(57)【要約】  本発明は、基体特に金属基体と、基体の防食のために基体上に被着された導電性防食層とを有し、防食層が基体の上に被着された亜鉛含有層を有し、亜鉛含有層が亜鉛含有層の不動態化のためにこの層の上に被着された不動態化層を有する基体の防食のための配列において、不動態化層が多数の硬質物質粒子を有し、硬質物質粒子がこの粒子によって不動態化層の自由表面の摩擦抵抗が硬質物質粒子を含まない化成層と比較して高いが、不動態化層の導電性はおおむね維持されるような性質を有する配列に関する。また本発明はこのような配列の製造方法及びベルト車に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（１０）、特に金属基体と、基体（１０）の防食のために基体の上に被着された導電性防食層（１６）とを有し、防食層（１６）が基体（１０）の上に被着された亜鉛含有層（１１）を有し、亜鉛含有層（１１）が亜鉛含有層の不動態化のためにこの層の上に被着された不動態化層（１２）を有する基体（１０）の防食のための配列（１４）において、
不動態化層（１２）が多数の硬質物質粒子（１３）を有し、この硬質物質粒子（１３）がこの粒子によって不動態化層（１２）の自由表面の摩擦抵抗が硬質物質粒子（１３）を含まない化成層（１２）と比較して高いが、不動態化層（１２）の導電性がおおむね維持されるような性質を有することを特徴とする配列。
【請求項２】
硬質物質粒子（１３）がナノ粒子として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配列。
【請求項３】
ナノ粒子が１〜１０００ｎｍ、好ましくは２〜１００ｎｍ、さらに好ましくは８〜５０ｎｍ、特に１０〜２０ｎｍの粒度を有することを特徴とする請求項２に記載の配列。
【請求項４】
硬質物質粒子（１３）が無機硬質物質からなることを特徴とする上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列。
【請求項５】
硬質物質粒子（１３）が少なくとも５のモース硬さを有することを特徴とする上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列。
【請求項６】
硬質物質粒子（１３）が無機炭化物、酸化物及び／又は窒化物、特にＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＷＣ、Ａｌ2Ｏ3、ダイヤモンド及び／又はＢＮ又はこれらの混合物として形成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列。
【請求項７】
不動態化層（１２）が最高で８００ｎｍ、とりわけ５０〜５００ｎｍ、特に１００〜２００ｎｍの厚さを有することを特徴とする上記請求項のいずれか１項又な数項に記載の配列。
【請求項８】
不動態化層（１２）がクロム含有不動態化層（１２）として形成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列。
【請求項９】
基体（１０）が鋼又は鋼合金を有することを特徴とする上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列。
【請求項１０】
−シャフトを正確に取り付けるためのボスを有する金属体（２２）と、
−ポリマー材料のベルトを受けるための周囲の外側表面と、
−上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の配列（１６）と、を有し、
少なくともベルト車の外側表面の区域で配列の基体（１６）が金属体（２２）の構成部分である
ベルト車（２１）。
【請求項１１】
ベルト車がＶ形リブ付きベルト車又は平ベルト車として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のベルト車。
【請求項１２】
特に請求項１ないし９のいずれか１項又は数項に記載の配列（１６）のための不動態化層（１２）の作製のための方法において、
（ａ）硬質物質粒子（１３）を有する不動態化浴（１７）を調製し、
（ｂ）表面に亜鉛含有層（１１）を被着した基体（１０）を調製し、
（ｃ）不動態化浴（１７）に基体（１０）を浸漬し、それによって亜鉛含有層（１１）の表面に、多数の硬質物質粒子（１３）を有する不動態化層（１２）が形成され、こうして形成された不動態化層（１２）は、硬質物質粒子（１３）によって不動態化層（１２）の自由表面の摩擦抵抗が硬質物質粒子（１３）を含まない不動態化層（１２）と比較して高いが、不動態化層（１２）の導電性はおおむね維持される性質がある
という諸段階を有する方法。
【請求項１３】
段階（ａ）の前に不動態化液を調製し、不動態化浴（１７）の作製のために不動態化液に硬質物質粒子（１３）を入れることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
段階（ｃ）で作製された不動態化層を続いて別の段階（ｄ）で洗浄することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
