JPWO2006043507A1 - Engine parts - Google Patents

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Abstract

本発明のエンジン用部品は、金属基材と、金属基材の表面の少なくとも一部を覆っており、三価クロムめっき液によって形成されたクロムめっき層とを備え、クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.3質量%以下であり、クロムめっき層の厚さは0.7μm以下である。The engine component of the present invention includes a metal substrate and a chromium plating layer that covers at least part of the surface of the metal substrate and is formed of a trivalent chromium plating solution, and is contained in the chromium plating layer. Is 0.05 mass% or more and 0.3 mass% or less, and the thickness of a chromium plating layer is 0.7 micrometer or less.

Description

本発明は、エンジン用部品に関し、特に、エンジンから排出される高温の排気ガスによって高温に曝されるエンジン用部品に関する。   The present invention relates to an engine component, and more particularly to an engine component that is exposed to high temperature by high-temperature exhaust gas discharged from the engine.

自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両では、車両自体の性能に加えて、優れた意匠を備えていることが重要な課題のひとつである。図9は、スポーツタイプの自動二輪車の一例を示す側面図である。図9に示す自動二輪車200は、V型エンジン201と、排気ガスを導くための排気管202とを備えている。V型エンジン201は、シリンダー203と、シリンダーヘッド204と、ヘッドカバー205とを備えている。V型エンジン201は、形状の美観が優れているため、外部に露出するように自動二輪車に搭載される場合が多く、自動二輪車全体の外観に大きな影響を及ぼしている。   In vehicles such as motorcycles and all-weather four-wheel vehicles, in addition to the performance of the vehicles themselves, having an excellent design is one of the important issues. FIG. 9 is a side view showing an example of a sports type motorcycle. A motorcycle 200 shown in FIG. 9 includes a V-type engine 201 and an exhaust pipe 202 for guiding exhaust gas. The V-type engine 201 includes a cylinder 203, a cylinder head 204, and a head cover 205. Since the V-shaped engine 201 is excellent in shape and appearance, it is often mounted on a motorcycle so as to be exposed to the outside, and has a great influence on the appearance of the entire motorcycle.

排気管202は、V型エンジン201の2つのシリンダー203のそれぞれから導かれ、一本に集合され、車体後部から排気ガスを噴出させるよう後輪側へ伸ばされている。排気管202は、エンジン201で発生した排気ガスを効率よく排出するために、所定の太さを備えていることが必要であり、また、消音器202aを構成している部分では、消音のための構造を収納するために直径が大きくなる。このため、自動二輪車全体の外観に占める排気管の割合は比較的大きく、排気管の形状や色が自動二輪車全体の意匠に及ぼす影響は大きい。   The exhaust pipe 202 is led from each of the two cylinders 203 of the V-type engine 201, is gathered together, and is extended to the rear wheel side so as to eject exhaust gas from the rear part of the vehicle body. The exhaust pipe 202 needs to have a predetermined thickness in order to efficiently exhaust the exhaust gas generated in the engine 201. In addition, the exhaust pipe 202 is configured to mute at a portion constituting the silencer 202a. The diameter increases to accommodate the structure. For this reason, the proportion of the exhaust pipe in the overall appearance of the motorcycle is relatively large, and the influence of the shape and color of the exhaust pipe on the design of the entire motorcycle is great.

シリンダー203、シリンダーヘッド204、ヘッドカバー205などのエンジン部分、および、エンジンから排気ガスを導くための排気管202やそのカバーなどを本願明細書ではエンジン用部品と呼ぶ。上述した理由から、エンジン用部品の形状や色は、自動二輪車全体の意匠を決定する上で重要な要素となっている。   Engine parts such as the cylinder 203, the cylinder head 204, and the head cover 205, and the exhaust pipe 202 and its cover for guiding exhaust gas from the engine are referred to as engine parts in this specification. For the reasons described above, the shape and color of engine parts are important factors in determining the design of the entire motorcycle.

従来より、こうした外観に表れるエンジン用部品には、めっきなどの表面処理を行うことによって光沢のある金属色を付与され、エンジン用部品の意匠が高められている。なかでも装飾クロムめっきは、光沢感のある特有の銀白色を被めっき材に付与することができるため、エンジン用部品に広く用いられてきた(たとえば、特許文献1)。   Conventionally, the engine parts appearing in such an appearance are given a glossy metal color by performing a surface treatment such as plating, and the design of the engine parts is enhanced. Among them, decorative chrome plating has been widely used for engine parts because it can impart a unique silver-white color with luster to the material to be plated (for example, Patent Document 1).

装飾クロムめっきは、優れた金属光沢を有し、耐腐食性に優れるため、エンジン用部品以外の様々な分野において用いられている。優れた外観および耐腐食性を得るためには、装飾クロムめっきを厚く形成する必要はない。逆に装飾クロムめっきを厚く形成すると色調や表面の仕上げが悪くなる。このため、一般に装飾クロムめっきは、好ましくは0.1μmから0.15μmの厚さで用いられる。   Decorative chrome plating has an excellent metallic luster and excellent corrosion resistance, and is therefore used in various fields other than engine parts. In order to obtain excellent appearance and corrosion resistance, it is not necessary to form a thick decorative chrome plating. On the contrary, if the decorative chrome plating is formed thick, the color tone and the surface finish are deteriorated. Therefore, generally, the decorative chrome plating is preferably used in a thickness of 0.1 μm to 0.15 μm.

なお、クロムを用いためっきとして、硬質クロムめっき(工業用クロムめっき)も広く工業製品に利用されている。硬質クロムめっきは、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れているため、各種機械部品の摺動部などに用いられる。耐磨耗性が求められるため、硬質クロムめっきは通常、数μm以上の厚さで形成される。また、硬質クロムめっきは、装飾クロムめっきのような装飾性に優れた表面を有していない。通常、めっき後の装飾クロムめっきは1μm以下、典型的には0.2μm以下の表面粗さ(Ra)を有しているのに対して、硬質クロムめっきは1μm以上の表面粗さを有している。   In addition, as chromium plating, hard chromium plating (industrial chromium plating) is also widely used for industrial products. Since hard chrome plating has a low friction coefficient and excellent wear resistance, it is used for sliding parts of various machine parts. Since wear resistance is required, hard chrome plating is usually formed with a thickness of several μm or more. Further, hard chrome plating does not have a surface with excellent decorative properties like decorative chrome plating. Usually, decorative chrome plating after plating has a surface roughness (Ra) of 1 μm or less, typically 0.2 μm or less, whereas hard chrome plating has a surface roughness of 1 μm or more. ing.

装飾クロムめっきの形成には、通常、六価クロム(Cr6+)を含むクロム酸のめっき液が用いられている。六価クロムは安価であり、六価クロムを含むめっき液(以下、六価クロムめっき液と呼ぶ)から形成されたクロムめっき層は、素地基材との密着性が良好であり、耐食性や耐摩耗性などに優れている。さらに、六価クロムめっき液から形成されたクロムめっき層は、独特の金属光沢のある銀白色を有する。こうした理由から自動二輪車のエンジン用部品には六価クロムめっき液が広く用いられている。For the formation of the decorative chrome plating, a chromic acid plating solution containing hexavalent chromium (Cr 6+ ) is usually used. Hexavalent chromium is inexpensive, and the chromium plating layer formed from a plating solution containing hexavalent chromium (hereinafter referred to as a hexavalent chromium plating solution) has good adhesion to the base material, and is resistant to corrosion and resistance. Excellent wear resistance. Furthermore, the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution has a silvery white color with a unique metallic luster. For these reasons, hexavalent chromium plating solutions are widely used for motorcycle engine parts.

しかし、六価クロムは生物に対する毒性が高いことが知られており、六価クロムめっき液を用いてめっきを行う場合には、作業者の安全を確保し、環境汚染を防止することが求められるようになってきている。   However, hexavalent chromium is known to be highly toxic to living organisms. When plating with hexavalent chromium plating solution, it is required to ensure the safety of workers and prevent environmental pollution. It has become like this.

こうした六価クロムの問題を解決するため、六価クロムに比べて毒性の低い三価クロム(Cr3+)を用いて装飾クロムめっきを行うことが望まれており、三価クロムを含む種々のめっき液が提案されている(特許文献2、3)。
特開2003−41933号公報 特開昭52−065138号公報 特開昭52−092834公報 特開平9−95793号公報 特開平9−228069号公報
In order to solve the problem of hexavalent chromium, it is desired to perform decorative chromium plating using trivalent chromium (Cr 3+ ), which is less toxic than hexavalent chromium. Plating solutions have been proposed (Patent Documents 2 and 3).
JP 2003-41933 A Japanese Patent Laid-Open No. 52-065138 JP-A-52-092934 JP-A-9-95793 Japanese Patent Laid-Open No. 9-228069

環境や安全性の観点からは、三価クロムを含むめっき液(以下、三価クロムめっき液と呼ぶ)を用いることが好ましい。しかし、従来の三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層は、クロムめっき層の成長の安定性や形成されたクロムめっき層の耐食性および耐摩耗性などのめっき成膜特性の点などで六価クロムめっき液から形成しためっき層よりも劣るという問題があった。   From the viewpoint of environment and safety, it is preferable to use a plating solution containing trivalent chromium (hereinafter referred to as trivalent chromium plating solution). However, the chromium plating layer formed by using the conventional trivalent chromium plating solution is stable in the growth of the chromium plating layer, plating film characteristics such as corrosion resistance and wear resistance of the formed chromium plating layer, etc. There was a problem that it was inferior to the plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution.

また、エンジン用部品は、燃料の燃焼による発熱や高温の排気ガスによって高い温度に加熱される。従来の三価クロムめっき液を用いてエンジン用部品にクロムめっき層を形成した場合、加熱によってクロムめっき層にクラックが入りやすいという問題があった。クロムめっき層にクラックが生じると、その部分から錆びが発生し、外観を著しく損ねてしまう。   Engine parts are heated to a high temperature by heat generated by combustion of fuel and high-temperature exhaust gas. When a chromium plating layer is formed on an engine part using a conventional trivalent chromium plating solution, there is a problem that cracks are likely to occur in the chromium plating layer by heating. If a crack occurs in the chromium plating layer, rust is generated from that portion, and the appearance is remarkably impaired.

このため、種々の組成を有する三価クロムめっき液が20年以上も前から提案されているが、特に、エンジン用部品には三価クロムめっき液が用いられることはほとんどなかった。   For this reason, trivalent chromium plating solutions having various compositions have been proposed for more than 20 years, but in particular, trivalent chromium plating solutions are rarely used for engine parts.

本発明は、このような従来の課題を解決し、三価クロムめっき液を用いて形成され、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を備えたエンジン部品を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, is formed using a trivalent chromium plating solution, has the same good film forming characteristics as a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution, and is heat resistant. An object of the present invention is to provide an engine component having a chromium plating layer excellent in the above.

本発明のエンジン用部品は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を覆っており、三価クロムめっき液によって形成されたクロムめっき層とを備えたエンジン用部品であって、前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.3質量%以下であり、前記クロムめっき層の厚さは0.7μm以下である。   The engine component of the present invention is an engine component comprising a metal substrate and a chromium plating layer that covers at least a part of the surface of the metal substrate and is formed of a trivalent chromium plating solution. The content of boron contained in the chromium plating layer is 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less, and the thickness of the chromium plating layer is 0.7 μm or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.1質量%以下である。   In a preferred embodiment, the content of boron contained in the chromium plating layer is 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層に含まれる鉄の含有量は2質量%以下である。   In a preferred embodiment, the content of iron contained in the chromium plating layer is 2% by mass or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層は、前記金属基材表面の350℃以上の温度に加熱される領域を覆っている。   In a preferred embodiment, the chromium plating layer covers a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher on the surface of the metal substrate.

ある好ましい実施形態において、エンジン用部品は、前記金属基材表面と前記クロムめっき層との間に設けられた下地めっき層をさらに備え、前記クロムめっき層は前記350℃以上の温度に加熱される領域において、0.2μm以上0.7μm以下の厚さを有する。   In a preferred embodiment, the engine component further includes a base plating layer provided between the metal base surface and the chromium plating layer, and the chromium plating layer is heated to a temperature of 350 ° C. or higher. The region has a thickness of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はCおよびSの少なくとも一方を含む。   In a preferred embodiment, the base plating layer includes at least one of C and S.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はさらにNiを含む。   In a preferred embodiment, the base plating layer further contains Ni.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層は、前記クロムめっき層を構成するCrよりも硬度が低い金属から形成されている。   In a preferred embodiment, the base plating layer is made of a metal having a lower hardness than Cr constituting the chromium plating layer.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はNiめっきから形成されている。   In a preferred embodiment, the base plating layer is formed from Ni plating.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層の色調は、CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)1976で測定されるL*値が68以上80以下の範囲内にある。   In a preferred embodiment, the color tone of the chrome plating layer has an L * value measured by CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) 1976 in the range of 68 to 80.

ある好ましい実施形態において、前記金属基材は、Fe、Al、Zn、またはMgを主成分とする材料から構成されている。   In a preferred embodiment, the metal substrate is made of a material mainly composed of Fe, Al, Zn, or Mg.

ある好ましい実施形態において、前記金属基材は、エンジンからの排気ガスが通過する通路を規定する金属管である。   In a preferred embodiment, the metal substrate is a metal tube that defines a passage through which exhaust gas from the engine passes.

本発明のエンジンは、上記いずれかのエンジン用部品を備えている。   The engine of the present invention includes any one of the above engine parts.

本発明の輸送機器は、上記いずれかのエンジン用部品またはエンジンを備えている。   The transportation device of the present invention includes any one of the engine parts or engines described above.

本発明によれば、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.05質量%以上0.3質量%以下に調整されており、クロムめっき層の厚さが0.7μm以下であるため、三価クロムめっき液を用いて、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を得ることができる。したがって、三価クロムめっき液を用いて、良好な外観を有するエンジン部品を得ることができる。   According to the present invention, the boron content in the chromium plating layer is adjusted to 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less, and the thickness of the chromium plating layer is 0.7 μm or less. Using a chromium plating solution, it is possible to obtain a chromium plating layer having good film forming characteristics comparable to those of a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution and excellent in heat resistance. Therefore, an engine component having a good appearance can be obtained using the trivalent chromium plating solution.

また、クロムめっき層中のホウ素の含有量を0.1質量%以下にし、鉄の含有量を2質量%以下にすることによって、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得ることができる。さらに、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上0.7μm以下の範囲にすることによって、熱変色の生じにくいエンジン部品が得られる。   Further, by setting the boron content in the chromium plating layer to 0.1% by mass or less and the iron content to 2% by mass or less, the same level as the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution A silver-white color tone can be obtained. Furthermore, by setting the thickness of the chromium plating layer in the range of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less, an engine component that hardly causes thermal discoloration can be obtained.

本発明によるエンジン用部品の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the components for engines by this invention. (a)は、三価クロムを用いて形成されたクロムめっき層のX線回折法による分析結果を示す図であり、(b)は、六価クロムを用いて形成されたクロムめっき層のX線回折法による分析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the analysis result by the X ray diffraction method of the chromium plating layer formed using trivalent chromium, (b) is X of the chromium plating layer formed using hexavalent chromium. It is a figure which shows the analysis result by a line diffraction method. 加熱により、クロムめっき層と下地めっき層との界面近傍に「C−S濃化層」または「C−S−Ni濃化層」が生成する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a "CS concentrated layer" or a "C-S-Ni concentrated layer" produces | generates in the interface vicinity of a chromium plating layer and a base plating layer by heating. (a)は、クロムめっき層の厚さを大きくすることによってクロムめっき層の変色を防止できることを説明するための模式図であり、(b)は、従来のクロム−ニッケルめっき層の一部を模式的に説明する図である。(A) is a schematic diagram for demonstrating that discoloration of a chromium plating layer can be prevented by enlarging the thickness of a chromium plating layer, (b) is a part of conventional chromium-nickel plating layer. It is a figure explaining typically. 本発明のエンジン用部品が用いられる自動二輪車の側面図である。1 is a side view of a motorcycle in which an engine component of the present invention is used. (a)は、エンジンに直接、接続される排気管の部分を模式的に示す図であり、(b)は、排気管の触媒収納部の断面を模式的に示す図であり、(c)はマニホールド部の断面を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the part of the exhaust pipe connected directly to an engine, (b) is a figure which shows the cross section of the catalyst accommodating part of an exhaust pipe typically, (c) FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a manifold portion. 本発明に用いられるクロムめっき装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the chromium plating apparatus used for this invention. (a)は、金属基材の湾曲部分と電極との距離が最も短くなるように配置されている状態を模式的に示す図であり、(b)は、金属基材の湾曲部分と電極との距離が長くなるように配置されている状態を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the state arrange | positioned so that the distance of the curved part of a metal base material and an electrode may become the shortest, (b) is a curved part and electrode of a metal base material. It is a figure which shows typically the state arrange | positioned so that distance may become long. 自動二輪車の外観を示す側面図である。1 is a side view showing the appearance of a motorcycle.

符号の説明Explanation of symbols

30、201 エンジン
4、4a、202 排気管
203 シリンダー
204 シリンダーヘッド
205 ヘッドカバー
1 金属基材
2 下地めっき層
3 クロムめっき層
5 金属管
6 通路
7 サイレンサー部分
8 触媒
9 屈曲部
9a 凸状表面部分
9b 内側面
10 めっき層
11 クロムめっき槽
12 ポンプ
13 ろ過器
14 調整バルブ
15 流量計
16 イオン交換装置
17 金属基材
18 不溶性陽極
19 直流電源
20 クロムめっき装置
21 連結部分
22 触媒収納部
23 他の排気管
24 管路
100、200自動二輪車
30, 201 Engine 4, 4a, 202 Exhaust pipe 203 Cylinder 204 Cylinder head 205 Head cover 1 Metal substrate 2 Base plating layer 3 Chrome plating layer 5 Metal pipe 6 Passage 7 Silencer part 8 Catalyst 9 Bending part 9a Convex surface part 9b Inside Side surface 10 Plating layer 11 Chromium plating tank 12 Pump 13 Filter 14 Adjustment valve 15 Flow meter 16 Ion exchange device 17 Metal substrate 18 Insoluble anode 19 DC power source 20 Chromium plating device 21 Connection portion 22 Catalyst housing portion 23 Other exhaust pipe 24 Pipeline 100, 200 motorcycle

本願発明者は、三価クロムめっき液の組成および形成されたクロムめっき層中の組成を検討した結果、クロムめっき層にクラックが生じるという問題は、クロムめっき層中に含まれるホウ素含有量が関係していることを見出した。また、クロムめっき層の成長の安定性や形成されたクロムめっき層の耐食性および耐摩耗性も、クロムめっき層中に含まれるホウ素含有量および三価クロムめっき液中のホウ素濃度が関係していることを見出した。   As a result of examining the composition of the trivalent chromium plating solution and the composition in the formed chromium plating layer, the present inventor has found that the problem that cracks occur in the chromium plating layer is related to the boron content contained in the chromium plating layer. I found out. The growth stability of the chromium plating layer and the corrosion resistance and wear resistance of the formed chromium plating layer are also related to the boron content contained in the chromium plating layer and the boron concentration in the trivalent chromium plating solution. I found out.

また、従来の三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層に比べて黒味を帯びた色調を有している。これは形成したクロムめっき層の鉄含有量に関連していることがわかった。   Moreover, the chromium plating layer formed from the conventional trivalent chromium plating solution has a blackish color tone compared with the chromium plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution. This was found to be related to the iron content of the formed chromium plating layer.

さらに、三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層をエンジン部品に形成する場合、加熱によって表面の色調が変化し、クロムめっき層が青紫色を呈する場合がある。このような変色はエンジン部品が搭載された自動二輪車などの外観を損なうことになる。本願発明者は、クロムめっき層の加熱による変色が、クロムめっき層の厚さに依存することを見出した。   Furthermore, when a chromium plating layer formed from a trivalent chromium plating solution is formed on an engine component, the color tone of the surface may change due to heating, and the chromium plating layer may exhibit a bluish purple color. Such discoloration impairs the appearance of a motorcycle equipped with engine parts. The inventor of the present application has found that discoloration due to heating of the chromium plating layer depends on the thickness of the chromium plating layer.

1.エンジン用部品の構造
(1)基本構造
以下、図1を参照して、本発明によるエンジン用部品の構成を説明する。図1に示すように、本発明のエンジン用部品は、金属基材1と、金属基材1の表面を少なくとも一部を覆うクロムめっき層3と、金属基材1とクロムめっき層3との間に設けられた下地めっき層2とを備えている。以下、これら各構成要素について詳述する。
1. Structure of Engine Parts (1) Basic Structure Hereinafter, the structure of engine parts according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the engine component of the present invention includes a metal substrate 1, a chromium plating layer 3 that covers at least a part of the surface of the metal substrate 1, and a metal substrate 1 and a chromium plating layer 3. And an underlying plating layer 2 provided therebetween. Hereinafter, each of these components will be described in detail.

(i)金属基材
金属基材1は、用途に適した強度と、必要に応じた耐食性などを備え、エンジン用部品として通常使用される材料により形成することができる。代表的には、Fe系材料が挙げられる。そのほか、Al系材料、Zn系材料、Mg系材料、Ti系材料などの非Fe材料から金属基材1を形成してもよい。
(I) Metal base material The metal base material 1 is provided with the intensity | strength suitable for a use, corrosion resistance as needed, etc., and can be formed with the material normally used as components for engines. A typical example is an Fe-based material. In addition, the metal substrate 1 may be formed from a non-Fe material such as an Al-based material, a Zn-based material, an Mg-based material, or a Ti-based material.

Fe系材料としては、FeまたはFeを主成分とする鋼であり、機械構造用鋼(例えば、機械構造用炭素鋼(STKM)、機械構造用合金鋼など)、ステンレス鋼(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼など)、軟鋼(例えば、SPCC、SPHCなど)などが挙げられる。Al系材料としては、AlまたはAl−Si合金、Al−Si−Mg系合金などのAl合金が挙げられる。Zn系材料としては、Znのほか、Znめっきが被覆されたZnめっき鋼板、またはZnを主成分とし、Ni、Co、Cr、Alなどの合金元素を含有するZn合金めっきが被覆されたZn合金めっき鋼板が挙げられる。Mg系材料としては、Mg−Al系合金やMg−Zn系合金などが挙げられる。Ti系材料としては、Ti、またはTiを主成分とし、Al、V、Siなどの元素を含有するTi合金が挙げられる。   The Fe-based material is Fe or steel containing Fe as a main component, such as steel for machine structure (for example, carbon steel for machine structure (STKM), alloy steel for machine structure), stainless steel (for example, ferritic stainless steel). Steel, austenitic stainless steel, austenitic / ferritic stainless steel, etc.) and mild steel (eg, SPCC, SPHC, etc.). Examples of the Al-based material include Al, Al-Si alloys, and Al alloys such as Al-Si-Mg alloys. The Zn-based material includes Zn, a Zn-plated steel sheet coated with Zn, or a Zn alloy coated with a Zn alloy plating containing Zn as a main component and containing an alloy element such as Ni, Co, Cr, or Al. A plated steel sheet is mentioned. Examples of the Mg-based material include Mg—Al based alloys and Mg—Zn based alloys. Examples of the Ti-based material include Ti or a Ti alloy mainly containing Ti and containing elements such as Al, V, and Si.

これらの材料は、種類によって、それぞれ、特性が異なる。例えば、Alは、軽量で光輝性を有しており、Tiは、軽量で優れた強度を有しているなどの特徴がある。このため、用途や要求特性などに応じて、適切な材料を選択することができる。   These materials have different characteristics depending on the type. For example, Al is characterized by being lightweight and bright, and Ti being lightweight and having excellent strength. For this reason, an appropriate material can be selected according to a use, a required characteristic, etc.

(ii)下地めっき層
金属基材1の上に形成される下地めっき層2は、クロムめっき層3の下地めっきとして用いられる。クロムめっき層に発生するクラックを防止し、耐食性および耐摩耗性に優れたクロムめっき層を安定に成長させるという観点からは、下地めっき層2を設けなくてもよい。クロムめっきでは、通常、素地基材との密着性を高めるなどの目的で、クロムめっき層の下に下地めっき層が形成されている。このため、下地めっき層2は、各種金属基材との密着性、および、クロムめっき層との密着性に優れていることが好ましい。さらに、耐食性などの他の特性も兼ね備えていることが好ましい。
(Ii) Base Plating Layer A base plating layer 2 formed on the metal substrate 1 is used as a base plating for the chromium plating layer 3. From the viewpoint of preventing cracks generated in the chromium plating layer and stably growing a chromium plating layer having excellent corrosion resistance and wear resistance, the base plating layer 2 may not be provided. In chrome plating, a base plating layer is usually formed under the chrome plating layer for the purpose of improving the adhesion to the base material. For this reason, it is preferable that the base plating layer 2 is excellent in adhesiveness with various metal base materials and adhesiveness with a chromium plating layer. Furthermore, it is preferable to have other characteristics such as corrosion resistance.

本発明に用いられる下地めっき層2を構成する金属は、クロムめっき層の形成に用いられるクロムの硬度(ビッカース硬度)との関係で規定することができる。具体的には、下地めっき層2を構成する金属は、クロムの硬度(約350〜1200Hv)よりも低い硬度を有する金属で形成されていることが好ましい。クロムめっき層と金属基材との間に硬度が低い金属からなる層を介在させることにより、ヒートサイクルによるクロムめっき層へのストレスを小さくすることができるため、クラックの発生などが抑えられ、表面性状に優れたクロムめっき層を得ることができる。クロムよりも硬度が低い金属として、例えば、ニッケル(Ni)(硬度:約150〜350Hv)、銅(Cu)(硬度:約40〜250Hv)、スズ(Sn)(硬度:約20〜200Hv)、鉛(Pb)(測定不能)などが挙げられる。   The metal which comprises the base plating layer 2 used for this invention can be prescribed | regulated by the relationship with the hardness (Vickers hardness) of chromium used for formation of a chromium plating layer. Specifically, the metal constituting the underlying plating layer 2 is preferably formed of a metal having a hardness lower than that of chromium (about 350 to 1200 Hv). By interposing a layer made of a metal with low hardness between the chromium plating layer and the metal substrate, it is possible to reduce the stress on the chromium plating layer due to heat cycle, so the occurrence of cracks is suppressed, and the surface A chromium plating layer having excellent properties can be obtained. Examples of metals having a lower hardness than chromium include nickel (Ni) (hardness: about 150 to 350 Hv), copper (Cu) (hardness: about 40 to 250 Hv), tin (Sn) (hardness: about 20 to 200 Hv), Lead (Pb) (impossible to measure) and the like can be mentioned.

これらの金属を含む下地めっき層として、例えば、ニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、鉛めっき、亜鉛−ニッケルめっきなどからなる層を用いる。これらのめっき層は、単独で形成されていても良いし、二種以上が組み合わされて複数の下地めっき層を構成していてもよい。また、同種の下地めっき層であって、添加剤などの種類が異なるめっき層が複数形成されていてもよい。クロムめっき層の下地処理として用いられる代表的な下地めっき層は、ニッケルめっきであり、これにより、耐食性、光沢性などが一層向上する。   As the base plating layer containing these metals, for example, a layer made of nickel plating, copper plating, tin plating, lead plating, zinc-nickel plating or the like is used. These plating layers may be formed independently, and two or more kinds may be combined to constitute a plurality of base plating layers. Further, a plurality of plating layers of the same kind, such as different types of additives, such as additives, may be formed. A typical base plating layer used as a base treatment for the chromium plating layer is nickel plating, which further improves the corrosion resistance, glossiness, and the like.

下地めっき層2には、種々の添加剤を構成する元素が含まれている。これらの添加剤は、クロムめっき層の光沢性を高める目的で、下地めっき層2を形成するめっき液中に添加されている。具体的には、一次光沢剤(サッカリンナトリウム、ナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸三ナトリウム、ベンゼンスルホン酸などの非ブチン系光沢剤)、二次光沢剤(2−ブチル−1,4−ジオール、アリルスルホン酸ナトリウムなど)などが用いられる。これらの添加剤は、いずれも、Cおよび/またはSを構成元素として含んでいる。下地めっき層に含まれるCおよび/またはSは、下地めっき層の種類や添加剤の種類などによっても相違するが、おおむね、合計で、約0.001〜1.0質量%である。以下において詳述するように、これらの元素は、加熱によって約0.1〜10質量%まで濃化し、クロムめっき層の表面の変色をもたらす。さらに、下地めっき層2がニッケルめっき層の場合、ニッケルめっき層に含まれるNiも、表面の変色に大きく関与する。   The base plating layer 2 contains elements constituting various additives. These additives are added to the plating solution for forming the base plating layer 2 for the purpose of improving the gloss of the chromium plating layer. Specifically, primary brighteners (non-butyne brighteners such as saccharin sodium, naphthalene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium, benzenesulfonic acid), secondary brighteners (2-butyl-1,4- Diol, sodium allyl sulfonate, etc.) are used. Each of these additives contains C and / or S as a constituent element. C and / or S contained in the base plating layer is approximately 0.001 to 1.0% by mass in total, although it varies depending on the type of the base plating layer and the type of additive. As will be described in detail below, these elements are concentrated to about 0.1 to 10% by mass by heating, resulting in discoloration of the surface of the chromium plating layer. Furthermore, when the base plating layer 2 is a nickel plating layer, Ni contained in the nickel plating layer is also greatly involved in the discoloration of the surface.

以下、下地めっき層の代表例であるニッケルめっきについて、詳しく説明する。ニッケルめっきは、主に、めっき液に添加される光沢剤の種類や添加の有無などにより、無光沢ニッケルめっきと、半光沢ニッケルめっきと、光沢ニッケルめっきとに大別される。これらは、要求される特性や用途などに応じて、適宜、適切に組合せることができ、これにより、所望の外観を得ることができる。   Hereinafter, nickel plating, which is a representative example of the base plating layer, will be described in detail. Nickel plating is roughly classified into matte nickel plating, semi-bright nickel plating, and bright nickel plating depending on the type of brightener added to the plating solution and the presence or absence of addition. These can be combined appropriately and appropriately according to the required properties and applications, thereby obtaining a desired appearance.

