JPH04259395A - 歯車 - Google Patents
歯車Info
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- JPH04259395A JPH04259395A JP1877991A JP1877991A JPH04259395A JP H04259395 A JPH04259395 A JP H04259395A JP 1877991 A JP1877991 A JP 1877991A JP 1877991 A JP1877991 A JP 1877991A JP H04259395 A JPH04259395 A JP H04259395A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、歯車に関し、詳細には
、表面を電気Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材
よりなる歯車に関する。
、表面を電気Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材
よりなる歯車に関する。
【0002】
【従来の技術】歯車は動力を伝達する機械部品であり、
自転車、自動車及び航空機等に広く用いられている。歯
車は伝達能力が高く、耐摩耗性に優れると共に、ピッチ
ング、剥離、疲労亀裂等の生じないことが重要である。
自転車、自動車及び航空機等に広く用いられている。歯
車は伝達能力が高く、耐摩耗性に優れると共に、ピッチ
ング、剥離、疲労亀裂等の生じないことが重要である。
【0003】従来、かかる歯車としては、各種炭素鋼を
高周波焼入や火焔焼入等により表面硬度を高めたものが
使用されている。又、軽量化のためAl合金よりなる歯
車が使用されているが、該歯車は強度が低く、耐摩耗性
が悪い。そこで、近年、軽量化の要請に応えるため、A
l合金より強度が高く、炭素鋼に較べて低比重のチタン
合金よりなる歯車(チタン合金歯車)の採用が検討され
始めている。
高周波焼入や火焔焼入等により表面硬度を高めたものが
使用されている。又、軽量化のためAl合金よりなる歯
車が使用されているが、該歯車は強度が低く、耐摩耗性
が悪い。そこで、近年、軽量化の要請に応えるため、A
l合金より強度が高く、炭素鋼に較べて低比重のチタン
合金よりなる歯車(チタン合金歯車)の採用が検討され
始めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のチタン合金
歯車は、チタン合金よりなるので軽量であるが、その反
面チタン合金特有の欠点である耐摩耗性及び耐焼付性が
悪いという問題点があり、実用するにはその改善が必要
である。
歯車は、チタン合金よりなるので軽量であるが、その反
面チタン合金特有の欠点である耐摩耗性及び耐焼付性が
悪いという問題点があり、実用するにはその改善が必要
である。
【0005】そこで、上記チタン合金の耐摩耗性及び耐
焼付性を改善すべく、チタン合金の表面をP含有量:1
0wt% の無電解Ni−Pめっき層で被覆して硬度を
高める試みが成されている。又、該めっき層のめっき応
力の解消法として、ショットピーニング或いはホーニン
グ加工を施して残留応力を付与する方法等が提案されて
いる。かかる方法によれば耐焼付性は改善されるが、こ
れらはいづれもチタン合金の耐摩耗性を改善し得ないこ
と、及び、耐表面疲労性が充分でないことが実験により
判明した。更に、Ni−Pめっき後、300〜400
℃で1時間程度加熱してめっき層の硬度をHv:900
程度に高めた場合、却って耐摩耗性が劣化することも判
った。
焼付性を改善すべく、チタン合金の表面をP含有量:1
0wt% の無電解Ni−Pめっき層で被覆して硬度を
高める試みが成されている。又、該めっき層のめっき応
力の解消法として、ショットピーニング或いはホーニン
グ加工を施して残留応力を付与する方法等が提案されて
いる。かかる方法によれば耐焼付性は改善されるが、こ
れらはいづれもチタン合金の耐摩耗性を改善し得ないこ
と、及び、耐表面疲労性が充分でないことが実験により
判明した。更に、Ni−Pめっき後、300〜400
℃で1時間程度加熱してめっき層の硬度をHv:900
程度に高めた場合、却って耐摩耗性が劣化することも判
った。
【0006】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は前記従来のチタン合金歯
車の有する耐摩耗性の問題点を解消し、低比重であり且
