JPH06346934A

JPH06346934A - 発色性ばね用鋼材、ばね製品およびばね製品の製造方法

Info

Publication number: JPH06346934A
Application number: JP5298609A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamada; 雅夫山田; Keiji Hattori; 啓司服部; Takafumi Ueki; 啓文植木; Takashi Kubo; 隆史久保
Original assignee: Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1994-12-20
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: EP0620292A3; EP0620292B1; AU669267B2; DE69405627T2; EP0620292A2; US5455121A; CA2121392A1; ES2108900T3; DE69405627D1; JP3017910B2; AU5946394A; CA2121392C; KR0119721B1

Abstract

(57)【要約】【目的】製造工程におけるばね製品の識別を容易にす
るとともに、仕上がったばね製品の外観を美麗なものに
する。【構成】ばね用鋼材の表面に、一層がＣｕで他層がＺ
ｎ＋Ｃｒ合金、または一層がＺｎで他層がＣｕ＋Ｃｒ合
金からなる二層めっき処理が施されてめっき層が形成さ
れ、このめっき層のめっき厚さは伸線加工によって所定
の厚みに設定されている。上記めっき層全体の重量に対
するＣｕの重量割合が０．２〜８０．０ｗｔ％であり、
Ｃｒの重量割合が０．２〜１０．０ｗｔ％である。上記
二層めっき処理後に冷間加工率５０％以上の伸線加工が
施され、上記めっき層の厚さが０．１〜１５μｍに設定
されている。このような処理が施されたばね用鋼線を焼
鈍工程で２００〜５００°に加熱することにより黒色に
発色する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、着色のために余分な工
程が付加されることがなく、かつ、美麗な色を発する発
色性ばね用鋼材、ばね製品、およびばね製品の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コイルばねや板ばね等のばね製品は、各
種機械製品を構成するための必要不可欠の部品である。
そして、ばね用鋼材は、ばね用鋼線とばね用鋼板とに大
きく分類することができる。前者のばね用鋼線は、ＪＩ
Ｓ規格によればさらに硬鋼線、ピアノ線およびステンレ
ス鋼線に分類されている。これらのばね用鋼材は、表面
の色調が互いに似ており、特に硬鋼線とピアノ線とは表
面の色調のみによっては識別は不可能である。

【０００３】これに対してステンレス鋼線は、硬鋼線お
よびピアノ線に比較して一般的に光沢性が優れているた
め、硬鋼線およびピアノ線との識別はそれほど困難では
ないが、硬鋼線およびピアノ線を対象とし、その表面に
油を塗布しつつ鋼線に引張り力を加えて引き伸ばすいわ
ゆる油引き処理（湿式伸線処理）が施されると、光沢が
増し、両者の区別が全くつかなくなる。

【０００４】このように表面の色調によってはばね製品
の種類を識別することができないため、ばね製品を用い
た各種機器類の製造工程において、種類が異なるにも拘
らず、外形が類似しているもの同士で間違いが起こり、
トラブル発生の原因になっていることが多かった。そこ
でばねのカラー化を行って上記不都合を回避することが
行われる。

【０００５】図５に従来のばねのカラー化工程を示して
いる。この図に示すように、従来のばねのカラー化につ
いては、ばね成形前に色を付ける従来法Ａと、ばね成形
後に色を付ける従来法Ｂとに大きく分類することができ
る。すなわち、まず従来法Ａにおいては、まず原料鋼材
に着色処理が施され、引き続き原料鋼材が鋼線である場
合は伸線加工が、同鋼板である場合は圧延加工が施さ
れ、その後所定の成形機を用いて着色されかつ伸線また
は圧延加工が施されたばね用鋼材をばねの形状にする成
形工程が実行され、ばねの中間製品が得られる。そし
て、この中間製品を焼鈍炉に装入して所定の温度で焼鈍
する焼鈍工程を経てばね製品になる。この方法において
は、ばね用鋼材は成形前にすでに着色状態になってい
る。

【０００６】また、上記従来法Ｂにあっては、ばね成形
前の原料鋼材にめっきまたは潤滑処理が施されるがこの
段階では着色はされない。その後上記同様の伸線または
圧延加工が施され、つぎの成形工程において所定の成形
処理が行われ、ばね形状をした中間製品が得られる。そ
してこの中間製品の焼鈍処理が行われてからばねをカラ
ー化するのである。カラー化は化成処理または着色めっ
き処理によって行われる。