このうち光沢ニッケルめっきは、めっき液中にサッカリンやベンゼンスルホン酸などの光沢剤を添加して得られ、表面のレベリング(平滑化)作用やクロムめっき層との密着性などに優れているため、クロムめっき層の真下に形成される下地層として広く用いられている。光沢ニッケルめっきに用いられる光沢剤は、通常、めっき層中に、CおよびSの少なくとも一方を合計で約0.001〜1.0質量%含み、Sの含有量が多いほど耐食性が低下する傾向にある。   Of these, bright nickel plating is obtained by adding brighteners such as saccharin and benzenesulfonic acid to the plating solution, and is excellent in surface leveling (smoothing) action and adhesion to the chromium plating layer. It is widely used as a base layer formed directly under the chromium plating layer. The brightener used for bright nickel plating usually contains about 0.001 to 1.0% by mass in total of at least one of C and S in the plating layer, and the corrosion resistance tends to decrease as the S content increases. It is in.

これに対し、無光沢ニッケルめっきは、めっき液中に光沢剤を含まない点で、光沢ニッケルめっきと相違する。無光沢ニッケルめっきは、光沢ニッケルめっきに比べて光沢性に劣るが、めっき層のつきまわり(付着性)、耐食性、変色防止作用などに優れている。   In contrast, matte nickel plating is different from bright nickel plating in that it does not contain a brightener in the plating solution. Matte nickel plating is inferior in gloss compared to bright nickel plating, but is excellent in plating layer adhesion (adhesion), corrosion resistance, and anti-discoloration action.

また、半光沢ニッケルめっきは、めっき液中に非クマリン系の半光沢剤を添加して得られる。半光沢剤は、上述の光沢剤とは異なり、Cおよび/またはSの含有量が少ない。このため、光沢ニッケルめっきに比べて耐食性は良好であるが、光沢性に劣る。   Semi-bright nickel plating is obtained by adding a non-coumarin semi-bright agent to the plating solution. Unlike the above-described brighteners, the semi-brightener has a low content of C and / or S. For this reason, although corrosion resistance is favorable compared with bright nickel plating, it is inferior to glossiness.

一般に、S含有量の異なるニッケルめっき層を重ねて形成すると、各めっき層の間に電位差が生じ、S含有量の多い皮膜が優先的に腐食される。このような性質を利用して、ニッケルめっきの構成を2層以上の複数とし、耐食性の向上を図る場合が多い。例えば、素地金属に、半光沢ニッケルめっき層および光沢ニッケルめっき層を順次形成した2層めっきの場合、光沢めっき層は半光沢めっき層に比べて卑な電位となり、優先的に腐食される。このため、半光沢めっき層の下にある素地金属は腐食されずに保護される。上記の2層めっき層において、さらに耐食性を高める目的で、半光沢ニッケルめっき層と光沢ニッケルめっき層の間に、S含有量の多いトリニッケルめっき層(光沢ニッケルめっき層の一種)を形成し、3層めっきとする場合もある。トリニッケルめっき層に含まれるSは、主に、光沢剤以外の添加剤から供給されることが多い。この場合は、まず、最上層の光沢ニッケルめっき層が優先的に腐食し、次いで、中間層のトリニッケルめっき層が腐食することにより、半光沢ニッケルめっき層および素地金属の両方が保護されることになる。   In general, when nickel plating layers having different S contents are formed in layers, a potential difference is generated between the plating layers, and a film having a high S content is preferentially corroded. Utilizing such properties, the nickel plating is often composed of two or more layers to improve the corrosion resistance. For example, in the case of two-layer plating in which a semi-bright nickel plating layer and a bright nickel plating layer are sequentially formed on a base metal, the bright plating layer has a lower potential than the semi-bright plating layer and is preferentially corroded. For this reason, the base metal under the semi-gloss plating layer is protected without being corroded. In the above two-layer plating layer, for the purpose of further improving the corrosion resistance, a tri-nickel plating layer (a kind of bright nickel plating layer) with a large S content is formed between the semi-bright nickel plating layer and the bright nickel plating layer, In some cases, three-layer plating is used. In many cases, S contained in the trinickel plating layer is mainly supplied from an additive other than the brightener. In this case, the uppermost bright nickel plating layer is preferentially corroded, and then the intermediate trinickel plating layer is corroded to protect both the semi-bright nickel plating layer and the base metal. become.

このようなニッケルめっきによる作用を有効に発揮させるためには、ニッケルめっき層の厚さは、合計で、約10〜30μmであることが好ましい。より好ましくは、約15μm以上、25μm以下である。   In order to effectively exhibit the action of such nickel plating, the thickness of the nickel plating layer is preferably about 10 to 30 μm in total. More preferably, it is about 15 μm or more and 25 μm or less.

なお、ニッケルめっき層以外の下地めっき層を形成する場合は、おおよそ、10〜30μmの厚さに制御することが好ましい。   In addition, when forming foundation | substrate plating layers other than a nickel plating layer, it is preferable to control to the thickness of about 10-30 micrometers.

(iii)クロムめっき層
下地めっき層2の上には、クロムめっき層3が形成されている。クロムめっき層3は、以下において詳細に説明するように、三価クロムめっき液を用いて電気めっきにより形成された装飾クロムめっき層である。
(Iii) Chromium plating layer On the base plating layer 2, a chromium plating layer 3 is formed. The chromium plating layer 3 is a decorative chromium plating layer formed by electroplating using a trivalent chromium plating solution, as will be described in detail below.

クロムめっき層が、三価クロムめっき液を用いて形成されたのか六価クロムめっき液を用いて形成されたのかはクロムめっき層の結晶状態を測定することにより判別することができる。具体的にはクロムめっき層をX線回折することにより、容易に判別することができる。図2(a)および(b)に、X線回折法によるクロムめっき層の分析結果をそれぞれ示す。測定方法の詳細は、以下のとおりである。   Whether the chromium plating layer is formed using a trivalent chromium plating solution or a hexavalent chromium plating solution can be determined by measuring the crystal state of the chromium plating layer. Specifically, it can be easily determined by X-ray diffraction of the chromium plating layer. FIGS. 2A and 2B show the results of analysis of the chromium plating layer by the X-ray diffraction method, respectively. Details of the measurement method are as follows.

分析機器:理学電機製X線回折装置RAD−3C型
測定条件:Cu対陰極を使用、40kV/40mAで通電
六価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層のX線回折結果は、図2(b)に示すとおりである。約40θ〜50θの回折角付近に、約1200cpsの極めて大きな回折ピークが観測されるとともに、約65θおよび約83θの回折角付近に、それぞれ、約200cpsの大きな回折ピークが観測される。これらのピークは、回折角の小さい順に、(111)配向の結晶、(200)配向の結晶、および、(211)配向の結晶に由来する。
Analytical instrument: X-ray diffractometer RAD-3C type, manufactured by Rigaku Corporation Measurement conditions: Cu counter-cathode used, energized at 40 kV / 40 mA X-ray diffraction results of a chromium plating layer formed using a hexavalent chromium plating solution As shown in 2 (b). A very large diffraction peak of about 1200 cps is observed near the diffraction angle of about 40θ to 50θ, and a large diffraction peak of about 200 cps is observed near the diffraction angles of about 65θ and about 83θ, respectively. These peaks are derived from (111) -oriented crystals, (200) -oriented crystals, and (211) -oriented crystals in order of increasing diffraction angle.

これに対し、三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層のX線回折結果は、図2(a)に示すとおりである。約40〜50θの回折角付近に、(111)配向の結晶に由来する約100cpsの小さい回折ピークが観測されるのみである。(111)配向結晶に由来するピークの半値幅をピーク強度で除した値(半値幅/ピーク高さ)は、約0.6rad/cpsであり、六価クロムを用いたときに観測される(111)配向結晶の値(約7.9×10-4rad/cps)に比べて、非常に広い。On the other hand, the X-ray diffraction result of the chromium plating layer formed using the trivalent chromium plating solution is as shown in FIG. Only a small diffraction peak of about 100 cps derived from a crystal with a (111) orientation is observed in the vicinity of a diffraction angle of about 40-50θ. The value obtained by dividing the half width of the peak derived from the (111) oriented crystal by the peak intensity (half width / peak height) is about 0.6 rad / cps, which is observed when hexavalent chromium is used ( Compared to the value of (111) oriented crystals (about 7.9 × 10 −4 rad / cps).

これらの図より、三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層は、実質的に非晶質構造を有しているのに対して、六価クロムを用いたクロムめっき層は、多結晶からなる結晶構造を有しているのがわかる。めっき層が結晶構造か非結晶構造であるかは、例えば、約40〜50θの回折角付近に、(半値幅/ピーク高さ)が約0.001rad/cps以下の回折ピークが観測されるかどうかによって判別することができる。   From these figures, the chromium plating layer formed using the trivalent chromium plating solution has a substantially amorphous structure, whereas the chromium plating layer using hexavalent chromium has many It can be seen that it has a crystal structure consisting of crystals. Whether the plating layer has a crystal structure or an amorphous structure is, for example, whether a diffraction peak having a (half-value width / peak height) of about 0.001 rad / cps or less is observed near the diffraction angle of about 40-50θ. It can be determined depending on why.

クロムめっき層3に含まれるホウ素の量は、0.05質量%以上0.3質量%以下である。ホウ素の含有量が0.3質量%よりも多い場合、400℃以上の加熱を受けることによってクロムめっき層3にクラックが生じてしまう。一方、ホウ素の含有量が0.05%よりも少ない場合、クロムめっき層3の耐食性および耐摩耗性が低下する。また、クロムめっき層3を形成する際のめっき成長の安定性が低下する。好ましくは、ホウ素の含有量は0.05質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは、0.05質量%以上0.1質量%以下である。ホウ素の含有量が少ないほうが、クラックの発生をより確実に防止することができ、また耐食性および耐摩耗性も優れる。   The amount of boron contained in the chromium plating layer 3 is 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less. When the boron content is more than 0.3% by mass, the chromium plating layer 3 is cracked by heating at 400 ° C. or higher. On the other hand, when the boron content is less than 0.05%, the corrosion resistance and wear resistance of the chromium plating layer 3 are lowered. Further, the stability of the plating growth when forming the chromium plating layer 3 is lowered. Preferably, the boron content is 0.05 mass% or more and 0.2 mass% or less, and more preferably 0.05 mass% or more and 0.1 mass% or less. The smaller the boron content, the more reliably the cracks can be prevented, and the corrosion resistance and wear resistance are excellent.

ここで、「めっき成長の安定性」とは、めっき処理によるクロムめっき層のつきまわり(付着性)が経時的に一定であることを意味する。詳細には、ハルセル試験を行った場合、広範囲の電流密度領域にわたってめっき厚さの不足や焦げ、条痕などの外観不良が生じないこと、または、被めっき材においてめっきされにくい部分(例えば、電極と反対側に配置される被めっき面)にも、所定の厚さを備えためっき層が形成されていることを意味する。   Here, “stability of plating growth” means that the throwing power (adhesiveness) of the chromium plating layer by plating treatment is constant over time. Specifically, when a hull cell test is performed, there is no appearance defect such as insufficient plating thickness, scorching, or striation over a wide current density region, or a portion that is difficult to be plated (for example, an electrode) It means that a plating layer having a predetermined thickness is also formed on the surface to be plated disposed on the opposite side of the surface.

また、「めっきの耐食性」は、めっき処理によって付与される耐食性を意味する。具体的には、めっき処理後の試料を用いてJIS H8502に規定するめっきの耐食性試験方法のキャス試験を行ったとき、レスティングナンバーが7.0以上を満足する場合、「めっき耐食性に優れる」という。   Further, the “corrosion resistance of plating” means corrosion resistance imparted by the plating process. Specifically, when the plating test of the plating corrosion resistance test method specified in JIS H8502 is performed using the sample after the plating treatment, if the resting number satisfies 7.0 or more, “the plating corrosion resistance is excellent”. That's it.

「めっきの耐摩耗性」は、めっき処理によって付与される耐摩耗性(硬度)を意味する。具体的には、めっき処理後の試料を用いてJIS Z 2244に規定するビッカース硬度を測定したとき、ビッカース硬度が350Hv0.1(試験力0.9807N)以上の範囲にある場合、「めっき耐摩耗性に優れる」という。   “Abrasion resistance of plating” means the wear resistance (hardness) imparted by the plating process. Specifically, when the Vickers hardness specified in JIS Z 2244 is measured using a sample after plating, when the Vickers hardness is in a range of 350 Hv 0.1 (test force 0.9807 N) or more, “plating wear resistance” It is excellent in performance. "

このようにクロムめっき層3がホウ素を含有することにより、耐食性および耐摩耗性に優れたクロムめっき層が得られる。また、クロムめっき層を安定的に成長させることができる。しかし、ホウ素はめっき層の硬化作用を有しており、含有量が上述の範囲を超えると、特に、高温(特に400℃以上)に加熱されることによって、クロムめっき層の硬度が大きくなり、ヒートサイクルによるクロムめっき層へのストレスが高まる結果、表面にクラックなどが発生しやすくなる。クラックが発生すると、クラックを起点として錆が生じやすくなる。クラックが多量に発生すると、皮膜が剥離するなどして外観が損なわれる恐れもある。また、含有量が上述の範囲を超えることによって色調が低下してしまう。   Thus, when the chromium plating layer 3 contains boron, a chromium plating layer excellent in corrosion resistance and wear resistance is obtained. Moreover, the chromium plating layer can be stably grown. However, boron has a hardening effect on the plating layer, and when the content exceeds the above range, the hardness of the chromium plating layer is increased by heating to a high temperature (particularly 400 ° C. or more), As a result of increased stress on the chromium plating layer due to heat cycle, cracks and the like are likely to occur on the surface. When a crack is generated, rust is likely to be generated starting from the crack. If a large number of cracks are generated, the film may be peeled off and the appearance may be impaired. Moreover, a color tone will fall when content exceeds the above-mentioned range.

上述したようにホウ素はクロムめっき層を硬化させるため、ホウ素を含むクロムめっき層を厚く形成するとクラックが生じやすくなる。このため、クロムめっき層3の厚さは、0.7μm以下であることが好ましい。クロムめっき層3が0.7μmよりも厚いと、ホウ素の含有量が上述の範囲内であってもクラックのないクロムめっき層を形成することが困難となる。クラックの発生をより確実に防止するためには、クロムめっき層3の厚さは0.5μm以下であることが好ましい。   Since boron hardens the chromium plating layer as described above, cracks are likely to occur when the chromium plating layer containing boron is formed thick. For this reason, it is preferable that the thickness of the chromium plating layer 3 is 0.7 μm or less. If the chromium plating layer 3 is thicker than 0.7 μm, it becomes difficult to form a chromium plating layer without cracks even if the boron content is in the above-mentioned range. In order to prevent the occurrence of cracks more reliably, the thickness of the chromium plating layer 3 is preferably 0.5 μm or less.

なお、加熱によるクラック発生の防止という観点からは、エンジン用部品の高温になる領域においてのみ、クロムめっき層のホウ素含有量が、0.3質量%以下になっておればよい。しかし、めっきによって連続的にエンジン用部品の表面を覆うクロムめっき層において、一部分のホウ素含有量を変化させるのは困難である。このため、クロムめっき層のどの領域においてもクロムめっき層中のホウ素含有量は上述の範囲内にあることが好ましい。   From the viewpoint of preventing cracking due to heating, the boron content of the chromium plating layer only needs to be 0.3% by mass or less only in the region where the temperature of the engine component is high. However, it is difficult to change the boron content of a part of the chromium plating layer that continuously covers the surface of the engine component by plating. For this reason, it is preferable that the boron content in a chromium plating layer exists in the above-mentioned range in any area | region of a chromium plating layer.

ただし、ホウ素含有量がクロムめっき層のどの領域においても上述の範囲内にあるからといって、本発明のエンジン用部品は全体が高温に加熱される環境で使用される必要はなく、少なくとも一部が高温に曝されるエンジン用部品に本発明は好適に用いられる。   However, just because the boron content is within the above-mentioned range in any region of the chromium plating layer, the engine component of the present invention does not need to be used in an environment where the whole is heated to a high temperature. The present invention is preferably used for an engine component in which a part is exposed to a high temperature.

クロムめっき層3が上述したホウ素含有量を有する限り、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を、三価クロムめっき液を用いて形成することができる。しかし三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層に比べて黒味を帯びた色調を有している。この色調が黒味を帯びる原因はクロムめっき層に含まれる鉄およびホウ素の濃度に関係しており、特に鉄の含有量が多くなるほど色調が黒っぽくなる。詳細は不明であるが、クロムめっき層中の鉄は、三価クロムめっき液からクロムめっき層を成長させる際、鉄がめっき液中の種々の元素と結合するなどして、黒色の鉄を含む析出物を生成するためと考えられる。   As long as the chromium plating layer 3 has the boron content described above, a chromium plating layer having good film forming characteristics comparable to those of a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution and excellent in heat resistance can be obtained from trivalent chromium. It can be formed using a plating solution. However, the chromium plating layer formed from the trivalent chromium plating solution has a darker color tone than the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution. The cause of this color tone being blackish is related to the concentration of iron and boron contained in the chromium plating layer, and the color tone becomes darker as the iron content increases. Details are unknown, but the iron in the chromium plating layer contains black iron, such as when iron is combined with various elements in the plating solution when growing the chromium plating layer from the trivalent chromium plating solution This is considered to generate precipitates.

このため、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得るためには、クロムめっき層3中ホウ素の含有量は0.1質量%以下であり、鉄の含有量は2質量%以下であることが好ましい。鉄の含有量は、少ないほど良く、より好ましくは1質量%以下、さらにより好ましくは0.5質量%以下である。   For this reason, in order to obtain a silver-white color tone similar to that of the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution, the content of boron in the chromium plating layer 3 is 0.1% by mass or less. The content is preferably 2% by mass or less. The lower the iron content, the better, more preferably 1% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less.

ただし、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と対比されるような態様で本発明のエンジン用部品が使用されない場合には、ホウ素の含有量を0.3質量%以下にし、鉄の含有量を7質量%以下にすることによって、多少色調がくすむものの、クロムめっきとして遜色のない色調のクロムめっき層が得られる。   However, in the case where the engine component of the present invention is not used in such a manner as to be compared with the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution, the boron content should be 0.3% by mass or less, By setting the content to 7% by mass or less, although the color tone is somewhat dull, a chrome plating layer having a color tone comparable to that of chrome plating can be obtained.

クロムめっき層のホウ素および鉄の含有量はいずれもGDS分析法によりクロムめっき層の深さ方向において含まれる各元素の含有量を分析したときの最大値で表される。   The boron and iron contents of the chromium plating layer are all represented by the maximum values when the contents of each element contained in the depth direction of the chromium plating layer are analyzed by the GDS analysis method.

クロムめっき層3中ホウ素の含有量が0.1質量%以下であり、鉄の含有量は2質量%以下である場合、クロムめっき層の色調は、CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)1976で測定されるL*値が68〜80の範囲を満足する。L値は、分光式色差計(例えば、東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−IIなど)を用いて計測される。この値は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度である。このため、上述の範囲に鉄の含有量が制限されているクロムめっき層3と六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層とを並べて比較しても色調の差はほとんど目立たない。   When the content of boron in the chromium plating layer 3 is 0.1% by mass or less and the content of iron is 2% by mass or less, the color tone of the chromium plating layer is CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) 1976. The measured L * value satisfies the range of 68-80. The L value is measured using a spectroscopic color difference meter (for example, TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer). This value is about the same as that of a chromium plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution. For this reason, even if the chromium plating layer 3 in which the iron content is limited to the above-described range and the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution are arranged side by side, the difference in color tone is hardly noticeable.

エンジン用部品がこのような構造を備えることによって、三価クロムめっき液を用いて、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を得ることができる。また、クロムめっき層中のホウ素の含有量を0.1質量%以下にし、鉄の含有量を2質量%以下にすることによって、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得ることができる。   By having such a structure for engine parts, using trivalent chromium plating solution, it has good film forming characteristics comparable to the plating layer formed from hexavalent chromium plating solution, and has excellent heat resistance. A chromium plating layer can be obtained. Further, by setting the boron content in the chromium plating layer to 0.1% by mass or less and the iron content to 2% by mass or less, the same level as the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution A silver-white color tone can be obtained.

(iv)変色防止のメカニズム
本発明のエンジン用部品は、シリンダー、シリンダーヘッド、ヘッドカバーなどのエンジン部分、エンジンから排気ガスを導くための排気管などに好適に用いることができる。ただし、350℃以上の熱に曝される場所に本発明のエンジン用部品が用いられる場合、加熱によって表面の色調が変化し、クロムめっき層が青紫色を呈することがある。このような場所に本発明のエンジン用部品が使用される場合には、クロムめっき層が、0.2μm以上の厚さを有していることが好ましい。以下、クロムめっき層の厚さを制御することにより、加熱によるクロムめっき層の変色を防止できる理由について、図3および図4を用いて説明する。
(Iv) Mechanism for preventing discoloration The engine component of the present invention can be suitably used for engine parts such as a cylinder, a cylinder head, and a head cover, and an exhaust pipe for leading exhaust gas from the engine. However, when the engine component of the present invention is used in a place exposed to heat of 350 ° C. or higher, the color tone of the surface may change due to heating, and the chromium plating layer may exhibit a bluish purple color. When the engine component of the present invention is used in such a place, it is preferable that the chromium plating layer has a thickness of 0.2 μm or more. Hereinafter, the reason why the chromium plating layer can be prevented from being discolored by heating by controlling the thickness of the chromium plating layer will be described with reference to FIGS.

図3は、クロムめっき層表面の変色をもたらすと考えられる「C−Sの濃化層」または「C−S−Niの濃化層」(以下、単に「濃化層」と呼ぶ場合がある。)が生成するメカニズムを説明する図であり、加熱により、クロムめっき層と下地めっき層との界面近傍にCおよび/またはSが集まってくる様子を模式的に説明している。図3には、Fe基材とクロムめっき層との間にニッケルめっき層が形成された、本発明の代表的な構成を示しており、ニッケルめっき層は、Fe基材側から順に、半光沢ニッケルめっき層、トリニッケルめっき層、および光沢ニッケルめっき層の三層から構成されている。   FIG. 3 may be referred to as a “CS enriched layer” or “CS—Ni enriched layer” (hereinafter simply referred to as “enriched layer”), which is thought to cause discoloration of the surface of the chromium plating layer. .) Is a diagram for explaining a mechanism in which C and / or S gathers in the vicinity of the interface between the chromium plating layer and the base plating layer by heating. FIG. 3 shows a typical configuration of the present invention in which a nickel plating layer is formed between an Fe substrate and a chromium plating layer. The nickel plating layer is semi-gloss in order from the Fe substrate side. It consists of three layers: a nickel plating layer, a trinickel plating layer, and a bright nickel plating layer.

なお、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面近傍には、加熱により、クロムめっき層やニッケルめっき層に含まれる添加剤を構成する様々な元素が集まってくる。図3には、クロムめっき層の変色に関与していると考えられる元素、すなわち、上記の濃化層を構成する元素(C、S、およびNiの少なくとも1つ)と、これらの元素と結合しやすい元素(FeやCrなど)についてのみ示し、それ以外の元素(例えば、加熱により、上記の界面近傍に集まってくるOなど)は省略している。   In addition, various elements which comprise the additive contained in a chromium plating layer or a nickel plating layer gather by heating in the vicinity of the interface of a chromium plating layer and a nickel plating layer. FIG. 3 shows elements that are considered to be involved in the discoloration of the chromium plating layer, that is, the elements (at least one of C, S, and Ni) constituting the above-described concentrated layer, and bonds to these elements. Only elements that are easily processed (Fe, Cr, etc.) are shown, and other elements (for example, O that gathers in the vicinity of the interface by heating) are omitted.

図3に示すように、ニッケルめっき層側からクロムめっき層側に向かって、主に、CまたはSが移動し、上記の界面近傍に集まってくる。前述したとおり、CまたはSは、主に、ニッケルめっき液に添加される非ブチン系の光沢剤(ベンゼンスルホン酸など)を構成する元素であり、特に、光沢ニッケルめっき層およびトリニッケルめっき層には、Sが多く含まれている。そのため、上記の界面近傍には、CまたはSが多く集まった「C−Sの濃化層」が形成される。ここで、「C−Sの濃化層」は、CまたはSの少なくとも1つが集まっている層を意味する。なお、CまたはSは、クロムめっき層側から拡散移動する場合もあり得るが、ニッケルめっき層側から拡散移動する場合に比べて、その比率は非常に少ないため、図示していない。   As shown in FIG. 3, C or S mainly moves from the nickel plating layer side to the chromium plating layer side and gathers in the vicinity of the interface. As described above, C or S is an element mainly constituting a non-butyne-based brightener (such as benzenesulfonic acid) added to the nickel plating solution, and particularly in the bright nickel plating layer and the trinickel plating layer. Contains a large amount of S. Therefore, a “CS enriched layer” in which a large amount of C or S gathers is formed in the vicinity of the interface. Here, the “C—S concentrated layer” means a layer in which at least one of C and S is gathered. In addition, although C or S may diffusely move from the chromium plating layer side, since the ratio is very small compared with the case where it diffuses and moves from the nickel plating layer side, it is not illustrated.

下地めっき層がニッケルめっき層の場合、Niを含有する「C−S−Niの濃化層」が形成される。Niも、CまたはSと同様、変色に関与していると考えられる。ここで、「C−S−Niの濃化層」は、CまたはSまたはNiの少なくとも1つが集まっている層を意味する。   When the base plating layer is a nickel plating layer, a “CS—Ni concentrated layer” containing Ni is formed. Ni, like C or S, is also considered to be involved in discoloration. Here, the “concentrated layer of C—S—Ni” means a layer in which at least one of C, S, or Ni is gathered.

このような濃化層の形成により、クロムめっき層の表面の変色が生じる理由は、詳細には不明であるが、例えば、クロムめっき層を構成するCrが、上記の濃化層を構成する元素(CまたはSまたはNi)と結合し、クロムめっき層の屈折率が変化するため、変色を招くことが考えられる。また、鉄も、変色をもたらす原因物質と考えられる。金属基材がFe系材料から構成されている場合、加熱により、Fe系材料からFeが拡散して上記の界面近傍に濃化してくることもある(図示せず)。   The reason why discoloration of the surface of the chromium plating layer is caused by the formation of such a concentrated layer is unknown in detail. For example, Cr constituting the chromium plated layer is an element constituting the above concentrated layer. It is considered that discoloration is caused because it is combined with (C or S or Ni) and the refractive index of the chromium plating layer is changed. Iron is also considered a causative substance that causes discoloration. When the metal substrate is made of an Fe-based material, heating may cause Fe to diffuse from the Fe-based material and concentrate in the vicinity of the interface (not shown).

このような濃化層に基づくクロムめっき層表面の変色は、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上にすることによって防止できる。以下、図4(a)および(b)を参照しながら、その理由を説明する。   Such discoloration of the surface of the chromium plating layer based on the concentrated layer can be prevented by setting the thickness of the chromium plating layer to 0.2 μm or more. Hereinafter, the reason will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

図4(b)は、従来のCr−ニッケルめっき層の一部を模式的に説明する図である。図4(b)に示すように、従来のクロムめっき層の厚さは、約0.1μm以下と小さいため、入射光は、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面付近まで透過するようになる。その結果、上記の界面付近に生成される濃化層によって入射光の一部が吸収され、加熱による変色の程度がより顕著に見られるようになる。   FIG. 4B is a diagram schematically illustrating a part of a conventional Cr-nickel plating layer. As shown in FIG. 4B, since the thickness of the conventional chromium plating layer is as small as about 0.1 μm or less, incident light is transmitted to the vicinity of the interface between the chromium plating layer and the nickel plating layer. . As a result, a part of incident light is absorbed by the concentrated layer generated in the vicinity of the interface, and the degree of discoloration due to heating becomes more prominent.

これに対し、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上とした場合は、図4(a)に示すように、入射光は、クロムめっき層の表面付近で大部分が反射され、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面近傍まで透過することはない。そのため、通常のクロムめっき層の最表面に形成される酸化皮膜による干渉色だけとなり、濃化層による影響を抑えることができる。   On the other hand, when the thickness of the chromium plating layer is 0.2 μm or more, as shown in FIG. 4A, most of the incident light is reflected near the surface of the chromium plating layer. It does not penetrate to the vicinity of the interface between the nickel plating layer. Therefore, only the interference color due to the oxide film formed on the outermost surface of the normal chromium plating layer is provided, and the influence of the concentrated layer can be suppressed.

このような作用を有効に発揮させるため、クロムめっき層の厚さは、0.2μm以上とする。加熱による熱変色の防止という観点からすれば、クロムめっき層は厚いほうがよい。好ましくは、クロムめっき層の厚さは、0.3μm以上であり、より好ましくは0.4μm以上である。   In order to effectively exhibit such an action, the thickness of the chromium plating layer is set to 0.2 μm or more. From the viewpoint of preventing thermal discoloration due to heating, the chrome plating layer should be thick. Preferably, the thickness of the chromium plating layer is 0.3 μm or more, more preferably 0.4 μm or more.

以上のことから、クラックの発生および加熱による変色を防止するためには、クロムめっき層の厚さは、0.2μm以上、0.7μm以下であることが好ましく、0.3μm以上、0.5μm以下であることがより好ましい。クロムめっき層の厚さが0.4μm以上、0.5μm以下であれば、クラックの発生をほぼ確実に防止するともに加熱による変色も確実に防止できる。   From the above, in order to prevent generation of cracks and discoloration due to heating, the thickness of the chromium plating layer is preferably 0.2 μm or more and 0.7 μm or less, and is 0.3 μm or more and 0.5 μm. The following is more preferable. If the thickness of the chromium plating layer is 0.4 μm or more and 0.5 μm or less, the generation of cracks can be prevented almost certainly and discoloration due to heating can also be reliably prevented.

