JPH0625890A - 電気めっき法 - Google Patents
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 めっきすべき金属材料の変形及び残留歪の発
生を抑制でき、容易な前処理を通じて良好な密着性を有
するめっき層を形成できる電気めっき法を提供する。 【構成】 この発明による電気めっき法は、チタン又は
チタン合金製の金属表面を電解洗浄により脱脂する工程
と、脱脂後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金属
表面を電解洗浄により酸性活性化する工程と、酸性活性
化後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金属表面に
ニッケルめっきを行い、下付層を形成する工程と、金属
表面の下付層上に耐摩耗性の外側層を形成する工程とを
含む。金属表面を脱脂しかつ酸性活性化した後、回転中
の金属表面に陽極体を摩擦接触させた状態でニッケルめ
っき液を電着するので、電着面の活性化が促進され、金
属表面の酸化物層が十分に除去されると共に、ニッケル
が金属表面に強く電着して密着力の強い下付層が形成さ
れる。
生を抑制でき、容易な前処理を通じて良好な密着性を有
するめっき層を形成できる電気めっき法を提供する。 【構成】 この発明による電気めっき法は、チタン又は
チタン合金製の金属表面を電解洗浄により脱脂する工程
と、脱脂後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金属
表面を電解洗浄により酸性活性化する工程と、酸性活性
化後、陽極体が摩擦接触する状態で回転する金属表面に
ニッケルめっきを行い、下付層を形成する工程と、金属
表面の下付層上に耐摩耗性の外側層を形成する工程とを
含む。金属表面を脱脂しかつ酸性活性化した後、回転中
の金属表面に陽極体を摩擦接触させた状態でニッケルめ
っき液を電着するので、電着面の活性化が促進され、金
属表面の酸化物層が十分に除去されると共に、ニッケル
が金属表面に強く電着して密着力の強い下付層が形成さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にチタン又はチタン
合金材を母材とするピストンリングの外周摺動面のめっ
きに好適な電気めっき法に関する。
合金材を母材とするピストンリングの外周摺動面のめっ
きに好適な電気めっき法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、チタン又はチタン合金材を母材
とする被めっきワーク表面に耐摩耗性、耐焼付性の皮膜
を形成する方法として、イオンプレーティング法、ＣＶ
Ｄ法、ガス窒化法、塩浴窒化法及びイオン窒化法等の各
種乾式表面処理法が知られている。また、クロムめっき
等による電気めっきにおいては、前処理としてフッ酸と
硝酸や重クロム酸等の混酸で十分に活性化処理を行い、
迅速にニッケルの下地処理を施した上にクロムめっきを
施す方法である。
とする被めっきワーク表面に耐摩耗性、耐焼付性の皮膜
を形成する方法として、イオンプレーティング法、ＣＶ
Ｄ法、ガス窒化法、塩浴窒化法及びイオン窒化法等の各
種乾式表面処理法が知られている。また、クロムめっき
等による電気めっきにおいては、前処理としてフッ酸と
硝酸や重クロム酸等の混酸で十分に活性化処理を行い、
迅速にニッケルの下地処理を施した上にクロムめっきを
施す方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオンプレ
ーティング法やガス窒化法等の乾式プロセスでは、処理
温度が高いために熱により母材の歪や変形が大きくなる
という問題がある。母材がピストンリングの場合、歪や
変形によってシール性が低下するなど機能を損なうこと
がある。これに対して、電気めっきの場合は温度は低い
が、前処理により強力に活性化する必要があって、母材
の寸法精度が低下するなどの不都合がある。また、前処
理の混酸液の組成変化が著しいことから母材表面への密
着性が安定せず、更には、反応ガスが公害問題を引き起
こすなど前処理方法の改善が要求されている。従って、
本発明の目的は、被めっきワークの熱歪や変形の発生が
抑えられ、本めっき前処理が容易で、本めっきの密着性
良好な電気めっき法を提供することである。また、本発
明は、特に高速高負荷の過酷な条件で使用され、剥離せ
ずに軽量化に適したチタン又はチタン合金を母材とする
ピストンリングに最適であって、この外周摺動面に耐摩
耗性や耐スカッフィング性に好適な皮膜を形成すること
ができる電気めっき法を提供することを目的としてい
る。
ーティング法やガス窒化法等の乾式プロセスでは、処理
温度が高いために熱により母材の歪や変形が大きくなる
という問題がある。母材がピストンリングの場合、歪や
変形によってシール性が低下するなど機能を損なうこと
がある。これに対して、電気めっきの場合は温度は低い
が、前処理により強力に活性化する必要があって、母材
の寸法精度が低下するなどの不都合がある。また、前処
理の混酸液の組成変化が著しいことから母材表面への密
着性が安定せず、更には、反応ガスが公害問題を引き起
こすなど前処理方法の改善が要求されている。従って、
本発明の目的は、被めっきワークの熱歪や変形の発生が
抑えられ、本めっき前処理が容易で、本めっきの密着性
良好な電気めっき法を提供することである。また、本発
明は、特に高速高負荷の過酷な条件で使用され、剥離せ
ずに軽量化に適したチタン又はチタン合金を母材とする
ピストンリングに最適であって、この外周摺動面に耐摩
耗性や耐スカッフィング性に好適な皮膜を形成すること
ができる電気めっき法を提供することを目的としてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による電気めっき
法は、母材の被めっき面を電解洗浄して脱脂する工程、
母材を回転させて脱脂した被めっき面に陽極体を接触さ
せて摩擦しながら酸性活性化電解する工程、母材を回転
させて酸性活性化電解した被めっき面に陽極体を接触さ
せて摩擦しながらニッケルで下地層を形成する工程、母
材を回転させてニッケル下地層を形成した被めっき面に
陽極体を接触させて摩擦しながら耐摩耗性皮膜を形成す
る工程、を含むものである。
法は、母材の被めっき面を電解洗浄して脱脂する工程、
母材を回転させて脱脂した被めっき面に陽極体を接触さ
せて摩擦しながら酸性活性化電解する工程、母材を回転
させて酸性活性化電解した被めっき面に陽極体を接触さ
