耐摩耗性部材および動力伝達部品
【課題】 耐摩耗性や疲労特性、耐食性の優れたＮｉ−Ｐめっきを施した耐摩耗性部材、およびプーリなどの軽量合金製動力伝達部品を提供する。
【解決手段】 Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜が、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、結晶子平均サイズが微細である結晶性めっき皮膜とし、めっきままの硬度が５００Ｈｖ以上、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である、耐摩耗性や疲労特性、耐食性の優れたＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とする。
【解決手段】 Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜が、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、結晶子平均サイズが微細である結晶性めっき皮膜とし、めっきままの硬度が５００Ｈｖ以上、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である、耐摩耗性や疲労特性、耐食性の優れたＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に硬質めっき皮膜を有する耐摩耗性部材および、この部材を用いた動力伝達部品に関し、特に自動車などの輸送機用のプーリとして使用されて好適な、耐摩耗性部材および動力伝達部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭酸ガスの排出低減などの地球環境保全の立場、あるいは機械自体の高性能化や省エネルギー化を推進するため、自動車やオートバイなどを代表とする、航空機、鉄道車両などの輸送機、あるいはロボットなどの産業機械では、構成部品の軽量化が求められている。そして、この軽量化対策の一環として、構成部品に用いられる部品の、鋼からアルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、単にアルミニウム合金、またはAl合金とも言う)、純チタンまたはチタン合金(以下、単にチタン合金、またはTi合金とも言う)などの軽量材料への転換が進んでいる。特に、構成部品の内でも、動力伝達部品を軽量材料とすれば、動力伝達部品自体の軽量化だけではなく、動力伝達部品の駆動装置の小型化なども図ることができるので、軽量化の効果が大きい。
【０００３】
動力伝達部品としては、歯車、ラック、プーリ (ベルト車或いは滑車) などが例示される。そのうち、代表的なプーリを例にして説明すると、プーリは、上記輸送機のみならず、自転車、産業機械、家電製品に、カムタイミングプーリやリアプーリとして種々汎用されている。このプーリの形状には、用途により種々の種類があるが、自動車用カムタイミングプーリは、後述する特許文献５などにも示されている通り、基本的に、駆動軸が嵌合される孔を有する円筒状の固定部と、該固定部の外周に配設された円盤状のアーム部と、該アーム部の外周に配設された円筒状の動力伝達部とから構成される。なお、このような基本的な構成は、形状や大きさは種々違っても、他のプーリにおいても基本的に同じである。
【０００４】
このような構成からなるプーリには、特に輸送機用においては、比較的大きなトルクがかかるため、特に、高い疲労寿命および耐磨耗性が要求される。このため、プーリを鋼製のものからAl合金やTi合金製のものへ転換すると、プーリの疲労寿命および耐磨耗性が、鋼製のプーリに比して著しく劣るという問題がある。特に、前記アーム部と動力伝達部とを有するようなプーリにおいては、大きなトルクがかかった場合、比較的薄肉のアーム部が最も疲労破壊しやすく、また、ベルト等と当接する動力伝達部が最も磨耗しやすい。
【０００５】
この内、Al合金またはTi合金製プーリの、特に耐磨耗性の向上を図るためには、鋼に比して著しく軟質なAl合金またはTi合金素材側の改良には限界があるため、どうしてもAl合金またはTi合金製プーリの表面に硬質な皮膜を設ける必要がある。
【０００６】
この必要性から、従来より、動力伝達部品用Al合金またはTi合金材に対しては、Crめっき、硬質陽極酸化皮膜などの硬質表面皮膜に比して、耐摩耗性や耐久性、靱性、耐食性などの総合的に優れた、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜が用いられている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、直接硬度HV500以上のNi−Ｐメッキ層を100μｍ以上被覆した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、Ｐ含有量４重量％以上で、メッキの結晶面方位〈111〉をメインとする内層と、Ｐ含有量４重量％未満で、メッキ硬さHV500以上の外層の少なくとも二層のNi−Ｐメッキ層を被覆した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材が開示されている。
【０００９】
特許文献３には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、直接Ni- Ｐメッキ層を100μｍ以上被覆したのち、室温〜200℃または450〜600℃の熱処理を施した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材の製造方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、硬質Ni-Pめっき皮膜を設けたTi合金などの金属基材製動力伝達部品において、外部からの応力や衝撃によるめっき皮膜の破壊や、長期間の使用によるめっき皮膜自体の疲労破壊や剥離を防止する技術が開示されている。より具体的には、金属基材の表面に、硬質電気Ni-Pめっき皮膜を設けた後に熱処理を行って、めっき皮膜の高硬度化と高密着化を図り、その後更に、めっき皮膜に微粒子を吹き当てるショットピーニングやドライホーニングを行って、めっき皮膜に残留圧縮応力を付与し、前記熱処理によるNi-Pめっき皮膜の靱性低下を回復して、めっき皮膜の硬さと靱性をバランスよく向上させる技術が開示されている。
【００１１】
これらのNi-Pめっき皮膜技術では、耐磨耗性、密着性、転動疲労寿命の向上は図れる。しかし、前記したアーム部と動力伝達部を有する構成のAl合金またはTi合金製プーリ（以下、単にAl合金またはTi合金製プーリと言う）としての使用を考慮した場合、Al合金またはTi合金製プーリの、特に比較的大きなトルクがかかるアーム部のNi-Pめっき皮膜の疲労破壊に対する疲労寿命が低下しやすい。
【００１２】
即ち、前記アーム部と動力伝達部を有するAl合金またはTi合金製プーリにおいては、繰り返して曲げ応力がかかるアーム部に対しては、特に疲労破壊に対する疲労寿命の向上が必要であり、動力伝達部に対しては特に耐磨耗性の向上が必要であり、プーリの部位で異なる特性が要求されている。
【００１３】
このため、Al合金またはTi合金製プーリのNi-Pめっき皮膜にも、単に耐磨耗性の向上だけではなく、上記異なる要求特性を両者満足する必要がある。しかも、動力伝達部の耐磨耗性の向上に対して有効なめっき皮膜が、逆に、アーム部などの疲労寿命が特に要求される部分の、疲労寿命を低下させる場合もある。即ち、Al合金またはTi合金製プーリなどのAl合金またはTi合金製動力伝達部品の分野においては、疲労寿命と耐磨耗性の要求特性が各々異なる部分が存在するため、動力伝達部の耐磨耗性の向上と、アーム部の疲労寿命の向上とが、互いに相矛盾する技術課題になっているという特異な状況が存在する。
【００１４】
この課題に対して、特許文献５では、疲労寿命と耐磨耗性の相矛盾する要求特性を両方兼備した、疲労寿命および耐磨耗性に優れたNi-Pめっきなどを施した、Al合金製動力伝達部品が提案されている。即ち、このようなAl合金製動力伝達部品において、特許文献５では、硬度(Hv)が250 以上のめっき皮膜を表面に設けるとともに、特に疲労寿命が要求される部分のめっき皮膜表面の残留応力が、めっき皮膜硬度(Hv)との関係で、めっき皮膜硬度(Hv)≧8 ×めっき皮膜表面の残留応力(kgf/mm2)＋330 、および、めっき皮膜硬度(Hv)≧100×めっき皮膜表面の残留応力 (kgf/mm2)−500 を満足するようにする。
