JP6484586B2 - 電鋳材の製造方法及び構造物の製造方法 - Google Patents
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また、特許文献2記載の物品は、ニッケル比率の小さい層と大きい層の厚さが、それぞれ1〜500μm、ニッケル比率の小さい層と大きい層との比率の差が1〜20wt%であるが、引張強度が600〜700MPaと小さく、用途が制限されると共に、施工が煩雑でコストが掛かるという問題があった。
前記ニッケル−コバルト合金めっき液に、陰極として導電材料からなる基材を、陽極として前記コバルト板及びニッケル板を、それぞれ配置し、前記基材と前記コバルト板との間に前記第1の電源を接続すると共に、前記基材と前記ニッケル板との間に第2の電源を接続して、それぞれ電流を流し、前記基材の表面に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成して電鋳材を製造するに際し、
前記電鋳材を構成するニッケルとコバルトの割合に応じて、前記基材と前記コバルト板との間に流れる電流と、前記基材と前記ニッケル板との間に流れる電流の比率を設定し、Co含有量が40質量%を超え55質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなり、引張強度が少なくとも1200N/mm2(1200MPa)である前記電鋳材を製造する。
なお、電鋳材の組成を説明する場合、Coの含有量を明記し、残部(Ni及び不可避的不純物)の組成は、Niの含有量として記載することにする。
前記ニッケル−コバルト合金めっき液に、陰極として導電材料からなる基材を、陽極として前記コバルト板及びニッケル板を、それぞれ配置し、前記基材と前記コバルト板との間に前記第1の電源を接続すると共に、前記基材と前記ニッケル板との間に第2の電源を接続して、それぞれ電流を流し、前記基材の表面に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成して電鋳材を製造するに際し、
前記電鋳材を構成するニッケルとコバルトの割合に応じて、前記基材と前記コバルト板との間に流れる電流と、前記基材と前記ニッケル板との間に流れる電流の比率を設定し、Co含有量が30質量%を超え60質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなる前記電鋳材を製造し、更に該電鋳材を前記基材から分離して200〜400℃で熱処理する。
ここで、熱処理の時間は少なくとも0.5時間、例えば、0.5〜48時間であることが好ましい。
なお、電鋳材の厚みは、用途に応じて設定する。
まず、本発明の第1の実施の形態に係る電鋳構造体における電鋳材の作製方法について説明する。なお、電鋳構造体は、Co含有量が40質量%を超え55質量%以下、好ましくはCo含有量が40質量%を超え45質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなり、引張強度が少なくとも1200N/mm2(1200MPa)である電鋳材10を有している。
図1に示すように、電鋳材10の作製では、めっき槽11内に、ニッケルと各種添加剤が溶解したニッケルめっき液を入れ、陰極としてチタン板12を配置し、陽極としてコバルト板13、ニッケル板14をそれぞれ配置する。また、チタン板12とコバルト板13との間に第1の電源15を接続し、チタン板12とニッケル板14との間に第2の電源16を接続する。
なお、ニッケル−コバルト合金めっき液17は、上記の定量的関係に基づいて、ニッケルとコバルトの濃度をそれぞれ調整しためっき液に、各種添加材を溶解させることにより作製することもできる。
なお、ニッケル−コバルト合金めっき液17中には、コバルト板13とニッケル板14からそれぞれ、チタン板12に析出したコバルトとニッケルの重量に相当するコバルトとニッケルが溶解するので、ニッケル−コバルト合金めっき液17中のコバルトとニッケルのそれぞれの含有量は、めっき開始時の含有量に維持される。
電鋳材を200〜400℃で熱処理することにより、電鋳材の組織を変化させないで、電鋳材の内部応力(合金めっき層が形成される際に導入された電着応力)に伴うひずみを除去することができ、電鋳材の機械的性質が改善される。これにより、電鋳材の適用範囲を更に拡大することが可能になる。
なお、電鋳材の作製方法は、第1の実施の形態の電鋳構造体における電鋳材10の作製方法と同様なので、詳細な説明は省略する。これにより、基材表面に合金めっき層を形成することができ、基材表面と一体状態で電鋳材(厚みは用途に応じて設定する)を設けることができる。
なお、基材の表面(電鋳材が設けられる面)には、例えば、ブラスト加工を行って凹凸面を形成するのが好ましい。これにより、基材と電鋳材との間の接合強度を向上させることができる。
また、チタン板12上に、所定材質、所定形状の電着層を形成し、基材として用いることもできる。
また、基材に、例えば、アルミニウム(アルミニウム合金を含む)を使用した場合、基材上に電鋳材を形成した後、基材をニッケル−コバルト合金めっき液から引き上げ洗浄した後に、アルミニウムの融点まで加熱することにより基材を溶融させて電鋳材より除去することができ、あるいは酸溶液又はアルカリ溶液に浸漬することにより基材を溶解させて電鋳材より除去することができ、電鋳材のみから形成されている構造物を容易に作製することができる。
更に、チタン板の代わりに基材を陰極として用い、基材とコバルト板、基材とニッケル板との間にそれぞれ電流を流し、基材上に電鋳材を形成することもできる。
