JP2001316846A - Metallic member with chromate film, spark plug and method for production thereof - Google Patents

Metallic member with chromate film, spark plug and method for production thereof

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JP2001316846A
JP2001316846A JP2000330538A JP2000330538A JP2001316846A JP 2001316846 A JP2001316846 A JP 2001316846A JP 2000330538 A JP2000330538 A JP 2000330538A JP 2000330538 A JP2000330538 A JP 2000330538A JP 2001316846 A JP2001316846 A JP 2001316846A
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chromate
chromate film
metal member
film
heat treatment
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Japanese (ja)
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Hirotetsu Nasu
弘哲 那須
Wataru Matsutani
渉 松谷
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic member with a chromate film a little in hexavalent chromium content of the chromate film and also excellent in corrosion resistance and thermal resistance, a spark plug equipped with the above metallic member and a production method therefor. SOLUTION: A metallic member 55 (wherein a zinc plating layer 56 is formed for corrosion prevention) is immersed in a chromate treating bath prepared by blending a trivalent chromium salt and a complexing agent for the trivalent chromium. A chromate film 57 with a film thickness of 0.2-0.5 μm wherein 95 mass % or above of contained chromium component are trivalent, is formed on at least a part of the metallic member 55. Thereafter, the chromate film 57 is heat treated at 130 deg.C or above. Thus, the metallic member with the chromate film can be obtained wherein the formed chromate film 57 has a reduction rate of average chromate film thickness of 10% or below when a baking treatment of heating at 200 deg.C and 30 min in air is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面の少なくとも
一部にクロメート被膜が形成されているクロメート被膜
付き金属部材、及び該クロメート被膜付き金属部材にて
主体金具及び/又はガスケットを構成するスパークプラ
グ、及びこれらの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal member with a chromate film having a chromate film formed on at least a part of its surface, and a spark plug comprising a metal shell and / or a gasket using the metal member with a chromate film. , And methods for their manufacture.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属部材の表面には、腐食防止のため、
その表面にメッキ処理が施されることが多い。例えば、
鉄系材料においては、その表面に亜鉛メッキが形成され
ることが多く、この亜鉛メッキが犠牲腐食することによ
り優れた防食性を示すことは良く知られている。しかし
ながら、亜鉛メッキは犠牲腐食による消耗が激しく、ま
た、生じた酸化亜鉛により白く変色して外観も損なわれ
やすいという欠点がある。そこで、亜鉛メッキ層の表面
をクロメート皮膜で覆い、メッキ層の腐食を防止するこ
とが行われている。
2. Description of the Related Art In order to prevent corrosion on the surface of a metal member,
The surface is often plated. For example,
In iron-based materials, zinc plating is often formed on the surface, and it is well known that the zinc plating exhibits excellent corrosion protection due to sacrificial corrosion. However, zinc plating is disadvantageous in that it is severely consumed by sacrificial corrosion, and its appearance is easily impaired due to white discoloration due to the generated zinc oxide. Therefore, the surface of the zinc plating layer is covered with a chromate film to prevent the corrosion of the plating layer.

【0003】ところで、上記クロメート皮膜の中で、黄
色クロメート皮膜は耐食性に優れるため、例えば缶詰内
皮膜等をはじめ幅広い分野で使用されている。また、内
燃機関、例えば自動車等にガソリンエンジンの点火用に
用いられるスパークプラグには、エンジン内部からの酸
性成分のアタックによる腐食を防止するため、上記黄色
クロメート皮膜が施されている場合が多い。
[0003] Among the above chromate films, the yellow chromate film has excellent corrosion resistance, and is therefore used in a wide range of fields including, for example, a film inside a can. In addition, a spark plug used for ignition of a gasoline engine in an internal combustion engine, for example, an automobile or the like, is often provided with the yellow chromate film in order to prevent corrosion due to an attack of an acidic component from inside the engine.

【0004】[0004]

【発明が解決しようする課題】しかしながら、上記黄色
クロメート皮膜は、クロム成分の一部が六価クロムの形
で含有されていることが災いして、環境問題に対する関
心が地球規模で高まりつつある近年では次第に敬遠され
るようになってきている。例えばスパークプラグが多量
に使用される自動車業界においては、廃棄スパークプラ
グによる環境への影響を考慮して、六価クロムを含有す
るクロメート被膜の使用は将来全廃しようとの検討も進
められている。また、黄色クロメート被膜処理の処理浴
は、比較的高濃度の六価クロムを含有するものが使用さ
れるから、廃液処理に多大なコストがかかるという問題
もある。
However, in the yellow chromate film described above, interest in environmental issues has been increasing on a global scale in recent years due to the disaster that a part of the chromium component is contained in the form of hexavalent chromium. Then they are gradually being shunned. For example, in the automobile industry where a large amount of spark plugs are used, studies are being made to completely abolish the use of a chromate film containing hexavalent chromium in the future in consideration of the environmental impact of waste spark plugs. Further, since a treatment bath containing a relatively high concentration of hexavalent chromium is used for the treatment bath for the yellow chromate film treatment, there is also a problem that a large cost is required for waste liquid treatment.

【0005】また、黄色クロメート被膜は耐熱性に劣る
欠点がある。例えば、自動車用エンジン等においては、
スパークプラグが取り付けられるシリンダヘッドは水冷
されているので、スパークプラグが極端に高温になるこ
とは少ない。しかしながら、熱負荷が大きくかかる条件
下でエンジンの運転を継続したり、あるいはスパークプ
ラグがエキゾーストマニホルドに比較的近くなる位置に
取り付けられたりしていると、ときには主体金具の温度
が200〜300℃程度まで上昇する場合がある。この
ような状況下では、クロメート被膜の劣化が進みやす
く、防食性能が急激に低下してしまう問題がある。ま
た、従来のクロメート被膜は、酸性雨、排気ガス等に含
まれる炭酸ガスや窒素酸化物あるいは硫黄酸化物、また
ガスエンジン等の場合にはエンジンから発生する酸性水
など、酸性成分のアタックを受けると、さらに性能劣化
しやすい問題がある。
[0005] Further, the yellow chromate film has a drawback of poor heat resistance. For example, in an automobile engine or the like,
Since the cylinder head to which the spark plug is attached is water-cooled, the spark plug rarely becomes extremely hot. However, if the operation of the engine is continued under the condition that the heat load is large, or if the spark plug is mounted at a position relatively close to the exhaust manifold, sometimes the temperature of the metal shell is about 200 to 300 ° C. May rise to Under such circumstances, there is a problem that the chromate film is apt to deteriorate and the anticorrosion performance is rapidly reduced. Further, the conventional chromate film receives an attack of acidic components such as acid rain, carbon dioxide gas, nitrogen oxide or sulfur oxide contained in exhaust gas, and acid water generated from the engine in the case of a gas engine or the like. Then, there is a problem that the performance is further likely to deteriorate.

【0006】本発明の課題は、クロメート皮膜の六価ク
ロム含有量が少なく、しかも耐食性能及び耐熱性に優れ
たクロメート皮膜付き金属部材、該金属部材を備えたス
パークプラグ、及びこれらの製造方法を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a metal member with a chromate film having a low hexavalent chromium content in a chromate film and having excellent corrosion resistance and heat resistance, a spark plug provided with the metal member, and a method of manufacturing these. To provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明のクロメート被膜付き金属部材
は、含有されているクロム成分の95質量%以上が三価
クロムであり、膜厚0.2〜0.5μmのクロメート被
膜により表面が覆われてなり、かつ、大気中において2
00℃で30分間加熱するベーキング処理を行ったとき
の、前記クロメート被膜の膜厚の減少率が10%以内で
あることを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Functions / Effects To solve the above problems, a metal member with a chromate film of the present invention has a chromium content of 95% by mass or more of trivalent chromium, The surface is covered with a chromate film having a thickness of 0.2 to 0.5 μm.
When a baking treatment of heating at 00 ° C. for 30 minutes is performed, a reduction rate of the thickness of the chromate film is within 10%.

【0008】また、上記金属部材を製造するための本発
明の方法は、クロメート処理浴中に浸漬することにより
金属部材の表面の少なくとも一部に、含有されるクロム
成分の95質量%以上が三価クロムである膜厚0.2〜
0.5μmのクロメート被膜を形成するクロメート処理
工程と、前記クロメート被膜を130℃以上にて熱処理
する熱処理工程と、を含むことを特徴とする。このよう
な熱処理をクロメート被膜が形成された金属部材に施す
ことによって、前述のベーキング処理を行ったときの平
均膜厚の減少率が10%以内となるクロメート被膜を得
ることができる。
In the method of the present invention for producing the above metal member, the chromium component contained in at least a part of the surface of the metal member is immersed in a chromate treatment bath. 0.2-thick chromium
The method includes a chromate treatment step of forming a chromate film having a thickness of 0.5 μm, and a heat treatment step of heat-treating the chromate film at 130 ° C. or higher. By applying such a heat treatment to the metal member on which the chromate film is formed, a chromate film in which the reduction rate of the average film thickness when performing the above-described baking treatment is within 10% can be obtained.

【0009】上記構成においては、金属部材の表面に形
成されるのが、含有されるクロム成分の95質量%以上
が三価クロムであり、かつその膜厚が0.2〜0.5μ
mのクロメート被膜(以下、三価クロム系クロメート被
膜という)である。すなわち、通常の黄色クロメート被
膜では、クロム成分の25〜35質量%程度が六価クロ
ムであるのに対し、本発明の被膜では、クロム成分に対
する六価クロムの含有率が5質量%以下と少ないので、
六価クロムを削減しようとする環境対策上の効果を高め
ることができる、また、使用されるクロメート処理液
は、後述する通り六価クロム成分を全く含有しないか、
含有していても黄色クロメート被膜等の処理液と比較す
れば、その量を大幅に削減できるので、廃液処理の問題
も生じにくい。
[0009] In the above-described structure, the surface of the metal member is formed such that 95% by mass or more of the contained chromium component is trivalent chromium and the film thickness is 0.2 to 0.5 µm.
m (hereinafter referred to as a trivalent chromium-based chromate film). That is, in a normal yellow chromate film, about 25 to 35% by mass of the chromium component is hexavalent chromium, whereas in the film of the present invention, the content of hexavalent chromium with respect to the chromium component is as small as 5% by mass or less. So
The effect on environmental measures to reduce hexavalent chromium can be enhanced, and the chromate treatment solution used contains no hexavalent chromium component as described below,
Even if it is contained, the amount thereof can be greatly reduced as compared with a treatment solution such as a yellow chromate film, so that a problem of waste liquid treatment hardly occurs.

【0010】また、本発明者らが検討したところによる
と、黄色クロメート被膜等の従来の六価クロム系のクロ
メート被膜が耐食性に劣る原因は、高温にさらされた場
合に大きく収縮するとともに、その収縮に伴い多数のク
ラックが発生し、結果として下地に対する防食性能が低
下することが原因であることがわかった。そして、被膜
の収縮は、被膜を構成するクロメート水和物が加熱によ
り脱水するためであると考えられる。
According to the study by the present inventors, conventional hexavalent chromium-based chromate films such as a yellow chromate film are inferior in corrosion resistance because when they are exposed to high temperatures, they shrink significantly. It was found that a large number of cracks were generated due to the shrinkage, and as a result, the anticorrosion performance against the base was reduced. The contraction of the coating is considered to be due to the dehydration of the chromate hydrate constituting the coating by heating.

