耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材
【課題】 表面処理層の付与による耐摩耗性の向上に着目した従来のチタン合金製部材では、未だに得られていない一層優れた耐摩耗性を発揮するチタン合金製部材を提供することである。
【解決手段】 Ｎｉ−ＰなどのＮｉ系めっき層とチタン合金基材との間に、この双方に対して優れた密着性を有するＡｌ組成９０％以上で、厚さが０．２μｍ〜５０μｍの範囲のＡｌ中間層を介在させて、耐摩耗性に優れたチタン合金製部材を形成したのである。また、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層を介在させることにより、微細なポアが多数存在する前記陽極酸化層またはＺｎ層に、Ｎｉ系めっき部が滲入し、アンカー効果により、Ｎｉ系めっき層のＴｉ合金製基材に対する密着強度が一層向上する。
【解決手段】 Ｎｉ−ＰなどのＮｉ系めっき層とチタン合金基材との間に、この双方に対して優れた密着性を有するＡｌ組成９０％以上で、厚さが０．２μｍ〜５０μｍの範囲のＡｌ中間層を介在させて、耐摩耗性に優れたチタン合金製部材を形成したのである。また、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層を介在させることにより、微細なポアが多数存在する前記陽極酸化層またはＺｎ層に、Ｎｉ系めっき部が滲入し、アンカー効果により、Ｎｉ系めっき層のＴｉ合金製基材に対する密着強度が一層向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐摩耗性が要求される用途に使用されるＴｉ合金製部品に係り、具体的には、輸送機械や産業機械等に用いられる歯車、シャフト、軸受け、バネ類、各種エンジンに用いられる、弁バネ，コンロッド，ピストンリング，バルブリテーナ等、自動二輪車に用いられるスプロケット、自転車類に用いられるギアやプーリー、および自動車のミッション系部品等の、表面処理が施され、耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品用耐摩耗性部材としては、浸炭処理等の表面硬化処理が施された鋼系材料や鋳鉄等の鉄系材料が用いられてきたが、近年では各種部品の軽量化を目的としてチタン（以下Ｔｉと記す）合金やアルミニウム（以下Ａｌと記す）合金への転換が図られている。特に、Ｔｉ金属は軽量であるとともに優れた耐食性と比強度を有することから、輸送機器への幅広い適用が期待されている。しかしながら、Ｔｉ合金は耐摩耗性に乏しく焼付きを生じ易いことから、耐摩耗性部材として用いるにあたっては、表面処理を施すことが不可欠である。例えば、耐摩耗性（耐線間摩耗性）の改善を目的として表面処理を施したＴｉ合金製機械部品として、電気ニッケル−リン（以下Ｎｉ−Ｐと記す）めっき層で被覆したＴｉ合金線からなるコイルバネが開示されている（特許文献１参照）。この表面処理は部品の基材表面に、Ｈｖ：５００〜７３０、厚み：０．５〜１５μｍ、Ｐ含有量：０．５〜７wt％、かつ、めっき応力５ｋｇ／ｍｍ2以下となるように電気Ｎｉ−Ｐめっき層を施すもので、前記基材と電気Ｎｉ−Ｐめっき層との間に、厚み：０．１〜３μｍのＮｉまたはＣｕストライクめっきを施すことにより、圧縮応力が存在するＮｉ−Ｐめっき層と前記基材との界面でのせん断応力が緩和され、前記基材と電気Ｎｉ−Ｐめっき層との密着性が向上する。この表面処理を施すことにより得られるＴｉ合金製部材は、その表面処理層が優れた耐摩耗性を発揮することから、一部の機械部品で既に実用化され各方面で優れた評価を受けている。
【特許文献１】特開平６−１７３７０２号公報（［０００８］〜［００２２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されたようなめっき層を施したＴｉ合金製部材であっても、スピードレース用車両に用いられる耐摩耗性部材、例えば、弁バネや、バルブリテーナ、コンロッドなどの機械部品では、過酷な条件で使用されるため、摺動面およびその近傍の過大な荷重が作用しやすい部分で、めっき層がずれるように変形したり剥離したりして、急激な摩耗現象が引き起こされる場合があり、耐久性が不十分となる。このため、使用中にめっき層が剥離する等の問題を解消して、耐久性をより一層向上させることが強く要求されている。また、スピードレース用車両に用いられる耐摩耗部材に限らず、それ以外の機械用部材であっても、近年急速に進んでいる機械部品の高機能化により最大負荷は増大する傾向にあるため、一層優れた耐久性を有する信頼性の高いＴｉ合金製耐摩耗部材の開発が要望されている。
【０００４】
この発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、表面処理層の付与による耐摩耗性の向上に着目した従来のＴｉ合金製部材では、未だに得られていない一層優れた耐摩耗性を発揮するＴｉ合金製部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【０００６】
即ち、請求項１に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、Ｔｉ合金基材にＮｉ系めっき層が被覆された耐摩耗性に優れるチタン合金製部材であって、前記Ｎｉ系めっき層と前記チタン合金基材の間にＡｌ組成９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金中間層が介在していることを特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、Ｎｉ−Ｐめっき処理を施したＴｉ合金製機械部品の摺動部の損傷状況を詳細に調査したところ、部品基材であるＴｉ合金とＮｉ−Ｐめっき層の界面から破壊していることが判明した。また、界面に明確な剥離が発生していない場合であっても、Ｎｉ−Ｐめっき層直下のＴｉ合金基材の表面層で塑性流動が生じてＴｉ合金基材表面の摩耗量の増大を助長している場合も認められた。このようなＮｉ−Ｐめっき層の剥離を防止するためには、めっき層とＴｉ合金基材との密着性をより向上させることが必要である。後述するように、簡易的なスクラッチ試験（テープ剥離試験）で調査した結果、ＡｌがＮｉ−ＰめっきおよびＴｉ合金基材に対して極めて優れた密着性を発現することを見出した。従って、Ａｌの中間層をＮｉ−Ｐめっき層とＴｉ合金基材との間に介在させることによって、Ｎｉ−Ｐめっき層のＴｉ合金基材への密着性を大幅に向上させることができる。Ａｌ中間層に不純物が多すぎるとＮｉ−Ｐめっき層やＴｉ合金基材との密着性が低下するため、前記中間層のＡｌの含有量は９０％以上必要である。
