JP2018199868A - 電気めっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管のねじの表面に合金めっき層を形成する際に不めっき領域の発生を抑制することができる電気めっき装置を提供する。【解決手段】電気めっき装置は、電極１と、シール部材２，３と、めっき液供給部４とを備える。電極１はねじＴｆに対向する。シール部材２は鋼管Ｐ２内に配置される。シール部材３は、鋼管Ｐ３の管端部に取り付けられて、シール部材２とともに収容空間８を形成する。めっき液供給部４は複数のノズル４２Ａを含む。ノズル４２Ａは、収容空間８内においてねじＴｆよりも管中央側に配置される。めっき液供給部４は、めっき液をノズル４２ＡからねじＴｆと電極１との間に噴射する。各ノズル４２Ａのめっき液の噴射方向は、管軸に直交する平面に対してねじＴｆ側に２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。【選択図】図５

Description

本開示は、電気めっき装置に関し、より詳細には、管端部の内周面又は外周面にねじを有する鋼管用の電気めっき装置に関する。

油井や天然ガス井等では、地下資源を採掘するために油井管が使用されている。油井管は、順次連結される鋼管によって構成される。鋼管同士の連結には、ねじ継手が利用される。ねじ継手の形式は、カップリング型とインテグラル型とに大別される。

カップリング型の場合、鋼管同士の連結に管状のカップリングが用いられる。カップリングの両端部の内周面には雌ねじが設けられる。鋼管の両端部の外周面には雄ねじが設けられる。カップリングの雌ねじの各々に鋼管の雄ねじがねじ込まれることにより、鋼管同士が連結される。

インテグラル型の場合、各鋼管において、一端部の外周面に雄ねじが設けられ、他端部の内周面に雌ねじが設けられる。一方の鋼管の雄ねじが他方の鋼管の雌ねじにねじ込まれることにより、鋼管同士が連結される。

従来、鋼管同士を連結する際には潤滑剤が利用されている。潤滑剤は、継手部分の焼き付きを防止するために、雄ねじ及び雌ねじの少なくとも一方に塗布される。ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）の規格で定められた潤滑剤（以下、ＡＰＩドープという）は、鉛（Ｐｂ）等の重金属を含む。

厳しい環境規制が課された地域では、ＡＰＩドープの使用が制限される。当該地域では、重金属を含まない潤滑剤（以下、グリーンドープという）が使用される。グリーンドープの潤滑性は、ＡＰＩドープの潤滑性よりも低い。よって、グリーンドープを使用する場合、潤滑性の不足を補うため、雄ねじ及び／又は雌ねじに電気めっき層を形成することが望ましい。特開昭６０−９８９３号公報は、雄ねじに電気めっき層を形成する局部的自動めっき装置を開示する。

電気めっき処理の際には、通常、電気めっき層と同時に水素や酸素の気泡が発生する。このような気泡がねじの表面に滞留すると、ねじの表面に電気めっき層が形成されない領域（以下、「不めっき領域」という。）が生じ、継手部分の耐焼き付き性が低下する。

これに対して、特許第５６９９２５３号公報では、不めっき領域のない均一な電気めっき層を形成するための電気めっき装置が提案されている。当該電気めっき装置は、銅めっき液を噴射する複数のノズルを備える。各ノズルは、鋼管の管軸を中心として放射状に延在し、その先端が雌ねじと不溶性電極との間に配置される。ノズルの噴射方向は、その延在方向に対して交差し、且つ管軸の周りにおいて他のノズルの噴射方向と同じ方向を向くように構成される。よって、雌ねじと不溶性電極との間でめっき液の螺旋噴流が発生し、電気めっき処理で発生した微少な気泡がねじ底から離脱する。これにより、不めっき領域の発生が抑制される。

特許第５６９９２５３号公報の電気めっき装置によれば、不めっき領域を発生させることなく、単一金属めっき層である銅めっき層をねじの表面に形成することができる。しかしながら、この電気めっき装置を用いてねじの表面に合金めっき層（例えば亜鉛−ニッケル合金めっき層）を形成しようとすると、銅めっき層を形成する場合には生じなかった、外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥が生じることがあった。

