JP6928741B2 - 表面に粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体とその製造方法 - Google Patents
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Description
前記粗面化構造が凹凸を有しており、走査型電子顕微鏡写真(200倍以上)により観察したときに前記凹凸の厚さ方向の断面形状が曲面であり、前記凸部の曲面が長さ方向に沿って形成されたしわ状突起、または前記凸部の曲面が長さ方向に沿って線状に形成された複数の独立穴を有しているものであり、
前記非磁性セラミックス成形体が炭化物系の非磁性セラミックス成形体である、表面に粗面化構造を有する非磁性セラミックス成形体を提供する。また本発明は別の実施態様において、このような非磁性セラミックス成形体の製造方法を提供する。
次に本発明の1つの実施態様による、表面に粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体の第1の製造方法を説明する。本発明の1つの実施態様による非磁性セラミックス成形体は、炭化物系の非磁性セラミックス成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して5,000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射して製造することができる。
本発明の1つの実施態様による、表面に粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体の第2の製造方法は、上記した第1の製造方法とは、レーザー光の照射形態が異なるほかは、同じ方法である。
デューティ比(%)=ON時間/(ON時間+OFF時間)×100
デューティ比は、図1に示すL1とL2(すなわち、L1/[L1+L2])に対応するものであるから、例えば10〜90%の範囲から選択することができる。デューティ比を調整してレーザー光を照射することで、図1に示すような点線状に照射することができる。
第1工程では、上記した第1の製造方法または第2の製造方法により表面に粗面化構造を有する非磁性セラミックス成形体を製造する。
有機繊維としては、ポリアミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維)、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維(全芳香族ポリエステル繊維を含む)、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維(セルロース系繊維など)や再生セルロース(レーヨン)繊維などを用いることができる。
第1工程では、第1の製造方法または第2の製造方法により表面に粗面化構造を有する非磁性セラミックス成形体を製造する。第2工程では、第1工程において得た炭化物系の非磁性セラミックス成形体とゴム成形体をプレス成形やトランスファー成形などの公知の成形方法を適用して一体化させる。
エチレン/アクリル酸ゴム(EAM)、ポリクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム(NBR)、水添NBR(HNBR)、スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、エピクロルヒドリン(ECO)、ポリブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(合成ポリイソプレンを含む)(NR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、ブロム化ポリメチルスチレン‐ブテンコポリマー、スチレン‐ブタジエン‐スチレンおよびスチレン‐エチレン‐ブタジエン‐スチレンブロックコポリマー、アクリルゴム(ACM)、エチレン‐酢酸ビニルエラストマー(EVM)、およびシリコーンゴムなどを使用することができる。
1つの実施態様によれば、炭化物系の非磁性セラミックス成形体とゴム成形体との複合成形体の製造方法では、炭化物系の非磁性セラミックス成形体とゴム成形体の接合面に接着剤層を介在させることができる。
第1工程では、第1の製造方法または第2の製造方法により粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体を製造する。第2工程では、金型内に粗面化した炭化物系の非磁性セラミックス成形体の多孔構造部を含む面が上になるように配置する。その後、例えば周知のダイカスト法を適用して、溶融状態の金属を金型内に流し込んだ後、冷却する。
第1工程と第2工程は、上記した「(2−2)粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体とゴム成形体との複合成形体(接着剤層を含む)の製造方法」と同様に実施して、接着剤層を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体を製造する。
第1工程では、上記した第1の製造方法または第2の製造方法により表面に粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体を製造する。
モノマー、オリゴマーまたはそれらの混合物の接触工程としては、炭化物系の非磁性セラミックス成形体の粗面化部分を含めた部分に対してモノマー、オリゴマーまたはそれらの混合物を塗布する工程を実施することができる。モノマー、オリゴマーまたはそれらの混合物を塗布する工程は、刷毛塗り、ドクターブレードを使用した塗布、ローラー塗布、流延、ポッティングなどを単独で使用したり、組み合わせて使用したりすることができる。
