JPH062102A - 浸炭制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ペースト状の還元メッキ組成物を被浸炭処理材
の所定箇所に塗布し、次にメッキ条件として温度乃至メ
ッキ時間を変えて所望の厚さのメッキ膜を形成した後、
ガス浸炭処理を施すことにより浸炭処理における所望の
浸炭層深さを得るようにした浸炭制御方法。 【効果】ペースト状の還元メッキ組成物を使用するた
め、被浸炭処理材の表面形状が３次元構造を持っていて
も、メッキ組成物を部分的に精度良く塗布することが可
能となり、また上述のメッキ組成物を使用し、温度乃至
メッキ時間を調整して還元メッキを行なうため、被浸炭
処理材の表面には均一にピンホルが形成された所望厚み
のメッキ膜が得られ、このメッキ膜により所望の浸炭制
御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ペースト状の還元メ
ッキ組成物を被浸炭処理材の所定箇所に塗布し、次にメ
ッキ条件として温度乃至メッキ時間を変えて所望の厚さ
のメッキ膜を形成した後、ガス浸炭処理を施すことによ
り浸炭処理における所望の浸炭層深さを得るようにした
浸炭制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、浸炭処理方法としては、浸炭材
として、木炭、コークス、骨灰、グラファイトなどの粉
末を利用する固体浸炭法と、シアン化カリウムなどを主
成分とした溶融塩中に被浸炭処理材としての例えば歯車
などの部材を入れ、発生する一酸化炭素と窒素で浸炭と
窒化を同時に行う液体浸炭窒化方法と、天然ガス、一酸
化炭素、メタン、エタン、プロパン油蒸気又は、アルコ
ール中で行うガス浸炭法が知られている。

【０００３】このガス浸炭法においては、浸炭炉内に部
品を挿入し、ヒートパターンで加熱制御して所定の深さ
に浸炭する、浸炭制御が可能である。

【０００４】ところが、このような浸炭制御にあって
は、浸炭炉において浸炭ガス濃度及び炉内温度及び処理
時間の調整により浸炭深さを調整することができるもの
の部品の表面に一様な浸炭層が形成されてしまい部品の
形状に応じて、部分的に浸炭深さが異なる浸炭層を形成
することはできない。

【０００５】部分的に浸炭深さを変える方法としては、
浸炭処理後の部品表面の浸炭層をグライダーで処理し、
その後焼き入れ処理することで部分的に浸炭深さを補正
することが行われているが、手間がかかり、量産性に問
題がある。

【０００６】また、液状乃至ペースト状の浸炭防止材
を、浸炭させたくない部分に塗布した上で浸炭処理する
ことが行われているが、液状乃至ペースト状の浸炭防止
材では塗布装置において一定深さに均一に塗布すること
が困難なことから塗布膜厚による浸炭制御ができない。

【０００７】更に、組成変更により、液状塗布を可能と
しても所望の浸炭深さにするたび毎に組成変更が必要と
なり、１つの方法による浸炭制御は困難である。

【０００８】また、これら問題点に関連した技術として
は、軸受を対象とした局部的に10〜200 μm の薄メッキ
をするか、或はまだら溶射などの被覆層を形成してから
浸炭することにより、浸炭層深さを適度（半防炭）の状
態にする方法( 特開昭51-41647号公報) が開示されてい
る。

【０００９】更に、塩浴法や粉末法による金属熱化学処
理（２金属拡散浸透法）において、天然または合成繊維
による金属粉末を包含する自己粘着性テープを局部的に
被覆することにより、局部的に活性炭素の拡散を防止す
る方法( 特開昭51-50240号公報) が開示されている。

【００１０】また、防炭剤を所望の位置に塗布する方法
に関し、防炭剤を塗布する必要のない部分には塗装など
でよく使用されるマスキングテープの代りにロウを予め
塗布し、その後防炭剤を塗布することにより、簡便に精
度良く防炭剤を塗布する方法( 特開昭52-78721号公報)
が開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、特開昭51-4
1647号公報に開示された方法は、10〜200 μm のメッキ
厚さでは浸炭ガスが完全に遮断され、半防炭ではなく完
全防炭となり、更にまだら溶射の場合には浸炭ムラが発
生し、何れも実用上問題がある。

【００１２】また、特開昭51-50240号或は特開昭52-787
21号公報に開示された方法では、炭素の浸炭を完全に防
止してしまうので、浸炭深さを自由に調整できないとい
う問題がある。

【００１３】更に、問題点を解決すべく本発明者らは既
に、各種浸炭処理方式に適用でき、浸炭深さを所望のも
のに調整できる浸炭制御法として、防炭剤を骨材或はホ
ットメルト樹脂中に分散させてシート化乃至テープ化
し、この浸炭制御剤を適時ホットメルト処理することに
より被加工物の浸炭制御面に貼り付けることを提唱し
た。

