JP3365887B2

JP3365887B2 - 常温拡散・浸透メッキ方法

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Publication number: JP3365887B2
Application number: JP13703295A
Authority: JP
Inventors: 四志男宮坂
Original assignee: Fuji Kihan Co Ltd
Current assignee: Fuji Kihan Co Ltd
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH08333671A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属被覆処理法におけ
る常温拡散・浸透メッキ方法に関し、特に、鉄鋼、鋳
鉄、ハイス等の鉄系金属もしくはアルミニウム、真鍮等
の非鉄系金属、もしくは超硬合金、セラミック合金、サ
ーメット等の粉末合金などから成る金属成品又はセラミ
ックあるいはこれらの混合体から成る被処理成品をブラ
スト加工して前記被処理成品の表面に金属を被覆する常
温拡散・浸透メッキ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属被覆処理法には、溶融メッキ
法、拡散浸透メッキ法、電気メッキ法、その他の真空蒸
着法、溶射法などがある。

【０００３】溶融メッキ法は溶融している金属浴に成品
を浸けて、所定時間後金属浴から引き上げる作業によっ
て行なうメッキ法であり、比較的融点が低い金属につい
て行われ、溶融亜鉛メッキ、溶融錫メッキ、溶融アルミ
ニウムメッキ、溶融鉛メッキ等がある。なお、カドミニ
ウムは融点が低いが有毒な蒸気を発生するから行えな
い。

【０００４】拡散浸透メッキ法は通常金属セメンテーシ
ョンと総称しており、金属表面の効果、耐食性、耐熱性
を与えるなどの目的で金属に他の元素を拡散浸透させる
方法である。広義的には鋼の浸炭、窒化も含まれる。拡
散浸透させる元素がＣｒの場合をクロマイジング、Ｚｎ
の場合をシェラーダイジング、Ａｌの場合をカロライジ
ングと称している。

【０００５】電気メッキ法は電着法ともいい、電解槽の
電着液内に陰極の成品と陽極の金属を投入して通電し、
電解によって陽極の金属を陰極の成品の金属表面に析出
させて（電着という）金属被覆を施す方法であり、装
飾、防食、耐摩耗などの目的で行なう。一般に、銅メッ
キ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、亜鉛メッキ、カド
ミウムメッキ、錫メッキなどがある。

【０００６】真空蒸着法は高真空下で金属あるいは非金
属を物体面に蒸着させる方法である。金属、プラスチッ
ク、ガラスなどの成品と蒸着させる金属を真空タンクに
入れて回転ポンプ、油拡散ポンプにより高真空（１０^-3
mmHg以上）にし、蒸着させる金属を一般に融点以上に加
熱する。

【０００７】溶射法は被覆となる材料を電弧または高熱
の火炎で溶融し、圧縮空気で吹き飛ばして、素地表面に
吹きつけて行なう金属被覆処理法である。金属溶射の他
にプラスチック溶射、セラミック溶射がある。

【０００８】従来、上記のような金属被覆処理法におい
ては、工業界では防錆、耐摩耗等の目的により多層メッ
キが行われている。例えば、銅、ニッケル、クロムの三
層メッキやニッケル、クロムの二層メッキ等が行われて
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の金属被覆処理法
にあっては、以下の問題点があった。

【００１０】（１）従来の金属被覆処理法は、以下のよ
うに設備費が高いという問題点があった。

【００１１】例えば、真空蒸着では、真空タンクやタン
ク内を真空にするための回転ポンプや油拡散ポンプ等の
設備費が高いという問題点があった。

【００１２】また、溶融メッキでは、固体金属の成品を
浸漬するための溶融した液体金属が必要であるので、液
体金属を常に溶融状態に維持するための加熱設備費が高
いという問題点があった。

【００１３】さらに、カドミニウムメッキや銅メッキの
ように液体金属の種類によっては公害の問題があるの
で、廃液処理の設備費が高いという問題点があった。

【００１４】（２）従来の金属被覆処理法は、有害な化
学薬品を使用し、金属被覆処理の時に発生する有害な蒸
気による環境汚染などの公害の問題点があった。

【００１５】（３）上記の（２）項の理由で、例えば、
カドミニウムメッキや銅メッキのように公害の問題のた
めに汚染処理設備費が高いので処理業者も少ないために
コスト高であるという問題点があった。