【０００７】そして上記着色方法に関しては、従来法Ａ
については、具体的には原料鋼材の表面に特殊樹脂を被
覆する樹脂被覆法や、塗料を焼き付け処理する焼付塗装
法等を挙げることができる。また上記従来法Ｂについて
は、薬品で処理する化成処理法と、電気めっき法とを挙
げることができる。

【０００８】ところで、最終的なばね製品の色調につい
ては背景の黒色に合致させるため、あるいはデザイン上
の要望から特に黒色が好んで採用されることが多い。ば
ね製品の黒色化については、上記電気めっき法および化
成処理法の双方が適用可能であり、電気めっき法におい
ては黒色クロムめっき法、黒色ニッケルめっき法、黒色
ロジウムめっき法等が用いられる。また、化成処理法と
しては、上記黒色クロメート法および黒染め法が適用さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ばね用鋼材
は成形時に各種の成形用の工具によって非常に大きな擦
過を受けるため、成形前に樹脂の被膜や塗装によって着
色する上記従来法Ａでカラー化すれば、被膜や塗膜は上
記大きな擦過によって傷が付いたり剥離することが多
い。

【００１０】また、たとえ上記傷の程度が軽度のもので
あっても、通常ばね用鋼線が成形された後に、ばね特性
を向上させるために、２５０〜４００℃の温度範囲内で
２〜３０分間の加熱処理（低温焼鈍処理）が施されるた
め、この加熱処理時に、上記被膜や塗膜が溶融してばね
製品が相互に融着したり、被膜の軟化溶融によってばね
製品の外周面に凹みが発生するという不都合が起る。

【００１１】さらに、ばねの成形時にばね寸法を電気信
号を用いて検出するような検出器を備えた成形機が採用
されることがあるが、このような成形機を適用しようと
すれば、ばね用鋼材の表面は導電状態でなくてはならな
いが、被膜や塗膜が形成されていればばね用鋼材の表面
は絶縁状態になっており、上記検出器が付設されている
成形機は使用することができないことになる。

【００１２】以上の理由で上記従来法Ａにより原料鋼材
の表面を着色することには問題があった。また、上記従
来法Ｂにおいては、焼鈍工程を経た中間製品を対象とし
て、さらにカラー化のための化成処理または着色めっき
処理等の面倒な処理を行わなければならず、そのために
製造コストが上昇するという問題点を有していた。

【００１３】そのようなことから、上記従来法Ａや従来
法Ｂに負うことなくばね製品のカラー化（特に黒色化）
の実現が嘱望されていた。

【００１４】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、ばねの製造工程における成
形前および焼鈍後のいずれにおいても着色操作を行うこ
となく、従来からある通常の製造工程を実行することに
よってばねに着色することが可能であり、かつ、その色
を美麗な黒色にすることができる発色性ばね用鋼材、ば
ね製品およびばね製品の製造方法を提供することを目的
としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
発色性ばね用鋼材は、ばね用鋼材の表面には加熱される
ことにより酸化物の被膜を生成して所望の色に発色する
金属を用いためっき層が形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１６】本発明の請求項２記載の発色性ばね用鋼材
は、ばね用鋼材の表面には二層めっき層が形成され、こ
の二層めっき層の一層がＣｕで他層がＺｎ＋Ｃｒ合金で
形成されているか、または一層がＺｎで他層がＣｕ＋Ｃ
ｒ合金で形成されていることを特徴とするものである。

【００１７】本発明の請求項３記載の発色性ばね用鋼材
は、請求項２記載の発色性ばね用鋼材において、上記め
っき層全体の重量に対するＣｕの重量割合が０．２〜８
０．０ｗｔ％であり、Ｃｒの重量割合が０．２〜１０．
０ｗｔ％であることを特徴とするものである。

【００１８】本発明の請求項４記載の発色性ばね用鋼材
は、請求項２または３記載の発色性ばね用鋼材におい
て、上記二層めっき処理後に冷間加工率５０％以上の加
工が施され、上記めっき層の厚さが０．１〜１５μｍに
設定されていることを特徴とするものである。

【００１９】本発明の請求項５記載のばね製品は、請求
項２、３または４記載の発色性ばね用鋼材が所定のばね
形状に成形加工されてばね用の中間品とされ、この中間
品が２００〜５００℃の温度範囲で低温焼鈍され、上記
めっき層が黒色に発色されていることを特徴とするもの
である。

