(57)【要約】  本発明は、被加工物に向かう境界表面および被加工物から離れる方向を向く境界表面を有する単層もしくは多層の被覆を塗布しかつ硬化させることにより金属製被加工物の表面の摩擦係数を調節する方法に関する。少なくとも一種類の結合剤と金属粒子とを各々が有する一層以上の下塗りが、層状に塗付され、下塗りのうちの少なくとも一層は、少なくとも一種類の潤滑剤を有している。防錆被覆における潤滑剤の効率的な用法に対する可能性を提案するために、摩擦係数は、被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成であって、被加工物から離れる方向を向く境界表面におけるそれとは異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成により調節される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に向かう境界表面および被加工物から離れる方向を向く境界表面を有する単層もしくは多層の被覆であって、少なくとも一種類の結合剤と金属粒子とを各々が有する一層以上の下塗りが層状に塗付され、かつ、前記下塗りのうちの少なくとも一層は、少なくとも一種類の潤滑剤を有する単層もしくは多層の被覆を塗付しかつ硬化させることにより、金属製被加工物の表面の摩擦係数を調節する方法であって、
前記摩擦係数は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成であって、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面におけるそれとは異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成により調節される、
ことを特徴とする金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項２】
一定の潤滑剤組成において、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項３】
一定の潤滑剤濃度において、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤組成は、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤組成とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項４】
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤濃度および潤滑剤組成は、前記被加工物に向かう境界表面上の潤滑剤濃度および潤滑剤組成とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項５】
前記潤滑剤組成は、１５０℃未満の融点を有する潤滑剤と、１５０℃以上の融点を有する潤滑剤とを含み、
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃以上の融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度とは異なる、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項６】
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃以上の融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも高い、
ことを特徴とする請求項５に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項７】
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃まで好適には１７０℃までの融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも高い、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項８】
前記少なくとも一種類の潤滑剤は、ハロゲン化炭化水素、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、過フッ化プロピレンおよびペルフルオロアルキルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体（ＭＦＡ）、ＭｏＳ２、窒化ホウ素、グラファイト、フッ化グラファイト、カルナウバ蝋、ポリスルフォン、ポリオレフィン樹脂、特にポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）、それらの混合物、または、それらの組み合わせから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項９】
前記金属粒子は、亜鉛、アルミニウム、スズ、マグネシウム、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、および、それらの混合物および合金から成る群から、フレーク、細粒もしくは粉末、または、それらの組み合わせの形態で選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１０】
