JP2577192B2 - アルミニウムに鉄を直接メッキする方法 - Google Patents
アルミニウムに鉄を直接メッキする方法Info
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- JP2577192B2 JP2577192B2 JP6097743A JP9774394A JP2577192B2 JP 2577192 B2 JP2577192 B2 JP 2577192B2 JP 6097743 A JP6097743 A JP 6097743A JP 9774394 A JP9774394 A JP 9774394A JP 2577192 B2 JP2577192 B2 JP 2577192B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/20—Electroplating: Baths therefor from solutions of iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
- C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
- C25D5/44—Aluminium
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- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム部材または
アルミニウム合金部材のメッキ方法、特に鉄によるアル
ミニウムシリコン合金のメッキ方法に関する。
アルミニウム合金部材のメッキ方法、特に鉄によるアル
ミニウムシリコン合金のメッキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業は燃料の経済性を満たすため
車体の重量を軽くするためにアルミニウムピストンを有
するアルミニウムのエンジンを用いることを研究してい
る。しかしながらピストンまたはシリンダ孔の一方が冷
却している開始期間中ピストンスカートのスカッフィン
グを防止するためにアルミニウムよりも堅い金属で被覆
されることが基本的に必要である。それ故、鉄でピスト
ンをメッキする安価で環境的に適切な方法が有効であ
る。
車体の重量を軽くするためにアルミニウムピストンを有
するアルミニウムのエンジンを用いることを研究してい
る。しかしながらピストンまたはシリンダ孔の一方が冷
却している開始期間中ピストンスカートのスカッフィン
グを防止するためにアルミニウムよりも堅い金属で被覆
されることが基本的に必要である。それ故、鉄でピスト
ンをメッキする安価で環境的に適切な方法が有効であ
る。
【０００３】現在、鉄被覆は通常銅の下地被覆を使用し
てアルミニウムピストン表面にメッキされる。１つの処
理方法では、シアン化銅と塩化鉄バスがメッキで使用さ
れる。シアン化銅は毒性があり、厳しく制限された材料
である。塩化鉄バスも毒性が高く、その周囲の装置に対
して非常に破壊的な腐食性バスである。
てアルミニウムピストン表面にメッキされる。１つの処
理方法では、シアン化銅と塩化鉄バスがメッキで使用さ
れる。シアン化銅は毒性があり、厳しく制限された材料
である。塩化鉄バスも毒性が高く、その周囲の装置に対
して非常に破壊的な腐食性バスである。
【０００４】代りの方法は鉄スリーブをシリンダ孔に挿
入することである。また別の方法では熱スプレー被覆処
理によって孔の内部を被覆し、孔を再度機械加工する。
これらの方法はピストンメッキの価格の８〜14倍に見積
もられる。
入することである。また別の方法では熱スプレー被覆処
理によって孔の内部を被覆し、孔を再度機械加工する。
これらの方法はピストンメッキの価格の８〜14倍に見積
もられる。
【０００５】前述の方法は多くの工程を使用する。アル
ミニウム上にメッキする従来の方法の例は文献（Metal
Finishing Guidebook and Directory Issue ´92、157
〜158 頁および“Electroplating Engineering Handboo
k 第４版、185 〜188 頁”）に記載されている。
ミニウム上にメッキする従来の方法の例は文献（Metal
Finishing Guidebook and Directory Issue ´92、157
〜158 頁および“Electroplating Engineering Handboo
k 第４版、185 〜188 頁”）に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近の特許明細書（19
