JPS6256600A - 電解メツキされた硬質クロム層 - Google Patents

電解メツキされた硬質クロム層

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JPS6256600A
JPS6256600A JP61205255A JP20525586A JPS6256600A JP S6256600 A JPS6256600 A JP S6256600A JP 61205255 A JP61205255 A JP 61205255A JP 20525586 A JP20525586 A JP 20525586A JP S6256600 A JPS6256600 A JP S6256600A
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hard
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は全層厚を通して延びる亀裂ネットワークを有す
る電解メッキされた硬質クロム層およびその形成方法に
関する。
〔従来の技術〕
電解的に析出させた硬質クロム層は、なかでも高い硬度
及びそれに伴って高い耐摩耗性、高い表面平滑性及びそ
れと共に低い摩擦係数及び低い接着性並びに場合により
比較的高い温度における侵食−化学的な、腐食的な、エ
ロージョン的な、及び酸化的な作用に対して良好な抵抗
性を有する。従って特別な耐摩耗性を得るために例えば
内燃機関等におけるピストンリングやシリンダーの摩擦
面のような種々の機械部材の摩擦面を硬質クロム層で被
覆することが行なわれ、また特別の平滑性や耐摩耗性を
得るための種々の合成樹脂成形品用のプレス器具やプレ
ス型にクロム層を施したシ、あるいはまた耐久性を改善
するために中でも種々の化学装置におけル部材をクロム
メッキによって特に保護することが行なわれる。
電解によるクロムの析出に際してはそのクロム層中に比
較的高い引張応力が表われ、これはある一定の層厚に達
した時にその弾性の低いクロムの延びの限界を越えるこ
と：（よって微細な亀裂の形成をきたし、これはエツチ
ングした表面研磨像において多数の細い線あるいは裂け
目のクモの巣状のネットワークの形で現われる。
このようなミクロ亀裂の網目は油潤滑された摩耗保護層
において油溝又は油壺としてそのクロム層の油による濡
れ易さを容易にし、またそれによって潤滑に必要な油膜
の形成を容易にし、従ってこの場合にはこのクロムメッ
キの間又はクロムメッキの後において適当なりロムメッ
キ条件を選ぶことによ勺、周期的に電流方向を逆転させ
ることによシ、熱的な後処理によシ、あるいはまたエツ
チング法によシそのクロム層の亀裂ネットワークが多孔
質クロム層の形成。もとに拡張される。しかしながら、
なかんずく、より腐食防止性の良好なりロムメッキ層は
テキルだけ亀裂のないことが必要であり、従ってこの場
合には、いずれにしてもそのクロム層がミクロ亀裂ネッ
トワークを有しないようなりロムメッキ法を選ぶことに
なる。
硬質クロム層はその上に弾性が低くてもろい。
なかでも、衝撃的な負荷を受ける場合や比較的強い振動
を受ける場合にはそれらの層の中に亀裂が生じ、これが
次いでそのような層の脱落を招　く　。
電解的に析出させた金属層の物理的諸性質を改善するた
めに、その母材金属の中に細かく分散された固体物質粒
子を含有させ、その際その金属の析出を、固体物質粒子
が微細に分散されて含まれているような電解メッキ浴を
用いて行なうことが公知でちる。即ち例えばなかでも炭
化珪素よシなる硬質材料粒子がその中に含まれているニ
ッケル分散層はａ：善された耐摩耗的挙動を、また固体
物質粒子がその中に含まれているニッケル分散層に比較
的低い摩擦係数を有する。
〔発明が解決し−ようとする問題点〕
電解メッキされたニッケル分散層の形成には比較的問題
はないけれども、クロムの分散層はそのように問題なく
形成することができず、そして対応的に改善された諸特
性を有するクロム電解メッキ分散層は実用されていない
。その電解メッキの間におけるクロム表面からの比較的
強い水素発生によって、分散された固体物質粒子がその
クロム層の中に析出するのが妨げられているようである
。従って内部に細かく分散された固体物質粒子を含む硬
質クロム層は好ましくはプラズマ溶射法等によって比較
的困難な技術によシ形成しなければならない。