【特許文献１】特許第２７７７４６０号 (特許請求の範囲)
【特許文献２】特許第２７７７４６８号 (特許請求の範囲)
【特許文献３】特許第２８８８９５３号 (特許請求の範囲)
【特許文献４】特開平８−３９４３２号公報 (特許請求の範囲)
【特許文献５】特開平１１−２１０８６５号公報 (特許請求の範囲)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、この特許文献５では、Ni-Pめっきを、実質的に（実施例において）電気めっきにより製作している。これは、前記特許文献１〜４でも同様である。このため、これら電気めっきによる従来例では、Al合金製プーリのNi-Pめっき皮膜の結晶子サイズが数十ｎｍ程度と大きくなり、また、Ni-Pめっき皮膜の配向度も強くなる。
【００１６】
このため、動力伝達部品などに適用された場合、Ni-Pめっき皮膜が一方向などに割れやすくなる。したがって、特に、重要保安部品であるAl合金またはTi合金製プーリでは、Al合金またはTi合金製動力伝達部品の信頼性を低下させ、適用できない問題がある。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障しうる、信頼性の高いＮｉ−Ｐめっきを施した、耐摩耗性アルミニウム合金またはチタン合金材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金製動力伝達部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために、本発明耐摩耗性部材の要旨は、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における皮膜の結晶子平均サイズが１〜５ｎｍである結晶性めっき皮膜からなり、かつ、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上であることとする。
【００１９】
また、本発明動力伝達部品の要旨は、動力伝達部品の構成として、上記要旨または下記好ましい態様の耐摩耗性部材を用いることである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、上記要旨のように、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障するために、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子平均サイズを小さくする。このために、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜中にＮＨ4 基を含むものとする。
【００２１】
これによって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上に上昇し、靱性も高くなって割れにくくなる。また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の潤滑性も向上する。
【００２２】
また、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の配向度を、Ｘ線回折法による皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）を０．３〜０．５とすることによって、低減することが好ましい。このようなＮｉ−Ｐめっき皮膜のＮｉ−Ｐめっき皮膜の配向度低減によって、靱性が５０ｋＮ以上に高くなる一方、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下となって、前記高硬度でも割れにくくなる。また、ピンホールが減少し、耐食性も増す。
【００２３】
これらの効果を更に向上させるためには、前記部材とＮｉ−Ｐめっき皮膜との界面に、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０であるＣｕ−Ｚｎ化合物層を、平均膜厚が５０〜５００ｎｍの範囲で形成することが好ましい。また、上記したＣｕ−Ｚｎ化合物層とせずとも、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、基材側にＣｕ層という具合に、ＣｕとＺｎとを別々の層として、積層しても、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層と同様の効果が得られる。
【００２４】
また、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を設ける場合には、前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層におけるＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０であることが好ましい。
【００２５】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の密着性を向上させるためには、前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、これら皮膜、あるいは皮膜を設けた部材が、５０〜３５０℃の温度で熱処理されていることが好ましい。
【００２６】
耐摩耗性を更に向上させるためには、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、平均膜厚が０．１〜５μｍで、硬度が９００Ｈｖ以上の、硬質Ｃｒめっきが施されていることが好ましい。
【００２７】
そして、これらのめっき皮膜を確実に得るためには、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきであることが好ましい。無電解めっきは、電気めっきよりは、膜厚（膜厚分布）の均一性に優れる。
【００２８】
以上の効果を有する本発明は、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障しうる、Ｎｉ−Ｐめっきを施した耐摩耗性部材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金製動力伝達部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
(Ｎｉ−Ｐめっき皮膜組成)
先ず、本発明におけるＮｉ−Ｐめっき皮膜組成について説明する。本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜は、基本的に、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるめっき皮膜組成とする。
【００３０】
ＮｉとＰとは、硬質皮膜における耐磨耗性および疲労寿命特性を基本的に保障するものであり、このために、Ｎｉは８５％以上、Ｐは１％以上含有させる。ＮｉとＰとの含有量が下限値未満では、上記基本特性が低下する。
【００３１】
一方、Ｎｉを９８．９％を超えて含有させると、他のＰやＮＨ4 基の含有量が不足して、上記基本特性が低下する。したがって、Ｎｉは８５％以上、好ましくは９８．９％以下とする。
【００３２】
また、Ｐを５％を超えて含有させると、めっきままでの硬度が不足する。このため、硬度を５００Ｈｖ以上とするための熱処理が更に必要となる。更に、めっき皮膜の靱性も低下して、割れやすくなる。したがって、Ｐは１〜５％の範囲とする。
【００３３】
ＮＨ4 基は、Ｎｉ−Ｐめっき浴からの、めっき皮膜成膜時に、めっき皮膜中に含有させるものであり、めっき皮膜の結晶粒を、Ｘ線回折測定法による結晶子平均サイズで５ｎｍ以下に微細化させると推考される。これによって、皮膜における耐磨耗性および疲労寿命、めっき密着性などの基本特性を保障する。
【００３４】
