JPH02282494A

JPH02282494A - 電気メッキ時の水素ぜい性防止方法

Info

Publication number: JPH02282494A
Application number: JP10516089A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Matsunaga; 松永　繁春; Fujio Maruno; 丸野　富士雄
Original assignee: SHIMONOSEKI MEKKI KK
Current assignee: SHIMONOSEKI MEKKI KK
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1990-11-20
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2704230B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気メッキ時の水素ぜい性防止方法に係り、
より詳細には、高張力鋼等への電気メンキ時に生じる水
素吸蔵による水素ぜい性を防止するための電気メッキ時
の水素ぜい性防止方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、電気メッキは、鉄鋼材料の防蝕対策として広範囲
な分野で使用されている。

しかし、亜鉛メッキやカドニウムメッキ等は、メッキ時
に水素が発生し、該水素が素材である鉄鋼材料などの金
属中にか混入し、該水素を吸蔵した金属をぜい化させる
ことが知られている。

そこで、今日では、かかる水素ぜい性を、メ。

生処理後に、２００℃ｘ数時間の熱処理、すなわち、ベ
ーキング処理（脱水素熱処理）することで防止するよう
にしている。すなわち、第３図に示すようにメッキ処理
工程と、クロメート処理工程の間にベーキング処理工程
を介在させることで水素ぜい性を防止するようにしてい
る。

ところで、該ベーキング処理は、電気メッキを自動ライ
ンで処理する場合、メッキ直後、メッキ部品（素材）を
ラインより外してベーキング炉内にセットし替え、所定
時間の高温熱処理を行うことで実施されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した処理の場合、次のような問題が指摘さ
れている。すなわち、 ■　高温熱処理に長時間かかるので、メッキ処理効率が
低下する。

■　亜鉛メッキには、後工程としてクロメート処理工程
を行なう必要があり、その際にベーキング炉から部品を
取り出し再びクロメート処理ラインに組み込まなければ
ならず、処理手数が煩雑になる。

■　安価なメッキとされている亜鉛メッキがコスト高と
なる。

従って、ベーキング処理工程をメッキ処理の自動ライン
に組み込み難いのが実情である。

そこで、本発明者は、メッキ時に生ずる水素ぜい性のメ
カニズムを究明するため、第４図（ａ）（ｂ）に示すよ
うな、■酸化スケールのない素材についてのアルカリ浴
ライン、■酸化スケールのある素材についての塩化浴ラ
インにおける各処理工程における水素ぜい化率と水素含
有量について調べた。

ここで、水素含有量を測定する手段としては、第５図に
示すような水素透過装置を用いた。すなわち、反応槽ａ
の中間に試料（素材）ｂを配置して、水素引き抜き便槽
Ｃと水素供給側槽ｄとに分割し、槽ｃ、ｄに、それぞれ
無抵抗電流計ｅ、および電流計ｆを介して対極ｇ、ｈを
吊下し、無抵抗電流計ｅ、電流計ｆ間にガルバノスタッ
トｉとポテンショスタットｊを直列に配置すると共に、
ガルバノスタンドｉとポテンショスタンドｊとの間に試
料（素材）ｂを吊下し、またポテンショスタンドｊより
水素引き抜き便槽Ｃに比較電極ｋを吊下し、さらに無抵
抗電流計ｅに記録計１を接続した構成の水素透過装置を
用い、水素供給側より水素引き抜き側への水素透過電流
曲線を測定することにより試料（素材）中の水素拡散定
数を求め定常透過電流値により、測定する方法を採用し
た。

また、水素ぜい化率を測定する手段としては、第６図（
ａ）に示す水素ぜい化迅速測定器（デルタ・リサーチ社
製、デルタゲージ）を用い、すなわち、走行圧縮バイス
ｍと固定バイスｎ間に、試料（素材）ｂを配置し、走行
圧縮バイスｍを移動させ、該試料（素材）ｂの破断時に
おける走行圧縮バイスｍの移動距離りによって測定でき
るようにした構成の水素ぜい化迅速測定器を用い、試料
（素材）ｂとして、無処理試料についての試料（素材）
ｂの破断時における走行圧縮バイスｍの移動距離Ｌ０と
、水素吸蔵試料についての試料（素材）ｂの破断時にお
ける走行圧縮バイスｍの移動距離Ｌ７を測定し、式（（
ｔ、ｏ　＝ｔ、、　）　／ｌ、ｏ　）×１００により測
定する方法を採用した。

