JPH04143292A - アルミニウム合金のメッキ方法 - Google Patents

アルミニウム合金のメッキ方法

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JPH04143292A
JPH04143292A JP26621990A JP26621990A JPH04143292A JP H04143292 A JPH04143292 A JP H04143292A JP 26621990 A JP26621990 A JP 26621990A JP 26621990 A JP26621990 A JP 26621990A JP H04143292 A JPH04143292 A JP H04143292A
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JP
Japan
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plating
aluminum alloy
film
alloy
test piece
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JP26621990A
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Ryoji Okada
亮二 岡田
Akihiko Yamamoto
明彦 山本
Toshihiro Yamada
山田 俊宏
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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〕 本発明はアルミニウム合金のメッキ方法に関する。
〔従来の技術〕
アルミニウム合金は軽量、高強度と優れた特性をもつた
め、各種産業に多量に使われている。しかし、各種の優
れた特性に比べ、硬度は比較的低く、耐摩耗性に欠ける
ため、摺動部への利用は困難とされてきた。そのため、
摺動部品への適用を目的として、アルミニウム合金の表
層を硬化し耐摩耗性を付与する各種表面改質法が検討さ
れている。
各種表面改質法の内、Cr、NiおよびN i −P等
の電解および無電解硬質メッキは、耐摩耗性。
生産性に優れるため、工業的に広く用いられている方法
である。
なお、レビュー・アルミニウム、&472の第173項
から180項(Rev、 All+++、 Na472
 + p173〜180 (1978))において、A
lllSi合金にFe−3nメッキ処理を行うことが論
じられている。また、素形材、voQ、28.Nα2の
第11項から19項(1987)において。
アルミニウム合金にSiC分散のN1−Pメッキを行う
ことが論じられている。さらに、特開昭58−2800
0号公報において、Ni−5iC電解メッキを行うまえ
に、被膜の接着性を高める目的でZn−Niの無電解メ
ッキを行うことが論じられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は被膜と下地であるアルミニウム合金との
接着性、特に、金属組織内にSi相をもつS1含有率の
高いA Q −S i合金との接着性について考慮がさ
れておらず、被膜のはく離、あるいは接着不良部分を起
点とした被膜の破壊が生じる問題があった。
本発明の目的は、下地であるアルミニウム合金、特に、
Si含有量率の高いAl−Si合金上に、接着力の強い
被膜をメッキ法で形成することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明はメッキ膜の接着性
を低減する酸化膜を、不活性ガスのイオンあるいは原子
照射によって取り除き、メッキ膜と接着性の優れる物質
の薄膜を形成したものである。
また、下地金属が81含有率の高いAl2−5i合金の
場合、メッキ膜の接着性を低減する表層のSi相を変質
させるため、不活性ガスのイオン、あるいは原子照射に
よって酸化膜を取り除き、活性化させた後、金属薄膜を
被覆し、シリサイドを形成し、メッキ膜との接着性を増
したものである。
あるいは、レーザ照射によって表面を加熱、急冷するこ
とによって、上記のSi相を微細化させ、メッキ膜との