92年10月13日出願の第07/959/881号明細書）では亜鉛酸
塩処理を使用してアルミニウムへ鉄をメッキする処理が
開示されている。しかしながらその発明は非常に有効で
はあるが付加的な亜鉛酸塩工程を必要とする。さらにニ
ッケルまたは銅のような付加的な粘着層なしで亜鉛酸塩
層に直接鉄をメッキすることができない。この理由は亜
鉛酸塩のメカニズムにある。亜鉛酸塩はアルミニウム上
に浸漬層として容易に付着するが、次の金属に対する還
元工程は非常に薄い亜鉛被覆を溶解および破壊すること
なく亜鉛酸塩に全面にわたって還元する金属に限定され
る。また亜鉛酸塩の粘着性を強化するためメッキ後の熱
処理を必要とする。
92年10月13日出願の第07/959/881号明細書）では亜鉛酸
塩処理を使用してアルミニウムへ鉄をメッキする処理が
開示されている。しかしながらその発明は非常に有効で
はあるが付加的な亜鉛酸塩工程を必要とする。さらにニ
ッケルまたは銅のような付加的な粘着層なしで亜鉛酸塩
層に直接鉄をメッキすることができない。この理由は亜
鉛酸塩のメカニズムにある。亜鉛酸塩はアルミニウム上
に浸漬層として容易に付着するが、次の金属に対する還
元工程は非常に薄い亜鉛被覆を溶解および破壊すること
なく亜鉛酸塩に全面にわたって還元する金属に限定され
る。また亜鉛酸塩の粘着性を強化するためメッキ後の熱
処理を必要とする。
【０００７】有毒または危険物質を使用せずに全ての必
要な粘着性、堅牢性、摩擦試験に合格し、適応可能な鉄
被覆でアルミニウムピストンをメッキするための安価な
方法を提供することが望ましい。
要な粘着性、堅牢性、摩擦試験に合格し、適応可能な鉄
被覆でアルミニウムピストンをメッキするための安価な
方法を提供することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、アルミ
ニウム部材の表面またはアルミニウムシリコン合金のよ
うなアルミニウム合金の部材の表面に鉄をメッキする鉄
メッキ処理は、 （ａ）基体表面を陰極として酸で活性化し、 （ｂ）活性化された表面に硫化鉄を含むメッキバスから
鉄の層をメッキする工程を有している。
ニウム部材の表面またはアルミニウムシリコン合金のよ
うなアルミニウム合金の部材の表面に鉄をメッキする鉄
メッキ処理は、 （ａ）基体表面を陰極として酸で活性化し、 （ｂ）活性化された表面に硫化鉄を含むメッキバスから
鉄の層をメッキする工程を有している。
【０００９】本発明の方法は、従来アルミニウムシリコ
ン合金、例えば390 アルミニウムとして知られているよ
うなダイカストアルミニウムシリコン合金（390 アルミ
ニウムは米国の工業規格番号390 として知られている18
％のシリコンを含有するアルミニウムシリコン合金）を
適切にメッキするために基本的に必要であると考えられ
ていた窒素／フッ化水素酸によるエッチング工程を不要
にする。これは処理工程を節約するだけでなく非常に厳
格に規制されている潜在的に有害な化学物質であるフッ
化水素酸を使用しないで処理を行うことを可能にする。
ン合金、例えば390 アルミニウムとして知られているよ
うなダイカストアルミニウムシリコン合金（390 アルミ
ニウムは米国の工業規格番号390 として知られている18
％のシリコンを含有するアルミニウムシリコン合金）を
適切にメッキするために基本的に必要であると考えられ
ていた窒素／フッ化水素酸によるエッチング工程を不要
にする。これは処理工程を節約するだけでなく非常に厳
格に規制されている潜在的に有害な化学物質であるフッ
化水素酸を使用しないで処理を行うことを可能にする。
【００１０】本発明の方法は亜鉛酸塩ストライクの必要
性とニッケルまたは銅粘着層の必要性を除去する。本発
明の方法は100 ％の良好な部材を生成し、使用が容易で
ある。
性とニッケルまたは銅粘着層の必要性を除去する。本発
明の方法は100 ％の良好な部材を生成し、使用が容易で
ある。
【００１１】本発明はアルミニウムエンジンで使用され
るように製造されるピストンがより迅速に、価格がかな
り節約されてメッキされることを可能にする。
るように製造されるピストンがより迅速に、価格がかな
り節約されてメッキされることを可能にする。
【００１２】
【実施例】本発明は390 超共晶アルミニウム合金のメッ
キに特に有効である。しかしながらアルミニウムを含む
表面に鉄をメッキするのにも有効である。
キに特に有効である。しかしながらアルミニウムを含む
表面に鉄をメッキするのにも有効である。
【００１３】本発明の方法はアルミニウム、特に390 ア
ルミニウム合金上に鉄を直接メッキすることを含む。こ
の方法は“Plating on Molybdenum ”と題する米国特許
