JPH0598463A - 複合表面処理方法および複合表面処理された鋳鉄部材 - Google Patents

複合表面処理方法および複合表面処理された鋳鉄部材

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JPH0598463A
JPH0598463A JP25793391A JP25793391A JPH0598463A JP H0598463 A JPH0598463 A JP H0598463A JP 25793391 A JP25793391 A JP 25793391A JP 25793391 A JP25793391 A JP 25793391A JP H0598463 A JPH0598463 A JP H0598463A
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iron member
coating
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Kenji Ito
賢児 伊藤
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基地中、特に表面に鋳物砂や黒鉛を保有する鋳
鉄部材の赤錆の発生を防止する方法および鋳鉄部材を提
供する。 【構成】鋳鉄部材表面の鋳物砂や黒鉛を溶融塩電解処理
により除去した後、その処理皮膜上に一層以上のNiめ
っき皮膜を被覆、その後拡散熱処理を施し、更に必要に
応じ、その上に一層以上の樹脂皮膜を被覆する。 【効果】鋳鉄部材表面の黒鉛や鋳物砂が除去され、欠陥
のない表面処理皮膜がニ層以上にわたり形成され、優れ
た防錆効果を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基地中に黒鉛を有する
鋳鉄部材への赤錆の発生を防止する複合表面処理方法お
よび複合表面処理により防錆された鋳鉄部材に関する。
【0002】
【従来の技術】黒鉛を基地中に有する鋳鉄、例えば黒心
可鍛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄、ねずみ鋳
鉄などの鋳鉄部材を、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、鋳鉄部材
表面上の赤錆発生を防止する必要がある。例えば、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、価格が高く、汎用の管継手としては使用しにくく、
安価でステンレスなみの防錆性能を有する表面処理方法
の開発が望まれている。今日、耐食、耐摩耗性をはかる
ための一般的な表面処理方法としては、溶融アルミニウ
ムめっき、窒化処理、電気Niめっきや無電解Niめっ
き等が知られている。
【0003】従来、鋳鉄部材への表面処理として、特公
昭62−5789号公報には、ねずみ鋳鉄の表面を電解
腐食した後、合成樹脂を含浸焼成して、基材との密着性
を良くする方法の開示があり、また特開昭51−606
39号公報には、鉄系材料にニッケル−アルミナ複合合
金層、ステンレス鋼層を溶射後、シーリング剤として樹
脂を被覆して、基材金属と強固に結合し、耐摩耗性、耐
食性を良くするポンプのケーシングの開示があり、また
特開平2−279826号公報には、鉄系母材上に金属
およびセラミックを順次溶射積層し、その上に樹脂系封
孔材を被覆して、表面の耐摩耗性と耐スリップ性を良く
する、例えばマンホール蓋など用の表面処理の開示があ
る。さらに、米国特許登録71−74666S/47号
には、溶融塩電解処理と呼ばれる脱スケール、脱黒鉛処
理方法の開示がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】表面に黒鉛を有する鋳
鉄部材表面の防錆は、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図るものである。特
に、鋳鉄部材表面に鋳物砂や黒鉛が存在すると、鋳物砂
や黒鉛に妨害されて、鋳鉄部材表面上に表面処理皮膜が
完全に形成されず、局部的に露出する基地との間に局部
電池が構成され、そのため赤錆が生じることを本発明者
は明らかにした。従って、基地中、特に表面に黒鉛や鋳
物砂を有する鋳鉄部材に対し、黒鉛や鋳物砂を除去しな