【００１４】しかしながら、このシート乃至テープ状の
浸炭制御剤は、２次元平面成形品であるので、被加工物
が３次元加工面をもつ場合には貼り付けが困難になる。

【００１５】例えば凹曲面と凸曲面が複雑に組み合わさ
れている螺子面や、錐状の深いクボミをもつ面に対して
はその表面垂直方向に対して全てが均一な厚みになるよ
うなシートの製造が困難であり、また貼り付けも困難で
ある。

【００１６】更に、これに対応できたとしても、被加工
物が数種類に限られる場合は貼り付け機の貼り付け部形
状を限定して使用できるが、少量多品種には不向きであ
る。

【００１７】この多品種生産性については、先の液状防
炭剤及びペースト状防炭剤を、例えば溶媒希釈による精
密スプレー塗布により使用可能である。

【００１８】しかし、この場合塗布後のタレの問題や、
局部的な塗布がスプレーパターンに左右されるという問
題、及び浸炭制御に必要である酸化硼素の高濃度配合物
がスラリー特性を有し、且つ酸化硼素の粒径が大きいた
めにスプレーのオリフィスを口径の大きいものとする必
要があり、また酸化硼素の硬さによるオリフィス部分の
摩耗による不都合がある。

【００１９】そこで、この発明では塗布が簡便であり、
且つ生成する浸炭制御膜が均一の厚さとなる浸炭制御法
を提供することを目的とする。

【００２０】

【問題点を解決するための手段】以上の問題点を解決す
るため、この発明では硫酸銅のような金属塩、ＥＤＴＡ
・２Ｎａのような錯化剤、ホルムアルデヒドのような還
元剤、増粘剤、充填剤からなる還元メッキ組成物を、被
浸炭処理材の所定箇所に塗布し、次にメッキ条件として
温度乃至メッキ時間を変えて所望の厚さのメッキ膜を形
成した後、上記被浸炭処理材にガス浸炭処理を施す浸炭
制御方法を提案するものである。

【００２１】ここで、金属塩としては特に硫酸銅が好ま
しいが、これに限定されずニッケル、クロム、銀など還
元メッキ可能な金属塩を使用することができる。

【００２２】また、錯化剤としては、ＥＤＴＡ・２Ｎａ
の他に、酒石酸ナトリウム（カリウム）、クエン酸ナト
リウム、コハク酸ナトリウム等を挙げることができる。

【００２３】還元剤としては、ホルムアルデヒドの他
に、グルタルアルデヒド、ジメチルアミノボラン、硼
酸、硫酸等を挙げることができる。

【００２４】増粘剤としては、ゼラチン、アルギン酸ナ
トリウム、アクリル酸ナトリウム、商用で使用される水
溶性チキソトロピック剤等を挙げることができる。

【００２５】充填剤としては、シリカ系充填剤、カオリ
ン、珪藻土、アルミナ、チタン等の酸化物、チッ化硼化
物等を挙げることができる。

【００２６】

【作用】この発明で使用する還元メッキ組成物は増粘
剤、充填剤等を配合してペースト状にしてあるため、従
来のノズル塗布装置による被浸炭処理材である部品の形
状に部分塗布即ちメッキが可能である。

【００２７】メッキ組成物を被浸炭処理材の表面に塗布
した後、温度10〜80℃の範囲、メッキ時間0.1 〜10分の
間でメッキ反応を行なわせる。

【００２８】このメッキ反応により塗布されたメッキ組
成物中の金属塩は還元剤により還元されて被浸炭処理材
の表面に所望の厚さのメッキ膜を形成する。メッキ反応
終了後、メッキ組成物を洗い流し、この被浸炭処理材に
従来公知のガス浸炭処理を施すのである。

【００２９】なお、メッキ時間乃至加熱或は冷却等の温
度条件の調整によりメッキ反応を促進乃至抑制できるの
で、これらのメッキ条件を調整することにより上記還元
メッキ組成物の塗布後生成するメッキ膜を所望の厚さに
規定できる。

【００３０】なお、メッキ法としては還元メッキ法、電
解メッキ法、置換メッキ法があるが、還元メッキ法は以
下の点で有利である。

【００３１】即ち、ピンホールは通常メッキ処理におい
て欠陥とされるが、浸炭処理においてはメッキ膜のピン
ホールを通して浸炭ガスの侵入が起こり、均一なピンホ
ールの存在、発生率により浸炭度が変化するので、浸炭
制御を行なう上で、メッキ膜にピンホールを均一に発生
させ、しかもその発生率を制御させる必要がある。

【００３２】また、浸炭制御に使用するメッキ膜に求め
られる他の特性としては、浸炭時の高熱処理時にメッキ
膜が剥離しないことが挙げられるが、上記還元メッキ法
においてはこれらの問題に対して以下の点で有利であ
る。

【００３３】これに対して、還元メッキ法ではメッキ組
成物中から界面活性剤を除くこと及びメッキ条件を規定
することにより、メッキ膜に均一なピンホールを形成
し、しかもその発生率を制御することが可能である。

