JPS5837400B2 - Surface treatment method for metal surfaces - Google Patents

Surface treatment method for metal surfaces

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JPS5837400B2
JPS5837400B2 JP52143791A JP14379177A JPS5837400B2 JP S5837400 B2 JPS5837400 B2 JP S5837400B2 JP 52143791 A JP52143791 A JP 52143791A JP 14379177 A JP14379177 A JP 14379177A JP S5837400 B2 JPS5837400 B2 JP S5837400B2
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plating
temperature
polytetrafluoroethylene
plated
chromic acid
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JP52143791A
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Japanese (ja)
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JPS5476445A (en
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ロナルド・ア−ル・スタンジ
サミユエル・ビ−・マツクグアイア−
ト−マス・ダブリユウ・ウツドリング
テイモウスイ−・デイ−・ジ−バ−ス
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TSUURU FUOA BENDENGU Inc
Original Assignee
TSUURU FUOA BENDENGU Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属面の表面処理法に関するものであり、金
属の表面クランクに低摩擦係数をもつ物質を溶り込ませ
て金属表面に潤滑性コーティングを行うものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a surface treatment method for metal surfaces, in which a substance with a low coefficient of friction is infused into the metal surface crank to coat the metal surface with lubricity. .

代表的な例として、優れた負荷特性と潤滑特性を有する
極めて優秀な接触面を形成する多孔質クロムメッキがあ
るが、この多孔質クロムメッキには、割れやへこみある
いは微細クラツクが形成されており、耐摩耗特性と高動
作特性が要求されるピストンリングやシリンダ壁面に採
用されている。
A typical example is porous chrome plating, which forms an extremely excellent contact surface with excellent load and lubrication properties, but this porous chrome plating is prone to cracks, dents, and microcracks. It is used for piston rings and cylinder walls that require wear resistance and high operating characteristics.

このメッキ中にクロムが付着すると、微細なクラツクが
、付着層内に生じる応力によってほぼ不規則に形成され
る。
When chromium is deposited during this plating, microscopic cracks are formed in a generally irregular manner due to the stress generated within the deposited layer.

この応力は、クロム付着層の極限強さまで増大するので
、その結果生じる破面がこの応力を吸収することになり
、したがってメッキ部に微細なクランクを残すことにな
る。
As this stress increases to the ultimate strength of the chromium deposit, the resulting fracture surface will absorb this stress, thus leaving a microcrank in the plating.

多孔部または微細クラツクのサイズや種類は種々の方法
によって調整できる。
The size and type of pores or microcracks can be adjusted by various methods.

例えば、メッキ工程後エッチングを施し形成クランクを
拡大させる方法は既知の技術である。
For example, it is a known technique to enlarge the formed crank by etching after the plating process.

一般に、エッチング処理中クランクははじめ拡大し、さ
らにクラツク部の溶解率と表面の溶解率間に均衡がとら
れクラツク深さがほとんど増太しなくなるまで拡大し続
ける。
Generally, during the etching process, the crank initially expands and continues to expand until a balance is reached between the dissolution rate of the crack portion and the dissolution rate of the surface, and the crack depth hardly increases.

この後、エッチングによる表面侵食の防止処理を施さな
い限りメッキ部は溶解され続けるが、顕著なクランク深
さの増大は伴わない。
After this, unless surface erosion prevention treatment is performed by etching, the plated portion will continue to be dissolved, but the crank depth will not increase significantly.

したがって、本発明の目的は、メッキ表面を変質させた
り影響を与えることなく、エッチングにより調整可能な
微細クラツクを生じさせ、特に微細クランクを選択的に
拡大させる手段を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a means for producing fine cracks that can be adjusted by etching, and in particular for selectively enlarging fine cracks, without altering or affecting the plated surface.

本発明において、最初のクラツクは最初のクロムメッキ
工程中に生じることが明らかにされているが、このクロ
ムメッキに引続いてクラックを拡大させるための逆極性
エッチング工程の前処理として熱処理を行う。
In the present invention, it has been revealed that the first cracks are formed during the initial chrome plating process, and this chrome plating is followed by a heat treatment as a pretreatment for the reverse polarity etching process to enlarge the cracks.

このため、クロムメッキは十分な時間をかけて比較的厚
いメッキ厚{例えば50.8μ〜101.6μ(0.0
02〜0.004インチ)}を得ることが望ましい。
For this reason, chrome plating takes sufficient time to achieve a relatively thick plating thickness {for example, 50.8μ to 101.6μ (0.0
02 to 0.004 inch)}.

硬質クロムメッキ表面の潤滑特性つまり低摩擦特性は、
ポリ四フツ化エチレン(商標テフロン)のような過フツ
化炭素をメッキ表面に生じたクラツク中に進入させるこ
とによって飛躍的に高めることができる。
The lubrication properties, or low friction properties, of hard chrome plated surfaces are
This can be dramatically increased by introducing perfluorinated carbon such as polytetrafluoroethylene (trademark: Teflon) into the cracks formed on the plated surface.