【０００８】
請求項２に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、上記Ａｌ中間層の厚さが０．２μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。
【０００９】
Ｎｉ系めっき層のＴｉ合金基材への密着性向上には、Ａｌ中間層の厚みは少なくとも０．２μｍ以上必要である。一方、Ｎｉめっき層やＴｉ合金基材に比べてＡｌ中間層は硬度が低いため、Ａｌ中間層が厚すぎる場合、耐摩耗性部品としての使用時に摺動すると、Ａｌ中間層が変形してかえってＮｉ系めっきのＴｉ合金基材への密着性が低下する。このため、Ａｌ中間層の厚さは５０μｍ以下とすることが望ましい。
【００１０】
請求項３に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層が介在していることを特徴とする。
【００１１】
Ａｌの陽極酸化皮膜（アルマイト層）は、ポーラスな酸化層に微細なポアが多数存在するため、ポア内に滲入したＮｉ系めっき部がアンカー効果を発揮してＡｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。陽極酸化皮膜は多種類あるが、とくに、りん酸系、硫酸系、しゅう酸系電解液を用いた陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜が好適である。同様に、Ｚｎ置換処理によるジンケート処理層（Ｚｎ層）は密着性に優れるため、Ｔｉ合金基材へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。同様に、Ｚｎ置換処理によるジンケート処理層（Ｚｎ層）はＮｉ系めっきとの密着性に優れるため、Ａｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができ、その結果、Ｔｉ合金基材へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ系めっきがＮｉ−Ｐめっきであり、Ｐの含有量が１．５〜６％の範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
前記Ｎｉ系めっきとしては、機械部品の表面からの摩耗による損傷を抑制するために、高い硬度を有することが重要であり、とくにＮｉ−Ｐめっきが好適である。このＮｉ−Ｐめっきが十分な耐摩耗性を発揮するためには、めっき層の表面硬度がＨｖ６００を下回る場合には摩耗速度が大きくなるため、少なくともＨｖ６００の表面硬度が必要であり、Ｈｖ７００以上の表面硬度が望ましい。一方、めっき層の表面硬度が高すぎる場合には、靭性が低下して耐疲労摩耗性が劣化するため、表面硬度はＨｖ１０００以下とすることが好ましく、Ｈｖ９００以下であればより好ましい。
【００１４】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層では、その表面硬度をＨｖ６００以上にするためには、めっき層中のＰの含有量が１．５％以上必要である。Ｐの含有量が１．５％を下回り不足すると、めっき層の表面硬度が不十分となり、また、Ｐ含有量が６％を超えて高すぎると、耐疲労摩耗性が不十分となる。前記Ｐ含有量のより好ましい範囲は２〜５％である。
【００１５】
請求項５に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ−Ｐメッキ層の厚みが１０μｍから２００μｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１６】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みが１０μｍ未満では、摩耗の比較的初期段階から、Ｔｉ合金基材の負荷による変形の影響を受けてめっき層の剥離が発生しやすくなる。一方、Ｎｉ−Ｐめっき処理では、１ｍｍ以上の厚さのめっき層の付与も可能であり、めっき層の厚膜化により耐摩耗性は向上する。しかし、耐摩耗性機械部品の形状によっては、めっき層が厚すぎると局部的な異常粒成長が起こり、めっき層の表面荒れを来たし、表面仕上げ加工が必要となる場合がある。また、必要以上の厚膜化は生産性や経済性の低下をもたらすため、２００μｍをめっき層厚さの上限とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明では、Ｔｉ合金製機械部品の耐摩耗性を向上させるためのＮｉ系めっき層とＴｉ合金基材との間に、このＮｉ系めっき層とＴｉ合金基材の双方に極めて優れた密着性を有するＡｌ中間層を介在させたので、耐摩耗性に優れたＮｉ系めっき層のＴｉ合金基材への密着性が向上し、めっき層の剥離を防止することができる。また、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層との間に、Ａｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層を介在させることにより、Ａｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度が向上する結果、Ｔｉ合金基材へのＮｉめっき層の密着性がより向上する。
【００１８】
前記Ｎｉ系めっき層としてＮｉ−Ｐめっき層を施すことができ、前記Ａｌ中間層としてＡｌ含有量が９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いることにより、耐摩耗性が飛躍的に向上したＴｉ合金製部材を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下にこの発明の実施形態について説明する。
【００２０】
