JPH04193965A - 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への赤
錆の発生を防止する方法に関するものである。

口従来の技術〕 黒鉛を基地中に有する鋳鉄、例えば焦心可鍛鋳鉄、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、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。

今日、−膜面な耐食、耐摩耗性を示す表面処理方法とし
ては、溶融アルミニウムめっきや窒化処理や無電解Ｎ１
めっき等が知られている。

特公昭５８−２５７４５号公報に鋳鉄の表面にＦ　ｅ３
０４皮膜を生成して耐食、耐摩耗性を向上させる方法が
、特開昭５８−７１３７７号公報に鋳鉄の表面に安定な
鉄の酸化物ＣＦｅ３０ａ等）を形成させることにより耐
食性の鋳鉄を得る方法が開示されている。

また、米国特許登録７１−７４８６６８／４７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
か開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 表面に黒鉛を宵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。鋳鉄表面に鋳物砂や黒鉛
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、局部的に露出せる基地との間
に局部電池が構成され赤錆が生しることを本発明者は明
らかにした。従って、基地中に黒鉛を宵する鋳鉄や鋳物
砂か付着する鋳物に対し、溶融アルミニウムめっきや窒
化処理や無電解Ｎｉめっき等の、各々単独の処理は、防
錆を目的とした表面処理法として完全なものではない。

また、特公昭５８−２５７４５や特開昭５８−７１３７
７のものは鋳鉄表面への処理ではあるが、処理表面の黒
鉛除去が考慮されてなく、黒鉛に妨害されて生しる不完
全な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、処理後の表面に金属光沢は認められな
い。

米国特許登録７１−７４６６６３／４７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儒れ性を改善するための前処理方法
として利用されており、防錆効果を改善するための前処
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、まず、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
た鋳物砂及び黒鉛を除去した後、防錆効果を持たせるた
めに水蒸気雰囲気中で酸化処理を施すことによってＦｅ
ｚｏａの皮膜を該鋳鉄表面に１〜３０μｍ程度形成する
。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。つぎに、本処理表面上に銀白色の金属光沢を
付与する目的で少なくとも１層以上の無電解Ｎｉめっき
皮膜を５μｍ〜３０μｍ程度被覆する。さらにＮｉめっ
き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℃以下の温度て熱処理
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°Ｃ以上の熱処理は不活性ガス雰
囲気中、例えばＡｒガスやＮ２ガス中で行う。

［作用コ 基地中に黒鉛を保を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鋳物砂及び黒鉛を除去した
後に水蒸気雰囲気中で酸化処理により表面にＦｅ３０ｚ
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少なくとも１
層以上の無電解Ｎｉ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γｋを保持できる優れたものである。な
お、無電解Ｎｉ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。

口実施例］ 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）表面酸
化処理、　（ハ）無電解Ｎｉめっき処理、　（ニ）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す、前処
理として焦心可鍛鋳鉄試料表面の黒鉛を除去する目的で
、水酸化す）　ＩＪウムと中性塩類とからなる浴温度４
６０℃のアルカリ性酸化還元浴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°Ｃの湯にて洗浄する。

（ロ）表面酸化処理工程 前記（イ）の処理工程が終了後に約４００°Ｃの水蒸気
雰囲気中に約１〜６０分程度該試料を放置し該試料表面
にＦｅｚＯａ層を１μｍ〜３０μｍ程度形成する。

（ハ）無電解Ｎｉ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（
ロ）の工程が完了した試料の表面を水素還元処理もしく
はショットピーニング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めっき処理を約５μｍ〜３０μｍ程度の膜厚で施
す。

また、無電解Ｎｉめっき処理においてめっき第１層をリ
ン含宵量９％のＮｉ　−Ｐめっき層とし、第２層をりン
含宵量１％のＮ１−Ｐめっき層という具合に異なる成分
のめっき層で構成しても良い。

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３０μｍ以上では総合皮
膜厚さが厚くなり使用できない。

（ニ）皮膜の安定化熱処理工程 試料表面のＮｉめっき皮膜と基地との密着性を向上させ
る目的で、前記（ハ）の工程が終了したのち約２００°
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育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存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３゜μｍ以下に抑え
ることにより、ネジ加工部なと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か、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伏示している。

第３図は、水ｉ’ｆｆ１２５°Ｃの水道水に１週間浸漬
した際の１０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したのに対し、
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、
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、表面の金属光沢も試験開始当初の
状態を維持している。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、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、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＋ｓ４
［ｆｆ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、表面酸
化処理及び無電解Ｎｉめっき処理した試料の表面処理皮
膜状況を示す図。 第２図は焦心可鍛鋳鉄に脱黒鉛処理を施さすに、表面酸
化処理及び無電解Ｎ１めっき処理した試料の表面処理皮
膜と黒鉛の関係を示す図。 第３図は、水温２５℃の水道水に１週間浸漬した際の試
料表面に生しる赤錆の平均発生状況と金属光沢の状況を
示す図。 １：Ｎｉめっき層 ２：Ｆｅ３０ｎ層 ３：黒鉛 ４：Ｆｅ基地 ５：黒鉛脱落跡 ６：めっき皮膜の不連続部 第１図 第２図 第３図 ＢＣ 試　　料

Claims (4)

【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鋳物砂及び／叉は脱黒鉛処理を行う
   工程、（ロ）酸化処理によって該粗材表面上に防錆性能
   を有するＦｅ＿３Ｏ＿４の皮膜を形成する工程、（ハ）
   該鋳鉄系材料の処理表面上に少なくとも１層以上の無電
   解Ｎｉめっき皮膜を各々１μｍ以上、各層合計で５μｍ
   以上の膜厚でもって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（イ）の工程の前に熱処理による脱炭処理工程
   を追加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（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し、次いで前
   記（イ）乃至（ハ）の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。
4. ４．前記（イ）乃至（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の鋳鉄材料の複
   合表面処理方法。