(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
αアルミナ及びγアルミナを有し、ムライトからなる表面層で被覆されていてアルミナを主成分とする第１層と、ポリテトラフルオロエチレン及び下地用の化学物質を含有する下地層となる第２層と、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層と、を有し、前記第１層はアルミニウム又はアルミニウム合金材をアルカリ溶液中に浸漬し高電流及び高電位差によるマイクロアークを印加することにより前記アルミニウム又はアルミニウム合金材を陽極酸化させて形成されたものであることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティング。
【請求項２】
前記第１層は５乃至１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティング。
【請求項３】
前記下地層第２層及び前記ポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層は、総厚で５乃至５０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティング。
【請求項４】
前記アルミナを主成分とする第１層上に前記下地層第２層を形成した後、研磨されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティング。
【請求項５】
前記ムライトからなる表面層は、一部又は全部が除去されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティング。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層コーティングを有するアルミニウム又はアルミニウム合金材。
【請求項７】
前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層コーティングを有するアルミニウム又はアルミニウム合金台所器具。
【請求項８】
アルミニウム又はアルミニウム合金材をアルカリ溶液中に浸漬し高電流及び高電位差によるマイクロアークを印加することにより前記アルミニウム又はアルミニウム合金材を陽極酸化させて、前記アルミニウム又はアルミニウム合金材の上に、ムライトからなる表面層とこの表面層で被覆されたαアルミナ及びγアルミナを有するポーラスな第１層を直接生成する工程と、
前記ポーラスな第１層の上に、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層用の下地層としての、ポリテトラフルオロエチレン及び化学物質を含有する第２層を形成する工程と、
前記第２層の上に、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層を形成する工程と、
このように形成したコーティングを焼成する工程と、
を有することを特徴とする多層コーティングを有するアルミニウム又はアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項９】
前記第２層の形成工程の前に、前記ムライトからなる表面層を研磨してムライトの一部又は全部を除去する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記焼成工程の後に、前記コーティングの一部を研磨する工程を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金材の硬度を高めるための非粘着性の多層コーティング（被覆）に関し、更に、このコーティングが施されたアルミニウム又はアルミニウム合金材、特に、台所用器具に関する。以下、アルミニウム又はアルミニウム合金を総称してアルミニウムという。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム製台所用器具の内面及び／又は外面に形成されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とするコーティングは、疵（スクラッチ）に弱く、耐湿性が低いという欠点を有する。この欠点を回避するために、従来、例えば、アルミニウムの陽極酸化又は熱プラズマスパッタリングにより形成された硬い下地層の表面上に、ＰＴＦＥを主成分とするコーティングを形成することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術は、前記課題を十分に解決するに至っていないという問題点がある。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、耐スクラッチ性及び耐湿性が向上したアルミニウム又はアルミニウム合金材の非粘着性の高硬度多層コーティング、アルミニウム又はアルミニウム合金材及びそれを使用した台所用器具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材の多層コーティングは、αアルミナ及びγアルミナを有し、ムライトからなる表面層で被覆されていてアルミナを主成分とする硬い第１層と、ポリテトラフルオロエチレン及び下地用の化学物質を含有する下地層となる第２層と、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層とを有する。前記アルミナを主成分とする硬い第１層は、アルミニウム又はアルミニウム合金材をアルカリ溶液中に浸漬しこのアルミニウム又はアルミニウム合金材に高電流及び高電位差によるマイクロアークを印加して前記アルミニウム又はアルミニウム合金材を陽極酸化することにより形成される。
また、本発明に係る多層コーティングを有するアルミニウム又はアルミニウム合金材の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金材をアルカリ溶液中に浸漬し高電流及び高電位差によるマイクロアークを印加することにより前記アルミニウム又はアルミニウム合金材を陽極酸化させて、前記アルミニウム又はアルミニウム合金材の上に、ムライトからなる表面層とこの表面層で被覆されたαアルミナ及びγアルミナを有するポーラスな第１層を直接生成する工程と、
前記ポーラスな第１層の上に、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層用の下地層としての、ポリテトラフルオロエチレン及び化学物質を含有する第２層を形成する工程と、
前記第２層の上に、１又は２層以上のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層を形成する工程と、