【００１６】（４）高温加工や焼なましによって金属材
料の表面に生じたスケール（酸化物）を除くには普通酸
洗が行われており、この酸洗によって生じる水素は、鋼
に吸収され、金属内の水素圧は１０⁶〜１０⁷気圧にも
達するため材料が脆くなる。この現象を水素脆性とい
う。したがって、従来の金属被覆処理法において、成品
の前処理として酸洗をする場合、水素脆性という問題点
があった。

【００１７】（５）溶融メッキは密着力不足による不良
率が高いためにコスト高であるという問題点があった。
例えば、鉄鋳物のクロムメッキやアルミダイカスト成品
の溶融ニッケルメッキは密着力不足による不良率が高
く、メッキが安定しないという問題点があった。

【００１８】（６）また、真空蒸着では真空タンク内を
真空にするに要する時間が多くかかり、また成品を多量
に処理できないので作業効率が悪いという問題点があっ
た。

【００１９】本発明は叙上の問題点を解決するために開
発されたもので、金属被覆処理、特に拡散・浸透メッキ
をブラスト加工で行うことを可能にし、公害が少なく且
つ安価な金属被覆処理法を提供し、成品に対する水素脆
性やメッキ不良を減少又はなくすことを可能にする常温
拡散・浸透メッキ方法を提供することを提供することを
目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の常温拡散・浸透メッキ方法は、金属成品又
はセラミック又はこれらの混合体から成りる被処理成品
の表面に、被覆金属粉体を噴射速度８０m/sec以上又は
噴射圧力３kg/cm^２以上で噴射して前記被処理成品に衝
突させ、該衝突時に前記被処理成品の表面の衝突部が変
形することにより生じる内部摩擦により前記被覆金属粉
体が衝突した変形部分で熱交換を行わしめて前記被覆金
属粉体を前記被処理成品の表面で高温に加熱させ、前記
加熱された被覆金属粉体の組成物中の元素を前記被処理
成品の表面に活性化吸着させて拡散浸透させることを特
徴とする。

【００２１】また、金属成品又はセラミック又はこれら
の混合体から成る被処理成品の表面に、被覆金属粉体及
びこの被覆金属粉体と同一粒径の同種又は多種の組成か
ら成る金属研磨材を混合して噴射速度８０m/sec以上又
は噴射圧力３kg/cm^２以上で噴射して前記被処理成品に
衝突させ、該衝突時に前記被処理成品の表面の衝突部が
変形することにより生じる内部摩擦により前記被覆金属
粉体が衝突した変形部分で熱交換を行わしめて前記被覆
金属粉体を前記被処理成品の表面で高温に加熱させ、前
記加熱された被覆金属粉体の組成物中の元素を前記被処
理成品の表面に活性化吸着させて拡散浸透させることも
できる。

【００２２】さらに、前記被覆金属粉体が低融点金属の
ときは、該被覆金属粉体が多角形状を成すことが、被処
理成品に衝突時の被覆金属粉体の温度上昇を効率よくす
るという点で望ましい。

【００２３】なお、被覆金属粉体とは、金属の粉末をい
い、本願発明方法における研磨材を成す、この中には、
平均粒径３００μ以下の金属粉末を含み、例えば、平均
粒径が８０μ以下の微粉及び平均粒径が８０μより大き
く且つ平均粒径３００μ以下の金属粉末を含むものであ
る。

【００２４】また、平均粒径とは、最大粒子の平均径
と、最大粒子から３０番目の粒子の平均径との平均で表
示するものである。

【００２５】例えば、平均粒径８０μの微粉は、「最大
粒子の平均径が１７１μ以下で、最大粒子から３０番目
の粒子の平均径が１２０μ以下で、平均径の平均が８
７．５〜７３．５μで」ある（JIS R6001)。

【００２６】

【作用】被処理成品の表面に、被覆金属粉体を噴射速度
を高速で噴射すると、被覆金属粉体の衝突前と衝突後の
速度の変化は、被処理成品及び被覆金属粉体の反発係数
により異なるが、衝突後の速度は低下する。この速度の
変化はエネルギー不変の法則により、その大部分は熱エ
ネルギーに変換され、被覆金属粉体が衝突した変形部分
のみで熱交換が行われるので、温度上昇は被覆金属粉体
と被処理成品の表面付近に局部的に生ずる。

