JPH07216560A - 耐摩耗性の被覆を備えた耐腐食性でない金属および金属合金からなる加工品および物品の製造方法 - Google Patents

耐摩耗性の被覆を備えた耐腐食性でない金属および金属合金からなる加工品および物品の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間層がニッケルおよびパラジウム不含であ
り、摩耗層と比較可能な電気化学的ポテンシャルを有
し、耐腐食性であるような、周期律表の第4〜第6副族
の元素の窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物またはケイ
化物の耐摩耗性の非金属の被覆を備え、かつ加工品表面
と摩耗被覆との間に耐腐食性中間層が設けられている耐
腐食性でない金属および金属合金からなる加工品および
物品の製造方法 【構成】 物品にまず、銅45〜80重量%、スズ10
〜55重量%および亜鉛0〜15重量%を有する銅−ス
ズ合金からなる中間層を電気メッキで設け、引続き摩耗
層をPVD−法を用いて設けることを特徴とする耐摩耗
性の被覆を備えた耐腐食性でない金属および金属合金か
らなる加工品および物品の製造方法

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周期律表の第4〜第6
副族の元素の窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物または
ケイ化物の耐摩耗性の非金属の被覆で被覆され、加工品
表面と被覆との間に耐腐食性の中間層が配置されている
加工品または物品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】工業的および装飾的適用のために、あま
り耐腐食性でない金属および金属混合物からなる加工品
および物品は、周期律表の第4〜第6副族の元素、たと
えばチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タン
タル、クロム、モリブデンまたはタングステンの窒化
物、炭化物、ホウ化物、酸化物およびケイ化物からなる
硬質の耐摩耗性でかつ部分的に装飾的でもある被覆を備
えている。この被覆の設置はいわゆるPVD−法(物理
的気相蒸着法)により行う。窒化チタンおよび炭化チタ
ンからなる層が有利である。
【0003】こうして製造された被覆は、もちろんこの
被覆が脆く、多孔性でかつ微細亀裂があるという欠点を
有する。その茎状の成長に基づき、この層は高いピンホ
ール密度を有する。それにより、この層は下層の金属に
対して良好な腐食保護を提供せず、特にこの層は電気化
学的に不活性に挙動し、その結果、不活性でない下層は
腐食分解する。
【0004】ドイツ連邦共和国特許第3809139号
明細書から、加工品表面とPVD被覆との間にパラジウ
ム−ニッケル合金の耐腐食性の緻密な層を配置すること
は公知である。この層は、多孔性のPVD被覆を通過し
て耐腐食性でない下層材料への腐食攻撃を阻止する。さ
らに、パラジウムニッケル層はPVD層とほとんど同様
に不活性であり、従って、電気化学的にほとんど攻撃さ
れない。一方で、このような層は、アレルギーの誘因物
質として作用することがあるニッケルを含有するという
欠点を有する。パラジウムも多くの場合アレルギーを引
き起すことがある。従って、人の皮膚と接触することが
ある物品および加工品について、ニッケルおよび可能で
あればパラジウムを合金成分として使用しないように努
めなければならない。
【0005】未公開のドイツ連邦共和国特許出願公開第
4217612号明細書には、銅−スズ−合金からなる
耐腐食性の下層と、クロム鋼、モリブデンまたはマンガ
ン、または酸化物、炭化物または他の硬質材料を含有す
る材料のような金属からなる耐摩耗性の表面層とを備え
た金属加工品が記載されている。この層の設置は、引続
き熱的吹付け法、たとえば溶射により行われる。
【0006】電気メッキにより設置された銅−スズ−合
金の耐腐食性被覆としての使用は、「Ullmanns Encyklo
paedie der Technischen Chemie, 第4版、第12巻、
第190〜194頁」から公知である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、周期律表の第4〜第6副族の元素の窒化物、炭化
物、ホウ化物、酸化物またはケイ化物の耐摩耗性の非金
属の被覆を備え、かつ加工品表面と摩耗被覆との間に耐
腐食性中間層が設けられている(その際、前記中間層は
ニッケル−およびパラジウム不含であるべきで、摩耗層
と比較可能な電気化学的ポテンシャルを有し耐腐食性で
あるべきである)耐腐食性でない金属および金属合金か
らなる加工品および物品の製造方法を提供することであ
った。さらに、この中間層は電気メッキ浴から析出する
ことができ、レベリング作用を生じるのが好ましい。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、物品にまず銅45〜80重量%、スズ10〜55
重量%および亜鉛0〜15重量%からなる中間層を電気
メッキにより設置し、引続き摩耗層をPVD法を用いて
設置することにより解決される。
【0009】中間層として、銅45〜65重量%および
スズ35〜55重量%、または銅50〜80重量%、ス
ズ10〜35重量%および亜鉛1〜15重量%からなる
合金を設けることが有利である。
【0010】この層は著しく耐腐食性であり、一般に下
層物品として使用される真鍮−およびブロンズ合金に近
い電気化学的ポテンシャルを有する。さらに、この層は