これらの効果を発揮させるためには、めっき浴成分の調整によって、ＮＨ4 基は０．１％以上含有させる。ＮＨ4 基含有量が０．１％未満では、これらの効果が発揮されず、結晶子平均サイズを微細化できない。また、ＮＨ4 基を含まないめっき浴組成では、めっき皮膜の配向性も強くなって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の配向度を、Ｘ線回折法による皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）を０．３〜０．５とすることができなくなる。一方、ＮＨ4 基含有量が１％を超えてもこの効果は飽和し、却って上記基本特性が低下する。したがって、ＮＨ4 基は０．１〜１％の範囲で含有させる。
【００３５】
その他、本発明めっき皮膜では、ＣｏやＳの含有を許容する。Ｃｏは０．０５％以上、Ｓは０．０１％以上の含有で、硬度向上の効果がある。但し、多過ぎるとめっき皮膜の上記基本特性を低下させる恐れがあるので、Ｃｏについては、Ｎｉ、Ｐ、ＮＨ4 基などの含有量を保証できる１％以下とし、Ｓについては、靱性低下の観点から３％以下とする。
【００３６】
また、この他、Ｃ、Ｂ、Ｗ、Ｍｏなどの金属元素も、硬度向上の効果があり、Ｎｉ、Ｐ、ＮＨ4 基などの含有量を保証できる量までの含有を許容する。一方、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎは、めっき皮膜の上記基本特性を低下させる恐れがあるので、、上記特性を阻害しない範囲での含有は許容する。
【００３７】
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜組織）
本発明では、特徴的には、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の、Ｘ線回折法による皮膜組織解析において、皮膜の結晶子平均サイズを１〜５ｎｍに微細化させる。また、好ましくは、Ｘ線回折法による皮膜組織解析において、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）が０．３〜０．５である配向の弱い乃至無いめっき皮膜とする。
【００３８】
上記皮膜の結晶子平均サイズの微細化によって、硬質皮膜における耐磨耗性および疲労寿命、めっき密着性などの基本特性を保障する。
【００３９】
これに対して、例えば、前記した特許文献３では、アルミニウム合金またはチタン合金へのＮｉ−Ｐメッキ密着性を向上させるために、被メッキ材表面の結晶面方位とメッキの結晶面方位との整合性を極力保つべく、結晶面方位〈111 〉の積分強度を次式で90％以下となるように、積極的に配向させている。〔〈111 〉／（〈111 〉＋〈200 〉＋〈220 〉＋〈311 〉＋〈222 〉）〕×100 ≦90。
【００４０】
しかし、このように、めっきの結晶面方位を配向させた場合、上記基本特性が低下しやすい。また、めっきの結晶面方位を敢えて配向させずとも、めっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金基材との密着性は、本発明の後述する界面層（中間層）によって、より向上できる。
【００４１】
本発明では、好ましくは、めっき皮膜の結晶の配向性を、めっき皮膜の主結晶面方位であるＮｉ（１１１）とＮｉ（２００）とのＸ線回折法（ＸＲＤ）による測定ピーク強度比によって規定し、この測定ピーク強度比で０．３〜０．５の範囲にあることとする。このように、めっき皮膜の結晶の配向性を弱くすることによって、靱性が５０ｋＮ以上に高くなる一方、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下となって、前記高硬度でも割れにくくなる。また、ピンホールが減少し、耐食性も増す。
【００４２】
この測定ピーク強度比が０．３未満の場合はＮｉ（２００）の結晶面方位の配向性が強くなり、一方、０．５を超えた場合も、前記従来技術と同様に、Ｎｉ（１１１）の結晶面方位の配向性が強くなり、靱性が低下したり、めっき引張応力が上昇して、上記基本特性が低下する可能性がある。
【００４３】
(Ｎｉ−Ｐめっき皮膜膜厚)
以上の組成からなるＮｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚は、好ましくは１〜１００μｍの範囲から選択される。Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚が１μｍ未満では、耐磨耗性および疲労寿命特性などのめっき皮膜の基本特性を保障できない可能性がある。一方、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚が１００μｍを超えると、逆に、密着性を含めためっき皮膜の基本特性が低下する可能性がある。
【００４４】
なお、本発明によれば、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚は上記範囲から選択されるものの、選択（制作）した平均膜厚の部品表面における分布（ばらつき）は、最大の膜厚と最小の膜厚との差が少ない方が好ましい。
【００４５】
（Ｃｕ−Ｚｎ化合物層）
更に、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金材との界面層（中間層、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の下地層）として、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を設けることが好ましい。このＣｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｃｕを核としてＮｉめっきが析出するため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の前記結晶子サイズを微細化する作用を有する。また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜中で、Ｚｎ部は溶解するが、Ｃｕ部は残存するため、微細なＣｕ面が露出する。ＮｉめっきはこのＣｕ面に密着性良く成膜しやすいため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金材との密着性を向上させる。
【００４６】
更に、Ｃｕ−Ｚｎは、Ａｌ（Ａｌ合金材）やＴｉ（Ｔｉ合金材）よりも不活性なため、Ａｌ合金材またはＴｉ合金材のＮｉめっき前にＣｕ−Ｚｎ化合物層が表面にあると、Ａｌ合金材またはＴｉ合金材表面にＮｉめっき生成を妨害する生成物ができにくい。また、上記Ｚｎ部の溶解は、ミクロエッチングを兼ねるため、これによるアンカー効果が発揮されると推考される。これらの作用によって、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材またはチタン合金材との密着性を向上させる。
【００４７】
また、ＣｕはＮｉより貴で、ＺｎはＮｉより卑な金属であるため、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層によって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差を±０．２Ｖ以内に抑制し、この電位差による腐食を抑制して、めっき皮膜の耐食性を向上させる効果も果たす。Al合金製プーリなどを含め、本発明用途では、塩水環境下など、より厳しい腐食性雰囲気下で使用される場合もあり、このような場合に特に耐食性向上効果を発揮する。
【００４８】
標準電極電位において、Ｎｉ+2は−０．２５、Ｚｎ+2は−０．７６２、Ｃｕ+2は０．３３７Ｖの電位を有する。Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差が＋０．２Ｖを超えた場合、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の膜厚が薄い場合には、皮膜中のクラック、ピンホールを通して、酸素、水分が拡散し、下地とのガルバニック腐食により、皮膜が溶出し、皮膜の膜厚が減少する可能性がある。
【００４９】
また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差が−０．２Ｖを超えた場合、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の膜厚が薄い場合には、同じく下地とのガルバニック腐食により、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層が溶出し、皮膜が浮いて、剥離しやすくなる可能性がある。