【００２７】また、温度上昇は被覆金属粉体の衝突前の
速度に比例するので、被覆金属粉体の噴射速度を高速に
すると、被覆金属粉体又は被覆金属粉体及び被処理成品
の表面の温度を上昇させることができる。このとき被覆
金属粉体が被処理成品の表面で加熱されるために被覆金
属粉体内の元素が被処理成品の表面に活性化吸着して拡
散・浸透すると考えられ、被処理成品及び被覆金属粉体
の上昇温度によって格子拡散、或いは被処理成品に温度
上昇がみられなくても少なくとも被覆金属粉体が加熱さ
れることによって表面拡散、粒界拡散のうち一つ或いは
二つの拡散がなされ、本発明の常温拡散・浸透メッキが
行われるものと考えられる。

【００２８】したがって、本発明の常温拡散・浸透メッ
キ方法は、従来の拡散浸透メッキとは異なり、被覆金属
粉体が衝突したときに被覆金属粉体又は金属成品が部分
的に温度が上昇するとはいえ、実際は常温で処理を行う
ので、本発明の金属被覆処理を本明細書では「常温拡散
・浸透メッキ」という。

【００２９】より詳細に説明すると、一般に行われる拡
散浸透メッキは、例えば金属成品Ａを金属粉末Ｂに埋め
て温度ｔで拡散させると、浸炭が主としてＣＯガスから
行われるように、金属粉末Ｂから発生する金属蒸気、又
は金属粉末と添加剤との反応によって生ずる金属ハロゲ
ン化物蒸気から主として行われる。本発明の拡散・浸透
メッキについて考慮するために浸炭を例にして考える
と、鉄系の金属成品の表面に、ＣＯガスが単に外力や加
熱その他の物理的方法によって簡単に除去できるような
物理的な付着をしただけでは、成品のＦｅとＣＯが反応
を起こすことはできないが、さらに熱その他のエネルギ
ーをある一定以上与えるとＣＯガスはＦｅ表面に活性化
吸着をする。この活性化吸着をしたＣＯガスは二酸化炭
素と炭素に熱解離をする。この反応によりできた炭素は
Ｆｅの格子内に拡散して浸炭現象を起こすものと考えら
れている。炭素の拡散に限らず、一般に一つの元素があ
る金属の中を拡散していく形態に、表面拡散（表面に沿
って行われる拡散）、粒界拡散（結晶粒界に沿って進行
する拡散）、格子拡散（結晶格子内を縫いつつ進行する
拡散）がある。格子拡散は元素と金属の両者が固溶体を
作る場合だけである。元素と金属の両者が固溶体を作ら
ない場合は表面拡散又は粒界拡散が行われているだけで
ある。

【００３０】上記の従来の拡散浸透の現象を考慮する
と、本発明の拡散・浸透メッキにおいては金属成品に以
下に示すような拡散・浸透が行われると考えられる。

【００３１】例えば、金属成品Ａの表面に被覆金属粉体
Ｂを噴射速度８０m/sec以上又は噴射圧力３kg/cm² で噴
射し、金属成品の表面に衝突させると跳ね返るが、衝突
後は速度が遅くなる。衝突前と衝突後の速度の比、すな
わち反発係数は金属成品の材質硬度により異なるが、衝
突前の速度をＶ₁、衝突後の速度をＶ₂とすると、失わ
れた運動エネルギーつまり減少エネルギーＥｅは被覆金
属粉体の重量をＷとすると、Ｅｅ＝〔Ｗ／２ｇ〕×（Ｖ
₁ ²−Ｖ₂ ²) となる。

【００３２】反発係数をｅとすると、Ｖ₂＝Ｖ₁×ｅと
なるので、Ｅｅ＝〔Ｗ／２ｇ〕×Ｖ₁ ²（１−ｅ²）０＜ｅ＜１上記減少エネルギーＥｅは、エネルギー不変の法則か
ら、音以外にその大部分は熱エネルギーに変換される。
熱エネルギーは衝突時に金属成品の衝突部が変形するこ
とによる内部摩擦と考えられるが、被覆金属粉体が衝突
した変形部分のみで熱交換が行われるので部分的には高
温になる。このとき被覆金属粉体が金属成品の表面で加
熱されるために被覆金属粉体内の元素が金属成品に活性
化吸着し、拡散・浸透するものと考えられる。この場
合、被覆金属粉体及び金属成品の上昇する温度によって
は格子拡散が行われ、あるいは被覆金属粉体が加熱され
て金属成品に表面拡散又は表面拡散及び粒界拡散するも
のと考えられる。

