JP3581507B2

JP3581507B2 - 円筒体内面のめっき方法

Info

Publication number: JP3581507B2
Application number: JP32223696A
Authority: JP
Inventors: 毅三浦; 健二谷本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JPH10147896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銃砲類の銃砲身や反応筒などのような円筒体の内面にめっきを施す方法に関するもので、特に、その軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することが求められる円筒体内面のめっき方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば兵器砲身においては、大きな熱的負荷や弾丸の弾帯との摺動摩擦が加わり、腐食や摩耗などが生ずるので、その寿命の向上のために、内面に保護層が設けられる。そのような砲身の保護層としては、電解によって形成されるクロム層が最も適していることが知られている（特開平７−１６７５９０号公報参照）。そのような電解クロム層は、通常、めっき処理によって形成される。
【０００３】
ところで、特に大口径の砲身の場合には、その内面の全域にわたって保護層を設けることが求められる。しかしながら、砲身内面の全域にわたって厚いクロムめっき膜を設けると、そのめっき膜は、砲身の砲口側の前部領域において機械的衝撃力によりしばしば剥離し、破壊される。そして、実験の結果、そのようなめっき膜の剥離に対する抵抗は、膜厚を薄くするほど大きくなることが確かめられている。
そこで、砲身の中でも特に大きな熱的負荷を受ける部分、すなわち装填室とその装填室に隣接する口径部領域とのクロム層は厚く、機械的な衝撃力を受ける砲口側の前部領域のクロム層は薄くする、ということが行われている。
【０００４】
そのように砲身（円筒体）の内面にその軸線方向の位置によって膜厚の異なるめっき層を形成する場合、従来は、まず、厚いめっき層を必要とする部位に対応する長さの電極を用いてその部位の内面を厚くめっきし、次いで、砲身の全長に相当する長さの電極を用いて砲身内面の全域を薄くめっきするようにしていた。そのめっきは、周知のように、電極を砲身の軸心部に配置し、それら電極及び砲身をめっき液中に浸漬して、それらの間に通電することにより行われる。その場合のめっき厚さは、通電電流の大きさ及び処理時間によって制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような方法では、最初のめっき時に、他の部位がめっき液によって腐食されることのないようにするために、めっきしようとする部位以外をラッカーなどによって覆うことが必要となる。また、めっきされる部位とされない部位との境界に電流が集中し、その境界領域にめっき金属が異常析出するので、めっき後、機械加工などによって平坦化することが必要となる。さらに、最初に形成されためっき層上に重ねてめっき層が形成されるので、その重ね合わせ面がしばしば剥離するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、一度のめっき処理によって円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することのできる円筒体内面のめっき方法を提供することである。
【０００７】
この目的を達成するために、本発明では、円筒体の軸心部に配置されるめっき処理用の電極として、軸線方向に沿い径の異なる部分を有する異径電極、あるいは電気抵抗率の異なる材料を軸線方向に接合して形成された異材質接合電極を用いるようにしている。その電極には、異径電極の場合は小径電極部に、また、異材質接合電極の場合は電気抵抗率の高い材料からなる部分に、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔が形成される。
【０００８】
そのように軸線方向に沿い径の異なる部分を有する異径電極を用いると、その電極（陽極）とめっきされる円筒体内面（陰極）との間の距離（極間距離）が円筒体の軸線方向の位置によって異なることになり、そのときのめっき処理により円筒体の内面に形成されるめっき層の膜厚が軸線方向において変化する。
また、電気抵抗率の異なる材料を軸線方向に接合して形成された異材質接合電極を用いると、電圧降下による電流密度が軸線方向の位置によって変わり、軸線方向に膜厚が変化するめっき層が形成される。
したがって、そのような電極を用いることにより、円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度のめっき処理によって形成することが可能となる。
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の基本思想とその実施の形態を説明する。
図中、図１は、本発明による円筒体内面のめっき方法の第１の基本思想を説明するための概略断面図である。
この図から明らかなように、めっきを施そうとする円筒体１の内面２には、先端側に小径部３が、また、基端側に大径部４がそれぞれ設けられている。その小径部３と大径部４との間は、めっき処理時にその部分に電流が集中することのないように、滑らかにつながれている。小径部３は、その内面に薄いめっき層５を形成する部分であり、大径部４は、その内面に厚いめっき層６を形成する部分である。
【００１０】
円筒体１の内面２にそのように軸線方向に厚さの異なるめっき層５，６を形成しようとするときには、薄いめっき層５を形成する部位に対向する小径の電極部７と、厚いめっき層６を形成する部位に対向する大径の電極部８とを有する異径電極９を用いる。その電極９の小径電極部７と大径電極部８との径の差は、円筒体１の内面２の小径部３と大径部４との径の差よりも大きくされている。また、その電極９の小径電極部７と大径電極部８との間の接続部１０は、形成される薄いめっき層５と厚いめっき層６とのつながり部分が滑面となるように、ほぼ円錐状とされている。
