JP2002047595A

JP2002047595A - クロムめっき方法およびクロムめっき装置

Info

Publication number: JP2002047595A
Application number: JP2000232394A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kobayashi; 裕一小林; Junichi Nagasawa; 潤一長沢; Kazuo Watanabe; 和夫渡辺
Original assignee: Tokico Ltd; Atotech Japan KK
Current assignee: Tokico Ltd; Atotech Japan KK
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】常温付近においてはもちろん、熱履歴を受け
る場合にもクロム層にクラックが発生することがないク
ロムめっき部品をより広い電流条件で安定して得ること
ができるクロムめっき方法および装置を提供する。【解決手段】有機スルフォン酸を含むめっき浴Ｌを収
容しためっき処理槽４Ｂ内に、ハンガー１に吊下支持さ
れたワークＷの移送ラインに沿って複数の噴射ノズル２
０を配設し、各噴射ノズル２０に、ポンプ２２からめっ
き処理槽４Ｂ内のめっき浴Ｌを圧送してその噴射口２０
ａからの噴流により、ワークＷの周辺域にめっき浴の上
昇流（流速３０ｍｍ／秒以上２５０ｍｍ／秒以下）を発
生させ、この状態のもと、パルス電流を利用してワーク
表面にクロム層を析出させ、この時、前記めっき浴の上
昇流によりクラック発生の原因となるクロム水素化物の
生成を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに工業用ク
ロムめっきを施す方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クロムめっき特に硬質クロムめっきは、
硬質で摩擦係数の低い金属皮膜（クロム層）が得られる
ことから、耐摩耗性を必要とする部品の工業用クロムめ
っきとして多用されている。

【０００３】ところで、汎用の硬質クロムめっきによれ
ば、得られるクロム層に金属素地に達するクラックが多
数存在し、そのままでは、腐食原因となる媒体が金属素
地まで到達して、耐食性に劣るものとなる。そこで従
来、腐食環境で使用される部品に対しては、一般に前処
理としてニッケルめっきや銅めっきを施してクロムめっ
き層と同程度の膜厚の下地を形成し、この下地の上に硬
質クロムめっきを施すようにしていた。しかし、このよ
うな対策によれば、めっき処理を工程を変えて２回行わ
なければならないため、工程増加による生産性の低下並
びに処理コストの上昇が避けられないようになる。

【０００４】一方、パルス電流を利用して、いわゆるパ
ルスめっきを行うことで、クラックのないクロム層を得
ることができることが既に確認されており（例えば、特
開平３−２０７８８４号公報参照）、この方法によれ
ば、耐食性に優れたクロムめっき部品を１工程処理で得
ることができるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記パ
ルス電流を利用して行うクロムめっきによれば、熱履歴
を受けるとクロム層に大きなクラックが発生し易いとい
う問題があり、熱履歴を受ける部品への適用は断念せざ
るを得ないものとなっていた。

【０００６】本発明者等は、この熱履歴を受けた際にク
ラックが発生し易くなる原因について鋭意検討した結
果、クロム層に存在する残留応力とクロム層の結晶子の
大きさとが大きく影響し、クロム層に圧縮残留応力を存
在させ、かつクロム層の結晶子を大きくすることで、前
記した熱履歴に起因するクラック発生を防止できること
を確認した。より詳しくは、熱履歴を受けるとクロム層
が収縮し、この熱収縮によりクロム層に引張応力が発生
してクラックが発生し易くなる。したがって、このクラ
ック発生を抑制するには、前記引張応力を相殺できる圧
縮残留応力を予めクロム層に存在させるか、クロム層自
体の熱収縮量を抑制すればよいことになる。この場合、
クロム層の熱収縮は、クロム層の結晶粒界に多く存在す
る格子欠陥の量に影響され、したがって、クロム層の結
晶子を大きくして、粒界長さを短くする（粒界長さは、
結晶子の大きさに反比例する）ことで格子欠陥を少なく
して、クロム層の熱収縮を抑制できることになる。

