JPH11131288A - 円筒体内面のめっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒体の内面に、軸線方向に膜厚が変化する
めっき層が、一度のめっき処理によって形成されるよう
にする。 【解決手段】 円筒体１の内面２に膜厚の異なるめっき
層５，６を形成するために、その円筒体１の軸心部に２
本の電極７，８からなる電極体１０を配置し、それらを
めっき液中に浸漬して、電極７，８と円筒体１との間に
通電する。２本の電極７，８は絶縁層９によって互いに
絶縁されており、それらの電極７，８に通電する際、薄
いめっき層５を形成する部分に露出する電極７と円筒体
１との間の電流密度は小さく、厚いめっき層６を形成す
る部分に露出する電極８と円筒体１との間の電流密度は
大きくなるようにする。それらの電極７，８は径の異な
るものとして、円筒体１の内面２との間の距離を異なら
せるようにすることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、兵器の砲身や反応
筒などのような円筒体の内面にめっきを施す方法に関す
るもので、特に、その軸線方向に膜厚が変化するめっき
層を形成することが求められる円筒体内面のめっき方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】兵器砲身においては、その寿命を向上さ
せるために、内面に保護層が設けられる。その場合の保
護層としては、電解によって形成されるクロム層が最も
適していることが知られている。そして、特開平７−１
６７５９０号公報には、大口径（例えば口径１５５mm）
の兵器砲身において、熱的負荷から保護するために、熱
的に大きな負荷を受ける装填室及びその装填室に連なる
口径部の領域に、めっき処理によって厚さ１００〜２０
０μmの厚い電解クロム層を形成する方法が開示されて
いる。その方法は、電解クロム層を設けるべき領域に相
当する長さの電極を砲身の軸心部に配置し、それら電極
及び砲身をめっき液中に浸漬して、それらの間に通電す
ることにより砲身内面の目標領域にめっきをする、とい
うものである。その場合のめっき厚さは均一とされてい
る。

【０００３】ところで、兵器砲身の場合には、そのよう
な熱的負荷のほか、弾丸の弾帯との摺動摩擦も加わり、
さらに使用環境による腐食も生ずるので、それらからの
保護のために、その内面の全域にわたって保護層を設け
ることが求められる。しかしながら、砲身内面の全域に
わたって厚さ１００〜２００μmの厚いクロムめっき膜
を設けると、そのめっき膜は、砲身の砲口側の前部領域
において機械的衝撃力によりしばしば剥離し、破壊され
る。そして、その後、その箇所からガス抜けや乱流が生
じ、砲身の腐食や弾帯の摩耗が加速されてしまう。一
方、実験の結果、めっき膜の剥離に対する抵抗は、膜厚
を薄くするほど大きくなることが確かめられている。そ
こで、砲身の中でも特に大きな熱的負荷を受ける部分、
すなわち装填室及びその装填室に隣接する口径部領域の
クロム層は厚く、機械的な衝撃力を受ける砲口側の前部
領域のクロム層は薄くする、ということが行われてい
る。

【０００４】そのように砲身などの円筒体の内面にその
軸線方向の位置によって膜厚の異なるめっき層を形成す
る場合、従来は、まず、砲身の全長に相当する長さの電
極を用いて砲身内面の全域を薄くめっきし、次いで、厚
いめっき層を必要とする部位に対応する長さの電極を用
いてその部位の内面を厚くめっきするようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな方法では、最初のめっき時に、他の部位がめっき液
によって腐食されることのないようにするために、めっ
きしようとする部位以外をラッカーなどによって覆うこ
とが必要となる。また、めっきされる部位とされない部
位との境界に電流が集中し、その境界領域にめっき金属
が異常析出するので、めっき後、機械加工などによって
平坦化することが必要となる。さらに、最初に形成され
ためっき層の上に重ねてめっき層が形成されるので、そ
の重ね合わせ面がしばしば剥離するという問題がある。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、一度のめっき処理によっ
て円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を
形成することのできる円筒体内面のめっき方法を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、円筒体の軸心部に配置されるめっき処
理用の電極体として、互いに絶縁され、円筒体の内面に
対して軸線方向に順に露出する複数の電極を用い、それ
らの電極と円筒体との間にそれぞれ大きさの異なる電流
を流すようにしている。その場合、各電極は外径の異な
るものとして、円筒体内面との間の距離をそれぞれ異な
らせるようにすることもできる。

