WO2023112630A1 - 摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法 - Google Patents

摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法 Download PDF

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昂希 柿沼
宏光 宍戸
卓真 北原
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サンデン株式会社
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents

Definitions

  • this electroless Ni-P plating film tends to have a relatively smooth and uniform film thickness without any unevenness on the surface. Therefore, even if lubricating oil or the like is applied to the film surface, the retention of the oil film is low. Problems such as the occurrence of seizure between sliding members have arisen.
  • heat treatment at 300° C. to 400° C. is known as a method for further increasing the hardness of the electroless Ni—P plating film.
  • heat treatment at a temperature exceeding 200° C. is not practical due to dimensional change and strength reduction of the member.
  • Patent Document 1 A non-heat-treated layer containing Ni crystallites of a predetermined size and 1.0% by mass or more and 2.0% by mass or less of phosphorus on the surface of a base material made of an aluminum alloy.
  • a sliding member for a compressor on which an electroless nickel plating layer is formed is adopted.
  • Step 3 The electroless Ni—P plating film obtained in Step 2 is subjected to heat treatment in the atmosphere at 140° C. to 200° C. for 0.5 to 3 hours, and the material of the plated member is aluminum or aluminum. In the case of an alloy, the metal bond between Al-Ni is strengthened to improve the adhesion between the surface of the member to be plated and the electroless Ni-P plating film, and the surface has a fine uneven shape. and an electroless Ni—P plating film having a Vickers hardness of 600 HV or more.
  • the lubricity in a poor lubrication environment is improved, and the electroless Ni provided on the surface of the sliding member and the member It is possible to provide an electroless Ni—P plating film for sliding members which improves the wear resistance of the -P plating film and the seizure resistance between sliding members, and a method for producing the same.
  • the electroless Ni-P plating film according to the present application has a maximum surface height (Sz) of 0.5 ⁇ m or more and a core space volume (Vvc) of 2000 ⁇ m 3
  • the spatial volume (Vvv) of the protruding valley is 300 ⁇ m 3 or more
  • the root mean square slope (Sdq) is 40 ⁇ m/mm or more
  • the arithmetic mean curve (Spc) of the peak point is 300 mm ⁇ 1 or more.
  • the maximum height, the spatial volume of the core portion, the spatial volume of the protruded valley portion, the root mean square slope, and the arithmetic mean curve of the peak point are parameters indicating surface roughness defined by ISO25178. If any one or more of the maximum height, the spatial volume of the core portion, the spatial volume of the protruding valley portion, the root mean square slope, and the arithmetic mean curvature of the peak point is less than each of the above numerical values, the film surface will be minute. When the surface of the electroless Ni-P plating film is applied with lubricating oil or the like due to excessively small unevenness, the retention of the oil film composed of the oil component becomes low, and the lubricity tends to decrease in a poor lubrication environment.
  • the film is applied only to the surface of one sliding member, and the surface of the other sliding member is applied with a plating film such as electroless Sn plating as a solid lubricating component (for example, in a scroll compressor, "
  • a plating film such as electroless Sn plating as a solid lubricating component
  • the solid lubricating component is the electroless Ni-P Since it becomes difficult to transfer to the surface unevenness of the plating film, the lubricity tends to decrease in an environment with poor lubrication.
  • the amount of wear of the electroless Ni-P plating film applied to the surface of the sliding member tends to increase. I don't like it.
  • the coating is applied only to the surface of one sliding member, the coating is applied to the surface of the other sliding member to which the coating is not applied (for example, in a scroll compressor, the surface of the "orbiting scroll"). This is not preferable because there is a risk of damaging the surface of the "fixed scroll" when the electroless Ni—P plating film is applied only to the surface.
  • electroless Ni-P plating solution for example, SEK- 670 etc.
  • This new electroless Ni--P plating solution and the old solution used for the electroless plating treatment are mixed at a predetermined ratio to prepare a partially regenerated electroless Ni--P plating solution.