【０００７】本発明等は、これらの点に着目して、有機
スルフォン酸を含むめっき浴中でパルス電流のパルス波
形を調整しながら電気めっきを行うことで、圧縮残留応
力を有すると共に、所望の結晶子大きさ（９ｎｍ以上、
１６ｎｍ未満）を有する、クラックのないクロム層を析
出させるクロムめっき方法を考案し、既に特願平１１−
２８５５０３号（未公知）で明らかにしている。しかし
ながら、この新たなクロムめっき方法によりクロムめっ
きを行う場合には、パルス電流の設定は範囲が狭いとい
う問題があった。特に、大量の被めっき物にめっきをす
る際のめっき槽内は、電流条件にばらつきを生じやすい
ため、装置によっては、歩留まりが低くなる可能性があ
る。

【０００８】本発明は、上記した技術的背景に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、常温付近にお
いてはもちろん、熱履歴を受ける場合にもクロム層にク
ラックが発生することがないクロムめっき部品をより広
い電流条件で安定して得ることができるクロムめっき方
法および装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るクロムめっき方法は、有機スルフォン
酸を含むめっき浴中でパルス電流を利用してワーク表面
にクロム層を析出させるクロムめっき方法において、ワ
ークとの接触界面でめっき浴を３０ｍｍ／秒以上２００
ｍｍ／秒以下の流速で流動させながらクロム層を析出さ
せることを特徴とする。

【００１０】上記パルス電流の波形は、最大および最小
電流密度の大きさ、最大および最小電流密度での保持時
間によって決まるが、クロム層の結晶子の大きさは、特
に最大および最小電流密度での保持時間に大きく影響さ
れる。この場合、大きい結晶子（１６ｎｍ程度）が得ら
れる領域（最大および最小電流密度での保持時間）で
は、析出するクロムの結晶構造が変化して六方晶系のク
ロム水素化物となる領域に隣接している。そして、この
六方晶系のクロム水素化物が生成されると、めっき処理
した状態でクラックが発生する危険があるばかりか、圧
縮残留応力の付与が困難となり、常温付近でのわずかの
熱変化で該クラックが拡大して、耐食性を低下させる原
因になる。本発明は、これらの点も考慮して、上記した
ようにワークとの接触界面でめっき浴を流動させながら
めっき処理を行うことを特徴としている。そして、本願
発明のこのような構成により、クロム水素化物を生じる
原因となる水素原子をめっき界面から遠ざけることがで
き、前記した大きい結晶子が得られる領域の拡大が可能
になって、１６ｎｍに限りなく近い大きさの結晶子を有
するクロム層を、クラックなしの状態で安定して得るこ
とができるようになるのである。ただし、この場合のめ
っき浴の流速は、あまり小さいと前記クロム水素化物の
生成が心配され、逆にあまり大きいとクロム層の結晶配
列がランダムになって圧縮残留応力が得難くなることも
推測されるので、上記範囲３０ｍｍ／秒以上２００ｍｍ
／秒以下とするのが望ましい。

【００１１】本発明の方法はまた、パルス電流を利用し
てワーク表面にクロム層を析出させた後、同じ種類のめ
っき浴中でパルス電流の波形を調整しまたは直流電流を
利用して該クロム層上に、クラックを有する上クロム層
を析出させるようにしてもよいものである。この場合
は、上クロム層の硬さを最大限に高くすることができる
ので、耐摩耗性の向上に寄与し、その上、上クロム層に
存在するクラックが潤滑油を保持する油溜りとして機能
するので、摺動抵抗の低減に寄与するものとなる。

