目を持たせている。

本発明の方法の実施に必要な有機高分子化合物＜！Ｍ脂
）の右すべぎ特性は、 （１）その溶液若しくは分散液が金属表面上に固着する
被膜を形成しうろこと、 （２）各樹脂に適した温度における加熱による熱分解に
よってその被膜中から実質的に連敗消失すること、 である。

上記（１）の特性を持つものとしては一般有機性実用塗
料被膜をつくる有機高分子化合物で十分であった。しか
し、上記（２）の特性を有するためには特殊・の化学構
造を持つことが必要であった。

本発明者らは有機高分子化合物の中で、空気中、ざらに
望ましくは窒素中において測定された熱重量分析面＄１
（ＴＧＡ曲１ｉｔ）が２００〜７００℃において９５％
又はそれ以上の分解率を示すものに看目し、多数の有機
高分子化合物について試験研究の結果、予想どおり、そ
れらの化合物が本発明の目的に合致することを確認した
。ただしＴＧＡ曲線は測定試料の形態、加熱速度等によ
って変化し、同一化合物でも、その重合度分布によって
差異を示すので、同曲線だけからの判定は困難な場合も
あるが、本発明の方法の実施に適するものとしては次の
ようなものがある。

ａ）ポリアセタール樹脂（２６０℃［９５％熱分解点、
以下同様］） ｂ）アクリル酸、アクリル酸のメチル−、エチル−、イ
ソプロピル−１ｎ−ブチル−１２−エチルへキシル−１
２−ヒトａキシエチル−、ヒトＤキシプロピルーエステ
ル、メタクリル酸、メタクリル酸のメチル−、エチル−
、イソプロピル〜、ｎ−ブチル−１ｎ−へキシル−、ラ
ウリル−１２−ヒドロキシエチル−、ヒドロキシプロピ
ル−エステルのようなアクリル酸及びメタクリル酸のエ
ステル類、ヒドロキシエステル類、フマル酸、マレイン
酸、イタコン酸の中から選ばれた１８ｉの化合物の重合
物（３５０〜４５０’Ｃ）Ｃ）ポリオキシプロピレンと
スクロースの付加物のようなポリエーテル類（３５０〜
４（ｌｏ’ｃ　）ｄ）ポリエステル類若しくはポリエー
テル類と、２．４−若しくは２．６−ドリレンジイソシ
アネート及びその他のポリイソシアネート類との付加重
合物のようなウレタン結合を有する重合物（３８０〜５
００℃） ｅ）尿素樹脂（３５０℃） ｒ）メラミン樹脂（３５０℃） Ｑ）ベンゾグアナミン樹脂（３７０℃）ｈ）アルキル化
変性尿素樹脂（４００℃）ｉ）アルキル化変性メラミン
樹脂（４００℃）ｊ）アルキル化変性ベンゾグアナミン
樹脂（４２０℃ｋ）ポリカーボネート樹脂（５３０℃）
１）芳香族ポリエステル類（５８０℃）ｍ）ブチラール
樹脂（６００℃） ｎ）米国ジェネラル・エレクトリック（ａｅｎｅｒａ　
ＩＥｌｅｃｔｒｉｃ）社製品のような芳香族ポリエステ
ルイミド類（６３０℃） ｐ）米国デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ　）社製品カプトンＨ
（にａｐｔｏｎ　Ｈ）のような芳香族ポリイミド類（６
７０℃）の単品若しくはぞれらの混合物若しくは共重合
物。

上記の有機高分子化合物はそれぞれ、水、アルコール類
、ケトン類、エステル類、セロソルブ類、カルピトール
類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド等の溶剤の１種若しくはそれらの混
合物に可溶で、その溶液は溶剤の揮散後、金属の表面で
造膜し、それぞれ上記（）内の温度域で熱分解して、被
膜系から実質的に消失する。これに反し同じく有機溶剤
に可溶で造膜性のあるポリ塩化ビニル、ウレタン結合を
含まないエポキシ系樹脂、繊維素系樹脂は窒素気流中で
の加熱では７００℃に達しても、２０−．６５％の残留
分があり、空気中で加熱すれば酸化燃焼を伴うので残留
分は減少するが、特に耐熱性材料が共存する被膜中では
完全に燃焼せず、相当損の炭素分その他が残留するので
本発明の実施材料としては不適当である。

本発明の実施に適当な上記有機高分子化合物は、既述の
水若しくは有機溶剤溶液以外に、水若しくは有機溶剤中
でのコロイド状分散液としても使用できる。特に上記（
ａ）に属する化合物から、いわゆるエマルジョン重合法
によって製造された樹脂の水性原液はそのまま本発明の
実施の好適な原料として使用しうるちのである。

