JP2001518981A - 細長い金属半加工品の被覆の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、摺動研磨の原理に基いた細長い金属半加工品に被覆する方法に関するものである。この半加工品少なくとも軸方向に並ぶ２つの異なる断面の区間を有し、化学的電気めっき浴によって第１の切り欠き溝などを有する区間の金属の保持層に層の表面から突き出した硬質粒子が埋め込まれ、第２の区間の露出面は全体的に硬質粒子がない状態とする。この場合、拡散によって電気めっき液内に浮遊して含まれる硬質粒子が循環できるように多数の半加工品を回転するドラム内に緩く入れ、半加工品相互間の削取によって露出面に付着した硬質粒子が再び削除される。

Description

【発明の詳細な説明】細長い金属半加工品の被覆の方法 本発明は請求項１の上位概念による細長い金属半加工品を被覆する方法に関す るものである。 刊行本シリーズ「今日の製造技術」（発行責任者、教授ハー、ヨット、ワーネ ッケ技術博士）の第１４巻の９３ないし９８頁に、エフ、シェーファーによるい わゆる摺動研磨の角取り、理論、方法、装置が説明されている。回転駆動される ドラム内に投入されている多数の半加工品は、ドラムの回転運動中に相互に、お よび与えられた研磨材により削り取られる。相互削取の種類は回転数に関連する 。低い回転数で相互削取が行なわれる。ある特定の回転数からは、加工体および そこにある上記研磨材が一緒になって摺動部を破砕する。この破砕および相互削 取が表面の削除作用をする。 目的とする方法は、少なくとも２つ軸方向に並ぶ異なる断面の区間を有する半 加工品を取り扱う。化学的電気めっき浴によって、第１の切り欠き溝などのある 区間の表面の金属保持層に、層の表面から突き出して硬質粒子が埋め込まれる。 第２の区間の露出面は硬質粒子なしのままで残る。露出面は円筒の周囲面であっ てもよい。円筒の基本面は円でも楕円でも六角面でもよい。切り欠き溝のある区 間の断面基本面は歯状または星形状の輪郭形状であってもよい。この区間の歯状 または星形状の面は硬質粒子が設けられなければならない。加工品の摩耗を低減 させたり、摩擦力を増加させたりするための硬質粒子を付着させることは、特に 高い荷重を受ける機械部品および工具において既知である。然しまた、異種金属 の対象物の摩擦を受けたり圧力を受けたりする区間を、この処理によって摩耗を 低減するように構成することも既知である。被覆してはならない加工品の範囲は 、既知の方法によって塗料などで覆はなければならない。例えば公開番号第２９ ２０５９３号には、局部的な電流供給によって粒子を金属面に付着させることが 示されている。出願番号第２８５５０５４号からター ビンの案内翼を異種の粒子で形成された金属層で被覆する方法が既知である。こ の場合に被覆されないのは翼の取付装置に覆われる部分だけである。 本発明の課題は、加工品の部分的な覆いを省略して、大きさが段階的に異なる 加工品の局部的な範囲に、被覆、特にダイヤモンドの被覆を設ける目的に適った 解決法を見出すことである。 この課題は、拡散によって電気めっき液内に浮遊して含まれる硬質粒子が循環 されるように、多数の半加工品を回転するドラム内に緩く入れ、半加工品相互間 の削取によって、露出面に付着した硬質粒子を再び削除スることによって達成さ れる。 適切に前処理され、脱脂され、洗浄され酸洗された半加工品は、壁に開口が設 けられたドラムに多数詰め込まれる。この開口は半加工品の径よりも小さいので 、半加工品は予定された通りドラムに残留する。充満されたドラムは電気めっき 媒体に沈められ、その中で回転される。電気めっき媒体内でドラムは前処理され た半加工品と共に回転する。電気めっき媒体はドラムの開口を通ってドラムに入 り、半加工品の表面に接触する。電気めっき媒体は、硬質粒子と金属成分の拡散 物が浮遊して含まれるものとする。金属成分および硬質粒子は、半加工品の表面 に沈着する。ドラムの運動によって、半加工品の露出表面に付着した硬質粒子は 半加工品相互の摺動削取によって削除される。これと反対に、作業面によって囲 まれた溝には硬質粒子が残留する。この部分には摺動削取が生じないので、希望 する摩擦粒子密度が達成される。一般的に摺動研磨において欠点とみなされるこ と、すなわち加工品に存在する加工されない窪みが、本発明による方法では利点 として利用される。