(57)【要約】【課題】  本発明は、被膜対象物への接着力が高く、素材を選ばずに様々な対象物に利用できるSiOx被膜組成物を提供することにある。【解決手段】  低炭素Si添加鋼を800〜1200℃の温度範囲内で高温酸化し、生成した酸化物をハロゲン単体及びハロゲン化物を含んだ有機溶媒系溶解液中に溶解して得られることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低炭素Si添加鋼を800〜1200℃の温度範囲内で高温酸化し、生成した酸化物をハロゲン単体及びハロゲン化物を含んだ有機溶媒系溶解液中に溶解して得られることを特徴とするSiOx被膜組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体や液体、あるいは物理的衝撃等からの対象物の保護を目的に利用されるSiOx被膜組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
SiOx被膜（酸化ケイ素被膜）は、化学的に安定した被膜として様々な分野で広く利用されているが、樹脂製品やビニル製品等の可撓性素材により形成された製品の表面に対しては接着力が弱く、被膜としての適用が難しいことから、現状は金属物を対象とした被膜としての利用に留まっている。
【特許文献１】特開平４−１６５０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、被膜対象物への接着力が高く、素材を選ばずに様々な対象物に利用できるSiOx被膜組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、低炭素Si添加鋼を800〜1200℃の温度範囲内で高温酸化し、生成した酸化物をハロゲン単体及びハロゲン化物を含んだ有機溶媒系溶解液中に溶解して得られることを特徴とする。
【０００５】
SiOx被膜組成物を取り出すための原料となる低炭素Si添加鋼の選定は、特に限定するものではないが、入手のし易さを考慮し、工業的にもっとも利用される0.5%Si添加鋼、1.5%Si添加鋼、3.0%Si添加鋼のいずれかを使用することが望ましく、さらに望ましくは、SiOxの生成量、及び該SiOxによる三次元構造物の形成の２点の観点から、最もバランスのとれた析出が期待できる1.5%Si添加鋼を用いる。また前記低炭素Si添加鋼に対して高温酸化を行う温度範囲外、例えば800℃未満であれば、SiOxの析出までに相当の時間が掛かる上に、析出量が極端に少なくなって被膜としての適用が難しくなり、また1200℃以上であれば、充分なSiOxが析出されるものの、この析出したSiOxが各Si結晶粒の内部にまで入り込んで、当該各Si結晶粒界に沿った網の目状をなさないことで、対象物への吸着力が著しく低下し、従来のように被膜対象物を特定せざるを得なくなる不都合がある。さらに、ハロゲン単体及びハロゲン化物を含んだ有機溶媒系溶解液としては例えば、臭素系、塩素系、ヨウ素系の各ハロゲンのいずれかを問わずに利用できるが、この中でも特にSiOxの析出には、臭素系の有機溶媒溶解液を用いることが望ましい。
【０００６】
このように形成すると、本発明のSiOx被膜組成物による対象物への被膜時、この対象物の表面に、Si結晶粒界に沿ってSiOxによる網目状の三次元構造部分を備えた被膜が積層され、これにより、前記SiOxによる三次元構造部分が被膜対象物の表面に網状に接着することで、対象物への接着力が飛躍的に高まり、この結果、素材を問わずに様々な対象物に対してSiOx被膜を適用できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Si結晶粒界に沿ってSiOxがハニカム状の三次元構造部分として析出した被膜を対象物の表面に積層できることで、該被膜と対象物との接着力が飛躍的に高まり、これにより様々な素材で形成された対象物にSiOxによる被膜を適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のSiOx被膜組成物の具体的な構成について、各図面に基づいて以下に説明する。
【０００９】
まず、本SiOx被膜組成物の製造方法について説明する。
ここで本被膜組成物の原料となる低炭素Si添加鋼として、1.5%Si添加鋼を選択しており、本実施形態ではまず、この1.5%Si添加鋼を1100℃で４時間、電気炉内において大気雰囲気中で高温酸化し、次いで、前記高温酸化を経た1.5%Si添加鋼酸化物の表面全体に生成したSiOx含有部分を切り出し、この切出片をハロゲン単体及びハロゲン化物を含んだ有機溶媒系溶解液中に溶解し、最終的に対象物への被膜の積層後、アセトアニリルとメタノールを用いて被膜表面に残った有機溶媒溶解液を洗浄した。そして被膜対象物の表面に析出したSiOx被膜は図１のように、各Si結晶粒界に沿うと共に前記被膜表面近傍のSi結晶粒１内において、1.5%Si添加鋼中のSiが優先的に酸化してSiOxの三次元構造部分２を形成し、さらに前記三次元構造部分２が被膜全体に編目状に展開している。