【００１２】また、上記目的を達成するための、本発明
に係るクロムめっき装置は、めっき槽内のめっき浴にワ
ークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面にクロ
ム層を析出させるクロムめっき装置において、前記めっ
き槽に、ワークの周辺域にめっき浴の流動を起こす液流
発生手段を付設したことを特徴とする。この場合のめっ
き槽は、連続式に処理するものとして構成しても、バッ
チ式に処理するものとして構成してもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１４】図１は、本発明の１つの実施形態としての
クロムめっき方法で処理して得たクロムめっき部品の表
層部の組織を示したもので、鋼母材Ｍの表面には、クラ
ックのない下クロム層Ｓ₁ と多数のクラックＦを有する
上クロム層Ｓ₂ とが２層に設けられている。下クロム層
Ｓ₁ は、ここでは、１００ＭＰa 以上の圧縮残留応力を
有し、かつその結晶子の大きさが９ｎｍ以上、１６ｎｍ
未満の範囲に収まるように形成されている。また、上ク
ロム層Ｓ₂ は、ここでは、１００ＭＰa 未満の圧縮残留
応力または引張残留応力を有し、かつその結晶子の大き
さが９ｎｍ未満となるように形成されている。

【００１５】本実施の形態においては、上記した２層の
クロム層Ｓ₁ およびＳ₂ を積層形成するため、後述のめ
っき装置（図３）を用い、有機スルフォン酸を含むめっ
き浴中で、パルス電流を利用しためっき処理（以下、こ
れをパルスめっき処理という）と直流電流を利用しため
っき処理（以下、これを汎用めっき処理という）との２
段処理を連続に行うようにしている。前記有機スルフォ
ン酸を含むめっき浴としては、特公昭６３−３２８７４
号公報に記載されたものと同じもの、すなわち表１に示
す成分組成のものを用いるようにし、特にパルスめっき
処理に際してはこのめっき液を、後述の方法で流動させ
るようにする。

【００１６】

【表１】

【００１７】一方、めっき処理時の電流密度としては、
図２に示すようなパターンを採用するようにしている。
図２において、ゾーンＡは一段目のパルスめっき処理の
範囲を、ゾーンＢは二段目の汎用めっき処理の範囲をそ
れぞれ表しており、ゾーンＡにおけるパルス電流の波形
は、最大電流密度Ｉ_U と最小電流密度Ｉ_L との間を交番
し、かつ最大電流密度Ｉ_U と最小電流密度Ｉ_L とに所定
時間Ｔ₁ 、Ｔ₂ 保持する形態となっている。最小電流密
度Ｉ_L は、ここではゼロ（オフ）に設定しているが、最
大電流密度Ｉ_U とゼロとの間の任意の値に設定してもよ
いことはもちろんである。また、保持時間Ｔ₁ およびＴ
₂ については、同一の値に設定しても異なる値に設定し
てもよい。本実施の形態においては、これら最大電流密
度Ｉ_U および最小電流密度Ｉ_L （ここでは、Ｉ_L ＝
０）、並びにそれらの電流密度に保持する保持時間Ｔ₁
およびＴ₂ を適当な値に設定してパルスめっき処理を行
い、上記した所定の圧縮残留応力と結晶子の大きさとを
有する下クロム層Ｓ₁ （図１）を得ている。なお、この
パルスめっき処理に続く汎用めっき処理は、電流密度を
前記最大電流密度Ｉ_Uと最小電流密度Ｉ_Lとの中間レベ
ルに一定にして行い、上クロム層Ｓ₂ （図１）得てい
る。

【００１８】ここで、上記パルスめっき処理と汎用めっ
き処理との２段処理を連続に行うためのめっき装置は、
図３に示すように、ワーク（例えば、ピストンロッド）
Ｗを吊下支持しエンドレスに移動するハンガー１を備え
ると共に、このハンガー１の移動ライン下に、装着ステ
ーション２、アルカリ電解脱脂槽３、めっき槽４、水洗
槽５および離脱ステーション６をこの順序で配列してい
る。めっき槽４は、アルカリ電解脱脂槽３側のエッチン
グ処理槽４Ａとこれに続くめっき処理槽４Ｂとに分割さ
れており、めっき処理槽４Ｂには、前記した有機スルフ
ォン酸を含むめっき浴Ｌが収容されている。

