JPH0959793A - 硬質Crめっきとの摺動性に優れた耐摩耗部材 - Google Patents

硬質Crめっきとの摺動性に優れた耐摩耗部材

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JPH0959793A
JPH0959793A JP21222395A JP21222395A JPH0959793A JP H0959793 A JPH0959793 A JP H0959793A JP 21222395 A JP21222395 A JP 21222395A JP 21222395 A JP21222395 A JP 21222395A JP H0959793 A JPH0959793 A JP H0959793A
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wear
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JP21222395A
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Takenori Nakayama
武典 中山
Atsushi Kato
淳 加藤
Wataru Urushibara
亘 漆原
Yoshinori Terada
好則 寺田
Kenji Iwai
健治 岩井
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質Crめっきが施された部材との摺動によ
り、局部的な焼付きを生じることがなく、しかも複合分
散めっきのように難しい品質管理も要求されない耐摩耗
部材を提供する。 【解決手段】 硬質Crめっきが施された部材と摺動自
在に組み合わされる耐摩耗部材であって、上記硬質Cr
めっきとのビッカース硬度の差がHv500以下である
Ni−Pめっき層を1μm以上の厚さで形成されてなる
ことを特徴とする。また、上記Ni−Pめっき層として
は、Pを0.5〜7.0重量%含有する電気Ni−Pめ
っき層を用いることが推奨される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質Crめっきと
の摺動性に優れた耐摩耗部材に関するものであり、例え
ばエンジン部品ではピストンリングとシリンダーライナ
ー又はピストンとの組み合わせや、バルブリフターとシ
リンダーヘッドの組み合わせ等に適用でき、更にはトラ
ンスミッション等の駆動部品,油圧プレス部品,回転機
部品,シリンダー部品等の各種産業機械部品等であっ
て、互いに摺動する部位を含む耐摩耗部材の組み合わせ
において、硬質Crめっきが施された部材と摺動自在に
組み合わされても焼付きが発生することのない耐摩耗部
材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】硬質Crめっきは耐摩耗性に優れている
と共に熱伝導性や耐食性も良好であることから、各種耐
摩耗部材の摺動面の表面処理として汎用されている。し
かしながら、硬質Crめっきは初期なじみ性が悪く、潤
滑環境下で使用する場合でも保油効果が少ないために焼
付きを起こし易いという問題がある。例えば、上記硬質
Crめっきをエンジン部品に用いた場合には、エンジン
の始動や停止に伴うわずかな状態変化によっても焼付き
が発生することがあり、硬質Crめっきの信頼性を著し
く損なうものであった。
【0003】そこで上記硬質Crめっきの表面における
潤滑油の保持性を高めることを目的として、硬質Cr
めっき後に、めっき浴中で陽電解を行ってめっき層にク
ラックを形成する方法や、或いはCrめっき後に液体
ホーニング処理を行って梨地状の凹凸面を形成する方法
(特開平1−112079号)等が提案されている。ま
た、特公昭53−3446号公報には、硬質Crめっ
きが施された部材と摺動面を構成する相手材として、共
析物質を突出させた複合分散めっきを採用することによ
り、複合分散めっき側の保油効果により焼付きの防止を
図る技術が開示されている。
【0004】しかしながら硬質Crめっきを陽電解す
る方法では、クラックの形態や量を一定に制御すること
が難しく、液体ホーニング処理を行う方法では、表面
が粗雑になり過ぎるだけでなく粗さにムラが生じ、局部
的な焼付きが発生し易くなるという問題を有していた。
また、複合分散めっきを施した耐摩耗部材を硬質Cr
めっきの相手材とする方法によれば、優れた耐摺動摩耗
性が得られる反面、複合分散めっきの品質管理が難しく
ランニングコストも嵩みがちになるという問題点が指摘
されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、硬質Crめっきが施され
た部材との摺動により、局部的な焼付きを生じることが
なく、しかも前記複合分散めっきのように難しい品質管
理も要求されない耐摩耗部材を提供しようとするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の耐摩耗部材とは、硬質Crめっきが施された部材と
摺動自在に組み合わされる耐摩耗部材であって、上記硬
質Crめっきとのビッカース硬度の差がHv500以下
であるNi−Pめっき層を1μm以上の厚さで形成され
てなることを要旨とするものである。また、上記Ni−