そのように形成された電極９を、その小径電極部７が円筒体１の小径部３に対向し、大径電極部８が円筒体１の大径部４に対向するようにして円筒体１の軸心部に配置し、それらをめっき液中に浸漬する。その場合、円筒体１はあらかじめ脱脂しておく。そして、電極９を陽極、円筒体１を陰極として、図示しない直流電源から導線１１，１２を介してそれらに通電する。すると、めっき液中の金属イオンが円筒体１の内面２に析出する。したがって、めっき液として例えば硫酸塩のクロム酸液を用いれば、そのめっき液中のクロムイオンが析出して円筒体１の内面２に電解クロム層が形成される。
【００１１】
その場合、電極９の小径電極部７の外面と円筒体１の小径部３の内面との間の距離ｄ_１は、電極９の大径電極部８外面と円筒体１の大径部４内面との間の距離ｄ_２よりも大きくなっている。
本発明者らの研究によれば、クロムめっき浴の基本をなすサージェント浴を用い、浴温度６２℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ^２の条件の下で２２時間めっきしたときの極間距離と膜厚（電着速度）との関係は、図２のようになる。図２に示されているように、陽極と陰極との間の距離（極間距離）が大きくなるにつれて、めっき膜厚は薄くなる。
したがって、上述のように、小径電極部７の外面と円筒体１の小径部３の内面との間の距離ｄ_１が、大径電極部８の外面と円筒体１の大径部４内面との間の距離ｄ_２よりも大きくされていると、その極間距離ｄ_１，ｄ_２の差により、円筒体１の小径部３の内面には薄いめっき層５が形成され、大径部４の内面には厚いめっき層６が形成される。
【００１２】
このようにして、１本の異径電極９を用いることにより、一度のめっき処理で、円筒体１の内面２に軸線方向に膜厚の異なるめっき層５，６を形成することが可能となる。そして、円筒体１の内面２に設ける小径部３と大径部４との径を適切に設定しておけば、そのめっき層５，６の内面は均一の径とすることができる。
【００１３】
ところで、このようにして薄いめっき層５と厚いめっき層６とを形成する場合、そのめっき層５，６の膜厚比、すなわち図１におけるｔ_１／ｔ_２をより大きくしようとすると、極間距離の比、すなわち図１におけるｄ_１／ｄ_２を大きくすることが必要となる。しかしながら、電極９の小径電極部７に流すことのできる電流の大きさには限界がある。一般に、銅電極では、単位面積あたり３A/mm^２以上の電流を流すと、ジュール発熱によるめっき液の劣化や温度上昇による条件の変動などが生じると言われている。そのために、めっき処理に用いる電極９は、その断面積をあまり小さくすることができず、特に小径電極部７における極間距離ｄ_１を大きくすることが難しい。
図３は、そのような問題をも低減させることができるようにした、本発明による円筒体内面のめっき方法の第１実施形態を示す概略断面図である。
【００１４】
図３に示されているように、この場合に用いられる異径電極９１には、その小径電極部７１の中心部に、軸線方向に延びる流通孔２０が設けられている。その流通孔２０は、大径電極部８１側の端部において、半径方向に形成された小孔２１により、電極９１の外周部と連通するようにされている。その他の構成は、図１において説明したものと同様である。
このような孔付き異径電極９１を用いてめっき層を形成する場合にも、図１の場合と同様にして行う。
【００１５】
そのような孔付き異径電極９１を用いると、めっき処理時、めっき液が小径電極部７１の内部にも流入してその内外面に接触するので、ジュール発熱による電極９１の温度上昇が抑制される。したがって、小径電極部７１の断面積を小さくしてその電極部７１における極間距離を増大させることが可能となり、膜厚比の大きいめっき層５，６を形成することができる。
【００１６】
図４は、本発明による円筒体内面のめっき方法の第２の基本思想を説明するための概略断面図である。
この場合には、めっき処理用の電極として異材質接合電極９２が用いられる。その電極９２は、薄いめっき層５を形成する部位に対向する電極部７２を高電気抵抗率材料、例えば鉄（９．８×１０^−６Ωcm、２０℃）によって形成し、厚いめっき層６を形成する部位に対向する電極部８２を低電気抵抗率材料、例えば銅（１．７２×１０^−６Ωcm、２０℃）によって形成して、それらを接合部２２において軸線方向に接合したものである。
このような異材質接合電極９２を用い、図１の場合と同様にして円筒体１のめっき処理を行う。
【００１７】
円筒体内面のめっきを行う場合、軸線方向に延びる電極を用いると、めっき液抵抗と電極抵抗とによる電圧降下のために軸線方向の電流密度分布が生じ、形成されるめっき層の膜厚が軸線方向の位置によって異なってくることが知られている（Ａ．ＷｅｉｓｓｅｌｂｅｒｇａｎｄＳｔａｆｆ，Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，９０，２３５（ｉ９４６））。したがって、上述のような異材質接合電極９２を用いると、高抵抗率材料の電極部７２に対向する円筒体小径部３の内面には薄いめっき層５が形成され、低抵抗率材料の電極部８２に対向する円筒体大径部４の内面には厚いめっき層６が形成される。
【００１８】
このように、この方法によっても、１本の電極９２を用いて一度のめっき処理を行うのみで、円筒体１の内面２に軸線方向に膜厚の異なるめっき層５，６を形成することができる。すなわち、図１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
図５は、図４で説明した基本思想に基づく本発明による円筒体内面のめっき方法の第２実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態においては、図４の場合と同様の、電気抵抗率の異なる材料を軸線方向に接合して形成された異材質接合電極９３が用いられる。その電極９３の高抵抗率材料からなる電極部７３には、図３の小径電極部７１に設けられているのと同様な軸線方向の流通孔２０が設けられている。その流通孔２０は、低抵抗率材料の電極部８３との接合部２２の近傍に設けられる半径方向の小孔２１によって外部と連通するようにされている。
