JPH07233495A

JPH07233495A - 鉄族合金めっき皮膜の高硬度化法

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Publication number: JPH07233495A
Application number: JP2669994A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Isaki; 昌伸伊▲崎▼; Yutaka Fujiwara; 裕藤原; Hidehiko Enomoto; 英彦榎本; Shigemasa Terada; 茂巨寺田; Akira Nakanaga; 陽中永
Original assignee: FUSO KAGAKU KOGYO; FUSO KAGAKU KOGYO KK; Osaka City
Current assignee: FUSO KAGAKU KOGYO; FUSO KAGAKU KOGYO KK; Osaka City
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JP3380970B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な方法で、高い硬度を有する鉄族合金めっ
き皮膜を形成する。【構成】（ａ）鉄塩、並びに（ｂ）脂肪族カルボン酸及
びその塩の少なくとも一種からなる脂肪族カルボン酸
類、を含有する鉄族合金電気めっき浴、又は、これにニ
ッケル塩及びコバルト塩の少なくとも一種を配合した鉄
族合金電気めっき浴から形成しためっき皮膜を、１００
〜８００℃で加熱することを特徴とする鉄族合金めっき
皮膜の高硬度化法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄族合金めっき皮膜の
高硬度化法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】現在、鉄めっきは、ガラス
モールド、レコ−ドスタンプ、印刷版等の耐摩耗用部品
の電鋳や鉄鋼部品の補修などに用いられており、めっき
浴としては、工業的には、硫酸浴、塩化物浴、ホウフッ
化物浴等が使用されている。しかしながら、これらのめ
っき浴から得られる鉄めっき皮膜の硬度は、Ｈｖ１５０
〜５００程度であり、耐摩耗用皮膜としては、十分な硬
度を有するものではない。

【０００３】また、鉄−ニッケル合金めっき皮膜は、連
続鋳造用鋳型の表面被覆、磁気ヘッド等の軟磁性薄膜、
磁気シールド膜等への応用が進められており、鉄−コバ
ルト合金めっき皮膜は、磁気記録膜としての応用が進め
られているが、従来知られているこれらのめっき皮膜
は、硬度がほぼＨｖ３００〜５００程度であり、耐摩耗
皮膜として用いられているクロムめっきやリン−ニッケ
ル合金めっきに比べると低硬度であり、利用範囲が限定
されている。

【０００４】高硬度の鉄合金めっき皮膜としては、特定
の脂肪族カルボン酸を添加しためっき浴から得られる鉄
−炭素合金めっき皮膜が、ビッカース硬度が最高でＨｖ
８５０程度となることが報告されており（表面技術、４
０（１９８９）、１３０４；日本金属学会誌、５６（１
９９２）、６３６；表面技術協会第８５回講演大会要旨
集（１９９２）第４８頁；表面技術協会第８７回講演大
会要旨集（１９９３）第１４７頁等）、浸炭等の熱処理
やクロムめっき処理等の代替として、各種機械部品の耐
摩耗性皮膜の形成方法としての応用が期待されている。
しかしながら、この様なめっき皮膜についても、従来、
耐摩耗性向上の処理として行なわれている無電解ニッケ
ル−リン合金めっきによれば、熱処理後のめっき皮膜の
ビッカース硬度がＨｖ１０００程度となり、また窒化処
理した鋼がＨｖ１１００〜１２００程度となることと比
べると、硬度が不十分であり、これらの表面処理方法の
代替としては満足のいくものではない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き従来技術の課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、鉄塩
及び脂肪族カルボン酸類を含有するめっき浴、又はこれ
にニッケル塩及びコバルト塩の少なくとも一種を添加し
ためっき浴という特定のめっき浴を用いて得られるめっ
き皮膜を、１００〜８００℃程度の温度で加熱すること
により、非常に硬度の高い皮膜を簡単に形成できること
を見出し、ここに本発明を完成するに至った。

【０００６】即ち、本発明は、以下の鉄族合金めっき皮
膜の高硬度化法を提供するものである。

【０００７】(i) （ａ）鉄塩、並びに（ｂ）脂肪族カル
ボン酸及びその塩の少なくとも一種からなる脂肪族カル
ボン酸類、を含有する鉄族合金電気めっき浴から形成し
ためっき皮膜を、１００〜８００℃で加熱することを特
徴とする鉄族合金めっき皮膜の高硬度化法。

【０００８】(ii)（ａ）鉄塩、（ｂ）ニッケル塩及びコ
バルト塩の少なくとも一種、並びに（ｃ）脂肪族カルボ
ン酸及びその塩の少なくとも一種からなる脂肪族カルボ
ン酸類、を含有する鉄族合金電気めっき浴からから形成
しためっき皮膜を、１００〜８００℃で加熱することを
特徴とする鉄族合金めっき皮膜の高硬度化法。