つ耐焼付性に優れると共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性
に優れた歯車を提供しようとするものである。
れたものであって、その目的は前記従来のチタン合金歯
車の有する耐摩耗性の問題点を解消し、低比重であり且
つ耐焼付性に優れると共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性
に優れた歯車を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のような構成の歯車としている。即ち、本
発明に係る歯車は、表面を電気Ni−Pめっき層で被覆
したチタン合金材よりなる歯車であって、前記チタン合
金材の表面をRa:0.5 μm 以上且つ PPI5
0:130 以上にすると共に、前記Ni−Pめっき層
をビッカース硬度Hv:400 以上、厚み:10〜
500μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%にし
たことを特徴とする歯車である。
に本発明は次のような構成の歯車としている。即ち、本
発明に係る歯車は、表面を電気Ni−Pめっき層で被覆
したチタン合金材よりなる歯車であって、前記チタン合
金材の表面をRa:0.5 μm 以上且つ PPI5
0:130 以上にすると共に、前記Ni−Pめっき層
をビッカース硬度Hv:400 以上、厚み:10〜
500μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%にし
たことを特徴とする歯車である。
【0008】
【作用】本発明に係る歯車は、前記の如く、表面を電気
Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材よりなるので
、当然に前記従来のチタン合金歯車と同様に軽量である
と共に焼付性に優れている。
Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材よりなるので
、当然に前記従来のチタン合金歯車と同様に軽量である
と共に焼付性に優れている。
【0009】しかも、前記チタン合金材の表面をRa:
0.5 μm以上且つ PPI50:130 以上にす
るようにしているので、そのアンカー効果によりチタン
合金材と電気Ni−Pめっき層とを強固に密着し得て該
めっき層の剥離が生じ難いものである。ここで、Ra及
び PPI50は周知の如く表面粗さ測定の結果得られ
る表面粗さ等の表面状態を示す数値であって、Raは中
心線平均粗さであり、 PPI50は基準レベル:50
μinchとしたときの1inch当りのピーク数(即
ち、peak per inch )である。かかるR
a及び PPI50について上記の如く数値限定してい
るのは、Ra:0.5 μm 未満又は/及び PPI
50:130 未満ではチタン合金材とめっき層との密
着性が不充分となってめっき層剥離の可能性が生じるか
らである。
0.5 μm以上且つ PPI50:130 以上にす
るようにしているので、そのアンカー効果によりチタン
合金材と電気Ni−Pめっき層とを強固に密着し得て該
めっき層の剥離が生じ難いものである。ここで、Ra及
び PPI50は周知の如く表面粗さ測定の結果得られ
る表面粗さ等の表面状態を示す数値であって、Raは中
心線平均粗さであり、 PPI50は基準レベル:50
μinchとしたときの1inch当りのピーク数(即
ち、peak per inch )である。かかるR
a及び PPI50について上記の如く数値限定してい
るのは、Ra:0.5 μm 未満又は/及び PPI
50:130 未満ではチタン合金材とめっき層との密
着性が不充分となってめっき層剥離の可能性が生じるか
らである。
【0010】更に、前記Ni−Pめっき層をHv(ビッ
カース硬度):400以上、厚み:10〜500 μm
、P含有量:0.5 〜7.0wt%にしているので
、その耐摩耗性は極めて優れている。これは種々実験し
た結果得られた下記知見に基づくものである。
カース硬度):400以上、厚み:10〜500 μm
、P含有量:0.5 〜7.0wt%にしているので
、その耐摩耗性は極めて優れている。これは種々実験し
た結果得られた下記知見に基づくものである。
【0011】即ち、歯車は使用時に歯車同士が、或いは
、歯車と駆動用チェーン等とが、接触面圧:数10〜数
100kgf/mm2で接触し、離れることを繰り返す
ので、歯車の表面はかかる面圧の変化による一種の疲労
(表面疲労)を受ける。従って、歯車の摩耗はかかる疲
労が関与した摩耗であって、摩耗と疲労との相乗効果に