第4,960,493 号明細書に説明されている発明に関係して
いる。
ルミニウム合金上に鉄を直接メッキすることを含む。こ
の方法は“Plating on Molybdenum ”と題する米国特許
第4,960,493 号明細書に説明されている発明に関係して
いる。
【００１４】本発明の特徴は電気メッキ特に鉄の電気メ
ッキ用の390 アルミニウム合金を含むアルミニウム表面
の活性化である。活性化は表面を容易にメッキできるよ
うに適応させるために必要である。活性化はアルミニウ
ムを含んだ部品を硫酸中の陰極にすることにより達成さ
れ、この処理はここでは“陰極酸活性化（ＣＡＡ）”と
呼ばれる。水素は陰極で生成され、これはアルミニウム
表面を還元する。これは表面で金属水素化物も形成する
と思われるがこれはまだ立証されていない仮説である。
ッキ用の390 アルミニウム合金を含むアルミニウム表面
の活性化である。活性化は表面を容易にメッキできるよ
うに適応させるために必要である。活性化はアルミニウ
ムを含んだ部品を硫酸中の陰極にすることにより達成さ
れ、この処理はここでは“陰極酸活性化（ＣＡＡ）”と
呼ばれる。水素は陰極で生成され、これはアルミニウム
表面を還元する。これは表面で金属水素化物も形成する
と思われるがこれはまだ立証されていない仮説である。
【００１５】従来の方法は亜鉛酸塩を使用し、その後ニ
ッケルまたは銅メッキが行われ、その後で鉄メッキが行
われる。これは非常に適切な方法であるが容積が大きく
なり、個々の工程が考慮されなくてはならない。より多
くの工程が除かれることができ、処理が敏速に行われる
程、より多くの部分が安価で短時間で生成されることが
できる。また窒素／フッ化水素酸エッチング工程を除去
すると環境上の問題も除かれる。
ッケルまたは銅メッキが行われ、その後で鉄メッキが行
われる。これは非常に適切な方法であるが容積が大きく
なり、個々の工程が考慮されなくてはならない。より多
くの工程が除かれることができ、処理が敏速に行われる
程、より多くの部分が安価で短時間で生成されることが
できる。また窒素／フッ化水素酸エッチング工程を除去
すると環境上の問題も除かれる。
【００１６】本発明の実施に基づく複数の異なった実施
例が存在する。第１の実施例ではアルミニウム部品はグ
リースと油分を除去するために熱い侵蝕性エッチングで
はないアルカリ洗浄液に浸漬される。浸漬時間は部品の
洗浄に十分な長さであるが、グリースと油分の汚染量に
より変化される。このような洗浄液の例はAllied-Kelit
e 社から得られる皿洗器組成物のようなCHEMIZID 740、
VWR Scientificから入手可能なALKANOX のような市場で
入手可能な商品を含む。浸漬時間は典型的に約15秒から
１分の範囲である。部品の油分またはグリースが多いと
溶剤のグリース除去工程がアルカリ洗浄工程前に行われ
る。洗浄された部品は冷水ですすがれる。
例が存在する。第１の実施例ではアルミニウム部品はグ
リースと油分を除去するために熱い侵蝕性エッチングで
はないアルカリ洗浄液に浸漬される。浸漬時間は部品の
洗浄に十分な長さであるが、グリースと油分の汚染量に
より変化される。このような洗浄液の例はAllied-Kelit
e 社から得られる皿洗器組成物のようなCHEMIZID 740、
VWR Scientificから入手可能なALKANOX のような市場で
入手可能な商品を含む。浸漬時間は典型的に約15秒から
１分の範囲である。部品の油分またはグリースが多いと
溶剤のグリース除去工程がアルカリ洗浄工程前に行われ
る。洗浄された部品は冷水ですすがれる。
【００１７】次にアルミニウムを含む部品は陰極の酸活
性化用の酸溶液に浸漬される。酸溶液は室温で15〜25容
積％の硫酸水溶液である。１例として20容積％の硫酸溶
液が用いられる。これは“酸活性化セル”である。
性化用の酸溶液に浸漬される。酸溶液は室温で15〜25容
積％の硫酸水溶液である。１例として20容積％の硫酸溶
液が用いられる。これは“酸活性化セル”である。
【００１８】電源の正電極が電極に接続され、これは酸
の活性化セルの陽極になる。電極は黒鉛、鉛、プラチ
ナ、チタンで構成することができる。これらの電極はメ
ッキされる陰極（部品）の面積の少なくとも２倍であ
る。陽極と陰極の比率は大きさにおいて非常にかけはな
れているならば溶液はセルを完成するより酸素と水素ガ
スを放出する。陽極はタンクの両側に配置され、部品
（または陰極）は陽極の間に配置されている。
の活性化セルの陽極になる。電極は黒鉛、鉛、プラチ
ナ、チタンで構成することができる。これらの電極はメ
ッキされる陰極（部品）の面積の少なくとも２倍であ