前記Ｔｉ合金基材、即ち母材のＴｉ合金としては、例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ等のα、α―β型Ｔｉ合金、およびＴｉ−１５Ｍｏ―５Ｚｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ等のβ型Ｔｉ合金を用いることができる。Ｔｉ合金基材とＮｉ系めっき層との間に介在させる、Ａｌ組成９０％以上のＡｌ中間層は、真空蒸着・スパッタリング等の真空めっき法（ＰＶＤ）や気相めっき法（ＣＶＤ）、またはＡｌ溶湯中にＴｉ合金製部材を浸漬する溶融めっき法などの方法により付与してＴｉ合金製部材を被覆することが可能である。このＡｌ中間層の上に、Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間の密着性をより強固にするために、Ａｌの陽極酸化層またはＺｎ置換めっきによるジンケート処理層（Ｚｎ層）を付与することもできる。そして、Ｎｉめっき浴を用いた電気めっきにより、または無電解めっきにより、Ｎｉ系めっきのＮｉ−Ｐめっき処理が施される。このＮｉ−Ｐめっき層の硬度は、めっき処理後に、熱処理またはショットピーニング処理を施すことにより、さらに上昇させることができる。なお、前記Ｎｉ−Ｐめっきは、Ｔｉ合金製部材の全表面に被覆しても良いが、摺動部材同士が接触する部位に限定して被覆してもよい。また、前記めっき層の耐摩耗性の向上を目的として、めっき層中に、Ｓｉ3Ｎ4 、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックスや、カーボンまたはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の微粒子を分散させることもできる。
【００２１】
前記めっき処理後に熱処理を施す場合には、基材のＴｉ合金製部材の強度が低下しないように熱処理条件を選択する必要がある。熱処理によるＮｉ−Ｐめっきの硬度上昇効果は、Ｐ含有量に依存し、Ｐ含有量の少ない方が低音・短時間の熱処理で硬度が上昇する。このため、Ｔｉ合金基材の強度低下の虞のない低温・短時間の熱処理により、できるだけ高い硬度上昇効果を得る観点からもＰ含有量は６％以下に制限することが好ましい。
【００２２】
一方、前記電気めっき処理後にショットピーニング処理を施す場合には、ガラスビーズや鉄球等の微粒子と吹きつけ条件を適切に選択すれば、Ｎｉ−Ｐめっき層に圧縮残留応力が導入されて耐疲労摩耗性や表面硬度をさらに上昇させることができる。例えば、好ましいショットピーニング条件として、＃８０〜４００程度の大きさのガラスビーズを、空気圧１〜８ｋｇｆ／ｃｍ2で１〜１０秒間吹きつける処理条件を挙げることができる。
【００２３】
次に、Ａｌ中間層が、Ｔｉ金属系基材およびＮｉ系めっき層の双方に対して優れた密着性を有すること、および、Ａｌ中間層のＡｌ組成が９０％以上必要であることを把握した簡易スクラッチ試験（テープ剥離試験）の結果について説明する。
【００２４】
まず、純度が９９％以上の、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの純Ｔｉ基材と純Ｎｉ基材の表面に、真空蒸着法により、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉの純度９９％以上の各金属薄膜を厚さ１μｍで被覆した。各皮膜表面に縦２ｍｍ×横２ｍｍのピッチで碁盤目状に切り込みを入れた後に、各皮膜表面の全面に粘着テープを貼り付け、この粘着テープを剥がしたときに前記皮膜が残存していた面積率から各金属薄膜の密着性を評価した。このテープ剥離試験は各金属薄膜の１０サンプルについて行い、その平均の面積率、即ちテープ剥離試験後の皮膜残存面積率（％）を求めた結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から、Ａｌ薄膜はＴｉとＮｉの双方に対して優れた密着性を有していることが明瞭に認められる。従って、Ａｌ中間層を介在させることにより、Ｔｉ合金基材とＮｉめっき層の密着性を向上させることができる。
【００２７】
同様に、純度が９９％以上の、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの純Ｔｉ基材と純Ｎｉ基材の表面に、真空蒸着法により、Ａｌ組成８０〜９９．９％のＡｌ薄膜を厚さ１μｍ被覆した。皮膜のＡｌ組成は、蒸着材料のＡｌ組成を変化させることにより制御した。各皮膜表面に縦２ｍｍ×横２ｍｍのピッチで碁盤目状に切り込みを入れた後に、各皮膜表面の全面に粘着テープを貼り付け、この粘着テープを剥がしたときに前記皮膜が残存していた面積率から各金属薄膜の密着性を評価した。このテープ剥離試験は各金属薄膜の１０サンプルについて行い、その平均の面積率、即ちテープ剥離試験後の皮膜残存面積率（％）を求めた結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２から明らかなように、皮膜のＡｌ組成は９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上で純Ｔｉと純Ｎｉの双方に対して優れた密着性を有する。従って、Ｔｉ層とＮｉ層の密着性を向上するには、Ａｌ中間層のＡｌ組成も、９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上であることが推奨される。
【００３０】
以下に実施例について説明するが、本願発明の実施形態は、下記の実施例に限定されるものではなく、前述または後述の趣旨に照らして適宜変更することは本願発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例１】
【００３１】
直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのβ型Ｔｉ合金（Ti-15Mo-5Zr-3Al）のディスク基材を複数個用意し、このディスク基材を３つのグループに分けた。第１グループは、８００℃のＡｌ溶湯に５秒間浸漬した後、表面を研磨することにより、Ａｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ約２０μｍ被覆した。第２グループは、真空蒸着法によりＡｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ約２０μｍ被覆した。真空蒸着法の場合は基材形状をそのまま反映した表面になるため、最終研磨をしなくても精度の高い表面形状を得ることができる。第３グループはＡｌ層を被覆せず、Ｎｉストライクめっきを施して表面状態とした。前記第１、第２グループをさらに次の（１）〜（３）の３グループに分けた。