【００２０】
このような孔付き異材質接合電極９３を用い、上述の場合と同様にして円筒体１内面のめっき処理を行うと、高抵抗率材料の電極部７３におけるジュール発熱が抑制されるようになるので、その電極部７３の材料として、図４の場合よりも電気抵抗率の高いものを採用することが可能となる。したがって、形成される薄いめっき層５と厚いめっき層６との膜厚比を更に大きくすることができる。
【００２１】
図６は、本発明による円筒体内面のめっき方法の第３実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態において用いられる電極９４は、前述した第１及び第２実施形態における電極のそれぞれの特徴を組み合わせたものである。すなわち、その電極９４の、薄いめっき層５を形成する部位に対向する電極部７４は高電気抵抗率材料からなる小径のものとされ、厚いめっき層６を形成する部位に対向する電極部８４は低電気抵抗率材料からなる大径のものとされている。そして、それら小径電極部７４と大径電極部８４とは、接合部２２において互いに軸線方向に接合されている。また、その小径電極部７４には、その中心部に軸線方向の流通孔２０が設けられ、大径電極部８４との接合部２２近傍に半径方向の小孔２１が設けられている。
【００２２】
このような孔付き異径異材質接合電極９４を用い、上述の各実施形態と同様にして円筒体１内面のめっき処理を行うと、薄いめっき層５を形成する部位と厚いめっき層６を形成する部位とでは極間距離及び電流密度がともに異なり、さらに、薄いめっき層５を形成する部位におけるジュール発熱が抑制されるので、それらのめっき層５，６の膜厚比を極めて大きくすることが可能となる。
【００２３】
なお、以上の実施形態においては、軸線方向に２段階に膜厚が変化するめっき層を形成する場合についてのみ説明したが、本発明によれば、その膜厚を更に多段に変化させるようにすることもできる。また、膜厚が軸線方向に沿って徐々に変化するめっき層を形成する場合にも本発明を採用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度のめっき処理によって形成することが可能となるので、従来のように最初のめっき処理時における防食作業やめっき処理後の機械加工などが不要となり、その処理作業を大幅に簡易化することができる。また、めっき層を重ね合わせることなく、そのように膜厚の異なるめっき層を形成することができるので、剥離に極めて強いめっき層とすることができる。
そして、円筒体内面の薄いめっき層を形成する部位に対向する電極部に流通孔を設けて、その流通孔を通してめっき液が流れるようにすることにより、ジュール発熱によるめっき液の劣化等が防止されるようになるので、めっき液の膜厚変化をより大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による円筒体内面のめっき方法の第１の基本思想を説明するための概略断面図である。
【図２】その基本思想に基づくめっき方法の原理を説明するための、極間距離と電着速度の変化に対する膜厚の変化量を示す関係図である。
【図３】本発明による円筒体内面のめっき方法の第１実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明による円筒体内面のめっき方法の第２の基本思想を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明による円筒体内面のめっき方法の第２実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明による円筒体内面のめっき方法の第３実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１円筒体
２円筒体内面
５薄いめっき層
６厚いめっき層
７，７１，７２，７３，７４薄いめっき層を形成する電極部
８，８１，８２，８３，８４厚いめっき層を形成する電極部
９，９１，９２，９３，９４電極
２０流通孔

Claims

円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向に延びる電極を配置し、その電極と前記円筒体とをめっき液中に浸漬して、それら電極及び円筒体間に通電することにより、前記円筒体の内面にめっきを施す方法において；
前記電極として、軸線方向に沿い径の異なる部分を有し、その小径電極部に、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔が形成されている孔付き異径電極を用い、一度の処理によって前記円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することを特徴とする、
円筒体内面のめっき方法。
円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向に延びる電極を配置し、その電極と前記円筒体とをめっき液中に浸漬して、それら電極及び円筒体間に通電することにより、前記円筒体の内面にめっきを施す方法において；
前記電極として、電気抵抗率の異なる材料を軸線方向に接合して形成され、その電気抵抗率の高い部分に、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔が形成されている孔付き異材質接合電極を用い、一度の処理によって前記円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することを特徴とする、
円筒体内面のめっき方法。
前記孔付き異材質接合電極の電気抵抗率の高い部分が小径とされていることを特徴とする、
請求項２記載の円筒体内面のめっき方法。