しかしながら、上記処理において、樹脂粉末が物理的に
クランク内の所定位置に保持されることが必要であると
ともに、ポリ四フッ化エチレン粉末の融解を防ぐために
メッキ表面の加熱温度を制限する必要がある。
However, in the above process, it is necessary to physically hold the resin powder in a predetermined position within the crank, and it is also necessary to limit the heating temperature of the plating surface to prevent melting of the polytetrafluoroethylene powder. .

つまり、最高加熱温度は343.3℃(650’F)で
あるが、出来れば260℃(500”F)未満、1 2
1. 1℃(250下)から204.4℃(400’
F)の範囲が望ましい。
That is, the maximum heating temperature is 343.3°C (650'F), but preferably below 260°C (500'F), 1 2
1. 1℃ (below 250) to 204.4℃ (400'
F) range is desirable.

しかし、実際には、制限温度までの加熱によって生じる
膨張はごくわずかなので、クラツク内に未融解の粉末を
完全に進入させることは難しい。
However, in reality, the expansion caused by heating up to the limiting temperature is negligible, making it difficult to completely infiltrate the crack with unmelted powder.

さらに、表面が長期間にわたり膨張や繰返し摩耗を受け
る場合は特に、冷却されてもクラックの収縮状態は粉末
を均一に所定位置に保持するようにはならない。
Furthermore, the shrinkage of the cracks does not uniformly hold the powder in place even upon cooling, especially if the surfaces are subject to expansion and repeated wear over long periods of time.

したがって、本発明の他の目的は、多孔質金属表面の潤
滑特性と低摩耗特性を飛躍的に向上させるために過フツ
化炭素混合物を多孔質金属表面に施す新規で優れた方法
を提供するとともに特に所望の幅と深さを有する所定パ
ターンの微細クラックを形成させる処理法を提供するこ
とにある。
Therefore, another object of the present invention is to provide a new and improved method of applying a perfluorinated carbon mixture to a porous metal surface in order to dramatically improve the lubrication and low wear properties of the porous metal surface. In particular, it is an object of the present invention to provide a processing method for forming microcracks in a predetermined pattern having a desired width and depth.

本発明の他の目的は、潤滑特性と低摩耗特性を飛躍的に
向上させるために、微細クラツクを有する多孔質金属表
面に溶解した耐久力のある低摩擦材料を溶け込ませるよ
うにした製品を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a product in which a durable low-friction material is infused into a porous metal surface having fine cracks in order to dramatically improve its lubrication and low-wear properties. It's about doing.

本発明において、一定パターンの微細クラツクを形或さ
せるために、金属表面をクロム酸浴にしてメッキする。
In the present invention, the metal surface is plated in a chromic acid bath to form a pattern of microscopic cracks.

このメッキ後、メッキ表面を加熱し酸化して、メッキ中
に発生したクラツクをさら?拡大させる目的で後で行う
エッチング作業中に、上記表面が影響を受けないように
する。
After this plating, the plating surface is heated and oxidized to remove cracks that occurred during plating. This surface is kept unaffected during subsequent etching operations for enlargement purposes.

この後、上記表面を低摩擦過フツ化炭素混合物の融点以
上の温度に加熱し、さらにこの低摩擦過フン化炭素混合
物を直接前記表面に加え、微小クラック中に溶け込ます
After this, the above surface is heated to a temperature above the melting point of the low-friction perfluorinated carbon mixture, and the low-friction perfluorinated carbon mixture is then added directly to the above-mentioned surface and melted into the microcracks.

機械の芯棒等の表面処理では、硬質クロムメッキを50
.8μ〜10 1.6μ(0.002〜0. 0 0
4インチ)の厚さで表面上に施し、このメッキ後、12
1.1°C(2506F)から315.6’C(600
″F)の温度範囲で1時間から5時間にわたって焼付け
を行う。
For surface treatment of machine core rods, etc., hard chrome plating is applied at 50%.
.. 8μ~10 1.6μ (0.002~0.00
4 inches) on the surface, and after this plating, 12
1.1°C (2506F) to 315.6'C (600
Baking is carried out at a temperature range of 1 to 5 hours.

これらのメッキ表面酸化法は、逆極性エッチングと微細
クラツク拡大工程の前処理として最適なものである。
These plating surface oxidation methods are optimal as a pretreatment for the reverse polarity etching and fine crack enlarging steps.

この逆極性エッチングは、クロム酸浴タンクに逆の極性
を印加して行う。
This reverse polarity etch is performed by applying reverse polarity to the chromic acid bath tank.

さらに、ポリ四フフ化エチレンを表面クラツクに溶け込
ますのに十分な高温、つまり315.6℃(600’F
)から482.2℃(900’F)の温度範囲に加熱し
た表面にポリ四フフ化エチレンを加える。
In addition, the temperature is high enough to melt the polytetrafluoroethylene into the surface cracks, i.e., 315.6°C (600'F).
) to 482.2°C (900'F).

