JPH04193966A - 鋳鉄材料の複合表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基地中に黒鉛を有する鋳鉄鋳物の表面への赤
錆の発生を防止する方法に関するものである。

［従来の技術］ 黒鉛を基地中に有する鋳鉄、例えば焦心可鍛鋳鉄、球状
黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄、ねずみ鋳鉄などを冷水、
温水用給排水部品へ適用する場合においては、赤水の発
生防止のために、鋳鉄表面上の赤錆の発生を防止する必
要がある。現在は、錆びない管継手としてステンレス管
継手が使用されているが、価格が高く汎用管継手として
は使用しにくい。安価でステンレス基の防錆性能と金属
光沢を示す表面処理方法の開発が望まれている。

今日、−膜内な耐食、耐摩耗性を示す表面処理方法とし
ては、溶融アルミニウムめっきや窒化処理や電気Ｎｉめ
っきや無電解Ｎｉめっき等が知られている。また、ガス
用継手には溶融亜鉛めっきが施されている。

特開昭Ｅｉ１−１４４９４号公報には、鋳鉄表面に溶融
アルミニウムめっきを施した方法が、特開昭６０−６３
３３４号公報には、鋳鉄表面を脱黒鉛処理したのちＡＩ
及びアルミナ粉末中においてＡＩ拡散処理を施す方法が
開示されている。

さらに、米国特許登録７ｌ−７４６６６Ｓ／４７号とし
て溶融塩電解処理と呼ばれる脱スケール、脱黒鉛処理方
法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 表面に黒鉛を宵する鋳鉄表面への防錆効果は、亀裂やピ
ンホールの無い皮膜を金属表面上へ形成することによっ
て錆の発生を防ぐものである。鋳鉄表面に鋳物砂や黒鉛
が存在すると鋳物砂や黒鉛に妨害されて該鋳鉄表面上に
表面処理皮膜が完全に形成されず、局部的に露出せる基
地との間に局部電池が構成され赤錆が生じることを本発
明者は明らかにした。従って、基地中に黒鉛を有する鋳
鉄や鋳物砂が付着している鋳鉄に対し、溶融アルミニウ
ムめっきや窒化処理や電気Ｎｉめつきや無電解Ｎ１めっ
き等の各々単独の処理は、防錆を目的とした表面処理法
として完全なものではない。

また、ガス用継手には溶融亜鉛めっきが施されるが、防
錆性能を保証するためにＪＩＳ規格では最低７０μｍ以
上の厚い膜厚を指示している。従って上記ガス用継手は
、めっき処理を施した後に、ネジ切り加工しているため
にネジ部の防錆には効果がない。

特開昭６１−１４４９４号公報のものは、鋳鉄表面への
めっき方法であるが、処理表面の黒鉛除去が考慮されて
いないために、黒鉛の妨害による不完全な表面処理皮膜
の間に生成する赤錆を完全に防止することは困難である
。

また、特開昭６０−６３３６４号公報のものは、鋳鉄表
面を脱黒鉛処理したのちＡ１及びアルミナ粉末中におい
て９５０°Ｃ以上の高温でもってＡＩ拡散処理を施すた
めに熱ひずみが生しると共に処理表面の面粗さ及び色合
いが悪くなるという問題がある。

また、米国特許登録７１−７４６６６Ｓ／４７号のもの
は鋳鉄表面の脱黒鉛処理方法として知られているが、こ
れは鋳鉄のロウ付けの際の濡れ性を改善するための前処
理方法として利用されており、防錆効果を改善するため
の溶融アルミニウムめっき処理の前処理としての検討は
なされていない。

さらに、従来の前記各種の表面処理方法では、例え防錆
効果が得られたとしても処理表面の色が黒色もしくは灰
色であり、防錆効果を持ちかつステンレス並の金属光沢
を必要とするものへの適用には無理がある。