る。陽極と陰極の比率は大きさにおいて非常にかけはな
れているならば溶液はセルを完成するより酸素と水素ガ
スを放出する。陽極はタンクの両側に配置され、部品
（または陰極）は陽極の間に配置されている。
【００１９】陰極の酸活性化と結果としての電気メッキ
工程を実行するのに好ましい方法は、陽極で設定された
２つの整流器と、一方の整流器から酸活性化セルに延在
する正のワイヤと、他方の整流器から鉄メッキバスの鉄
陽極に延在する陽極または正のワイヤを使用することで
ある。このようにして２つの異なった電流密度を設定す
ることができ、整流器上の設定を変化する時間を無駄に
しない。この装置は図１に示されている。
工程を実行するのに好ましい方法は、陽極で設定された
２つの整流器と、一方の整流器から酸活性化セルに延在
する正のワイヤと、他方の整流器から鉄メッキバスの鉄
陽極に延在する陽極または正のワイヤを使用することで
ある。このようにして２つの異なった電流密度を設定す
ることができ、整流器上の設定を変化する時間を無駄に
しない。この装置は図１に示されている。
【００２０】２つのメッキタンク10,12 が図で示されて
いる。第１のタンク10中には陰極を構成しているアルミ
ニウムを含んだ部品16の表面を活性化するための酸溶液
14が入れられている。陽極18と陽極接続18´は電気メッ
キ回路を完成している。
いる。第１のタンク10中には陰極を構成しているアルミ
ニウムを含んだ部品16の表面を活性化するための酸溶液
14が入れられている。陽極18と陽極接続18´は電気メッ
キ回路を完成している。
【００２１】第２のタンク12中には表面が活性化される
アルミニウムを含んだ部品16が浸漬されている鉄メッキ
溶液20がある。陽極22と陽極接続22´は電気メッキ回路
を完成している。
アルミニウムを含んだ部品16が浸漬されている鉄メッキ
溶液20がある。陽極22と陽極接続22´は電気メッキ回路
を完成している。
【００２２】各メッキタンク10,12 はそれぞれ電源また
は整流器24,26 に関連されている。２つが共に使用され
るときには両者の電源の負の導線28,30 はそれぞれ接続
されこれらのワイヤは部品16に接続される。この接続は
部品16を陰極にする。28,30に関連する太い破線は部品1
6が酸活性化バスに浸漬されるときの陰極位置を示し、2
8´と30´に関連する細い破線は部品16が鉄メッキバス
に浸漬されたときの陰極位置を示す。
は整流器24,26 に関連されている。２つが共に使用され
るときには両者の電源の負の導線28,30 はそれぞれ接続
されこれらのワイヤは部品16に接続される。この接続は
部品16を陰極にする。28,30に関連する太い破線は部品1
6が酸活性化バスに浸漬されるときの陰極位置を示し、2
8´と30´に関連する細い破線は部品16が鉄メッキバス
に浸漬されたときの陰極位置を示す。
【００２３】部品16は20％の硫酸の活性化バス14に浸漬
され、電圧はセルを活性化するために最小６ボルトまで
上げられる。目標とする電流密度は所望の活性化を達成
するために１平方フィート当り少なくとも約200 アンペ
ア（21.5Ａ／ｄｍ2 ）である。浸漬時間は約15乃至20秒
である。時間が長過ぎると部品16を腐蝕させ、また短過
ぎるとアルミニウム含有部品表面の十分な活性化が得ら
れない。
され、電圧はセルを活性化するために最小６ボルトまで
上げられる。目標とする電流密度は所望の活性化を達成
するために１平方フィート当り少なくとも約200 アンペ
ア（21.5Ａ／ｄｍ2 ）である。浸漬時間は約15乃至20秒
である。時間が長過ぎると部品16を腐蝕させ、また短過
ぎるとアルミニウム含有部品表面の十分な活性化が得ら
れない。
【００２４】陰極（負の導線28,30 ）は部品16に取付け
られ、部品16は１平方フィート当り約40アンペア（4.31
Ａ／ｄｍ2 ）に予めセットされた鉄のメッキバス20に直
接移動され、部品は必要なメッキの厚さを形成するのに
必要とする時間だけメッキされる。電流密度は通常工業
的に使用される程度である。メッキ時間はファラデーの
法則と陰極効率に基づく。１リットル当り450 グラムの
濃度の硫化アンモニウム鉄を有する鉄バスを使用して0.
001 インチの厚さの鉄の被覆を付着するのに約20分かか
る。
られ、部品16は１平方フィート当り約40アンペア（4.31
Ａ／ｄｍ2 ）に予めセットされた鉄のメッキバス20に直
接移動され、部品は必要なメッキの厚さを形成するのに
必要とする時間だけメッキされる。電流密度は通常工業
的に使用される程度である。メッキ時間はファラデーの
法則と陰極効率に基づく。１リットル当り450 グラムの
濃度の硫化アンモニウム鉄を有する鉄バスを使用して0.
