JPH06272078A - Electroplating method - Google Patents

Electroplating method

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JPH06272078A
JPH06272078A JP5901693A JP5901693A JPH06272078A JP H06272078 A JPH06272078 A JP H06272078A JP 5901693 A JP5901693 A JP 5901693A JP 5901693 A JP5901693 A JP 5901693A JP H06272078 A JPH06272078 A JP H06272078A
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JP
Japan
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plating
metallic surface
layer
anode body
metal surface
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Application number
JP5901693A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Shinada
学 品田
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Publication of JPH06272078A publication Critical patent/JPH06272078A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the electroplating method capable of suppressing the generation of deformation and residual strains in a metallic material to be plated and forming a plating layer having a good adhesion property through an easy pretreatment. CONSTITUTION:This electroplating method includes a stage for degreasing a metallic surface made of aluminum or aluminum alloy by electrolytic washing, a stage for acidically activating the metallic surface rotating in the state of making friction contact with an anode body by electrolytic washing after the degreasing, a stage for forming an under coating layer by applying nickel plating to the metallic surface rotating in the state of making friction contact with the anode body after the acidic activation and a stage for forming a wear resistant outer layer on the under coating layer of the metallic surface. The metallic surface is clegreased and acidically activated and thereafter, the nickel plating liquid is electrodeposited thereon in the state of bringing the anode body into friction contact with the metallic surface under rotation and, therefore, the activation of the electrodeposited surface is accelerated and the oxide layer of the metallic surface is sufficiently removed. In addition, the nickel is strongly electrodeposited on the metallic surface and the under coating layer having high adhesive force is formed thereon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、めっき技術、特にア
ルミニウム又はアルミニウム合金材の金属表面にめっき
処理を行う電気めっき法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plating technique, and more particularly to an electroplating method in which a metal surface of aluminum or an aluminum alloy material is plated.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム又はアルミニウム合金材の
表面に耐摩耗性及び耐焼付性の皮膜を形成する方法とし
て、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、拡散
浸透法、電気めっき法及び陽極酸化法等の各種乾式表面
処理法が知られている。また、クロムめっき等による電
気めっきでは、フッ酸と硝酸又は重クロム酸等の混酸を
使用して十分に金属表面の活性化処理を行い、ニッケル
めっきを施した上にクロムめっきを施す。
2. Description of the Related Art Ion plating method, plasma CVD method, diffusion permeation method, electroplating method, anodic oxidation method, etc. are known as methods for forming a wear-resistant and seizure-resistant film on the surface of aluminum or aluminum alloy material. Various dry surface treatment methods are known. In electroplating by chrome plating or the like, a metal surface is sufficiently activated by using a mixed acid such as hydrofluoric acid and nitric acid or dichromic acid, and then nickel plating is performed and then chrome plating is performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストンリ
ングに前記乾式めっき処理を施した場合、高い処理温度
により大きな熱変形及び残留歪がピストンリングに発生
し、得られたピストンリングでは内燃機関の十分な気密
を確保できない。これに対して、低い処理温度の電気め
っきでは、前処理で行われる強力な活性化により金属表
面の寸法精度が低下する。また、前処理で使用する特定
の混酸液の組成が不安定な場合、金属表面への密着性が
不十分となり、発生する反応ガスが公害問題を招来する
欠点があり、処理方法の改善が要求されている。
By the way, when the piston ring is subjected to the dry plating treatment, a large thermal deformation and residual strain are generated in the piston ring due to the high treatment temperature, and the obtained piston ring is sufficient for the internal combustion engine. I can't secure good airtightness. On the other hand, in electroplating at a low treatment temperature, the dimensional accuracy of the metal surface deteriorates due to the strong activation performed in the pretreatment. Further, when the composition of the specific mixed acid solution used in the pretreatment is unstable, there is a drawback that the adhesion to the metal surface becomes insufficient and the generated reaction gas causes pollution problems, so improvement of the treatment method is required. Has been done.

【0004】従って、この発明の目的は、めっきすべき
金属材料の変形及び残留歪の発生を抑制でき、容易な前
処理を通じて良好な密着性を有するめっき層を形成でき
る電気めっき法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electroplating method capable of suppressing the deformation and residual strain of a metal material to be plated and forming a plating layer having good adhesion through easy pretreatment. Is.