またモノマー、オリゴマーまたはそれらの混合物の接触工程は、炭化物系の非磁性セラミックス成形体の粗面化部分を上にした状態で型内部に入れた後、前記型内部にモノマー、オリゴマーまたはそれらの混合物を注入する工程を実施することができる。
ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルアミノ基、ビニルエーテル基、ビニルアリール基、およびビニルオキシカルボニル基などのラジカル重合性基を一分子内に1つ以上有する化合物などが挙げられる。
カチオン重合性モノマーとしては、エポキシ環(オキシラニル基)、ビニルエーテル基、ビニルアリール基などのオキセタニル基等の以外のカチオン重合性基を一分子内に1つ以上有する化合物などが挙げられる。
粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体同士の複合成形体は、例えば、異なる形状の粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体の複数を使用し、それらの接合面に形成させた接着剤層を介して接合一体化させることで製造することができる。前記接着剤層は、炭化物系の非磁性セラミックス成形体の粗面化構造部分に接着剤を塗布するなどして形成することができる。接着剤としては、上記した他の複合成形体の製造で使用したものと同じものを使用することができる。
熱衝撃温度は、加熱された炭化物系の非磁性セラミックス成形体の試験片(4×35×厚さ3mm)を30℃の水中に浸漬したときに破壊された温度である。急激に冷却されたときに内部と表面で生じる温度差により発生する内部応力が試験片の強度を超えたときに破壊される。
表1に示す種類の非磁性セラミックス成形体(10×50×厚さ2mmの平板)の表面に対して、下記の連続波レーザー装置を使用して、表1に示す条件でレーザー光を連続照射して粗面化した。実施例2の炭化ケイ素70質量%/アルミニウム30質量%複合体は、商品名SA701(日本ファインセラミックス(株))を使用した。実施例3の炭化ケイ素50質量%/ケイ素50質量%複合体は、商品名SS501(日本ファインセラミックス(株))を使用した。
発振器:IPG−Ybファイバー;YLR−300−SM
ガルバノミラー SQUIREEL(ARGES社製)
集光系:fc=80mm/fθ=100mm
双方向照射:一方向に1本の溝が形成されるように連続波レーザー光を直線状に照射した後、0.05mmの間隔をおいて反対方向に同様にして連続波レーザー光を直線状に照射することを繰り返した。双方向照射の0.05mmの間隔は、隣接する溝同士の幅の中間位置の間の距離である。
〔引張試験〕
図7に示す複合成形体を用い、引張試験を行ってせん断接合強度(S1)を評価した。引張試験は、ISO19095に準拠し、非磁性セラミックス成形体30側の端部を固定した状態で、非磁性セラミックス成形体30と樹脂成形体31が破断するまで図7に示すX方向に引っ張った場合の接合面が破壊されるまでの最大荷重を測定した。結果を表1に示す。
<引張試験条件>
試験機:島津製作所製AUTOGRAPH AG−X plus (50kN)
引張速度:10mm/min
つかみ具間距離:50mm
Claims (6)
- 表面に粗面化構造を有する非磁性セラミックス成形体であって、
前記粗面化構造が凹部と凸部からなる凹凸を有しており、走査型電子顕微鏡写真(倍率200倍以上で撮影)により観察したときに前記凹凸の厚さ方向の断面形状が曲面であり、前記凹凸の凸部の曲面が長さ方向に沿って形成されたしわ状突起、または前記凹凸の凸部の曲面が長さ方向に沿って線状に形成された複数の独立穴を有しているものであり、
前記凹凸の凸部の先端部の表面粗さ(Ra)が5〜40μmの範囲であり、前記凹凸の凸部と凹部の高低差(Rz)が50〜200μmの範囲であり、
前記非磁性セラミックス成形体が炭化物系の非磁性セラミックス成形体であり、前記炭化物系の非磁性セラミックス成形体が、炭化ケイ素、多孔質の炭化ケイ素の孔内部に金属または半金属が含浸されている複合体であり、前記炭化ケイ素の含有割合が50質量%以上であるもの、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ホウ素から選ばれるものの成形体である、非磁性セラミックス成形体。 - 前記炭化物系の非磁性セラミックス成形体が、厚さが0.5mm以上のもので、熱衝撃温度(JIS R1648:2002)が400〜500℃の範囲のものである、請求項1記載の非磁性セラミックス成形体。
- 前記凹凸の凸部の先端部の厚さ方向の断面形状が、部分円形状または部分楕円形状、請求項1または2記載の非磁性セラミックス成形体。
- 前記凹凸が線状の凸部と線状の凹部が交互に形成されてなるものであり、
前記線状の凸部と前記線状の凹部のそれぞれの幅が20〜100μmであるとき、前記線状の凸部の長さ方向に形成されたしわ状突起の幅、または線状に形成された複数の独立穴の幅が1〜10μmである、請求項1〜3のいずれか1項記載の非磁性セラミックス成形体。 - 前記凹凸のうちの凹部が島状に分散して形成され、前記凹部を除いた部分が凸部であり、
前記凸部の幅が20〜100μmであるとき、前記凸部の長さ方向に形成されたしわ状突起の幅、または線状に形成された独立穴の集合体の幅が1〜10μmである、請求項1〜4のいずれか1項記載の非磁性セラミックス成形体。 - 前記凹凸の凸部の先端部の表面粗さ(Ra)が10〜30μmの範囲であり、前記凹凸の凸部と凹部の高低差(Rz)が60〜180μmの範囲である、請求項1〜5のいずれか1項記載の非磁性セラミックス成形体。
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