JP2018003040A - 金属部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属部材の耐食性を従来よりも更に向上させる。【解決手段】金属基体と、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、を、この順で形成させる。さらに、前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、前記亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間に、三価クロメート皮膜を配することにより、耐食性をより一層向上させることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、金属部材に関するものである。
亜鉛めっきの耐食性を向上する目的で亜鉛合金めっきが広く行われている（特許文献１参照）。その中でも亜鉛ニッケル合金めっきは自動車部品、特に高温環境下に置かれるエンジン部品や、高い耐食性が要求される部品等に広範囲に使用されている。従来の亜鉛ニッケル合金めっきは、錯化剤で可溶化したニッケルを含有するするアルカリ性電気亜鉛めっき浴で電解めっきを行うことにより亜鉛めっき皮膜中にニッケルを析出させる方法により行われる。
しかしながら、耐食性能は、必ずしも十分ではなく、更なる改良が求められていた。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、耐食性を更に向上させることを目的とする。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、耐食性を更に向上させることを目的とする。
本発明者らは、上記従来技術を鑑み、鋭意研究を重ねた結果、新規な金属部材を開発した。そして、この金属部材は、従来には見られない優れた耐食性を有するという予想外の事実を見いだした。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
すなわち、請求項１の発明は、
金属基体と、
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、が、この順で形成されていることを特徴とする金属部材である。
すなわち、請求項１の発明は、
金属基体と、
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、が、この順で形成されていることを特徴とする金属部材である。
請求項２の発明は、
前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
前記亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間には、三価クロメート皮膜が配されていることを特徴とする請求項１に記載の金属部材である。
前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
前記亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間には、三価クロメート皮膜が配されていることを特徴とする請求項１に記載の金属部材である。
請求項３の発明は、
前記金属基体は、複数の基体に分離可能とされており、
前記複数の基体では、前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜のニッケル共析率が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材である。
前記金属基体は、複数の基体に分離可能とされており、
前記複数の基体では、前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜のニッケル共析率が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材である。
本発明の金属部材は、極めて高い耐食性を有する。
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
実施形態の金属部材は、金属基体と、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、が、この順で形成されている。
実施形態の金属部材は、金属基体と、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、が、この順で形成されている。
＜金属基体＞
本実施形態で用いる金属基体としては、特に限定されない。金属基体としては、例えば、鉄、ニッケル、銅などの各種金属、及びこれらの合金が例示される。金属基体の形状は特に限定されず、用途等に応じて種々の形状の金属基体が用いられる。
本実施形態で用いる金属基体としては、特に限定されない。金属基体としては、例えば、鉄、ニッケル、銅などの各種金属、及びこれらの合金が例示される。金属基体の形状は特に限定されず、用途等に応じて種々の形状の金属基体が用いられる。
本実施形態の金属部材は、従来のめっき品よりも非常に耐食性に優れている。従って、金属基体として鉄を用いても、非常に高い耐食性が得られる。よって、従来はステンレスしか適用できなかった金属部材（部品）でも、鉄を採用することができるようになる。このようにステンレスに代えて鉄を採用すると、金属部材の強度が向上する。
なぜならば、ステンレスは曲げ等の加工性が悪いため、薄い板形状のものしか採用できないという課題があった。よって、機械的強度が確保しにくいという課題があった。
これに対して、本実施形態の金属部材では、耐食性が極めて高いため、金属基体として厚い鉄を採用でき、その結果、金属部材の強度が向上する。
なぜならば、ステンレスは曲げ等の加工性が悪いため、薄い板形状のものしか採用できないという課題があった。よって、機械的強度が確保しにくいという課題があった。
これに対して、本実施形態の金属部材では、耐食性が極めて高いため、金属基体として厚い鉄を採用でき、その結果、金属部材の強度が向上する。
