JPH0361354A - 金属箔へのセラミックの溶射方法 - 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
、その址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、一般的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。

これを改善するためには、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ック溶射金属箔を
得る方法は１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シ、シかもセラミック
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
らない。

（発明が解決しようとする課題） しかし、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
射量を極めて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＜
＜、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。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明は金属箔を一方から巻出し他方へ巻き
取る装置の巻出側と巻取側の間での金属箔へのセラミッ
ク溶射層の形成を、−揚巻出し・巻取装置を停止し金属
箔を静止させ被溶射箇所の両端部を固定するとともに該
金属箔の下方にあらかじめ設置しておいた複数個の水シ
ヤワーノズルから水を噴出させて金属箔の被溶射面裏面
に水を接触させることによって冷却しながら金属箔の被
溶射面に溶射を行い所定のセラミック溶射層を形成する
工程と該セラミック溶射層を形成した後巻出し・巻取り
装置を駆動し、次に溶射すべき金属箔上の箇所を所定の
位置に移動させる工程との繰り返しで行うことを特徴と
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り付け
たエアノズルから圧縮空気を噴射し被溶射面に吹きつけ
る方法がもっばら用いられている。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、金属箔は一
般の被溶射体であるバルク材に比べると肉厚が薄いため
に熱容量が小さく、その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、金属箔はその熱により
変色あるいは破断等が生じやすい。したがって、金属箔
に効率よくしかも変色、破断等を発生させずにセラミッ
クを溶射するには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、金属箔の裏面にその下に設けた水スプレーノズルか
ら冷却水をシャワー状に噴出、接触させて冷却しながら
溶射する方法が効果的であることをはい出した。

このようにすると、水スプレーノズルからシャワー状に
噴出した水は金属箔の裏面に当たり。

溶射時に金属箔に伝えられた熱をすばやく奪い取ってく
れる。それによって溶射時の金属箔の過熱を防止するこ
とができる。

なお、金属箔の裏面を水で冷却する方法は種々考えられ
るが、本発明において水スプレーノズルを用いるのは次
のような利点がある。すなわち、水スプレーノズルから
噴出した水はシャワー状であり、小さな水滴となって四
方へ広がり金属箔の裏面を少ない水量でむらなく濡らす
ことができる。また、金属箔の裏面には常に新しい冷た
い水が当たるために常に一定の冷却能力を保つことがで
きる。

金属箔の被溶射面の裏面をもれなく、むらなく冷却する
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、その部分はとたんに溶射時に変色等の欠
陥が発生してしまう。したがって、溶射を効率良く行う
にはスプレーノズルは複数個必要であり、広い面積を冷
却することが必要である。

また、本発明においては金属箔へのセラミック溶射は、
金属箔を一方から巻き出し他方へ巻き取る途中で行う方
法を採用している。この方法は、金属箔を切断し金属箔
を治具へ取り付けてから溶射を行う従来のバッチ式の方
法に比軸し、ロール状の金属箔を切断することなく連続
的に金属箔へセラミック溶射層を形成するために非常に
生産性が優れる。しかし、この金属箔を一方から巻出し
他方へ巻き取る途中で溶射を行う方法において、従来は
溶射中も金属箔は巻出装置から巻取装置へ移動していた
。そのため被溶射面の金属箔の両端部を固定することが
困難であった。従っ°Ｃ１溶射された金属箔は、溶射時
のセラミックと金属箔の熱収縮差による変形によってし
わを有するものであった。

そこで、本発明では金属箔を一方から巻出し他方へ巻取
る装置の巻出側と巻取側の間での金属箔へのセラミック
溶射層の形成を、一旦巻出し・巻取装置を停止し金属箔
を静止させ被溶射箇所の両端部を固定して行うことによ
り、溶射時のセラミックと金属箔の熱収縮の差によるセ
ラミック溶射銅箔の変形を防止することができた。

すなわち１本発明の方法では金属箔を一方から巻出し他
方へ巻き取る途中で溶射を行う方法の高い生産性を保ち
ながら、かつしわのない良好なセラミック溶射金属箔を
得ることができる。