本開示は、鋼管のねじの表面に合金めっき層を形成する際に、前述のめっき欠陥の発生を抑制することができる電気めっき装置を提供することを目的とする。

本開示に係る電気めっき装置は、管端部の内周面又は外周面にねじを有する鋼管に用いられる。電気めっき装置は、第１シール部材と、第２シール部材と、電極と、複数のノズルとを備える。第１シール部材は、鋼管内に配置される。第２シール部材は、鋼管の管端部に取り付けられ、めっき液を収容する収容空間を鋼管及び第１シール部材とともに形成する。電極は、収容空間内に配置され、ねじに対向する。複数のノズルは、収容空間内であって鋼管の管軸周りに配置され、めっき液をねじと電極との間に噴射する。ノズルの各々によるめっき液の噴射方向は、管軸に直交する平面に対してねじ側に２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。

本開示によれば、ねじの表面に亜鉛−ニッケル合金めっき層のような合金めっき層を形成する際に、外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥の発生を抑制することができる。

図１は、電気めっき処理中の状態を説明するための模式図である。 図２は、第１実施形態に係る電気めっき装置の概略構成を示す縦断面図である。 図３は、図１に示す電気めっき装置のめっき液供給部を模式的に示す正面図である。 図４は、図３に示すめっき液供給部のノズルを本体部の延在方向から見たときの模式図である。 図５は、第２実施形態に係る電気めっき装置の概略構成を示す縦断面図である。 図６は、図５に示す電気めっき装置のめっき液供給部を模式的に示す正面図である。 図７は、図６に示すめっき液供給部のノズルを本体部の延在方向から見たときの模式図である。 図８は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層の組成（Ｎｉ含有率）と色調（Ｌ値）との関係を示すグラフである。 図９は、実施例に係る鋼管と比較例に係る鋼管との比較写真である。

一般に、鋼管のねじの表面に電気めっきを施す場合、液流の乱れを抑制するため、ねじの表面にはめっき液を直接当てないのが好ましいとされている。例えば、特許第５６９９２５３号公報の電気めっき装置は、めっき液噴射方向のねじ側への傾きを小さくして、ノズルから噴射されるめっき液がねじに当たりにくいように構成されている。

しかしながら、ねじの表面に合金めっき層（例えば、亜鉛−ニッケル合金めっき層）を形成する場合、めっき液噴射方向の傾きが小さすぎると外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥が発生しやすい。本発明者等は、合金めっき層の形成時において前記めっき欠陥が発生する理由を以下のように推測した。

図１は、電気めっき処理中の状態を説明するための模式図である。図１に示すように、電気めっき処理の際、めっき液Ｌ中には材料Ｍと隣接する拡散層Ｄが生じる。拡散層Ｄは、拡散による物質移動のためにめっき液本体と濃度勾配を生じている層である。拡散層Ｄ内の物質の移動速度は、めっき液Ｌの攪拌の影響を受けない。めっき液Ｌの攪拌は、拡散層Ｄの厚みに影響を及ぼす。

拡散層Ｄの厚みは、めっき液Ｌを強く攪拌するほど小さくなる。めっき液Ｌの攪拌が弱い場合、符号Ｔ１で示すように、拡散層の厚みは大きくなる。めっき液Ｌの攪拌が強い場合、符号Ｔ２で示すように、拡散層の厚みは小さくなる。

電気めっき処理中の拡散層Ｄの厚みは、微視的には均一でなく、静止状態における平均厚みの１０％程度の揺らぎを有する。すなわち、拡散層Ｄの厚みが大きくなれば、その揺らぎも大きくなる。図１に示す例において、拡散層Ｄの厚みの揺らぎは、静止状態における平均厚みがＴ１の場合、静止状態における平均厚みがＴ２の場合よりも大きい。

