JPS5941492A - 特に地下採鉱作業等において使用するための作業シリンダのピストンロツド上に耐腐食性でかつ耐摩耗性の被覆層を形成するための方法およびこの方法で形成された被覆層を備えた作業シリンダ - 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】 本発明は、先ず公知の無電流ニッケルメッキ方法により
ニッケル層を特に還元剤として次亜燐酸を使用して形成
し、引続き硬質クロームメッキを電気メツキ浴中で行う
様式の、特に地下採鉱作業、トンネル掘削作業等におい
て使用するだめの作業シリンダのピストンロッド上に耐
腐食性のかつ耐摩耗性の被覆層を形成するだめの方法お
よびこの方法で得た被覆層を有する作業ヒストンロッド
に関する。

金属から電気的に或いは通電することなく析出される被
覆層は公知のように一般的に成る定まった腐食作用に対
してのみ耐久性を持つ、地下採鉱作業或いは類似の使用
分野においてもしくは類似の使用条件下で使用される液
力坑内支柱或いは他の作業シリンダのピストンロッドが
硬質クローム−保護被覆層を備えていることは知られて
いる。硬質クローム層が比較的脆くかつこの硬質クロー
ム層が支柱が機緘的な作業応力を受けた際亀裂する危険
が生じるので、大抵はピストンロッドに先ず実際に亀裂
のない硬質クローム層が電気的メッキにより形成される
が、この硬質クローム層は微亀裂（ｍｉｌｃｒｏｒｉ８
８１ｇ　）を持つ硬質クローム層の様相で被覆層のだめ
の下地層を形成する。このような組合せ保護被覆層を有
する作業シリンダは自体鉱山での使用にあってはその価
値は認められている。硬質クロームメッキ層の優れてい
る点は、高い耐摩耗性を有していること、並びに遠因作
用を行なう腐食雰囲気（二酸化硫黄−産朶雰囲気）内で
耐腐食性を有していることである。しかし、他方硬質ク
ロームメッキ層の耐腐食性は酸化作用を行う雰囲気に対
して、および特に塩化物を含んでいる雰囲気に対しては
不十分である。この場合、成る使用条件、例えば特に地
下採鉱作業における使用条件がこれに当るが、こう云っ
た使用条件にあっては、事情によってはほんの数日間或
いは数週間でクロムメッキした部分に著しい損傷、特に
損傷した支柱および作業シリンダを使用から外し、交換
しなければならないほど著し。

、い孔侵食が生じる。

この傾向から、地下採鉱作条にあって主として還元作用
を行う雰囲気の下での作業シリンダ等の使用域はせばま
りますます意味を失って来た。鉱内雰囲気は大昔以来だ
んだんと塩化物を含んだ酸化作用を行う雰囲気が増大す
る方向へと変って来ている。これは色々な作用要素、主
として地下作業における粉じん防止対策が強化されて来
たことに起因する。

支柱および他の作業シリンダのだめの、高い耐摩耗性を
備えているかたわら還元作用する坑内雰囲気に対しても
、また塩化物含有の酸化作用する坑内雰囲気に対しても
耐腐食性である保護被覆層を開発すると云う課題は、こ
れまで著しい努力が払われたにも拘らず満足に解決され
なかった。

坑内支柱或いは他の作業シリンダのピストンロッド上に
公知の無電流ニッケルメッキ方法によシ一層或いは多層
のニッケルー保護被覆層を形成することは知られている
。この方法は、ニッケル浴内に存在するニッケルイオン
の適幽な還元剤との還元に基いている。この際、還元剤
として次亜燐酸、一般に次亜燐酸ナトリウムが使用され
る公知の次亜燐酸方法が特に有効であることが証された
。この方法によりニッケル層からへ成る多少多めの燐酸
含有量を有する保護被覆層が得られる。この被覆層は高
い密度、十分な無孔性並びに比較的高い硬度、強度およ
び延性を有しているので優れている。この無電流で形成
されたニッケルー保囮被汐層は塩化物を含んでいる雰囲
気に対しても耐腐食性である。もちろん雪の耐腐食性は
還元作用を行う二酸化硫黄−雰囲気に対しては不十分で
ある。

