JPH03267381A - 鋳鉄材料の複合表面処理方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、基地中に黒鉛ををする鋳鉄鋳物の表面に発生
する赤錆の発生を防止する方法に関するものである。

［従来の技術］ 黒鉛を基地中に有する鋳鉄５例えば熱心可鍛鋳鉄１球状
黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄、ねずみ鋳鉄などを冷水、
温水用給排水部品へ適用する場合においては、赤水の発
生防止のために、鋳鉄表面上の赤錆の発生を防止する必
要がある。現在は。

錆びない管継手としてステンレス管継手が使用されてい
るが２価格が高く汎用管継手としては使用しにくい、安
価でステンレス並の防錆性能と金属光沢を示す表面処理
方法の開発が望まれている。

今比　−船釣な耐食、耐摩耗性を示す表面処理方法とし
ては、溶融アルミニウムめっきや窒化処理や無電解Ｎｉ
−Ｐめっき等が知られている。また、ガス用継手には溶
融亜鉛めっきが施されている。

また、米国特許登録７１−７４ｆ３６６Ｓ／４７号とし
て溶融塩電解処理と呼ばれる脱スケール。

脱黒鉛処理方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 表面に黒鉛を葡する鋳鉄表面への防錆効果は。

亀裂やピンホールの無い皮膜を金属表面上へ形成するこ
とによって錆の発生を防ぐものであるのに対し、該鋳鉄
表面に黒鉛が存在すると黒鉛に妨害されて該鋳鉄表面上
に表面処理皮膜が完全に形成されず１局部的に露出せる
基地との間に局部電池が構成されることによって赤錆が
生じることを明らかにした。従って、溶融アルミニウム
めっきや窒化処理や無電解Ｎｉ−Ｐ４つき等は、基地中
に黒鉛を有する鋳鉄に対する各々単独の処理では防錆を
目的とした表面処理法としては完全なものとはいえない
。

また、ガス用継手には溶融亜鉛めっきが施されるが、防
錆性能を保証するためにＪＩＳ規格では最低７０μｍ以
上の厚い膜厚を指示している。従って上記ガス用継手は
、めっき処理を施した後に。

ネジ切り加工しているためにネジ部の防錆には効果がな
い。

米国特許登録７ｌ−７４６６ｆ３Ｓ７４７号のものは鋳
鉄表面の脱黒鉛処理方法として知られているが、これは
鋳鉄のロウ付けの際の濡れ性を改善するための前処理方
法として利用されており、防錆効果を改善するための無
電解Ｎｉ−Ｐめっき処理の前処理としての検討はなされ
ていない。

さらに、従来の前記各種の表面処理方法では。

例え防錆効果が得られたとしても処理表面の色が黒色も
しくは灰色であり、防錆効果を持ちかつステンレス並の
金属光沢を必要とするものへの適用には無理がある。

本発明の目的は、防錆効果をもち、かつ銀白色の金属光
沢を付与する表面処理方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために本発明においては。

ます、溶融塩電解処理法によって表面処理皮膜の形成を
妨害する鋳鉄表面から約５０μｍ程度の深さまでの表面
に露出した黒鉛を除去した後に該鋳鉄表面上に防錆効果
を持たせるために無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を行い、該
鋳鉄表面にＮｉ　−Ｐ化合物層を約１０μｍ〜３０μｍ
程度形成する。さらに大気雰囲気中でもって６００°Ｃ
以上の試料温度て熱処理を施すことによって該試料表面
とＮｉ−Ｐ被覆層との界面にＦｅ−Ｎｉの拡散皮膜を０
゜５μｍ〜３０１１ｍ程度形成させる。即ち、溶融塩電
解処理でもって防錆皮膜の形成を妨害する鋳鉄表面上の
黒鉛を除去することによって該鋳鉄表面全体への均一で
完全な防錆皮膜の形成を可能にしたものである。しかし
ながら、この様な熱処理を施すことによってＮｉ　−Ｐ
の表面処理皮膜表面は酸化されて当初の銀白色の金属光
沢を失ってしまう、そこで１本処理表面上に銀白色の金
属光沢を付与する目的で再度無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜
を５μｍ〜２０μｍ程度被覆する。従来、無電解Ｎｉ　
−Ｐめっき皮膜を一度熱処理したものは表面に生じるＮ
ｉの酸化皮膜のためにその上には重ねて無電解Ｎｉ　−
Ｐめっきは出来ないと考えられていたが、今回機械的手
法もしくは化学的手法９例えば乾式ホーニング、液体ホ
ーニング、もしくは水素還元熱処理等でもって１表面に
形成されたＮｉの酸化皮膜を除去して新しい表面を露出
させた後に、該表面上に再度無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理
を行うことで上記問題を解決した。