【００３３】なお、減少エネルギーＥｅ（熱エネルギ
ー）は重量Ｗおよび速度Ｖ₁ ²に比例するので、重量Ｗお
よび速度Ｖ₁が大きい方が減少エネルギーＥｅが大きく
なるが、本発明の場合は金属成品の表面を加熱して熱処
理することではなく、むしろ被覆金属粉体が加熱されて
金属成品の表面に活性化吸着することを目的とするの
で、被覆金属粉体が前記熱エネルギーで瞬時に加熱され
るためには重量の大きなショットではなく粒径３００μ
〜３０μの粉末状のショットつまり被覆金属粉体である
必要がある。したがって、金属成品の表面を加熱して熱
処理するためには被処理成品の表面硬度より高い硬度を
有するショットを使用する必要があるが、上記の理由か
ら被覆金属粉体が加熱されればよいので、被覆金属粉体
は必ずしも被処理成品の表面硬度より高い硬度を有する
必要はない。したがって、被覆金属粉体が低硬度で低融
点金属の銅（実施例１）であっても本発明の常温拡散・
浸透メッキ方法に適用される。

【００３４】尚、被処理成品の表面に、被覆金属粉体及
びこの被覆金属粉体と同一粒径の同種又は多種の組成か
ら成る金属研磨材を混合して噴射した場合、被覆金属粉
体による常温拡散・浸透メッキと、金属研磨材によるピ
ーニング効果を図れる。

【００３５】

【実施例】以下に、実施例について図面を参照して説明
する。

【００３６】〔ブラスト装置〕なお、実施例のブラスト
装置はエア式の直圧式のブラスト装置であるが、エア式
であれば吸込式の重力式、サイホン式、あるいは他のブ
ラスト装置でも良い。

【００３７】図１及び図２において、５１はブラスト装
置５０のキャビネットで、被処理成品を投入する投入口
５３を備え、この投入口５３から投入した被処理成品に
研磨材を噴射する噴射ノズル５２をキャビネット５１内
にを設けている。

【００３８】また、前記キャビネット５１の下部にはホ
ッパ５８が設けられ、ホッパ５８の最下端は導管５５を
介してキャビネット５１の近くに設置された研磨材回収
用の回収タンク４０の上部に連通する。

【００３９】回収タンク４０はいわゆるサイクロンで、
粉塵を研磨材から分離する装置であり、図１に示すよう
に、上部に円筒形状を成す円筒部４１と、下部に下方に
向けて徐々に狭くなる円錐形状を成す円錐部４２とから
成るタンクで、回収タンク４０の円筒部４１の上部の側
壁に流入口４３を設け、この流入口４３に連通管４５を
介して導管５５を連結する。なお、前記連通管４５の軸
線方向は円筒部４１の横断面円形を成す内壁面の接線方
向に位置しているので、連通管４５を経て回収タンク４
０内に流入した気流は円筒部４１の内壁に沿って回りな
がら降下してゆくのである。

【００４０】また、回収タンク４０の円錐部４２の下端
は、ダンプバルブ４６を介して研磨材圧送用のタンク４
７に開閉自在に連通しており、このタンク４７の下端に
は噴射ノズル５２から噴射する研磨材の噴射量を調整す
る研磨材調整器４８を備え、該研磨材調整器４８から管
５４を介して前記噴射ノズル５２に連通している。

【００４１】直圧式ブラスト装置の特徴は、前記タンク
４７内に圧縮空気を送り込むと、タンク４７の下部の研
磨材調整器４８より前記圧縮空気によって研磨材が圧縮
空気と共に圧送され、管５４内を噴射ノズル５２の方向
に向けて送給され、噴射ノズル５２から研磨材が圧縮空
気と共にキャビネット５１内の被処理成品へ噴射され
る。