前記結合剤は、シラン、シロキサン、ケイ酸塩、チタン酸塩、および、クロムＶＩ化合物、それらの混合物もしくは重合生成物、又は、それらと、エポキシド、ウレタン、アクリル酸塩もしくはポリエステルもしくはそれらの組み合わせとの有機共重合体から成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１１】
結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを、水相もしくは有機相中に備える単層もしくは多層の第１下塗りを、被加工物上に塗付する工程、
続いて、結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを水相もしくは有機相中に各々備える少なくとも一層の更なる下塗りを層状に塗付する工程、を備え、
異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成を有する少なくとも二層の下塗りが使用される、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する。
【請求項１２】
前記被加工物は、前記被覆の塗付の前に、予備処理、特に、洗浄、脱脂、サンドブラスト、空気ブラスト、リン酸処理、荒塗りが施され、又は、接合剤が配備される、
ことを特徴とする請求項１ないし１１いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１３】
前記被覆の塗付の後、単層もしくは多層の上塗りが塗付される、
ことを特徴とする請求項１ないし１２いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１４】
一層以上の下塗りから構成された単層もしくは多層の被覆を有する金属製表面を備えた被加工物であって、
被加工物に向かう境界表面においては、被加工物に向かう境界表面における潤滑剤組成および／または潤滑剤濃度と比較して、異なる潤滑剤組成および／または異なる潤滑剤濃度が与えられる、
ことを特徴とする被加工物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製被加工物（金属製ワークピース）の摩擦係数を調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿気に晒される金属製被加工物の耐用年数（寿命）を延ばすためには、耐食性の被覆（コーティング）が不可欠である。適切な金属（例えば、亜鉛）からなる連続的な金属層、典型的には亜鉛メッキによる被覆に加え、腐食防止の変形例は、被加工物上に液体形態で塗付される防錆剤による被覆である。斯かる防錆剤は、典型的に、結合剤および溶媒と共に、金属粒子を含有している。上記防錆剤を被加工物上に塗付した後、結合剤は加熱下で硬化し、その中に含まれた金属粒子は、金属基材の上方に概略的に連続的な保護層を形成する。
【０００３】
本発明の範囲内において、記述された如く結合剤と金属粒子とを備えて成る防錆剤は、下塗り（ベースコート）と称される。この呼称は、ここでは、液状の防錆剤と、必要に応じて少なくとも一種類の斯かる防錆剤の塗付および硬化により生ずる被覆との両方に対して使用される。
【０００４】
下塗りに適するのは、一方では、酸化の場合において耐候保護層により被覆されるために陽極腐食防止を提供する金属粒子であり、他方では、金属基材よりも劣位でありそれ故に犠牲陽極として作用することから金属基材の露出部分に対しては陰極腐食防止も提供する金属粒子である。両方の種類の保護のためには、上記金属粒子により基材の可及的に完全な被覆を実現することが望ましく、陰極腐食防止のためには金属粒子は相互にかつ上記基材に対して接触することも必要である。と言うのは、上記基材と電気接触する金属粒子のみが犠牲陽極として作用し得るからである。
【０００５】
結合剤は、腐食防止の役割をも果たし得るが、金属粒子による能動的な腐食防止とは対照的に、これは受動的な形式の保護であり、すなわち、拡散阻止層により、腐食の影響は金属基材から可及的に隔離される。
【０００６】
もし、腐食防止よりも特定の表面特性が所望されるなら、この目的のために、下塗りの上に塗付されるべき上塗り（トップコート）が多くの場合に使用される。この上塗りは、多くの場合に一切の金属粒子を含有しないが、含有する場合でも、外観に影響させるためだけであり、能動的な陰極もしくは陽極腐食防止のためではない。例えば、ねじ付き部品等に対する特定用途に対しては、摩擦係数を調節するために上塗りに対して潤滑剤が加えられる。
【０００７】
特に、浸漬回転法で被覆される小寸の大量生産部品に対しては、原則として二層の下塗りが必要である。と言うのは、このようにしてのみ、塗付プロセスに依存して生ずる接触点が補償されるからである。それ故に、大量生産部品に対して商業的に使用されるシステムは、典型的に、二層の腐食防止下塗り層と、摩擦学的特性を調節するための一層もしくは二層の上塗り層とを有している。
【０００８】