硬質粒子は同じ密度で電気めっき媒体に生じ沈降しないよう に、攪拌装置が設けられる。この装置によって硬質粒子が電気めっき媒体に浮遊 し続ける。さらにドラムは円筒状に形成され、水平方向の回転軸の回りに回転す る。例えば、ドラムは断面が多角形の輪郭形状とするこも可能で、これによって ドラムの回転によって収容されている半加工品が良く回転するようになる。この 場合、１回の被覆工程で多数の半加工品を被覆できるように、ドラムのほぼ半分 まで半加工品を満たすことも可能である。 このとき回転するドラムを完全に電気めっき媒体に浸すと好都合である。当該の 電気めっき液は、電圧なしで金属ニッケルの形で半加工品の表面に沈着するニッ ケル成分を含んでいる。この場合、電気めっき液に浮遊して含まれる硬質粒子は 、特に１０ないし３０ミクロンの大きさのダイヤモンド粒子であることが好まし い。すなわち、ダイヤモンド粒子は部分的に作業面にある層から全面的に突き出 し、例えば滑り抵抗層、または剥離保護層を形成する。従って、ニッケル層はダ イヤモンド粒子の保持層の役目をする。ダイヤモンド粒子の粒子の大きさが大き い程、「噛込み外れ作用」は減少する。作業面に最適な被覆を行なうためには、 中間に休止時間があるドラムの運動を行なうと有効である。適当な長さに決めた 回転運動時間に続いて所定の休止を行い、その時間内で電気めっき媒体中の硬質 粒子の付着を生じさせる。ドラムに投入される半加工品は被覆する前に脱脂され 、酸洗いされ、核生成浴（ニッケルストライク）で処理をする。この方法を実施 する装置は、ドラム側面から突き出した支持短軸を有する多角形の断面のドラム で、支持短軸はドラムを回転駆動するためカップリング結合を行なうことができ ることによって特徴付けられる。ドラムを電気めっき浴から取り出すことによっ て、支持短軸と回転駆動装置間のカップリング結合は開放され、一方ドラムを取 り付ける場合は両者間のカップリング結合が行なわれる。ドラムの壁には電気め っき媒体が進入するための開口が設けられる。ドラムは、硬質粒子を電気めっき 媒体に常に浮遊させるための攪拌装置が設置されているタンク内に置かれる。こ の方法で製作された加工品は、露出面に溝の部分よりも少なくとも１／１０の低 い面密度の硬質粒子の層のある状態である。また、ほとんどの硬質粒子の層の生 成は意図した範囲、すなわち溝に面した面だけに確実に行なわれる。ある程度の 摺動削除作用は溝の一部に生ずるが、硬質粒子の面密度は溝底に向って増加する 。作業を行なう面はこれによって性能が損われることはなく、むしろずっと離れ た面で摺動削除作用が生ずる。突起の正面側の硬質粒子の面密度を、溝底部分の 密度より少なくとも１／１０に低くすることによって、硬質粒子の節約が達成で きる。細長い半加工品は種々の形状のものでよい。例えば鉛筆の大きさであって もよい。切り欠き 溝などのある断面は星形状また歯車状であってもよい。このような半加工品を処 理する場合は、ほぼ星形状また歯車状の区間のみが耐摩耗性および／または研磨 性の表面に被覆される。露出面は被覆なしに残る。この方法をドライバ挿入子に 適用すると、第２の特に六角断面形状に形成された区間は全体に硬質粒子は付着 しないが、一方、十字形を持った作業区間には面の被覆が得られる。この場合完 成した製品に対して、種々の区間において段階的に変わる硬質粒子の密度によっ て製作方法が分かる利点がある。このような種類の半加工品に対する被覆は、突 起正面の僅かな被覆および「噛込み外れ作用」に有効な溝底に向って増加する硬 質粒子密度を生じさせる。このようなダイヤモンド被覆の半加工品は表面を不動 態化させるため金被覆してもよい。 以下、方法、装置および本方法により装置で製作された製品を、図面で具体的 に説明する実施例によって説明する。 図１は十字スリット状の作業先端を有するドライバ挿入子の拡大図である。 図２は図１の線II−IIに沿った断面図である。 図３は作業面の部分の作業先端の断面の一部の極端な拡大図である。 図４は本方法を実施するための装置の長手断面の概要図である。 図５は装置の断面図である。 本発明による方法を実施する装置は上方にタンクの開口を有するタンク１を備 えている。タンクの側壁２、３には、タンクの内側に突き出した軸受金４および ５が設けられる。軸受金はドラム１０のドラム側壁８、９から同心に調整されて 突き出している支持短軸６、７を支えるために使用される。ドラム１０の組み込 みは上側から行なわれ、支持短軸６、７は軸受金４および５によって支えられる 。