JPS6254086A - 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。

［従来の技術とその問題点］ 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、蒸
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黄銅、
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・苫の金属を被覆し、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。

≠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づる。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
的薄い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。従って、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づる方法の出
現が望まれていた。

［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、しかも分解ガスが被処理物及び被覆金属を酸
化から保護す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（樹脂）
の有すべき特性は、 （１）その溶液若しくは、分散液が金罠表面上に固着す
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揮散消失すること 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ｍ高分子化合物の中で、空気中、さらに
望ましくは窒素中において測定された熱重量分析曲線（
ＴＧＡ曲線）が２００〜７００℃において９５％又はそ
れ以上の分解率を示すものに着目し、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−エチルヘキシルー、
２−ヒドロキシエチル−、ヒドロキシプロピル−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−１ｎ−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１種の化合物の重合物 （３５０〜４５０℃） Ｃ）ポリオキシプロピレンとスフ１コースの付加物のよ
うなポリエーテル類（３５０〜４００℃）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使のポリイソ
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（３８０〜５００℃） ｅ）尿素樹脂（３５０℃） ｆ）メラミン樹脂（３５０℃） ｇ）アルキル化変性尿素樹脂（４００℃）ｈ）アルキル
化変性メラミン樹脂（４００℃）ｉ）ポリカーボネート
樹脂（５３０℃）ｊ）芳香族ポリエステル類（５８０℃
）ｋ）ブチラール樹脂（６００℃） １）米国ジェネラル・エレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）社製量のような芳香族ポリエステル
イミド類（６３０℃） ｍ）米国デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ　）社製量カプトンＨ
（にａｐｔｏｎ　Ｉｆ　）のような芳香族ポリイミド類
（６７０℃）の単品若しくはそれらの渥合物若しくは共
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 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、ｍｗｉ
累系相系樹脂素気流中での加熱では７００℃に遅・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、、相当量の
炭素分その他が残ｉするので木ｉ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
粒子の大ぎさは次の理由からＱ，５ｍｍ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、沈降しやすくなり、また合金
粉末とした場合、分離が起りやすくなってくる。さらに
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、均一で効果的な拡
散を行わせるため、温度の下限は塗布した粉末成分のう
ち最も低融点のものの融点以下であることが必要であり
、上限は当然ながら被処理材の融点以下である。

［実施例］ 以下実施例について説明する。

実施例１ メタクリル樹脂原液、ｎ−メチル化メラミン樹脂原液、
エチルセロソルブ及び塗料アルミニウムペーストを、そ
れぞれＩＩで７％、４％、５４％、及び３５％の割合で
均一に混合した塗材を、１ｍｍ厚の純銅板にはけ塗りし
た。これを自然乾燥した後、８００℃で２０分間大気加
熱し水冷した。これを＃２８０研磨紙により軽く研磨し
たところ、処理材の表面は黄金色のアルミ青銅面となっ
ていた。断面を研磨しＸ線マイクロアナライザで分析す
ると、表面８０μｍにわたり銅−アルミニウムの合金層
の形成が確認された。また母材の硬さは５　Ｑ　ＨＨｖ
であるにもかかわらず、合金層の硬さは２００ＨｌｌＶ
を示り，　ｔｃ。

実施例２ 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、重量％でそれぞれ１０％、３０％及び
６０％の割合で均一に混合し、１ｍｍ厚の純銅板にはけ
塗りした。これを自然乾燥した後、７００℃で２分間加
熱し水冷した。これを＃２８０研磨紙により軽く研磨す
ると、銅板表面は均一な黄銅色となっていた。断面を研
磨し、Ｘ線マイクロアナライザで分析したところ、表面
５０ｕｌｌにわたり銅−亜鉛の合金層の形成が認められ
た。

実施例３ メタクリル樹、脂原液、ｎ−ブチル化変性メラミン樹脂
原液、エチルセロソルブ、２００メツシュ以、下の錫粉
末及びニッケル粉末を、それぞれ重量％で７％、４％、
４０％、３５％及び１４％の割合で均一に混合し、純銅
板にはけ塗りし自然乾燥した後、８００℃で２分間加熱
し水冷した。

これを＃２８０研磨紙で軽く研磨したところ、灰色のニ
ッケルー錫被覆が認められた。断面を研磨しＸ線マイク
ロアナライザで分析したところ表面１００μｍにわたり
、銅−ニッケルー錫の合金層の形成が認められた。

以上の実施例はいずれも銅板に対する応用例であるが、
この他線、棒、管及びその他の形状の成形品に対しても
同様の効果を有することは言うまでもない。

［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゛−な処理が可能となり、また、大気
−中で加熱処理しても被覆処理材を酸化から保護し、不
活性雰囲気中で処理したのと同等の効果をもたらすこと
ができる。

この様に本発明による方法は、樹脂、溶剤、金属粉を混
合して塗布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。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱分解によつ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、次にこれを加熱すること
   により、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）合金層を形成しようとする金属母材が銅及び銅合
   金である、請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）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項又は第２項記載の方法
   。
4. （４）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。
5. （５）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、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。
6. （６）被処理材の加熱温度が、塗布した金属粉のうち最
   も低融点のものの融点以上であり、被処理材の融点以下
   である、請求の範囲第１項記載の方法。