いで、溶融アルミニウムめっき、窒化処理、電気Niめ
っき、無電解Niめっきや樹脂皮膜被覆処理等の各々単
独の処理を行っても、防錆を目的とした表面処理として
は完全なものではない。
【0005】また、特公昭62−5789号の樹脂層の
単独被覆によるものは、その防錆効果に限界がある。ま
た、特開昭51−60639号および特公平2−279
826号は、共に鋳鉄部材表面へ溶射を行った後、更に
セラミック層またはステンレス層を溶射し、その上に樹
脂を被覆する複合表面処理を行っているが、樹脂被覆の
主目的が溶射面のピンホールの封孔処理であり、部材全
面に連続したピンホールのない樹脂を被覆したものでは
ない。凹凸に荒れた部材全面を連続して樹脂被覆するた
めには、溶射処理によって樹脂の連続性を保てるまでさ
らに厚く被覆するか、または樹脂を被覆する前に加工し
て面粗度を揃えるなどの必要があり、ともに実用的でな
い。また、米国特許登録71−74666S/47号
は、鋳鉄部材表面の脱黒鉛処理方法であるが、これは鋳
鉄部材のロウ付けの際の濡れ性を改善する前処理として
利用されており、防錆効果を改善するものではない。
【0006】本発明は、黒鉛を有する鋳鉄部材に対し
て、優れた防錆効果を有する複合表面処理方法および複
合表面処理した鋳鉄部材を提供することを目的とする。
【0007】
【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、まず、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、鋳鉄部材表面から
約50μm程度の深さまでの表面に露出した、鋳物砂お
よび黒鉛を除去を行う。その後、少なくとも1層以上の
Niめっき皮膜を、合計で5μm〜30μm程度被覆す
る。つぎに、本処理表面上に連続した樹脂皮膜例えば、
エポキシ系樹脂やフッソ系樹脂やフラン系樹脂をより強
固な防錆性能を付与する目的で少なくとも1層以上の皮
膜を合計で5μm〜100μm程度被覆する。尚、前記
Niめっき処理後に600℃以上790℃以下の熱処理
温度でもって、拡散熱処理を施すことによって基地とN
iめっき皮膜間により防錆効果の高いFe−Ni拡散層
を形成することも可能である。
【0008】
【作用】溶融塩電解処理で鋳鉄部材表面上の鋳物砂およ
び黒鉛を除去することにより、鋳鉄部材表面全体への均
一で完全な防錆皮膜の形成を可能にする。そして、Ni
めっき皮膜の被覆により、耐食性を付与する。次に、鋳
鉄部材表面上に連続した樹脂皮膜を施すことにより、強
固な防錆性能を付与する。溶融塩電解処理の前の脱炭処
理により、防錆皮膜との密着性を更に向上する。更に、
Niめっき処理後に拡散熱処理を施すことにより、Ni
めっき皮膜間にFe−Ni拡散層を形成し、基地と密着
してより防錆効果を高める。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
【0010】(実施例1)本実施例では、黒心可鍛鋳鉄
の試料に、一次被覆として電気Niめっき処理を行っ
た。工程は、(イ)溶融塩電解処理による脱黒鉛処理、
(ロ)電気Niめっき処理、(ハ)第2次樹脂皮膜被覆
処理、(ニ)皮膜の安定化熱処理の工程の順で複合複合
表面処理を行う。以下、各工程を詳細に説明する。
【0011】(イ)溶融塩電解処理による脱黒鉛処理 まず、前処理として黒心可鍛鋳鉄試料表面の黒鉛を除去
するため、水酸化ナトリウムと中性塩類とからなる浴温
度460℃のアルカリ性酸化還元浴中に、該試料を浸漬
し、電解処理により試料表面を清浄にする。電解手順
は、(1)試料を陰極に保持し、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)試料を陽極に
保持し、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、試料を再度陰極に保持し還元作用
にての除去、その後、空冷および水冷にて室温まで冷却
したのち、約80℃の湯にて洗浄するものである。
【0012】(ロ)電気Niめっき処理 試料表面に防錆効果を付与するため、前記(イ)の工程
が完了した試料の表面を清浄、活性化したのち、試料表
面に電気Niめっき処理を約5μm〜30μm程度の膜
厚で施す。
【0013】電気Niめっき処理は、液温60℃の光沢
Niめっき浴中で、電流密度1A〜3A/dm2 の条件
