ニッケル−リン複合めっき液とその液を使用した複合めっき方法およびその方法を使用した複合めっき部品
【課題】複合めっきにより耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造すること。
【解決手段】めっき液中にリン粒子（あるいはリン化合物）をめっき液中に混入しためっき液を作り、そのめっき液を使用して複合めっき法によりニッケルーリン複合めっき膜を作製することにより、ニッケルーリン複合めっき膜中のリン含有量を増やすことができる。この複合めっき膜により、耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造することができる。
【解決手段】めっき液中にリン粒子（あるいはリン化合物）をめっき液中に混入しためっき液を作り、そのめっき液を使用して複合めっき法によりニッケルーリン複合めっき膜を作製することにより、ニッケルーリン複合めっき膜中のリン含有量を増やすことができる。この複合めっき膜により、耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル−リン複合めっきの更なる高機能化を目的として、当該めっきに好適な複合めっき液とその液を使用した複合めっき方法およびその方法を使用した複合めっき部品に関するものであり、この複合めっきにより耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ニッケルーリン合金めっきは熱処理後の硬さがビッカース硬度で９００程度に達する等、様々な特性を持つめっきであり、ギヤ等の機械摺動部品の耐摩耗性を向上させる目的で、使用されている。
しかし、公知の方法によって作製したニッケルーリン合金めっき膜は、機械摺動部品の耐摩耗性が十分でなく、当該業界では更なるめっき膜の耐摩耗性等の向上が求められている。
上記公知のニッケル−リン複合めっきは、現在、特許文献１にも示すような電気めっき法や、これとは別の無電解めっき法により作製されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４５６９３号公報
【０００４】
現在行なわれている無電解めっき法によるニッケル−リン合金めっきでは、ニッケルめっき液中に水溶性のリン化合物を混入溶解させたものである。このようなタイプのめっき液組成からはめっき液およびめっき条件等によりその含有量は異なるものの、めっき合金中のリン含有量はせいぜい２５原子パーセント程度であり、それ以上のリンを含むニッケルーリン合金の作製は困難であり、更なる耐摩耗性等の特性向上が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、ニッケルーリン複合めっき中のリン含有量を増やすためのめっき液について種々の研究を進めてきたが、めっき膜中に難溶性のりん微粒子（粒子径が数μｍ程度以下）を取り込むことができる新しい工法の開発に成功した。
本工法は、めっき液中に微小なリン粒子（あるいはリン化合物：粒子径が数μｍ以下）をめっき液中に混入しためっき液（懸濁めっき液）を作り、そのめっき液を使用して複合めっき法によりニッケルーリン複合めっき膜を作製することにより、ニッケルーリン合金めっき中のリン含有量を増やすことができる。なお、複合めっきとはめっき浴中に難燃性のリン、およびリン化合物微粒子を懸濁させた状態でめっきを行い、金属膜中に難溶性の微粒子を取り込んだ複合膜を作製するめっき法である。
本発明によるニッケルーリン複合めっき膜は、複合めっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっているが、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることにより硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗めっき等に利用する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が採用した技術解決手段は、
ニッケルめっき液にリンあるいはリン化合物粒子を添加したニッケルーリン複合めっき液である。
また、前記リンあるいはリン化合物粒子の粒子の径は５ミクロン以下であることを特徴とするニッケルーリン複合めっき液である。
また、ニッケルめっき液に少なくとも５ミクロン以下のリンあるいはリン化合物粒子を、添加したニッケルーリン複合めっき液中に基材をいれ、電解めっきあるいは無電解めっきによりめっきすることを特徴とするニッケルーリン複合めっき方法である。
また、前記の方法によって作製したニッケル−リン複合めっき膜である。
また、前記によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とするニッケル−リン複合めっき膜である。
また、前記のめっき方法によりニッケル−リン複合めっき膜で皮膜した機械部品である。
また、前記によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品である。
また、前記に記載の機械部品の材料は銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタンなどの金属はたは導電性樹脂の何れかであることを特徴とする機械部品である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、 ａ：本工法によるニッケルーリン複合めっき法により、ニッケル中にリン粒子が分散した構造の複合めっき層を形成することができる。
ｂ：本工法によるニッケルーリン複合膜は、ニッケルーリンめっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっており、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることができ、この結果硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗性を向上することができる。
ｃ：本めっき液を使用しためっき法は、電解めっき、無電解めっきのいずれにも適用できるが、電解めっき法を使用することで無電解めっき法と比べて成膜速度の向上を図ることができ、さらにめっき製品の製造コストも減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、
