(57)【要約】【課題】耐テンパーカラー性を向上しうる金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜を提供すること。【解決手段】加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の表面処理方法であって、金属部材に、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とし、粒径１μｍ以下のシリカ及びアルミナの少なくとも一方を０．５質量％以上１．５質量％以下含有するコーティング用組成物をディップコーティングして被膜を形成するするコーティング工程と、コーティング工程で得られた被膜を乾燥する乾燥工程と、乾燥された被膜を２００℃以上８００℃以下で焼結して、金属部材に膜厚が０．３μｍを超え２μｍ以下の膜厚の焼結被膜を形成する焼結工程と、を順に行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の表面処理方法であって、
前記金属部材に、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とし、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物のすくなくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有するコーティング用組成物をディップコーティングして被膜を形成するするコーティング工程と、
コーティング工程で得られた被膜を乾燥する乾燥工程と、
乾燥された被膜を２００℃以上８００℃以下で焼結して、前記金属部材に０．３μｍ以上２μｍ以下の膜厚の焼結被膜を形成する焼結工程と、
を順に行う金属部材の表面処理方法。
【請求項２】
前記金属カルボン酸塩付加ポリシラザンが、化１の一般式（Ｉ）
【化１】
2019108565.tif 000006
（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、またはこれらの基以外でケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を表わす。ただし、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のうち少なくとも１つは水素原子である。）で表される単位からなる主骨格を有する数平均分子量が１００以上５万以下のポリシラザンと、
ニッケル、チタン、白金、ロジウム、コバルト、鉄、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、イリジウム、アルミニウムの群から選択される少なくとも一種の金属を含む、金属カルボン酸塩と、
を反応させて得られる、
金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１以上２以下の範囲内かつ数平均分子量が２００以上５０万以下のものである請求項１に記載の金属部材の表面処理方法。
【請求項３】
前記金属部材がコンロにおける五徳である請求項１または２に記載の金属部材の表面処理方法。
【請求項４】
前記金属部材がステンレス鋼製である請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属部材の表面処理方法。
【請求項５】
前記コーティング工程および乾燥工程を複数回行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属部材の表面処理方法。
【請求項６】
金属部材に形成された耐熱性焼結被膜であって、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有する金属カルボン酸塩付加ポリシラザン被膜の焼結体を主成分とし、膜厚が０．３μｍを超え２μｍ以下である耐熱性焼結被膜。
【請求項７】
前記金属部材がコンロにおける五徳である請求項６に記載の耐熱性焼結被膜。
【請求項８】
前記金属部材がステンレス鋼製である請求項６または７に記載の耐熱性焼結被膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱調理機器として高温に晒される金属部材としては、長らく鋳物が用いられていた。しかし近年、加熱調理機器の多様化に伴い、見栄えのしにくい鋳物に代えて光沢面を有する金属を用いたり、琺瑯、メッキ等により表面処理を行ったりして、意匠性を向上することが試みられている。
しかし、金属や上記表面処理は、耐熱性や耐腐食性が十分ではなく、たとえば、コンロの直火に晒される部位では、酸化腐食を起こしたり、琺瑯、メッキ等の被膜にクラックが生じたり被膜自体が溶融したりする問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１に示すように、金属部材の表面にアルミナやセラミクスを溶射、塗布することにより被膜を形成し、耐熱性、耐腐食性を向上する技術が開発されている。