で行なう。処理時間は必要膜厚によって選択する。電気
Niめっき処理においては、第1層を耐食性に優れる半
光沢Niめっきとし、第2層を光沢Niめっきとしても
良い。
【0014】(ハ)第2次樹脂皮膜被覆処理 次に、試料表面に防錆効果を付与するため、前記(ロ)
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、試料表面に連続した樹脂皮膜の被覆処理を少なく
とも1層以上合計で約5〜100μm程度の膜厚で施
す。
【0015】(ニ)皮膜の安定化熱処理 試料表面の樹脂皮膜と基地との密着性を向上させるた
め、前記(ハ)の工程が終了したのち、約200℃の温
度で約1時間大気雰囲気中で熱処理を施す。
【0016】以上の複合表面処理を施すことにより、黒
心可鍛鋳鉄試料表面に全体で約100μm以下の膜厚
で、優れた防錆性能をもつ複合表面処理皮膜を形成する
ことが可能になる。
【0017】(実施例2)次に別の実施例として、黒心
可鍛鋳鉄試料に一次被覆として無電解Ni−Pめっき処
理を行う複合表面処理方法について説明する。
【0018】本実施例の複合表面処理方法は、(イ)溶
融塩電解処理による脱黒鉛処理、(ロ)第1次無電解N
i−Pめっき処理、(ハ)拡散熱処理、(ニ)第2次樹
脂被膜被覆処理、(ホ)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。
【0019】(イ)溶融塩電解処理による脱黒鉛処理 まず、前処理として試料表面の黒鉛を除去するため、水
酸化ナトリウムと中性塩類とからなる浴温度460℃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
より試料表面を清浄にする。電解手順は、(1)試料を
陰極に保持して還元作用により、試料表面の砂および酸
化皮膜を除去する、(2)試料を陽極に保持して、酸化
作用により試料表面の黒鉛を塩浴剤との反応で除去す
る、(3)前記(2)の工程で試料表面に生じる酸化皮
膜を、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80℃の湯にて洗浄するものである。
【0020】(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、試料表面に耐食性および耐摩耗性を付与
するため、試料表面に90℃〜95℃の温度で無電解N
i−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。
【0021】(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
℃で約1時間、大気雰囲気中で拡散熱処理を施し、表面
処理皮膜と試料表面との界面に約0.5μm以上のFe
−Niの均一な拡散層を形成する。
【0022】(ニ)第2次樹脂皮膜被覆処理工程 試料表面に防錆効果を付与するため、前記(ハ)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、その後
試料表面に、連続した樹脂皮膜の被覆処理を少なくとも
1層以上合計で約5〜100μm程度の膜厚で施す。
【0023】(ホ)皮膜の安定化熱処理工程 試料表面の樹脂皮膜と基地との密着性を向上させるた
め、前記(ニ)の工程が終了したのち、約200℃の温
度で約1時間大気雰囲気中で熱処理を施す。
【0024】以上のような複合表面処理を施すことによ
り、試料表面に全体で約100μm以下の膜厚で、防錆
性能をもつ表面処理皮膜を形成することが可能になる。
【0025】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100μm以下、望ましくは60
μm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。
【0026】図1は、上記本発明の一実施例に従って処
理された試料の表面処理皮膜状況を示したものである。
図1より、試料表面に露出していた黒鉛3が除去された
跡の穴5に、表面処理皮膜2が侵入しており、皮膜その
ものも連続性を保っていることがわかる。
【0027】図2は、ニッケル−アルミナ複合合金層7
を溶射後、ピンホール8を有する荒れた表面に樹脂皮膜
1を封孔処理した皮膜の状況を示したものである。図1
