JPH0447932A - 合成樹脂材料等を基材とする溶射部材の製造方法 - 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、合成樹脂材料又はカーホン・カーボン複合材
料（以下、合成樹脂材料等と記す）を基材とした電気的
絶縁材料や耐摩耗材料等の溶射部材の製造方法に関する
。

［従来の技術］ 一般に電気的回路を担持する絶縁性基板には、ヘークラ
イト、カラスエポキシ樹脂や、ポリエステル等の合成樹
脂か使用されている。

しかしながら、近年の電気的回路の高密度化の傾向は著
しく伸びつつあり、それに伴い、部分的な回路からの発
熱も犬きくなり、寿命の点で問題か発生し、現状の大き
な課題となっている。

即ち、例えば上記のガラスエポキシ樹脂等の合金樹脂て
は、２００〜３００℃程度で黄変か始まり、３００〜３
６０℃程度で黒変（炭化）するに至る。基板の表面か炭
化すれば、回路かショートし寿命に至る。

そこで、合成樹脂板上に直接、セラミックスを溶射する
ことが考えられるが、この場合、プラズマの高温の熱に
より、合成樹脂の表面から昇華（ガス化）が起こるため
、合成樹脂上にセラミックスの溶射膜の形成することは
通常の溶射方法では困難ないしは不可能である。

この様な問題を克服するために、例えば、特開昭６０−
１１３５３等（第５図）に見られるように、セラミック
ス粉末と樹脂系接着剤とを混入した材料を塗布し、接着
層（中間層）を設け、その上に溶射する方法等も提案さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、合成樹脂板上に、セラミックス粉末と樹
脂系接着剤とを混入した材料を塗布し、接着層（中間層
）を設け、その上より溶射する方法に関しては、このセ
ラミックス粉末と樹脂系接着剤とを混入した材料は非常
に粘度の高いものであり、均一に薄く塗布するのが困難
なため、自動化した場合には、その設備投資が大き過ぎ
、実際的に、即ちコスト的に成り立たない。そのため、
その塗布作業は多くの場合、手作業に頼らざるを得す、
作業者の技能によるところが大きく、製品のバラツキも
大きいし又、作業能率も良くない。

更に、減圧溶射を行う場合には、大気溶射に比し、プラ
ズマ・フレームが数倍長く伸びることもあって、被溶射
材料が格段の高温に晒されるため、上記セラミックス粉
末と樹脂系接着剤とを混入した材料のうちの樹脂分が昇
華するため、目的とする材料の溶射膜の形成は事実上不
可能である。

又、そのため軽いという特性を生かし合成樹脂材料表面
に耐摩耗材料を溶射して、機械部品等として使用する場
合や、高絶縁性を要求される緻密質膜による絶縁基板を
製造する場合等も、減圧溶射が採用できないこともあり
、実用的とは言えなかった。

そこで本発明は、上記の問題ある現状の樹脂系接着剤を
使用せず、特に設備投資も必要としない方法を提供し、
電気的絶縁材料や耐摩耗材料等の溶射方法に関し、実際
的に密着強度が高く又、品質的にバラツキが小さく、作
業能率が良く更に、大気溶射は勿論、数々の特徴を有す
る減圧溶射にも適用できる等、従来技術の問題点を解決
した溶射技術を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の合成樹脂材料への溶
射方法は、基材である合成樹脂材料等に対し、低融点で
且つ延性に富んだ材料である金属、銅、銀、或いは、ア
ルミニウム又はその合金からなる材料等を先ず溶射し、
これをボンド・コートとして、その上に所望の材料を溶
射することを特徴とする。

［作用および実施例］ 第２図に示す様に製造しようとする合成樹脂９の被溶射
材料に対し、先ず、ボンド・コート８を施工する。多く
の場合、銅を溶射する。その他、アルミニウム又はその
合金からなる材料等を溶射しても構わない。その後、所
望の材料の溶射を行う。単純に電気的絶縁材料を溶射す
るのであれば、例えば、アルミナ又はアルミナ・チタニ
ア等のセラミックスのパウダーを使用し、減圧又は大気
圧溶射を行う。又、耐摩耗性を付与する場合には、例え
ばＷＣ（タングステン・カーバイド）系等のサーメット
等の溶射を行う。

