JPH04365894A - Ｎｉ−Ｗ合金めっき被膜の加熱処理方法およびＮｉ−Ｗ合金めっき被膜を有する通電ロール - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉ−Ｗ合金めっきの
硬さを増加するめっき被膜の加熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、連続めっき装置に用いられる従
来の通電ロール１の断面図である。通電ロール１の鉄鋼
から成る本体２は、軸部３と円筒状のドラム部４とから
成り、各々冷却水のための流路５，６を有している。

【０００３】本体２上にはＮｉめっき７が形成されてお
り、その上にさらにＣｕめっき８が形成されている。ド
ラム部４上のＣｕめっき８上には、さらにＣｒめっき９
が形成されている。

【０００４】実施例で説明するように、通電ロール１の
ドラム部４表面は、被めっき物と接触しており、摺動や
被めっき物の振動が生じると摩耗するため硬いことが好
ましく、そのためにビッカース硬度が９８０であるＣｒ
めっき９が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、連続めっきの高
速化が行われている。高速化を行うために、めっき処理
電流値を向上させることが可能となるような電解溶液組
成の採用が行われている。

【０００６】高速化に適している電解溶液は、腐食性が
強いという特徴を有している。Ｃｒめっき９は耐薬品性
が低く、高速化に適した電解浴液中で腐食され、寿命が
短いため、高速連続めっきには適さない。

【０００７】Ｃｒめっき９に代わって耐薬品性の高いＮ
ｉ−Ｗ合金めっきの使用が検討され、Ｃｒめっき９より
も長寿命であることが確認されている。しかしながらめ
っきされたままの、未処理のＮｉ−Ｗ合金めっきはビッ
カース硬度が６３０と低く、被めっき物との摺動および
被めっき物の振動による摩耗に難点がある。

【０００８】図６は、Ｎｉ−Ｗ合金めっきを真空状態で
１時間加熱処理後の室温におけるビッカース硬度を示す
グラフである。このグラフから、約４００℃から８００
℃までの加熱処理を行えば、Ｎｉ−Ｗ合金めっきはＣｒ
めっき９と同等以上のビッカース硬度を示すようにする
ことができることがわかる。

【０００９】ところが、通常の加熱処理は、Ｎｉ−Ｗ合
金めっき皮膜を有する被めっき物全体を加熱炉の中に入
れることによって行われ、Ｎｉ−Ｗ合金めっき皮膜のみ
に対して加熱処理を行うことはできない。

【００１０】鉄鋼からなる本体２は加工されることによ
って細かい結晶粒子や粒子が引延ばされた繊維状の組織
などを有し、硬さや抗張力などの機械的性質が向上した
状態となっている。またＮｉめっき７とＣｕめっき８も
めっき皮膜であるため結晶粒子が細かく、硬さや拡張力
は高い。このような機械的性質の高い金属素地を加熱す
ると、金属の結晶粒子が大形化して、機械的性質の低下
が生じる。たとえばビッカース硬度２００程度の鉄板（
本体２）を５００℃で加熱処理すればビッカース硬度は
１００程度に低下し、ビッカース硬度約１００の銅めっ
き（８）は、５００℃で加熱処理を行えばビッカース硬
度は約５０に低下する。

【００１１】したがって、通電ロール１を加熱すれば、
Ｎｉ−Ｗ合金めっきのビッカース硬度は向上するけれど
も、Ｃｕめっき９、Ｎｉめっき８、本体２の前記機械的
性質が低下して、通電ロール１として用いることができ
ないという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、被めっき物の加熱による
機械的損傷を抑制して、Ｎｉ−Ｗ合金めっき皮膜のみを
加熱処理することができる、めっき被膜の加熱処理方法
を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、被めっき物上
に形成されためっき被膜を加熱するめっき被膜の加熱処
理方法において、レーザー光を走査して加熱することを
特徴とするめっき被膜の加熱処理方法である。

【００１４】

【作用】被めっき物上に形成されためっき被膜を加熱す
るめっき被膜の加熱処理方法において、レーザ光を走査
することによってめっき被膜の加熱を行う。被めっき物
に入った熱は、被めっき物中に拡散される。

