JPH0364492A - 耐応力腐食割れ性に優れためっき処理部材 - 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］ 本発明は耐応力腐食割れ性に優れためっき処理部材に係
り、特に、応力が負荷された状態で腐食環境下て使用さ
れる継手金具、各種配管材や自動車部品等の処理部材上
にめっきを形成した耐応力腐食割れ性に優れためっき処
理部材に関するものである。

［従来の技術］ Ｃｕ−Ｚｎ系合金や、＠量のＰ、Ａｓ、Ｓｂなどを含有
したＣｕ合金は、機械的特性、加工性、経済性に優れる
ことから、例えは、継手金具、ガス用配管材や自動車部
品等に多く用いられている。

これらの継手金具、ガス用配管材や自動車部品は、腐食
環境下て使用されることか多いため、使用に際しては耐
食性を付与すへくその表面にＮｉめっきやＣｒめっきが
施される。しかし、近時においては、上記継手金具、ガ
ス用配管材や自動車部品はより過酷な腐食環境下で使用
されることか多くなり、ＮｉめつきやＣｒめつきよりも
より耐食性を向上させためっきを施すことが試みられて
いる。

ところで、耐食性を向上させためっきに関する技術とし
ては、一般的には装飾品に対して適用されている次の技
術か知られている。

■Ｓを含まない半光沢Ｎｉめっきの上に、Ｓを含む光沢
めっきを行うもの（二層Ｎｉめっき７去）　。

■■の二層Ｎｉめっきの中間に、Ｓを多く含む光沢Ｎｉ
めっきを介在させたもの（三層ＮｉめっきＺ去）　。

■Ｎｉめっき層中に無機質微粒子を分散させ、その上に
Ｃｒめっきを行い、Ｃｒめっきに微小多孔性を生ぜしめ
て耐食性を向上させたもの（マイクロポーラスＣｒめっ
き７去）。

上記■〜■のめつきは過酷な腐食環境下においても優れ
た耐食性を示すが、上記■〜■のめつき法を、継手金具
、ガス用配管材や自動車部品に施した場合には、継手金
具、ガス用配管材や自動車部品に、短時間で応力腐食割
れが発生してぃた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、過酷な腐食環境下においても優れた耐食性を有すると
ともに、耐応力ｇ食割れ性に１量れためっき処理部材を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、処理部材上に、第１のめっき層として硬さＨ
ｖ　８０以下のＣｕめっき層を、第２のめっき層として
Ｓ含有量か０．０３％以下のＮｉめっき層を、第３のめ
っき層としてＳを０．０５％以上含有するＮｉめっき層
を、さらに第４のめっき層として層の厚みが０５μｍ以
上のＣｒめっき層を順次形成したことを特徴とする耐応
力腐食割れ性に優れためっき処理部材である。

［作用］ 以下に本発明の作用および詳細な構成を本発明をなすに
際して得た知見とともに説明する。

まず、本発明者は、めっきの下地である継手金具、ガス
用配管材や自動車部品に割れが発生する原因を探究した
ところ以下の知見を得た。

上記継手金具類は、使用状態において継手締付は時に６
００〜９００Ｋｇ−ｃｍのトルクがかけられることから
、継手金具の先端部に応力が集中し、そのためにめっき
層に、クラックが生ずる。

かかる応力が負荷された状態で上記継手金具類を腐食環
境下に置くと、クラックが下地に達している場合には極
めて短時間に応力腐食割れが発生し、また、クラックか
下地に達していない場合てあっても、クラック部から腐
食か下地方向に進行し、やはり短時間で応力腐食割れが
発生する。

また、自動車部品については、外部からの負荷応力は継
手金具よりは低いとはいえ、その加工時における応力が
残留応力として残っているため、継手金具の場合と同様
な現象が起こっている。

このように、応力腐食割れの原因の一つは応力が負荷さ
れた時めっき層に生しるクラックにあるとの知見を得た
。

そこで、本発明者は、大きな応力が負荷されてもクラッ
クが生じないか、あるいは生じたとしてもクラックか下
地に到達しないような手段を採用すれば応力腐食割れを
防止し得るのではないかと考え、その手段を幾多の実験
を行うことにより探究した。