【００２０】本発明の請求項６記載のばね製品の製造方
法は、請求項２、３または４記載の発色性ばね用鋼材を
所定のばね形状に成形加工してばね用の中間品を製造
し、その後この中間品を２００〜５００℃の温度範囲で
低温焼鈍し、上記めっき層を黒色に発色させることを特
徴とするものである。

【００２１】

【作用】上記請求項１記載の発色性ばね用鋼材は、ばね
用鋼材の表面に、加熱されることにより酸化物の被膜を
生成して所望の色に発色する金属を用いためっき層が形
成されてなるものである。

【００２２】従って、ばねの成形工程前にばね用鋼材に
上記金属のめっき層を形成させることによって、このば
ね用鋼材を成形した後焼鈍すれば、めっき層は所望の色
に発色し、従来のように特に着色のための工程を経るこ
となくばね製品をカラー化することが可能になる。

【００２３】上記請求項２記載の発色性ばね用鋼材は、
ばね用鋼材の表面には二層めっき層が形成され、この二
層めっき層の一層がＣｕで他層がＺｎ＋Ｃｒ合金で形成
されているか、または一層がＺｎで他層がＣｕ＋Ｃｒ合
金で形成されてなるものである。

【００２４】従って、ばね用鋼材の表面にめっき層が形
成された状態においては、その表面に下記またはの
めっき層による被膜が形成されている。Ｆｅ（ばね用鋼材の表面）−Ｃｕ−（Ｚｎ＋Ｃｒ）Ｆｅ（ばね用鋼材の表面）−Ｚｎ−（Ｃｕ＋Ｃｒ）そして、の場合、およびの場合の双方において、そ
れらが加熱されると被膜の中のＣｕとＺｎとが互いに拡
散しいわゆる黄金色になるのである。

【００２５】また、Ｃｒの酸化物（例えばＣｒ₂Ｏ₃）は
本来的に黒色基調であり、具体的には濃い灰色を呈して
いる。従って、上記またはの構成層からなる被膜が
ばね用鋼材の表面に形成された状態で加熱処理が施され
ると、下層は黄金色に発色し、この上層を形成している
Ｃｒ合金層中のＣｒが酸化して酸化クロム層になり、下
層の黄金色と重なって美麗な黒色を呈するようになるの
である。

【００２６】つまり、めっき層をＣｕ、Ｚｎ、およびＣ
ｒからなる上記のような二層構造にすることによって、
それに熱を加える焼鈍処理時に、上記めっき層において
は、それぞれの金属が互いに拡散するとともに、上記の
メカニズムで表面に酸化クロム層が形成され、その結
果、黒色々調で美麗に発色し、得られたばね製品を美観
的に優れたものにすることができるのである。

【００２７】また、上記めっき層を形成することによっ
て成形機とばね用鋼材との間に緩衝的にめっき層が存在
するため、ばねの成形性を向上させることができるとと
もに、このめっき層が熱処理されて形成されたＣｒ酸化
物の被膜によってばね製品の発錆は有効に防止される。

【００２８】さらに、めっき層は導電体であるため表面
から通電が可能であり、本体に通電することによってそ
の長さを検出する検長器を利用することができる等便利
である。

【００２９】上記請求項３記載の発色性ばね用鋼材によ
れば、めっき層全体の重量に対するＣｕの重量割合が
０．２〜８０．０ｗｔ％とされ、Ｃｒの重量割合が０．
２〜１０．０ｗｔ％とされているため、このような範囲
を満足するめっき層であれば、それが焼鈍処理で加熱さ
れた場合、必ず美麗な黒色々調の酸化被膜となり、ばね
製品を美観的に優れたものにすることができる。

【００３０】上記請求項４記載の発色性ばね用鋼材によ
れば、二層めっき処理後に冷間加工率５０％以上の伸線
加工が施され、めっき層の厚さが０．１〜１５μｍに設
定されているため、めっき層の厚さが上記範囲内にある
限り焼鈍処理によってめっき層は美麗な黒色系の色調の
酸化物被膜になる。

【００３１】上記請求項５記載のばね製品および請求項
６記載のばね製品の製造方法によれば、上記二層めっき
処理が施されたばね用鋼材が所定のばね形状に成形加工
されてばね用の中間品とされ、この中間品が２００〜５
００℃の温度範囲で低温焼鈍されているため、この温度
範囲で上記二層めっき処理が施されためっき層が加熱さ
れると、それぞれ焼鈍時間に応じて美麗な黒色々調の酸
化物による被膜が形成される。

