JPH062189A - チタン含有金属材料用メッキ浴およびメッキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チタン含有金属材料にＮｉおよび／又はＣｏ
メッキを施す場合、得られるメッキ製品の疲労強度を低
下させることなく、すぐれた耐摩耗性を示すメッキ皮膜
を形成する電気メッキ浴、および電気メッキ方法を提供
する。 【構成】 チタン含有金属材料に電気メッキを施すに際
し、３０〜１２０ｇ／リットルのＮｉ²⁺および／又はＣ
ｏ²⁺イオンと、２〜２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2-イオ
ンを含有し、３．５〜５．０のpHを有する電気メッキ浴
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチタン含有金属材料用電
気メッキ浴およびメッキ方法に関するものである。更に
詳しく述べるならば、本発明はチタン含有金属材料の表
面に耐摩耗性にすぐれ、かつ疲労強度にすぐれたメッキ
層を形成するのに有用な電気メッキ浴、および電気メッ
キ方法に関するものである。

【０００２】本明細書において、チタン含有金属材料と
は、金属チタン材料およびチタン合金材料を包含するも
のである。

【０００３】

【従来の技術】チタン含有金属材料に、湿式メッキ法に
より、各種金属メッキ皮膜を形成することが知られてい
る。しかし、従来技術によって形成された金属メッキ皮
膜は、チタン含有金属材料表面に対する密着性が不良で
あって、金属メッキ皮膜が剥離しやすいという欠点があ
る。

【０００４】また、チタン含有金属材料の表面に硬質金
属メッキ皮膜を、従来方法によって形成して得られたメ
ッキ製品は、その疲労強度が低いという問題点がある。
特に、チタン含有金属材料の表面に、従来の技術により
ニッケルおよび／又はコバルトからなる硬質金属メッキ
を施すと、得られたメッキ製品の疲労強度が、実用上不
満足なものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、チタン含有
金属材料の表面上にニッケルおよびコバルトから選ばれ
た少なくとも１種を含む硬質メッキ皮膜を形成したと
き、得られるメッキ製品に疲労強度の低下を生ずること
のないチタン含有金属材料用電気メッキ浴および電気メ
ッキ方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ニッケル
イオン（Ｎｉ²⁺）およびコバルトイオン（Ｃｏ²⁺）から
選ばれた少なくとも１種を含む、チタン含有金属材料用
電気メッキ浴に、特定量のモリブデン酸イオン（ＭｏＯ
₄ ^2- ) を含有せしめることによって、上記課題の解決に
成功した。

【０００７】すなわち本発明に係るチタン含有金属材料
用メッキ浴は、３０〜１２０ｇ／リットルの、Ｎｉ²⁺イ
オンおよびＣｏ²⁺イオンから選ばれた少なくとも１種
と、２〜２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2- イオンとを含
み、かつ３．５〜５．０のpHを有することを特徴とする
ものである。

【０００８】本発明のチタン含有金属材料の電気メッキ
方法は、３０〜１２０ｇ／リットルの、Ｎｉ²⁺イオンお
よびＣｏ²⁺イオンから選ばれた少なくとも１種と、２〜
２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2- イオンとを含有し、かつ
３．５〜７．０のpHを有するメッキ浴中において、チタ
ン含有金属材料を電気メッキすることを特徴とするもの
である。

【０００９】更に、本発明方法において上記メッキ浴が
硬質微粒子を含み、前記硬質微粒子を含む複合メッキ皮
膜が形成されててもよい。

【００１０】

【作用】本発明において、チタン含有金属材料は、金属
チタン材料、およびチタン合金材料、例えば６Ａｌ−４
Ｖ−Ｔｉ合金材料およびＴｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−
４Ｍｏ−４Ｚｒ合金材料（通称ＢＥＴＡＣ）などを包含
し、これらの材料は、例えば内燃機関用摺動部材、例え
ばカムシャフト、コネクティングロッド、エンジンバル
ブ、およびバルブスプリングなどの用途に用いられるも
のである。

【００１１】本発明の電気メッキ浴は、３０〜１２０ｇ
／リットル、好ましくは５０〜１００ｇ／リットルのＮ
ｉ²⁺イオンおよびＣｏ²⁺イオンから選ばれた少なくとも
１種と、２〜２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2- イオンとを
含むものであり、このような電気メッキ浴を用いて、チ
タン含有金属材料に電気メッキを施すと、この材料表面
にＮｉ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｍｏ、又はＮｉ−Ｃｏ−Ｍｏ合金
の硬質金属皮膜を形成することができ、得られるメッキ
製品は、すぐれた疲労強度を示す。