【0005】また、この発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金により形成されたピストンリングの外周面
に耐摩耗性及び耐スカッフィング性を与える皮膜を形成
できる電気めっき法を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide an electroplating method capable of forming a film which provides wear resistance and scuffing resistance on the outer peripheral surface of a piston ring formed of aluminum or aluminum alloy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明による電気めっ
き法は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属表
面を電解洗浄により脱脂する工程と、脱脂後、陽極体が
摩擦接触する状態で回転する金属表面を電解洗浄により
酸性活性化する工程と、酸性活性化後、陽極体が摩擦接
触する状態で回転する金属表面にニッケルめっきを行
い、下付層を形成する工程と、金属表面の下付層上に耐
摩耗性の外側層を形成する工程とを含む。この発明の実
施例では、ピストンリングの外周面にめっき処理を行
う。耐摩耗性の外側層は、陽極体が摩擦接触する状態で
金属表面を回転させながら又はめっき液に浸漬して下付
層上に形成される。
The electroplating method according to the present invention comprises a step of degreasing a metal surface made of aluminum or an aluminum alloy by electrolytic cleaning, and a step of degreasing the metal surface rotating in a state where the anode body is in frictional contact. A step of acid-activating by electrolytic cleaning, a step of forming a subbing layer by nickel plating on the metal surface that rotates in a state where the anode body is in frictional contact after the acid activation, and a step of forming a subbing layer on the metal surface. Forming a wear resistant outer layer. In the embodiment of the present invention, the outer peripheral surface of the piston ring is plated. The wear-resistant outer layer is formed on the subbing layer while rotating the metal surface while the anode body is in frictional contact or by immersing in a plating solution.

【0007】[0007]

【作用】金属表面を脱脂しかつ酸性活性化した後、回転
中の金属表面に陽極体を摩擦接触させた状態でニッケル
めっき液を電着するので、電着面の活性化が促進され、
金属表面の酸化物層が十分に除去されると共に、ニッケ
ルが金属表面に強く電着して密着力の強い下付層が形成
される。下付層は、所定の厚さまで従来に比べて短時間
で形成される。その後、下付層の上に外側層が形成され
る。
[Function] After the metal surface is degreased and acid-activated, the nickel plating solution is electrodeposited while the anode body is in frictional contact with the rotating metal surface, so that activation of the electrodeposition surface is promoted.
The oxide layer on the metal surface is sufficiently removed, and nickel is strongly electrodeposited on the metal surface to form a sublayer having strong adhesion. The subbing layer is formed to a predetermined thickness in a shorter time than the conventional one. Then, an outer layer is formed on the subbing layer.

【0008】[0008]

【実施例】以下、4サイクル用自動二輪車のエンジンの
トップリングとして実装されるアルミニウム合金製のピ
ストンリングに適用したこの発明による電気めっき法の
実施例を図1〜図3について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the electroplating method according to the present invention applied to a piston ring made of an aluminum alloy mounted as a top ring of a four-cycle motorcycle engine will be described below with reference to FIGS.

【0009】図2は、6重量%シリコン、4重量%銅及
び残部アルミニウムにより形成された6シリコン・アル
ミニウム合金製のピストンリング10を示し、図3は呼
び径56mm、幅0.8mm、厚さ2.4mmの寸法を有
するピストンリング10の断面図を示す。
FIG. 2 shows a piston ring 10 made of 6 silicon / aluminum alloy formed of 6 wt% silicon, 4 wt% copper and the balance aluminum. FIG. 3 shows a nominal diameter of 56 mm, a width of 0.8 mm and a thickness. FIG. 2 shows a cross section of a piston ring 10 having a dimension of 2.4 mm.