【０００８】そのように、互いに絶縁された複数の電極
を円筒体の軸線方向に順に配置し、その各電極にそれぞ
れ大きさの異なる電流を流すようにすると、電極（陽
極）とめっきされる円筒体内面との間の電流密度は各電
極位置ごとにそれぞれ異なることになる。そして、めっ
き速度はその電流密度によって変化するので、そのとき
のめっき処理によって、円筒体の内面には、軸線方向の
位置に応じて異なる膜厚のめっき層が形成される。ま
た、その場合、各電極の外径を異ならせるようにする
と、電極（陽極）と円筒体内面（陰極）との間の距離
（極間距離）が円筒体の軸線方向の位置によって異なる
ことになり、円筒体の内面に形成されるめっき層の膜厚
が軸線方向において更に大きく変化する。したがって、
上述のような方法を採用することにより、円筒体の内面
に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度のめっき処
理によって形成することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図中、図１は本発明による円筒体内
面のめっき方法の一例を示す概略断面図である。この図
から明らかなように、めっきを施そうとする円筒体１の
内面２には、先端側に小径部３が、また、基端側に大径
部４がそれぞれ設けられている。その小径部３と大径部
４との間は、めっき処理時にその部分に電流が集中する
ことのないように、滑らかにつながれている。小径部３
は、その内面に薄いめっき層５を形成する部分であり、
大径部４は、その内面に厚いめっき層６を形成する部分
である。

【００１０】円筒体１の内面２に、そのように軸線方向
に厚さが２段階に変化するめっき層５，６を形成しよう
とするときには、円筒体１の内面２に対して軸線方向に
順に露出する２本の電極７，８を用いる。一方の電極７
は、比較的小径で、円筒体１の全長にわたって延びるだ
けの長さを有するものとされている。また、他方の電極
８は、内部にその小径電極７が嵌合されるだけの大径で
中空のものとされている。そして、その大径電極８の長
さは、厚いめっき層６を形成する部位に対向するだけの
長さとされている。それらの電極７，８は、図示されて
いるように小径電極７の基端部において絶縁層９を介し
て互いに嵌合され、それによって、薄いめっき層５を形
成する部位に対向する部分が露出する小径電極７と、厚
いめっき層６を形成する部位に対向する部分が露出する
大径電極８とからなり、それらの間が電気的に絶縁され
た１本の電極体１０とされる。その小径電極７と大径電
極８との外径の差は、円筒体１の内面２の小径部３と大
径部４との径の差よりも大きくされている。また、その
大径電極８の先端部は、形成される薄いめっき層５と厚
いめっき層６とのつながり部分が滑面となるように、ほ
ぼ円錐状とされている。

【００１１】そのように形成された電極体１０を、その
小径電極７が円筒体１の小径部３に対向し、大径電極８
が円筒体１の大径部４に対向するようにして円筒体１の
軸心部に配置し、それらをめっき液中に浸漬する。その
場合、円筒体１はあらかじめ脱脂しておく。そして、小
径電極７を第１直流電源１１の正極に、また、大径電極
８を第２直流電源１２の正極に、それぞれ導線１３，１
４を介して接続するとともに、円筒体１をそれらの電源
１１，１２の負極に導線１５を介して接続し、それら電
極７，８と円筒体１との間に通電する。すると、めっき
液中の金属イオンが円筒体１の内面２に析出する。した
がって、めっき液として例えば硫酸塩のクロム酸液を用
いれば、そのめっき液中のクロムイオンが析出して円筒
体１の内面２に電解クロム層が形成される。

【００１２】その場合、第１直流電源１１によって小径
電極７と円筒体１との間に流れる電流の密度は、第２直
流電源１２によって大径電極８と円筒体１との間に流れ
る電流の密度よりも小さくなるようにしておく。そのよ
うにすると、円筒体１の小径部３は小さい電流密度でめ
っきされ、大径部４は大きい電流密度でめっきされるこ
とになる。そして、図２に示されているように、クロム
めっきの普通浴における電流密度と電着速度（めっき速
度）との関係は、同じめっき浴温度では、電流密度が大
きいほどめっき速度も大きくなる、という関係にある。
したがって、その電流密度の差により、円筒体１の小径
部３の内面には薄いめっき層５が形成され、大径部４の
内面には厚いめっき層６が形成される。

【００１３】また、小径電極７の外面と円筒体１の小径
部３の内面との間の距離ｄ₁は、大径電極８の外面と円
筒体１の大径部４内面との間の距離ｄ₂よりも大きくな
っている。本発明者らの研究によれば、クロムめっき浴
の基本をなすサージェント浴を用い、浴温度６２℃、電
流密度３０A/dm²の条件の下で２２時間めっきしたとき
の極間距離と膜厚（電着速度）との関係は、図３のよう
になる。図３に示されているように、陽極と陰極との間
の距離（極間距離）が大きくなるにつれて、めっき膜厚
は薄くなる。したがって、上述のように、小径電極７の
外面と円筒体１の小径部３の内面との間の距離ｄ₁が、
大径電極８の外面と円筒体１の大径部４内面との間の距
離ｄ₂よりも大きくされていると、その極間距離ｄ₁，ｄ
₂の差により、円筒体１の小径部３の内面には薄いめっ
き層５が形成され、大径部４の内面には厚いめっき層６
が形成される。

