JPH03267380A - 鋳鉄材料の複合表面処理方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、基地中に黒鉛を膏する鋳鉄鋳物の表面に発生
する赤錆の発生を防止する方法に関するものである。

［従来の技術］ 黒鉛を基地中に存する鋳鉄９例えば焦心可鍛鋳鉄２球状
黒鉛鋳鉄、バーミキュラ鋳鉄、ねずみ鋳鉄などを冷水、
温水用給排水部品へ適用する場合においては、赤水の発
生防止のために、鋳鉄表面上の赤錆の発生を防止する必
要がある。現在は。

錆びない管継手としてステンレス管継手が使用されてい
るが１価格が高く汎用管継手としては使用しにくい、安
価でステンレス並の防錆性能と金属光沢を示す表面処理
方法の開発が望まれている。

今１）−船釣な耐食、耐摩耗性を示す表面処理方法とし
ては、窒化処理や無電解Ｎｉ−Ｐめっき等が知られてい
る。また、ガス用継手には溶融亜鉛めっきが施されてい
る。

鋳鉄表面への窒化処理に関するものとしては。

特開昭Ｅ３４−５０８７号公報が窒化処理層の上に四三
酸化鉄を形成する方法が開示されている。

また、米国特許登録７１−７４Ｅ３６Ｅ３Ｓ／４７号と
して溶融塩電解処理と呼ばれる脱スケール。

脱黒鉛処理方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 表面に黒鉛を有する鋳鉄表面への防錆効果は。

亀裂やピンホールの無い皮膜を金属表面上へ形成するこ
とによって錆の発生を防ぐものであるのに対し、該鋳鉄
表面に黒鉛が存在すると黒鉛に妨害されて該鋳鉄表面上
に表面処理皮膜が完全に形成されず２局部的に露出せる
基地との間に局部電池が構成されることによって赤錆が
生じることを明らかにした。従って、窒化処理や無電解
Ｎｉ−Ｐめっき等は、基地中に黒鉛を有する鋳鉄に対す
る各々単独の処理では防錆を目的とした表面処理法とし
ては完全なものとはいえない。

また、ガス用継手には溶融亜鉛めっきが施されるが、防
錆性能を保証するためにＪＩＳ規格では最低７０μｍ以
上の厚い膜厚を指示している。従って上記ガス用継手は
、めっき処理を施した後に。

ネジ切り加工しているためにネジ部の防錆には効果がな
い。

特公昭６４−５０８７号公報のものは熱処理にて表面に
ソルバイト組織を形成後その上に窒化層及び四三酸化鉄
層を形成する技術であり、フェライト、パーライト、オ
ーステナイトといった基地組織へ適用された表面処理技
術ではなく、また処理表面の黒鉛除去が考慮されてない
ために、黒鉛の妨害による不完全な表面処理皮膜の間に
生成する赤錆を完全に防止することは困難である。

また、米国特許登録７１−７４Ｅ３ｆ３ＢＳ／４７号の
ものは鋳鉄表面の脱黒鉛処理方法として知られているが
、これは鋳鉄のロウ付けの際の慣れ性を改善するための
前処理方法とし°Ｃ利用されており、防錆効果を改善す
るための窒化処理の前処理としての検討はなされていな
い。

さらに、従来の前記各種の表面処理方法では。

例え防錆効果が得られたとしても処理表面の色が黒色も
しくは灰色であり、防錆効果を持ちかつステンレス並の
金属光沢を必要とするものへの適用には無理がある。

本発明の目的は、防錆効果をもち、かつ銀白色の金属光
沢を付与する表面処理方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために本発明においては。

ます、溶融塩電解処理法によって表面処理皮膜の形成を
妨害する鋳鉄表面から約５０μｍ程度の深さまでの表面
に露出した黒鉛を除去した後に耐食。

耐摩耗性向上のために窒化処理９例えば塩浴軟窒化処理
を施し、該鋳鉄表面にＦｅ−Ｎ化合物層を約１〜３０μ
ｍ程度形成する。さらに水蒸気雰囲気中等で熱処理を施
すことによって、該Ｆｅ−Ｎ化合物層表面にＦｅ５Ｏａ
の皮膜を１〜３０μｍ程度形成させる。即ち、溶融塩電
解処理でもって防錆皮膜の形成を妨害する鋳鉄表面上の
黒鉛を除去することによって該鋳鉄表面全体への均一で
完全な防錆皮膜の形成を可能にしたものである。その後
９本処理表面上に銀白色の金属光沢を付与する目的で無
電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を５μｍ〜２０μｍ程度被覆す
る。もちろん、窒化処理皮膜上にＦｅ３０ａの皮膜形成
処理を行うことなくＦｅ−Ｎ化合物層上に無電解Ｎｉ−
Ｐめっき処理を施しても良い。