拡散層Ｄの厚みの揺らぎは、材料Ｍの表面における金属の析出速度に影響する。つまり、拡散層Ｄにおいて、めっき液本体との界面から材料Ｍの表面までの距離が短い部分では金属イオンＩ^＋が材料Ｍの表面に早く到達し、めっき液本体との界面から材料Ｍの表面までの距離が長い部分では金属イオンＩ^＋が材料Ｍの表面に遅く到達する。このため、金属の析出速度にばらつきが生じる。

このような金属の析出速度のばらつきは、単一金属のめっき層を形成する場合は特に問題にならない。しかしながら、合金めっき層を形成する場合、金属の析出速度のばらつきにより、例えば、材料Ｍの表面において局所的にある金属の析出量が多くなる等、材料Ｍの表面に形成される合金めっき層の組成が不均一になる。その結果、材料Ｍの表面に対する合金めっき層の密着性が低下してめっき剥離が発生したり、あるいは外観色調の不均一さ（ムラ）が発生する可能性がある。

合金めっき層の組成を均一にするためには、拡散層Ｄの厚みの揺らぎを小さくすることが好ましい。拡散層Ｄの厚みの揺らぎを小さくするためには、拡散層Ｄの厚み自体を小さくする必要がある。

本発明者等は、以上の知見に基づき、実施形態に係る電気めっき装置を完成させた。

本開示に係る電気めっき装置は、管端部の内周面又は外周面にねじを有する鋼管に用いられる。電気めっき装置は、第１シール部材と、第２シール部材と、電極と、複数のノズルとを備える。第１シール部材は、鋼管内に配置される。第２シール部材は、鋼管の管端部に取り付けられ、めっき液を収容する収容空間を第１シール部材とともに形成する。電極は、収容空間に配置され、ねじに対向する。複数のノズルは、収容空間内であって鋼管の管軸周りに配置され、めっき液をねじと電極との間に噴射する。ノズルの各々によるめっき液の噴射方向は、管軸に直交する平面に対してねじ側に２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。

実施形態に係る電気めっき装置は、管端部の内周面又は外周面にねじを有する鋼管に用いられる。電気めっき装置は、第１シール部材と、第２シール部材と、電極と、複数のノズルとを備える。第１シール部材は、鋼管内に配置される。第２シール部材は、鋼管の管端部に取り付けられ、めっき液を収容するための収容空間を鋼管及び第１シール部材とともに形成する。電極は、収容空間内に配置され、ねじに対向する。複数のノズルは、収容空間であって鋼管の管軸周りに配置され、めっき液をねじと電極との間に噴射する。ノズルの各々によるめっき液の噴射方向は、管軸に直交する平面に対してねじ側に２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。

上記電気めっき装置では、ノズルの噴射方向が２０度よりも大きく９０度未満の角度でねじ側に傾いている。よって、電気めっき処理の際、めっき液がねじに向かって噴射され、ねじの近傍でめっき液の強い攪拌が生じる。このため、拡散層自体の厚みが小さくなり、その揺らぎも小さくなる。これにより、金属の析出速度のばらつきが生じにくくなり、ねじの表面に形成される合金めっき層の組成が均一になる。その結果、外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥の発生を抑制することができる。

上記電気めっき装置において、複数のノズルは、６本以上のノズルであってもよい。

以下、実施形態について図面を参照しつつより具体的に説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

＜第１実施形態＞
［電気めっき装置の構成］
図２は、第１実施形態に係る電気めっき装置１０の概略構成を示す縦断面図である。電気めっき装置１０は、鋼管Ｐ１に電気めっき処理を施すために用いられる。より詳細には、電気めっき装置１０は、鋼管Ｐ１の管端部の外周面に形成された雄ねじＴｍの表面に合金めっき層を形成する。このような鋼管Ｐ１の管端部は一般に「ピン」と称される。

図２に示すように、電気めっき装置１０は、電極１と、シール部材２と、容器３と、めっき液供給部４とを備える。

電極１は、電気めっき処理に使用される公知の不溶性陽極である。電極１としては、例えば、酸化イリジウムで被覆されたチタン板や、ステンレス鋼板等を所望の形状に成形したものを使用することができる。電極１の形状は、特に限定されるものではないが、好ましくは円筒状である。