【００１４】このように、電流密度あるいは極間距離の
いずれか一方に差を持たせるのみでも、薄いめっき層５
と厚いめっき層６とを形成することができる。しかしな
がら、極間距離に差を持たせるのみでそのめっき層５，
６の膜厚比、すなわち図１におけるｔ₂／ｔ₁をより大き
くしようとすると、極間距離の比、すなわち図１におけ
るｄ₁／ｄ₂を大きくすることが必要となる。そのために
は、小径電極７をより小径のものとしなければならな
い。そして、そのように小径の電極にめっき電流を流す
と、ジュール発熱によるめっき液の劣化や温度上昇によ
る条件の変動などが生じると言われている。そのため
に、めっき処理に用いる電極は、その断面積をあまり小
さくすることができず、特に小径電極７位置における極
間距離ｄ₁を大きくすることが難しい。したがって、特
にめっき層５，６の膜厚比を大きくすることが求められ
る場合には、上述の例のように、電流密度及び極間距離
の両方に差を持たせるようにする。

【００１５】このようにして、２本の電極７，８を用い
ることにより、一度のめっき処理で、円筒体１の内面２
に軸線方向に膜厚の異なるめっき層５，６を形成するこ
とが可能となる。そして、円筒体１の内面２に設ける小
径部３と大径部４との径を適切に設定しておけば、その
めっき層５，６の内面は均一の径とすることができる。

【００１６】なお、上述の実施形態においては、円筒体
１の軸線方向に２段階に膜厚が変化するめっき層５，６
を形成する場合について説明したが、電極体１０を構成
する電極７，８の数を増やすことによって、その膜厚を
更に多段に変化させるようにすることもできる。図４
は、そのようにして軸線方向に膜厚が多段に変化するめ
っき層を内面に形成した砲身の例を示す要部の縦断面図
である。この砲身２０は、円筒状の砲身母材２１の内面
全長にわたってクロムめっき層２２を形成したものであ
る。そのめっき層２２は、機械的な衝撃力を受ける砲口
側の前部領域２３では薄く、熱的負荷の大きい装填室２
４及びその装填室２４に隣接する口径部領域２５では厚
くされている。しかも、装填室２４に隣接する口径部領
域２５の膜厚ｓ₂は、前部領域２３の膜厚ｓ₁より厚いが
装填室２４の膜厚ｓ₄よりは薄く、その口径部領域２５
と装填室２４との間のテーパ部２６の膜厚ｓ₃はｓ₂とｓ
₄との間の厚さとされている。このようなめっき層２２
も、本発明に従い、互いに絶縁された４本の電極を用い
て、それらの電極と砲身母材２１との間の電流密度、及
び必要に応じて極間距離を適宜選定することにより、一
度のめっき処理で形成することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度の
めっき処理によって形成することが可能となるので、従
来のように最初のめっき処理時における防食作業やめっ
き処理後の機械加工などが不要となり、その処理作業を
大幅に簡易化することができる。また、めっき層を重ね
合わせることなく、そのように膜厚の異なるめっき層を
形成することができるので、剥離に極めて強いめっき層
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による円筒体内面のめっき方法の一例を
示す概略断面図である。

【図２】そのめっき方法の原理を説明するための、電流
密度と電着速度との関係を示す特性図である。

【図３】そのめっき方法の原理を説明するための、極間
距離と電着速度との関係を示す特性図である。

【図４】本発明による円筒体内面のめっき方法を用いて
内面に保護層を形成した砲身の一例を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 円筒体 ２ 円筒体内面 ５ 薄いめっき層 ６ 厚いめっき層 ７ 薄いめっき層を形成する電極 ８ 厚いめっき層を形成する電極 １０ 電極体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 厩橋 朗 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向
   に延びる電極体を配置し、その電極体と前記円筒体とを
   めっき液中に浸漬して、それら電極体及び円筒体間に通
   電することにより、前記円筒体の内面にめっきを施す方
   法において；前記電極体として、互いに絶縁され、前記
   円筒体の内面に対して軸線方向に順に露出する複数の電
   極を用い、それらの電極と前記円筒体との間にそれぞれ
   大きさの異なる電流を流すことにより、一度のめっき処
   理によって前記円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化す
   るめっき層を形成することを特徴とする、 円筒体内面のめっき方法。
2. 【請求項２】 前記複数の電極の、前記円筒体内面に対
   して露出する部分の外面と、前記円筒体の内面との間の
   距離が、それぞれ異なるようにされていることを特徴と
   する、 請求項１記載の円筒体内面のめっき方法。