【0011】そして、さらに鋭意検討を重ねた結果、三
価クロム系クロメート被膜は、熱履歴が加わったときに
被膜の収縮はある程度生ずるが、クラック等の発生がほ
とんど無く、被膜の緻密化により逆に耐食性が向上する
ことがわかった。さらに、加熱による被膜の脱水収縮が
十分に進行すれば、それ以降は熱履歴が繰り返し加わっ
ても被膜厚さの変化がほとんど生じず、一層安定な耐熱
性が確保できることもわかった。
As a result of further diligent studies, the trivalent chromium-based chromate film shrinks to some extent when heat history is applied, but hardly generates cracks and the like. It was found that the corrosion resistance was improved. Furthermore, it was also found that if the dehydration shrinkage of the coating by heating sufficiently proceeds, the coating thickness hardly changes even if the heat history is repeatedly applied thereafter, and more stable heat resistance can be secured.

【0012】そこで、本発明では、三価クロム系クロメ
ート被膜を形成後に積極的な熱処理を行って、被膜の脱
水・緻密化を進行させることにより、前記したベーキン
グ処理を行ったときの、膜厚の減少率が10%以内であ
る三価クロム系クロメート被膜を得ることができ、表面
にこのようなクロメート被膜の形成された金属部材は、
その耐食性と耐熱性を大幅に向上させることができる。
また、本発明においては、三価クロム系クロメート被膜
の膜厚が0.2μm以上に確保されていることも、防食
性能の向上に寄与している。前記ベーキング処理を行っ
たときの、クロメート被膜の膜厚の減少率はなるべく小
さいこと、より望ましくは5%以内であるのが良い。
Therefore, in the present invention, a positive heat treatment is performed after the formation of the trivalent chromium-based chromate film to promote the dehydration and densification of the film, so that the film thickness at the time of performing the above-described baking treatment is reduced. Can be obtained a trivalent chromium-based chromate coating having a reduction rate of 10% or less, and a metal member having such a chromate coating formed on the surface is
Its corrosion resistance and heat resistance can be greatly improved.
In the present invention, the fact that the thickness of the trivalent chromium-based chromate film is ensured to be 0.2 μm or more also contributes to the improvement of the anticorrosion performance. The rate of decrease in the thickness of the chromate film during the baking treatment is preferably as small as possible, more preferably within 5%.

【0013】なお、クロメート被膜の膜厚が0.2μm
未満では、防食性能と耐熱性とを十分に確保できなくな
る。また、膜厚が0.5μmを超えると、被膜にクラッ
クを生じたり(例えば、他部材との組付け等における加
工時)、あるいは被膜の脱落等が生じやすくなって、却
って防食性能が損なわれることにつながる。クロメート
被膜の膜厚は、望ましくは0.3〜0.5μmとするの
がよい。また、クロメート被膜は、六価クロムを実質的
に含有しないものとすることが望ましい。また、以上の
クロメート被膜は、上記金属部材の一部に形成されてい
ても、あるいは全面に形成されていてもどちらでもよ
い。
The thickness of the chromate film is 0.2 μm
If it is less than 1, the anticorrosion performance and heat resistance cannot be sufficiently secured. On the other hand, if the thickness exceeds 0.5 μm, cracks may occur in the coating (for example, during processing in assembling with other members), or the coating may easily fall off, which impairs the anticorrosion performance. Leads to things. The thickness of the chromate film is desirably 0.3 to 0.5 μm. Further, it is desirable that the chromate film does not substantially contain hexavalent chromium. Further, the above-mentioned chromate film may be formed on a part of the metal member or on the entire surface.

【0014】また本発明は、上記本発明のクロメート被
膜付き金属部材により構成された主体金具を有するスパ
ークプラグをも提供する。スパークプラグはその使用形
態から鑑みて、高温負荷及び酸性成分のアタック等を受
けやすい。そのため、スパークプラグの主体金具の表面
を、上記本発明に係るクロメート被膜によって覆うこと
で、高温及び酸性雰囲気下のような厳しい環境において
も良好に使用できるスパークプラグを得ることができ
る。主体金具に形成されるクロメート被膜は、その全面
に形成されるようにしてもよいし、高温及び酸性雰囲気
下にさらされる耐食性及び耐熱性が要求される部分にの
み形成するようにしてもよい。
The present invention also provides a spark plug having a metallic shell constituted by the metal member with a chromate film of the present invention. Spark plugs are susceptible to high-temperature loads and attacks of acidic components in view of their usage. Therefore, by covering the surface of the metal shell of the spark plug with the chromate film according to the present invention, it is possible to obtain a spark plug that can be used favorably even in a severe environment such as a high-temperature and acidic atmosphere. The chromate film formed on the metal shell may be formed on the entire surface, or may be formed only on a portion which is required to be exposed to a high temperature and an acidic atmosphere and has corrosion resistance and heat resistance.

【0015】なお、スパークプラグには、主体金具の外
周面に形成される取付けねじ部の基端部にはめ込まれる
べきリング状のガスケットを備えたものがある。このガ
スケットは、主体金具のねじ部をシリンダヘッド側のね
じ孔にねじ込むことにより、ねじ部基端側に形成された
フランジ状のガスシール部と、ねじ孔の開口周縁部との
間で潰れるように圧縮変形して、ねじ孔とガスシール部
との間をシールする役割を果たす。この場合、そのガス
ケットの表面の少なくとも一部を、上記クロメート被膜
によって被覆することができる。これによって、主体金
具とともにガスケットに対しても、耐食性及び耐熱性を
十分に付与することができるようになる。
Some spark plugs have a ring-shaped gasket to be fitted to the base end of a mounting screw formed on the outer peripheral surface of the metal shell. In this gasket, the screw portion of the metal shell is screwed into the screw hole on the cylinder head side, so that the gasket is crushed between the flange-shaped gas seal portion formed on the base end side of the screw portion and the opening peripheral portion of the screw hole. And serves to seal between the screw hole and the gas seal portion. In this case, at least a part of the surface of the gasket can be covered with the chromate film. This makes it possible to sufficiently impart corrosion resistance and heat resistance to the gasket as well as the metal shell.

【0016】このようなクロメート被膜の耐食性を向上
させる熱処理工程は、例えば、空気中(あるいは大気
中)で行ってもよいし、窒素ガスやArガス等の不活性
雰囲気にて行ってもよい。熱処理温度が130℃未満で
は、前記したベーキング処理を行ったときの、平均膜厚
の減少率を10%以内に留めることが困難となるか、仮
にできても熱処理時間が非常に長くなるため、製造能率
低下を引き起こす問題を生じる。一方、空気中あるいは
大気中での熱処理を行う場合、熱処理温度が350℃を
超えると、熱処理中に被膜の劣化が進行して、却って耐
食性を低下させてしまう場合があるので、熱処理温度は
これ以下に設定するのがよい。他方、不活性雰囲気中に
て熱処理を行う場合でも、下地の耐熱性能を考慮して適
宜上限を定めるのがよく、例えば下地がZnメッキ層で
ある場合は、熱処理温度は400℃以下に設定するのが
よい。なお、熱処理温度は、より望ましくは180〜2
50℃の範囲にて行うのがよい。
The heat treatment step for improving the corrosion resistance of the chromate film may be performed, for example, in the air (or in the air) or in an inert atmosphere such as a nitrogen gas or an Ar gas. If the heat treatment temperature is lower than 130 ° C., it is difficult to keep the reduction rate of the average film thickness within 10% when the above-described baking treatment is performed, or the heat treatment time becomes extremely long even if it is possible. This causes a problem that lowers the production efficiency. On the other hand, when heat treatment is performed in air or in the air, if the heat treatment temperature exceeds 350 ° C., the deterioration of the coating proceeds during the heat treatment, which may lower the corrosion resistance. It is better to set below. On the other hand, even when the heat treatment is performed in an inert atmosphere, the upper limit may be appropriately set in consideration of the heat resistance of the base. For example, when the base is a Zn plating layer, the heat treatment temperature is set to 400 ° C. or lower. Is good. The heat treatment temperature is more desirably 180 to 2
It is good to carry out in the range of 50 ° C.

【0017】また、スパークプラグの主体金具に上記熱
処理を行う場合は、主体金具をスパークプラグに取り付
ける前に行うようにしても良いし、主体金具をスパーク
プラグに取り付けた後、熱処理するようにしてもよく、
同様の耐食性向上の効果を得ることができる。後者の場
合、高温にて熱処理すると、スパークプラグの他部材へ
の影響も無視できなくなり、加熱気密性に影響するた
め、熱処理温度T(℃)は130〜200℃の範囲に設
定するのが望ましい。なお、熱処理する時間が長くなる
と滑石への影響が懸念される。具体的には気密性が低下
することが懸念されるため、滑石自体の温度が150℃
を超えない程度の時間に設定するとよい。
When the above heat treatment is performed on the metal shell of the spark plug, the heat treatment may be performed before the metal shell is attached to the spark plug. Alternatively, the heat treatment may be performed after the metal shell is mounted on the spark plug. Well,
A similar effect of improving corrosion resistance can be obtained. In the latter case, if the heat treatment is performed at a high temperature, the influence on other members of the spark plug cannot be ignored, and the heat sealing property is affected. Therefore, it is desirable to set the heat treatment temperature T (° C.) in the range of 130 to 200 ° C. . In addition, there is a concern that the influence on talc may be caused when the time for the heat treatment is long. Specifically, the temperature of the talc itself is 150 ° C.
Should be set to a time that does not exceed.

【0018】次に、熱処理の時間は、処理後に得られる
クロメート被膜の、ベーキング処理後の平均膜厚の減少
率が10%以内となり、耐熱性が十分に確保できるのに
必要十分なだけ確保する必要があるが、その熱処理時間
の下限値は採用する熱処理温度によって異なる。具体的
には、熱処理温度をT(℃)、熱処理時間をt(秒)と
して、T≧250にて、t≧90、T≧190にて、t
≧150、T≧170にて、t≧210、T≧150に
て、t≧270、T≧130にて、t≧540、のいず
れかを満足する条件にて行うのが望ましい。いずれの条
件においても、熱処理時間を上記の下限値より長く設定
することで、得られるクロメート被膜は、ベーキング処
理後の平均膜厚の減少率が10%以内となり、ひいては
耐熱性を大幅に向上させることが可能となる。なお、熱
処理は、より望ましくは、T≧250にて、t≧15
0、T≧190にて、t≧210、T≧170にて、t
≧270、T≧150にて、t≧540、のいずれかを
満足する条件にて行うのがよい。
Next, the time of the heat treatment is as long as necessary and sufficient so that the rate of decrease in the average film thickness after baking of the chromate film obtained after the treatment is within 10%, and the heat resistance can be sufficiently ensured. Although it is necessary, the lower limit of the heat treatment time differs depending on the heat treatment temperature to be adopted. Specifically, assuming that the heat treatment temperature is T (° C.) and the heat treatment time is t (second), at T ≧ 250, t ≧ 90, at T ≧ 190, t
It is desirable to perform under conditions that satisfy any of t ≧ 210, T ≧ 150, T ≧ 270, T ≧ 130, and T ≧ 130 at T ≧ 170, T ≧ 130, and T ≧ 130. Under any conditions, by setting the heat treatment time to be longer than the above lower limit, the resulting chromate film has a reduction rate of the average film thickness after the baking treatment of 10% or less, and thus greatly improves heat resistance. It becomes possible. The heat treatment is more desirably performed at T ≧ 250 and t ≧ 15.
0, at T ≧ 190, t ≧ 210, at T ≧ 170, t
≧ 270, T ≧ 150, and t ≧ 540, preferably under the condition that satisfies any of t ≧ 540.

