(57)【要約】【課題】  カーボン基材の表面に形成される金属層を、金属層の厚さを均一化しながら作業性よく形成できるように構成する。【解決手段】  金属粉２を炭化水素系液体とともにスラリーとし、該スラリーを、予め焼結して形成されたカーボン基材原材１の表面に塗布し、該スラリーが塗布された状態のカーボン基材原材１を焼結して表面に金属層３ａが形成されたカーボン基材３を形成する構成とし、このとき、炭化水素系液体を、熱分解温度が金属層形成時における焼結温度よりも低く、かつ、動粘度が５〜１００平方ミリメートル毎秒の範囲のものに設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属層が形成されたカーボン基材を、予め焼結形成されたカーボン基材の表面に金属粉を付着せしめて焼結することにより形成するにあたり、前記金属粉は、不揮発性、かつ、粘性を有した炭化水素系液体を用いたスラリーとして塗布されることを特徴とするカーボン基材。
【請求項２】
表面に金属層が形成されたカーボン基材は、予め焼結形成されたカーボン基材の表面に、金属粉を不揮発性、かつ、粘性を有した炭化水素系液体に混入したスラリーを塗布し、しかる後、焼結することにより形成したことを特徴とするカーボン基材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２の何れかにおいて、炭化水素系液体の熱分解温度は、金属層形成の焼結温度よりも低温であるカーボン基材またはその製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、炭化水素系液体は、流動パラフィンであることを特徴とするカーボン基材またはその製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、炭化水素系液体の動粘度は、５〜１００平方ミリメートル毎秒（ｍｍ２／ｓ）の範囲であることを特徴とするカーボン基材またはその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータのコンミテータを構成する整流子片等の材料となるカーボン基材およびその製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の内燃機関において、燃料を供給する燃料供給ポンプ用モータを用いているが、燃料をアルコール系燃料とした場合、モータを構成するコンミテータの整流子片を銅製とすると、アルコールにより浸食されてしまうため、アルコールによる浸食のないカーボン基材を用いることが提唱されている。このように、整流子片としてカーボン基材を用いる場合、各整流子片であるカーボン基材に、導電性端子部材（ライザ片）を一体化しなければならないが、カーボン基材は表面の濡れ性が悪く殆どの金属との接合が難しい材料であることが知られており、このため、カーボン基材に導電性端子部材を一体化する手段が要望されている。
【０００３】
そして、カーボン基材と導電性端子部材とを一体化する手段として、カーボン基材の表面に金属層が形成されるようニッケル等によるメッキを施し、該メッキ部分に導電性端子部材を接合したもの（特許文献１）や、カーボン粉末と、該カーボン粉末に対して層状に配される金属粉末と、該金属粉末側に配される導電性端子部材とを一体に焼結すたもの（特許文献２）等が提唱される。しかしながら前者のものはメッキが剥離しやすく必要な強度を確保できないという問題があり、後者のものでは焼結工程が煩雑、かつ、難しいという問題があるうえ、焼結温度を導電性端子部材が変形せず、しかも、金属粉末の融点より低い温度にしなければならないという制限が生じてしまうという問題がある。そこで、これらの問題を解決するべく、予め焼結したカーボン基材を用い、該カーボン基材の表面に金属粉を直接的に付着させ（載せ）、これを所定の温度で焼結することが提唱されている（特許文献３）。
【特許文献１】米国特許公報第５１７５４６３号公報
【特許文献２】特開平８−３０８１８３号公報