上記下塗りに潤滑剤を一体化する選択肢もある。これにより、時間およびコストが節約される。と言うのは、摩擦係数を調節するために別体的な上塗りを使用する必要が無いからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、結果として、表面上における所望の摩擦係数を調節するためには、通常は高度に着色された下塗りに対して、比較的に大量の潤滑剤が加えられねばならない、という不都合がある。この結果、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の如き特に高品質の潤滑剤に対しては高コストとなる。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、防錆被覆における潤滑剤の更に効率的な使用法に対する可能性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記目的は、請求項１に係る金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法により、又、請求項１４に係る金属製被加工物により達成される。
【００１２】
本発明に係る方法によれば、金属製被加工物の表面の摩擦係数を調節するために、単層もしくは多層の被覆が被加工物に対して塗付されかつ硬化される。これのために、少なくとも一種類の結合剤と金属粒子とを各々が有する一層以上の下塗りが層状に塗付される。使用される下塗りのうちの少なくとも一層は、少なくとも一種類の潤滑剤を有する。上記被覆が被加工物に向かう（面する）境界表面および被加工物から離れる方向を向く境界表面により特徴付けられるならば、本発明によれば、上記摩擦係数は、被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成であって、被加工物から離れる方向を向く境界表面におけるそれとは異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成により調節される。
【００１３】
本発明は、一層以上の下塗りで構築された被覆内における潤滑剤の目標とされる限定的で選択的な使用により、被加工物における所望の摩擦学的特性の調節を可能にするという実現に基づいている。
【００１４】
本発明に係る方法においては、異なる濃度および／または組成で潤滑剤を含む一層以上の下塗りが層状に塗付され得るが、このことは、（全ての層ではないが）少なくとも一層の下塗りは一切の潤滑剤を含まないという可能性も包含する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
当業者であれば、原料の製造、特に防錆剤のための金属粒子の製造の間において、潤滑剤としての用法が意図されずに、例えば、オレイン酸もしくはステアリン酸の如き脂肪酸などの特定の潤滑剤が不純物として導入されることが多いことは公知である。これらの物質は原則として、金属粒子の製造の間における補助剤として使用されると共に、粒子に対し、少なくとも痕跡量形態で（at least in trace form）不可避的に付着する。例えば、被覆剤のレオロジを調節するために、たとえばポリエチレン・ワックスなどの少量の粘性ワックスが添加剤として加えられ得る。本発明の範囲内において、斯かる痕跡量の潤滑剤は、１．０重量％未満の潤滑剤を含有する層は潤滑剤なしの層と称される、という意味において無視される。重量による百分率が上述の値であるか、または、それを超えるときにのみ、その層は潤滑剤を含有すると見做される。
【００１６】
本発明に係る方法によれば、潤滑剤、特に固体潤滑剤の非常に効率的な用法が許容される。例えば、下方に位置する領域において潤滑剤は殆どもしくは全く使用されずに、被加工物から離れる方向を向く境界表面であって潤滑剤が摩擦係数の調節に資するという境界表面の近傍において、高濃度で潤滑剤を使用することが可能である。それ故に、潤滑剤の使用は、それが最大の効果を発揮するという領域に限られ得る。これは原則として、被加工物から離れる方向を向く下塗りの外側領域である。被加工物の使用の間において、下塗りの外側面、すなわち被加工物から離れる方向を向く境界表面（もしくは少なくともその一部分）は、典型的に別の被加工物に対する接触表面であることから、たとえばネジとナットとの間の接触点である。摩擦係数は基本的に、この境界表面の領域における潤滑剤濃度により特定されることが示されている。それ故に、本発明によれば、現状技術に係る方法による場合よりも相当に少ない潤滑剤が使用され得る。これにより、特に大量生産部品にとって、被覆されるべき非常に多数の部品を考慮すると、決定的なコスト節約が行われる。
【００１７】
さらに、潤滑剤は、多くの場合に防錆特性を相当に阻害することが示されている。潤滑添加剤、例えばワックス等は、一方では結合剤の連続的薄膜の形成を阻害し得ると共に、他方では金属顔料同士の間にもしくは金属顔料上に析出することで連続的な保護層の形成を阻害する。それ故に、例えば、摩擦係数を調節するために一体化された潤滑剤を備える亜鉛フレーク被覆は、多くの場合、潤滑添加剤なしの類似の被覆よりも腐食防止性が低い。
【００１８】
