JPH0280548A - セラミック溶射金属箔の製造方法 - 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、生産性にすぐれるセラミック溶射金属箔の製
造方法に関する。

（従来の技術） セラミック溶射は、セラミックコーティングの一手法と
して広く知られている。特にプラズマ溶射法の出現以来
、その量産性にすぐれることから主に金属製品の耐摩耗
性、耐熱性、表面硬度、電気絶縁性、断熱性等の改良、
すなわち表面改質に広く用いられている。

ところが、このセラミック溶射を利用して肉厚の薄い金
属箔にセラミック層を形成しようとすると大きな問題点
がある。それは、セラミックの溶射の原理が酸素−アセ
チレンガスの燃焼炎あるいはアルゴンガス、窒素ガス、
ヘリウムガス等のプラズマ炎などの超高温雰囲気中に溶
射材料であるセラミックを供給してこれを溶融させ、溶
融物を被溶射面に衝突させ、冷却、固化させるものであ
るためである。

すなわち、−船釣な被溶射体である金属板、金属ロール
等に溶射する条件で金属箔にセラミックを溶射すると、
溶射時に金属箔に溶融状態で固着したセラミックの熱が
金属箔に蓄積し、その熱によって金属箔が酸化したり、
あるいは金属箔が溶融して破断したりして満足な製品は
得られない。

これを政務するためには、セラミック溶射において一般
に行われている、溶射ガンの両わきにエアノズルを設け
、被溶射面に冷却エアを吹き付けながら溶射する方法が
考えられているが、この方法を用いても溶射時の金属箔
の変色あるいは破断を防止することはできない。

従来の技術を用いて欠陥のないセラミ・ツク溶射金Ｓ箔
を得る方法は、種々検討した結果、溶射条件を金属箔へ
の熱影響を少なくする方向で行うしかないことがわかっ
た。すなわち、溶射ガンの出力を低くし、しかもセラミ
ックの単位時間当たりの溶射量を極めて少なくしなけれ
ばならなム）。

（発明が解決しようとする謀！り 上記の方法によれば良好なセラミック溶射金属箔を得る
ことができるが、この方法には大きな問題点がある。

つまり、金属箔への熱影響を低くするために溶射ガンの
出力を低くし、しかもセラミックの単位時間当たりの溶
射量を少なくしているために極めて生産性が低い点であ
る。

さらに説明すると、セラミックの単位時間当たりの溶射
量はセラミック層の成膜速度にほぼ正比例する。したが
って、溶射量を極めて少なくするということは生産性を
極めて低くすることになる。

また、溶射ガンの出力を低くするとセラミックを溶融さ
せる炎の温度が低くなるためにセラミックは溶融しにく
くなる。そのために、溶射ガンへのセラミック供給量が
同量であっても溶射ガンの出力が低いとセラミックの溶
融が不完全であり、また溶融したものも温度が低いため
に被溶射体に付着しにくく、付着効率が低くなる。

これらのために従来の技術で金属箔にセラミックを溶射
してセラミック層を形成するのは極めて生産性が低いも
のであり、金属板など肉厚の厚いものへ溶射する場合と
比較すると、その溶射時間は１０倍から２０倍程度を要
し、とても量産化は望めない。

本発明は上記の欠点を改良し、高生産性なセラミック溶
射金属箔の製造方法を提供するものである。

（３１Ｂを解決するための手段） すなわち、本発明はセラミック溶射金属箔の製造におい
てロールに巻回された金属箔を巻出し、地方に巻取る過
程でその間に金属箔の被溶射面の裏面側にスプレーノズ
ルを複数個配置し、スプレーノズルから水を噴出させて
金属箔の被溶射面の裏面を冷却しながら、その冷却され
ている金属箔の被溶射面に溶射ガンを往復運動させてセ
ラミックを溶射することを特徴とするものである。

従来の技術では、被溶射体の冷却は溶射ガンに取付けた
エアノズルから圧縮エアを被溶射面に吹きつける方法が
もっばら採られていた。ところがこの方法では肉厚の薄
い金属箔への溶射においては金属箔は肉厚が薄く熱容量
が小さいために溶射時に金属箔に与えられた熱は金属箔
に蓄積しやすく、熱の拡散は熱の伝わりにくい空気中へ
しかおこらないため、金属箔は熱により変色あるいは破
断してしまう、したがって金属箔に効率良くセラミック
を溶射してセラミック層を形成するには、従来の空気に
よる冷却法に代わるより効果的な冷却法が必要である。