電極１には、通電棒９が接続されている。通電棒９としては、例えば、チタン棒や、ステンレス鋼棒等を使用することができる。通電棒９の数は、特に限定されるものではないが、例えば３本である。

電極１は、容器３内であって鋼管Ｐ１の外周側に配置される。電極１が円筒状をなす場合、電極１は、鋼管Ｐ１と同軸に配置される。電極１は、鋼管Ｐ１の雄ねじＴｍに対向する。電極１と雄ねじＴｍとの間にめっき液を供給し、電極１と鋼管Ｐ１との間に電位差を与えることにより、雄ねじＴｍの表面にめっき層が形成される。

シール部材２は、鋼管Ｐ１の端に配置され、鋼管Ｐ１を封止する。本実施形態では、シール部材２は、鋼管Ｐ１内において管端に取り付けられている。シール部材２は、鋼管Ｐ１の内周面に全周に亘って密着して、鋼管Ｐ１の内部を閉塞する。特に限定されるものではないが、シール部材２としては、例えば、配管工事用のヘキサプラグを使用することができる。

容器３は、鋼管Ｐ１の管端部を受け入れるための開口３３を有し、めっき液を収容するためのものであって、シール部材として機能する。具体的には、容器３は、鋼管Ｐ１の管端部に取り付けられる。容器３は、鋼管Ｐ１の管端部を外周側から覆うように、鋼管Ｐ１の管端部に装着される。

容器３は、軸方向の一端が封鎖された概略円筒状に形成されている。容器３は、その端面において、通電棒９を介して電極１を支持している。通電棒９は、容器３の端面に固定されている。このため、容器３の周壁は、電極１の外周側に配置される。

容器３の軸方向の他端部は、鋼管Ｐ１の外周面に密着する。シール部材３の軸方向の他端部は、雄ねじＴｍよりも管中央側で鋼管Ｐ１の外周面に接触する。これにより、容器３は、鋼管Ｐ１及びシール部材２とともに収容空間８を形成する。収容空間８には、電極１及び雄ねじＴｍが収容される。収容空間８は、電気めっき処理に際して、めっき液で満たされる。

容器３はさらに、開口３１，３２を有する。開口３１は、主として、めっき中およびめっき後のめっき液を排出するために利用される。開口３１は、容器３を鋼管Ｐ１に装着した状態で鋼管Ｐ１よりも下方に配置されることが好ましい。

開口３２は、めっき後のめっき液の排出を促進するために利用される。使用後のめっき液を収容空間８から迅速に排出することにより、雄ねじＴｍに形成された合金めっき層が腐食して変色するのを防止することができる。また、開口３２は、収容空間８にめっき液を充填する際のガス（空気）の出口としても利用される。開口３２は、シール部材３を鋼管Ｐ１に装着した状態で鋼管Ｐ１よりも上方に配置されることが好ましい。

開口３２は、電磁弁等によって開閉可能な構成としてもよい。この場合、必要に応じて開口３２を開放することにより、収容空間８からのめっき液の排出を促進することができる。あるいは、開口３２から収容空間８内に圧縮空気を供給することにより、めっき液の排出を促進することもできる。

開口３２には、上方に延びるホースが接続されていてもよい。この場合、収容空間８内に供給されるめっき液の圧力と自重とを均衡させることができ、容器３の外部にめっき液が吹き出すのを防止することができる。