段階（ｃ）及び／又は段階（ｄ）の後に不動態化層（１２）を乾燥することを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
不動態化浴（１２）がクロム含有不動態化液を含むことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
不動態化浴（１７）がおおむねクロム（VI）なしで形成されていることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基体の防食のための配列、このような配列の製造方法及びベルト車に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼又は鋼合金からなる部品は特に高温の環境、例えばエンジンルームで典型的な腐食をこうむる。従って腐食の防止ために、このような鋼又は鋼合金部品は亜鉛又は亜鉛合金の防食層で被覆するのが普通である。この亜鉛含有層も腐食する恐れがあるから、さらに不動態化するためにこの亜鉛層又は亜鉛合金の表面にいわゆる不動態化層又は化成層が被着される。これはたいてい例えばクロム（III）又はクロム（VI）を含むクロム酸塩被覆からなる。しかし例えばＺｒ又はＴｉをベースとする防食層を使用することもできる。
【０００３】
不動態化層をさらに保護するために、この層をいわゆるトップコート、ポリマー化合物、例えばポリアクリレート又はポリエチレンもしくは有機又は無機ワニスで被覆することができる。
【０００４】
以下で発電機フリーホイール・ベルト車を参照して、本発明及び本発明の根底にある問題を説明する。但し本発明をこれに限定するものではない。発電機フリーホイール・ベルト車により発電機を運転するとき、ポリマー材料からなるベルトが発電機フリーホイール・ベルト車を通って、これを駆動する。この過程でベルトとベルト車の間の摩擦接触により帯電が起こることが可能である。この電荷は多かれ少なかれ自然発生的な無秩序な放電の際に、付近にある電気又は電子部品を損傷する恐れがある。そこで電荷を整然と取り除くことが必要である。ところが帯電の除去は発電機フリーホイール・ベルト車の導電性区域だけで可能であるから、発電機フリーホイール・ベルト車のベルトと摩擦接触する表面区域はなるべく導電性を有する。  
【０００５】
発電機フリーホイール・ベルト車の操作の際に、さらに発電機フリーホイール・ベルト車と当該のベルトの間に比較的高い摩擦効果が存在することが重要である。それによってベルト車とベルトの間のスリップを減少し、こうしてベルト張力を変えずにベルトの良好な駆動挙動を得るか又はベルト張力を減少して同じ駆動挙動を得ることが可能である。同じ駆動挙動でベルト張力を減少すれば、ベルトの寿命が長くなる。このことは全体として発電機フリーホイール・ベルト車の準備と使用においてコストの減少をもたらす。
【０００６】
ところが防食又は摩擦抵抗の改善のために通常被着される被覆、例えばトップコート又はワニス被覆は導電性がなく、そのため帯電を取り除くことができないことが問題である。代替品として全プラスチック部品の使用も帯電の除去が不可能である。
【０００７】
そこで導電性があると同時に表面に良好な摩擦抵抗を有する発電機フリーホイール・ベルト車の表面被覆が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、導電性があり、かつ高い摩擦抵抗を有する被覆を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づきこの課題は請求項１の特徴を有する被覆、請求項１０の特徴を有するベルト車及び／又は請求項１２の特徴を有する、上記の被覆の作製方法によって解決される。
【００１０】
第１の観点（請求項１）によれば本発明は、基体特に金属基体と、基体の防食のために基体の上に被着された導電性防食層とを有し、防食層が基体の上に被着された亜鉛含有層を有し、亜鉛含有層が亜鉛含有層の不動態化のためにこの層の上に被着された不動態化層を有する基体の防食のための配列において、不動態化層が多数の硬質物質粒子を有し、この硬質物質粒子がこの粒子によって不動態化層の自由表面の摩擦抵抗が硬質物質粒子を含まない不動態化層と比較して高いが、不動態化層の導電性はおおむね維持されるような性質を有する配列に関する。
【００１１】
以下で亜鉛含有層又は亜鉛含有材料とは、亜鉛又は亜鉛合金からなる層又は材料を意味するものとする。また亜鉛層に関して、亜鉛合金からなる層をも包含するものとする。不動態化層及び化成層の概念は、本願では同じ意味で使用する。
【００１２】
本発明の根底にある着想は、不動態化層に硬質物質粒子を使用することによって、不動態化層の摩擦抵抗をポリマー材料、例えばＶベルト又はゴムローラに比して高めることにある。同時に不動態化層及び接触するポリマー材料の磨滅を減少することができる。それとともに不動態化層とポリマー材料の摩擦で生じる帯電を取り除くために、特に不動態化層の表面の導電性を維持することができる。従って不動態化層に硬質物質粒子を使用することによって、表面の電気的性質はまったく又はせいぜい僅かしか影響されないが、安定性、特に他の材料に対する摩擦抵抗が改善される。