ニッケルーリン合金めっきの更なる高機能化を目的として、複合めっき法によりニッケルーリン合金めっき膜を作製することを特徴としている。本発明によれば、従来のめっき法では不可能であった、リンの含有限界であった２５原子％以上のリンを含有するニッケルーリン複合めっき膜を作製することが可能であり、さらに熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。
本発明によるニッケルーリン複合膜は、ニッケルーリンめっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっているが、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることにより硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗めっき等に利用する。
【実施例】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
図１、図２は本発明による電解めっき法によるめっき膜生成の説明図、図３はめっき層の断面図である。
図１、図２において、１はニッケルめっき液を入れる容器、２はニッケルめっき液、３は同めっき液中にいれる陽極電極、４は陰極電極を兼ねたメッキ基材、５は攪拌翼、６は電源である。なお、図１は電極を垂直にしたもの、図２は基材側となる電極を容器の底に寝かせて配置したものである。
ニッケルめっき液中には、リンあるいはリン化合物の２〜３μｍ以下の微小な粒子を、懸濁してある。
めっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン等の金属等の材料の他に導電性合成樹脂等を使用する。
上記のような状態で通電すると、図３に示すように公知の原理により基材４上にりん粒子が混入したメッキ膜７が生成される。この時の生成されためっき膜中には従来のめっき膜内のりん粒子に比較して濃度の濃い状態でりん粒子が混入している（たとえば、リン含有量が１３原子％以上）。こうしてめっき膜が生成された基材を、従来と同様の手法で熱処理することで、従来には得ることができなかった、高い耐久性を有するニッケル−リン複合めっき膜を得ることができた。
【００１０】
(実施例１)
めっき液として、基本浴（１ＭＮｉＳＯ4 ・６Ｈ2 Ｏ＋０．２ＭＮｉＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏ＋０．５ＭＨ3 ＢＯ3 ）に赤リン粒子（粒サイズ：２−３μｍ以下）を１０ｇ／Ｌ添加した浴（浴１）を調製した。電析試験として、電流規制法によりめっき液温度２５°Ｃ、通電量６０Ｃ／ｃｍ2 の条件にて銅板またはステンレス板上にめっき層を作製し、電極配置は垂直配置とした。作製しためっき層の成分分析をＩＣＰ法にて分析したところ、リン含有量１３．２原子％のニッケルーリン複合膜が、得られた。
【００１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明では、従来のめっき法において、リンの含有限界であった２５原子パーセント以上のリンを含有するニッケルーリン複合めっき膜を作製することが可能であり、熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。
上記例ではニッケル−リン複合めっきを中心に説明したが、リンの代わりにリン化合物（たとえば、Ｎｉ3 Ｐ等）を使用することもできる。
まためっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミニウム、チタンなどの金属等の他に導電性合成樹脂等を材料とした機械部品（ギヤ、ロッド等）を対象とする。
さらにめっき浴槽中の基材は垂直、横、斜め等種々の状態で配置することができる。
まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。
また機械部品とは広義の意味であり、広くめっきされた部品を含むこととする。
また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明に係るニッケル−リン複合めっき液とその液を使用しためっき方法は、機械部品、摺動部品表面への硬質層の形成方法としての利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るニッケル−リン複合めっきの構成図である。
【図２】同ニッケル−リン複合めっきの他の例の構成図である。
【図３】同ニッケル−リン複合めっきによるめっき層の断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１ ニッケルめっき液を入れる容器
２ ニッケルめっき液
３ 同めっき液中にいれる陽極電極
４ 陰極電極を兼ねためっき基材
５ 攪拌翼
６ 電源
７ めっき膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル−リン複合めっきの更なる高機能化を目的として、当該めっきに好適な複合めっき液とその液を使用した複合めっき方法およびその方法を使用した複合めっき部品に関するものであり、この複合めっきにより耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ニッケルーリン合金めっきは熱処理後の硬さがビッカース硬度で９００程度に達する等、様々な特性を持つめっきであり、ギヤ等の機械摺動部品の耐摩耗性を向上させる目的で、使用されている。
しかし、公知の方法によって作製したニッケルーリン合金めっき膜は、機械摺動部品の耐摩耗性が十分でなく、当該業界では更なるめっき膜の耐摩耗性等の向上が求められている。
上記公知のニッケル−リン複合めっきは、現在、特許文献１にも示すような電気めっき法や、これとは別の無電解めっき法により作製されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４５６９３号公報
【０００４】