より剥離を伴いながら材料表面が減少する結果生じるも
のであるという知見が得られた。
、歯車と駆動用チェーン等とが、接触面圧:数10〜数
100kgf/mm2で接触し、離れることを繰り返す
ので、歯車の表面はかかる面圧の変化による一種の疲労
(表面疲労)を受ける。従って、歯車の摩耗はかかる疲
労が関与した摩耗であって、摩耗と疲労との相乗効果に
より剥離を伴いながら材料表面が減少する結果生じるも
のであるという知見が得られた。
【0012】一般に材料の疲労特性と靱性とは密接な関
係があり、靱性を向上すると疲労強度が高まって耐疲労
性が向上するが、硬度を高め過ぎるとその反面靱性が低
下して耐疲労性が劣化する。又、通常の摩耗は材料の硬
度を高めると向上する。故に、歯車の耐摩耗性を向上す
るには、チタン合金材表面のNi−Pめっき層の硬度を
高めるだけでは良くなく、硬度及び靱性をバランス良く
向上させることが必要であって、チタン合金材表面のN
i−Pめっき層を、Hv:400 以上、厚み:10〜
500μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%に
すると耐摩耗性を大幅に向上し得ることが判った。又、
耐表面疲労性も大幅に向上し得ることが判った。
係があり、靱性を向上すると疲労強度が高まって耐疲労
性が向上するが、硬度を高め過ぎるとその反面靱性が低
下して耐疲労性が劣化する。又、通常の摩耗は材料の硬
度を高めると向上する。故に、歯車の耐摩耗性を向上す
るには、チタン合金材表面のNi−Pめっき層の硬度を
高めるだけでは良くなく、硬度及び靱性をバランス良く
向上させることが必要であって、チタン合金材表面のN
i−Pめっき層を、Hv:400 以上、厚み:10〜
500μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%に
すると耐摩耗性を大幅に向上し得ることが判った。又、
耐表面疲労性も大幅に向上し得ることが判った。
【0013】そこで、前記の如くNi−Pめっき層をH
v:400 以上、厚み:10〜 500μm 、P含
有量:0.5 〜7.0wt%にするようにした。故に
、該Ni−Pめっき層により歯車の耐摩耗性及び耐表面
疲労性を極めて優れたものにし得る。尚、上記の如く数
値限定している理由は次の通りである。Hv:400
未満では硬度が低過ぎて耐摩耗性が低下し、耐摩耗性が
不充分となる。厚みが10μm 未満ではめっき層自体
の強度が弱くて歯車同士、或いは、歯車と駆動用チェー
ン等の高接触面圧下での接触による疲労に耐えることが
難しくなり、 200μm 超では高価なNiの増大に
よる経済性の低下を招く他、めっき層の重量が増大して
歯車の軽量化を果し難くなる。P含有量が0.5 wt
% 未満ではめっき層の硬度が不充分となって耐摩耗性
が低下し、耐摩耗性が不充分となり、7.0wt%超で
はめっき層の靱性が不充分となって耐疲労性が劣化し、
その結果耐摩耗性が不充分となるからである。
v:400 以上、厚み:10〜 500μm 、P含
有量:0.5 〜7.0wt%にするようにした。故に
、該Ni−Pめっき層により歯車の耐摩耗性及び耐表面
疲労性を極めて優れたものにし得る。尚、上記の如く数
値限定している理由は次の通りである。Hv:400
未満では硬度が低過ぎて耐摩耗性が低下し、耐摩耗性が
不充分となる。厚みが10μm 未満ではめっき層自体
の強度が弱くて歯車同士、或いは、歯車と駆動用チェー
ン等の高接触面圧下での接触による疲労に耐えることが
難しくなり、 200μm 超では高価なNiの増大に
よる経済性の低下を招く他、めっき層の重量が増大して
歯車の軽量化を果し難くなる。P含有量が0.5 wt
% 未満ではめっき層の硬度が不充分となって耐摩耗性
が低下し、耐摩耗性が不充分となり、7.0wt%超で
はめっき層の靱性が不充分となって耐疲労性が劣化し、
その結果耐摩耗性が不充分となるからである。
【0014】以上の説明から明らかな如く、本発明に係
るコイルバネは、低比重であり且つ耐焼付性に優れると
共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性に優れたものであって
、優れた耐久性の確保及び軽量化の要請に充分に応え得
るようになる。
るコイルバネは、低比重であり且つ耐焼付性に優れると
共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性に優れたものであって
、優れた耐久性の確保及び軽量化の要請に充分に応え得
るようになる。
【0015】尚、前記チタン合金材の表面をRa:0.