本発明に基づき、望ましくは6対8の粒子サイズを有す
るAISI8620合金鋼または6対7の粒子サイズを
有するAISI 4 0 0 0系合金鋼のような微粒
子鋼の母材を、例えばパフ仕上げまたは布磨仕上げによ
り機械的に仕上げる。
In accordance with the invention, a matrix of fine-grained steel, such as AISI 8620 alloy steel, preferably with a grain size of 6:8 or AISI 4000 series alloy steel, with a grain size of 6:7, is coated, for example with a puff finish or cloth. Mechanically finished by polishing.

次に、母材表面を、15秒間から30秒間にわたって陽
極エッチングし、母材の粒子組織を露出させる。
Next, the surface of the base material is anodically etched for 15 to 30 seconds to expose the grain structure of the base material.

エッチングは、例えば米国ミシガン州のBASF Wy
andotte Corporation ofWy
andtte社から″FERLON”という商標で販売
されているクリーナのようなアルカリ性脱錆メタルクリ
ーナーを使用した苛性溶液中で行う。
For example, the etching process is carried out by BASF Wy, Michigan, USA.
andotte Corporation of Wy
This is done in a caustic solution using an alkaline derusting metal cleaner such as the cleaner sold under the trademark "FERLON" by andtte.

必要に応じて、エッチングは前記酸浴タンク中で、温度
を54.4℃(130’F)にし、電圧を4〜6ボルト
にし、母材をタンク中に浸した状態で逆極性エッチング
法により行うことができる。
If necessary, etching is performed in the acid bath tank at a temperature of 54.4°C (130'F) and a voltage of 4 to 6 volts using a reverse polarity etching method with the base material immersed in the tank. It can be carried out.

この母材は約10秒間エッチングされ、次に陽極と陰極
を逆にして5秒間エッチングを施し、最後に母材を清水
中で水洗いする。
The base material is etched for about 10 seconds, then the anode and cathode are reversed and etched for 5 seconds, and finally the base material is washed in clean water.

ここで、母材を次のメッキ工程のために温水中に漬け温
める。
Here, the base material is immersed in hot water to warm it up for the next plating process.

次の工程として、母材をクロム酸浴クンク中で硬質クロ
ムメッキするが、厚さは50.8μ〜101.6μ(0
.002〜0.004インチ)が望ましい。
As the next step, the base material is plated with hard chrome in a chromic acid bath.
.. 002 to 0.004 inch) is desirable.

ポリ四フツ化エチレンを受け入れる微小クラツクを有す
る表面を得るため他のメッキ混合物およびメツキ方法を
本発明にしたがって採用できるが、母材の表面に所望の
摩耗特性および潤滑特性を与えるのに、ポリ四フツ化エ
チレンとの組合せにおいて硬質クロムメッキが最適であ
ることが明らかにされている。
Although other plating mixtures and plating methods may be employed in accordance with the present invention to obtain a surface with microcracks that will accept polytetrafluoroethylene, the use of polytetrafluoroethylene to provide the desired wear and lubrication properties to the surface of the base material may be difficult. Hard chrome plating has been shown to be optimal in combination with fluorinated ethylene.

微小クラツクを有する硬質クロムメッキを行うため、後
述する焼付けとエッチング工程の規定順序を除き、一般
的な手順は従来のメッキ方法にしたがう。
To perform hard chrome plating with microcracks, the general procedure follows conventional plating methods, except for the prescribed order of baking and etching steps described below.

しかし、本質的には、二重クロムとも呼ばれる微細クラ
ツクを有するクロムは、従来の銅・ニッケル基質または
ニッケル基質上に電着され、このクロムが下側のニッケ
ルを露出させる多数の微細クラツクを有するようになっ
ている。
But essentially, chromium with microcracks, also called double chromium, is electrodeposited onto a conventional copper-nickel substrate or a nickel substrate, and this chromium has a number of microcracks exposing the underlying nickel. It looks like this.

所望のクランクパターンは、酸浴温度、クロム酸濃度、
フツ化物の含有量およびメッキ厚によって調節できる。
The desired crank pattern depends on the acid bath temperature, chromic acid concentration,
Can be adjusted by fluoride content and plating thickness.

多層クロムメッキの代表的な方法として連続クロム浴法
があるが、本発明においては、S04のような触媒酸基
を含有したクロム酸浴による一回のクロムメッキ工程中
に初期クラツクパターンを形成することが望ましい。
A continuous chromium bath method is a typical method for multilayer chromium plating, but in the present invention, an initial crack pattern is formed during a single chromium plating process using a chromic acid bath containing a catalytic acid group such as S04. It is desirable to do so.

C r 0 3とSO4の割合は厳密に調整するものと
し、例えば60゜C(140’F)において重量比でC
rO3とSO,の割合が100対1の場合、中密度のク
ランクパターンが生じ、一方、同温度で125対1と比
率が高くなると、より高密度のクラツクパターンが生じ
ると考えられる。
The ratio of C r 0 3 and SO4 shall be strictly controlled. For example, at 60°C (140'F)
A ratio of rO3 to SO of 100:1 would produce a medium density crank pattern, while a higher ratio of 125:1 at the same temperature would produce a denser crack pattern.

クラツク部は一般に微細クラツクから成るはっきりした
網状状態を呈する。
The crack area generally exhibits a clear network of fine cracks.

