(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素坑井の掘削又は作業のためのねじ管状コンポーネントであって、前記管状コンポーネントは、ねじ末端が雄型か雌型かによりその末端（１、２）の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域（３、４）があり、末端（１、２）の少なくとも部分が、少なくとも６５質量パーセントのポリアリールエーテルケトンを含む少なくとも１つの潤滑ドライフィルム（１２）でコーティングされており、
前記潤滑ドライフィルム（１２）が、少なくとも１つの４類固体潤滑剤を１０％〜３５％の質量比でさらに含み、
前記潤滑ドライフィルム（１２）が、パーフルオロアルコキシエチレン共重合体を１０％〜３０％の質量比で含み、
前記潤滑ドライフィルム（１２）の結晶化度が１０％〜３５％である、ねじ管状コンポーネント。
【請求項２】
ポリアリールエーテルケトンが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）及びそれらの混合物から選択される、請求項１に記載のねじ管状コンポーネント。
【請求項３】
前記潤滑ドライフィルム（１２）が、以下の顔料のリスト：カーボンブラック、マイカ、珪灰石、ナノメートル酸化アルミニウム、ナノメートル酸化チタン、ガラス粉末、ナノダイヤモンド、ナノメートルＷＳ２又はＷＳ２−フラーレンから選択される機械的補強剤を１％〜１５％の質量比で含む、請求項１又は２に記載のねじ管状コンポーネント。
【請求項４】
前記潤滑ドライフィルム（１２）でコーティングされた部分に、予め、サンディング、マンガンのリン酸塩皮膜処理、銅又は銅−スズ−亜鉛合金の電解堆積並びに射出により堆積させた鉄及び亜鉛合金により構成される群から選択される表面調製ステップが施される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のねじ管状コンポーネントの製造方法。
【請求項５】
前記潤滑ドライフィルム（１２）でコーティングされた部分が、予め、マイカ顔料を含有する半結晶構造のポリエーテルエーテルケトンの下塗りされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のねじ管状コンポーネントの製造方法。
【請求項６】
前記ねじ領域（３、４）全体が前記潤滑ドライフィルム（１２）でコーティングされる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のねじ管状コンポーネントの製造方法。
【請求項７】
金属／金属封止表面を含み、前記封止表面が前記潤滑ドライフィルム（１２）でコーティングされる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のねじ管状コンポーネントの製造方法。
【請求項８】
互いに組み合わさった雄型ねじ管状コンポーネント及び雌型ねじ管状コンポーネントを含むねじ管状接続部であって、少なくとも１つの前記ねじ管状コンポーネントが、請求項１〜３のいずれか１項に記載のねじ管状コンポーネントである、ねじ管状接続部。
【請求項９】
炭化水素坑井の掘削又は作業のためのねじ管状コンポーネントをコーティングするプロセスであって、前記管状コンポーネントにはねじ末端が雄型か雌型かによりその末端（１、２）の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域（３、４）があり、前記プロセスが以下の：
・ポリアリールエーテルケトン粉末を水中懸濁液中、２５％〜３５質量パーセントの割合で含む混合物を製造するステップ；
・前記混合物を前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の部分に適用するステップ；
・コーティングされた末端（１、２）の部分を１００℃〜１５０℃の温度で５〜１０分間乾燥するステップ；
・コーティングされた末端（１、２）の部分を３５０℃〜４５０℃の温度まで、５〜１５分間、毎分１０℃〜２０℃の温度上昇率で加熱するステップ；及び
・主に結晶性の構造を得るために、コーティングされた末端（１、２）の部分を周囲温度まで、毎分１０℃未満の冷却速度で冷却するステップ；
を含み、
前記混合物がさらに、１００℃〜２００℃の沸点で蒸発速度が急速な融合剤を、２．５％〜１０質量パーセントの割合で含み、
前記混合物が、非イオン性湿潤及び分散剤を２．５％〜１０質量パーセントの範囲の割合でさらに含む、プロセス。
【請求項１０】
前記混合物がさらに、少なくとも１つの４類固体潤滑剤を３％〜１２質量パーセントの割合で含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記４類固体潤滑剤が、３％〜１２％の質量比のパーフルオロアルコキシエチレン共重合体である、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記混合物がさらに、以下の顔料のリスト：カーボンブラック、マイカ、珪灰石、ナノメートル酸化アルミニウム、ナノメートル酸化チタン、ガラス粉末、ナノダイヤモンド、ナノメートルＷＳ２又はＷＳ２−フラーレンから選択される機械的補強剤を０．５％〜５％の質量比で含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記末端（１、２）の部分が、空気圧式スプレーシステムを用いてコーティングされ、前記システムの直径が０．７〜１．８ｍｍであり、空気圧が４〜６ｂａｒである、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１４】
サンディング、マンガンのリン酸塩皮膜処理、銅又は銅−スズ−亜鉛合金の電解堆積、並びに射出により堆積された鉄及び亜鉛合金の粒子からなる群から選択される表面調製ステップが、混合物を前記末端の前記部分へ適用する前に実施される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１５】
マイカ顔料を含有する、半結晶構造のポリエーテルエーテルケトンを下塗りすることからなる表面調製ステップが、混合物を前記末端の前記部分に適用する前に実施される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１６】
炭化水素坑井の掘削又は作業のためのねじ管状コンポーネントをコーティングするプロセスであって、前記管状コンポーネントにはねじ末端が雄型か雌型かによりその末端（１、２）の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域（３、４）があり、以下の：
・前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の部分を、３６０℃〜４２０℃の温度まで、好ましくは４００℃に近い温度まで加熱するステップ；
・ＰＥＫ及び／又はＰＥＥＫ粉末を前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の前記部分上に射出するステップ；
・前記コーティングされた末端（１、２）の部分を３６０℃〜４２０℃の温度で、好ましくは４００℃に近い温度で、１〜４分間維持するステップ；及び