（１）前処理として前記Ａｌ中間層を脱脂，水洗する表面活性化処理のみを行なう。
（２）（１）の前処理後、３０ｇ／Ｌのしゅう酸浴を用い、電流密度ＡＣ１００Ａ／ｍ2、電圧ＡＣ１００Ｖ、温度２５℃、処理時間３０分、の陽極酸化処理を施し、膜厚約５μｍの陽極酸化層を形成する。
（３）（１）の前処理後、水酸化ナトリウム５２５ｇ／Ｌ、酸化亜鉛９８ｇ／Ｌ、のジンケート浴を用い、温度２０℃、浸漬時間４０秒、で亜鉛置換法によるジンケート処理を施して、厚さ約３μｍのＺｎ層を付与する。
【００３２】
上記の（１）〜（３）の処理を施した前記Ｔｉ合金ディスクに、下記条件のめっき浴を用いた電気めっき処理により、厚さ１００μｍのＮｉ−Ｐめっき層（Ｐ含有量３％）を形成した。なお、Ａｌ中間層を付与していないＴｉ合金ディスクでは、一般に実施される前処理として、電気めっきによる純Ｎｉのストライクめっき層を厚さ１μｍ付与してからＮｉ−Ｐめっきを施した。
めっき浴：ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ ２００ｇ／ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ ５０ｇ／Ｈ3ＰＯ3 ４４０ｇ／Ｈ3ＰＯ4 ５０ｇ／Ｈ3ＢＯ4 ０．５〜３ｇ／サッカリン ０〜１．０ｇ／温度：６０±５℃／ｐＨ：１±０．５／電流密度：５〜３０Ａ／ｄｍ2 ／撹拌方法：エアー撹拌
【００３３】
上記Ｔｉ合金ディスクに対して、直径５ｍｍのアルミナボールを相手材としてボールオンディスク試験を実施した。Ｔｉ合金ディスクの回転数は１２０ｒｐｍとし、ボール荷重を除々に高くしていき、Ｎｉ−Ｐめっきが剥離する最小荷重を求めた。前記（１）〜（３）の実施例の各グループのＴｉ合金ディスク１０枚に対してそれぞれ前記ボールオンディスク試験を実施し、１０回測定した前記最小荷重の平均値をその条件の剥離臨界荷重値Ｐ１とした。そして、Ａｌ中間層を付与しない比較例における剥離臨界荷重値Ｐ２を１００としたときの、前記剥離臨界荷重値Ｐ２に対する各実施例の剥離臨界荷重値Ｐ１の比率、即ち剥離臨界荷重比Ｒｃ（（Ｐ１／Ｐ２）×１００）を求めてＮｉ−Ｐめっきの密着性を評価した。剥離臨界荷重比Ｒｃを表３にまとめて示す。
【００３４】
表３から、従来の、Ａｌ中間層を付与しないＮｉ−Ｐめっき層に比べると、Ａｌ溶融めっき、Ａｌ蒸着めっきの中間層を付与した場合は、剥離臨界荷重比Ｒｃが２倍程度向上した。さらに、Ａｌ中間層に陽極酸化処理又はジンケート処理をしたものは、剥離臨界荷重比Ｒｃが３倍程度向上した。
【００３５】
【表３】
【実施例２】
【００３６】
直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのβ型Ｔｉ合金（Ti-15Mo-5Zr-3Al）のディスク基材を複数個用意し、真空蒸着法によりＡｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ０．１μｍ〜８０μｍの範囲で被覆した。厚さの調整は真空蒸着処理時間により精密に調整し、また、前述のように、真空蒸着法による被覆では基材形状をそのまま反映した表面になるため、最終研磨をしなくても高い精度の表面形状を得ることができる。前記Ａｌ中間層を被覆した後、前処理として脱脂、水洗する表面活性化処理を実施した。そして、３０ｇ／Ｌのしゅう酸浴を用い、電流密度ＡＣ１００Ａ／ｍ２、電圧ＡＣ１００Ｖ、温度２５℃、処理時間３０分、の陽極酸化処理を施し、膜厚約５μｍの陽極酸化層を形成した。その後、下記条件のめっき浴を用いた電気めっき法処理により、厚さ１００μｍのＮｉ−Ｐめっき層（Ｐ含有量３％）を形成した。
めっき浴：ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ ２００ｇ／ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ ５０ｇ／Ｈ3ＰＯ3 ４４０ｇ／Ｈ3ＰＯ4 ５０ｇ／Ｈ3ＢＯ4 ０．５〜３ｇ／サッカリン ０〜１．０ｇ／温度：６０±５℃／ｐＨ：１±０．５／電流密度：５〜３０Ａ／ｄｍ2 ／撹拌方法：エアー撹拌
【００３７】
【表４】
【００３８】
上記Ｔｉ合金ディスクに対して、直径５ｍｍのアルミナボールを相手材としてボールオンディスク試験を実施した。ディスクの回転数は１２０ｒｐｍとし、ボール荷重を除々に高くしていき、Ｎｉ−Ｐめっきが剥離する最小荷重を求めた。各々のＡｌ中間層膜厚のＴｉ合金ディスク１０枚に対してそれぞれ前記ボールオンディスク試験を実施し、１０回測定した前記最小荷重の平均値をその条件の剥離臨界荷重値Ｐ１とした。そして、実施例１で示した、Ａｌ中間層を付与せず、Ｎｉしない比較例における剥離臨界荷重値Ｐ２を１００としたときの、前記剥離臨界荷重値Ｐ２に対する各実施例の剥離臨界荷重値Ｐ１の比率、即ち剥離臨界荷重比Ｒｃ（（Ｐ１／Ｐ２）×１００）を求めてＮｉ−Ｐめっきの密着性を評価した。剥離臨界荷重比Ｒｃを表４にまとめて示す
【００３９】
表４から明らかなように、Ａｌ中間層は0.1μｍ以上、好ましくは0.5μｍ以上、さらに好ましくは1μｍ以上で、Ｎｉ−Ｐめっき層の密着性を効果的に向上させることができる。一方、Ａｌ中間層が厚すぎるとかえってＮｉめっき層の密着性が低下するため、Ａｌ中間層厚さは５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下で、Ｎｉめっきの密着性を効果的に向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、輸送機械や産業機械等の動力伝達などに用いられる、耐摩耗性が要求されるＴｉ合金製部材全般に利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐摩耗性が要求される用途に使用されるＴｉ合金製部品に係り、具体的には、輸送機械や産業機械等に用いられる歯車、シャフト、軸受け、バネ類、各種エンジンに用いられる、弁バネ，コンロッド，ピストンリング，バルブリテーナ等、自動二輪車に用いられるスプロケット、自転車類に用いられるギアやプーリー、および自動車のミッション系部品等の、表面処理が施され、耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品用耐摩耗性部材としては、浸炭処理等の表面硬化処理が施された鋼系材料や鋳鉄等の鉄系材料が用いられてきたが、近年では各種部品の軽量化を目的としてチタン（以下Ｔｉと記す）合金やアルミニウム（以下Ａｌと記す）合金への転換が図られている。