TW201823037A - 耐蝕構件 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種耐蝕構件(10)，該耐蝕構件具備：由鋁或鋁合金所構成之基材(16)；類金剛石碳膜(18)，係由在基材(16)表面上形成的非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)所構成；以及塗料(20)，該塗料至少含有填充於類金剛石碳膜(18)的開氣孔(24)內之環氧樹脂。

Description

耐蝕構件
本發明係關於在由鋁或鋁合金構成的基材表面上形成類金剛石碳膜之耐蝕構件。
譬如說：處理食品或飲料之裝置等，皆有接觸到水、鹽水、酸性或鹼性之食品或飲料、清潔劑、殺菌/消毒劑等的情況。於此等環境下為避免產生腐蝕，上述之裝置係均使用具有耐蝕性之耐蝕構件所構成。作為此等耐蝕構件，如日本特開2003-160839號公報所記載，一般而言為不鏽鋼所構成者。
然而，不鏽鋼雖具優異的耐蝕性，唯其於金屬材料中具有高密度，且材料費及加工費趨高。因此，不鏽鋼構成之耐蝕構件有著重量越重，製造成本越高之顧慮。更，由於不鏽鋼的潤滑性低，因此容易產生由凝集所造成的磨損等。即，由於滑動性低，故耐蝕構件亦難以作為與軸承等之配合件一起滑動之軸構件等使用。
於此，日本特開2001-191292號公報提出了一種耐蝕構件，其係於由鋁構成之基材表面，藉由耐酸鋁處理形成陽極氧化膜，或進行氟系樹脂的塗佈以提高耐蝕 性等。相對於不鏽鋼，鋁的密度較低，故可消減材料費、加工費。因此，使用鋁取代不鏽鋼即可降低耐蝕構件之重量及降低成本。
如上所述，於基材上設置陽極氧化膜、氟樹脂塗層之耐蝕構件，在接觸強酸、強鹼等時並無法充分地抑制基材之腐蝕，故有著耐蝕性不足之顧慮。又，就算於基材上設置陽極氧化膜、氟樹脂塗層，亦無法充分提高耐蝕構件之滑動性及耐磨性。更，於基材上藉由高溫烘烤設置氟樹脂塗層時，會有基材溫度提高而導致其硬度降低之顧慮。
本發明之目的主要為提供一種耐蝕構件，其基材之硬度不會降低，亦可減輕重量及降低成本，且可提高滑動性及耐磨性。
本發明之另一目的為提供對於強酸、強鹼等顯示優異的耐蝕性之耐蝕構件。
本發明之一實施狀態為提供一種耐蝕構件，其具備：由鋁或鋁合金所構成之基材；類金剛石碳膜，其係由在前述基材之表面形成的非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)所構成；以及塗料，該塗料至少含有填充於前述類金剛石碳膜的開氣孔內之環氧樹脂。
相較於不鏽鋼等，本發明之耐蝕構件之密度較小，具備由鋁或鋁合金構成之基材，可削減材料費、加工費，而可減輕重量及降低成本。
於該基材表面形成由a-C或a-C：H構成之類金剛石碳膜(下述簡稱為DLC膜)。相較於四面體非晶碳(ta-C)及氫化四面體非晶碳(ta-C：H)，a-C及a-C：H具有比sp3鍵更大比例的sp2鍵，柔軟性較高。
因此，由a-C或a-C：H構成之DLC膜即使對由比較軟的鋁或鋁合金構成之基材表面，能以所望的厚度良好的結合而難以自基材剝離。又，該DLC膜具有高硬度，且具有優異的潤滑性。亦即，於基材上設置有該DLC膜之耐蝕構件，可於長時間內顯示優異的滑動性及耐磨性。
又，在通向DLC膜外部之氣孔的開氣孔中填入塗料。換言之，DLC膜係藉由塗料密封。相對於其他樹脂材料等，該塗料含有較高耐蝕性之環氧樹脂。因此，如上所述，DLC膜難以自基材剝離，並可提高耐蝕構件之耐蝕性。
更且，該塗料可藉由所謂的烘烤處理形成，其中，於形成有DLC膜之基材塗佈含有環氧樹脂、溶劑的樹脂材料並進行加熱。該烘烤處理，例如：可於140至180℃以下的溫度下進行，換言之，可於基材之硬度不降低的溫度下進行。因此，例如，與藉由高溫烘烤設置氟樹脂塗層的情況不同，當設置塗料時，並沒有基材溫度提高，而降低該硬度之顧慮。故，可得到適用作為機械零件之耐蝕構件。