次に、Ｎｉ　−Ｐの皮膜の密着性を向上させる目的で大
気中で該めっき皮膜の金属光沢が保持される４００℃以
下の温度で熱処理を施す、また大気中で３００″Ｃ以上
の熱処理を行うと該めっき皮膜が酸化されて金属光沢が
無くなり色斑が生じることから、３００℃以上の熱処理
は不活性ガス雰囲気中９例えばＡｒガスやＮ２ガス中で
行う。

［作用コ 基地中に黒鉛を保有する鋳鉄表面への単独の表面処理で
は完全な防錆効果を示さなかったものが。

表面処理皮膜の形成を妨害する鋳鉄表面の黒鉛を除去し
た後に窒化処理及び酸化処理により表面にＦｅａｏ４の
皮膜を形成して完全な防錆効果を発揮させ、さらにその
処理皮膜の上に表面を美麗にする目的で無電解Ｎｉ−Ｐ
めっき皮膜を薄く被覆することを特徴とする本発明の複
合表面処理を施すことによって、優れた防錆効果を示す
とともにその外観は銀白色のステンレス並の金属光沢を
保持できる優れたものである。なお、無電解Ｎｉ−Ｐめ
っき皮膜の厚さが５μｍ以下の被覆では金属光沢を示さ
ず基地の色が該めっき皮膜を通して現れる。

［実施例コ 本発明の表面処理方法の一例として以下の実施例に従っ
て説明する。

本実施例方法は、　（イ）脱黒鉛処理、　（ロ）窒化処
理、　（ハ）表面酸化処理、　（ニ）無電解Ｎｉ−Ｐめ
っき処理、　（ホ）皮膜の安定化熱処理の工程からなる
。以下各工程を詳細に説明する。

（イ）溶融塩電解処理による脱黒鉛処理工程まず、前処
理として試料表面の黒鉛を除去する目的で、水酸化ナト
リウムと中性塩類とからなる浴温度４６０　’Ｃのアル
カリ性酸化還元洛中に該試料を浸漬し、電解処理により
該試料表面を清浄にする。電解手順は（１）該試料を陰
極に保持して還元作用により該試料表面の砂及び酸化皮
膜を除去する。　（２）該試料を陽極に保持して酸化作
用により該試料表面の黒鉛を塩浴剤との反応で除去する
。　（３）前記（２）の工程で該試料表面に生しる酸化
皮膜を該試料を再度陰極に保持することにより還元作用
にて除去する。

その後、空冷及び水冷にて室温まで冷却したのち、約８
０℃の湯にて洗浄する。

（ロ）窒化処理工程 試料表面に耐食性及び耐摩耗性を付与する目的で該試料
を約３５０℃に余熱後、約５８０°Ｃの温度で塩浴軟窒
化処理を約１時間施し表面にＦｅ−Ｎの化合物層を５μ
ｍ〜３０μｍ程度形成する。

（ハ）表面酸化処理工程 前記（ロ）の処理工程が終了後に浴温度約３８０°Ｃの
塩浴中に約１５分程度該試料を浸漬し該試料Ｆｅ−Ｎ化
合物層の表面または化合物層中にＦｅ５０．ＪＩを１μ
ｍ〜３０μｍ程度形成後、水冷にて室温まで冷却したの
ち６０℃の湯にて洗浄後乾燥する。

本酸化処理工程の他に約４００℃の水蒸気雰囲気中での
酸化処理により該Ｆｅ−Ｎ化合物層表面もしくは化合物
層中にＦｅ３０ａ層を形成させても良い。

（ニ）無電解Ｎｉ　−Ｐめっき処理工程試料表面に銀白
色の金属光沢を付与する目的で。

前記（ハ）の工程が完了した試料を脱脂処理、酸洗い処
理等の工程を少なくとも１回以上施して表面を清浄、活
性化したのち該試料表面に無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を
約５μｍ〜２０μｍ程度の膜厚て施す。