【００１３】
第２の観点（請求項１０）によれば本発明は、シャフトを正確に取り付けるためのボスを有する金属体と、ポリマー材料のベルトを受けるための周囲の外側表面と、本発明の第１の観点に基づく配列とを有し、配列の基体の少なくとも外側表面の区域が金属体の構成部分であるベルト車に関する。
【００１４】
硬質物質粒子を含む不動態化層を被着すれば、帯電を僅かしか又はまったく示さないベルト車を提供することが可能である。その場合ベルト車は高い摩擦抵抗に基づき良好な駆動挙動を示す。それによって同じベルト張力で動力伝達が高められ、又は硬質物質粒子を含まない不動態化層と同じ動力伝達を得るのに、より小さなベルト張力を選定することができる。
【００１５】
別の観点（請求項１２）によれば本発明は、特に本発明の第１の観点に基づく配列のための不動態化層の作製のための方法において、
（ａ）硬質物質粒子を有する不動態化浴を調製し、
（ｂ）表面に亜鉛含有層を被着した基体を調製し、
（ｃ）不動態化浴に基体を浸漬し、それによって亜鉛含有層の表面に、多数の硬質物質粒子を有する不動態化層が形成され、こうして形成された不動態化層は、硬質物質粒子によって不動態化層の自由表面の摩擦抵抗が硬質物質粒子を含まない不動態化層と比較して高いが、不動態化層の導電性がおおむね維持される性質を有する
という諸段階を有する方法に関する。
【００１６】
化成層に組み込まれた硬質物質粒子は、化成層を作製するときにこの層に埋め込まれる。硬質物質粒子の大きさにより、この粒子は不動態化浴にたやすく懸濁され、化成層が析出するときにこの化成層に共に組み込まれる。本発明に基づく方法によって化成層への硬質物質粒子のとりわけ均質な埋め込みが行われる。
【００１７】
発明思想の有利な実施態様、改良及び改善はその他の従属請求項及び図面を参照した説明で明かである。
【００１８】
好ましい改良によれば硬質物質粒子はナノ粒子として形成されている。別の好ましい改良によれば、ナノ粒子の粒度は１〜１０００ｎｍの範囲内、好ましくは２〜１００ｎｍの範囲内、さらに好ましくは８〜５０ｎｍの範囲内、特に１０〜２０ｎｍの範囲内である。ナノ粒子の粒度により、この粒子は不動態化浴にたやすく導入され、懸濁液を作る。粒子の大きさは、作製しようとする不動態化層の厚さより小さいことが好ましい。こうして不動態化層への良好な粒子配分が得られる。粒子が不動態化層から幾らか突出するように粒度を選定した。それによって不動態化層の表面は、良好な付着挙動が生じるように変えられる。
【００１９】
別の好ましい改良によれば、硬質物質粒子は無機硬質物質からなる。さらに別の好ましい改良によれば、硬質物質粒子は少なくとも５のモース硬さを有する。硬質物質粒子のための好ましい材料は無機炭化物、酸化物、ダイヤモンド及び／又は窒化物、特にＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＷＣ、Ａｌ2Ｏ3、及び／又はＢＮもしくはこれらの混合物である。但し同じか又は同様な硬さとこれらの性質を有するその他の多くの材料も考えられる。
【００２０】
さらに別の好ましい改良によれば、不動態化層は最高で８００ｎｍ、とりわけ５０〜５００ｎｍの範囲、特に１００〜２００ｎｍの厚さを有する。亜鉛含有層は０．５μｍ以上、とりわけ１００μｍ以上の厚さを有することができる。
【００２１】
好ましい実施態様によれば、不動態化層はクロム酸塩含有、即ちクロムを含む不動態化層として形成されている。
【００２２】
本発明の第２の観点の好ましい改良によれば、ベルト車はＶ形リブ付きベルト車又は平ベルト車として形成されている。
【００２３】
別の好ましい改良によれば、基体は鋼又は鋼合金製である。
【００２４】
本発明の第３の観点の好ましい改良によれば、不動態化浴の作製のために硬質物質粒子が不動態化液に導入される。
【００２５】
別の好ましい改良によれば、不動態化浴で不動態化層を作製した後、別の段階（ｄ）で不動態化層を洗浄する。本発明の別の好ましい改良によれば、乾燥段階の前又は後に洗浄を行うことができる。不動態化層の乾燥段階の前後に不動態化層を洗浄することが可能である。
【００２６】
好ましい実施態様によれば、不動態化浴はクロム含有不動態化液を含む。
【００２７】
別の好ましい改良によれば、クロメート処理浴はおおむねクロム（VI）なしで形成されている。不動態化浴にクロム（III）を使用することによって、おおむねクロム（VI）なしで形成された化成層を作製することができる。別の可能性は例えばＺｒ又はＴｉベースの不動態化を使用するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に図面の添付の図を参照して、本発明を実施例に基づき詳述する。
【００２９】
図面の図で同じ及び同機能の部材及び特徴は  −別に説明しない限り−  同じ参照符号で表す。
【００３０】
図１は基体の防食のための本発明に基づく配列の第１の一般的実施例を示す。ここで配列を参照符号１４で示す。配列１４は基体１０及びその上に被着された防食層１６を包含する。基体１０は鋼又は鋼合金である。
