JPH0718497A - 耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜及びその形成方法 - Google Patents

耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜及びその形成方法

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JPH0718497A
JPH0718497A JP18740293A JP18740293A JPH0718497A JP H0718497 A JPH0718497 A JP H0718497A JP 18740293 A JP18740293 A JP 18740293A JP 18740293 A JP18740293 A JP 18740293A JP H0718497 A JPH0718497 A JP H0718497A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき皮膜が高温領域にさらされても低温時
におけると同様な組織状態を保持する耐熱性ニッケル−
タングステン系合金めっき皮膜の提供及びその形成法の
提供。 【構成】 ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜に
おいて,同めっき皮膜中にチタン金属微細粒子が,好ま
しくは10〜40%が均一に分散されてなるものであ
る。その形成方法は,ニッケルイオン及びタングステン
イオンを主成分として含み,かつチタン金属微細粒子を
懸濁・混有しためっき浴を使用して電気めっきを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱性めっき皮膜及びそ
の形成法に関し,特に耐熱性ニッケル−タングステン系
合金めっき皮膜及びその形成法に関する。
【0002】
【従来の技術】今日の環境問題の高まりの中で有害なク
ロム酸を多量使用する工業用クロムめっきの代替えが求
められており,ニッケル−タングステン系合金めっきが
その代替えとして,最近有望視されている。ニッケル−
タングステン系合金めっきは常温において優れた耐食性
を有するとともに,ある程度の高温領域例えば200〜
600℃において耐摩耗性・離型性等が良好であるとさ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のごとく,ニッケ
ル−タングステン系合金めっき皮膜は溶融ガラスとの離
型性が良好なためガラス成形鋳型(使用温度約600
℃)等へ適用されているが,高温領域(約1000℃)
にさらされた場合においては図1に示すようにそれまで
合金を形成していたニッケルとタングステンが,図2に
示すように偏析し,組織が不均一化する。これは離型性
・耐摩耗性等の機械的性質の低下につながる。ところ
で,図1及び図2は前記ニッケル−タングステン系合金
めっき皮膜の電子線マイクロアナライザーによる金属組
織の断面図であり,電子線マイクロアナライザーを使用
して,ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜の断面
のニッケルとタングステンの分布を観察したものであっ
て,図中の白点はニッケルあるいはタングステンがその
領域に存在することを示している。なお,図1は高温領
域(約1000℃)にさらす前のニッケル−タングステ
ン系合金めっき皮膜で,ニッケル(図1(1))の存在
を示す白点とタングステン(図2(2))の存在を示す
白点がめっき皮膜中で均一に存在し,めっき皮膜中でニ
ッケルとタングステンが合金を形成し,組織が均一であ
ることを示している。次に,図2は高温領域(約100
0℃)にさらした後のニッケル−タングステン系合金め
っき皮膜でニッケル(図2(1))が存在する領域にお
いて島状あるいは層状に白点が存在しない個所すなわち
ニッケルが存在しない個所が存在するのがわかる。ま
た,タングステン(図2(2))の分布を示す白点は高
温にさらす前のめっき皮膜(図1(2))で観察された
ように均一に存在するのではなく,島状あるいは層状に
存在し,その存在個所は図2(1) でニッケルが島状ある
いは層状に存在しない個所に分布していることを示して
いる。このことはニッケル−タングステン系合金めっき
皮膜が高温領域にさらされることにより,タングステン
が偏析し,組織が不均一化することを示している。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するためになされたもので,めっき皮膜が高
温領域にさらされても,同皮膜中のタングステンが偏析
せず,組織が不均一化しないようにしたもので,高温領
域にさらされても低温時におけると同様な組織状態を保
持する耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜
及びその形成法を提供するものである。すなわち,本発
明は(1)ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜に
おいて,同めっき皮膜中にチタン金属微細粒子が均一に
分散されてなることを特徴とする耐熱性ニッケル−タン
グステン系合金めっき皮膜,(2)ニッケル−タングス
テン系合金めっき皮膜中のタングステン含有量が20〜
40%であり,かつ同めっき皮膜中に10〜40%のチ
タン金属微細粒子が均一に分散されてなることを特徴と
する前記第1項記載の耐熱性ニッケル−タングステン系