如上所述，該耐蝕構件可藉由具備由鋁或鋁合金構成之基材來減輕重量及降低成本。且，形成於該 基材表面之DLC膜，具有優異的滑動性及耐磨性。更且，由於DLC膜係藉由上述塗料而密封，因此不僅對於水、鹽水，而且對於強酸及強鹼、次氯酸鈉等之滅菌/消毒劑也顯示出優異的耐蝕性。此外，該塗料可在不會降低基材硬度之溫度的情況下設置。
於上述耐蝕構件中，前述塗料較佳為進一步含有氧化鈦及碳黑。於此種情況下，可進一步提高耐蝕構件的耐蝕性，特別係可顯著地提高耐酸性。因此，即使對於強酸，亦可獲得顯示優異的耐蝕性之耐蝕構件。
於上述耐蝕構件中，前述塗料的環氧樹脂、氧化鈦及碳黑之質量比，較佳為5：1：1至20：10：10。於此種情況下，可更加有效地提高耐蝕構件之耐蝕性，尤其是耐酸性。
於上述耐蝕構件中，前述塗料較佳為其進一步含有氧化鉻。於此情況下，可更加有效的提高耐蝕構件中之耐蝕性，特別係可顯著的提高耐鹼性。因此，即使對於強鹼，亦可獲得顯示優異的耐蝕性之耐蝕構件。
於上述耐蝕構件中，前述塗料的環氧樹脂及氧化鉻之質量比較佳為5：1至20：10。於此種情況下，可進一步提高耐蝕構件中之耐蝕性，特別係耐鹼性。
於上述耐蝕構件中，前述類金剛石碳膜較佳為其介由中間層而於前述基材表面上形成，該中間層含有鋁及構成前述類金剛石碳膜的非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)。
如此構成之中間層含有作為基材之構成金屬的鋁，所以相對於基材而言，其能良好地相容，且由於含有構成DLC膜的a-C或a-C：H，所以相對於DLC膜而言，其亦能良好地相容。因此，中間層可堅固地結合於基材及DLC膜雙方。藉由***該中間層，即可將DLC膜與基材堅固地結合。故，可長時間維持基於DLC膜的高硬度及高潤滑性之滑動性及耐磨性，以及基於DLC膜及塗料之優異的耐蝕性。
於上述耐蝕構件中，前述塗料較佳為其形成覆蓋至少一部分前述類金剛石碳膜之塗層。於此種情況下，即使耐蝕構件與酸、鹼接觸，由於至少一部分的DLC膜被塗層覆蓋，從而可有效地避免酸、鹼到達DLC膜或基材。據此，可進一步提高耐蝕構件之耐蝕性。
於上述耐蝕構件中，前述塗料填充於前述開氣孔的狀態下，前述類金剛石碳膜的表面較佳為其具有從前述塗層露出之滑動面。如上所述，為使該DLC膜之優異的滑動性及耐磨性可直接用於DLC膜露出之滑動面，藉由設置該滑動面，可適當地使用耐蝕構件作為滑動構件。此時，由於滑動面中DLC膜之開氣孔也被塗料填充，因此相對於水、鹽水、強酸、強鹼、殺菌/消毒劑(次氯酸鈉)等亦可維持優異的耐蝕性。亦即，該耐蝕構件兼具優異的滑動性及耐磨性，以及耐蝕性。
於上述耐蝕構件中，前述滑動面與配合件一起滑動，前述配合件的材料較佳為不鏽鋼、聚縮醛樹脂、 聚四氟乙烯(PTFE)之任一者。於此種情況下，能有效地抑制滑動面及配合件雙方之間的磨損，以及耐蝕構件的磨損，並能提高耐蝕構件及配合件之耐久性。前述配合件之材料為不鏽鋼時，該不鏽鋼更佳為SUS304、SUS303、SUS316之任一者。
於上述耐蝕構件中，在前述滑動面與前述配合件之間以***氟系油脂者為佳。於這種情況下，可藉由氟系油脂更好地抑制滑動面及配合件的磨損。相較於其他油脂，該氟系油脂具有較優異的耐蝕性。又，藉由使用氟系油脂作為食品機械用的潤滑劑時，例如即使與飲料或食品接觸亦可成為安全的構成。
上述耐蝕構件係可使用作為將前述配合件作為軸承構件之軸構件。該耐蝕構件相對於軸承構件，兼備滑動面的滑動性及耐磨性，且具備整體軸構件之耐蝕性。