その結果、Ｃｕめっき層、　　Ｓを含まないＮｉめっき
層、Ｓを含むＮｉめっき層、Ｃｒめっき層を順次形成し
た４層めっきの構成にすることにより本目的を達成出来
るとの結論に達し、さらに、Ｃｕめっき層を形成した場
合には、Ｎｉめっき層におけるＳ含有量が耐食性、耐応
力腐食割れ性に大きな影響を与えるとの結論を得た。

本発明は以上の知見に基づきなされたものであり、以下
に構成の詳細を述へる。

Ｃｕめっき層は、Ｎｉめっき層やＣｒめっき層に比へ、
柔らかく応力負荷状態においてもめっき層にクラックが
入りにくく、処理部材とＮｉめっき層の間で応力緩衝層
として作用し、さらに、クラックを下地部材に伝播する
のを防止する効果を有している。

Ｓを含むＮｉめっき層は、割れか生した場合に下層のＳ
を含まないＮｉめっき層に対して、犠牲陽極として作用
し、素地方向への腐食の伝播を防止する効果を有してい
る。

本発明は、この様に、Ｃｕめっき層のクラック防止効果
と、Ｓを含むＮｉめっき層の犠牲陽極効果が相乗して応
力腐食割れ性を防止させたところに大きな特徴を有する
。

数値限定理由を以下に述べる。

Ｃｕめっき層は応力負荷時の割れ防止に不可欠なめっき
層てあり、その硬さをＨｖ８０以下とし、その厚みを０
５μｍ以上とする。

Ｃｕめっき層の硬さをＨｖ８０以下とするのは、Ｈｖ８
０を越えると応力負荷時にめっき層に割れを発生しやす
くなるためであり、Ｈｖ８０が割れ発生防止効果を得る
上限であるからである。

Ｃｕめっき層の厚みの下限を０．５μｍ以上としたのは
、０．５μｍか応力の緩衝効果か得られる下限であるか
らである。なお、上限は７μｍとすることが好ましい。

７μｍを越えた場合ても効果か低減するものではないか
、厚みの増加に見合う効果が見られないためである。

なお、過度の応力負荷時においては最適範囲として２〜
７μｍが推奨される。

つきに、第２層のＮｉめっきのＳ含有量を０．０３％以
下、第３層のＮｉめっき層のＳ含有量を０．０５％以上
とするのは、第３層のＮｉめっき層か第２層のめっき層
に対して犠牲陽極として作用するように設定したもので
ある。

第２層のＳ含有量を０．０３％以下としたのは、００３
％を越えると第３ＮのＮｉめっきの犠牲陽極効果かえら
れないためである。第３層のＮｉめっき層のＳ含有量を
０．０５以上としたのは、０．０５％未満ては第３層の
Ｎｉめっき層が、第２層のＮｉめっき層に対して犠牲陽
極効果を果たさないためである。第３層のＮｉめっき層
のＳ含有量の上限は特に規定しないが、Ｓ量が過度に含
有されるとめっき皮膜の延性か低下するため最適範囲と
して０．０８〜０．１５％が推奨される。

つきに、ずへてのめっき厚みの合計は、７〜２０μｍと
することが好ましい。７μｍ未満では犠牲陽極効果およ
び耐食性が７μｍ以上の場合よりは劣るためである。一
方、２０μｍを越えると、全体のめっき厚みが厚くなり
、かえって割れの発生を大きくすることがあるためであ
る。

第２層であるＮｉめっき層、第３層であるＮｉめっき層
の厚みは特に規定しないが、第２層であるＮｉめっき層
を２〜５μｍ、第３層であるＮｉめっき層を３〜７μｍ
、および第４層であるＣｒめっき層を０１μｍ以上とす
ることが望ましい。

なお、本発明の各めっき層の形成条件（めっき７夜、め
っき方７去等）は特に限定されるものではなく、Ｃｕめ
っきについては、例えば硫酸浴、シアン浴、ピロリン酸
浴などか挙げられる。