本発明に係る方法によれば、下塗り中における潤滑剤の濃度を特に被加工物に向かう境界表面において選択的に低く維持するか、又は、そこでは潤滑剤を全く使用しないことが可能であることから、そこでは活性金属粒子の連続的薄膜が形成され得る。そこで使用される金属粒子は完全に能動的な腐食防止に寄与する。と言うのは、潤滑剤の破壊的な影響が無いので、典型的には亜鉛および／またはアルミニウムの粒子である金属粒子同士の必要な接触が保証されるからである。特に、高濃度で潤滑剤が使用される下塗りの各層もまた、それらに含有された金属粒子の故に、能動的な腐食防止に寄与する。このことは、腐食防止のための金属粒子を一切含有しない上塗りにおいてのみ潤滑剤が含有されるという現状技術に係る方法と比較して、決定的な利点である。本発明に係る方法によれば、既に知られた被覆よりも優れた所定の調節可能な摩擦係数を備えた安定的で効果的な防錆被覆がもたらされる。
【００１９】
本発明に係る方法の好適な実施例においては、一定の潤滑剤組成に対して、潤滑剤濃度は、被加工物から離れる方向を向く境界表面における濃度が、被加工物に向かう境界表面上における濃度よりも大きいように変化させられる。既に記述された如く、ここでは、例えば、後に述べられた方の境界表面の領域には潤滑剤が殆どもしくは全く配置されないことから、そこに含有された金属粒子により最適な腐食防止が保証され得ることが想起され得る。同時に、下塗りの外側領域において、すなわち、被加工物から離れる方向を向く境界表面の近傍においては、所定の摩擦係数を保証するためにさらに多量の潤滑剤が存在し得る。
【００２０】
上記方法の更なる好適な変形例においては、一定の潤滑剤濃度の場合、被加工物に向かう境界表面上の潤滑剤組成が、被加工物から離れる方向を向く境界表面上の潤滑剤組成とは異なるように、異なる潤滑剤を用いて被覆の塗付が行われる。したがって、例えば、高品質の潤滑剤（例えば、ＰＴＦＥ）を有する下塗りが、安価な潤滑剤（例えば、ポリエチレン）を有する下塗りの上に塗付され得る。
【００２１】
このようにして、被覆全体における高品質の潤滑剤のみの使用と比較して、コストが節約され得る。安価な潤滑剤の補足的な使用によれば、上側層が損傷を受けた場合でも、下側層内に含有された潤滑剤により被加工物の摩擦学的特性は多くの用途に対して十分な程度まで維持されるという利点が提供される。
【００２２】
上記方法の好適な更なる発展例において、上記潤滑剤組成は、１７０℃未満、好適には１５０℃未満の融点を有する（以下においては低融点潤滑剤と称される）潤滑剤と、１５０℃以上、好適には１７０℃以上の融点を有する（以下においては高融点潤滑剤と称される）潤滑剤とを有し、被加工物から離れる方向を向く境界表面における１５０℃もしくは１７０℃以上の融点を有する潤滑剤の濃度は、被加工物に向かう境界表面における濃度とは異なる。低融点潤滑剤の例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリエチレン（ＰＥ）であり、高融点潤滑剤の例としては、ＰＴＦＥ、硫化モリブデン、グラファイトおよび窒化ホウ素である。したがって、もし結合剤が約１５０℃または１７０℃以上の温度で硬化するなら、この熱硬化プロセスの過程において低融点潤滑剤は溶融してできる限り結合剤と架橋し得る。
【００２３】
上記硬化プロセスの過程で高められた温度下において、原則として下塗り中に粒子として含有される特定の高融点潤滑剤、例えばＰＴＦＥもしくは改質ＰＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、または、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は、或る種の“フローティング（浮動／floating）”を示し、即ちそれらは、被加工物から離れる方向を向く境界表面の方向において外側に移動する。この効果は、本発明に係る方法の範囲内において、上述の境界表面の領域におけるこれらの潤滑剤の更に高い濃度を調節する目的で利用される。
【００２４】
本発明に係る方法の変形例の可能性は多様である。潤滑剤濃度と潤滑剤組成との組み合わせの変形例もまた、被加工物から離れる方向を向く境界表面における前者ならびに後者が、被加工物に向かう境界表面におけるそれらとは異なる如く、想起可能である。それ故に、本発明に係る下塗りは、被加工物の近傍においては例えば２０重量％のＰＥを含有し得るが、それは被加工物から離れる方向を向く境界表面上では１０重量％のＰＶＤＦを含有する。斯かる組み合わせによれば、下塗りの表面損傷の場合においても、実質的に不変の摩擦係数が維持されることが保証され得る。
【００２５】
潤滑剤としては、現状技術から知られる全ての物質が考慮され得ることから、例えば、ハロゲン化炭化水素、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、過フッ化プロピレンおよびペルフルオロアルキルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体（ＷＦＡ）、ＭｏＳ２、窒化ホウ素、グラファイト、フッ化グラファイト、カルナウバ蝋、ポリスルフォン、ポリオレフィン樹脂、特にポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）、それらの混合物、または、それらの組み合わせなどである。ここで、既に記述された如く、層ごとに異なる潤滑剤を使用することも可能である。
【００２６】