接着性を増したものである。
〔作用〕
アルミニウム合金において、メッキ膜の接着性を低減さ
せるのは主に酸化膜である。アルミニウムは活性な金属
であるため、酸化膜を除去した状態で、大気中で取り扱
うことは不可能である。従って、メッキ処理に先立ち、
大気中で取り扱ってもメッキ膜の接着を低下させない物
質を、下地に対し接着性良くコーティングしておくこと
は、メッキ膜の接着性を増すことに有効である。コーテ
ィングに先立って行う不活性ガスによるアルミニウム合
金のスパッタリングは、表面の酸化膜を除去し活性化さ
せるため、その後にコーティングする薄膜の接着性を高
める働きをする。
また、Si含有率の高いAl2−3i合金の場合に限る
と、メッキ膜の接着性を低減させるのは。
主にSi相である。従って、メッキ処理を施す面のSi
相を、他の物質でコーティングするかあるいは、超微細
化することは、メッキ膜の接着性を増すために有効であ
る。コーティングに先立って行う不活性ガスによるスパ
ッタリングは、母相のアルミニウム及びSi相の表面を
活性化させ、その後に形成するコーティング薄膜との接
着性を高める働きをする。特に、Si相は活性化のため
容易に81化合物を形成し、メッキ膜の接着性に対する
悪影響が低減する。また、アルミニウム合金の表層をレ
ーザ照射によって加熱、急冷すると。
S1相が著しく微細化し、メッキ膜の接着性に対する悪
影響が低減する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図、第2図により説明す
る。
第1図は本実施例に用いた装置の概略を示す。
1は真空容器、2はゲートバルブ、3はガス導入端子、
4は電流導入端子、5はスパッタコーティング用ターゲ
ット(以後、ターゲットと称す)、6は試験片、本実施
例ではAQ−20wt%Si合金を用いた。7は放電用
電極、8は直流定電圧電源、9は電極の切換えスイッチ
である。
第2図は1本発明による試験片6の組織変化(断面)を
示す模式図である。10はSi初晶部分、11はAQ−
3iの共晶部分、12は酸化膜、13は不活性ガス、本
実施例ではスパッタ効率を考慮し、Arイオンを用いた
。14は金属薄膜、本実施例ではFeを用いた。15は
メッキ膜、本実施例ではN1−P無電解メッキを用いた
まず、試験片6を装置内に設置する。前述のように、本
実施例ではAQ−20wt%Si合金を用いた。試験片
設置後、装置内をIXLO−’Paまで真空排気する。
真空排気後、特殊フィルタによってOz、N20を50
PPBまで除去した高純度Arガスを、ガス導入端子3
から導入する。本実施例ではArガス圧を0.01〜0
.ITorrとした。
ガス封止後、まず、電極7を陽極、試験片6を陰極とし
て、両極間に直流電圧を印加し、グロー放電を発生させ
る。本実施例では、両極間の電圧は400〜600vと
した。
試験片6は、Si初晶11とA Q −S i共晶10
から成る組織をしており、表面には極く薄い酸化膜12
が存在する。グロー放電で加速したAr+イオンは、同
状態の試験片表面をスパッタしく第2図(a))、表面
の酸化膜を取り除き活性化させる(第2図(b))。本
実施例では、試験片6のAr+スパッタ時間を1〜2h
rとした。
Ar+スパッタ後、切換えスイッチ9によって、電極7
とターゲット5との間に直流電圧を印加し、グロー放電
を発生させる。なお、極性は電17が陽極、ターゲット
5が陰極である。また、前述のように1本実施例ではタ
ーゲットとして、99.99%のFeを用いた。Ar+
イオンでスパッタされたFe原子は、対向する試験片6
上に堆積し、薄膜14を形成する(第2図(C))。試
験片6表面は事前のAr+スパッタによって活性化して
いたため、Feスパッタ膜14は、スパッタ中の加熱に
よって下地のAQ、特に、Siと界面で反応し、強固な
接着状態を得る。なお、本実施例では。
Fe膜厚を1〜2μmとした。
以上の処理を行った後、試験片6を装置から取り出し、
無電解N1−Pメッキ処理を施し、N1−pメッキ膜1
5を被覆する(第2図(d))。
N1−Pメッキ膜は、接着性の相性の良いFe上に形成
されるため、強固な接着状態を得る。さらに、メッキ膜
のはく離の起点となりやすいSi相がFeによって覆わ
れているため、摺動によってはく離を生じることがない