【実施例】
【００１０】
＜実験に使用するサンプル、及び準備工程＞
本実験では、0.5%Si添加鋼（サンプル１）、1.5%Si添加鋼（サンプル２）、3.0%Si添加鋼（サンプル３）の計３種類の低炭素Si添加鋼、及びIF鋼（サンプル４）を、それぞれ実験用のサンプルとして選択した。そして前記各合金を縦5mm×横5mm×厚み15mmに切り出し、このサンプルをエメリー紙及びバフ研磨、アセトンによる脱脂洗浄を順次行い、この工程を経た前記各サンプルを次の高温酸化の工程に供した。
＜高温酸化工程＞
高温酸化工程は、前述のすべてのサンプル1〜４について、電気炉内における大気雰囲気中（流量167mm3/s、1373k）でそれぞれ２０時間行っており、特に前記３種類の各Si添加鋼については、さらに電気炉内における燃焼ガス雰囲気中（1373K及び1473K）において4時間継続して実施した。
＜切出工程＞
そして前記高温酸化工程で得られた各サンプル１〜４からの生成酸化物を厚み0.5mm分ほどそれぞれ切り出し、さらに前述にて切り出した各サンプル１〜４に対し、臭素-臭化テトラエチルアンモニウム-アセトニトリル溶液による有機溶媒系溶解法を適用して、非酸化部分のみを溶液中に溶解させた。
＜観察工程＞
前述の切出工程で得られた微視組織の観察と、ここで生成した酸化物相の同定をそれぞれ行った。
【００１１】
前述の各工程を経て得られた微視組織の観察には、光学式顕微鏡BHZ-UMA型（商品名、製造及び販売元：オリンパス光学工業株式会社）を使用し、また、酸化物相の観察と同定には、島津電子線マイクロアナライザEPMA-1400/1500（商品名、製造及び販売元：島津製作所株式会社）、及び、X線マイクロアナライザJXA（商品名、製造及び販売元：日本電子株式会社）を使用した。
【００１２】
＜観察及び同定結果＞
ここで各サンプル１〜４から得られたそれぞれの微視組織の観察及び同定を以下に示す。
【００１３】
「観察結果」
（ａ）  サンプル１「0.5%Si添加鋼」
前述の光学式顕微鏡によりSEM像を撮影し、これを観察した結果、Si結晶粒界に沿ってSiOxが白く且つ帯状の三次元構造物として形成され、対象物に被膜を形成した場合、各Si結晶粒界に沿った肉厚の薄い編目状をなすものが得られた。そして前記帯状のSiOxの厚みは極めて薄く、この帯状物を通して他の組織の一部が確認できるほどであった。
（ｂ）  サンプル２「1.5%Si添加鋼」
同じく光学式顕微鏡によりSEM像を撮影し、これを観察した結果、前記0.5%Si添加鋼と同様、Si結晶粒界に沿ってSiOxが白く且つ帯状の三次元構造物として形成され、対象物に被膜を形成した場合、各Si結晶粒界に沿うくっきりとした編目状をなすものが得られた。そして前記SiOxによる三次元構造物の厚みは、0.5%Si添加鋼で得られた結果よりも遙かに厚みをもった状態で形成されており、さらに、Fe粒の内部においてもSiOxが生成されていた。
（ｃ）  サンプル３「3.0%Si添加鋼」
同じく光学顕微鏡によりSEM像を撮影し、これを観察した結果、前記0.5%Si鋼と1.5%Si鋼とに比べて、Si結晶粒界に沿ってSiOxの厚みが不均一に生成され、具体的には粒界に沿ってSiの酸化が著しく進行した領域と無変化の領域とに分かれており、従って、対象物への被膜形成時には各Si結晶粒界に沿って編目状に形成されるものの、各々のSi結晶粒において僅かに中央部分にSiOx未形成部分が残る程度であると考えられる。
（ｄ）  サンプル４「IF鋼」
同じく光学式顕微鏡によりSEM像を撮影し、これを観察した結果、Feの結晶粒界に沿って酸化物の析出が認められた。そして、この酸化物を分析した結果、酸化鉄を多く含んだ構成をなしており、この中にはSiは含まれていなかった。
【００１４】
「同定結果」
次に、各Si添加鋼及びIF鋼において現出したものを前述のEPMAを用いて面分析した。
この結果、各Si添加鋼の析出物においてはFeはほとんど検出されず、このことからSi結晶粒界に沿って形成されたものは非晶質のSiOxと考えられる。また、各Si添加鋼の面分析結果を比較することで、Si含有量の増加に伴ってSi結晶粒界内に生成するSiOxの割合が次第に増大していくことがわかった。一方、IF鋼は前述した通り、Fe結晶粒界内に不均一な形状をした突起物が多数生成するので、被膜としての適用に難があると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のSiOx被膜組成物を対象物に適用した際に形成された被膜のSEM像である。
【図１】
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