浴液濃度は制限内にある限りクラツクパターンの大きさ
にほとんど影響を及ぼさないが、温度変化は微細クラツ
クの細さまたは粗さに重要な影響を与えることが明らか
にされている。
Although the bath concentration has little effect on the size of the crack pattern within limits, temperature changes have been shown to have a significant effect on the fineness or roughness of the microcracks.

したがって、温度が48.9℃(120下)から60℃
(140下)に上昇した場合、微小クランクはかなり粗
くなる。
Therefore, the temperature ranges from 48.9℃ (below 120℃) to 60℃
(below 140), the microcrank becomes quite rough.

電流密度は、メッキ速度の制御にとって非常に重要なも
のであるが、クラツクパターンの大きさにとっては比較
的にわずかな影響しか及ぼさず、その代表的な範囲は6
. 4 5 i (1 inch2)当り1.0から4
.0アンペアである。
Although current density is very important for controlling plating rate, it has relatively little effect on crack pattern size, with a typical range of 6.
.. 4 5 i (1 inch2) from 1.0 to 4
.. It is 0 ampere.

望ましいクロムメッキ溶液は、米国NewJersey
州RahwayにあるM&T Chemicals社が
製造しているUnichrome SRHSクロムメッ
キ溶液CR−10であり、これは特にクロム酸を3.8
t(1ガロン)当り680.4〜1 134g(24〜
40オンス)の濃度にして使用するように意図されてい
る。
A preferred chrome plating solution is from New Jersey, USA.
Unichrome SRHS chrome plating solution CR-10, manufactured by M&T Chemicals, Rahway, State, specifically contains 3.8% chromic acid.
680.4 to 1 134 g (24 to 1 gallon) per t (1 gallon)
It is intended for use in a concentration of 40 oz.).

この溶液の特徴は、高い電流効率と速いメッキ速度にあ
り、しかも瞬間的な電気遮断に対しても感度は低く、さ
らに優れた付着性、高い硬度と低い疲労抵抗低下を示す
This solution is characterized by high current efficiency and fast plating speed, and low sensitivity to momentary electrical interruptions, as well as excellent adhesion, high hardness and low fatigue resistance loss.

錫・鉛合金製陽極は浴液と一緒に使用するのが望ましく
、またこの陽極の断面は過熱を伴わず所要電流を十分に
流すことができるものでなければならない。
The tin-lead alloy anode is preferably used in conjunction with the bath liquid, and the cross-section of the anode must be such that it can carry the required current without overheating.

補助陽極は、裸鋼に対向させるようにした場合には、鉛
か鉛被覆のものにすべきである。
Auxiliary anodes should be lead or lead-coated if placed opposite bare steel.

前記の硬質クロムメッキ作業には、最大許容電源密度を
十分利用するために、6から9ボルトの電源を使用する
For the hard chrome plating operations described above, a 6 to 9 volt power supply is used to fully utilize the maximum allowable power density.

クロム酸浴は、まず清水をタンクの約%まで充填し、さ
らに所要作業温度より約12,2℃高く加熱する。
The chromic acid bath is first filled with fresh water to about % of the tank and then heated to about 12.2° C. above the required working temperature.

次にクロム酸混合物をかき混ぜながら投入し、同時に残
りの水を加えて溶液が作業液位に達するようにし、さら
に浴液を作業温度に調節する。
The chromic acid mixture is then added with stirring, and at the same time the remaining water is added so that the solution reaches the working level, and the bath liquid is adjusted to the working temperature.

陽極はタンク中に設置され、さらにダミー陰極を使用し
、6ボルトで、時々溶液をかき混ぜながら数時間所定の
作業温度で電解する。
The anode is placed in a tank, and a dummy cathode is used to electrolyze at 6 volts and at a given working temperature for several hours with occasional stirring of the solution.

また硬質メッキ工程において、濃度範囲は、48.9℃
(120’F)から65.6℃(150′F)までの作
業温度範囲においてクロム酸3.8t(1ガロン)当た
り680.4〜1134g(24〜40オンス)である
In addition, in the hard plating process, the concentration range is 48.9℃
(24 to 40 ounces) per gallon of chromic acid over a working temperature range of 120'F (120'F) to 150'F (65.6°C).

この時、温度を低くすれば電力をよくカバーし、また温
度を高くすれば高い電流密度を得られるとともにメッキ
速度が速くなり、使用電流密度範囲が広くなる。
At this time, if the temperature is lowered, the electric power can be well covered, and if the temperature is raised, a higher current density can be obtained, the plating speed is faster, and the usable current density range is wider.

Cr−110メッキ溶液の使用において、望ましい溶液
の濃度は、クロム酸については3.8t(1ガロン)当
たり907.2〜1020.6g(32〜36オンス)
で、また硫酸塩については3.8t(1ガロン)当り3
.4 g ( 0.1 2オンス)である。
When using a Cr-110 plating solution, the desired solution concentration is 32 to 36 ounces per gallon for chromic acid.
And for sulfates, 3.8 tons (1 gallon)
.. 4 g (0.12 oz).