【００１２】本発明の電気メッキ浴に含まれる各成分に
ついて説明する。 １）Ｎｉ²⁺イオン、およびＣｏ²⁺イオン これらの金属イオンは、電気メッキによりチタン含有金
属材料の表面上に電折し、その際に、メッキ浴中に水素
を発生する。メッキ浴中には、モリブデンか、メリブデ
ン酸イオンとして存在しているが、このモリブデン酸イ
オンが上記水素により金属モリブデンに還元され、この
金属モリブデンと、ニッケルおよび／又はコバルトとに
より合金メッキ皮膜が形成される。

【００１３】Ｎｉ²⁺イオンおよび／又はＣｏ²⁺イオンの
濃度は、３０〜１２０ｇ／リットルである。この濃度
が、３０ｇ／リットル未満であるとき、および１２０ｇ
／リットルより高い場合は、ニッケルおよび／又はコバ
ルトと、モリブデンとの電析量のバランスが不良とな
り、そのため得られる合金メッキ皮膜の強度が不十分に
なる。

【００１４】本発明の電気メッキ浴において、Ｎｉ²⁺イ
オンを供給する化合物としては、例えば、スルファミン
酸ニッケル、硫酸ニッケル、および塩化ニッケルなどを
用いることができる。

【００１５】また、Ｃｏ²⁺イオンを供給する化合物とし
ては、例えばスルファミン酸コバルト、および硫酸コバ
ルトなどを用いることができる。

【００１６】２）ＭｏＯ₄ ^2- イオン 上述の通り、モリブデン酸イオンは、Ｎｉおよび／又は
Ｃｏイオンの電析の際に発生する水素により金属モリブ
デンに還元され、Ｎｉおよび／又はＣｏとともに合金メ
ッキ皮膜を形成する。

【００１７】本発明の電気メッキ浴において、ＭｏＯ₄
^2- イオンの濃度は２〜２５ｇ／リットルであることが
必要である。この濃度が２ｇ／リットル未満のときは、
得られるメッキ製品における疲労強度低下防止効果が不
十分になり、またそれが２５ｇ／リットルよりも高くな
ると、得られる合金メッキ皮膜の強度が不十分になる。

【００１８】電気メッキ浴にＭｏＯ₄ ^2- イオンを供給す
る化合物としては、例えばモリブデン酸アンモニウム、
およびモリブデン酸ナトリウムなどを用いることができ
る。

【００１９】本発明の電気メッキ浴に、２０〜６０ｇ／
リットルのほう酸アルカリ金属塩、例えばほう酸ナトリ
ウム、ほう酸カリウムなど、を添加することが好まし
い。ほう酸アルカリ金属塩は、メッキ浴のpHの調整のた
めのバッファーとして有効なものである。

【００２０】ほう酸アルカリ金属塩の濃度が、２０ｇ／
リットル未満であると、上記pH調整効果が不十分になる
ことがあり、また、それが６０ｇ／リットルより多くし
ても上記pH調整効果が飽和し、その結果が向上するわけ
ではない。

【００２１】本発明の電気メッキ浴に、３〜７ｇ／リッ
トルのサッカリン、およびサッカリン酸塩、例えば、サ
ッカリン酸ナトリウム、サッカリン酸カリウムなど、か
ら選ばれた少なくとも１種を添加することが好ましい。
このようなサッカリン化合物は、チタン含有金属材料の
表面に形成されるメッキ皮膜の平滑性を向上させるとい
う効果を奏するものである。サッカリン化合物の濃度
が、３ｇ／リットル未満であると、上記平滑性向上の効
果が不十分になることがあり、またそれが７ｇ／リット
ルよりも多くなると上記平滑性向上効果が飽和するばか
りでなく、皮膜密着性に悪影響をおよぼすことがある。

【００２２】本発明の電気メッキ浴のpHは３．５〜７．
０に、好ましくは３．５〜５．０に調整される。pHが
３．５未満のときはメッキ処理時にメッキ前処理皮膜の
溶解がおこり、良好な密着性が得られないという不都合
を生じ、またそれが７．０よりも高くなると、モリブデ
ン酸塩、ニッケル化合物などがメッキ浴から固体として
析出し、正常なメッキ皮膜が得られないという不都合を
生ずる。