【００３１】
基体１０の上に防食層１６の構成部分として亜鉛含有層１１が被着されている。亜鉛含有層１１は電気メッキ又は例えば溶融メッキにより析出することができる。層１１の厚さは多かれ少なかれ自由に選択することができる。例えば層１１の肉厚は０．５μｍ以上、とりわけ数μｍである。
【００３２】
層１１の上に不動態化層１２が同じく防食層１６の構成部分として被着されている。不動態化層１２はＺｒ、Ｔｉ、クロム（III）又はクロム（VI）を含むことができる。不動態化層１２は本発明に基づきナノ粒子１３を含む。ナノ粒子１３は例えばＳｉＯ2ナノ粒子として形成することができる。別の実施例ではナノ粒子１３は例えばＡｌ2Ｏ3又はＳｉＣからなることができる。ナノ粒子１３の中にはクロメート処理層１２の表面１５、従って防食層１６の表面１５から幾らか出ているものがあり、このためやや粗面化した表面１５が形成される。こうして防食層１６の表面１５は、ベルトのポリマー材料に対して摩擦の増加、それに伴って改善された駆動効果が得られるように変えられる。
【００３３】
図２に本発明に基づく不動態化層１６の作製方法を示す。
−  まず基体１０を用意する（図２ａ）。
−  この基体１０の上に亜鉛含有層１１を被着する（図２ｂ）。
−  こうして作製した配列を不動態化浴１７に浸漬する。不動態化浴１７は例えば３０℃に加熱することができる。不動態化浴１７はナノ粒子１３を含む。不動態化浴１７の中で亜鉛含有層１１の上に化成層１２を析出するときに、ナノ粒子１３が化成層１２に埋め込まれる（図２ｃ）。
−  続いて、こうして作製した配列１４を不動態化浴１７から取り出し、洗浄し、乾燥する（図２ｄ）。
【００３４】
次に化成層１２の作製の具体例を示す。
【００３５】
５リットル・ビーカーでCoventya GmbH & Co. KG社の市販の製品である１５０ml/lの不動態化液Lanthane TR１７５部Ａと、９０ml/lのナノ粒子含有溶液Lanthane TR１７５部Ｂを脱イオン水で調合する。溶液のpH値をＨＮＯ3でpH＝２．０に調整した。溶液の温度は３０℃であった。ＺｎＦｅ合金で電気メッキしたフリーホイール・ベルト車を、溶液を攪拌しつつこの溶液に浸漬する。脱塩水に数回浸漬した後、部品を７０℃で乾燥する。その際ナノ粒子を備えた防食層１６が作られる。
【００３６】
図３は車輪胴体２２にＶ形リブ２３を設けた発電機フリーホイール・ベルト車２１の斜視図を示す。Ｖ形リブ２３は、Ｖ形リブ付きベルトが発電機フリーホイール・ベルト車２１の外周によって方向転換されるように形成されている。発電機フリーホイール・ベルト車の外周のＶ形リブ２３の表面は本発明に基づく防食層１６を備えている。
【００３７】
図４は図３の発電機フリーホイール・ベルト車の横断面図を示す。車輪胴体２２に取り付けられたＶ形リブ２３は防食層１６を備えている。
【００３８】
好ましい実施例に基づき本発明を上述したが、本発明はこれに限定されるものでなく、様々に変更することができる。
【００３９】
上記の実施例では発電機フリーホイール・ベルト車に基づいて発明を説明した。しかし本発明をこれに限定しようとするものではなく、様々な点で変更することができ、もちろん他のシステム及び用途に転用することもできる。
【００４０】
発明の趣旨を逸脱することなく、上記の大きさ、量、温度、pH値等を変更できることはもちろんである。先行技術で周知の任意の不動態化浴を使用できることももちろんである。例えばコバルトを電解液に加えることができる。さらに、例えば界面活性剤又は保護コロイドを、発明に影響することなく不活性化浴に添加することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】基体の防食のための本発明に基づく配列の第１の一般的実施例を示す。
【図２】本発明に基づく防食層の製造方法を部分図ａ）ないしｄ）に示す。
【図３】発電機フリーホイール・ベルト車の斜視図を示す。
【図４】本発明に基づく防食層を有する図３の発電機フリーホイール・ベルト車の横断面図を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１０  基体
１１  亜鉛含有層
１２  不動態化層、化成層
１３  ナノ粒子
１４  基体の防食のための配列
１５  配列１４の表面
１６  防食層
１７  不動態化浴
２１  発電機フリーホイール・ベルト車
２２  車輪胴体
２３  Ｖ形リブ
【図１】
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【図２ａ】
2009523909.tif 000004
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009523909.tif 000010
2009523909.tif 000011
2009523909.tif 000012
2009523909.tif 000013
2009523909.tif 000014
2009523909.tif 000015
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