Ｓを含むＮｉめっき層は、例えばサッカリンやヂオ尿素
など、Ｓを含有する光沢剤を添加したＮｉめっきイ谷で
めっきすることによりマ尋られる。

Ｎ」めっきについては、例えは硫酸浴、スルファミン酸
浴等が挙げられるが、無電解めっきても良い。

また、下地材料となる処理部材には特に限定されないが
、応力腐食性に対して感受性が高い合金、例えば、Ｃｕ
−Ｚｎ系合金や微量のＰ。

Ａｓ、Ｓｂなどを含有したＣｕ合金よりなる部材につい
て適用すればより効果かより顕著となる。

さらに、最終製品に限らず、低い加工度（例えば曲げ力
り工）が与えられる部材について適用することも可能で
ある。

［実施例］ Ｃｕ−４０％Ｚｎの黄銅棒より切削加工したガス用継手
金具を試験材として使用し、溶剤脱脂、電解脱脂、酸洗
の通常行われるめっき前処理を行った後、後述するめっ
きを行った。

めっきした試験材をオス金具とメス金具を組合わせてト
ルク９００Ｋｇ−ｃｍで綿付け、めっき層の割れの有無
を調査するとともに、以下に示すアンモニア雰囲気で２
４〜７２時間の暴露試験を行い、応力腐食割れの有無お
よびめっき表面の腐食状況を調査した。

（めっき条件） ・Ｃｕめっき層（第１のめっき層） ・・組成 ＣｕＳＯ４５Ｈ２０２００ｇ／Ｊ２ Ｈ２Ｓ０，５０ｇ／Ｊｌ Ｃｊ２−　　　５０ｐｐｍ ・・浴温度　　　　４０℃、 ・・電流密度　　　３　Ａ　／　ｄ　ｍ　２・Ｓを含ま
ないＮｉめっき層（第２のめっき層）・・浴組成 ＮｉＳＯ４６Ｈ２０２５０ｇ／１１ ＮｉＣ，１２２６Ｈ２０４５ｇ／ｆＬ Ｈ：ｌ　Ｂ　０３　　　　　　　　３０　ｇ　／ｘ・・
浴温度　　　　　５５℃ ・・電流密度　　　３　Ａ　／　ｄ　ｍ　２・Ｓを含む
Ｎｉめっき層（第３のめっき層）ＮｉＳＯ４６Ｈ２０２
５０ｇ／ｆＶ。

ＮｉＣ立２６Ｈ２０４５ｇ／氾 Ｈ３Ｂ○３３０　ｇ、／ｆＬ ニーシライト＃６１０※　　５　ｍ　ｌ！、　／　ｆＬ
ニーシライト＃６３※　　　１０ｍＪＺ／、Ｉ２※荏原
ニーシライト社製 ・・浴温度　　　　　５５℃ ・・電流密度　　　３　Ａ　／　ｄ　ｍ　２・Ｃｒめっ
き層（第４のめっき層） ・・浴組成 ＣｒＯ２２５０ｇ／ｕ Ｈ２ＳＯ４２５ｇ／１１ ・・浴温度　　　　　４５℃、 ・・電流密度　　３０Ａ／ｄｍ２ （アンモニア試験） デシケータ中に、（アンモニア（２８％）／水）＝　（
２５０ｍｊ２／２５０ｍｆ！、）の濃度のアンモニア水
を入れ、その上に試験材を２４〜７２時間放置し、暴露
試験を行った。応力腐食割れの有無の評価は実体顕微鏡
（Ｘ４０）で行い、外観腐食の評価は目視で行った。

１ 以上の試験結果を第１表に示す。

なお、めっき層の厚みの測定は断面観察にて行い、Ｎｉ
めっき皮膜中のＳ量については、皮膜を熔解後、湿式に
よる定量分析を行った。

第１表において、Ｎｏ、１〜１１は本発明の請求項２に
係る実施例を示す。Ｎｏ、１６〜１８は請求項１に係る
実施例であり、Ｎｏ、１２〜１５は比較例、Ｎｏ、１９
は従来例をそれぞれ示す。