。なお、本実施例ではメッキ膜厚を10〜30μmとし
た。
次に本発明の他の実施例を第3図によって説明する。
第3図は、AQ−Si合金表面の81相をレーザ照射に
よって超微細化する手順を、AQ−Si合金の断面組織
で示した模式図である。16はレーザ光、17はレーザ
照射によって加熱、急冷してSi相が微細化した急冷層
である。
まず、不活性ガスを吹き付けながら、AQ−Si合金表
面にレーザ光を走査する。本実施例では不活性ガスとし
てAr、AQ−Si合金としてAQ−20wt%S1、
レーザとしてYAGパルスレーザを用いた。また、レー
ザ光の照射条件は、ビーム径は約1園、エネルギは1パ
ルス当り10〜50J、パルス幅は0.1〜1ms  
、繰り返し数は1〜l0PPSとした。
レーザ照射によって、AQ−Si合金表層は一度溶解し
、急冷凝固する。急冷のためS1初晶は成長せず、微細
2分散化した状態となる(第3図(a))。その後、無
電解N1−Pメッキ処理を施し、N1−Pメッキ膜15
を形成する(第3図(b))。メッキ膜の接着性を低減
するSi相が微細化されているため、メッキ膜の接着は
強固となり、摺動によってはく離を生じることがない。
なお、本実施例ではメッキ膜として無電解のN1−Pメ
ッキを用いたが、電解メッキでも。
Ni、Crメッキでも同様の効果が得られる。また、メ
ッキ処理に先立って行ったFe薄膜のコーティングは、
本実施例ではスパッタリング法を用いたが、真空蒸着で
も効果は変わらない。また薄膜の材質としてはFeに限
らず、後のメッキ材質との組み合せによって適当な材質
を選択すれば良い。さらに、本実施例ではYAGパルス
レーザを用いたが、Si相を微細化できる加熱源であれ
ば、C○2レーザであってもよく、特に制限はない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、アルミニウム合金表面を不活性ガスイ
オンによってスパッタし、活性化した状態で薄膜をコー
ティングすると、メッキ膜の接着性を低減する酸化膜或
いはSi相が表面層から除かれるため、後に形成するメ
ッキ膜の接着性を増すことができる。
また、レーザ光を照射して、アルミニウム合金の表層を
加熱、急冷すると、メッキ膜の接着性を低減するSi相
が微細化するため、後に形成するメッキ膜の接着性を増
すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例であるアルミニウム合金表
層をイオンスパッタした後、薄膜をコーティングした装
置の縦断面図、第2図は本発明の一実施例によるアルミ
ニウム合金の断面組織の変化を示す説明図、第3図は、
本発明の他の実施例によるアルミニウム合金の断面組織
の変化を示す説明図である。 4・・・電流溝端子、5 スパッタターゲット、6・試
験片、7・・・電極、8・・・直流定電圧電源、9・・
・切換スイッチ、10・・・Si初晶、11・・・AQ
−3i共晶、13=Ar+イオン、14− F e薄膜
。 ・・N1−P無電解メッキ膜、 16・・ レーザ光、 ■ 7・・・急冷層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.アルミニウム合金に電解および無電解メッキ法によ
    つて被膜を形成する方法において、 メッキを施す前に不活性ガスのイオン、もしくは、原子
    を照射し、前記アルミニウム合金の表面を清浄化した後
    、真空蒸着、もしくは、スパッタリングにより薄膜を被
    覆することを特徴とするアルミニウム合金のメッキ方法
  2. 2.アルミニウム合金に電解および無電解メッキ法によ
    つて被膜を形成する方法において、 メッキを施す前に、レーザ光を照射し、アルミニウム合
    金表面層を一度溶解することを特徴とするアルミニウム
    合金のメッキ方法。
  3. 3.請求項1または2において、前記アルミニウム合金
    をアルミニウムとシリコンを含む合金とするアルミニウ
    ム合金のメッキ方法。
  4. 4.請求項1または2のアルミニウム合金を、原子比率
    で11.3%以上のシリコンを含む合金とするアルミニ
    ウム合金のメッキ方法。
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