JP2005081474A - 超微細結晶電鋳工具およびその製造方法 - Google Patents
超微細結晶電鋳工具およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ニッケル源としての硫酸ニッケルと塩化ニッケル、リン源としての亜リン酸、pH調節剤およびニッケル源としての水酸化ニッケル、およびpH緩衝剤としてのクエン酸からなるめっき浴を使用してニッケル−リン合金めっき法により電鋳皮膜を形成する。この電鋳皮膜を工具素材とし、この工具素材を成形加工することにより、微小加工用の超微細結晶電鋳工具を製造する。
【選択図】図3
Description
しかし、上記のような微小径電着工具は、シャンクの径が微小であることおよび砥粒層が単層であることから、(a)電着時にシャンク先端に電流が集中して正確な形状の砥粒層の創成ができにくい、(b)砥粒の均一安定な電着が難しい、(c)微小径のシャンクの電着部の加工が難しい、(d)砥粒層が単層であるので、工具を工作機械に取り付けたときの振れを除去するツルーイングができない、(e)シャンクの電着部と砥粒層の接合が弱く、使用時に剥離しやすい、(f)工具自体が微小径であるために強度、剛性が小さく破損しやすい、砥粒保持力が不十分で寿命が短い、という問題がある。
ここで、上記素材としての電鋳皮膜は、ニッケル源としての硫酸ニッケルと塩化ニッケル、リン源としての亜リン酸、pH調節剤およびニッケル源としての水酸化ニッケル、およびpH緩衝剤としてのクエン酸からなるめっき浴を使用して形成された電鋳皮膜であることが望ましい。
上記の製造方法により製造した電鋳皮膜を工具素材とし、この工具素材を成形加工することにより、微小加工用の超微細結晶電鋳工具を製造することができる。
ただし、硫酸ニッケルと塩化ニッケルの濃度は、本発明においてはpH調節剤およびニッケル源として水酸化ニッケルを用いることから、ニッケル源として必要な総量とめっき浴における硫酸ニッケルと塩化ニッケルの効能を考慮して、その範囲を設定する。硫酸ニッケルの濃度が100g/lより低くなると、めっき浴中のニッケルイオン濃度が減少するため、電析する皮膜の結晶サイズはより微細化されるが、電流効率が低下する。一方、200g/lより高くなると、めっき浴中のニッケルイオン濃度が増加して電流効率は増加するが、電析する皮膜の結晶サイズが大きくなるので好ましくない。また塩化ニッケルの濃度が50g/lより低くなると、陽極として使用したニッケル板から陽極溶出するニッケルイオンが減少し、150g/lより高くなると、ニッケル板が過度に陽極溶出し、陽極の損耗が増加するだけでなく、めっき中にめっき浴のpHが増加するので好ましくない。
〔実験1〕
図1(b)に、水酸化ニッケルの濃度をパラメータとした亜リン酸濃度とニッケル結晶粒の大きさとの関係を示し、同図(c)に、水酸化ニッケルの濃度をパラメータとした亜リン酸濃度と電流効率との関係を示す。亜リン酸濃度が45g/l以下の場合には、めっき浴のpHを上げることにより、電析するニッケルの結晶粒の大きさはほとんど変えないで、電流効率を最高で60%程度まで高めることができた。しかし、亜リン酸濃度が70g/l以上の場合には、めっき焼けが原因で電流効率を大幅に向上させることができなかった。そこで、ホウ酸に比べるとpH緩衝性が強いクエン酸をpH緩衝剤として用いる実験2を行った。
〔実験2〕
図2(b)に、クエン酸の濃度をパラメータとした水酸化ニッケル濃度とニッケル結晶粒の大きさとの関係を示し、同図(c)に、クエン酸の濃度をパラメータとした水酸化ニッケル濃度と電流効率との関係を示す。クエン酸濃度が増すほどニッケル結晶粒はより微細化され、電流効率の上昇度合は減少する。ただし、電流効率の上昇度合が最も低いクエン酸濃度200g/lの場合でも、電流効率を50%以上に上げることができた。実験1の図1(c)に示したように、亜リン酸濃度が70g/lの改良ホウ酸浴を使用した場合には電流効率は約20%であったが、クエン酸浴では50%以上となり、電流効率は2.5倍以上に向上したことになる。
〔実験3〕
図3(b)に、水酸化ニッケルの濃度をパラメータとした亜リン酸濃度とニッケル結晶粒の大きさとの関係を示し、同図(c)に、水酸化ニッケルの濃度をパラメータとした亜リン酸濃度と電流効率との関係を示す。亜リン酸濃度が70g/l以上の領域では、電析するニッケルの結晶粒の大きさはほとんど変わらずに、実験1の改良ホウ酸浴の場合に比して電流効率は大幅に向上している。
図3の(b)と(c)の結果をもとに電流効率とニッケル結晶粒の大きさとの関係を求めた結果を図4に示す。図5の(b)に示したように、ホウ酸浴を使用して20Å以下の超微細結晶を得ようとすると、電流効率は20%以下に低下するが、クエン酸浴を使用すると、電流効率を50%程度まで高めることができる。
Claims (5)
- ニッケル−リン合金めっき法により形成され、ニッケルの結晶粒の大きさが100Å未満である電鋳皮膜を素材として成形加工された超微細結晶電鋳工具。
- 前記電鋳皮膜が、ニッケル源としての硫酸ニッケルと塩化ニッケル、リン源としての亜リン酸、pH調節剤およびニッケル源としての水酸化ニッケル、およびpH緩衝剤としてのクエン酸からなるめっき浴を使用して形成された電鋳皮膜である請求項1記載の超微細結晶電鋳工具。
- ニッケル源としての硫酸ニッケルと塩化ニッケル、リン源としての亜リン酸、pH調節剤およびニッケル源としての水酸化ニッケル、およびpH緩衝剤としてのクエン酸からなるめっき浴を使用してニッケル−リン合金めっき法により電鋳皮膜を形成することを特徴とする電鋳皮膜の製造方法。
- 前記めっき浴の組成が、硫酸ニッケル:100〜200g/l、塩化ニッケル:50〜150g/l、亜リン酸:20〜105g/l、水酸化ニッケル:10〜100g/l、クエン酸:50〜300g/lである請求項3記載の電鋳皮膜の製造方法。
- 請求項3または4記載の製造方法により製造した電鋳皮膜を工具素材とし、この工具素材を成形加工して微小加工用工具とする超微細結晶電鋳工具の製造方法。
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JP2003314664A JP2005081474A (ja) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 超微細結晶電鋳工具およびその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007023317A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性チタン材 |
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2003
- 2003-09-05 JP JP2003314664A patent/JP2005081474A/ja active Pending
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JP2007023317A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性チタン材 |
JP4519727B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2010-08-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性チタン材 |
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