＜亜鉛ニッケル合金めっき皮膜＞
本実施形態においては、金属基体上に、常法により亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を析出させる。亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、特に限定されない。亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、例えばジンケート浴等のアルカリ浴や塩化アンモニウム浴、塩化カリ浴等の酸性浴（ｐＨ５〜６．５）が挙げられる。
亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、例えば、ディップソール株式会社から販売されているＩＺ−２５０Ｙ（商品名）や、日本表面化学株式会社から販売されているストロンＮｉジンクＺＮ−２０２（商品名）等を用いることができる。
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜におけるニッケル共析率は、特に限定されない。ニッケル共析率は、例えば、好ましくは２〜２５ｗｔ％であり、より好ましくは５〜２０ｗｔ％であり、さらに好ましくは１２〜１８ｗｔ％である。ニッケル共析率を調整することにより、耐食性と強度のバランスを取ることができる。
また、この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは３〜１５μｍであり、より好ましくは５〜１０μｍであり、さらに好ましくは５〜８μｍである。
本実施形態においては、金属基体上に、常法により亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を析出させる。亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、特に限定されない。亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、例えばジンケート浴等のアルカリ浴や塩化アンモニウム浴、塩化カリ浴等の酸性浴（ｐＨ５〜６．５）が挙げられる。
亜鉛ニッケル合金めっき浴としては、例えば、ディップソール株式会社から販売されているＩＺ−２５０Ｙ（商品名）や、日本表面化学株式会社から販売されているストロンＮｉジンクＺＮ−２０２（商品名）等を用いることができる。
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜におけるニッケル共析率は、特に限定されない。ニッケル共析率は、例えば、好ましくは２〜２５ｗｔ％であり、より好ましくは５〜２０ｗｔ％であり、さらに好ましくは１２〜１８ｗｔ％である。ニッケル共析率を調整することにより、耐食性と強度のバランスを取ることができる。
また、この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは３〜１５μｍであり、より好ましくは５〜１０μｍであり、さらに好ましくは５〜８μｍである。
金属部材が複数の部品に分離される場合、すなわち、金属基体が、複数の基体に分離可能な場合には、複数の基体で、ニッケル共析率を同一としても相違させてもよい。
相違させる例を詳細に説明すると、第１の基体では、ニッケル共析率を低くし、例えば、好ましくは５〜８ｗｔ％であり、より好ましくは５〜７ｗｔ％であり、さらに好ましくは５〜６ｗｔ％とする。第２の基体では、ニッケル共析率を高くし、例えば、好ましくは１２〜１８ｗｔ％であり、より好ましくは１４〜１８ｗｔ％であり、さらに好ましくは１５〜１８ｗｔ％とする。ニッケル共析率を高くした亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を施した第２の基体では、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜の硬度が高いため、曲げ加工をあまりしない単純形状の部品に適用できる。一方、ニッケル共析率を低くした亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を施した第１の基体では、曲げ加工をしやすいため、複雑な形状加工ができる。このように、基体毎に、ニッケル共析率を代えて、加工性、皮膜硬度等を調整できる。
相違させる例を詳細に説明すると、第１の基体では、ニッケル共析率を低くし、例えば、好ましくは５〜８ｗｔ％であり、より好ましくは５〜７ｗｔ％であり、さらに好ましくは５〜６ｗｔ％とする。第２の基体では、ニッケル共析率を高くし、例えば、好ましくは１２〜１８ｗｔ％であり、より好ましくは１４〜１８ｗｔ％であり、さらに好ましくは１５〜１８ｗｔ％とする。ニッケル共析率を高くした亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を施した第２の基体では、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜の硬度が高いため、曲げ加工をあまりしない単純形状の部品に適用できる。一方、ニッケル共析率を低くした亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を施した第１の基体では、曲げ加工をしやすいため、複雑な形状加工ができる。このように、基体毎に、ニッケル共析率を代えて、加工性、皮膜硬度等を調整できる。
＜アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜＞
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜は、シリカ質皮膜である。
この皮膜の厚さは特に限定されない。この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．５〜２μｍであり、より好ましくは０．６〜１.５μｍであり、さらに好ましくは０．８〜１μｍである。