【００４２】前記ダンプバルブ４６は、図示せざるフッ
トスイッチ又はマイクロスイッチに連動する電磁弁の作
動により上下動し、このダンプバルブ４６の上下動によ
り回収タンク４０とタンク４７間を開閉するよう構成し
ている。前記フットスイッチ又はマイクロスイッチを作
動すると、前記ダンプバルブ４６が上がり、回収タンク
４０とタンク４７間を遮断すると同時にタンク４７内に
圧縮空気が充満し、タンク４７内の研磨材が圧縮空気に
押圧されて研磨材調整器４８内に流入し、この研磨材調
整器４８内で圧縮空気と研磨材とが適当に混合され研磨
材供給口４９を経て図示せざる管を介して噴射ノズル５
２から噴射される。

【００４３】次に、前記スイッチを元に戻すと、ダンプ
バルブ４６が下がり回収タンク４０とタンク４７間を開
放しタンク４７内の圧縮空気が回収タンク４０内に逃げ
出しタンク４７内の圧力が大気圧になる。タンク４７内
が大気圧になる直前に、ダンプバルブ４６が下がると直
ちに噴射ノズル５２から研磨材の噴射が止まり、同時に
回収タンク４０の底部に集積されている研磨材が一気に
タンク４７内へ落下する。

【００４４】一方、回収タンク４０の上端壁面の略中央
には連結管４４が設けられ、この連結管４４は排出管５
７を介してダストコレクタ５６に連通している。

【００４５】ダストコレクタ５６は排風機５９を回転し
ダストコレクタ５６内の空気を外気へ放出している。こ
の排風機５９によりブラスト装置５０のキャビネット５
１、導管５５、回収タンク４０内がそれぞれ負圧にな
り、また図示せざる圧縮機から供給された圧縮空気が研
磨材と共に噴射ノズル５２から噴射されるので、キャビ
ネット５１から順に導管５５、回収タンク４０、ダスト
コレクタ５６へ気流が流れる。

【００４６】〔実施例１〕上記のブラスト装置５０を用
いて、被処理成品であるフクロナット１０Kgを投入口５
３からキャビネット５１内のバレル６４へ投入し、表１
に示す加工条件で、研磨材を噴射ノズル５２より被処理
成品の表面へ噴射してブラスト加工をおこなった。

【００４７】研磨材は多角形状を成し、平均粒径５０μ
の銅の金属成分から成る被覆金属粉体であり、回収タン
ク４０内へ投入し、該被覆金属粉体はタンク４７内へ落
下している。バレル６４は開口を有するカゴ状の容器
で、キャビネット５１内に前記バレル６４の開口を斜め
上向きにして回転可能に設けており、減速モータ６７に
より毎分４回転の速さで回転する。図示せざる圧縮空気
供給源から圧縮空気を前記タンク４７内に送り込むと、
前述したようにタンク４７の下部の研磨材調整器４８よ
り前記圧縮空気によって銅の被覆金属粉体が圧縮空気と
共に圧送され、管５４を介してノズル径５mmの噴射ノズ
ル５２へ送給され、噴射ノズル５２から銅の被覆金属粉
体が圧縮空気と共にバレル６４内のフクロナットへ噴射
される。

【００４８】銅の被覆金属粉体がフクロナットの表面に
衝突すると、フクロナットの表面に被覆金属粉体の銅が
付着し、銅がフクロナット内部へ浸透拡散する。

【００４９】

【表１】

【００５０】次いで、実施例１の常温拡散・浸透メッキ
で得られたフクロナットの表面に、電気メッキでニッケ
ルメッキを行い、このニッケルメッキをしたフクロナッ
トにクロムメッキをおこなった。なお、本実施例では前
加工として粒径＃２２０のアランダムでブラストし被処
理成品の表面スケール除去を行っている。

【００５１】その結果、本実施例の常温拡散・浸透メッ
キ方法で得られたフクロナットは、従来の電気メッキで
銅メッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキの三層メッキ
を施したフクロナットに比較すると、従来の電気メッキ
における銅メッキが不要になり、又従来の不良率は５％
前後であったが、本実施例では０％近い不良率で品質が
安定したので、総合して３０％のコストダウンが図られ
た。ちなみに、従来はフクロナットのフクロの部分を摩
擦溶接しているので、酸洗いをすると前記溶接部が脆く
なってくるのでピンホールが出たり、又フクロナットの
フクロの中に酸が残るためにナットが腐食するという不
良が発生していた。