【0019】一方、本発明者等が行った実験によると、
必要十分な熱処理時間は、熱処理温度が高くなるに従
い、指数関数的に短くなることがわかった。そして、さ
らに鋭意検討した結果、熱処理温度をT(K)、熱処理
時間をt(sec)として、t≧90、及び t≧1.768×exp(2311/T)・・・式1 を満足する条件にて熱処理を行うこと(すなわち、上記
式1の右辺を熱処理時間の下限値として熱処理を行うこ
と)が有効であることがわかった。熱処理時間を上記よ
りも長く設定することで、得られるクロメート被膜は、
ベーキング処理後の膜厚の減少率が10%以内となり、
ひいては耐熱性を大幅に向上させることが可能となる。
なお、熱処理時間t(sec)はより望ましくは、t≧
150、及び t≧4.818×exp(1981/T)・・・式2 を満足するように設定するのがよく、さらに望ましく
は、t≧150、及び t≧0.105×exp(4140/T)・・・式3 を満足するように設定するのがよい。
On the other hand, according to an experiment conducted by the present inventors,
It has been found that the necessary and sufficient heat treatment time becomes exponentially shorter as the heat treatment temperature becomes higher. As a result of further intensive studies, assuming that the heat treatment temperature is T (K) and the heat treatment time is t (sec), t ≧ 90 and t ≧ 1.768 × exp (2311 / T)... It has been found that performing the heat treatment under the conditions (that is, performing the heat treatment using the right side of the above formula 1 as the lower limit of the heat treatment time) is effective. By setting the heat treatment time longer than the above, the resulting chromate film is
The rate of decrease in film thickness after baking is within 10%,
As a result, heat resistance can be greatly improved.
The heat treatment time t (sec) is more desirably t ≧
150, and t ≧ 4.818 × exp (1981 / T)... It is preferable to set so as to satisfy Expression 2. More preferably, t ≧ 150 and t ≧ 0.105 × exp (4140 / T) T) It is better to set so as to satisfy Expression 3.

【0020】熱処理時間は上記下限値よりも長い任意の
時間に設定可能であるが、極度に熱処理時間を長くして
も耐熱性改善効果のそれ以上の向上が見込めなくなる場
合があるので、処理能率を考慮して上限値を適宜定める
こと(例えば上記下限値の3倍程度まで)が妥当であ
る。
The heat treatment time can be set to an arbitrary time longer than the above lower limit value. However, even if the heat treatment time is extremely increased, further improvement of the heat resistance improvement effect may not be expected. It is appropriate to determine the upper limit appropriately in consideration of (for example, up to about three times the lower limit).

【0021】上記のように、熱処理を行うことによっ
て、クロメート被膜の耐食性及び耐熱性が向上する。し
かしながら一方では、過剰な熱処理により、形成された
クロメート被膜と他部材との間の滑り摺動性を低下させ
る場合もある。例えば、スパークプラグにおいては、主
体金具に形成されたクロメート被膜の滑り摺動性が良く
ないと、主体金具と他部材とを、滑り摺動させつつ組み
付けてスパークプラグを製造する際に、主体金具に形成
されているクロメート被膜にクラック等の欠陥が発生し
たり、組み付け時に望まざる力が働いて主体金具の工具
係合部(いわゆる六角部)の寸法が広がったりする場合
がある。そのため、過剰な熱処理は抑制する必要があ
る。そこで、特にクロメート被膜の滑り摺動性を重視す
る場合は、熱処理温度をT(℃)、熱処理時間をt
(秒)として、T≦155にて、t≦2000、T≦1
70にて、t≦1650、T≦190にて、t≦135
0、T≦205にて、t≦1050、T≦215にて、
t≦750、T≦230にて、t≦540、T≦245
にて、t≦360、T≦255にて、t≦270、のい
ずれかを満足する条件にて熱処理を行うのが良く、より
望ましくはT≦145にて、t≦2000、T≦155
にて、t≦1650、T≦170にて、t≦1350、
T≦190にて、t≦1050、T≦205にて、t≦
750、T≦215にて、t≦540、T≦230に
て、t≦360、T≦245にて、t≦270、T≦2
55にて、t≦210、のいずれかを満足する条件にて
熱処理を行うのが良い。
As described above, the heat treatment improves the corrosion resistance and heat resistance of the chromate film. On the other hand, however, excessive heat treatment may reduce the sliding property between the formed chromate film and other members. For example, in a spark plug, if a chromate coating formed on a metal shell has poor sliding slidability, the metal shell and other members are slid and slidably assembled to produce a spark plug. In some cases, a defect such as a crack may occur in the chromate film formed on the metal shell, or an undesired force may be applied at the time of assembling, and the dimensions of the tool engaging portion (so-called hexagonal portion) of the metal shell may be widened. Therefore, it is necessary to suppress excessive heat treatment. Therefore, when the sliding sliding property of the chromate film is particularly important, the heat treatment temperature is T (° C.) and the heat treatment time is t.
(Seconds), at T ≦ 155, t ≦ 2000, T ≦ 1
70, t ≦ 1650, T ≦ 190, t ≦ 135
0, at T ≦ 205, at t ≦ 1050, at T ≦ 215,
When t ≦ 750 and T ≦ 230, t ≦ 540 and T ≦ 245
It is preferable that the heat treatment is performed under a condition satisfying any one of t ≦ 360, T ≦ 255 and t ≦ 270. More preferably, at T ≦ 145, t ≦ 2000 and T ≦ 155.
, T ≦ 1650, T ≦ 170, t ≦ 1350,
At T ≦ 190, t ≦ 1050, at T ≦ 205, t ≦
750, T≤215, t≤540, T≤230, t≤360, T≤245, t≤270, T≤2
At 55, it is preferable to perform the heat treatment under a condition satisfying any one of t ≦ 210.

【0022】また、滑り摺動性を向上させるのに有効な
熱処理条件は、熱処理時間t(sec)、熱処理温度T
(K)として、 t≦0.094×exp(4201/T)・・・式A で表される条件を満足するとすることもできる。熱処理
時間t(sec)を上記の上限値よりも短く設定するこ
とで過剰な熱処理が抑制され、その結果滑り摺動性を良
好なものとすることができる。なお、熱処理時間t(s
ec)はより望ましくは、 t≦0.038×exp(4489/T)・・・式B となるように設定するのが良い。
The heat treatment conditions effective for improving the sliding property are a heat treatment time t (sec) and a heat treatment temperature T
As (K), t ≦ 0.094 × exp (4201 / T)... The condition represented by the formula A may be satisfied. By setting the heat treatment time t (sec) to be shorter than the above upper limit, excessive heat treatment is suppressed, and as a result, the sliding property can be improved. The heat treatment time t (s)
ec) is more desirably set so that t ≦ 0.038 × exp (4489 / T) formula B

【0023】本発明の熱処理条件を満たし、かつ、上記
範囲の熱処理条件により熱処理されたクロメート被膜
は、耐食性、及び耐熱性が優れているとともに、滑り摺
動性が良好で、このようなクロメート被膜が形成された
金属部材は、他部材との間の滑り摺動も容易に行うこと
ができる。特にスパークプラグの主体金具として、本発
明の金属部材を使用するときは、主体金具を滑り摺動さ
せつつ他部材と組み付けても、クロメート被膜の剥離、
及び工具係合部(いわゆる六角部)等の変形が抑制され
る。
The chromate film which satisfies the heat treatment conditions of the present invention and is heat-treated under the heat treatment conditions in the above-mentioned range has excellent corrosion resistance and heat resistance and good sliding and sliding properties. The metal member on which is formed can easily slide and slide with other members. In particular, when using the metal member of the present invention as a metal shell of a spark plug, even if the metal shell is slid and slid and assembled with other members, peeling of the chromate film,
In addition, deformation of a tool engaging portion (a so-called hexagonal portion) and the like is suppressed.

【0024】クロメート処理は、下地金属を酸化溶出さ
せながら、クロム成分をいわば置換堆積させる一種の化
成処理である。従って、外部から電力を供給しない無電
解型のクロメート処理においては、下地金属はクロメー
ト処理浴中に溶出可能な金属である必要がある。炭素鋼
等の鉄系材料で構成されている金属部材(例えば、スパ
ークプラグの主体金具、あるいはガスケット等)の表面
には防食のために、金属成分の主体が亜鉛からなる亜鉛
系メッキ層を形成することができる。この亜鉛系メッキ
層は、上記の意味において、クロメート被膜を形成する
ための下地金属として好都合である。この場合、溶出し
た亜鉛成分は、クロメート被膜中に取り込まれることが
多い。なお、亜鉛系メッキ層は公知の電解亜鉛メッキあ
るいは溶融亜鉛メッキにより形成することができる。他
方、電解クロメート処理法を採用すれば、金属成分の主
体がニッケルからなるニッケル系メッキ層等であって
も、クロメート被膜を形成することができる。
The chromate treatment is a kind of chemical conversion treatment in which the chromium component is replaced and deposited as it is while oxidizing and eluting the base metal. Therefore, in an electroless chromate treatment in which power is not supplied from the outside, the base metal needs to be a metal that can be eluted into the chromate treatment bath. On the surface of a metal member made of an iron-based material such as carbon steel (for example, a metal shell of a spark plug or a gasket), a zinc-based plating layer in which a main component of a metal component is zinc is formed for corrosion protection. can do. This zinc-based plating layer is advantageous as a base metal for forming a chromate film in the above sense. In this case, the eluted zinc component is often taken into the chromate film. The zinc-based plating layer can be formed by known electrolytic zinc plating or hot-dip galvanizing. On the other hand, if the electrolytic chromate treatment method is employed, a chromate film can be formed even if the metal component is mainly a nickel-based plating layer made of nickel.