約600HVの高い高度を有し、従ってPVD層(10
00−1500HV)と下層物品との間の良好な移行を
提供する。より軟質の中間層、たとえばパラジウム−ニ
ッケルは機械的応力の際にPVD層の剥離を助長させ
る。
【0011】銅−スズ−合金は、実際に全ての下層加工
品上に廉価に電気メッキにより析出させることができ、
その際、複雑な形状の場合であっても均一な層厚を有す
る密着した層が得られる。このために、ドイツ連邦共和
国特許第3339541号明細書中に記載されたような
浴が有利である。この浴は、シアン化銅として銅1〜6
0g/l、アルカリ金属スズ酸塩の形のスズ7〜30g
/l、錯生成剤0.1〜100g/l、遊離アルカリ金
属シアン化物1〜50g/l、アルカリ金属水酸化物1
〜50g/l、アルカリ金属炭酸塩50g/lまでおよ
び有機脂肪酸化合物またはナフトール0.05〜5g/
lを含有する。
【0012】これにより、実際に全ての金属加工品、た
とえばアルミニウム、銅、鋼、亜鉛、ニッケルもしくは
アルミニウム−、銅−およびニッケル合金を被覆するこ
とができる。下層加工品として真鍮が特に有利である。
【0013】中間層は0.1〜10μmの層厚で設けら
れるのが有利である。
【0014】腐食保護の保証の他に、銅−スズ−または
銅−スズ−亜鉛層は、レベリングおよび光沢形成の機能
も有している。レベリングおよび光沢形成を達成するた
めに、この場合、銅−スズ−亜鉛層を使用するのが有利
である。通常、フレーム状製品のレベリングおよび光沢
形成のためにさらに酸性の銅電解液が用いられる。ドラ
ム状製品の場合、酸性の銅電解液を用いてもレベリング
が達成されるだけで、光沢形成は達成されない。銅−ス
ズ−亜鉛層の析出のための電解液は、フレーム状製品な
らびにドラム状製品であってもレベリングおよび光沢形
成が可能である。
【0015】PVD法により設置される硬質物質層の銅
−スズ−または銅−スズ−亜鉛層への付着の改善のため
に、銅−スズ−または銅−スズ−亜鉛層は電気メッキで
0.1μmの厚さの金層で被覆することができる。
【0016】
【実施例】
次の実施例は本発明をさらに詳説する: 例1 研磨された鋼製ボタンを水性アルカリ性で前洗浄し、電
気分解的に脱脂し、鉱酸中で酸洗いし、銅−スズ−層を
異なる層厚(1μm、2μm、3μm、5μm)で電気
メッキで被覆した。引続き、これらの層をフェロキシ試
験もしくはジメチルグリオキシム試験で孔に関して試験
した。3μmの層厚以上では両方の溶液は表面の変色が
生じず、つまり孔は検出されなかった。銅−スズ層(5
5Cu、45Sn)の析出のためにシアン化銅としての
銅5〜10g/l、スズ酸塩としてのスズ15〜30g
/l、シアン化カリウム30〜50g/lおよび水酸化
カリウム5〜25g/lを含有する電気メッキ浴を使用
した。析出は2〜4A/dm2の電流強さで50〜60
℃で行った。
【0017】例2 研磨した真鍮板を、水性アルカリ性で前洗浄し、電気分
解的に脱脂し、鉱酸中で酸洗いし、3μmの厚さの銅−
スズ層(例1に従って)で電気メッキにより被覆した。
引続き、被覆した板に、SO2 0.2lで5回のケセ
ルニッヒ試験(Kesernich-Test(DIN 50018))を行っ
た。この層は表面(REM−吸収)でも、横断面でも腐
食攻撃を示さなかった。
【0018】例3 真鍮板および真鍮キャップを、水性アルカリ性で前洗浄
し、電気分解的に脱脂し、鉱酸中で酸洗いし、レベリン
グおよび光沢形成のために10μmの厚さの銅−スズ−
亜鉛層(60Cu、35Sn、5Zn)で電気メッキに
より被覆した。この層上に3μmの厚さの銅−スズ−層
(55Cu、45Sn)を機能的な腐食保護層として設
けた。引続き、被覆された板に、SO2 0.2lで5
回のケステルニッヒ試験(DIN50018)を例2と
同様に行った。この層は例2と同様に腐食攻撃を示さな
かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 3/60

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周期律表の第4〜第6副族の元素の窒化
    物、炭化物、ホウ化物、酸化物またはケイ化物の耐摩耗
    性の非金属被覆で被覆されており、加工品表面と被覆と
    の間に耐腐食性の中間層が配置されている、耐腐食性で
    ない金属および金属合金からなる加工品および物品の製
    造方法において、物品にまず、銅45〜80重量%、ス
    ズ10〜55重量%および亜鉛0〜15重量%を有する
    銅−スズ合金からなる中間層を電気メッキで設け、引続
    き摩耗層をPVD−法を用いて設けることを特徴とする
    耐摩耗性の被覆を備えた耐腐食性でない金属および金属
    合金からなる加工品および物品の製造方法。
  2. 【請求項2】 中間層として銅45〜65重量%および
    スズ35〜55重量%を有する銅−スズ合金を電気メッ
    キで設ける請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 中間層として銅50〜80重量%および
    スズ10〜35重量%および亜鉛1〜15重量%からな
    る合金を電気メッキで設ける請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 摩耗層として窒化チタンまたは炭化チタ
    ンを設ける請求項1〜3までのいずれか1項記載の方
    法。
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