温度については、微細なクランクパターンの場合は最低
51,1℃( 1 24’F)、また粗いクラツクパタ
ーンの場合には58.3℃(137′F)に保持するの
が望ましい。
Temperatures should preferably be maintained at a minimum of 51.1°C (124'F) for fine crank patterns and 58.3°C (137'F) for coarse crack patterns.

また電流密度については、微細なクラツクパターンには
6. 4 5cffl ( 1 inch2)当り1ア
ンペア、また粗いクラツクパターンには6. 4 5
aA (1 inch2)当り2アンペアを使用する。
Regarding the current density, 6. 4.1 ampere per 5 cffl (1 inch2) and 6.5 amps for coarse crack patterns. 4 5
Use 2 amps per aA (1 inch2).

クロムメッキ厚は時間によって大きく左右されるが、厚
さ50.8μ(0.002インチ)の場合にはメッキ時
間は45分間要し、厚さ101.6μ(0.004イン
チ)になると1時間から2時間要するようになる。
The thickness of chrome plating is greatly affected by time, but for a thickness of 50.8μ (0.002 inch), the plating time will be 45 minutes, and for a thickness of 101.6μ (0.004 inch), it will take 1 hour. It will take 2 hours.

メッキ作業中において、電極の過負荷を防ぐために、ク
ロム酸浴中で1回にメッキする部分の面積は陽極部分の
%を超えないようにする。
During the plating operation, the area of the part plated at one time in the chromic acid bath should not exceed % of the anode part in order to prevent overloading of the electrode.

一般に、メッキ厚は、所要の厚さが得られるまでメッキ
工程中に実測により求める。
Generally, the plating thickness is determined by actual measurements during the plating process until the desired thickness is obtained.

最初のメッキ工程後、メッキ部品は水中で水洗いし、つ
ぎにオーブン中で温度1 2 1. 1℃(250’F
)から315.6℃( 6 0 0’F)で、1時間か
ら5時間焼付けを行う。
After the first plating step, the plated parts are washed in water and then placed in an oven at a temperature of 1 2 1. 1℃ (250'F
) to 315.6°C (600'F) for 1 to 5 hours.

この場合、温度と時間は、メッキ表面を完全に酸化でき
かつ水素を排除できるものに決め、つぎの逆極性エッチ
ング工程に対する保護を行う。
In this case, the temperature and time are selected to completely oxidize the plated surface and eliminate hydrogen, protecting it from the subsequent reverse polarity etching step.

焼付け後、部品を前記した濃度のクロム酸浴液中に漬け
、逆極性を溶液にかけて最初のメッキ作業中に形或され
たクラツクをさらに拡大させる。
After baking, the parts are immersed in a chromic acid bath of the concentration described above and the solution is of opposite polarity to further enlarge the cracks formed during the initial plating operation.

この作業は、ポリ四フツ化エチレンを最終段階のクラツ
ク中に確実かつ均一に進入させるために重要なものであ
る。
This operation is important to ensure that the polytetrafluoroethylene enters the final stage crack reliably and uniformly.

メッキ部品のエッチングの程度は、クラツクの深さや巾
、つまり多孔性の程度や種類の選択に関し重要な影響を
与える。
The degree of etching of the plated part has an important influence on the depth and width of the cracks, and therefore on the selection of the degree and type of porosity.

硫酸塩の有無にかかわらずクロム酸溶液中での陽極エッ
チングは、クラツクの大きさや拡大を制御する従来の方
法により、一般的にメッキ作業に関し述べたと同じ温度
でメッキ浴中で行い、また電流密度は6.4 s=(
1 inch2)当たり2から4アンペアを使用する。
Anodic etching in chromic acid solutions with or without sulfate is generally carried out in the plating bath at the same temperatures mentioned for plating operations, with conventional methods of controlling crack size and propagation, and with current densities. is 6.4 s=(
Use 2 to 4 amps per inch (2).

しかしながら、エッチング工程において、クロム酸エッ
チング溶液の規定配合、および温度と電流密度等の作業
条件はさほど重要ではない。
However, in the etching process, the prescribed formulation of the chromic acid etching solution and the working conditions such as temperature and current density are not very important.

メッキおよびエッチング両工程において、メッキおよび
エッチングすべき部品を吊り下げるために適切な支持器
具を使用する。
In both the plating and etching processes, appropriate support equipment is used to suspend the parts to be plated and etched.

この場合、最も配慮しなければならないことは、メッキ
すべき部品の端部や開口部端部に過度の付着がないよう
に保護膜により適切に被覆することである。
In this case, the most important thing to consider is to properly cover the edges of the parts to be plated and the edges of the openings with a protective film to prevent excessive adhesion.

ここで再度強調したいことは、逆極性エッチング工程の
前処理としての焼付け工程は、クラツクの形或に関し新
規な調整方法であり、特にメッキ表面を変質させたり、
悪化させたリせずクラツクの巾と深さを選択的に増大さ
せることができる方法である。
What I would like to emphasize again here is that the baking process as a pretreatment for the reverse polarity etching process is a new method for adjusting the shape of cracks, and in particular it does not alter the plating surface.
This method can selectively increase the width and depth of cracks without making them worse.