【0025】なお、下地金属層を亜鉛メッキ層とし、こ
の上に前記した膜厚範囲のクロメート被膜を形成するこ
とにより、JIS H8502に規定されたメッキの耐
食性試験方法における「5.中性塩水噴霧試験方法」を
行ったときに、亜鉛メッキ層の腐食に由来する白錆が全
表面のおよそ20%以上現われるまでの耐久時間を、3
00時間以上確保することが可能となる。これは、例え
ば、スパークプラグの主体金具、あるいはガスケット等
が備えているべき耐食性のレベルとしては十分なもので
ある。
In addition, a zinc plating layer is used as the base metal layer, and a chromate film having the above-mentioned thickness range is formed on the zinc plating layer. When the “test method” was carried out, the durability time until white rust resulting from corrosion of the galvanized layer appeared at about 20% or more of the entire surface was 3
More than 00 hours can be secured. This is, for example, a sufficient level of corrosion resistance to be provided in a metal shell of a spark plug or a gasket.

【0026】また、スパークプラグ特有の問題として、
熱負荷が大きくかかる条件下でエンジンの運転を継続し
たり、あるいはスパークプラグがエキゾーストマニホル
ドに比較的近くなる位置に取り付けられたりしている
と、ときには主体金具の温度が200〜300℃程度ま
で上昇する場合がある。しかしながら、下地金属層を亜
鉛メッキ層とし、前記した膜厚のクロメート被膜を形成
することにより、このような状況を想定した下記のよう
な試験においても、良好な耐久性能が得られる。すなわ
ち、大気中にて200℃で30分加熱した後、JIS
H8502に規定されたメッキの耐食性試験方法におけ
る「5.中性塩水噴霧試験方法」を行ったときに、亜鉛
メッキ層の腐食に由来する白錆が全表面のおよそ20%
以上現われるまでの耐久時間が、300時間以上確保さ
れる。
Also, as a problem peculiar to the spark plug,
If the engine continues to operate under conditions where the heat load is high, or if the spark plug is installed at a position relatively close to the exhaust manifold, the temperature of the metal shell sometimes rises to about 200 to 300 ° C. May be. However, by forming the underlayer metal layer as a galvanized layer and forming a chromate film having the above-described thickness, good durability performance can be obtained even in the following test assuming such a situation. That is, after heating in air at 200 ° C. for 30 minutes, the JIS
When performing “5. Neutral salt spray test method” in the corrosion resistance test method for plating specified in H8502, white rust resulting from corrosion of the galvanized layer was approximately 20% of the entire surface.
The endurance time until the above appears is secured for 300 hours or more.

【0027】また、スパークプラグの主体金具やガスケ
ットは、排気ガス等に含まれる炭酸ガスや窒素酸化物あ
るいは硫黄酸化物等の酸性成分のアタックを受けやす
い。しかしながら、下地金属層を亜鉛メッキ層とし、前
記した膜厚のクロメート被膜を形成することにより、こ
のような状況を想定した下記の試験においても、良好な
耐久性能が得られる。すなわち、JIS H8502に
規定されたメッキの耐食性試験方法における「7.キャ
ス試験方法」を行ったときに、亜鉛メッキ層の腐食に由
来する白錆が全表面のおよそ20%以上現われるまでの
耐久時間が、40時間以上確保される。
The metal shell and gasket of the spark plug are susceptible to attack by acidic components such as carbon dioxide, nitrogen oxides and sulfur oxides contained in exhaust gas and the like. However, by forming the undercoat metal layer as a galvanized layer and forming a chromate film having the above-described thickness, good durability performance can be obtained even in the following test assuming such a situation. That is, when the “7. Cass test method” in the corrosion resistance test method for plating specified in JIS H8502 was performed, the durability time until white rust resulting from corrosion of the galvanized layer appeared about 20% or more of the entire surface. For more than 40 hours.

【0028】次に、本発明においては、三価クロム塩
と、三価クロムに対する錯化剤とを配合したクロメート
処理浴中に金属部材(例えば、スパークプラグの主体金
具、あるいはガスケット等)を浸漬することにより、金
属部材の表面に上記のようなクロメート被膜を形成する
ことができる。
Next, in the present invention, a metal member (for example, a metal shell of a spark plug or a gasket) is immersed in a chromate treatment bath containing a trivalent chromium salt and a complexing agent for trivalent chromium. By doing so, the above-described chromate film can be formed on the surface of the metal member.

【0029】クロメート処理浴として、三価クロム塩と
ともに三価クロムに対する錯化剤を配合したものを用い
ることで、一般的なクロメート処理法では困難な緻密で
厚膜の三価クロム系クロメート被膜を形成することが可
能となり、ひいては本発明の金属部材の要旨である、膜
厚が0.2〜0.5μmと好適な範囲の三価クロム系の
クロメート被膜を容易に形成できる。このようなクロメ
ート被膜の形成方法については、ドイツ公開特許公報DE
19638176A1号に詳細が開示されている。以下に、その概
略を説明する。
By using a bath containing a complexing agent for trivalent chromium together with a trivalent chromium salt as a chromate treatment bath, a dense and thick trivalent chromium-based chromate film, which is difficult with a general chromate treatment method, is obtained. This makes it possible to easily form a trivalent chromium-based chromate film having a preferable thickness of 0.2 to 0.5 μm, which is the gist of the metal member of the present invention. A method for forming such a chromate film is disclosed in German Published Patent Application DE.
Details are disclosed in 19638176A1. The outline will be described below.

【0030】前述の通り、クロメート被膜の形成過程
は、処理浴中において下地金属(例えば亜鉛)の酸化溶
出がまず起こり、その溶出した下地金属成分と、クロメ
ートイオンを含有する溶液とが反応して、三価クロムが
水酸基あるいは酸素のブリッジによってポリマー状の錯
体を形成して下地金属表面状にゲル状に沈殿・堆積する
機構が主体となっているというのが定説である。この場
合、クロメート被膜が成長するためには、下地金属の溶
出と、溶出した下地金属と浴中のクロメートイオンとの
反応・堆積とが並行して進まなければならない。しかし
ながら、クロメート被膜がある程度堆積すると、溶液と
の界面を介した不均一反応である下地金属層の溶出反応
が妨げられ、被膜の成長は停滞する。
As described above, in the process of forming the chromate film, the underlying metal (eg, zinc) is first oxidized and eluted in the treatment bath, and the eluted underlying metal component reacts with the solution containing chromate ions. It is a common theory that trivalent chromium mainly forms a polymer-like complex by a hydroxyl group or an oxygen bridge and precipitates and deposits in a gel state on the surface of the underlying metal. In this case, in order for the chromate film to grow, the elution of the base metal and the reaction and deposition of the eluted base metal with the chromate ions in the bath must proceed in parallel. However, when the chromate film is deposited to some extent, the elution reaction of the underlying metal layer, which is a non-uniform reaction via the interface with the solution, is prevented, and the film growth stagnates.

【0031】前記したドイツ公開特許公報の開示内容に
よれば、被膜の厚膜化を図るには、下地金属の溶解と、
溶解した下地金属成分と三価クロムとの反応による被膜
沈殿との速度を大きくしつつ、堆積したクロメート被膜
の逆溶解の速度をなるべく小さくすることが重要であ
る。そして、上記の方法では、適当な錯化剤を浴中に添
加して三価クロムを錯体化することにより被膜沈殿が促
進され、厚膜化が可能になると考えられる。
According to the disclosure of the above-mentioned German Patent Publication, in order to increase the thickness of the coating, dissolution of the base metal and
It is important that the rate of reverse dissolution of the deposited chromate film be as small as possible while increasing the rate of film deposition by the reaction between the dissolved base metal component and trivalent chromium. Then, in the above method, it is considered that by adding an appropriate complexing agent to the bath and complexing trivalent chromium, the precipitation of the film is promoted and the film can be made thicker.

【0032】錯化剤としては、各種キレート剤(ジカル
ボン酸、トリカルボン酸、オキシ酸、水酸基ジカルボン
酸あるいは水酸基トリカルボン酸等:例えば、シュウ
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、コルク酸、アセレイン酸、セバシン酸、マレ
イン酸、フタル酸、テレフタル酸、酒石酸、クエン酸、
リンゴ酸、アスコルビン酸等)を用いることが有効であ
るが、他の錯化剤を用いてもよい。使用可能な錯化剤に
ついては前記ドイツ公開特許公報に記載されている通り
である。
As complexing agents, various chelating agents (dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, oxyacid, hydroxyl dicarboxylic acid or hydroxyl tricarboxylic acid, etc .: for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid) , Coric acid, aseleic acid, sebacic acid, maleic acid, phthalic acid, terephthalic acid, tartaric acid, citric acid,
It is effective to use malic acid, ascorbic acid, etc., but other complexing agents may be used. The complexing agents that can be used are as described in the above-mentioned German published patent application.

【0033】また、被膜厚さを大きくするには、クロメ
ート処理浴の温度を20〜80℃程度に昇温することも
有効である。浴温が20℃未満では、昇温による被膜厚
さ増大の効果がほとんど見込めず、80℃以上では浴か
らの水分の蒸発が激しいため浴条件の制御が困難とな
る。また、クロメート浴への被処理物(金属部材:例え
ばスパークプラグの主体金具、あるいはガスケット等)
の浸漬時間は、20〜80秒とするのがよい。浸漬時間
が20秒未満になるとクロメート被膜の形成膜厚を十分
に確保できなくなる場合がある。他方、浸漬時間が80
秒を超えると、形成されたクロメート被膜が厚くなり過
ぎ、被膜にクラックを生じたり(例えば、他部材との組
付け等における加工時)、あるいは被膜の脱落等が生じ
やすくなり、却って防食性能が損なわれる場合がある。
In order to increase the thickness of the coating, it is effective to raise the temperature of the chromate treatment bath to about 20 to 80 ° C. If the bath temperature is lower than 20 ° C., the effect of increasing the coating thickness by increasing the temperature can hardly be expected, and if the bath temperature is 80 ° C. or higher, control of bath conditions becomes difficult due to severe evaporation of water from the bath. In addition, an object to be treated in a chromate bath (metal member: for example, a metal shell of a spark plug, or a gasket)
The dipping time is preferably 20 to 80 seconds. If the immersion time is less than 20 seconds, the thickness of the formed chromate film may not be sufficiently secured. On the other hand, the immersion time is 80
When the time exceeds seconds, the formed chromate film becomes too thick, causing cracks in the film (for example, at the time of processing in assembling with other members), or easily falling off of the film, so that the anticorrosion performance is rather deteriorated. May be impaired.

【0034】下地金属の溶解促進を図るには、沈殿形成
された被膜の再溶解が激しくならない範囲にて、クロメ
ート処理液のpHをさげることが有効である。望ましい
pHの範囲は、例えば1.5〜3程度である。また、沈
殿形成された被膜の再溶解を抑制するには、被膜中にニ
ッケル、コバルトあるいは銅などの再溶解しにくい水酸
化物を被膜に組み込むことが有効である。この目的のた
め、クロメート処理浴中に、上記金属の化合物を溶解・
配合することができる。
In order to promote the dissolution of the underlying metal, it is effective to lower the pH of the chromate treatment solution within a range in which the re-dissolution of the deposited film does not become severe. A desirable pH range is, for example, about 1.5 to 3. Further, in order to suppress the re-dissolution of the deposited film, it is effective to incorporate a hardly re-dissolved hydroxide such as nickel, cobalt or copper into the film. For this purpose, the compounds of the above metals are dissolved in a chromate treatment bath.
Can be blended.