無電流で形成されたニッケル層に耐ＩＣ１粍性の硬質ク
ローム被覆層を形成すると云う試みは、これまで満足の
ゆく結果を得るには至らなかった。なぜなら、硬質クロ
ーム層のニッケル層への付着が不充分であり、したがっ
て使用中に硬質クローム層のニッケル層からの分離と剥
１催が生じるからである。

本発明は上記の試みに関連している、特に本発明の根底
をなす課題は、公知の無電流ニッケルメッキ方法、特に
還元剤として次亜燐１ｙを使用した公知の次亜燐酸方法
によりピストンロッドの基材（銅材）上に析出されたニ
ッケル馬上に十分に大きな附着性を持った耐摩耗性の硬
質クローム−被覆層を形成することを可能にする。

したがって高い耐摩耗性を備えている傍ら還元作用する
雰囲気（工業雰囲気）に対１しても、また酸化作用を行
う塩化物を含有している雰囲気に対しても高い耐腐食性
を有する層組合せが得られる、技術的に簡単に実施でき
かつ経済的に使用できる方法を造ることである。

上記の課題は本発明により、微亀裂を持つ硬質クローム
層を形成する前に予め形成されたニッケル層の活性化を
電解方法で硫酸浴内で行うことによって解決される。

この方法により、微亀裂を持つ硬質クローム層の密なニ
ッケル層上での異論のない耐着が達せられ、しかもこの
場合硫酸−酸洗い浴中で活性化する際に形成しかつ酸化
ニッケルをニッケル層の表面で還元する水素がニッケル
層内に拡散することがなく、また、ニッケル層の機械的
な特性、特に密度強度および延性が不利に変ることがな
いことは意想外なことであった。本発明により達せられ
る保護被覆層は使用の際支柱或いは他の作条シリンダの
ピストンロッドがさらされる高い機械的な応力に順応す
る。塩化物を含有している雰囲気に対する保画被傑層の
耐久性に関連して、電気メッキによって形成された微亀
裂を持つ硬質クローム層のための基層として、特に一方
で十分に高い伸び可能性および１ｈ 対鰺央性を有している以外に高い密度と十分な無孔性を
有していることで優れているニッケル層を設けることは
重要なことである。これらの特性を著しく備えているの
は、還元剤として次亜燐酸を使用する公知の無電流ニッ
ケルメッキ方法で得られかつニッケルとの合金内におい
て多少多めの燐酸含有量が特徴なニッケル積層物である
。本発明によって得られるニッケル／硬質クローム一層
組合せにより、既に述べたように地下採鉱作業における
使用条件およびこれに比肩し得る使用条件にあって、優
れた耐腐食性が達せられる。無電流により析出されたニ
ッケル層が還元作用を行う雰囲気に対して耐久性を有し
ていないが、本発明によって得られた層組合せはこの雰
囲気に対して優れた耐久性を有しておシ、そればかりで
はなくこの層組合せは塩化物イオン腐食に対しても耐久
性がある。層組合せにあって、硬質クローム層は軟いニ
ッケル層のための摩耗保簡の役目を果す。支柱或いは作
業シリンダが機械的な応力を受けた際のニッケル層上で
の微亀裂を持つ硬質クローム層の浮遊効果は生じない。

還元剤として次亜燐酸ナトリウムを使用したいわ゛ゆる
次亜鱗酸方法による電流によらないニッケルメッキは、
既に述べたようＫ、実施においておよび専門書例おいて
公知でちる。これらの方法の根本的な特性は、例えば刊
行物［Ｓｔｒｏｍｌｏｓｅｅ　Ｄｉｃｋｖｅｒｎｉｃｋ
ｅｌｎ　ｎａｃｈ　ｄｅｍ　Ｋａｎｉｇｅｎ−Ｄｕｒｎ
ｉ　−Ｃｏａｔ　−ｕｎ＋ｊ−Ｎ１ｂｏｄｕｒｖｅｒｆ
ａｈｒｅｎ　（カニングレーデュルニイーコートーおよ
びニボオドゥ方法による無電流厚肉ニッケルメッキ）、
１９７１年１月インターナショナルニッケルから知るこ
とができる。