【００５０】
但し、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子平均サイズの微細化によって、皮膜中のクラック、ピンホールは元々少なくなっている。このため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の耐食性は、従来の結晶子平均サイズが比較的大きなＮｉ−Ｐめっき皮膜に比して、格段に向上している。したがって、上記電位差による耐食性制御は、より厳しい腐食性雰囲気下における用途での耐食性向上効果を意図したものである。
【００５１】
これらの効果を発揮させるために、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｃｕ含有量とＺｎ含有量との比、Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０の範囲、ＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０の範囲、平均膜厚が５０〜５００ｎｍの範囲と各々することが好ましい。Ｃｕ−Ｚｎ化合物層がこれの範囲を上下限に外れた場合、特により厳しい腐食性雰囲気下では、いずれも上記効果が低下する可能性がある。また、後述するＮｉ−Ｃｕ拡散層もできにくくなる。更に、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とせずとも、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、基材側にＣｕ層という具合に、ＣｕとＺｎとを別々の層として、積層しても、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は界面層であるため、前記Ｃｕ／Ｚｎ、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏは、Ｃｕの深さ（厚み）方向の濃度分布がピークとなる深さでの、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｏの各量から算出する。また、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の厚みは５００倍のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて断面を観察して平均膜厚を求めるか、または、Ｃｕの深さ（厚み）方向の濃度分布のピークトップとベースとの中間濃度を示す２点間の平均距離とする。
【００５３】
（硬質Ｃｒめっき）
本発明では、用途からくるより高硬度化の要求に応じて、必要により、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、平均膜厚が０．１〜５μｍで、硬度が９００Ｈｖ以上の、硬質Ｃｒめっきを施しても良い。硬質Ｃｒめっきは、他部材の接触時に、初期当たり（衝撃）を緩和する役割を果たす。但し、高荷重では、特にチッピング（割れによる摩耗）が生じやすく、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の潤滑性を低下させる。このため、硬質Ｃｒめっきを設ける場合には、初期の摩耗で硬質Ｃｒめっき皮膜が無くなり、部材のなじみが出てからは、硬質Ｃｒめっき皮膜が無い状態で使用されるように、皮膜厚みを調整することが好ましい。
【００５４】
以上のように形成したＮｉ−Ｐめっき皮膜は、硬度が５００Ｈｖ以上、より好ましくは、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の基本特性を有する。硬度が５００Ｈｖ未満では耐磨耗性が不足する。靱性が５０ｋＮ未満では疲労寿命などの耐久性が不足する可能性がある。めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 未満では残留応力が高過ぎ、密着性が低下するとともに割れやすくなり、耐久性が不足する可能性がある。
【００５５】
また、以上のように形成した、下地：Ｃｕ−Ｚｎ化合物層、上層：Ｎｉ−Ｐめっき皮膜からなる皮膜、特に無電解めっき皮膜は、最大の膜厚と最小の膜厚との差が、最も良い状態では、例えば０．５μｍ以内の範囲に均一化され、膜厚分布が均一で、めっき皮膜も均一化される。この結果、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を部品のどの部位においても保障しうる利点もある。
【００５６】
（皮膜形成方法）
以上説明した本発明皮膜の形成方法につき、以下に、具体的に説明する。
本発明皮膜の形成方法は、必要により粗面化処理されたアルミニウム合金基材またはチタン合金基材を、先ず、市販アルカリ脱脂剤にて脱脂を行う。その後、アルミニウム合金基材では硝酸洗浄（例えば、５％水溶液、常温、６０秒洗浄）、水洗など、チタン合金基材では酸洗（例えば、３：１程度の硝弗酸で常温で約１０分洗浄するか、１０ｇ／ｌ程度の濃度の塩酸で常温で約１０分洗浄する）、活性化処理（１０ｇ／ｌ程度の濃度の硫酸で常温で約２分洗浄する）、水洗などの適当な前処理を必要により行なう。なお、本発明の皮膜形成方法では、以下に説明する各めっき工程間に、水洗などの適当な中間処理あるいは前処理を必要により適宜加えることを含む。
【００５７】
（Ｃｕ−Ｚｎ化合物層形成方法）
アルミニウム合金基材の場合、この前処理後に、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を、公知の亜鉛置換めっき法により選択的に設ける。この場合の亜鉛置換めっきは、例えば上記硝酸洗浄（例えば、５％水溶液、常温、６０秒洗浄）および水洗などを間に挟んで、２回行なう。１回目の亜鉛置換めっきは、１％Ｎｉ、２４％Ｃｕ、７５％Ｚｎを含むめっき浴で、常温で６０秒程度浸漬して行なう。２回目の亜鉛置換めっきは、１％Ｎｉ、１４％Ｃｕ、８５％Ｚｎを含むめっき浴で、常温で３０秒程度浸漬して行なう。この亜鉛置換めっき処理の回数や金属イオン濃度、あるいは浸漬時間を調整して、上記Ｃｕ−Ｚｎの組成、Ｃｕ／Ｚｎ、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏなどや、膜厚を制御する。
【００５８】
また、アルミニウム合金基材またはチタン合金基材に処理する別な方法として、３０ｇ／ｌシアン化銅＋１０ｇ／ｌシアン化亜鉛＋５０ｇ／ｌシアン化ナトリウム＋３０ｇ／ｌ炭酸ナトリウム＋２ｍｌ／ｌアンモニアを各々含むめっき浴で、浴温４０℃程度、１Ａ／ｄｍ2 程度通電して、所定時間の電気めっきを行なってＣｕ−Ｚｎ化合物層を得ることも可能である。この電気めっき処理の回数や、金属イオン濃度、あるいは通電時間や通電量を調整して、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物の組成、Ｃｕ／Ｚｎなどや、膜厚を制御する。ただし、本方法では、皮膜中にＯが含まれないため、結晶子サイズ、配向度が高くなる傾向にある。
【００５９】
なお、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、アルミニウム合金基材またはチタン合金基材側にＣｕ層を各々積層して設ける場合も、本発明に準ずるが、本発明品よりも工程・コストの増加となるのみならず、性能の低下が見られる。
【００６０】
上記したＣｕ−Ｚｎ化合物層に変えて、ＮｉまたはＮｉ合金層、ＰｄまたはＰｄ合金層などによって代替しても、本発明の膜質を達成させることが可能である。但し、その場合には、ＮｉまたはＮｉ合金層はＮｉ９９％以上からなること、また、ＰｄまたはＰｄ合金層はＰｄ９０％以上からなること（いずれも質量％）が必要であるのみならず、析出するNiめっきの結晶子サイズ、配向度の制御は難しく、結晶子サイズが大きく、配向度が強くなりがちであり、それらを最適範囲に制御するためにはめっき浴・処理条件のかなり厳しい管理が必要である。なお、ＮｉあるいはＰｄの純度がこれ以上低くなると、これら中間層の効果が達成できない可能性が生じる。
【００６１】
（Ｎｉ−Ｐめっき方法）