【０００９】本発明では、めっき皮膜を形成するための
電気めっき浴としては、（ａ）鉄塩、並びに（ｂ）脂肪
族カルボン酸及びその塩の少なくとも一種からなる脂肪
族カルボン酸類、を含有する鉄族合金電気めっき浴（以
下、「めっき浴Ａ」という）、又は（ａ）鉄塩、（ｂ）
ニッケル塩及びコバルト塩の少なくとも一種、並びに
（ｃ）脂肪族カルボン酸及びその塩の少なくとも一種か
らなる脂肪族カルボン酸類、を含有する鉄族合金電気め
っき浴（以下、「めっき浴Ｂ」という）を用いる。

【００１０】これらのめっき浴のうちで、金属塩とし
て、鉄塩のみを用いるめっき浴Ａでは、形成されるめっ
き皮膜は、金属分として鉄を含むものとなり、鉄塩に加
えて、ニッケル塩及びコバルト塩の少なくとも一種を配
合しためっき浴Ｂでは、形成されるめっき皮膜は、金属
分として鉄−ニッケル若しくは鉄−コバルトの二種類、
又は鉄−ニッケル−コバルトの三種類を含むものとな
る。

【００１１】上記めっき浴Ａに配合する鉄塩は、特に限
定的ではなく、通常の水溶性の二価の鉄塩であればいず
れも使用できる。この様な鉄塩の具体例としては、硫酸
第一鉄、塩化第一鉄、スルファミン酸第一鉄等を挙げる
ことができ、これらを単独又は適宜組み合わせて使用で
きる。配合量は、鉄分換算で、１〜７０ｇ／ｌ程度とす
ればよい。

【００１２】また、めっき浴Ｂでは、鉄塩としては、上
記めっき浴Ａと同様のものでよく、配合量もめっき浴Ａ
と同様でよい。ニッケル塩及びコバルト塩としては、特
に限定はなく、水溶性のニッケル塩及びコバルト塩をい
ずれも使用できる。ニッケル塩の具体例としては、硫酸
ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケ
ル、酢酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、メタンス
ルフォン酸ニッケル等を挙げることができ、コバルト塩
の具体例としては、硫酸コバルト、塩化コバルト、硝酸
コバルト、炭酸コバルト、酢酸コバルト、スルファミン
酸コバルト、メタンスルフォン酸コバルト等を挙げるこ
とができる。これらの各種化合物は、単独又は適宜組み
合わせて使用でき、ニッケル塩及びコバルト塩をそれぞ
れ単独で用いるほかに、これらを組み合わせて用いるこ
ともできる。

【００１３】めっき浴Ｂにおけるニッケル塩及びコバル
ト塩の少なくとも一種の化合物は、めっき浴中に金属分
換算で、１〜７０ｇ／ｌ程度の配合量とすればよい。

【００１４】上記めっき浴Ａ又はＢには、添加剤とし
て、脂肪族カルボン酸及びその塩の少なくとも一種から
なる脂肪族カルボン酸類を配合する。これらの脂肪族カ
ルボン酸類を配合することによって、めっき皮膜中に適
度な量の炭素が析出し、これを後述するような条件で加
熱処理することによって、高硬度を有するめっき皮膜と
なる。

【００１５】脂肪族カルボン酸類としては、炭素数２以
上で水酸基を含まない脂肪族モノカルボン酸、水酸基を
一つ含むか又は含まない脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ト
リカルボン酸、及びこれらのカルボン酸の塩から選ばれ
た少なくとも一種の脂肪族カルボン酸類を用いることが
好ましく、その配合量は、０．５〜２５０ｇ／ｌ程度と
すればよく、該脂肪族カルボン酸類を酸の形態で用いる
場合には、０．５〜３０ｇ／ｌ程度の配合量とすること
が好ましい。

【００１６】炭素数２以上で水酸基を含まない脂肪族モ
ノカルボン酸の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、
吉草酸、酪酸等を挙げることができ、水酸基を一つ含む
か又は含まない脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、
リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン
酸、フマル酸等を挙げることができ、脂肪族トリカルボ
ン酸の具体例としては、クエン酸等を挙げることができ
る。これらのカルボン酸の塩は、水溶性の塩であれば、
特に限定はなく、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、
アンモニウム塩等を用いることができる。