使用される金属粒子は、種々のタイプから成り得る。これらは、亜鉛、アルミニウム、スズ、マグネシウム、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、または、それらの合金から構成され得る。異なる金属もしくは合金の粒子を混合することも想起可能である。上記粒子は、フレーク、細粒もしくは粉末、または、それらの組み合わせの形状で存在し得る。亜鉛フレークまたは亜鉛合金フレークは、特に好適な種類の金属粒子を代表する。
【００２７】
本発明に係る方法によれば、現状技術から既に知られる種々の結合剤を有する下塗りが使用され得る。シラン類、特に、有機官能性シラン、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランは、結合剤の重要な基（group）である。シランと共に、シロキサン、例えばメチルオキシポリシロキサン、又は、ケイ酸塩、例えばアルカリシリケートもしくはアルキルシリケートも好適である。特に、上述の結合剤は、アミン系の硬化剤（必要であれば、アミノシラン）と組み合わせて使用され得る。
【００２８】
さらに、チタン酸塩に基づく結合剤が考慮され得る。これらは、典型的に、アルキルチタン酸エステル、例えば、チタン酸テトラブチルの如きモノマエステルだけでなく、チタン酸ポリブチルの如きポリマをも包含する。
【００２９】
例えばクロム酸アンモニウムもしくはクロム酸アルカリ金属の如き塩の形態で加えられ得るクロムＶＩ化合物もまた、結合剤の役割を果たし得る。
【００３０】
上述の結合剤は、水分および／またはアルコールの除去を伴う硬化プロセスの間において重合する。したがって、硬化した被覆中には、これらの結合剤の重合生成物が支配的に見出される。それ故に、この場合に共通のポリマを形成し得る上記結合剤、例えばシランおよびチタン酸塩の混合物も好適である。
【００３１】
さらに、本発明に係る方法によれば、エポキシド、ウレタン、アクリル酸塩（例えば、メチルメタクリレート）および／またはポリエステルの如き有機結合剤は、上述の無機結合剤と組み合わせて有機共重合体として使用され得る。
【００３２】
本発明に係る摩擦係数の調節のためのひとつの可能的な手順としては、結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを備える第1下塗りが、先ず、被加工物上に単層もしくは多層で、水相もしくは有機相にて塗付されることである。続いて、結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを水相もしくは有機相中に各々備える少なくとも一層の更なる下塗りが、層状に塗付される。ここでは、第１下塗りを含め、異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成を有する少なくとも二層の下塗りが使用される。上記各々の被覆工程の後、塗付された被覆の熱硬化が行われ得るか、代替的に、上記方法の単一工程において各層が全体的に硬化される。
【００３３】
ここで、上記手順は、たとえば以下の如くとされ得る。三層の下塗りが相次いで塗付され、その場合に各下塗りは、結合剤に加え、十分な腐食防止を保証するために金属粒子を含有する。一切の潤滑剤を含有しない第１下塗りが塗付される。続いて、その上に、潤滑剤として硫化モリブデンを備える更なる下塗りが塗付される。最後に、潤滑剤としてＰＴＦＥを含有する第３下塗りが塗付され、その後、その三層の被覆の熱硬化が行われる。
【００３４】
上述の成分と共に、現状技術から知られる如く、たとえば、増粘剤、消泡剤、湿潤剤、界面活性剤、充填剤、または、着色顔料などの更なる添加剤が個々の下塗りに対して加えられ得る。
【００３５】
現状技術から知られる如く、本発明に係る方法によれば、被加工物は被覆の塗付の前に予備処理されることが好適である。ここでの可能的な処理方法は、洗浄、脱脂、食刻、サンドブラスト、圧縮空気ブラスト、および／または、リン酸処理である。
【００３６】
本発明の更なる発展例においては、単層もしくは多層の被覆上に、標準的な（習用の）単層もしくは多層の上塗りが塗付されることが提案される。この点に関し、結合剤を備えるが能動的な腐食防止のための金属顔料は一切含有しない各被覆は上塗りと呼称され、すなわち、“上塗り（top coat）”と“シール（sealing）”との間に違いは無い。現状技術から知られる如く、上塗りは、選択的に潤滑剤を含有し得る。上塗りは、着色顔料、および、当業者に公知の他の成分と共に、“金属外観”を生み出すための一定量の金属粒子を含有するという可能性が存在する。
【００３７】
以下においては、例示的実施例を用いて本発明の機能性が説明される。
【実施例１】
【００３８】
スチールネジを被覆するために、３つの溶液槽には、下塗りＡ，Ｂ，及びＣが準備される。各々の溶液槽は、以下の如く生成される。
【００３９】