5 μm 以上且つ PPI50:130 以上にする
には、NH4F・HFや NaF・HF等の弗酸塩によ
り化学エッチングすればよい。かかるエッチング後は表
面スマット除去のための燐酸、硫酸溶液中での電解処理
や、弗酸等による活性化処理をすることが望ましい。
5 μm 以上且つ PPI50:130 以上にする
には、NH4F・HFや NaF・HF等の弗酸塩によ
り化学エッチングすればよい。かかるエッチング後は表
面スマット除去のための燐酸、硫酸溶液中での電解処理
や、弗酸等による活性化処理をすることが望ましい。
【0016】前記電気Ni−Pめっき層は、歯車のチタ
ン合金材の全表面に被覆して設けてもよいし、歯車同士
が接触する部分、或いは歯車と駆動用チェーン等とが接
触する部分だけに設けてもよい。但し、より軽量化を図
るには、耐摩耗性が問題となる必要最小限の部分だけに
被覆する方が有効であって望ましい。
ン合金材の全表面に被覆して設けてもよいし、歯車同士
が接触する部分、或いは歯車と駆動用チェーン等とが接
触する部分だけに設けてもよい。但し、より軽量化を図
るには、耐摩耗性が問題となる必要最小限の部分だけに
被覆する方が有効であって望ましい。
【0017】
【実施例】熱間加工、伸線加工、時効処理等を経て、チ
タン合金材よりなる円筒状試験片を製作し、これを脱脂
、水洗、弗酸塩による化学エッチング、水洗、弗酸によ
る活性化処理した後、電気Ni−Pめっきを施してNi
−Pめっき層を被覆せしめた。尚、このめっきは、 N
iSO4・6H20:200g/ l、 NiCl2・
6H20:50g/l、H3PO3:4〜40g/l、
H3PO4:50g/l、H3BO3: 0.5〜3g
/l、サッカリン:0.1〜1.0 g/lの組成から
なる浴温:60±5℃、pH:1±0.5 のめっき浴
を用い、該浴をエアー攪拌し、電流密度を5〜30A/
dm2 にして行った。上記チタン合金の組成(種類)
、Ni−Pめっき層のP含有量及び厚み、めっき後のコ
イルバネの加熱条件を表1に示す如く変化させた。
タン合金材よりなる円筒状試験片を製作し、これを脱脂
、水洗、弗酸塩による化学エッチング、水洗、弗酸によ
る活性化処理した後、電気Ni−Pめっきを施してNi
−Pめっき層を被覆せしめた。尚、このめっきは、 N
iSO4・6H20:200g/ l、 NiCl2・
6H20:50g/l、H3PO3:4〜40g/l、
H3PO4:50g/l、H3BO3: 0.5〜3g
/l、サッカリン:0.1〜1.0 g/lの組成から
なる浴温:60±5℃、pH:1±0.5 のめっき浴
を用い、該浴をエアー攪拌し、電流密度を5〜30A/
dm2 にして行った。上記チタン合金の組成(種類)
、Ni−Pめっき層のP含有量及び厚み、めっき後のコ
イルバネの加熱条件を表1に示す如く変化させた。
【0018】次いで、上記Ni−Pめっき層被覆後のチ
タン合金材よりなる円筒状試験片について、表面層の硬
さ測定及び耐摩耗性試験を行った。尚、耐摩耗性試験は
、上記円筒状試験片同士を円筒面で接触させながら回転
し、面圧応力(ヘルツ応力):200kgf/mm2、
回転速度(周速度):60〜100m/min、すべり
率:−70〜+40、潤滑油:モービル油使用の条件で
行い、5×107 回転後の試験片の表面状況を肉眼観
察して耐摩耗性を評価した。
タン合金材よりなる円筒状試験片について、表面層の硬
さ測定及び耐摩耗性試験を行った。尚、耐摩耗性試験は
、上記円筒状試験片同士を円筒面で接触させながら回転
し、面圧応力(ヘルツ応力):200kgf/mm2、
回転速度(周速度):60〜100m/min、すべり
率:−70〜+40、潤滑油:モービル油使用の条件で
行い、5×107 回転後の試験片の表面状況を肉眼観
察して耐摩耗性を評価した。
【0019】上記硬さ測定及び耐摩耗性試験結果を表1
に示す。表1において、実験 No.1〜13のものは
本発明の実施例に係るものであり、一方実験No.14
〜18のものは比較例に係るものである。いづれの場
合もHv:400 以上であるが、比較例に係る実験N
o.14 〜15のものはP量:10wt% であって
高いため、又、No.16 〜18のものはNi−Pめ
っき層を被覆していないため、耐摩耗性が悪くて非常に
劣っている。
に示す。表1において、実験 No.1〜13のものは
本発明の実施例に係るものであり、一方実験No.14
〜18のものは比較例に係るものである。いづれの場
合もHv:400 以上であるが、比較例に係る実験N
o.14 〜15のものはP量:10wt% であって
高いため、又、No.16 〜18のものはNi−Pめ
っき層を被覆していないため、耐摩耗性が悪くて非常に
劣っている。
【0020】これらに対し、本発明の実施例に係る実験
No.1〜13のものは耐摩耗性に優れている。尚、
基材のチタン合金とNi−Pめっき層との耐剥離性につ
いては、実験No.1〜13のもの及び No.14〜
15のものはいづれも優れて充分なものであった。
No.1〜13のものは耐摩耗性に優れている。尚、
基材のチタン合金とNi−Pめっき層との耐剥離性につ
いては、実験No.1〜13のもの及び No.14〜
15のものはいづれも優れて充分なものであった。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明に係る歯車は前述の如き構成を有
し作用をなすものであるので、低比重であり且つ耐焼付
性に優れると共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性に優れて
おり、そのため耐久性に優れた軽量な歯車として使用し
得る。従って、自転車、自動車及び航空機用等の歯車と
して好適に使用し得、その軽量化を果し得ると共に、耐
久性を大幅に向上し得るようになるという効果を奏する