【００１７】本発明で用いるめっき浴Ａ又はＢでは、上
記した成分に加えて、更に、必要に応じて、還元剤を添
加することができる。還元剤としては、例えば、Ｌ−ア
スコルビン酸、没食子酸、ヒドラジン等のレダクトン、
亜硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム等の低級酸化物等
を挙げることができる。本発明めっき浴では、還元剤
は、Ｆｅ³⁺イオンの生成を抑えて安定した連続作業を行
うために有用であり、還元剤の添加による効果を十分に
発揮するためには、その添加量は０．１〜１５ｇ／ｌ程
度とすれば良い。

【００１８】上記めっき浴Ａ又はＢを用いて、鉄族合金
のめっきを行なうには、通常の電気めっき法をいずれも
採用できる。めっき条件は、特に限定的ではないが、例
えば、浴温２５〜９０℃程度、陰極電流密度０．１〜１
０Ａ／ｄｍ²程度の条件下で、無撹拌又は機械撹拌下に
電気めっきを行なえばよい。めっき浴は、酸性域で用い
ることが適当であり、好ましくはｐＨ１〜６程度で用い
る。めっき浴のｐＨ調整は、常法にしたがって、適当な
酸又はアルカリ物質を用いて行なえば良く、例えば、酸
としては、使用する金属塩と同種のアニオンを有する酸
を用い、アルカリ物質としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ア
ンモニア水等を用いることが好ましい。尚、上記ｐＨ範
囲に於ける高いｐＨ域のめっき浴、例えばｐＨ５〜６程
度のめっき浴では、上記した脂肪族カルボン酸類を塩の
形態で添加する場合には、その添加量は、前述した添加
量の範囲内において、比較的多い量、例えば、５０〜２
５０ｇ／ｌ程度の添加量とすることが好ましい。

【００１９】上記めっき浴Ａ又はＢにより電気めっきを
行なう場合には、陽極としては、通常の鉄めっき、鉄−
ニッケル合金めっき、鉄−コバルト合金めっき等に用い
られるものをいずれも使用でき、例えば、陽極として鉄
鋼を用いた場合には、溶解が均一であり、めっき浴Ａで
は、めっき浴の組成がほぼ安定に保たれ、めっき浴Ｂで
はニッケル塩及び／又はコバルト塩を補給することによ
ってめっき液の組成がほぼ安定に保たれる。また、カー
ボン、白金めっきチタン等の不溶性陽極を使用した場合
には、金属分および消費されたカルボン酸を補給するこ
とによって連続作業が可能となる。

【００２０】被めっき物には、上記電気めっきを行なう
前に常法に従って、バフ研磨、脱脂、希酸浸漬等の通常
の前処理を施してもよい。被めっき物の種類によって
は、従来公知の各種の電気めっき用の前処理を行なうこ
ともできる。また、めっき後には水洗、湯洗、乾燥等の
通常行われている操作を行なってもよい。

【００２１】上記した方法で得られるめっき皮膜は、平
滑で良好な外観を有するものであり、しかも幅広い電流
密度範囲において高電流密度で得ることができる。めっ
き皮膜の組成は、配合する各成分の割合によって広い範
囲で変わり得るが、めっき浴Ａからは、通常炭素を０．
２〜３重量％程度含有する鉄−炭素めっき皮膜が形成さ
れ、めっき浴Ｂからは、通常、鉄５〜９５重量％程度、
ニッケル及びコバルトの少なくとも一種９５〜５重量％
程度、並びに炭素０．２〜３重量％程度を含有する鉄−
ニッケル−炭素めっき皮膜、鉄−コバルト炭素めっき皮
膜、又は鉄−コバルト−ニッケル−炭素めっき皮膜が形
成される。本発明では、上記した組成のめっき皮膜をい
ずれも使用できるが、炭素含有率０．３重量％程度以上
のめっき皮膜が好ましく、炭素含有率０．３〜１．５重
量％程度のめっき皮膜が特に好ましい。

【００２２】めっき皮膜の厚さは、特に限定はされない
が、めっき浴Ａ及びＢのいずれを用いる場合にも、十分
に高硬度の皮膜を得るためには、１〜１００μｍ程度の
厚さとすればよい。

【００２３】本発明では、上記した方法でめっき皮膜を
形成した後、１００〜８００℃程度，好ましくは２００
〜６００℃程度の温度で加熱処理を施す。熱処理方法
は、特に限定されず、例えば、炉内加熱、高周波加熱、
赤外線加熱、レーザー加熱等の各種の方法を採用でき、
加熱雰囲気も、特に限定はなく、窒素、アルゴン等の不
活性ガス中、酸素中、空気中、真空中等の各種の雰囲気
でよい。また、加熱時間は加熱温度、めっき皮膜の厚さ
等に応じて適宜決めればよいが、通常１分〜１２時間程
度とすることが適当である。