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を得るためには、電気めっきでも可であるが、膜厚（膜厚分布）の均一性の点で、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきであることが好ましい。以下に、好適な無電解めっき条件を説明する。
【００６２】
上記前処理後、あるいは選択的に設ける上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層形成後に、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜を無電解めっき法により形成する。めっき浴の浴組成は、上記めっき皮膜組成範囲内となるように、例えば、硫酸ニッケル１０〜５０ｇ／ｌ、ホスフィン酸ナトリウム１０〜３０ｇ／ｌ、ＮＨ4 基を含む化合物（例えばクエン酸水素第二アンモニウム）３０〜７０ｇ／ｌ、を含み、更に添加剤として、酢酸ナトリウム、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸もしくはそれらのナトリウム塩等の有機添加剤を含むものとする。浴温は、８０〜９０℃の比較的高温が採用される。
【００６３】
浴の最適ＰＨは６〜７の中性範囲である。このめっき浴の中性範囲のＰＨが、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の箇所で説明した最適中間層の形成を可能にする。通常、Ｎｉ−Ｐ無電解めっきのＰＨは、多くは酸性、場合によってはアルカリ性とされるが、これでは、最適中間層の形成が困難となる。
【００６４】
これら組成と温度、ＰＨを制御しためっき浴に、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層（皮膜）形成後のアルミニウム合金またはチタン合金基材を所定時間浸漬する。このＮｉ−Ｐ無電解めっき浴の組成と温度、ＰＨ、あるいは浸漬時間を調整して、上記Ｎｉ−Ｐの組成や膜厚を制御する。
【００６５】
（熱処理）
Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜の密着性を更に向上させるためには、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、５０〜３５０℃の温度で、皮膜あるいは皮膜を設けたアルミニウム合金またはチタン合金材を熱処理することが好ましい。
【００６６】
この熱処理によって、密着性が更に向上するのは、めっき皮膜のＮｉと、化合物層のＣｕとが、相互に熱拡散され、Ｎｉ−Ｃｕ拡散層を形成するものと推考される。この点、熱処理温度が高い方が、上記ＮｉとＣｕとを相互に熱拡散は促進され、熱処理に要する時間も短時間となる。ただし、熱処理温度が高すぎると、基材の軟化、歪みが生じるだけでなく、めっき靭性も低下するため、基材と使用用途によって熱処理温度を選択するのが望ましい。
【００６７】
この熱処理温度が５０℃未満では、皮膜の密着性向上効果が薄く、熱処理時間も長時間を要する。一方、熱処理温度が３５０℃を超えた場合、特にアルミニウム合金基材では、アルミニウム合金自体が軟化して、機械的な特性が低下する。したがって、この熱処理温度は５０〜３５０℃の範囲とする。
【００６８】
（Ｃｒめっき）
Ｃｒめっきは公知の方法で可能で、クロム酸１００〜５００ｇ／ｌ、硫酸３〜７ｇ／ｌ、三価クロム３〜７ｇ／ｌ、有機スルホン酸６〜１０ｇ／ｌ、程度含むめっき浴を、４５〜５５℃、通電量約４０〜６０Ａ／ｄｍ2 程度で電気めっきを行なう。このめっき浴の組成と温度、あるいは通電量、通電時間を調整して、Ｃｒめっきの膜厚を制御する。
【００６９】
（アルミニウム合金基材）
皮膜の素材（母材）であるアルミニウム合金基材は、本発明における動力伝達部品に用いるAl合金の種類を、プーリなどの動力伝達部品の要求特性や機械的性質に応じて適宜選択して用いる。ただ、特にプーリのアーム部などの疲労破壊は、母材であるAl合金特性にも大きく影響を受ける。
【００７０】
このため、動力伝達部品の中でも、特に疲労寿命が要求される場合には、Al合金の中でも、特にプーリ用途に要求される疲労破壊特性を具備している、引張強さが190N/mm2以上のJIS 5052、5056などの5000系や、JIS 6063などの6000系、あるいはJIS 7075などの7000系などのAl合金展伸材 (鍛造材、押出形材、圧延板材) 、Al-Si-Cu系のA DC10〜12、A C4B 、A C8C などの鋳物、を用いることが好ましい。しかし、用途によっては、粉末冶金材や、JIS 2014、2017などの2000系や、JIS4032 などの4000系などの合金を用いることも可能である。
【００７１】
（チタン合金基材）
皮膜の素材（母材）であるチタン基材の種類は、公知の純チタンやα、βチタン合金などが、要求特性や機械的性質に応じて適宜選択して用いることができる。
【００７２】
（その他合金基材）
それ以外の合金基材へと適用する場合も、本発明に準ずるが、特に軽量材料としてマグネシウム合金も本発明の基材として用いることができる。
【実施例】
【００７３】
以下に本発明の実施例を説明する。
１２％Ｓｉ−１．３％Ｆｅ−３．５％Ｃｕ−１．０％Ｚｎを各々含み残部がＡｌからなるＡＤＣ１２規格アルミニウム合金ダイカスト鋳物によって、摩耗試験用の44mmφ×5mmのディスク材を製作し、アルミニウム合金基材とした。また、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ板から、摩耗試験用の44mmφ×5mmのディスク材を製作し、チタン基材とした。
【００７４】
これらのアルミニウム合金基材またはチタン合金基材を被処理材として、前記した方法により、下記条件で、選択的に、下地：Ｃｕ−Ｚｎ化合物層、そして、上層：Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜からなる皮膜を各々形成した。発明例では、硬質Ｃｒめっきも熱処理後のＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜の上層に選択的に形成した。
【００７５】
アルミニウム合金基材へのめっき処理は以下の順番で処理した。各工程間は水洗を実施した。
（前処理）
脱脂：市販アルカリ脱脂剤にて油脂を除去。
硝酸洗浄：5%硝酸、60秒、常温。
（第１亜鉛置換）
浴組成：1%Ni、24%Cu、75%Znを基本成分とし、0〜5%Ni、0〜50%Cu、50〜100%Znの範囲で各成分を調整、処理時間60秒、常温。
（硝酸洗浄）
5%硝酸、処理時間60秒、常温。
（第２亜鉛置換）
浴組成：1%Ni、14%Cu、85%Znを基本成分とし、0〜5%Ni、0〜50%Cu、50〜100%Znの範囲で各成分を調整、処理時間30秒を基本条件とし、10〜120秒の範囲で調整、常温。
（Ni-Pめっき）
浴条件：pH6〜7、温度85℃、20〜50g/l硫酸ニッケル＋20〜30g/lホスフィン酸ナトリウムに、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素二アンモニウム、酢酸ナトリウム、塩化アンモニウム、ヒ゜ロリン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリウム、乳酸を選択して各10〜50g/l添加した浴を用いた無電解Ni-Pめっきとし、皮膜厚みによって処理時間を調整した。また、その他の浴中の金属成分としては、硫酸銅を加え、Ni-Cu-Pめっきとしたもの、タングステン酸ナトリウムを加え、Ni-W-Pめっきとしたものを作製した。
以上の工程により、それぞれ10μm、75μmの厚みのNi-Pめっき皮膜を作製し、一部サンプルについては、更に以下のCrめっき処理も実施した。
（Crめっき）
処理条件：50A/dm2、温度50℃、所定処理時間、浴組成：300g/lクロム酸＋5g/l硫酸＋5g/l三価クロム＋8g/l有機スルフォン酸、での電気めっきにより、3μmの皮膜を作製し、その後、150℃１時間または350℃１時間の大気熱処理を行った。
【００７６】
また、チタン合金基材へのめっき処理は以下の順番で処理した。各工程間は水洗を実施した。
（前処理）
脱脂：市販アルカリ脱脂剤にて油脂を除去。
（酸洗）
浴組成：３：１程度の硝弗酸で常温で約１０分洗浄。
（活性化）
１０ｇ／ｌ程度の濃度の硫酸で常温で約２分洗浄。