  • the old electroless Ni—P plating solution refers to a used solution obtained by subjecting a substrate such as aluminum to electroless plating treatment at a predetermined bath ratio and bath temperature.
  • the new solution is 50% by weight when the new solution that is not used and the old solution used for the electroless plating treatment are taken as 100% by mass. It is preferably a mixture of 20% to 50% by mass of the old solution and 80% by mass to 80% by mass. In this mixing ratio, if the new solution is less than 50% by mass or the old solution is more than 50% by mass, the reaction speed of electroless plating (the deposition speed of the metal component forming the film) will decrease and the appearance will be good. Electroless Ni—P coatings tend not to be obtained either, which is not preferred.
  • Step 2 Electroless plating is performed on the member to be plated using the electroless Ni-P plating solution prepared in step 1, and the surface has fine irregularities and the phosphorus content is 2 mass. % to 9% by mass of electroless Ni—P plating film is obtained.
  • electroless Ni—P plating solution prepared by an electroless Ni—P plating solution (SEK-670 manufactured by Nippon Kanigen Co., Ltd.) in which the concentration of nickel sulfate was adjusted to 24.7 g/L was prepared (“unused electroless Ni—P Plating solution (new solution)”).
  • This electroless Ni-P plating solution is subjected to electroless Ni-P plating treatment for 1 hour on an aluminum substrate under the conditions of pH 4.5 and bath temperature 90 ° C., and "used electroless Ni-P plating Liquid (old liquid)" was obtained.
  • FIG. 1(A) shows an optical microscope image of the film surface measured with the laser microscope equipped with the white light interferometer.
  • the comparative example differs from the example only in that an electroless Ni-P plating film was formed on the surface of the orbiting scroll using only "unused electroless Ni-P plating solution (new solution)". Therefore, the description of the test and evaluation methods is omitted.
  • the evaluation results and optical microscope observation image of this comparative example are shown in Table 1 and FIG. 1(B), respectively.
  • the electroless Ni-P plating film and its manufacturing method according to the present application can be used as a metal film to be applied to the surface of a sliding member in a compressor, which is a main part of a vehicle air conditioner, and its manufacturing method.
  • a metal film to be applied to the surface of a sliding member in a compressor, which is a main part of a vehicle air conditioner, and its manufacturing method.
  • it can be suitably used when the material of the sliding member is aluminum or an aluminum alloy.

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Abstract

【課題】本件出願に係る発明は、摺動部材の寸法安定性及び強度を維持しながら、貧潤滑環境下での潤滑性を良好なものとし、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とを改善した、摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】この課題を達成するために、本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、表面に所定の大きさの微小な凹凸形状を有し、ビッカース硬度が６００ＨＶ以上である摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法を採用する。

Description

摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法
　本件出願は、表面に微小な凹凸を有する摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法に関する。
　車両用空調機の要部である圧縮機として、ベーン式コンプレッサーやスクロール式コンプレッサー等が知られている。これらは内部に摺動部材を備えており、例えば、スクロール式コンプレッサーは、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる固定スクロール及び旋回スクロール（それぞれが摺動部材に相当）による渦巻形状の部材と、これを外側から覆って保持する金属部材とから構成されている。このような摺動部材は、コンプレッサーを稼働したときに互いに摺動して部材表面が摩耗するため、少なくとも何れか一方の表面（例えば、固定スクロール及び／又は旋回スクロールの表面）に硬質な無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜等が施されている。
　しかし、この無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、表面に凹凸が生じることなく比較的滑らかで均一な膜厚となる傾向が高い。そのため、皮膜表面に潤滑油等を施していても、その油膜の保持性が低く、圧縮機を稼働し続けて貧潤滑環境下となった場合における、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の異常摩耗や摺動部材同士の焼付きの発生等が問題となっている。また、従来、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の硬度を更に上げる方法として、３００℃～４００℃の熱処理が知られているが、固定スクロール及び旋回スクロールのように材質がアルミニウム又はアルミニウム合金等であると、部材の寸法変化や強度低下から２００℃を超える温度での熱処理は実用的でない。
　このような摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性及び靭性を改善するため、次のような方法が提案されている。特許文献１では、「アルミニウム合金からなる母材の表面に、所定の大きさのＮｉの結晶子と、１．０質量％以上２．０質量％以下のリンとを含み、非熱処理層である無電解ニッケルめっき層が形成された圧縮機用の摺動部材」を採用している。
特開２０１９－６０２５９号公報
　しかし、この特許文献１の摺動部材であっても、上述の摺動部材同士の焼付きの問題はいまだ発生するおそれがあり、市場要求を十分に満たすものではなかった。
　以上のことから理解できるように、当業者間では、摺動部材の寸法安定性及び強度を維持しながら、貧潤滑環境下での潤滑性を良好なものとし、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とを改善した、摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の提供が求められてきた。
　そこで、本件発明者は、鋭意研究の結果、以下の発明に想到し、上述の課題を解決するに至った。
Ａ．本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、摺動部材用のものであって、表面に最大高さ（Ｓｚ）が０．５μｍ以上、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が２０００μｍ３以上、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が３００μｍ３以上、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が４０μｍ／ｍｍ以上、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が３００ｍｍ－１以上の微小な凹凸形状を有し、当該微小な凹凸は、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面に油成分を施した場合には、当該油成分からなる油膜の保持性を向上させるものであり、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を一方の摺動部材の表面のみに施して他方の摺動部材の表面には固体潤滑成分としてのめっき皮膜を施した場合には、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面への当該固体潤滑成分の移着性を向上させるものであり、ビッカース硬度が６００ＨＶ以上であることを特徴とする。
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、リンの含有量が２質量％～９質量％であることが好ましい。
Ｂ．本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法は、摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための方法であって、以下の工程１～工程３を備えることを特徴とする。
工程１：　部分建浴しながら継続使用するための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液であって、リンの含有量が２質量％～９質量％の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用意する。
工程２：　被めっき部材に対して、工程１で用意した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用いて無電解めっき処理を行い、表面に微小な凹凸形状を有し、且つリンの含有量が２質量％～９質量％である無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
工程３：　工程２で得た無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜に対して、大気中で１４０℃～２００℃、０．５時間～３時間の熱処理を行い、当該被めっき部材の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合には、Ａｌ－Ｎｉ間の金属結合をより強固にして当該被めっき部材の表面と当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜との密着性を向上させ、表面に微小な凹凸形状を有し、且つビッカース硬度が６００ＨＶ以上の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
　前記工程１の部分建浴は、未使用の新液と、無電解めっき処理に使用した旧液とを、新液と旧液との合計を１００質量％としたときに新液を５０質量％～８０質量％、旧液を２０質量％～５０質量％の割合で混合したものであることが好ましい。