そして、各工程における水素ぜい化率と水素含有量は、
次表のような結果となった。

アルカリ浴ラインの各工程における水素ぜい化率と水素含有量なお、上記試料は、次の作製条件で得た。

なお、試験片としては、次の条件より作製されたものを用いた。

水素ぜい化率試験片の条件なお、上記試料は、次の作製条件で得た。

水素引き抜き試験片の条件以上が、現状ラインのメッキ作業条件で作製した試料の
水素ぜい化率と水素含有量であり、ジンケート浴ライン
において高い水素ぜい化率を示したのはメッキ工程であ
り、６８．７％であった。

また、塩化浴ラインの場合、メッキ工程の水素ぜい化率
は低い値（４，６％）を示したが、前処理工程である酸
洗で、１９．０％となり、水素ぜい性を生じる可能性を
示唆した。このことより、亜鉛メッキ工程における水素
ぜい性は、酸洗工程とジンケート浴を使用した工程で生
じることが確認できた。

このことより、本発明者は、素材としての鉄鋼部材にお
いて、前処理の塩酸が、部品表面のスケール酸化物を除
去する目的とメッキ前の表面活性化のために必須である
ことより、該酸洗による水素吸蔵を防ぐことで水素ぜい
化を防止できる可能性のあることを見出した。

次に、本発明者は、ジンケート浴を使用した工程におけ
る水素ぜい性について、種々、試験、研究をした結果、
素材表面に水素吸蔵防止層を形成させることによって解
決でき、該水素吸蔵防止層として電解研磨処理によって
得られるものが好ましいことを究明した。すなわち、メ
ッキ処理の現状ラインにおける水素ぜい性を検討した処
、アルカリ浴で作製した素材（試料）は、高い水素ぜい
化率を示すにもかかわらず水素含有量が少ない値を示し
、水素ぜい化率と水素含有量との間に相関性が認められ
ず、この要因を検討すると、前述水素引き抜き試験の際
の電解研磨処理が影響するのではないかということを究
明した。

本発明は、上述した点に対処して創案したものであって
、その目的とする処は、高張力鋼等への電気メッキ時に
生じる水素吸蔵による水素ぜい性を防止するための電気
メッキ時の水素ぜい性防止方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そして、上記目的を達成するための手段としての本発明
の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法は、金属表面にメ
ッキをするに際して、該メッキ処理の前段で電解研磨処
理を行うようにした構成よりなる。

また、本発明の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法は、
電解研磨処理に用いる電解液として、クロム酸を含む電
解液を用い、メッキ処理の前段で電解研磨処理を行うよ
うにした構成よりなる。

さらに、本発明の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法は
、金属表面にメッキをするに際して、該メッキ処理の前
段で、電解研磨処理を行い、該金属表面に電解研磨液中
に含有する金属の化合物層を形成させるようにした後、
酸洗処理を経て、上記メッキ処理を行うようにした構成
よりなる。

さらにまた、本発明の電気メッキ時の水素ぜい性防止方
法は、酸洗処理に用いる溶液として、塩酸とポリカティ
オン−アミン誘導体を含有する溶液を用いるようにした
構成よりなる。

〔作用〕

そして、上記構成に基づく、本発明の電気メッキ時の水
素ぜい性防止方法によれば、メッキ処理の前段の電解研
磨工程により、素材（金属）表面にクロム化合物等の金
属化合物層を形成させ、該化合物層によりメッキ時に発
生する水素の金属内部への侵入を防止し、該素材（金属
）の水素ぜい性を防止するように作用する。

また、本発明の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法によ
れば、電界研磨処理をした後、再び、酸洗処理を行った
後、メッキ処理をすることで、メッキ処理の際に発生す
る水素の付着し難くして、その侵入を、より一層防止す
るように作用する。

以上のように、本発明の電気メッキ時の水素ぜい性防止
方法は、メッキ処理の前段で、■電解研磨処理、■電界
研磨処理と酸洗処理を行うようにした点に特徴を存し、
この点によって、メッキ時に発生する水素の金属内部へ
の侵入を防止するためのクロム化合物等の金属化合物層
を形成させ得、また付着条件を排除するという格別な作
用を奏する方法である。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、本発明を具体化した実施例
について説明する。

ここに、第１〜２図は、本実施例を示し、第１図は、メ
ッキ処理の処理工程図、第２図は電解研磨処理を施した
素材表面の分析状況を説明するための分析図である。

本実施例の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法は、電気
亜鉛メッキについて具体化した方法であって、第１図に
示すように、前述した従来例（第４図参照）の溶剤脱脂
処理と酸活性処理との間に電解研磨処理工程を介在させ
た構成よりなる。なお、電解研磨処理工程を除く他の工
程は、従来工程と同様であるので、その説明を省略する
。