しかし、このような被膜であっても、被膜自体の耐熱性、耐腐食性は向上するものの、金属部材自体が高熱にさらされることにより表面が変色し、着色するという問題があった。このような変色等はテンパーカラーあるいはブルーイングと呼ばれ、金属部材の意匠性を大きく低下させる原因として問題視されている。
【０００４】
そのため、特許文献２〜４等に示されるように、ステンレス鋼にシリカ系化合物の薄膜を形成して、テンパーカラーを抑制する技術が検討されている。
しかし、特許文献２の技術によると耐熱温度が４５０℃程度であること、特許文献３，４の技術によっても耐久性評価が短時間であることから、いずれの技術を採用しても、家庭用での実使用に耐えうる耐久性であるとは言えず、さらなる耐久性の向上が望まれていた。
【０００５】
また、特許文献５に示されるように、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れ、クラックのない緻密な被膜を与えるコーティング用組成物が検討されている。
しかし、このコーティング用組成物により作成される被膜についても、加熱調理機器が使用される高温環境においてクラックが生じやすく、金属部材の耐テンパーカラー性を十分に保障しうるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２２５５１９号公報
【特許文献２】特開２００６−０６３４２７号公報
【特許文献３】特開２０１５−０４４３００号公報
【特許文献４】特開２０１７−１７７５６４号公報
【特許文献５】特開平０６−２９９１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
つまり、シリカ系化合物の薄膜を注意深く作成したとしても、加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の耐テンパーカラー性を十分向上させることは困難である状況にあった。
【０００８】
したがって、本発明は上記実状に鑑み、耐テンパーカラー性を向上しうる金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の金属部材の表面処理方法の特徴構成は、
加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の表面処理方法であって、
前記金属部材に、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とし、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物のすくなくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有するコーティング用組成物をディップコーティングして被膜を形成するするコーティング工程と、
コーティング工程で得られた被膜を乾燥する乾燥工程と、
乾燥された被膜を２００℃以上８００℃以下で焼結して、前記金属部材に０．３μｍ以上２μｍ以下の膜厚の焼結被膜を形成する焼結工程と、
を順に行う点にある。
【００１０】
本発明者らは、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とするコーティング用組成物は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れ、クラックのない緻密な被膜を与えるとされていることから、これを改良して耐テンパーカラー性を向上しうるのではないかと考え、鋭意研究の結果本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とするコーティング用組成物に、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物のすくなくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有させておくことにより、このコーティング用組成物を用いたコーティング工程で得られる被膜は、乾燥後、２００℃以上８００℃以下で焼結することにより、加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の光沢面を損なうことなく、耐テンパーカラー性を発揮させ、かつ、加熱調理機器が使用される高温環境においてクラックの生じにくい耐熱性を発揮させる透明性の高い焼結被膜となることがわかった。
【００１２】
このような金属酸化物およびケイ酸塩化合物のすくなくとも１種以上よりなる混合物の粒子径としては、大きすぎると焼成被膜の透明性を低下させる虞があり、また、コーティング用組成物中における分散性が低下して取り扱い困難となる虞があるため、１μｍ以下とする。
【００１３】
