JPS63312982A - 鋼製ばねの表面処理方法 - Google Patents
鋼製ばねの表面処理方法Info
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- JPS63312982A JPS63312982A JP14864487A JP14864487A JPS63312982A JP S63312982 A JPS63312982 A JP S63312982A JP 14864487 A JP14864487 A JP 14864487A JP 14864487 A JP14864487 A JP 14864487A JP S63312982 A JPS63312982 A JP S63312982A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
- C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
- C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
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- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
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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。
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、疲れ強度を高め、小型、軽量化を達成するこ
とができる鋼製ばねの表面処理方法に関する。
とができる鋼製ばねの表面処理方法に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点近年、特
に自動車の懸架ばね、エンジンバルブ用ばねにおいては
、小型、軽量化を達成するために、疲れ強度の向トが強
く要求されている。ばねの疲れ破壊は、繰り返し応力に
より、まず、応力の高い表面に微少なりラックが生じ、
そのクラックが徐々に成長して破断に至る場合が昔通で
あって、そのため、従来の疲れ強度の向」二対策は、シ
ョットピーニングによる圧縮残留応力の形成や窒化処理
による硬化層の形成等により、ばねの表面を強化して微
少クラックの発生を防止し、かつ、その成長を抑制する
ことに重点が置かれていたが、このような表面の強化に
よる疲れ強度の向上は既に限界に達し、より以」−の改
心は困難な状態にあり、新たな疲れ強度向上対策の出現
が望まれていた。
に自動車の懸架ばね、エンジンバルブ用ばねにおいては
、小型、軽量化を達成するために、疲れ強度の向トが強
く要求されている。ばねの疲れ破壊は、繰り返し応力に
より、まず、応力の高い表面に微少なりラックが生じ、
そのクラックが徐々に成長して破断に至る場合が昔通で
あって、そのため、従来の疲れ強度の向」二対策は、シ
ョットピーニングによる圧縮残留応力の形成や窒化処理
による硬化層の形成等により、ばねの表面を強化して微
少クラックの発生を防止し、かつ、その成長を抑制する
ことに重点が置かれていたが、このような表面の強化に
よる疲れ強度の向上は既に限界に達し、より以」−の改
心は困難な状態にあり、新たな疲れ強度向上対策の出現
が望まれていた。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、このような要求に応じて開発されたしのであ
って、鋼製ばねの表面に無電解Ｎｉメッキを施した後、
ショットピーニングを行なうことを特徴とするものであ
る。
って、鋼製ばねの表面に無電解Ｎｉメッキを施した後、
ショットピーニングを行なうことを特徴とするものであ
る。
発明の作用及び効果
本発明はヒ記構成になり、電解メッキを施した場合のよ
うに、水素脆性を生ずるおそれがなく、鋼製ばねの表面
に、ショットピーニングによって圧縮残留応力の付′Ｊ
された硬質のＮｉ層が形成され、あたかも、鋼製ばねの
周りに、硬い殻でタガを締めたように作用するのであっ
て、繰り返し応力によって表面にクラックが生ずるのを
防雨し、かつ、発生したクラックの成長を抑制すること
により疲れ強度が著しく向上する効果があり、また、従
来のショットピーニングや窒化処理による表面強化手段