そこで、本発明者らは効果的な冷却法を種々検討した結
果、被溶射体である金属箔の裏面にスプレーノズルによ
り冷却水をシャワー状に接触させる方法が非常に効果的
であることを見い出した。

すなわち、被溶射体である金属箔の被溶射面の裏面にス
プレーノズルを複数個設け、該スプレーノズルから水を
噴出させて金属箔の被溶射面の裏面に接触させて金属箔
を冷却するのである。

このようにすると、スプレーノズルから噴出した水はシ
ャワー状になって金属箔の裏面に当たるために、溶射時
に金属箔に伝えられた熱は絶えず金属箔の裏面に接触し
ている冷たい水に伝わり、金属箔の過熱を防ぐことがで
きる。また、スプレーノズルから噴出した水はシャワー
状であるために金属箔の裏面をむらなくまんべんなく濡
らすことができ、さらにスプレーノズルを適当な間隔で
複数個設けることによって金属箔の被溶射面の裏面をも
れなく冷却することができる。被１８射面の裏面をもれ
なく、まんべんなく冷却することは非常に重要であり、
たとえば水の接触していない部分があるとその部分には
溶射時に変色等の欠陥が発生してしまう、そのために、
スプレーノズルは複数個必要なのである。

さらに、本発明においてもう一つの特徴は金属箔として
ロール状に巻回されたものを用い、これを一方から巻出
し他方へ巻取るようにし、その間にスプレーノズルを設
けて溶射を行い、連続的にセラミック溶射金属箔を得る
ことである。従来の溶射において、被溶射体は一つ一つ
セフ）され順次溶射を行っていく方法、いわゆるバッチ
式が一般的である。しかし、金属箔はほとんどロール状
で供給される。したがって、従来の溶射方法を適用しよ
うとすればロール状の金属箔を随時所定の寸法に切断し
て溶射用治具に固定し、溶射後治具から取外すことを繰
り返さなければならない。

そのために、量産性は著しく損なわれる。ところが本発
明のごとく、ロール状の金属箔をそのまま一方から巻出
し、他方へ巻取るその途中で溶射を行えば連続的にセラ
ミック溶射金属箔を得ることができ量産性は損なわれな
い。

なお、本発明に用いられる金属箔は銅箔、二・ノケル箔
、アルミニウム箔、亜鉛７６、銀箔、ステンレス箔、イ
ンバー合金箔などの一般に用いられる金属箔、あるいは
これらの合金、クラツド材の７６などが挙げられる。そ
の中でも銅箔はプリント配線板の導体回路部に広く用い
られており、これにセラミックを溶射したセラミック溶
射銅箔はプリント配線板に用いられる基板に通用するこ
とができて非常に有用であり、特に好適である。

また、溶射するセラミックとしてはアルミナ、チタニア
、ジルコニア、カルシア、マグネシア、チタン酸バリウ
ム、クロミア、ムライト、スピネル、コージェライト等
の溶射可能なセラミックを用いることができる。その中
でもプリント配線板など電気絶縁性を要求される用途に
はセラミック基板として最も一般的に用いられているア
ルミナが特性、溶射のし易さ、価格などの点から好適で
ある。

さらに、セラミックの溶射法としてはガス溶射法、プラ
ズマ溶射法、爆発溶射法、水プラズマ溶射法など一般的
なセラミック溶射法を適用することができる。

溶射ガンの移動は、トラバーサ−、ロボット等の駆動装
置に溶射ガンを保持して溶射する金属箔の被溶射面上を
移動させる方法がとられている。

その移動方向は任意であるが、金属箔の巻取り方向と直
角方向を往復運動させる方法が溶射ガンの駆動装置の機
構が簡単で、しかも溶射ガンの移動速度と金属箔の巻取
速度とを任意に組合わせることによって容易にセラミッ
ク溶射層の厚みを制御することができるために有利であ
る。

（作用） 従来の技術では溶射時の熱影響により金属箔には変色、
溶断などの欠陥が発生しやすく、これを防止するために
は溶射ガンの出力を極力低くし、しかも単位時間当たり
の溶射量を極めて少なくする必要があった。そのために
量産性は極めて低く、とても工業的に製造することは不
可能であった。