また、焼結被膜は、金属部材の表面に透明な層として存在することになるから、焼結被膜自体が光の干渉により干渉縞を形成し、テンパーカラーと同様の着色を発生してしまうことが考えられる。そこで、コーティング用組成物に対する金属酸化物およびケイ酸塩化合物のすくなくとも１種以上よりなる混合物を添加することにより、干渉縞を抑制する。また、その含有量は、０．５質量％以下であると十分な耐テンパーカラー性を発揮できず、かつ、コーティング用組成物の安定性が不十分になることから、０．５質量％以上とし、１．５質量％を超えると、金属部材の光沢面の質感が損なわれるため、１．５質量％以下とする。
【００１４】
また、乾燥工程は、被膜を焼結工程に供することができる程度に硬化させる程度であれば、特に限定されるものではないが、十分な硬化状態とするため、ディップコーティング完了後６０分以上乾燥することが好ましく、製造効率の面から８０分以下とすることが好ましい。
【００１５】
さらに、焼結工程における焼結温度は、十分な焼結状態とするために、２００℃以上とし、焼結工程中における金属部材への影響を抑制するために、８００℃以下とする。
【００１６】
また、本発明の金属部材の表面処理方法の特徴構成は、
前記金属カルボン酸塩付加ポリシラザンが、化１に示す一般式（Ｉ）
【化１】
2019108565.tif 000002
【００１７】
（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、またはこれらの基以外でケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を表わす。ただし、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のうち少なくとも１つは水素原子である。）で表される単位からなる主骨格を有する数平均分子量が１００以上５万以下のポリシラザンと、
ニッケル、チタン、白金、ロジウム、コバルト、鉄、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、イリジウム、アルミニウムの群から選択される少なくとも一種の金属を含む、金属カルボン酸塩と、
を反応させて得られる、
金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１以上２以下の範囲内かつ数平均分子量が２００以上５０万以下のものである点にある。
【００１８】
ポリシラザンと金属カルボン酸塩を無溶媒または溶媒中で、かつ反応に対して不活性な雰囲気下で反応させることにより、金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１以上２以下の範囲内かつ数平均分子量が２００以上５０万以下の金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを得ることができ、上記構成によると、上述の金属部材の表面処理方法で用いる金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とするコーティング用組成物を形成することができる。
【００１９】
用いるポリシラザンは、分子内に少なくともＳｉ−Ｈ結合、あるいはＮ−Ｈ結合を有するポリシラザンであればよく、ポリシラザン単独は勿論のこと、ポリシラザンと他のポリマーとの共重合体やポリシラザンと他の化合物との混合物でも利用できる。用いるポリシラザンには、鎖状、環状、あるいは架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら複数の構造を同時に有するものがあり、これら単独でもあるいは混合物でも利用できる。
【００２０】
用いるポリシラザンは、上記の如く一般式（Ｉ）で表わされる単位からなる主骨格を有するが、一般式（Ｉ）で表わされる単位は、上記にも明らかな如く環状化することがあり、その場合にはその環状部分が末端基となり、このような環状化がされない場合には、主骨格の末端はＲ１，Ｒ２，Ｒ３と同様の基又は水素であることができる。
【００２１】
用いるポリシラザンの分子量に特に制約はなく、入手可能なものを用いることができるが、金属カルボン酸塩との反応性の点で、式（Ｉ）におけるＲ１，Ｒ２、及びＲ３は立体障害の小さい基が好ましい。即ち、Ｒ１，Ｒ２及びＲ３としては水素原子及びＣ１〜Ｃ５のアルキル基が好ましく、水素原子及びＣ１〜Ｃ２のアルキル基がさらに好ましい。
【００２２】
用いる金属カルボン酸塩は、式（ＲＣＯＯ）ｎＭ〔式中、Ｒは脂肪族基または脂環基で炭素数１〜２２のものを表わし、ＭはＮｉ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ａｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属を表わし、ｎはＭの原子価である。〕で表わされる化合物である。また、金属カルボン酸塩は無水物でも水和物でもよい。
【００２３】
ポリシラザンと金属カルボン酸塩との混合比は、金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１から２になるように、好ましくは０．００１から１になるように、さらに好ましくは０．０１から０．５になる様に加える。金属カルボン酸塩の添加量をこれより増やすとポリシラザンの分子量が上がり過ぎてゲル化し、また、少ないと十分な効果が得られない。