さらにＮｉ　−Ｐの皮膜の密着性を向上させる目的で大
気中で最外部に被覆されためっき皮膜の金属光沢が保持
される４００°Ｃ以下の温度で熱処理を施す、また大気
中で３００℃以上の熱処理を行うと該めっき皮膜が酸化
されて金属光沢が無くなり色斑が生じることから、３０
０°Ｃ以上の熱処理は不活性ガス雰囲気中１例えばＡｒ
ガスやＮ２ガス中で行う。

脱炭処理、脱黒鉛処理工程は、省略することも可能であ
る。

［作用コ 基地中に黒鉛を保育する鋳鉄表面への単独の表面処理で
は完全な防錆効果を示さなかったものが。

表面処理皮膜の形成を妨害する鋳鉄表面の黒鉛を除去し
た後に無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施し、その後、拡散熱処
理でもって鋳鉄表面に拡散層を形成することによって完
全な防錆効果を発揮させ、さらにその処理皮膜の上に表
面を美麗にする目的で無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を薄く
被覆することにを特徴とする本発明の複合表面処理を施
すことによって、優れた防錆効果を示すとともにその外
観は銀白色のステンレス並の金属光沢を保持できる優れ
たものである。なお、無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の厚さ
が５μｍ以下の被覆では金属光沢を示さす基地の色が該
めっき皮膜を通して現れる。

［実施例コ 本発明の表面処理方法の一例として以下の実施例に従っ
て説明する。

本実施例方法は、　（イ）脱黒鉛処理、　（ロ）第１次
無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理、　（ハ）拡散熱処理、　（
ニ）酸化皮膜除去工程、　（ポ）第２次無電解Ｎｉ−Ｐ
めっき処理、　（へ）皮膜の安定化熱処理の工程からな
る。以下各工程を詳細に説明する。

（イ）溶融塩電解処理による脱黒鉛処理工程まず、前処
理として試料表面の黒鉛を除去する目的で、水酸化ナト
リウムと中性塩類とからなる浴温度４６０°Ｃのアルカ
リ性酸化還元浴中に該試料を浸漬し、電解処理により該
試料表面を清浄にする。電解手順は（１）該試料を陰極
に保持して還元作用により該試料表面の砂及び酸化皮膜
を除去する。　（２）該試料を陽極に保持して酸化作用
により該試料表面の黒鉛を塩浴剤との反応で除去する。

　（３）前記（２）の工程で該試料表面に生じる酸化皮
膜を該試料を再度陰極に保持することにより還元作用に
て除去する。

その後、空冷及び水冷にて室温まで冷却したのち、約８
０°Ｃの湯にて洗浄する。

（ロ）第１次無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理工程前記（イ）
の工程が完了した試料を脱脂処理。

酸洗い処理等の工程を少なくとも１回以上施して表面を
清浄、活性化したのち該試料表面に耐食性及び耐摩耗性
を付与する目的で該試料表面に無電解Ｎｉ−Ｐめっき処
理を施し、Ｎｉ−Ｐの非晶質層を５μｍ〜３０μｍ程度
形成する。

（ハ）拡散処理工程 前記（ロ）の処理工程が終了後に試料表面温度６５０℃
でもって約１時間大気雰囲気中で拡散熱処理を施し１表
面処理皮膜と該鋳鉄表面との界面に約０．　５μｍ以上
のＦｅ−Ｎｉの均一な拡散層を形成する。

（ニ）酸化皮膜除去工程 ２２０番のグリッドでもって乾式ホーニング処理を実施
を行い、前記（ハ）の工程でＮｉ　−Ｐ皮膜の表面近傍
に形成されるＮｉの酸化皮膜を除去する。

（ホ）第２次無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理工程試料表面に
銀白色の金属光沢を付与する目的で。

前記（ニ）の工程が完了した試料を脱脂処理、酸洗い処
理等の工程を少な（とも１回以上施して表面を清浄、活
性化したのち該試料表面に無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を
約５〜２０μｍ程度の膜厚で施す。

膜厚５μｍ以下では基地の色が透けて見えるために金属
光沢を得ることが出来ず、また２０μｍ以上では総合皮
膜厚さが厚くなり使用できない。

（へ）皮膜の安定化熱処理工程 試料表面のＮｉ−Ｐめっき皮膜と基地との密着性を向上
させる目的で、前記（ボ）の工程が終了したのち約２０
０℃の温度で約１時間大気雰囲気中で熱処理を施す。