現在行なわれている無電解めっき法によるニッケル−リン合金めっきでは、ニッケルめっき液中に水溶性のリン化合物を混入溶解させたものである。このようなタイプのめっき液組成からはめっき液およびめっき条件等によりその含有量は異なるものの、めっき合金中のリン含有量はせいぜい２５原子パーセント程度であり、それ以上のリンを含むニッケルーリン合金の作製は困難であり、更なる耐摩耗性等の特性向上が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、ニッケルーリン複合めっき中のリン含有量を増やすためのめっき液について種々の研究を進めてきたが、めっき膜中に難溶性のりん微粒子（粒子径が数μｍ程度以下）を取り込むことができる新しい工法の開発に成功した。
本工法は、めっき液中に微小なリン粒子（あるいはリン化合物：粒子径が数μｍ以下）をめっき液中に混入しためっき液（懸濁めっき液）を作り、そのめっき液を使用して複合めっき法によりニッケルーリン複合めっき膜を作製することにより、ニッケルーリン合金めっき中のリン含有量を増やすことができる。なお、複合めっきとはめっき浴中に難燃性のリン、およびリン化合物微粒子を懸濁させた状態でめっきを行い、金属膜中に難溶性の微粒子を取り込んだ複合膜を作製するめっき法である。
本発明によるニッケルーリン複合めっき膜は、複合めっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっているが、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることにより硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗めっき等に利用する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が採用した技術解決手段は、
ニッケルめっき液にリンあるいはリン化合物粒子を添加したニッケルーリン複合めっき液である。
また、前記リンあるいはリン化合物粒子の粒子の径は５ミクロン以下であることを特徴とするニッケルーリン複合めっき液である。
また、ニッケルめっき液に少なくとも５ミクロン以下のリンあるいはリン化合物粒子を、添加したニッケルーリン複合めっき液中に基材をいれ、電解めっきあるいは無電解めっきによりめっきすることを特徴とするニッケルーリン複合めっき方法である。
また、前記の方法によって作製したニッケル−リン複合めっき膜である。
また、前記によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とするニッケル−リン複合めっき膜である。
また、前記のめっき方法によりニッケル−リン複合めっき膜で皮膜した機械部品である。
また、前記によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品である。
また、前記に記載の機械部品の材料は銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタンなどの金属はたは導電性樹脂の何れかであることを特徴とする機械部品である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、 ａ：本工法によるニッケルーリン複合めっき法により、ニッケル中にリン粒子が分散した構造の複合めっき層を形成することができる。
ｂ：本工法によるニッケルーリン複合膜は、ニッケルーリンめっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっており、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることができ、この結果硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗性を向上することができる。
ｃ：本めっき液を使用しためっき法は、電解めっき、無電解めっきのいずれにも適用できるが、電解めっき法を使用することで無電解めっき法と比べて成膜速度の向上を図ることができ、さらにめっき製品の製造コストも減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、
ニッケルーリン合金めっきの更なる高機能化を目的として、複合めっき法によりニッケルーリン合金めっき膜を作製することを特徴としている。本発明によれば、従来のめっき法では不可能であった、リンの含有限界であった２５原子％以上のリンを含有するニッケルーリン複合めっき膜を作製することが可能であり、さらに熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。
本発明によるニッケルーリン複合膜は、ニッケルーリンめっき層中にリンおよびリン化合物微粒子を物理的に取り込んだ状態となっているが、熱処理することにより、ニッケルーリン系化合物を生成させることにより硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗めっき等に利用する。
【実施例】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
図１、図２は本発明による電解めっき法によるめっき膜生成の説明図、図３はめっき層の断面図である。
図１、図２において、１はニッケルめっき液を入れる容器、２はニッケルめっき液、３は同めっき液中にいれる陽極電極、４は陰極電極を兼ねたメッキ基材、５は攪拌翼、６は電源である。なお、図１は電極を垂直にしたもの、図２は基材側となる電極を容器の底に寝かせて配置したものである。
ニッケルめっき液中には、リンあるいはリン化合物の２〜３μｍ以下の微小な粒子を、懸濁してある。
めっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン等の金属等の材料の他に導電性合成樹脂等を使用する。
上記のような状態で通電すると、図３に示すように公知の原理により基材４上にりん粒子が混入したメッキ膜７が生成される。この時の生成されためっき膜中には従来のめっき膜内のりん粒子に比較して濃度の濃い状態でりん粒子が混入している（たとえば、リン含有量が１３原子％以上）。こうしてめっき膜が生成された基材を、従来と同様の手法で熱処理することで、従来には得ることができなかった、高い耐久性を有するニッケル−リン複合めっき膜を得ることができた。