本発明者は、ボンド・コート８として銅又はアルミニウ
ム等の溶射を行えば、その材料の融点は、各々１０８０
℃、６４０℃で低温であり、更に比熱も低いため、プラ
ズマの投入パワーを低く抑えることができ、合成樹脂９
の昇華等が発生しないことを知見した。更に、上記の系
列の材料は、延性も富むため、粒子を半溶融の状態にし
て合成樹脂９にぶつけても塑性加工的に付着し、幾層に
も積層させることか可能であり、この点からもプラズマ
の投入パワーを低く抑えることかできる。

又、第３図に示すように、最初にぶつかり、衝突した銅
１１等の粒子は、合成樹脂９にめり込み、強力に密着す
ることができる。その第１層目は、次の第２バス目のプ
ラズマ・フレームに対し、熱遮蔽ともなり得るため、こ
の様にして、複数層の銅１１又はアルミニウム等の溶射
を行いボンド・コート８ができ上がる。

その後、引き続き溶射パウダーの供給系を切り替え、目
的に応じセラミックス又はＷＣ系のサーメット１２等の
トップ・コート７の溶射を行う。この時、銅１１又はア
ルミニウム等のボンド・コート８が合成樹脂９に対し熱
遮蔽の効果を果たすため、合成樹脂９の昇華は起こらず
、セラミックス又はＷＣ系のサーメット１２等の溶射を
幾層にも積層させることが可能であり、目的の電気的絶
縁性や、耐摩耗性等を付与できる。

電気的絶縁性を付与する場合、減圧溶射で行えば膜質か
緻密となり、耐電圧性等が向上し、絶縁性も向上する。

特に真空中等で使用される膜に関しては良好である。そ
うではなく中級〜低級で良いものに関しては、大気圧溶
射により行う。又、断熱性を向上させるためには、故意
に気孔率を向上させることも可能である。

溶射の粉末供給速度とプラズマ・ガン５の６動速度を予
め適当に設定しておき、溶射１バス当たり何μｍ形成さ
れるかを把握しておけば、設計要求通りの膜厚を得るの
は容易である。通常本方法によりば、１０〜数１００μ
ｍの間で自在に可能である。

勿論、特殊な用途に対しては、ｌｆｆ１ｍ程度以上の膜
厚のものを得ることも可能である。

この様にして、容易に合成樹脂９を基材とする耐熱性電
気的絶縁性部材や、軽量な耐摩耗性部材を得ることがで
きる。

以下、添付図面を参照しながら、実施例により本発明を
更に詳細に説明する。第１図は、本発明による基材への
溶射の状況を示す側面断面図、第２図は、溶射後の一般
的製品の膜の断面図、第３図は、ボンド・コート８の合
成樹脂９への食い込み状況を示す側面断面図、第４図は
、実施例の合成樹脂耐摩耗ロールの斜視図を示す。

合成樹脂９としてガラスエポキシ樹脂１３を使用し、ト
ップ・コート７としてｗＣ系のサーメット１２を使用し
た場合の耐摩耗合成樹脂ロール１４の製造方法について
説明する。

第１図に示す様に、円柱状のガラスエポキシ樹脂１３を
基材として使用し、減圧チャンバー２０の中にセットす
る。こわは、スティング（図示せず）と称する回転治具
に取り付けられ回転自在となっている。真空ポンプ２２
を回転し、減圧チャンバー２０内の空気をフィルター２
１を経て系外へ排出する。

適切な真空度まで下げた後、プラズマに着火する。通常
、５０トール（Ｔｏｒｒ）程度で操業を行う。

しかる後、パウダ・フィーター２３を作動し、銅１１の
粉をチューブ２４を経てプラズマ・ガン５中に供給する
。複数バス程、銅１１を溶射することにより、２０〜数
十μｍの銅１１の溶射膜を得ることができ、ボンド・コ
ート８が施工される。

この後、パラター・フィーダー２３を別のパウダー・フ
ィーダー２５に切り替え、ＷＣ系のサーメット１２の粉
をチューブ２６を軽でプラズマ・ガン５中に供給する。

製品として、所望の膜厚を得るのに必要なバス数の溶射
を行う。

稲ではあるが、もし、所要の膜厚が数百μｍを超える様
な程大きい時には、基材の温度が上り過ぎないように、
時々プラズマ・ガン５を遠ざけて、ゆっくり溶射を行う
か、又は、Ａｒガスを吹き付けなから溶射を行うと問題
なく行うことができる。