ものである。
し作用をなすものであるので、低比重であり且つ耐焼付
性に優れると共に、耐摩耗性及び耐表面疲労性に優れて
おり、そのため耐久性に優れた軽量な歯車として使用し
得る。従って、自転車、自動車及び航空機用等の歯車と
して好適に使用し得、その軽量化を果し得ると共に、耐
久性を大幅に向上し得るようになるという効果を奏する
ものである。
【0023】本発明に係る耐摩耗性Ni−Pめっきは、
低荷重域において使用されているAl合金製歯車等にお
いては、現行のアルマイト処理等に十分代替し得る。又
、軽量化に対する寄与は期待できないが、浸炭焼入れに
代る耐摩耗性と美観を兼備しているため、現行鋼製歯車
への耐摩耗且つ装飾めっきとして有用であることは言う
までもない。
低荷重域において使用されているAl合金製歯車等にお
いては、現行のアルマイト処理等に十分代替し得る。又
、軽量化に対する寄与は期待できないが、浸炭焼入れに
代る耐摩耗性と美観を兼備しているため、現行鋼製歯車
への耐摩耗且つ装飾めっきとして有用であることは言う
までもない。
Claims (1)
- 【請求項1】 表面を電気Ni−Pめっき層で被覆し
たチタン合金材よりなる歯車であって、前記チタン合金
材の表面をRa:0.5 μm 以上且つ PPI50
:130 以上にすると共に、前記Ni−Pめっき層を
ビッカース硬度Hv:400 以上、厚み:10〜 5
00μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%にした
ことを特徴とする歯車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1877991A JPH04259395A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 歯車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1877991A JPH04259395A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 歯車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04259395A true JPH04259395A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=11981122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1877991A Pending JPH04259395A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 歯車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04259395A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002340140A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-11-27 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | 軽量波動歯車装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5077233A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-06-24 | ||
JPS5250733A (en) * | 1975-10-21 | 1977-04-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Preparation of sleeve |
JPS61170594A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-08-01 | Shinko Kosen Kogyo Kk | チタンまたはチタン合金への貴金属めつき方法 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP1877991A patent/JPH04259395A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5077233A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-06-24 | ||
JPS5250733A (en) * | 1975-10-21 | 1977-04-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Preparation of sleeve |
JPS61170594A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-08-01 | Shinko Kosen Kogyo Kk | チタンまたはチタン合金への貴金属めつき方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002340140A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-11-27 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | 軽量波動歯車装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19951011 |