（Cu-Znめっき）
３０ｇ／ｌシアン化銅＋１０ｇ／ｌシアン化亜鉛＋５０ｇ／ｌシアン化ナトリウム＋３０ｇ／ｌ炭酸ナトリウム＋２ｍｌ／ｌアンモニアを各々含むめっき浴で、浴温４０℃程度、１Ａ／ｄｍ2 程度通電して、所定時間、電気めっきすることで、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を、形成した。
（Ni-Pめっき）
浴条件：pH6〜7、温度85℃、20〜50g/l硫酸ニッケル＋20〜30g/lホスフィン酸ナトリウムに、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素二アンモニウム、酢酸ナトリウム、塩化アンモニウム、ヒ゜ロリン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリウム、乳酸を選択して各10〜50g/l添加した浴を用いた無電解Ni-Pめっきとし、皮膜厚みによって処理時間を調整した。また、その他の浴中の金属成分としては、硫酸銅を加え、Ni-Cu-Pめっきとしたもの、タングステン酸ナトリウムを加え、Ni-W-Pめっきとしたものを作製した。
以上の工程により、それぞれ10μm、75μmの厚みのNi-Pめっき皮膜を作製し、一部サンプルについては、更に以下のCrめっき処理も実施した。
（Crめっき）
処理条件：50A/dm2、温度50℃、所定処理時間、浴組成：300g/lクロム酸＋5g/l硫酸＋5g/l三価クロム＋8g/l有機スルフォン酸、での電気めっきにより、3μmの皮膜を作製し、その後、150℃１時間または350℃１時間の大気熱処理を行った。
【００７７】
これら作製した各皮膜性状を以下の通り測定した。これらの結果を表１に示す。
（Cu-Zn中間層）
Cu/Zn比、Cu+Zn/O比、Cu-Zn層の厚さ。
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜）
Ni量、P量、NH4 + ( NH4 基) 量、結晶子サイズ、
XRDでの測定ピーク強度比：Ni（111）／Ni（200）、
【００７８】
なお、これら各皮膜性状は、それぞれ以下の方法により測定した。
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜）
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のNi、P量は、ICP発光分光法、NH4 + 量はイオンクロマトグラフ法を使用した。但し、これらの分析は、めっき皮膜がついた状態の試料で行い、標準基板にはアルミニウム基材の場合はＡＤＣ１２(JIS規格ダイカストアルミニウム合金) 、チタン基材の場合はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いたが、それら基板中にはＮｉ、Ｐ、NH4 のいずれも実質的に含有していなかった。また、測定により得られた下地層などからのＣｕ、Ｚｎ、Ａｌなどの元素は、Ni、P量やNH4 + 量算出のための計算からは除外した。
【００７９】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子サイズは、同じくめっき皮膜がついた状態の試料表面より、X線回折装置により、特性X線Cu-Kα（波長：1.54Å）を用い、Ni（200）回折面で行い、回折プロファイルの広がり（積分幅）の測定結果を下記のScherrerの式に算入して求めた。なお、積分幅にはCauchy関数により補正した値を用いた。Ｄ＝Ｋ・λ/βcosθ、Ｄ：結晶氏の大きさ（Å）、Ｋ：定数（1.05）、λ：測定Ｘ線波長（Å）、β：結晶子の大きさによる回折線の広がり、積分幅（ラジアン）、θ：回折線のブラック角。
【００８０】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のXRDでの測定ピーク強度比は、同じくめっき皮膜がついた状態の試料表面より、X線回折装置により、特性X線Cu-Kα（波長：1.54Å）を用い、得られたX線回折チャートより｛111｝、｛200｝のピーク高さからピーク強度を求め、Ni（111）／Ni（200）を算出した。
【００８１】
（Cu-Zn層）
Cu-Zn層中の、Cu、Zn、O量は、オージェ電子分光法の深さ方向濃度分布より、前記した、Cu量がピークとなる深さでの定量分析（なお、Zn、O量もそこで最大ピークとなり、Ni濃度は約半分の強度となる）
【００８２】
（各層あるいは皮膜の厚み）
なお、各層あるいは皮膜の厚みは、各１０箇所の５００倍のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて断面を観察して、各層あるいは皮膜の平均膜厚を求めた。
【００８３】
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜特性）
また、作製した各Ｎｉ−Ｐめっき皮膜特性を以下の通り測定した。これらの結果も表１に示す。
硬度：ビッカース硬度を荷重50gfにて断面より測定。
靭性：ビッカース圧子押し込みによって、皮膜に割れが発生する最小荷重にて評価した。ただし、装置の最大荷重（50kgf）で割れが発生しない場合、＞50kgfとした。
めっき引張応力：スパイラルめっき応力計により応力を測定した。
【００８４】
その上で、これら皮膜の耐摩耗性（疲労特性）評価、耐食性を各々以下の条件で評価した。これらの評価結果も表１に示す。
（耐摩耗性評価）
耐摩耗性試験１として、ショットブラスト（5kg/cm2、カ゛ラスヒ゛ース゛＃100、直上10cmより吹き付け）により、被膜が摩滅または剥離し基材が露出するまでの時間を測定した。この試験の評価は以下の通りとした。＞60sec ：◎、30〜60sec ：○、10〜30sec ：△、＜10sec ：×。
【００８５】
耐摩耗性試験２として、ボールオンディスク試験を行った。この試験条件は、相手材のボールをSUJ2とし、荷重1kgf（最大接触面圧100kgf/mm2−ヘルツ圧より計算）、無潤滑、摺動速度1m/s、摺動距離1km での摩耗減量(mg)により評価した。この試験の評価は以下の通りとした。＜3mg で◎、3 〜6mg で○、6 〜10mgで△、＞10mgで×。
【００８６】
（耐食性評価）
共通して、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜を10μm成膜したものについて、5%塩水噴霧試験を実施した。白錆び発生時間にて評価し、200hr以上◎、100〜200hr○、50〜100hr△、＜50hr×として評価した。
【００８７】
表１から分かる通り、発明例Ｓ〜Ｚは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズが本発明範囲を満足し、かつ、好ましい条件であるＮｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の好ましい条件である、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎ、ＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏを全て満足する。このため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上と高硬度であり、靱性が５０ｋＮ（ｋｇｆ）以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下と高靱性、高疲労特性である。
【００８８】
この結果、発明例Ｑ〜Ｚは、耐摩耗性や疲労特性、耐食性に優れているが、特にCrめっきとの複層とした発明例Ｘ〜Ｚは、耐摩耗性アルミニウム合金材として、あるいはこれを用いた動力伝達部品として、厳しい使用環境でも適用可能であることが分かる。
【００８９】
一方、発明例Ｉ〜Ｐ、ＡＡは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズが本発明範囲を満足するものの、上記好ましい条件のいずれかが外れる。このため、発明例Ｉ〜Ｐ、ＡＡは、発明例Ｑ〜Ｚに比して、耐摩耗性や疲労特性、耐食性のいずれかが比較的低い結果となっている。
【００９０】