クロムめっき層3の厚さは、光学顕微鏡観察(倍率:400倍)によって測定する。具体的には、めっき層の厚さ方向断面を鏡面研摩し、エッチングする。これにより、クロムめっき層と下地めっき層とが明瞭に分離される。なお、クロムめっき層の表面粗さRaは、せいぜい、0.01μm程度であるため、表面粗さRaがクロムめっき層の厚さに及ぼす影響は、ほとんど、無視して良いと考えられる。また、測定部位によってクロムめっき層の厚さは、若干、異なるため、任意の観察領域において、測定場所を変えて合計3箇所測定し、その平均値を、「クロムめっき層の厚さ」と定める。   The thickness of the chromium plating layer 3 is measured by observation with an optical microscope (magnification: 400 times). Specifically, the thickness direction cross section of the plating layer is mirror-polished and etched. Thereby, a chromium plating layer and a base plating layer are separated clearly. Since the surface roughness Ra of the chromium plating layer is at most about 0.01 μm, it is considered that the influence of the surface roughness Ra on the thickness of the chromium plating layer is almost negligible. In addition, since the thickness of the chromium plating layer varies slightly depending on the measurement site, a total of three locations are measured in any observation region by changing the measurement location, and the average value is defined as “thickness of the chromium plating layer”. .

なお、濃化層の形成による他の変色防止手段として、例えば、CまたはSの含有量を低減する方法も考えられるが、この方法は、実用的でない。例えば、CまたはSの含有量を低減するためには、主に、下地めっき層に含まれる光沢剤の量を低減しなければならないが、その結果、光沢性が低下してエンジン用部品の意匠が著しく損なわれてしまう。本発明のように、優れた意匠を備えていることを重要課題のひとつとして掲げている場合は、光沢剤の減少に伴って意匠が損なわれることは、最も避けなければならない。   As another discoloration prevention means by forming a thickened layer, for example, a method of reducing the content of C or S is conceivable, but this method is not practical. For example, in order to reduce the content of C or S, the amount of brightener contained in the underlying plating layer has to be reduced, but as a result, the gloss is lowered and the design of engine parts is reduced. Will be significantly impaired. When it is listed as one of the important issues that an excellent design is provided as in the present invention, the design must be prevented from being damaged as the brightener is reduced.

加熱による変色を防止するためには、350℃以上の温度に加熱されるクロムめっき層3の部分が、上記範囲の厚さを満足していればよく、金属基材1に形成されるクロムめっき層3の全ての部分が、上記範囲の厚さを満足する必要はない。また、350℃以下の温度にしかならない領域では、クロムめっき層3の厚さは0.2μm以下であってもよい。一般に、クロムめっき層は、加熱により、銀白色から黄色、黄金色へと着色していき、さらに約350〜500℃の高温になると、黄金色から紫色に変色する。このような色調の変化は、クロムめっき層が形成される部分全体に、均一に見られるのではなく、高温の排気ガスに曝されやすい部分で、顕著に発生する。従って、黄金色から紫色への変色を防止するためには、加熱による変色が最も進行しやすい部分、すなわち、350℃以上の温度に曝されるクロムめっき層の厚さを上記範囲に制御すれば良い。   In order to prevent discoloration due to heating, it is sufficient that the portion of the chromium plating layer 3 heated to a temperature of 350 ° C. or higher satisfies the thickness in the above range, and the chromium plating formed on the metal substrate 1 is sufficient. It is not necessary for all parts of the layer 3 to satisfy the thickness in the above range. Further, in the region where the temperature is only 350 ° C. or less, the thickness of the chromium plating layer 3 may be 0.2 μm or less. In general, the chrome plating layer is colored from white to yellow and golden by heating, and further changes from golden to purple at a high temperature of about 350 to 500 ° C. Such a change in color tone does not appear uniformly over the entire portion where the chromium plating layer is formed, but occurs remarkably in a portion that is easily exposed to high-temperature exhaust gas. Therefore, in order to prevent discoloration from golden to purple, the thickness of the chromium plating layer that is exposed to a temperature that is most likely to undergo discoloration by heating, that is, a temperature of 350 ° C. or higher, is controlled within the above range. good.

この「350℃以上の温度に加熱される部分」としては、例えば、シリンダー、シリンダーヘッド、ヘッドカバーなどのエンジンを構成するエンジン用部品の一部、およびエンジンから排出される排気ガスを導く流路を構成している排気管の一部もしくは排気管のカバーが挙げられる。ここで言う排気管は直接的に排気ガスを案内する排気管であってもよいし、間接的に排気ガスによって加熱される排気管(二重管)であってもよい。排気管には、各シリンダーからの排気ガスを導くマニホールド部、触媒装置を覆う触媒装置収納部、消音器(マフラー)などが含まれる。   Examples of the “part heated to a temperature of 350 ° C. or higher” include, for example, a part of engine parts constituting the engine such as a cylinder, a cylinder head, and a head cover, and a flow path for guiding exhaust gas discharged from the engine. A part of the exhaust pipe or a cover of the exhaust pipe may be mentioned. The exhaust pipe referred to here may be an exhaust pipe that directly guides the exhaust gas, or may be an exhaust pipe (double pipe) that is indirectly heated by the exhaust gas. The exhaust pipe includes a manifold unit that guides exhaust gas from each cylinder, a catalyst device storage unit that covers the catalyst device, a silencer (muffler), and the like.

(2)具体的な構造および自動二輪車への適用
図5を参照しながら、本発明によるエンジン用部品の具体的な構造を説明する。図5は、本発明のエンジン用部品である排気管が用いられた自動二輪車100を示している。図5に示すように、自動二輪車100は、4サイクル内燃機関から構成されるエンジン30と、エンジン30で生じた排気ガスを車体後方から排出するために、排気ガスを導く排気管4とを備えている。排気管4は、エンジン30に接続され、エンジン30の前方から排出された排気ガスを後方へ導くよう、大きく曲がった排気経路を構成している排気管集合部4aと、消音器4bとを含む。排気管集合部4aは、一体的に1つの部品によって構成されていてもよいし、複数の部品を接合することにより構成されていてもよい。本実施形態では、排気管4は自動二輪車100の外観に表れるよう全体が露出しており、自動二輪車100全体の意匠の一部を構成している。以下において詳細に説明するように、排気管4全体が露出しているほうが、長期にわたって排気管4のクロムめっき層にクラックが生じさびが発生したり、熱による変色が生じず、新車のような外観を保つという本発明の効果が顕著に外観に表れる。しかし、排気管4の少なくとも一部が外観に表れる限り、自動二輪車の意匠によっては、排気管4の一部がカウルやプロテクタによって覆われていてもよい。また、排気管が用いられた自動二輪車の形状は図5に限られるわけではなく、たとえば、図9に示すような構造を備えた自動二輪車に本発明の排気管を採用してもよい。
(2) Specific structure and application to a motorcycle A specific structure of an engine component according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a motorcycle 100 using an exhaust pipe which is an engine component of the present invention. As shown in FIG. 5, the motorcycle 100 includes an engine 30 composed of a four-cycle internal combustion engine, and an exhaust pipe 4 that guides the exhaust gas in order to exhaust the exhaust gas generated by the engine 30 from the rear of the vehicle body. ing. The exhaust pipe 4 is connected to the engine 30 and includes an exhaust pipe assembly portion 4a that constitutes an exhaust path that is largely bent so as to guide exhaust gas exhausted from the front of the engine 30 to the rear, and a silencer 4b. . The exhaust pipe collecting portion 4a may be integrally constituted by one part, or may be constituted by joining a plurality of parts. In the present embodiment, the exhaust pipe 4 is exposed as a whole so as to appear on the exterior of the motorcycle 100, and constitutes a part of the design of the entire motorcycle 100. As will be described in detail below, when the entire exhaust pipe 4 is exposed, the chromium plating layer of the exhaust pipe 4 is not cracked and rusted or discolored due to heat for a long time. The effect of the present invention for maintaining the appearance appears remarkably in the appearance. However, as long as at least a part of the exhaust pipe 4 appears on the exterior, a part of the exhaust pipe 4 may be covered with a cowl or a protector depending on the design of the motorcycle. Further, the shape of the motorcycle using the exhaust pipe is not limited to that shown in FIG. 5. For example, the exhaust pipe of the present invention may be adopted for a motorcycle having a structure as shown in FIG.

次に、図6(a)、(b)および(c)を参照しながら、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上にしたほうが好ましい「金属基材表面の350℃以上の温度に加熱される領域」を具体的に説明する。これらの図は、排気管4の一部を示す断面図である。   Next, referring to FIGS. 6 (a), (b) and (c), it is preferable to set the thickness of the chromium plating layer to 0.2 μm or more. The “region” will be specifically described. These drawings are sectional views showing a part of the exhaust pipe 4.

図6(a)は、エンジンに直接、接続される排気管4の排気管集合部4aを示している。図6(a)に示すように、エンジン(不図示)に接続される排気管集合部4aは、排気ガスが通過する通路6を規定している金属管5と、金属管5の外側面を覆うめっき層10とを含む。金属管5は屈曲部9を有している。屈曲部9は通路6が折れ曲る、あるいは通路6の伸びる向きが変化している部分である。   FIG. 6A shows an exhaust pipe assembly portion 4a of the exhaust pipe 4 that is directly connected to the engine. As shown in FIG. 6A, an exhaust pipe assembly 4a connected to an engine (not shown) includes a metal pipe 5 that defines a passage 6 through which exhaust gas passes, and an outer surface of the metal pipe 5. Covering plating layer 10. The metal tube 5 has a bent portion 9. The bent portion 9 is a portion where the passage 6 is bent or the direction in which the passage 6 extends is changed.

めっき層10は、前述したとおり、下地めっき層とクロムめっき層とから構成されている。金属管5は、通路6を規定しておればよく、通路6を規定する内管および内管の外側を囲むように保持された外管から構成される2重管構造を有していてもよい。   As described above, the plating layer 10 is composed of a base plating layer and a chromium plating layer. The metal tube 5 only needs to define the passage 6, and may have a double tube structure including an inner tube defining the passage 6 and an outer tube held so as to surround the outside of the inner tube. Good.

エンジン(不図示)と直接、接続される排気管集合部4aから入った排気ガスは、早い速度で通路6を移動するため、屈曲部9において、金属管5と衝突し、特に屈曲により形成される凸状表面部分9aに位置する金属管5の内側面9bと激しく衝突する。このため、外側部分9aが高温の排気ガスにより、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Exhaust gas entering from the exhaust pipe assembly 4a directly connected to the engine (not shown) moves through the passage 6 at a high speed, and therefore collides with the metal pipe 5 at the bent portion 9, and is formed by bending. It collides violently with the inner surface 9b of the metal tube 5 located on the convex surface portion 9a. For this reason, the outer portion 9a is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.) by the high temperature exhaust gas.

また、金属管5が2重管構造を有している場合、他の排気管部材23とを接続する連結部分21では1重管構造を採用することが多い。連結部21に2重管構造を採用すると、他の排気管部材23との溶接の際、外管と内管との熱膨張差によって金属管5が変形したり破損したりする可能性があるからである。金属管5がこのような構造を採用している場合、連結部分21の内側面が高温の排気ガスに直接接触することによって、連結部分21は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Further, when the metal pipe 5 has a double pipe structure, a single pipe structure is often adopted in the connecting portion 21 that connects the other exhaust pipe member 23. When the double pipe structure is employed for the connecting portion 21, the metal pipe 5 may be deformed or damaged due to a difference in thermal expansion between the outer pipe and the inner pipe during welding with the other exhaust pipe member 23. Because. When the metal pipe 5 adopts such a structure, the inner surface of the connecting portion 21 is in direct contact with the high-temperature exhaust gas, so that the connecting portion 21 has a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.).

図6(b)は、排気管4の触媒装置8を収納する触媒収納部22の断面を模式的に示している。触媒装置8は、触媒収納部22内に設けられ排気ガスが通過することによって、排気ガスに含まれる少なくとも1つの成分を分解する。分解の際、触媒装置8が発熱するため、触媒収納部22は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   FIG. 6B schematically shows a cross-section of the catalyst storage portion 22 that stores the catalyst device 8 of the exhaust pipe 4. The catalyst device 8 is provided in the catalyst storage unit 22 and decomposes at least one component contained in the exhaust gas when the exhaust gas passes therethrough. Since the catalyst device 8 generates heat during decomposition, the catalyst storage unit 22 is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.).

また、エンジン30(図5)が複数のシリンダーを備えている場合、排気管4は各シリンダーで生じた排気ガスを一緒にして自動二輪車100の後方へ導くため、マニホールド部を備えていることがある。図6(c)は、シリンダーに接続された枝管4d、4eがマニホールド部15により集合され、一体化した排気管部材4fで排出される排気管4を示している。このような排気管集合部4aのマニホールド部15では、複数の枝管4d、4eから排気ガスが集まることによって、排気ガスの流量が増大するとともに、流路が曲げられるため、排気ガスがマニホールド部15の内側面に衝突する。このため、排気ガスによってマニホールド部15は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Further, when the engine 30 (FIG. 5) includes a plurality of cylinders, the exhaust pipe 4 may include a manifold portion for guiding exhaust gas generated in each cylinder together to the rear of the motorcycle 100. is there. FIG. 6C shows the exhaust pipe 4 in which the branch pipes 4d and 4e connected to the cylinder are gathered by the manifold portion 15 and discharged by the integrated exhaust pipe member 4f. In the manifold portion 15 of the exhaust pipe collecting portion 4a, the exhaust gas is collected from the plurality of branch pipes 4d and 4e, thereby increasing the flow rate of the exhaust gas and bending the flow path. 15 collides with the inner surface. For this reason, the manifold portion 15 is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.) by the exhaust gas.

本実施形態の自動二輪車は、図6(a)、(b)および(c)を用いて例示したこれら排気管の高温に加熱される部分の外側を覆うように0.2μm以上のクロムめっき層が形成されている。このため、高温の排気ガスに曝されても、加熱によるクロムめっき層の変色を防止することができる。   The motorcycle of the present embodiment has a chromium plating layer of 0.2 μm or more so as to cover the outside of the portions heated to high temperatures of these exhaust pipes exemplified with reference to FIGS. 6 (a), (b) and (c). Is formed. For this reason, even if it exposes to high temperature exhaust gas, discoloration of the chromium plating layer by heating can be prevented.

また、三価クロムを用いて形成されるクロムめっき層は、クロムめっき層に含まれるFe含有量が低減されているため、六価クロムを用いた場合と同程度の優れた色調を発現することができる。   In addition, the chromium plating layer formed using trivalent chromium has the same excellent color tone as when hexavalent chromium is used because the Fe content in the chromium plating layer is reduced. Can do.

本発明には、前述したエンジン用部品を備えた輸送機器も包含される。輸送機器としては、例えば、エンジンを備えた自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両、エンジンを備えた船舶、飛行機などの輸送機器などが挙げられる。   The present invention also includes a transportation device including the above-described engine component. Examples of the transportation equipment include vehicles such as motorcycles equipped with engines and all-weather four-wheeled vehicles, ships equipped with engines, transportation equipment such as airplanes, and the like.

2.エンジン用部品の製造方法
次に、本発明のエンジン用部品を製造する方法について説明する。本発明によるエンジン用部品は、所定の形状を有する金属基材に下地めっき層およびクロムめっき層を順に形成することにより製造される。以下、製造方法を詳細に説明する。
2. Next, a method for manufacturing the engine component of the present invention will be described. The engine component according to the present invention is manufactured by sequentially forming a base plating layer and a chromium plating layer on a metal substrate having a predetermined shape. Hereinafter, the manufacturing method will be described in detail.

まず、金属基材の表面を脱脂して清浄にするため、金属基材を、水洗槽、超音波アルカリ脱脂槽、電界脱脂槽、酸処理活性化槽などの槽に所定時間、浸漬する。これにより、金属基材の表面は、充分脱脂されるため、金属表面に下地めっき層やクロムめっき層を形成しやすくなる。   First, in order to degrease and clean the surface of the metal substrate, the metal substrate is immersed in a tank such as a water washing tank, an ultrasonic alkaline degreasing tank, an electric field degreasing tank, or an acid treatment activation tank for a predetermined time. Thereby, since the surface of a metal base material is fully degreased, it becomes easy to form a base plating layer and a chromium plating layer on the metal surface.

次に、上記のようにして洗浄された金属基材を用い、電気めっきにより、金属基材の少なくとも外側表面上に下地めっき層およびクロムめっき層を順次、形成する。下地めっき層もクロムめっき層も、ともに、電気めっきを用いて形成され、その原理は、同じであるため、以下の説明では、クロムめっき層を形成する工程について、図7に示すめっき装置を用いて詳細に説明することにし、下地めっき層を形成する工程は、図面を参照せずに説明する。   Next, using the metal substrate washed as described above, an underplating layer and a chromium plating layer are sequentially formed on at least the outer surface of the metal substrate by electroplating. Since both the base plating layer and the chromium plating layer are formed by electroplating and the principle is the same, in the following description, the plating apparatus shown in FIG. 7 is used for the process of forming the chromium plating layer. The process of forming the base plating layer will be described without referring to the drawings.

下地めっき層は、めっき層を形成したい金属の溶液を含むめっき槽に上記の金属基材を浸漬し、所望の厚さが得られるまで通電することによって形成される。例えば、下地めっき層として、半光沢ニッケルめっき層、トリニッケルめっき層、および光沢ニッケルめっき層の三層からなるニッケルめっき層を形成する場合は、上記のようにして洗浄された金属基材を、半光沢ニッケルめっき液、トリニッケルめっき液、および光沢ニッケルめっき液に、それぞれ、浸漬し、所望のめっき層が形成されるまで通電する。具体的なめっき条件は、使用する金属基材やめっき液の組成、用途などによっても相違し、Ni−クロムめっきに通常、用いられる条件を適宜、選択すればよい。例えば、Fe基材に、5〜15μmの半光沢ニッケルめっき層、1〜2μmのトリニッケルめっき層、および5〜15μmの光沢ニッケルめっき層を、順次、形成する場合、めっき液の温度を約40〜65℃、めっき液のpHを約2〜5とすることが好ましい。また、めっき時間は、半光沢ニッケルめっきおよび光沢ニッケルめっきの場合、約10〜20分間とし、トリニッケルめっきの場合、約1〜5分間とすることが好ましい。なお、下地めっき層と金属基材との間にさらにストライクニッケル層を設けてもよい。   The base plating layer is formed by immersing the metal base in a plating tank containing a metal solution for which a plating layer is to be formed, and energizing until a desired thickness is obtained. For example, when forming a nickel plating layer consisting of three layers of a semi-bright nickel plating layer, a tri-nickel plating layer, and a bright nickel plating layer as the base plating layer, the metal substrate washed as described above, It is immersed in a semi-bright nickel plating solution, a trinickel plating solution, and a bright nickel plating solution, respectively, and energized until a desired plating layer is formed. The specific plating conditions differ depending on the metal substrate used, the composition of the plating solution, the application, etc., and the conditions usually used for Ni-chrome plating may be selected as appropriate. For example, when a 5-15 μm semi-bright nickel plating layer, a 1-2 μm trinickel plating layer, and a 5-15 μm bright nickel plating layer are sequentially formed on an Fe substrate, the temperature of the plating solution is about 40. It is preferable that the plating solution has a pH of about 2 to 5 at about 65 ° C. The plating time is preferably about 10 to 20 minutes for semi-bright nickel plating and bright nickel plating, and about 1 to 5 minutes for trinickel plating. A strike nickel layer may be further provided between the base plating layer and the metal substrate.

次いで、下地めっき層が形成された金属基材にクロムめっき層を形成する。図7に示すように、クロムめっき装置20は、クロムめっきを行うためのクロムめっき槽11と、クロムめっき槽11に添加されためっき液を汲み上げるポンプ12と、めっき液中に浮遊する不純物を除去するためのろ過器13と、めっき液の流量を調整する調整バルブ14と、めっき液の流量をモニターする流量計15とから構成されている。クロムめっき装置20の下流側には、めっき液中に含まれるFeなどの金属イオンを除去するためのイオン交換装置16が設置されている。クロムめっき装置20と、イオン交換装置16とは、金属管(不図示)で連結されている。   Next, a chromium plating layer is formed on the metal substrate on which the base plating layer is formed. As shown in FIG. 7, the chrome plating apparatus 20 removes impurities floating in the plating solution, a chrome plating bath 11 for performing chrome plating, a pump 12 that pumps up the plating solution added to the chrome plating vessel 11, and the like. For this purpose, a filter 13, an adjustment valve 14 for adjusting the flow rate of the plating solution, and a flow meter 15 for monitoring the flow rate of the plating solution are included. An ion exchange device 16 for removing metal ions such as Fe contained in the plating solution is installed on the downstream side of the chromium plating device 20. The chromium plating apparatus 20 and the ion exchange apparatus 16 are connected by a metal tube (not shown).

クロムめっき槽11には、三価クロムめっき液が満たされている。めっき液は、三価クロムイオン源として、クロム量に換算して30〜40g/lの塩基性硫酸クロムを含んでいる。   The chromium plating tank 11 is filled with a trivalent chromium plating solution. The plating solution contains 30 to 40 g / l of basic chromium sulfate as a trivalent chromium ion source in terms of chromium content.

クロムめっき層中に含まれるホウ素および鉄の量が前述した範囲となるためには、用いるめっき液中のホウ素および鉄の濃度を所定の範囲にする必要がある。具体的には、三価クロムめっき液は、ホウ酸の含有量がホウ素量に換算して1〜5g/lの範囲であり、Feの含有量は0.5mg/l以下である。   In order for the amount of boron and iron contained in the chromium plating layer to be in the above-described range, the concentration of boron and iron in the plating solution to be used needs to be within a predetermined range. Specifically, the trivalent chromium plating solution has a boric acid content in the range of 1 to 5 g / l in terms of boron content, and an Fe content of 0.5 mg / l or less.

ホウ酸の含有量は、従来の典型的な三価クロムめっき液に添加されるホウ素の量(約6〜15g/l)と比較すると、約1/15〜5/6に低減されている。近年、ホウ素の環境への排出量が規制されるようになってきており、ホウ素濃度の低いめっき液を用いることは、このような環境規制への適合にも適している。   The content of boric acid is reduced to about 1/15 to 5/6 as compared with the amount of boron (about 6 to 15 g / l) added to a typical conventional trivalent chromium plating solution. In recent years, the amount of boron discharged into the environment has been regulated, and the use of a plating solution having a low boron concentration is also suitable for compliance with such environmental regulations.

また、従来の典型的な三価クロムめっき液には、めっき層のつきまわりなどを良くするため、約0.0001〜0.0003質量%の硫酸第一鉄が添加剤として含まれている。このため、従来の三価クロムめっき液を用いる場合、クロムめっき層には、約2〜20質量%のFeが含まれる。しかし、本発明で用いる三価クロムめっき液には、このような添加剤を含まないことが好ましく、Feの含有量を0.5mg/l以下に制限する。   In addition, a conventional typical trivalent chromium plating solution contains about 0.0001 to 0.0003 mass% of ferrous sulfate as an additive in order to improve the covering of the plating layer. For this reason, when using the conventional trivalent chromium plating solution, about 2-20 mass% Fe is contained in a chromium plating layer. However, the trivalent chromium plating solution used in the present invention preferably does not contain such an additive, and the Fe content is limited to 0.5 mg / l or less.

ホウ酸はpHを調整し、クロムめっき層が銀白色の色調を確保するために用いられる。このため、ホウ酸の量を低減し、かつ、適切なpHを保つために、本発明で用いる三価クロムめっき液はクエン酸またはクエン酸化合物をクエン酸量に換算して5〜30g/lの範囲で含む。クエン酸化合物としては、クエン酸カリウムなどのクエン酸塩や、クエン酸ニッケルなどのクエン酸金属化合物を用いることができる。色調の優れたクロムめっき層を得るためにはクエン酸を用いることがより好ましい。クエン酸の添加量は好ましくは、10g/l以上25g/l以下であり、より好ましくは、20g/l以上25g/l以下である。   Boric acid is used to adjust the pH and ensure that the chromium plating layer has a silver-white color tone. For this reason, in order to reduce the amount of boric acid and maintain an appropriate pH, the trivalent chromium plating solution used in the present invention is 5 to 30 g / l by converting citric acid or a citric acid compound into the amount of citric acid. Included in the range. As the citrate compound, a citrate such as potassium citrate or a metal citrate compound such as nickel citrate can be used. In order to obtain a chromium plating layer with excellent color tone, it is more preferable to use citric acid. The amount of citric acid added is preferably 10 g / l or more and 25 g / l or less, more preferably 20 g / l or more and 25 g / l or less.

クロムめっきは、電気めっきによって行われる。クロムめっき槽11に上述の三価クロムめっき液を満たし、クロムめっきが施される金属基材17を陰極とする。クロムめっきは、めっき液からクロムイオンを補給して行われるため、陽極には、クロムめっき液に溶解しない不溶性陽極18が用いられる。   Chrome plating is performed by electroplating. The chromium base 11 is filled with the above-described trivalent chromium plating solution, and the metal substrate 17 to which chromium plating is applied is used as a cathode. Since chromium plating is performed by supplying chromium ions from a plating solution, an insoluble anode 18 that does not dissolve in the chromium plating solution is used for the anode.

次に、両極間に直流電源19を接続し、通電する。クロムめっき液に含まれるクロムイオンは、陰極側の金属基材17に向かって移動し、金属のCrに還元されて析出する。   Next, a DC power source 19 is connected between the two poles and energized. Chromium ions contained in the chromium plating solution move toward the metal substrate 17 on the cathode side, and are reduced to metal Cr and deposited.

350℃以上の温度に加熱される領域に0.2μm以上のクロムめっき層を形成したい場合は、所望の厚さを有するクロムめっき層が形成されるよう、金属基材を配置してめっきすることが好ましい。特に、湾曲形状を有する排気管などの金属基材をめっきする場合は、電極と被めっき材(金属基材)との距離が、できるだけ、短くなるように金属基材を配置することが好ましい。   When it is desired to form a chromium plating layer of 0.2 μm or more in a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher, a metal substrate is arranged and plated so that a chromium plating layer having a desired thickness is formed. Is preferred. In particular, when plating a metal substrate such as an exhaust pipe having a curved shape, it is preferable to dispose the metal substrate so that the distance between the electrode and the material to be plated (metal substrate) is as short as possible.

例えば、図8(a)に示すように、金属基材17の屈曲部の凸状部分9aと電極18との距離が最も短くなるように配置されている場合は、高温に加熱される凸状部分9aにCr層を効率よく形成することができる。   For example, as shown to Fig.8 (a), when arrange | positioned so that the distance of the convex part 9a of the bending part of the metal base material 17 and the electrode 18 may become the shortest, the convex shape heated to high temperature The Cr layer can be efficiently formed on the portion 9a.

これに対し、図8(b)に示すように、金属基材17の凸状部分9aと電極18との距離が長くなるように配置されている場合は、凸状部分9aとは反対の凹状部分にクロムめっき層が形成されやすく、凸状部分9aには、クロムめっき層が形成されにくくなるため、めっき効率が悪くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), when the distance between the convex portion 9a of the metal substrate 17 and the electrode 18 is increased, a concave shape opposite to the convex portion 9a. Since the chromium plating layer is easily formed on the portion and the chromium plating layer is hardly formed on the convex portion 9a, the plating efficiency is deteriorated.

そのほか、例えば、電極面を通過する電気量(電流×時間)や電流密度などを制御することにより、クロムめっき層の厚さを所定の範囲に制御することもできる。特に、350℃以上の温度に加熱される領域に所定のクロムめっき層が形成されやすくなるように、電極の配置を工夫したり、補助電極を取り付けたりするなどして、電流密度などを制御することができる。具体的な制御方法は、使用する金属基材の種類や形状、めっき液の構成、クロムめっき層の厚さなどによって、適宜、適切な条件を選択すればよい。特に、めっき液に硫酸第一鉄が含まれない場合、一般にめっき層のつきまわりが悪くなるため、電極の配置を工夫するなどによって、電流密度が均一になるよう考慮する必要がある。   In addition, for example, the thickness of the chromium plating layer can be controlled within a predetermined range by controlling the amount of electricity passing through the electrode surface (current × time), the current density, and the like. In particular, the current density is controlled by devising the arrangement of electrodes and attaching auxiliary electrodes so that a predetermined chromium plating layer is easily formed in a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher. be able to. The specific control method should just select appropriate conditions suitably according to the kind and shape of the metal base material to be used, the structure of a plating solution, the thickness of a chromium plating layer, etc. In particular, when ferrous sulfate is not included in the plating solution, since the plating layer generally has poor contact, it is necessary to consider that the current density is uniform by devising the arrangement of the electrodes.

形成するクロムめっき層のホウ素含有量は、めっき液中のホウ素濃度のみならず、めっき液の温度やめっき時間、めっき液の攪拌速度などに依存し、特にめっき液の温度に依存する。一般にめっき液の温度が高くなるとクロムめっき層中のホウ素含有量が高くなる。このため、クロムめっき層中のホウ素量を上述した範囲に抑えるためには、めっき液の温度を25℃から30℃の範囲に制御することが好ましい。   The boron content of the chromium plating layer to be formed depends not only on the boron concentration in the plating solution, but also on the temperature of the plating solution, the plating time, the stirring speed of the plating solution, etc., and in particular on the temperature of the plating solution. Generally, when the temperature of the plating solution increases, the boron content in the chromium plating layer increases. For this reason, in order to suppress the amount of boron in the chromium plating layer to the above-described range, it is preferable to control the temperature of the plating solution in the range of 25 ° C to 30 ° C.

クロムめっき層中の鉄の含有量を上述の範囲にするためには、金属基材からめっき液中に溶け出す鉄に留意する必要がある。また、金属基材が鉄を主成分としていなくとも、クロムめっき層側にFeが不可避的に集まってくる場合がある。その結果、めっき液に硫酸第一鉄を添加していなくてもめっき液中の鉄の濃度が高くなり、クロムめっき層に鉄が含まれてしまう可能性がある。   In order to bring the iron content in the chromium plating layer into the above range, it is necessary to pay attention to the iron that dissolves into the plating solution from the metal substrate. Even if the metal substrate does not contain iron as a main component, Fe may inevitably gather on the chromium plating layer side. As a result, even if ferrous sulfate is not added to the plating solution, the concentration of iron in the plating solution increases, and iron may be contained in the chromium plating layer.

