(57)【要約】【課題】  耐摩耗性，耐食性，耐疵性及び軽量性に富む溶射アルミニウム部材及びその表面処理方法を提供すること。【解決手段】  アルミニウム材の所定箇所に、組成がＳｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％である溶射層を設けたアルミニウム部材を形成した後、溶射層を含むアルミニウム材の表面に陽極酸化処理を施して、アルミニウム材の表面に、溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜を形成する。【選択図】    図１
2005089787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材の所定箇所に溶射層を形成する溶射アルミニウム部材であって、
上記溶射層の組成は、Ｓｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％であり、上記アルミニウム材の表面には、上記溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜が形成されていることを特徴とする溶射アルミニウム部材。
【請求項２】
請求項１記載の溶射アルミニウム部材において、
上記溶射アルミニウム部材が、搬送体との接触面に溶射層を形成した搬送用レールであることを特徴とする溶射アルミニウム部材。
【請求項３】
アルミニウム材に溶射層を形成するアルミニウム部材の表面処理方法であって、
上記アルミニウム材の所定箇所に、組成がＳｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％である溶射層を設けたアルミニウム部材を形成した後、上記溶射層を含む上記アルミニウム材の表面に陽極酸化処理を施して、上記アルミニウム材の表面に、上記溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする溶射アルミニウム部材の表面処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の溶射アルミニウム部材の表面処理方法において、
上記溶射アルミニウム部材が、搬送体との接触面に溶射層を形成した搬送用レールであることを特徴とする溶射アルミニウム部材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶射アルミニウム部材及びその表面処理方法に関するもので、更に詳細には、例えば、クリーンルーム等の建造物内の天井若しくは床面あるいは装置間を走行する搬送体の搬送用レール等のアルミニウム部材の摺動面（接触面）に溶射層を設け、摺動面以外の面に陽極酸化皮膜を形成した溶射アルミニウム部材及びその表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クリーンルーム等に使用される搬送用レールは、耐摩耗性，耐食性，耐疵性及び軽量性が同時に求められており、アルミニウム材例えばアルミニウム押出形材の摺動面（搬送体との接触面）に例えば珪素（Ｓｉ）を含有するアルミニウム合金の溶射層を設けて使用することが試みられている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３１９３５（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、アルミニウム材へ耐食性や耐疵性を付与するには、陽極酸化処理を施すのが一般的である。そのため、従来では、アルミニウム材に陽極酸化処理を施してアルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成した後、サンダー等の切削工具を用いて摺動面の陽極酸化皮膜を削り落し、アルミニウム材の摺動面以外の表面をマスキングテープで被覆した状態で、摺動面をショットブレストによって研磨した後、プラズマ溶射又は超高速フレーム溶射等によって摺動面に溶射層を形成していた。したがって、溶射アルミニウム部材の作製に多くの手間と時間を要するという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、耐摩耗性，耐食性，耐疵性及び軽量性に富む溶射アルミニウム部材及びその表面処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明の溶射アルミニウム部材は、アルミニウム材の所定箇所に溶射層を形成する溶射アルミニウム部材であって、  上記溶射層の組成は、Ｓｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％であり、上記アルミニウム材の表面には、上記溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜が形成されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