この皮膜の形成は、アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる表面処理剤を用いて形成すれば、特に限定されない。例えば、テトラアルコキシシランを部分加水分解し、かつ縮重合させた重量平均分子量が１０００〜１００００であるアルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液であって、アルコール溶液中のアルコキシシランオリゴマーの濃度がシリカ成分に換算して８〜２５重量％であることを特徴とする亜鉛めっき製品用非クロム表面処理剤（日本特許第４１２８９６９号）を用いることが好ましい。なお、アルコキシシランオリゴマーの重量平均分子量は東ソー（株）製のゲルパーミエイションクロマトグラフＨＬＣ−８１２０ＧＰＣを用い、テトラヒドロフランを溶媒とし、ポリスチレンの標準で検量線を作って求めた値である。
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜は、シリカ質皮膜である。
この皮膜の厚さは特に限定されない。この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．５〜２μｍであり、より好ましくは０．６〜１.５μｍであり、さらに好ましくは０．８〜１μｍである。
この皮膜の形成は、アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる表面処理剤を用いて形成すれば、特に限定されない。例えば、テトラアルコキシシランを部分加水分解し、かつ縮重合させた重量平均分子量が１０００〜１００００であるアルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液であって、アルコール溶液中のアルコキシシランオリゴマーの濃度がシリカ成分に換算して８〜２５重量％であることを特徴とする亜鉛めっき製品用非クロム表面処理剤（日本特許第４１２８９６９号）を用いることが好ましい。なお、アルコキシシランオリゴマーの重量平均分子量は東ソー（株）製のゲルパーミエイションクロマトグラフＨＬＣ−８１２０ＧＰＣを用い、テトラヒドロフランを溶媒とし、ポリスチレンの標準で検量線を作って求めた値である。
この表面処理剤は、その後、更に改良され、チタンのキレート化合物をアルコキシシランオリゴマーと化合させた製品が株式会社放電精密加工研究所(HODEN SEIMITSU KAKO KENKYUSHO CO.,LTD.)から商品名ZECCOAT（登録商標）ZEC-888として市販されているのでこれを使用してもよい。
＜三価クロメート皮膜＞
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間には、三価クロメート皮膜が配されていることが好ましい。三価クロメート皮膜により耐食性をより一層向上させることができる。
この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．１〜０．５μｍであり、より好ましくは０．１５〜０．３μｍであり、さらに好ましくは０．１８〜０．２μｍである。
三価クロメート皮膜の形成には、例えば、ディップソール株式会社から販売されているＩＺ−２６４（商品名）等を用いることができる。
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間には、三価クロメート皮膜が配されていることが好ましい。三価クロメート皮膜により耐食性をより一層向上させることができる。
この皮膜の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．１〜０．５μｍであり、より好ましくは０．１５〜０．３μｍであり、さらに好ましくは０．１８〜０．２μｍである。
三価クロメート皮膜の形成には、例えば、ディップソール株式会社から販売されているＩＺ−２６４（商品名）等を用いることができる。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
１．試料の作製
＜実施例１＞
鉄基体に、ＩＺ−２５０（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜（ニッケル共析率：１５ｗｔ％）を約８μｍ形成した。亜鉛ニッケル合金めっき皮膜の上に、ＩＺ−２６４（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、三価クロメート皮膜を約０．２μｍ形成した。さらに、その上に、約１μｍのシリカ質皮膜をＺＥＣ−８８８（商品名 株式会社放電精密加工研究所）により形成した。その後、１００〜１５０℃で焼き付け処理を行った。このようにして図１に模式的に示す３層構造の皮膜を形成した金属部材を作製した。図１において、符号１は鉄基体を示し、符号２は亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を示し、符号３は三価クロメート皮膜を示し、符号４はシリカ質皮膜を示す。
＜実施例１＞
鉄基体に、ＩＺ−２５０（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜（ニッケル共析率：１５ｗｔ％）を約８μｍ形成した。亜鉛ニッケル合金めっき皮膜の上に、ＩＺ−２６４（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、三価クロメート皮膜を約０．２μｍ形成した。さらに、その上に、約１μｍのシリカ質皮膜をＺＥＣ−８８８（商品名 株式会社放電精密加工研究所）により形成した。その後、１００〜１５０℃で焼き付け処理を行った。このようにして図１に模式的に示す３層構造の皮膜を形成した金属部材を作製した。図１において、符号１は鉄基体を示し、符号２は亜鉛ニッケル合金めっき皮膜を示し、符号３は三価クロメート皮膜を示し、符号４はシリカ質皮膜を示す。
＜比較例１＞
ステンレスからなる基体を用いた。
ステンレスからなる基体を用いた。
＜比較例２＞