適度に攪拌し乍ら、４．６重量％のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよび０．９重量％のホウ酸に対し、２９．２重量％の脱イオン水が混合される。３時間の攪拌の後、更なる４５．１重量％の脱イオン水と、３９５のモル質量および２０／２０℃における１．０２９８の比重を有する２．３重量％の非イオン性エトキシル化ノニルフェニル湿潤剤（“ＮＥＮＮ”）、および、６１６のモル質量および２０／２０℃における１．０５７の比重を有する２．３重量％のＮＥＮＮの湿潤剤混合物とが、上記混合物に対して加えられる。次にこの混合物に対し、更なる３．１重量％の上述のシラン、６．３重量％のアセトン、および、１．１重量％の１−ニトロプロパンが加えられる。これに対し、亜鉛ペーストおよび粉末ＰＴＦＥが各々、溶液槽に依存した異なる重量％にて加えられる。フレーク形態である上記亜鉛は、約０．１〜０．５μｍの粒子厚みと、約８０μｍの個別粒子の最長寸法とを有する。引き続き、使用された各物質は、約９６０ｒｐｍで作動されるコールズ・ディゾルバ（Cowles dissolver）内で約３時間に亘り混合される。結果的な混合物に対し、次に、攪拌が１時間継続されながら、０．６重量％の２−（トリデシル）スルホ琥珀酸ナトリウム(陰イオン性の湿潤剤)が加えられ、混合は約１２時間に亘り継続される。このようにして得られた被覆剤が６日間熟成された後、攪拌しながら、更なる４．５重量％のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが加えられる。
【００４０】
亜鉛ペーストおよびＰＴＦＥの重量％は、（１００重量％の完成下塗りに対して）それらが以下の如く各溶液槽内に含まれるように選択される：
−溶液槽Ａは、３５重量％の亜鉛ペースト、および、ＰＴＦＥなし；
−溶液槽Ｂは、３５重量％の亜鉛ペースト、および、１重量％のＰＴＦＥ；および、
−溶液槽Ｃは、３５重量％の亜鉛ペースト、および、３重量％のＰＴＦＥ。
【００４１】
スチールネジは、９ｇのリン酸カリウムおよび２７ｇの水酸化カリウムが１リットルの水に溶解されたという水で構成された洗浄溶液中で７５℃にて脱脂されてから、水道水により洗浄された。上記脱脂および洗浄手順は再び反復されてから、ネジは乾燥される。
【００４２】
被覆のために、ネジは、溶液槽Ａ内に浸漬されるワイヤバスケット内に載置される。次に該バスケットは上記溶液槽から引き上げられ、余分な下塗りは、各々が１０秒間持続する２回の遠心分離操作により３００ｒｐｍにて遠心分離される。
【００４３】
その後、ネジは上記バスケットから取出され、結合剤は加熱炉内で70℃にて10分に亘り予備乾燥され、引き続いて３２０℃にて３０分に亘り硬化される。
【００４４】
上記第１層の硬化の後、ネジは第２のワイヤバスケット内で溶液槽Ｂ中に浸漬される。引き続き、既に述べられた遠心分離および硬化の手順が反復される。
【００４５】
最後に、述べられた被覆、遠心分離および硬化の手順が、溶液槽Ｃ中の下塗りを以て反復される。
【００４６】
その結果は、約３０μｍの厚みを有する非常に薄寸の被覆であり、これは、一方では優れた腐食防止特性を有すると共に、他方では摩擦係数の厳密な調節を許容する。
【実施例２】
【００４７】
スチールネジを被覆するために、３つの溶液槽には、下塗りＤ，Ｅ，及びＦが準備される。各々の下塗りのために、以下の成分を有する結合剤が生成される。
【００４８】
トリメトキシビニルシラン：９．８重量％
チタン−エチルヘキサノラート（テトラ−２−エチルヘキシル・チタネート）：２４．９重量％
Ｎ−ブチルポリチタネート（チタンテトラブタノラート、ポリマ）：３６．８重量％
アルコール：１４．５重量％、および、
沈殿防止剤：合計で１１．４重量％。種々の沈殿防止剤が使用され、ここでは、２．６重量％のアモルファスシリカ、３．１重量％の塗料添加剤Ｙ２５ＳＮ（アシュランド社［Ashland］）、および、エヴァルト・デルケン社（Ewald Doerken AG）からのアルコール中で１１％のEthocell ４５溶液を５．７重量％である。
湿潤剤および分散剤：芳香族炭化水素中におけるDisperbyk １６０の２０％溶液(デルケン社)を２．６重量％
合計：結合剤として１００重量％。
【００４９】
腐食防止特性を調節するために、約４μｍの亜鉛粒子の平均直径を有する亜鉛ペースト(亜鉛ペースト：１０重量％の有機溶媒を有するペースト中に混合された９０重量％の亜鉛粉末)、および、アルミニウム・ペーストが使用される。ここで、亜鉛ペースト：アルミニウム・ペーストの重量比は５５：２である。上記金属粒子ペーストと共に、結合剤に対しては潤滑剤が選択的に加えられ、その場合に重量％は、以下に記述される如く下塗りに依存して変化する。
【００５０】
上記下塗りの各々は、一体化されて連続的に可変的な攪拌器を備えた加熱可能かつ冷却可能な混合槽内で生成される。結合剤のための上述された各成分、および、金属ペーストおよび潤滑剤は、攪拌しながら相次いで、特定されたシーケンスにて調製容器内で相互に混合される。温度は＋５℃と＋６０℃との間である。攪拌器は１，０００ｒｐｍに設定され、内容物は各成分の添加後に５分に亘り混合される。
【００５１】
金属ペーストおよび潤滑剤の重量％は、各溶液槽が以下の如く含むように選択される：
各々が１００重量％の下塗りに対して、
−溶液槽Ｄは、５７重量％のペースト、および、潤滑剤なし；
−溶液槽Ｅは、５７重量％のペースト、および、５重量％のポリエチレン；および、
−溶液槽Ｆは、５７重量％のペースト、および、２重量％のＰＴＦＥ。
【００５２】
実施例１と同様に、スチールネジは３つの溶液槽中で連続的に被覆される。ここでは、個々の層の各々の硬化は２００℃の目標温度にて３０分以内に行われる。
【００５３】