めっき液供給部４は、めっき液を収容空間８内に供給する。めっき液供給部４は、支持部材４１と、複数のノズル４２とを有する。

支持部材４１は、容器３の開口３３と反対側に配置され、複数のノズル４２を支持する。支持部材４１は、収容空間８の外部から、容器３の端面を貫通して収容空間８の内部に延びている。支持部材４１は、締結部材によってシール部材２と接続されている。すなわち、シール部材２は支持部材４１に固定されている。支持部材４１は、管軸Ｘ１に沿って延びる流路４３と、めっき液をノズル４２に供給するためのめっき液流路４４とを有する。めっき液流路４４も管軸Ｘ１に沿って延び、流路４３の周りに形成される。シール部材２は、円板２１と、パッキン２２とを含む。円板２１は、外周まで延びかつ流路４３と連通する流路２３を有する。パッキン２２は、円板２１の外周に装着され、鋼管Ｐ１の内周面と接触する。高圧エアが流路４３を通じて流路２３に供給されると、パッキン２２は鋼管Ｐ１の内周面に強く押圧される。

支持部材４１は、供給口４１ａを有する。供給口４１ａは、収容空間８の外部に配置されている。供給口４１ａは、配管（図示略）を介し、めっき液を貯留する貯留槽（図示略）に接続される。貯留槽から送られためっき液は、供給口４１ａから支持部材４１内のめっき液流路４４に流入する。めっき液は、めっき液流路４４を通じてノズル４２に供給される。

合金めっき層の形成に使用するめっき液としては、例えば、亜鉛−ニッケル（Ｚｎ−Ｎｉ）めっき液、亜鉛−鉄（Ｚｎ−Ｆｅ）めっき液、亜鉛−コバルト（Ｚｎ−Ｃｏ）めっき液、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）めっき液等を挙げることができる。また、めっき液として、銅−スズ−亜鉛（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ）めっき液、銅−スズ−ビスマス（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉ）めっき液等を挙げることができる。

収容空間８内に配置された支持部材４１の端部には、複数のノズル４２が接続されている。複数のノズル４２は、収容空間８内において、鋼管Ｐ１の管軸Ｘ１の周りに配置されている。複数のノズル４２は、管軸方向から見たときに、放射状且つ等間隔に配置されている。

各ノズル４２は、収容空間８内において、雄ねじＴｍの一端側に配置されている。本実施形態では、鋼管Ｐ１の管端とシール部材３の端面との間に各ノズル４２が配置されている。各ノズル４２は、支持部材４１から供給されためっき液を、雄ねじＴｍと電極１との間に噴射する。

図３は、めっき液供給部４を支持部材４１の軸方向から見た模式図である。図３に示すように、本実施形態では、めっき液供給部４は８本のノズル４２を含む。ノズル４２の数は、これに限定されるものではないが、好ましくは６本以上である。

各ノズル４２は、本体部４２ａと、先端部４２ｂとを含む。本体部４２ａは、鋼管Ｐ１の管軸Ｘ１に直交する平面と実質的に平行に延びている。本体部４２ａは、鋼管Ｐ１の管軸Ｘ１側から径方向外側に向かって延びている。

先端部４２ｂは、本体部４２ａと連続して設けられている。めっき液は、本体部４２ａ内を通り、先端部４２ｂの噴射口から噴射される。先端部４２ｂの噴射口は、電気めっき装置１０を鋼管Ｐ１の管軸方向から見たとき、電極１と雄ねじＴｍとの間に位置づけられる（図２）。

各ノズル４２は、先端部４２ｂの噴射口から、管軸Ｘ１周りの一方向にめっき液を噴射する。すなわち、各ノズル４２の噴射方向Ｓ１は、管軸Ｘ１を中心として、右周り又は左周りに設定されている。よって、各ノズル４２から噴射されためっき液は、管軸Ｘ１を中心とする螺旋流を形成する。各ノズル４２によって形成される螺旋流の方向は、雄ねじＴｍ（図２）のねじ切り方向と一致していることが好ましい。

図４は、ノズル４２を本体部４２ａの延在方向Ｒ１から見た模式図である。先端部４２ｂは、鋼管Ｐ１の管軸Ｘ１に直交する平面に対して雄ねじＴｍ側に傾いている。管軸Ｘ１に直交する平面に沿う方向、つまり、延在方向Ｒ１及び管軸Ｘ１に直交する方向を基準方向Ｖ１とする。