【００１０】
(実施例１)
めっき液として、基本浴（１ＭＮｉＳＯ4 ・６Ｈ2 Ｏ＋０．２ＭＮｉＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏ＋０．５ＭＨ3 ＢＯ3 ）に赤リン粒子（粒サイズ：２−３μｍ以下）を１０ｇ／Ｌ添加した浴（浴１）を調製した。電析試験として、電流規制法によりめっき液温度２５°Ｃ、通電量６０Ｃ／ｃｍ2 の条件にて銅板またはステンレス板上にめっき層を作製し、電極配置は垂直配置とした。作製しためっき層の成分分析をＩＣＰ法にて分析したところ、リン含有量１３．２原子％のニッケルーリン複合膜が、得られた。
【００１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明では、従来のめっき法において、リンの含有限界であった２５原子パーセント以上のリンを含有するニッケルーリン複合めっき膜を作製することが可能であり、熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。
上記例ではニッケル−リン複合めっきを中心に説明したが、リンの代わりにリン化合物（たとえば、Ｎｉ3 Ｐ等）を使用することもできる。
まためっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミニウム、チタンなどの金属等の他に導電性合成樹脂等を材料とした機械部品（ギヤ、ロッド等）を対象とする。
さらにめっき浴槽中の基材は垂直、横、斜め等種々の状態で配置することができる。
まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。
また機械部品とは広義の意味であり、広くめっきされた部品を含むこととする。
また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明に係るニッケル−リン複合めっき液とその液を使用しためっき方法は、機械部品、摺動部品表面への硬質層の形成方法としての利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るニッケル−リン複合めっきの構成図である。
【図２】同ニッケル−リン複合めっきの他の例の構成図である。
【図３】同ニッケル−リン複合めっきによるめっき層の断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１ ニッケルめっき液を入れる容器
２ ニッケルめっき液
３ 同めっき液中にいれる陽極電極
４ 陰極電極を兼ねためっき基材
５ 攪拌翼
６ 電源
７ めっき膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケルめっき液にリンあるいはリン化合物粒子を添加したニッケルーリン複合めっき液。
【請求項２】
前記リンあるいはリン化合物粒子の粒子の径は５ミクロン以下であることを特徴とする請求項１に記載のニッケルーリン複合めっき液。
【請求項３】
ニッケルめっき液に少なくとも５ミクロン以下のリンあるいはリン化合物粒子を、添加したニッケルーリン複合めっき液中に基材をいれ、電解めっきあるいは無電解めっきによりめっきすることを特徴とするニッケルーリン複合めっき方法。
【請求項４】
前記請求項３の方法によって作製したニッケル−リン複合めっき膜。
【請求項５】
前記請求項４によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とするニッケル−リン複合めっき膜。
【請求項６】
前記請求項３に記載のめっき方法によりニッケル−リン複合めっき膜で皮膜した機械部品。
【請求項７】
前記請求項６によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品。
【請求項８】
前記請求項６または請求項７に記載の機械部品の材料は銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン等の金属または導電性樹脂の何れかであることを特徴とする機械部品。
【請求項１】
ニッケルめっき液にリンあるいはリン化合物粒子を添加したニッケルーリン複合めっき液。
【請求項２】
前記リンあるいはリン化合物粒子の粒子の径は５ミクロン以下であることを特徴とする請求項１に記載のニッケルーリン複合めっき液。
【請求項３】
ニッケルめっき液に少なくとも５ミクロン以下のリンあるいはリン化合物粒子を、添加したニッケルーリン複合めっき液中に基材をいれ、電解めっきあるいは無電解めっきによりめっきすることを特徴とするニッケルーリン複合めっき方法。
【請求項４】
前記請求項３の方法によって作製したニッケル−リン複合めっき膜。
【請求項５】
前記請求項４によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とするニッケル−リン複合めっき膜。
【請求項６】
前記請求項３に記載のめっき方法によりニッケル−リン複合めっき膜で皮膜した機械部品。
【請求項７】
前記請求項６によるニッケル−リン複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品。
【請求項８】
前記請求項６または請求項７に記載の機械部品の材料は銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン等の金属または導電性樹脂の何れかであることを特徴とする機械部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−７７４６２（Ｐ２００７−７７４６２Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６８２０１（Ｐ２００５−２６８２０１）
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（３０２０１８３０７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（３０２０１８３０７）
【Ｆターム（参考）】
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