JPH01259176A - 金属薄膜複合材料の製造方法 - 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） 本発明は金属薄膜複合材料の製造方法に関するものであ
る。

（従来技術とその問題点） 従来の複合材料としての製造方法は、線状、テープ状に
加工された金属材料を異種の母材金属に圧着、熱着又は
中間に接着用各種ろう材を用いてろう付けする方法があ
り、また電気めっき法、無電解めっき法及び金属ペース
トを塗布して焼付ける方法が一般的に用いられている。

これらの方法の問題点としてめっき法は密着強度の不足
や金属母材の種類や合金めっき等における適しためっき
浴がない等の問題があり、機械加工による張材は、張厚
５μｍ以下の複合材料を製造することが金属の展延特性
や合金特性等により困難であり、金属ペーストを塗布し
て焼付けする方法では金属粉末を用いるため膜厚のバラ
ツキが大きく、また密着性も悪いという欠点があった。

最近では蒸着法等も用いられているが、蒸着設備として
特殊な設備を必要とする等の問題があり、特殊な材料が
用いられている程度である。

（発明の目的） 本発明は、上記従来法の問題点を解決するためになされ
たもので、特に膜厚１μｍ以下の薄膜層を単体金属また
は２種以上の合金として、しかも数層にも形成すること
ができ、さらに密着性の強い、ち密で均一な薄膜複合材
料を製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、有機金属インクを用いて母材金属上に塗布し
、乾燥した後、焼成することにより１又は２層以上の金
属の薄膜を形成させることを特徴とする金属薄膜複合材
料の製造方法である。

以下本発明をより詳細に説明する。

有機金属インクは有機金属化合物（狭義には、金属原子
と１つ以上あ炭素原子との間に直接結合　　□をもつ化
合物）とバインダとしての各種の樹脂と、□該有竺金属
化合物および該樹脂に共通の有機溶剤からなる均一な溶
液状のものである。

有機金属化合物は樹脂酸の金属塩が好ましく、バインダ
として加える樹脂としては、アルキッド樹脂、尿素樹脂
、メラミン樹脂、ロジン誘導体樹脂、アスファルト、セ
ルロース樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびテル
ペン樹脂から選択される。また、溶剤として、メンタノ
ール、テルピネオール、プチルカルヒ゛トール、メチル
エチルケトン、プロピレングリコール、エチレングリコ
ール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ベンジル、
アミルアセラード、セルソルブ、ブチルセルソルブ、ブ
タノール、ニトロベンゼン、トルエン、キシレン、石油
エーテル、クロロホルム、四塩化５　炭素、ピネン、ジ
ペンテン、ジペンテンオキサイド、精油のいずれか１種
または２種以上の混合溶剤を珀いて合成されたものであ
る。

有機金属インクを金属母材に塗布し乾燥した後、焼成す
る工程では、まず、室温〜２００℃前後で溶剤が蒸発分
離する。つぎに樹脂と樹脂酸の金属塩が３００〜１．０
００℃で分解して金属もしくは金属酸化物になる。この
際、金属または金属酸化物の薄膜は金属母材へ拡散し密
着する。拡散の深さは焼成温度時間、金属母材の融点お
よび金属母材と焼成して形成される金属または金属酸化
物の合金特性により異なるため用途によりその条件を選
択する。

各種形状の母材金属上に各種有機金属インクをスクリー
ン印刷、ハケ塗り、ローリングスプレ、スタンプ、ディ
ッピング等の方法で塗布し、室温で１０〜３０分間乾燥
した後Ｊ１８０〜２２０℃で１０〜１５分間加熱乾燥す
る。次に３００〜１０００℃で５〜１ｏ分間焼成するこ
とにより各種金属の０．０５〜０．１μｍの薄膜を形成
させることができる。任意の膜厚を得るにはこの操作を
繰返すことで可能であるが、膜厚は２μｍ以下が好まし
い。

また各種有機金属インクの金属濃度や塗布する方法によ
り各種金属の膜厚に差が生じることは当然であり、０．
０５〜０．１μｍの膜厚はスクリーン印刷による平均的
な結果である。

焼成温度は各種有機金属インク、特に金属又は２種以上
の金属を混ぜ合わせた場合で変化するが、母材金属の変
形等も考慮した焼成温度を選ぶ必要がある。しかし３０
０℃以下では有機金属インクが完全に分解しないことと
１０００℃以上で加熱すると母材金属が変形したり、母
材金属との合金化をする等、他の作用が生ずるため好ま
しくない。

さらに焼成時の雰囲気を酸化雰囲気や還元雰囲気で行っ
て目的とする各種金属の薄膜を酸化させたり、母材金属
等の酸化防止をすることもできる。

また２種以上金属を層状とする場合は、まず母材金属に
上記方法により任意の膜厚とした第１層を施した後、次
の第２層目の薄膜を同様に施すことで可能であり、同様
の操作を繰返し行えば異種金属又は合金の数層の薄膜を
形成させることもできる。

有機金属インクは２種以上を混合しても溶液状であり、
焼成した後の金属の分散は均一度の高いものが得られる
。

以下、本発明に係わる金属薄膜複合材料の製造方法の実
施例を記載するが、該実施例は本発明を限定するもので
はない。

（実施例１） 母材金属としてニッケル板（幅５．ｍｍ、長さ２００ｍ
ｍ、厚さ０．８ｍｍ）に有機金インクをローリングによ
り塗布し、室温にて１０分間乾燥した後、２００℃で１
０分間加熱乾燥し、次に４００℃で５分間焼成した。こ
の操作を３回繰返し行った後膜厚を測定したところ、ち
密で空車孔のないニッケル板に密着した０゜３μｍの金
薄膜を形成することができた。