上述耐蝕構件較佳係構成處理飲料或食品之裝置。如上所述，由於該耐蝕構件有著優異的耐蝕性，就算接觸到例如：水、鹽水、酸性或鹼性之食品或飲料、清潔劑、殺菌/消毒劑等，亦可有效地防止腐蝕。又，當與飲料或食品接觸時，DLC膜及塗料之任一者亦可成為安全的構成。因此，藉由耐蝕構件構成處理飲料或食品之裝置，可在維持裝置之食品安全性的同時提高耐蝕性，且可減輕重量及降低成本。
結合附圖以說明下述較佳之實施形態例，使上述目的、特徵及優點更臻明確。
10‧‧‧耐蝕構件
12‧‧‧配合件
14‧‧‧滑動軸承裝置
16‧‧‧基材
18‧‧‧類金剛石碳膜(DLC膜)
20‧‧‧塗料
20a‧‧‧塗層
22‧‧‧中間層
24‧‧‧開氣孔
26‧‧‧滑動面
28‧‧‧食品機械用潤滑劑之氟系油脂(氟系油脂)
第1圖係依據本發明之實施型態的耐蝕構件與配合件之主要部分的示意性平面圖。
第2圖係第1圖的耐蝕構件之主要部分的放大剖視圖。
<較佳實施形態例之記載>
以下列舉本發明之耐蝕構件之較佳實施形態，參照附圖進行詳細說明。
本發明之耐蝕構件可適用作為例如：構成處理飲料或食品之裝置者。且，作為前述裝置，可列舉用於包括：飲料或食品原料或產品的混合、捏合、攪拌、粉化、加熱、乾燥、冷卻、填充、包裝、儲存等之機械類。
又，耐蝕構件亦可特別適用作為構成例如：在飲料或食品的混合、攪拌、粉化等中使用之各種加工機械的旋轉軸或直線軸的軸構件。因此，於本實施型態中將說明耐蝕構件係軸構件，除了作為可自由滑動地支撐該耐蝕構件的軸承構件的配合件，及用於食品加工的滑動軸承裝置之構成的示例。然而，適用於耐蝕構件之裝置不限於處理飲料或食品之裝置，且可不具備配合件。又，耐蝕構件及配合件分別不限於軸構件及軸承構件，例如，耐蝕構件可為汽缸體，配合構件可為活塞等。
如第1圖所示，本實施形態之耐蝕構件10係構成旋轉軸的軸構件，與作為軸承構件的配合件12一起 構成滑動軸承裝置14。耐蝕構件10具備基材16、類金剛石碳膜(DLC膜)18及塗層材料20。
基材16係由鋁或鋁合金所構成的實心軸。且，鋁合金之較佳實例係包括由日本工業標準(JIS)標準化的A2017、A6060、ADC12、A5052等。
DLC膜18係由非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)所構成，其介由中間層22而形成在基材16的表面。相較於四面體非晶碳(ta-C)及氫化四面體非晶碳(ta-C：H)，a-C及a-C：H係sp2鍵比sp3鍵更大比例的類金剛石碳。又，a-C僅由碳元素組成，a-C：H含有氫。
又，DLC膜18的較佳厚度為1至4μm，更佳為2.5至3.5μm。DLC膜18的較佳維氏硬度為1000至4000HV，更佳為1400至3000HV。將DLC膜18的厚度及維氏硬度個別設定於上述範圍內，並如後述般可良好地提高耐蝕構件10之滑動性、耐磨性及耐蝕性。
中間層22含有構成基材16之金屬(鋁)，及構成DLC膜18之a-C或a-C：H(以下統稱為DLC)。中間層22係隨著基材16的接近，鋁的組成比增加，而DLC的組成比降低。換言之，係以隨著基材16的遠離，鋁的組成比降低，而DLC的組成比增加者為佳。於此種情況下，中間層22成為鋁/DLC的組成比在其厚度方向上變化的遞變層，可更牢固地分別將基材16和DLC膜18與中間層22接合。中間層22之厚度並無特別限定，只要設定於0.01至1.0μm左右即可。
第2圖係耐蝕構件10之主要部分的放大剖視圖。如第2圖所示，於DLC膜18及中間層22所產生的缺陷中，存在著介由DLC膜18的表面通向外部之開氣孔24。塗料20係至少填充於此類的開氣孔24。亦即，DLC膜18被塗料20密封。
於本實施形態中，塗料20係填充於開氣孔24，同時形成覆蓋DLC膜18的滑動面26之外的部位的塗層20A。且，如後所述般，滑動面26為與配合件12一起滑動之部位。當然，該滑動面26的開氣孔24亦填充著塗料20。塗層20a的厚度可依據耐蝕構件10的用途、形狀、使用環境等適宜設定，例如，當厚度設定為5至30μm時，可良好地提高耐蝕構件10之耐蝕性。