せて摩擦しながらニッケルで下地層を形成する工程、母
材を回転させてニッケル下地層を形成した被めっき面に
陽極体を接触させて摩擦しながら耐摩耗性皮膜を形成す
る工程、を含むものである。
【０００５】
【作用】母材の被めっき面を脱脂し、脱脂した被めっき
面が酸性活性化電解される。回転中の母材の被めっき面
に陽極体を接触させて摩擦しながらニッケルめっき液が
電着される。被めっき面を擦って活性化するため、母材
の表面の酸化物層が除去され、ニッケル電着層が母材に
強く金属結合して密着力の強い電着層が形成される。密
着性に優れたニッケル層が形成された後、目的とする耐
摩耗性、耐スカッフィング性に優れた本めっき層を形成
させることにより、母材表面に密着性に優れ、耐摩耗
性、耐スカッフィング性の皮膜が形成される。
面が酸性活性化電解される。回転中の母材の被めっき面
に陽極体を接触させて摩擦しながらニッケルめっき液が
電着される。被めっき面を擦って活性化するため、母材
の表面の酸化物層が除去され、ニッケル電着層が母材に
強く金属結合して密着力の強い電着層が形成される。密
着性に優れたニッケル層が形成された後、目的とする耐
摩耗性、耐スカッフィング性に優れた本めっき層を形成
させることにより、母材表面に密着性に優れ、耐摩耗
性、耐スカッフィング性の皮膜が形成される。
【０００６】
【実施例】以下、本発明による電気めっき法をピストン
リングに適用した実施例について説明する。図１及び図
２は、例えば仕様が呼び径：５６ｍｍ、幅：０.８ｍ
ｍ、厚さ：２.４ｍｍによる母材として６アルミ・バナ
チタン合金（６重量％アルミニウム、４重量％バンジウ
ム）のチタン合金製で、例えば４サイクル用自動二輪車
のエンジンに装着されるピストンリングのトップリング
（以下、ワークと呼ぶ）１０及びその断面図を示す。
リングに適用した実施例について説明する。図１及び図
２は、例えば仕様が呼び径：５６ｍｍ、幅：０.８ｍ
ｍ、厚さ：２.４ｍｍによる母材として６アルミ・バナ
チタン合金（６重量％アルミニウム、４重量％バンジウ
ム）のチタン合金製で、例えば４サイクル用自動二輪車
のエンジンに装着されるピストンリングのトップリング
（以下、ワークと呼ぶ）１０及びその断面図を示す。
【０００７】図３は、ワーク１０の外周摺動面を被めっ
き面としてめっきを行う装置を示す。装置では、多数の
ワーク１０を軸を揃えて束ねて１本の筒状にしたものを
回転自在に支持できるようになっている。また、束ねた
全ワーク１０の外周摺動面に押し当てられる陽極体２０
が配置され、この陽極体２０はワーク１０の外周曲率に
沿って湾曲形をなすケース２１を有し、ケース２１に設
けられた陽極電極の支持棒２２を介して陽極体２０全体
を固定している。ケース２１には注入管２３が接続さ
れ、この注入管２３を通してケース２１内部に溶液冷却
タンク２４からめっき液が注入されるようになってい
る。また、ケース２１内部には電極の黒鉛陽極２５が充
填されている。多孔溝状に形成された黒鉛陽極２５では
注入管２３から供給されためっき液の流通が可能であ
る。黒鉛陽極２５のワーク１０に臨む面は凹曲面をな
し、この凹曲面に沿って弓状にビニール繊維等の化学繊
維、もしくは網状の不織布やフェルト材による摩擦材２
６が接合されている。摩擦材２６もまた電解液やめっき
液の浸透が可能であり、この摩擦材２６を回転中の全ワ
ーク１０の外周面に接触させて、電解液やめっき液を塗
布するようになっている。
き面としてめっきを行う装置を示す。装置では、多数の
ワーク１０を軸を揃えて束ねて１本の筒状にしたものを
回転自在に支持できるようになっている。また、束ねた
全ワーク１０の外周摺動面に押し当てられる陽極体２０
が配置され、この陽極体２０はワーク１０の外周曲率に
沿って湾曲形をなすケース２１を有し、ケース２１に設
けられた陽極電極の支持棒２２を介して陽極体２０全体
を固定している。ケース２１には注入管２３が接続さ
れ、この注入管２３を通してケース２１内部に溶液冷却
タンク２４からめっき液が注入されるようになってい
る。また、ケース２１内部には電極の黒鉛陽極２５が充
填されている。多孔溝状に形成された黒鉛陽極２５では
注入管２３から供給されためっき液の流通が可能であ
る。黒鉛陽極２５のワーク１０に臨む面は凹曲面をな
し、この凹曲面に沿って弓状にビニール繊維等の化学繊
維、もしくは網状の不織布やフェルト材による摩擦材２
６が接合されている。摩擦材２６もまた電解液やめっき
液の浸透が可能であり、この摩擦材２６を回転中の全ワ
ーク１０の外周面に接触させて、電解液やめっき液を塗
布するようになっている。
【０００８】また、回転支持されたワーク１０の直下位
置では、電解洗浄やめっき処理中にワーク１０から滴下
する電解洗浄液やめっき液を回収するトレイ２７が配置
してあり、トレイ２７に回収された電解洗浄液やめっき
液をフィルタ２８を通して、ポンプ２９で再び溶液冷却
タンク２４に戻す循環システムが採られている。
置では、電解洗浄やめっき処理中にワーク１０から滴下
する電解洗浄液やめっき液を回収するトレイ２７が配置
してあり、トレイ２７に回収された電解洗浄液やめっき
液をフィルタ２８を通して、ポンプ２９で再び溶液冷却
タンク２４に戻す循環システムが採られている。
【０００９】一方、ワーク１０に接触できる位置には陰
極端子３０が配置され、この陰極端子３０には通電でき
るようになっていて、しかもスプリング３１で陰極端子
３０を押圧して回転中のワーク１０の外周面に接触させ
るようになっている。
極端子３０が配置され、この陰極端子３０には通電でき
るようになっていて、しかもスプリング３１で陰極端子
３０を押圧して回転中のワーク１０の外周面に接触させ
るようになっている。
【００１０】次に、以上のようなめっき装置でもってワ
ーク１０の外周摺動面にめっきを施す工程の「第１実施
例」を順に説明する。まず、〔工程１〕では、「表１」
に示す浴組成及び条件によって、ワーク１０の被めっき
面である外周摺動面が電解洗浄して脱脂される。
ーク１０の外周摺動面にめっきを施す工程の「第１実施
例」を順に説明する。まず、〔工程１〕では、「表１」
に示す浴組成及び条件によって、ワーク１０の被めっき
面である外周摺動面が電解洗浄して脱脂される。
【表１】
【００１１】〔工程２〕では、〔工程１〕で脱脂処理し
たワーク１０の外周摺動面を「表２」に示す浴組成及び
条件でもって酸性活性化電解する。この〔工程２〕で
は、図３に示すように、駆動を伝えて回転中のワーク１
０の外周摺動面に陽極体２０の摩擦材２６を押し当てて
接触させる。同時に、陰極端子３０をスプリング３１で