【００３２】以下本発明についてさらに詳細に説明す
る。本発明は、発明者らの鋭意研究の結果、めっき処理
によってばね用鋼材のばね特性は変化しないこと、しか
も所定の合金層をばね用鋼材の表面に形成させ、それを
ばねに成形加工した後の低温焼鈍中にめっき層が黒色系
の色調に発色することを見出した結果完成されたもので
ある。そして本発明は基本的には、表面に加熱されるこ
とにより酸化物の被膜を生成して発色する金属を用いた
めっき層を形成させてなるものである（請求項１）。

【００３３】まず、図１を基に本発明に係るばねの製造
工程の一例について説明する。まず、原料鋼材にめっき
処理が施される。このめっき処理は、硬鋼線材、ピアノ
線材およびステンレス鋼線材等のばね用線材並びに各種
のばね鋼板材のいずれもが適用可能である。めっき処理
においては、めっき後の金属層が加熱することにより発
色する金属がめっき用の金属として選択される。

【００３４】そして、上記金属層を形成する金属は後の
焼鈍操作によって発色する。このような金属層が形成さ
れた原料鋼材は、それが鋼線である場合は伸線加工が施
され、鋼板である場合は圧延加工が施されてばね用鋼材
になる。このばね用鋼材は、つぎの成形工程において成
形機を用いて所定のばね形状に成形される。この場合、
ばね用鋼材は成形操作において非常に大きな擦過を受け
るが、表面にはめっき層が形成されており、このめっき
層が潤滑剤の役割を果たすため滑らかに成形機にかか
り、別途従来法Ｂのような潤滑処理を行わなくても成形
性は良好なものになっている。

【００３５】上記成形工程で得られた中間製品は、つぎ
の焼鈍工程において所定温度に加熱されて焼鈍され、ば
ね製品が得られる。そして、この焼鈍時の加熱によっ
て、中間製品の表面を被覆している上記金属のめっき層
は所定の色に発色する。

【００３６】このように、請求項１の発色性ばね用鋼材
は、その表面に加熱されることにより酸化物の被膜を生
成して発色する金属を用いためっき層が形成させてなる
ものであるため、通常のばねの製造工程を経ることによ
ってばねのカラー化が実現し、有色ばねの製造コストを
有効に削減することが可能になる。

【００３７】つまり、このようなばね用鋼材を用いてば
ね製品を製造すれば、従来法Ａのように着色工程で被覆
または塗装によって着色させた場合にはその後の成形工
程において上記被覆や塗装が剥がれ落ちるという不都合
は起こらず、従って仕上がったばねの表面を美麗なもの
にすることができるとともに、従来法Ｂのように中間製
品を焼鈍した後に後処理として発色のための諸操作を行
う必要がなく、その分工程を削減することができるので
ある。

【００３８】そして、本明細書においては、このような
ばね用鋼材の表面に、めっき処理によって形成された一
層がＣｕで他層がＺｎ＋Ｃｒ合金である二層被膜、また
は一層がＺｎで他層がＣｕ＋Ｃｒ合金である二層被膜が
形成された発色性ばね用鋼材（請求項２〜４）が発色性
の面で効果的であり、この二層被膜のばね用鋼材を成形
加工後に低温焼鈍処理することにより、上記被膜が黒色
系の色調を有する酸化物層が形成されたばね製品（請求
項５）が得られることを開示し、さらにこのようなばね
製品の製造方法（請求項６）を開示している。

【００３９】ところで、原料鋼材の表面にめっき処理を
行い、その後焼鈍処理を行うことによってめっき処理後
の色調と別の発色が得られるという知見は本発明が完成
する以前に発明者らの研究によって得られているが、発
色した色調は黄色または黄銅色であり、黒色系の色調に
はならない。

【００４０】これに対して、本発明は、表面にＣｕと、
Ｚｎ＋Ｃｒ合金との二層の被膜構造（Ｃｕ−（Ｚｎ＋Ｃ
ｒ））をめっき処理で形成させるか、あるいはＺｎと、
Ｃｕ＋Ｃｒ合金の二層被膜構造（Ｚｎ−（Ｃｕ＋Ｃ
ｒ））をめっき処理で形成させてなるばね用鋼材を要旨
とするものであり（請求項２）、このようにめっき処理
されたばね用鋼材に焼鈍処理を施すことによってＣｕと
Ｚｎとの間で拡散が起こり、かつ、被覆層の表面にＣｒ
の酸化物が形成され、これらによって黒色調の被膜が得
られるのである。