で示す本発明の実施例と異なり、試料表面に溶射層7が
露出し、その突出した溶射層7の上部に表面処理皮膜2
が形成され難く、突出した溶射層7によって表面処理皮
膜2が不連続6になっている。
【0028】表1は、黒心可鍛鋳鉄の試料を、水温25
℃の水道水に3ヶ月間浸漬した際の、10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。表1
から、脱黒鉛処理を施してNiめっき処理を施しその上
に樹脂被膜を被覆したものは、錆の発生が非常に少な
く、優れた防錆効果を示していることがわかる。
【0029】
【表1】 表2は、水温25℃の3%食塩水に1週間侵漬した際
の、溶液中に溶出した鉄イオンの量を測定した結果であ
る。無処理の試料は18ppm、脱黒鉛処理後に無電解
Ni−Pめっき処理のみを施した試料は10ppm、脱
黒鉛処理後に無電解Ni−Pめっき処理及び650℃に
おける拡散熱処理を施した試料は8ppmであるのに対
し、本発明の脱黒鉛処理後に無電解Ni−Pめっき処理
及び650℃における拡散熱処理を施したのち樹脂皮膜
を被覆した試料では、1週間浸漬したのちも溶液中への
鉄イオンの溶出量は約1ppmとほとんど認められな
い。
【0030】
【表2】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
複合表面処理方法を、ステンレスよりも価格的に安価な
鋳鉄部材に適用して、表面に生じる赤錆の発生を防止す
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
複合表面処理した鋳鉄部材への適用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の、黒心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処
理を施した後、Niめっき処理および樹脂皮膜処理した
試料の表面処理皮膜状況を示した図である。
【図2】本発明の複合表面処理方法によらない、鋳鉄に
脱黒鉛処理を施さずに、ニッケル−アルミナ複合合金層
を溶射後、封孔処理として樹脂皮膜処理した試料の、表
面処理皮膜の被覆状況を示した図である。
【符号の説明】
1 被覆樹脂層 2 Niめっき層 3 黒鉛 4 Fe基地 5 黒鉛脱落跡 6 樹脂皮膜不連続部 7 ニッケル−アルミナ合金溶射層 8 ピンホール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)溶融塩電解処理により基地中に黒
    鉛を有する鋳鉄部材表面の脱鋳物砂および/または脱黒
    鉛の処理を行う工程、(ロ)該鋳鉄部材の処理表面上に
    少なくとも1層以上のNiめっき皮膜を各々1μm以
    上、各層合計で5μm以上の膜厚を被覆する工程、
    (ハ)該Niめっき皮膜上に1μm以上の連続した樹脂
    皮膜を被覆する工程からなることを特徴とする複合表面
    処理方法。
  2. 【請求項2】 前記(イ)の工程の前に熱処理による脱
    炭処理工程を施し、次いで、(イ)乃至(ハ)の工程か
    らなることを特徴とする複合表面処理方法。
  3. 【請求項3】 前記(ロ)の工程の後に600℃以上7
    90℃以下での拡散熱処理工程を施し、次いで(ハ)の
    工程からなることを特徴とする複合表面処理方法。
  4. 【請求項4】 鋳鉄部材表面に、(イ)最大深さ50μ
    m程度の脱黒鉛層と、(ロ)該脱黒鉛層表面上に5μm
    以上30μm以下厚さのNiめっき層と、(ハ)該Ni
    メッキ層表面上に1μm以上100μm以下厚さの樹脂
    皮膜層を有することを特徴とする複合表面処理された鋳
    鉄部材。
  5. 【請求項5】 鋳鉄部材表面に、(イ)最大深さ50μ
    m程度の脱黒鉛層と、(ロ)該脱黒鉛層表面上に1μm
    以上10μm以下厚さのFe−Ni拡散合金層と、
    (ハ)該Fe−Ni拡散合金層表面上に5μm以上30
    μm以下厚さのNiめっき層と、(ニ)該Niめっき層
    表面上に1μm以上100μm以下厚さの樹脂皮膜層を
    有することを特徴とする複合表面処理された鋳鉄部材。
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