特に、Ｔｉ金属は軽量であるとともに優れた耐食性と比強度を有することから、輸送機器への幅広い適用が期待されている。しかしながら、Ｔｉ合金は耐摩耗性に乏しく焼付きを生じ易いことから、耐摩耗性部材として用いるにあたっては、表面処理を施すことが不可欠である。例えば、耐摩耗性（耐線間摩耗性）の改善を目的として表面処理を施したＴｉ合金製機械部品として、電気ニッケル−リン（以下Ｎｉ−Ｐと記す）めっき層で被覆したＴｉ合金線からなるコイルバネが開示されている（特許文献１参照）。この表面処理は部品の基材表面に、Ｈｖ：５００〜７３０、厚み：０．５〜１５μｍ、Ｐ含有量：０．５〜７wt％、かつ、めっき応力５ｋｇ／ｍｍ2以下となるように電気Ｎｉ−Ｐめっき層を施すもので、前記基材と電気Ｎｉ−Ｐめっき層との間に、厚み：０．１〜３μｍのＮｉまたはＣｕストライクめっきを施すことにより、圧縮応力が存在するＮｉ−Ｐめっき層と前記基材との界面でのせん断応力が緩和され、前記基材と電気Ｎｉ−Ｐめっき層との密着性が向上する。この表面処理を施すことにより得られるＴｉ合金製部材は、その表面処理層が優れた耐摩耗性を発揮することから、一部の機械部品で既に実用化され各方面で優れた評価を受けている。
【特許文献１】特開平６−１７３７０２号公報（［０００８］〜［００２２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されたようなめっき層を施したＴｉ合金製部材であっても、スピードレース用車両に用いられる耐摩耗性部材、例えば、弁バネや、バルブリテーナ、コンロッドなどの機械部品では、過酷な条件で使用されるため、摺動面およびその近傍の過大な荷重が作用しやすい部分で、めっき層がずれるように変形したり剥離したりして、急激な摩耗現象が引き起こされる場合があり、耐久性が不十分となる。このため、使用中にめっき層が剥離する等の問題を解消して、耐久性をより一層向上させることが強く要求されている。また、スピードレース用車両に用いられる耐摩耗部材に限らず、それ以外の機械用部材であっても、近年急速に進んでいる機械部品の高機能化により最大負荷は増大する傾向にあるため、一層優れた耐久性を有する信頼性の高いＴｉ合金製耐摩耗部材の開発が要望されている。
【０００４】
この発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、表面処理層の付与による耐摩耗性の向上に着目した従来のＴｉ合金製部材では、未だに得られていない一層優れた耐摩耗性を発揮するＴｉ合金製部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【０００６】
即ち、請求項１に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、Ｔｉ合金基材にＮｉ系めっき層が被覆された耐摩耗性に優れるチタン合金製部材であって、前記Ｎｉ系めっき層と前記チタン合金基材の間にＡｌ組成９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金中間層が介在していることを特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、Ｎｉ−Ｐめっき処理を施したＴｉ合金製機械部品の摺動部の損傷状況を詳細に調査したところ、部品基材であるＴｉ合金とＮｉ−Ｐめっき層の界面から破壊していることが判明した。また、界面に明確な剥離が発生していない場合であっても、Ｎｉ−Ｐめっき層直下のＴｉ合金基材の表面層で塑性流動が生じてＴｉ合金基材表面の摩耗量の増大を助長している場合も認められた。このようなＮｉ−Ｐめっき層の剥離を防止するためには、めっき層とＴｉ合金基材との密着性をより向上させることが必要である。後述するように、簡易的なスクラッチ試験（テープ剥離試験）で調査した結果、ＡｌがＮｉ−ＰめっきおよびＴｉ合金基材に対して極めて優れた密着性を発現することを見出した。従って、Ａｌの中間層をＮｉ−Ｐめっき層とＴｉ合金基材との間に介在させることによって、Ｎｉ−Ｐめっき層のＴｉ合金基材への密着性を大幅に向上させることができる。Ａｌ中間層に不純物が多すぎるとＮｉ−Ｐめっき層やＴｉ合金基材との密着性が低下するため、前記中間層のＡｌの含有量は９０％以上必要である。
【０００８】
請求項２に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、上記Ａｌ中間層の厚さが０．２μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。
【０００９】
Ｎｉ系めっき層のＴｉ合金基材への密着性向上には、Ａｌ中間層の厚みは少なくとも０．２μｍ以上必要である。一方、Ｎｉめっき層やＴｉ合金基材に比べてＡｌ中間層は硬度が低いため、Ａｌ中間層が厚すぎる場合、耐摩耗性部品としての使用時に摺動すると、Ａｌ中間層が変形してかえってＮｉ系めっきのＴｉ合金基材への密着性が低下する。このため、Ａｌ中間層の厚さは５０μｍ以下とすることが望ましい。
【００１０】
請求項３に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層が介在していることを特徴とする。
【００１１】
Ａｌの陽極酸化皮膜（アルマイト層）は、ポーラスな酸化層に微細なポアが多数存在するため、ポア内に滲入したＮｉ系めっき部がアンカー効果を発揮してＡｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。陽極酸化皮膜は多種類あるが、とくに、りん酸系、硫酸系、しゅう酸系電解液を用いた陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜が好適である。同様に、Ｚｎ置換処理によるジンケート処理層（Ｚｎ層）は密着性に優れるため、Ｔｉ合金基材へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。同様に、Ｚｎ置換処理によるジンケート処理層（Ｚｎ層）はＮｉ系めっきとの密着性に優れるため、Ａｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができ、その結果、Ｔｉ合金基材へのＮｉ系めっき層の密着強度を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ系めっきがＮｉ−Ｐめっきであり、Ｐの含有量が１．５〜６％の範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