【0010】図1は、同一軸上に多数のピストンリング
10を1本の筒状に重ねて回転可能に支持したリングブ
ロック14の外周面にめっき層を形成するめっき装置1
5を示す。リングブロック14に隣接して配置された陽
極体20は、ピストンリング10の外周面と同一の曲率
の湾曲形をなすケース21と、ケース21に設けられか
つ陽極体20を支持する支持棒22と、ケース21内部
に充填された多孔質の黒鉛陽極25と、黒鉛陽極25の
凹面に接合された摩擦材26とを備えている。溶液冷却
タンク24からめっき液をケース21の内部に供給する
注入管23がケース21に接続される。注入管23から
供給されるめっき液は、多孔質の黒鉛陽極25内を通過
して摩擦材26に達する。黒鉛陽極25の凹面に沿って
配置される摩擦材26は電解液及びめっき液の浸透が可
能なビニール繊維等の化学繊維又はフェルト材等の動植
物繊維によって形成された網状の織布又は不織布であ
る。回転するリングブロック14の外周面に摩擦材26
を接触させて、電解液及びめっき液がリングブロック1
4に塗布される。
FIG. 1 shows a plating apparatus 1 for forming a plating layer on the outer peripheral surface of a ring block 14 in which a large number of piston rings 10 are superposed on the same shaft in a cylindrical shape and rotatably supported.
5 is shown. The anode body 20 arranged adjacent to the ring block 14 includes a case 21 having a curved shape with the same curvature as the outer peripheral surface of the piston ring 10, and a support rod 22 provided in the case 21 and supporting the anode body 20. The case 21 is provided with a porous graphite anode 25 filled therein and a friction material 26 bonded to the concave surface of the graphite anode 25. An injection pipe 23 that supplies the plating solution from the solution cooling tank 24 to the inside of the case 21 is connected to the case 21. The plating solution supplied from the injection pipe 23 passes through the porous graphite anode 25 and reaches the friction material 26. The friction material 26 arranged along the concave surface of the graphite anode 25 is a net-like woven or non-woven fabric formed of chemical fibers such as vinyl fiber or animal and vegetable fibers such as felt material that can penetrate the electrolytic solution and the plating solution. . A friction material 26 is provided on the outer peripheral surface of the rotating ring block 14.
And the electrolytic solution and the plating solution are brought into contact with the ring block 1
4 is applied.

【0011】回転可能に支持されたリングブロック14
の下方には、リングブロック14から滴下する電解洗浄
液及びめっき液を回収するトレイ27が配置され、トレ
イ27に回収される電解洗浄液及びめっき液は再使用の
ためポンプ29でフィルタ28を通して溶液冷却タンク
24に戻される。リングブロック14に接触して配置さ
れた陰極端子30はスプリング31でリングブロック1
4の外周面に弾性をもって押圧され、通電される。トレ
イ27、ポンプ29及び溶液冷却タンク24は溶液の混
合を防止するため、実際には電解洗浄液、めっき液等異
なる溶液毎に異なる装置を使用するが、装置としては同
一の機能構造のものを使用できるので、同一の符号を使
用するものとする。
A ring block 14 rotatably supported
A tray 27 for collecting the electrolytic cleaning liquid and the plating liquid dropped from the ring block 14 is disposed below the ring block 14, and the electrolytic cleaning liquid and the plating liquid collected in the tray 27 are reused by a pump 29 through a filter 28 for solution cooling tank. Returned to 24. The cathode terminal 30 arranged in contact with the ring block 14 is a spring 31 and the ring block 1
It is elastically pressed against the outer peripheral surface of 4 and is energized. The tray 27, the pump 29, and the solution cooling tank 24 actually use different devices for different solutions such as an electrolytic cleaning solution and a plating solution in order to prevent mixture of the solutions, but the devices having the same functional structure are used. Therefore, the same reference numeral is used.

【0012】次に、図1に示すめっき装置15を使用し
てリングブロック14の外周面にめっきを施す工程の実
施例を説明する。
Next, an embodiment of a process of plating the outer peripheral surface of the ring block 14 using the plating apparatus 15 shown in FIG. 1 will be described.

【0013】例1 まず、NaOH:75g(グラム)/l(リットル)、
Na3PO4:10g/l、Na2CO3:14g/lの組
成からなる浴温80℃の洗浄液を陽極体20に供給し、
電圧12ボルト、電流密度(陽極)7.5A/cm2で電
流を陰極端子30に30秒供給して、リングブロック1
4の外周面を電解洗浄により脱脂した。
Example 1 First, NaOH: 75 g (gram) / l (liter),
A cleaning solution having a composition of Na 3 PO 4 : 10 g / l and Na 2 CO 3 : 14 g / l and having a bath temperature of 80 ° C. is supplied to the anode body 20,
A voltage was applied to the cathode terminal 30 for 30 seconds at a voltage of 12 V and a current density (anode) of 7.5 A / cm 2 , and the ring block 1
The outer peripheral surface of No. 4 was degreased by electrolytic cleaning.