ここで、被溶射箇所の金属箔の両端部の固定には、エア
シリンダ、油圧シリンダ等を使用しτ金属箔の両端部を
ヒ下からはさんで固定する方法が利用できる。または、
第２図に示すような吸引装置４を用いて吸引装置の開口
面１１を被溶射箇所の金属箔の両端部に接するように設
置して、開口部１１内の空気を真空吸引することによっ
て金属箔端部を開口面１１に吸着させて固定する方法が
適用できる。

なお、本発明に用いられる金属箔は銅箔、ニッケル箔、
アルミニウム箔、亜鉛箔、銀箔、ステンレス箔、インバ
ー合金清などの一般に用いられる金属箔、あるいはこれ
らの合金、クラツド箔などが挙げられる。その中でも銅
箔はプリント配線板としてセラミック溶射鋼箔を用いる
場合１回路層として最も用いやすく、非常に有用であり
、特に好適である。

また、溶剤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
もプリント配線板に用ハス倶仝７Ｉ、ｆテスμ　セラよ
１１．り某桁戸Ｌτ実績があり溶射性も良いアルミナが
好適である。

（作　用） 従来の技術では溶射時の熱影響により金祇箔に変色、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、歩留りすなわち金属箔へのセラミッ
クの付着効率も低いものであった。

ところが本発明の方法によれば、金属箔の被溶射面の裏
面はその下に設けたスプレーノズルから噴出する水が接
触し絶えず冷却しているので、溶射時に金属箔に伝えら
れた熱はすばやく水に伝わり溶射時の金属箔の過熱を防
止することができる。それによって従来は不可能であっ
た、一般的なバルク材への溶射と同様な高出力・大量溶
射が可能となり著しく量産性、歩留りを向上することが
できる。

さらに本発明は、金属箔への溶射を金属箔の巻出装置と
巻取装置の間で行うため非常に生産性が優れている。

また、溶射中には一旦巻出し巻取装置を停止し金属箔を
静止させ被溶射箇所の端部を固定するので、セラミック
と金属箔の熱収縮の差によって発生する変形を防止する
ことが可能であり、良好なセラミック溶射銅箔が得られ
る。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき説明する
。幅５４０ｍｍ、厚み１８μｍのロール状の銅箔１を巻
出装置２から巻出し、巻取装置３へ巻取るように取り付
けた。巻出し装置２゜巻取装置３を停止し銅箔１を静止
させ、銅箔１下面に設置した吸引装置４で銅箔１を吸引
装置４の開口部１１に吸着して固定する。吸引装置４の
外観を第２図に示す。吸引装置４は銅箔１と接触する面
、すなわち上面に開口部１１を有し、該開口部１１は銅
箔１の被溶射面６の裏面を取り囲む形になっている。

この吸引装置４はホース１２で真空ポンプ（図示せず）
に接続されており、間口部１１内の空気を吸引すること
により銅箔１端部を開口部１１に吸着する構造となって
いる。このようにして被溶射面６の両端部を固定した銅
箔の裏面に対して銅箔１の被溶射面６の下方、すなわち
吸引装置４の内側に設置した複数の水スプレーノズル５
からシャワー状の水を噴出し、銅箔１を冷却した。水ス
プレーノズル５は被溶射面６の裏面をむらなく冷却する
ために１００個設置した。このようにして被溶射面６の
裏山に水をあてて冷却しなから被溶射面６にプラズマ溶
射ガン７を用いてアルミナ溶射層を１００μｍの厚さに
形成した。このときのプラズマ溶射ガンの出力は、従来
金属箔への溶射には適用できなかった一般のバルク材へ
溶射するときの条件と同等以上である溶射電流９００Ａ
、アルミナ供給Ｉｋ５０　ｇ　／　ｍ　ｔ　ｎとした。

このようにして一つの被溶射面６へのアルミナ溶射を完
了した後には、被溶射面６の端部の固定を解除し巻出装
置２、巻取装置３を駆動し、ν＋ｙｌＦ＋　会シｔＬ＋
ット　−♂Δ　仝１七ζ　１　　し　ハ抽詠３　ｈ千ふ
　Ｒん　δｌ；ｌ；中漬位置で移動させた。