そして、電解研磨処理工程は、通常、金属表面の表面処
理として行う電解研磨と同様の手法を採用し、次の処理
条件で実施した。すなわち、・電解液：燐酸と無水クロ
ム酸との混合液（燐酸：１０００＋ｌＩに対して、クロ
ム酸：２００ｇ／ｌの割合）・電流密度：２５Ａ／ｄｍ” ・電解時間：１５分間・電解液温：室　温・素材：５Ｋ−５’Ａ質材（ＨＶ５５０）１００ｘ９ｘ
ｏ、８− の条件で実施した。

そして、上記電解研磨処理を施した素材について、水洗
−酸活性−亜鉛メッキ処理をした後、前述した第６図（
ａ）に示す水素ぜい化迅速測定器による水素ぜい化率は
、０９０％であった。

ここで、電解液として、燐酸（１０００ｍ１）と無水ク
ロム酸（２００ｇ／Ｉ）との混合液を用いたのは１種々
の電解液を用いて、電解研磨処理をすると共に、該処理
をした素材についてメッキ処理を施したものについて水
素ぜい化率を調べた結果による。

すなわち、電流密度、電解時間および電解液温度を、前
述と同一条件で、他の電解液を用いた場合について述べ
ると、■燐酸：　８００ｍｌ、硫酸＝２００ｍｌ、クロ
ム酸：１０ｇ／ｌの混合液を電解液とした場合の水素ぜ
い化率が、２．１％、■燐酸８００ｍ１、硫酸：２００
ｍ１の混合液を電解液とした場合の水素ぜい化率が、１
９．６％、■燐酸：　８００ｍｌ、硫酸：　２００ｗ１
Ｓ蓚酸：４０ｇ／ｌの混合液を電解液とした場合の水素
ぜい化率が、１８．３％であった。

このことより、メッキ処理後における水素ぜい化率を低
く押さえることができるのは、燐酸とクロム酸を含有す
る混合液を電解研磨液とするものが好ましいことが確認
できる。また、他の電解研磨液を用いた場合であっても
、電解研磨処理工程を有しない電気メッキに比べると水
素ぜい化率が低下させることが確認できた。

また、前述した実施例における条件（ｔ＠密度、電解時
間および電解液温度）を変更し、これらによる水素ぜい
化率を調べた処、次のことを確認した。

電解時間が水素ぜい化率に及ぼす影響なお、電流密度：　２５Ａ／ｄｍ”　、電解液温度＝２
０℃の条件で行った。そして、電解時間が６０秒の場合
の水素含有量は、０．ｔｐｐｍ以下となったことを確認
した。

電流密度が水素ぜい化率に及ぼす影響ンにおいては、品物の形状により電流分布が不均一とな
ることを考慮したものであって、電流密度が１５Ａ／ｄ
ｍ”以下で作製した試料の水素ぜい化率は１〜２％と僅
かに水素ぜい性の可能性をしめしたが、２５Ａ／ｄｍ”
以上で作製した試料の水素ぜい化率は０％となり、水素
ぜい性を防止できることが確認できた。

電解液温度が水素ぜい化率に及ぼす影響なお、電解時間
：１５分、電流密度：２５Ａ／ｄｍ”の条件で行った。

そして、液温が、２５℃以下で作製した試料は水素ぜい
化率が０％であったのに対し、５０℃では１％となり、
僅かに水素ぜい性を生じる可能性が示唆された。これは
、高い液温のため電解研磨直後に科学研磨が生じ水素が
素材（試料）中に吸蔵されたことによると考えられる。

そして、この結果より、水素ぜい化率を低くして、水素
ぜい性を防止するための、より好ましい条件は、電解研
磨液として、■燐酸とクロム酸とを含有する混合液を用
い、■電解時間を２分以上とし、■電流密度を２５Ａ／
ｄｍ”以上に設定すると共に、■電解研磨液の温度を２
５℃以下の場合であること力＜６１１認できた。なお、
電解研磨時の素材の表面滅失深さは、２分で約１．５μ
ｍであった。しかし、他の条件であってもよいことは当
然である０例えば、電界液としては、クロム酸を含有す
る溶液であればよいことは明らかである。