このような可能性を排除するために、めっき中にめっき液中の鉄濃度を定期的にモニターし、鉄の濃度が所定の値以上になった場合には、鉄を除去する必要がある。めっき液中に混入する鉄イオンは、陽イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置16を用いて除去する。本発明に用いられる陽イオン交換樹脂は、Feなどのニ価の金属陽イオンと容易に交換し得る樹脂であれば特に限定されない。   In order to eliminate such a possibility, it is necessary to regularly monitor the iron concentration in the plating solution during plating, and to remove iron when the iron concentration exceeds a predetermined value. Iron ions mixed in the plating solution are removed using an ion exchange device 16 provided with a cation exchange resin. The cation exchange resin used in the present invention is not particularly limited as long as it can be easily exchanged with a divalent metal cation such as Fe.

具体的な除去方法は、以下のとおりである。まず、めっき中、定期的にポンプ12でめっき槽11からめっき液を汲み上げ、ろ過器13を用いて浮遊物を除去する。次に、浮遊物が除去されためっき液は、調整バルブ14によって流量を調整しながら、イオン交換装置16に導入され、陽イオン交換樹脂によってFeイオンなどの金属陽イオンを除去する。めっき液の流量は、流量計15でモニターする。イオン交換装置16によって処理されためっき液は、定期的に採取し、Fe濃度をチェックする。本発明のようにクロムめっき層のFe濃度を2質量%以下に低減するためには、めっき液中のFe濃度を約0.0001質量%以下に制御する必要があるため、上記の範囲になるまで、イオン交換装置16による除去を行う。   A specific removal method is as follows. First, during plating, the plating solution is periodically pumped from the plating tank 11 by the pump 12, and the suspended matter is removed using the filter 13. Next, the plating solution from which the suspended matter has been removed is introduced into the ion exchange device 16 while adjusting the flow rate by the adjustment valve 14, and metal cations such as Fe ions are removed by the cation exchange resin. The flow rate of the plating solution is monitored by the flow meter 15. The plating solution processed by the ion exchange device 16 is periodically collected to check the Fe concentration. In order to reduce the Fe concentration of the chromium plating layer to 2% by mass or less as in the present invention, it is necessary to control the Fe concentration in the plating solution to about 0.0001% by mass or less. Until the ion exchanger 16 is removed.

このようにしてFeイオンが除去されためっき液(再生めっき液)は、イオン交換装置16の出口から管路24を通ってめっき槽11に循環される。再生めっき液は、例えば、適切な貯蔵容器(不図示)に蓄えてもよい。   The plating solution from which the Fe ions have been removed in this way (regenerated plating solution) is circulated from the outlet of the ion exchange device 16 through the conduit 24 to the plating tank 11. For example, the regenerated plating solution may be stored in a suitable storage container (not shown).

なお、イオン交換装置16を用いてめっき液中の金属陽イオンを除去する方法は、例えば、特許文献4などに詳細に説明されており、本発明の方法に適用することができる。また、その改変例も種々提案されており(例えば、特許文献5など)、これらの改変例も、本発明の方法に適用できる。   In addition, the method of removing the metal cation in a plating solution using the ion exchange apparatus 16 is demonstrated in detail by patent document 4 etc., for example, and can be applied to the method of this invention. Various modifications have been proposed (for example, Patent Document 5), and these modifications can also be applied to the method of the present invention.

めっき後のクロムめっき層は、約1μm以下の表面粗さ(Ra)を有し、好ましくは0.2μm以下の表面粗さを有している。このため、めっき後、特に表面の仕上げを行わなくともクロムめっき層は十分な光沢を有している。   The chromium plating layer after plating has a surface roughness (Ra) of about 1 μm or less, and preferably has a surface roughness of 0.2 μm or less. For this reason, after plating, the chromium plating layer has a sufficient luster without particularly finishing the surface.

3.実験例
(実験例1)
本実験例では、クロムめっき層のホウ素含有量の下限を0.05質量%とすることにより、めっき成長の安定性が確保されることを明らかにする目的で、以下の実験を行った。
3. Experimental example (Experimental example 1)
In this experimental example, the following experiment was conducted for the purpose of clarifying that the stability of plating growth is ensured by setting the lower limit of the boron content of the chromium plating layer to 0.05 mass%.

まず、STKM材から構成される金属管を用意し、以下の方法により、半光沢Niめっき層とトリNiめっき層と光沢Niめっき層とからなるNiめっき層を形成した。これらのめっき層を形成するために使用しためっき液の組成を表1に示す。なお、トリNiめっき液に含まれるCおよび/またはSは、光沢剤以外の添加剤から供給されている。   First, a metal tube made of STKM material was prepared, and a Ni plating layer composed of a semi-gloss Ni plating layer, a tri-Ni plating layer, and a bright Ni plating layer was formed by the following method. Table 1 shows the composition of the plating solution used to form these plating layers. Note that C and / or S contained in the tri-Ni plating solution is supplied from an additive other than the brightener.

半光沢Niめっき層(厚さ約5〜15μm)
めっき条件 :10〜12V(ボルト)、1800〜2800A(アンペア)で通電。
トリNiめっき層(厚さ約1〜5μm)
めっき条件 :3〜3.5V、20〜40Aで通電。
光沢Niめっき層(厚さ約5〜15μm)
めっき条件 :10〜12V、1800〜2800Aで通電。
Semi-bright Ni plating layer (thickness of about 5 to 15 μm)
Plating condition: energized at 10-12V (volt), 1800-2800A (ampere).
Tri Ni plating layer (thickness about 1-5μm)
Plating conditions: 3 to 3.5V, 20 to 40A energized.
Glossy Ni plating layer (thickness about 5-15μm)
Plating conditions: 10-12V, 1800-2800A energized.

次に、図6に示すイオン交換装置を備えたクロムめっき装置を用い、下地めっき層の上にクロムめっき層を形成した(クロムめっき層の厚さは0.3μm)。クロムめっき液として、表2に示す四種類の三価クロムめっき液(No.1〜4)を用いた。試料1から試料4の三価クロムめっき液の構成成分は、硫酸第一鉄およびホウ酸の含有量が異なること以外、同じである。詳細には、これらの三価クロムめっき液には、いずれも、クエン酸が含まれており、硫酸第一鉄の添加量はそれぞれ、0(試料1)、2.5mg/l(試料2)、5mg/l(試料3)、および10mg/l(試料4)である。Fe量に換算すると、それぞれ、0(試料1)、0.05mg/l(試料2)、0.1mg/l(試料3)、および0.3mg/l(試料4)である。また、ホウ酸の添加量は、5g/l(試料1)、5g/l(試料2)、30g/l(試料2)、および60g/l(試料3)である。
Next, using the chromium plating apparatus provided with the ion exchange apparatus shown in FIG. 6, the chromium plating layer was formed on the base plating layer (the thickness of the chromium plating layer is 0.3 μm). As the chromium plating solution, four types of trivalent chromium plating solutions (Nos. 1 to 4) shown in Table 2 were used. The constituent components of the trivalent chromium plating solutions of Sample 1 to Sample 4 are the same except that the contents of ferrous sulfate and boric acid are different. Specifically, each of these trivalent chromium plating solutions contains citric acid, and the addition amounts of ferrous sulfate are 0 (sample 1) and 2.5 mg / l (sample 2), respectively. 5 mg / l (sample 3) and 10 mg / l (sample 4). In terms of the amount of Fe, they are 0 (sample 1), 0.05 mg / l (sample 2), 0.1 mg / l (sample 3), and 0.3 mg / l (sample 4), respectively. The addition amount of boric acid is 5 g / l (sample 1), 5 g / l (sample 2), 30 g / l (sample 2), and 60 g / l (sample 3).

なお、めっき層に含まれるホウ素含有量を種々の範囲に調整するため、めっき液の温度を約25〜60℃、電流密度を約10〜30A/dm2の範囲で変化させるとともに、めっき液のエアー撹拌量の程度を調整した。In order to adjust the boron content contained in the plating layer to various ranges, the temperature of the plating solution is changed in the range of about 25 to 60 ° C., the current density is changed in the range of about 10 to 30 A / dm 2 , and the plating solution The degree of air agitation was adjusted.

試料1の本発明例の三価クロムめっき液を用いた場合、めっき中に混入するFeイオンは、陽イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置を用いて除去した。具体的には、定期的に、めっき液をイオン交換装置に送り、めっき液中に含まれるFe濃度が0〜0.0001質量%の範囲になるように制御した。その結果、試料1の本発明例の三価クロムめっき液を用いた場合、クロムめっき層に含まれるFe含有量は、めっき層の厚さ方向に測定したとき、最大で0.2質量%となった。一方、試料2〜試料4の三価クロムめっき液を用いた場合は、イオン交換装置によるFeイオンの除去は実施しなかったため、クロムめっき層に含まれるFe含有量(最大値)は、それぞれ、2.0質量%、7.0質量%、および15.0質量%であった。   When the trivalent chromium plating solution of Sample 1 of the present invention was used, Fe ions mixed during plating were removed using an ion exchange apparatus equipped with a cation exchange resin. Specifically, the plating solution was periodically sent to an ion exchange device, and the Fe concentration contained in the plating solution was controlled to be in the range of 0 to 0.0001% by mass. As a result, when the trivalent chromium plating solution of the present invention example of Sample 1 was used, the Fe content contained in the chromium plating layer was 0.2 mass% at the maximum when measured in the thickness direction of the plating layer. became. On the other hand, when the trivalent chromium plating solutions of Sample 2 to Sample 4 were used, Fe ions were not removed by the ion exchange device, so the Fe content (maximum value) contained in the chromium plating layer was They were 2.0 mass%, 7.0 mass%, and 15.0 mass%.

各試料について、前述した方法にしたがってめっき成長の安定性を測定し、各測定部位におけるクロムめっき層の厚さに基づいて下記基準で評価した。   For each sample, the stability of plating growth was measured according to the above-described method, and the following criteria were evaluated based on the thickness of the chromium plating layer at each measurement site.

<めっき成長の安定性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:クロムめっき層の厚さが0.25mm以上、0.5mm未満の範囲である。 ○:クロムめっき層の厚さが0.20mm以上、0.25未満の範囲である。
△:クロムめっき層の厚さが0.05mm以上、0.20mm未満の範囲である。
×:クロムめっき層の厚さが0.05mm未満である。
<Stability of plating growth>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.25 mm or more and less than 0.5 mm. A: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.20 mm or more and less than 0.25.
Δ: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.05 mm or more and less than 0.20 mm.
X: The thickness of the chromium plating layer is less than 0.05 mm.

得られた結果を表3に示す。
The obtained results are shown in Table 3.

表3より、試料1から試料4のいずれの三価クロムめっき液を用いた場合であっても、クロムめっき層中にホウ素が全く含まれていない(含有量がゼロ)場合、めっきの成長は著しく不安定となるが、クロムめっき層中にホウ素を少なくとも0.05質量%以上含まれるようにめっき条件を設定することにより、めっきが安定して成長することがわかる。めっきを安定して成長させる目的に関する限り、クロムめっき層中のホウ素含有量は多いほど好ましい。   From Table 3, even when any trivalent chromium plating solution of Sample 1 to Sample 4 is used, if the chromium plating layer does not contain any boron (the content is zero), the growth of plating is Although it becomes extremely unstable, it can be seen that the plating grows stably by setting the plating conditions so that the chromium plating layer contains at least 0.05 mass% or more of boron. As far as the purpose of stably growing the plating is concerned, the higher the boron content in the chromium plating layer, the better.

このようにめっき成長の安定性を確保するために、ホウ素は不可欠な成分であり、単純に、ホウ酸の代わりにクエン酸を添加するだけでは、優れためっき特性は得られないことが明らかになった。ホウ素の添加によってめっきは安定して成長するようになるが、この効果は、めっき層中のFe含有量にかかわらず、同様に見られた。   Thus, it is clear that boron is an indispensable component to ensure the stability of plating growth, and simply adding citric acid instead of boric acid does not provide excellent plating characteristics. became. Although the plating grew stably with the addition of boron, this effect was similarly seen regardless of the Fe content in the plating layer.

次に、ホウ素による上記の効果をさらに詳しく調べる目的で、試料1の三価クロムめっき液を用いて前述した方法と同様にしてクロムめっき層を形成した後、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性を、前述した方法にしたがって測定し、それぞれ、下記基準で評価した。   Next, for the purpose of investigating the above-described effects of boron in more detail, after forming a chromium plating layer in the same manner as described above using the trivalent chromium plating solution of Sample 1, the plating corrosion resistance and plating wear resistance are Measurements were made according to the methods described above, and each was evaluated according to the following criteria.

<めっき耐食性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:レイティングナンバーが9.0以上である。
○:レイティングナンバーが8.0以上、9.0未満である。
△:レイティングナンバーが7.0以上、8.0未満である。
×:レイティングナンバーが7.0未満である。
<Plating corrosion resistance>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: Rating number is 9.0 or more.
A: Rating number is 8.0 or more and less than 9.0.
Δ: Rating number is 7.0 or more and less than 8.0.
X: The rating number is less than 7.0.

<めっき耐摩耗性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:ビッカース硬度が500Hv以上である。
○:ビッカース硬度が450Hv以上、500Hv未満である。
△:ビッカース硬度が350Hv以上、450Hv未満である。
×:ビッカース硬度が350Hv未満である。
<Plating wear resistance>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: Vickers hardness is 500 Hv or more.
○: Vickers hardness is 450 Hv or more and less than 500 Hv.
Δ: Vickers hardness is 350 Hv or more and less than 450 Hv.
X: Vickers hardness is less than 350 Hv.

得られた結果を表4に示す。表4には、めっき成長の安定性の結果も示している。   Table 4 shows the obtained results. Table 4 also shows the results of plating growth stability.

表4より、クロムめっき層中にホウ素が全く含まれていない(含有量がゼロ)場合、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性は著しく低下するが、クロムめっき層中にホウ素を少なくとも0.05質量%以上含むようにめっき条件を設定することにより、これらの特性は改善されることが分かる。この結果は、前述しためっき成長の安定性の結果と同様である。したがって、めっき成長の安定性のみならず、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性を高めるためにも、ホウ素は不可欠な成分であることが分かる。   From Table 4, when the chromium plating layer does not contain boron at all (the content is zero), the plating corrosion resistance and the plating wear resistance are remarkably lowered, but at least 0.05 mass% of boron is contained in the chromium plating layer. It can be seen that these characteristics are improved by setting the plating conditions to include the above. This result is the same as the result of the plating growth stability described above. Therefore, it can be seen that boron is an indispensable component not only for improving the stability of plating growth but also for improving plating corrosion resistance and plating wear resistance.

ただし、表4に示すように、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.1質量%を超えると、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性は徐々に低下する。この結果は、前述しためっき成長の安定性の結果と異なっている。   However, as shown in Table 4, when the boron content in the chromium plating layer exceeds 0.1 mass%, the plating corrosion resistance and the plating wear resistance gradually decrease. This result is different from the above-described stability of plating growth.

以上の結果より、めっき成長安定性、めっき耐食性、およびめっき耐摩耗性の三つの特性から総合的に評価されるめっき成膜特性を向上させるためには、クロムめっき層中のホウ素含有量を0.05〜0.3質量%の範囲に制御することが好ましい。   From the above results, in order to improve the plating film forming characteristics comprehensively evaluated from the three characteristics of plating growth stability, plating corrosion resistance, and plating wear resistance, the boron content in the chromium plating layer is set to 0. It is preferable to control within the range of 0.05 to 0.3% by mass.

(実験例2)
本実験例では、クロムめっき層中のホウ素含有量およびFe含有量を制御することにより、めっき直後のクロムめっき層の色調が改善されることを明らかにする目的で、以下の実験を行った。
(Experimental example 2)
In this experimental example, the following experiment was conducted for the purpose of clarifying that the color tone of the chromium plating layer immediately after plating is improved by controlling the boron content and the Fe content in the chromium plating layer.

具体的には、実験例1の試料1から試料4の四種類の三価クロムめっき液を用い、前述した実験例1と同様にしてクロムめっき層を形成した。   Specifically, using the four types of trivalent chromium plating solutions of Sample 1 to Sample 4 of Experimental Example 1, a chromium plating layer was formed in the same manner as Experimental Example 1 described above.

このようにして得られた各試料について、以下の方法によってめっき直後の色調を測定し、下記基準で評価した。   About each sample obtained in this way, the color tone immediately after plating was measured by the following method and evaluated according to the following criteria.

<めっき直後の色調>
分光式色差計(東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−II)を用い、CIE1976に記載の方法に基づいてL*値を測定した。六価クロムめっき液を用いて得られるクロムめっき層の色調はL*値で70〜80の範囲である。本実験例では、L*値が68以上であれば六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層と同程度の色調が得られるとみなした。
<Color tone immediately after plating>
The L * value was measured based on the method described in CIE 1976 using a spectroscopic color difference meter (TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer). The color tone of the chromium plating layer obtained using the hexavalent chromium plating solution is in the range of 70 to 80 in terms of L * value. In this experimental example, when the L * value was 68 or more, it was considered that the same color tone as that of the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution was obtained.

評価基準
◎:六価クロムと同程度の優れた色調が得られる。
(L*値=70以上、80以下)
○:やや金属光沢が低下するが、六価クロムと同程度の色調が得られる。
(L*値=68以上、70未満)
△:やや、黒味を帯びた色調となる(L*値=65以上、68未満)。
×:黒味を帯びた色調となる(L*値=65未満)。
Evaluation criteria A: Excellent color tone comparable to hexavalent chromium is obtained.
(L * value = 70 or more, 80 or less)
○: The metallic luster is slightly lowered, but the same color tone as hexavalent chromium is obtained.
(L * value = 68 or more, less than 70)
Δ: Slightly blackish tone (L * value = 65 or more and less than 68).
X: The color tone becomes blackish (L * value = less than 65).

これらの結果を表5に示す。   These results are shown in Table 5.

表5から明らかなように、試料4の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を15.0質量%に制御した場合、クロムめっき層中のホウ素含有量にかかわらず、黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られた。   As is apparent from Table 5, when the trivalent chromium plating solution of Sample 4 was used and the Fe content in the chromium plating layer was controlled to 15.0% by mass, regardless of the boron content in the chromium plating layer, A blackish chrome plating layer was obtained.

試料3の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を7.0質量%に制御した場合、ホウ素量を0.3質量%以下にすることによってやや黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られた。   When the trivalent chromium plating solution of Sample 3 is used and the Fe content in the chromium plating layer is controlled to 7.0% by mass, the tint is slightly blackish by controlling the boron content to 0.3% by mass or less. A chromium plating layer was obtained.

これに対し、試料2の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を2.0質量%に低減した場合、ホウ素量を0.3質量%以下に制御すると、やや黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られ、さらにホウ素量を0.1質量%以下に制御すると、六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層とほぼ同じ色調を有するクロムめっき層が得られた。また、試料1の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を0.2質量%に低減し、ホウ素量を0.3質量%以下に制御した場合も同様の結果が得られた。クロムめっき層中のFe含有量を0.2質量%に低減し、ホウ素量を0.1質量%以下に制御すると、六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層とほとんど区別のつかない色調を有するクロムめっき層が得られた。   On the other hand, when the trivalent chromium plating solution of Sample 2 was used and the Fe content in the chromium plating layer was reduced to 2.0 mass%, the boron content was controlled to 0.3 mass% or less, so that it was slightly blackish When the boron content was controlled to 0.1% by mass or less, a chromium plating layer having almost the same color tone as the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution was obtained. . Similar results were obtained when the trivalent chromium plating solution of Sample 1 was used, the Fe content in the chromium plating layer was reduced to 0.2% by mass, and the boron content was controlled to 0.3% by mass or less. It was. When the Fe content in the chromium plating layer is reduced to 0.2% by mass and the boron content is controlled to 0.1% by mass or less, the color tone is almost indistinguishable from the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution. The chromium plating layer which has was obtained.

したがって、六価クロムを用いたときと同程度の色調を兼ね備えた三価クロムめっき層を得るためには、三価クロムめっき層中のFe量を2.0質量%以下に抑制するとともに、ホウ素量を0.1質量%以下に低減すれば良いことが分かる。なお、色調に関する限り、クロムめっき層中のFe含有量およびホウ素含有量は少ないほど、良好な特性が得られる。   Therefore, in order to obtain a trivalent chromium plating layer having the same color tone as when hexavalent chromium is used, the amount of Fe in the trivalent chromium plating layer is suppressed to 2.0% by mass or less and boron is added. It can be seen that the amount may be reduced to 0.1% by mass or less. As far as the color tone is concerned, the smaller the Fe content and the boron content in the chromium plating layer, the better the characteristics.

(実験例3)
本実験例では、クロムめっき層の厚さにより、加熱前後のクラックの発生状況およびクロムめっき層の色調がどのように変化するかを調べた。
(Experimental example 3)
In this experimental example, it was investigated how the cracking state before and after heating and the color tone of the chromium plating layer change depending on the thickness of the chromium plating layer.

具体的には、実験例1の試料1の三価クロムめっき液を用い、前述した実験例1と同様にしてクロムめっき層を形成した。クロムめっき層の厚さは、使用するめっき材料のサイズなどに応じてめっき時間を適切に制御することによって調整できる。本実験例では、めっき時間を0.3〜5分間の範囲で変化させることにより、クロムめっき層の厚さを0.1〜1.5μmまで変えた。   Specifically, using the trivalent chromium plating solution of Sample 1 of Experimental Example 1, a chromium plating layer was formed in the same manner as in Experimental Example 1 described above. The thickness of the chromium plating layer can be adjusted by appropriately controlling the plating time according to the size of the plating material used. In this experimental example, the thickness of the chromium plating layer was changed to 0.1 to 1.5 μm by changing the plating time in the range of 0.3 to 5 minutes.

このようにして得られた各試料について、以下の方法によってめっき直後(加熱前)に観察されるクラックの発生状況を測定し、下記基準で評価した。さらに、前述した方法にしたがって、めっき直後のクロムめっき層の色調を測定し、評価した。   About each sample obtained in this way, the generation | occurrence | production condition of the crack observed immediately after plating (before heating) was measured with the following method, and the following reference | standard evaluated. Furthermore, according to the method mentioned above, the color tone of the chromium plating layer immediately after plating was measured and evaluated.

次に、上記の各試料を大気炉に設置し、400℃×8時間の条件で加熱した後、加熱後におけるクラックの発生状況を、めっき直後に観察されるクラックの発生状況を調べたときと同じ測定方法および評価基準で調べた。   Next, after each sample was placed in an atmospheric furnace and heated under the conditions of 400 ° C. × 8 hours, the occurrence of cracks after heating was examined when the occurrence of cracks observed immediately after plating was examined. The same measurement method and evaluation criteria were used.

<クラックの発生状況>
測定方法:光学顕微鏡(倍率400倍)を用い、クロムめっき層表面(約10mm×10mm)に発生するクラックを観察する。
<The occurrence of cracks>
Measurement method: Using an optical microscope (magnification 400 times), a crack generated on the surface of the chromium plating layer (about 10 mm × 10 mm) is observed.

評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎: クラックの発生なし。
○:不連続なクラックが、わずかに観察される。
△:やや連続したクラックが、少し発生する。
×: 連続的なクラックが多数発生している。
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: No cracks are generated.
○: Discontinuous cracks are slightly observed.
Δ: Slightly continuous cracks occur.
X: Many continuous cracks are generated.

クラックの発生状況を表6にまとめて示す。また、めっき直後のクロムめっき層の色調を表7に示す。   Table 6 summarizes the occurrence of cracks. Table 7 shows the color tone of the chromium plating layer immediately after plating.

表6に示すように、クロムめっき層の厚さが大きくなり、クロムめっき層中のホウ素含有量が上昇すると、クラックが発生しやすくなることが分かる。   As shown in Table 6, when the thickness of the chromium plating layer is increased and the boron content in the chromium plating layer is increased, it is understood that cracks are likely to occur.

例えば、加熱前(めっき直後)の実験結果を見ると、クロムめっき層の厚さが0.1〜0.3μmの範囲内では、クロムめっき層中のホウ素含有量を1.5質量%まで高めても、クラックはほとんど発生しなかった。クロムめっき層の厚さが0.5μm以上と大きくなるにつれてクラックは発生しやすくなり、クロムめっき層の厚さが1.5μmの場合、クロムめっき層のホウ素含有量にかかわらず、クラックが発生した。   For example, looking at the experimental results before heating (immediately after plating), the boron content in the chromium plating layer is increased to 1.5% by mass when the thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.1 to 0.3 μm. However, almost no cracks occurred. Cracks are likely to occur as the thickness of the chromium plating layer increases to 0.5 μm or more. When the thickness of the chromium plating layer is 1.5 μm, cracks occurred regardless of the boron content of the chromium plating layer. .

一方、400℃で8時間の加熱処理を行ったときは、加熱前のときに比べてクラックがより発生しやすくなる傾向が見られた。具体的には、クロムめっき層の厚さが0.1〜0.7μmの範囲であっても、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.05〜0.3質量%に制御しなければクラックの発生を有効に防止することができなかった。さらに好ましいホウ素含有量は0.05〜0.2質量%である。なお、クロムめっき層の厚さが0.7μmを超えるとクラックが発生しやすくなり、クロムめっき層の厚さが1.5μmでは、クロムめっき層中のホウ素含有量にかかわらず、クラックが発生した。   On the other hand, when the heat treatment was performed at 400 ° C. for 8 hours, there was a tendency that cracks were more likely to occur than before the heating. Specifically, even if the thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.1 to 0.7 μm, if the boron content in the chromium plating layer is not controlled to 0.05 to 0.3% by mass, it is cracked. It was not possible to effectively prevent the occurrence of. A more preferable boron content is 0.05 to 0.2% by mass. In addition, when the thickness of the chromium plating layer exceeds 0.7 μm, cracks are likely to occur. When the thickness of the chromium plating layer is 1.5 μm, cracks occurred regardless of the boron content in the chromium plating layer. .

これらの実験結果を考慮すれば、加熱前後におけるクラックの発生を有効に防止するためには、クロムめっき層の厚さを0.7μm以下とし、さらにクロムめっき層中のホウ素含有量を0.05〜0.3質量%の範囲に制御すれば良いことが分かる。   Considering these experimental results, in order to effectively prevent the occurrence of cracks before and after heating, the thickness of the chromium plating layer is set to 0.7 μm or less, and the boron content in the chromium plating layer is set to 0.05 μm. It can be seen that it should be controlled in the range of ~ 0.3% by mass.

次に、クロムめっき層のホウ素含有量が0.05質量%と0.1質量%の試料について、クロムめっき層の厚さを0.05μmから0.7μmの範囲で変化させ、加熱による変色の程度の評価を行った。   Next, for samples having a boron content of 0.05% by mass and 0.1% by mass in the chromium plating layer, the thickness of the chromium plating layer was changed in the range of 0.05 μm to 0.7 μm, and the discoloration caused by heating was changed. The degree of evaluation was performed.

<熱変色の程度>
測定方法:分光式色差計(東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−II)を用い、CIE1976に記載の方法に基づいて、加熱前後のL*値、a*値、およびb*値を、それぞれ、測定する。加熱前の値を、それぞれ、L0*値、a0*値、およびb0*値とし、加熱後の値を、それぞれ、L1*値、a1*値、およびb1*値とし、以下のようにして、加熱後の色差ΔE*値を測定する。
<Degree of thermal discoloration>
Measuring method: Using a spectroscopic color difference meter (TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer), based on the method described in CIE 1976, L * value, a * value, and b * value before and after heating were ,taking measurement. The values before heating are L 0 * values, a 0 * values, and b 0 * values, respectively, and the values after heating are L 1 * values, a 1 * values, and b 1 * values, respectively. The color difference ΔE * value after heating is measured as follows.

評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:ΔE*値<1
○:1≦ΔE*値<3
△:3≦ΔE*値<4
×: 4≦ΔE*値
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: ΔE * value <1
○: 1 ≦ ΔE * value <3
Δ: 3 ≦ ΔE * value <4
×: 4 ≦ ΔE * value

表7から明らかなように、クロムめっき層の厚さ(μm)を0.2μm以上にした場合、加熱前後の色調の変化が小さく、0.3μm以上にした場合、ほとんど色調が変化しないことが分かった。   As is clear from Table 7, when the thickness (μm) of the chromium plating layer is 0.2 μm or more, the change in color tone before and after heating is small, and when it is 0.3 μm or more, the color tone hardly changes. I understood.

本発明は、エンジンを備えた自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両、エンジンを備えた船舶、飛行機などの輸送機器に幅広く用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in vehicles such as motorcycles equipped with engines and all-weather four-wheeled vehicles, ships equipped with engines, and transportation equipment such as airplanes.

本発明は、エンジン用部品に関し、特に、エンジンから排出される高温の排気ガスによって高温に曝されるエンジン用部品に関する。   The present invention relates to an engine component, and more particularly to an engine component that is exposed to high temperature by high-temperature exhaust gas discharged from the engine.

自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両では、車両自体の性能に加えて、優れた意匠を備えていることが重要な課題のひとつである。図9は、スポーツタイプの自動二輪車の一例を示す側面図である。図9に示す自動二輪車200は、V型エンジン201と、排気ガスを導くための排気管202とを備えている。V型エンジン201は、シリンダー203と、シリンダーヘッド204と、ヘッドカバー205とを備えている。V型エンジン201は、形状の美観が優れているため、外部に露出するように自動二輪車に搭載される場合が多く、自動二輪車全体の外観に大きな影響を及ぼしている。   In vehicles such as motorcycles and all-weather four-wheel vehicles, in addition to the performance of the vehicles themselves, having an excellent design is one of the important issues. FIG. 9 is a side view showing an example of a sports type motorcycle. A motorcycle 200 shown in FIG. 9 includes a V-type engine 201 and an exhaust pipe 202 for guiding exhaust gas. The V-type engine 201 includes a cylinder 203, a cylinder head 204, and a head cover 205. Since the V-shaped engine 201 is excellent in shape and appearance, it is often mounted on a motorcycle so as to be exposed to the outside, and has a great influence on the appearance of the entire motorcycle.