と併せて実施するごとが可能であって、これにより疲れ
強度をさらに高めることができる。
うに、水素脆性を生ずるおそれがなく、鋼製ばねの表面
に、ショットピーニングによって圧縮残留応力の付′Ｊ
された硬質のＮｉ層が形成され、あたかも、鋼製ばねの
周りに、硬い殻でタガを締めたように作用するのであっ
て、繰り返し応力によって表面にクラックが生ずるのを
防雨し、かつ、発生したクラックの成長を抑制すること
により疲れ強度が著しく向上する効果があり、また、従
来のショットピーニングや窒化処理による表面強化手段
と併せて実施するごとが可能であって、これにより疲れ
強度をさらに高めることができる。
本発明において、無電解旧メッキ後、ショットピーニン
グ１１１ｊに、２００〜４００℃で焼鈍することにより
、Ｎｉ層の硬度が−１−昇し、疲れ強度がさら（こ向−
１−する◎ また、無電解Ｎｉメッキ用の水溶液中に＾１，０３等の
硬質の微粒子を混入して複合分散メッキを行なうことに
より、耐摩耗性が向上する効果がある。
グ１１１ｊに、２００〜４００℃で焼鈍することにより
、Ｎｉ層の硬度が−１−昇し、疲れ強度がさら（こ向−
１−する◎ また、無電解Ｎｉメッキ用の水溶液中に＾１，０３等の
硬質の微粒子を混入して複合分散メッキを行なうことに
より、耐摩耗性が向上する効果がある。
なお、鋼製ばねの表面に、水素脆性を生じさせずに旧居
を形成する方法としては、本発明の無電解Ｎｉメッキの
外に、イオンブレーティングやスパッタリングなどがあ
るが、これらの方法は、一般に処理温度が高く、母材の
組織に悪影響を及ぼず場合が多く、また、コイルばねの
ような複雑な形状のばねには表面全体に均一に付着させ
ることが困難であり、さらに、付着力が弱いためにショ
ットピーニングを施すと剥離し易いという欠点があり、
本発明のような効果を期待することはできない。
を形成する方法としては、本発明の無電解Ｎｉメッキの
外に、イオンブレーティングやスパッタリングなどがあ
るが、これらの方法は、一般に処理温度が高く、母材の
組織に悪影響を及ぼず場合が多く、また、コイルばねの
ような複雑な形状のばねには表面全体に均一に付着させ
ることが困難であり、さらに、付着力が弱いためにショ
ットピーニングを施すと剥離し易いという欠点があり、
本発明のような効果を期待することはできない。
実施例
以下、本発明を、テストピースと、コイルばねに適用し
た結果について説明する。
た結果について説明する。
これらの実施例において行なった無電解Ｎｉメッキは、
８％のリンを含むＮｉ層を形成する旧−Ｐメッキと、１
％のボロンを含むＮｉ層を形成するＮｉ −ｎメッキの
２種類であり、Ｎｉ −Ｐメッキは、次亜リン酸（ＩＩ
ｖＰ Ｏｔ）の水溶液中に、また、Ｎｉ −ｎメッキ
は、ジメヂルアミンボラン（（Ｃ１１３）ｔＮ Ｉｆ
１３ ＩＩ ｓ〕の水溶液中に、テストピースまたはコ
イルばねを浸漬して表面にＮ１−Ｐ合金またはＮｉ−［
］合金の層を形成するものであって、水溶液の温度はい
ずれの場合も９０℃である。
８％のリンを含むＮｉ層を形成する旧−Ｐメッキと、１
％のボロンを含むＮｉ層を形成するＮｉ −ｎメッキの
２種類であり、Ｎｉ −Ｐメッキは、次亜リン酸（ＩＩ
ｖＰ Ｏｔ）の水溶液中に、また、Ｎｉ −ｎメッキ
は、ジメヂルアミンボラン（（Ｃ１１３）ｔＮ Ｉｆ
１３ ＩＩ ｓ〕の水溶液中に、テストピースまたはコ
イルばねを浸漬して表面にＮ１−Ｐ合金またはＮｉ−［
］合金の層を形成するものであって、水溶液の温度はい
ずれの場合も９０℃である。
まず、第１図は、懸架ばね及び弁ばねとして一般に使用
されているＳｉ −Ｃｒオイルテンパー線（ＳＷＯＳＣ
−Ｖ）に無電解Ｎｉメッキを施したテストピースの断面
の拡大写真を示し、同図（Ａ）はＮ１−Ｐメッキ、同図
（ＩＩ）はＮｉ −ｎメッキを、夫々、２０ミクロンの
厚さで施したものであって、いずれも、母材への拡散浸
透は見られず、母材の表面を殻で覆った状態になってい
る。
されているＳｉ −Ｃｒオイルテンパー線（ＳＷＯＳＣ
−Ｖ）に無電解Ｎｉメッキを施したテストピースの断面
の拡大写真を示し、同図（Ａ）はＮ１−Ｐメッキ、同図
（ＩＩ）はＮｉ −ｎメッキを、夫々、２０ミクロンの
厚さで施したものであって、いずれも、母材への拡散浸
透は見られず、母材の表面を殻で覆った状態になってい
る。
次に、本発明の効果を確認するために、テストピース及
びコイルばねについて行なった試験の結果を示す。
びコイルばねについて行なった試験の結果を示す。
（１）焼鈍温度の相違による無電解旧メッキ層の構造と