ワーク１０外周面に接触させ、陽極体２０との電気回路
に通電される。陽極体２０のケース２１には注入管２３
を通して溶液冷却タンク２４からめっき液が注入され
る。
たワーク１０の外周摺動面を「表２」に示す浴組成及び
条件でもって酸性活性化電解する。この〔工程２〕で
は、図３に示すように、駆動を伝えて回転中のワーク１
０の外周摺動面に陽極体２０の摩擦材２６を押し当てて
接触させる。同時に、陰極端子３０をスプリング３１で
ワーク１０外周面に接触させ、陽極体２０との電気回路
に通電される。陽極体２０のケース２１には注入管２３
を通して溶液冷却タンク２４からめっき液が注入され
る。
【表２】
【００１２】次の〔工程３〕では、ワーク１０の外周摺
動面に「表３」に示す浴組成及び条件でニッケルめっき
により下地層を形成する。陽極体２０に注入されためっ
き液は黒鉛陽極２５から摩擦材２６へ浸透し、回転中の
ワーク１０の外周摺動面に摩擦材２６を擦り着けなが
ら、ワーク１０の外周面に密着力の良好な８μｍのニッ
ケルめっき層１１を下地層として電着させる。回転中の
ワーク１０の外周摺動面は摩擦材２６が常時摺り合わさ
れることで活性化し、この活性面に一定量のニッケルめ
っき液が供給される。 （以下、本頁余白）
動面に「表３」に示す浴組成及び条件でニッケルめっき
により下地層を形成する。陽極体２０に注入されためっ
き液は黒鉛陽極２５から摩擦材２６へ浸透し、回転中の
ワーク１０の外周摺動面に摩擦材２６を擦り着けなが
ら、ワーク１０の外周面に密着力の良好な８μｍのニッ
ケルめっき層１１を下地層として電着させる。回転中の
ワーク１０の外周摺動面は摩擦材２６が常時摺り合わさ
れることで活性化し、この活性面に一定量のニッケルめ
っき液が供給される。 （以下、本頁余白）
【表３】
【００１３】また、〔工程４〕では、先の〔工程３〕で
外周摺動面にニッケルめっき層１１による下地層を形成
したワーク１０に、さらにその上から耐摩耗性や耐スカ
ッフィング性に優れた複合分散めっき又は硬質クロムめ
っきによる本めっき層１２を通常の浸漬めっき法、もし
くは摩擦研磨材の摩擦によってワーク１０表面を擦りな
がら本めっき処理する。本めっき処理においては、「表
４」に示す浴組成条件によって、複合分散めっきによる
本めっき層１２を「具体例：１」として、硬質クロムに
よる本めっき層１２を「具体例：２」とした。 （以下本頁余白）
外周摺動面にニッケルめっき層１１による下地層を形成
したワーク１０に、さらにその上から耐摩耗性や耐スカ
ッフィング性に優れた複合分散めっき又は硬質クロムめ
っきによる本めっき層１２を通常の浸漬めっき法、もし
くは摩擦研磨材の摩擦によってワーク１０表面を擦りな
がら本めっき処理する。本めっき処理においては、「表
４」に示す浴組成条件によって、複合分散めっきによる
本めっき層１２を「具体例：１」として、硬質クロムに
よる本めっき層１２を「具体例：２」とした。 （以下本頁余白）
【表４】 「表４」中の皮膜硬度とは、〔工程５〕として４００℃
で１時間の熱硬化処理を施した際の皮膜の硬度を示す。
めっきの厚さは１００μｍで電着されたものを準備し
た。
で１時間の熱硬化処理を施した際の皮膜の硬度を示す。
めっきの厚さは１００μｍで電着されたものを準備し
た。
【００１４】次に、本発明によるめっき法工程の「第２
実施例」として、同一材料、同一サイズで前述の第１実
施例の〔工程１〕から〔工程３〕までの各工程と同一の
処理したものに、〔工程４〕として硬質クロムめっきを
次の「表５」のような浴組成条件で行った。〔工程４〕
で得られた硬質クロムめっき層は厚さ１００μｍを有す
る。更に、次の〔工程５〕では２００℃で１時間のベー
キング（焙り焼き）処理を施した。結果、硬質クロムめ
っき層のマイクロビッカース硬度（Ｈｍｖ）は９７０で
あった。
実施例」として、同一材料、同一サイズで前述の第１実
施例の〔工程１〕から〔工程３〕までの各工程と同一の
処理したものに、〔工程４〕として硬質クロムめっきを
次の「表５」のような浴組成条件で行った。〔工程４〕
で得られた硬質クロムめっき層は厚さ１００μｍを有す
る。更に、次の〔工程５〕では２００℃で１時間のベー
キング（焙り焼き）処理を施した。結果、硬質クロムめ
っき層のマイクロビッカース硬度（Ｈｍｖ）は９７０で
あった。
【表５】
【００１５】ワーク１０のトップリングに採用した複合
めっき又は硬質クロムめっきによる本発明のめっき方法
の優位性を立証するために次のような比較例を用意し
た。「比較例：１」を作成するために、第１及び第２実
施例で用いたワーク１０と同一素材及び形状のトップリ
ングを用意した。この比較例１では、ワークのトップリ
ングを通常の浸漬法によるＡＳＴＭ法と呼ばれる処理法
において、アルカリ電解洗浄後の活性化処理として、浸
漬法でもってフッ酸と硝酸との比率が１：３の混酸溶液
に浴温３０℃で２０秒間浸漬する。水洗後、再び重クロ
ム酸ナトリウム２５０グラム／リットルと、フッ酸４８
ミリグラム／リットルの活性化エッチング処理液に温度
８０℃で２０分間浸漬する。再び水洗後、ただちに前述
の第１、第２実施例における〔工程３〕と同一のニッケ
ルめっき浴組成でもって、通常の浸漬法により電流密度
７Ａ／ｄｍ2で５分間のニッケルめっき下地処層を形成
した。この後、「表４」で示された具体例：１に示す同
一条件及び工程で複合めっきを施した。得られた皮膜を
具体例：１のように、４００℃で１時間の熱硬化処理を
施した。
めっき又は硬質クロムめっきによる本発明のめっき方法
の優位性を立証するために次のような比較例を用意し
た。「比較例：１」を作成するために、第１及び第２実
施例で用いたワーク１０と同一素材及び形状のトップリ
ングを用意した。この比較例１では、ワークのトップリ
ングを通常の浸漬法によるＡＳＴＭ法と呼ばれる処理法
において、アルカリ電解洗浄後の活性化処理として、浸
漬法でもってフッ酸と硝酸との比率が１：３の混酸溶液
に浴温３０℃で２０秒間浸漬する。水洗後、再び重クロ
ム酸ナトリウム２５０グラム／リットルと、フッ酸４８
ミリグラム／リットルの活性化エッチング処理液に温度
８０℃で２０分間浸漬する。再び水洗後、ただちに前述
の第１、第２実施例における〔工程３〕と同一のニッケ
ルめっき浴組成でもって、通常の浸漬法により電流密度
７Ａ／ｄｍ2で５分間のニッケルめっき下地処層を形成
した。この後、「表４」で示された具体例：１に示す同
一条件及び工程で複合めっきを施した。得られた皮膜を
具体例：１のように、４００℃で１時間の熱硬化処理を
施した。
【００１６】また、「比較例：１」を作成するために、
同じく、第１及び第２実施例で用いたワーク１０と同一