排気管202は、V型エンジン201の2つのシリンダー203のそれぞれから導かれ、一本に集合され、車体後部から排気ガスを噴出させるよう後輪側へ伸ばされている。排気管202は、エンジン201で発生した排気ガスを効率よく排出するために、所定の太さを備えていることが必要であり、また、消音器202aを構成している部分では、消音のための構造を収納するために直径が大きくなる。このため、自動二輪車全体の外観に占める排気管の割合は比較的大きく、排気管の形状や色が自動二輪車全体の意匠に及ぼす影響は大きい。   The exhaust pipe 202 is led from each of the two cylinders 203 of the V-type engine 201, is gathered together, and is extended to the rear wheel side so as to eject exhaust gas from the rear part of the vehicle body. The exhaust pipe 202 needs to have a predetermined thickness in order to efficiently exhaust the exhaust gas generated in the engine 201. In addition, the exhaust pipe 202 is configured to mute at a portion constituting the silencer 202a. The diameter increases to accommodate the structure. For this reason, the proportion of the exhaust pipe in the overall appearance of the motorcycle is relatively large, and the influence of the shape and color of the exhaust pipe on the design of the entire motorcycle is great.

シリンダー203、シリンダーヘッド204、ヘッドカバー205などのエンジン部分、および、エンジンから排気ガスを導くための排気管202やそのカバーなどを本願明細書ではエンジン用部品と呼ぶ。上述した理由から、エンジン用部品の形状や色は、自動二輪車全体の意匠を決定する上で重要な要素となっている。   Engine parts such as the cylinder 203, the cylinder head 204, and the head cover 205, and the exhaust pipe 202 and its cover for guiding exhaust gas from the engine are referred to as engine parts in this specification. For the reasons described above, the shape and color of engine parts are important factors in determining the design of the entire motorcycle.

従来より、こうした外観に表れるエンジン用部品には、めっきなどの表面処理を行うことによって光沢のある金属色を付与され、エンジン用部品の意匠が高められている。なかでも装飾クロムめっきは、光沢感のある特有の銀白色を被めっき材に付与することができるため、エンジン用部品に広く用いられてきた(たとえば、特許文献1)。   Conventionally, the engine parts appearing in such an appearance are given a glossy metal color by performing a surface treatment such as plating, and the design of the engine parts is enhanced. Among them, decorative chrome plating has been widely used for engine parts because it can impart a unique silver-white color with luster to the material to be plated (for example, Patent Document 1).

装飾クロムめっきは、優れた金属光沢を有し、耐腐食性に優れるため、エンジン用部品以外の様々な分野において用いられている。優れた外観および耐腐食性を得るためには、装飾クロムめっきを厚く形成する必要はない。逆に装飾クロムめっきを厚く形成すると色調や表面の仕上げが悪くなる。このため、一般に装飾クロムめっきは、好ましくは0.1μmから0.15μmの厚さで用いられる。   Decorative chrome plating has an excellent metallic luster and excellent corrosion resistance, and is therefore used in various fields other than engine parts. In order to obtain excellent appearance and corrosion resistance, it is not necessary to form a thick decorative chrome plating. On the contrary, if the decorative chrome plating is formed thick, the color tone and the surface finish are deteriorated. Therefore, generally, the decorative chrome plating is preferably used in a thickness of 0.1 μm to 0.15 μm.

なお、クロムを用いためっきとして、硬質クロムめっき(工業用クロムめっき)も広く工業製品に利用されている。硬質クロムめっきは、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れているため、各種機械部品の摺動部などに用いられる。耐磨耗性が求められるため、硬質クロムめっきは通常、数μm以上の厚さで形成される。また、硬質クロムめっきは、装飾クロムめっきのような装飾性に優れた表面を有していない。通常、めっき後の装飾クロムめっきは1μm以下、典型的には0.2μm以下の表面粗さ(Ra)を有しているのに対して、硬質クロムめっきは1μm以上の表面粗さを有している。   In addition, as chromium plating, hard chromium plating (industrial chromium plating) is also widely used for industrial products. Since hard chrome plating has a low friction coefficient and excellent wear resistance, it is used for sliding parts of various machine parts. Since wear resistance is required, hard chrome plating is usually formed with a thickness of several μm or more. Further, hard chrome plating does not have a surface with excellent decorative properties like decorative chrome plating. Usually, decorative chrome plating after plating has a surface roughness (Ra) of 1 μm or less, typically 0.2 μm or less, whereas hard chrome plating has a surface roughness of 1 μm or more. ing.

装飾クロムめっきの形成には、通常、六価クロム(Cr6+)を含むクロム酸のめっき液が用いられている。六価クロムは安価であり、六価クロムを含むめっき液(以下、六価クロムめっき液と呼ぶ)から形成されたクロムめっき層は、素地基材との密着性が良好であり、耐食性や耐摩耗性などに優れている。さらに、六価クロムめっき液から形成されたクロムめっき層は、独特の金属光沢のある銀白色を有する。こうした理由から自動二輪車のエンジン用部品には六価クロムめっき液が広く用いられている。 For the formation of the decorative chrome plating, a chromic acid plating solution containing hexavalent chromium (Cr 6+ ) is usually used. Hexavalent chromium is inexpensive, and the chromium plating layer formed from a plating solution containing hexavalent chromium (hereinafter referred to as a hexavalent chromium plating solution) has good adhesion to the base material, and is resistant to corrosion and resistance. Excellent wear resistance. Furthermore, the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution has a silvery white color with a unique metallic luster. For these reasons, hexavalent chromium plating solutions are widely used for motorcycle engine parts.

しかし、六価クロムは生物に対する毒性が高いことが知られており、六価クロムめっき液を用いてめっきを行う場合には、作業者の安全を確保し、環境汚染を防止することが求められるようになってきている。   However, hexavalent chromium is known to be highly toxic to living organisms. When plating with hexavalent chromium plating solution, it is required to ensure the safety of workers and prevent environmental pollution. It has become like this.

こうした六価クロムの問題を解決するため、六価クロムに比べて毒性の低い三価クロム(Cr3+)を用いて装飾クロムめっきを行うことが望まれており、三価クロムを含む種々のめっき液が提案されている(特許文献2、3)。
特開2003−41933号公報 特開昭52−065138号公報 特開昭52−092834公報 特開平9−95793号公報 特開平9−228069号公報
In order to solve the problem of hexavalent chromium, it is desired to perform decorative chromium plating using trivalent chromium (Cr 3+ ), which is less toxic than hexavalent chromium. Plating solutions have been proposed (Patent Documents 2 and 3).
JP 2003-41933 A Japanese Patent Laid-Open No. 52-065138 JP-A-52-092934 JP-A-9-95793 Japanese Patent Laid-Open No. 9-228069

環境や安全性の観点からは、三価クロムを含むめっき液(以下、三価クロムめっき液と呼ぶ)を用いることが好ましい。しかし、従来の三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層は、クロムめっき層の成長の安定性や形成されたクロムめっき層の耐食性および耐摩耗性などのめっき成膜特性の点などで六価クロムめっき液から形成しためっき層よりも劣るという問題があった。   From the viewpoint of environment and safety, it is preferable to use a plating solution containing trivalent chromium (hereinafter referred to as trivalent chromium plating solution). However, the chromium plating layer formed by using the conventional trivalent chromium plating solution is stable in the growth of the chromium plating layer, plating film characteristics such as corrosion resistance and wear resistance of the formed chromium plating layer, etc. There was a problem that it was inferior to the plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution.

また、エンジン用部品は、燃料の燃焼による発熱や高温の排気ガスによって高い温度に加熱される。従来の三価クロムめっき液を用いてエンジン用部品にクロムめっき層を形成した場合、加熱によってクロムめっき層にクラックが入りやすいという問題があった。クロムめっき層にクラックが生じると、その部分から錆びが発生し、外観を著しく損ねてしまう。   Engine parts are heated to a high temperature by heat generated by combustion of fuel and high-temperature exhaust gas. When a chromium plating layer is formed on an engine part using a conventional trivalent chromium plating solution, there is a problem that cracks are likely to occur in the chromium plating layer by heating. If a crack occurs in the chromium plating layer, rust is generated from that portion, and the appearance is remarkably impaired.

このため、種々の組成を有する三価クロムめっき液が20年以上も前から提案されているが、特に、エンジン用部品には三価クロムめっき液が用いられることはほとんどなかった。   For this reason, trivalent chromium plating solutions having various compositions have been proposed for more than 20 years, but in particular, trivalent chromium plating solutions are rarely used for engine parts.

本発明は、このような従来の課題を解決し、三価クロムめっき液を用いて形成され、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を備えたエンジン部品を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, is formed using a trivalent chromium plating solution, has the same good film forming characteristics as a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution, and is heat resistant. An object of the present invention is to provide an engine component having a chromium plating layer excellent in the above.

本発明のエンジン用部品は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を覆っており、三価クロムめっき液によって形成されたクロムめっき層とを備えたエンジン用部品であって、前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.3質量%以下であり、前記クロムめっき層の厚さは0.7μm以下である。   The engine component of the present invention is an engine component comprising a metal substrate and a chromium plating layer that covers at least a part of the surface of the metal substrate and is formed of a trivalent chromium plating solution. The content of boron contained in the chromium plating layer is 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less, and the thickness of the chromium plating layer is 0.7 μm or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.1質量%以下である。   In a preferred embodiment, the content of boron contained in the chromium plating layer is 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層に含まれる鉄の含有量は2質量%以下である。   In a preferred embodiment, the content of iron contained in the chromium plating layer is 2% by mass or less.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層は、前記金属基材表面の350℃以上の温度に加熱される領域を覆っている。   In a preferred embodiment, the chromium plating layer covers a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher on the surface of the metal substrate.

ある好ましい実施形態において、エンジン用部品は、前記金属基材表面と前記クロムめっき層との間に設けられた下地めっき層をさらに備え、前記クロムめっき層は前記350℃以上の温度に加熱される領域において、0.2μm以上0.7μm以下の厚さを有する。   In a preferred embodiment, the engine component further includes a base plating layer provided between the metal base surface and the chromium plating layer, and the chromium plating layer is heated to a temperature of 350 ° C. or higher. The region has a thickness of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はCおよびSの少なくとも一方を含む。   In a preferred embodiment, the base plating layer includes at least one of C and S.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はさらにNiを含む。   In a preferred embodiment, the base plating layer further contains Ni.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層は、前記クロムめっき層を構成するCrよりも硬度が低い金属から形成されている。   In a preferred embodiment, the base plating layer is made of a metal having a lower hardness than Cr constituting the chromium plating layer.

ある好ましい実施形態において、前記下地めっき層はNiめっきから形成されている。   In a preferred embodiment, the base plating layer is formed from Ni plating.

ある好ましい実施形態において、前記クロムめっき層の色調は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)1976で測定されるL*値が68以上80以下の範囲内にある。   In a preferred embodiment, the color tone of the chrome plating layer has an L * value measured by CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) 1976 in a range of 68 to 80.

ある好ましい実施形態において、前記金属基材は、Fe、Al、Zn、またはMgを主成分とする材料から構成されている。   In a preferred embodiment, the metal substrate is made of a material mainly composed of Fe, Al, Zn, or Mg.

ある好ましい実施形態において、前記金属基材は、エンジンからの排気ガスが通過する通路を規定する金属管である。   In a preferred embodiment, the metal substrate is a metal tube that defines a passage through which exhaust gas from the engine passes.

本発明のエンジンは、上記いずれかのエンジン用部品を備えている。   The engine of the present invention includes any one of the above engine parts.

本発明の輸送機器は、上記いずれかのエンジン用部品またはエンジンを備えている。   The transportation device of the present invention includes any one of the engine parts or engines described above.

本発明によれば、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.05質量%以上0.3質量%以下に調整されており、クロムめっき層の厚さが0.7μm以下であるため、三価クロムめっき液を用いて、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を得ることができる。したがって、三価クロムめっき液を用いて、良好な外観を有するエンジン部品を得ることができる。   According to the present invention, the boron content in the chromium plating layer is adjusted to 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less, and the thickness of the chromium plating layer is 0.7 μm or less. Using a chromium plating solution, it is possible to obtain a chromium plating layer having good film forming characteristics comparable to those of a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution and excellent in heat resistance. Therefore, an engine component having a good appearance can be obtained using the trivalent chromium plating solution.

また、クロムめっき層中のホウ素の含有量を0.1質量%以下にし、鉄の含有量を2質量%以下にすることによって、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得ることができる。さらに、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上0.7μm以下の範囲にすることによって、熱変色の生じにくいエンジン部品が得られる。   Further, by setting the boron content in the chromium plating layer to 0.1% by mass or less and the iron content to 2% by mass or less, the same level as the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution A silver-white color tone can be obtained. Furthermore, by setting the thickness of the chromium plating layer in the range of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less, an engine component that hardly causes thermal discoloration can be obtained.

本願発明者は、三価クロムめっき液の組成および形成されたクロムめっき層中の組成を検討した結果、クロムめっき層にクラックが生じるという問題は、クロムめっき層中に含まれるホウ素含有量が関係していることを見出した。また、クロムめっき層の成長の安定性や形成されたクロムめっき層の耐食性および耐摩耗性も、クロムめっき層中に含まれるホウ素含有量および三価クロムめっき液中のホウ素濃度が関係していることを見出した。   As a result of examining the composition of the trivalent chromium plating solution and the composition in the formed chromium plating layer, the present inventor has found that the problem that cracks occur in the chromium plating layer is related to the boron content contained in the chromium plating layer. I found out. The growth stability of the chromium plating layer and the corrosion resistance and wear resistance of the formed chromium plating layer are also related to the boron content contained in the chromium plating layer and the boron concentration in the trivalent chromium plating solution. I found out.

また、従来の三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層に比べて黒味を帯びた色調を有している。これは形成したクロムめっき層の鉄含有量に関連していることがわかった。   Moreover, the chromium plating layer formed from the conventional trivalent chromium plating solution has a blackish color tone compared with the chromium plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution. This was found to be related to the iron content of the formed chromium plating layer.

さらに、三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層をエンジン部品に形成する場合、加熱によって表面の色調が変化し、クロムめっき層が青紫色を呈する場合がある。このような変色はエンジン部品が搭載された自動二輪車などの外観を損なうことになる。本願発明者は、クロムめっき層の加熱による変色が、クロムめっき層の厚さに依存することを見出した。   Furthermore, when a chromium plating layer formed from a trivalent chromium plating solution is formed on an engine component, the color tone of the surface may change due to heating, and the chromium plating layer may exhibit a bluish purple color. Such discoloration impairs the appearance of a motorcycle equipped with engine parts. The inventor of the present application has found that discoloration due to heating of the chromium plating layer depends on the thickness of the chromium plating layer.

1.エンジン用部品の構造
(1)基本構造
以下、図1を参照して、本発明によるエンジン用部品の構成を説明する。図1に示すように、本発明のエンジン用部品は、金属基材1と、金属基材1の表面を少なくとも一部を覆うクロムめっき層3と、金属基材1とクロムめっき層3との間に設けられた下地めっき層2とを備えている。以下、これら各構成要素について詳述する。
1. Structure of Engine Parts (1) Basic Structure Hereinafter, the structure of engine parts according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the engine component of the present invention includes a metal substrate 1, a chromium plating layer 3 that covers at least a part of the surface of the metal substrate 1, and a metal substrate 1 and a chromium plating layer 3. And an underlying plating layer 2 provided therebetween. Hereinafter, each of these components will be described in detail.

(i)金属基材
金属基材1は、用途に適した強度と、必要に応じた耐食性などを備え、エンジン用部品として通常使用される材料により形成することができる。代表的には、Fe系材料が挙げられる。そのほか、Al系材料、Zn系材料、Mg系材料、Ti系材料などの非Fe材料から金属基材1を形成してもよい。
(I) Metal base material The metal base material 1 is provided with the intensity | strength suitable for a use, corrosion resistance as needed, etc., and can be formed with the material normally used as components for engines. A typical example is an Fe-based material. In addition, the metal substrate 1 may be formed from a non-Fe material such as an Al-based material, a Zn-based material, an Mg-based material, or a Ti-based material.

Fe系材料としては、FeまたはFeを主成分とする鋼であり、機械構造用鋼(例えば、機械構造用炭素鋼(STKM)、機械構造用合金鋼など)、ステンレス鋼(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼など)、軟鋼(例えば、SPCC、SPHCなど)などが挙げられる。Al系材料としては、AlまたはAl−Si合金、Al−Si−Mg系合金などのAl合金が挙げられる。Zn系材料としては、Znのほか、Znめっきが被覆されたZnめっき鋼板、またはZnを主成分とし、Ni、Co、Cr、Alなどの合金元素を含有するZn合金めっきが被覆されたZn合金めっき鋼板が挙げられる。Mg系材料としては、Mg−Al系合金やMg−Zn系合金などが挙げられる。Ti系材料としては、Ti、またはTiを主成分とし、Al、V、Siなどの元素を含有するTi合金が挙げられる。   The Fe-based material is Fe or steel containing Fe as a main component, such as steel for machine structure (for example, carbon steel for machine structure (STKM), alloy steel for machine structure), stainless steel (for example, ferritic stainless steel). Steel, austenitic stainless steel, austenitic / ferritic stainless steel, etc.) and mild steel (eg, SPCC, SPHC, etc.). Examples of the Al-based material include Al, Al-Si alloys, and Al alloys such as Al-Si-Mg alloys. The Zn-based material includes Zn, a Zn-plated steel sheet coated with Zn, or a Zn alloy coated with a Zn alloy plating containing Zn as a main component and containing an alloy element such as Ni, Co, Cr, or Al. A plated steel sheet is mentioned. Examples of the Mg-based material include Mg—Al based alloys and Mg—Zn based alloys. Examples of the Ti-based material include Ti or a Ti alloy mainly containing Ti and containing elements such as Al, V, and Si.

これらの材料は、種類によって、それぞれ、特性が異なる。例えば、Alは、軽量で光輝性を有しており、Tiは、軽量で優れた強度を有しているなどの特徴がある。このため、用途や要求特性などに応じて、適切な材料を選択することができる。   These materials have different characteristics depending on the type. For example, Al is characterized by being lightweight and bright, and Ti being lightweight and having excellent strength. For this reason, an appropriate material can be selected according to a use, a required characteristic, etc.

(ii)下地めっき層
金属基材1の上に形成される下地めっき層2は、クロムめっき層3の下地めっきとして用いられる。クロムめっき層に発生するクラックを防止し、耐食性および耐摩耗性に優れたクロムめっき層を安定に成長させるという観点からは、下地めっき層2を設けなくてもよい。クロムめっきでは、通常、素地基材との密着性を高めるなどの目的で、クロムめっき層の下に下地めっき層が形成されている。このため、下地めっき層2は、各種金属基材との密着性、および、クロムめっき層との密着性に優れていることが好ましい。さらに、耐食性などの他の特性も兼ね備えていることが好ましい。
(Ii) Base Plating Layer A base plating layer 2 formed on the metal substrate 1 is used as a base plating for the chromium plating layer 3. From the viewpoint of preventing cracks generated in the chromium plating layer and stably growing a chromium plating layer having excellent corrosion resistance and wear resistance, the base plating layer 2 may not be provided. In chrome plating, a base plating layer is usually formed under the chrome plating layer for the purpose of improving the adhesion to the base material. For this reason, it is preferable that the base plating layer 2 is excellent in adhesiveness with various metal base materials and adhesiveness with a chromium plating layer. Furthermore, it is preferable to have other characteristics such as corrosion resistance.

本発明に用いられる下地めっき層2を構成する金属は、クロムめっき層の形成に用いられるクロムの硬度(ビッカース硬度)との関係で規定することができる。具体的には、下地めっき層2を構成する金属は、クロムの硬度(約350〜1200Hv)よりも低い硬度を有する金属で形成されていることが好ましい。クロムめっき層と金属基材との間に硬度が低い金属からなる層を介在させることにより、ヒートサイクルによるクロムめっき層へのストレスを小さくすることができるため、クラックの発生などが抑えられ、表面性状に優れたクロムめっき層を得ることができる。クロムよりも硬度が低い金属として、例えば、ニッケル(Ni)(硬度:約150〜350Hv)、銅(Cu)(硬度:約40〜250Hv)、スズ(Sn)(硬度:約20〜200Hv)、鉛(Pb)(測定不能)などが挙げられる。   The metal which comprises the base plating layer 2 used for this invention can be prescribed | regulated by the relationship with the hardness (Vickers hardness) of chromium used for formation of a chromium plating layer. Specifically, the metal constituting the underlying plating layer 2 is preferably formed of a metal having a hardness lower than that of chromium (about 350 to 1200 Hv). By interposing a layer made of a metal with low hardness between the chromium plating layer and the metal substrate, it is possible to reduce the stress on the chromium plating layer due to heat cycle, so the occurrence of cracks is suppressed, and the surface A chromium plating layer having excellent properties can be obtained. Examples of metals having a lower hardness than chromium include nickel (Ni) (hardness: about 150 to 350 Hv), copper (Cu) (hardness: about 40 to 250 Hv), tin (Sn) (hardness: about 20 to 200 Hv), Lead (Pb) (impossible to measure) and the like can be mentioned.

これらの金属を含む下地めっき層として、例えば、ニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、鉛めっき、亜鉛−ニッケルめっきなどからなる層を用いる。これらのめっき層は、単独で形成されていても良いし、二種以上が組み合わされて複数の下地めっき層を構成していてもよい。また、同種の下地めっき層であって、添加剤などの種類が異なるめっき層が複数形成されていてもよい。クロムめっき層の下地処理として用いられる代表的な下地めっき層は、ニッケルめっきであり、これにより、耐食性、光沢性などが一層向上する。   As the base plating layer containing these metals, for example, a layer made of nickel plating, copper plating, tin plating, lead plating, zinc-nickel plating or the like is used. These plating layers may be formed independently, and two or more kinds may be combined to constitute a plurality of base plating layers. Further, a plurality of plating layers of the same kind, such as different types of additives, such as additives, may be formed. A typical base plating layer used as a base treatment for the chromium plating layer is nickel plating, which further improves the corrosion resistance, glossiness, and the like.

下地めっき層2には、種々の添加剤を構成する元素が含まれている。これらの添加剤は、クロムめっき層の光沢性を高める目的で、下地めっき層2を形成するめっき液中に添加されている。具体的には、一次光沢剤(サッカリンナトリウム、ナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸三ナトリウム、ベンゼンスルホン酸などの非ブチン系光沢剤)、二次光沢剤(2−ブチル−1,4−ジオール、アリルスルホン酸ナトリウムなど)などが用いられる。これらの添加剤は、いずれも、Cおよび/またはSを構成元素として含んでいる。下地めっき層に含まれるCおよび/またはSは、下地めっき層の種類や添加剤の種類などによっても相違するが、おおむね、合計で、約0.001〜1.0質量%である。以下において詳述するように、これらの元素は、加熱によって約0.1〜10質量%まで濃化し、クロムめっき層の表面の変色をもたらす。さらに、下地めっき層2がニッケルめっき層の場合、ニッケルめっき層に含まれるNiも、表面の変色に大きく関与する。   The base plating layer 2 contains elements constituting various additives. These additives are added to the plating solution for forming the base plating layer 2 for the purpose of improving the gloss of the chromium plating layer. Specifically, primary brighteners (non-butyne brighteners such as saccharin sodium, naphthalene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium, benzenesulfonic acid), secondary brighteners (2-butyl-1,4- Diol, sodium allyl sulfonate, etc.) are used. Each of these additives contains C and / or S as a constituent element. C and / or S contained in the base plating layer is approximately 0.001 to 1.0% by mass in total, although it varies depending on the type of the base plating layer and the type of additive. As will be described in detail below, these elements are concentrated to about 0.1 to 10% by mass by heating, resulting in discoloration of the surface of the chromium plating layer. Furthermore, when the base plating layer 2 is a nickel plating layer, Ni contained in the nickel plating layer is also greatly involved in the discoloration of the surface.

以下、下地めっき層の代表例であるニッケルめっきについて、詳しく説明する。ニッケルめっきは、主に、めっき液に添加される光沢剤の種類や添加の有無などにより、無光沢ニッケルめっきと、半光沢ニッケルめっきと、光沢ニッケルめっきとに大別される。これらは、要求される特性や用途などに応じて、適宜、適切に組合せることができ、これにより、所望の外観を得ることができる。   Hereinafter, nickel plating, which is a representative example of the base plating layer, will be described in detail. Nickel plating is roughly classified into matte nickel plating, semi-bright nickel plating, and bright nickel plating depending on the type of brightener added to the plating solution and the presence or absence of addition. These can be combined appropriately and appropriately according to the required properties and applications, thereby obtaining a desired appearance.

このうち光沢ニッケルめっきは、めっき液中にサッカリンやベンゼンスルホン酸などの光沢剤を添加して得られ、表面のレベリング(平滑化)作用やクロムめっき層との密着性などに優れているため、クロムめっき層の真下に形成される下地層として広く用いられている。光沢ニッケルめっきに用いられる光沢剤は、通常、めっき層中に、CおよびSの少なくとも一方を合計で約0.001〜1.0質量%含み、Sの含有量が多いほど耐食性が低下する傾向にある。   Of these, bright nickel plating is obtained by adding brighteners such as saccharin and benzenesulfonic acid to the plating solution, and is excellent in surface leveling (smoothing) action and adhesion to the chromium plating layer. It is widely used as a base layer formed directly under the chromium plating layer. The brightener used for bright nickel plating usually contains about 0.001 to 1.0% by mass in total of at least one of C and S in the plating layer, and the corrosion resistance tends to decrease as the S content increases. It is in.

これに対し、無光沢ニッケルめっきは、めっき液中に光沢剤を含まない点で、光沢ニッケルめっきと相違する。無光沢ニッケルめっきは、光沢ニッケルめっきに比べて光沢性に劣るが、めっき層のつきまわり(付着性)、耐食性、変色防止作用などに優れている。   In contrast, matte nickel plating is different from bright nickel plating in that it does not contain a brightener in the plating solution. Matte nickel plating is inferior in gloss compared to bright nickel plating, but is excellent in plating layer adhesion (adhesion), corrosion resistance, and anti-discoloration action.

また、半光沢ニッケルめっきは、めっき液中に非クマリン系の半光沢剤を添加して得られる。半光沢剤は、上述の光沢剤とは異なり、Cおよび/またはSの含有量が少ない。このため、光沢ニッケルめっきに比べて耐食性は良好であるが、光沢性に劣る。   Semi-bright nickel plating is obtained by adding a non-coumarin semi-bright agent to the plating solution. Unlike the above-described brighteners, the semi-brightener has a low content of C and / or S. For this reason, although corrosion resistance is favorable compared with bright nickel plating, it is inferior to glossiness.

一般に、S含有量の異なるニッケルめっき層を重ねて形成すると、各めっき層の間に電位差が生じ、S含有量の多い皮膜が優先的に腐食される。このような性質を利用して、ニッケルめっきの構成を2層以上の複数とし、耐食性の向上を図る場合が多い。例えば、素地金属に、半光沢ニッケルめっき層および光沢ニッケルめっき層を順次形成した2層めっきの場合、光沢めっき層は半光沢めっき層に比べて卑な電位となり、優先的に腐食される。このため、半光沢めっき層の下にある素地金属は腐食されずに保護される。上記の2層めっき層において、さらに耐食性を高める目的で、半光沢ニッケルめっき層と光沢ニッケルめっき層の間に、S含有量の多いトリニッケルめっき層(光沢ニッケルめっき層の一種)を形成し、3層めっきとする場合もある。トリニッケルめっき層に含まれるSは、主に、光沢剤以外の添加剤から供給されることが多い。この場合は、まず、最上層の光沢ニッケルめっき層が優先的に腐食し、次いで、中間層のトリニッケルめっき層が腐食することにより、半光沢ニッケルめっき層および素地金属の両方が保護されることになる。   In general, when nickel plating layers having different S contents are formed in layers, a potential difference is generated between the plating layers, and a film having a high S content is preferentially corroded. Utilizing such properties, the nickel plating is often composed of two or more layers to improve the corrosion resistance. For example, in the case of two-layer plating in which a semi-bright nickel plating layer and a bright nickel plating layer are sequentially formed on a base metal, the bright plating layer has a lower potential than the semi-bright plating layer and is preferentially corroded. For this reason, the base metal under the semi-gloss plating layer is protected without being corroded. In the above two-layer plating layer, for the purpose of further improving the corrosion resistance, a tri-nickel plating layer (a kind of bright nickel plating layer) with a large S content is formed between the semi-bright nickel plating layer and the bright nickel plating layer, In some cases, three-layer plating is used. In many cases, S contained in the trinickel plating layer is mainly supplied from an additive other than the brightener. In this case, the uppermost bright nickel plating layer is preferentially corroded, and then the intermediate trinickel plating layer is corroded to protect both the semi-bright nickel plating layer and the base metal. become.

このようなニッケルめっきによる作用を有効に発揮させるためには、ニッケルめっき層の厚さは、合計で、約10〜30μmであることが好ましい。より好ましくは、約15μm以上、25μm以下である。   In order to effectively exhibit the action of such nickel plating, the thickness of the nickel plating layer is preferably about 10 to 30 μm in total. More preferably, it is about 15 μm or more and 25 μm or less.

なお、ニッケルめっき層以外の下地めっき層を形成する場合は、おおよそ、10〜30μmの厚さに制御することが好ましい。   In addition, when forming foundation | substrate plating layers other than a nickel plating layer, it is preferable to control to the thickness of about 10-30 micrometers.

(iii)クロムめっき層
下地めっき層2の上には、クロムめっき層3が形成されている。クロムめっき層3は、以下において詳細に説明するように、三価クロムめっき液を用いて電気めっきにより形成された装飾クロムめっき層である。
(Iii) Chromium plating layer On the base plating layer 2, a chromium plating layer 3 is formed. The chromium plating layer 3 is a decorative chromium plating layer formed by electroplating using a trivalent chromium plating solution, as will be described in detail below.

クロムめっき層が、三価クロムめっき液を用いて形成されたのか六価クロムめっき液を用いて形成されたのかはクロムめっき層の結晶状態を測定することにより判別することができる。具体的にはクロムめっき層をX線回折することにより、容易に判別することができる。図2(a)および(b)に、X線回折法によるクロムめっき層の分析結果をそれぞれ示す。測定方法の詳細は、以下のとおりである。   Whether the chromium plating layer is formed using a trivalent chromium plating solution or a hexavalent chromium plating solution can be determined by measuring the crystal state of the chromium plating layer. Specifically, it can be easily determined by X-ray diffraction of the chromium plating layer. FIGS. 2A and 2B show the results of analysis of the chromium plating layer by the X-ray diffraction method, respectively. Details of the measurement method are as follows.