この金−ニッケル板の両端より約２０＋＋＋＋ｎの部分
を直角に折り曲げ、またほぼ中間の部分を９０°ねじり
試験したがひび割れ、はがれは生じなかった。

ここで用いた有機金インクは下記のものを混合したもの
である。

樹脂酸金　　　　　２０．０重量％ 卑金属樹脂酸塩　　０５重量％ 樹脂　　　　　　　２３０重量％ 有機溶剤　　　　　５６５重量％ （実施例２） 母材金属として銅−ニソケル合金（Ｎｉ６５％含有のも
の）板（幅５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）
に有機金インクと有機銀インクを混合した有機金属イン
クをディッピングにより塗布し、室温で１０分間乾燥し
た後、１００℃で１０分間加熱乾燥し、次に３００℃で
５分間焼成した。この模作を５回繰返して行った後、膜
厚を測定したところ、０５μｍの金、銀合金 （金７５重量％、銀２５重量％）薄膜を形成することが
できた。

この金、銀合金−銅、ニッケル合金板の折り曲げ、ねじ
り試験を実施例１と同様に行ったがひび割れ、はがれは
生じなかった。

ここで用いた有機金属インクは下記のものを混合したも
のである。

樹脂酸金　　　　　１５．０重量％ 樹脂酸銀　　　　　５．０重量％ 卑金属樹脂酸塩　　０５重量％ 樹脂　　　　　　　２３．０重量％ 有機溶剤　　　　　５６．５重量％ （実施例３） 母材金属銅板（幅５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚さ０．８
ｍｍ）に有機白金インクと有機イリジウムインクを混合
した有機合金インクをハケ塗りにより塗布し、室温で１
０分間乾燥し、２００℃で１０分間加熱乾燥した後、次
に５００℃で５分間焼成して、さらに加熱温度を７００
℃に上昇させて５分間焼成した。白金、イリジウムの膜
厚は０１μｍで、白金とイリジウムの割合は９０°１０
重量比であった。

ここで用いて有機金属インクは下記のものと混合したも
のである。

樹脂酸白金　　　　７．０重量％ 樹脂酸イリジウム　１．２重量％ 卑金属樹脂酸塩　　０５重量％ 樹脂　　　　　　　４４．５重量％ 有機溶剤　　　　　４６．８重量％ （実施例４） 母材金属銅パイプ（外径８ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ
１ｍｍ）に有機銀インクと有機銅インクを混合した有機
合金インクをパイプの外側にハケ塗りにより塗布し、室
温で３０分間乾燥した後還元ガス雰囲気で５００℃、２
０分間焼成した。この模作を３回繰返したところ、０．
３μｍの銀、銅合金薄膜を形成したパイプが得られた。

また銀と銅の割合は７０゜３０重中比であった。

ここで用いた有機金属インクは下記のものを混合したも
のである。

樹脂酸銀　　　　　　　１４０重量％ 樹脂酸銅　　　　　　　５８５重量％ その他卑金属樹脂酸塩　０．５重量％ 樹脂　　　　　　　　　４２．０重量％有機溶剤　　　
　　　　３８．０重量％（実施例５） 実施例４で作製した銀、銅合金薄膜を形成したパイプを
半分に切断したものに実施例１で用いた有機金インクを
ハケ塗りで塗布し、室温で１０分間乾燥した後、２００
℃で１０分間加熱焼成し次に還元ガス雰囲気で４００℃
、５分間焼成した。この模作を３回繰返して行ったとこ
ろ、金薄膜層、銀、銅合金薄膜層、銅の母材の３層のパ
イプ材が得られた。

（発明の効果） 本発明は、膜厚１μｍ以下の薄膜層を単体金属又は２種
以上の金属として、しかも数層にも形成することができ
、さらに密着強度の強い、ち密で均一な薄膜複合材料を
製造することができ、従来の各種金属や粉末冶金法等を
用いて製造されている接点材料やブラシ材料においてそ
れぞれの持つ特性から欠点、例えば偏析しやすい合金や
粉末冶金が作られた合金のもろさ等を解決することがで
き、用途に適した特性のある複合材料を製造することが
可能であり、その利用価値は非常に高いものといえる。

なお、本発明は、特許請求の範囲に記載した特徴を有す
るものであるが、その実施態様を例示すると次のとおり
である。

（２）有機金属インクとして、有機金インク、有機白金
インク、有機銀インク、有機パラジウムインク、有機イ
リジウムインク、有機ロジウムインク、有機ルデニウム
インク、有機ニッケルインク、有機銅インク、有機亜鉛
インク、有機タンクステンインク、有機カドミウムイン
ク、有機インジウムインク、有機モリブデンインク、有
機マクネシウムインクから成る群より選択される１種又
は２種以上の有機金属インクからなる請求項１記載の金
属薄膜合成材料の製造方法。

出卵人　　田中貴金属工業株式会社 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和ｆｉ　３年特３′Ｆ願第８　［ｉ　７　ＩＩ　３号
２、発明の名称 金属薄膜複合飼料の製造方法 ３゜補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 明細書の発明の詳細な説明の欄 ５　補正の内容 （１）明細書第３頁第４〜６行の１（狭義には、・・を
もつ化合物）」を削除する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、有機金属インクを用いて母材金属上に塗布し、乾燥
   した後、焼成することにより１又は２層以上金属の薄膜
   を形成させることを特徴とする金属薄膜複合材料の製造
   方法。