【００１９】また、アルカリ電解脱脂槽３、エッチング
処理槽４Ａおよびめっき処理槽４Ｂに沿ってそれぞれブ
スバ７、８、９が分割して配列され、めっき処理槽４Ｂ
に沿うブスバ９はさらに、エッチング処理槽４Ａ側の前
段ブスバ９Ａと水洗槽５側の後段ブスバ９Ｂとに分割さ
れている。これらブスバのうち、アルカリ電解脱脂槽３
に対応するブスバ７、エッチング処理槽４Ａに対応する
ブスバ８、めっき処理槽４Ｂに対応する後段ブスバ９Ｂ
にはそれぞれ直流電源１０、１１、１３が接続され、ま
た、めっき処理槽４Ｂに対応する前段ブスバ９Ａにはパ
ルス電源１２が接続されている。

【００２０】各ブスバ７、８、９Ａ、９Ｂにはハンガー
１に設けられた給電ブラシ１４が摺接し、これにより各
ハンガー１には対応する電源１０、１１、１２、１３か
ら電流が均等に分配されるようになっている。また、ア
ルカリ電解脱脂槽３およびエッチング処理槽４Ａ内には
複数の陰極１５、１６がそれぞれワークＷの移動ライン
の両側に位置して配設されており、これら陰極１５、１
６は各槽単位で並列に接続されて、対応する電源１０、
１１に接続されている。また、めっき処理槽４Ｂ内には
複数の陽極１７、１８がそれぞれワークＷの移送ライン
の両側に位置して配設されており、これら陽極１７、１
８は前段ブスバ９Ａおよび後段ブスバ９Ｂ単位で並列に
接続されて、対応する電源１２、１３に接続されてい
る。なお、めっき処理槽４Ｂ内の陽極１７、１８と電源
１２、１３との間にはそれぞれ電流計１９ａ、１９ｂが
介装されている。

【００２１】一方、めっき処理槽４Ｂ内には、各陽極１
７の相互間に位置して噴射ノズル２０が配設されてい
る。噴射ノズル２０は、図４および図５に示すように、
ハンガー１に吊下支持されたワークＷの移送ラインを挟
んで対立する２本が対となっており、各対をなす噴射ノ
ズル２０同士は、それぞれの下端部が連通管２１により
接続されている。また、めっき処理槽４Ｂ内は、別途設
置したポンプ２２の吐出口に配管２３にて結ぶ給液管２
４が配置されており、前記噴射ノズル２０同士を連通す
る各連通管２１にはこの給液管２４から分岐した導管２
５がそれぞれ接続されている。ポンプ２２の吸込口に
は、めっき処理槽４Ｂ内のめっき液Ｌに一端部を浸漬さ
せた配管２６の他端部が接続されており、これにより、
ポンプ２２の運転に応じて、めっき処理槽４Ｂ内のめっ
き液Ｌが配管２６，２３を経て給液管２４に供給され、
さらに導管２６、連通管２１を経て各対をなす噴射ノズ
ル２０へ供給されるようになる。

【００２２】しかして、各対をなす噴射ノズル２０の、
相対向する側の壁面には、その長手方向に配列して複数
の噴射口２０ａが設けられている。各噴射口２０ａは、
斜め上方へ口向きが設定されており、これによりポンプ
２２から各噴射ノズル２０に圧送されためっき液Ｌは、
各噴射ノズル２０の噴射口２０ａからワークＷの移送ラ
インへ向けて斜め上方へ噴射され、この結果、ハンガー
１により移送されるワークＷの周辺域には、めっき液Ｌ
の上昇流が形成されるようになっている。したがって、
これら噴射ノズル２０、連通管２１、ポンプ２２、給液
管２４、配管２３，２６等はワークＷの周辺域にめっき
浴の流動を起こす液流発生手段を構成するものとなる。

【００２３】上記めっき装置を用いてクロムめっきを実
施するには、先ず装着ステーション６においてハンガー
１にワークＷが装着され、ワークＷはハンガー１に吊下
げられた状態でアルカリ電解脱脂槽３とエッチング処理
槽４Ａとに順次移送される。そして、アルカリ電解脱脂
槽３においてワークＷを陽極とする脱脂処理が、エッチ
ング処理槽４ＡにおいてワークＷを陽極とするエッチン
グ処理がそれぞれ行われ、続いて、ワークＷはめっき処
理槽４Ｂに移送され、ここで、ワークＷを陰極とするク
ロムめっき処理が行われる。