　本件出願に係る発明によれば、摺動部材の寸法安定性及び強度を維持しながら、貧潤滑環境下での潤滑性を良好なものとし、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とを改善した摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法を提供することができる。
（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例及び比較例の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の光学顕微鏡像である。
　以下に、図１を参照して、本件出願に係る摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法の一実施形態を説明する。
Ａ．本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、摺動部材用のものであって、表面に所定の大きさの微小な凹凸を有し、ビッカース硬度が６００ＨＶ以上のものである。当該皮膜は、この表面凹凸を有することにより、皮膜表面に潤滑油等を施した際に、油膜の保持性が向上し、貧潤滑環境下での潤滑性が良好になる。また、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を一方の摺動部材の表面のみに施して他方の摺動部材の表面には固体潤滑成分として無電解Ｓｎめっき等のめっき皮膜を施した場合にも、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面への当該固体潤滑成分（例えば、無電解Ｓｎめっき皮膜を構成するＳｎ又はＳｎ合金等）の移着性が向上し、貧潤滑環境下での潤滑性が良好になる。その結果、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性が向上し、摺動部材同士の耐焼付き性が改善される。そして、当該皮膜のビッカース硬度が６００ＨＶ以上であることにより、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とが良好なものとなる。
Ａ－１．無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の組成
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、２質量％～９質量％のリン（Ｐ）を含有するものである。この皮膜におけるリンの含有量が２質量％未満であると、被めっき部材の表面に対する皮膜の密着性が低下する傾向にあるため、好ましくない。一方、リンの含有量が９質量％を超えると、ニッケルの含有量が少なくなり、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の硬度が低下する傾向にあるため、好ましくない。そして、この無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、更に被めっき部材に対する密着性を向上させるために、４質量％～９質量％のリンを含有することが、より好ましい。
Ａ－２．無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面形状及び特性
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、表面に最大高さ（Ｓｚ）が０．５μｍ以上、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が２０００μｍ３以上、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が３００μｍ３以上、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が４０μｍ／ｍｍ以上、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が３００ｍｍ－１以上の微小な凹凸形状を有する。ここで、最大高さ、コア部の空間容積、突出谷部の空間容積、二乗平均平方根傾斜及び山頂点の算術平均曲とは、ＩＳＯ２５１７８で規定する面粗さを示すパラメータである。これらの最大高さ、コア部の空間容積、突出谷部の空間容積、二乗平均平方根傾斜及び山頂点の算術平均曲の何れか一つ以上が上述の各数値未満であると、皮膜表面の微小凹凸が小さくなりすぎて、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面に潤滑油等を施した際に当該油成分からなる油膜の保持性が低くなり、貧潤滑環境下での潤滑性が低下する傾向にある。また、一方の摺動部材の表面のみに当該皮膜を施し、他方の摺動部材の表面には固体潤滑成分として無電解Ｓｎめっき等のめっき皮膜を施した場合（例えば、スクロール式コンプレッサーにおいて、「旋回スクロール」の表面にのみ当該無電解Ｎｉ－Ｐ皮膜を施し、「固定スクロール」の表面には通常の無電解Ｓｎめっき等を施した場合）において、当該固体潤滑成分が当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面凹凸に移着し難くなるため、貧潤滑環境下での潤滑性が低下する傾向にある。その結果、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とが低下する傾向にあるため好ましくない。なお、これらの各パラメータの上限に、特段の制限はない。しかし、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜表面の凹凸が大きすぎると、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる摺動部材用基材自体の表面粗さを超えてしまい製品の外観が不良となる傾向にあるため好ましくない。また、摺動部材を内蔵するコンプレッサー等を例えば５０００ｒｐｍ以上の回転数で稼働させたときに、当該摺動部材の表面に施した無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の摩耗量が増加する傾向にあるため好ましくない。そして、一方の摺動部材の表面のみに当該皮膜を施した態様においては、当該皮膜が、当該皮膜を施していない他方の摺動部材の表面（例えば、スクロール式コンプレッサーにおいて、「旋回スクロール」の表面にのみ当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を施した場合における「固定スクロール」の表面）を傷付けるおそれがあるため、好ましくない。そのため、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面における微小凹凸の大きさは、最大高さ（Ｓｚ）が２．０μｍ以下、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が１００００μｍ３以下、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が２０００μｍ３以下、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が２００μｍ／ｍｍ以下、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が３０００ｍｍ－１以下であることが好ましい。