前記Ｎｉ系めっきとしては、機械部品の表面からの摩耗による損傷を抑制するために、高い硬度を有することが重要であり、とくにＮｉ−Ｐめっきが好適である。このＮｉ−Ｐめっきが十分な耐摩耗性を発揮するためには、めっき層の表面硬度がＨｖ６００を下回る場合には摩耗速度が大きくなるため、少なくともＨｖ６００の表面硬度が必要であり、Ｈｖ７００以上の表面硬度が望ましい。一方、めっき層の表面硬度が高すぎる場合には、靭性が低下して耐疲労摩耗性が劣化するため、表面硬度はＨｖ１０００以下とすることが好ましく、Ｈｖ９００以下であればより好ましい。
【００１４】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層では、その表面硬度をＨｖ６００以上にするためには、めっき層中のＰの含有量が１．５％以上必要である。Ｐの含有量が１．５％を下回り不足すると、めっき層の表面硬度が不十分となり、また、Ｐ含有量が６％を超えて高すぎると、耐疲労摩耗性が不十分となる。前記Ｐ含有量のより好ましい範囲は２〜５％である。
【００１５】
請求項５に係る耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材は、前記Ｎｉ−Ｐメッキ層の厚みが１０μｍから２００μｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１６】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みが１０μｍ未満では、摩耗の比較的初期段階から、Ｔｉ合金基材の負荷による変形の影響を受けてめっき層の剥離が発生しやすくなる。一方、Ｎｉ−Ｐめっき処理では、１ｍｍ以上の厚さのめっき層の付与も可能であり、めっき層の厚膜化により耐摩耗性は向上する。しかし、耐摩耗性機械部品の形状によっては、めっき層が厚すぎると局部的な異常粒成長が起こり、めっき層の表面荒れを来たし、表面仕上げ加工が必要となる場合がある。また、必要以上の厚膜化は生産性や経済性の低下をもたらすため、２００μｍをめっき層厚さの上限とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明では、Ｔｉ合金製機械部品の耐摩耗性を向上させるためのＮｉ系めっき層とＴｉ合金基材との間に、このＮｉ系めっき層とＴｉ合金基材の双方に極めて優れた密着性を有するＡｌ中間層を介在させたので、耐摩耗性に優れたＮｉ系めっき層のＴｉ合金基材への密着性が向上し、めっき層の剥離を防止することができる。また、前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層との間に、Ａｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層を介在させることにより、Ａｌ中間層へのＮｉ系めっき層の密着強度が向上する結果、Ｔｉ合金基材へのＮｉめっき層の密着性がより向上する。
【００１８】
前記Ｎｉ系めっき層としてＮｉ−Ｐめっき層を施すことができ、前記Ａｌ中間層としてＡｌ含有量が９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いることにより、耐摩耗性が飛躍的に向上したＴｉ合金製部材を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下にこの発明の実施形態について説明する。
【００２０】
前記Ｔｉ合金基材、即ち母材のＴｉ合金としては、例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ等のα、α―β型Ｔｉ合金、およびＴｉ−１５Ｍｏ―５Ｚｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ等のβ型Ｔｉ合金を用いることができる。Ｔｉ合金基材とＮｉ系めっき層との間に介在させる、Ａｌ組成９０％以上のＡｌ中間層は、真空蒸着・スパッタリング等の真空めっき法（ＰＶＤ）や気相めっき法（ＣＶＤ）、またはＡｌ溶湯中にＴｉ合金製部材を浸漬する溶融めっき法などの方法により付与してＴｉ合金製部材を被覆することが可能である。このＡｌ中間層の上に、Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間の密着性をより強固にするために、Ａｌの陽極酸化層またはＺｎ置換めっきによるジンケート処理層（Ｚｎ層）を付与することもできる。そして、Ｎｉめっき浴を用いた電気めっきにより、または無電解めっきにより、Ｎｉ系めっきのＮｉ−Ｐめっき処理が施される。このＮｉ−Ｐめっき層の硬度は、めっき処理後に、熱処理またはショットピーニング処理を施すことにより、さらに上昇させることができる。なお、前記Ｎｉ−Ｐめっきは、Ｔｉ合金製部材の全表面に被覆しても良いが、摺動部材同士が接触する部位に限定して被覆してもよい。また、前記めっき層の耐摩耗性の向上を目的として、めっき層中に、Ｓｉ3Ｎ4 、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックスや、カーボンまたはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の微粒子を分散させることもできる。
【００２１】
前記めっき処理後に熱処理を施す場合には、基材のＴｉ合金製部材の強度が低下しないように熱処理条件を選択する必要がある。熱処理によるＮｉ−Ｐめっきの硬度上昇効果は、Ｐ含有量に依存し、Ｐ含有量の少ない方が低音・短時間の熱処理で硬度が上昇する。このため、Ｔｉ合金基材の強度低下の虞のない低温・短時間の熱処理により、できるだけ高い硬度上昇効果を得る観点からもＰ含有量は６％以下に制限することが好ましい。
【００２２】
一方、前記電気めっき処理後にショットピーニング処理を施す場合には、ガラスビーズや鉄球等の微粒子と吹きつけ条件を適切に選択すれば、Ｎｉ−Ｐめっき層に圧縮残留応力が導入されて耐疲労摩耗性や表面硬度をさらに上昇させることができる。例えば、好ましいショットピーニング条件として、＃８０〜４００程度の大きさのガラスビーズを、空気圧１〜８ｋｇｆ／ｃｍ2で１〜１０秒間吹きつける処理条件を挙げることができる。