硬度の変化 ５ｉ−Ｃｒオイルテンパー線にＸｉ −ＰとＮｉ −ｎ
の無電解メッキを３０ミクロンの厚さで施し、加熱温度
を変えて焼鈍を行なったテストピースについてｘ、ｅ；
を回折を行なった結果を第２図と第３図に、また、硬度
試験の結果を第４図に示す。
硬度の変化 ５ｉ−Ｃｒオイルテンパー線にＸｉ −ＰとＮｉ −ｎ
の無電解メッキを３０ミクロンの厚さで施し、加熱温度
を変えて焼鈍を行なったテストピースについてｘ、ｅ；
を回折を行なった結果を第２図と第３図に、また、硬度
試験の結果を第４図に示す。
これらの結果から、Ｎｉ−１’らＮ１−ｒｌら４００’
Ｃ以−１−で結晶化が急速に進み、硬度は３００〜４０
０℃の範囲でピークに達することが判明した。
Ｃ以−１−で結晶化が急速に進み、硬度は３００〜４０
０℃の範囲でピークに達することが判明した。
（２）焼鈍温度の相違による疲れ強度への影響無電解メ
ッキ後の焼鈍温度の疲れ強度に対する影響を確認するた
めに、４００℃で３０分間加熱して一次低温焼鈍を行な
った後、ショットピーニングを施したＳｉ −Ｃｒオイ
ルテンパー線に２０ミクロンの厚さの無電解Ｎｉメッキ
を施し、異なる温度で焼鈍後、ショットピーニングを施
した直径 ４゜０１１、長さ６５０ｍ５のテストピース
について回転曲げ疲れ試験機にかけ、ステアケース法に
従って求めた疲れ強度を表１に示す。
ッキ後の焼鈍温度の疲れ強度に対する影響を確認するた
めに、４００℃で３０分間加熱して一次低温焼鈍を行な
った後、ショットピーニングを施したＳｉ −Ｃｒオイ
ルテンパー線に２０ミクロンの厚さの無電解Ｎｉメッキ
を施し、異なる温度で焼鈍後、ショットピーニングを施
した直径 ４゜０１１、長さ６５０ｍ５のテストピース
について回転曲げ疲れ試験機にかけ、ステアケース法に
従って求めた疲れ強度を表１に示す。
この結果から、Ｎ ｉ −Ｐメッキの場合も、Ｎ１−ｎ
メッキの場合も、３００℃で焼鈍した場合が、疲れ強度
が最も高く、２５０〜４００℃の範囲で焼鈍することに
より疲れ強度向上の効果があることが確認された。
メッキの場合も、３００℃で焼鈍した場合が、疲れ強度
が最も高く、２５０〜４００℃の範囲で焼鈍することに
より疲れ強度向上の効果があることが確認された。
表 １
注：表中のＳ、り、はショットピーニングのことである
。以下、同じ。
。以下、同じ。
（３）無電解Ｎｉメッキ層の厚さの相違による疲れ強度
への影響 無７ｔｉ解Ｎｉメッキ層の厚さを変化させ、３００℃で
焼鈍した上記（２）と同一のテストピースについて同一
条件で回転曲げ疲れ試験を行なった結果を表２に示す。
への影響 無７ｔｉ解Ｎｉメッキ層の厚さを変化させ、３００℃で
焼鈍した上記（２）と同一のテストピースについて同一
条件で回転曲げ疲れ試験を行なった結果を表２に示す。
表２
この結果から、無電解Ｎｉツキ層の厚さは２０ミクロン
程度で十分であることが確認された。
程度で十分であることが確認された。
（４）焼鈍温度の相違による無電解Ｎｉメッキ層のショ
ットピーニングの効果に対する影響 厚さＩ ｎ＋ｍ、硬さＩＩＲＣ５０の鋼板に、無電解Ｎ
ｉメッキを施した後、異なる温度で焼鈍し、ショットピ
ーニングを行なったテストピースのＮｉメッキ層の残留
応力の大きさをブレナー型膜厚応力測定器により測定し
たところ表３の結果が得られた。
ットピーニングの効果に対する影響 厚さＩ ｎ＋ｍ、硬さＩＩＲＣ５０の鋼板に、無電解Ｎ
ｉメッキを施した後、異なる温度で焼鈍し、ショットピ
ーニングを行なったテストピースのＮｉメッキ層の残留
応力の大きさをブレナー型膜厚応力測定器により測定し
たところ表３の結果が得られた。
ショットピーニングは、直径０ 、６ ａｍ、硬さｔｌ
ｖ６５０のカットワイヤショットを５３１／秒の速度で
３０分間投射することにより行なったものであり、この
時のショットピーニングの強度の指標となるアークハイ
トは、０．４２ｍａ＋であった。なお、本実施例中に記
載されたテストピース及び疲労試験用コイルばねに対し
て行なったショットピーニングの条件は、全てこれと同
一である。
ｖ６５０のカットワイヤショットを５３１／秒の速度で
３０分間投射することにより行なったものであり、この
時のショットピーニングの強度の指標となるアークハイ
トは、０．４２ｍａ＋であった。なお、本実施例中に記
載されたテストピース及び疲労試験用コイルばねに対し
て行なったショットピーニングの条件は、全てこれと同
一である。
表 ３
この結果から、Ｎ１−Ｐ、Ｎｉ−１３とも、３ｏｏ℃で
焼鈍した場合の残留応力が最も高いことが確認されたが