塗料20含有環氧樹脂，且較佳為進一步含有氧化鈦及碳黑、或氧化鉻。當塗料20含有環氧樹脂、氧化鈦及碳黑時，該等較佳的質量比(環氧樹脂：氧化鈦：碳黑)為5：1：1至20：10：10。故，可有效地提高耐蝕構件10之耐蝕性，特別係耐酸性。
另一方面，當塗料20含有環氧樹脂及氧化鉻時，該等較佳的質量比(環氧樹脂：氧化鉻)為5：1至20：10。於此種情況下，可有效地提高耐蝕構件10之耐蝕性，特別係耐鹼性。
如第1圖所示，配合件12係將耐蝕構件10保持為可旋轉滑動的軸承構件，於該配合件12的內周面及耐蝕構件10的滑動面26滑動。配合件12的材料並無特別 限定，例如，以不鏽鋼、聚縮醛樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)等為理想。又，成為配合件12的材質之不鏽鋼較佳為SUS304，SUS330，SUS316等。藉由選擇此等材料，如後所述般可有效地抑制滑動面26及配合件12雙方的磨損，並進一步提高耐蝕構件10及配合件12的耐久性。
如第1圖所示，於耐蝕部件10的滑動面26與配合件12的內周面之間，較佳為填入食品機械用潤滑劑之氟系油脂28以覆蓋該滑動面26。於此種情況下，可藉由氟系油脂28良好地抑制滑動面26及配合件12的磨損。又，相較於其他油脂，該氟系油脂28具有優異的耐蝕性，即使接觸飲料或食品亦可安全使用。
本實施形態的耐蝕構件10基本上係如上所述般構成。以下，對於耐蝕構件10之製造方法的一實例進行說明。
首先，使用氬離子等對基材16進行等離子清洗。由此，可進一步增強稍後形成之中間層22的密合性。其次，藉由使用氬氣等惰性氣體與石墨靶的濺射於基材16形成中間層22及DLC膜18。
且，中間層22及DLC膜18不限於上述方法，可藉由習知方法形成。例如，可採用各種物理氣相沉積法(PVD)形成由a-C構成之DLC膜18，在形成由a-C：H構成的DLC膜18時，可採用各種化學氣相沉積方法(CVD)。
接下來，進行塗佈步驟，其係於DLC膜18 上塗佈用於形成塗料20之樹脂材料。作為形成不含氧化鈦、碳黑、氧化鉻之任一者的塗料20的樹脂材料之較佳例，可舉例含有3質量%之環氧樹脂與餘量的溶劑。
又，作為用以形成含氧化鈦及碳黑的塗料20的樹脂材料之較佳例，可舉例含有5至20質量%之環氧樹脂、1至10質量%之氧化鈦、1至10質量%之碳黑及餘量的溶劑。
更，作為形成含有氧化鉻的塗料20的樹脂材料之優選實例，可舉例含有5至20質量%之環氧樹脂、1至10質量%之氧化鉻及餘量的溶劑。
藉由塗佈步驟，將前述樹脂材料填充到DLC膜18的開氣孔24內，同時藉由該樹脂材料形成覆蓋整體DLC膜18之塗膜。且，該塗佈步驟可採用如：刷塗、輥塗、噴塗、塗佈棒，輥塗機、烘烤塗佈、浸塗等習知的塗佈方法。
其次，塗佈於基材16的樹脂材料，例如：於180℃以下的溫度進行加熱，進行烘烤處理。由此，樹脂材料被固化以形成塗料20。亦即，塗料20係填充於DLC膜18的開氣孔24內，且整體DLC膜被作為硬化塗膜的塗層20a覆蓋。
如此，塗料20係可藉由不使基材硬度降低之於較低溫度下的烘烤處理而形成。因此，例如：與藉由高溫烘烤設置氟樹脂塗層的情況不同，設置塗料20時，不會有因基材16的溫度提高，而導致基材16的硬度降低之 顧慮。
其次，進行去除步驟以除去成為耐蝕構件10之滑動面26的部位的塗料20，使DLC膜18從塗層20a露出。去除步驟可藉由切割、研磨等習知方法進行。
由此，可獲得耐蝕構件10。然後，將配合件12組裝至耐蝕構件10而獲得滑動軸承裝置14，並使得配合件12的內周面於滑動面26上滑動。