【0035】他方、クロメート処理皮膜中のナトリウム
成分の含有量が2〜7質量%となるように、所定量のナ
トリウム塩(例えば、硝酸ナトリウムなど)をクロメー
ト処理浴中に配合することで、緻密なクロメート被膜を
厚膜に形成することが一層容易となる。その詳細な機構
については不明であるが、ナトリウムイオンがクロメー
ト皮膜中に取り込まれると、クロメート被膜の処理浴中
への再溶解がより起こりにくくなるためではないかと推
測される。クロメート処理皮膜中のナトリウム成分の含
有量が2〜7質量%の範囲を外れると、クロメート被膜
の膜厚を0.2μm以上に確保するのが困難となる場合
がある。なお、クロメート処理皮膜中のナトリウム成分
の含有量は、より望ましくは2〜6質量%とするのがよ
い。
On the other hand, a predetermined amount of sodium salt (for example, sodium nitrate) is blended in the chromate treatment bath so that the content of the sodium component in the chromate treatment film is 2 to 7% by mass, so that the density of the chromate treatment film can be increased. It becomes easier to form a thick chromate film into a thick film. Although the detailed mechanism is unknown, it is presumed that if sodium ions are taken into the chromate film, the chromate film is less likely to be redissolved in the treatment bath. If the content of the sodium component in the chromate treatment film is out of the range of 2 to 7% by mass, it may be difficult to secure the thickness of the chromate film to 0.2 μm or more. The content of the sodium component in the chromate treatment film is more desirably 2 to 6% by mass.

【0036】なお、他の金属部材において上記クロメー
ト被膜を形成する場合も、上記工程と全く同様の方法が
適用できることはいうまでもない。
When the chromate film is formed on another metal member, it goes without saying that the same method as in the above steps can be applied.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図1は本発明のクロメー
ト被膜付き金属部材たる金属部材55の一例(例えばボ
ルト等)を示している。金属部材55には、腐食防止の
ために亜鉛メッキ層56が形成されている。亜鉛メッキ
層56は、公知の電解亜鉛メッキ法により形成されるも
のであり、形成される亜鉛メッキ層56の厚さは例えば
3〜5μm程度とされる。亜鉛メッキ層56の厚さが3
μm未満であると、腐食を防止する効果が乏しく、ま
た、犠牲腐食による亜鉛メッキ層56の消耗により耐食
性を十分に確保することができないため好ましくない。
一方、10μmを超える膜厚は、耐食性確保という観点
においては過剰スペックであり、またメッキ時間が長く
かかることによる製造能率の低下にもなる。また、他部
材との組み付けや、曲げ加工等の加工時にメッキ剥離等
を生じ易くなる問題もある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example (for example, a bolt or the like) of a metal member 55 which is a metal member with a chromate film of the present invention. A zinc plating layer 56 is formed on the metal member 55 to prevent corrosion. The zinc plating layer 56 is formed by a known electrolytic zinc plating method, and the thickness of the formed zinc plating layer 56 is, for example, about 3 to 5 μm. The thickness of the galvanized layer 56 is 3
If the thickness is less than μm, the effect of preventing corrosion is poor, and the corrosion resistance cannot be sufficiently secured due to the consumption of the galvanized layer 56 due to the sacrificial corrosion, which is not preferable.
On the other hand, a film thickness exceeding 10 μm is an excessive specification from the viewpoint of ensuring corrosion resistance, and also reduces the production efficiency due to a long plating time. In addition, there is a problem that plating peeling and the like are apt to occur at the time of assembling with another member or bending or the like.

【0038】上記のような亜鉛メッキ層56のさらに表
面にクロメート被膜57が形成されている。このクロメ
ート被膜57の膜厚は0.2〜0.5μmに設定されて
いる。また、クロメート被膜に含有されるクロム成分の
95質量%以上が三価クロムである。なお、望ましく
は、含有されるクロム成分のすべてが実質的に三価クロ
ム成分となっているのが良い。
A chromate film 57 is further formed on the surface of the galvanized layer 56 as described above. The thickness of the chromate film 57 is set to 0.2 to 0.5 μm. Further, 95% by mass or more of the chromium component contained in the chromate film is trivalent chromium. Desirably, all of the chromium components contained are substantially trivalent chromium components.

【0039】図2は、金属部材にクロメート被膜57を
形成する方法の一例を示したものである。すなわち公知
の電解亜鉛メッキ法等により所定の膜厚の亜鉛メッキ層
を形成した金属部材55をクロメート処理浴に浸漬す
る。クロメート処理浴50としてはどのようなものを使
用するかについては、すでに説明済みである。これによ
り、図1に示すように金属部材55の亜鉛メッキ層56
の表面には、クロメート被膜57が形成される。なお、
図2は概念的な工程を表す説明図であり、金属部材55
を単にクロメート処理浴に浸漬するように描いている
が、実際は処理能率向上のために、公知のバレル処理法
(透液性の容器内に金属部材55をバラ積み挿入し、処
理浴50中にて容器を回転させながら行う処理)等を採
用することができる。
FIG. 2 shows an example of a method for forming a chromate film 57 on a metal member. That is, the metal member 55 having a galvanized layer having a predetermined thickness formed by a known electrolytic galvanizing method or the like is immersed in a chromate treatment bath. The type of the chromate treatment bath 50 to be used has already been described. As a result, as shown in FIG.
A chromate film 57 is formed on the surface of the substrate. In addition,
FIG. 2 is an explanatory view showing a conceptual process.
Is simply immersed in a chromate treatment bath, but in actuality, in order to improve the treatment efficiency, a known barrel treatment method (the metal members 55 are inserted in bulk in a liquid-permeable container and inserted into the treatment bath 50) Process performed while rotating the container).

【0040】クロメート処理後の金属部材55は、水洗
後、さらに図3に示すように熱処理炉Fにより、大気中
(あるいは、Arガスや窒素ガスからなる不活性雰囲
気)にて130〜350℃にて熱処理される、これによ
り、クロメート被膜57は収縮・緻密化し、この以後2
00℃前後までの熱履歴が加わっても、被膜の厚さの収
縮率は10%以下に抑えられる。その結果、耐熱性が大
幅に向上する。なお、クロメート処理後の金属部材55
は、水洗後に温風等により50〜80℃にて乾燥後、上
記の熱処理を行うようにしても良い。なお、上記金属部
材55は、例えば、ボルト、ナット等のねじ治具等とし
て使用することができるが、これはあくまで一例示であ
り、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、当事者の
知識に基づき、その他の変更を加えた態様で実施可能で
ある。
After the chromate treatment, the metal member 55 is washed with water and further heated to 130 to 350 ° C. in the air (or an inert atmosphere made of Ar gas or nitrogen gas) by a heat treatment furnace F as shown in FIG. As a result, the chromate film 57 shrinks and densifies.
Even if a heat history up to about 00 ° C. is applied, the shrinkage of the film thickness can be suppressed to 10% or less. As a result, heat resistance is greatly improved. The metal member 55 after the chromate treatment
May be dried at 50 to 80 ° C. by warm air after washing with water, and then the above heat treatment may be performed. The metal member 55 can be used, for example, as a screw jig such as a bolt or a nut. However, this is merely an example, and the present invention is not limited to the knowledge of a person concerned without departing from the spirit thereof. Based on the above, the present invention can be implemented in a mode in which other changes are added.

【0041】例えば、スパークプラグの主体金具、ある
いはガスケットは、上記本発明の金属部材により構成す
ることができる。以下、本発明のスパークプラグの実施
の形態について説明する。図4に示す本発明の一例たる
抵抗体入りスパークプラグ100は、筒状の主体金具
1、先端部が突出するようにその主体金具1内に嵌め込
まれた絶縁体2、先端部を突出させた状態で絶縁体2の
内側に設けられた中心電極3、及び主体金具1に一端が
結合され、多端側が中心電極3の先端と対向するように
配置された接地電極4等を備えている。接地電極4と中
心電極3との間には火花放電ギャップgが形成されてい
る。
For example, the metal shell or gasket of the spark plug can be constituted by the metal member of the present invention. Hereinafter, embodiments of the spark plug of the present invention will be described. A spark plug 100 with a resistor as an example of the present invention shown in FIG. 4 has a cylindrical metal shell 1, an insulator 2 fitted into the metal shell 1 so that the tip protrudes, and a tip protruding. A center electrode 3 provided inside the insulator 2 in this state, and a ground electrode 4 and the like, one end of which is coupled to the metal shell 1 and arranged so that the multi-end side faces the tip of the center electrode 3. A spark discharge gap g is formed between the ground electrode 4 and the center electrode 3.

【0042】絶縁体2は、例えばアルミナあるいは窒化
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極3を嵌め込む
ための貫通孔6を有している。貫通孔6の一方の端部側
に端子金具13が挿入・固定され、同じく他方の端部側
に中心電極3が挿入・固定されている。また、該貫通孔
6内において端子金具13と中心電極3との間に抵抗体
15が配置されている。この抵抗体15の両端部は、導
電性ガラスシール層16、17を介して中心電極3と端
子金具13とにそれぞれ電気的に接続されている。
The insulator 2 is made of, for example, a ceramic sintered body such as alumina or aluminum nitride, and has a through hole 6 for fitting the center electrode 3 along its own axial direction. . The terminal fitting 13 is inserted and fixed to one end of the through hole 6, and the center electrode 3 is inserted and fixed to the other end of the through hole 6. A resistor 15 is arranged between the terminal fitting 13 and the center electrode 3 in the through hole 6. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 13 via conductive glass seal layers 16 and 17, respectively.

【0043】主体金具1は、炭素鋼等の金属により円筒
状に形成されており、スパークプラグ100のハウジン
グを構成するとともに、その外周面には、プラグ100
を図示しないエンジンブロックに取り付けるためのねじ
部7が形成されている。なお、1eは、主体金具1を取
り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工
具係合部であり、六角状の軸断面形状を有している。他
方、主体金具1の後方側開口部内面と、絶縁体2の外面
との間には、フランジ状の突出部2eの後方側周縁と係
合するリング状の線パッキン62が配置され、そのさら
に後方側にはタルク等の充填層61を介してリング状の
パッキン60が配置されている。そして、絶縁体2を主
体金具1に向けて前方側に押し込み、その状態で主体金
具1の開口縁をパッキン60に向けて内側に加締めるこ
とにより加締め部1dが形成され、主体金具1が絶縁体
2に対して固定されている。
The metallic shell 1 is formed of a metal such as carbon steel into a cylindrical shape, and forms a housing of the spark plug 100 and has a plug 100 on its outer peripheral surface.
Is formed on the engine block (not shown). Reference numeral 1e denotes a tool engagement portion that engages a tool such as a wrench or a wrench when the metal shell 1 is attached, and has a hexagonal axial cross-sectional shape. On the other hand, between the inner surface of the rear opening of the metal shell 1 and the outer surface of the insulator 2, a ring-shaped wire packing 62 that engages with the rear peripheral edge of the flange-shaped protrusion 2e is arranged. On the rear side, a ring-shaped packing 60 is arranged via a filling layer 61 such as talc. Then, the insulator 2 is pushed forward toward the metal shell 1 and, in this state, the opening edge of the metal shell 1 is swaged inward toward the packing 60 to form a swaged portion 1d. It is fixed to the insulator 2.