その結果は、優れた腐食防止特性を備えた被覆であり、その場合に摩擦係数はＰＴＦＥを有する外側層により厳密に調節される。ポリエチレンを有する中間層の存在により、上記外側層が損傷を受けた場合でさえも、十分に確定的な摩擦学的特性が保証される。
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月19日(2011.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に向かう境界表面および被加工物から離れる方向を向く境界表面を有する単層もしくは多層の被覆であって、少なくとも一種類の結合剤と金属粒子とを各々が有する一層以上の下塗りが層状に塗付され、かつ、前記下塗りのうちの少なくとも一層は、少なくとも一種類の潤滑剤を有する単層もしくは多層の被覆を塗付しかつ硬化させることにより、金属製被加工物の表面の摩擦係数を調節する方法であって、
前記摩擦係数は、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面におけるよりも前記被加工物に向かう境界表面における方が低い潤滑剤濃度により調節される、
ことを特徴とする金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項２】
一定の潤滑剤組成において、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項３】
前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤組成は、前記被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤組成とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項４】
前記潤滑剤組成は、１５０℃未満の融点を有する潤滑剤と、１５０℃以上の融点を有する潤滑剤とを含み、
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃以上の融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度とは異なる、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項５】
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃以上の融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも高い、
ことを特徴とする請求項４に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項６】
前記被加工物から離れる方向を向く境界表面において１５０℃まで好適には１７０℃までの融点を有する潤滑剤濃度は、前記被加工物に向かう境界表面における潤滑剤濃度よりも高い、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項７】
前記少なくとも一種類の潤滑剤は、ハロゲン化炭化水素、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、過フッ化プロピレンおよびペルフルオロアルキルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体（ＭＦＡ）、ＭｏＳ２、窒化ホウ素、グラファイト、フッ化グラファイト、カルナウバ蝋、ポリスルフォン、ポリオレフィン樹脂、特にポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）、それらの混合物、または、それらの組み合わせから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項８】
前記金属粒子は、亜鉛、アルミニウム、スズ、マグネシウム、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、および、それらの混合物および合金から成る群から、フレーク、細粒もしくは粉末、または、それらの組み合わせの形態で選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項９】
前記結合剤は、シラン、シロキサン、ケイ酸塩、チタン酸塩、および、クロムＶＩ化合物、それらの混合物もしくは重合生成物、又は、それらと、エポキシド、ウレタン、アクリル酸塩もしくはポリエステルもしくはそれらの組み合わせとの有機共重合体から成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１０】
結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを、水相もしくは有機相中に備える単層もしくは多層の第１下塗りを、被加工物上に塗付する工程、
続いて、結合剤と、金属粒子と、選択的に潤滑剤とを水相もしくは有機相中に各々備える少なくとも一層の更なる下塗りを層状に塗付する工程、を備え、
異なる潤滑剤濃度および／または潤滑剤組成を有する少なくとも二層の下塗りが使用される、
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する。
【請求項１１】