・主に結晶性の構造を得るために、コーティングされた末端（１、２）の部分を周囲温度まで毎分１０℃未満の冷却速度で冷却するステップ；
を含み、
前記ＰＥＫ及び／又はＰＥＥＫ粉末が、１００℃〜２００℃の沸点で蒸発速度が急速な融合剤を、２．５％〜１０質量パーセントの割合で含み、
前記ＰＥＫ及び／又はＰＥＥＫ粉末がさらに、非イオン性湿潤及び分散剤を２．５％〜１０質量パーセントの範囲の割合でさらに含む、プロセス。
【請求項１７】
前記部分の加熱前にコーティング部分に脱脂するステップを実施する、請求項１６に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素坑井の掘削及び作業のために用いられる管状コンポーネントに関し、より正確には、当該コンポーネントのねじ末端に関し、前記末端は、雄型又は雌型であり、別のコンポーネントの対応する末端に接続して接続部を形成できる。
【０００２】
本発明はさらに、当該管状コンポーネント上に耐摩耗性フィルムを製造するプロセスに関する。
【０００３】
「炭化水素坑井の掘削及び作業のために用いられる」コンポーネントとは、同じ又は違う型の別の要素に接続して、炭化水素坑井を掘削するためのストリング若しくは維持管理用のライザー（ワークオーバーライザーとしても知られる）あるいはライザー等の作業用又は坑井作業で用いられるケーシングストリングあるいはチュービングストリング用等のいずれかを最終的に構成することを目的とする、形状が実質的に管状である任意の要素を意味する。本発明はさらに、ドリルストリング、例えばドリルパイプ、重量ドリルパイプ、ドリルカラー並びにツールジョイントとして知られるパイプ接続部及び重量パイプの部分に用いられるコンポーネントに適用しうる。
【０００４】
各管状コンポーネントはた１つの、雄型ねじ領域を備え末端及び／又は雌ねじ領域を備えた１つの末端を含み、各々接続部を規定するアセンブリである別のコンポーネントの対応する末端と螺合させて接続されることを意図する。
【背景技術】
【０００５】
坑井ではねじ管状コンポーネントがいくつかの組立−分解サイクルを受けうることを考慮し、使用条件により課される締め付け及び封止の要件を満たすために、ねじ管状コンポーネントを所定の応力下で接続する。
【０００６】
当該ねじ管状コンポーネントを用いる条件により、様々な種類の応力が起こり、当該応力のために、ねじ領域、隣接部又は封止表面等の当該コンポーネントの感受性部分上にコーティングを用いることが必要となる。
【０００７】
ねじ込み作業は、一般に、軸方向荷重が高い、例えば、接続されるねじ要素の軸のわずかなずれにより限局されうる、ねじ接続部により接続される長さ数メートルの管の重量下で実施され、これにより、ねじ領域及び金属／金属封止表面で摩耗の危険性が誘発される。この理由から、ねじ領域、隣接表面及び金属／金属封止表面を潤滑剤でコーティングする必要がある。
【０００８】
さらに、ねじ管状コンポーネントは、（場合により数年間）保管された後、厳しい環境中で組み立てられる。例えば、塩水噴霧の沖合や、砂、埃又は他の汚染物質が存在する陸上である。したがって、ねじ込み（ねじ領域）又は干渉接触（金属／金属封止表面）により、協働する表面上で、腐食に対抗してコーティングされなければならない。さらに腐食に対する表面処理も必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第４８２２０８１号明細書
【特許文献２】米国再発行特許出願公開第３０４６７号明細書
【特許文献３】米国再発行特許出願公開第３４４６７号明細書
【特許文献４】国際公開第２００８／０３２８７２号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】D Kuhlmann-Wilsdorf et al,“Plastic flow between Bridgman anvils under high pressures”, J. Mater. Res., vol 6, no 12, Dec 1991
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ＡＰＩ（American Petroleum Institute）規格ＲＰ５Ａ３のねじ込みグリースを用いても環境的には長期的解決策にならないようである。なぜなら、重金属を含む当該グリースが管状コンポーネントから排出されて環境又は坑井中に放出される可能性があり、その結果、閉塞が発生して特別な洗浄作業を要するからである。さらに、当該グリースは腐食を十分保護せず、各ねじ込み作業のための部位上に塗布しなければならない。
【００１２】
長期耐食性及び耐摩耗性が必要な問題を克服し、環境的優位性を満たすために、ねじ接続部の分野の当業者は、潤滑剤であり、かつ腐食から保護し、工場で管状コンポーネントに確実に塗布できる、固体ドライコーティング（すなわち、グリースのようにべたべたしたり、粘着性であったりしない）を積極的に開発してきた。
【００１３】
特に、環境的に不活性であり、摩耗に対して耐性であるコーティングが開発されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ポリアリールエーテルケトンを用いて、摩耗に対する耐性が高く、抗摩耗性で、機械的強度が高く、摩擦係数が低く、極度の炭化水素坑井作業条件に対して耐性である、潤滑ドライフィルムを得られた発見に基づく。用いられる解決策は、上記管状コンポーネントの接続部用の様々な等級の金属に適合させることができる。
【００１５】
当該ポリアリールエーテルケトンの使用及び当該定義のねじ管状コンポーネントに関連する当該特性は、先行技術では記載も示唆もされていない。
【００１６】
より正確には、本発明は、炭化水素坑井を掘削又は作業するためのねじ管状コンポーネントに関し、前記管状コンポーネントは、ねじ末端が雄型か雌型かによりその末端の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域があり、末端の少なくとも部分は、少なくとも６５質量パーセントのポリアリールエーテルケトンを含む少なくとも１つの潤滑ドライフィルムでコーティングされる。
【００１７】
相補的又は代替的な任意の特性を以下で定義する。
【００１８】
ポリアリールエーテルケトンは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）及びそれらの混合物から選択される。
【００１９】
潤滑ドライフィルムは、結晶化度が１０％〜３５％である構造を有する。
【００２０】
潤滑ドライフィルムは、１０％〜３５％の質量比で少なくとも１つの４類の固体潤滑剤をさらに含む。
【００２１】
潤滑ドライフィルムは、パーフルオロアルコキシエチレン共重合体を１０％〜３０％の質量比で含む。
【００２２】
潤滑ドライフィルムは、以下の顔料のリスト：カーボンブラック、マイカ、珪灰石、ナノメートル酸化アルミニウム、ナノメートル酸化チタン、ガラス粉末、ナノダイヤモンド、ナノメートルＷＳ２又はＷＳ２−フラーレンから選択される機械的補強剤を、１％〜１５％の質量比で含む。
【００２３】