例えば、表１より、ピーク強度比が外れると、耐摩耗性２の結果が低下し、Ｃｕ／Ｚｎ比が外れると、耐摩耗性１や耐食性が低下し、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏ比が外れると、膜厚10μmでの耐摩耗性２や耐食性が低下し、Ｃｕ−Ｚｎ層の厚さが外れると、耐摩耗性１が低下する傾向にある。逆に、発明例の中でも、硬度が高いほど、いずれの耐摩耗性も向上し、熱処理温度を高くすることによって耐摩耗性１が向上し、靭性が高く、膜応力（めっき引張応力）が低いほど、膜厚75μmでの耐摩耗性２が向上する傾向にある。したがって、これらの結果から、本発明要件や好ましい条件の意義が裏付けられる。
【００９１】
また、比較例Ａ〜Ｈは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズのいずれかが、本発明範囲外であり、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度、靱性、めっき引張応力のいずれかが、発明例Ｓ〜Ｚに比して著しく低い。この結果、比較例Ａ〜Ｈは、耐摩耗性や疲労特性、耐食性のいずれかが劣っており、耐摩耗性アルミニウム合金材として、あるいはこれを用いた動力伝達部品として適用できないことが分かる。したがって、これらの結果から、本発明要件の耐摩耗性や疲労特性、耐食性に対する臨界的な意義が裏付けられる。
【００９２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗性や疲労特性、耐食性の優れたＮｉ−Ｐめっきを施した耐摩耗性部材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金などの軽量合金製動力伝達部品を提供することができる。この結果、耐摩耗部品を軽量化したい用途、あるいは、耐摩耗性を含めてより信頼性の高い耐摩耗部品を求める用途に、アルミニウム合金またはチタン合金などの軽量合金材料の適用を拡大できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に硬質めっき皮膜を有する耐摩耗性部材および、この部材を用いた動力伝達部品に関し、特に自動車などの輸送機用のプーリとして使用されて好適な、耐摩耗性部材および動力伝達部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭酸ガスの排出低減などの地球環境保全の立場、あるいは機械自体の高性能化や省エネルギー化を推進するため、自動車やオートバイなどを代表とする、航空機、鉄道車両などの輸送機、あるいはロボットなどの産業機械では、構成部品の軽量化が求められている。そして、この軽量化対策の一環として、構成部品に用いられる部品の、鋼からアルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、単にアルミニウム合金、またはAl合金とも言う)、純チタンまたはチタン合金(以下、単にチタン合金、またはTi合金とも言う)などの軽量材料への転換が進んでいる。特に、構成部品の内でも、動力伝達部品を軽量材料とすれば、動力伝達部品自体の軽量化だけではなく、動力伝達部品の駆動装置の小型化なども図ることができるので、軽量化の効果が大きい。
【０００３】
動力伝達部品としては、歯車、ラック、プーリ (ベルト車或いは滑車) などが例示される。そのうち、代表的なプーリを例にして説明すると、プーリは、上記輸送機のみならず、自転車、産業機械、家電製品に、カムタイミングプーリやリアプーリとして種々汎用されている。このプーリの形状には、用途により種々の種類があるが、自動車用カムタイミングプーリは、後述する特許文献５などにも示されている通り、基本的に、駆動軸が嵌合される孔を有する円筒状の固定部と、該固定部の外周に配設された円盤状のアーム部と、該アーム部の外周に配設された円筒状の動力伝達部とから構成される。なお、このような基本的な構成は、形状や大きさは種々違っても、他のプーリにおいても基本的に同じである。
【０００４】
このような構成からなるプーリには、特に輸送機用においては、比較的大きなトルクがかかるため、特に、高い疲労寿命および耐磨耗性が要求される。このため、プーリを鋼製のものからAl合金やTi合金製のものへ転換すると、プーリの疲労寿命および耐磨耗性が、鋼製のプーリに比して著しく劣るという問題がある。特に、前記アーム部と動力伝達部とを有するようなプーリにおいては、大きなトルクがかかった場合、比較的薄肉のアーム部が最も疲労破壊しやすく、また、ベルト等と当接する動力伝達部が最も磨耗しやすい。
【０００５】
この内、Al合金またはTi合金製プーリの、特に耐磨耗性の向上を図るためには、鋼に比して著しく軟質なAl合金またはTi合金素材側の改良には限界があるため、どうしてもAl合金またはTi合金製プーリの表面に硬質な皮膜を設ける必要がある。
【０００６】
この必要性から、従来より、動力伝達部品用Al合金またはTi合金材に対しては、Crめっき、硬質陽極酸化皮膜などの硬質表面皮膜に比して、耐摩耗性や耐久性、靱性、耐食性などの総合的に優れた、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜が用いられている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、直接硬度HV500以上のNi−Ｐメッキ層を100μｍ以上被覆した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、Ｐ含有量４重量％以上で、メッキの結晶面方位〈111〉をメインとする内層と、Ｐ含有量４重量％未満で、メッキ硬さHV500以上の外層の少なくとも二層のNi−Ｐメッキ層を被覆した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材が開示されている。
【０００９】
特許文献３には、表面をRa0.5μｍ以上でPPI50 が130以上に粗面化したチタン合金またはアルミニウム合金の表面に、直接Ni- Ｐメッキ層を100μｍ以上被覆したのち、室温〜200℃または450〜600℃の熱処理を施した転動疲労寿命に優れた機械構造用複合材の製造方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、硬質Ni-Pめっき皮膜を設けたTi合金などの金属基材製動力伝達部品において、外部からの応力や衝撃によるめっき皮膜の破壊や、長期間の使用によるめっき皮膜自体の疲労破壊や剥離を防止する技術が開示されている。より具体的には、金属基材の表面に、硬質電気Ni-Pめっき皮膜を設けた後に熱処理を行って、めっき皮膜の高硬度化と高密着化を図り、その後更に、めっき皮膜に微粒子を吹き当てるショットピーニングやドライホーニングを行って、めっき皮膜に残留圧縮応力を付与し、前記熱処理によるNi-Pめっき皮膜の靱性低下を回復して、めっき皮膜の硬さと靱性をバランスよく向上させる技術が開示されている。
【００１１】
これらのNi-Pめっき皮膜技術では、耐磨耗性、密着性、転動疲労寿命の向上は図れる。しかし、前記したアーム部と動力伝達部を有する構成のAl合金またはTi合金製プーリ（以下、単にAl合金またはTi合金製プーリと言う）としての使用を考慮した場合、Al合金またはTi合金製プーリの、特に比較的大きなトルクがかかるアーム部のNi-Pめっき皮膜の疲労破壊に対する疲労寿命が低下しやすい。
【００１２】
即ち、前記アーム部と動力伝達部を有するAl合金またはTi合金製プーリにおいては、繰り返して曲げ応力がかかるアーム部に対しては、特に疲労破壊に対する疲労寿命の向上が必要であり、動力伝達部に対しては特に耐磨耗性の向上が必要であり、プーリの部位で異なる特性が要求されている。
【００１３】
このため、Al合金またはTi合金製プーリのNi-Pめっき皮膜にも、単に耐磨耗性の向上だけではなく、上記異なる要求特性を両者満足する必要がある。しかも、動力伝達部の耐磨耗性の向上に対して有効なめっき皮膜が、逆に、アーム部などの疲労寿命が特に要求される部分の、疲労寿命を低下させる場合もある。即ち、Al合金またはTi合金製プーリなどのAl合金またはTi合金製動力伝達部品の分野においては、疲労寿命と耐磨耗性の要求特性が各々異なる部分が存在するため、動力伝達部の耐磨耗性の向上と、アーム部の疲労寿命の向上とが、互いに相矛盾する技術課題になっているという特異な状況が存在する。
【００１４】