また、注目すべき点は、多孔性の程度はある程度までは
後述する最終の機械仕上げによって調整できる点で、つ
まりエッチングされた層または多孔質層の切削程度によ
って多孔性の程度が決まるわけである。
It is also worth noting that the degree of porosity can be adjusted to a certain extent by the final mechanical finishing described below, i.e., the degree of porosity is determined by the degree of cutting of the etched or porous layer. .

次の工程として、各メッキ部品を第2図に示す施盤に取
付け、部品表面速度を毎分1.22〜2.44m(4〜
8フィート)にして回転させる。
As the next step, each plated part is mounted on the lathe shown in Figure 2, and the surface speed of the part is set at 1.22 to 2.44 m/min (4 to 4 m/min).
8 feet) and rotate.

さらにメッキ表面をポリ四フツ化エチ1/ンの融点より
高く加熱する。
Furthermore, the plated surface is heated to a temperature higher than the melting point of polyethylene fluoride 1/N.

例えば、数分間プロパントーチで加熱するようにする。For example, heat it with a propane torch for a few minutes.

つぎにボリ四フツ化エチレンを部品表面に施すが、例え
ば第3図に示す如くポリ四フフ化エチレン製の固体棒を
加熱された表面に押しつけるようにして施す。
Next, polytetrafluoroethylene is applied to the surface of the part, for example, by pressing a solid rod made of polytetrafluoroethylene against the heated surface, as shown in FIG.

ボリ四フツ化エチレンをメッキ表面に施す場合において
、2.54cIrL(1インチ)の棒を使用し、その上
半分を直角より小さい角度に切断し、部品が回転中に供
給される粉末に対し漏斗の役目を果すようにする。
When applying polytetrafluoroethylene to a plated surface, use a 2.54 cIrL (1 inch) rod with the upper half cut at an angle less than a right angle so that the powder can be funneled through the funnel while the part is rotating. to fulfill its role.

315.6℃(600’F)から482.2℃(900
′F)の高温においては、ポリ四フツ化エチレンは部品
表面と接触すると、すぐに軟化し溶解するから、素早く
旋すことができる。
315.6°C (600'F) to 482.2°C (900'F)
At the high temperature of 'F), polytetrafluoroethylene immediately softens and melts when it comes into contact with the surface of the part, so it can be quickly spun.

さらにわずかに−上記固体棒に圧力を加えることによっ
て、軟化し溶解したボリ四フフ化エチレンはクランク内
により均一に溶け込むようになる。
By applying even more slight pressure to the solid bar, the softened and dissolved polytetrafluoroethylene becomes more uniformly incorporated into the crank.

必要であれば、粉末状のポリ四フフ化エチレンを前記棒
の加熱表面に施して前記固体棒とともに使用することも
でき、粉末状ポリ四フフ化エチレンは前記固体棒の端部
において素早く溶融し、部品のメッキ表面に拡大形成さ
れたクラツク内に溶け込む。
If desired, powdered polytetrafluoroethylene can be applied to the heated surface of the rod and used with the solid rod, the powdered polytetrafluoroethylene melting quickly at the end of the solid rod. , it blends into cracks that are enlarged and formed on the plated surface of the part.

一般に、ボリ四フツ化エチレンの供給は部品のメッキ表
面との接触面でポリ四フフ化エチレンがもはや軟化しな
くなった時に完了し、その後部品を室温にて冷却する。
Generally, the supply of polytetrafluoroethylene is complete when the polytetrafluoroethylene no longer softens at the interface with the plated surface of the part, after which the part is cooled to room temperature.

最終の仕上げ段階において、部品を毎分表面速度を45
.72〜76.2m(150〜250フィート)という
比較的高速で回転させながら綿布をメッキ表面に押しつ
けて艶出しを行う。
During the final finishing stage, the part was moved at a surface speed of 45 m/min.
.. Polishing is accomplished by pressing a cotton cloth against the plated surface while rotating at a relatively high speed of 150 to 250 feet.

下記の作業例は、管曲げ芯棒部材(tube bend
ingmandrel assemblies)の硬質
クロムメッキに関する実例である。
The following work example is a tube bend core rod member.
This is an example of hard chrome plating of ingmandrel assemblies).

例1 直径9.8 8CIrL( 3.8 9 1インチ)で
長さ25.4cm(10インチ)の鋼製シャンクで、前
記部材に使用されている。
Example 1 A steel shank with a diameter of 9.8 8 CIrL (3.8 91 inches) and a length of 25.4 cm (10 inches) is used in the component.

前述の如くアルカリ溶液中で、温度54.4℃(130
下)、電圧4〜6ボルトで15秒間洗浄した。
As mentioned above, the temperature was 54.4°C (130°C) in an alkaline solution.
(Bottom), washing was performed for 15 seconds at a voltage of 4 to 6 volts.

さらに、このシャンクを逆極性のもとで1分間未満クロ
ム酸エッチング溶液中で洗浄した。
Additionally, the shank was cleaned in a chromic acid etch solution under reverse polarity for less than 1 minute.