【特許文献３】特開２００２−３３８３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のものは、金属粉をカーボン基材の表面に直接的に付着する構成であるため、金属層の厚さを均一にするのが難しい。そこで、金属粉を予め水またはエタノール等の液体に混ぜて泥状（スラリー）とし、このものをカーボン基材の表面に塗布した後、焼結することが提唱されるが、水やエタノールは粘度が低いためカーボン基材表面との密着性が悪く、塗布作業がし難いという問題があるうえ、また、作業中に揮発、乾燥が生じてスラリーの粘度が変化して作業性が悪く、さらに乾燥により金属粉が割れやすくなってカーボン基材の表面からこぼ  れ落ちたり表面以外の箇所に付着してしまう等の不具合が生じて扱いが難しく、作業性に劣るという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、表面に金属層が形成されたカーボン基材を、予め焼結形成されたカーボン基材の表面に金属粉を付着せしめて焼結することにより形成するにあたり、前記金属粉は、不揮発性、かつ、粘性を有した炭化水素系液体を用いたスラリーとして塗布されることを特徴とするカーボン基材である。
請求項２の発明は、表面に金属層が形成されたカーボン基材は、予め焼結形成されたカーボン基材の表面に、金属粉を不揮発性、かつ、粘性を有した炭化水素系液体に混入したスラリーを塗布し、しかる後、焼結することにより形成したことを特徴とするカーボン基材の製造方法である。
請求項３の発明は、請求項１または２の何れかにおいて、炭化水素系液体の熱分解温度は、金属層形成の焼結温度よりも低温であるカーボン基材またはその製造方法である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、炭化水素系液体は、流動パラフィンであることを特徴とするカーボン基材またはその製造方法である。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかにおいて、炭化水素系液体の動粘度は、５〜１００平方ミリメートル毎秒（ｍｍ２／ｓ）の範囲であることを特徴とするカーボン基材またはその製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、金属層の厚さが均一化されるうえ、金属層とカーボン基材の表面との密着性に優れ、塗布作業が容易になり、さらには、長いあいだスラリー状態が維持されて安定した粘度を確保することができ、操作性よくカーボン基材を形成することができる。
請求項２の発明とすることにより、金属層の厚さが均一化されるうえ、金属層とカーボン基材の表面との密着性に優れ、塗布作業が容易になり、さらには、長いあいだスラリー状態が維持されて安定した粘度を確保することができ、操作性よくカーボン基材を形成することができる。
請求項３の発明とすることにより、金属層を形成するための焼結の際に、炭化水素系液体が熱分解されて、金属層の焼結が損なわれないようにすることができる。
請求項４の発明とすることにより、炭化水素系液体の粘度の調整を容易に行うことができる。
請求項５の発明とすることにより、スラリーとカーボン基材との密着性がよく、作業性よく金属層を備えたカーボン基材を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次ぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図面において、１は、予め焼結されたカーボン基材の原材（以降、カーボン基材原材）であって、該カーボン基材原材１の表面には、金属粉２のスラリーが塗布されており、該塗布状態のカーボン基材原材１を予め設定される所定の温度で焼結することで、表面に金属層３ａが形成されたカーボン基材３を形成できるようになっている。
【０００８】
ここで、金属粉２のスラリーを形成するにあたり、スラリーの液体成分としては、不揮発性、且つ、所定の粘性を有した炭化水素系液体が用いられており、これによって、金属粉２のスラリーをカーボン基材原材１の表面に塗布する場合に、粘性を有しているが故にカーボン基材原材１の表面との密着性に優れ、塗布作業が容易になるうえ、不揮発性を有しているが故に塗布作業中に液体が揮発したり蒸発してしまったりすることがなく、長いあいだスラリー状態が維持されて、カーボン基材原材１の表面が乾燥して金属粉２がこぼれ落ちたり、塗布面以外の部位に付着してしまったりするような不具合をなくすことができて、操作性よくカーボン基材３を形成することができる。
【０００９】