如上所述，耐蝕構件10具備由鋁或鋁合金構成的基材16。鋁或鋁合金具有比不鏽鋼等更低之密度，且可降低材料、加工成本。故，藉由設置上述基材16，可降低耐蝕構件10的重量及降低成本。
覆蓋基材16之DLC膜18係由sp2鍵比sp3鍵更多之比例的a-C或-C：H所構成，故，具有高的柔韌性。因此，即使於由較軟質的鋁或鋁合金構成之基材16的表面上亦可形成所望厚度的DLC膜18，且基材16及DLC膜18可良好地接合。又，由於DLC膜18的摩擦係數低而顯示良好的滑動性，且基於其高硬度亦顯示出良好的耐磨性。因此，藉由設置該DLC膜18，可良好地提高耐蝕構件10的滑動性及耐磨性。
在DLC膜18與基材16之間***含有鋁與a-C或a-C：H的中間層22。由於如此所構成的中間層22含有基材16的構成金屬，所以其與基材16可良好地相容；且，由於該中間層22含有構成DLC膜18之a-C或a-C：H，所以其與DLC膜18亦可良好地相容。因此，中間層 22係與基材16及DLC膜18雙方牢固地接合。藉由中間層22的***，基材16可與DLC膜18牢固地接合。因此，可抑制DLC膜18從基材16的剝離，從而於耐蝕構件10之滑動面26上長時間且良好地維持DLC膜之優異的滑動性及耐磨性。
DLC膜18及中間層22係藉由塗料20而密封，除了DLC膜18之滑動面26之部位，進一步被藉由塗料20所構成之塗層20a覆蓋。該塗料20含有比其他樹脂材料等具有更高耐蝕性之環氧樹脂。
藉由使用該塗料20密封，例如即使接觸酸、鹼等時，亦可避免該等溶劑介由開氣孔24到達基材16。又，於覆蓋有耐蝕構件10之塗層20a的部位，可更有效地避免酸、鹼等到達DLC膜18或基材16。因此，該耐蝕構件10不僅對水或鹽水，其對於強酸及強鹼、次氯酸鈉等之殺菌/消毒劑都顯示出優異的耐蝕性。
又，當塗料20復含有氧化鈦及碳黑時，可進一步提高耐蝕構件10的耐蝕性，特別係可顯著地提高耐酸性。故，可獲得對強酸時亦顯示出優異的耐蝕性之耐蝕部件10。
當塗料20復含有氧化鉻時，可進一步提高耐蝕構件10的耐蝕性，特別係可顯著地提高耐鹼性。故，可獲得對強鹼時亦顯示出優異的耐蝕性之耐蝕構件10。
另一方面，於DLC膜18從塗層20a露出之滑動面26上，可直接利用該DLC膜18的優異滑動性及耐 磨性。因此，藉由設置滑動面26，可提高耐蝕構件10的滑動性及耐磨性。由於塗料20充填於滑動面26中的DLC膜18之開氣孔24中，所以即使設置滑動面26，亦可維持優異的耐蝕性。亦即，該耐蝕構件10可兼備優異的滑動性及耐磨性，與耐蝕性。
本發明並不限於上述實施形態，可於不脫離本發明之要旨的範圍內進行各種變化。
例如，上述實施形態之耐蝕部件10中雖備有中間層22，但亦可不備有中間層22。
上述實施形態之耐蝕構件10中雖設置有滑動面26，但亦可在未設置滑動面26的狀態下使用塗層20a覆蓋整個DLC膜18。於此種情況下，由於可特別有效地提高耐蝕構件10的耐蝕性，所以耐蝕構件10除了可作為要求具有高耐蝕性的構件，其亦可適用於滑動構件以外之用途。反之，即使於耐蝕構件10上不設置塗層20a，亦可露出整個DLC膜18。於此種情況下，整個耐蝕構件10亦顯示出優異的滑動性及耐磨性。
下述雖藉由實施例以詳細描述本發明，惟不言而喻，本發明並非限於該種實施例。
實施例1
選擇直徑為10mm，長度為50mm，並經於實心軸表面施以鏡面拋光之包含A6061-T6作為基材16。於該基材16上形成中間層22及DLC膜18之總厚度為2.0至2.2μm。DLC膜18表面的平均維氏硬度為1350HV。且，平均維氏 硬度係依據JIS Z 2244的測試方法測量，當負載為10gf時係三點平均值。至於下述顯示之平均維氏硬度亦是如此。