合金めっき皮膜,(3)ニッケルイオン及びタングステ
ンイオンを主成分として含み,かつチタン金属微細粒子
を懸濁・混有しためっき浴を使用して電気めっきを行う
ことにより,被めっき体上に耐熱性を有するニッケル−
タングステン系合金めっき皮膜を形成することを特徴と
する耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜の
形成方法,(4)めっき浴が,ニッケルイオンを2.2
〜66g/1000ml,タングステンイオンを5.6
〜56g/1000mlをそれぞれ含み,かつチタン金
属微細粒子を1〜100g/1000ml懸濁・混有し
たものであることを特徴とする第3項記載の耐熱性ニッ
ケル−タングステン系合金めっき皮膜の形成法,及び
(5)電気めっき用の電源として,間欠的に電流を流す
パルス電源を使用することを特徴とする第3項又は第4
項に記載の耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき
皮膜の形成方法である。
【0005】本発明においては,めっき浴中にできるだ
け粒径の小さいチタン金属微細粒子を懸濁・混有せしめ
ることが好ましく,平均粒径が120μm以下のチタン
金属微細粒子,好ましくは平均粒径が20〜5μmのチ
タン金属微細粒子を懸濁・混有させる。めっき皮膜中の
チタン金属微細粒子の分散量は50%以下,特に10〜
40%が好ましく,50%以上の分散量では共析が非常
に困難であり,10%以下では低温と同様な組織状態の
耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜を形成
することが困難になる。また,ニッケル−タングステン
系合金めっき皮膜中のタングステン含有量は20〜40
%が好ましい。さらに,めっきを行う際の電源は常法に
よる直流電源を使用することができるが,パルス電源を
用いることが好ましい。パルス電源としては,例えばパ
ルス電流密度(電流がオンの時に流れる電流密度)2〜
50A/dm,パルスオン時間(電流が流れる時間)
0.1〜100ミリ秒,パルスオフ時間(電流が遮断さ
れている時間)0.1〜100ミリ秒のパルス条件のも
のを使用することができ,これでめっきすることにより
直流電源に比べて柔軟性のあるめっき皮膜を得ることが
可能となる。
【0006】[手段の詳細な説明]ニッケル−タングス
テン系合金めっき皮膜において,高温領域におけるタン
グステンの偏析を防止し,低温と同様な組織状態の耐熱
性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜を得るため
に各種実験を行い,その中で本発明者はめっき皮膜中に
耐熱材料として使用されている,クロム,モリブデン,
コバルト,ニオブおよびチタンの各金属粒子をそれぞれ
めっき浴中に懸濁・混有させて電気めっきを行うことに
より,前記各種金属微細粒子を皮膜中に分散させて検討
を行った。その結果,チタン金属微細粒子を分散・混有
させたものだけが高温におけるタングステンの偏析防止
の効果があることを見い出した。そこで,本発明ではニ
ッケルイオンとタングステンイオンを主成分とするめっ
き浴中にチタン金属微細粒子を懸濁・混有しためっき浴
を使用して電気めっきを行うことにより,めっき皮膜中
にチタンを金属微細粒子として混有せしめる手法を研究
し開発した。なお,チタンを金属微細粒子として懸濁・
混有させる理由は,ニッケル−タングステン−チタンを
電気めっきにより同時に析出させることができないため
である。
【0007】
【実施例】本発明を実施例によって具体的に説明する。
本実施例において使用した被めっき体は鉄製のものであ
り,チタン金属微細粒子を含むニッケル−タングステン
系合金めっき浴は硫酸ニッケル10〜300g/100
0ml,タングステン酸ナトリウム10〜100g/1
000ml,クエン酸20〜300g/1000ml,
アンモニア水でpHを5〜9に調整したものを基本浴と
して,粒径が約10μmのチタン金属微細粒子を1〜5
00g/1000ml懸濁・混有したものである。この
めっき浴の浴温は60〜80℃であり,使用した電流密
度は1〜10A/dmであった。また,パルス電源は
パルス電流密度が1〜100A/dm,パルスオン時
間1〜100ミリ秒,パルスオフ時間1〜100ミリ秒
の条件であった。これらの条件下でめっき作業を行った
結果,高温領域にさらされてもタングステンが偏析せ
ず,均一な組織が保持できる耐熱性ニッケル−タングス
テン系合金めっき皮膜を形成することが可能となった。
なお,膜厚20〜100μmのめっき皮膜を得るのに要
しためっき時間は,30〜500分であった。 実施例1: [めっき浴] 硫酸ニッケル 70g/1000ml タングステン酸ナトリウム 70g/1000ml クエン酸 100g/1000ml チタン金属微細粒子 1g/1000ml (粒径約10μm) pH 6 上記の各成分含有のめっき浴を使用して,撹拌しながら
浴温約70℃で電流密度2.5A/dmの条件で15
0分間めっき作業を行った。得られためっき皮膜は図3
に示したようなチタン金属微細粒子が均一に分散したも
のであり,その皮膜を1000℃で1時間の高温に加熱
した場合は図4に示すごとく,ニッケル−タングステン
の組織は均一なものであった。なお,図3は得られため
っき皮膜の断面の電子顕微鏡写真であり,ニッケル−タ
ングステン合金めっき皮膜中にチタン金属微細粒子(黒
い粒の部分)が均一に分散していることを示している。