【0014】次に、HCl:20g/l、H2SO4:2
00g/lの組成を有し、浴温40℃のめっき浴で前記
脱脂処理したリングブロック14の外周面を酸性活性化
電解した。このとき、陰極端子30に対する電流は電流
密度0.5A/cm2、ピストンリング速度8m/分、電
解時間20秒である。
Next, HCl: 20 g / l, H 2 SO 4 : 2
The outer peripheral surface of the ring block 14 having the composition of 00 g / l and degreased in a plating bath having a bath temperature of 40 ° C. was subjected to acidic activation electrolysis. At this time, the current to the cathode terminal 30 has a current density of 0.5 A / cm 2 , a piston ring speed of 8 m / min, and an electrolysis time of 20 seconds.

【0015】図1に示すように、適当な駆動装置により
回転するリングブロック14の外周面に陽極体20の摩
擦材26を接触させた。同時に、スプリング31の弾性
力によりリングブロック14の外周面に陰極端子30を
接触させ、陽極体20との間で通電した。陽極体20の
ケース21には注入管23を通して溶液冷却タンク24
からめっき液を注入した。
As shown in FIG. 1, the friction material 26 of the anode body 20 was brought into contact with the outer peripheral surface of the ring block 14 rotated by an appropriate driving device. At the same time, the elastic force of the spring 31 brought the cathode terminal 30 into contact with the outer peripheral surface of the ring block 14 to energize the anode body 20. The case 21 of the anode body 20 is provided with a solution cooling tank 24 through an injection pipe 23.
The plating solution was injected from.

【0016】続いて、リングブロック14の外周面に下
地層としてニッケルめっきにより下付層を形成した。そ
の浴組成は、NiCl・6H2O:250g/l、H3
3:30g/lであり、浴温は30℃、電流密度は0.
5A/cm2、ピストンリング速度は5m/分、電解時
間は20秒である。陽極体20に供給されためっき液は
黒鉛陽極25から摩擦材26へ浸透した。回転中のリン
グブロック14の外周面に摩擦材26を擦り着けながら
活性化し、一定量のニッケルめっき液を供給した。リン
グブロック14を構成する各ピストンリング10の外周
面にニッケルからなる8μmの厚さを有する下付層11
を下地層として電着した。
Subsequently, an undercoat layer was formed on the outer peripheral surface of the ring block 14 by nickel plating as a base layer. The bath composition is NiCl.6H 2 O: 250 g / l, H 3 B
O 3 : 30 g / l, bath temperature 30 ° C., current density 0.1.
5 A / cm 2 , the piston ring speed is 5 m / min, and the electrolysis time is 20 seconds. The plating solution supplied to the anode body 20 penetrated from the graphite anode 25 into the friction material 26. The friction material 26 was activated by rubbing it on the outer peripheral surface of the rotating ring block 14, and a fixed amount of nickel plating solution was supplied. An underlayer 11 made of nickel and having a thickness of 8 μm is formed on the outer peripheral surface of each piston ring 10 that constitutes the ring block 14.
Was electrodeposited as a base layer.

【0017】更に、摩擦研磨材の摩擦法と通常の浸漬め
っき法により、Co−Ni−P合金の酸化クロム複合分
散メッキでそれぞれ外側層12を下付層11の上に形成
した。外側層の形成に使用する浴組成は、NiSO4
2O:100g/l、NiCl26H2O:80g/
l、CoSO47H2O:100g/l、H3PO3:25
g/l、NaH2PO22O:2g/lである。水素イ
オン濃度はpH=2.0、浴温は50℃である。摩擦研
磨材による摩擦めっき法では、電流密度:300A/d
2、通電時間:30分、酸化クロム懸濁量(平均粒
径:1.5μm):20g/lである。電析合金組成で
は、コバルト(Co):65重量%、リン(P):3.
0重量%、酸化クロム分散度20容量%、皮膜硬度Hmv
=830マイクロビッカースである。
Further, the outer layer 12 was formed on the sublayer 11 by the chromium oxide composite dispersion plating of the Co--Ni--P alloy by the friction method of the friction abrasive and the usual immersion plating method. The bath composition used to form the outer layer is NiSO 4 6
H 2 O: 100 g / l, NiCl 2 6H 2 O: 80 g /
1, CoSO 4 7H 2 O: 100 g / l, H 3 PO 3 : 25
g / l, NaH 2 PO 2 H 2 O: 2 g / l. The hydrogen ion concentration is pH = 2.0, and the bath temperature is 50 ° C. In the friction plating method using a friction abrasive, the current density: 300 A / d
m 2 , current flow time: 30 minutes, chromium oxide suspension amount (average particle size: 1.5 μm): 20 g / l. In the composition of the electrodeposited alloy, cobalt (Co): 65% by weight, phosphorus (P): 3.
0% by weight, chromium oxide dispersity 20% by volume, film hardness Hmv
= 830 micro Vickers.