以上の工程を繰り返し行いロール状の銅箔１に対し、銅
箔１を切断することなく溶射を行った。

このようにしてアルミナ溶射層を形成した銅箔１には、
従来問題となっていた銅箔１の過熱による変色や破断、
さらに溶射時のアルミナと銅箔１の熱収縮の差によって
起こる変形やしわは全く発生しなかった。すなわち、銅
箔１の被溶射面６の裏面を水スプレーノズル５から噴出
させた水で冷却することにより、銅箔１の過熱による変
色や破断を防止するとともに被溶射面６の銅箔１の端部
を吸引装置４の開口部１１に吸着して固定することによ
って溶射時のアルミナと銅箔１の熱収縮の差によって起
こる変形やしわの発生を防止することもできた。

その結果、大きさ５４０ｍｍ角の被溶射面６ヘアルミナ
溶射層を１００μｍの厚さで形成するのに要した時間は
、従来の変色を防止するためＩＦ廼０中＋ん幼−丁波計
すス有辻アらｎｍｌｎ以上であったのにくらべ、本発明
の方法では、その１／１０以下の５　ｍ　Ｉ　ｎであり
著しく量産性を高めることができた。さらｆこ１本発明
の方法ではロール状の銅箔１を切断することなく。

巻出し・巻取りの途中で銅箔１へ溶射ができるため非常
に能率的である。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明の方法、すなわち金属箔
を一方から巻出し他方へ巻き取る装置の巻き出し・巻取
側の間での金属箔へのセラミック溶射層の形成を、一旦
巻出し・巻取装置を停止し金属箔を静止させ、被溶射部
の金属箔両端部を固定するとともに金属箔の下方に設置
した複数個の水シヤワーノズルから水を噴出させて金属
箔の被溶射面裏面に水を接触させることによって冷却し
ながら金属箔の被溶射面に溶射を行い所定のセラミック
溶射層を形成する工程と該セラミック溶射層を形成した
後巻出し・巻取装置を駆動し１次に溶射すべき金属箔上
の箇所を所定の位置にまで移動させる工程との繰４゜ り返しで行うことを特徴とする金属箔へのセラミックの
溶射方法を用いれば、金属箔の過熱による変色や破断、
さらに溶射時のセラミックと金属箔の熱収縮の差によっ
て発生する変形やしわを防止しながら、一般バルク材へ
の溶射時と同等以上の溶射出力で溶射が可能となり、量
産性にすぐれた金属箔へのセラミック溶射ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である銅箔へのアルミナ溶射
の様子を示す斜視図、第２図は本発明の吸引装置の斜視
図である。 符号の説明 ２・・・巻出装置 ４・・・吸引装置 ６・・・被溶射面 １・・・銅箔 ３・・・巻取装置 ５・・・水スプレーノズル ７・・・プラズマ溶射ガン １１・・・開口部 １２・・・ホース

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．金属箔を一方から巻出し他方へ巻き取る装置の巻き
   出し・巻取側の間での金属箔へのセラミック溶射層の形
   成を、一旦巻出し・巻取装置を停止し金属箔を静止させ
   被溶射部の金属箔両端部を固定するとともに該金属箔の
   下方に設置した複数個のシャワーノズルから水を噴出さ
   せて金属箔の被溶射面裏面に水を接触させながら金属箔
   の被溶射面に溶射を行い所定のセラミック溶射層を形成
   する工程と、該セラミック溶射層を形成した後巻出し・
   巻取装置を駆動し、次に溶射すべき金属箔上の箇所を所
   定の位置にまで移動させる工程との繰り返しで行うこと
   を特徴とする金属箔へのセラミックの溶射方法。
2. ２．被溶射部の金属箔の両端部の固定を金属箔の両端部
   を吸引機能を有する吸引装置の開口部に吸着させること
   によって行う請求項１記載の金属箔へのセラミックの溶
   射方法。
3. ３．金属箔が銅箔である請求項１記載の金属箔へのセラ
   ミックの溶射方法。
4. ４．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記載の金属箔へのセラミックの溶射方法
   。