素材及び形状のトップリングを母材として用意した。こ
の比較例２では、比較例１と同様な方法、条件でアルカ
リ電解洗浄、フッ酸・硝酸活性化、重クロム酸ナトリウ
ム、フッ酸の活性化、ニッケル下地層を形成した後、
「表５」で示された具体例２の条件で硬質クロムめっき
を施した。得られた具体例２と同様に２００℃で１時間
の焙り焼き処理を行った。
同じく、第１及び第２実施例で用いたワーク１０と同一
素材及び形状のトップリングを母材として用意した。こ
の比較例２では、比較例１と同様な方法、条件でアルカ
リ電解洗浄、フッ酸・硝酸活性化、重クロム酸ナトリウ
ム、フッ酸の活性化、ニッケル下地層を形成した後、
「表５」で示された具体例２の条件で硬質クロムめっき
を施した。得られた具体例２と同様に２００℃で１時間
の焙り焼き処理を行った。
【００１７】具体例１としての摩擦研磨材による摩擦
めっき法及び浸漬法による各複合めっき皮膜形成リン
グ、具体例２としての硬質クロムめっきによる皮膜形
成リング、比較例１としての摩擦研磨材による摩擦め
っき法及び浸漬法による各複合めっき皮膜形成リング、
比較例２としてのの硬質クロムめっきによる皮膜形成
リングを、実際に４気筒４サイクル水冷式のアルミ合金
製鋳鉄スリーブ鋳込エンジンのトップリングとして装着
し、馴らし運転後、全負荷で回転数１４０００ｒｐｍに
より２００時間運転の耐久テストを行った。「表６」
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 （以下本頁余白）
めっき法及び浸漬法による各複合めっき皮膜形成リン
グ、具体例２としての硬質クロムめっきによる皮膜形
成リング、比較例１としての摩擦研磨材による摩擦め
っき法及び浸漬法による各複合めっき皮膜形成リング、
比較例２としてのの硬質クロムめっきによる皮膜形成
リングを、実際に４気筒４サイクル水冷式のアルミ合金
製鋳鉄スリーブ鋳込エンジンのトップリングとして装着
し、馴らし運転後、全負荷で回転数１４０００ｒｐｍに
より２００時間運転の耐久テストを行った。「表６」
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 （以下本頁余白）
【表６】
【００１８】この「表６」から明らかなように、本発明
による具体１、２のサンプルの場合、比較例１、２に比
べてワーク上からの剥離はなく、ピストンリング及びシ
リンダの摩耗量も少なく、表面状態は良好である。ま
た、本発明によるめっき方法によるチタン又はチタン合
金製のピストンリングは密着性が良好で耐摩耗性、耐ス
カッフィング性に優れていることが理解されよう。
による具体１、２のサンプルの場合、比較例１、２に比
べてワーク上からの剥離はなく、ピストンリング及びシ
リンダの摩耗量も少なく、表面状態は良好である。ま
た、本発明によるめっき方法によるチタン又はチタン合
金製のピストンリングは密着性が良好で耐摩耗性、耐ス
カッフィング性に優れていることが理解されよう。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による電気
めっき法は、例えばピストンリングのようにチタン又は
チタン合金を母材にした表面に耐摩耗性皮膜を強い結合
で密着させるのに好適である。即ち、めっき前処理中及
びニッケル下地層形成処理中は、強力な酸化膜が形成さ
れているワーク表面を摩擦材で擦るため、電着界面の活
性化が促進され、酸化膜が削減されながら電着される。
従って、活性化されながら酸化膜の影響を弱め、金属面
上への電着が行われるために密着性が良好である。ま
た、電着めっき速度もアップして得られた皮膜は、高速
高負荷の過酷な条件で使用され、剥離せずに軽量化に適
したチタン又はチタン合金を母材とするピストンリング
の外周摺動面に、耐摩耗性や耐スカッフィング性の好適
な皮膜を形成することができる。
めっき法は、例えばピストンリングのようにチタン又は
チタン合金を母材にした表面に耐摩耗性皮膜を強い結合
で密着させるのに好適である。即ち、めっき前処理中及
びニッケル下地層形成処理中は、強力な酸化膜が形成さ
れているワーク表面を摩擦材で擦るため、電着界面の活
性化が促進され、酸化膜が削減されながら電着される。
従って、活性化されながら酸化膜の影響を弱め、金属面
上への電着が行われるために密着性が良好である。ま
た、電着めっき速度もアップして得られた皮膜は、高速
高負荷の過酷な条件で使用され、剥離せずに軽量化に適
したチタン又はチタン合金を母材とするピストンリング
の外周摺動面に、耐摩耗性や耐スカッフィング性の好適
な皮膜を形成することができる。
【図１】 本発明による電気めっき法が適用される実施
例のピストンリング（トップリング）の平面図。
例のピストンリング（トップリング）の平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線によるピストンリングの断面
図。
図。
【図３】 本発明による電気めっき法で使用される装置
の概略図。
の概略図。
１０．．ピストンリング、１１．．ニッケルめっき下地
層、１２．．本めっき層、２０．．陽極体、２１．．ケ
ース、２３．．めっき液注入管、２５．．黒鉛陽極、２
６．．摩擦材、３０．．陰極端子、３１．．スプリン
グ、２４．．溶液冷却タンク、２７．．回収トレイ
層、１２．．本めっき層、２０．．陽極体、２１．．ケ
ース、２３．．めっき液注入管、２５．．黒鉛陽極、２
６．．摩擦材、３０．．陰極端子、３１．．スプリン
グ、２４．．溶液冷却タンク、２７．．回収トレイ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 電気めっき法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、めっき技術、特にチ
タン又はチタン合金材の金属表面にめっき処理を行う電
気めっき法に関する。
タン又はチタン合金材の金属表面にめっき処理を行う電
気めっき法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン又はチタン合金材の表面に耐摩耗
性及び耐焼付性の皮膜を形成する方法として、イオンプ
レーティング法、プラズマＣＶＤ法、拡散浸透法、電気
めっき法及び陽極酸化法等の各種乾式表面処理法が知ら
れている。また、クロムめっき等による電気めっきで
は、フッ酸と硝酸又は重クロム酸等の混酸を使用して十
分に金属表面の活性化処理を行い、ニッケルめっきを施
した上にクロムめっきを施す。
性及び耐焼付性の皮膜を形成する方法として、イオンプ