従って本発明の課題は、改善された物理的及び工学的緒
特性を有して、なかでも上述した種々の欠点を有しない
ような硬質クロム層を作シ出すことである。また同時に
、できるだけ汎用的に適用でき、且つ上述のような硬質
クロム層を簡単で経済的に作り出すことができるような
電解メッキ方法を見出す必要がある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の課題は本発明に従い、クロム層中の亀裂の中に固
定物質粒子が含まれているような硬質クロム層によって
解決される。この場合に好ましくはその亀裂の裂け目幅
は固体物質粒子がその中に容易に入り込むことができる
ように０５μｍ以上、中でも１μｍ以上であり、そして
その硬質クロム層の好ましい厚さは１０μｍと１０００
μｍとの間にあるのがよい。
〔作用〕
従って本発明によれば、なかでも高い亀裂密度において
固体物質粒子の諸特性に対応して。
電解メッキされた分解層の場合のように、その硬質クロ
ム層の種々の性質を所望の態様で改善するような固体物
質粒子が亀裂のネットワークの中に含まれている硬質ク
ロｌ、層が提供される。
従って固体物質粒子としては種々の電解メッキされた分
散層の形成に際して用いられる種々の物質を単一で、又
は組合わせて用いるが、いずれにしても、それらはその
ミクロ亀裂形成性のクロム酸溶液中に溶解してはならず
、その粒度はクロム層の亀裂の裂け目幅よシも小さく、
即ち好ましくは約０．５μｍと１５μｍとの間であって
、またそのクロム層の厚さはこの粒度よりも何倍も大き
くなければならない。
この場合に耐摩耗性を改善するための固体物質粒子とし
ては中でも酸化アルミニウム、炭化硼素、窒素硼素、ク
ロムカーバイド、二酸化珪素、チタンカーバイド、ダイ
ヤモンド及び／又はタングステンカーバイトよシなる硬
質材料の粒子が挙げられる。このような固体粒子を含ん
だクロム層は中でも内燃機関におけるピストンリングや
シリンダーの摺動面の被覆に適している。用いる固体物
質粒子は大方晶型窒化硼素、グラファイト及び／又はな
ｆ５＞でもポリビニルクロライド及び／又はポリテトラ
フルオロエチレンよシなる重合物の粒子よりなシ、また
延性の改善又は脆性の低下のためｋはそれらの亀裂の中
に延性の良好な錫、チタン又はブロンズよりなる金属又
は合金が含まれていることができる。
同様にまた、クロムが接着的に摩耗する傾向はその中に
含まれるモリブデン粒子によって低下させることができ
る。
更にまた、亀裂中に有機染料や着色金属塩等を包含させ
ることによって本発明に従うクロム層の色に影響を与え
ることができることも見出された。更に、亀裂を種々の
固体物質粒子で充填することによって、そのクロム層の
耐食性が高められることが見出された。このためには亀
裂を、好ましくはポリ塩化ビニルの粒子で充填し、そし
てこのポリ塩化ビニルの粒子を次にその亀裂の中で融解
し、それによって亀裂を密封して腐食的な侵食に対して
保護する。
この場合に本発明の枠内において、一種類の固体物質の
粒子又は組み合わされた多数の固体材料の粒子を亀裂の
充填に使用することができ、それによって同時に多くの
物理的性質が改善される。また亀裂を固体物質粒子によ
って完全に充填しておかなければならないわけではない
。
本発明の枠内において更にまた、それぞれの積層された
クロム層の個々の層の中の亀裂を異なった種類の固体潤
滑剤で充填することも可能である。即ち例えば基材に直
接するいくつかのクロム層の亀裂を防食性物質で充填１
−でおき、一方外側の各クロム層の亀裂を耐摩耗性の粒
子又は渭夛特性の良好な物質で充填しておくか、あるい
はまた粒子を含有させることなく、それによって同時的
に耐摩耗性及び滑り特性を有する腐食防止された層が生
ずるよつ（（することもできる。また同様に、一番外側
の層を例えば元素態錫又は酸化鉄のような起動を促進す
る物質で充填しておくことも可能である。
本発明に従うクロム層の形成には、好ましくは種々の固
体物質粒子を分散し７て含有する酸性のクロム酸溶液の
ような公知のミクロ亀裂形成性クロムメッキ浴が用いら
れる。この場合にそのクロムメッキの間においてそのメ
ッキされるべき材料をまず最初カソードとして接続して
、それによりミクロ亀裂を有するクロム層を形成させ、
その後でその材料をアノードとして接続して、それによ
シそれらのミクロ亀裂を所望の裂れ目幅に拡張させて亀