【００２３】本発明の電気メッキ方法において、電気メ
ッキ工程に供されるチタン含有金属材料は常法により、
表面清浄処理され、必要に応じて、銅ストライクメッキ
処理を施される。上記前処理を施されたチタン含有金属
材料に、本発明方法により、所定組成を有する電気メッ
キ浴中において、電気メッキが施される。この電気メッ
キ工程は、４０〜６０℃の電気メッキ浴中において、好
ましくは０．１〜１０Ａ／dmの電流密度の直流を流すこ
とによって行われる。一般に、得られる合金メッキ皮膜
の厚さは５〜５０μｍであることが好ましく、またその
重量は４５〜４５０ｇ／ｍ² であることが好ましい。

【００２４】本発明方法に用いられる電気メッキ浴に
は、上記の成分に加えて他の成分、例えば、硬質微粒子
（例えばＳｉＣ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＷＣ，Ｚｒ
Ｂ₂ ，ダイヤモンド，ＣｒＢなどから選ばれるファイン
セラミックスなどの粒径０．１〜１０μｍの微粒子）が
含まれていてもよい。この場合、硬質微粒子を含む複合
メッキ皮膜が得られる。前記硬質微粒子は、電気メッキ
浴中に、３０〜３００ｇ／リットルの濃度で含まれるこ
とが好ましい。

【００２５】本発明方法を用いるチタン含有金属材料の
メッキ処理は、一般に下記工程により行われる。 １ 脱脂 ２ 水洗 ３ 酸洗 ４ 水洗 ５ 銅ストライクメッキ ６ 水洗 ７ 本発明方法によるメッキ ８ 水洗 ９ 真空熱処理 上記真空熱処理において、一般に１０^-1〜１０^-5Torrの
真空下において少なくとも４５０℃の温度における加熱
が少なくとも１時間施されることが好ましい。

【００２６】

【実施例】本発明を、下記実施例により更に説明する。

【００２７】実施例１ 下記工程によりチタン含有金属材料にＮｉ−Ｍｏ合金メ
ッキを施した。 （１）供試材料：６Ａ１４ＶＴｉ材 形状寸法はＪＩＳ−Ｚ−２２７４、金属の回転曲げ疲れ
試験法に規定されている１−６号試験片に同じ。

【００２８】 （２）表面処理 （ａ）表面清浄：アルカリ脱脂 （日本パーカライジング社製、アルカリクリーナーＣＬ−３ ９１、５０ｇ／リットル水溶液に２分浸漬） （ｂ）水洗 （ｃ）酸洗 ５０％ＨＣｌ水溶液 ５０℃ １０分 （ｄ）水洗 （ｅ）銅ストライクメッキ 浴組成 シアン化銅（ＣｕＣＮ） ６０ｇ／リットル シアン化ナトリウム（ＮａＣＮ） ７０ｇ／リットル 酒石酸カリウムナトリウム ５０ｇ／リットル （ＫＮａＣ₄ Ｈ₄ Ｏ₆) 液温度 ４０℃ 電流密度 ５Ａ／dm² 皮膜厚 ２μｍ （ｆ）水洗

【００２９】 （ｇ）ニッケル−モリブデン合金メッキ 浴組成 Ｎｉ²⁺イオン ９０ｇ／リットル （スルファミン酸ニッケル） ＭｏＯ₄ ^2- イオン ５ｇ／リットル （モリブデン酸ナトリウム） pH ４．０ 液温度 ６０℃ 電流密度 ２Ａ／dm² 皮膜厚 ２０μｍ （ｈ）水洗 （ｉ）真空加熱処理 圧力 １０^-2Torr 温度 ４５０℃ 加熱時間 １時間 （ｊ）放冷

【００３０】（３）疲労強度テスト 得られたメッキ製品を、ＪＩＳ−Ｚ−２２７４「金属材
料の回曲げ疲れ試験方法」による疲労強度テストに供し
た。但し、テスト雰囲気の温度は３０℃であった。テス
ト結果を図１に示す。

【００３１】実施例２ 下記によりチタン含有金属材料にコバルト−モリブデン
合金メッキを施した。 （１）供試材料：実施例１と同じ

【００３２】（２）表面処理 （ｇ）工程を下記条件下に行ったことを除き実施例１と
同様に行った。 （ｇ）コバルト−モリブデン合金メッキ 浴組成 Ｃｏ²⁺イオン ９０ｇ／リットル （スルファミン酸コバルト） ＭｏＯ₄ ^2- イオン ５ｇ／リットル （モリブデン酸ナトリウム） ほう酸ナトリウム ４０ｇ／リットル pH ５．５（但し、アンモニウム塩を用いて調整した。） 液温度 ６０℃ 電流密度 ５Ａ／dm² 皮膜厚 ２０μｍ