【００２４】上記クロムめっき処理に際しては、先ず、
パルス電源１２から前段ブスバ９Ａおよび陽極１７を介
してワークＷに、前記図２のＡゾーンに示したパルス波
形のパルス電流が供給され、パルスめっき処理が行われ
る。このパルスめっき処理は、当該ワークＷを吊下支持
するハンガー１の給電ブラシ１４が前段ブスバ９Ａに接
触している間、継続され、これによりワークＷの表面に
は、前記したクラックのない下クロム層Ｓ₁ （図１）が
形成される。しかして、このパルスめっき処理に際して
は、ポンプ２２の運転によりハンガー１により移送され
るワークＷの周辺域にめっき液Ｌの上昇流（ここでは、
流速３０ｍｍ／秒以上２００ｍｍ／秒以下）が形成され
ており、このめっき液の流動によりクロム水素化物を生
じる原因となる水素原子がめっき界面から遠ざけられ、
この結果、前記した１６ｎｍに限りなく近い大きさの結
晶子を有する下クロム層Ｓ₁を安定して得ることができ
るようになる。

【００２５】その後、当該ワークＷを吊下支持するハン
ガー１の給電ブラシ１４が後段ブスバ９Ｂ上に乗り移
り、直流電源１３から後段ブスバ９Ｂおよび陽極１８を
介してワークＷに直流電流が供給され、汎用めっき処理
が行われる。この汎用めっき処理は、当該ワークＷを吊
下支持するハンガー１の給電ブラシ１４が後段ブスバ９
Ｂに接触している間、継続され、これにより前記下クロ
ム層Ｓ₁ 上には、同じく図１に示すように、多数のクラ
ックＦが存在する上クロム層Ｓ₂ が積層形成される。な
お、ワークＷは、その後、水洗槽５において水洗されて
離脱ステーション６に至り、そこで、ハンガー１から取
外される。

【００２６】このようにして得られたクロムめっき部品
は、前記図１に示したように、クラックのない下クロム
層Ｓ₁ を下層として設けているので、上クロム層Ｓ₂ に
クラックＦが存在していても、腐食原因となる媒体が鋼
母材Ｍの金属素地まで達せず、所望の耐食性が確保され
る。しかも、この下クロム層Ｓ₁ は、所定の圧縮残留応
力と結晶子の大きさとを有しているので、熱履歴を受け
ても新たなクラックが発生することはなく、優れた耐食
性が維持される。また、この上クロム層Ｓ₂ は、クラッ
クＦが存在してもよいので、十分高い硬さ（900 HV以
上）を付与することができ、耐摩耗性も十分となる。ま
た、この上クロム層Ｓ₂ に存在する多数のクラックＦ
は、潤滑油を保持する油溜りとして機能するので、摺動
特性の改善にも寄与するものとなる。本実施の形態にお
いては特に、同じめっき浴Ｌ中でワークＷを連続に移動
させながら２層のクロム層Ｓ₁ ，Ｓ₂ を積層形成するの
で、クロムめっき部品を効率よく製造できる。

【００２７】上記実施の形態においては、図３に示した
めっき装置を用いて連続処理により２層のクロム層Ｓ
₁ ，Ｓ₂ を積層形成するようにしたが、本発明は、これ
に代えて、例えば、図６に示すような装置を用いてバッ
チ式に処理をするようにしてもよいものである。この装
置は、めっき浴Ｌを収容した一つの独立しためっき槽３
０を備え、このめっき槽３０内にめっき浴Ｌに浸漬され
るように有底筒状の導体ケース３１を１つまたは複数配
設し、この導体ケース３１の底に、別途設置したポンプ
３２の吐出口に結ぶ導管３３を接続している。ポンプ３
２の吸込口には、めっき槽３０内のめっき液Ｌに一端部
を浸漬させた配管３４の他端が接続されており、ポンプ
３２の運転によりめっき槽３０内のめっき液Ｌが導体ケ
ース３１を経て循環するようになっている。したがっ
て、これら導体ケース３１、導管３３、ポンプ３２、配
管３４等はワークＷの周辺域にめっき浴の流動を起こす
液流発生手段を構成するものとなる。