また、この発明の溶射アルミニウム部材の表面処理方法は、アルミニウム材に溶射層を形成するアルミニウム部材の表面処理方法であって、  上記アルミニウム材の所定箇所に、組成がＳｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％である溶射層を設けたアルミニウム部材を形成した後、上記溶射層を含む上記アルミニウム材の表面に陽極酸化処理を施して、上記アルミニウム材の表面に、上記溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする（請求項３）。
【０００７】
この発明において、Ｓｉは必須元素であり、溶射層の中にあって微細な初晶Ｓｉを形成し、耐摩耗性を付与するものであって、Ｓｉが１５ｍａｓｓ％未満では初晶Ｓｉが少なくて十分な効果が得られず、また、Ｓｉが４５ｍａｓｓ％を超えると脆化して溶射後のアルミニウム部材としての取り扱いが容易でなくなる。また、Ｓｉ固溶量が０．７％未満では溶射層の表面にＳｉより柔らかい陽極酸化皮膜が形成され易くなり、十分な耐摩耗性が得られなくなる。また、Ｓｉ固溶量が０．７％から飽和固溶量の１．６５％と多くなると、多孔質型皮膜のバリヤー層部分でＳｉの濃縮が起こり、Ａｌ，Ｏ等のイオンが移動しにくくなり、電流がながれにくくなる。この結果、定電流電解をしている場合には、電圧上昇が起こり、定電圧電解をしている場合には、電流の減少が起こる。溶射層をＳｉ固溶量の多い材料一種類で処理する場合には、陽極酸化皮膜が形成されるが、Ｓｉ固溶量が０．６％以下である陽極酸化皮膜の形成し易い展伸材や鋳物材等と同時処理を行うと、電流は電流の流れ易い方にのみ流れるようになり、Ｓｉ固溶量の多い材料には陽極酸化皮膜が形成されにくくなり、形成されても極めて膜厚の薄い陽極酸化皮膜となる。したがって、Ｓｉ固溶量が０．７％以上、ときにはＳｉ固溶量が冷却速度や凝固温度の変動により、最大１６％に達する場合には、溶射層が形成された面には、陽極酸化処理を施しても陽極酸化皮膜は殆ど形成されないので、耐摩耗性が得られる。また、溶射層が形成されていない表面には、陽極酸化処理を施すことによって陽極酸化皮膜が形成される。
【０００８】
この発明において、上記溶射アルミニウム部材は、搬送体との接触面に溶射層を形成した搬送用レールに使用することができる（請求項２，４）。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【００１０】
（１）請求項１記載の発明によれば、アルミニウム材の所定箇所に形成される溶射層の組成を、Ｓｉが１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％とし、アルミニウム材の表面には、溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜を形成することにより、耐摩耗性，耐食性，耐疵性及び軽量性に富む溶射アルミニウム部材を提供することができる。
【００１１】
（２）請求項３記載の発明によれば、アルミニウム材の所定箇所に、組成がＳｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％である溶射層を設けたアルミニウム部材を形成した後、溶射層を含むアルミニウム材の表面に陽極酸化処理を施して、アルミニウム材の表面に、溶射層の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜を形成することにより、従来のように陽極酸化皮膜を削り落す必要がなく、少ない工程で耐摩耗性，耐食性，耐疵性及び軽量性に富む溶射アルミニウム部材を容易に作製することができる。
【００１２】
（３）請求項２，４記載の発明によれば、搬送体との接触面（摺動面）に耐摩耗性、耐疵性を有し、非接触面（非摺動面）に耐食性を有する搬送用レールを提供することができ、例えばクリーンルーム等のような清浄度基準の厳しい場合においても、搬送体の移動（摺動）によってパーティクル等の微細汚染粒子を発生する虞がなく安全に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、アルミニウム部材が例えばクリーンルーム等に使用される搬送用レールに使用される場合について説明する。
【００１４】
この発明に係るアルミニウム部材である搬送用レールＬは、図２に示すように、例えばアルミニウム押出形材にて形成されるアルミニウム材１における搬送体５との接触面（摺動面）｛具体的には、搬送体５の車輪４の転動面｝に、溶射層２が形成され、アルミニウム材１の表面には、溶射層２の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜３が形成されている。
【００１５】
この場合、溶射層２の組成は、Ｓｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有するアルミニウム合金で、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％である。また、溶射層２の表面に形成される陽極酸化皮膜３は極わずかで、０．１μｍ以下であり、非溶射部に形成される陽極酸化皮膜３の厚さは、約２０μｍである。