勿論、通常の耐摩耗性では、２００〜３００μｍ以下で
あるため、問題なく通常の様に溶射を行うことができる
。

適正膜厚を得るためには、溶射バス数を種々変更し、適
正膜厚を得るためのデータを予め採っておけば便利であ
る。

又、第３図には、ボンド・コート８の銅１１が深く確実
に食い込んでいる状況を示す。密着力は、接着剤による
よりも大きく確実である。

この様にして、上記の様に合成樹脂９の軽さを生かした
、軽量で耐摩耗性に優わるロール１４を得ることかでき
る。

この方法によれば、［系のサーメット１２以外にも金属
、合金等は十分可能であることは勿論であるか、融点か
高く、更に熱伝導率の低いセラミックスも十分に可能で
あり、セラミックスとして例えば、アルミナの外にアル
ミナ・チタニア、チタニア、ジルコニア、クロミア・・
・・・・等、殆どのセラミックスに対しても全く同様の
方法で得ることができる。

一方、合成樹脂９として、熱可塑性、熱硬化性を問わず
エポキシ、ポリエステル以外にも、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリアミド、アクリル、メラミン、酢酸ビ
ニル・・・・・・等、殆ど全てのものに適用可能である
。更に特筆すべきは、軽量さ、寸法安定性、比強度等、
耐熱性・・・等の点で優れるカーボン・カーボン・コン
ポジットへの溶射も可能ならしめたことである。

更に、適正な最低必要限度の薄膜の施工が可能であるた
め、孔開け、切断等の機械加工も通常の道具で極めて容
易に可能である。

又、本発明によるトップ・コート７の膜は、基本的には
溶射法で形成するため、溶射条件（パラメーター）のう
ち例えば、主として電流値や減圧雰囲気圧力等をコント
ロールすることにより、気孔率を制御することができ、
したがってその熱伝導率の制御も容易である。このこと
からセラミックス・溶射膜の遮熱効果も十分得られ、合
成樹脂９上に希望とする膜を強固にコーティングを施す
ことかできる。

［発明の効果］ 以上説明したごとく本発明によれば、セラミックス粉末
と樹脂系接着剤とを混入した材料を塗布し、接着層（中
間層）を設け、その上に溶射する方法に比し、簡単な設
備投資で自動化が可能　となるため、品質的にバラツキ
が小さく、作業能率の良い溶射が可能となり、コスト的
にも大きく低減できるばかりでなく、大気溶射は勿論、
数々の特徴を有する減圧溶射の適用も可能とした等本発
明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による基材への溶射の状況を示す側面
断面図、第２図は、溶射後の一般的製品の断面図、第３
図は、ボンド・コートの合成樹脂への食い込み状況を示
す側面断面図、第４図は、実施例の合成樹脂耐摩耗ロー
ルの斜視図を示す。 第５図は、従来法による合成樹脂への溶射部材である。 １・・・合成樹脂板、２・・・焼結セラミックス板、３
・・・接着剤、５−・プラズマ・ガン、６・・・プラズ
マ・フレーム、７−１−ツブ・コート、８・・・ボンド
・コート、９・−合成樹脂、１１・−銅、１２−ＷＣ系
サーメット、１３・−ガラスエポキシ樹脂、１４・・・
耐摩耗合成樹脂ロール、２０・・・減圧チャンバー　２
１・・・フィルタ２２・・・真空ポンプ、２３・・・バ
ラタ−フィーダーＡ、２４−・・チューブＡ、２５−・
・バラタ−フィーダーＢ、２６・・・チューブＢ、２７
・・・セラミックス又は金属、２８・・・樹脂、２９−
・・溶射基材、３０・・・セラミックス又は金属溶射被
膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基材である合成樹脂材料又はカーボン・カーボン複
   合材料に対し、低融点で且つ延性に富んだ材料である金
   属、銅、銀、或いは、アルミニウム又はその合金からな
   る材料等を先ず溶射し、これをボンド・コートとして、
   その上に所望の材料を溶射することを特徴とする合成樹
   脂材料等を基材とする溶射部材の製造方法