【0044】また、主体金具1のねじ部7の基端部に
は、ガスケット30がはめ込まれている。このガスケッ
ト30は、炭素鋼等の金属板素材を曲げ加工したリング
状の部品であり、ねじ部7をシリンダヘッド側のねじ孔
にねじ込むことにより、主体金具1側のフランジ状のガ
スシール部1fとねじ孔の開口周縁部との間で、軸線方
向に圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔とねじ部
7との隙間をシールする役割を果たす。
A gasket 30 is fitted into the base end of the screw 7 of the metal shell 1. The gasket 30 is a ring-shaped part obtained by bending a metal plate material such as carbon steel, and the screw portion 7 is screwed into a screw hole on the cylinder head side to form a flange-shaped gas seal portion 1f on the metal shell 1 side. Between the screw hole and the opening peripheral portion of the screw hole, it is compressed in the axial direction and deformed so as to be crushed, and serves to seal a gap between the screw hole and the screw portion 7.

【0045】次に、主体金具1の下地層(例えば炭素
鋼)40外面全体には防食のための亜鉛メッキ層41
(亜鉛系メッキ層)が形成され、そのさらに外側がクロ
メート被膜42で覆われている。また、ガスケット30
の外面にも、同様に亜鉛メッキ層45とクロメート被膜
46とが形成されている。これら亜鉛メッキ層及びクロ
メート被膜は、いずれも同一の方法によって形成される
ものであり、以下、主体金具1側で代表させて説明を行
う。
Next, a zinc plating layer 41 for corrosion protection is formed on the entire outer surface of the underlayer (for example, carbon steel) 40 of the metal shell 1.
(A zinc-based plating layer) is formed, and further outside thereof is covered with a chromate film 42. Gasket 30
Similarly, a galvanized layer 45 and a chromate film 46 are also formed on the outer surface. These galvanized layers and chromate coatings are both formed by the same method, and will be described below as representative on the metal shell 1 side.

【0046】スパークプラグの主体金具1(あるいはガ
スケット30)における亜鉛メッキ層41は、上記金属
部材と同様の方法により形成される。主体金具1に形成
される亜鉛メッキ層41の膜厚は、耐食性確保の効果を
考慮して上記金属部材と同様に3〜10μm程度とす
る。膜厚が10μmを超えると、主体金具1を絶縁体2
に加締め固定する際や、接地電極4の曲げ加工を行う際
に変形を生じる部位において、メッキ剥離が起こりやす
くなる。また、スパークプラグ100の使用形態、及び
製造状況を鑑みれば、亜鉛メッキの膜厚は3〜9μm程
度にするのがよい。一方、亜鉛メッキの上に形成される
クロメート被膜42は、含有されるクロム成分の95質
量%以上が三価クロムである三価クロム系クロメート被
膜であり、かつ、その膜厚が0.2〜0.5μmに設定
されている。なお、上記クロム成分はなるべく多くの部
分が三価クロム成分となっているのがよく、望ましくは
クロム成分の実質的にすべてが三価クロム成分となって
いるのがよい。また、上記クロメート被膜42の膜厚
は、スパークプラグ100の使用形態、及び製造状況を
鑑みれば、0.3〜0.5μm程度にするのがより望ま
しい。
The galvanized layer 41 of the metal shell 1 (or the gasket 30) of the spark plug is formed by the same method as the above-mentioned metal member. The thickness of the zinc plating layer 41 formed on the metal shell 1 is set to about 3 to 10 μm in the same manner as the above-mentioned metal member in consideration of the effect of ensuring corrosion resistance. If the film thickness exceeds 10 μm, the metal shell 1
In a portion that is deformed when caulking and fixing to the surface or when bending the ground electrode 4, plating peeling is likely to occur. In consideration of the usage of the spark plug 100 and the manufacturing situation, the thickness of the zinc plating is preferably about 3 to 9 μm. On the other hand, the chromate film 42 formed on the zinc plating is a trivalent chromium-based chromate film in which 95% by mass or more of the contained chromium component is trivalent chromium, and has a thickness of 0.2 to 0.2%. It is set to 0.5 μm. Preferably, the chromium component has a trivalent chromium component as much as possible, and it is desirable that substantially all of the chromium component be a trivalent chromium component. The thickness of the chromate film 42 is more preferably about 0.3 to 0.5 μm in consideration of the usage of the spark plug 100 and the manufacturing conditions.

【0047】上記クロメート被膜42は、次のクロメー
ト処理により形成される。すなわち、前述の亜鉛メッキ
層41が形成された主体金具1をクロメート処理浴50
に浸漬する。クロメート処理浴50としては、前述した
ものが好適に使用される。これにより主体金具1にクロ
メート被膜42が形成される。なお、主体金具1を単に
クロメート処理浴に浸漬してもよいが、処理能率向上の
ために、公知のバレル処理法(透液性の容器内に金属部
材55をバラ積み挿入し、処理浴50中にて容器を回転
させながら行う処理)等を採用することができる。ま
た、クロメート処理浴の浴温は20〜80℃に設定さ
れ、クロメート処理浴への浸漬時間は、20〜80秒と
する。これにより、膜厚が好適な範囲の上記クロメート
被膜を形成することができる。
The chromate film 42 is formed by the following chromate treatment. That is, the metal shell 1 on which the above-described galvanized layer 41 is formed is placed in the chromate treatment bath 50.
Soak in As the chromate treatment bath 50, those described above are preferably used. Thereby, the chromate film 42 is formed on the metal shell 1. The metal shell 1 may be simply immersed in a chromate treatment bath. However, in order to improve the treatment efficiency, a known barrel treatment method (the metal members 55 are piled up in a liquid-permeable container and inserted into the treatment bath 50). (A process performed while rotating the container inside). Further, the bath temperature of the chromate treatment bath is set to 20 to 80 ° C., and the immersion time in the chromate treatment bath is set to 20 to 80 seconds. Thereby, the above-mentioned chromate film having a suitable thickness can be formed.

【0048】クロメート処理後の主体金具1(あるいは
ガスケット30)は水洗後、さらに熱処理炉Fにより、
大気中(あるいは、Arガスや窒素ガスからなる不活性
雰囲気)にて130〜350℃にて熱処理される、これ
により、クロメート被膜42は収縮・緻密化し、この以
後200℃前後までの熱履歴が加わっても、被膜の平均
厚さの収縮率は10%以下に抑えられる。その結果、耐
熱性が大幅に向上する。なお、クロメート処理後の主体
金具1、水洗後に温風等により50〜80℃にて仮乾燥
後、上記の熱処理を行うようにしてもよい。
After the chromate treatment, the metal shell 1 (or the gasket 30) is washed with water, and then further heated by the heat treatment furnace F.
The heat treatment is performed at 130 to 350 ° C. in the air (or an inert atmosphere made of Ar gas or nitrogen gas), whereby the chromate film 42 shrinks and densifies. Even if added, the shrinkage ratio of the average thickness of the coating can be suppressed to 10% or less. As a result, heat resistance is greatly improved. The heat treatment may be performed after the metal shell 1 after the chromate treatment and after temporary washing at 50 to 80 ° C. with hot air or the like after washing with water.

【0049】熱処理後の主体金具1は図4のスパークプ
ラグ100に組みこまれ、ガスケット30を用いてエン
ジンに取り付け使用される。主体金具1あるいはガスケ
ット30は、その亜鉛メッキ層上に形成されるクロメー
ト被膜が、従来の六価クロムクロメート被膜よりも大幅
に高い防食性能及び耐熱性を有し、亜鉛めっき層に対し
腐食に対する耐久性を十分に付与することができるよう
になる。なお、主体金具1をスパークプラグ100に組
みこんだ後、前記した熱処理を行うようにしてもよい。
The metal shell 1 after the heat treatment is assembled into the spark plug 100 shown in FIG. In the metal shell 1 or the gasket 30, the chromate film formed on the galvanized layer has significantly higher anticorrosion performance and heat resistance than the conventional hexavalent chromium chromate film, and is resistant to corrosion against the galvanized layer. Property can be sufficiently imparted. After the metal shell 1 is assembled into the spark plug 100, the above-described heat treatment may be performed.

【0050】[0050]

【実施例】クロメート皮膜付き金属部材としてスパーク
プラグの主体金具を取り上げ、本発明の効果を調べた。
なお、本実施例は一例としてスパークプラグの主体金具
について示すが、これはあくまで一例示であり、本発明
は、その趣旨を逸脱しない範囲で、当事者の知識に基づ
き、その他の変更を加えた態様で実施可能である。
EXAMPLE A metal shell of a spark plug was taken as a metal member with a chromate film, and the effect of the present invention was examined.
Although the present embodiment shows a metal shell of a spark plug as an example, this is merely an example, and the present invention is based on the knowledge of the parties and includes other modifications without departing from the spirit thereof. It can be implemented in.

【0051】JIS G3539に規定された冷間圧造
用炭素鋼線SWCH8Aを素材として用い、図4に示す
形状の主体金具1を冷間鍛造により製造した。なお、主
体金具1のねじ部7の呼びはM14であり、軸方向長さ
は約19mmとした。次いで、これに公知のアルカリシ
アン化物浴を用いた電解亜鉛メッキ処理を施すことによ
り、膜厚約6μmの亜鉛メッキ層41を施した。
Using a carbon steel wire SWCH8A for cold heading specified in JIS G3539 as a raw material, a metal shell 1 having a shape shown in FIG. 4 was manufactured by cold forging. In addition, the nominal size of the threaded portion 7 of the metal shell 1 was M14, and the length in the axial direction was about 19 mm. Next, a zinc plating layer 41 having a film thickness of about 6 μm was formed by subjecting this to electrolytic zinc plating using a known alkaline cyanide bath.

【0052】次いで、クロメート処理浴50を、脱イオ
ン水に対し1リットル当り、塩化クロム(III)(Cr
Cl・6HO)を50g、硝酸コバルト(II)(C
o(NO)を3g、硝酸ナトリウム(NaN
)を100g、マロン酸31.2gの割合で溶解す
ることにより建浴し、ヒーターにより液温60℃に保持
するとともに、浴のpHを苛性ソーダ水溶液の添加によ
り2.0に調節した。そして、亜鉛メッキ後の主体金具
1を上記クロメート処理液50に60秒浸漬し、次いで
水洗後、70℃の温風により60秒仮乾燥して、三価ク
ロム系クロメート皮膜を形成した(試験品A)。
Next, the chromate treatment bath 50 was filled with chromium (III) chloride (Cr
Cl 3 · 6H 2 O) of 50 g, cobalt nitrate (II) (C
o (NO 3 ) 2 ) and sodium nitrate (NaN
A bath was prepared by dissolving 100 g of O 3 ) and 31.2 g of malonic acid, and the solution was maintained at a liquid temperature of 60 ° C. with a heater, and the pH of the bath was adjusted to 2.0 by adding an aqueous solution of caustic soda. The zinc-plated metal shell 1 was immersed in the chromate treatment liquid 50 for 60 seconds, washed with water, and temporarily dried with warm air at 70 ° C. for 60 seconds to form a trivalent chromium-based chromate film (test sample). A).