Pめっき層としては、Pを0.5〜7.0重量%含有す
る電気Ni−Pめっき層を用いることが推奨される。
【0007】尚、上記硬質Crめっきは、十分な硬度を
発揮できる程度の厚さで形成されていることが前提であ
り、少なくとも1μmの厚さで形成することにより、上
記Ni−Pめっき層より高い硬度とすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、硬質Crめっきの
焼き付き易さを改善するにあたり、硬質Crめっき自体
ではなく、硬質Crめっきが施された部材と摺動する相
手材との組合わせの観点から鋭意研究を重ねた結果、上
記相手材として特定の条件を満足するNi−Pめっきを
施した耐摩耗部材を用いることにより、優れた耐摺動摩
耗性が得られることを見出し、本発明を完成させるに至
った。
【0009】Ni−Pめっきは、無電解めっき法及び電
気めっき法の2つの方法によって形成することができる
が、現在汎用されているのは無電解Ni−Pめっきであ
り、その優れた耐摩耗性をはじめとして装飾性や耐食性
等に優れていることから多目的に用いられている。一
方、電気Ni−Pめっきは主としてその優れた耐食性か
ら注目されためっきであり、特にめっき層がアモルファ
ス化することにより優れた耐食性を発揮する。
【0010】硬質Crめっきが施された耐摩耗部材と摺
動する相手材として、上記Ni−Pめっきを施すことに
よって、優れた耐摺動摩耗性が得られる理由は十分解明
された訳ではないが、以下の要因が考えられる。 (i) 硬質CrめっきとNi−Pめっきが適度な硬度差を
有する場合には、いずれか一方が他方を切削するアブレ
ッシブ摩耗の進行が穏やかである。 (ii)CrとNi−Pの反応性は極めて低く、凝着摩耗を
起こし難い。
【0011】本発明では、Crめっき材に対し優れた耐
摺動摩耗性を発揮するNi−Pめっきとして、無電解N
i−Pめっき及び電気Ni−PめっきのいずれのNi−
Pめっきを採用しても良いが、電気Ni−Pめっきを用
いた場合に特に優れた耐摺動摩耗性を得ることができ
る。その理由としては、特定条件を満足する電気Ni−
Pめっきでは、表面の結晶粒が凸状に規則正しく並び、
結晶粒レベルの適度な凹凸を有するために、潤滑剤の保
持効果が高く、Crめっきを相手材としても初期なじみ
性が良好になるということが考えられる。
【0012】Ni−Pめっき層の厚さが1μm未満では
基材変形の影響等も受け、耐摺動摩耗層としての効果を
十分には発揮できないので、めっき厚は1μm以上必要
であり、3μm以上であると好ましく、10μm以上で
あればより好ましい。めっき層の上限については特に規
定するものではないが、無電解Ni−Pめっきでは、め
っき厚の増加と共にめっき応力が大きくなることや、成
膜速度が遅いこと等のプロセス上の問題から一般的には
100μm程度が上限であると言われている。一方、電
気Ni−Pめっき法によれば1mm以上の厚さでもめっ
き可能であり、めっき層が厚くなるにつれて耐摩耗性も
向上する。但し、無電解Ni−Pめっき及び電気Ni−
Pめっきのいずれであっても、必要以上に厚い膜を形成
することは経済性を損なうので200〜300μm程度
の厚さを上限の目安とすることが望ましい。
【0013】通常、硬質CrめっきよりNi−Pめっき
は軟質であり、硬度差が500を超えるとアブレッシブ
摩耗量が多くなり、十分な耐摺動摩耗性を得ることはで
きない。Ni−Pめっきと硬質Crめっきの硬度差は、
マイクロビッカース硬さで500以下に制御することが
必要であり、硬度差が300以下であればより好まし
い。
【0014】硬度差が500を超える場合には、例えば
Ni−Pめっき後に熱処理を行うことによりNi−Pめ
っきの硬度を上げる方法が例示できる。熱処理条件は基
材を変質させない範囲で設定する必要があり、Al合金
やMg合金では110〜200℃で20〜60分、Ti
合金や鉄合金では200〜450℃で60分程度が目安
となる。その他、電解条件やめっき浴成分等を調整する
ことにより、P含有量や結晶粒径、又は結晶配向性等を
制御してNi−Pめっきの硬度を高くしても良い。
【0015】また電気Ni−Pめっき法を採用する場合
には、Pの含有量を、0.5〜7.0重量%に制御する
ことにより優れた耐摺動摩耗性を得ることができる。P
含有量が0.5重量%を下回る場合ではめっき層表面硬
度が不十分で硬質Crめっきとの硬度差が大きくなりす
ぎ、P含有量が7.0重量%を超える場合には、めっき
層の内部応力の増大による密着性劣化等によって必ずし
も優れた耐摺動摩耗性が得られない。上記電気Ni−P
めっきのPの含有量は1重量%以上,5重量%以下であ
ればより好ましい。尚、無電解Ni−Pめっき層中のP
含有量は、通常8〜12重量%であり、P含有量が少な
過ぎるとめっき浴の安定性が劣化し、工業的に大量生産
することが困難となるので、上記の通りP含有量が10
%前後のものを用いれば良い。
【0016】本発明は硬質Crめっきについて特に限定
するものではないが、少なくとも硬質Crめっきが有す
る硬度を十分発揮できる程度の厚さが必要であり、1μ
m以上の厚さは要求され、3μm以上が好ましく、10
μm以上であればより好ましい。上限は特に規定しない
が硬質Crめっきはめっき層内部応力が高く、Crめっ
き層が厚過ぎると密着性の低下をきたす場合があり、ま
た経済性も考慮すると300μmを超えない方が好まし