潤滑ドライフィルムでコーティングされた部分は、予め、サンディング、マンガンのリン酸塩皮膜処理、銅又は銅−スズ−亜鉛合金の電解堆積、並びに射出により堆積させた鉄及び亜鉛合金により構成される群から選択される表面調製ステップが施される。
【００２４】
潤滑ドライフィルムでコーティングされた部分は、マイカ顔料を含有する半結晶構造のポリエーテルエーテルケトンの下塗りで予めコーティングされる。
【００２５】
ねじ領域全体は、潤滑ドライフィルムでコーティングされる。
【００２６】
ねじ管状コンポーネントは金属／金属封止表面を含み、前記封止表面は潤滑ドライフィルムでコーティングされている。
【００２７】
本発明はさらに、互いに組み合わさった雄型ねじ管状コンポーネント及び雌型ねじ管状コンポーネントを含むねじ管状接続部にも関し、ここで、少なくとも１つの前記ねじ管状コンポーネントは前記定義のとおりである。
【００２８】
本発明はさらに、炭化水素坑井の掘削又は作業のためのねじ管状コンポーネントをコーティングするプロセスにも関し、前記管状コンポーネントにはねじ末端が雄型か雌型かによりその末端の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域があり、当該プロセスは、以下の：
・ポリアリールエーテルケトン粉末を水中懸濁液中、２５％〜３５質量パーセントの割合で含む混合物を製造するステップ；
・前記混合物を前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の部分に適用するステップ；
・コーティングされた末端（１、２）の部分を１００℃〜１５０℃の温度で５〜１０分間乾燥するステップ；
・コーティングされた末端（１、２）の部分を３５０℃〜４５０℃の温度まで、５〜１５分間、毎分１０℃〜２０℃の温度上昇率で加熱するステップ；及び
・主に結晶性の構造を得るために、コーティングされた末端（１、２）の部分を周囲温度まで、毎分１０℃未満の冷却速度で冷却するステップ；
を含む。
【００２９】
相補的又は代替的の任意の特性を以下で定義する。
【００３０】
混合物はさらに、１００℃〜２００℃の沸点で蒸発速度が急速な融合剤を、２．５％〜１０質量パーセントの割合で含む。
【００３１】
混合物は、非イオン性湿潤及び分散剤を２．５％〜１０質量パーセントの範囲の割合でさらに含む。
【００３２】
混合物はさらに、少なくとも１つの４類固体潤滑剤を３％〜１２質量パーセントの割合で含む。
【００３３】
４類固体潤滑剤が、３％〜１２％の質量比のパーフルオロアルコキシエチレン共重合体である。
【００３４】
混合物はさらに、以下の顔料のリスト：カーボンブラック、マイカ、珪灰石、ナノメートル酸化アルミニウム、ナノメートル酸化チタン、ガラス粉末、ナノダイヤモンド、ナノメートルＷＳ２又はＷＳ２−フラーレンから選択される機械的補強剤を０．５％〜５％の質量比で含む。
【００３５】
末端の部分が、空気圧式スプレーシステムを用いてコーティングされ、前記システムの直径が０．７〜１．８ｍｍであり、空気圧が４〜６ｂａｒである。
【００３６】
サンディング、マンガンのリン酸塩皮膜処理、銅又は銅−スズ−亜鉛合金の電解堆積、並びに射出により堆積された鉄及び亜鉛合金の粒子からなる群から選択される表面調製ステップが、混合物を前記末端の前記部分へ適用する前に実施される。
【００３７】
マイカ顔料を含有する、半結晶構造のポリエーテルエーテルケトンを下塗りすることからなる表面調製ステップが、混合物を前記末端の前記部分に適用する前に実施される。
【００３８】
本発明はさらに炭化水素坑井の掘削又は作業のためのねじ管状コンポーネントをコーティングするプロセスであって、前記管状コンポーネントにはねじ末端が雄型か雌型かによりその末端（１、２）の一方に外周面又は内周面上に作られたねじ領域（３、４）があり、以下の：
・前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の部分を、３６０℃〜４２０℃の温度まで、好ましくは４００℃に近い温度まで加熱するステップ；
・ＰＥＫ及び／又はＰＥＥＫ粉末を前記ねじ管状コンポーネントの末端（１、２）の前記部分上に射出するステップ；
・このようにコーティングされた末端（１、２）の部分を３６０℃〜４２０℃の温度で、好ましくは４００℃に近い温度で、１〜４分間維持するステップ；及び
・主に結晶性の構造を得るために、コーティングされた末端（１、２）の部分を周囲温度まで毎分１０℃未満の冷却速度で冷却するステップ；
を含む。
【００３９】
有利には、前記部分の加熱前にコーティング部分に脱脂するステップを実施する。
【００４０】
本発明の特性及び利点は、添付の図面を参照して、以下の説明でさらに詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】組立により２つの管状コンポーネントを接続する結果として生じる接続部の図である。
【図２】２つのねじ管状コンポーネントのねじ込み曲線の図である。
【図３】潤滑ドライフィルムでコーティングされた基体の図である。
【図４】試験セットアップの図である。
【図５】別の試験セットアップの図である。
【図６】試験曲線を示す。
【図７】試験曲線を示す。
【００４２】
図１で示されるねじ接続部は、雄型末端１を備えた回転軸１０がある第１管状コンポーネントと、雌型末端２を備えた回転軸１０がある第２管状コンポーネントとを含む。２つの末端１及び２は各々ねじ接続部の軸１０に関して放射状に向いた末端面で終わり、各々ねじ込んで２つのコンポーネントの相互の接続部に相互に協働するねじ領域３及び４を備える。ねじ領域３及び４は、台形、自動ロック式等のねじ型であってよい。さらに、ねじ込みにより２つのねじコンポーネントを接続した後、互いに封止干渉接触するようになることを意図した金属／金属封止表面５、６が、各々ねじ領域３、４に近い雄型及び雌型末端上に設けられる。最後に、雄型末端１は、２つの末端が互いに組み合わさっている場合に雌型末端２上に設けられた対応する表面８に対して隣接する末端面７で終わる。
【００４３】
本出願人は、この場合に２つの接触表面７及び８により形成される隣接が、ねじ領域３、４の自動ロック式締め付け協働作用により置換される他の構造も予見した（特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照）。
【００４４】
図１及び３で明らかなように、少なくとも１つのねじ管状接続部は、基体１１の末端１の部分全体にわたり、少なくとも６５質量パーセントのポリアリールエーテルケトンを含む潤滑ドライフィルム１２でコーティングされ、前記ドライフィルム１２は、結晶化度が少なくとも１０％の構造である。結晶化度は重合体の融合又は結晶化エンタルピー（ΔΗ0）により測定しうることが思い起こされるであろう。完全に結晶性のポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の理論的融合エンタルピーは、Ｈａｙ及びＣｏｌｌ（Polymer Communications, 1984, 25, 175-178）によると１２２Ｊ／ｇである。結晶化度が少なくとも１０％の存在は、機械的特性に優れ、肩トルク抵抗値が特に良好である利点がある。しかしながら、結晶化度を３５％より低く保持し、腐食に対する表面調製の接着性及び保護に関するフィルムの特性を保存するのが好ましい。