【0018】同一浴組成及び浴温を使用した浸漬法で
は、電流密度:5A/dm2、通電時間:120分、酸
化クロム懸濁量(平均粒径1.5μm):100g/
l、電析合金組成では、Co:60重量%、P:2.8
重量%、酸化クロム分散度:10容量%、皮膜硬度Hmv
=810マイクロビッカースである。本実施例では、複
合分散めっき及び硬質クロムの各々によって外側層12
を形成した。前記皮膜硬度は、めっき厚さ100μmで
電着された外側層12を400℃の温度で1時間の熱硬
化処理を施した際の皮膜の硬度を示す。
In the dipping method using the same bath composition and bath temperature, current density: 5 A / dm 2 , energizing time: 120 minutes, chromium oxide suspension amount (average particle size 1.5 μm): 100 g /
1, electrodeposited alloy composition: Co: 60% by weight, P: 2.8
% By weight, chromium oxide dispersity: 10% by volume, film hardness Hmv
= 810 micro Vickers. In this embodiment, the outer layer 12 is made of composite dispersion plating and hard chrome.
Was formed. The coating hardness indicates the hardness of the coating when the outer layer 12 electrodeposited with a plating thickness of 100 μm is subjected to a thermosetting treatment at a temperature of 400 ° C. for 1 hour.

【0019】例2 次に、例1で使用したピストンリング10と同一材料、
同一サイズのピストンリングを使用し、電解洗浄、酸性
活性化電解、ニッケルめっき層11の形成まで例1と同
一の処理を行った。硬質クロムめっき処理で使用した浴
組成は、CrO3:250g/l、H2SO4:2.5g/
lで、浴温:55℃である。電流密度:55A/d
2、電解時間:5時間である。得られた硬質クロムめ
っき層は厚さ100μmを有する。更に、200℃で1
時間のベーキング(焙り焼き)処理を施し、硬度を検査
した結果、硬質クロムめっき層のマイクロビッカース硬
度(HMV)は970であった。この発明による前記め
っき方法の効果を確認するため、比較例1及び比較例2
を作成した。
Example 2 Next, the same material as the piston ring 10 used in Example 1,
Using the same size piston ring, the same treatment as in Example 1 was performed until electrolytic cleaning, acidic activation electrolysis, and formation of the nickel plating layer 11. The bath composition used in the hard chrome plating treatment was CrO 3 : 250 g / l, H 2 SO 4 : 2.5 g / l.
1, bath temperature: 55 ° C. Current density: 55 A / d
m 2 , electrolysis time: 5 hours. The hard chrome plating layer obtained has a thickness of 100 μm. Furthermore, at 200 ℃ 1
As a result of performing a baking treatment for a period of time and inspecting the hardness, the micro Vickers hardness (HMV) of the hard chromium plating layer was 970. In order to confirm the effect of the plating method according to the present invention, Comparative Example 1 and Comparative Example 2
It was created.