【００１５】

【実施例】図１は後述する連続めっき装置２０に用いら
れる本発明の一実施例である通電ロール１１の断面図で
あり、図２は連続めっき装置２０の側面図である。スト
リップ鋼板（厚さ約０．２〜０．５ｍｍ、幅約１．２ｍ
の鉄板）２１が４個の後述する通電ロール１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ（通電ロール１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄを総称して参照する場合には、参照符号を１
１とする）によって図２の上下方向から挟まれて矢符Ａ
方向に搬送されている。通電ロール１１ａ，１１ｃ間に
は陽極２２ａ，２２ｂが配置されており、通電ロール１
１ｂ，１１ｄ間には陽極２２ｃ，２２ｄが配置されてお
り、陽極２２ａ，２２ｂ間にはノズル２３ａ、陽極２２
ｃ，２２ｄ間にはノズル２３ｂが配置されている。ノズ
ル２３ａ，２３ｂからはめっきを行うための電解溶液流
２４が鉄板２１に向かって噴きつけられている。

【００１６】通電ロール１１の鉄鋼から成る本体１２は
、軸部１３と、円筒状のドラム部１４とから成り、各々
冷却水のための流路１５，１６を有している。

【００１７】本体１２上にはＮｉめっき１７が形成され
ており、この上にさらにＣｕめっき１８が形成されてい
る。Ｃｕめっき１８は、軸部１３上のＣｕめっき１８ａ
とドラム部１４上のＣｕめっき１８ｂとから成る。軸部
１３上のＣｕめっき１８ａの厚さは約１０ｍｍであり、
ドラム部１４上のＣｕめっき１８ｂの厚さは約３ｍｍで
ある。ドラム部１４上のＣｕめっき１８ｂの上には、さ
らに厚さ１００μｍのＮｉ−Ｗ合金めっき１９が形成さ
れている。このＮｉ−Ｗ合金めっき１９は、後述するよ
うにレーザ光によって幅４．５ｍｍの縞状に、縞間隔１
０ｍｍの加熱処理が行われている。

【００１８】通電ロール１１は軸部１３部分において図
示しないブラシを介して電源装置の陰極に接続されてお
り、各陽極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは電源装置
の陽極に接続されている。通電ロール１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄ間を搬送されている鉄板２１表面は、両
極に電圧を印加し、電解溶液流２４を噴きつけることに
よって連続的にめっきされる。

【００１９】図３は、矩形熱源分布を有するレーザ光に
よる照射対称物における入熱状態を説明する図である。 照射対象物の表面に互いに直交するｘ軸とｙ軸とを設定
し、法線方向に沿って、対象物表面外向きにｗ軸を設定
し、内向きにｚ軸を設定する。レーザ光の照射対象物表
面におけるスポット形状を四辺形ｏｐｑｒに想定し、そ
の中心をレーザ中心Ｃである座標原点とする。前記四辺
形ｏｐｑｒの辺ｏｐ，ｑｒの中点をｙ軸、辺ｐｑ，ｒｏ
の中点をｘ軸が通るように設定する。前記四辺形ｏｐｑ
ｒの各点におけるｗ軸方向の座標は、その点におけるレ
ーザ光強度を表す。

【００２０】四角形ｏｐｑｒの辺ｏｐと辺ｑｒとはｘ軸
と平行であり、各々長さ２ａである。前述のようにｙ軸
は辺ｏｐと辺ｑｒとを各々２等分するように直交してい
る。四角形ｏｐｑｒの辺ｐｑと辺ｒｏとはｙ軸と平行で
あり、各々長さ２ｂである。前述のようにｘ軸は辺ｐｑ
と辺ｒｏを各々２等分するように直交している。

【００２１】ｚ軸はＮｉーＷ合金めっき層の深さを示し
ている。

【００２２】数１を用いて、図３に示されるレーザ光照
射対象物内における３次元熱伝導解析を行うことができ
る。

【００２３】

【数１】

【００２４】レーザ光はＮｉ−Ｗ合金めっきで反射する
ため、Ｎｉ−Ｗ合金めっき表面に黒色塗料を塗布するこ
とによって、レーザ光の吸収率を約９８％まで向上させ
た。数１を数値積分に置き換えて行った解析から２ａ＝
２ｂ＝４．５ｍｍ、Ｗ＝１．８ｋＷの矩形熱源分布を有
するレーザ光を用い、走査速度を変更すればドラム部１
４表面に施した厚さ１００μｍのＮｉ−Ｗ合金めっき２
０の受ける熱量を大幅に変更することができることがわ
かった。

【００２５】図４は、レーザ光を用いて加熱処理を行っ
たときの３０ｍｍのＣｕめっきに施したＮｉ−Ｗ合金め
っきの深さによるビッカース硬度の変化の測定結果を示
すグラフである。Ｎｉ−Ｗ合金めっきの厚さは１００μ
ｍである。図４（１）はレーザ光の走査速度が６．６７
ｃｍ／ｓ、図４（２）はレーザ光の操作速度が１３．３
ｃｍ／ｓのときの深さとビッカース硬度との関係を示し
ている。