膜厚５μｍ以下では基地の色が透けて見えるために金属
光沢を得ることが出来ず、また２０μｍ以上では総合皮
膜厚さが厚くなり使用できない。

（ホ）皮膜の安定化熱処理工程 試料表面のＮｉ　−Ｐめっき皮膜と基地との密着性を向
上させる目的で、前記（ニ）の工程が終了したのち約２
００°Ｃの温度で約１時間大気雰囲気中で熱処理を施す
。

以上のような複合表面処理を施すことにより。

鋳鉄表面に全体で約５０μｍ以下の膜厚で、防錆性能を
もちかつ銀白色の金属光沢ををする表面処理皮膜を形成
することが可能になる。

このように防錆効果を有する表面処理の皮膜厚さを、総
合膜厚で５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下に抑え
ることにより、ネジ加工部などの組合せ精度等が問題に
なる部分への適用が可能になる。

第１図は、上記実施例に従って処理された試料の表面処
理皮膜状況を示したものであるが、鋳鉄表面に露出して
いた黒鉛が除去された跡の穴に表面処理皮膜が侵入して
いる様子を示している。また、皮膜そのものも連続性を
保っている。

第２図は、上記実施例における脱黒鉛処理工程（イ）を
省略した試料における表面処理皮膜の状況を示したもの
であるが、鋳鉄表面に露出している黒鉛の上部には表面
処理皮膜が形成されに＜＜。

黒鉛によって皮膜が不連続６になっている様子を示して
いる。

第３図は、水温１０℃の水道水に１週間浸漬した際の１
２個の試料表面に生じる赤錆の平均発生状況を示したも
のであるが、脱黒鉛処理を施さずに窒化処理及び無電解
Ｎｉ−Ｐめっき処理を施した試料Ａでは、金属光沢は維
持されるものの試料表面に錆が生じたのに対し、脱黒鉛
処理を施して窒化処理した試料Ｂでは、錆の発生が大幅
に低下したが金属光沢が消滅してしまう、一方９本発明
の試料Ｃでは、１週間浸漬したのちも錆の発生はほとん
ど認められず５表面の金属光沢も試験開始当初の状態を
維持している。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように９本発明による複合表面処
理方法を、ステンレスよりも価格的に安価な鋳鉄鋳物に
適用して１表面に生じる赤錆の発生を防止でき、かつ銀
白色のステンレス並の金属光沢を維持することが可能に
なり、現在錆びない管継手として使用されている高価な
ステンレス管継手の代替品として、また赤水の発生が問
題になる冷水や温水用の給排水用部品等への適用が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施した後。 窒化処理及び無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理した試料の表面
処理皮膜状況を示したもの。 第２図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施さずに。 窒化処理及び無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理した試料の表面
処理皮膜と黒鉛の関係を示したちの第３図は、水温１０
℃の水道水に１週間浸漬した際の試料表面に生じる赤錆
の平均発生状況と金属光沢の状況を示したものである。 第１図 １：Ｎｉ−Ｐめっき層 ２：ＦｅａＯ４層 ３：Ｆｅ−Ｎ層 ４：黒鉛 ５：Ｆｅ基地 ６：めっき不連続部 ５

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．（イ）基地中に黒鉛を有する鋳鉄材料を溶融塩電解
   処理により表面の脱黒鉛処理を行う工程，（ロ）窒化処
   理を施す工程，（ハ）該鋳鉄材料の処理表面上に無電解
   Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を５μｍ以上の膜厚で被覆する工程
   からなることを特徴とする鋳鉄材料の複合表面処理方法
   。
2. ２．前記（ロ）の工程によって形成した表面処理皮膜上
   にＦｅ＿３Ｏ＿４の皮膜を形成することを特徴とする請
   求項１記載の鋳鉄材料の複合表面処理方法。
3. ３．前記（イ）の工程の前に熱処理による脱炭処理工程
   を追加する事を特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料の複
   合表面処理方法。
4. ４．前記（ハ）の工程によって形成した表面処理皮膜を
   ４００℃以下の試料表面温度でもって試料の肉厚に応じ
   た時間に亘り，大気雰囲気中で熱処理を施すことを特徴
   とする請求項１記載の鋳鉄材料の複合表面処理方法。
5. ５．前記（ハ）の工程によって形成した表面処理皮膜を
   ３００℃以上の試料表面温度でもって試料の肉厚に応じ
   た時間に亘り，酸素と置換した不活性ガス雰囲気中で熱
   処理を施すことを特徴とする請求項１記載の鋳鉄材料の
   複合表面処理方法。