（従来例） Ｎｏ、１９の従来例はＣｕめっき層のないＮｉめっきお
よびＣｒめっき層からなる多層めっきであるため、応力
負荷状態においてめっき層に容易に割れが入り、２４時
間のアンモニア雰囲気暴露で応力腐食割れを生した。ま
た、めっき表面の腐食状況においても、素地に達する大
きな割れが生しるため腐食生成物が多く認められた。

（比較例） 比較例について見ると、Ｎｏ、１２はＣｕめっき層の硬
さか上限（Ｈｖ８０）以上の場合であ２ す、応力負荷時にＣｕめつき層に微小な割れが生し、応
力緩衝層としての効果が得られず、７２時間で応力腐食
割れを生し、表面にわずかな腐食生成物が認められた。

Ｎｏ　１３は第２のＮｉめつき層のＳ含有量が上限以上
の場合であり、Ｃｕめつき層が本発明の範囲内であるた
め、めっき層の割れはないが、第３のＮｉめっき層との
電位差か小さく第３のＮ　ｉめっき層の犠牲陽極効果が
発揮されず、７２時間で割れを生じ、腐食生成物の発生
か認められた。

Ｎｏ　１４は第３のＮｉめつき層のＳ含有量か下限以下
の場合であり、Ｎｏ　１３と同様めっき層の割れはない
が、第２のＮｉめっき層との電位差が小さくなり第３の
Ｎｉめつき層の犠牲陽極効果が発揮されず７２時間で割
れを生じ、腐食生成物が詔められた。

Ｎｏ、１５はＣｕめっき厚みが下限以下の場合であり、
Ｃｕめつきの割れ防止効果が得られず、従来よりは良い
ものの４８時間て応力腐食割れを生した。

（請求項１の実施例） Ｎｏ、１６はＣｕめっき厚みを厚くした場合てあり、効
果としては応力腐食割れ、めっき表面の腐食ともに良好
であり、Ｃｕめっきの厚みが厚くても効果があることを
示している。

Ｎｏ、１７〜Ｎｏ、１８はめっき層の合計厚みか請求項
２の範囲外の場合を示す。合計厚みの薄いＮｏ、１７は
Ｃｕめっきの腐食の影響によりめっき表面の腐食生成物
が他の実施例よりも多く詔ぬられたが、応力腐食割れは
認められなかった。Ｎｏ、１８は合計めっき層の厚みが
厚いため、かえってめっき層の割れが大きくなり、他の
実施例よりは腐食生成物が多少多かったが、応力腐食割
れは認められなかった。

（請求項２の実施例） Ｎｏ、１〜Ｎｏ、１１の実施例（請求項２に係る実施例
）はＣ−ｕめっき厚みおよび合計のめっき厚みが効果的
に構成されており、応力負荷時のめっき層の割れはなく
、耐応力腐食割れ性、めっき表面の耐食性ともに良好て
あった。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されており、ＩＡ埋郡部材Ｃ
ｕ−Ｚｎ合金等の応力腐食割れ感受性の高い材料を用い
た場合てあっても、優れた耐食性を示しつつ、さらに優
れた耐応力腐食割れ性を示す。

５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理部材上に、第１のめっき層として硬さＨｖ８
   ０以下のＣｕめっき層を、第２のめっき層としてＳ含有
   量が０．０３％以下のＮｉめっき層を、第３のめっき層
   としてＳを０．０５％以上含有するＮｉめっき層を、さ
   らに第４のめっき層として層の厚みが０．５μｍ以上の
   Ｃｒめっき層を順次形成したことを特徴とする耐応力腐
   食割れ性に優れためっき処理部材。
2. （２）すべてのめっき層の厚みの合計が７〜２０μｍで
   あることを特徴とする請求項１記載の耐応力腐食割れ性
   に優れためっき処理部材。
3. （３）処理部材は、応力腐食割れ感受性の高いＣｕ合金
   よりなることを特徴とする請求項１または２記載の耐応
   力腐食割れ性に優れためっき処理部材。