水洗い後、このシャンクを濃度が3.87(1ガロン)
当たり907.2g(32オンス)、温度57.2℃(
135’F)、電流密度6.45cr7t (1 in
ch2)当たり1.25アンペアという条件でクロム酸
浴によりメッキした。
After washing with water, this shank has a concentration of 3.87 (1 gallon)
907.2g (32oz) per serving, temperature 57.2℃ (
135'F), current density 6.45cr7t (1 in
Plating was carried out using a chromic acid bath under the condition of 1.25 amperes per ch2).

メッキ時間は2時間10分で、メッキ厚は127μ(0
.005インチ)であった。
The plating time was 2 hours and 10 minutes, and the plating thickness was 127μ (0.
.. 005 inches).

水洗い後、シャンクを3時7stj 17 6.7’C
(350’F)で焼付けた。
After washing with water, shank at 3 o'clock 7 stj 17 6.7'C
(350'F).

さらにこのシャンクを、クロム酸濃度が3.8t(1ガ
ロン)当たり7 9 3.8 g (28オンス)、温
度が56.1℃(133″F)、電流密度が6.4 5
ffl(1 inch2)当たり2アンペアという条件
の浴液中で3分間エッチングを行った。
The shank was further tested at a chromic acid concentration of 79 g (28 oz) per gallon, a temperature of 56.1°C (133"F), and a current density of 6.45
Etching was performed for 3 minutes in a bath solution under the condition of 2 amperes per ffl (1 inch2).

ポリ四フツ化エチレンを施す前にシャンクを検査したが
、浸食は見られたが、クラツクパターンははっきりと、
均一に、かつ比較的微細に形成されていた。
I inspected the shank before applying the polytetrafluoroethylene and found some erosion, but a clear crack pattern.
It was formed uniformly and relatively finely.

シャンクを温度329.4℃(625′F″)に加熱し
た後、このシャンク表面にボリ四フツ化エチレンを第3
図に示す如く粉末状および固体棒状にして加えた。
After heating the shank to a temperature of 329.4°C (625'F''), tertiary polytetrafluoroethylene was applied to the surface of the shank.
It was added in the form of powder and solid bar as shown in the figure.

例2 直径が各々9.8 6CrrL( 3.8 8 2イン
チ)である3個の鋼球を例1に記した如く洗浄し、エッ
チングし、その後クロム酸濃度が3.sz(1ガロン)
当たり935.5g(33オンス)で、浴液温度が56
.7℃(134.’F)で、電流密度が6.45誠(
1 inch2)当たり1.25アンペアというクロム
酸浴によりメッキを行った。
Example 2 Three steel balls, each 9.8 6 CrrL (3.8 8 2 inches) in diameter, were cleaned and etched as described in Example 1 and then reduced to a chromic acid concentration of 3.8 CrrL (3.8 8 2 inches) in diameter. sz (1 gallon)
935.5 g (33 oz) per unit, bath temperature 56
.. At 7°C (134.'F), the current density is 6.45 Makoto (
Plating was performed in a chromic acid bath at 1.25 amperes per inch.

鋼球を2時間30分間メッキし、平均メッキ厚は88.
9μ(0.0035インチ)とした。
Steel balls were plated for 2 hours and 30 minutes, and the average plating thickness was 88.
It was set to 9μ (0.0035 inches).

水洗い後、176.7℃(350″F)の温度で3時間
焼付けた。
After washing with water, it was baked at a temperature of 176.7°C (350″F) for 3 hours.

さらにこの鋼球をクロム酸濃度が3.8t(1ガロン)
当たり7 9 3.8g(28オンス)で、浴液温度が
51.7℃(125’F)である浴液中で2分間エッチ
ングを行った。
Furthermore, this steel ball has a chromic acid concentration of 3.8 tons (1 gallon).
Etching was performed for 2 minutes at a bath temperature of 125'F (51.7°C) with 28 oz.

この鋼球に粉末状のポリ四フフ化エチレンを温度315
.6℃( 6 0 0’F)で5+分間与え潤滑化をは
かった結果、非常に滑らかな表面を得られたが、表面の
ポリ四フツ化エチレンの量がわずかにオーバーした。
Powdered polytetrafluoroethylene was added to this steel ball at a temperature of 315.
.. Lubrication at 6°C (600'F) for 5+ minutes resulted in a very smooth surface, but the amount of polytetrafluoroethylene on the surface was slightly exceeded.

例3 前記例2にもとづく洗浄、メッキ、焼付け、エッチング
処理を受けた球体で、粘着状態のポリ四フツ化エチレン
を、315.6℃(600″F)以上に加熱された球表
面に6分間与えて潤滑化をはかった。
Example 3 A sphere that has been cleaned, plated, baked, and etched according to Example 2 above, and adhesive polytetrafluoroethylene is applied to the surface of the sphere heated to 315.6°C (600″F) or higher for 6 minutes. I tried to lubricate it by giving it some water.

潤滑剤は均一にのび、形成されたクラツクパターン中に
溶け込んだ。
The lubricant spread evenly and melted into the crack pattern formed.