粉末金属としては、亜鉛、錫、ニッケル、アルミニウム
、鉛、銅、銀、チタン、クロム及びこれらを主成分とす
る合金の中の少なくとも１種からなるものが適している
。この金属粉末の粒子の太きさは次の理由から０．５ｍ
ｍ以下が望ましい。すなわち、粒子が大きすぎると、樹
脂溶液と混合した場合、比重が大きいため沈険しやすく
なり、また合金粉末とした場合、分離が起りやすくなっ
てくる。

ざらに溶融したときには粉末は細かい方が均一に合金化
しやすい。

なお、処理材を加熱拡散させる場合、簡便かつ均一な拡
散を行わせるため、レーザーによる熱処理を行うのが効
果的である。この方法によれば、被処理材全体を加熱す
る必要がなく、被処理材において合金層を形成させたい
任意の場所をストライプ状、スポット状又は他の任意の
形状とすることが可能となる。

［実施例コ 以下実施例について説明する。

実施例１ メタクリル酸原液、トルエン及び２００メツシユ以下の
金属亜鉛粉末を、ｍｍ％でそれぞれ１０％、３０％及び
６０％の割合で均一に混合し、１ｍｎｔ厚の純銅板に刷
毛塗りした。これを自然乾燥した後、３φのノズルを有
する炭酸ガスレーザー加工機にて、５００Ｗのレーザー
出力で０．５ｍ／ｗｉｎの速麿で加工した。この結果、
銅板の表面には幅０．５ｍｍ、深さ３０μｍにわたるス
トライプ状のＣｕ−Ｚｎ合金層の形成が認められた。

実施例２ 塗料用アルミニウムペースト、メタクリル樹脂液、ｎ〜
ブタノール編成メラミン樹脂液及びエチルセロソルブを
夫々ｆｆ１ｆｉ％で４６％、１３％、６％、３５％の割
合で均一に混合したものを、１１１１Ｉ厚ざの炭素鋼材
（ＳＫ３）の表面にへヶ塗りした。これを自然乾燥した
後、実施例１に示したと同様のレーザー加工機で、同一
の条件で加工した。この結果、鋼材の表面には、幅１　
ｍｍ、深さ１５０〜２００μ閣にもわたるストライプ状
のＦｅ−Ａｌ合金層の形成が認められた。

［発明の効果］ 本発明による金属粉入り塗材を用いることにより、この
塗材を容易に金属材料面上に固着させることが可能であ
り、メッキ処理、蒸着、溶射等専用の設備によらず、塗
布した状態でレーザーにより加熱することにより極めて
簡便に合金層の形成が可能となる。また樹脂成分を慎重
に選定し、熱分解時の分解ガスに還元性をもたらせるこ
とにより、いわゆるフラックス効果を発生させ、より均
一な処理が可能となる。

この様に本発明による方法は、樹脂、溶剤及び金屈粉を
混合して塗布し、レーザーにより加熱するという今まで
にはない全く新しい合金層の形成方法と言うことができ
る。

手続補正書 ６１．３．０．１１ 昭和　　　年　　　月　　　日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱分解によってそれ自体が実質的に消失するよう
   な有機高分子化合物の溶液、若しくはコロイド状分散液
   に、金属粉を１種又は２種以上混合し、それを成分組成
   が異なる金属の表面に塗布し、次にこれをレーザーによ
   り加熱し前記金属表面に塗布した成分の全部もしくは一
   部を含有する合金層を形成させることを特徴とする合金
   層の形成方法。
2. （２）有機高分子化合物の溶液、若しくはコロイド状分
   散液に混合する金属粉が、亜鉛、錫、ニッケル、アルミ
   ニウム、鉛、銅、銀、チタン、クロム及びこれらを主成
   分とする合金の中の少なくとも１種である、第１項記載
   の方法。
3. （３）金属粉末の粒子の大きさが０．５ｍｍ以下である
   、請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）有機高分子化合物が、 ［１］アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリル酸エ
   ステルヒドロキシ誘導体、メタクリル酸、メタクリル酸
   エステル、メタクリル酸エステルヒドロキシ誘導体、マ
   レイン酸、フマル酸及びイタコン酸の中から選ばれた１
   種若しくは１種以上の混合物を含む原料の重合物、 ［２］ウレタン結合を有する重合物、 ［３］尿素樹脂、アルキル化変性尿素樹脂、メラミン樹
   脂、アルキル化変性メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹
   脂、アルキル化変性ベンゾグアナミン樹脂、ブチラール
   樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、芳
   香族ポリエステル及び芳香族ポリエステルイミドから選
   ばれた１種若しくはそれらの２種以上の混合物、の中の
   少なくとも１種である、請求の範囲第１項記載の方法。