【００３４】また、還元メッキ法では被浸炭処理材表面
へのメッキ膜の密着性が良好であり、浸炭の際の高温処
理時にメッキ膜が剥離することはない。

【００３５】これに対して、置換メッキ法においては被
浸炭処理材へのメッキ膜の密着性が十分でなく、浸炭時
にメッキ膜が剥離する虞れがある。

【００３６】更に、温度乃至メッキ時間等のメッキ条件
を調整しても所定の厚さのメッキ膜を形成するのが困難
である。

【００３７】また、電解メッキ法においては通常メッキ
浴に被浸炭処理材を浸漬することにより行なわれるた
め、被浸炭処理材の全てがメッキされてしまい、部分的
にメッキを行なうにはマスキングが必要となり、作業上
困難を伴う。

【００３８】更に、電解メッキ法においてはピンホール
のない、メッキ膜が形成され、浸炭ガスがこれにより完
全に遮断されてしまう。

【００３９】

【発明の効果】以上要するに、この発明によればペース
ト状の還元メッキ組成物を使用するため、被浸炭処理材
の表面形状が３次元構造を持っていても、メッキ組成物
を部分的に精度良く塗布することが可能である。

【００４０】なお、メッキ組成物の塗布厚さに関係なく
被浸炭処理材の表面に形成されたメッキ膜の厚さは一定
となるので、メッキ組成物の塗布厚さに関しては多少ラ
フでも構わない。

【００４１】また、この発明では上述のメッキ組成物を
使用し、温度乃至メッキ時間を調整して還元メッキを行
なうため、被浸炭処理材の表面には均一にピンホールを
有する所望厚みのメッキ膜が形成され、このメッキ膜に
より所望の浸炭制御が可能となる。

【００４２】

【実施例】以下、この発明の実施例を示す。 実施例１ テストパネルとしてSCM-420 鋼(50mm ×50mm×5mm)を使
用し、この表面に、硫酸銅 2.5g 、水酸化ナトリウム
4.0g 、ＥＤＴＡ・２Ｎａ 6.5g 、ホルムアルデヒド 8.
0g 、ゼラチン10 g、 シリカ系充填剤3g、水150gからな
るメッキ組成物を塗布し、次に処理条件として 4分、10
分、 26分、 34分間で還元メッキ処理した後、メッキ組成
物を洗い流してテストパネルの表面に厚さ0 〜1 μm、1
〜2 μm、2〜3 μm のメッキ膜を形成した。その後ガス
浸炭法により浸炭制御を行なった。

【００４３】比較例１ 実施例１と同様なテストパネルを使用し、これに電解メ
ッキを施し、このメッキ処理されたテストパネルを研磨
してメッキ厚さを3 μm、 5 μm、7 μm、9 μmに調整
し、その後実施例１と同様にガス浸炭法により浸炭制御
した。

【００４４】比較例２ 実施例１と同様なテストパネルを使用し、これを硫酸銅
15g/リットル、硫酸0.75g/リットル、 イオン交換水1リットル からな
るメッキ液中で、浸漬30秒、60 秒、120秒の処理条件で置
換メッキ処理してテストパネルの表面に厚さ1 〜2 μm
のメッキ膜を形成し、その後ガス浸炭法により浸炭制御
を行なった。その実施例１、比較例１、２の結果を下記
の表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】また、実施例１により浸炭制御処理したテ
ストパネルについて、浸炭深さ(mm)とビッカース硬度(H
V)との関係を求め、その結果を図１に示す。同様に、比
較例１により浸炭制御処理したテストパネルについて、
浸炭深さとビッカース硬度との関係を求め、その結果を
図２に示す。

【００４７】ビッカース硬度が550HV を浸炭深さ限界
（有効硬化深さ）とすれば、図１より実施例１ではブラ
ンクの場合、0.8mm 、メッキ処理時間が浸漬4 分の場合
0.78mm、 浸漬10分の場合0.7mm、浸漬26分の場合0.66mm、
浸漬34分の場合0.61mmであることが明らかである。

【００４８】一方、比較例１により浸炭制御処理したテ
ストパネルについては膜厚3 μm、5μm、7 μm、9 μm い
ずれも無浸炭であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１により浸炭処理したテストパネルの浸
炭深さとビッカース硬度との関係曲線を示す。

【図２】比較例１により浸炭処理したテストパネルの浸
炭深さとビッカース硬度との関係曲線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 水溶性金属塩、(b) 錯化剤、(c) 還
   元剤、(d) 増粘剤、(e) 充填剤からなる還元メッキ組成
   物を、被浸炭処理材の所定箇所に塗布し、次にメッキ条
   件として温度乃至メッキ時間を変えて所望の厚さの均一
   のピンホールが生成したメッキ膜を形成した後、上記被
   浸炭処理材にガス浸炭処理を施すことを特徴とする浸炭
   制御方法。