レーティング法、プラズマＣＶＤ法、拡散浸透法、電気
めっき法及び陽極酸化法等の各種乾式表面処理法が知ら
れている。また、クロムめっき等による電気めっきで
は、フッ酸と硝酸又は重クロム酸等の混酸を使用して十
分に金属表面の活性化処理を行い、ニッケルめっきを施
した上にクロムめっきを施す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストンリ
ングに前記乾式めっき処理を施した場合、高い処理温度
により大きな熱変形及び残留歪がピストンリングに発生
し、得られたピストンリングでは内燃機関の十分な気密
を確保できない。これに対して、低い処理温度の電気め
っきでは、前処理で行われる強力な活性化により金属表
面の寸法精度が低下する。また、前処理で使用する特定
の混酸液の組成が不安定な場合、金属表面への密着性が
不十分となり、発生する反応ガスが公害問題を招来する
欠点があり、処理方法の改善が要求されている。
ングに前記乾式めっき処理を施した場合、高い処理温度
により大きな熱変形及び残留歪がピストンリングに発生
し、得られたピストンリングでは内燃機関の十分な気密
を確保できない。これに対して、低い処理温度の電気め
っきでは、前処理で行われる強力な活性化により金属表
面の寸法精度が低下する。また、前処理で使用する特定
の混酸液の組成が不安定な場合、金属表面への密着性が
不十分となり、発生する反応ガスが公害問題を招来する
欠点があり、処理方法の改善が要求されている。
【０００４】従って、この発明の目的は、めっきすべき
金属材料の変形及び残留歪の発生を抑制でき、容易な前
処理を通じて良好な密着性を有するめっき層を形成でき
る電気めっき法を提供することである。
金属材料の変形及び残留歪の発生を抑制でき、容易な前
処理を通じて良好な密着性を有するめっき層を形成でき
る電気めっき法を提供することである。
【０００５】また、この発明は、チタン又はチタン合金
により形成されたピストンリングの外周面に耐摩耗性及
び耐スカッフィング性を与える皮膜を形成できる電気め
っき法を提供することを目的とする。
により形成されたピストンリングの外周面に耐摩耗性及
び耐スカッフィング性を与える皮膜を形成できる電気め
っき法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による電気めっ
き法は、チタン又はチタン合金製の金属表面を電解洗浄
により脱脂する工程と、脱脂後、陽極体が摩擦接触する
状態で回転する金属表面を電解洗浄により酸性活性化す
る工程と、酸性活性化後、陽極体が摩擦接触する状態で
回転する金属表面にニッケルめっきを行い、下付層を形
成する工程と、金属表面の下付層上に耐摩耗性の外側層
を形成する工程とを含む。この発明の実施例では、ピス
トンリングの外周面にめっき処理を行う。耐摩耗性の外
側層は、陽極体が摩擦接触する状態で金属表面を回転さ
せながら又はめっき液に浸漬して下付層上に形成され
る。
き法は、チタン又はチタン合金製の金属表面を電解洗浄
により脱脂する工程と、脱脂後、陽極体が摩擦接触する
状態で回転する金属表面を電解洗浄により酸性活性化す
る工程と、酸性活性化後、陽極体が摩擦接触する状態で
回転する金属表面にニッケルめっきを行い、下付層を形
成する工程と、金属表面の下付層上に耐摩耗性の外側層
を形成する工程とを含む。この発明の実施例では、ピス
トンリングの外周面にめっき処理を行う。耐摩耗性の外
側層は、陽極体が摩擦接触する状態で金属表面を回転さ
せながら又はめっき液に浸漬して下付層上に形成され
る。
【０００７】
【作用】金属表面を脱脂しかつ酸性活性化した後、回転
中の金属表面に陽極体を摩擦接触させた状態でニッケル
めっき液を電着するので、電着面の活性化が促進され、
金属表面の酸化物層が十分に除去されると共に、ニッケ
ルが金属表面に強く電着して密着力の強い下付層が形成
される。下付層は、所定の厚さまで従来に比べて短時間
で形成される。その後、下付層の上に外側層が形成され
る。
中の金属表面に陽極体を摩擦接触させた状態でニッケル
めっき液を電着するので、電着面の活性化が促進され、
金属表面の酸化物層が十分に除去されると共に、ニッケ
ルが金属表面に強く電着して密着力の強い下付層が形成
される。下付層は、所定の厚さまで従来に比べて短時間
で形成される。その後、下付層の上に外側層が形成され
る。
【０００８】
【実施例】以下、４サイクル用自動二輪車のエンジンの
トップリングとして実装されるチタン合金製のピストン
リングに適用したこの発明による電気めっき法の実施例
を図１〜図３について説明する。
トップリングとして実装されるチタン合金製のピストン
リングに適用したこの発明による電気めっき法の実施例
を図１〜図３について説明する。
【０００９】図２は、６重量％アルミニウム及び４重量
％バンジウムにより形成された６アルミ・バナチタン合
金のピストンリング１０を示し、図３は呼び径５６ｍ
ｍ、幅０.８ｍｍ、厚さ２.４ｍｍの寸法を有するピスト
ンリング１０の断面図を示す。
％バンジウムにより形成された６アルミ・バナチタン合
金のピストンリング１０を示し、図３は呼び径５６ｍ
ｍ、幅０.８ｍｍ、厚さ２.４ｍｍの寸法を有するピスト
ンリング１０の断面図を示す。
【００１０】図１は、同一軸上に多数のピストンリング
１０を１本の筒状に重ねて回転可能に支持したリングブ
ロック１４の外周面にめっき層を形成するめっき装置１
５を示す。リングブロック１４に隣接して配置された陽
極体２０は、ピストンリング１０の外周面と同一の曲率
の湾曲形をなすケース２１と、ケース２１に設けられか
つ陽極体２０を支持する支持棒２２と、ケース２１内部
に充填された多孔質の黒鉛陽極２５と、黒鉛陽極２５の
凹面に接合された摩擦材２６とを備えている。溶液冷却
タンク２４からめっき液をケース２１の内部に供給する
注入管２３がケース２１に接続される。注入管２３から
供給されるめっき液は、多孔質の黒鉛陽極２５内を通過
して摩擦材２６に達する。黒鉛陽極２５の凹面に沿って
配置される摩擦材２６は電解液及びめっき液の浸透が可
能なビニール繊維等の化学繊維又はフェルト材等の動植
物繊維によって形成された網状の織布又は不織布であ
る。回転するリングブロック１４の外周面に摩擦材２６
を接触させて、電解液及びめっき液がリングブロック１
４に塗布される。
１０を１本の筒状に重ねて回転可能に支持したリングブ
ロック１４の外周面にめっき層を形成するめっき装置１
５を示す。リングブロック１４に隣接して配置された陽
極体２０は、ピストンリング１０の外周面と同一の曲率