以上のような複合表面処理を施すことにより。

鋳鉄表面に全体で約５０μｍ以下の膜厚で、防錆性能を
もちかつ銀白色の金属光沢を存する表面処理皮膜を形成
することが可能になる。

このように防錆効果を有する表面処理の皮膜厚さを、総
合膜厚で５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下に抑え
ることにより、ネジ加工部などの組合せ精度等が問題に
なる部分への適用が可能になる。

第１図は、上記実施例に従って処理された試料の表面処
理皮膜状況を示したものであるが、鋳鉄表面に露出して
いた黒鉛が除去された跡の穴に表面処理皮膜が侵入して
いる様子を示している。また、皮膜そのものも連続性を
保っている。

第２図は、上記実施例における脱黒鉛処理工程（イ）を
省略した試料における表面処理皮膜の状況を示したもの
であるが、鋳鉄表面に露出している黒鉛の上部には表面
処理皮膜が形成されに＜＜。

黒鉛によって皮膜が不連続６になっている様子を示して
いる。

第３図は、水温１０℃の水道水に１週間浸漬した際の１
２個の試料表面に生じる赤錆の平均発生状況を示したも
のであるが、脱黒鉛処理を施さずに無電解Ｎｉ−Ｐめっ
き処理を施した試料Ａでは。

金属光沢は維持されるものの試料表面に錆が生じたのに
対し、脱黒鉛処理を施さずに無電解Ｎｉ　−Ｐめっき処
理及びｆ３５０℃における拡散熱処理を施した試料Ｂ並
びに脱黒鉛処理後に無電解Ｎｉ　−Ｐめっき処理及び６
５０°Ｃにおける拡散熱処理を施した試料Ｃでは、錆の
発生が大幅に低下するものの金属光沢が消滅してしまう
、一方１本発明の試料りでは、　１週間浸漬したのちも
錆の発生はほとんど認められず１表面の金属光沢も試験
開始当初の状態を維持している。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように２本発明による複合表面処
理方法を、ステンレスよりも価格的に安価な鋳鉄鋳物に
適用して２表面に生じる赤錆の発生を防止でき、かつ銀
白色のステンレス並の金属光沢を維持することが可能に
なり、現在錆びない管継手として使用されている高価な
ステンレス管継手の代替品として、また赤水の発生が問
題になる冷水や温水用の給排水用部品等への適用が可能
になる。

第１次無電解Ｎｉ　−Ｐめっき層 Ｆｅ−Ｎ拡散層 黒鉛 Ｆｅ基地 めっき不連続部

【図面の簡単な説明】

第１図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施した後。 無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を２度施した試料の表面処理
皮膜状況を示したもの。 第２図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施さずに。 無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を２度施した試料の表面処理
皮膜と黒鉛の関係を示したもの 第３図は、水温１０″Ｃの水道水に１週間浸漬した際の
試料表面に生じる赤錆の平均発生状況と金属光沢の状況
を示したものである。 １：第２次無電解Ｎｉ　−Ｐめっき層 第 ■ 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．（イ）無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を皮膜厚さ１０μ
   ｍ以上施す工程，（ロ）６００℃以上の試料表面温度で
   もって試料の肉厚に応じた時間に亘り，大気雰囲気中で
   熱処理を施す工程，（ハ）該鋳鉄系材料の処理表面上に
   再度無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を５μｍ以上の膜厚で被
   覆する工程からなることを特徴とする鋳鉄材料の複合表
   面処理方法。
2. ２．前記（イ）の工程の前に基地中に黒鉛を有する鋳鉄
   材料を溶融塩電解処理により表面の脱黒鉛処理を行う工
   程を追加することを特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料
   の複合表面処理方法。
3. ３．前記（イ）の工程もしくは請求項２記載の工程の前
   に熱処理による脱炭処理工程を追加することを特徴とす
   る請求項１記載の鋳鉄材料の複合表面処理方法。
4. ４．前記（ハ）の工程によって形成した表面処理皮膜を
   ４００℃以下の試料表面温度でもって試料の肉厚に応じ
   た時間に亘り，大気雰囲気中で熱処理を施すことを特徴
   とする請求項１記載の鋳鉄材料の複合表面処理方法。
5. ５．前記（ハ）の工程によって形成した表面処理皮膜を
   ３００℃以上の試料表面温度でもって試料の肉厚に応じ
   た時間に亘り，酸素と置換した不活性ガス雰囲気中で熱
   処理を施すことを特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料の
   複合表面処理方法。