【００２８】このような装置において、パルス電流と直
流電流とを切替え可能な電源３５を設けて、この電源３
５の一端側に前記導体ケース３１を、その他端側にワー
クＷを吊下支持する治具３６をそれぞれ接続する。ポン
プ３２を運転させると、めっき槽３０内のめっき液Ｌが
導体ケース３１の底部に圧送され、該導体ケース３１内
を上昇して導体ケース３１の上端開口からめっき槽３０
内に還流する。したがって、予めポンプ３２の運転によ
り導体ケース３１内にめっき液Ｌの上昇流を発生させた
状態のもと、この導体ケース３１に治具３６の動きを利
用してワークＷを挿入し、電源３５から、前記図２のゾ
ーンＡに示したパルス波形のパルス電流をワークＷに供
給すれば、パルスめっき処理が行われて、上記実施の形
態におけると同様の下クロム層Ｓ₁が形成される。ま
た、その後、電源３５を切替えて、前記図２のゾーンＢ
に示した直流電流をワークＷに供給すれば、上クロム層
Ｓ₂が形成される。このバッチ式の処理においては、下
クロム層Ｓ₁ を形成させるめっき槽と上クロム層Ｓ₂ を
形成させるめっき槽とをそれぞれ独立させて設けて、各
独立に処理を行うようにしてもよく、この場合は、クロ
ム層Ｓ₁ を形成させるめっき槽にパルス電流を供給し、
クロム層Ｓ₂ を形成させるめっき槽に直流を供給するよ
うにする。

【００２９】なお、上記めっき槽４（図３）、３０（図
６）内のめっき浴Ｌを流動させるための液流発生手段
は、上記各実施例の形態に限定されないことはもちろん
で、他の適宜の手段、方法を採用することができる。ま
た、上記各実施の形態においては、硬質クロムめっき処
理を２段階に行って２層のクロム層Ｓ₁ ，Ｓ₂ を形成す
るようにしたが、本発明は、上クロム層Ｓ₂を省略して
下層のクロム層Ｓ₁ のみを形成するようにしてもよいも
のである。この場合は、クラックの存在しないクロム層
Ｓ₁ が表面に露出するので、上記実施の形態におけるよ
うな油溜りとしての役割は期待できないが、耐食性およ
び耐熱性の面では十分となる。

【００３０】

【実施例】実施例１ JIS Ｓ２５Ｃからなる鋼棒（直径12.5mm，長さ200mm ）
を供試材とし、めっき浴としてクロム酸250 g/L 、硫酸
2.5 g/L 、有機スルフォン酸８g/L 、ほう酸10g/L の成
分組成のものを用い、先ず浴温60℃としてこれを３０ｍ
ｍ/ｓで流動させ、最大電流密度Ｉ_U ＝120 A/dm² 、最
小電流密度Ｉ_L ＝０ A/dm²（図２のパターン）、最大電
流密度Ｉ_U における保持時間（オンタイム）Ｔ₁ ＝0.7
ｍｓ、最小電流密度Ｉ_L における保持時間（オフタイ
ム）Ｔ₂ ＝0.5 ｍｓ、周波数0.8 kHz の条件でパルスめ
っき処理を行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム
層Ｓ ₁ （図１）を形成した。次に、同じめっき浴中で、
浴温60℃、電流密度60A/dm²の一定条件で汎用めっき処
理を行い、前記下クロム層Ｓ₁ の上に厚さ約７μｍの上
クロム層Ｓ₂ （図１）を形成した。

【００３１】実施例２実施例１と同じ供試材およびめっき浴を用い、先ず浴温
60℃としてこれを60ｍｍ/ｓで流動させ、実施例１と同
じ条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約
３μｍの下クロム層Ｓ₁ （図１）を形成し、次に、実施
例１と条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ
₁ の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ₂（図１）を形成
した。