即ち、本発明による方法によシ、無電流にょシ形成され
たニッケル層の活性化は電解的な方法によシ硫酸浴（酸
洗い浴）内で陰極分給によって行われる。この場合、活
性化は５〜ｂｉ％、特に約１０容量％の硫酸を含んだ伯
を酸浴内で２５°〜６０℃の温度、特に約５０’Ｃの温
度でかつ約１０−６０　Ａ／ｃ１ｍ２、特に約３　’０
〜４０　Ａ／ｄｍ２の電流密度で行われる。

本発明による方法は以下のようにして行うのが有利であ
る。即ち、ニッケル被覆層を備えた７１′、ｌ料（ピス
トンロッド）を先ず無電流硫酸浴中に入れ、一定の、少
くとも約２分間、特に約３分間の滞留時間後始めて電解
硫酸浴内で陰極分極を行うため電流を接続するようにし
て行う。

この方法様式にあっては、電流が硫酸浴内において未だ
遮断されている第一の相の間先ずニッケル層の表面沈着
と活性が行われ、一方第二の相において、即ち電流が接
続された後電解硫酸浴内で形成される水素がニッケル層
の表面に存在する酸化ニッケルを純粋のニッケルに酸化
し、また場合によってはニッケル層に時として未だ僅か
な量で耐着している脂肪或いは油等を分離する。このよ
うな作業様式によシ、電気メッキにより形成された微亀
裂を持つ硬質クローム層のその下にあるニッケル層上で
の耐着作用が増大する。更に同じような観点から、硫酸
浴内での陰極分極の問掛くとも一回短期間、特に最低３
〜５秒の開電流の給電を中断するのが有利である。この
短期間の電流給電中断によｐ、硫酸浴は水素の放出の下
で鎮静し、これによシ同時に水素のニッケル層内への拡
散侵入の可能性が抑制される。この場合、この方法を以
下のように実施するのが有利である。即ち、電流が接続
された硫酸浴内で先ず陰極分極を約２〜３分間の時間に
わたって行い、引続き・電流給電中断を最低約３〜５秒
の時間にわたって行い、その際新めで電流を接続するこ
とにより更に陰極分極を２〜６分間にわたって行う。

上記の活性化の後、材料（ピストンロッド）を脱イオン
化された水中で約４０〜６０℃の温度で、特に約５０℃
の温度で水洗し、硫酸浴の浴液を材料から除去する。

ニッケル層の上記の活性化の後、微亀裂を持つ硬質クロ
ームメッキを従来の↑１を気メッキ方法で行う。しかし
この際、ニッケル層を有する材料を活性化の後先ず電流
遮断の下で電気メッキ硬質クローム浴に入れ、材料を入
れた後始めて電流を接続するのが有利である。この処置
もまた微亀裂性硬質クローム層のニッケル層上への剛着
作用を改善する。材料を電気メツキ硬質クローム浴中に
入れた後電流をゆっくりと、即ち最低３０〜６０秒の時
間にわたって所望の電流密度まで上昇させるのが有利で
ある。特にこの処置を、電流が第一の約２０〜４０秒の
間半分の特に約２５Ａ／ｃ１ｍ２の電流に、次いで次の
２０〜４０秒の間に特に約５ＱＡ／ａｍ２の最終硬質ク
ローム電流密度に上昇させるようにして行うのが有利で
ある。

更に本発明は、地下採鉱作業において、および比肩し得
る使用条件下において、例えばトンネル掘削作業等にお
いて使用されかクピづトンロッドが特に本発明による方
法で造られた耐摩耗性でかつ耐腐食性の保静被覆層を備
えている作業シリンダ、特に液圧坑内支柱にも関する。

この作業シリンダ、特に液力坑内支柱のｑ！ｆｇ、とす
るところは、これが還元剤として次亜燐酸を使用した公
知の無電流ニッケルメッキ方法によシ形成され、かつ２
０〜６０μｍ、特に３０〜４０μｍの厚さを有しかつ厚
みが２０〜８０μｍ、特に５０〜４０μｍである微亀裂
性のクローム層を担持したニッケル層から成る高い密度
、硬度および延性を備えた保護被覆層を備えていること
である。