前記した方法にもとづき処理されたその他の球体につい
ても、時間を45秒から12分間まで変化させ、また温
度も315.6°C(600”F)から482.2°C
(900’F)まで変化させて加熱し、ポリ四フフ化エ
チレンを球表面に与えた。
For other spheres treated according to the method described above, the time was varied from 45 seconds to 12 minutes and the temperature was varied from 315.6°C (600”F) to 482.2°C.
(900'F) to apply polytetrafluoroethylene to the sphere surface.

この場合、ポリ四フフ化エチレンは粉末状と棒状の両方
を採用したが、滑らかで平均した表面膜が形成された。
In this case, both powder and rod forms of polytetrafluoroethylene were used, and a smooth and even surface film was formed.

下記は、前記部材に使用される芯棒シャンクの表面処理
により得られる摩擦係数の実例である。
The following is an example of the coefficient of friction obtained by surface treatment of the core rod shank used in the above member.

シャンクは、前記の例2と例3に記述した如くコーティ
ングされ、さらに硬質クロムメッキされているがボリ四
フツ化エチレンのコーティングがされていないシャンク
と比較されている。
The shank was coated as described in Examples 2 and 3 above and compared to a shank that was hard chrome plated but not coated with polytetrafluoroethylene.

これら一対のシャンクに、5.0 8crrL( 2イ
ンチ)巾の鋼バンドにより吊り下げられた1 1.3
4Kp( 2 5ポンド)の静重量を加えて摩擦試験を
行った。
These pairs of shanks are suspended by 5.0 8 crrL (2 inch) wide steel bands.
Friction tests were conducted with a static weight of 4Kp (25 pounds) applied.

この鋼バンドは、他端を2 2.6 8Ky( 5 0
ポンド)はかりに固定されているとともに各型式のシャ
ンクが表面速度毎分25.9m(85フィート)で回転
している時、各シャンク上にくるようにされている。
The other end of this steel band is 22.68Ky (50
(lb) is fixed to the scale and is positioned above each type of shank as it rotates at a surface speed of 25.9 m/min (85 ft).

摩擦係数については、各型式のシャンクに対する回転抵
抗がはかりのふれで示されるものとして測定した。
The coefficient of friction was measured by assuming that the rotational resistance of each type of shank was indicated by the shake of the scale.

1 1.3 4K7( 2 5ポンド)の荷重を用いた
比較試験において、本発明にもとづきコーティングさせ
たシャンクは、鋼バンドと1 1.3 4Ky( 2
5ポンド)の吊下げ荷重による抵抗を受けている間、著
しく改良された潤滑特性と摩耗特性を示した。
In a comparative test using a load of 11.34K7 (25 pounds), a shank coated in accordance with the present invention was compared to a steel band with a load of 11.34Ky (25 pounds).
It exhibited significantly improved lubrication and wear properties while being resisted by a suspended load of 5 lbs.

前述の如く処理された金属表面は、前記部材の芯棒に関
して前記した特定用途以外に数多くの用途があることが
理解できるだろう。
It will be appreciated that the metal surfaces treated as described above have many uses other than the specific uses described above with respect to the core of the component.

以上、本発明の実施態様および実施方法を説明してきた
が、本発明は特許請求の範囲内で上記以外にも実施化で
きることができるものである。
Although the embodiments and implementation methods of the present invention have been described above, the present invention can be implemented in ways other than those described above within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明にもとづく代表的な表面処理作業の大ま
かな工程図、第2図は潤滑剤を金属球体のメッキ表面に
施す方法を示した概略図、第3図は潤滑剤を高温におい
て金属球体のメッキ表面に施す方法を示した概略図であ
る。
Figure 1 is a rough process diagram of a typical surface treatment operation based on the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing a method of applying lubricant to the plated surface of a metal sphere, and Figure 3 is a diagram showing the method of applying lubricant to the plated surface of a metal sphere. FIG. 2 is a schematic diagram showing a method of applying plating to the surface of a metal sphere.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 金属表面を洗浄処理後、クロム酸浴を用いた電気メ
ッキ処理により微細クラツクパターンを有するクロムメ
ッキ層を形成し、これを酸化雰囲気下で121〜316
℃及び1〜5時間の熱処理によりクロムメッキ層表面を
焼付けし、さらに逆電エッチング処理により前記クロム
メッキ層の微細クラツクパターンを拡大し、拡大された
微細クラツクパターン内へ過フッ化炭素物を溶解浸入せ
しめ、金属表面に潤滑性コーティングを行うことを特徴
とする金属面の表面処理法。
1 After cleaning the metal surface, a chromium plating layer with a fine crack pattern is formed by electroplating using a chromic acid bath, and this is coated with 121 to 316 plating in an oxidizing atmosphere.
The surface of the chromium plating layer is baked by heat treatment at ℃ for 1 to 5 hours, and the fine crack pattern of the chromium plating layer is enlarged by reverse electric etching treatment, and the carbon perfluoride is added into the enlarged fine crack pattern. A surface treatment method for metal surfaces characterized by applying a lubricating coating to the metal surface by melting and infiltrating the metal surface.
JP52143791A 1977-11-30 1977-11-30 Surface treatment method for metal surfaces Expired JPS5837400B2 (en)

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