【0053】他方、黄色クロメート処理浴として、脱イ
オン水に対し、無水クロム酸7g/リットル、硫酸3g
/リットル、硝酸3g/リットルの割合で溶解したもの
を用意し、液温20℃に保持した。そして、これに主体
金具を約15秒浸漬して引き上げ、70℃にて温風乾燥
させたものを作製した(試験品B:比較例)。
On the other hand, as a yellow chromate treatment bath, 7 g / l of chromic anhydride and 3 g of sulfuric acid with respect to deionized water.
Per liter and nitric acid at a rate of 3 g / liter were prepared and maintained at a liquid temperature of 20 ° C. Then, a metal shell was immersed therein for about 15 seconds, pulled up, and dried with hot air at 70 ° C. (Test article B: Comparative example).

【0054】以上の各試験品の各クロメート皮膜中のク
ロムの存在状態を、X線光電子分光分析法(XPS)に
より調べた。図5に、試験品Aと試験品Bの光電子スペ
クトルの、クロム(2p2/3)のピーク部分を示す。
試験品A(実線)では、六価クロムに対応する位置には
ピークが現われておらず、クロム成分中のほとんど全て
が三価クロムになっていることが確認できる。他方、試
験品Bでは、三価クロムのピークに六価クロムのピーク
が重なっており、ピークの高エネルギー側の肩にコブ状
の盛り上がりが現われている。
The existence state of chromium in each chromate film of each of the test samples was examined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 5 shows the peak portions of chromium (2p 2/3 ) in the photoelectron spectra of the test sample A and the test sample B.
In the test sample A (solid line), no peak appears at the position corresponding to hexavalent chromium, and it can be confirmed that almost all of the chromium component is trivalent chromium. On the other hand, in the test sample B, the peak of hexavalent chromium overlaps the peak of trivalent chromium, and a bump-like bulge appears on the shoulder on the high energy side of the peak.

【0055】図6は、各ピークの形状を、光電子X線の
強度をI(図中の縦軸:cps)、結合エネルギー値を
x(図中の横軸:eV)として、I=exp{−(x−
μ)/2σ}・・・式4(ただし、μはピークのx
座標、σはピーク曲線の半値幅を表す)にて近似するこ
とにより、ピーク分離解析を行った結果である。これに
よれば、三価クロムのピーク高さをI1、六価クロムの
ピーク高さをI2として、I2/(I1+I2)は0.2程
度である(なお、六価クロム削減の観点からは、I2/
(I1+I2)は0.05以下になっていることが望まし
いといえる)。また、三酸化二クロム標準試料を用いて
検量線を作成し、これに基づいてクロム成分総量におけ
る六価クロムの質量含有量を算出したところ、約15質
量%が六価クロム、残部が三価クロムであることがわか
った。
FIG. 6 shows the shape of each peak as I = exp {, where the intensity of the photoelectron X-ray is I (vertical axis in the figure: cps) and the binding energy value is x (horizontal axis in the figure: eV). − (X−
μ) 2 / 2σ 2 } Equation 4 (where μ is the peak x
The coordinates and σ represent the half-width of the peak curve), and are the results of peak separation analysis. According to this, assuming that the peak height of trivalent chromium is I1 and the peak height of hexavalent chromium is I2, I2 / (I1 + I2) is about 0.2 (from the viewpoint of hexavalent chromium reduction, I2 /
It can be said that (I1 + I2) is desirably 0.05 or less.) Further, a calibration curve was prepared using a standard sample of dichromium trioxide, and the mass content of hexavalent chromium in the total amount of chromium components was calculated based on the calibration curve. About 15% by mass was hexavalent chromium, and the balance was trivalent chromium. It turned out to be chrome.

【0056】次に、仮乾燥後の試験品Aについて、熱処
理炉Fにより70〜300℃の温度にて30〜1800
秒熱処理し、最終的な耐食性評価試験片とした。また、
比較例の試験品Bについては、熱処理を特に行わず、そ
のまま耐食性評価試験片として用いた。そして、各試験
片に対し、大気中にて200℃にて30分ベーキング処
理し、処理前後のクロメート被膜の膜厚変化をSEMに
よる断面からの実測により測定した。なお、クロメート
皮膜の観察を容易にするために、被膜表面にAu薄膜を
スパッタ法により形成している。SEM像では、導電率
の高い下地の亜鉛メッキ層と、同じくAu被膜層とに対
し、導電率の低いクロメート被膜層が暗く写るので、そ
のコントラストからクロメート被膜の像を容易に確認す
ることができる。
Next, the test sample A after the preliminary drying was heated in a heat treatment furnace F at a temperature of 70 to 300 ° C. for 30 to 1800.
Heat treatment was performed for 2 seconds to obtain a final corrosion resistance evaluation test piece. Also,
The test article B of the comparative example was used as a corrosion resistance evaluation test piece without heat treatment. Then, each test piece was baked at 200 ° C. for 30 minutes in the air, and the change in the thickness of the chromate film before and after the treatment was measured by actual measurement from a cross section by SEM. In order to facilitate observation of the chromate film, an Au thin film is formed on the surface of the film by a sputtering method. In the SEM image, the chromate coating layer having a low conductivity is darker than the zinc plating layer having a high conductivity and the Au coating layer, so that the image of the chromate coating can be easily confirmed from the contrast. .

【0057】上記のようにSEMにより膜厚を測定する
場合には、破壊検査となるために、膜厚の測定は、同じ
膜厚が形成されていると予想される箇所でベーキング前
後の比較をすればよい。例えば、本実施形態のようなス
パークプラグの主体金具の場合には、以下のような方法
で行えば良い。先ず、工具係合部1eにおける所定の一
箇所で亜鉛メッキ層及びクロメート皮膜を剥がして、ベ
ーキング処理前のクロメート被膜の厚みを測定する。次
に、その主体金具をベーキング処理した後、工具係合部
1eにおける他の箇所で、亜鉛メッキ層及びクロメート
皮膜を剥がして、ベーキング処理後のクロメート被膜の
厚みを測定する。そして、それらベーキング処理後の測
定値から膜厚の減少率を計算する。なお、レーザ干渉計
を用いた膜厚測定も可能であり、この場合には、非破壊
検査であるため、ベーキング前後を同一の箇所で測定す
ることができる。
When the film thickness is measured by the SEM as described above, a destructive inspection is performed. Therefore, the film thickness is measured by comparing before and after baking at a place where the same film thickness is expected to be formed. do it. For example, in the case of a metal shell of a spark plug as in the present embodiment, the following method may be used. First, the galvanized layer and the chromate film are peeled off at a predetermined location in the tool engaging portion 1e, and the thickness of the chromate film before the baking treatment is measured. Next, after the metal shell is baked, the galvanized layer and the chromate film are peeled off at other portions of the tool engaging portion 1e, and the thickness of the chromium film after the baking process is measured. Then, the reduction rate of the film thickness is calculated from the measured values after the baking process. Note that film thickness measurement using a laser interferometer is also possible. In this case, since non-destructive inspection is performed, measurement can be performed at the same place before and after baking.

【0058】以上の試験品に対し、JIS H8502
に規定されたメッキの耐食性試験方法における「5.中
性塩水噴霧試験方法」を行い、亜鉛メッキ被膜の腐食に
由来する白錆が全表面のおよそ20%以上現われるまで
の時間により耐久評価を行った。なお、本実施例では主
体金具をそのまま試料とし、工具係合部(六角部)の1
つの面を試料面として用いる形とする。結果を図7に示
す。なお、評価基準は、以下の通りである ○(優良):耐久時間400時間以上。ベーキング処理
前後のクロメート被膜の厚さ減少率が5%以下。 △(良好):耐久時間300時間以上400時間未満。
ベーキング処理前後のクロメート被膜の厚さ減少率が5
%より大きく10%以下。 ×(不良):耐久時間300時間未満。ベーキング処理
前後のクロメート被膜の厚さ減少が10%より大。
For the above test items, JIS H8502
Perform the “5. Neutral salt spray test method” in the corrosion resistance test method for plating specified in, and evaluate the durability by the time until white rust resulting from corrosion of the galvanized coating appears at least about 20% of the entire surface. Was. In this embodiment, the metal shell is used as a sample as it is, and one of the tool engaging portions (hexagonal portions) is used.
One surface is used as the sample surface. FIG. 7 shows the results. The evaluation criteria are as follows: ((excellent): 400 hours or more in endurance time. The rate of decrease in thickness of the chromate film before and after baking is 5% or less. Δ (good): Durable time of 300 hours or more and less than 400 hours.
The chromate film thickness reduction rate before and after baking is 5
% And 10% or less. X (bad): Durability time less than 300 hours. Chromate coating thickness reduction before and after baking is greater than 10%.

【0059】この結果によると、試験品Aについて本発
明の範囲内で熱処理を行ったものは、塩水噴霧試験にお
ける耐久時間が300時間以上と良好であり、ベーキン
グ処理前後におけるクロメート被膜の膜厚減少率も小さ
いことがわかった。他方、試験品Bについては、ベーキ
ング処理前後におけるクロメート被膜の膜厚減少率が大
きく、塩水噴霧試験における耐久時間も不十分であっ
た。
According to the results, the test piece A heat-treated within the range of the present invention had a good durability time of 300 hours or more in the salt spray test, and showed a decrease in the thickness of the chromate film before and after the baking treatment. The rate was also found to be small. On the other hand, for the test sample B, the rate of decrease in the thickness of the chromate film before and after the baking treatment was large, and the durability time in the salt spray test was insufficient.

【0060】図8は、試験品Aについて、各温度におけ
る熱処理時間tの、評価結果が不良(×)から良好
(△)に転ずる値t1の逆数(グラフ中にてプロット点
「△」で表している)、及び良好(△)から優良(○)
に転ずる値t2の逆数(グラフ中にて点「○」で表して
いる)を、熱処理温度T(絶対温度表示)の逆数に対し
て片対数プロットしたグラフである。また、グラフ中に
は、 t1=1.768×exp(2311/T)・・・式1’ t2=4.818×exp(1981/T)・・・式2’ で表される推奨下限値時間t1、t2を表す直線も描いて
いる。式1’よりも長時間側(直線よりも下側)にて評
価結果が良好(△)となり、式2’よりも長時間側にて
評価結果が優良(○)となっていることがわかる。
FIG. 8 shows the reciprocal of the value t1 at which the evaluation result changes from poor (x) to good (△) for the heat treatment time t at each temperature (represented by a plot point “△” in the graph). Good), good (△) to good (○)
Is a semilogarithmic plot of the reciprocal of the value t2 (indicated by a point “グ ラ フ” in the graph) that changes to the reciprocal of the heat treatment temperature T (absolute temperature display). In the graph, t1 = 1.768 × exp (2311 / T) ··· Equation 1 ′ t2 = 4.818 × exp (1981 / T) ··· Recommended lower limit expressed by Equation 2 ′ Straight lines representing the times t1 and t2 are also drawn. It can be seen that the evaluation result is good (△) on the longer side (below the straight line) than Equation 1 ′, and the evaluation result is excellent (○) on the longer side than Equation 2 ′. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のクロメート被膜付き金属部材の一例を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a metal member with a chromate film of the present invention.