そして、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面における微小凹凸の大きさは、更に当該皮膜の摩耗量を低減させると共に、当該皮膜を施していない他方の摺動部材の表面を傷つけることを抑制するために、最大高さ（Ｓｚ）が１．５μｍ以下、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が７０００μｍ３以下、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が１５００μｍ３以下、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が１５０μｍ／ｍｍ以下、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が２０００ｍｍ－１以下であることが、より好ましい。
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は、ＪＩＳ－Ｚ２２４－１で規定する試験荷重ＨＶ０．０３において、ビッカース硬度が６００ＨＶ以上のものである。このビッカース硬度が６００ＨＶ未満であると、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とが低下する傾向にあるため、好ましくない。ここで、この皮膜のビッカース硬度の上限に、特段の制限はない。しかし、この無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜のビッカース硬度が大きすぎると、一方の摺動部材の表面のみに当該皮膜を施した態様において、摺動部材を内蔵するコンプレッサー等を稼働させたときに、当該皮膜が、当該皮膜を施していない他方の摺動部材の表面（例えば、スクロール式コンプレッサーにおいて、「旋回スクロール」の表面にのみ当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を施した場合における「固定スクロール」の表面）を傷付けるおそれがあるため、好ましくない。そのため、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜のビッカース硬度は、ＪＩＳ－Ｚ２２４－１で規定する試験荷重ＨＶ０．０３において、８００ＨＶ以下であることが好ましい。
Ｂ．本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法は、摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための方法であって、以下の工程１～工程３を備えるものである。
工程１：　部分建浴しながら継続使用するための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液であって、リンの含有量が２質量％～９質量％の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用意する。
　この工程１では、まず、リンの含有量が２質量％～９質量％の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための「無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（例えば、日本カニゼン株式会社製のＳＥＫ－６７０等）」を用意する。この無電解Ｎｉ－Ｐめっき液の新液と、無電解めっき処理に使用した旧液とを、所定の割合で混合して部分建浴した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を調整する。ここで、無電解Ｎｉ－Ｐめっき液の旧液とは、アルミニウム等の基板に所定の浴比及び浴温で無電解めっき処理を行った使用済みのものをいう。
　また、上述の「無電解Ｎｉ－Ｐめっき液」について、「建浴直後」から通常の方法で使用した後の「無電解めっき液交換直前」までの当該めっき液の含有成分をキャピラリー電気泳動法等により分析すると、当該めっき液が一般的な還元剤である次亜リン酸塩（例えば、次亜リン酸ナトリウム）を含有する場合には、副生成物である亜リン酸塩の濃度が増加する傾向にあることがわかる。そのため、上述の「部分建浴しながら継続使用するための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液」においては、めっき液中に還元剤として機能しない亜リン酸塩が微量混在した状態が保たれ、亜リン酸塩由来のリンが当該皮膜中に偏析して金属成分の析出時に皮膜成長の核となり、当該皮膜の表面に微小な凹凸ができるとも考えられる。
　そして、前記工程１の部分建浴は、未使用の新液と、無電解めっき処理に使用した旧液とを、新液と旧液との合計を１００質量％としたときに新液を５０質量％～８０質量％、旧液を２０質量％～５０質量％の割合で混合したものであることが好ましい。この混合割合において、新液が５０質量％未満又は旧液が５０質量％を超えると、無電解めっきの反応速度（皮膜を形成する金属成分の析出速度）が低下すると共に、良好な外観を有する無電解Ｎｉ－Ｐ皮膜も得られない傾向にあるため、好ましくない。一方、旧液が２０質量％未満又は新液が８０質量％を超えると、無電解めっき処理を行った際に皮膜の表面に所定の大きさの微小な凹凸が形成されず、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面に潤滑油等を施した際に当該油成分からなる油膜の保持性が低くなり、貧潤滑環境下での潤滑性が低下する傾向にある。また、一方の摺動部材の表面のみに当該皮膜を施し、他方の摺動部材の表面には固体潤滑成分として無電解Ｓｎめっき等のめっき皮膜を施した場合（例えば、スクロール式コンプレッサーにおいて、「旋回スクロール」の表面にのみ当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を施し、「固定スクロール」の表面には通常の無電解Ｓｎめっき等を施した場合）において、当該固体潤滑成分が無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面凹凸に移着し難くなるため、貧潤滑環境下での潤滑性が低下する傾向にある。その結果、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とが低下する傾向にあるため好ましくない。
工程２：　被めっき部材に対して、工程１で用意した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用いて無電解めっき処理を行い、表面に微小な凹凸形状を有し、且つリンの含有量が２質量％～９質量％である無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