【００４１】以下本発明を図２〜図４を基にさらに詳細
に説明する。図２は低温焼鈍処理時における焼鈍温度
と、焼鈍時間と、色調との関係を示す片対数グラフであ
り、図３は、めっき層におけるＣｕの重量割合（ｗｔ
％）とＣｒの重量割合（ｗｔ％）とが一定の関係にある
場合において黒色系の色調が得られる範囲を示した両対
数グラフである。また図４は、めっき層の厚みと、焼鈍
時間と、色調との関係を示す片対数グラフである。

【００４２】まず図２に示すグラフを基に本発明につい
て説明する。このグラフは、硬鋼線材に下層がＣｕ、上
層がＺｎ＋Ｃｒ合金となるようにめっき処理を施し、こ
の二層のめっき処理が施された後伸線加工して得た硬鋼
線を加熱処理して色調の変化と焼鈍時間との関係を焼鈍
温度毎に表したものである。

【００４３】上記めっき処理については、めっき層全体
の重量に対するＣｕの重量割合が６５ｗｔ％、Ｃｒの重
量割合が５ｗｔ％、同Ｚｎの重量割合が３０ｗｔ％にな
るように設定してある。また、めっき処理が施されてか
ら伸線処理によって最終めっき厚さが０．５μｍになる
ようにしてある。そしてこのようなテストピースを多数
調製し、焼鈍温度と焼鈍時間を種々変化させて図２のグ
ラフを完成させている。なお、色調については、デジタ
ルカラーメータ（東京電色（株）製の商品名「ＴＣ−３
６００」）を用いた明度測定で測定値を得ている。

【００４４】このグラフから判る通り、色調の変化は、
焼鈍温度と焼鈍時間とに密接に関係し、焼鈍温度が２０
０℃〜５００℃の温度範囲においては、１分〜３０分で
上記のめっき処理が施されたテストピースの表面は、発
色の度合をコントロール可能な状態で白色から黒色に変
化している。なお、焼鈍温度が２００℃以下では、相当
の焼鈍時間をかけても色の変化は少なく、相当の長時間
でも黒色には到達しない。逆に焼鈍温度が５００℃以上
では、ばねの強度的な劣化が起こり実用的ではない。

【００４５】以上の試験結果から、本発明においては焼
鈍温度を２００℃〜５００℃の温度範囲に設定している
（請求項５および６）。

【００４６】つぎに、図３のグラフを基に本発明につい
て説明する。このグラフは、めっき層におけるＣｕの重
量割合と、Ｃｒの重量割合との比率が種々異なるＺｎ−
Ｃｕ−Ｃｒ合金のめっき処理を施し、最終のめっき層の
厚さが０．５μｍになるように伸線加工を施し、その後
ばねに成形してから３５０℃で１０分間焼鈍し、色調が
黒色系になる範囲を調べた結果を示したものである。横
軸にＣｒの重量割合（ｗｔ％）をとり、縦軸にＣｕの重
量割合（ｗｔ％）をとっている。

【００４７】そして、このグラフに示すように、Ｃｒが
０．２ｗｔ％未満の場合は灰色系統の色調になり、Ｃｒ
が１０ｗｔ％以上の場合は均一な被膜を得ることができ
なかった。また、Ｃｕが０．２ｗｔ％未満のときは灰緑
色系の色調になり、Ｃｕが８０ｗｔ％以上のときは赤黒
色系の色調になってあまり美麗とはいえない状態になっ
た。すなわち、Ｃｒは０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、およ
びＣｕは０．２ｗｔ％〜８０ｗｔ％で設定されるグラフ
中に線引きした矩形の重量割合の範囲内であれば、被膜
の色調は美麗な黒色系になっているのである。

【００４８】この試験結果から、本発明においてめっき
層全体の重量に対するＣｒの重量割合が０．２ｗｔ％〜
１０ｗｔ％、およびＣｕの重量割合が０．２ｗｔ％〜８
０ｗｔ％に設定されている（請求項３）。

【００４９】つづいて図４のグラフを基に本発明につい
て説明する。このグラフは原料鋼材に、Ｃｕが６５ｗｔ
％、Ｃｒが５ｗｔ％、およびＺｎが３０ｗｔ％になるよ
うに（Ｃｕ−Ｃｒ＋Ｚｎ）の二層のめっき層を形成し、
引き続きめっき層の厚みが０．０５μｍ〜２０μｍにな
るように伸線加工を施し、その後ばね成形したばね製品
を４００℃で焼鈍して色調を調べた結果を示したもので
ある。グラフでは横軸に焼鈍時間をとり、縦軸に色調を
とっている。そして、設定されためっき層の厚さ毎に焼
鈍時間とばね製品の表面の色調との関係を示している。