本発明の目的は防錆効果をもち、かつ銀白色の金属光沢
を付与する表面処理方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために本発明においては、まず、溶
融塩電解処理法によって表面処理皮膜の形成を妨害する
鋳鉄表面から約５０μｍ程度の深さまでの表面に露出し
た鋳物砂及び黒鉛を除去した後に該鋳鉄表面上に防錆効
果を持たせるために溶融アルミニウムめっきを１μｍ〜
３０μｍ程度施し、さらに大気雰囲気中でもって６５０
°Ｃ以上の試料温度で拡散熱処理を施すことによって試
料表面にＦ　ｅ　Ａ　ｌ　３の拡散皮膜を０．　５μｍ
〜３０μｍ程度形成する。即ち、溶融塩電解処理でもっ
て防錆皮膜の形成を妨害する鋳鉄表面上の鋳物砂及び黒
鉛を除去することによって該鋳鉄表面全体への均一で完
全な防錆皮膜の形成を可能にしたものである。つぎに、
本処理表面上に銀白色の金属光沢を付与する目的で少な
くとも１層以上のＮｉめっき皮膜を合計膜厚で５μｍ〜
３０μｍ程度被覆する。

［作用コ 基地中に黒鉛を保有する鋳鉄表面への単独の表面処理で
は完全な防錆効果を示さなかったものが、表面処理皮膜
の形成を妨害する鋳鉄表面の鋳物砂や黒鉛を除去した後
に溶融アルミニウムめっきを施した後に、拡散熱処理で
もって鋳鉄表面に　ＦｅＡｌ３の拡散層を形成すること
によって完全な防錆効果を発揮させ、さらにその処理皮
膜の上に表面を美麗にする目的で少なくとも１層以上の
Ｎｉめっき皮膜を薄く被覆することにを特徴とする本発
明の複合表面処理を施すことによって、優れた防錆効果
を示すとともにその外観は銀白色のステンレス並の金属
光沢を保持できる優れたものである。

なお、Ｎｉめっき皮膜の厚さが５μｍ以下の被覆では金
属光沢を示さず基地の色が該めっき皮膜を通して現れる
。

口実施例コ 本発明の表面処理方法の一例として以下の実施例に従っ
て説明する。

本実施例方法は、　（イ）脱黒鉛処理、　（ロ）溶融ア
ルミニウムめっき処理、　（ハ）拡散熱処理、（ニ）電
気Ｎｉめっき処理、　（ホ）皮膜の安定化熱処理の工程
からなる。以下各工程を詳細に説明する。

（イ）溶融塩電解処理による脱黒鉛処理工程ます、前処
理として焦心可鍛鋳鉄試料表面の黒鉛を除去する目的で
、水酸化す）　ＩＪウムと中性塩類とからなる浴温度４
６０℃のアルカリ性酸化還元浴中に該試料を浸漬し、電
解処理により該試料表面を清浄にする。電解手順は（１
）該試料を陰極に保持して還元作用により該試料表面の
砂及び酸化皮膜を除去する。　（２）該試料を陽極に保
持して酸化作用により該試料表面の黒鉛を塩浴剤との反
応で除去する。　（３）前記（２）の工程で該試料表面
に生しる酸化皮膜を該試料を再度陰極に保持することに
より還元作用にて除去する。

その後、空冷及び水冷にて室温まで冷却したのち、約８
０°Ｃの場にて洗浄する。

（ロ）溶融アルミニウムめっき処理工程前記（イ）の工
程が完了した試料を脱脂処理、酸洗い処理等の工程を少
なくとも１回以上施して表面を清浄、活性化したのち該
試料表面に耐食性及び耐摩耗性を付与する目的で溶融ア
ルミニウムめっき処理を施し、アルミニウム皮膜を１０
μｍ〜３０μｍ程度形成する。

（ハ）拡散処理工程 前記（ロ）の処理工程が終了後に試料表面温度７００°
Ｃでもって約１時間大気雰囲気中で拡散熱処理を施し、
表面処理皮膜と該鋳鉄表面との間でＦｅとＡＩの相互拡
散をおこして、０゜５μｍ以上のＦ　ｅ　Ａ　ｌ　３の
拡散皮膜を形成する。

（ニ）電気Ｎｉめっき処理工程 試料表面に銀白色の金属光沢を付与する目的で、前記（
ハ）の工程が完了した試料を脱脂処理、酸洗い処理等の
工程を少なくとも１回以上施して表面を清浄、活性化し
たのち該試料表面に電気Ｎｉめっき処理を約５μｍ〜３
０ｕｍ程度の膜厚で施す。めっき処理は、液温６０℃の
光沢Ｎｉめっき洛中で、電流密度ＩＡ〜３Ａ／ｄｍ２の
条件で行なった。処理時間は必要膜厚によって選択した
。