【００４５】
本発明で用いられるポリアリールエーテルケトンは、水性ポリエーテルエーテルケトン分散液又は水性ポリエーテルケトン分散液から得られる。当該水性分散液は、有機又は無機機械的補強剤、例えばケイ酸アルミニウム及び水和カリウム又はマグネシウム、ガンマ結晶構造及び粒子サイズが２０〜３００ｎｍであるアモルファス酸化アルミニウムにより構成される白雲母及び／又は黒雲母型のマイカ顔料、粒子サイズが１０〜１００ｎｍの二酸化チタン顔料、パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂（ＰＦＡ）、アモルファスカーボンブラック顔料、直径が５μｍ未満の合成グラファイト粉末、デトネーションにより得られ、粒子サイズが４〜６ｎｍのナノダイヤモンド粉末、線維の太さが１〜１．３μｍであり、直径Ｄ９０＜５０μｍのＣ型ガラス、粒子サイズが８０〜２２０ｎｍのＷＳ２フラーレンナノ材料又は粒子サイズＤ５０＝５５ｎｍであるＷＳ２二硫化タングステンラメラ顔料を含んでよい。
【００４６】
ポリエーテルエーテルケトン（略語ＰＥＥＫ）及びポリエーテルケトン（略語ＰＥＫ）は求核置換型合成経路により得られる。ポリエーテル化の結果、高融点の硬質半結晶重合体が得られる。それらは、熱可塑性材料群で性能材料が最良のカテゴリーに該当する。それらのガラス転移温度は１４３℃であり半結晶性であるため、３４３℃である融点に近い温度までその優れた機械的特性を保持する。当該準線形及び芳香族構造は、長期熱安定性に優れるＰＥＥＫ及びＰＥＫを提供する。
【００４７】
ポリエーテルエーテルケトンの分子構造は以下のとおりである：
【００４８】
【化１】
0006018576.tif 000002
ポリエーテルケトンの分子構造は以下のとおりである：
【００４９】
【化２】
0006018576.tif 000003
ガラス転移温度が１５７℃、融点が３７４℃で、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と比較して、剛性、固体性及び耐薬品性等で同様の利点を全て有しつつ、高温で性能が拡張する。
【００５０】
連続使用温度は２４０℃であり、他の重合体と比べて補強等級のＰＥＥＫ及びＰＥＫについて荷重変形温度は３００℃を超える。
【００５１】
ＰＥＥＫは、機械的特性が高く、当該特性を、引張強度については２５０℃まで、そして曲げ強度については３００℃まで保持する。当該機械的特性は、１０％〜３０％の固体潤滑剤、例えばグラファイト、カーボンブラック、フッ素化ＰＴＦＥタイプの重合体又はパーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）タイプの樹脂若しくはガラス繊維を組み入れて大幅に改善される。
【００５２】
ＰＥＫは、高温で耐摩耗性がＰＥＥＫの３倍まで、永続的に変形せずより高い負荷に適応しつつ、ＰＥＥＫよりも３０℃以上高温で当該機械的及び物理的特性を保持する。
【００５３】
ＰＥＥＫ及びＰＥＫは、特に飽和塩溶液、２００℃でガス状の硫化水素に対して耐薬品性があり、さらに２００℃にて１．６ＭＰａ下で加水分解に対する耐性と、フッ素化重合体に匹敵する温度耐性もある。表１は、フッ素化重合体（ＰＴＦＥ及びＰＦＡ）と比較して、ＰＥＥＫ及びＰＥＫの優れた機械的特性を明らかに示す。
【００５４】
【表１】
0006018576.tif 000004
ＰＥＫ及びＰＥＥＫについて様々な実施が可能であるが、３７０℃〜４２０℃の温度で融解させる変換を含む。堆積は、静電粉末射出、水性分散液の噴霧及び熱射出により実施できる。ＰＥＥＫ及びＰＥＫは腐食に対して融解状態では感受性でない。しかし、分解を触媒してコーティングが酸化に対して耐性の低い、（例えば、１３％のクロムを含むある等級のマルテンサイトステンレス鋼において）銅又はクロムを含有する合金から形成される型に汚染されうる。全体として、融解による変換後、ＰＥＫ及びＰＥＥＫは特に金属があまり研磨されていない場合に金属によく接着する。許容される粗度はドライフィルムの所望の厚さ全体の２０％〜２５％である。接着は、下塗りを接着促進剤として用いて、又は機械的摩耗（サンディング又はショットブラスティング）による表面処理を用いて、クロム酸中での媒染により、若しくは空気あるいはＯ2タイプの酸化剤さらにＮＨ3タイプの還元剤でのプラズマ処理により、増大させうる。同時に、ほとんど全ての金属の表面酸化により重合体の接着が低下する傾向がある。支持体の表面エネルギーを変えないため、金属を不活性雰囲気中で又は誘導により加熱しなければならないことが明らかである。最後に、冷却により再結晶が良好に得られ、重合体の内因的特性、例えば耐摩耗性及び耐ひっかき性を保存するために十分遅くなければならない。急速冷却で、当該部分を２００℃で３０分間アニーリングすると依然として再結晶化しうるアモルファスコーティングが生成されるであろう。例えば、４００℃から２５０℃まで１０℃／分の冷却速度、その後３０分〜１時間２５０℃での一定温度段階が続くよう制御された冷却プロセスで結晶化度を高めて、重合体の機械的特性を高め得る。
【００５５】
第１段階で、本出願人は、耐摩耗性を強化するために少なくとも１つの固体潤滑剤、好ましくはパーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂タイプのフッ素化重合体及び／又は研磨耐性を強化するために少なくとも１つの無機カーボンブラックタイプの固体化合物を含有する、VictrexからVicote F800シリーズ名で販売されるポリエーテルエーテルケトンの水性懸濁液からポリアリールエーテルケトンコーティングを得ることを検討した。Vicote F800シリーズ懸濁液の様々な水性相の物理化学的特性を表２で評価した。
【００５６】
【表２】
0006018576.tif 000005
本出願人はさらに、ポリエーテルエーテルケトン粉末の水性懸濁液の組成を正確に測定した。特に、水性懸濁液は、好ましくは２５％〜３５質量パーセントの範囲の、Victrexから商品名Vicote 704で販売される１０μｍの粒子サイズＤ９０のＰＥＥＫ粉末を含んでよいことが示された。
【００５７】
水性懸濁液はさらに、少なくとも１つの１、２及び４類の固体潤滑剤粒子、好ましくは３％〜１２質量パーセントの４類の固体潤滑剤であって、平均粒子サイズ２０〜３０μｍのDYNEONから商品名Hyflon（登録商標）PFAで販売されるパーフルオロアルコキシエチレン共重合体タイプのフッ素化粉末の形態で含んでもよい。
【００５８】
「固体潤滑剤」という用語は、本明細書中で用いられる場合には、２つの摩擦面間に置くと摩擦係数を低下させることができ、表面に対する摩耗及び損傷を軽減できる、固形で安定な物体を意味する。当該物体は、当該作用機序及び当該構造により異なるカテゴリー、すなわち：
・１類：例えば、グラファイト、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は窒化ホウ素（ＢＮ）等の潤滑特性が結晶構造に起因する固形物；
・２類：例えば、二硫化モリブデンＭｏＳ2、フッ化グラファイト、硫化スズ、硫化ビスマス、二硫化タングステン又はフッ化カルシウム等の潤滑特性が結晶構造及び組成中の反応性化学元素にも起因する固形物；