分析機器:理学電機製X線回折装置RAD−3C型
測定条件:Cu対陰極を使用、40kV/40mAで通電
Analytical instrument: X-ray diffractometer RAD-3C manufactured by Rigaku Corporation Measurement conditions: Use Cu counter cathode, energize at 40 kV / 40 mA

六価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層のX線回折結果は、図2(b)に示すとおりである。約40θ〜50θの回折角付近に、約1200cpsの極めて大きな回折ピークが観測されるとともに、約65θおよび約83θの回折角付近に、それぞれ、約200cpsの大きな回折ピークが観測される。これらのピークは、回折角の小さい順に、(111)配向の結晶、(200)配向の結晶、および、(211)配向の結晶に由来する。   The X-ray diffraction result of the chromium plating layer formed using the hexavalent chromium plating solution is as shown in FIG. A very large diffraction peak of about 1200 cps is observed near the diffraction angle of about 40θ to 50θ, and a large diffraction peak of about 200 cps is observed near the diffraction angles of about 65θ and about 83θ, respectively. These peaks are derived from (111) -oriented crystals, (200) -oriented crystals, and (211) -oriented crystals in order of increasing diffraction angle.

これに対し、三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層のX線回折結果は、図2(a)に示すとおりである。約40〜50θの回折角付近に、(111)配向の結晶に由来する約100cpsの小さい回折ピークが観測されるのみである。(111)配向結晶に由来するピークの半値幅をピーク強度で除した値(半値幅/ピーク高さ)は、約0.6rad/cpsであり、六価クロムを用いたときに観測される(111)配向結晶の値(約7.9×10-4rad/cps)に比べて、非常に広い。 On the other hand, the X-ray diffraction result of the chromium plating layer formed using the trivalent chromium plating solution is as shown in FIG. Only a small diffraction peak of about 100 cps derived from a crystal with a (111) orientation is observed in the vicinity of a diffraction angle of about 40-50θ. The value obtained by dividing the half width of the peak derived from the (111) oriented crystal by the peak intensity (half width / peak height) is about 0.6 rad / cps, which is observed when hexavalent chromium is used ( Compared to the value of (111) oriented crystals (about 7.9 × 10 −4 rad / cps).

これらの図より、三価クロムめっき液を用いて形成されたクロムめっき層は、実質的に非晶質構造を有しているのに対して、六価クロムを用いたクロムめっき層は、多結晶からなる結晶構造を有しているのがわかる。めっき層が結晶構造か非結晶構造であるかは、例えば、約40〜50θの回折角付近に、(半値幅/ピーク高さ)が約0.001rad/cps以下の回折ピークが観測されるかどうかによって判別することができる。   From these figures, the chromium plating layer formed using the trivalent chromium plating solution has a substantially amorphous structure, whereas the chromium plating layer using hexavalent chromium has many It can be seen that it has a crystal structure consisting of crystals. Whether the plating layer has a crystal structure or an amorphous structure is, for example, whether a diffraction peak having a (half-value width / peak height) of about 0.001 rad / cps or less is observed near the diffraction angle of about 40-50θ. It can be determined depending on why.

クロムめっき層3に含まれるホウ素の量は、0.05質量%以上0.3質量%以下である。ホウ素の含有量が0.3質量%よりも多い場合、400℃以上の加熱を受けることによってクロムめっき層3にクラックが生じてしまう。一方、ホウ素の含有量が0.05%よりも少ない場合、クロムめっき層3の耐食性および耐摩耗性が低下する。また、クロムめっき層3を形成する際のめっき成長の安定性が低下する。好ましくは、ホウ素の含有量は0.05質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは、0.05質量%以上0.1質量%以下である。ホウ素の含有量が少ないほうが、クラックの発生をより確実に防止することができ、また耐食性および耐摩耗性も優れる。   The amount of boron contained in the chromium plating layer 3 is 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less. When the boron content is more than 0.3% by mass, the chromium plating layer 3 is cracked by heating at 400 ° C. or higher. On the other hand, when the boron content is less than 0.05%, the corrosion resistance and wear resistance of the chromium plating layer 3 are lowered. Further, the stability of the plating growth when forming the chromium plating layer 3 is lowered. Preferably, the boron content is 0.05 mass% or more and 0.2 mass% or less, and more preferably 0.05 mass% or more and 0.1 mass% or less. The smaller the boron content, the more reliably the cracks can be prevented, and the corrosion resistance and wear resistance are excellent.

ここで、「めっき成長の安定性」とは、めっき処理によるクロムめっき層のつきまわり(付着性)が経時的に一定であることを意味する。詳細には、ハルセル試験を行った場合、広範囲の電流密度領域にわたってめっき厚さの不足や焦げ、条痕などの外観不良が生じないこと、または、被めっき材においてめっきされにくい部分(例えば、電極と反対側に配置される被めっき面)にも、所定の厚さを備えためっき層が形成されていることを意味する。   Here, “stability of plating growth” means that the throwing power (adhesiveness) of the chromium plating layer by plating treatment is constant over time. Specifically, when a hull cell test is performed, there is no appearance defect such as insufficient plating thickness, scorching, or striation over a wide current density region, or a portion that is difficult to be plated (for example, an electrode) It means that a plating layer having a predetermined thickness is also formed on the surface to be plated disposed on the opposite side of the surface.

また、「めっきの耐食性」は、めっき処理によって付与される耐食性を意味する。具体的には、めっき処理後の試料を用いてJIS H8502に規定するめっきの耐食性試験方法のキャス試験を行ったとき、レイティングナンバーが7.0以上を満足する場合、「めっき耐食性に優れる」という。   Further, the “corrosion resistance of plating” means corrosion resistance imparted by the plating process. Specifically, when a casting test of the plating corrosion resistance test method specified in JIS H8502 is performed using a sample after the plating treatment, if the rating number satisfies 7.0 or more, it is said that “the plating corrosion resistance is excellent”. .

「めっきの耐摩耗性」は、めっき処理によって付与される耐摩耗性(硬度)を意味する。具体的には、めっき処理後の試料を用いてJIS Z 2244に規定するビッカース硬度を測定したとき、ビッカース硬度が350Hv0.1(試験力0.9807N)以上の範囲にある場合、「めっき耐摩耗性に優れる」という。   “Abrasion resistance of plating” means the wear resistance (hardness) imparted by the plating process. Specifically, when the Vickers hardness specified in JIS Z 2244 is measured using a sample after plating, when the Vickers hardness is in a range of 350 Hv 0.1 (test force 0.9807 N) or more, “plating wear resistance” It is excellent in performance. "

このようにクロムめっき層3がホウ素を含有することにより、耐食性および耐摩耗性に優れたクロムめっき層が得られる。また、クロムめっき層を安定的に成長させることができる。しかし、ホウ素はめっき層の硬化作用を有しており、含有量が上述の範囲を超えると、特に、高温(特に400℃以上)に加熱されることによって、クロムめっき層の硬度が大きくなり、ヒートサイクルによるクロムめっき層へのストレスが高まる結果、表面にクラックなどが発生しやすくなる。クラックが発生すると、クラックを起点として錆が生じやすくなる。クラックが多量に発生すると、皮膜が剥離するなどして外観が損なわれる恐れもある。また、含有量が上述の範囲を超えることによって色調が低下してしまう。   Thus, when the chromium plating layer 3 contains boron, a chromium plating layer excellent in corrosion resistance and wear resistance is obtained. Moreover, the chromium plating layer can be stably grown. However, boron has a hardening effect on the plating layer, and when the content exceeds the above range, the hardness of the chromium plating layer is increased by heating to a high temperature (particularly 400 ° C. or more), As a result of increased stress on the chromium plating layer due to heat cycle, cracks and the like are likely to occur on the surface. When a crack is generated, rust is likely to be generated starting from the crack. If a large number of cracks are generated, the film may be peeled off and the appearance may be impaired. Moreover, a color tone will fall when content exceeds the above-mentioned range.

上述したようにホウ素はクロムめっき層を硬化させるため、ホウ素を含むクロムめっき層を厚く形成するとクラックが生じやすくなる。このため、クロムめっき層3の厚さは、0.7μm以下であることが好ましい。クロムめっき層3が0.7μmよりも厚いと、ホウ素の含有量が上述の範囲内であってもクラックのないクロムめっき層を形成することが困難となる。クラックの発生をより確実に防止するためには、クロムめっき層3の厚さは0.5μm以下であることが好ましい。   Since boron hardens the chromium plating layer as described above, cracks are likely to occur when the chromium plating layer containing boron is formed thick. For this reason, it is preferable that the thickness of the chromium plating layer 3 is 0.7 μm or less. If the chromium plating layer 3 is thicker than 0.7 μm, it becomes difficult to form a chromium plating layer without cracks even if the boron content is in the above-mentioned range. In order to prevent the occurrence of cracks more reliably, the thickness of the chromium plating layer 3 is preferably 0.5 μm or less.

なお、加熱によるクラック発生の防止という観点からは、エンジン用部品の高温になる領域においてのみ、クロムめっき層のホウ素含有量が、0.3質量%以下になっておればよい。しかし、めっきによって連続的にエンジン用部品の表面を覆うクロムめっき層において、一部分のホウ素含有量を変化させるのは困難である。このため、クロムめっき層のどの領域においてもクロムめっき層中のホウ素含有量は上述の範囲内にあることが好ましい。   From the viewpoint of preventing cracking due to heating, the boron content of the chromium plating layer only needs to be 0.3% by mass or less only in the region where the temperature of the engine component is high. However, it is difficult to change the boron content of a part of the chromium plating layer that continuously covers the surface of the engine component by plating. For this reason, it is preferable that the boron content in a chromium plating layer exists in the above-mentioned range in any area | region of a chromium plating layer.

ただし、ホウ素含有量がクロムめっき層のどの領域においても上述の範囲内にあるからといって、本発明のエンジン用部品は全体が高温に加熱される環境で使用される必要はなく、少なくとも一部が高温に曝されるエンジン用部品に本発明は好適に用いられる。   However, just because the boron content is within the above-mentioned range in any region of the chromium plating layer, the engine component of the present invention does not need to be used in an environment where the whole is heated to a high temperature. The present invention is preferably used for an engine component in which a part is exposed to a high temperature.

クロムめっき層3が上述したホウ素含有量を有する限り、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を、三価クロムめっき液を用いて形成することができる。しかし三価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層に比べて黒味を帯びた色調を有している。この色調が黒味を帯びる原因はクロムめっき層に含まれる鉄およびホウ素の濃度に関係しており、特に鉄の含有量が多くなるほど色調が黒っぽくなる。詳細は不明であるが、クロムめっき層中の鉄は、三価クロムめっき液からクロムめっき層を成長させる際、鉄がめっき液中の種々の元素と結合するなどして、黒色の鉄を含む析出物を生成するためと考えられる。   As long as the chromium plating layer 3 has the boron content described above, a chromium plating layer having good film forming characteristics comparable to those of a plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution and excellent in heat resistance can be obtained from trivalent chromium. It can be formed using a plating solution. However, the chromium plating layer formed from the trivalent chromium plating solution has a darker color tone than the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution. The cause of this color tone being blackish is related to the concentration of iron and boron contained in the chromium plating layer, and the color tone becomes darker as the iron content increases. Details are unknown, but the iron in the chromium plating layer contains black iron, such as when iron is combined with various elements in the plating solution when growing the chromium plating layer from the trivalent chromium plating solution This is considered to generate precipitates.

このため、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得るためには、クロムめっき層3中ホウ素の含有量は0.1質量%以下であり、鉄の含有量は2質量%以下であることが好ましい。鉄の含有量は、少ないほど良く、より好ましくは1質量%以下、さらにより好ましくは0.5質量%以下である。   For this reason, in order to obtain a silver-white color tone similar to that of the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution, the content of boron in the chromium plating layer 3 is 0.1% by mass or less. The content is preferably 2% by mass or less. The lower the iron content, the better, more preferably 1% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less.

ただし、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と対比されるような態様で本発明のエンジン用部品が使用されない場合には、ホウ素の含有量を0.3質量%以下にし、鉄の含有量を7質量%以下にすることによって、多少色調がくすむものの、クロムめっきとして遜色のない色調のクロムめっき層が得られる。   However, in the case where the engine component of the present invention is not used in such a manner as to be compared with the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution, the boron content should be 0.3% by mass or less, By setting the content to 7% by mass or less, although the color tone is somewhat dull, a chrome plating layer having a color tone comparable to that of chrome plating can be obtained.

クロムめっき層のホウ素および鉄の含有量はいずれもGDS分析法によりクロムめっき層の深さ方向において含まれる各元素の含有量を分析したときの最大値で表される。   The boron and iron contents of the chromium plating layer are all represented by the maximum values when the contents of each element contained in the depth direction of the chromium plating layer are analyzed by the GDS analysis method.

クロムめっき層3中ホウ素の含有量が0.1質量%以下であり、鉄の含有量は2質量%以下である場合、クロムめっき層の色調は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)1976で測定されるL*値が68〜80の範囲を満足する。L値は、分光式色差計(例えば、東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−IIなど)を用いて計測される。この値は、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度である。このため、上述の範囲に鉄の含有量が制限されているクロムめっき層3と六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層とを並べて比較しても色調の差はほとんど目立たない。   When the content of boron in the chromium plating layer 3 is 0.1% by mass or less and the content of iron is 2% by mass or less, the color tone of the chromium plating layer is CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) 1976. The measured L * value satisfies the range of 68-80. The L value is measured using a spectroscopic color difference meter (for example, TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer). This value is about the same as that of a chromium plating layer formed from a hexavalent chromium plating solution. For this reason, even if the chromium plating layer 3 in which the iron content is limited to the above-described range and the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution are arranged side by side, the difference in color tone is hardly noticeable.

エンジン用部品がこのような構造を備えることによって、三価クロムめっき液を用いて、六価クロムめっき液から形成しためっき層と同程度の良好な成膜特性を有し、耐熱性に優れたクロムめっき層を得ることができる。また、クロムめっき層中のホウ素の含有量を0.1質量%以下にし、鉄の含有量を2質量%以下にすることによって、六価クロムめっき液から形成されるクロムめっき層と同程度の銀白色の色調を得ることができる。   By having such a structure for engine parts, using trivalent chromium plating solution, it has good film forming characteristics comparable to the plating layer formed from hexavalent chromium plating solution, and has excellent heat resistance. A chromium plating layer can be obtained. Further, by setting the boron content in the chromium plating layer to 0.1% by mass or less and the iron content to 2% by mass or less, the same level as the chromium plating layer formed from the hexavalent chromium plating solution A silver-white color tone can be obtained.

(iv)変色防止のメカニズム
本発明のエンジン用部品は、シリンダー、シリンダーヘッド、ヘッドカバーなどのエンジン部分、エンジンから排気ガスを導くための排気管などに好適に用いることができる。ただし、350℃以上の熱に曝される場所に本発明のエンジン用部品が用いられる場合、加熱によって表面の色調が変化し、クロムめっき層が青紫色を呈することがある。このような場所に本発明のエンジン用部品が使用される場合には、クロムめっき層が、0.2μm以上の厚さを有していることが好ましい。以下、クロムめっき層の厚さを制御することにより、加熱によるクロムめっき層の変色を防止できる理由について、図3および図4を用いて説明する。
(Iv) Mechanism for preventing discoloration The engine component of the present invention can be suitably used for engine parts such as a cylinder, a cylinder head, and a head cover, and an exhaust pipe for leading exhaust gas from the engine. However, when the engine component of the present invention is used in a place exposed to heat of 350 ° C. or higher, the color tone of the surface may change due to heating, and the chromium plating layer may exhibit a bluish purple color. When the engine component of the present invention is used in such a place, it is preferable that the chromium plating layer has a thickness of 0.2 μm or more. Hereinafter, the reason why the chromium plating layer can be prevented from being discolored by heating by controlling the thickness of the chromium plating layer will be described with reference to FIGS.

図3は、クロムめっき層表面の変色をもたらすと考えられる「C−Sの濃化層」または「C−S−Niの濃化層」(以下、単に「濃化層」と呼ぶ場合がある。)が生成するメカニズムを説明する図であり、加熱により、クロムめっき層と下地めっき層との界面近傍にCおよび/またはSが集まってくる様子を模式的に説明している。図3には、Fe基材とクロムめっき層との間にニッケルめっき層が形成された、本発明の代表的な構成を示しており、ニッケルめっき層は、Fe基材側から順に、半光沢ニッケルめっき層、トリニッケルめっき層、および光沢ニッケルめっき層の三層から構成されている。   FIG. 3 may be referred to as a “CS enriched layer” or “CS—Ni enriched layer” (hereinafter simply referred to as “enriched layer”), which is thought to cause discoloration of the surface of the chromium plating layer. .) Is a diagram for explaining a mechanism in which C and / or S gathers in the vicinity of the interface between the chromium plating layer and the base plating layer by heating. FIG. 3 shows a typical configuration of the present invention in which a nickel plating layer is formed between an Fe substrate and a chromium plating layer. The nickel plating layer is semi-gloss in order from the Fe substrate side. It consists of three layers: a nickel plating layer, a trinickel plating layer, and a bright nickel plating layer.

なお、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面近傍には、加熱により、クロムめっき層やニッケルめっき層に含まれる添加剤を構成する様々な元素が集まってくる。図3には、クロムめっき層の変色に関与していると考えられる元素、すなわち、上記の濃化層を構成する元素(C、S、およびNiの少なくとも1つ)と、これらの元素と結合しやすい元素(FeやCrなど)についてのみ示し、それ以外の元素(例えば、加熱により、上記の界面近傍に集まってくるOなど)は省略している。   In addition, various elements which comprise the additive contained in a chromium plating layer or a nickel plating layer gather by heating in the vicinity of the interface of a chromium plating layer and a nickel plating layer. FIG. 3 shows elements that are considered to be involved in the discoloration of the chromium plating layer, that is, the elements (at least one of C, S, and Ni) constituting the above-described concentrated layer, and bonds to these elements. Only elements that are easily processed (Fe, Cr, etc.) are shown, and other elements (for example, O that gathers in the vicinity of the interface by heating) are omitted.

図3に示すように、ニッケルめっき層側からクロムめっき層側に向かって、主に、CまたはSが移動し、上記の界面近傍に集まってくる。前述したとおり、CまたはSは、主に、ニッケルめっき液に添加される非ブチン系の光沢剤(ベンゼンスルホン酸など)を構成する元素であり、特に、光沢ニッケルめっき層およびトリニッケルめっき層には、Sが多く含まれている。そのため、上記の界面近傍には、CまたはSが多く集まった「C−Sの濃化層」が形成される。ここで、「C−Sの濃化層」は、CまたはSの少なくとも1つが集まっている層を意味する。なお、CまたはSは、クロムめっき層側から拡散移動する場合もあり得るが、ニッケルめっき層側から拡散移動する場合に比べて、その比率は非常に少ないため、図示していない。   As shown in FIG. 3, C or S mainly moves from the nickel plating layer side to the chromium plating layer side and gathers in the vicinity of the interface. As described above, C or S is an element mainly constituting a non-butyne-based brightener (such as benzenesulfonic acid) added to the nickel plating solution, and particularly in the bright nickel plating layer and the trinickel plating layer. Contains a large amount of S. Therefore, a “CS enriched layer” in which a large amount of C or S gathers is formed in the vicinity of the interface. Here, the “C—S concentrated layer” means a layer in which at least one of C and S is gathered. In addition, although C or S may diffusely move from the chromium plating layer side, since the ratio is very small compared with the case where it diffuses and moves from the nickel plating layer side, it is not illustrated.

下地めっき層がニッケルめっき層の場合、Niを含有する「C−S−Niの濃化層」が形成される。Niも、CまたはSと同様、変色に関与していると考えられる。ここで、「C−S−Niの濃化層」は、CまたはSまたはNiの少なくとも1つが集まっている層を意味する。   When the base plating layer is a nickel plating layer, a “CS—Ni concentrated layer” containing Ni is formed. Ni, like C or S, is also considered to be involved in discoloration. Here, the “concentrated layer of C—S—Ni” means a layer in which at least one of C, S, or Ni is gathered.

このような濃化層の形成により、クロムめっき層の表面の変色が生じる理由は、詳細には不明であるが、例えば、クロムめっき層を構成するCrが、上記の濃化層を構成する元素(CまたはSまたはNi)と結合し、クロムめっき層の屈折率が変化するため、変色を招くことが考えられる。また、鉄も、変色をもたらす原因物質と考えられる。金属基材がFe系材料から構成されている場合、加熱により、Fe系材料からFeが拡散して上記の界面近傍に濃化してくることもある(図示せず)。   The reason why discoloration of the surface of the chromium plating layer is caused by the formation of such a concentrated layer is unknown in detail. For example, Cr constituting the chromium plated layer is an element constituting the above concentrated layer. It is considered that discoloration is caused because it is combined with (C or S or Ni) and the refractive index of the chromium plating layer is changed. Iron is also considered a causative substance that causes discoloration. When the metal substrate is made of an Fe-based material, heating may cause Fe to diffuse from the Fe-based material and concentrate in the vicinity of the interface (not shown).

このような濃化層に基づくクロムめっき層表面の変色は、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上にすることによって防止できる。以下、図4(a)および(b)を参照しながら、その理由を説明する。   Such discoloration of the surface of the chromium plating layer based on the concentrated layer can be prevented by setting the thickness of the chromium plating layer to 0.2 μm or more. Hereinafter, the reason will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

図4(b)は、従来のCr−ニッケルめっき層の一部を模式的に説明する図である。図4(b)に示すように、従来のクロムめっき層の厚さは、約0.1μm以下と小さいため、入射光は、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面付近まで透過するようになる。その結果、上記の界面付近に生成される濃化層によって入射光の一部が吸収され、加熱による変色の程度がより顕著に見られるようになる。   FIG. 4B is a diagram schematically illustrating a part of a conventional Cr-nickel plating layer. As shown in FIG. 4B, since the thickness of the conventional chromium plating layer is as small as about 0.1 μm or less, incident light is transmitted to the vicinity of the interface between the chromium plating layer and the nickel plating layer. . As a result, a part of incident light is absorbed by the concentrated layer generated in the vicinity of the interface, and the degree of discoloration due to heating becomes more prominent.

これに対し、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上とした場合は、図4(a)に示すように、入射光は、クロムめっき層の表面付近で大部分が反射され、クロムめっき層とニッケルめっき層との界面近傍まで透過することはない。そのため、通常のクロムめっき層の最表面に形成される酸化皮膜による干渉色だけとなり、濃化層による影響を抑えることができる。   On the other hand, when the thickness of the chromium plating layer is 0.2 μm or more, as shown in FIG. 4A, most of the incident light is reflected near the surface of the chromium plating layer. It does not penetrate to the vicinity of the interface between the nickel plating layer. Therefore, only the interference color due to the oxide film formed on the outermost surface of the normal chromium plating layer is provided, and the influence of the concentrated layer can be suppressed.

このような作用を有効に発揮させるため、クロムめっき層の厚さは、0.2μm以上とする。加熱による熱変色の防止という観点からすれば、クロムめっき層は厚いほうがよい。好ましくは、クロムめっき層の厚さは、0.3μm以上であり、より好ましくは0.4μm以上である。   In order to effectively exhibit such an action, the thickness of the chromium plating layer is set to 0.2 μm or more. From the viewpoint of preventing thermal discoloration due to heating, the chrome plating layer should be thick. Preferably, the thickness of the chromium plating layer is 0.3 μm or more, more preferably 0.4 μm or more.

以上のことから、クラックの発生および加熱による変色を防止するためには、クロムめっき層の厚さは、0.2μm以上、0.7μm以下であることが好ましく、0.3μm以上、0.5μm以下であることがより好ましい。クロムめっき層の厚さが0.4μm以上、0.5μm以下であれば、クラックの発生をほぼ確実に防止するともに加熱による変色も確実に防止できる。   From the above, in order to prevent generation of cracks and discoloration due to heating, the thickness of the chromium plating layer is preferably 0.2 μm or more and 0.7 μm or less, and is 0.3 μm or more and 0.5 μm. The following is more preferable. If the thickness of the chromium plating layer is 0.4 μm or more and 0.5 μm or less, the generation of cracks can be prevented almost certainly and discoloration due to heating can also be reliably prevented.

クロムめっき層3の厚さは、光学顕微鏡観察(倍率:400倍)によって測定する。具体的には、めっき層の厚さ方向断面を鏡面研摩し、エッチングする。これにより、クロムめっき層と下地めっき層とが明瞭に分離される。なお、クロムめっき層の表面粗さRaは、せいぜい、0.01μm程度であるため、表面粗さRaがクロムめっき層の厚さに及ぼす影響は、ほとんど、無視して良いと考えられる。また、測定部位によってクロムめっき層の厚さは、若干、異なるため、任意の観察領域において、測定場所を変えて合計3箇所測定し、その平均値を、「クロムめっき層の厚さ」と定める。   The thickness of the chromium plating layer 3 is measured by observation with an optical microscope (magnification: 400 times). Specifically, the thickness direction cross section of the plating layer is mirror-polished and etched. Thereby, a chromium plating layer and a base plating layer are separated clearly. Since the surface roughness Ra of the chromium plating layer is at most about 0.01 μm, it is considered that the influence of the surface roughness Ra on the thickness of the chromium plating layer is almost negligible. In addition, since the thickness of the chromium plating layer varies slightly depending on the measurement site, a total of three locations are measured in any observation region by changing the measurement location, and the average value is defined as “thickness of the chromium plating layer”. .

なお、濃化層の形成による他の変色防止手段として、例えば、CまたはSの含有量を低減する方法も考えられるが、この方法は、実用的でない。例えば、CまたはSの含有量を低減するためには、主に、下地めっき層に含まれる光沢剤の量を低減しなければならないが、その結果、光沢性が低下してエンジン用部品の意匠が著しく損なわれてしまう。本発明のように、優れた意匠を備えていることを重要課題のひとつとして掲げている場合は、光沢剤の減少に伴って意匠が損なわれることは、最も避けなければならない。   As another discoloration prevention means by forming a thickened layer, for example, a method of reducing the content of C or S is conceivable, but this method is not practical. For example, in order to reduce the content of C or S, the amount of brightener contained in the underlying plating layer has to be reduced, but as a result, the gloss is lowered and the design of engine parts is reduced. Will be significantly impaired. When it is listed as one of the important issues that an excellent design is provided as in the present invention, the design must be prevented from being damaged as the brightener is reduced.

加熱による変色を防止するためには、350℃以上の温度に加熱されるクロムめっき層3の部分が、上記範囲の厚さを満足していればよく、金属基材1に形成されるクロムめっき層3の全ての部分が、上記範囲の厚さを満足する必要はない。また、350℃以下の温度にしかならない領域では、クロムめっき層3の厚さは0.2μm以下であってもよい。一般に、クロムめっき層は、加熱により、銀白色から黄色、黄金色へと着色していき、さらに約350〜500℃の高温になると、黄金色から紫色に変色する。このような色調の変化は、クロムめっき層が形成される部分全体に、均一に見られるのではなく、高温の排気ガスに曝されやすい部分で、顕著に発生する。従って、黄金色から紫色への変色を防止するためには、加熱による変色が最も進行しやすい部分、すなわち、350℃以上の温度に曝されるクロムめっき層の厚さを上記範囲に制御すれば良い。   In order to prevent discoloration due to heating, it is sufficient that the portion of the chromium plating layer 3 heated to a temperature of 350 ° C. or higher satisfies the thickness in the above range, and the chromium plating formed on the metal substrate 1 is sufficient. It is not necessary for all parts of the layer 3 to satisfy the thickness in the above range. Further, in the region where the temperature is only 350 ° C. or less, the thickness of the chromium plating layer 3 may be 0.2 μm or less. In general, the chrome plating layer is colored from white to yellow and golden by heating, and further changes from golden to purple at a high temperature of about 350 to 500 ° C. Such a change in color tone does not appear uniformly over the entire portion where the chromium plating layer is formed, but occurs remarkably in a portion that is easily exposed to high-temperature exhaust gas. Therefore, in order to prevent discoloration from golden to purple, the thickness of the chromium plating layer that is exposed to a temperature that is most likely to undergo discoloration by heating, that is, a temperature of 350 ° C. or higher, is controlled within the above range. good.

この「350℃以上の温度に加熱される部分」としては、例えば、シリンダー、シリンダーヘッド、ヘッドカバーなどのエンジンを構成するエンジン用部品の一部、およびエンジンから排出される排気ガスを導く流路を構成している排気管の一部もしくは排気管のカバーが挙げられる。ここで言う排気管は直接的に排気ガスを案内する排気管であってもよいし、間接的に排気ガスによって加熱される排気管(二重管)であってもよい。排気管には、各シリンダーからの排気ガスを導くマニホールド部、触媒装置を覆う触媒装置収納部、消音器(マフラー)などが含まれる。   Examples of the “part heated to a temperature of 350 ° C. or higher” include, for example, a part of engine parts constituting the engine such as a cylinder, a cylinder head, and a head cover, and a flow path for guiding exhaust gas discharged from the engine. A part of the exhaust pipe or a cover of the exhaust pipe may be mentioned. The exhaust pipe referred to here may be an exhaust pipe that directly guides the exhaust gas, or may be an exhaust pipe (double pipe) that is indirectly heated by the exhaust gas. The exhaust pipe includes a manifold unit that guides exhaust gas from each cylinder, a catalyst device storage unit that covers the catalyst device, a silencer (muffler), and the like.