図４に示すように、ノズル４２をその本体部４２ａの延在方向Ｒ１から見たとき、先端部４２ｂは、基準方向Ｖ１から雄ねじＴｍ側へ傾斜角α１だけ傾いている。すなわち、ノズル４２のめっき液の噴射方向Ｓ１は、基準方向Ｖ１から雄ねじＴｍ側へ傾斜角α１だけ傾いている。

傾斜角α１は、２０度よりも大きく９０度未満に設定される。より好ましくは、傾斜角α１は、３０度よりも大きく６０度以下である。

［効果］
第１実施形態に係る電気めっき装置１０において、各ノズル４２によるめっき液の噴射方向Ｓ１は、基準方向Ｖ１から雄ねじＴｍ側へ２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。これにより、電気めっき処理の際、めっき液が雄ねじＴｍに向かって噴射されるため、雄ねじＴｍの近傍でめっき液の強い攪拌が生じる。そのため、雄ねじＴｍに隣接して生じる拡散層が薄くなり、拡散層の厚みの揺らぎが小さくなる。よって、金属の析出速度のばらつきが緩和され、雄ねじＴｍの表面に形成される合金めっき層の組成が不均一になるのを抑制することができる。結果として、外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥の発生を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
［電気めっき装置の構成］
図５は、第２実施形態に係る電気めっき装置２０の概略構成を示す縦断面図である。電気めっき装置２０は、鋼管Ｐ２の管端部の内周面に形成された雌ねじＴｆの表面に合金めっき層を形成する。このような鋼管Ｐ２の管端部は一般に「ボックス」と称される。

図５に示すように、電気めっき装置２０は、第１実施形態に係る電気めっき装置１０（図２）と同様、電極１と、シール部材２，３と、めっき液供給部４とを備える。ただし、電気めっき装置２０では、各部の配置が第１実施形態に係る電気めっき装置１０と異なる。

電極１は、鋼管Ｐ２の内周側に配置される。電極１は、鋼管Ｐ２の雌ねじＴｆに対向する。電極１と雌ねじＴｆとの間にめっき液を供給し、電極１と鋼管Ｐ２との間に電位差を与えることにより、雌ねじＴｆの表面にめっき層が形成される。

シール部材２は、鋼管Ｐ２内であって、管端部よりも内側に配置され、鋼管Ｐ２を封止する。シール部材２は、第１実施形態と同様、鋼管Ｐ２の内周面に全周に亘って密着して、鋼管Ｐ２の内部を閉塞する。本実施形態のシール部材２は、鋼管Ｐ２内において、雌ねじＴｆよりも管中央側に配置されている。

シール部材３は、第１実施形態と同様に、鋼管Ｐ２の管端部に取り付けられる。ただし、本実施形態では、電気めっき処理の対象である雌ねじＴｆが鋼管Ｐ２の内周面に形成されているため、鋼管Ｐ２の外周面においてシール部材３が接触する位置は特に限定されない。シール部材３は、より管端側で鋼管Ｐ２の外周面に接触することができる。ここでは、シール部材３は、鋼管Ｐ２の端に配置され、めっき液を収容するための収容空間８を鋼管Ｐ２及びシール部材２とともに形成する。電極１は、収容空間８内に配置される。

めっき液供給部４は、複数のノズル４２Ａを含む。各ノズル４２Ａは、収容空間８内において、雌ねじＴｆの一端側に配置される。各ノズル４２Ａは、雌ねじＴｆとシール部材２との間に配置されている。すなわち、各ノズル４２Ａは、鋼管Ｐ２内において、雌ねじＴｆよりも管中央側に配置されている。

図６は、めっき液供給部４を支持部材４１の軸方向から見た模式図である。図６に示すように、本実施形態においても、８本のノズル４２Ａが放射状且つ等間隔に配置されている。各ノズル４２Ａは、本体部４２Ａａと、先端部４２Ａｂとを含む。