の湾曲形をなすケース２１と、ケース２１に設けられか
つ陽極体２０を支持する支持棒２２と、ケース２１内部
に充填された多孔質の黒鉛陽極２５と、黒鉛陽極２５の
凹面に接合された摩擦材２６とを備えている。溶液冷却
タンク２４からめっき液をケース２１の内部に供給する
注入管２３がケース２１に接続される。注入管２３から
供給されるめっき液は、多孔質の黒鉛陽極２５内を通過
して摩擦材２６に達する。黒鉛陽極２５の凹面に沿って
配置される摩擦材２６は電解液及びめっき液の浸透が可
能なビニール繊維等の化学繊維又はフェルト材等の動植
物繊維によって形成された網状の織布又は不織布であ
る。回転するリングブロック１４の外周面に摩擦材２６
を接触させて、電解液及びめっき液がリングブロック１
４に塗布される。
【００１１】回転可能に支持されたリングブロック１４
の下方には、リングブロック１４から滴下する電解洗浄
液及びめっき液を回収するトレイ２７が配置され、トレ
イ２７に回収される電解洗浄液及びめっき液は再使用の
ためポンプ２９でフィルタ２８を通して溶液冷却タンク
２４に戻される。リングブロック１４に接触して配置さ
れた陰極端子３０はスプリング３１でリングブロック１
４の外周面に弾性をもって押圧され、通電される。トレ
イ２７、ポンプ２９及び溶液冷却タンク２４は溶液の混
合を防止するため、実際には電解洗浄液、めっき液等異
なる溶液毎に異なる装置を使用するが、装置としては同
一の機能構造のものを使用できるので、同一の符号を使
用するものとする。
の下方には、リングブロック１４から滴下する電解洗浄
液及びめっき液を回収するトレイ２７が配置され、トレ
イ２７に回収される電解洗浄液及びめっき液は再使用の
ためポンプ２９でフィルタ２８を通して溶液冷却タンク
２４に戻される。リングブロック１４に接触して配置さ
れた陰極端子３０はスプリング３１でリングブロック１
４の外周面に弾性をもって押圧され、通電される。トレ
イ２７、ポンプ２９及び溶液冷却タンク２４は溶液の混
合を防止するため、実際には電解洗浄液、めっき液等異
なる溶液毎に異なる装置を使用するが、装置としては同
一の機能構造のものを使用できるので、同一の符号を使
用するものとする。
【００１２】次に、図１に示すめっき装置１５を使用し
てリングブロック１４の外周面にめっきを施す工程の実
施例を説明する。
てリングブロック１４の外周面にめっきを施す工程の実
施例を説明する。
【００１３】例１ まず、ＮａＯＨ：７５ｇ（グラム）／ｌ（リットル）、
Ｎａ3ＰＯ4：１０ｇ／ｌ、Ｎａ2ＣＯ3：１４ｇ／ｌの組
成からなる浴温８０℃の洗浄液を陽極体２０に供給し、
電圧１２ボルト、電流密度（陽極）７.５Ａ／ｃｍ2で電
流を陰極端子３０に３０秒供給して、リングブロック１
４の外周面を電解洗浄により脱脂した。
Ｎａ3ＰＯ4：１０ｇ／ｌ、Ｎａ2ＣＯ3：１４ｇ／ｌの組
成からなる浴温８０℃の洗浄液を陽極体２０に供給し、
電圧１２ボルト、電流密度（陽極）７.５Ａ／ｃｍ2で電
流を陰極端子３０に３０秒供給して、リングブロック１
４の外周面を電解洗浄により脱脂した。
【００１４】次に、ＨＣｌ：２０ｇ／ｌ、Ｈ2ＳＯ4：２
００ｇ／ｌの組成を有し、浴温４０℃のめっき浴で前記
脱脂処理したリングブロック１４の外周面を酸性活性化
電解した。このとき、陰極端子３０に対する電流は電流
密度０.５Ａ／ｃｍ2、ピストンリング速度８ｍ／分、電
解時間２０秒である。
００ｇ／ｌの組成を有し、浴温４０℃のめっき浴で前記
脱脂処理したリングブロック１４の外周面を酸性活性化
電解した。このとき、陰極端子３０に対する電流は電流
密度０.５Ａ／ｃｍ2、ピストンリング速度８ｍ／分、電
解時間２０秒である。
【００１５】図１に示すように、適当な駆動装置により
回転するリングブロック１４の外周面に陽極体２０の摩
擦材２６を接触させた。同時に、スプリング３１の弾性
力によりリングブロック１４の外周面に陰極端子３０を
接触させ、陽極体２０との間で通電した。陽極体２０の
ケース２１には注入管２３を通して溶液冷却タンク２４
からめっき液を注入した。
回転するリングブロック１４の外周面に陽極体２０の摩
擦材２６を接触させた。同時に、スプリング３１の弾性
力によりリングブロック１４の外周面に陰極端子３０を
接触させ、陽極体２０との間で通電した。陽極体２０の
ケース２１には注入管２３を通して溶液冷却タンク２４
からめっき液を注入した。
【００１６】続いて、リングブロック１４の外周面に下
地層としてニッケルめっきにより下付層を形成した。そ
の浴組成は、ＮｉＣｌ・６Ｈ2Ｏ：２５０ｇ／ｌ、Ｈ3Ｂ
Ｏ3：３０ｇ／ｌであり、浴温は３０℃、電流密度は０.
５Ａ／ｃｍ2、ピストンリング速度は５ｍ／分、電解時
間は２０秒である。陽極体２０に供給されためっき液は
黒鉛陽極２５から摩擦材２６へ浸透した。回転中のリン
グブロック１４の外周面に摩擦材２６を擦り着けながら
活性化し、一定量のニッケルめっき液を供給した。リン
グブロック１４を構成する各ピストンリング１０の外周
面にニッケルからなる８μｍの厚さを有する下付層１１
を下地層として電着した。
地層としてニッケルめっきにより下付層を形成した。そ
の浴組成は、ＮｉＣｌ・６Ｈ2Ｏ：２５０ｇ／ｌ、Ｈ3Ｂ
Ｏ3：３０ｇ／ｌであり、浴温は３０℃、電流密度は０.
５Ａ／ｃｍ2、ピストンリング速度は５ｍ／分、電解時
間は２０秒である。陽極体２０に供給されためっき液は
黒鉛陽極２５から摩擦材２６へ浸透した。回転中のリン
グブロック１４の外周面に摩擦材２６を擦り着けながら
活性化し、一定量のニッケルめっき液を供給した。リン
グブロック１４を構成する各ピストンリング１０の外周
面にニッケルからなる８μｍの厚さを有する下付層１１
を下地層として電着した。
【００１７】更に、摩擦研磨材の摩擦法と通常の浸漬め
っき法により、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ合金の酸化クロム複合分
散メッキでそれぞれ外側層１２を下付層１１の上に形成
した。外側層の形成に使用する浴組成は、ＮｉＳＯ4６
Ｈ2Ｏ：１００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ2６Ｈ2Ｏ：８０ｇ／
ｌ、ＣｏＳＯ4７Ｈ2Ｏ：１００ｇ／ｌ、Ｈ3ＰＯ3：２５
ｇ／ｌ、ＮａＨ2ＰＯ2Ｈ2Ｏ：２ｇ／ｌである。水素イ
オン濃度はｐＨ＝２.０、浴温は５０℃である。摩擦研
磨材による摩擦めっき法では、電流密度：３００Ａ／ｄ
ｍ2、通電時間：３０分、酸化クロム懸濁量（平均粒
径：１.５μｍ）：２０ｇ／ｌである。電析合金組成で
は、コバルト（Ｃｏ）：６５重量％、リン（Ｐ）：３.