【0020】比較例1 例1及び例2で使用したピストンリング10と同一素材
及び同一形状のピストンリングを用意し、アルカリ電解
洗浄後の活性化処理として、ASTM(アメリカ材料試
験協会)規格に基づく浸漬処理法により混酸溶液に20
秒間浸漬した。この混酸溶液はフッ酸と硝酸との比率が
1:3で、浴温30℃である。水洗後、再び重クロム酸
ナトリウム250g/lと、フッ酸48mg(ミリグラ
ム)/lの活性化エッチング処理液に温度80℃で20
分間浸漬した。再び水洗後、直ちに下付層11を形成す
る前記実施例と同一のニッケルめっき浴を使用し、通常
の浸漬法により電流密度7A/dm2で5分間のニッケ
ルめっき層を形成した。その後、外側層12を形成する
前記実施例と同一のクロムめっき浴(Co−Ni−P合
金酸化クロム複合分散めっき)の摩擦法及び浸漬法によ
り同一条件で複合めっきを施し、400℃で1時間の熱
硬化処理を施した。
Comparative Example 1 A piston ring having the same material and shape as the piston ring 10 used in Examples 1 and 2 was prepared, and the activation treatment after alkaline electrolytic cleaning was based on the ASTM (American Society for Testing and Materials) standards. 20 in mixed acid solution by dipping method
Soaked for 2 seconds. The mixed acid solution had a hydrofluoric acid / nitric acid ratio of 1: 3 and a bath temperature of 30 ° C. After washing with water, the activated etching solution of sodium dichromate 250 g / l and hydrofluoric acid 48 mg (milligram) / l was added again at a temperature of 80 ° C. for 20 times.
Soaked for a minute. After washing again with water, the same nickel plating bath as that of the above-described example in which the sublayer 11 was immediately formed was used, and a nickel plating layer was formed at a current density of 7 A / dm 2 for 5 minutes by a usual dipping method. After that, composite plating is performed under the same conditions by the friction method and the dipping method of the same chromium plating bath (Co-Ni-P alloy chromium oxide composite dispersion plating) as in the above-described embodiment for forming the outer layer 12, and at 400 ° C for 1 hour. Heat-treated.

【0021】比較例2 また、例1及び例2で用いたピストンリング10と同一
素材及び形状のピストンリングを用意し、比較例1と同
一の方法及び条件でアルカリ電解洗浄、フッ酸・硝酸活
性化、重クロム酸ナトリウム、フッ酸の活性化、ニッケ
ルめっき層を形成した後、例2と同一の条件で硬質クロ
ムめっきを施し、200℃で1時間の焙り焼き処理を行
った。
Comparative Example 2 In addition, a piston ring made of the same material and shape as the piston ring 10 used in Examples 1 and 2 was prepared, and alkaline electrolytic cleaning and hydrofluoric acid / nitric acid activity were performed in the same method and conditions as in Comparative Example 1. After activation, sodium dichromate, activation of hydrofluoric acid, and formation of a nickel plating layer, hard chrome plating was performed under the same conditions as in Example 2, and roasting treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour.