001 インチの厚さの鉄の被覆を付着するのに約20分かか
る。
【００２５】鉄メッキバスは任意の既知の鉄メッキバス
を使用することができる。鉄メッキバスの組成は硫化ア
ンモニウム鉄のような硫化鉄の水溶液からなることが好
ましい。このメッキバスの濃度は約400 〜500 ｇ／Ｌの
範囲の値であり、メッキバスのｐＨは約1.7 〜2.5 の範
囲である。硫化アンモニウム鉄の濃度は約450 ｇ／Ｌで
あることが好ましい。
を使用することができる。鉄メッキバスの組成は硫化ア
ンモニウム鉄のような硫化鉄の水溶液からなることが好
ましい。このメッキバスの濃度は約400 〜500 ｇ／Ｌの
範囲の値であり、メッキバスのｐＨは約1.7 〜2.5 の範
囲である。硫化アンモニウム鉄の濃度は約450 ｇ／Ｌで
あることが好ましい。
【００２６】鉄メッキバスもメッキ特性を強化するため
濡れ剤、光沢剤等のような適切な付加剤を含んでいても
よい。光沢剤は高い電流密度の使用を許容し、これは部
品のより速いメッキを可能にする。このような付加剤の
組成と濃度はメッキ技術でよく知られており本発明と直
接関係はない。
濡れ剤、光沢剤等のような適切な付加剤を含んでいても
よい。光沢剤は高い電流密度の使用を許容し、これは部
品のより速いメッキを可能にする。このような付加剤の
組成と濃度はメッキ技術でよく知られており本発明と直
接関係はない。
【００２７】陽極は酸の活性化セルと関連して前述され
た陽極材料で構成され、黒鉛、鉛、プラチナ、チタンを
含む。約20〜60アンペア／ｆｔ2 （2.15〜6.46Ａ／ｄｍ
2 ）の電流密度は陰極としてアルミニウムを含む部品に
供給される。電流は約40〜50アンペア／ｆｔ2 （4.31〜
5.38Ａ／ｄｍ2 ）であることが好ましく、これは鉄メッ
キの適切な外見と共に高速度のメッキ時間の最良の組合
わせを提供する。
た陽極材料で構成され、黒鉛、鉛、プラチナ、チタンを
含む。約20〜60アンペア／ｆｔ2 （2.15〜6.46Ａ／ｄｍ
2 ）の電流密度は陰極としてアルミニウムを含む部品に
供給される。電流は約40〜50アンペア／ｆｔ2 （4.31〜
5.38Ａ／ｄｍ2 ）であることが好ましく、これは鉄メッ
キの適切な外見と共に高速度のメッキ時間の最良の組合
わせを提供する。
【００２８】鉄は約0.0002〜0.0015インチ（0.00051 〜
0.0038ｃｍ）の厚さにメッキされる。約0.0002インチよ
りも小さい厚さは磨耗に対して十分な厚さの鉄の被覆を
与えてない。また約0.0015インチよりも大きい厚さは非
常に脆弱な鉄層を生じる。アルミニウム合金ピストンに
対する好ましい厚さはメッキ表面当り約0.001 インチ
（0.0025ｃｍ）の鉄層である。
0.0038ｃｍ）の厚さにメッキされる。約0.0002インチよ
りも小さい厚さは磨耗に対して十分な厚さの鉄の被覆を
与えてない。また約0.0015インチよりも大きい厚さは非
常に脆弱な鉄層を生じる。アルミニウム合金ピストンに
対する好ましい厚さはメッキ表面当り約0.001 インチ
（0.0025ｃｍ）の鉄層である。
【００２９】40アンペア／ｆｔ2 （4.31Ａ／ｄｍ2 ）で
約20分の典型的な浸漬時間は所望の厚さを得るために使
用されるが、それより低いまたは高い電流で、またもっ
と短期間または長期間で所望の厚さを得るために本発明
の実施で使用されることができる。
約20分の典型的な浸漬時間は所望の厚さを得るために使
用されるが、それより低いまたは高い電流で、またもっ
と短期間または長期間で所望の厚さを得るために本発明
の実施で使用されることができる。
【００３０】第２の実施例ではアルミニウムを含んだ部
品は前述したようにグリースと油分を除くために熱い侵
蝕性ではないアルカリ洗浄液に浸漬され、冷水でゆすが
れる。
品は前述したようにグリースと油分を除くために熱い侵
蝕性ではないアルカリ洗浄液に浸漬され、冷水でゆすが
れる。
【００３１】アルミニウムを含んだ部品は活性化／スト
ライクとメッキの組合わせを行うために直接鉄メッキバ
ス（硫化アンモニウム鉄または硫化鉄）に浸漬される。
ｐＨは溶液中の鉄濃度を維持するために1.7 〜2.5 に調
節される。このｐＨ範囲外で鉄は沈殿する。例えば硫化
鉄メッキバスを使用すると硫酸がｐＨを調節するために
使用される。アルミニウムを含んだ部品は最小６ボルト
が可能な整流器の負端子に接続される。目標とする電流
密度は１平方フィート当り約200 アンペアである。部品
は５〜20秒間この電流密度に露出される。15〜20秒後、
電流密度は１平方フィート当り20〜60アンペア（2.15〜
6.46Ａ／ｄｍ2 ）に減少され、前述のように必要な厚さ
の鉄メッキを付着する時間中その値に維持される。
ライクとメッキの組合わせを行うために直接鉄メッキバ
ス（硫化アンモニウム鉄または硫化鉄）に浸漬される。
ｐＨは溶液中の鉄濃度を維持するために1.7 〜2.5 に調
節される。このｐＨ範囲外で鉄は沈殿する。例えば硫化
鉄メッキバスを使用すると硫酸がｐＨを調節するために
使用される。アルミニウムを含んだ部品は最小６ボルト
が可能な整流器の負端子に接続される。目標とする電流
密度は１平方フィート当り約200 アンペアである。部品
は５〜20秒間この電流密度に露出される。15〜20秒後、
電流密度は１平方フィート当り20〜60アンペア（2.15〜
6.46Ａ／ｄｍ2 ）に減少され、前述のように必要な厚さ
の鉄メッキを付着する時間中その値に維持される。
【００３２】さらに別の実施例では、組合わせた活性化
と鉄のストライクは酸の活性化バスと硫化鉄を含んだバ
ス（硫化アンモニウム鉄または硫化鉄）を使用すること
により行われ、ｐＨはメッキバスよりも低く約1.3 〜1.