ところで、−殻内に鉄鋼材料の水素感受性に及ぼす要因
としては、■機械加工により素材表面に存在する加工変
質層や内部応力および切り欠き的要素を有する表面形態
、■材質、■硬度等とされている。そこで、本実施例に
おける手法で用いた試料について見ると、上記要因の内
、内部応力については熱処理によって除去されており、
また材質、硬度もそれぞれＳＫ５、ＨＶ５５０と一定条
件下で行うと共に、前述した通り、上述電解研磨でのア
ノード溶解に伴う板厚の減少が、電解時間２分で約１．
５μｍであることより、電解研磨前に存在した切り欠き
的な要素を有すると解される亀裂が電解時間２分後にお
いても存在し、また電解時間が１５分の試料においても
通常の鏡面光沢を存する平滑な表面でなく、表面荒さＲ
□８が１５μｍの半球状研磨面を有するものであること
が確認できた。このことより、本実施例における方法で
採用する電解研磨が、メッキ処理の際の水素ぜい性を防
止する要因となるのは、アノード溶解による加工変質層
の除去等の機械的な要因でなく、電解研磨の際に試料表
面にクロム化合物等の化合物層（被膜あるいは吸着層）
が形成され、その層によって水素の侵入が阻止されるも
のと考えられる。

そこで、該化合物層の存在を確認するために、電解研磨
した表面をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）によって分析し
た処、第２図に示す分析結果を得た。そして、この結果
によると、特に、燐酸とクロム酸を含有する電解研磨液
を用いたものにあっては、該化合物層の形成されている
ことが確認できた。また、該化合物層は後工程の酸洗に
おいても消失することのないことも確認できた。なお、
他の電解液を用いた場合にあっても、若干の化合物層が
認められ、水素吸蔵を低くすることができることが確認
できた。

また、上記電界研磨処理をした後、酸洗処理（酸活性）
を行った処、水素ぜい化率、水素含有量が、−層像下し
た。すなわち、その溶液として、１０％塩酸にインヒビ
ターとして、ポリカイオン−アミン誘導体を含有する溶
液を用い、酸洗処理をした処、水素ぜい化率、水素含有
量の低下を認めた。これは、電界研磨処理によって発生
した化合物層への水素の付着条件を軽減したことによる
ものと考えられる。なお、併せて、該溶液による酸洗処
理を電界研磨処理前にも行ってもよい。

ところで、上述した実施例においては、メッキ処理とし
て亜鉛メッキを中心として説明したが、カドニウムメッ
キ等についても同様に実施できることは明らかである。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく
、本発明の要旨を変更しない範囲内において変形実施で
きるものを含む。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明の電気メッキ時
の水素ぜい性防止方法によれば、メッキ処理の前段で電
解研磨処理、または電界研磨処理をした後に酸洗処理を
して、素材（金属）表面にクロム化合物等の化合物層を
形成させるようにしているので、該化合物層によりメッ
キ時に発生する水素の金属内部への侵入を防止すること
ができるという効果を有する。

従って、本発明によれば、従来のメッキ処理の場合と異
なり、該メッキ処理で吸蔵した水素除去のためのベーキ
ング処理を省略できるので、メッキ作業を効率的に行え
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は、本実施例を示し、第１図は、メッキ処理
の処理工程図、第２図は電解研磨処理を施した素材表面
の分析状況を説明するための分析図、第３〜４図は従来
のメッキ処理の処理工程図、第５図は水素透過装置の概
略構成図、第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）は折り曲げ試験の
説明をするための説明図である。特　許　出願人　　下関鍍金株式会社代理人　弁理士　　吉　村　博　文第１図（ミ）（ｂ）第３図図面の１・、１第２図Ｂｏ。結合エネル”；−（ｅＶ）第４図ｆ４５図手続補正書（方式）％式％発明の名称電気メッキ時の水素ぜい性防止方法３゜補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　山ロ県下関市長府港町７番１３号名　称　　
　下関鍍金株式会社代表取締役　岩　佐　　博４、代理人住所山口県吉敷郡小郡町高砂町２番１１号６゜平成　１年　７月２５日（発送臼）補正の対象図面の第２図補正の内容第２図を、別紙の通り、鮮明に描いたものに補正します
。第６図（ミン（′ｌｏ）（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属表面にメッキをするに際して、該メッキ処理
の前段で電解研磨処理を行い、該金属表面に電解研磨液
中に含有する金属の化合物層を形成させるようにしたこ
とを特徴とする電気メッキ時の水素ぜい性防止方法。
（２）電解研磨処理に用いる電解研磨液として、クロム
酸を含む電解研磨液を用いる請求項１に記載の電気メッ
キ時の水素ぜい性防止方法。
（３）金属表面にメッキをするに際して、該メッキ処理
の前段で、電解研磨処理を行い、該金属表面に電解研磨
液中に含有する金属の化合物層を形成させるようにした
後、酸洗処理を経て、上記メッキ処理を行う請求項１に
記載の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法。
（４）酸洗処理に用いる溶液として、塩酸とポリカティ
オン−アミン誘導体を含有する溶液である請求項３に記
載の電気メッキ時の水素ぜい性防止方法。