本体部４２Ａａは、鋼管Ｐ２の管軸Ｘ２に直交する平面と実質的に平行に延びている。先端部４２Ａｂの噴射口は、電気めっき装置２０を鋼管Ｐ２の管軸方向から見たとき、電極１と雌ねじＴｆとの間に位置づけられる（図５）。

各ノズル４２Ａは、第１実施形態のノズル４２と同様に、先端部４２Ａｂの噴射口から、管軸Ｘ２周りの一方向にめっき液を噴射する。各ノズル４２Ａから噴射されためっき液により、管軸Ｘ２を中心とする螺旋流が形成される。当該螺旋流の方向は、雌ねじＴｆ（図５）のねじ切り方向と一致していることが好ましい。

図７は、ノズル４２Ａを本体部４２Ａａの延在方向Ｒ２から見た模式図である。先端部４２Ａｂは、鋼管Ｐ２の管軸Ｘ２に直交する平面に対して雌ねじＴｆ側に傾いている。管軸Ｘ２に直交する平面に沿う方向、つまり、延在方向Ｒ２及び管軸Ｘ２に直交する方向を基準方向Ｖ２とする。

図７に示すように、ノズル４２Ａをその本体部４２Ａａの延在方向Ｒ２から見たとき、先端部４２Ａｂは、基準方向Ｖ２から雌ねじＴｆ側へ傾斜角α２だけ傾いている。すなわち、ノズル４２Ａによるめっき液の噴射方向Ｓ２は、基準方向Ｖ２から雌ねじＴｆ側へ傾斜角α２だけ傾いている。傾斜角α２は、２０度よりも大きく９０度未満であり、好ましくは３０度よりも大きく６０度以下である。

ここで、ノズル４２Ａのめっき液の噴射方向Ｓ２は、第１実施形態におけるノズル４２のめっき液の噴射方向Ｓ１と逆側に傾いている。これは、第２実施形態のノズル４２Ａが、管軸方向において第１実施形態のノズル４２と反対の位置に配置されているためである。

めっき液の噴射方向をどちらに傾かせるかは、ねじとノズルとの相対的な位置関係に応じて決定すればよい。要するに、各ノズルの噴射方向は、めっき液がねじ側に噴射されるように、鋼管の管軸に直交する平面に対してねじ側に傾いていればよい。

［効果］
第２実施形態に係る電気めっき装置２０においても、各ノズル４２Ａのめっき液の噴射方向Ｓ２は、基準方向Ｖ２から雌ねじＴｆ側へ２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いている。このため、電気めっき処理に際し、雌ねじＴｆの近傍でめっき液の強い攪拌が生じる。よって、拡散層が薄くなり、それに伴って拡散層の厚みの揺らぎも小さくなる。これにより、雌ねじＴｆの表面に形成される合金めっき層の組成が不均一になるのを抑制することができる。その結果、外観のムラや微小なめっき剥離等のめっき欠陥の発生を抑制することができる。

＜変形例＞
以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記各実施形態では、ノズルの本体部が鋼管の管軸に直交する平面と平行に延び、ノズルの先端部が当該平面に対して傾いているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、ノズルの全体を鋼管の管軸に直交する平面に対して傾かせることにより、所定の角度でめっき液を噴射してもよい。

上記各実施形態では、鋼管内のシール部材は、締結部材によってめっき液供給部の支持部材に固定されている。しかしながら、シール部材とめっき液供給部とが互いに固定されていなくてもよい。

以下、実施例によって本開示による効果をより具体的に説明する。ただし、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。

脱脂液（水酸化ナトリウム＝５０ｇ／Ｌ）、Ｎｉストライク浴（塩化ニッケル＝２５０ｇ／Ｌ、塩酸＝８０ｇ／Ｌ）、Ｚｎ−Ｎｉめっき浴（大和化成製ダインジンアロイ）を建浴し、図１に示す電気めっき装置（１０）を使用して、鋼管（Ｐ１）の雄ねじ（Ｔｍ）の表面にＺｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ含有率（狙い）：１２〜１６％）を施した。電気めっき処理の工程及び条件を表１に示す。