、これは、１１η記（＋）、（２）の試験結果と一致す
るものである。
焼鈍した場合の残留応力が最も高いことが確認されたが
、これは、１１η記（＋）、（２）の試験結果と一致す
るものである。
（５）コイルばねの疲れ強度試験結果
コイリング、両端研磨、−次低温焼鈍（オイルテンパー
線は４００℃、ピアノ線は３３０℃）、ショットピーニ
ング、無電解Ｘｉメッキ（厚さ２０ミクロン）焼鈍、シ
ョットピーニングの工程で製造した、線径４．０１、コ
イル平均径２５．０ｍｍ。
線は４００℃、ピアノ線は３３０℃）、ショットピーニ
ング、無電解Ｘｉメッキ（厚さ２０ミクロン）焼鈍、シ
ョットピーニングの工程で製造した、線径４．０１、コ
イル平均径２５．０ｍｍ。
総巻数６．５、有効巻数４，５、自由長６３ｔａ■、ば
ね定数３ 、６４ ｋｇｒ／ｍｓの諸元のコイルばねに
ついて疲労試験を行なった結果を第５図及び表４に示４
”。第５図は、５ｉ−Ｃｒオイルテンパー線を用いた場
合で、平均応力は７０ ｋｇｒ／ａｍ”である。また、
表４は、ピアノ線（ＳＷＰＶ）を用いた場合で、へＩＬ
均応力６０ ｋｇｒ／ ａｍ”、応力振幅５０ ｋｇｒ
／ａｔｅ” （Ｄ条件で行なった。
ね定数３ 、６４ ｋｇｒ／ｍｓの諸元のコイルばねに
ついて疲労試験を行なった結果を第５図及び表４に示４
”。第５図は、５ｉ−Ｃｒオイルテンパー線を用いた場
合で、平均応力は７０ ｋｇｒ／ａｍ”である。また、
表４は、ピアノ線（ＳＷＰＶ）を用いた場合で、へＩＬ
均応力６０ ｋｇｒ／ ａｍ”、応力振幅５０ ｋｇｒ
／ａｔｅ” （Ｄ条件で行なった。
表 ４
これらの試験結果から、オイルテンパー線、ピアノ線の
いずれを用いた場合も、無電解Ｎｉメッキ及びショット
ピーニングを施した本発明方法によって製造したコイル
ばねは、従来の、ショットピーニングのみを施したコイ
ルばねに比べて疲れ強度が高く、特に、無電解Ｎｉメッ
キ後、ショットピーニング前に、３００℃で焼鈍したも
のの疲れ強度の向」−が著しいことが判明した。
いずれを用いた場合も、無電解Ｎｉメッキ及びショット
ピーニングを施した本発明方法によって製造したコイル
ばねは、従来の、ショットピーニングのみを施したコイ
ルばねに比べて疲れ強度が高く、特に、無電解Ｎｉメッ
キ後、ショットピーニング前に、３００℃で焼鈍したも
のの疲れ強度の向」−が著しいことが判明した。
（６）低温浸炭窒化処理プラス本発明方法の効果前記（
５）の試験におけるオイルテンパー線を用いたコイルば
ねについて、−次低温焼鈍後に低温浸炭窒化処理を行な
ったものの疲れ強度試験結果を表５に示す。この試験の
条件は、平均窓カフ０ ｋ７ｒ／ｙ＊ｍ”、応力振幅５
１ 、５ ｋＷｒ／ａ１１″で一定である。
５）の試験におけるオイルテンパー線を用いたコイルば
ねについて、−次低温焼鈍後に低温浸炭窒化処理を行な
ったものの疲れ強度試験結果を表５に示す。この試験の
条件は、平均窓カフ０ ｋ７ｒ／ｙ＊ｍ”、応力振幅５
１ 、５ ｋＷｒ／ａ１１″で一定である。
表５
この結果から、本発明は、低温浸炭窒化処理と併せて実
施しても疲れ強度の向−１−に効果のあることがセ１明
した。
施しても疲れ強度の向−１−に効果のあることがセ１明
した。
第１図はオイルテンパー線に無電解Ｘｉメッキを施した
テストピースの断面の拡大写真、第２図及び第３図は無
電解Ｘｉメッキ層の加熱に伴なう構造変化を示すＸＩａ
Ｆ’ｌ析試験結果を示すグラフ、第４図は無７は解Ｎｉ
メッキ層の加熱に伴なう硬さの変化を示すグラフ、第５
図は本発明方法によって製造したコイルばねの疲れ強度
試験結果を示すグラフである。
テストピースの断面の拡大写真、第２図及び第３図は無
電解Ｘｉメッキ層の加熱に伴なう構造変化を示すＸＩａ
Ｆ’ｌ析試験結果を示すグラフ、第４図は無７は解Ｎｉ
メッキ層の加熱に伴なう硬さの変化を示すグラフ、第５
図は本発明方法によって製造したコイルばねの疲れ強度
試験結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼製ばねの表面に無電解Ｎｉメッキを施した後、シ
ョットピーニングを行なうことを特徴とする鋼製ばねの
表面処理方法。 ２ 無電解Ｎｉメッキ後、ショットピーニング前に、２