【００３２】実施例３実施例１と同じ供試材およびめっき浴を用い、先ず浴温
60℃としてこれを120ｍｍ/ｓで流動させ、実施例１と同
じ条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約
３μｍの下クロム層Ｓ₁ （図１）を形成し、次に、実施
例１と条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ
₁ の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ ₂ （図１）を形成
した。

【００３３】実施例４実施例１と同じ供試材およびめっき浴を用い、先ず浴温
60℃としてこれを250ｍｍ/ｓで流動させ、実施例１と同
じ条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約
３μｍの下クロム層Ｓ₁ （図１）を形成し、次に、実施
例１と条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ
₁ の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ ₂ （図１）を形成
した。

【００３４】比較例１実施例１と同じ供試材およびめっき浴を用い、先ず浴温
60℃でめっき浴を流動させることなく、実施例１と同じ
条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約３
μｍの下クロム層Ｓ₁ （図１）を形成し、次に、実施例
１と条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ₁
の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ₂ （図１）を形成し
た。

【００３５】比較例２実施例１と同じ供試材およびめっき浴を用い、先ず浴温
60℃でめっき浴を300ｍｍ/ｓで流動させ、実施例１と同
じ条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約
３μｍの下クロム層Ｓ₁ （図１）を形成し、次に、実施
例１と条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ
₁ の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ ₂ （図１）を形成
した

【００３６】試験例そして、上記実施例１−４および比較例１，２で得た各
試料について、顕微鏡観察により下クロム層Ｓ₁ と上ク
ロム層Ｓ₂ とにおけるクラックの有無を観察し、さら
に、下クロム層Ｓ₁ については、残留応力および結晶子
の大きさを後述の方法で測定した。また、JIS Z2371 に
よる塩水噴霧試験を行って発錆の有無を観察し、発錆の
認められなかった試料については、これに 200℃×２時
間の加熱処理を施し、加熱処理後、前記同様に下クロム
層Ｓ₁ および上クロム層Ｓ₂ におけるクラック発生の有
無を観察し、さらに、再度JIS Z2371 による塩水噴霧試
験を行って発錆の有無を観察した。

【００３７】ここで、クロム層の残留応力の測定は、日
本非破壊検査協会編「非破壊検査」第３７巻第８号第 6
36〜642 頁に開示される「Ｘ線応力測定法」を用いて行
った。また、クロム層の結晶子の大きさの測定は、Ｘ線
回折装置により特性Ｘ線Ｃu−Ｋα（波長：1.5405620
オングストローム）を用い、Ｃr （２２２）回折面で行
い、回折プロファイルの広がり（積分幅）の測定結果を
下記のScherrerの式に算入して求める方法によった。な
お、積分幅には、Cauchy関数により補正した値を用い
た。Ｄ_hkl ＝Ｋ・λ／β₁cosθ Ｄ_hkl ：結晶子の大きさ（オングストローム，hkl に垂
直方向の結晶子の大きさ） λ ：測定Ｘ線波長（オングストローム） β₁ ：結晶子の大きさによる回折線の広がり；積分幅
（ラジアン） θ ：回折線のブラック角Ｋ：定数（1.05）上記した各測定結果を表２に一括して示すと共に、図７
および図８に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２および図７，８に示す結果より、めっ
き液を流動させながら処理をした本実施例１−４の試料
は、何れもその下クロム層Ｓ₁が体心立方結晶（ｂｃ
ｃ）系の結晶構造を有すると共に、比較的大きな圧縮残
留応力を有している。そして、加熱前はもちろん、200
℃に２時間保持する熱履歴を与えても（加熱後も）下ク
ロム層Ｓ₁にはクラックは認められず、加熱前の1000時
間の塩水噴霧試験、加熱後の500時間の塩水噴霧試験に
よっても発錆は認められなかった。これに対し、めっき
液を流動させないで処理をした比較例１の試料は、その
下クロム層Ｓ₁に六方晶（ｈｃｐ）系のクロム水素化物
の生成が認められると共に、わずかの引張残留応力が認
められた。また、その下クロム層Ｓ₁にはクラックが認
められ、加熱前の塩水噴霧試験において、わずか２時間
で発錆することが確認された。一方、めっき浴を流動さ
せた比較例２の試料では、下クロムＳ₁がｂｃｃ系の結
晶構造を有しかつ圧縮残留応力を有しているものの、そ
の値は小さい。このため、加熱前にはクラックが認めら
れなかったものの、加熱後にはわずかにクラックが認め
られ、耐食性も加熱によって低下している。これは、流
速が300ｍｍ/ｓと速いことにより、クロムめっき層の集
合組織が弱く、結晶配列がランダムになる傾向にあり、
圧縮残留応力を得ることが困難になったためと推量され
る。以上の実施例より、めっき浴を３０ｍｍ／秒以上２
００ｍｍ／秒以下の流速で流動させることで、よい効果
が得られることがわかった。