【００２４】
反応は、無溶媒で行なうこともできるが、有機溶媒を使用する時に比べて、反応制御が難しく、ゲル状物質が生成する場合もあるので、一般に有機溶媒を用いた方が良い。溶媒としては、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテル類、芳香族アミン類が使用できる。好ましい溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、クロロホルム、ｎ−ヘキサン、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ピリジン、メチルピリジン等があり、特に好ましい溶媒としてはキシレン、ピリジン、メチルピリジン等があげられる。また反応に対して不活性な雰囲気、例えば、窒素、アルゴン等の雰囲気中において反応を行なうことが好ましいが、空気中のような酸化性雰囲気中でも可能である。
【００２５】
反応温度は広い範囲にわたって変更することができ、例えば有機溶媒を使用する場合には、その有機溶媒の沸点以下の温度に加熱してもよいが、数平均分子量の高い固体を得るには、引続き有機溶媒の沸点以上に加熱して有機溶媒を留去させて反応を行なうこともできる。反応温度は、一般に１５０℃以下にするのが好ましい。
【００２６】
反応時間は特に重要ではないが、通常、１〜５０時間程度である。反応は一般に常圧付近で行なうのが好ましい。本発明において、前記の金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物を用いてコーティング用組成物を調製するには、通常金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物を溶剤に溶解させればよい。
【００２７】
溶剤としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化メタン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼン等のハロゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。好ましい溶媒は、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、１，２−ジオキシエタン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類、ペンタンヘキサン、イソヘキサン、メチルペンタン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の炭化水素等である。
【００２８】
これらの溶剤を使用する場合、前記の金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物の溶解度や溶剤の蒸発速度を調節するために、２種類以上の溶剤を混合してもよい。溶剤の使用量（割合）は採用するコーティング方法により作業性がよくなるように選択され、また金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物の平均分子量、分子量分布、その構造によって異なるので、コーティング用組成物中溶剤は９０質量％程度まで混合することができ、好ましくは１０〜５０質量％の範囲で混合することができる。
【００２９】
また溶剤濃度は金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物の平均分子量、分子量分布、その構造によって異なるが、通常０〜９０質量％の範囲で良い結果が得られる。
【００３０】
また、焼結被膜の焼結時あるいは使用時にクラック（微細なひび割れ）が生じたとしても、クラックの成長は焼結被膜中のシリカ及びアルミナの少なくとも一方を基端、あるいは終端として停止するから、焼結被膜は大きく損傷せず、金属部材にまで酸素を通してしまうことに起因して干渉縞やテンパーカラーが発生するのを助長してしまうのを抑制できる。
【００３１】
コーティング用組成物には、必要に応じて各種顔料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ｐＨ調整剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤、流れ止め剤などを加えてもよい。
【００３２】
本発明によれば、同様にして、上記の如きコーティング用組成物を用いたコーティング方法が提供され、このコーティング方法は上記のコーティング用組成物を金属部材にディップコーティングした後、焼結し珪素−窒素−酸素−金属元素系又は珪素−窒素−酸素−炭素−金属元素系セラミックスから成る被膜を形成させることができる。
【００３３】