【0022】前記の例より試料番号〜で示す下記6
種類のピストンリングが得られた。 摩擦研磨材による摩擦めっき−摩擦法(例1) 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法(例1) 硬質クロムめっき処理−硬質クロムめっき(例2) 摩擦研磨材による摩擦めっき法−摩擦法(比較例
1) 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法(比較例
1) 硬質クロムめっきによる皮膜形成リング−硬質クロ
ムめっき(比較例2) 4気筒4サイクル水冷式のアルミ合金製鋳鉄スリーブ鋳
込エンジンのトップリングとして前記4種のピストンリ
ングを実装し、馴らし運転後、全負荷で回転数1400
0rpmにより200時間の耐久テストを行った。下表
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 試料番号 試験後の表面状態 試験後の摩耗量(μm) ピストンリング シリンダ 剥離なし 8 4 下付層から2個所剥離 13 5 剥離なし 30 3 外側層から6個所剥離 10 8 外側層から7個所剥離、下付層から2個所剥離 15 10 ワーク表面から5個所剥離 50 6 上記表から明らかなように、この発明による例1及び例
2では、めっき層の密着性が良好で、外側層12からの
剥離はなく、ピストンリング及びシリンダの摩耗量も少
なく、表面状態は良好である。また、この発明によって
めっきされたアルミニウム又はアルミニウム合金製のピ
ストンリングはエンジンの稼動中に加熱されたピストン
の熱をシリンダに円滑に伝達する耐摩耗性の放熱路を形
成するから、耐スカッフィング性に優れていることが理
解されよう。
From the above example, the following sample numbers 6 to 6 are shown.
A kind of piston ring was obtained. Friction Plating with Friction Abrasives-Friction Method (Example 1) Each Complex Plating Treatment by Immersion Method-Dip Method (Example 1) Hard Chromium Plating Treatment-Hard Chrome Plating (Example 2) Friction Plating Method with Friction Abrasive Materials-Friction Method ( Comparative Example 1) Composite plating treatment by dipping method-Dip method (Comparative Example 1) Film forming ring by hard chrome plating-Hard chrome plating (Comparative Example 2) 4-cylinder 4-cycle water-cooled aluminum alloy cast iron sleeve casting engine The above 4 types of piston rings are mounted as the top ring of the engine, and after running-in, the rotation speed is 1400 at full load.
A durability test for 200 hours was performed at 0 rpm. The table below shows the results of measuring the amount of wear by observing the sliding surface of the cylinder facing each piston ring. Sample number Surface condition after test Abrasion amount after test (μm) Piston ring Cylinder No peeling 8 4 Peeling at 2 places from sublayer 13 5 No peeling 30 3 Peeling at 6 places from outer layer 10 8 Peeling at 7 places from outer layer, As shown in the above table, in Examples 1 and 2 according to the present invention, the adhesion of the plating layer was good and the peeling from the outer layer 12 was observed. The piston ring and cylinder wear less, and the surface condition is good. Further, the piston ring made of aluminum or aluminum alloy plated according to the present invention forms a wear-resistant heat dissipation path for smoothly transmitting the heat of the piston heated during the operation of the engine to the cylinder, so that the scuffing resistance is improved. It will be understood that it is excellent.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、この発明による電
気めっき法は、軽量なアルミニウム又はアルミニウム合
金の表面に耐摩耗性皮膜を強固な剥離強度で形成でき
る。このため、高速高負荷の過酷な条件で使用される軽
量化ピストンリングの外周面に耐摩耗性及び耐スカッフ
ィング性の皮膜を形成することができ、エンジンの性能
を向上すると共に、寿命を延長することが可能となる。
As described above, according to the electroplating method of the present invention, a wear resistant film can be formed on the surface of lightweight aluminum or aluminum alloy with a strong peel strength. Therefore, it is possible to form a wear-resistant and scuffing-resistant film on the outer peripheral surface of the lightweight piston ring that is used under the severe conditions of high speed and high load, improving the engine performance and extending the life. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明による電気めっき法に使用するめっ
き装置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a plating apparatus used in the electroplating method according to the present invention.

【図2】 この発明による電気めっき法によってめっき
されたピストンリングの平面図
FIG. 2 is a plan view of a piston ring plated by the electroplating method according to the present invention.

【図3】 図2のA−A線に沿うピストンリングの断面
3 is a sectional view of the piston ring taken along the line AA in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10..ピストンリング、11..下付層、12..外
側層、14..リングブロック、15..めっき装置、
20..陽極体、21..ケース、25..黒鉛陽極、
26..摩擦材、30..陰極端子、31..スプリン
グ、24..溶液冷却タンク、27..トレイ
10. . Piston ring, 11. . Sublayer, 12. . Outer layer, 14. . Ring block, 15. . Plating equipment,
20. . Anode body, 21. . Case, 25. . Graphite anode,
26. . Friction material, 30. . Cathode terminal, 31. . Spring, 24. . Solution cooling tank, 27. . tray