前記被加工物は、前記被覆の塗付の前に、予備処理、特に、洗浄、脱脂、サンドブラスト、空気ブラスト、リン酸処理、荒塗りが施され、又は、接合剤が配備される、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１２】
前記被覆の塗付の後、単層もしくは多層の上塗りが塗付される、
ことを特徴とする請求項１ないし１１いずれか一つに記載の金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法。
【請求項１３】
一層以上の下塗りから構成された単層もしくは多層の被覆を有する金属製表面を備えた被加工物であって、
被加工物に向かう境界表面においては、被加工物から離れる方向を向く境界表面における潤滑剤濃度と比較して、より低い潤滑剤濃度が与えられる、
ことを特徴とする被加工物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
湿気に晒される金属製被加工物の耐用年数（寿命）を延ばすためには、耐食性の被覆（コーティング）が不可欠である。亜鉛メッキされた被加工物又は電気メッキによって金属層で覆われた被加工物のために、ＵＳ２００７／０１９６６３２Ａ１では、被加工物の表面近傍で潤滑剤の高い含有量を示す一方で被加工物の表面からさらに離れたコーティング層が潤滑剤の減少した含有量を示す多層コーティングが開示されている。亜鉛メッキされた表面又は電気的に沈積された金属層の上に適用されるコーティング層は、耐摩耗性ではないため、外側のコーティング層内の潤滑剤は政略的に使用されることができないものと想定される。適切な金属（例えば、亜鉛）からなる連続的な金属層、典型的には亜鉛メッキによる被覆に加え、腐食防止の変形例は、被加工物上に液体形態で塗付される防錆剤による被覆である。斯かる防錆剤は、典型的に、結合剤および溶媒と共に、金属粒子を含有している。上記防錆剤を被加工物上に塗付した後、結合剤は加熱下で硬化し、その中に含まれた金属粒子は、金属基材の上方に概略的に連続的な保護層を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、上記目的は、請求項１に係る金属製被加工物の摩擦係数を調節する方法により、又、請求項１３に係る金属製被加工物により達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る方法によれば、金属製被加工物の表面の摩擦係数を調節するために、単層もしくは多層の被覆が被加工物に対して塗付されかつ硬化される。これのために、少なくとも一種類の結合剤と金属粒子とを各々が有する一層以上の下塗りが層状に塗付される。使用される下塗りのうちの少なくとも一層は、少なくとも一種類の潤滑剤を有する。上記被覆が被加工物に向かう（面する）境界表面および被加工物から離れる方向を向く境界表面により特徴付けられるならば、本発明によれば、上記摩擦係数は、被加工物から離れる方向を向く境界表面におけるよりも被加工物に向かう境界表面における方が低い潤滑剤濃度により調節される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る方法によれば、潤滑剤、特に固体潤滑剤の非常に効率的な用法が許容される。下方に位置する領域において潤滑剤は殆どもしくは全く使用されずに、被加工物から離れる方向を向く境界表面であって潤滑剤が摩擦係数の調節に資するという境界表面の近傍において、高濃度で潤滑剤を使用することが可能である。それ故に、潤滑剤の使用は、それが最大の効果を発揮するという領域に限られ得る。これは原則として、被加工物から離れる方向を向く下塗りの外側領域である。被加工物の使用の間において、下塗りの外側面、すなわち被加工物から離れる方向を向く境界表面（もしくは少なくともその一部分）は、典型的に別の被加工物に対する接触表面であることから、たとえばネジとナットとの間の接触点である。摩擦係数は基本的に、この境界表面の領域における潤滑剤濃度により特定されることが示されている。それ故に、本発明によれば、現状技術に係る方法による場合よりも相当に少ない潤滑剤が使用され得る。これにより、特に大量生産部品にとって、被覆されるべき非常に多数の部品を考慮すると、決定的なコスト節約が行われる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係る方法によれば、一定の潤滑剤組成に対して、潤滑剤濃度は、被加工物から離れる方向を向く境界表面における濃度が、被加工物に向かう境界表面上における濃度よりも大きいように変化させられる。既に記述された如く、ここでは、例えば、後に述べられた方の境界表面の領域には潤滑剤が殆どもしくは全く配置されないことから、そこに含有された金属粒子により最適な腐食防止が保証され得ることが想起され得る。同時に、下塗りの外側領域において、すなわち、被加工物から離れる方向を向く境界表面の近傍においては、所定の摩擦係数を保証するためにさらに多量の潤滑剤が存在し得る。
【国際調査報告】
2011513674.tif 000002
2011513674.tif 000003
2011513674.tif 000004
2011513674.tif 000005
2011513674.tif 000006
2011513674.tif 000007