このような方法でコーティングし、充分乾燥させた後、加熱・焼結する。この焼結によって金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物は架橋、縮合、あるいは、焼結雰囲気によっては酸化、加水分解して硬化し、強靱な被覆を形成する。上記焼結条件は金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物の分子量や構造によって異なる。昇温速度は特に限定しないが、０．５〜１０℃／分の緩やかな昇温速度が好ましい。好ましい焼結温度は２００℃〜８００℃、さらに好ましくは２５０℃〜３５０℃の範囲である。焼結雰囲気は酸素中、空気中あるいは不活性ガス等のいずれであってもよいが、空気中がより好ましい。空気中での焼結により金属カルボン酸塩とポリシラザンの反応物の酸化、あるいは空気中に共存する水蒸気による加水分解が進行し、上記のような低い焼結温度でＳｉ−Ｏ結合あるいはＳｉ−Ｎ結合を主体とする強靱な被膜の形成が可能となる。被膜が強じんであるから酸素を通さず、金属部材の酸化を防ぐ。
【００３４】
尚、前記金属部材がコンロにおける五徳であってもよい。
【００３５】
金属部材としては、コンロの五徳、天板、ヒータのフレーム等、種々多様なものに適用することができ、耐テンパーカラー性を向上するのに役立てることが可能であるが、特にコンロの五徳は、直接高熱にさらされる金属部材であり、直接目視できる部材でもあるので、金属部材の表面処理方法として適用効果が高い。
【００３６】
尚、前記金属部材がステンレス鋼製であってもよい。
【００３７】
たとえば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼は、加熱調理機器の受熱部分で、金属光沢の意匠性を求められる部分に汎用されており、ステンレス鋼に適した表面処理方法を提供することができれば、産業上の利用価値は高い。
【００３８】
また、前記コーティング工程および乾燥工程を複数回行ってもよい。
【００３９】
コーティング工程および乾燥工程を複数回繰り返して行うと、被膜が複数層にわたって形成されることになる。すると、各焼結被膜の界面で干渉縞が相殺されて減少したり、焼結被膜に含有されるシリカ及びアルミナの少なくとも一方による乱反射等により干渉縞の発生を抑制することができる。
また、ディップコーティングにより形成される被膜の膜厚は、金属部材の表面とコーティング用組成物との親和性によって決まるものであるから、一回のコーティング工程および乾燥工程では、膜厚が不足して十分な耐久性の発揮される膜厚にならない場合もある。そのため、被膜の膜厚を十分な耐久性の発揮される適切な厚さに調整するためにも、複数回行うことによって、適切な膜厚が得られるため好適である。 
【００４０】
また、本発明の耐熱性焼結被膜の特徴構成は、
金属部材に形成された耐熱性焼結被膜であって、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有する金属カルボン酸塩付加ポリシラザン被膜の焼結体を主成分とし、膜厚が０．３μｍを超え２μｍ以下である点にある。
【００４１】
すなわち、耐熱性焼結被膜は、金属カルボン酸塩付加ポリシラザン焼結体を主成分とし耐熱性が極めて高く、そこに、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有するから、耐テンパーカラー性に極めて優れるという特性を有する。また、膜厚が０．３μｍ以上２μｍ以下としたことによって、加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材に対して、光沢を有する外観を保ちながら、耐熱性にも優れたコーティングを形成するものとなる。
【００４２】
尚、前記金属部材がコンロにおける五徳であってもよい。
【００４３】
金属部材としては、コンロの五徳、天板、バーナキャップ、ヒータのフレーム、オーブンの底面等、種々多様なものに適用することができ、耐テンパーカラー性を向上するのに役立てることが可能であるが、特にコンロの五徳は、直接高熱にさらされる金属部材であり、直接目視できる部材でもあるので、耐熱性焼結被膜の適用効果が高い。
【００４４】
尚、前記金属部材がステンレス鋼製であってもよい。
【００４５】
たとえば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼は、加熱調理機器の受熱部分で、金属光沢の意匠性を求められる部分に汎用されており、ステンレス鋼に適した耐熱性焼結被膜を提供することができれば、産業上の利用価値は高い。
【発明の効果】
【００４６】
したがって、取り扱い容易で、耐テンパーカラー性を向上しうる金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜を提供することができるようになった。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明の金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００４８】
〔コーティング用組成物〕