【００５０】このグラフから判るように、めっき層の厚
みが０．１μｍ未満では焼鈍時間を種々変化させても目
標とする色調が得られないが、０．１μｍ以上ではそれ
ぞれある特定の時間以上焼鈍すると、均一で美麗な黒色
系の色調になる。

【００５１】但し、めっき層の厚さの増加に従って黒色
になるまでの時間は指数関数的に増加し、例えばめっき
層の厚さが１５μｍであったなら、３０分で黒色になる
が、２０μｍでは１８０分を要するようになる。

【００５２】図２から判るように、色調の変化は焼鈍温
度が高いほど激しく、短時間で黒色になるが、実用的な
ばねの低温焼鈍温度は２５０℃〜４００℃であり、４０
０℃を越える温度ではほとんど処理されない。従って、
実用的最高処理温度の４００℃で最高の焼鈍時間である
３０分間焼鈍した結果黒色が得られるめっき層の厚さは
図４のグラフから判るように１５μｍということにな
る。

【００５３】めっき層の厚みが１５μｍ以下の場合に
は、必ず３０分より短時間に黒色になる。そして、黒色
色調の度合は、焼鈍時間とめっき層の厚さとを適宜コン
トロールすることによって任意に設定することができ
る。なお、めっき層の厚さを１５μｍ以上にするとコス
トアップの原因になり、この面からも１５μｍ以上の厚
みは不適である。

【００５４】以上の試験結果により、本発明において
は、ばね用鋼材の表面に形成されるめっき層の厚さが
０．１μｍ〜１５μｍの範囲に設定されている（請求項
４）。

【００５５】

【実施例】

（実施例１）原料鋼材に本発明に係るめっき処理を施し
て実施例１のばねを製造するとともに、同じ原線を用
い、めっき処理を施さないで比較例１のばねを製造し、
所定の試験を行って試験結果について両者を比較した。

【００５６】原線としては、炭素含量が０．８２ｗｔ％
である１．８０ｍｍφの硬鋼線を採用した。この原線を
鉛パテンティングした後酸洗して脱スケール状態にし
た。この脱スケール状態の原線に、下層がＣｕ、上層が
Ｚｎ＋Ｃｒ合金の二層めっきを電気めっき法によって施
した。

【００５７】Ｃｕめっきにおいては、液組成が、ＣｕＳ
Ｏ₄・５Ｈ₂Ｏ：２４０ｇ／ｌ、Ｈ₂ＳＯ₄：５０ｇ／ｌで
あるめっき液を３０℃で使用した。陽極にＣｕ板を用
い、電流密度は５Ａ／ｄｍ²になるように設定した。

【００５８】一方、Ｚｎ＋Ｃｒ合金のめっきにおいて
は、液組成が、ＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ：１１０ｇ／ｌ、Ｃ
ｒ₂（ＳＯ₄）₃・３Ｈ₂Ｏ：１〜５０ｇ／ｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄
・１０Ｈ₂Ｏ：５０ｇ／ｌの５０℃であるめっき液を用
いた。ＰＨは４に調製している。陽極としてＺｎ板を使
用し、電流密度は５〜３０Ａ／ｄｍ²になるように設定
した。

【００５９】Ｃｒの析出量は、めっき液中の３価のＣｒ
イオン濃度と、電流密度とを種々変化させることによっ
て調整し、Ｃｕ：５ｗｔ％、Ｃｒ：５ｗｔ％、残りがＺ
ｎからなるＣｕ−（Ｚｎ＋Ｃｒ）合金めっきを施した。
めっき層の厚みについては伸線後に０．５μｍになるよ
うに設定した。

【００６０】上記の二層めっきの後、連続８回の伸線操
作によって０．６０ｍｍφまで８８．９％の伸線加工を
施し、強度レベルがＪＩＳＧ３５２１硬鋼線Ｃ種相当品
のばね鋼線（ばね用鋼材）を得た。

【００６１】一方比較例１として、上記１．８０ｍｍφ
の原線からめっき層を形成させることなく上記同様に伸
線加工した０．６０ｍｍφの裸線を得た。

【００６２】そして、これらのばね用鋼線をそれぞれ外
径１０ｍｍφ、長さ２０ｍｍ、巻数２０巻きのコイルば
ね（中間品）に成形した後、３００℃で１０分間焼鈍処
理を施し、冷却後の色調を比較するとともに、これらの
０．６ｍｍの線を同様に焼鈍処理した後、引張強度、ね
じり特性、疲労強度（中村式回転曲げ疲労試験）を測定
し、これらの測定結果について両者を比較した。