5 の範囲である。硫化アンモニウム鉄の場合、濃度範囲
は約100 〜150 ｇ／Ｌである。ストライクは１平方フィ
ート当り200 アンペア（21.5Ａ／ｄｍ2 ）で行われる。
すすぎをせずに部品は前述したようにメッキ用に調整さ
れたバスに移動され、必要な厚さにするのに必要な時間
メッキが行われる。
と鉄のストライクは酸の活性化バスと硫化鉄を含んだバ
ス（硫化アンモニウム鉄または硫化鉄）を使用すること
により行われ、ｐＨはメッキバスよりも低く約1.3 〜1.
5 の範囲である。硫化アンモニウム鉄の場合、濃度範囲
は約100 〜150 ｇ／Ｌである。ストライクは１平方フィ
ート当り200 アンペア（21.5Ａ／ｄｍ2 ）で行われる。
すすぎをせずに部品は前述したようにメッキ用に調整さ
れたバスに移動され、必要な厚さにするのに必要な時間
メッキが行われる。
【００３３】アルミニウムクーポンは第１の実施例を使
用して鉄でメッキされ、テープ試験と、チゼル試験と、
切断および引張り試験の方法により試験された。
用して鉄でメッキされ、テープ試験と、チゼル試験と、
切断および引張り試験の方法により試験された。
【００３４】テープ試験ではテープ片がメッキ部品に付
着され、平坦に圧縮される。テープは迅速に引張られ、
クーポンはメッキ被覆の引張り試験を受ける。
着され、平坦に圧縮される。テープは迅速に引張られ、
クーポンはメッキ被覆の引張り試験を受ける。
【００３５】チゼル試験ではメッキをタガネで剥離する
試みが行われる。メッキが離れるならば、ベ−ス金属が
変形しているか否かのチェックをし、粘着力が弱いと被
覆の分離が生じる。根本的に試験されることはタガネが
ベ−ス金属または単にベ−ス金属／メッキされた金属結
合を破損するか否かである。ベ−ス金属／メッキされた
金属結合の破損は粘着力が低いことを示している。切断
および引張り試験では部品はバンドソーを用いて半分に
切断される。端部はベ−ス材料からメッキされた被覆の
剥離または引張りによる分離に対して試験される。全て
のクーポンは全ての試験に合格した。本発明はメッキさ
れた390 のアルミニウム合金ピストンに関して説明さ
れ、これは約18％のシリコンを含むシリコンアルミニウ
ム合金であるが、本発明は他のアルミニウム合金および
他のアルミニウム合金部品の鉄メッキにも同様に適用で
きる。
試みが行われる。メッキが離れるならば、ベ−ス金属が
変形しているか否かのチェックをし、粘着力が弱いと被
覆の分離が生じる。根本的に試験されることはタガネが
ベ−ス金属または単にベ−ス金属／メッキされた金属結
合を破損するか否かである。ベ−ス金属／メッキされた
金属結合の破損は粘着力が低いことを示している。切断
および引張り試験では部品はバンドソーを用いて半分に
切断される。端部はベ−ス材料からメッキされた被覆の
剥離または引張りによる分離に対して試験される。全て
のクーポンは全ての試験に合格した。本発明はメッキさ
れた390 のアルミニウム合金ピストンに関して説明さ
れ、これは約18％のシリコンを含むシリコンアルミニウ
ム合金であるが、本発明は他のアルミニウム合金および
他のアルミニウム合金部品の鉄メッキにも同様に適用で
きる。
【００３６】しばしば、熱処理工程は例えばアルミニウ
ム合金に鉄等の電気メッキに続いて熱処理工程が使用さ
れる。このような熱処理工程は水素による脆弱さをなく
し、メッキ被覆の粘着力を改良する。熱処理工程は約35
0 °から400 °Ｆ、典型的には約375 °Ｆに上昇された
温度で約１乃至３時間、典型的には約１時間実行され
る。6061のような他のアルミニウム合金はメッキ後の熱
処理を必要とし、390 アルミニウム合金はこのような処
理を必要としないようである。
ム合金に鉄等の電気メッキに続いて熱処理工程が使用さ
れる。このような熱処理工程は水素による脆弱さをなく
し、メッキ被覆の粘着力を改良する。熱処理工程は約35
0 °から400 °Ｆ、典型的には約375 °Ｆに上昇された
温度で約１乃至３時間、典型的には約１時間実行され
る。6061のような他のアルミニウム合金はメッキ後の熱
処理を必要とし、390 アルミニウム合金はこのような処
理を必要としないようである。
【００３７】アルミニウム合金ピストンの鉄メッキのよ
うな多数の応用で非常に重要なことは、鉄被覆は許容可
能な硬度を有することである。ピストンに対してはこの
硬度はＣスケールで約40以上のロックウェルの硬度に匹
敵する。本発明の実施はこのような応用に対して許容可
能な硬度の鉄被覆を提供する。
うな多数の応用で非常に重要なことは、鉄被覆は許容可
能な硬度を有することである。ピストンに対してはこの
硬度はＣスケールで約40以上のロックウェルの硬度に匹
敵する。本発明の実施はこのような応用に対して許容可
能な硬度の鉄被覆を提供する。
【００３８】前述のようにメッキされた390 アルミニウ
ム合金ピストンは粘着力、形態、硬度、厚さに対する試
験を受け、全ての試験に合格した。粘着試験は試験クー
ポンで行われた。断面の顕微鏡検査は付着形態が堅牢で
きめ細かいことを示している。クーポンはまた簡単な摩
擦試験で良好な粘着を示している。
ム合金ピストンは粘着力、形態、硬度、厚さに対する試
験を受け、全ての試験に合格した。粘着試験は試験クー
ポンで行われた。断面の顕微鏡検査は付着形態が堅牢で
きめ細かいことを示している。クーポンはまた簡単な摩
擦試験で良好な粘着を示している。
【００３９】本発明による陰極酸活性化の使用は熱処理
工程を必要としない。また活性化工程は亜鉛処理後に行
われなければならない濯ぎ工程をなくすことを可能にす
る。またニッケルまたは銅メッキ処理とそれに続く濯ぎ
工程を不要にする。さらに活性化工程は亜鉛酸塩前に必
要な工程である酸のニッケルとこの処理に続く濯ぎを不
要にする。
工程を必要としない。また活性化工程は亜鉛処理後に行
われなければならない濯ぎ工程をなくすことを可能にす
る。またニッケルまたは銅メッキ処理とそれに続く濯ぎ
工程を不要にする。さらに活性化工程は亜鉛酸塩前に必
要な工程である酸のニッケルとこの処理に続く濯ぎを不
要にする。
【００４０】以上、鉄メッキアルミニウム合金部品とそ
れを使用するメッキ処理を説明した。明白な特性の種々
の変化および変形が行われ、当業者にはこれらの変化と
変形が請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲
内にあることは明白であろう。
れを使用するメッキ処理を説明した。明白な特性の種々
の変化および変形が行われ、当業者にはこれらの変化と
変形が請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲
内にあることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例で使用される装置の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−237576（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−180594（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−262611（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】 （ａ）活性化した表面を形成するために
酸溶液中に浸漬されたメッキすべき部材を陰極としてそ
の表面を活性化し、 （ｂ）硫化鉄を含むメッキバスから鉄層を前記活性化さ
れた表面にメッキすることを特徴とするアルミニウム部
材またはアルミニウム合金部材の表面に鉄をメッキする
鉄メッキ方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム合金部材がアルミニウ
ムシリコン合金で構成されている請求項１記載の鉄メッ
キ方法。 - 【請求項３】 （ａ）酸溶液を含み、少なくとも１つの
陽極を有する電解質セルを設け、 （ｂ）メッキすべき部材を前記酸溶液中に浸漬し、前記
陽極に対してこの部材を陰極として使用し、 （ｃ）１５乃至２０秒の時間前記セルに６ボルト以上の
電圧と２００アンペア／ｆｔ2 （21.5Ａ／ｄｍ2 ）以上
の電流密度の電流を供給する処理により前記部材の前記
表面を活性化する請求項１記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項４】 前記酸溶液が水中に１５乃至２５容積％
の硫酸を含む溶液からなり前記部材が前記メッキバスに
浸漬される請求項３記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項５】 前記酸溶液が硫化アンモニウム鉄または
硫化鉄バス溶液を含み、前記部材がそれに続く鉄のメッ
キをするために前記酸溶液中にそのまま置かれる請求項
３記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項６】 前記酸溶液は４００乃至５００ｇ／Ｌの
硫化アンモニウム鉄を含み、ｐＨが１．７乃至２．５の
範囲に維持される硫化アンモニウム鉄のバス溶液を含む
請求項５記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項７】 前記溶液が約100 〜150 ｇ／Ｌの硫化ア
ンモニウム鉄を有し、ｐＨが約1.3 〜1.5 の範囲に維持
される硫化アンモニウム鉄メッキのバス溶液を含む請求
項５記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項８】 （ａ）鉄メッキバスを含み、少なくとも
１つの陽極を有する電解質セルを設け、 （ｂ）前記鉄メッキバス中にメッキすべき部材の表面を
浸漬し、前記陽極に対 してこの部材を陰極として使用
し、 （ｃ）１５乃至４０分の範囲の時間、６ボルト以上の電
圧と２０アンペア／ｆｔ2 （2.15Ａ／ｄｍ2 ）以上の電
流密度の電流を供給する処理により前記活性化された表
面を鉄でメッキする請求項１記載の鉄メッキ方法。 - 【請求項９】 前記鉄メッキバスが４００乃至５００ｇ
／Ｌの硫化アンモニウム鉄の水溶液を含む請求項８記載
の鉄メッキ方法。 - 【請求項１０】 前記鉄メッキバスは、ｐＨが１．７乃
至２．５の範囲に維持されている４５０ｇ／Ｌの硫化ア
ンモニウム鉄を含む請求項９記載の鉄メッキ方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US061353 | 1993-05-12 | ||
| US08/061,353 US5368719A (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Method for direct plating of iron on aluminum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166394A JPH07166394A (ja) | 1995-06-27 |
| JP2577192B2 true JP2577192B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=22035249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6097743A Expired - Lifetime JP2577192B2 (ja) | 1993-05-12 | 1994-05-11 | アルミニウムに鉄を直接メッキする方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5368719A (ja) |
| EP (1) | EP0624662A1 (ja) |
| JP (1) | JP2577192B2 (ja) |
| KR (1) | KR960015549B1 (ja) |
| CA (1) | CA2122406A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2107866A1 (en) * | 1992-10-13 | 1994-04-14 | Sue Troup-Packman | Iron-plated aluminum alloy parts and method for plating the same |
| US6149790A (en) * | 1997-07-04 | 2000-11-21 | Nippon Platec, K.K. | Method of making iron-electroplated aluminum materials |
| US6284123B1 (en) | 1998-03-02 | 2001-09-04 | Briggs & Stratton Corporation | Electroplating formulation and process for plating iron onto aluminum/aluminum alloys |
| DE10013298C2 (de) * | 2000-03-09 | 2003-10-30 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht auf Leichtmetalloberflächen und Anwendung des Verfahrens |