裂を固体物質粒子によって充填し、そして次に再びカソ
ードとして接続して、それによりそれら固体物質粒子を
亀裂の封鎖によってカプセル化して閉じ込めるようにす
る。
この周期的なｔｉ力方向逆転は場合により多数回繰り返
すことができ、その際当業者はクロムメッキの条件を個
々の用途に従って所望の裂け目幅、亀裂密度、及び場合
によシ異なった固体物質粒子充填塵を有する亀裂の充填
が生ずるように変化させることができる〇 従って本発明によれば、物理的及び工学的緒特性がその
亀裂の中に含まれている固体物質粒子によって本質的に
改善された硬質クロム層が提供される。この場合にそれ
らクロム層はなかでも既に述べたように、改善された耐
摩耗挙動、改善された漏り特性、改善された始動挙動、
焼付痕の生じない改善された性質、破壊や脱落に対する
改善された安全性及び改善された耐腐食挙動をそれぞれ
単独で又は組み合わせて有することができる。本発明の
枠内でクロム酸不溶性の全ての公知の固体物質粒子を亀
裂充填のために使用することができる。
本発明に従う硬質クロム層形成のための方法は比較的簡
単に実施することができ、そして当業者がそのクロムメ
ッキ条件を変えることによってそれぞれの用途に合致し
また所望の諸性質を作り出すことを許容する。
〔実施例〕
以下本発明をいくつかの実施例により、添付の研磨写真
像を引用して更に詳細に説明する。
２５０９／ｌのクロム酸と２．ｓＥ／１１の硫酸とを含
み、そしてその中に０５μｍと５μｍとの間の粒度な有
する固体物質粒子が攪拌によって分散されていてクロム
メッキの間中懸濁状態に保たれているようなミクロ亀裂
形成性クロムメッキ用電解液より出発する。
クロムメッキは合計（１２ｍｍの厚さのクロム層の形成
のもとに５５℃において合計して約５時間にわたり行な
う。
クロムメッキのために長さ５０及び幅５　ｃｒｒＬの試
験棒（直径ｉ２．ｍｍ）をまず最初３０分間６５Δ／ｄ
ｍ”の電流密度においてカソード的にクロムメッキし、
そして次にこのメッキ層のアノード的エツチングを１５
０Ａ／ｄ７７１！の電流密度で３０秒間この試験棒をア
ノード的に接続することによって行なう。このような周
期的クロムメッキを合計してｉｏ段階行ない、その際上
記のクロムメッキ及びエツチングを同一の条件のもとで
行なう。
各テスト実験において ａ）耐摩耗性メッキ層を形成するために炭化珪素粒子を
用い、 ｂ）改善された始動挙動を有する渭す面メッキ層の形成
のために、六方晶型の窒化硼素粒子を用い、 Ｃ）改善された耐食挙動を有するメッキ層を形成するた
めシーポリ塩化ビニル粒子を用い（その際この重合物は
最終メッキ層中で８０℃において１０分間加熱して融解
させた）、及びｄ）黄色に着色したメッキ層を形成させ
るためにクロム酸鉛の粒子を用いた。
これらのメッキさｔた試験棒についてそ九ぞれ対応的な
改善された工学的及び物理的諸性質が確認された。
添付の第１図〜第３図の研磨像は本発明に従う上記の実
施例による硬質クロム層の走査電子顕微鏡写真を示す。
この場合に第１図の写真は研磨表面の１０００倍拡大像
を、第２図の写真は断面の１０００倍拡大研磨像を、そ
して第３図の写真は斜めに切断した面の４０００倍拡大
した研磨像を示す。
第１図の写真においては蜘蛛巣状にクロム層を通して延
びる亀裂が見られる。それらの亀裂の中に含まれている
炭化珪素の粒子が明るい粒として認められる。
第２図の写真の断面研磨像は亀裂の横断面を示し、これ
らの亀裂け表面へ向かってほぼ直角に延びている。これ
らの亀裂けクロムメッキの間に電流の方向を周期的に逆
転させることによってその上方に形成されたクロム層に
よって閉じられており、従ってその中に含まれている明
るい二酸化珪素の粒子は亀裂の中にカプセル化されてい
る。
第３図の写真の傾斜断面研磨像においては、それら炭化
珪素粒子が後に析出させたクロム層によって、どのよう
にその亀裂の中に包み込まれ、埋め込まれているかを４
０００倍の拡大で見ることができる。
【図面の簡単な説明】
添付の第１図〜第３図は本発明に従い形成された硬質ク
ロム層の状態を示す電子顕微鏡写真である。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）全層厚を通して延びる亀裂ネットワークを有する
    電解メッキ硬質クロム層において、それらの亀裂の中に
    固体物質粒子が含まれていることを特徴とする、上記硬