図示されていない固定装置によって、支持短軸６、７は軸受金４および５内に 保持される。 ドラム１０は回転駆動装置１１によって回転させることができ、そのため回転 駆動装置１１側の支持短軸７に、回転駆動装置１１とのカップリング結合を取り 付けることができる。回転駆動装置はタンク側壁３に取り付けたブラケット１２ にオーバハングして取り付けられる。従って、円筒状に形成されたドラ ム１０は水平回転軸の回りに駆動することができる。ドラム１０自体は多角形断 面を示す。実施例では８角形が選定されている。ドラム壁１３には電気めっき媒 体１５が進入するための開口１４が設けられ、電気めっき媒体は開口１４を通っ てドラム１０に流入する。さらに、このときドラム１０は完全に電気めっき媒体 に浸漬される。電気めっき媒体は拡散物が浮遊して含まれいてるものとする。こ のためタンク１の内部に略図で示される攪拌装置１６が設けられる。 本方法の使用例として、ドライバ挿入子先端の被覆について説明する。 上述の装置の中で、溝１９および露出面を備えたドライバ挿入子２１の作業先 端２０の作業面Ｆに、硬質粒子１７が全体的に層表面から突き出すように、金属 の保持層１８に硬質粒子１７が付着される。これについては図３を参照すること 。作業先端２０は断面が十字形に形成されプラスねじに噛み込む。溝１９に軸２ ３の方向に切頭円錐状に広がる突起２２が面している。軸２３には断面が六角形 に形成された多角形区間２４が繋がる。 硬質粒子１７を金属の保持層１８に付着させる前に、該当する半加工品に前処 理が行なわれる。前処理はタンク１から取り出したドラム１０内で行なわれる。 蓋を閉じることのできるドラム１０が、ほぼ半分まで半加工品で満たされるよう に半加工品が投入される。この場合、ドラム１０の充填状態はドラム体積の１／ ３から２／３の範囲に変えることができる。続いて特殊浴においてアルカリ脱脂 、電解脱脂および半加工品の洗浄が行なわれる。続いて半加工品は酸洗い、洗浄 され、最後に核生成浴（ニッケルストライク）で処理される。これにより半加工 品に図３に示されるようなニッケルストライク層２５が生成される。その後充満 されたドラム１０は清水により流水洗浄される。これらが終了すると、ドラム１ ０は適切に前処理された半加工品とともにタンク１に組込まれ、支持短軸７と回 転駆動装置１１のカップリング結合が行なわれる。ドラム１０が完全に収容され るＬはニッケル成分を含む電気めっき液である。電気めっき液には硬質粒子１７ が攪拌装置１６によって浮遊して含まれている。硬質粒子１７は１０ないし３０ ミクロンの大きさのダイヤモンド粒子とする。 ドラム１０をタンク１に収容した後、ドラムを中間に休止時間を挟んで回転 する。すなわち、ドラムはある回転時間に続いて一定間隔で休止時間を設け、休 止時間内に電気めっき液のニッケル成分が硬質粒子１７と共に金属ニッケル（保 持層１８）の形で半加工品の表面に沈着する。休止の後でドラム１０の回転が続 行されると、ドラムの運動およびそれに伴って回転する半加工品によって、半加 工品の露出面に付着した硬質粒子１７互いの摺動削取によって再び削除され、溝 １９およびその部分の作業面Ｆはこのような摺動削取からほぼ除外される。１サ イクルの間に作業面Ｆの層の厚さは増加する。図１から分かるように、最終処理 されたドライバ挿入子２１の硬質粒子１７の表面密度は、溝底１９’に向って増 加する。この理由は、広がっている溝断面に対して、隣の半加工品がドラム１０ の回転中に若干の研削作用を及ぼすからである。この削除は溝１９内で広がるが 、その範囲はドライバ挿入子としてはあまり意味のない部分である。作業先端２ ０の部分で問題となる、ねじと平面的に当る作業面Ｆには低減されない層の厚さ が存在する。 さらに、図１から差込み端部の露出面（多角形区間２４）にも硬質粒子が被覆 されていることが分かる。この部分の表面密度は、作業先端２０の溝１９に比べ て少なくとも１／１０以下である。差し込み端部分のこの低い硬質粒子の面密度 は、ドライバ挿入子を対応する取付部品に取り付ける場合に欠点とはならない。 取付部品の差し込み位置にある僅かな硬質粒子は、むしろドライバ挿入子に取付 部品との良い適合性を与える。さらに、図１から突起正面２２’における硬質粒 子１７の面密度もは溝底部分よりもの低いことが分かる。この突起正面２２’に おける低い硬質粒子１７の表面密度は、回さなければならないねじのスリット内 での作業先端２０と適合性を改善する。 