(2)具体的な構造および自動二輪車への適用
図5を参照しながら、本発明によるエンジン用部品の具体的な構造を説明する。図5は、本発明のエンジン用部品である排気管が用いられた自動二輪車100を示している。図5に示すように、自動二輪車100は、4サイクル内燃機関から構成されるエンジン30と、エンジン30で生じた排気ガスを車体後方から排出するために、排気ガスを導く排気管4とを備えている。排気管4は、エンジン30に接続され、エンジン30の前方から排出された排気ガスを後方へ導くよう、大きく曲がった排気経路を構成している排気管集合部4aと、消音器4bとを含む。排気管集合部4aは、一体的に1つの部品によって構成されていてもよいし、複数の部品を接合することにより構成されていてもよい。本実施形態では、排気管4は自動二輪車100の外観に表れるよう全体が露出しており、自動二輪車100全体の意匠の一部を構成している。以下において詳細に説明するように、排気管4全体が露出しているほうが、長期にわたって排気管4のクロムめっき層にクラックが生じさびが発生したり、熱による変色が生じず、新車のような外観を保つという本発明の効果が顕著に外観に表れる。しかし、排気管4の少なくとも一部が外観に表れる限り、自動二輪車の意匠によっては、排気管4の一部がカウルやプロテクタによって覆われていてもよい。また、排気管が用いられた自動二輪車の形状は図5に限られるわけではなく、たとえば、図9に示すような構造を備えた自動二輪車に本発明の排気管を採用してもよい。
(2) Specific structure and application to a motorcycle A specific structure of an engine component according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a motorcycle 100 using an exhaust pipe which is an engine component of the present invention. As shown in FIG. 5, the motorcycle 100 includes an engine 30 composed of a four-cycle internal combustion engine, and an exhaust pipe 4 that guides the exhaust gas in order to exhaust the exhaust gas generated by the engine 30 from the rear of the vehicle body. ing. The exhaust pipe 4 is connected to the engine 30 and includes an exhaust pipe assembly portion 4a that constitutes an exhaust path that is largely bent so as to guide exhaust gas exhausted from the front of the engine 30 to the rear, and a silencer 4b. . The exhaust pipe collecting portion 4a may be integrally constituted by one part, or may be constituted by joining a plurality of parts. In the present embodiment, the exhaust pipe 4 is exposed as a whole so as to appear on the exterior of the motorcycle 100, and constitutes a part of the design of the entire motorcycle 100. As will be described in detail below, when the entire exhaust pipe 4 is exposed, the chromium plating layer of the exhaust pipe 4 is not cracked and rusted or discolored due to heat for a long time. The effect of the present invention for maintaining the appearance appears remarkably in the appearance. However, as long as at least a part of the exhaust pipe 4 appears on the exterior, a part of the exhaust pipe 4 may be covered with a cowl or a protector depending on the design of the motorcycle. Further, the shape of the motorcycle using the exhaust pipe is not limited to that shown in FIG. 5. For example, the exhaust pipe of the present invention may be adopted for a motorcycle having a structure as shown in FIG.

次に、図6(a)、(b)および(c)を参照しながら、クロムめっき層の厚さを0.2μm以上にしたほうが好ましい「金属基材表面の350℃以上の温度に加熱される領域」を具体的に説明する。これらの図は、排気管4の一部を示す断面図である。   Next, referring to FIGS. 6 (a), (b) and (c), it is preferable to set the thickness of the chromium plating layer to 0.2 μm or more. The “region” will be specifically described. These drawings are sectional views showing a part of the exhaust pipe 4.

図6(a)は、エンジンに直接、接続される排気管4の排気管集合部4aを示している。図6(a)に示すように、エンジン(不図示)に接続される排気管集合部4aは、排気ガスが通過する通路6を規定している金属管5と、金属管5の外側面を覆うめっき層10とを含む。金属管5は屈曲部9を有している。屈曲部9は通路6が折れ曲る、あるいは通路6の伸びる向きが変化している部分である。   FIG. 6A shows an exhaust pipe assembly portion 4a of the exhaust pipe 4 that is directly connected to the engine. As shown in FIG. 6A, an exhaust pipe assembly 4a connected to an engine (not shown) includes a metal pipe 5 that defines a passage 6 through which exhaust gas passes, and an outer surface of the metal pipe 5. Covering plating layer 10. The metal tube 5 has a bent portion 9. The bent portion 9 is a portion where the passage 6 is bent or the direction in which the passage 6 extends is changed.

めっき層10は、前述したとおり、下地めっき層とクロムめっき層とから構成されている。金属管5は、通路6を規定しておればよく、通路6を規定する内管および内管の外側を囲むように保持された外管から構成される2重管構造を有していてもよい。   As described above, the plating layer 10 is composed of a base plating layer and a chromium plating layer. The metal tube 5 only needs to define the passage 6, and may have a double tube structure including an inner tube defining the passage 6 and an outer tube held so as to surround the outside of the inner tube. Good.

エンジン(不図示)と直接、接続される排気管集合部4aから入った排気ガスは、早い速度で通路6を移動するため、屈曲部9において、金属管5と衝突し、特に屈曲により形成される凸状表面部分9aに位置する金属管5の内側面9bと激しく衝突する。このため、外側部分9aが高温の排気ガスにより、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Exhaust gas entering from the exhaust pipe assembly 4a directly connected to the engine (not shown) moves through the passage 6 at a high speed, and therefore collides with the metal pipe 5 at the bent portion 9, and is formed by bending. It collides violently with the inner surface 9b of the metal tube 5 located on the convex surface portion 9a. For this reason, the outer portion 9a is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.) by the high temperature exhaust gas.

また、金属管5が2重管構造を有している場合、他の排気管部材23とを接続する連結部分21では1重管構造を採用することが多い。連結部21に2重管構造を採用すると、他の排気管部材23との溶接の際、外管と内管との熱膨張差によって金属管5が変形したり破損したりする可能性があるからである。金属管5がこのような構造を採用している場合、連結部分21の内側面が高温の排気ガスに直接接触することによって、連結部分21は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Further, when the metal pipe 5 has a double pipe structure, a single pipe structure is often adopted in the connecting portion 21 that connects the other exhaust pipe member 23. When the double pipe structure is employed for the connecting portion 21, the metal pipe 5 may be deformed or damaged due to a difference in thermal expansion between the outer pipe and the inner pipe during welding with the other exhaust pipe member 23. Because. When the metal pipe 5 adopts such a structure, the inner surface of the connecting portion 21 is in direct contact with the high-temperature exhaust gas, so that the connecting portion 21 has a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.).

図6(b)は、排気管4の触媒装置8を収納する触媒収納部22の断面を模式的に示している。触媒装置8は、触媒収納部22内に設けられ排気ガスが通過することによって、排気ガスに含まれる少なくとも1つの成分を分解する。分解の際、触媒装置8が発熱するため、触媒収納部22は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   FIG. 6B schematically shows a cross-section of the catalyst storage portion 22 that stores the catalyst device 8 of the exhaust pipe 4. The catalyst device 8 is provided in the catalyst storage unit 22 and decomposes at least one component contained in the exhaust gas when the exhaust gas passes therethrough. Since the catalyst device 8 generates heat during decomposition, the catalyst storage unit 22 is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.).

また、エンジン30(図5)が複数のシリンダーを備えている場合、排気管4は各シリンダーで生じた排気ガスを一緒にして自動二輪車100の後方へ導くため、マニホールド部を備えていることがある。図6(c)は、シリンダーに接続された枝管4d、4eがマニホールド部15により集合され、一体化した排気管部材4fで排出される排気管4を示している。このような排気管集合部4aのマニホールド部15では、複数の枝管4d、4eから排気ガスが集まることによって、排気ガスの流量が増大するとともに、流路が曲げられるため、排気ガスがマニホールド部15の内側面に衝突する。このため、排気ガスによってマニホールド部15は、約350℃以上の温度(例えば、約400〜500℃)に加熱される。   Further, when the engine 30 (FIG. 5) includes a plurality of cylinders, the exhaust pipe 4 may include a manifold portion for guiding exhaust gas generated in each cylinder together to the rear of the motorcycle 100. is there. FIG. 6C shows the exhaust pipe 4 in which the branch pipes 4d and 4e connected to the cylinder are gathered by the manifold portion 15 and discharged by the integrated exhaust pipe member 4f. In the manifold portion 15 of the exhaust pipe collecting portion 4a, the exhaust gas is collected from the plurality of branch pipes 4d and 4e, thereby increasing the flow rate of the exhaust gas and bending the flow path. 15 collides with the inner surface. For this reason, the manifold portion 15 is heated to a temperature of about 350 ° C. or higher (for example, about 400 to 500 ° C.) by the exhaust gas.

本実施形態の自動二輪車は、図6(a)、(b)および(c)を用いて例示したこれら排気管の高温に加熱される部分の外側を覆うように0.2μm以上のクロムめっき層が形成されている。このため、高温の排気ガスに曝されても、加熱によるクロムめっき層の変色を防止することができる。   The motorcycle of the present embodiment has a chromium plating layer of 0.2 μm or more so as to cover the outside of the portions heated to high temperatures of these exhaust pipes exemplified with reference to FIGS. 6 (a), (b) and (c). Is formed. For this reason, even if it exposes to high temperature exhaust gas, discoloration of the chromium plating layer by heating can be prevented.

また、三価クロムを用いて形成されるクロムめっき層は、クロムめっき層に含まれるFe含有量が低減されているため、六価クロムを用いた場合と同程度の優れた色調を発現することができる。   In addition, the chromium plating layer formed using trivalent chromium has the same excellent color tone as when hexavalent chromium is used because the Fe content in the chromium plating layer is reduced. Can do.

本発明には、前述したエンジン用部品を備えた輸送機器も包含される。輸送機器としては、例えば、エンジンを備えた自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両、エンジンを備えた船舶、飛行機などの輸送機器などが挙げられる。   The present invention also includes a transportation device including the above-described engine component. Examples of the transportation equipment include vehicles such as motorcycles equipped with engines and all-weather four-wheeled vehicles, ships equipped with engines, transportation equipment such as airplanes, and the like.

2.エンジン用部品の製造方法
次に、本発明のエンジン用部品を製造する方法について説明する。本発明によるエンジン用部品は、所定の形状を有する金属基材に下地めっき層およびクロムめっき層を順に形成することにより製造される。以下、製造方法を詳細に説明する。
2. Next, a method for manufacturing the engine component of the present invention will be described. The engine component according to the present invention is manufactured by sequentially forming a base plating layer and a chromium plating layer on a metal substrate having a predetermined shape. Hereinafter, the manufacturing method will be described in detail.

まず、金属基材の表面を脱脂して清浄にするため、金属基材を、水洗槽、超音波アルカリ脱脂槽、電界脱脂槽、酸処理活性化槽などの槽に所定時間、浸漬する。これにより、金属基材の表面は、充分脱脂されるため、金属表面に下地めっき層やクロムめっき層を形成しやすくなる。   First, in order to degrease and clean the surface of the metal substrate, the metal substrate is immersed in a tank such as a water washing tank, an ultrasonic alkaline degreasing tank, an electric field degreasing tank, or an acid treatment activation tank for a predetermined time. Thereby, since the surface of a metal base material is fully degreased, it becomes easy to form a base plating layer and a chromium plating layer on the metal surface.

次に、上記のようにして洗浄された金属基材を用い、電気めっきにより、金属基材の少なくとも外側表面上に下地めっき層およびクロムめっき層を順次、形成する。下地めっき層もクロムめっき層も、ともに、電気めっきを用いて形成され、その原理は、同じであるため、以下の説明では、クロムめっき層を形成する工程について、図7に示すめっき装置を用いて詳細に説明することにし、下地めっき層を形成する工程は、図面を参照せずに説明する。   Next, using the metal substrate washed as described above, an underplating layer and a chromium plating layer are sequentially formed on at least the outer surface of the metal substrate by electroplating. Since both the base plating layer and the chromium plating layer are formed by electroplating and the principle is the same, in the following description, the plating apparatus shown in FIG. 7 is used for the process of forming the chromium plating layer. The process of forming the base plating layer will be described without referring to the drawings.

下地めっき層は、めっき層を形成したい金属の溶液を含むめっき槽に上記の金属基材を浸漬し、所望の厚さが得られるまで通電することによって形成される。例えば、下地めっき層として、半光沢ニッケルめっき層、トリニッケルめっき層、および光沢ニッケルめっき層の三層からなるニッケルめっき層を形成する場合は、上記のようにして洗浄された金属基材を、半光沢ニッケルめっき液、トリニッケルめっき液、および光沢ニッケルめっき液に、それぞれ、浸漬し、所望のめっき層が形成されるまで通電する。具体的なめっき条件は、使用する金属基材やめっき液の組成、用途などによっても相違し、Ni−クロムめっきに通常、用いられる条件を適宜、選択すればよい。例えば、Fe基材に、5〜15μmの半光沢ニッケルめっき層、1〜2μmのトリニッケルめっき層、および5〜15μmの光沢ニッケルめっき層を、順次、形成する場合、めっき液の温度を約40〜65℃、めっき液のpHを約2〜5とすることが好ましい。また、めっき時間は、半光沢ニッケルめっきおよび光沢ニッケルめっきの場合、約10〜20分間とし、トリニッケルめっきの場合、約1〜5分間とすることが好ましい。なお、下地めっき層と金属基材との間にさらにストライクニッケル層を設けてもよい。   The base plating layer is formed by immersing the metal base in a plating tank containing a metal solution for which a plating layer is to be formed, and energizing until a desired thickness is obtained. For example, when forming a nickel plating layer consisting of three layers of a semi-bright nickel plating layer, a tri-nickel plating layer, and a bright nickel plating layer as the base plating layer, the metal substrate washed as described above, It is immersed in a semi-bright nickel plating solution, a trinickel plating solution, and a bright nickel plating solution, respectively, and energized until a desired plating layer is formed. The specific plating conditions differ depending on the metal substrate used, the composition of the plating solution, the application, etc., and the conditions usually used for Ni-chrome plating may be selected as appropriate. For example, when a 5-15 μm semi-bright nickel plating layer, a 1-2 μm trinickel plating layer, and a 5-15 μm bright nickel plating layer are sequentially formed on an Fe substrate, the temperature of the plating solution is about 40. It is preferable that the plating solution has a pH of about 2 to 5 at about 65 ° C. The plating time is preferably about 10 to 20 minutes for semi-bright nickel plating and bright nickel plating, and about 1 to 5 minutes for trinickel plating. A strike nickel layer may be further provided between the base plating layer and the metal substrate.

次いで、下地めっき層が形成された金属基材にクロムめっき層を形成する。図7に示すように、クロムめっき装置20は、クロムめっきを行うためのクロムめっき槽11と、クロムめっき槽11に添加されためっき液を汲み上げるポンプ12と、めっき液中に浮遊する不純物を除去するためのろ過器13と、めっき液の流量を調整する調整バルブ14と、めっき液の流量をモニターする流量計15とから構成されている。クロムめっき装置20の下流側には、めっき液中に含まれるFeなどの金属イオンを除去するためのイオン交換装置16が設置されている。クロムめっき装置20と、イオン交換装置16とは、金属管(不図示)で連結されている。   Next, a chromium plating layer is formed on the metal substrate on which the base plating layer is formed. As shown in FIG. 7, the chrome plating apparatus 20 removes impurities floating in the plating solution, a chrome plating bath 11 for performing chrome plating, a pump 12 that pumps up the plating solution added to the chrome plating vessel 11, and the like. For this purpose, a filter 13, an adjustment valve 14 for adjusting the flow rate of the plating solution, and a flow meter 15 for monitoring the flow rate of the plating solution are included. An ion exchange device 16 for removing metal ions such as Fe contained in the plating solution is installed on the downstream side of the chromium plating device 20. The chromium plating apparatus 20 and the ion exchange apparatus 16 are connected by a metal tube (not shown).

クロムめっき槽11には、三価クロムめっき液が満たされている。めっき液は、三価クロムイオン源として、クロム量に換算して30〜40g/lの塩基性硫酸クロムを含んでいる。   The chromium plating tank 11 is filled with a trivalent chromium plating solution. The plating solution contains 30 to 40 g / l of basic chromium sulfate as a trivalent chromium ion source in terms of chromium content.

クロムめっき層中に含まれるホウ素および鉄の量が前述した範囲となるためには、用いるめっき液中のホウ素および鉄の濃度を所定の範囲にする必要がある。具体的には、三価クロムめっき液は、ホウ酸の含有量がホウ素量に換算して1〜5g/lの範囲であり、Feの含有量は0.5mg/l以下である。   In order for the amount of boron and iron contained in the chromium plating layer to be in the above-described range, the concentration of boron and iron in the plating solution to be used needs to be within a predetermined range. Specifically, the trivalent chromium plating solution has a boric acid content in the range of 1 to 5 g / l in terms of boron content, and an Fe content of 0.5 mg / l or less.

ホウ酸の含有量は、従来の典型的な三価クロムめっき液に添加されるホウ素の量(約6〜15g/l)と比較すると、約1/15〜5/6に低減されている。近年、ホウ素の環境への排出量が規制されるようになってきており、ホウ素濃度の低いめっき液を用いることは、このような環境規制への適合にも適している。   The content of boric acid is reduced to about 1/15 to 5/6 as compared with the amount of boron (about 6 to 15 g / l) added to a typical conventional trivalent chromium plating solution. In recent years, the amount of boron discharged into the environment has been regulated, and the use of a plating solution having a low boron concentration is also suitable for compliance with such environmental regulations.

また、従来の典型的な三価クロムめっき液には、めっき層のつきまわりなどを良くするため、約0.0001〜0.0003質量%の硫酸第一鉄が添加剤として含まれている。このため、従来の三価クロムめっき液を用いる場合、クロムめっき層には、約2〜20質量%のFeが含まれる。しかし、本発明で用いる三価クロムめっき液には、このような添加剤を含まないことが好ましく、Feの含有量を0.5mg/l以下に制限する。   In addition, a conventional typical trivalent chromium plating solution contains about 0.0001 to 0.0003 mass% of ferrous sulfate as an additive in order to improve the covering of the plating layer. For this reason, when using the conventional trivalent chromium plating solution, about 2-20 mass% Fe is contained in a chromium plating layer. However, the trivalent chromium plating solution used in the present invention preferably does not contain such an additive, and the Fe content is limited to 0.5 mg / l or less.

ホウ酸はpHを調整し、クロムめっき層が銀白色の色調を確保するために用いられる。このため、ホウ酸の量を低減し、かつ、適切なpHを保つために、本発明で用いる三価クロムめっき液はクエン酸またはクエン酸化合物をクエン酸量に換算して5〜30g/lの範囲で含む。クエン酸化合物としては、クエン酸カリウムなどのクエン酸塩や、クエン酸ニッケルなどのクエン酸金属化合物を用いることができる。色調の優れたクロムめっき層を得るためにはクエン酸を用いることがより好ましい。クエン酸の添加量は好ましくは、10g/l以上25g/l以下であり、より好ましくは、20g/l以上25g/l以下である。   Boric acid is used to adjust the pH and ensure that the chromium plating layer has a silver-white color tone. For this reason, in order to reduce the amount of boric acid and maintain an appropriate pH, the trivalent chromium plating solution used in the present invention is 5 to 30 g / l by converting citric acid or a citric acid compound into the amount of citric acid. Included in the range. As the citrate compound, a citrate such as potassium citrate or a metal citrate compound such as nickel citrate can be used. In order to obtain a chromium plating layer with excellent color tone, it is more preferable to use citric acid. The amount of citric acid added is preferably 10 g / l or more and 25 g / l or less, more preferably 20 g / l or more and 25 g / l or less.

クロムめっきは、電気めっきによって行われる。クロムめっき槽11に上述の三価クロムめっき液を満たし、クロムめっきが施される金属基材17を陰極とする。クロムめっきは、めっき液からクロムイオンを補給して行われるため、陽極には、クロムめっき液に溶解しない不溶性陽極18が用いられる。   Chrome plating is performed by electroplating. The chromium base 11 is filled with the above-described trivalent chromium plating solution, and the metal substrate 17 to which chromium plating is applied is used as a cathode. Since chromium plating is performed by supplying chromium ions from a plating solution, an insoluble anode 18 that does not dissolve in the chromium plating solution is used for the anode.

次に、両極間に直流電源19を接続し、通電する。クロムめっき液に含まれるクロムイオンは、陰極側の金属基材17に向かって移動し、金属のCrに還元されて析出する。   Next, a DC power source 19 is connected between the two poles and energized. Chromium ions contained in the chromium plating solution move toward the metal substrate 17 on the cathode side, and are reduced to metal Cr and deposited.

350℃以上の温度に加熱される領域に0.2μm以上のクロムめっき層を形成したい場合は、所望の厚さを有するクロムめっき層が形成されるよう、金属基材を配置してめっきすることが好ましい。特に、湾曲形状を有する排気管などの金属基材をめっきする場合は、電極と被めっき材(金属基材)との距離が、できるだけ、短くなるように金属基材を配置することが好ましい。   When it is desired to form a chromium plating layer of 0.2 μm or more in a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher, a metal substrate is arranged and plated so that a chromium plating layer having a desired thickness is formed. Is preferred. In particular, when plating a metal substrate such as an exhaust pipe having a curved shape, it is preferable to dispose the metal substrate so that the distance between the electrode and the material to be plated (metal substrate) is as short as possible.

例えば、図8(a)に示すように、金属基材17の屈曲部の凸状部分9aと電極18との距離が最も短くなるように配置されている場合は、高温に加熱される凸状部分9aにCr層を効率よく形成することができる。   For example, as shown to Fig.8 (a), when arrange | positioned so that the distance of the convex part 9a of the bending part of the metal base material 17 and the electrode 18 may become the shortest, the convex shape heated to high temperature The Cr layer can be efficiently formed on the portion 9a.

これに対し、図8(b)に示すように、金属基材17の凸状部分9aと電極18との距離が長くなるように配置されている場合は、凸状部分9aとは反対の凹状部分にクロムめっき層が形成されやすく、凸状部分9aには、クロムめっき層が形成されにくくなるため、めっき効率が悪くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), when the distance between the convex portion 9a of the metal substrate 17 and the electrode 18 is increased, a concave shape opposite to the convex portion 9a. Since the chromium plating layer is easily formed on the portion and the chromium plating layer is hardly formed on the convex portion 9a, the plating efficiency is deteriorated.

そのほか、例えば、電極面を通過する電気量(電流×時間)や電流密度などを制御することにより、クロムめっき層の厚さを所定の範囲に制御することもできる。特に、350℃以上の温度に加熱される領域に所定のクロムめっき層が形成されやすくなるように、電極の配置を工夫したり、補助電極を取り付けたりするなどして、電流密度などを制御することができる。具体的な制御方法は、使用する金属基材の種類や形状、めっき液の構成、クロムめっき層の厚さなどによって、適宜、適切な条件を選択すればよい。特に、めっき液に硫酸第一鉄が含まれない場合、一般にめっき層のつきまわりが悪くなるため、電極の配置を工夫するなどによって、電流密度が均一になるよう考慮する必要がある。   In addition, for example, the thickness of the chromium plating layer can be controlled within a predetermined range by controlling the amount of electricity passing through the electrode surface (current × time), the current density, and the like. In particular, the current density is controlled by devising the arrangement of electrodes and attaching auxiliary electrodes so that a predetermined chromium plating layer is easily formed in a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher. be able to. The specific control method should just select appropriate conditions suitably according to the kind and shape of the metal base material to be used, the structure of a plating solution, the thickness of a chromium plating layer, etc. In particular, when ferrous sulfate is not included in the plating solution, since the plating layer generally has poor contact, it is necessary to consider that the current density is uniform by devising the arrangement of the electrodes.

形成するクロムめっき層のホウ素含有量は、めっき液中のホウ素濃度のみならず、めっき液の温度やめっき時間、めっき液の攪拌速度などに依存し、特にめっき液の温度に依存する。一般にめっき液の温度が高くなるとクロムめっき層中のホウ素含有量が高くなる。このため、クロムめっき層中のホウ素量を上述した範囲に抑えるためには、めっき液の温度を25℃から30℃の範囲に制御することが好ましい。   The boron content of the chromium plating layer to be formed depends not only on the boron concentration in the plating solution, but also on the temperature of the plating solution, the plating time, the stirring speed of the plating solution, etc., and in particular on the temperature of the plating solution. Generally, when the temperature of the plating solution increases, the boron content in the chromium plating layer increases. For this reason, in order to suppress the amount of boron in the chromium plating layer to the above-described range, it is preferable to control the temperature of the plating solution in the range of 25 ° C to 30 ° C.

クロムめっき層中の鉄の含有量を上述の範囲にするためには、金属基材からめっき液中に溶け出す鉄に留意する必要がある。また、金属基材が鉄を主成分としていなくとも、クロムめっき層側にFeが不可避的に集まってくる場合がある。その結果、めっき液に硫酸第一鉄を添加していなくてもめっき液中の鉄の濃度が高くなり、クロムめっき層に鉄が含まれてしまう可能性がある。   In order to bring the iron content in the chromium plating layer into the above range, it is necessary to pay attention to the iron that dissolves into the plating solution from the metal substrate. Even if the metal substrate does not contain iron as a main component, Fe may inevitably gather on the chromium plating layer side. As a result, even if ferrous sulfate is not added to the plating solution, the concentration of iron in the plating solution increases, and iron may be contained in the chromium plating layer.

このような可能性を排除するために、めっき中にめっき液中の鉄濃度を定期的にモニターし、鉄の濃度が所定の値以上になった場合には、鉄を除去する必要がある。めっき液中に混入する鉄イオンは、陽イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置16を用いて除去する。本発明に用いられる陽イオン交換樹脂は、Feなどのニ価の金属陽イオンと容易に交換し得る樹脂であれば特に限定されない。   In order to eliminate such a possibility, it is necessary to regularly monitor the iron concentration in the plating solution during plating, and to remove iron when the iron concentration exceeds a predetermined value. Iron ions mixed in the plating solution are removed using an ion exchange device 16 provided with a cation exchange resin. The cation exchange resin used in the present invention is not particularly limited as long as it can be easily exchanged with a divalent metal cation such as Fe.

具体的な除去方法は、以下のとおりである。まず、めっき中、定期的にポンプ12でめっき槽11からめっき液を汲み上げ、ろ過器13を用いて浮遊物を除去する。次に、浮遊物が除去されためっき液は、調整バルブ14によって流量を調整しながら、イオン交換装置16に導入され、陽イオン交換樹脂によってFeイオンなどの金属陽イオンを除去する。めっき液の流量は、流量計15でモニターする。イオン交換装置16によって処理されためっき液は、定期的に採取し、Fe濃度をチェックする。本発明のようにクロムめっき層のFe濃度を2質量%以下に低減するためには、めっき液中のFe濃度を約0.0001質量%以下に制御する必要があるため、上記の範囲になるまで、イオン交換装置16による除去を行う。   A specific removal method is as follows. First, during plating, the plating solution is periodically pumped from the plating tank 11 by the pump 12, and the suspended matter is removed using the filter 13. Next, the plating solution from which the suspended matter has been removed is introduced into the ion exchange device 16 while adjusting the flow rate by the adjustment valve 14, and metal cations such as Fe ions are removed by the cation exchange resin. The flow rate of the plating solution is monitored by the flow meter 15. The plating solution processed by the ion exchange device 16 is periodically collected to check the Fe concentration. In order to reduce the Fe concentration of the chromium plating layer to 2% by mass or less as in the present invention, it is necessary to control the Fe concentration in the plating solution to about 0.0001% by mass or less. Until the ion exchanger 16 is removed.

このようにしてFeイオンが除去されためっき液(再生めっき液)は、イオン交換装置16の出口から管路24を通ってめっき槽11に循環される。再生めっき液は、例えば、適切な貯蔵容器(不図示)に蓄えてもよい。   The plating solution from which the Fe ions have been removed in this way (regenerated plating solution) is circulated from the outlet of the ion exchange device 16 through the conduit 24 to the plating tank 11. For example, the regenerated plating solution may be stored in a suitable storage container (not shown).

なお、イオン交換装置16を用いてめっき液中の金属陽イオンを除去する方法は、例えば、特許文献4などに詳細に説明されており、本発明の方法に適用することができる。また、その改変例も種々提案されており(例えば、特許文献5など)、これらの改変例も、本発明の方法に適用できる。   In addition, the method of removing the metal cation in a plating solution using the ion exchange apparatus 16 is demonstrated in detail by patent document 4 etc., for example, and can be applied to the method of this invention. Various modifications have been proposed (for example, Patent Document 5), and these modifications can also be applied to the method of the present invention.

めっき後のクロムめっき層は、約1μm以下の表面粗さ(Ra)を有し、好ましくは0.2μm以下の表面粗さを有している。このため、めっき後、特に表面の仕上げを行わなくともクロムめっき層は十分な光沢を有している。   The chromium plating layer after plating has a surface roughness (Ra) of about 1 μm or less, and preferably has a surface roughness of 0.2 μm or less. For this reason, after plating, the chromium plating layer has a sufficient luster without particularly finishing the surface.

3.実験例
(実験例1)
本実験例では、クロムめっき層のホウ素含有量の下限を0.05質量%とすることにより、めっき成長の安定性が確保されることを明らかにする目的で、以下の実験を行った。
3. Experimental example (Experimental example 1)
In this experimental example, the following experiment was conducted for the purpose of clarifying that the stability of plating growth is ensured by setting the lower limit of the boron content of the chromium plating layer to 0.05 mass%.

まず、STKM材から構成される金属管を用意し、以下の方法により、半光沢Niめっき層とトリNiめっき層と光沢Niめっき層とからなるNiめっき層を形成した。これらのめっき層を形成するために使用しためっき液の組成を表1に示す。なお、トリNiめっき液に含まれるCおよび/またはSは、光沢剤以外の添加剤から供給されている。   First, a metal tube made of STKM material was prepared, and a Ni plating layer composed of a semi-gloss Ni plating layer, a tri-Ni plating layer, and a bright Ni plating layer was formed by the following method. Table 1 shows the composition of the plating solution used to form these plating layers. Note that C and / or S contained in the tri-Ni plating solution is supplied from an additive other than the brightener.

半光沢Niめっき層(厚さ約5〜15μm)
めっき条件 :10〜12V(ボルト)、1800〜2800A(アンペア)で通電。
トリNiめっき層(厚さ約1〜5μm)
めっき条件 :3〜3.5V、20〜40Aで通電。
光沢Niめっき層(厚さ約5〜15μm)
めっき条件 :10〜12V、1800〜2800Aで通電。
Semi-bright Ni plating layer (thickness of about 5 to 15 μm)
Plating condition: energized at 10-12V (volt), 1800-2800A (ampere).
Tri Ni plating layer (thickness about 1-5μm)
Plating conditions: 3 to 3.5V, 20 to 40A energized.
Glossy Ni plating layer (thickness about 5-15μm)
Plating conditions: 10-12V, 1800-2800A energized.