【００５２】なお、本実施例のフクロナットは従来のフ
クロナットに比較して疲れ強さが向上した。

【００５３】〔実施例２〕

【００５４】

【表２】

【００５５】次いで、実施例２の常温拡散・浸透メッキ
で得られたアルミダイカスト成品の表面に、無電解メッ
キのニッケルメッキをおこなった。前記ニッケルメッキ
の不良率は０％であった。

【００５６】ちなみに、アルミダイカスト成品に対し
て、粒径が２００μで材質がステンレスＳＵＳ３０４の
ステンレスショットを用いてインペラショットピーニン
グでブラスト加工し、この成品表面に無電解メッキのニ
ッケルメッキをおこなったところ、前記ニッケルメッキ
の不良率は３０％であった。ちなみに、従来、自動車部
品のアルミホイールにクロムメッキを行ったものは剥が
れやすいので、無電解メッキでニッケルメッキを行った
後、クロムメッキを施していた。アルミニウムの成品は
電気メッキでニッケルメッキを行うことができず、従来
の無電解メッキでは上述したように不良率が高かった
が、本発明の常温拡散・浸透メッキ方法により本実施例
では不良率が０％になった。

【００５７】〔実施例３〕

【００５８】

【表３】

【００５９】次いで、実施例３の常温拡散・浸透メッキ
で得られた鉄鋳物ロール成品の表面に、電気メッキのク
ロムメッキをおこなった。前記クロムメッキの不良率は
０％であった。なお、本実施例ではややピーニング効果
が認められた。

【００６０】ちなみに、鉄鋳物ロール成品 (φ100 ×80
0L) に対して、液体ホーニング処理し、次いで電気メッ
キのクロムメッキをおこなったところ、前記クロムメッ
キの不良が多く、手直し等でコストがかかった。

【００６１】〔実施例４〕

【００６２】

【表４】

【００６３】実施例４の常温拡散・浸透メッキで得られ
たＳＣＭ浸炭ギヤー成品 (φ60) は、防錆処理の必要が
ない。本実施例ではピーニング効果及び被覆効果が認め
られた。本実施例の被覆金属粉体は上述の所謂ステライ
ト、高速度工具鋼、合金工具鋼など合金ショットでクロ
ムの含有量が多いので耐蝕性が高く、そのため酸化抑制
の効果があるので発火性がない。したがって、火災等の
危険が減少した。しかも上記ショットの破片が作業者の
作業服等の衣類に付着しても破片自体に耐蝕性が有るの
で衣類は錆びない。また、さらに、実施例４の噴射圧力
は従来に比して低いのでコストダウンになる。

【００６４】図４に、ＥＰＭＡ表面成分分光器による上
記実施例における被処理成品を試験片として、表面の略
半分に上記本発明処理を行った写真を見ると、処理面に
は、（実際には、黄色で表れるが、）同図において白く
表れているように多量のクロームの拡散・浸透が認めら
れるが、（実際には、濃いブルーで表れるが、）同図に
おいて黒く表れている未処理部分には、クロームの拡散
・浸透は、認められない。尚、ＳＣＭ４２０の化学成分
中Ｃｒは０．９０〜１．２０％である（ＪＩＳＧ
４１０５）。

【００６５】ちなみに、ＳＣＭ浸炭ギヤー成品(φ60)
に対して、ＳＣＭギヤー成品を浸炭処理後、直圧式のブ
ラスト装置を用いて粒径が５５μのスチールショットを
ノズル径５mmの噴射ノズルから噴射圧力５ kg/cm²で６
０秒間噴射してのブラスト加工を試みたが、スチールシ
ョットが破砕しやすくなり、スチールショットの破砕し
た細かい破片は酸化が激しいためにこの破片が飛散する
と火災の危険が生じる。さらに前記スチールショットの
破片が作業者の衣服に付着すると破片で衣服に錆びが発
生した。

【００６６】〔実施例５〕

【００６７】

【表５】

【００６８】実施例５の被処理成品の超硬金型Ｖ５パン
チ (φ50×100L) は、金属成品とセラミックの混合体で
あり、本実施例のブラスト加工により被処理成品の表面
の温度が局部的に上昇し表面熱処理によるピーニング効
果及び被処理成品の表面のコバルト析出層の修正が行わ
れ、さらに、被覆金属粉体の組成物中の元素が被処理成
品の表面に拡散・浸透している。