【００６３】前提条件および試験結果を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】上記表１から判る通り、本発明に係る実施
例１のばねは、その表面が当初白色であったものが美麗
な黒色系の色調に変化し、他のものと明確に識別可能で
あった。これに対して比較例１のばねの色調は、当初と
変わらず白色のままであり、色調のみからは他の種類の
ばねとの識別は不可能であった。

【００６６】また、色調以外の引張強さ、ねじり特性お
よび疲労強度については両者とも略同じであり、有意の
差は認められなかった。なお、両者のコイルング性につ
いて比較した結果では、本発明品の方がめっきが施され
ているため潤滑性は良好であり、成形操作は安定し、ピ
ッチのバラツキは小さく、コイリング性は良好であっ
た。

【００６７】（実施例２）ばね用のステンレス鋼線を１
１５０℃で光輝焼鈍し、固溶化させて２．５ｍｍφの原
線を得た。この原線に上記実施例１に準じてまず下層が
Ｚｎ、上層がＣｕ＋Ｃｒの二層めっき（下層Ｚｎ：３０
ｗｔ％、上層Ｃｒ：５ｗｔ％のＣｕ−Ｃｒ合金）を電気
めっき法によって施し、その後伸線加工によって本発明
に係るばね用鋼線を得た。めっき層の厚さは伸線加工後
に０．５μｍになるように予め設定した。なお、めっき
条件は以下の通りである。

【００６８】すなわち、Ｚｎめっきにおいては、液組成
が、ＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ：１１０ｇ／ｌ、Ｈ₂ＳＯ₄：５
０ｇ／ｌであるめっき液を３０℃で使用した。陽極にＺ
ｎ板を用い、電流密度は５Ａ／ｄｍ²になるように設定
した。

【００６９】一方、Ｃｕ＋Ｃｒ合金のめっきにおいて
は、液組成が、ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ：２４０ｇ／ｌ、Ｃ
ｒ₂（ＳＯ₄）₃・３Ｈ₂Ｏ：１〜５０ｇ／ｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄
・１０Ｈ₂Ｏ：５０ｇ／ｌの５０℃であるめっき液を用
いた。ＰＨは４に調製している。陽極としてＣｕ板を使
用し、電流密度は５〜３０Ａ／ｄｍ²になるように設定
した。Ｃｒの析出量は、めっき液中の３価のＣｒイオン
濃度と、電流密度とを種々変化させることによって調整
した。

【００７０】上記ばね用鋼線は、ＪＩＳＧ４３１４のば
ね用ステンレス鋼線ｗｐＢ強度レベルの１．０ｍｍφ品
に相当するものである。このばね用鋼線を実施例１と同
様にコイルばねに成形後、３５０℃で１０分間の焼鈍処
理を施した。

【００７１】比較例２として上記と同じステンレス鋼線
でめっき処理だけは行わず、その他は実施例２と同様に
してコイルばねを得た。そして、実施例１と同様の比較
試験を行った。試験結果は表２に示す通りである。

【００７２】

【表２】

【００７３】上記表２から判る通り、本発明に係る実施
例２のばねは、実施例１のばねと同様に、その表面が当
初白色であったものが美麗な黒色系の色調に変化し、他
のものと明確に識別可能であった。これに対して比較例
２のばねの色調は、当初と変わらず白色のままであり、
色調のみからは他のものとの識別は不可能であった。

【００７４】また、色調以外の引張強さ、ねじり特性お
よび疲労強度については両者とも略同じであり、有意の
差は認められなかった。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の請求項１記
載の発色性鋼材は、ばね用鋼材の表面には加熱されるこ
とにより酸化物の被膜を生成して所望の色に発色する金
属を用いためっき層が形成されてなるものである。

【００７６】従って、ばねの成形工程前の前処理工程に
おいて、原料鋼材に上記金属のめっき層を形成させるこ
とによって、この金属めっき層を有するばね用鋼材を成
形した後焼鈍すれば、この焼鈍によってめっき層は加熱
され、この加熱によってめっき層は所望の色に発色し、
従来のように特に着色のための工程を経ることなくばね
製品をカラー化することができ、カラー化されたばねの
製造コストを低減させることが可能になる。