半加工品を電気めっき媒体１５中に適当に滞留させ作業先端に２０に被覆が生 成された後、ドラムはタンク１から吊上げられる。そこで清水による洗浄が行な われる。続いて、ダイヤモンド層を被覆された半加工品は、表面を不動態化する ため硬質光沢金めっき浴で金被覆が行なわれる。金被覆は図３において数字２６ で示されている。 開示されたすべての特徴は本発明に対し基本的なものである。従って、対応す る／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示もまたすべて本出願の開示内に 含まれるものであり、これらの書類の特徴が適用される目的もこの出願の請求事 項に含まれるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．化学的電気めっき浴内で、第１の切り欠き溝などを有する区間の金属の保持 層に層表面から突き出した硬質粒子が埋め込まれ、第２の区間の露出面は全体的 に硬質粒子がない状態とする、少なくとも軸方向に並ぶ２つの異なる断面の区間 を有する細長い金属半加工品を被覆する方法において、 拡散によって電気めっき液内に浮遊して含まれる硬質粒子が循環されるよう に多数の半加工品を回転するドラム内に緩く入れ、 半加工品相互間の削取によって露出面に付着した硬質粒子を再び除去するこ とを特徴とする方法。 ２．特に、硬質粒子（１７）が攪拌装置（１６）によって電気めっき媒体中に浮 遊して含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．特に、ドラム（１０）が円筒状に形成され、ドラムが水平に設けられた回転 軸のまわりに駆動されることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方 法。 ４．特に、ドラム（１０）がほぼ半分まで半加工品によって充満されることを特 徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の以上の方法。 ５．特に、ドラム（１０）が完全に電気めっき媒体（１５）に浸漬されることを 特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方法。 ６．特に、電気めっき液が電圧なしで金属ニッケルの形（保持層１８）で半加工 品の表面に沈着するニッケル成分を含んでいることを特徴とする上記請求項のい ずれか一つに記載の方法。 ７．特に、硬質粒子（１７）がダイヤモンド粒子で、特に１０ないし３０ミクロ ンの大きさであることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方法。 ８．特に、ドラム（１０）の運動が中間に挿入される休止時間を含んで行なわれ ることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方法。 ９．特に、半加工品が被覆される前に脱脂、酸洗いおよび核生成浴（ニッケル ストライク）処理されることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方 法。 １０．特に、ドラム（１０）がドラム側面（２、３）から突き出した支持短軸（ ６、７）を備えた多角形断面を持ち、短軸の１つ（７）にドラム（１０）の駆動 装置（１１）用のカップリング結合を取り付けることができることを特徴とする 請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。 １１．特に、ドラム壁（１３）に電気めっき媒体（１５）が進入するための開口 （１４）が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．特に、ドラム（１０）が収容されるタンク（１）に攪拌装置（１６）が設 けられていることを特徴とする請求項１０乃至１１のいずれかに記載の方法。 １３．特に、半加工品がドライバの挿入子であって、露出面が六角形の形状の多 角面および切り欠き溝部が空間こよって十字形の形状を形成することを特徴とす る上記請求項のいずれか一つに記載の方法。 １４．特に、切り欠き溝の面の硬質粒子密度が溝の底に向って増加することを特 徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の方法。