　この工程２では、公知の方法を用いればよく、特段の制限はない。例えば、工程１で得た「部分建浴しながら継続使用するための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液」を所定の温度（例えば、８８℃～９４℃）に保ち、被めっき対象物（例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる摺動部材）を所定時間浸漬し、水洗、乾燥することにより、表面に微小な凹凸形状を有し、且つリンの含有量が２質量％～９質量％である無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得ることができる。なお、被めっき対象物は、無電解Ｎｉ－Ｐめっきの前処理として、公知の方法で脱脂、洗浄等を行うことも好ましい。
工程３：　工程２で得た無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜に対して、大気中で１４０℃～２００℃、０．５時間～３時間の熱処理を行い、当該被めっき部材の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合には、Ａｌ－Ｎｉ間の金属結合をより強固にして当該被めっき部材の表面と当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜との密着性を向上させ、表面に微小な凹凸形状を有し、且つビッカース硬度が６００ＨＶ以上の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
　この工程３は、工程２で得た無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜に対して所定の条件で熱処理を行い、当該皮膜の硬度を向上させるものである。ここで、熱処理の温度が１４０℃より低いか、熱処理時間が０．５時間より短いと、被めっき部材の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合において、Ａｌ－Ｎｉ間の金属結合が十分生じず、当該被めっき部材の表面と当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜との密着性が向上しない傾向にある。また、無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の硬度も向上しない傾向にある。その結果、摺動部材及び当該部材の表面に設ける無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の耐摩耗性と、摺動部材同士の耐焼付き性とが低下する傾向にあるため、好ましくない。一方、熱処理の温度が２００℃より高いか、熱処理の時間が３時間より長いと、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる摺動部材の寸法の変化や部材の強度が低下する等の傾向があり、好ましくない。
　以下に、本件出願に係る実施例を示し、より具体的に説明する。なお、本件出願に係る発明の技術的思想は、以下に述べる実施例等の記載に限定して解釈されるものではない。
（部分建浴した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液の調製）
　実施例では、まず、硫酸ニッケルの濃度を２４．７ｇ／Ｌに調整した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（日本カニゼン株式会社製のＳＥＫ－６７０）を用意した（「未使用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（新液）」に相当）。この無電解Ｎｉ－Ｐめっき液に、ｐＨ４．５、浴温度９０℃の条件で、アルミニウム基板に対して１時間の無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理を行い、「使用済みの無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（旧液）」を得た。次いで、この「使用済みの無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（旧液）」と、上述の「未使用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（新液）」とを、新液と旧液との合計を１００質量％としたときに新液を７０質量％、旧液を３０質量％の割合で混合して「部分建浴した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液」を得た。
（無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の評価）
　次に、上述の方法で調製した「部分建浴した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液」に、ｐＨ４．５、浴温度９０℃の条件で、スクロール式コンプレッサーの部材である「アルミニウムからなる旋回スクロール」を１時間３０分浸漬して無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理を行った後、水洗、乾燥し、大気中で１５０℃、１時間の熱処理をして、「表面に微小凹凸を有する無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を備える旋回スクロール」を得た。ここで、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計で測定したところ、２５μｍだった。
　この「表面に微小凹凸を有する無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜」についてＥＤＳ搭載走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製ＪＳＭ－ＩＴ３００）で測定したリンの含有量と、白色干渉計搭載レーザ顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＫ－Ｘ３０００）で測定した表面凹凸の大きさと、ＨＶ０．０３におけるビッカース硬度とを表１に示す。また、上記白色干渉計搭載レーザ顕微鏡で測定した当該皮膜表面の光学顕微鏡像を図１（Ａ）に示す。
　続いて、「表面に微小凹凸を有する無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を備える旋回スクロール」と、「当該皮膜を有しない固定スクロール」とを用いてスクロール式コンプレッサーを製造し、これを稼働させて摺動部材の耐焼付き性及び無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の摩耗量を評価した。この評価結果を表１に示す。