【図2】本発明のクロメート被膜付き金属部材における
クロメート処理工程の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a chromate treatment step in a metal member with a chromate film of the present invention.

【図3】本発明のクロメート被膜付き金属部材における
熱処理工程の説明図。
FIG. 3 is an explanatory view of a heat treatment step in the metal member with a chromate film of the present invention.

【図4】本発明の一実施例たるスパークプラグの一例を
示す縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of a spark plug as one embodiment of the present invention.

【図5】実施例の試験品AおよびBのクロメート被膜に
対するX線光電子分光分析の結果を示す図(光電子スペ
クトルのクロム(2p2/3)のピーク部分)
FIG. 5 is a view showing the result of X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the chromate films of the test articles A and B of the example (peak portion of chromium (2p 2/3 ) in the photoelectron spectrum).

【図6】図5の光電子スペクトルのクロム(2
2/3)のピーク部分に対し、ピーク分離解析を行っ
た結果を示す図。
FIG. 6 shows the chromium (2
The figure which shows the result of having performed peak separation analysis with respect to the peak part of (p2 / 3 ).

【図7】実施例にて行った耐食性試験の結果を示す図。FIG. 7 is a view showing the results of a corrosion resistance test performed in Examples.

【図8】図7の実験結果が示す熱処理上限時間を熱処理
温度に対してプロットした図。
8 is a diagram in which the heat treatment upper limit time indicated by the experimental results in FIG. 7 is plotted against the heat treatment temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

55 金属部材 50 クロメート処理浴 57、42 クロメート被膜 56、41 亜鉛メッキ層 100 スパークプラグ 1 主体金具 2 絶縁体 3 中心電極 g 火花放電ギャップ 4 接地電極 7 取付ねじ部 30 ガスケット 55 Metal member 50 Chromate treatment bath 57, 42 Chromate coating 56, 41 Galvanized layer 100 Spark plug 1 Metal shell 2 Insulator 3 Center electrode g Spark discharge gap 4 Ground electrode 7 Mounting screw part 30 Gasket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01T 13/02 H01T 13/02 21/02 21/02 Fターム(参考) 4K026 AA02 AA07 AA12 AA21 BA06 BA11 BB08 CA13 CA19 CA32 CA38 DA13 DA16 EB11 4K044 AA02 AB05 BA10 BA15 BB03 BC02 CA16 CA18 CA62 5G059 AA03 GG09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01T 13/02 H01T 13/02 21/02 21/02 F term (Reference) 4K026 AA02 AA07 AA12 AA21 BA06 BA11 BB08 CA13 CA19 CA32 CA38 DA13 DA16 EB11 4K044 AA02 AB05 BA10 BA15 BB03 BC02 CA16 CA18 CA62 5G059 AA03 GG09

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 含有されているクロム成分の95質量%
以上が三価クロムであり、膜厚0.2〜0.5μmのク
ロメート被膜により表面が覆われてなり、 かつ、大気中において200℃で30分間加熱するベー
キング処理を行ったときの、前記クロメート被膜の膜厚
の減少率が10%以内であることを特徴とするクロメー
ト被膜付き金属部材。
1. 95% by mass of the chromium component contained
The above is trivalent chromium, the surface of which is covered with a chromate film having a thickness of 0.2 to 0.5 μm, and which is subjected to a baking treatment of heating at 200 ° C. for 30 minutes in air. A metal member with a chromate film, wherein a reduction rate of a film thickness of the film is within 10%.
【請求項2】 前記クロメート被膜は、六価クロム成分
を実質的に含有しない請求項1記載のクロメート被膜付
き金属部材。
2. The metal member with a chromate coating according to claim 1, wherein the chromate coating does not substantially contain a hexavalent chromium component.
【請求項3】 前記クロメート被膜の下地金属層として
亜鉛メッキ被膜が形成されている請求項1又は2に記載
のクロメート被膜付き金属部材。
3. The metal member with a chromate film according to claim 1, wherein a zinc plating film is formed as a base metal layer of the chromate film.
【請求項4】 JIS H8502に規定されたメッキ
の耐食性試験方法における「5.中性塩水噴霧試験方
法」を行ったときに、亜鉛メッキ被膜の腐食に由来する
白錆が全表面のおよそ20%以上現れるまでの耐久時間
が、300時間以上である請求項1ないし3のいずれか
に記載のクロメート被膜付き金属部材。
4. When performing “5. Neutral salt spray test method” in the plating corrosion resistance test method specified in JIS H8502, white rust resulting from corrosion of a galvanized coating film is about 20% of the entire surface. The metal member with a chromate coating according to any one of claims 1 to 3, wherein a durability time until the above-mentioned appearance is 300 hours or more.
【請求項5】 中心電極と、その中心電極の外側に設け
られた絶縁体と、前記絶縁体の外側に設けられた主体金
具と、前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成す
るように、これと対向する形で配置された設置電極とを
備えたスパークプラグであって、 前記主体金具が請求項1ないし4のいずれかに記載のク
ロメート被膜付き金属部材にて構成されていることを特
徴とするスパークプラグ。
5. A spark discharge gap is formed between a center electrode, an insulator provided outside the center electrode, a metal shell provided outside the insulator, and the center electrode. A spark plug comprising: an installation electrode disposed in a shape facing the spark plug; and wherein the metal shell is made of the metal member with a chromate coating according to any one of claims 1 to 4. Features spark plug.
【請求項6】 前記主体金具の外周面に形成される取付
ねじ部の基端部にはめ込まれるべきリング状のガスケッ
トを備えるとともに、該ガスケットは前記クロメート被
膜付き金属部材にて構成されている請求項5に記載のス
パークプラグ。
6. A ring-shaped gasket to be fitted to a base end of a mounting screw portion formed on an outer peripheral surface of the metal shell, and the gasket is formed of the metal member with the chromate film. Item 6. A spark plug according to item 5.
【請求項7】 請求項1ないし4のいずれかに記載のク
ロメート被膜付き金属部材の製造方法であって、 クロメート処理浴中に浸漬することにより金属部材の表
面の少なくとも一部に、含有されるクロム成分の95質
量%以上が三価クロムである膜厚0.2〜0.5μmの
クロメート被膜を形成するクロメート処理工程と、 前記クロメート被膜を130℃以上にて熱処理する熱処
理工程と、 を含むことを特徴とするクロメート被膜付き金属部材の
製造方法。
7. The method for producing a metal member with a chromate film according to claim 1, wherein the metal member is contained in at least a part of the surface of the metal member by immersing the metal member in a chromate treatment bath. A chromate treatment step of forming a chromate film having a thickness of 0.2 to 0.5 μm in which 95% by mass or more of the chromium component is trivalent chromium; and a heat treatment step of heat treating the chromate film at 130 ° C. or more. A method for producing a metal member with a chromate film, characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 前記クロメート処理浴として、三価クロ
ム塩と、三価クロムに対する錯化剤とを配合したものが
使用される請求項7に記載のクロメート被膜付き金属部
材の製造方法。
8. The method for producing a metal member with a chromate film according to claim 7, wherein a mixture of a trivalent chromium salt and a complexing agent for trivalent chromium is used as the chromate treatment bath.
【請求項9】 前記クロメート処理浴は、20〜80℃
に浴温調節された状態で使用される請求項7又は8に記
載のクロメート被膜付き金属部材の製造方法。
9. The chromate treatment bath is at 20 to 80 ° C.
9. The method for producing a metal member with a chromate film according to claim 7, wherein the metal member is used in a state where the bath temperature is adjusted.
【請求項10】 前記金属部材の前記クロメート処理浴
への浸漬時間を20〜80秒とする請求項7ないし9の
いずれかに記載のクロメート被膜付き金属部材の製造方
法。
10. The method for producing a metal member with a chromate film according to claim 7, wherein the immersion time of the metal member in the chromate treatment bath is 20 to 80 seconds.
【請求項11】 前記熱処理工程は、熱処理温度をT
(℃)、熱処理時間をt(秒)として、 T≧250にて、t≧90、 T≧190にて、t≧150、 T≧170にて、t≧210、 T≧150にて、t≧270、 T≧130にて、t≧540、 のいずれかを満足する条件にて行われる請求項7ないし
10のいずれかに記載のクロメート被膜付き金属部材の
製造方法。
11. The heat treatment step includes setting a heat treatment temperature to T.
(° C.), the heat treatment time is t (second), T ≧ 250, t ≧ 90, T ≧ 190, t ≧ 150, T ≧ 170, t ≧ 210, T ≧ 150, t ≧ 150 The method for producing a metal member with a chromate film according to any one of claims 7 to 10, wherein the method is performed under a condition that satisfies any one of: ≧ 270, T ≧ 130, and t ≧ 540.
【請求項12】 前記熱処理工程は、熱処理温度をT
(K)、熱処理時間をt(sec)として、 t≧90、 及び、t≧1.768exp(2311/T) を満足する条件にて行われる請求項7ないし10のいず
れかに記載のクロメート被膜付き金属部材の製造方法。
12. The heat treatment step includes setting the heat treatment temperature to T.
(K) The chromate film according to any one of claims 7 to 10, wherein the heat treatment time is t (sec), and t ≧ 90 and t ≧ 1.768exp (2311 / T). Method for manufacturing a metal member with an attachment.
【請求項13】 請求項5又は6に記載のスパークプラ
グの製造方法であって、 前記主体金具、及び/又は前記ガスケットが、請求項7
ないし12のいずれかに記載の方法により前記クロメー
ト被膜付き金属部材として製造されることを特徴とする
スパークプラグの製造方法。
13. The method for manufacturing a spark plug according to claim 5, wherein the metal shell and / or the gasket are provided.
13. A method for manufacturing a spark plug, wherein the spark plug is manufactured as the metal member with a chromate film by the method according to any one of claims 12 to 12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6750597B1 (en) * 1999-08-26 2004-06-15 Ngk Spark Plug, Co., Ltd. Method for manufacturing spark plug and spark plug
JP2007284755A (en) * 2006-04-18 2007-11-01 Ngk Spark Plug Co Ltd Engine ignition member and manufacturing method therefor
JP2009014707A (en) * 2007-06-05 2009-01-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Sensor
JP2009250682A (en) * 2008-04-02 2009-10-29 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor

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