選自含有下述比例的3.0質量%之環氧樹脂、17.0質量%之二甲苯、11.0質量%之乙苯、5.0至10.0質量%之正丁醇、1.0至5.0質量%之異丁醇、1.0至5.0質量%之乙二醇單丁醚、0.1至1.0質量%之甲醇、0.8質量%之甲醛、16.0質量%之三聚氰胺樹脂、37.0質量%之醇酸樹脂，作為用以形成塗料20之樹脂材料。藉由於DLC膜18上塗佈該樹脂材料並施予烘烤處理，除了以塗料20密封DLC膜18之開氣孔24，形成厚度為22.0至26.0μm之塗層20a，以覆蓋該整個DLC膜18，獲得耐蝕構件10，並將其作為實施例1之測試構件。且，實施例1之塗層20a表面的平均維氏硬度為12HV。
實施例2
選自含有下述比例的5至20質量%之環氧樹脂、1至10質量%之氧化鈦、1至10質量%之碳黑、5至15質量%之二甲苯、15至25質量%之甲基乙基酮、5至15質量%之乙酸2-乙氧基乙酯、10至20質量%之甲苯、1至10質量%之乙二醇單丁醚，作為用以形成塗料20之樹脂材料，及除了將塗層20a之厚度設定為21.0至25.0μm之外，以與實施例1相同的方式獲得耐蝕構件10，並將其作為實施例2之測試構件。亦即，實施例2之測試構件具備含有氧化鈦及碳黑之塗料20。且，實施例2之塗層20a表面的平均維氏硬度為50HV。
實施例3
選自含有下述比例的5至20質量%之環氧樹脂、1至10質量%之三氧化二鉻、15至25質量%之1,2-二氯乙烷、5至15質量%之甲基異丁基酮、5至15質量%之甲基乙基酮、10至20質量%之雙丙酮醇、10至20質量%之乙醇，作為樹脂材料，及除了將塗層20a之厚度設定為25.0至30.0μm之外，以與實施例1相同的方式獲得耐蝕構件10，並將其作為實施例3之測試構件。亦即，實施例3之測試構件具備含有氧化鉻之塗料20。且，實施例3之塗層20a表面的平均維氏硬度為20HV。
實施例4至6
除了選擇A2017作為基材16的材料之外，以與實施例1相同的方式獲得的耐蝕構件10作為實施例4之測試構件。除了選擇A2017作為基材16的材料之外，以與實施例2相同的方式獲得耐蝕構件10作為實施例5之測試構件。除了選擇ADC12作為基材16的材料之外，以與實施例2相同的方式獲得耐蝕構件10作為實施例6之測試構件。
比較例1
為做比較，將僅由與實施例1相同之基材16所構成的測試構件作為比較例1。亦即，比較例1之測試構件不具有中間層22、DLC膜18與塗料20之任一者。
比較例2
將與實施例1相同的方式製造的測試構件作為比較例 2，其不同之處在於未設置塗料20。亦即，比較例2之測試構件的DLC膜18沒有被塗料20密封。
比較例3至5
對與實施例1相同之基板16施予陽極氧化處理，形成厚度為13.0至16.0μm的陽極氧化膜(Al2O3)之測試構件作為比較例3。使用與實施例1相同之塗料20將比較例3的測試構件之陽極氧化膜密封、覆蓋，以形成厚度為22.0至26.0μm的塗層20a，並將其作為比較例4之測試構件。除了選擇與實施例2相同的塗料20之外，與比較例4相同的方式獲得比較例5之測試構件。比較例3至5的測試構件之陽極氧化膜表面的平均維氏硬度為320HV。
比較例6
將與實施例4相同的方式製備的測試構件作為比較例6，其不同之處在於未設置塗料20。亦即，比較例6之測試構件的DLC膜18沒有被塗料20密封。
使用上述實施例1至6及比較例1至6之測試構件，與7種不同的液體A至G進行耐蝕性評價試驗。第一，使用比爾森啤酒之液體A(pH3.5)於實施例1至3及比較例1至3、5之測試構件來進行耐蝕性評價試驗。具體言之，其係為求出液體A於上述測試構件整體於室溫下浸漬30天之前與之後的重量變化量。該重量之變化量越小，越能抑制測試構件的腐蝕，即能夠判斷其耐蝕能力高。