【００２４】本発明では、上記した方法により特定のめ
っき皮膜に加熱処理を施すことによって、めっき皮膜の
硬度が大きく向上して、析出時の硬度を大きく上回るも
のとなり、最高でビッカース硬度がＨｖ８００〜１２０
０程度という非常に高硬度の皮膜を形成できる。

【００２５】本発明では、被処理物としては特に限定さ
れず、電気めっきが可能であって、上記した熱処理温度
において、変質のないものであればいずれも使用でき
る。

【００２６】本発明の方法によって形成されるめっき皮
膜は、高硬度であって、平滑で良好な外観を有し、耐摩
耗性、耐食性等に優れたものであり、また従来の各種の
耐摩耗性処理方法と比べて、処理方法が容易で処理温度
も低いために、耐摩耗皮膜を形成する方法として非常に
有用性の高い方法である。よって、従来の鉄めっき皮
膜、鉄−ニッケル合金めっき皮膜、鉄−コバルト合金め
っき皮膜等が利用されている分野の他に、上記しためっ
き皮膜の性質を利用して各種の用途に使用し得るもので
ある。その用途の一例を挙げると、従来、焼き入れ、浸
炭、窒化、硬質クロムめっき、無電解めっき、化成処
理、溶射、ＣＶＤ，ＰＶＤ等で処理されていた機械部
品、電気機械器具、工作機械、作業工具、金属粉末、金
型、利器工匠具等について、これらの処理に代わる表面
処理として利用でき、また、プラスチック製品、セラミ
ック製品、繊維製品、紙・木材製品、ガラス製品等の非
金属製品についても、常法に従って前処理を行なった後
に表面処理として利用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、上記した特定のめっき
浴から得られるめっき皮膜を、１００〜８００℃という
比較的低い温度で熱処理することにより、高硬度の皮膜
を形成することができる。この方法は、水溶液からの電
析と比較的低温度での熱処理とを組み合わせたものであ
り、従来の各種の耐摩耗性処理方法と比べて、処理方法
が容易で、処理温度も低いために、耐摩耗皮膜を形成す
る方法として非常に有用性の高い方法である。そして形
成される皮膜は、平滑で良好な外観を有するものとなる
点でも優れた方法である。

【００２８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明の
特徴をより一層明らかにする。

【００２９】実施例１〜４及び比較例１下記表１に記載の組成のめっき浴（各成分の添加量はす
べてｇ／ｌ）を調製し、陰極に銅板、陽極に鉄板を使用
して、陰極電流密度３．０Ａ／ｄｍ²、浴温度５０℃、
無攪拌の条件でめっきを行なった。得られためっき皮膜
の組成を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】次いで、得られためっき皮膜を真空炉内
で、２００〜９００℃の間の各温度で１時間加熱した
後、室温でビッカース硬度を測定した。ビッカース硬度
の測定結果を図１に示す。図１において、●印は実施例
１のめっき浴から得られためっき皮膜についての測定結
果、○印は実施例２のめっき浴から得られためっき皮膜
についての測定結果、◎印は実施例３のめっき浴から得
られためっき皮膜についての測定結果、◆印は実施例４
のめっき浴から得られためっき皮膜についての測定結
果、□印は比較例１のめっき浴から得られためっき皮膜
についての測定を示すものである。

【００３２】以上の結果から明らかなように、本発明の
方法によれば、簡単な方法で非常に高い硬度を有する皮
膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜４及び比較例１におけるビッカース
硬度の測定結果を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者榎本英彦大阪府大阪市阿倍野区天王寺町北３−５− 25−706 (72)発明者寺田茂巨大阪府東大阪市足代北２丁目８番３号 (72)発明者中永陽大阪府大阪市東住吉区山坂１丁目18番13号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）鉄塩、並びに（ｂ）脂肪族カルボン
酸及びその塩の少なくとも一種からなる脂肪族カルボン
酸類、を含有する鉄族合金電気めっき浴から形成しため
っき皮膜を、１００〜８００℃で加熱することを特徴と
する鉄族合金めっき皮膜の高硬度化法。
【請求項２】（ａ）鉄塩、（ｂ）ニッケル塩及びコバル
ト塩の少なくとも一種、並びに（ｃ）脂肪族カルボン酸
及びその塩の少なくとも一種からなる脂肪族カルボン酸
類、を含有する鉄族合金電気めっき浴からから形成した
めっき皮膜を、１００〜８００℃で加熱することを特徴
とする鉄族合金めっき皮膜の高硬度化法。