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年4月16日[Submission date] April 16, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】前記の例より試料番号〜で示す下記6
種類のピストンリングが得られた。 摩擦研磨材による摩擦めっき−摩擦法(例1) 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法(例1) 硬質クロムめっき処理−硬質クロムめっき(例2) 摩擦研磨材による摩擦めっき法−摩擦法(比較例
1) 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法(比較例
1) 硬質クロムめっきによる皮膜形成リング−硬質クロ
ムめっき(比較例2) 4気筒4サイクル水冷式のアルミ合金製鋳鉄スリーブ鋳
込エンジンのトップリングとして前記4種のピストンリ
ングを実装し、馴らし運転後、全負荷で回転数1400
0rpmにより200時間の耐久テストを行った。下表
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 試料番号 試験後の表面状態 試験後の摩耗量(μm) ピストンリング シリンダ 剥離なし 7 3 下付層から2個所剥離 1 5 剥離なし 28 3 外側層から6個所剥離 10 7 外側層から7個所剥離、下付層から2個所剥離 14 9 ワーク表面から5個所剥離 50 6 上記表から明らかなように、この発明による例1及び例
2では、めっき層の密着性が良好で、外側層12からの
剥離はなく、ピストンリング及びシリンダの摩耗量も少
なく、表面状態は良好である。また、この発明によって
めっきされたアルミニウム又はアルミニウム合金製のピ
ストンリングはエンジンの稼動中に加熱されたピストン
の熱をシリンダに円滑に伝達する耐摩耗性の放熱路を形
成するから、耐スカッフィング性に優れていることが理
解されよう。
From the above example, the following sample numbers 6 to 6 are shown.
A kind of piston ring was obtained. Friction Plating with Friction Abrasives-Friction Method (Example 1) Each Complex Plating Treatment by Immersion Method-Dip Method (Example 1) Hard Chromium Plating Treatment-Hard Chrome Plating (Example 2) Friction Plating Method with Friction Abrasive Materials-Friction Method ( Comparative Example 1) Composite plating treatment by dipping method-Dip method (Comparative Example 1) Film forming ring by hard chrome plating-Hard chrome plating (Comparative Example 2) 4-cylinder 4-cycle water-cooled aluminum alloy cast iron sleeve casting engine The above 4 types of piston rings are mounted as the top ring of the engine, and after running-in, the rotation speed is 1400 at full load.
A durability test for 200 hours was performed at 0 rpm. The table below shows the results of measuring the amount of wear by observing the sliding surface of the cylinder facing each piston ring. Sample No. Surface condition after test Abrasion amount after test (μm) Piston ring Cylinder No peeling 7 3 Peeling at 2 places from sublayer 1 5 No peeling 28 3 6 places peeling from outer layer 10 7 7 places peeling from outer layer, As shown in the above table, in Examples 1 and 2 according to the present invention, the adhesion of the plating layer was good and the peeling from the outer layer 12 was observed. The piston ring and cylinder wear less, and the surface condition is good. Further, the piston ring made of aluminum or aluminum alloy plated according to the present invention forms a wear-resistant heat dissipation path for smoothly transmitting the heat of the piston heated during the operation of the engine to the cylinder, so that the scuffing resistance is improved. It will be understood that it is excellent.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16J 9/26 C 7366−3J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F16J 9/26 C 7366-3J

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金製の
金属表面を電解洗浄により脱脂する工程と、 脱脂後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金属表面
を電解洗浄により酸性活性化する工程と、 酸性活性化後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金
属表面にニッケルめっきを行い、下付層を形成する工程
と、 金属表面の下付層上に耐摩耗性の外側層を形成する工程
とを含むことを特徴とする電気めっき法。
1. A step of degreasing a metal surface made of aluminum or an aluminum alloy by electrolytic cleaning, a step of acidifying the metal surface rotating in a state where the anode body is in frictional contact with electrolytic cleaning by electrolytic cleaning after the degreasing, and an acidic activity. After that, the steps of forming a subbing layer by nickel plating on the metal surface that rotates in a state where the anode body is in frictional contact and forming a wear-resistant outer layer on the subbing layer of the metal surface are performed. An electroplating method comprising:
【請求項2】 金属表面はピストンリングの外周面であ
る「請求項1」に記載の電気めっき法。
2. The electroplating method according to claim 1, wherein the metal surface is an outer peripheral surface of the piston ring.
【請求項3】 陽極体が摩擦接触する状態で回転する金
属表面の下付層上に耐摩耗性の外側層を形成する「請求
項1」に記載の電気めっき法。
3. The electroplating method according to claim 1, wherein a wear-resistant outer layer is formed on a subbing layer of a metal surface that rotates while the anode body is in frictional contact.
【請求項4】 金属表面をめっき液に浸漬して、金属表
面の下付層上に耐摩耗性の外側層を形成する「請求項
1」に記載の電気めっき法。
4. The electroplating method according to claim 1, wherein the metal surface is immersed in a plating solution to form a wear-resistant outer layer on the metal surface subbing layer.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2821627A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-06 Lorilleux Selective depletion of a thick layer of nickel on a workpiece involves forcing electrolyte from an insulating body through an insulating grid onto the workpiece comprising the cathode
JP2006180831A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Shimano Inc Line guide mechanism of spinning reel
JP2006316793A (en) * 1995-09-20 2006-11-24 Hitachi Ltd Pump and its manufacturing method
GB2517006A (en) * 2013-08-06 2015-02-11 Saudi Internat Petrochemical Company Nickel direct-plating
CN109898115A (en) * 2019-03-25 2019-06-18 广东工业大学 Electro-coppering pre-treating method on a kind of quick aluminum substrate

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