【００６９】〔実施例６〕

【００７０】

【表６】

【００７１】実施例６の常温拡散・浸透メッキで得られ
たプレス成形品 (φ100 × 0.8^t)は、その表面金属組
成が処理前の成品の表面金属組成と比較すると、表６に
示すように炭素が０．０５％増加し、クロム０．５％が
新たに加わっており、被覆金属粉体の炭素およびクロム
が成品の表面に付着し浸透拡散していることが確認され
た。また、成品の表面硬度が約１．８倍に増加してい
た。ちなみに、被処理成品の材質ＳＰＣＣは炭素量が少
ないので単にブラスト加工しても硬度が高くならないの
であるが、本実施例のように炭素を含有する被覆金属粉
体でブラストしたので炭素が被処理成品に拡散・浸透し
て硬度が高くなり、又ピーニング効果も得られ上記のよ
うに良好な結果を得たのである。

【００７２】したがって、表面の硬度が増大したことに
よって成品の耐摩耗性、寿命（耐久性）が大幅に向上
し、浸炭焼入れの効果が得られた。

【００７３】〔実施例７〕

【００７４】

【表７】

【００７５】実施例７の常温拡散・浸透メッキで得られ
た調質ギヤ成品 (φ50) は、その表面金属組成が処理前
の成品の表面金属組成と比較すると、表７に示すように
炭素が０．０５％増加し、クロムが０．５％が増加して
いる。すなわち、被覆金属粉体の炭素およびクロムが成
品の表面に付着し浸透拡散していることが確認された。
また、成品の表面硬度が約１．５６倍に増加していた。
これは被覆金属粉体の組成物中の飛び出した炭素がクロ
ムと結合して炭化物を生成したために硬度が高くなった
ものと考えられる。さらにピーニング効果も得られたも
のと考えられる。

【００７６】したがって、表面の硬度が増大したことに
よって成品の耐摩耗性、寿命（耐久性）が大幅に向上
し、浸炭焼入れを行なう必要がなくなった。

【００７７】実施例７では、ＳＣＭ４３５の調質ギヤ成
品の表面に、Fe-2.3%C-4%Cr-6.5%V-6.5%W-10%Co 合金の
粒径５５μの被覆金属粉体を噴射した結果、金属成品の
表面金属組成は炭素が０．３５％から０．４０％に増加
し、クロムが１．００％から１．５０％に増加し、炭素
とクロムの拡散・浸透がなされている。これは上述した
ように被覆金属粉体が金属成品の表面に衝突時に発生す
る熱エネルギーで被覆金属粉体が瞬時に加熱され金属成
品の表面に活性化吸着し、拡散・浸透したすなわち常温
拡散・浸透メッキされたものと考えられる。

【００７８】〔実施例８〕

【００７９】

【表８】

【００８０】実施例８の常温拡散・浸透メッキで得られ
たセラミックノズルは電気メッキでクロムメッキを行う
ことができ、従来に比して安価に又耐久性を向上でき
た。

【００８１】被処理成品の表面の清浄及びメッキの付着
性を高くするために前処理としてセラミックの表面に粒
径＃２２０のアランダムでブラスト加工を行った後、被
処理成品に真空蒸着メッキを行ったが、被処理成品のコ
ストが高く又寿命が短いものであった。

【００８２】なお、他の例として、表面金属組成の炭素
量が１．７％である粉末ハイス刃物（1.7%C-4.0%Cr-2.0
%Mo-15.0%W-5.0%V-8.0%Co)の金属成品の表面に、合金ビ
ーズで成る被覆金属粉体（2.5%C-30.0%Cr-13.0%W-54.5%
Co)を噴射してブラスト加工すると、ハイス刃物の表面
金属組成の炭化物等の炭素量が２．３％となり３５％ほ
どの増加がみられ、ハイス刃物の表面硬度がＨｖ３００
位からＨｖ４００程増大した。