本発明の実施の形態において用いられるコーティング用組成物は、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンを主成分とし、粒径１μｍ以下の金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物を０．５質量％以上１．５質量％以下含有する。
前記金属カルボン酸塩付加ポリシラザンは、種々製品として上市されているものを用いることができ、具体的には、特許文献５に記載の方法で作成することができる。
【００４９】
すなわち、化１の一般式（Ｉ）で表される単位からなる主骨格を有する数平均分子量が１００以上５万以下のポリシラザンと、
ニッケル、チタン、白金、ロジウム、コバルト、鉄、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、イリジウム、アルミニウムの群から選択される少なくとも一種の金属を含む、金属カルボン酸塩と、
を反応させて得られる、
金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１以上２以下の範囲内かつ数平均分子量が２００以上５０万以下のものが好適に用いられる。
【００５０】
以下において、上記反応において、ポリシラザンは４．４％ピリジン溶液とし、金属カルボン酸塩としては、白金−ロジウムの酢酸塩を０．０１ｇ用い（使用量は、金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比として０．０００００１以上２以下）、窒素雰囲気中で２０℃で２時間撹拌しながら反応を行って、溶媒留去後キシレンにて希釈し１０％キシレン溶液としたものに、金属酸化物およびケイ酸塩化合物の１種以上よりなる混合物（平均粒径０．７μｍ）を計０．５質量％以上１．５質量％以下を含有させて、コーティング用組成物Ｘとした。
このようにして作成されたコーティング用組成物は、中に含まれるポリシラザンの数平均分子量が、２００以上５０万以下となることが知られており、この製法に準じて作成されることが望ましいが、上述の製法と完全に同一の条件を求めるものではない。
【００５１】
また、金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物は、いずれか一方でもよく両方用いてもよい。これらの粒径は、０．７μｍ程度以下であると、コーティング用組成物中における分散性がきわめて高く好ましいが、１μｍ以下とすることで、後述の焼結被膜の透明性を低下させることなく、また、コーティング用組成物中における分散性を低下させて取り扱い困難となるのを抑制することができる。
【００５２】
〔表面処理方法〕
金属部材の表面処理方法は、以下の手順で行う。
洗浄処理された金属部材に、上記コーティング用組成物をディップコーティングして被膜を形成するするコーティング工程と、コーティング工程で得られた被膜を乾燥する乾燥工程と、乾燥された被膜を焼結して、金属部材に焼結被膜を形成する焼結工程と、を順に行う。
ここで、コーティング工程と乾燥工程とは、焼結工程後の焼結被膜が０．３μｍを超え２μｍ以下となる厚さの被膜が得られるまで繰り返し行うものとする。
【００５３】
〔金属部材の洗浄処理〕
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の五徳を金属部材として用い、アルカリ水浸漬により脱脂洗浄後、水洗、乾燥により金属部材表面の洗浄処理を行う。アルカリ水浸漬に代えて、芳香族系溶剤を用いて洗浄後アルコール拭き取りを行うこともできる。いずれもＳＵＳ製の部材にめっき処理等を行う際の前処理として知られている方法であり、処理液としても汎用のものが適用できる。また、これらに限らず、種々常法により洗浄処理を行うことができる。
【００５４】
〔コーティング工程〕
コーティング工程では、上記コーティング液に、上記洗浄処理後乾燥された金属部材を浸漬し、所定速度で引揚げ、金属部材表面に被膜を形成する。
【００５５】
下記の例ではいずれも、窒素雰囲気中２０℃でコーティング液に金属部材を浸漬処理して、１．２ｍｍ／秒の引揚速度で行った。尚、引揚速度としては、１ｍｍ／秒以上３ｍｍ／秒以下程度が好ましいと考えられる。
【００５６】
〔乾燥工程〕
コーティング工程で金属部材表面に形成された被膜は、室温にて乾燥される。乾燥時間は、たとえば、室温に応じて調整し、３０分（３０℃）〜６０分（１５℃）とした。尚、後述のようにコーティング工程と乾燥工程とを複数回繰り返す必要のない場合は、これに限らず、一昼夜程度の時間をかけて乾燥を行うことも可能である。
【００５７】
この乾燥工程により金属部材の表面に被膜が形成されるが、この被膜が十分な厚さに達していない場合には、さらに後述の焼結後の焼結被膜の膜厚が０．３μｍを超え２μｍ以下となる厚さになるまで、コーティング工程と乾燥工程とを複数回繰り返す。
【００５８】
〔焼結工程〕
乾燥により、所定膜厚となった被膜は、加熱焼結される。焼結温度は、たとえば３００℃とし、１時間の加熱により、被膜を焼結した。加熱手段は、一般的な恒温槽やヒーター等を用いるものとする。得られた焼結被膜は、約１２００℃の火炎に１５分×３０回晒しても、基材となる金属部材にテンパーカラーの発生しない耐熱性焼結被膜となっていた。