【００７７】また、本発明の請求項２記載の発色性鋼材
は、ばね用鋼材の表面には二層めっき層が形成され、こ
の二層めっき層の一層がＣｕで他層がＺｎ＋Ｃｒ合金で
形成されているか、または一層がＺｎで他層がＣｕ＋Ｃ
ｒ合金で形成されてなるものである。

【００７８】従って、めっき層を上記のような二層構造
にすることによって、それに熱を加える焼鈍処理時に、
上記めっき層においては、それぞれの金属が互いに拡散
するとともに、表面にＣｒの酸化物被膜が生成し、この
酸化物被膜によって美麗に黒色に発色し、得られたばね
製品を美観的に優れたものにすることができ好都合であ
る。

【００７９】また、上記めっき層を形成することによっ
て成形機とばね用鋼材との間に緩衝的にめっき層が存在
するため、ばねの成形性を向上させることができるとと
もに、このめっき層が熱処理されて形成された金属酸化
物の被膜によってばね製品の発錆は有効に防止される。

【００８０】さらに、めっき層は導電体であるため表面
から通電が可能であり、本体に通電することによってそ
の長さを検出する検長器を利用することができる等便利
である。

【００８１】めっき層全体の重量に対するＣｕの重量割
合が０．２〜８０．０ｗｔ％とし、Ｃｒの重量割合が
０．２〜１０．０ｗｔ％とすれば、このような範囲を満
足するめっき層であれば、それが焼鈍処理で加熱された
場合、必ず美麗な黒色々調の酸化被膜となり、ばね製品
を美観的に優れたものにすることができる。

【００８２】上記の二層めっき処理後に冷間加工率５０
％以上の伸線加工を施し、めっき層の厚さを０．１〜１
５μｍに設定すれば、めっき層の厚さが上記範囲内にあ
る限り焼鈍処理によってめっき層は美麗な黒色系の色調
の酸化物被膜になる。

【００８３】上記二層めっき処理が施されたばね用鋼材
を所定のばね形状に成形加工してばね用の中間品を得、
この中間品を２００〜５００℃の温度範囲で低温焼鈍す
れば、美麗な黒色基調の酸化物による被膜が形成され
る。その結果種別の誤認を有効に抑止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るばねの製造方法の一例を示す工程
図である。

【図２】低温焼鈍処理時における焼鈍温度（℃）と、焼
鈍時間（分）と、色調（明度）との関係を示す片対数グ
ラフである。

【図３】めっき層におけるＣｕ量（ｗｔ％）とＣｒ量
（ｗｔ％）との関係において黒色系の色調が得られる範
囲を示した両対数グラフである。

【図４】めっき層の厚み（μｍ）と、焼鈍時間（分）
と、色調（明度）との関係を示す片対数グラフである。

【図５】従来のばねの製造方法を示す工程図であり、従
来法Ａと従来方Ｂとを例示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保隆史兵庫県尼崎市中浜町10番地１神鋼鋼線工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ばね用鋼材の表面には加熱されることに
より酸化物の被膜を生成して所望の色に発色する金属を
用いためっき層が形成されていることを特徴とする発色
性ばね用鋼材。
【請求項２】ばね用鋼材の表面には二層めっき層が形
成され、この二層めっき層の一層がＣｕで他層がＺｎ＋
Ｃｒ合金で形成されているか、または一層がＺｎで他層
がＣｕ＋Ｃｒ合金で形成されていることを特徴とする発
色性ばね用鋼材。
【請求項３】上記めっき層全体の重量に対するＣｕの
重量割合が０．２〜８０．０ｗｔ％であり、Ｃｒの重量
割合が０．２〜１０．０ｗｔ％であることを特徴とする
請求項２記載の発色性ばね用鋼材。
【請求項４】上記二層めっき処理後に冷間加工率５０
％以上の加工が施され、上記めっき層の厚さが０．１〜
１５μｍに設定されていることを特徴とする請求項２ま
たは３記載の発色性ばね用鋼材。
【請求項５】請求項２、３または４記載の発色性ばね
用鋼材が所定のばね形状に成形加工されてばね用の中間
品とされ、この中間品が２００〜５００℃の温度範囲で
低温焼鈍され、上記めっき層が黒色に発色されているこ
とを特徴とするばね製品。
【請求項６】請求項２、３または４記載の発色性ばね
用鋼材を所定のばね形状に成形加工してばね用の中間品
を製造し、その後この中間品を２００〜５００℃の温度
範囲で低温焼鈍し、上記めっき層を黒色に発色させるこ
とを特徴とするばね製品の製造方法。