０重量％、酸化クロム分散度２０容量％、皮膜硬度Ｈmv
＝８３０マイクロビッカースである。
っき法により、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ合金の酸化クロム複合分
散メッキでそれぞれ外側層１２を下付層１１の上に形成
した。外側層の形成に使用する浴組成は、ＮｉＳＯ4６
Ｈ2Ｏ：１００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ2６Ｈ2Ｏ：８０ｇ／
ｌ、ＣｏＳＯ4７Ｈ2Ｏ：１００ｇ／ｌ、Ｈ3ＰＯ3：２５
ｇ／ｌ、ＮａＨ2ＰＯ2Ｈ2Ｏ：２ｇ／ｌである。水素イ
オン濃度はｐＨ＝２.０、浴温は５０℃である。摩擦研
磨材による摩擦めっき法では、電流密度：３００Ａ／ｄ
ｍ2、通電時間：３０分、酸化クロム懸濁量（平均粒
径：１.５μｍ）：２０ｇ／ｌである。電析合金組成で
は、コバルト（Ｃｏ）：６５重量％、リン（Ｐ）：３.
０重量％、酸化クロム分散度２０容量％、皮膜硬度Ｈmv
＝８３０マイクロビッカースである。
【００１８】同一浴組成及び浴温を使用した浸漬法で
は、電流密度：５Ａ／ｄｍ2、通電時間：１２０分、酸
化クロム懸濁量（平均粒径１.５μｍ）：１００ｇ／
ｌ、電析合金組成では、Ｃｏ：６０重量％、Ｐ：２.８
重量％、酸化クロム分散度：１０容量％、皮膜硬度Ｈmv
＝８１０マイクロビッカースである。本実施例では、複
合分散めっき及び硬質クロムの各々によって外側層１２
を形成した。前記皮膜硬度は、めっき厚さ１００μｍで
電着された外側層１２を４００℃の温度で１時間の熱硬
化処理を施した際の皮膜の硬度を示す。
は、電流密度：５Ａ／ｄｍ2、通電時間：１２０分、酸
化クロム懸濁量（平均粒径１.５μｍ）：１００ｇ／
ｌ、電析合金組成では、Ｃｏ：６０重量％、Ｐ：２.８
重量％、酸化クロム分散度：１０容量％、皮膜硬度Ｈmv
＝８１０マイクロビッカースである。本実施例では、複
合分散めっき及び硬質クロムの各々によって外側層１２
を形成した。前記皮膜硬度は、めっき厚さ１００μｍで
電着された外側層１２を４００℃の温度で１時間の熱硬
化処理を施した際の皮膜の硬度を示す。
【００１９】例２ 次に、例１で使用したピストンリング１０と同一材料、
同一サイズのピストンリングを使用し、電解洗浄、酸性
活性化電解、ニッケルめっき層１１の形成まで例１と同
一の処理を行った。硬質クロムめっき処理で使用した浴
組成は、ＣrＯ3：２５０ｇ／ｌ、Ｈ2ＳＯ4：２.５ｇ／
ｌで、浴温：５５℃である。電流密度：５５Ａ／ｄ
ｍ2、電解時間：５時間である。得られた硬質クロムめ
っき層は厚さ１００μｍを有する。更に、２００℃で１
時間のベーキング（焙り焼き）処理を施し、硬度を検査
した結果、硬質クロムめっき層のマイクロビッカース硬
度（ＨＭＶ）は９７０であった。この発明による前記め
っき方法の効果を確認するため、比較例１及び比較例２
を作成した。
同一サイズのピストンリングを使用し、電解洗浄、酸性
活性化電解、ニッケルめっき層１１の形成まで例１と同
一の処理を行った。硬質クロムめっき処理で使用した浴
組成は、ＣrＯ3：２５０ｇ／ｌ、Ｈ2ＳＯ4：２.５ｇ／
ｌで、浴温：５５℃である。電流密度：５５Ａ／ｄ
ｍ2、電解時間：５時間である。得られた硬質クロムめ
っき層は厚さ１００μｍを有する。更に、２００℃で１
時間のベーキング（焙り焼き）処理を施し、硬度を検査
した結果、硬質クロムめっき層のマイクロビッカース硬
度（ＨＭＶ）は９７０であった。この発明による前記め
っき方法の効果を確認するため、比較例１及び比較例２
を作成した。
【００２０】比較例１ 例１及び例２で使用したピストンリング１０と同一素材
及び同一形状のピストンリングを用意し、アルカリ電解
洗浄後の活性化処理として、ＡＳＴＭ（アメリカ材料試
験協会）規格に基づく浸漬処理法により混酸溶液に２０
秒間浸漬した。この混酸溶液はフッ酸と硝酸との比率が
１：３で、浴温３０℃である。水洗後、再び重クロム酸
ナトリウム２５０ｇ／ｌと、フッ酸４８ｍｇ（ミリグラ
ム）／ｌの活性化エッチング処理液に温度８０℃で２０
分間浸漬した。再び水洗後、直ちに下付層１１を形成す
る前記実施例と同一のニッケルめっき浴を使用し、通常
の浸漬法により電流密度７Ａ／ｄｍ2で５分間のニッケ
ルめっき層を形成した。その後、外側層１２を形成する
前記実施例と同一のクロムめっき浴（Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ合
金酸化クロム複合分散めっき）の摩擦法及び浸漬法によ
り同一条件で複合めっきを施し、４００℃で１時間の熱
硬化処理を施した。
及び同一形状のピストンリングを用意し、アルカリ電解
洗浄後の活性化処理として、ＡＳＴＭ（アメリカ材料試
験協会）規格に基づく浸漬処理法により混酸溶液に２０
秒間浸漬した。この混酸溶液はフッ酸と硝酸との比率が
１：３で、浴温３０℃である。水洗後、再び重クロム酸
ナトリウム２５０ｇ／ｌと、フッ酸４８ｍｇ（ミリグラ
ム）／ｌの活性化エッチング処理液に温度８０℃で２０
分間浸漬した。再び水洗後、直ちに下付層１１を形成す
る前記実施例と同一のニッケルめっき浴を使用し、通常
の浸漬法により電流密度７Ａ／ｄｍ2で５分間のニッケ
ルめっき層を形成した。その後、外側層１２を形成する
前記実施例と同一のクロムめっき浴（Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ合
金酸化クロム複合分散めっき）の摩擦法及び浸漬法によ
り同一条件で複合めっきを施し、４００℃で１時間の熱
硬化処理を施した。
【００２１】比較例２ また、例１及び例２で用いたピストンリング１０と同一
素材及び形状のピストンリングを用意し、比較例１と同
一の方法及び条件でアルカリ電解洗浄、フッ酸・硝酸活
性化、重クロム酸ナトリウム、フッ酸の活性化、ニッケ
ルめっき層を形成した後、例２と同一の条件で硬質クロ
ムめっきを施し、２００℃で１時間の焙り焼き処理を行
った。
素材及び形状のピストンリングを用意し、比較例１と同
一の方法及び条件でアルカリ電解洗浄、フッ酸・硝酸活
性化、重クロム酸ナトリウム、フッ酸の活性化、ニッケ
ルめっき層を形成した後、例２と同一の条件で硬質クロ
ムめっきを施し、２００℃で１時間の焙り焼き処理を行
った。
【００２２】前記の例より試料番号〜で示す下記６
種類のピストンリングが得られた。 摩擦研磨材による摩擦めっき−摩擦法（例１） 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法（例１） 硬質クロムめっき処理−硬質クロムめっき（例２） 摩擦研磨材による摩擦めっき法−摩擦法（比較例
１） 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法（比較例
１） 硬質クロムめっきによる皮膜形成リング−硬質クロ
ムめっき（比較例２） ４気筒４サイクル水冷式のアルミ合金製鋳鉄スリーブ鋳
込エンジンのトップリングとして前記４種のピストンリ
ングを実装し、馴らし運転後、全負荷で回転数１４００
０ｒｐｍにより２００時間の耐久テストを行った。下表
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 試料番号 試験後の表面状態 試験後の摩耗量（μｍ） ピストンリング シリンダ 剥離なし ８ ４ 下付層から２個所剥離 １３ ５ 剥離なし ３０ ３ 外側層から６個所剥離 １０ ８ 外側層から７個所剥離、下付層から２個所剥離 １５ １０ ワーク表面から５個所剥離 １５ １０ 上記表から明らかなように、この発明による例１及び例