【００３３】（３）疲労強度テスト：実施例１に同じ テスト結果を図１に示す。

【００３４】実施例３ 下記によりチタン含有金属材料にニッケル−コバルト−
モリブデン合金メッキを施した。 （１）供試材料：実施例１と同じ

【００３５】（２）表面処理 （ｇ）工程を下記条件下に行ったことを除き実施例１と
同様に行った。 （ｇ）ニッケル−コバルト−モリブデン合金メッキ 浴組成 Ｎｉ²⁺イオン ５５ｇ／リットル （スルファミン酸ニッケル） Ｃｏ²⁺イオン ４５ｇ／リットル （スルファミン酸コバルト） ＭｏＯ₄ ^2- イオン ５ｇ／リットル （モリブデン酸ナトリウム） ほう酸ナトリウム ４０ｇ／リットル サッカリンソーダ ５ｇ／リットル pH ３．５ 液温度 ６０℃ 電流密度 ０．５Ａ／dm² 皮膜厚 ２０μｍ

【００３６】（３）疲労強度テスト：実施例１に同じ テスト結果を図１に示す。

【００３７】比較例１ 下記によりチタン含有金属材料にニッケルメッキを施し
た。 （１）供試材料：実施例１と同じ

【００３８】（２）試験片の表面処理 （ｇ）工程を下記条件下で行ったことを除き実施例１と
同様に行った。 （ｇ）ニッケルメッキ 浴組成 スルファミン酸ニッケル ４８０ｇ／リットル ほう酸ナトリウム ４０ｇ／リットル サッカリンソーダ ５ｇ／リットル pH ４．２ 液温度 ６０℃ 電流密度 １０Ａ／dm² 皮膜厚 ２０μｍ

【００３９】（３）疲労強度テスト：実施例１に同じ テスト結果を図１に示す。

【００４０】比較例２ 下記によりチタン含有金属材料にコバルトメッキを施し
た。 （１）供試材料：実施例１と同じ

【００４１】（２）表面処理 （ｇ）工程を下記条件下で行ったことを除き実施例１と
同様に行った。 （ｇ）コバルトメッキ 浴組成 スルファミン酸コバルト ４５０ｇ／リットル ほう酸ナトリウム ４０ｇ／リットル サッカリンソーダ ５ｇ／リットル pH ４．５ 液温度 ６０℃ 電流密度 １０Ａ／dm² 皮膜厚 ２０μｍ

【００４２】（３）疲労強度テスト：実施例１に同じ テスト結果を図１に示す

【００４３】図１が明らかに示しているように、本発明
によりチタン含有金属材料上に形成されたメッキ皮膜
は、得られたメッキ製品の疲労強度を低下させることが
なく、又は著しく少ないものであって、比較例１および
２により得られたニッケルメッキ、およびコバルトメッ
キ製品が顕著な疲労強度低下を示していることに対比す
ると、モリブデン添加のすぐれた効果が確認された。

【００４４】

【発明の効果】本発明の電気メッキ浴、および電気メッ
キ方法は、チタン含有金属材料上に、メッキ製品の疲労
強度を低下させることなく、又は極めて軽微な低下によ
り、すぐれた耐摩耗性メッキ皮膜を形成することを可能
にするものであって、実用上すぐれた価値を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜３および比較例１〜２において、調
製されたメッキ製品の疲労強度を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３０〜１２０ｇ／リットルの、Ｎｉ²⁺イ
   オンおよびＣｏ²⁺イオンから選ばれた少なくとも１種
   と、２〜２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2- イオンとを含
   み、かつ３．５〜７．０のpHを有する、チタン含有金属
   材料用メッキ浴。
2. 【請求項２】 ３０〜１２０ｇ／リットルの、Ｎｉ²⁺イ
   オンおよびＣｏ²⁺イオンから選ばれた少なくとも１種
   と、２〜２５ｇ／リットルのＭｏＯ₄ ^2- イオンとを含有
   し、かつ、３．５〜７．０のpHを有するメッキ浴中にお
   いてチタン含有金属材料を電気メッキすることを特徴と
   する、チタン含有金属材料の電気メッキ方法。
3. 【請求項３】 前記メッキ浴に、更に硬質微粒子が含ま
   れ、前記硬質微粒子を含む複合メッキ皮膜が形成され
   る、請求項２に記載の電気メッキ方法。