微亀裂性の硬質クローム層は同様に公知の電気メッキに
よる硬質クロームメッキ方法によって形成される。

代理人　江　崎　光　好ｉ、； 代理人　江　崎　九　史１　− ニー、、、　：： 一７ｊ亡−一摺竺−−−力Ｕ＝−エー二寺二　（力　式
〕昭和９年　Ｚ　月２Ｚ口 特許庁長官　若杉和夫　　殿 １、　事件の表示 昭和４−８年特許願第　タフθｑヲ　号２、　発明の名
称 事件との関係　　出願人 ４、代理人 住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号（虎の１パ江
気ビル）５、補正命令の［」附

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　先ず公知の無電流ニッケルメッキ方法によりニッケ
   ル層を特に還元剤として次亜燐酸を使用して形成し、引
   続き硬質のロームメッキを電気メツキ浴中で行う様式の
   、特に地下採鉱作業、トンネル掘削作業等において使用
   するだめの作業シリンダのピストンロンド上に耐腐食性
   のかつ耐摩耗性の被覆層を形成するための方法において
   、微亀裂を持つ硬質クローム層を形成する前に予め形成
   されたニッケル層の活性化を電解方法で硫酸浴内で行う
   ことを％徴とする上記方法。 ２　活性化を５〜２０容量％、特に約１０容量％の硫酸
   を含む硫酸浴中で２５°゛〜６０°０、特に約５０℃の
   温度でかつ１０〜６０　Ａ／ｄｍ２、特に約３０〜４０
   　Ａ／ａｍ２の電流密度でもって行う、前記特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３、　ニッケル被覆層を備えた材料を先ず無電流の硫酸
   浴に入れ、最低約２分、特に約３分の一定の滞留時間後
   始めて電解硫酸浴内で陰極分極を行うためこの浴に電流
   を接続する、前記特許請求の範囲第１項或いはＪ２項に
   記載の方法。 ４、　硫酸浴内で陰極分極を行っている間少くとも一回
   短時間、特に最低３〜５秒の開電流を特徴する特許請求
   の範囲第１項から第６項までのうちのいずれか一つに記
   載の方法。 ５、　硫酸浴内で電流が接続されている際先ず約２〜３
   分間の時間で陰極分極を行い、引続き電流給電中断を最
   低！１〜５秒にわたって行い、次いで再び新めて電流を
   接続することにより約２〜３分にわたって陰極分極を行
   う、前記明榴鳶゛の浄書（内容に変更なし） 特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ＆　材料ヲ挿性化した後脱イオン化した水中で約４０〜
   ６０℃、特に約５０℃の温度で洗う、特許請求の範囲第
   １項から第５項までのうちのいずれか一つに記載の方法
   。 ｌ　材料を活性化後電流を遮断して硬質クロームメッキ
   浴内に入れ、引続いて硬質クローム浴内の電流を特徴す
   る特許請求の範囲第１項から第６項までのうちのいずれ
   か一つに記載の方法。 ａ　硬質クロームメッキ浴の電流をゆつくシと所望の電
   流密度に上昇させる、前記特許請求の範囲第７項に記載
   の方法。 ９、　電流を最初の約２０〜４０秒の間半分の特Ｉｃ　
   約２５　Ａ／ａｍ２の電流に、次いで次の２０〜４０秒
   の間に特に約５０　Ａ／ａｍ２の最終硬質クローム電流
   密度に上昇させるようにして行う特許請求の範囲第８項
   に記載の方法。 １０、　　地下採鉱作業にお−て、および比肩し得る使
   用条件下において、例えばトンネル掘削作明細書の浄書
   （内容に変更なし） 業等において使用されかつピストンロッドが特に本発明
   による方法で造られた耐摩耗性でかつ耐腐食性の保護被
   覆層全備えている作業シリンダ、特に液圧坑内支柱にお
   いて、これが還元剤として次亜燐酸を使用した公知の無
   電流ニッケルメッキ方法により形成され、かつ２０〜６
   ０μｍ％特に３０〜４０μｍの厚さを有しかつ厚みが２
   ０〜８０μｍ、特に５０〜４０μｍである微亀裂性のク
   ローム層を担持したニッケル層から成る高い舅度、硬度
   および延性を備えた保護被覆層を備えていることを特徴
   とする、作業シリンダ、特に液力坑内支柱。