【００８３】なお、金属成品の表面をエッチングして顕
微鏡写真をとっても炭素が拡散・浸透した表面層が薄い
ために顕微鏡写真に表れないが、Ｘ線写真で観ると色が
変化しており炭素が金属成品の表面に拡散・浸透し、
「常温浸炭」されていることが認められる。

【００８４】なお、亜鉛、鉛、錫等の低融点金属で成る
被覆金属粉体を用いて本発明の常温拡散・浸透メッキを
行なうと、これらの被覆金属粉体は金属成品の表面に容
易に拡散・浸透が行われる。

【００８５】また、本発明のブラストによる常温拡散・
浸透メッキは、実施例５に示すように、超硬合金などの
粉末合金に対しても有効である。

【００８６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００８７】（１）安価な機械設備のブラスト装置で金
属被覆処理を行えた。

【００８８】（２）公害が少ない。従来の金属被覆処理
では有害な化学薬品を使用し、金属被覆処理の時に発生
する有害な蒸気による環境汚染の問題があった。

【００８９】（３）本発明の金属被覆処理は酸洗い等の
化学的な清浄工程をする必要がないので、成品に対する
水素脆性の問題が生じない。

【００９０】（４）金属被覆処理の被覆層は薄いのであ
るが密着性が高いため、多層メッキ等の下地処理に効果
的であるので、コストダウンを図ることができた。ま
た、本発明の方法で電気メッキ等の他の金属被覆処理の
下地処理をすることにより、従来の方法ではメッキが困
難であった成品のメッキを可能にし、また成品のメッキ
の不良率を低下できた。

【００９１】（５）特に、高クロム合金等の被覆金属粉
体を用いて本発明の金属被覆処理を行なうと、ピーニン
グ効果、表面硬度を高めると同時に、防錆効果が得られ
るため防錆油処理が不要になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いるブラスト装置を示す正
面図である。

【図２】本発明の実施例に用いるブラスト装置を示す平
面図である。

【図３】本発明の実施例に用いるブラスト装置のキャビ
ネットの内部を示す詳細図である。

【図４】本発明の実施例４における被処理成品を試験片
としたＸ線写真。

【符号の説明】

４０回収タンク４１円筒部４２円錐部４３流入口４４連結管４５連通管４６ダンプバルブ４７タンク４８研磨材調整器５０ブラスト装置５１キャビネット５２噴射ノズル５３投入口５４管５５導管５６ダストコレクタ５７排出管５８ホッパ５９排風機６４バレル６７減速モータ

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−108266（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−140872（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−48666（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−280（ＪＰ，Ａ) 特開平６−173032（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−47912（ＪＰ，Ａ) 米国特許3754976（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 10/00 - 10/60 C23C 24/00 - 30/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属成品又はセラミック又はこれらの混
合体から成る被処理成品の表面に、被覆金属粉体を噴射
速度８０m/sec以上又は噴射圧力３kg/cm^２以上で噴射し
て前記被処理成品に衝突させ、該衝突時に前記被処理成
品の表面の衝突部が変形することにより生じる内部摩擦
により前記被覆金属粉体が衝突した変形部分で熱交換を
行わしめて前記被覆金属粉体を前記被処理成品の表面で
高温に加熱させ、前記加熱された被覆金属粉体の組成物
中の元素を前記被処理成品の表面に活性化吸着させて拡
散浸透させることを特徴とする常温拡散・浸透メッキ方
法。
【請求項２】金属成品又はセラミック又はこれらの混
合体から成る被処理成品の表面に、被覆金属粉体及びこ
の被覆金属粉体と同一粒径の同種又は多種の組成から成
る金属研磨材を混合して噴射速度８０m/sec以上又は噴
射圧力３kg/cm^２以上で噴射して前記被処理成品に衝突
させ、該衝突時に前記被処理成品の表面の衝突部が変形
することにより生じる内部摩擦により前記被覆金属粉体
が衝突した変形部分で熱交換を行わしめて前記被覆金属
粉体を前記被処理成品の表面で高温に加熱させ、前記加
熱された被覆金属粉体の組成物中の元素を前記被処理成
品の表面に活性化吸着させて拡散浸透させることを特徴
とする常温拡散・浸透メッキ方法。
【請求項３】前記被覆金属粉体が低融点金属のとき
は、該被覆金属粉体が多角形状を成す請求項１又は２記
載の常温拡散・浸透メッキ方法。