【００２６】走査速度が６．６７ｃｍ／ｓでは、深さ２
０μｍでビッカース硬度が約６００であり、深さが増す
につれてビッカース硬度がなだらかに増加し、深さ約９
０μｍではビッカース硬度は約１１００を示している。 この場合の走査速度６．６７ｃｍ／ｓは、表面からの深
さ９０μｍにおけるＮｉ−Ｗ合金めっきの温度が１００
０℃となるように数値解析によって選定した。したがっ
て、この場合のＮｉ−Ｗ合金めっきの皮膜の深さ０〜９
０μｍ以内の層は硬化のための好適条件よりも過剰に加
熱されている。過剰の熱は素地の銅に吸収され、素地の
銅のビッカース硬度は初期の９５から７５に低下した。

【００２７】走査速度が１３．３ｃｍ／ｓでは、深さ２
０から４０μｍ付近はビッカース硬度が約８００であり
、深さ４０μｍ以上で増加して深さ８０μｍでビッカー
ス硬度が約１４００を示し、深さ８０μｍ以上ではビッ
カース硬度が低下している。この場合の走査速度１３．
３ｃｍ／ｓは、表面からの深さ８０μｍにおいて、Ｎｉ
−Ｗ合金メッキの温度が７００℃となるように選定した
。この場合の単位面積、単位時間当たりの入熱量は少な
いので、素地の銅のビッカース硬度は初期の９５から８
８に低下したにすぎなかった。

【００２８】いずれにおいても、ビッカース硬度はＣｒ
めっきが有する９８０を超えており、硬質、耐薬品性の
耐摩耗皮膜として用いることができる。

【００２９】このめっき層においては、走査速度が８．
３３ｃｍ／ｓから１３．３ｃｍ／ｓでＣｒめっきより硬
いＮｉ−Ｗ合金めっきを得ることができ、Ｎｉ−Ｗ合金
めっき直下の素地のＣｕめっきの硬さ低下は、ビッカー
ス単位で７〜１５以内に留めることができた。走査速度
を１．６７ｃｍ／ｓと低くするとＮｉ−Ｗ合金めっきの
下層であるＣｕめっきは過熱されてビッカース硬度は５
４まで低下した。走査速度が１３．３ｃｍ／ｓより高い
とＮｉ−Ｗ合金めっきの厚さ方向の温度分布幅が大きく
なり、深さ方向の膨張率の違いから熱衝激応力が生じ、
被加熱部に割れや素地からの剥離が生じた。

【００３０】Ｎｉ−Ｗ合金めっきのビッカース硬度はＮ
ｉ−Ｗ合金めっきの形成条件によって異なり、また厚さ
を変化させると好適加熱条件も異なるため、レーザ光の
出力や照射幅、および走査速度や照射部の間隔はそれぞ
れに応じて選ばれる。

【００３１】以上のように本実施例に従えば、被めっき
物に加熱による機械的性質の大きな低下を生ぜしめるこ
となく、Ｎｉ−Ｗ合金めっきのみをレーザ光によって加
熱硬化処理することが可能である。

【００３２】本実施例においては、通電ローラに関して
説明したけれどもこれに限られるものではなく、被めっ
き物が加熱処理によって劣化する場合のＮｉ−Ｗ合金め
っきの加熱処理に広く使用することができる。たとえば
、鍛造用の金型にも好適に用いられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、Ｎｉ−Ｗ合金めっきの
硬度を向上させる加熱処理をレーザ光走査により行うた
め、加熱処理を行うことによって被めっき物に熱の影響
を与えることが極めて少なく、Ｎｉ−Ｗ合金めっきを加
熱処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である通電ロール１１の断面
図である。

【図２】連続めっき装置２０の側面図である。

【図３】矩形熱源分布を有するレーザ光による照射対称
物における入熱状態を説明する図である。

【図４】レーザ光を用いて加熱処理を行ったときのＮｉ
−Ｗ合金めっきの深さとビッカース硬度との関係を示す
グラフである。

【図５】連続めっき装置に用いられる従来の通電ロール
１の断面図である。

【図６】Ｎｉ−Ｗ合金めっきの加熱処理温度とビッカー
ス硬度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１　　通電ロール １２　　本体 １９　　Ｎｉ−Ｗ合金めっき

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被めっき物上に形成されためっき被膜
   を加熱するめっき被膜の加熱処理方法において、レーザ
   ー光を走査して加熱することを特徴とするめっき被膜の
   加熱処理方法。