い。
【0017】基材の種類は、強固なめっき密着性が得ら
れる材料を用いることが好ましく、近年摺動部材として
の使用が急増しているADC10,ADC12,AC8
A,AC8C,A2014,A4032,A7075,
A390等のAl合金、純Ti及びTi−6Al−4
V,Ti−13V−11Cr−3Al,Ti−15V−
3Cr−3Sn−3Al,Ti−6Al−2Sn−4Z
r−6Mo,Ti−3Al−8V−6Cr−4Mo−4
Zr等のTi合金、AZ91,EZ41等のMg合金等
や、S45C,SNCM35,SKD11等の鉄合金に
も適用可能である。
【0018】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【0019】
【実施例】耐摺動摩耗性の評価はピンオンディスク型の
摺動摩耗試験機を用いて行い、別途マイクロビッカース
によって表面硬度の測定を行った。耐摺動摩耗試験で
は、硬質Crめっきを施したピンと無電解Ni−Pめっ
きもしくは電気Ni−Pめっきを施したディスクを用い
た。試験条件を以下に示す。 速度 :1m/sec 荷重 :20kgf 摺動距離:1km 潤滑油 :無添加鉱油(VG10)
【0020】めっき基材にはA4032を用い、脱脂→
水洗→活性化処理→燐酸アルマイト処理もしくはジンケ
ート処理後、以下の各条件により無電解Ni−Pめっ
き,電気Ni−Pめっき及び硬質Crめっきを施した。
【0021】a)無電解Ni−Pめっき条件 めっき浴:市販無電解Ni−Pめっき浴を使用 温度 :90±5℃ b)電気Ni−Pめっき条件 めっき浴:NiSO4 ・6H2 O 200 g/l NiCl2 ・6H2 O 50 g/l H3 PO3 4〜40 g/l H3 PO4 50 g/l サッカリン 0〜1.0g/l 温度 :60±5℃ 電流密度:4〜30A/dm2 c)硬質Crめっき条件 めっき浴:サージェント浴 温度 :50±5℃ 電流密度:20〜40A/dm2
【0022】無電解Ni−Pめっき及び電気Ni−Pめ
っきの一部は、めっき後に熱処理を行って相手材である
硬質Crめっきとの硬度差を調整した。また、比較例と
しては、本発明に規定された範囲の膜厚を外れた無電解
Ni−Pめっき及び電気Ni−Pめっきを用いた。評価
結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】No.1〜14は本発明例であり、無電解
Ni−Pめっき又は電気Ni−Pめっきと硬質Crめっ
きとのビッカース硬度差がいずれも500以内であり、
摩耗減量が低い値で抑えられている。
【0025】一方、No.15,18は、めっき層の厚
さが低過ぎる場合の比較例であり、表面硬度が不足し
て、CrめっきおよびNi−Pめっきのいずれも摩耗減
量も大きく増加することが分かる。電気Ni−Pめっき
のP含有量が本発明例で規定された範囲を外れたNo.
20,21では、摩耗減量を十分に抑えることができな
い。またNo.17に示すように、めっき膜厚が本発明
例の規定範囲内でも、無電解Ni−Pめっきと硬質Cr
めっきのビッカース硬度差が500を超える場合には、
無電解Ni−Pめっき側の摩耗減量が急激に増加するこ
とが分かる。尚、No.22は硬質Crめっき同士の摺
動摩耗性を調べた従来例であり、ディスク及びピンのい
ずれの摩耗減量も大きな値を示した。
【0026】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、硬質Crめっきが施された部材との摺動により、局
部的な焼付きを生じることがなく、しかも前記複合分散
めっきのように難しい品質管理も要求されない耐摩耗部
材を提供することができることとなった。従って、硬質
Crめっき自体には何ら特殊な処理をすることなく、硬
質Crめっきと摺動しても焼付きを生じることのない耐
摩耗部材が提供できることとなったので、各種エンジン
部品,駆動部品,各種産業機械部品等の設計精度を向上
させ、寿命判断を容易にする等の効果が得られる。
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 F02F 1/00 F02F 1/00 G 3/10 3/10 B (72)発明者 寺田 好則 大阪市中央区備後町4丁目1番3号 株式 会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者 岩井 健治 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬質Crめっきが施された部材と摺動自
    在に組み合わされる耐摩耗部材であって、 上記硬質Crめっきとのビッカース硬度の差がHv50
    0以下であるNi−Pめっき層を1μm以上の厚さで形
    成されてなることを特徴とする硬質Crめっきとの摺動
    性に優れた耐摩耗部材。
  2. 【請求項2】 上記Ni−Pめっき層が、Pを0.5〜
    7.0重量%含有する電気Ni−Pめっき層である請求
    項1に記載の耐摩耗部材。
JP21222395A 1995-08-21 1995-08-21 硬質Crめっきとの摺動性に優れた耐摩耗部材 Withdrawn JPH0959793A (ja)

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