次に、図6に示すイオン交換装置を備えたクロムめっき装置を用い、下地めっき層の上にクロムめっき層を形成した(クロムめっき層の厚さは0.3μm)。クロムめっき液として、表2に示す四種類の三価クロムめっき液(No.1〜4)を用いた。試料1から試料4の三価クロムめっき液の構成成分は、硫酸第一鉄およびホウ酸の含有量が異なること以外、同じである。詳細には、これらの三価クロムめっき液には、いずれも、クエン酸が含まれており、硫酸第一鉄の添加量はそれぞれ、0(試料1)、2.5mg/l(試料2)、5mg/l(試料3)、および10mg/l(試料4)である。Fe量に換算すると、それぞれ、0(試料1)、0.05mg/l(試料2)、0.1mg/l(試料3)、および0.3mg/l(試料4)である。また、ホウ酸の添加量は、5g/l(試料1)、5g/l(試料2)、30g/l(試料2)、および60g/l(試料3)である。   Next, using the chromium plating apparatus provided with the ion exchange apparatus shown in FIG. 6, the chromium plating layer was formed on the base plating layer (the thickness of the chromium plating layer is 0.3 μm). As the chromium plating solution, four types of trivalent chromium plating solutions (Nos. 1 to 4) shown in Table 2 were used. The constituent components of the trivalent chromium plating solutions of Sample 1 to Sample 4 are the same except that the contents of ferrous sulfate and boric acid are different. Specifically, each of these trivalent chromium plating solutions contains citric acid, and the addition amounts of ferrous sulfate are 0 (sample 1) and 2.5 mg / l (sample 2), respectively. 5 mg / l (sample 3) and 10 mg / l (sample 4). In terms of the amount of Fe, they are 0 (sample 1), 0.05 mg / l (sample 2), 0.1 mg / l (sample 3), and 0.3 mg / l (sample 4), respectively. The addition amount of boric acid is 5 g / l (sample 1), 5 g / l (sample 2), 30 g / l (sample 2), and 60 g / l (sample 3).

なお、めっき層に含まれるホウ素含有量を種々の範囲に調整するため、めっき液の温度を約25〜60℃、電流密度を約10〜30A/dm2の範囲で変化させるとともに、めっき液のエアー撹拌量の程度を調整した。 In order to adjust the boron content contained in the plating layer to various ranges, the temperature of the plating solution is changed in the range of about 25 to 60 ° C., the current density is changed in the range of about 10 to 30 A / dm 2 , and the plating solution The degree of air agitation was adjusted.

試料1の本発明例の三価クロムめっき液を用いた場合、めっき中に混入するFeイオンは、陽イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置を用いて除去した。具体的には、定期的に、めっき液をイオン交換装置に送り、めっき液中に含まれるFe濃度が0〜0.0001質量%の範囲になるように制御した。その結果、試料1の本発明例の三価クロムめっき液を用いた場合、クロムめっき層に含まれるFe含有量は、めっき層の厚さ方向に測定したとき、最大で0.2質量%となった。一方、試料2〜試料4の三価クロムめっき液を用いた場合は、イオン交換装置によるFeイオンの除去は実施しなかったため、クロムめっき層に含まれるFe含有量(最大値)は、それぞれ、2.0質量%、7.0質量%、および15.0質量%であった。   When the trivalent chromium plating solution of Sample 1 of the present invention was used, Fe ions mixed during plating were removed using an ion exchange apparatus equipped with a cation exchange resin. Specifically, the plating solution was periodically sent to an ion exchange device, and the Fe concentration contained in the plating solution was controlled to be in the range of 0 to 0.0001% by mass. As a result, when the trivalent chromium plating solution of the present invention example of Sample 1 was used, the Fe content contained in the chromium plating layer was 0.2 mass% at the maximum when measured in the thickness direction of the plating layer. became. On the other hand, when the trivalent chromium plating solutions of Sample 2 to Sample 4 were used, Fe ions were not removed by the ion exchange device, so the Fe content (maximum value) contained in the chromium plating layer was They were 2.0 mass%, 7.0 mass%, and 15.0 mass%.

各試料について、前述した方法にしたがってめっき成長の安定性を測定し、各測定部位におけるクロムめっき層の厚さに基づいて下記基準で評価した。   For each sample, the stability of plating growth was measured according to the above-described method, and the following criteria were evaluated based on the thickness of the chromium plating layer at each measurement site.

<めっき成長の安定性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:クロムめっき層の厚さが0.25mm以上、0.5mm未満の範囲である。
○:クロムめっき層の厚さが0.20mm以上、0.25未満の範囲である。
△:クロムめっき層の厚さが0.05mm以上、0.20mm未満の範囲である。
×:クロムめっき層の厚さが0.05mm未満である。
<Stability of plating growth>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.25 mm or more and less than 0.5 mm.
A: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.20 mm or more and less than 0.25.
Δ: The thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.05 mm or more and less than 0.20 mm.
X: The thickness of the chromium plating layer is less than 0.05 mm.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

表3より、試料1から試料4のいずれの三価クロムめっき液を用いた場合であっても、クロムめっき層中にホウ素が全く含まれていない(含有量がゼロ)場合、めっきの成長は著しく不安定となるが、クロムめっき層中にホウ素を少なくとも0.05質量%以上含まれるようにめっき条件を設定することにより、めっきが安定して成長することがわかる。めっきを安定して成長させる目的に関する限り、クロムめっき層中のホウ素含有量は多いほど好ましい。   From Table 3, even when any trivalent chromium plating solution of Sample 1 to Sample 4 is used, if the chromium plating layer does not contain any boron (the content is zero), the growth of plating is Although it becomes extremely unstable, it can be seen that the plating grows stably by setting the plating conditions so that the chromium plating layer contains at least 0.05 mass% or more of boron. As far as the purpose of stably growing the plating is concerned, the higher the boron content in the chromium plating layer, the better.

このようにめっき成長の安定性を確保するために、ホウ素は不可欠な成分であり、単純に、ホウ酸の代わりにクエン酸を添加するだけでは、優れためっき特性は得られないことが明らかになった。ホウ素の添加によってめっきは安定して成長するようになるが、この効果は、めっき層中のFe含有量にかかわらず、同様に見られた。   Thus, it is clear that boron is an indispensable component to ensure the stability of plating growth, and simply adding citric acid instead of boric acid does not provide excellent plating characteristics. became. Although the plating grew stably with the addition of boron, this effect was similarly seen regardless of the Fe content in the plating layer.

次に、ホウ素による上記の効果をさらに詳しく調べる目的で、試料1の三価クロムめっき液を用いて前述した方法と同様にしてクロムめっき層を形成した後、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性を、前述した方法にしたがって測定し、それぞれ、下記基準で評価した。   Next, for the purpose of investigating the above-described effects of boron in more detail, after forming a chromium plating layer in the same manner as described above using the trivalent chromium plating solution of Sample 1, the plating corrosion resistance and plating wear resistance are Measurements were made according to the methods described above, and each was evaluated according to the following criteria.

<めっき耐食性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:レイティングナンバーが9.0以上である。
○:レイティングナンバーが8.0以上、9.0未満である。
△:レイティングナンバーが7.0以上、8.0未満である。
×:レイティングナンバーが7.0未満である。
<Plating corrosion resistance>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: Rating number is 9.0 or more.
A: Rating number is 8.0 or more and less than 9.0.
Δ: Rating number is 7.0 or more and less than 8.0.
X: The rating number is less than 7.0.

<めっき耐摩耗性>
評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:ビッカース硬度が500Hv以上である。
○:ビッカース硬度が450Hv以上、500Hv未満である。
△:ビッカース硬度が350Hv以上、450Hv未満である。
×:ビッカース硬度が350Hv未満である。
<Plating wear resistance>
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: Vickers hardness is 500 Hv or more.
○: Vickers hardness is 450 Hv or more and less than 500 Hv.
Δ: Vickers hardness is 350 Hv or more and less than 450 Hv.
X: Vickers hardness is less than 350 Hv.

得られた結果を表4に示す。表4には、めっき成長の安定性の結果も示している。   Table 4 shows the obtained results. Table 4 also shows the results of plating growth stability.

表4より、クロムめっき層中にホウ素が全く含まれていない(含有量がゼロ)場合、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性は著しく低下するが、クロムめっき層中にホウ素を少なくとも0.05質量%以上含むようにめっき条件を設定することにより、これらの特性は改善されることが分かる。この結果は、前述しためっき成長の安定性の結果と同様である。したがって、めっき成長の安定性のみならず、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性を高めるためにも、ホウ素は不可欠な成分であることが分かる。   From Table 4, when the chromium plating layer does not contain boron at all (the content is zero), the plating corrosion resistance and the plating wear resistance are remarkably lowered, but at least 0.05 mass% of boron is contained in the chromium plating layer. It can be seen that these characteristics are improved by setting the plating conditions to include the above. This result is the same as the result of the plating growth stability described above. Therefore, it can be seen that boron is an indispensable component not only for improving the stability of plating growth but also for improving plating corrosion resistance and plating wear resistance.

ただし、表4に示すように、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.1質量%を超えると、めっき耐食性およびめっき耐摩耗性は徐々に低下する。この結果は、前述しためっき成長の安定性の結果と異なっている。   However, as shown in Table 4, when the boron content in the chromium plating layer exceeds 0.1 mass%, the plating corrosion resistance and the plating wear resistance gradually decrease. This result is different from the above-described stability of plating growth.

以上の結果より、めっき成長安定性、めっき耐食性、およびめっき耐摩耗性の三つの特性から総合的に評価されるめっき成膜特性を向上させるためには、クロムめっき層中のホウ素含有量を0.05〜0.3質量%の範囲に制御することが好ましい。   From the above results, in order to improve the plating film forming characteristics comprehensively evaluated from the three characteristics of plating growth stability, plating corrosion resistance, and plating wear resistance, the boron content in the chromium plating layer is set to 0. It is preferable to control within the range of 0.05 to 0.3% by mass.

(実験例2)
本実験例では、クロムめっき層中のホウ素含有量およびFe含有量を制御することにより、めっき直後のクロムめっき層の色調が改善されることを明らかにする目的で、以下の実験を行った。
(Experimental example 2)
In this experimental example, the following experiment was conducted for the purpose of clarifying that the color tone of the chromium plating layer immediately after plating is improved by controlling the boron content and the Fe content in the chromium plating layer.

具体的には、実験例1の試料1から試料4の四種類の三価クロムめっき液を用い、前述した実験例1と同様にしてクロムめっき層を形成した。   Specifically, using the four types of trivalent chromium plating solutions of Sample 1 to Sample 4 of Experimental Example 1, a chromium plating layer was formed in the same manner as Experimental Example 1 described above.

このようにして得られた各試料について、以下の方法によってめっき直後の色調を測定し、下記基準で評価した。   About each sample obtained in this way, the color tone immediately after plating was measured by the following method and evaluated according to the following criteria.

<めっき直後の色調>
分光式色差計(東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−II)を用い、CIE1976に記載の方法に基づいてL*値を測定した。六価クロムめっき液を用いて得られるクロムめっき層の色調はL*値で70〜80の範囲である。本実験例では、L*値が68以上であれば六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層と同程度の色調が得られるとみなした。
<Color tone immediately after plating>
The L * value was measured based on the method described in CIE 1976 using a spectroscopic color difference meter (TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer). The color tone of the chromium plating layer obtained using the hexavalent chromium plating solution is in the range of 70 to 80 in terms of L * value. In this experimental example, when the L * value was 68 or more, it was considered that the same color tone as that of the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution was obtained.

評価基準
◎:六価クロムと同程度の優れた色調が得られる。
(L*値=70以上、80以下)
○:やや金属光沢が低下するが、六価クロムと同程度の色調が得られる。
(L*値=68以上、70未満)
△:やや、黒味を帯びた色調となる(L*値=65以上、68未満)。
×:黒味を帯びた色調となる(L*値=65未満)。
Evaluation criteria A: Excellent color tone comparable to hexavalent chromium is obtained.
(L * value = 70 or more, 80 or less)
○: The metallic luster is slightly lowered, but the same color tone as hexavalent chromium is obtained.
(L * value = 68 or more, less than 70)
Δ: Slightly blackish tone (L * value = 65 or more and less than 68).
X: The color tone becomes blackish (L * value = less than 65).

これらの結果を表5に示す。   These results are shown in Table 5.

表5から明らかなように、試料4の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を15.0質量%に制御した場合、クロムめっき層中のホウ素含有量にかかわらず、黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られた。   As is apparent from Table 5, when the trivalent chromium plating solution of Sample 4 was used and the Fe content in the chromium plating layer was controlled to 15.0% by mass, regardless of the boron content in the chromium plating layer, A blackish chrome plating layer was obtained.

試料3の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を7.0質量%に制御した場合、ホウ素量を0.3質量%以下にすることによってやや黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られた。   When the trivalent chromium plating solution of Sample 3 is used and the Fe content in the chromium plating layer is controlled to 7.0% by mass, the tint is slightly blackish by controlling the boron content to 0.3% by mass or less. A chromium plating layer was obtained.

これに対し、試料2の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を2.0質量%に低減した場合、ホウ素量を0.3質量%以下に制御すると、やや黒味を帯びた色調のクロムめっき層が得られ、さらにホウ素量を0.1質量%以下に制御すると、六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層とほぼ同じ色調を有するクロムめっき層が得られた。また、試料1の三価クロムめっき液を用い、クロムめっき層中のFe含有量を0.2質量%に低減し、ホウ素量を0.3質量%以下に制御した場合も同様の結果が得られた。クロムめっき層中のFe含有量を0.2質量%に低減し、ホウ素量を0.1質量%以下に制御すると、六価クロムめっき液から得られるクロムめっき層とほとんど区別のつかない色調を有するクロムめっき層が得られた。   On the other hand, when the trivalent chromium plating solution of Sample 2 was used and the Fe content in the chromium plating layer was reduced to 2.0 mass%, the boron content was controlled to 0.3 mass% or less, so that it was slightly blackish When the boron content was controlled to 0.1% by mass or less, a chromium plating layer having almost the same color tone as the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution was obtained. . Similar results were obtained when the trivalent chromium plating solution of Sample 1 was used, the Fe content in the chromium plating layer was reduced to 0.2% by mass, and the boron content was controlled to 0.3% by mass or less. It was. When the Fe content in the chromium plating layer is reduced to 0.2% by mass and the boron content is controlled to 0.1% by mass or less, the color tone is almost indistinguishable from the chromium plating layer obtained from the hexavalent chromium plating solution. The chromium plating layer which has was obtained.

したがって、六価クロムを用いたときと同程度の色調を兼ね備えた三価クロムめっき層を得るためには、三価クロムめっき層中のFe量を2.0質量%以下に抑制するとともに、ホウ素量を0.1質量%以下に低減すれば良いことが分かる。なお、色調に関する限り、クロムめっき層中のFe含有量およびホウ素含有量は少ないほど、良好な特性が得られる。   Therefore, in order to obtain a trivalent chromium plating layer having the same color tone as when hexavalent chromium is used, the amount of Fe in the trivalent chromium plating layer is suppressed to 2.0% by mass or less and boron is added. It can be seen that the amount may be reduced to 0.1% by mass or less. As far as the color tone is concerned, the smaller the Fe content and the boron content in the chromium plating layer, the better the characteristics.

(実験例3)
本実験例では、クロムめっき層の厚さにより、加熱前後のクラックの発生状況およびクロムめっき層の色調がどのように変化するかを調べた。
(Experimental example 3)
In this experimental example, it was investigated how the cracking state before and after heating and the color tone of the chromium plating layer change depending on the thickness of the chromium plating layer.

具体的には、実験例1の試料1の三価クロムめっき液を用い、前述した実験例1と同様にしてクロムめっき層を形成した。クロムめっき層の厚さは、使用するめっき材料のサイズなどに応じてめっき時間を適切に制御することによって調整できる。本実験例では、めっき時間を0.3〜5分間の範囲で変化させることにより、クロムめっき層の厚さを0.1〜1.5μmまで変えた。   Specifically, using the trivalent chromium plating solution of Sample 1 of Experimental Example 1, a chromium plating layer was formed in the same manner as in Experimental Example 1 described above. The thickness of the chromium plating layer can be adjusted by appropriately controlling the plating time according to the size of the plating material used. In this experimental example, the thickness of the chromium plating layer was changed to 0.1 to 1.5 μm by changing the plating time in the range of 0.3 to 5 minutes.

このようにして得られた各試料について、以下の方法によってめっき直後(加熱前)に観察されるクラックの発生状況を測定し、下記基準で評価した。さらに、前述した方法にしたがって、めっき直後のクロムめっき層の色調を測定し、評価した。   About each sample obtained in this way, the generation | occurrence | production condition of the crack observed immediately after plating (before heating) was measured with the following method, and the following reference | standard evaluated. Furthermore, according to the method mentioned above, the color tone of the chromium plating layer immediately after plating was measured and evaluated.

次に、上記の各試料を大気炉に設置し、400℃×8時間の条件で加熱した後、加熱後におけるクラックの発生状況を、めっき直後に観察されるクラックの発生状況を調べたときと同じ測定方法および評価基準で調べた。   Next, after each sample was placed in an atmospheric furnace and heated under the conditions of 400 ° C. × 8 hours, the occurrence of cracks after heating was examined when the occurrence of cracks observed immediately after plating was examined. The same measurement method and evaluation criteria were used.

<クラックの発生状況>
測定方法:光学顕微鏡(倍率400倍)を用い、クロムめっき層表面(約10mm×10mm)に発生するクラックを観察する。
<The occurrence of cracks>
Measurement method: Using an optical microscope (magnification 400 times), a crack generated on the surface of the chromium plating layer (about 10 mm × 10 mm) is observed.

評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎: クラックの発生なし。
○:不連続なクラックが、わずかに観察される。
△:やや連続したクラックが、少し発生する。
×: 連続的なクラックが多数発生している。
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: No cracks are generated.
○: Discontinuous cracks are slightly observed.
Δ: Slightly continuous cracks occur.
X: Many continuous cracks are generated.

クラックの発生状況を表6にまとめて示す。また、めっき直後のクロムめっき層の色調を表7に示す。   Table 6 summarizes the occurrence of cracks. Table 7 shows the color tone of the chromium plating layer immediately after plating.

表6に示すように、クロムめっき層の厚さが大きくなり、クロムめっき層中のホウ素含有量が上昇すると、クラックが発生しやすくなることが分かる。   As shown in Table 6, when the thickness of the chromium plating layer is increased and the boron content in the chromium plating layer is increased, it is understood that cracks are likely to occur.

例えば、加熱前(めっき直後)の実験結果を見ると、クロムめっき層の厚さが0.1〜0.3μmの範囲内では、クロムめっき層中のホウ素含有量を1.5質量%まで高めても、クラックはほとんど発生しなかった。クロムめっき層の厚さが0.5μm以上と大きくなるにつれてクラックは発生しやすくなり、クロムめっき層の厚さが1.5μmの場合、クロムめっき層のホウ素含有量にかかわらず、クラックが発生した。   For example, looking at the experimental results before heating (immediately after plating), the boron content in the chromium plating layer is increased to 1.5% by mass when the thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.1 to 0.3 μm. However, almost no cracks occurred. Cracks are likely to occur as the thickness of the chromium plating layer increases to 0.5 μm or more. When the thickness of the chromium plating layer is 1.5 μm, cracks occurred regardless of the boron content of the chromium plating layer. .

一方、400℃で8時間の加熱処理を行ったときは、加熱前のときに比べてクラックがより発生しやすくなる傾向が見られた。具体的には、クロムめっき層の厚さが0.1〜0.7μmの範囲であっても、クロムめっき層中のホウ素含有量が0.05〜0.3質量%に制御しなければクラックの発生を有効に防止することができなかった。さらに好ましいホウ素含有量は0.05〜0.2質量%である。なお、クロムめっき層の厚さが0.7μmを超えるとクラックが発生しやすくなり、クロムめっき層の厚さが1.5μmでは、クロムめっき層中のホウ素含有量にかかわらず、クラックが発生した。   On the other hand, when the heat treatment was performed at 400 ° C. for 8 hours, there was a tendency that cracks were more likely to occur than before the heating. Specifically, even if the thickness of the chromium plating layer is in the range of 0.1 to 0.7 μm, if the boron content in the chromium plating layer is not controlled to 0.05 to 0.3% by mass, it is cracked. It was not possible to effectively prevent the occurrence of. A more preferable boron content is 0.05 to 0.2% by mass. In addition, when the thickness of the chromium plating layer exceeds 0.7 μm, cracks are likely to occur. When the thickness of the chromium plating layer is 1.5 μm, cracks occurred regardless of the boron content in the chromium plating layer. .

これらの実験結果を考慮すれば、加熱前後におけるクラックの発生を有効に防止するためには、クロムめっき層の厚さを0.7μm以下とし、さらにクロムめっき層中のホウ素含有量を0.05〜0.3質量%の範囲に制御すれば良いことが分かる。   Considering these experimental results, in order to effectively prevent the occurrence of cracks before and after heating, the thickness of the chromium plating layer is set to 0.7 μm or less, and the boron content in the chromium plating layer is set to 0.05 μm. It can be seen that it should be controlled in the range of ~ 0.3% by mass.

次に、クロムめっき層のホウ素含有量が0.05質量%と0.1質量%の試料について、クロムめっき層の厚さを0.05μmから0.7μmの範囲で変化させ、加熱による変色の程度の評価を行った。   Next, for samples having a boron content of 0.05% by mass and 0.1% by mass in the chromium plating layer, the thickness of the chromium plating layer was changed in the range of 0.05 μm to 0.7 μm, and the discoloration caused by heating was changed. The degree of evaluation was performed.

<熱変色の程度>
測定方法:分光式色差計(東京電色カラーアナライザー製TC−1800MK−II)を用い、CIE1976に記載の方法に基づいて、加熱前後のL*値、a*値、およびb*値を、それぞれ、測定する。加熱前の値を、それぞれ、L0*値、a0*値、およびb0*値とし、加熱後の値を、それぞれ、L1*値、a1*値、およびb1*値とし、以下のようにして、加熱後の色差ΔE*値を測定する。
<Degree of thermal discoloration>
Measuring method: Using a spectroscopic color difference meter (TC-1800MK-II manufactured by Tokyo Denshoku Color Analyzer), based on the method described in CIE 1976, L * value, a * value, and b * value before and after heating were ,taking measurement. The values before heating are L 0 * values, a 0 * values, and b 0 * values, respectively, and the values after heating are L 1 * values, a 1 * values, and b 1 * values, respectively. The color difference ΔE * value after heating is measured as follows.

評価基準(◎〜△を本発明例とする)
◎:ΔE*値<1
○:1≦ΔE*値<3
△:3≦ΔE*値<4
×: 4≦ΔE*値
Evaluation criteria (◎ to Δ are examples of the present invention)
A: ΔE * value <1
○: 1 ≦ ΔE * value <3
Δ: 3 ≦ ΔE * value <4
×: 4 ≦ ΔE * value

表7から明らかなように、クロムめっき層の厚さ(μm)を0.2μm以上にした場合、加熱前後の色調の変化が小さく、0.3μm以上にした場合、ほとんど色調が変化しないことが分かった。   As is clear from Table 7, when the thickness (μm) of the chromium plating layer is 0.2 μm or more, the change in color tone before and after heating is small, and when it is 0.3 μm or more, the color tone hardly changes. I understood.

本発明は、エンジンを備えた自動二輪車や全天候型四輪車両などの車両、エンジンを備えた船舶、飛行機などの輸送機器に幅広く用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in vehicles such as motorcycles equipped with engines and all-weather four-wheeled vehicles, ships equipped with engines, and transportation equipment such as airplanes.

本発明によるエンジン用部品の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the components for engines by this invention. (a)は、三価クロムを用いて形成されたクロムめっき層のX線回折法による分析結果を示す図であり、(b)は、六価クロムを用いて形成されたクロムめっき層のX線回折法による分析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the analysis result by the X ray diffraction method of the chromium plating layer formed using trivalent chromium, (b) is X of the chromium plating layer formed using hexavalent chromium. It is a figure which shows the analysis result by a line diffraction method. 加熱により、クロムめっき層と下地めっき層との界面近傍に「C−S濃化層」または「C−S−Ni濃化層」が生成する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a "CS concentrated layer" or a "C-S-Ni concentrated layer" produces | generates in the interface vicinity of a chromium plating layer and a base plating layer by heating. (a)は、クロムめっき層の厚さを大きくすることによってクロムめっき層の変色を防止できることを説明するための模式図であり、(b)は、従来のクロム−ニッケルめっき層の一部を模式的に説明する図である。(A) is a schematic diagram for demonstrating that discoloration of a chromium plating layer can be prevented by enlarging the thickness of a chromium plating layer, (b) is a part of conventional chromium-nickel plating layer. It is a figure explaining typically. 本発明のエンジン用部品が用いられる自動二輪車の側面図である。1 is a side view of a motorcycle in which an engine component of the present invention is used. (a)は、エンジンに直接、接続される排気管の部分を模式的に示す図であり、(b)は、排気管の触媒収納部の断面を模式的に示す図であり、(c)はマニホールド部の断面を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the part of the exhaust pipe connected directly to an engine, (b) is a figure which shows the cross section of the catalyst accommodating part of an exhaust pipe typically, (c) FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a manifold portion. 本発明に用いられるクロムめっき装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the chromium plating apparatus used for this invention. (a)は、金属基材の湾曲部分と電極との距離が最も短くなるように配置されている状態を模式的に示す図であり、(b)は、金属基材の湾曲部分と電極との距離が長くなるように配置されている状態を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the state arrange | positioned so that the distance of the curved part of a metal base material and an electrode may become the shortest, (b) is a curved part and electrode of a metal base material. It is a figure which shows typically the state arrange | positioned so that distance may become long. 自動二輪車の外観を示す側面図である。1 is a side view showing the appearance of a motorcycle.

符号の説明Explanation of symbols

30、201 エンジン
4、4a、202 排気管
203 シリンダー
204 シリンダーヘッド
205 ヘッドカバー
1 金属基材
2 下地めっき層
3 クロムめっき層
5 金属管
6 通路
7 サイレンサー部分
8 触媒
9 屈曲部
9a 凸状表面部分
9b 内側面
10 めっき層
11 クロムめっき槽
12 ポンプ
13 ろ過器
14 調整バルブ
15 流量計
16 イオン交換装置
17 金属基材
18 不溶性陽極
19 直流電源
20 クロムめっき装置
21 連結部分
22 触媒収納部
23 他の排気管
24 管路
100、200自動二輪車
30, 201 Engine 4, 4a, 202 Exhaust pipe 203 Cylinder 204 Cylinder head 205 Head cover 1 Metal substrate 2 Base plating layer 3 Chrome plating layer 5 Metal pipe 6 Passage 7 Silencer part 8 Catalyst 9 Bending part 9a Convex surface part 9b Inside Side surface 10 Plating layer 11 Chromium plating tank 12 Pump 13 Filter 14 Adjustment valve 15 Flow meter 16 Ion exchange device 17 Metal substrate 18 Insoluble anode 19 DC power source 20 Chromium plating device 21 Connection portion 22 Catalyst housing portion 23 Other exhaust pipe 24 Pipeline 100, 200 motorcycle

Claims (15)

金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を覆っており、三価クロムめっき液によって形成されたクロムめっき層とを備えたエンジン用部品であって、
前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.3質量%以下であり、前記クロムめっき層の厚さは0.7μm以下であるエンジン用部品。
An engine component comprising a metal base material and a chromium plating layer that covers at least a part of the surface of the metal base material and is formed of a trivalent chromium plating solution,
Content of the boron contained in the said chromium plating layer is 0.05 mass% or more and 0.3 mass% or less, and the thickness of the said chromium plating layer is 0.7 micrometer or less.
前記クロムめっき層に含まれるホウ素の含有量は0.05質量%以上0.1質量%以下である請求項1に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 1, wherein a content of boron contained in the chromium plating layer is 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less. 前記クロムめっき層に含まれる鉄の含有量は2質量%以下である請求項2に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 2, wherein the content of iron contained in the chromium plating layer is 2% by mass or less. 前記クロムめっき層は、前記金属基材表面の350℃以上の温度に加熱される領域を覆っている請求項3に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 3, wherein the chromium plating layer covers a region heated to a temperature of 350 ° C. or higher on the surface of the metal substrate. 前記金属基材表面と前記クロムめっき層との間に設けられた下地めっき層をさらに備え、
前記クロムめっき層は前記350℃以上の温度に加熱される領域において、0.2μm以上0.7μm以下の厚さを有する請求項4に記載のエンジン用部品。
A base plating layer provided between the metal substrate surface and the chromium plating layer;
The engine component according to claim 4, wherein the chromium plating layer has a thickness of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less in the region heated to a temperature of 350 ° C. or more.
前記下地めっき層はCおよびSの少なくとも一方を含む、請求項5に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 5, wherein the base plating layer includes at least one of C and S. 前記下地めっき層はさらにNiを含む、請求項6に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 6, wherein the base plating layer further contains Ni. 前記下地めっき層は、前記クロムめっき層を構成するCrよりも硬度が低い金属から形成されている、請求項5に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 5, wherein the base plating layer is formed of a metal having a lower hardness than Cr constituting the chromium plating layer. 前記下地めっき層はNiめっきから形成されている、請求項5に記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 5, wherein the base plating layer is formed of Ni plating. 前記クロムめっき層の色調は、CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)1976で測定されるL*値が68以上80以下の範囲内にある、請求項3から9のいずれかに記載のエンジン用部品。   The engine component according to any one of claims 3 to 9, wherein the color tone of the chrome plating layer has an L * value measured by CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) 1976 in a range of 68 to 80. . 前記金属基材は、Fe、Al、Zn、またはMgを主成分とする材料から構成されている、請求項5から10のいずれかに記載のエンジン用部品。   The engine component according to any one of claims 5 to 10, wherein the metal substrate is made of a material mainly composed of Fe, Al, Zn, or Mg. 前記金属基材は、エンジンからの排気ガスが通過する通路を規定する金属管である、請求項1から11のいずれかに記載のエンジン用部品。   The engine component according to claim 1, wherein the metal base is a metal pipe that defines a passage through which exhaust gas from the engine passes. 請求項1から11のいずれかに記載のエンジン用部品を備えたエンジン。   An engine comprising the engine component according to any one of claims 1 to 11. 請求項12に記載のエンジン用部品を備えた輸送機器。   A transportation device comprising the engine component according to claim 12. 請求項13に記載のエンジンを備えた輸送機器。   A transportation device comprising the engine according to claim 13.
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