ノズル（４２）の噴射方向（Ｓ１）の傾斜角（α１）及びノズル（４２）の本数を変え、めっき剥離の有無を調査した。めっき剥離の有無は、目視により、Ｇｏｏｄ：皆無、Ｎｏｒｍａｌ：少し発生、Ｂａｄ：多く発生の３段階で評価した。調査結果を表２に示す。

表２に示すように、傾斜角（α１）が２０度の比較例では、めっき剥離が多く発生した。一方、傾斜角（α１）が２０度よりも大きい実施例１〜４では、比較例と比べて、めっき剥離の発生が抑制されていた。特に、ノズル（４２）が６本以上の実施例２〜４では、めっき剥離が全く発生しなかった。

図９において、実施例２に係る鋼管（Ｐ１）と比較例に係る鋼管（Ｐ１）との比較写真を示す。図９より、実施例２に係る鋼管（Ｐ１）ではめっき剥離が全く発生していないのに対し、比較例に係る鋼管（Ｐ１）ではめっき剥離が多く発生していることがわかる。

また、めっきの色調に関しても、表２に示すように、実施例１〜４では、Ｌ値で７９．５〜８１．１のほぼ均一な銀白色であったのに対し、比較例では、Ｌ値が７６とやや暗めであり、また全体に銀白色の中にやや暗い部分が混在したムラとなっていた。

図８にＺｎ−Ｎｉ合金めっき層の組成（Ｎｉ含有率）と色調（Ｌ値）との関係を示す。Ｎｉ含有率が１２〜１６wt％のときで、色調はＬ値７８〜８３の銀白色となる。さらにＮｉ含有率が高くなると、Ｌ値が低くなり暗いやや色調となる。すなわち、実施例１〜４は、合金めっき層の組成が本実施例における狙い組成の範囲内でほぼ均一であったと考えられる。一方、比較例は局部的にＮｉ含有率の高い部分が混在して合金めっき層の組成が不均一になっていたと考えられる。

各実施例及び比較例により、鋼管の管軸に直交する平面に対して、ノズルのめっき液の噴射方向を２０度よりも大きく９０度未満の角度でねじ側に傾かせることによって、合金めっき層の形成時にめっき剥離の発生が抑制されることを確認できた。また、ノズルを６本以上とすることで、めっき剥離の発生の抑制効果がより向上することを確認できた。

Claims (4)

1. 管端部の内周面に雌ねじを有する鋼管用の電気めっき装置であって、
   前記鋼管内であって前記管端部よりも内側に配置され、前記鋼管を封止する第１シール部材と、
   前記鋼管の端に配置され、めっき液を収容するための収容空間を前記鋼管及び前記第１シール部材とともに形成する第２シール部材と、
   前記収容空間内に配置され、前記雌ねじに対向する電極と、
   前記収容空間内であって前記鋼管の管軸周りに配置され、めっき液を前記雌ねじと前記電極との間に噴射する複数のノズルと、
   を備え、
   前記ノズルの各々による前記めっき液の噴射方向は、前記管軸に直交する平面に対して前記雌ねじ側に２０度よりも大きく９０度未満の角度で傾いており、
   前記各ノズルが、前記鋼管内において、前記雌ねじよりも管中央側に配置されている、電気めっき装置。
2. 請求項１に記載の電気めっき装置であって、さらに、
   前記第２シール部材に配置され、前記複数のノズルを支持する支持部材を備え、
   前記支持部材は、前記めっき液を前記ノズルに供給するためのめっき液流路を有し、
   前記第１シール部材は前記支持部材に固定される、電気めっき装置。
3. 請求項２に記載の電気めっき装置であって、
   前記支持部材は、前記管軸に沿って延びる第１流路を有し、
   前記第１シール部材は、
   外周まで延びかつ前記第１流路と連通する第２流路を有する円板と、
   前記円板の外周に装着され、前記鋼管の内周面と接触するパッキンと、
   を含む、電気めっき装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気めっき装置であって、
   前記ノズルの数は６本以上である、電気めっき装置。

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