JP4323456B2 - スペーサエキスパンダ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、上下方向波形のスペーサエキスパンダでは波形形状成形加工中に母材に発生するヘヤークラックが窒化処理によってノッチ効果が増長され、スペーサエキスパンダの疲労限界を低下させるという問題もあった。
本願第一の発明であるスペーサエキスパンダは母材には一般的なオーステナイトステンレス鋼を使用する。しかし、これに限られるものではなく、サイドレールとの摺接面に窒化層を形成できるものであり、ギヤ成形により波形形状に成形する際に問題とならない素材であるならば使用することができる。
本願第二、第三の発明はスペーサエキスパンダの製造方法であってスペーサエキスパンダ用線材にNiめっき皮膜形成後に熱処理を施すことを特徴とする。熱処理によってNiめっき皮膜の残留応力が除去され、硬度も下がるので、皮膜が延びやすくなり、次工程のギヤ成形でも皮膜の破断や剥離・欠けが生じず波形形状の角部でも窒化されない。又、熱処理の温度と時間を調整することで拡散層も形成されるので、皮膜の母材への密着性も向上し、次工程のギヤ成形によっても皮膜が剥離したり、欠けたりすることがない。
また、拡散層自体にも窒化防止機能があるので、仮に、めっき皮膜が剥離した場合や窒化前に摩滅したとしても、スペーサエキスパンダ波形形状角部が窒化されることはない。つまり、確実に、窒化による張力バラツキを低減することができる。また、めっき後の皮膜硬さも厳密に管理する必要がないので、電着速度の速いめっき浴、めっき条件を選ぶことができるのでめっき工程の生産性を高めることができる効果もある。
同様に光沢剤で残留応力が高くなるめっき浴は避けたいが、このような支障のない程度の光沢めっき浴は母材の凹凸にも対応するので成膜厚さを薄くできることから望ましい。従って、電着速度の速いスルファミン浴やワット使用が好適である。同様に、めっき浴温度、電流密度は皮膜の展性に支障のない範囲で高速にめっきできる条件を選択することが望ましい。
以下実施例に基づき説明する。
幅:2.2mm、厚さ:0.25mm、端部:0.3RのSUS304材(硬度Hv240)のフープ材をフープ材連続めっき装置にてNiめっきを行った。
めっき工程 フープ材は脱脂→水洗→酸洗→水洗→Niめっき→水洗→乾燥
Niめっき浴 硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 45 g/l
硼酸 30 g/l
めっき条件 浴温 45℃
電流密度 約5A/dm2
時間 1〜10分
めっき方法 平行部が地面に対し垂直となるようにし連続巻き取り両側面にNi陽極を設置した。
巻き取り速度: 0.1〜1m/分
狙いめっき膜厚さ 約10μm、約7μm、約5μm、約3μm、約1μm、約0.5μm
めっき処理が終わったものについて電気炉を用いていれ熱拡散処理を行った。熱処理条件は下記の2条件とした。
(1) 500℃×60分
(2) 500℃×10分
この帯材を通常の成形工程(ギヤ成形方法で局部的な曲げと剪断による耳部成形→コイリングにより真円に連続巻き)を経て、1本ずつのエキスパンダ素材を得た。
得られたこれらスペーサエキスパンダをガス窒化処理炉にて窒化処理を行った。条件は下記の通りである。
窒化温度 580℃
時間 70分
窒化後のスペーサエキスパンダを一定寸法に切断する。
1)断面観察
窒化処理後のスペーサエキスパンダの曲げ部(角部)を目視観察すると共に、剥離や欠けが合ったものについては、切断後、合成樹脂に埋め込み、電子顕微鏡や光学顕微鏡により断面観察を行った。
2)張力測定
作成したスペーサエキスパンダ(例No.7〜No.9、例No.13〜No.15)をn=30本で組合せ張力値を図1の張力測定器を用いて測定し張力バラツキを比較した。
実験結果を表1に示す。
Niめっき皮膜厚さ狙い5μm及び1μmの断面観察写真を図2乃至7に示す。
図2乃至7の顕微鏡写真において、写真中央の帯状の黒い部分はサンプル固定のための合成樹脂部分を示し、この黒い部分に接する母材の外周面の白い部分がめっき層を示す。めっき層の内側の灰色部分は窒素拡散層で、窒素がCrと反応してCrNが生成され母材中のCrが少なくなった部分を示し、その内側の色の薄くなっている層は窒素濃度の低い部分であって、残りは母材そのものを示す。
Niめっき皮膜厚さ狙いが5μmのものは、実際の膜厚は約5.2μmであった。Niめっきのみのものには(図2)には窒化拡散層が形成されているが、500℃×10分の熱処理を施したもの図3及び500℃×60分の熱処理品図4には、窒化拡散層は形成されていなかった。これは熱処理によってNiめっき皮膜の延性が増し、ギヤ成形時にNiめっき皮膜に破断・微細クラック・皮膜欠け等が発生しなかったためである(熱処理を実施しなかったものには、目視で微細なひび割れ様のものが観察された)。
図5、図6、図7はNiめっき皮膜厚さが約1.2μmと薄い場合の窒化処理後の断面写真である。図5は熱処理無し、図6は500℃、10分の熱処理品であるが、共に窒素拡散層が形成されているのが分かる。
イ)めっき厚さが薄い場合には、熱処理によってNiめっき皮膜に延性が生じても、角部では極端にNiめっき皮膜が薄くなったり、皮膜の破断が生じるためか、短時間の熱処理では窒化防止効果としては弱い。
ロ)熱処理時間を長くすることにより、より一層めっき皮膜の延性が良好になり皮膜の破断が起こりにくくなると共に、Ni拡散層が生じて母材への密着性が向上しめっき剥離が発生しないこと、拡散層が窒化防止効果を持つことから、窒化防止がなされていると思われる。
外径φ82.5、厚さ0.4、幅2.3のマスターレールを用いて、組合せオイルリング寸歩を外径φ82.5、厚さ2.0、幅2.8として特開平10−311763号公報に開示される張力測定装置を用いて張力測定を行い、張力バラツキの程度を測定した。設計の組合せ張力値は26.5N狙いである。
図8にNiめっき皮膜5.2μm品の張力値変化を示す。例No.7〜例No.9は窒化後の平均値に変化は見られないが、張力値バラツキが変化している。熱処理を実施することにより窒化後でも張力値バラツキ変化は見られず窒化処理前と同等の張力値バラツキを維持している。
2 平板状線材
3 山部
4 谷部
5 剪断面
6 着座面
7 押圧片部
Claims (1)
- スペーサエキスパンダとスペーサエキスパンダによって支持される一対のレールリングからなる組合せオイルリングのスペーサエキスパンダであって、スペーサエキスパンダは平板状金属によりピストン軸方向波形に形成されて周方向に延伸しており、内周部にはピストン軸方向に母材の剪断より突出して形成され、サイドレールを半径方向外側に押圧する押圧片を有し、該押圧片の母材の剪断面には窒化層が形成されており、該剪断面以外の面は、Ni拡散層を有する膜厚1μm〜7μmのNiめっき皮膜で覆われていることを特徴とする組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ。
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