さらに、本発明を実施するにあたり、最適な炭化水素系液体としては、動粘度が５〜１００平方ミリメートル毎秒（ｍｍ２／ｓ）の範囲のものに設定されている。また、炭化水素系液体の熱分解温度は、カーボン基材原材１に金属粉２のスラリーを塗布したものを焼結して金属層３ａを形成する際の焼結温度よりも低いものに設定されている。このように、炭化水素系液体の条件を設定することにより、スラリーはカーボン基材原材１の表面に塗布しやすいうえ、スラリーの液体成分が金属層３ａを形成する焼結温度では分解されることになって、金属層３ａにスラリーの残留物が残ることがなく、金属層３ａの形成を何ら損なうことがないようになっている。因みに、このような炭化水素系液体の具体例としては、液状のパラフィン（流動パラフィン）を例示することができる。
【００１０】
つぎに、実験例を示す。
＜実験例１＞
平均粒径１０マイクロメータの金属粉（ＳＵＳ３０４）を３グラム用意し、これを、動粘度５０平方ミリメートル毎秒を有した流動パラフィン１０ミリリットルに混合してスラリーを得、該スラリーを、予め１４００度の温度で２時間のあいだ焼結して形成したカーボン基材原材１の表面に均平状に塗布した。このものを、真空雰囲気下、約１１００度の温度で、１．５時間焼結することにより、表面に金属層３ａが形成されたカーボン基材３が得られた。因みに、金属層の厚さは、凡そ１００マイクロメートルであり、この厚さは、メッキしたものよりも厚く、銅等の金属材料を半田付けするのに充分な厚さであり、しかも、金属層３ａの厚さが均一であることが確認された。
【００１１】
つぎに、前記実験例で得られたカーボン基材３を用い、アルコール類を含有した燃料タンク内に配される燃料ポンプのコンミテータの構成部材である整流子片（セグメント）を実際に形成した。このものは、図２に示すように、カーボン基材３の鉄層３ａに、予め複数のライザ（本発明の導電性端子部材）４の内径側部４ａを半田付け等の接合手段により放射状に接合して形成されており、このものにおいて、鉄層３ａにおけるライザ４の接合は強固になされており、コンミテータＣとしての機能を充分に果すものであることが確認できた。因みに、接合手段としては前述した半田付けの他、ろう付け、嵌合、接着等の手段が考えられる。
尚、コンミテータＣは、外径側にＵ字状のライザ片４ｂが突出形成されたものになっており、該ライザ４をカーボン基材３に接合した状態で、絶縁性の樹脂材をモールディングすることでボス部５が形成されている。
【００１２】
叙述の如く構成された本形態において、カーボン基材３の金属層３ａは、予め焼結されたカーボン基材原材１の表面に、金属粉２を付着させたものを所定の焼結温度で焼結することにより形成されるが、この場合に、金属粉２は、不揮発性であって、かつ、所定の粘性を有した炭化水素系液体を用いたスラリーとして塗布されるので、形成される金属層３ａの厚さを均一化することができる。
しかもこの場合に、金属粉２を粘性のある液体によりスラリーとしたので、カーボン基材原材１の表面との密着性に優れ、塗布作業が容易になるうえ、不揮発性の液体によるスラリーであるため、長いあいだスラリー状態が維持されて安定した粘度を確保することができ、作業中にカーボン基材原材１の表面が乾燥して金属粉２がこぼれ落ちたり、塗布面以外の部位に付着してしまったりするような不具合がなくなって扱いやすく、操作性よくカーボン基材３を形成することができる。
【００１３】
しかも、スラリーの液体成分である炭化水素系液体の熱分解温度は、金属層３ａを形成するための焼結温度よりも低いものに設定されているので、金属層３ａが形成される以前の段階で熱分解されて、金属層３ａの焼結による形成を何ら損なうことはない。
【００１４】
そのうえ、炭化水素系液体としては流動パラフィンを用いることができるので、粘度を調整しやすいため、適宜、カーボン基材３の製造条件に合わせて粘度の調整をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】カーボン基材を説明するパターン図である。
【図２】カーボン基材を用いたコンミテータを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    カーボン基材原材
２    金属粉
３    カーボン基材
３ａ    金属層
【図１】
2005041736.tif 000003
【図２】
2005041736.tif 000004