このように形成したコーティングを焼成する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
アルミナを主成分とする硬い第１層を形成する方法は、例えば、ロシア・ジャーナル・フィジックス・アンド・ケミストリ・オブ・マテリアルズ・プロセッシング（Russian journal Physics and Chemistry of Materials Processing）に、１９８３年に発行されたＦＥＤＯＲＯＶ等の「マイクロアーク酸化により得られたアルミニウム合金の強化表面層の組成及び組織」と題する論文に記載されている。また、１９８９年発行のＭＡＲＫＯＶのＮｏ１２０５９１には「金属及び合金へのコーティングの適用」と題する論文があり、１９９２年発行のＮｏ１７１３９９０には「金属及び合金のマイクロアーク陽極処理」と題する論文がある。
【０００７】
上述の第１層は、αアルミナ(alumina)とγアルミナを有し、ポーラスなムライト(mullite)（シリコ−アルミナ：silico-alumina）からなる表面層で被覆されている。
【０００８】
この硬い第１層は、従来の陽極酸化又は熱プラズマスパッタリングにより得られたアルミナ層よりも、より硬く、より耐湿性が優れている。
【０００９】
本発明者等は、アルミナを主成分とする硬い第１層の上に被着されたＰＴＦＥを主成分とする下地層第２層及び仕上層は、前記アルミナを主成分とする硬い第１層に対する接合力が高く、耐湿性及び耐スクラッチ性が優れたＰＴＦＥベースの非粘着性コーティングとなることを見いだした。本発明の他の特徴及び効果は、以下の説明で明らかになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１はアルミニウム材に硬いアルミナ層を形成する装置を示す模式図、図２は本発明の硬いコーティング層を示す断面図である。
【００１１】
先ず、アルミニウム材、例えば、台所器具に多層コーティングを形成する方法について説明する。
【００１２】
図１に示すように、容器１はアルカリ溶液２を貯留し、このアルカリ溶液２内にアノードとしてのアルミニウム材３及びカソード４が浸漬される。このアノードはその表面を酸化処理すべきアルミニウム材３である。
【００１３】
アルミニウム材３からなるアノードとカソード４には、電源５が接続されており、この電源５により、アルミニウム材３からなるアノードとカソード４との間に、高電位差、例えば、５００乃至１０００Ｖを印加することができる。この電源５はまた高電流の短パルスを発生することができ、これにより、アルミニウム材からなるアノード（アルミニウム材３）の表面を酸化するマイクロアークを形成することができる。このマイクロアークによりアルミニウム材３の表面に陽極酸化膜が形成される。
【００１４】
このようにして、アルミニウム材３の表面上に形成された第１層６は主としてαアルミナと、少量のγアルミナとからなる。この第１層６上には、ポーラスなムライト（シリコ−アルミナ）からなる表面層７が被覆される。
【００１５】
マイクロアークの印加期間に依存して、硬いアルミナ第１層６の厚さは５乃至１００μｍの範囲で変化する。
【００１６】
このアルミナ第１層６は、従来の陽極酸化又は熱プラズマスパッタリングにより形成されたコーティング層よりも、硬く、耐湿性が優れている。この層のビッカース硬さは１５００以上であり、陽極酸化により形成された従来のセラミック層の硬さは高々４５０である。
【００１７】
本発明においては、このようにして形成された硬い第１層６及び表面層７上に、ポリテトラフルオロエチレン及び下地用の化学物質を有する下地第２層８と、１又は２層のポリテトラフルオロエチレンを主成分とする仕上層９．１０とが形成される。下地第２層８及び仕上層９，１０の総厚は５乃至５０μｍである。
【００１８】
下記表１は台所器具にコーティング層を形成した場合の種々の層８，９，１０の組成の例を示す。
【００１９】
【表１】
0003881461.tif 000002
【００２０】
下地第２層８及び仕上層９，１０の形成後、得られた多層コーティング層は、４００乃至４２０℃の温度に、３乃至１０分間焼成される。
【００２１】
ＰＴＦＥを主成分とする下地第２層８，仕上層９，１０はアルミナを主成分とする硬い第１層６及び表面層７に極めて強固に接合される。これはアルミナ第１層６及び表面層７がポーラスな性質を有していることにより説明される。即ち、下地第２層８内のＰＴＦＥ粒子がムライト表面層７の孔内に侵入し、下地第２層８の接合力が著しく高まる。
【００２２】
ＰＴＦＥコーティング層（下地第２層８及び仕上層９，１０）の形成前に、表面層７及びアルミナ第１層６の表面を研磨してムライトの一部又は全部を除去してもよく、これにより、平坦な滑らかな面とすることができる。
【００２３】
また、このＰＴＦＥコーティング層は、上述の如く研磨した後、又は研磨せずに、硬い第１層の上に形成し、前述の如く焼成した後、研磨することもできる。
【００２４】
いずれの場合も同様の効果を得ることができる。このＰＴＦＥコーティング層は耐スクラッチ性が高く、従来のポリテトラフルオロエチレンのコーティング層と同じく非粘着性を有する。これは、ＰＴＦＥがＡｌ2Ｏ3第１層６及びムライト表面層７の厚さ方向の全域に存在する孔内に留まるからである。
【００２５】
本発明は台所器具の非スティックコーティングに特に有効であるが、硬度が高く、耐湿性が優れている滑らかな面が要求されるような種々の部材（例えば、鉄製ホットプレート等）にも同様に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金材の表面に、マイクロアークによるアルミナを主成分とする硬い第１層を形成し、この第１層の上にＰＴＦＥを含む下地第２層及び仕上層を形成することにより、非粘着性の高硬度多層コーティングを設けたので、このアルミニウム又はアルミニウム合金材の耐スクラッチ性及び耐湿性が著しく向上する。このため、本発明はこの多層コーティングを設けたアルミニウム又はアルミニウム合金材を使用して台所用器具を構成することにより、スクラッチを防止でき、耐湿性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム材に硬いアルミナ層を形成する装置を示す模式図である。
【図２】本発明の硬いコーティング層を示す断面図である。
【符号の説明】
１：容器
２：アルカリ溶液
３：アルミニウム材（アノード）
４：カソード
５：電源
６：第１層
７：表面層
８：第２層
９、１０：仕上層
【図１】
0003881461.tif 000003
【図２】
0003881461.tif 000004