| DE10159890B4 (de) * | 2001-12-06 | 2006-02-16 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren für das Beschichten von Aluminiumwerkstoffen mit Funktionsschichten aus Eisen |
| US8225481B2 (en) * | 2003-05-19 | 2012-07-24 | Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. | Diffusion bonded composite material and method therefor |
| US7402231B2 (en) * | 2003-09-17 | 2008-07-22 | Nippon Platec Co., Ltd. | Method and apparatus for partially plating work surfaces |
| AU2006207665A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Method of electroplating and pre-treating aluminium workpieces |
| US20060157352A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-20 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Method of electroplating and pre-treating aluminium workpieces |
| JP4054813B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2008-03-05 | 株式会社共立 | アルミニウム合金製素材のめっき方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA747321A (en) * | 1966-11-29 | G. Kamm Gilbert | Composite coated ferrous metal sheet and method of making same | |
| US1727331A (en) * | 1927-01-17 | 1929-09-10 | Eastman Kodak Co | Process of coating aluminum electrolytically |
| US2827399A (en) * | 1956-03-28 | 1958-03-18 | Sylvania Electric Prod | Electroless deposition of iron alloys |
| US3202529A (en) * | 1962-08-08 | 1965-08-24 | Sperry Rand Corp | Disposition of nickel-cobalt alloy on aluminum substrates |
| GB1436855A (en) * | 1972-11-14 | 1976-05-26 | Yoshizaki K | Method of producing tin coated steel sheet used for seamless steel container |
| US4194913A (en) * | 1975-05-06 | 1980-03-25 | Amp Incorporated | Electroless tin and tin-lead alloy plating baths |
| US4346128A (en) * | 1980-03-31 | 1982-08-24 | The Boeing Company | Tank process for plating aluminum substrates including porous aluminum castings |
| US4567066A (en) * | 1983-08-22 | 1986-01-28 | Enthone, Incorporated | Electroless nickel plating of aluminum |
| US4545834A (en) * | 1983-09-08 | 1985-10-08 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method of making and using ternary alloy coated steel wire |
| RO96418A2 (ro) * | 1986-12-16 | 1989-02-23 | Institutul De Cercetare Si Proiectare Inginerie Tehnologica Pentru Industria Electrotehnica,Ro | Procedeu de acoperire electrotehnica cu fier a aluminiului |
| US4960493A (en) * | 1988-07-22 | 1990-10-02 | Hughes Aircraft Company | Plating on metallic substrates |
-
1993
- 1993-05-12 US US08/061,353 patent/US5368719A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-28 CA CA002122406A patent/CA2122406A1/en not_active Abandoned
- 1994-05-04 EP EP94106927A patent/EP0624662A1/en not_active Ceased
- 1994-05-11 JP JP6097743A patent/JP2577192B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-11 KR KR1019940010291A patent/KR960015549B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960015549B1 (ko) | 1996-11-18 |
| US5368719A (en) | 1994-11-29 |
| EP0624662A1 (en) | 1994-11-17 |
| JPH07166394A (ja) | 1995-06-27 |
| CA2122406A1 (en) | 1994-11-13 |
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