・３類：例えば、チオスルフェート型のある種の化合物又はDesilube Technologies Incから販売されるDesilube 88（登録商標）等の潤滑特性が化学反応性に起因する固形物；
・４類：例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はポリアミド等の潤滑特性が摩擦応力下での可塑性又は粘塑性挙動に起因する固形物；
に分類できる。
【００５９】
水性懸濁液は、機械的補強剤、好ましくは、０．５％〜１質量パーセントの、Evonikから商品名Printexで販売される、ＢＥＴ比表面積が２５〜３００ｍ2／ｇ及び平均粒子サイズが１〜５μｍのカーボンブラック顔料を含んでもよい。
【００６０】
水性懸濁液は、重合体の外部樹脂加工による融合又はフィルム形成を促進し、拡散を促進するために懸濁液の表面張力を変えるため、好ましくは蒸発速度が迅速で沸点が１００℃〜２００℃のエチレングリコールモノブチルエーテル型の融合剤を、懸濁液の２．５％〜１０質量パーセント、さらに好ましくは２．５％〜５質量パーセントで含んでもよい。
【００６１】
水性懸濁液は、支持体の湿潤を改善し、粉末が溶液から沈殿するのを防ぐため、界面活性剤及び好ましくはジオクチルスルホコハク酸ナトリウムタイプの非イオン性湿潤及び分散剤（水とエタノールとの混合物中硫酸及び脂肪族エステルの化合物）を懸濁液の２．５％〜１０質量パーセント、好ましくは２．５％〜５質量パーセントで含んでもよい。
【００６２】
ドライフィルムをねじ管状コンポーネントの末端１、２の部分上に堆積させるためのプロセスに関して、本出願人は、静電ガンを用い、乾式又は湿式のいずれかの手順を用いる射出でVicote 704ポリエーテルエーテルケトン粉末等級を適用できることを示した。
【００６３】
第１バリエーションでは、末端１、２の部分を４００℃まで予熱した後、ＰＥＥＫ粉末を適用する。次に、コーティング部分を温度３６０℃〜４２０℃で２分間、好ましくは４００℃の初期温度で維持すると表面外観が良好になる。所望の厚さにするために作業を数回繰り返してよい。粉末を最低２時間１８０℃で脱水しておかなければならない。
【００６４】
第２バリエーションでは、末端１、２の部分を、Vicote 704粉末（強化の有無は問わない）の冷水性懸濁液の空気圧式スプレーでコーティングする。このプロセスでは、末端１、２の部分の清浄が完璧であり、溶媒、好ましくはアセトン等の極性非プロトン性溶媒を用いて脱脂されるのが好ましい。
【００６５】
適用は、重力送りガン及びカップがある空気圧式ガンスプレーシステムを用いて実施でき、末端１、２の部分は周囲温度である。混合物の温度は、好ましくは周囲温度に近く、当該周囲温度は好ましくは２０℃〜３０℃の範囲内である。
【００６６】
ガンノズルの直径は好ましくは０．７〜１．８ｍｍであり、４ｂａｒの最低空気圧は好ましくは４〜６ｂａｒである。
【００６７】
コーティングされた部分を次に周囲温度で５〜１０分間放置する。
【００６８】
この部分を５〜１０分間で温度１２０℃のオーブン又は炉中に置く。この乾燥作業は、例えば誘導により実施できる。次に、この部分を４００℃又はそれより低い温度のいずれかの炉中に置き、続いて４００℃まで１０℃〜２０℃／分の範囲の速度で上昇させる。
【００６９】
金属の最高温度に達したら、ドライフィルムを完全に融合させて均一なフィルムを形成するため、ねじ末端１、２の部分を当該温度で５〜１５分間、好ましくは少なくとも１０分間放置する。
【００７０】
次いでねじ末端部分１、２を炉から取り出し、周囲温度まで冷却させる。半結晶構造を得るための冷却速度は、好ましくはゆっくり、即ち１℃／分〜２００℃／分である。
【００７１】
静電射出の代替法は、ヒートガンを用いてねじ末端１、２の部分上に乾燥熱射出によりVicote粉末を適用することからなる。このプロセスでは、末端１、２の部分の清浄が完璧で、溶媒、好ましくはアセトン等の極性非プロトン性溶媒で脱脂されるのが好ましい。
【００７２】
部分をオーブン又は炉中で２６０℃で予熱する。ベクターガスと共にヒートガンを用いてポリアリールエーテルケトンの微粒子を融点まで加熱して加速し、基体へ輸送してVicote粉末を部分に適用する。この作業に続いて空気中で周囲温度まで急速冷却する。所望の厚さを得るために作業を数回繰り返してもよい。
【００７３】
ドライコーティングの厚さは２０〜７０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍである。
【００７４】
試験は、ある数のパラメータ、すなわち：
・高Ｈｅｒｔｚ応力下で接触した表面での摩擦トルク（Bridgman試験）；
・基体上のフィルムの接着力（スクラッチ試験、クロスハッチ試験）；
・湿潤媒体曝露耐性；
・水中浸漬耐性；
・高圧耐摩耗性（Falex試験）
を評価することからなる。
【００７５】
Bridgman試験で「プレミアム」接続部に特異的なねじ込み作業中のドライフィルム顔料のトライポロジー特性を測定しうる。より正確には、ＴｏＳＲ（肩トルク抵抗値）としても知られる肩トルク抵抗値ＣＳＢをモデル化して測定する。このトルクは石油産業で用いられるプレミアム接続部に特異的なねじ込み作業中に生じ、図２に表す。
【００７６】
図２の曲線は、ねじ込み（又は締め付け）トルクを、施された回転数の関数として表す。図に示すように、「プレミアム」接続部のねじ込みトルクのプロフィールは４つの部分に分けられる。
【００７７】
第１部分Ｐ１では、ねじ管状接続部の第１コンポーネントの雄型ねじ要素（又はピン）の雄ねじは、まだ同じねじ管状接続部の第２コンポーネントの対応する雌型ねじ要素（又はボックス）の雌ねじで放射方向に締め付けられていない。
【００７８】
第２部分Ｐ２では、雄型及び雌型ねじ要素のねじの幾何学的干渉は、ねじ込みが続くにつれて放射方向の締め付けが高まる（ねじ込みトルクは小さいが増大する）。
【００７９】
第３部分Ｐ３では、雄型ねじ要素の末端部分の外周の封止表面は、雌型ねじ要素の対応する封止表面と放射方向に干渉して、金属／金属封止を生じる。
【００８０】
第４部分Ｐ４では、雄型ねじ要素の前端表面は、雌型ねじ要素の組立隣接部の環状表面と軸方向に隣接する。この第４部分Ｐ４は組立の終末期に相当する。
【００８１】
第３部分Ｐ３の終期に相当し、第４部分Ｐ４の開始に相当する組立トルクＣＡＢを肩トルクという。
【００８２】
第４部分Ｐ４の最後に相当する組立トルクＣＰを樹脂加工トルクという。この樹脂加工トルクＣＰを超えると、雄型組立隣接部（雄型ねじ要素の末端部分）及び／又は雌型組立隣接部（雌型ねじ要素の環状隣接表面の後ろに位置する帯域）の塑性が変形されると考えられ、これにより、封止表面の樹脂加工による封止表面間の接触の緊密さに関する性能も同様に低下しうる。
【００８３】
樹脂加工トルクＣＰと肩トルクＣＡＢの値間の差を肩トルク抵抗値ＣＳＢという（ＣＳＢ＝ＣＰ−ＣＡＢ）。ねじ管状接続部は組立終期で締め付けが最適となり、これは例えば張力だけでなく、使用中の偶発的な分解及び最適封止性能に関しても、ねじ接続部の最適機械的強度を確保する。
【００８４】