【００２３】
次に、Ａｌ中間層が、Ｔｉ金属系基材およびＮｉ系めっき層の双方に対して優れた密着性を有すること、および、Ａｌ中間層のＡｌ組成が９０％以上必要であることを把握した簡易スクラッチ試験（テープ剥離試験）の結果について説明する。
【００２４】
まず、純度が９９％以上の、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの純Ｔｉ基材と純Ｎｉ基材の表面に、真空蒸着法により、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉの純度９９％以上の各金属薄膜を厚さ１μｍで被覆した。各皮膜表面に縦２ｍｍ×横２ｍｍのピッチで碁盤目状に切り込みを入れた後に、各皮膜表面の全面に粘着テープを貼り付け、この粘着テープを剥がしたときに前記皮膜が残存していた面積率から各金属薄膜の密着性を評価した。このテープ剥離試験は各金属薄膜の１０サンプルについて行い、その平均の面積率、即ちテープ剥離試験後の皮膜残存面積率（％）を求めた結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から、Ａｌ薄膜はＴｉとＮｉの双方に対して優れた密着性を有していることが明瞭に認められる。従って、Ａｌ中間層を介在させることにより、Ｔｉ合金基材とＮｉめっき層の密着性を向上させることができる。
【００２７】
同様に、純度が９９％以上の、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの純Ｔｉ基材と純Ｎｉ基材の表面に、真空蒸着法により、Ａｌ組成８０〜９９．９％のＡｌ薄膜を厚さ１μｍ被覆した。皮膜のＡｌ組成は、蒸着材料のＡｌ組成を変化させることにより制御した。各皮膜表面に縦２ｍｍ×横２ｍｍのピッチで碁盤目状に切り込みを入れた後に、各皮膜表面の全面に粘着テープを貼り付け、この粘着テープを剥がしたときに前記皮膜が残存していた面積率から各金属薄膜の密着性を評価した。このテープ剥離試験は各金属薄膜の１０サンプルについて行い、その平均の面積率、即ちテープ剥離試験後の皮膜残存面積率（％）を求めた結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２から明らかなように、皮膜のＡｌ組成は９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上で純Ｔｉと純Ｎｉの双方に対して優れた密着性を有する。従って、Ｔｉ層とＮｉ層の密着性を向上するには、Ａｌ中間層のＡｌ組成も、９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上であることが推奨される。
【００３０】
以下に実施例について説明するが、本願発明の実施形態は、下記の実施例に限定されるものではなく、前述または後述の趣旨に照らして適宜変更することは本願発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例１】
【００３１】
直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのβ型Ｔｉ合金（Ti-15Mo-5Zr-3Al）のディスク基材を複数個用意し、このディスク基材を３つのグループに分けた。第１グループは、８００℃のＡｌ溶湯に５秒間浸漬した後、表面を研磨することにより、Ａｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ約２０μｍ被覆した。第２グループは、真空蒸着法によりＡｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ約２０μｍ被覆した。真空蒸着法の場合は基材形状をそのまま反映した表面になるため、最終研磨をしなくても精度の高い表面形状を得ることができる。第３グループはＡｌ層を被覆せず、Ｎｉストライクめっきを施して表面状態とした。前記第１、第２グループをさらに次の（１）〜（３）の３グループに分けた。
（１）前処理として前記Ａｌ中間層を脱脂，水洗する表面活性化処理のみを行なう。
（２）（１）の前処理後、３０ｇ／Ｌのしゅう酸浴を用い、電流密度ＡＣ１００Ａ／ｍ2、電圧ＡＣ１００Ｖ、温度２５℃、処理時間３０分、の陽極酸化処理を施し、膜厚約５μｍの陽極酸化層を形成する。
（３）（１）の前処理後、水酸化ナトリウム５２５ｇ／Ｌ、酸化亜鉛９８ｇ／Ｌ、のジンケート浴を用い、温度２０℃、浸漬時間４０秒、で亜鉛置換法によるジンケート処理を施して、厚さ約３μｍのＺｎ層を付与する。
【００３２】
上記の（１）〜（３）の処理を施した前記Ｔｉ合金ディスクに、下記条件のめっき浴を用いた電気めっき処理により、厚さ１００μｍのＮｉ−Ｐめっき層（Ｐ含有量３％）を形成した。なお、Ａｌ中間層を付与していないＴｉ合金ディスクでは、一般に実施される前処理として、電気めっきによる純Ｎｉのストライクめっき層を厚さ１μｍ付与してからＮｉ−Ｐめっきを施した。
めっき浴：ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ ２００ｇ／ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ ５０ｇ／Ｈ3ＰＯ3 ４４０ｇ／Ｈ3ＰＯ4 ５０ｇ／Ｈ3ＢＯ4 ０．５〜３ｇ／サッカリン ０〜１．０ｇ／温度：６０±５℃／ｐＨ：１±０．５／電流密度：５〜３０Ａ／ｄｍ2 ／撹拌方法：エアー撹拌
【００３３】
上記Ｔｉ合金ディスクに対して、直径５ｍｍのアルミナボールを相手材としてボールオンディスク試験を実施した。Ｔｉ合金ディスクの回転数は１２０ｒｐｍとし、ボール荷重を除々に高くしていき、Ｎｉ−Ｐめっきが剥離する最小荷重を求めた。前記（１）〜（３）の実施例の各グループのＴｉ合金ディスク１０枚に対してそれぞれ前記ボールオンディスク試験を実施し、１０回測定した前記最小荷重の平均値をその条件の剥離臨界荷重値Ｐ１とした。そして、Ａｌ中間層を付与しない比較例における剥離臨界荷重値Ｐ２を１００としたときの、前記剥離臨界荷重値Ｐ２に対する各実施例の剥離臨界荷重値Ｐ１の比率、即ち剥離臨界荷重比Ｒｃ（（Ｐ１／Ｐ２）×１００）を求めてＮｉ−Ｐめっきの密着性を評価した。剥離臨界荷重比Ｒｃを表３にまとめて示す。
【００３４】