鉄基体に、ＺＮ−６５（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、亜鉛めっき皮膜を約５μｍ形成した。亜鉛めっき皮膜の上に、ＺＴ−４４１（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、三価クロメート皮膜を約０．１μｍ形成した。このようにして２層構造の皮膜を形成した金属部材を作製した。
鉄基体に、ＺＮ−６５（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、亜鉛めっき皮膜を約５μｍ形成した。亜鉛めっき皮膜の上に、ＺＴ−４４１（商品名 ディップソール株式会社）を用いて、三価クロメート皮膜を約０．１μｍ形成した。このようにして２層構造の皮膜を形成した金属部材を作製した。
２．耐食性試験方法
連続塩水噴霧（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）、サイクル試験（ＪＡＳＯ Ｍ ６０９）により評価した。試験装置は、スガ試験機製ＣＡＰ−９０（ＳＳＴ）、ＣＹＰ−９０（ＣＣＴ）を用いた。試験条件は、２４０時間／３０サイクルで行った。なお、実施例、比較例について、各３試料を用いて評価した。
目視にて、下記の３段階で評価した。
○：異常なし
△：白錆発生、わずかな赤錆
×：赤錆発生
連続塩水噴霧（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）、サイクル試験（ＪＡＳＯ Ｍ ６０９）により評価した。試験装置は、スガ試験機製ＣＡＰ−９０（ＳＳＴ）、ＣＹＰ−９０（ＣＣＴ）を用いた。試験条件は、２４０時間／３０サイクルで行った。なお、実施例、比較例について、各３試料を用いて評価した。
目視にて、下記の３段階で評価した。
○：異常なし
△：白錆発生、わずかな赤錆
×：赤錆発生
３．試験結果
評価結果を表１に示す。
評価結果を表１に示す。
表１の結果から、実施例１は、比較例１、２に比べて、耐食性が極めて良好であった。このような結果となった理由は以下のように推測される。
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜とが化学反応することにより、耐食性が非常に優れるものと考えられる。
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、亜鉛ニッケル合金めっき皮膜とが化学反応することにより、耐食性が非常に優れるものと考えられる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではない。
本発明は、耐食性の優れた金属部剤に広く利用可能である。
１…鉄基体
２…亜鉛ニッケル合金めっき皮膜
３…三価クロメート皮膜
４…シリカ質皮膜
２…亜鉛ニッケル合金めっき皮膜
３…三価クロメート皮膜
４…シリカ質皮膜
Claims (3)
- 金属基体と、
亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
アルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液からなる亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、が、この順で形成されていることを特徴とする金属部材。 - 前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜と、
前記亜鉛めっき製品用非クロム防錆表面処理剤を用いて形成した皮膜と、の間には、三価クロメート皮膜が配されていることを特徴とする請求項１に記載の金属部材。 - 前記金属基体は、複数の基体に分離可能とされており、
前記複数の基体では、前記亜鉛ニッケル合金めっき皮膜のニッケル共析率が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016126551A JP2018003040A (ja) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | 金属部材 |
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Family
ID=60947673
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| JP2016126551A Pending JP2018003040A (ja) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | 金属部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018003040A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113294599A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 丽水诚翔环保科技有限公司 | 一种通风管道的制作方法 |
| JP2021156363A (ja) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 中西金属工業株式会社 | センサキャップ用ナット、及びセンサキャップ |
| WO2023228412A1 (ja) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
-
2016
- 2016-06-27 JP JP2016126551A patent/JP2018003040A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113294599A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 丽水诚翔环保科技有限公司 | 一种通风管道的制作方法 |
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