つまり、ねじ接続部の設計者は、所定のタイプのねじ接続部に関して、全ての接続部が、（隣接部の樹脂加工及びそれによる欠点を回避するため）樹脂加工トルクＣＰよりも低く、肩トルク（ＣＡＢ）よりも高い、最適組立トルクの値を規定しなければならない。組立をＣＡＢより低いトルクで終えると、雄型及び雌型要素の正しい相対的配置を確保することができず、封止表面間の有効な締まりばめを確保できない。さらに、分解の危険がある。肩トルクＣＡＢの有効値は、雄型及び雌型ねじ並びに封止表面（複数可）の直径方向及び軸方向の機械加工公差に依存するので、同じ型の接続部でも接続部ごとに大きく変動し、最適組立トルクは、肩トルクＣＡＢよりも実質的に高くなければならない。
【００８５】
その結果、肩トルク抵抗値ＣＳＢの値が高いほど、最適化組立トルクを規定するマージンが大きくなり、より多くのねじ接続部が作業応力に対して耐性になる。
【００８６】
摩擦試験をBridgman型機械を用いて実施した。この型の機械は、特に非特許文献１に記載されている。Bridgman機械の概略及び機能例を図５に示す。
【００８７】
この機械は：選択した速度で回転駆動され得るディスクＤＱ；ディスクＤＱの第１面に永久的に設置された、好ましくは円錐型の第１アンビルＥＣ１；ディスクＤＱの第１面と反対側の第２面に永久的に設置された、好ましくは円錐型の第２アンビルＥＣ２；例えば、選択された軸方向圧力Ｐを及ぼしうるピストン等の第１ＥＰ１及び第２ＥＰ２圧力要素；第１圧力要素ＥＰ１の１面に永久的に設置された、好ましくは円筒型の第３アンビルＥＣ３；第２圧力要素ＥＰ２の１面に永久的に設置された、好ましくは円筒型の第４アンビルＥＣ４を含む。
【００８８】
潤滑剤組成物を試験するために、ねじ要素を構成するのと同じ２つの材料を前記組成物で被覆して第１試料Ｓ１及び第２試料Ｓ２試料を形成する。次に、第１試料Ｓ１を第１ＥＣ１及び第３ＥＣ３アンビルの自由面間に挿入し、第２試料Ｓ２を第２ＥＣ２及び第４ＥＣ４アンビルの自由面間に挿入する。次に、第１ＥＰ１及び第２ＥＰ２圧力要素各々で選択した軸方向圧力Ｐ（例えばほぼ１ＧＰａ程度）を加えてディスクＤＱを選択した速度で回転させ、各試料Ｓ１、Ｓ２が付される組立トルクを測定する。組立終期での隣接表面のヘルツ圧力及び相対的速度をシミュレーションするために、軸方向圧力、回転速度及び回転角をBridgman試験で選択する。試料Ｓ１及びＳ２に予め決められた組立トルクを加え、当該試料Ｓ１及びＳ２が所定の組立トルクプロフィールに密接したか否か、特に、摩耗するまでに、選択した組立トルクに関して選択した閾値に少なくとも等しい完了回転数に到達したかを確認するため、当該機械を用いていくつかの異なるパラメータ対（組立トルク、回転速度）を固定しうる。
【００８９】
この場合、選択された接触圧力は１ＧＰａで回転速度は１ｒｐｍであった。試験試料を、１３％Ｃｒ含有ステンレス鋼から形成し、機械加工し、次いで異なるドライフィルム配合物でコーティングした。
【００９０】
図４に概略的に示すスクラッチ試験で、表面又は表面調製上のフィルムの接着力又は接着の測定ができる。荷重を増大した球状ビーズでフィルムを剪断して変形することからなる方法で、２つの主なトライポロジーのパラメータ、即ち、摩擦係数及びフィルム凝集の損失に対応する臨界荷重を測定できる。
【００９１】
実験条件は、直径５ｍｍのInconel 718から形成された球状圧子及び亜鉛もしくはマンガンのリン酸塩皮膜処理又は電解銅−スズ−亜鉛堆積により処理されたＸＣ４８炭素鋼から形成された金属試料を用いる。パラメータは：荷重増加率が１０Ｎから３１０Ｎまで１５Ｎ／ｓで増加する荷重又は荷重増加率２５０Ｎから７５０Ｎまで２５Ｎ／ｓで増加する荷重であった。ビーズ置換速度は２０秒間は２ｍｍ／ｓであった（飛跡長４０ｍｍ）。測定された摩擦係数は、１０Ｎの荷重についてμ＝０．０５及び３１０Ｎの荷重についてμ＝０．０９の範囲で低いと考えられる。炭素鋼表面上で３１０Ｎの荷重では０．０７のμと測定された。コーティングの各タイプの試験の荷重及び操作条件を明確に提示する必要があることに注目すべきである。
【００９２】
クロスハッチ試験は、基体が分類により６つのカテゴリーに分類されるまで切り込みを入れてコーティングをクロスハッチングする場合、前記基体から分離される場合の単層又は多層コーティングの耐性を評価することからなる。コーティングの基体に対する優れた接着性は、ＩＳＯ規格２４０９（２００７）の０類に対応し、切開のエッジは完璧に滑らかで、クロスハッチの四隅は切り取られない。環境を考慮して、クロスハッチ試験は、湿性媒体（３５℃及び９０％ＲＨ）中に置いた後に実施する。外観の変化がない、水泡形成がない、腐食がない、亀裂がない、ＩＳＯ規格４６２８の分類に対応するスケーリングがない及び接着の損失がないことが、良好な耐湿性の特徴である。
【００９３】
腐食試験は、気候室中、以下の条件で実施される塩水噴霧試験からなる：３５℃、２５℃で密度１．０２９〜１．０３６、２５℃でｐＨ６．５〜７．２の５０ｇ／Ｌの塩溶液を用いて、平均速度１．５ｍＬ／ｈで回収。
【００９４】
次に、さびのない無傷の試料は曝露後にＩＳＯ規格９２２７のＲｅＯ類に相当した。当該方法は、腐食を防ぐコーティング（金属材料上の金属又は有機コーティング）の有無を問わず金属材料の相対的品質が維持されることを検証する手段となる。
【００９５】
耐水性試験は、気候室中で実施するＤＩＮ規格５００１７により試料を加速腐食試験に供することからなる。１日１サイクルからなる当該試験は、以下の条件下：３５℃、９０％の相対湿度（ＲＨ）で８時間の凝縮により水蒸気を堆積させ、次いで試料を乾燥させることからなる。７サイクル後、コーティングで保護された基体が腐食したかどうかを確認するために調査する。
【００９６】
優れた耐性は、ＩＳＯ規格４６２８の分類：腐食がなく、水泡形成がなく、亀裂がなくそして亜鉛（８〜２０ｇ／ｍ2のリン酸塩堆積）又はマンガンでのリン酸塩皮膜処理の有無、若しくはＮｉ中間層がある３成分銅−スズ−亜鉛合金の電解堆積で処理されたクロム又は炭素鋼プレートのスケーリングがない、に対応する。
【００９７】
水中浸漬試験は、ＤＩＮ規格５００１７の耐水性試験よりもはるかに厳しい。それはコーティングの耐水性を試験することからなる。工業用及び自動車用塗料のＡＳＴＭ規格Ｄ８７０−０９に由来する。
【００９８】
水中浸漬は、コーティングの分解を起こしうる。コーティングが水中の浸漬に抵抗する方法に関する知見は、耐用年数の予測に有用である。水中浸漬試験での破裂又は破壊は、多くの要因、特にコーティング自体の不備、基体の汚染又は不十分な表面調製により起こりうる。したがって、試験は単独又は完全コーティング系での評価に有用である。
【００９９】
試験は、試料を脱塩水中に１６８時間４０℃にてオーブン内で半分浸漬することからなる。接着性、水泡形成、さび、又はブローホールが視覚的に観察され、コーティングの水に対する感受性が示される。
【０１００】
高圧耐摩耗性（Falex試験ともいう）は図６に示す２つのＶ型ブロック間で圧迫された回転圧子を用いる。Falex試験は、ＡＳＴＭ規格Ｄ２６７０及びＡＳＴＭ  Ｄ３２３３により潤滑液の抗摩耗及び過度の圧力特性の評価に特に高速で用いられるが、ＡＳＴＭ法Ｄ２６２５により固体潤滑剤の評価に低速でも用いられる。Falex試験は：
・半閉鎖接触幾何学（第３潤滑体をトラップするため）；
・接続部と調和する圧力・速度範囲；
・組立及び分解作業をモデル化するために一方向又は交互試験を実施する可能性；
を用いる点で、炭化水素坑井の作業で使用されるねじ接続部を調節するように適応させる。