なお、電鋳材を基材の一部に設けた構造物を作製することもできる。
ニッケルめっき液を用いてチタン板上に形成した純ニッケルの電鋳材の熱処理温度と機械的性質(引張強度(N/mm 2 )、0.2%耐力(N/mm 2 )、ビッカース硬度(以下、硬度(Hv)という)、及び伸度(%))との関係を図3に示す。
また、ニッケルめっき液をベースにコバルト含有量を10質量%ピッチで90質量%まで調整した各ニッケル−コバルト合金めっき液を用いてチタン板上に形成したCo10質量%−Ni90質量%〜Co90質量%−Ni10質量%の各電鋳材における、熱処理温度と機械的性質との関係を図4〜図12に示す。
更に、コバルトめっき液を用いてチタン板上に形成した純コバルトの電鋳材の熱処理温度と機械的性質との関係を図13に示す。
特に、電鋳材のコバルト含有量を40質量%を超え45質量%以下では、電鋳材の引張強度、0.2%耐力、及び硬度(Hv)を共に高位にすることができる。
図15から、ニッケル電鋳材(コバルト含有量が0%)及びコバルト電鋳材(コバルト含有量が100%)に対して、コバルト含有量が30質量%を超え60質量%以下の範囲では、200〜400℃で熱処理を行うことにより、引張強度の向上が認められる。そして、Co含有量が40質量%以上60質量%以下の電鋳材では、特に200〜300℃で熱処理を行うことにより、電鋳材の引張強度を1200MPaを超えるレベルまで向上させることが可能であることが分かる。
また、本発明は具体的数字を用いて説明したが、要旨を変更しない範囲で数値限定を外すことができる。
例えば、電鋳構造体を、Co含有量が40質量%を超え55質量%以下、タングステン及びモリブデンをそれぞれ0.1質量%以上5質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなる電鋳材を有する構成とすることができる。また、電鋳構造体を、Co含有量が30質量%を超え60質量%以下、タングステン及びモリブデンをそれぞれ0.1質量%以上5質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなり、200〜400℃で熱処理された電鋳材を有する構成とすることができる。タングステン及びモリブデンをそれぞれ加えることにより、電鋳構造体の硬度及び耐食性を高めることができる。
Claims (4)
- ニッケルめっき液を入れためっき槽内に、コバルト溶出用電極とコバルト板を配置し、該コバルト溶出用電極と該コバルト板との間に第1の電源を接続して電流を流し、前記コバルト板からコバルトを溶出させてニッケル−コバルト合金めっき液を作製した後、
前記ニッケル−コバルト合金めっき液に、陰極として導電材料からなる基材を、陽極として前記コバルト板及びニッケル板を、それぞれ配置し、前記基材と前記コバルト板との間に前記第1の電源を接続すると共に、前記基材と前記ニッケル板との間に第2の電源を接続して、それぞれ電流を流し、前記基材の表面に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成して電鋳材を製造するに際し、
前記電鋳材を構成するニッケルとコバルトの割合に応じて、前記基材と前記コバルト板との間に流れる電流と、前記基材と前記ニッケル板との間に流れる電流の比率を設定し、Co含有量が40質量%を超え55質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなり、引張強度が少なくとも1200N/mm2である前記電鋳材を製造することを特徴とする電鋳材の製造方法。 - ニッケルめっき液を入れためっき槽内に、コバルト溶出用電極とコバルト板を配置し、該コバルト溶出用電極と該コバルト板との間に第1の電源を接続して電流を流し、前記コバルト板からコバルトを溶出させてニッケル−コバルト合金めっき液を作製した後、
前記ニッケル−コバルト合金めっき液に、陰極として導電材料からなる基材を、陽極として前記コバルト板及びニッケル板を、それぞれ配置し、前記基材と前記コバルト板との間に前記第1の電源を接続すると共に、前記基材と前記ニッケル板との間に第2の電源を接続して、それぞれ電流を流し、前記基材の表面に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成して電鋳材を製造するに際し、
前記電鋳材を構成するニッケルとコバルトの割合に応じて、前記基材と前記コバルト板との間に流れる電流と、前記基材と前記ニッケル板との間に流れる電流の比率を設定し、Co含有量が30質量%を超え60質量%以下で、残部がNi及び不可避的不純物からなる前記電鋳材を製造し、更に該電鋳材を前記基材から分離して200〜400℃で熱処理することを特徴とする電鋳材の製造方法。 - 請求項1又は2記載の電鋳材の製造方法において、前記ニッケル−コバルト合金めっき液の作製に際し、前記コバルト板から前記ニッケルめっき液中に溶解させるコバルト量は、予め求めた、ニッケル−コバルト合金めっき液中のコバルト濃度と、該ニッケル−コバルト合金めっき液を用いて作製されるニッケル−コバルト合金めっき皮膜中のコバルト含有量との間の関係に基づいて、前記電鋳材を構成するニッケルとコバルトの割合から決定することを特徴とする電鋳材の製造方法。
- 請求項1記載の前記電鋳材を、予め所定の形状に加工され、その表面を凹凸面とした、前記基材の表面に形成することを特徴とする構造物の製造方法。
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