また、電気Ｎｉめっき処理において第１層を耐食性に優
れる半光沢Ｎｉめっきとし、第２層を光沢Ｎｉめっきと
しても良い。

膜厚５μｍ以下では基地の色が透けて見えるために金属
光沢を得ることが出来ず、また３０μｍ以上では総合皮
膜厚さが厚くなり使用できない。

以上のような複合表面処理を施すことにより、鋳鉄表面
に全体で約５０μｍ以下の膜厚で、防錆性能をもちかつ
銀白色の金属光沢ををする表面処理皮膜を形成すること
が可能になる。

このように防錆効果を萄する表面処理の皮膜厚さを、総
合膜厚で５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下に抑え
ることにより、ネジ加工部などの組合せ精度等が問題に
なる部分への適用が可能になる。

第１図は、上記実施例に従って処理された試料の表面処
理皮膜状況を示したものであるが、鋳鉄表面に露出して
いた黒鉛が除去された跡の穴５に表面処理皮膜が侵入し
ている様子を示している。

また、皮膜そのものも連続性を保っている。

第２図は、上記実施例における脱黒鉛処理工程（イ）を
省略した試料における表面処理皮膜の状況を示したもの
であるが、鋳鉄表面に露出してぃる黒鉛の上部には表面
処理皮膜が形成されにくく、黒鉛によって皮膜が不連続
６になっている様子を示している。

第３図は、水温２５℃の水道水に１週間浸漬した際の１
０個の試料表面に生じた赤錆の平均発生状況を示したも
のである。脱黒鉛処理を施さずに溶融アルミニウムめっ
き処理をした後拡散熱処理をした試料Ａでは試料表面全
面に亘って錆が生じたのに対し、脱黒鉛処理後に溶融ア
ルミニウムめっき処理及び６５０°Ｃでの拡散熱処理を
施した試料Ｂは、錆の発生は大幅に改善される。しかし
、両者とも金属光沢の維持が出来ない。一方、本発明の
試料Ｃでは、１週間浸漬したのちも錆の発生は認められ
ず、表面の金属光沢も試験開始当初の状態を維持できた
。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明による複合表面処
理方法を、ステンレスよりも価格的に安価な鋳鉄鋳物に
適用して、表面に生じる赤錆の発生を防止でき、かつ銀
白色のステンレス並の金属光沢を維持することが可能に
なり、現在錆びない管継手として使用されている高価な
ステ／レス管継手の代替品として、また赤水の発生が問
題になる冷水や温水用の給排水用部品等への適用が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施した後、溶融ア
ルミニウムめっき処理及び電気Ｎｉめっき処理した試料
の表面処理皮膜状況を示す図。 第２図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施さすに、溶融ア
ルミニウムめっき処理及び電気Ｎ１めっき処理した試料
の表面処理皮膜と黒鉛の関係を示す図。 第３図は、水温２５℃の水道水に１週間浸漬した際の試
料表面に生じる赤錆の平均発生状況と金属光沢の状況を
示す図。 １：電気Ｎｉめっき皮膜 ２：Ａｌ−Ｆｅめっき皮膜 ３：黒鉛 ４：Ｆｅ基地 ５：黒鉛脱落跡 ６：めっき皮膜の不連続部 °ご） 第１図 ′４ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．（イ）基地中に黒鉛を有する鋳鉄材料を溶融塩電解
   処理により表面の脱鋳物砂及び／又は脱黒鉛処理を行う
   工程、（ロ）溶融アルミニウムめっき処理を皮膜厚さで
   １０μｍ以上施す工程、（ハ）６５０℃以上の表面温度
   で試料の肉厚に依存した時間に亘って大気雰囲気中で拡
   散熱処理を施す工程からなることを特徴とする鋳鉄材料
   の複合表面処理方法。
2. ２．前記（イ）の工程の前に熱処理による脱炭処理工程
   を追加することを特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料の
   複合表面処理方法。
3. ３．前記（ハ）の工程によって形成された表面処理皮膜
   上に少なくとも１層以上のＮｉめっき皮膜を各々１μｍ
   以上、各層合計で５μｍ以上の膜厚でもって被覆するこ
   とを特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料の複合表面処理
   方法。