【００４０】

【発明の効果】上記したように、本発明に係るクロムめ
っき方法および装置によれば、従来使用できなかったパ
ルス電流の条件でも、所定の圧縮残留応力と結晶子の大
きさとを有し、かつクラックのないクロム層を安定して
得ることができる。また、上記クラックのないクロム層
上に、クラックを有するクロム層を積層形成した場合
は、耐摩耗性および摺動特性の向上にも寄与するものと
なり、その利用価値はさらに高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態としてのクロムめっ
き方法で処理して得たクロムめっき部品の表層部の組織
を示す模式図である。

【図２】本発明の１つの実施の形態における電流密度の
時間変化を示すグラフである。

【図３】本発明の方法を実施するための連続式めっき装
置の構造を模式的に示す平面図である。

【図４】本連続式めっき装置における液流発生手段の構
造を示す縦断面図である。

【図５】本連続式めっき装置における液流発生手段の構
造を示す横断面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態としてのクロムめっき
方法を実施するためのバッチ式めっき装置の構造を示す
縦断面図である。

【図７】実施例および比較例の試験結果を、流速と残留
応力との関係で整理して示すグラフである。

【図８】実施例および比較例の試験結果を、流速と結晶
子の大きさとの関係で整理して示すグラフである。

【符号の説明】

４めっき槽４Ｂめっき処理槽１７陽極２０噴射ノズル（液流発生手段）２２ポンプ（液流発生手段）３０めっき槽３１導体ケース（液流発生手段）３２ポンプ（液流発生手段）ＦクラックＭ鋼母材Ｓ₁ 下クロム層Ｓ₂ 上クロム層Ｗワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長沢潤一神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者渡辺和夫神奈川県横浜市緑区白山１丁目18番２号アトテックジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 4K023 AA11 BA02 CA01 CA09 CB08 DA06 DA07 DA08 4K024 AA02 AB02 BA02 BB04 CA01 CA02 CA04 CA06 CA07 CB04 CB05 CB13 CB14 DA02 DA04 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機スルフォン酸を含むめっき浴中でパ
ルス電流を利用してワーク表面にクロム層を析出させる
クロムめっき方法において、ワークとの接触界面でめっ
き浴を３０ｍｍ／秒以上２００ｍｍ／秒以下の流速で流
動させながらクロム層を析出させることを特徴とするク
ロムめっき方法。
【請求項２】パルス電流を利用してワーク表面にクロ
ム層を析出させた後、同じ種類のめっき浴中でパルス電
流の波形を調整しまたは直流電流を利用して該クロム層
上に、クラックを有する上クロム層を析出させることを
特徴とする請求項１に記載のクロムめっき方法。
【請求項３】めっき槽内のめっき浴にワークを浸漬
し、パルス電流を利用してワーク表面にクロム層を析出
させるクロムめっき装置において、前記めっき槽に、ワ
ークの周辺域にめっき浴の流動を起こす液流発生手段を
付設したことを特徴とするクロムめっき装置。