第二，使用液體B(pH1.0)於實施例1至5及比較例1至3、5、6之測試構件來進行耐蝕性評價試驗， 其步驟係與第一之試驗步驟相同。液體B係含有35.0質量%之磷酸作為主要成分的食品相關酸性洗劑之3.0質量%的水溶液。
第三，使用液體C(pH11.0)於實施例1至4及比較例1至3、5、6之測試構件來進行耐蝕性評價試驗，其步驟係與第一之試驗步驟相同。液體C係含有15.0質量%之氫氧化鈉為主要成分的食品相關鹼性洗劑之3.0質量%的水溶液。
第四，使用0.04質量%之氫氧化鈉水溶液的液體D(pH12.0)於實施例1至3及比較例5之測試構件來進行耐蝕性評價試驗，其步驟係與第一之試驗步驟相同。
第五，使用0.4質量%之氫氧化鈉水溶液的液體E(pH 13.0)於實施例1至3之測試構件來進行耐蝕性評價試驗，其步驟係與第一之試驗步驟相同。
第六，使用4.0質量%之氫氧化鈉水溶液的液體F(pH14.0)於實施例1至6及比較例5之測試構件來進行耐蝕性評價試驗，其步驟係與第一之試驗步驟相同。
第七，使用濃度為500ppm之次氯酸鈉水溶液(消毒/殺菌劑)的液體G於實施例1至3及比較例1、3、4之測驗構件來進行耐蝕性評價試驗，其步驟係與第一之試驗步驟相同。又，對於實施例4及實施例5之測試構件，以與第一之試驗相同的方式進行耐蝕性評價試驗，其不同之處在於該等測驗構件浸入液體G的時間為17天。
第一至第七之試驗結果係顯示於表1中。
從表1得知，備有DLC膜18及塗料20雙方之實施例1至6之測試構件，相對於所有液體A至G，比起僅由基材16構成的比較例1之測試構件、僅由DLC膜18構成的比較例2、6之測試構件、及僅由陽極氧化膜構成的比較例3之測試構件，顯示著優異的耐蝕性。
備有含環氧樹脂、氧化鈦及碳黑之塗料20的實施例2、5、6之測試構件，相對於所有液體A至G皆顯示出優異的耐蝕性，惟對於強酸的液體A、B更顯示出特別優異的耐蝕性。
備有含環氧樹脂及氧化鉻之塗料20的實施 例3之測試構件，相對於所有液體雖皆顯示出優異的耐蝕性，惟對於強鹼的液體C至F更顯示出特別優異的耐蝕性。
如上所述，本實施型態之耐蝕構件10備有被含有環氧樹脂之塗料20密封及覆蓋的DLC膜18，為此對於強酸及強鹼、次氯酸鈉等之殺菌/消毒劑亦顯示出優異的耐蝕性。
又，當塗料20進一步含有氧化鈦及碳黑時，與僅含有環氧樹脂的情況相比，可提高耐蝕性，其中可顯著地提高耐酸性。
另一方面，當塗料20進一步含有氧化鉻時，與僅含有環氧樹脂的情況相比，可提高耐蝕性，其中可顯著地提高耐鹼性。
更，如上所述，實施例1至6之DLC膜18的維氏硬度為1350HV，其明顯大於比較例3至5之陽極氧化膜的維氏硬度320HV。又，藉由使用DLC膜18，可獲得由陽極氧化膜所無法獲得之優異的滑動性及耐磨性。故，備有DLC膜18之耐蝕構件10之滑動性及耐磨性。
另一方面，於備有使用塗料20密封的陽極氧化膜的比較例4及5之測試構件中，與沒有任何膜的比較例1之測試構件相比，雖可提高耐蝕性，然而卻缺乏滑動性及耐磨性。
接下來，除了基材16的形狀係直徑40mm、厚度7mm之圓盤狀，與除去端面之塗層20a而形成滑動面26之外，以與實施例5同樣的方式獲得耐蝕構件 10，並將其作為測試構件。然後，該滑動面26及由多種材料構成的配合件之間的摩擦磨損特性評價係藉由使用圓盤方法進行，其中測試構件係盤，而配合件係銷。
具體言之，負載、線速度、轉速及滑動距離係分別設定為1kgf、1000mm/秒、660rpm、1km。又，配合件係直徑為10mm的實心軸。作為該配合件之材料係選自不鏽鋼(SUS303)、聚縮醛樹脂(POM)、聚四氟乙烯(PTFE)、高矽合金(NH41)、壓鑄鋁合金(ADC12)、鉛青銅鑄物(LBC)、黃銅(C3604)、鋁青銅鑄物(CAC703)、機械構造用碳素鋼(S45C)。該結果係顯示於表2中。