【００１６】
なお、図２では、搬送用レールＬの上面に溶射層２が形成される場合について説明したが、別の形態として、例えば図３に示すように、アルミニウム材１Ａの上面及び上面に隣接する左右側面に溶射層２を形成して、搬送体５Ａとの接触面（摺動面）を上面と左右の側面の計３箇所とした搬送用レールＬＡとしてもよい。
【００１７】
次に、上記搬送用レールＬ，ＬＡの作製工程について、図１のフローチャートを参照して説明する。まず、搬送用レールの基材となるアルミニウム材１，１Ａを用意し、このアルミニウム材１，１Ａの所定箇所すなわち搬送体との接触面（摺動面）に、上記組成すなわち、Ｓｉを１５〜４５ｍａｓｓ％含有し、Ｓｉ固溶量が０．７〜１６％のアルミニウム合金の溶射素材を、例えばプラズマ溶射によって溶射して溶射厚さが７００μｍの溶射層２を形成する｛溶射処理工程：ステップ１−１｝。次に、グラインダーを用いて摺動面の溶射層２の厚さを５００μｍにする｛研磨処理工程：ステップ１−２｝。
【００１８】
次に、溶射層２が形成されたアルミニウム材１，１Ａを、１５％硫酸、温度２０℃の浴槽に浸漬すると共に、１．５Ａ／ｄｍ2の電流を印加して、陽極酸化処理を施す｛陽極酸化処理工程：ステップ１−３｝。この陽極酸化処理によって、アルミニウム材１，１Ａには、溶射層２の表面に比べて厚い陽極酸化皮膜３が非溶射部の表面に形成される。すなわち、溶射層２の表面に形成される陽極酸化皮膜３の厚さが０．１μｍ以下であるのに対し、非溶射部に形成される陽極酸化皮膜３の厚さは約２０μｍである。このようにし、陽極酸化処理が施された搬送用レールＬ，ＬＡは、沸騰水中に１０分間浸漬されて封孔処理が施される｛封孔処理工程：ステップ１−４｝。その後、乾燥処理される｛乾燥工程：ステップ１−５｝。
【実施例】
【００１９】
次に、この発明に係る溶射アルミニウム部材の耐摩耗性，耐食性及び耐疵性（表面硬度Ｈｖ）を調べるための実験について説明する。
【００２０】
ＪＩＳ６０６３の板材を用意し、Ｓｉアトマイズ粉体の添加率を１０ｍａｓｓ％，１３ｍａｓｓ％，１５ｍａｓｓ％，２０ｍａｓｓ％，３０ｍａｓｓ％，４０ｍａｓｓ％，５０ｍａｓｓ％と変えてプラズマ溶射の試料として、下記条件でプラズマ溶射後、陽極酸化処理を施した。この際、Ｓｉ固溶量は、アトマイズ粉体作成時の冷却速度により、０．４％，０．６％，０．７％，１．６％，８％，１２％，１６％と変化させた。
【００２１】
すなわち、
＜溶射面のサイズ＞
１５０ｍｍ×１５０ｍｍ
＜アトマイズ粉体のサイズ＞
粉体の８０ｍａｓｓ％が１０〜１５０μｍφの範囲である。
【００２２】
＜溶射＞
溶射層厚さ：７００μｍ厚さに溶射後、研磨して５００μｍの厚さとした。
【００２３】
＜陽極酸化＞
１５％硫酸浴，２０℃，１．５Ａ／ｄｍ2
＜封孔＞
沸騰水，１０分
とした。
【００２４】
次に、各試料１〜９について、下記の＜耐摩耗性＞，＜耐食性＞及び＜耐疵性（表面硬度Ｈｖ）＞の測定をした。
【００２５】
＜耐摩耗性（重量減少ｍｇ）＞
ボールオンディスク法
スチールボール６ｍｍφ，１５００ｒｐｍ，５Ｎ荷重
＜耐食性＞
複合腐食試験
ＪＡＳＯ複合サイクル（８時間／サイクル）（１）−（２）−（３）で１サイクル
（１）：５％食塩水噴霧（２時間，温度３５℃）
（２）：乾燥（４時間，温度６０℃，相対湿度２０〜３０％）
（３）：湿潤（２時間，温度５０℃，相対湿度９５％以上）
複合腐食試験後目視による観察
上記測定の結果、表１に示すような結果が得られた。
【００２６】
【表１】
2005089787.tif 000003
【００２７】
上記実験の結果、比較例（試料番号１，２，８）の溶射層の耐摩耗性（重量減少ｍｇ）が、０．８ｍｇ，０．３ｍｇ，０．２ｍｇであるのに対し、本発明例（試料番号３，４，５，６，７）は、溶射層の耐摩耗性（重量減少ｍｇ）は、０．０８〜０．０６ｍｇと極めて少なく優れていることが判った。また、本発明例（試料番号３，４，５，６，７）の非溶射部の耐食性腐食形態は、部分的に軽微なピット状の腐食で膨れ無く、溶射層の界面剥離は観察されなかった。これに対して、比較例（試料番号９）は、溶射層の耐摩耗性に劣り、非溶射部の耐食性腐食形態は、部分的に激しい腐食で膨れが有り、溶射層の界面剥離が発生していることが観察された。また、耐疵性（表面硬度Ｈｖ）において劣っていることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る溶射アルミニウム部材の作製工程を示すフローチャートである。
【図２】この発明に係るアルミニウム部材を搬送用レールに適用した一形態を示す概略断面図である。
【図３】上記搬送用レールの別の形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｌ，ＬＡ  搬送用レール（アルミニウム部材）
１，１Ａ  アルミニウム材
２  溶射層
３  陽極酸化皮膜
４  車輪
５，５Ａ  搬送体
【図１】
2005089787.tif 000004
【図２】
2005089787.tif 000005
【図３】
2005089787.tif 000006