ところが、本発明の方法によれば被溶射体である金属箔
の裏面に、その下に設けたスプレーノズルから噴出する
水をまんべんなく接触させ、絶えず冷却しているので溶
射時の熱はすばやく取り去ることができ、−船釣なバル
ク材への溶射時と同様な出力、溶射量で溶射を行うこと
ができ、著しく量産性を向上することができる。

さらに、金属箔はロール状でそのまま用い、巻出し巻取
りを行いながら連続的に溶射を行うことができるので、
さらに量産性はすぐれるものである。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

被溶射材として厚さ１８μｍ、幅５４０１−の銅箔ｌを
、溶射材料としてアルミナをそれぞれ使用した。銅箔１
は、第１図に示すように巻出側ロール２から巻出され、
巻取側ロール３へと巻取られるように配置した。そして
その巻出し側ロール２と巻取側ロール３との間に銅箔１
の下部にスプレーノズル４を図に示すように銅箔の幅方
向に沿って複数個配列した。スプレーノズル４は、充円
錐型ノズルと扇型ノズルを用いた。このとき、ノズル４
は銅箔ｌに対し垂直になるように向け、さらにノズル４
から噴出する水がノズル４を並べた方向、すなわち銅箔
の幅方向に沿って隙間なく銅箔１の下面に当たるように
調整した。このようにして銅箔１の下面へスプレーノズ
ル４から噴出する水を当てた部分の反対側の部分、すな
わちｗ４Ｍｌの上面へプラズマ溶射ガン５を用いてアル
ミナを溶射した。プラズマ溶射ガンはトラバーサ−に取
付け、銅箔１の下面に水が当たっている部分の中心線上
、すなわち図中矢印６の方向に往復運動させた。そして
プラズマ溶射ガン５の出力条件は、通常のバルク材や厚
い金属板への溶射条件と同等以上である溶射電流９００
Ａ、アルミナ供給量５０　ｇ／ｍＩｎとした。さらに、
銅箔の巻取り速度を１００ｗ　／　ｍ　ｉ　ｎと設定し
て、銅箔１上に厚さ１００μｍのアルミナ溶射層７を形
成した。

このようにして形成したアルミナ溶射銅箔は、＃１Ｍ１
下面、すなわち溶射面の裏面に当てた水の冷却の効果に
より、従来問題となっていた銅箔１の過熱による変色や
破断は全く見られなかった。

また、大きさ５００ｆｉ角の銅箔へ厚さ１００μｍのア
ルミナ層を形成するのに要する時間についてみると、従
来の変色の発生を防ぐために溶射出力を絞る方法では５
０ｍｔｎ以上を要していたのに比較し、本発明の方法で
はその１／１０以下である５ｍ１ｎであり、著しく生産
性を高めることができた。

（発明の効果） 以上、述べてきたように本発明の方法によれば、従来不
可能であった一般的なバルク材への溶射時と同様な出力
、溶射量で金属箔へ溶射を行うことができ、著しく量産
性を向上することができる。

また、本発明の方法は金属箔への溶射を連続的に行うこ
とができるのでさらに量産性はすぐれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の一実施例を示す銅箔へのアル
ミナ溶射の斜視概略図である。 符号の説明 ■・・・銅箔　　　　　　　　２・・・巻出側ロール３
・・・巻取側ロール　　　４・・・スプレーノズル５・
・・プラズマ溶射ガン ６・・・プラズマ溶射ガンの移動方向 ７・・・アルミナ溶射層 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属箔を一方から巻出し他方に巻取る装置の巻出し
   側と巻取り側の間の金属箔の下側にスプレーノズルを複
   数個設けて水を噴出させ、金属箔の被溶射面の裏面に水
   を接触させて冷却しながら該被溶射面に溶射ガンを往復
   運動させてセラミックを溶射しながら金属箔の巻出し、
   巻取りを行うことを特徴とするセラミック溶射金属箔の
   製造方法。 ２、金属箔が、銅箔である請求項１記載のセラミック溶
   射金属箔の製造方法。 ３、溶射するセラミックが、アルミナを主成分とするも
   のである請求項１記載のセラミック溶射金属箔の製造方
   法。