從表2得知，與耐蝕構件10之滑動面26一起滑動之配合件的材料為SUS303時，可降低耐蝕構件 10及配合件雙方之磨損量。又，藉由將與耐蝕構件10之滑動面26一起滑動之配合件的材料設定為POM、PTEE，可有效地降低耐蝕構件10之磨損量。
亦即，本實施型態之耐蝕構件10係藉由將配合件12之材料設定為不鏽鋼、聚縮醛樹脂(POM)、聚四氟乙烯(PTFE)之任一者，可有效地抑制滑動面26及配合件12雙方的磨損，且可提高耐蝕構件10及配合件12之耐久性。

Claims (13)

  1. 一種耐蝕構件(10)，其具備：由鋁或鋁合金所構成之基材(16)；類金剛石碳膜(18)，係由在前述基材(16)表面上形成的非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)所構成；以及塗料(20)，係至少含有填充於前述類金剛石碳膜(18)的開氣孔(24)內之環氧樹脂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述塗料(20)進一步含有氧化鈦及碳黑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述塗料(20)的環氧樹脂：氧化鈦：碳黑之質量比為5：1：1至20：10：10。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述塗料(20)進一步含有氧化鉻。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述塗料(20)的環氧樹脂：氧化鉻之質量比為5：1至20：10。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述類金剛石碳膜(18)係隔著中間層(22)於前述基材(16)之表面形成，該中間層(22)含有鋁及構成前述類金剛石碳膜(18)的非晶形碳(a-C)或氫化非晶形碳(a-C：H)。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述塗料(20)形成覆蓋至少一部分的前述 類金剛石碳膜(18)之塗層(20a)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之耐蝕構件(10)，其在前述塗料(20)填充於前述開氣孔(24)的狀態下，具有使前述類金剛石碳膜(18)的表面從前述塗層(20a)露出之滑動面(26)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之耐蝕構件(10)，其中，前述滑動面(26)與配合件(12)一起滑動，前述配合件(12)的材料可為不鏽鋼、聚縮醛樹脂、聚四氟乙烯之任一者。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之耐蝕構件(10)，其中，成為前述配合件(12)的材料之不鏽鋼係SUS304、SUS303、SUS316之任一者。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之耐蝕構件(10)，其中，在前述滑動面(26)與前述配合件(12)之間填入氟系油脂(28)。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之耐蝕構件(10)，係將前述配合件(12)作為軸承構件之軸構件。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之耐蝕構件(10)，係構成處理飲料或食品之裝置。
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