００〜４００℃で焼鈍することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の鋼製ばねの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148644A JP2631658B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 鋼製ばねの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148644A JP2631658B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 鋼製ばねの表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312982A true JPS63312982A (ja) | 1988-12-21 |
| JP2631658B2 JP2631658B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15457406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62148644A Expired - Fee Related JP2631658B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 鋼製ばねの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631658B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998031849A1 (fr) * | 1997-01-20 | 1998-07-23 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Organe a glissement, procede de traitement de la surface de l'organe a glissement et palette de compresseur rotatif |
| CN103529130A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-22 | 北京理工大学 | 残余压应力定值试块的设计方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59110727A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | Chuo Spring Co Ltd | 熱間成形ばねの製造方法 |
| JPS6064333U (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-07 | 川崎重工業株式会社 | 表面処理引張ばね |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP62148644A patent/JP2631658B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1998031849A1 (fr) * | 1997-01-20 | 1998-07-23 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Organe a glissement, procede de traitement de la surface de l'organe a glissement et palette de compresseur rotatif |
| US6146774A (en) * | 1997-01-20 | 2000-11-14 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Sliding member, method for treating surface of the sliding member and rotary compressor vane |
| CN103529130A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-22 | 北京理工大学 | 残余压应力定值试块的设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2631658B2 (ja) | 1997-07-16 |
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