２では、めっき層の密着性が良好で、外側層１２からの
剥離はなく、ピストンリング及びシリンダの摩耗量も少
なく、表面状態は良好である。また、この発明によって
めっきされたチタン又はチタン合金製のピストンリング
はエンジンの稼動中に加熱されたピストンの熱をシリン
ダに円滑に伝達する耐摩耗性の放熱路を形成するから、
耐スカッフィング性に優れていることが理解されよう。
種類のピストンリングが得られた。 摩擦研磨材による摩擦めっき−摩擦法（例１） 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法（例１） 硬質クロムめっき処理−硬質クロムめっき（例２） 摩擦研磨材による摩擦めっき法−摩擦法（比較例
１） 浸漬法による各複合めっき処理−浸漬法（比較例
１） 硬質クロムめっきによる皮膜形成リング−硬質クロ
ムめっき（比較例２） ４気筒４サイクル水冷式のアルミ合金製鋳鉄スリーブ鋳
込エンジンのトップリングとして前記４種のピストンリ
ングを実装し、馴らし運転後、全負荷で回転数１４００
０ｒｐｍにより２００時間の耐久テストを行った。下表
は、各ピストンリングと相対するシリンダの摺動面を観
察し、摩耗量についての測定結果を示す。 試料番号 試験後の表面状態 試験後の摩耗量（μｍ） ピストンリング シリンダ 剥離なし ８ ４ 下付層から２個所剥離 １３ ５ 剥離なし ３０ ３ 外側層から６個所剥離 １０ ８ 外側層から７個所剥離、下付層から２個所剥離 １５ １０ ワーク表面から５個所剥離 １５ １０ 上記表から明らかなように、この発明による例１及び例
２では、めっき層の密着性が良好で、外側層１２からの
剥離はなく、ピストンリング及びシリンダの摩耗量も少
なく、表面状態は良好である。また、この発明によって
めっきされたチタン又はチタン合金製のピストンリング
はエンジンの稼動中に加熱されたピストンの熱をシリン
ダに円滑に伝達する耐摩耗性の放熱路を形成するから、
耐スカッフィング性に優れていることが理解されよう。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による電
気めっき法は、軽量なチタン又はチタン合金の表面に耐
摩耗性皮膜を強固な剥離強度で形成できる。このため、
高速高負荷の過酷な条件で使用される軽量化ピストンリ
ングの外周面に耐摩耗性及び耐スカッフィング性の皮膜
を形成することができ、エンジンの性能を向上すると共
に、寿命を延長することが可能となる。
気めっき法は、軽量なチタン又はチタン合金の表面に耐
摩耗性皮膜を強固な剥離強度で形成できる。このため、
高速高負荷の過酷な条件で使用される軽量化ピストンリ
ングの外周面に耐摩耗性及び耐スカッフィング性の皮膜
を形成することができ、エンジンの性能を向上すると共
に、寿命を延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による電気めっき法に使用するめっ
き装置のブロック図
き装置のブロック図
【図２】 この発明による電気めっき法によってめっき
されたピストンリングの平面図
されたピストンリングの平面図
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿うピストンリングの断面
図
図
【符号の説明】 １０．．ピストンリング、１１．．下付層、１２．．外
側層、１４．．リングブロック、１５．．めっき装置、
２０．．陽極体、２１．．ケース、２５．．黒鉛陽極、
２６．．摩擦材、３０．．陰極端子、３１．．スプリン
グ、２４．．溶液冷却タンク、２７．．トレイ
側層、１４．．リングブロック、１５．．めっき装置、
２０．．陽極体、２１．．ケース、２５．．黒鉛陽極、
２６．．摩擦材、３０．．陰極端子、３１．．スプリン
グ、２４．．溶液冷却タンク、２７．．トレイ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
Claims (2)
- 【請求項１】母材の被めっき面を電解洗浄して脱脂する
工程、 母材を回転させて脱脂した被めっき面に陽極体を接触さ
せて摩擦しながら酸性活性化電解する工程、 母材を回転させて酸性活性化電解した被めっき面に陽極
体を接触させて摩擦しながらニッケルで下地層を形成す
る工程、 母材を回転させてニッケル下地層を形成した被めっき面
に陽極体を接触させて摩擦しながら耐摩耗性皮膜を形成
する工程、を含むことを特徴とする電気めっき法。 - 【請求項２】母材がチタンまたはチタン合金によるピス
トンリングであって、その少なくと外周摺動面を被めっ
き面とした「請求項１」に記載の電気めっき法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2141092A JPH0625890A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 電気めっき法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2141092A JPH0625890A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 電気めっき法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625890A true JPH0625890A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=12054261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2141092A Pending JPH0625890A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 電気めっき法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625890A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1125196C (zh) * | 1999-09-28 | 2003-10-22 | 香港生产力促进局 | 光亮电镀用的钛及钛合金表面活化处理方法及其活化液 |
| CN104005059A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-08-27 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种在tc1、tc2钛合金上电镀铬的方法 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP2141092A patent/JPH0625890A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1125196C (zh) * | 1999-09-28 | 2003-10-22 | 香港生产力促进局 | 光亮电镀用的钛及钛合金表面活化处理方法及其活化液 |
| CN104005059A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-08-27 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种在tc1、tc2钛合金上电镀铬的方法 |
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