    質クロム層。
  2. （２）硬質クロム層の厚さが０．０１ｍｍと１．０ｍｍ
    との間にある、特許請求の範囲第１項記載の硬質クロム
    層。
  3. （３）亀裂の裂け目幅が０．００１ｍｍよりも大きい、
    特許請求の範囲第１又は第２項記載の硬質クロム層。
  4. （４）亀裂内に含まれている固体物質粒子の粒度が０．
    ０００５ｍｍと０．０１５ｍｍとの間である、特許請求
    の範囲第１ないし第３項のいずれか一つに記載の硬質ク
    ロム層。
  5. （５）耐摩耗性を高めるために亀裂の中に固体物質粒子
    として硬質材料の粒子が含まれている、特許請求の範囲
    第１ないし第４項のいずれか一つに記載の硬質クロム層
    。
  6. （６）硬質材料粒子がタングステンカーバイト、クロム
    カーバイト、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、
    炭化硼素及び／又はダイヤモンドよりなる、特許請求の
    範囲第５項記載の硬質クロム層。
  7. （７）滑り特性を高める為に亀裂の中に固体物質粒子と
    して固体潤滑剤粒子が含まれている、特許請求の範囲第
    １ないし第４項のいずれか一つに記載の硬質クロム層。
  8. （８）固体潤滑剤粒子がグラファイト、六方晶型窒化硼
    素及び／又はポリテトラフルオロエチレンよりなる、特
    許請求の範囲第７項記載の硬質クロム層。
  9. （９）延性を高める為に亀裂の中に固体物質粒子として
    延性のある金属及び／又は合金類が含まれている、特許
    請求の範囲第１ないし第４項のいづれか一つに記載の硬
    質クロム層。
  10. （１０）上記延性のある金属及び／又は合金類がチタン
    、錫及び／又はブロンズよりなる、特許請求の範囲第９
    項記載の硬質クロム層。
  11. （１１）耐食性を上昇させる為に亀裂の中に固体物質粒
    子として熱可塑性の重合物が含まれており、そしてそれ
    らの熱可塑性重合物が亀裂の中に入り込んでしまつた後
    で溶融されている、特許請求の範囲第１ないし第４項の
    いずれか一つに記載の硬質クロム層。
  12. （１２）亀裂の中に固体物質粒子として有機性及び／又
    は無機性の染料が含まれている、特許請求の範囲第１な
    いし第４項のいずれか一つに記載の硬質クロム層。
  13. （１３）亀裂の中に固体物質粒子として、硬質材料粒子
    、固体潤滑剤粒子、金属、合金、有機熱可塑性重合物及
    び／又は有機性並びに無機性の染料の少なくとも２成分
    以上の混合物が含まれている、特許請求の範囲第１ない
    し第４項のいずれか一つに記載の硬質クロム層。
  14. （１４）クロム層が多数の積層したクロム層からなり、
    それらの層の中の亀裂中に異なつた固体物質又は固体物
    質混合物が含まれている、特許請求の範囲第１ないし第
    １３項のいずれか一つに記載の硬質クロム層。
  15. （１５）クロム層の各積層層の亀裂が異なつた充填度で
    固体物質粒子により充填されている、特許請求の範囲第
    １ないし第１４項のいずれか一つに記載の硬質クロム層
    。
  16. （１６）全層厚を通して延びる亀裂ネットワークを有し
    てそれらの亀裂の中に固体物質粒子が含まれている電解
    メッキ硬質クロム層を形成する方法において、そのクロ
    ムメッキを微細亀裂形成性のクロムメッキ電解液を用い
    て行ない、この電解液中に固体物質粒子を攪拌及び／又
    は空気吹込みによつて懸濁状態に保つておき、そしてク
    ロムメッキの間にそのクロムメッキされるべき材料を一
    回以上アノード性に接続することを特徴とする、上記硬
    質クロム層の形成方法。
  17. （１７）メッキされるべき材料をカソードとして接続す
    る時間がこの材料をアノードとして接続する時間よりも
    何倍も大きい、特許請求の範囲第１６項記載の方法。
JP61205255A 1985-09-03 1986-09-02 電解メツキされた硬質クロム層 Expired - Lifetime JP2602499B2 (ja)

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