　なお、表１において、上述の方法で製造したスクロール式コンプレッサーを回転数８０００ｒｐｍにて稼働させた後、回転を停止し、再び回転させるというＯＮ／ＯＦＦ運転のサイクル試験を６０００サイクル行った後、正常に当該コンプレッサーを動作させることができた場合は「耐焼付き性が〇」、旋回スクロールと固定スクロールとが摩擦熱により互いに融着し、当該コンプレッサーが正常に動作しなかった場合は「耐焼付き性が×」として記載した。また、表１において、同サイクル試験を６０００サイクル行った後、旋回スクロールの表面に施した無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の膜厚の摩耗量を上述の膜厚測定と同様の方法で測定した結果を、「摩耗量（μｍ）」として記載した。
比較例
　比較例は、「未使用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき液（新液）」のみを用いて旋回スクロールの表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を形成したことのみが、実施例と異なる。そのため、試験及び評価の方法については、記載を省略する。この比較例の評価結果及び光学顕微鏡観察像を表１及び図１（Ｂ）に各々示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　
＜実施例と比較例との対比＞
　上述の表１及び図１（Ａ）に示す結果によれば、表面に最大高さ（Ｓｚ）が０．５μｍ以上、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が２０００μｍ３以上、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が３００μｍ３以上、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が４０μｍ／ｍｍ以上、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が３００ｍｍ－１以上の微小な凹凸形状を有し、皮膜のビッカース硬度が６００ＨＶ以上である実施例は、スクロール式コンプレッサーを６０００サイクル回転させた後であっても、摺動部材同士の焼付きが発生せず、摺動部材表面に施した無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の摩耗量も少量であった。一方、上述の表１及び図１（Ｂ）に示すとおり、表面凹凸の大きさが上述の各数値未満で比較的平坦な表面を有し、皮膜のビッカース硬度が６００ＨＶ未満の比較例は、スクロール式コンプレッサーを６０００サイクル回転させた後に摺動部材同士の焼付きが発生して正常に動作せず、摺動部材表面に施した無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜は焼付きにより全て消失していた。
　本件出願に係る無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜及びその製造方法は、車両用空調機の要部である圧縮機における摺動部材表面に施すための金属皮膜及びその製造方法として用いることができる。特に、摺動部材の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合に好適に用いることができる。

Claims (4)

  1. 　摺動部材用の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜であって、
    　表面に最大高さ（Ｓｚ）が０．５μｍ以上、コア部の空間容積（Ｖｖｃ）が２０００μｍ３以上、突出谷部の空間容積（Ｖｖｖ）が３００μｍ３以上、二乗平均平方根傾斜（Ｓｄｑ）が４０μｍ／ｍｍ以上、山頂点の算術平均曲（Ｓｐｃ）が３００ｍｍ－１以上の微小な凹凸形状を有し、
    　当該微小な凹凸は、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面に油成分を施した場合には、当該油成分からなる油膜の保持性を向上させるものであり、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を一方の摺動部材の表面のみに施して他方の摺動部材の表面には固体潤滑成分としてのめっき皮膜を施した場合には、当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の表面への当該固体潤滑成分の移着性を向上させるものであり、
    　ビッカース硬度が６００ＨＶ以上であることを特徴とする無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜。
  2. 　リンの含有量が２質量％～９質量％である請求項１に記載の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法であって、
    　以下の工程１～工程３を備えることを特徴とする無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法。
    工程１：　部分建浴しながら継続使用するための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液であって、リンの含有量が２質量％～９質量％の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得るための無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用意する。
    工程２：　被めっき部材に対して、工程１で用意した無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用いて無電解めっき処理を行い、表面に微小な凹凸形状を有し、且つリンの含有量が２質量％～９質量％である無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
    工程３：　工程２で得た無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜に対して、大気中で１４０℃～２００℃、０．５時間～３時間の熱処理を行い、当該被めっき部材の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合には、Ａｌ－Ｎｉ間の金属結合をより強固にして当該被めっき部材の表面と当該無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜との密着性を向上させ、表面に微小な凹凸形状を有し、且つビッカース硬度が６００ＨＶ以上である無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜を得る。
  4. 　前記工程１の部分建浴は、未使用の新液と、無電解めっき処理に使用した旧液とを、新液と旧液との合計を１００質量％としたときに新液を５０質量％～８０質量％、旧液を２０質量％～５０質量％の割合で混合したものである請求項３に記載の無電解Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の製造方法。
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