【０１０１】
試験条件は次のとおりである：
・荷重＝７８５Ｎ；
・圧子の回転速度＝６０ｒｐｍ；
・平均金属／金属接触圧力＝５６０ＭＰａ；
・圧子スライド速度＝２０ｍｍ／ｓ。
【０１０２】
当該試験の目的は、接続部の評価を実施する必要なく、種々のフィルムの耐摩耗性の観点から耐久性をモデル化して評価することである。当該試験は、種々のコーティングの性能を接続部に関する実際の試験と比較できることを意味する。摩耗基準は、固体潤滑剤フィルムの荷重の測定に関するＡＳＴＭ規格Ｄ２６２５−９４を用いて定義され、７８５Ｎの荷重について１１３０Ｎ．ｍｍとほぼ同程度及び０．１５とほぼ同程度の摩擦係数の初期状態と比較してトルクの急激な増加に相当する。一般に、材料及び構成に関係なく適用された荷重が減少する場合、摩耗が観察される。
【０１０３】
本出願人は、性能、特にポリエーテルエーテルケトンの水性懸濁液で得られる様々なフィルムの摩擦・流動学的性能を、特に観察されるフルオロエタンタイプの熱硬化性フィルム又はろう様熱可塑性マトリックスがある粘塑性フィルムと比較するため、評価した。
【０１０４】
フルオロエタンフィルムは、脂肪族ポリイソシアネート硬化剤を用いて硬化させたフルオロエチレンビニルエーテルの水性分散液から構成される。
【０１０５】
ろう様熱可塑性マトリックスは、特許国際公開第２００８／１３９０５８号に記載されているように、少なくとも１つのポリエチレンワックスと、主に、摩擦修飾顔料が分散された過剰塩基スルホン酸カルシウムとを含む。
【０１０６】
第１段階で、本出願人は、以下の特定の表面調製処理：
・機械加工をしたままのＸＣ４８炭素鋼（ＸＣ４８ＡｓＭ）；
・Ｚ２０Ｃ１３ステンレス鋼（１３Ｃｒ）；
・亜鉛（ＰｈＺｎ）又はマンガン（ＰｈＭｎ）のリン酸塩皮膜処理をしたＸＣ４８炭素鋼；
・電解銅−スズ−亜鉛堆積（ＴＡ）ＸＣ４８炭素鋼
がされた様々な基体上のポリエーテルエーテルケトンの水性懸濁液の接着性、摩擦係数、抗腐食保護及び水中浸漬特性を評価した。
【０１０７】
表３、４及び５に、ＩＳＯ規格２４０９によるスクラッチ試験及びクロスハッチ試験により様々な表面調製された試料上のVicote F804、Vicote F805及びVicote F807Blkの各水性懸濁液で得られた接着性結果をまとめる。
【０１０８】
スクラッチ試験は、高性能材料、好ましくは熱硬化性又は熱可塑性の接着力を、加荷重増加関数として特定することが思い起こされるであろう。界面破裂を決定する臨界荷重と当該材料の接着力は、当該材料が耐性かつ接着性である場合に高い。３１０Ｎの最小臨界荷重より低いと増加した摩耗生成物量が接触して圧力が耐摩耗性として不十分な最小接着性である１．１ＧＰａになりうる。
【０１０９】
材料のひっかきによる損傷後の界面に対する接着性の測定を提供する、ＩＳＯ規格２４０９によるクロスハッチ試験に関し、得点０は優れた接着に相当する一方、得点５は非常に低い接着性と定義する。
【０１１０】
【表３】
0006018576.tif 000006
【０１１１】
【表４】
0006018576.tif 000007
【０１１２】
【表５】
0006018576.tif 000008
試験フィルムは、マンガンのリン酸塩皮膜処理をした炭素鋼を除いて、亜鉛のリン酸塩皮膜処理をした炭素鋼上で、実施された表面調製に関係なく接着力が不十分であった。加えて、ポリエーテルエーテルケトンフィルムは、亜鉛のリン酸塩皮膜処理タイプの表面処理と適合性がほとんどなかった。
【０１１３】
当該結果を説明するため、本出願人はさらに、リン酸塩皮膜処理なしで得られた粗度の発生率も評価した。ポリエーテルエーテルケトンフィルムの接着機序は機械的キーイングにより主に物理的であるので、基体の粗度は決定要因である。
【０１１４】
同時に、フィルムの良好な接着性、つまり、粗度Ｒａ（Ｒａは粗度の幅の中心線の算術平均）を最低４μｍ〜６μｍで保証するため、粗度Ｒａを所望の最終フィルムの厚さの２０％又は２５％にするため、射出により基体にサンディングすることが推奨される。粗度は、ＩＳＯ規格１９９７によりロゴシメーター（rugosimeter）を用いて測定した。
【０１１５】
【表６】
0006018576.tif 000009
表６は、マンガンのリン酸塩皮膜処理により得られた比較的高い粗度は、接着度が良好であることを示す。表６はまた微弱極性表面調製、例えば３成分銅−スズ−亜鉛の電解堆積は接着を促進しないことも示す。
【０１１６】
これらの最初の結果を考慮し、本出願人は、耐食性を決定するため、本来的耐食性が低い基体のみを選択し、それによりポリエーテルエーテルケトンフィルムについての臨界接着荷重が１８０Ｎより大きい１３％クロム含有マルテンサイトステンレス鋼を除外した。
【０１１７】
冷空気圧式スプレーで製造されたフィルムの厚さは２０〜４５μｍであった。Ｒｅ０〜Ｒｅ９のさびの程度をＩＳＯ規格４５２８−３により決定した。２Ｓ２（低濃度の水泡形成及び小寸法）〜５Ｓ５（全体的な水泡形成及び大寸法）の水泡形成及び剥離の程度をＩＳＯ規格４６２８−２により決定した。結果を表７及び８にまとめる。
【０１１８】
【表７】
0006018576.tif 000010
【０１１９】
【表８】
0006018576.tif 000011
単層ポリエーテルエーテルケトンフィルムでコーティングされた表面調製の耐食性は、応力下ではフィルムの接着性が低く、凝集の損失が強力であったにもかかわらず、銅−スズ−亜鉛電解堆積を除いては概して不十分であった。結果はさらに、表面調製に関係なく、無機カーボンブラックタイプ化合物を含むVicote F807Blkポリエーテルエーテルケトンフィルムの耐食性はVicote F805と比較して比較的良好であることも示す。最良の結果が電解堆積で得られ、１０００時間後に腐食が５点しかなかった。導電性カーボンブラック補強剤を添加すると、犠牲アノードとして作用すると腐食に対する保護機序が補強されることが観察された。
【０１２０】
最後に、本出願人は１０Ｎ〜７５０Ｎの広い荷重範囲でスクラッチ試験により摩損に曝されたフィルムの平均摩擦係数を評価した。結果を表９にまとめる。
【０１２１】
【表９】
0006018576.tif 000012
ポリエーテルエーテルケトンフィルムの摩擦係数は表面調製に関係なく０．１３５未満であり、パーフルオロアルコキシエチレンタイプのフッ素化重合体を含むポリエーテルエーテルケトンでは平均接触圧力５００ＭＰａに対して０．０７５に達した。
【０１２２】
第１の結果は、単層ポリエーテルエーテルケトンフィルムが、フィルムの組成だけでなく基体の接着性にも依存して、抗腐食性能があり潤滑性も十分であることを示す。
【０１２３】
次に、第２段階で、本出願人は接着性及び抗腐食性能を改善する手段を開発した。本出願人は、部分の形状でコーティングが不可能な場合にサンディングを置換しようと考えた。とりわけ、本出願人は、検討した市販のフィルムの組成を変更しないで調査した。実際、接着促進剤又は腐食阻害顔料が１０％を超えて添加されると、ＰＣＶ（顔料の容積濃度）が粉末状物質（顔料及びフィラー）をコーティングするのに必要最低限のバインダーがあるＰＣＶよりも高まり、その結果、市販の水性懸濁液から得られたフィルムの多孔率及び凝集の損失が増す。
【０１２４】
Vicote 704ポリエーテルエーテルケトン粉末を用いる他の代替法も予測できる。