表３から、従来の、Ａｌ中間層を付与しないＮｉ−Ｐめっき層に比べると、Ａｌ溶融めっき、Ａｌ蒸着めっきの中間層を付与した場合は、剥離臨界荷重比Ｒｃが２倍程度向上した。さらに、Ａｌ中間層に陽極酸化処理又はジンケート処理をしたものは、剥離臨界荷重比Ｒｃが３倍程度向上した。
【００３５】
【表３】
【実施例２】
【００３６】
直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのβ型Ｔｉ合金（Ti-15Mo-5Zr-3Al）のディスク基材を複数個用意し、真空蒸着法によりＡｌ組成９５％のＡｌ中間層を厚さ０．１μｍ〜８０μｍの範囲で被覆した。厚さの調整は真空蒸着処理時間により精密に調整し、また、前述のように、真空蒸着法による被覆では基材形状をそのまま反映した表面になるため、最終研磨をしなくても高い精度の表面形状を得ることができる。前記Ａｌ中間層を被覆した後、前処理として脱脂、水洗する表面活性化処理を実施した。そして、３０ｇ／Ｌのしゅう酸浴を用い、電流密度ＡＣ１００Ａ／ｍ２、電圧ＡＣ１００Ｖ、温度２５℃、処理時間３０分、の陽極酸化処理を施し、膜厚約５μｍの陽極酸化層を形成した。その後、下記条件のめっき浴を用いた電気めっき法処理により、厚さ１００μｍのＮｉ−Ｐめっき層（Ｐ含有量３％）を形成した。
めっき浴：ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ ２００ｇ／ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ ５０ｇ／Ｈ3ＰＯ3 ４４０ｇ／Ｈ3ＰＯ4 ５０ｇ／Ｈ3ＢＯ4 ０．５〜３ｇ／サッカリン ０〜１．０ｇ／温度：６０±５℃／ｐＨ：１±０．５／電流密度：５〜３０Ａ／ｄｍ2 ／撹拌方法：エアー撹拌
【００３７】
【表４】
【００３８】
上記Ｔｉ合金ディスクに対して、直径５ｍｍのアルミナボールを相手材としてボールオンディスク試験を実施した。ディスクの回転数は１２０ｒｐｍとし、ボール荷重を除々に高くしていき、Ｎｉ−Ｐめっきが剥離する最小荷重を求めた。各々のＡｌ中間層膜厚のＴｉ合金ディスク１０枚に対してそれぞれ前記ボールオンディスク試験を実施し、１０回測定した前記最小荷重の平均値をその条件の剥離臨界荷重値Ｐ１とした。そして、実施例１で示した、Ａｌ中間層を付与せず、Ｎｉしない比較例における剥離臨界荷重値Ｐ２を１００としたときの、前記剥離臨界荷重値Ｐ２に対する各実施例の剥離臨界荷重値Ｐ１の比率、即ち剥離臨界荷重比Ｒｃ（（Ｐ１／Ｐ２）×１００）を求めてＮｉ−Ｐめっきの密着性を評価した。剥離臨界荷重比Ｒｃを表４にまとめて示す
【００３９】
表４から明らかなように、Ａｌ中間層は0.1μｍ以上、好ましくは0.5μｍ以上、さらに好ましくは1μｍ以上で、Ｎｉ−Ｐめっき層の密着性を効果的に向上させることができる。一方、Ａｌ中間層が厚すぎるとかえってＮｉめっき層の密着性が低下するため、Ａｌ中間層厚さは５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下で、Ｎｉめっきの密着性を効果的に向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、輸送機械や産業機械等の動力伝達などに用いられる、耐摩耗性が要求されるＴｉ合金製部材全般に利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ合金基材にＮｉ系めっき層が被覆された耐摩耗性に優れるチタン合金製部材であって、前記Ｎｉ系めっき層と前記チタン合金基材の間にＡｌ組成９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金中間層が介在していることを特徴とする耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項２】
前記Ａｌ中間層の厚さが０．２μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項３】
前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層が介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項４】
前記Ｎｉ系めっきがＮｉ−Ｐめっきであり、Ｐの含有量が１．５〜６％の範囲にあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項５】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みが１０μｍから２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項１】
Ｔｉ合金基材にＮｉ系めっき層が被覆された耐摩耗性に優れるチタン合金製部材であって、前記Ｎｉ系めっき層と前記チタン合金基材の間にＡｌ組成９０％以上の純ＡｌまたはＡｌ合金中間層が介在していることを特徴とする耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項２】
前記Ａｌ中間層の厚さが０．２μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項３】
前記Ｎｉ系めっき層とＡｌ中間層の間にＡｌの陽極酸化処理層またはジンケート処理により形成されたＺｎ層が介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項４】
前記Ｎｉ系めっきがＮｉ−Ｐめっきであり、Ｐの含有量が１．５〜６％の範囲にあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【請求項５】
前記Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みが１０μｍから２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の耐摩耗性に優れるＴｉ合金製部材。
【公開番号】特開２００６−８９８４１（Ｐ２００６−８９８４１Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８０４５７（Ｐ２００４−２８０４５７）
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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