【0008】また,図4は本実施例で得られためっき皮
膜を1000℃で1時間の高温に加熱したものの電子線
マイクロアナライザーによる金属組織の断面図である。
電子線マイクロアナライザーを使用して1000℃で
1時間の高温に加熱されためっき皮膜の断面のニッケル
(図4(1))とタングステン(図4(2))とチタン
金属微細粒子(図4(3))の分布を観察したものであ
り,図中の白点はニッケル,タングステン及びチタン金
属微細粒子がその領域に存在することを示している。ニ
ッケルの存在を示す白点はめっき皮膜中にほぼ均一に存
在し,図2に示すようにチタン金属微細粒子を混有しな
いめっき皮膜を1000℃の高温に加熱した際に観察さ
れたタングステンの偏析が生じことなく,タングステン
と合金を形成してるのがわかる。なお,表面層の近傍で
層状にニッケルが存在しない箇所があるが,このニッケ
ルが存在しない箇所にはチタンが多く存在することが,
チタンの存在を示す白点の存在箇所よりわかる。チタン
の存在を示す白点は表面層の近くでニッケルが存在しな
い箇所に層状に存在するとともに,めっき皮膜中に均一
に分散している。タングステンの存在を示す白点はチタ
ンが存在する箇所にはあまり存在せず,1000℃の高
温に加熱されてもタングステンとはあまり合金を形成し
ないことがわかる。
【0009】実施例2: [めっき浴] 硫酸ニッケル 70g/1000ml タングステン酸ナトリウム 70g/1000ml クエン酸 100g/1000ml チタン金属微細粒子 200g/1000ml (粒径約10μm) pH 6 上記の各成分含有のめっき浴を使用して,撹拌しながら
浴温約70℃で以下のパルス条件によりめっき作業を行
った。 [パルス条件] パルス電流密度 5A/dm パルスオン時間 10ミリ秒 パルスオフ時間 10ミリ秒 上記のめっき浴及びパルス条件で150分間めっき作業
を行った。得られためっき皮膜は図3に示したようなチ
タン金属微細粒子が均一に分散したものであり,100
0℃で1時間の高温に加熱されたものにおいて図4に示
すごとく,ニッケル−タングステンの組織が均一なめっ
き皮膜が得られた。以上各実施例におけるチタン金属微
細粒子を混有したニッケル−タングステン系合金めっき
皮膜に1000℃で1時間の熱処理を行ってもタングス
テンが偏析せず,図4に示すごとく,ニッケル−タング
ステンの組織が均一なめっき皮膜を形成することができ
る。
【0010】
【発明の効果】以上に説明したとおり,本発明のチタン
金属微細粒子を混有したニッケル−タングステン系合金
めっき皮膜は高温に加熱された場合においても組織の不
均一化が生じなく,ニッケル−タングステン系合金めっ
き皮膜の本来の特性を高温においても維持できる。さら
に,その形成方法はめっき浴中にチタン金属微細粒子を
懸濁・混有させた状態で電気めっきだけでよく,容易に
耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜を形成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のニッケル−タングステン系合金めっき皮
膜の電子線マイクロアナライザーによる金属組織の断面
図である。
【図2】従来のニッケル−タングステン系合金めっき皮
膜を高温領域にさらした後の電子線マイクロアナライザ
ーによる金属組織の断面図である。
【図3】本発明実施例で得られためっき皮膜の金属組織
断面の電子顕微鏡写真である。
【図4】本発明実施例で得られためっき皮膜を1000
℃で1時間の高温に加熱したものの電子線マイクロアナ
ライザーによる金属組織の断面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル−タングステン系合金めっき皮
    膜において,同めっき皮膜中にチタン金属微細粒子が均
    一に分散されてなることを特徴とする耐熱性ニッケル−
    タングステン系合金めっき皮膜。
  2. 【請求項2】 ニッケル−タングステン系合金めっき皮
    膜中のタングステン含有量が20〜40%であり,かつ
    同めっき皮膜中に10〜40%のチタン金属微細粒子が
    均一に分散されてなることを特徴とする請求項1記載の
    耐熱性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜。
  3. 【請求項3】 ニッケルイオン及びタングステンイオン
    を主成分として含み,かつチタン金属微細粒子を懸濁・
    混有しためっき浴を使用して電気めっきを行うことによ
    り,被めっき体上に耐熱性を有するニッケル−タングス
    テン系合金めっき皮膜を形成することを特徴とする耐熱
    性ニッケル−タングステン系合金めっき皮膜の形成方
    法。
  4. 【請求項4】 めっき浴が,ニッケルイオンを2.2〜
    66g/1000ml,タングステンイオンを5.6〜
    56g/1000mlをそれぞれ含み,かつチタン金属
    微細粒子を1〜100g/1000ml懸濁・混有した
    ものであることを特徴とする請求項3記載の耐熱性ニッ
    ケル−タングステン系合金めっき皮膜の形成法。
  5. 【請求項5】 電気めっき用の電源として,間欠的に電
    流を流すパルス電源を使用することを特徴とする請求項
    3又は4に記載の耐熱性ニッケル−タングステン系合金
    めっき皮膜の形成方法。
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