【０１２５】
本出願人は、接着促進剤タイプの下塗りで接着を高めることを考案した。物質間の直接接着はまれである。直接接着は一意的ではないが主にファンデルワールス相互作用に関連し、非常に清浄でなめらかな物質（例えばマイカ又はケイ素）でのみ起こり、密接に、すなわち、原子スケール（ナノメートル）で接触する。つまり、これは多くの場合、表面が粗い場合は実施できず、対照的に、低粗度のフィルムには完全に好適である。
【０１２６】
したがって、本出願人は、４００℃での融解によりポリエーテルエーテルケトンフィルムを得るためのプロセスと適合性であるフィルムを主に調査した。
【０１２７】
下塗りは、亜鉛のリン酸塩皮膜処理の代替であるDacralから商品名Dacroforge Zで販売される鉄及び亜鉛の合金の射出堆積物でもよく、サンディング／ショットブラスティングと同等の機械的射出でのプロセスでは、直径が短く高さが低い中空体で使用が制限される。
【０１２８】
下塗りは、好ましくは充填ポリアリールエーテルケトンである。特に白雲母又は黒雲母タイプのマイカ顔料を有機ポリエーテルエーテルケトンバインダー中２５〜５０質量パーセントの割合で含む溶液は供給業者Victrexにより商品名Vicote F817で販売される。
【０１２９】
下塗りの適用及び融解のためのプロセスは、上層（上塗り）プロセスと同じである。対照的に、腐食ピットの開始を遅らせ、物質の不動態保持電流密度を低下させるため、より絶縁性が高い低結晶構造を得るためには、急速な冷却速度が望ましい。
【０１３０】
下塗りの厚さは３０〜４０μｍであってよい。
【０１３１】
異なる冷却動力学の２つのプロセスを用いて評価された下塗りの抗腐食及び接着特性をそれぞれ表１０及び１１にまとめる。
【０１３２】
【表１０】
0006018576.tif 000013
【０１３３】
【表１１】
0006018576.tif 000014
Vicote F817下塗りは保護力や接着性は十分であるが潤滑性は十分でない。潤滑特性はポリアリールエーテルケトン上層により提供された。
【０１３４】
抗腐食、接着及び二重層摩擦性能を表１２及び１３にまとめる。下塗り及び上塗りを含むフィルム厚の合計は４０〜７０μｍであった。
【０１３５】
【表１２】
0006018576.tif 000015
【０１３６】
【表１３】
0006018576.tif 000016
平均接触圧力５００ＭＰａ、特に表面調製に関係なくμ＝０．０８５であるVicote F807 Blkフィルムの摩擦係数は十分低く、フルオロエタン又はエポキシド熱硬化性フィルムの摩擦係数に匹敵し、得られる最適組立トルクの肩トルク値を７０％未満にしうるはずである。
【０１３７】
全体として、ポリエーテルエーテルケトンフィルムの摩擦係数、接着性及び抗腐食保護は、好ましくはマイカ顔料フィラー含有ポリエーテルエーテルケトン下塗りで、さらに詳細には、応力下で塑性変形する少なくとも１つのフッ素化重合体及び／又はカーボンブラック型機械的補強顔料を含むポリエーテルエーテルケトンの上塗りで大幅に改善される。
【０１３８】
最後に、本出願人は、肩トルク抵抗値を測定するために、Bridgman試験によりフィルムの摩擦・流動学的挙動を評価した。Vicote F807 Blkで得られた肩トルク抵抗値は、ＸＣ４８炭素鋼及びＺ２０Ｃ１３ステンレス鋼上のAPI RP5A3グリースの参照値の８５％に等しかった。しかしながら、フィルムを製造するプロセス及び試料の小直径に起因する試料の調製の問題は、この値を絶対参照と見なしえないことを意味する。ポリエーテルエーテルケトン中の結晶構造及び多くの潜在的なファンデルワールス型分子間相互作用は、材料の凝集が強力かつ高剪断強度の傾向を示し、つまり実質的に肩トルク抵抗値がさらに高い傾向を示すであろう。
【０１３９】
同時に、本出願人は、Falex試験でフィルムの耐摩耗性を評価した。接続部に適合させた試験の構成は、単層又は二重層中のＰＥＥＫフィルムでコーティングされた異なる表面調製された一対のＶ型ブロックであるＶｅｅブロック及び１３％クロム含有の機械加工されたＸＣ４８炭素鋼圧子又はＺ２０Ｃ１３ステンレス鋼圧子を含みうる。
【０１４０】
荷重が７８５Ｎで行う試験条件は、ねじ及びベアリング表面でのショルダリングの開始時のねじ込みの間に記録された（１００〜３００ＭＰａ）のと比較的近い、接触中平均圧力１５０ＭＰａ、圧力速度係数（ＰＶ）＝５ＭＰａ．ｍ／ｓでのロードフランクでのねじ切りの摩耗則の立証に近いＰＶ＝１１．２ＭＰａ．ｍ／ｓに相当する。
【０１４１】
本出願人は、Vicote F805及びF807Blk強化ポリエーテルエーテルケトンを調査した。
【０１４２】
図６は、接続部上で現在使用中のろう様熱可塑性溶液と比較したが、抗摩耗性と考えられる３成分電解堆積型表面処理にもかかわらず、二重層Vicote F807／Vicote F807 Blkフィルムの非常に良好な耐久性を示す（特許文献４参照）。ＡＳＴＭ規格Ｄ２６２５−９４により定義される摩耗は決して得られないが、ＨＭＳ３ろう様熱可塑性溶液では５１分後に得られた。一定の摩擦係数μ＝０．０８は比較的低く、摩損が非常に低い特徴があった。
【０１４３】
以下のフィルムの耐摩耗性の限界を決定するため、本出願人は、負荷を１３３５Ｎ〜４２００Ｎで増大させたFalex試験を用いてフィルムの耐久性及び摩擦係数を評価した。スライド速度は、以前に用いた２０ｍｍ／ｓに対して、１０ｍｍ／ｓであった。結果を図７に示す。
【０１４４】
結果、平均接触圧力が３５０ＭＰａでは摩耗が発生せず、本発明のフィルムの耐摩耗性が非常に高いことが示された。さらに、圧力が高まると摩擦係数は低下して０．０５６〜０．０７８であった。
【０１４５】
特に、電解銅−スズ−亜鉛堆積炭素鋼の試料についてFalex及びスクラッチ試験を用いて実験室で観察された耐摩耗性及び摩擦係数を確認するため、本出願人は、摩耗に対して非常に感受性が高い7"29 L80 VAM TOP HT接続部の組立を実施した。組立トルクは２９９００Ｎ．ｍ．であった。
【０１４６】
炭素鋼の雌型末端２を電解堆積で処理し、雄型末端１を亜鉛のリン酸塩皮膜処理で処理し、特許公報国際公開第２００６／１０４２５１号に記載されるＵＶ硬化性アクリル樹脂でコーティングした。二重層ＰＥＥＫフィルムを処理カップリングに５℃／分未満の冷却速度で適用した。表１４に組立結果をまとめる。
【０１４７】
【表１４】
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得られた組立結果は、ポリエーテルエーテルケトンフィルム及び特に強化されたポリエーテルエーテルケトンフィルムの顕著な抗摩耗性を裏付ける。
【０１４８】
【表１５】
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したがって、本発明は、炭素鋼表面又は少なくとも１３％のクロムを含む鋼鉄表面に適用する場合、非常に興味深い耐摩耗特性である潤滑剤フィルムを提供する。それにより、２成分銅−スズ又は３成分銅−スズ−亜鉛タイプの電解堆積を用いないですむ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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