【００５９】
なお、焼結温度は２００℃以上８００℃以下とすることで、焼結工程中における金属部材への影響を最小限に抑制しつつ十分な焼結状態を得ることができる。また、焼結時間は焼結温度により異なるが、３０分を超え６０分以下程度とすることができる。
【００６０】
以下の実施例において、金属部材としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のガスコンロ用の五徳に表面処理を行い、耐熱性焼結被膜を形成した例を具体的に示す。
【００６１】
〔実施例１〕
上記コーティング用組成物Ｘを用いて、金属部材としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のガスコンロ用の五徳に上述のコーティング工程、乾燥工程、コーティング工程、乾燥工程、焼結工程をこの順に行った（被膜２層）ものをサンプルＡとし、
同様に、上述のコーティング工程、乾燥工程、焼結工程をこの順に行った（被膜１層）ものをサンプルＢとし、
コーティング工程、乾燥工程、コーティング工程、乾燥工程、コーティング工程、乾燥工程、焼結工程をこの順に行った（被膜３層）ものをサンプルＣとして作成した。いずれも乾燥時間は６０分とした。これらを、約１２００℃の火炎に１５分×３０回晒す耐火炎試験により、五徳表面に生じるテンパーカラーを目視により評価し、耐テンパーカラー性を比較した。結果を表１に示す。評価は、明らかにテンパーカラーの生じたものを×、生じていないものを○とした。
【００６２】
尚、サンプルＡの焼結被膜は、厚さ約０．７μｍ程度であり、サンプルＢ，Ｃの焼結被膜はそれぞれ厚さ０．３μｍ、２．２μｍ程度であることが、断面のＸ線観察により明らかになっている。
【００６３】
【表１】
2019108565.tif 000003
【００６４】
表１より、焼結被膜の厚さは薄すぎても、厚すぎても十分な耐テンパーカラー性を発揮できず、膜厚が０．３μｍ以上２μｍ以下、より好ましくは、０．５μｍ以上１μｍ以下程度が好ましいことが分かった。また、サンプルＢについては、耐火炎試験によらず干渉縞の発生する場合があり、サンプルＣについては、焼結被膜の透明性が低下している場合があることが確認できた。
【００６５】
〔実施例２〕
次に焼結被膜のサンプルＡの表面処理方法に代えて、乾燥時間を種々変更して得られたサンプルＤ，Ｅ，Ｆを作成し、それぞれの焼結被膜の耐テンパーカラー性を比較した。サンプルＤ、Ｅ、Ｆは、それぞれ、乾燥時間を６０分から、７５分、３０分、１０分に変更して焼結被膜を作成したものである。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2019108565.tif 000004
【００６７】
表２より、乾燥工程における乾燥工程は、短すぎると十分な耐テンパーカラー性が得られないことから、乾燥不十分で焼結すると、被膜が緻密に焼結されていない虞があるものと推定できる。そのため、乾燥工程における被膜の硬化状態を十分なものとするため、ディップコーティング完了後６０分以上乾燥することが好ましく、製造効率の面から８０分以下とすることが好ましい。
【００６８】
〔実施例３〕
次にコーティング用組成物Ｘを用いて作成した焼結被膜のサンプルＡに代えて、コーティング用組成物Ｘに含有される金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物の量を種々変更したコーティング用組成物を用いて作成したサンプルＧ，Ｈ，Ｉを作成し、それぞれの焼結被膜の表面外観を比較した。サンプルＧ，Ｈ，Ｉは、それぞれ、コーティング用組成物Ｘに含有される金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物の量を０．５質量％から、１質量％、３質量％、５質量％に変更したものを用いて焼結被膜を作成したものである。結果を表３に示す。尚、金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物の量を０．５質量％以下としたコーティング用組成物は、取り扱い困難で、安定的な被膜形成が行えなかった。
【００６９】
【表３】
2019108565.tif 000005
【００７０】
表３より、コーティング用組成物に対する金属酸化物およびケイ酸塩化合物の少なくとも１種以上よりなる混合物の含有量は、０．５質量％以下であると十分な耐テンパーカラー性を発揮できず、かつ、コーティング用組成物の安定性が不十分になることから、０．５質量％以上とし、増やしすぎると、金属部材の光沢面の質感が損なわれるため、１．５質量％以下とすることが好ましいことが分かった。また、より好ましくは、０．５質量％以上１質量％以下である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の金属部材の表面処理方法および耐熱性焼結被膜は、たとえば、ガスコンロ等の加熱調理機器用の光沢面を有する金属部材の耐テンパーカラー性を向上するのに用いられる。