この課題に対して、特許文献５では、疲労寿命と耐磨耗性の相矛盾する要求特性を両方兼備した、疲労寿命および耐磨耗性に優れたNi-Pめっきなどを施した、Al合金製動力伝達部品が提案されている。即ち、このようなAl合金製動力伝達部品において、特許文献５では、硬度(Hv)が250 以上のめっき皮膜を表面に設けるとともに、特に疲労寿命が要求される部分のめっき皮膜表面の残留応力が、めっき皮膜硬度(Hv)との関係で、めっき皮膜硬度(Hv)≧8 ×めっき皮膜表面の残留応力(kgf/mm2)＋330 、および、めっき皮膜硬度(Hv)≧100×めっき皮膜表面の残留応力 (kgf/mm2)−500 を満足するようにする。
【特許文献１】特許第２７７７４６０号 (特許請求の範囲)
【特許文献２】特許第２７７７４６８号 (特許請求の範囲)
【特許文献３】特許第２８８８９５３号 (特許請求の範囲)
【特許文献４】特開平８−３９４３２号公報 (特許請求の範囲)
【特許文献５】特開平１１−２１０８６５号公報 (特許請求の範囲)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、この特許文献５では、Ni-Pめっきを、実質的に（実施例において）電気めっきにより製作している。これは、前記特許文献１〜４でも同様である。このため、これら電気めっきによる従来例では、Al合金製プーリのNi-Pめっき皮膜の結晶子サイズが数十ｎｍ程度と大きくなり、また、Ni-Pめっき皮膜の配向度も強くなる。
【００１６】
このため、動力伝達部品などに適用された場合、Ni-Pめっき皮膜が一方向などに割れやすくなる。したがって、特に、重要保安部品であるAl合金またはTi合金製プーリでは、Al合金またはTi合金製動力伝達部品の信頼性を低下させ、適用できない問題がある。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障しうる、信頼性の高いＮｉ−Ｐめっきを施した、耐摩耗性アルミニウム合金またはチタン合金材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金製動力伝達部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために、本発明耐摩耗性部材の要旨は、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における皮膜の結晶子平均サイズが１〜５ｎｍである結晶性めっき皮膜からなり、かつ、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上であることとする。
【００１９】
また、本発明動力伝達部品の要旨は、動力伝達部品の構成として、上記要旨または下記好ましい態様の耐摩耗性部材を用いることである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、上記要旨のように、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障するために、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子平均サイズを小さくする。このために、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜中にＮＨ4 基を含むものとする。
【００２１】
これによって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上に上昇し、靱性も高くなって割れにくくなる。また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の潤滑性も向上する。
【００２２】
また、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の配向度を、Ｘ線回折法による皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）を０．３〜０．５とすることによって、低減することが好ましい。このようなＮｉ−Ｐめっき皮膜のＮｉ−Ｐめっき皮膜の配向度低減によって、靱性が５０ｋＮ以上に高くなる一方、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下となって、前記高硬度でも割れにくくなる。また、ピンホールが減少し、耐食性も増す。
【００２３】
これらの効果を更に向上させるためには、前記部材とＮｉ−Ｐめっき皮膜との界面に、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０であるＣｕ−Ｚｎ化合物層を、平均膜厚が５０〜５００ｎｍの範囲で形成することが好ましい。また、上記したＣｕ−Ｚｎ化合物層とせずとも、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、基材側にＣｕ層という具合に、ＣｕとＺｎとを別々の層として、積層しても、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層と同様の効果が得られる。
【００２４】
また、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を設ける場合には、前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層におけるＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０であることが好ましい。
【００２５】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の密着性を向上させるためには、前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、これら皮膜、あるいは皮膜を設けた部材が、５０〜３５０℃の温度で熱処理されていることが好ましい。
【００２６】
耐摩耗性を更に向上させるためには、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、平均膜厚が０．１〜５μｍで、硬度が９００Ｈｖ以上の、硬質Ｃｒめっきが施されていることが好ましい。
【００２７】
そして、これらのめっき皮膜を確実に得るためには、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきであることが好ましい。無電解めっきは、電気めっきよりは、膜厚（膜厚分布）の均一性に優れる。
【００２８】
以上の効果を有する本発明は、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を保障しうる、Ｎｉ−Ｐめっきを施した耐摩耗性部材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金製動力伝達部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
(Ｎｉ−Ｐめっき皮膜組成)
先ず、本発明におけるＮｉ−Ｐめっき皮膜組成について説明する。本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜は、基本的に、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるめっき皮膜組成とする。
【００３０】
ＮｉとＰとは、硬質皮膜における耐磨耗性および疲労寿命特性を基本的に保障するものであり、このために、Ｎｉは８５％以上、Ｐは１％以上含有させる。ＮｉとＰとの含有量が下限値未満では、上記基本特性が低下する。
【００３１】
一方、Ｎｉを９８．９％を超えて含有させると、他のＰやＮＨ4 基の含有量が不足して、上記基本特性が低下する。したがって、Ｎｉは８５％以上、好ましくは９８．９％以下とする。
【００３２】
また、Ｐを５％を超えて含有させると、めっきままでの硬度が不足する。このため、硬度を５００Ｈｖ以上とするための熱処理が更に必要となる。更に、めっき皮膜の靱性も低下して、割れやすくなる。したがって、Ｐは１〜５％の範囲とする。
【００３３】
ＮＨ4 基は、Ｎｉ−Ｐめっき浴からの、めっき皮膜成膜時に、めっき皮膜中に含有させるものであり、めっき皮膜の結晶粒を、Ｘ線回折測定法による結晶子平均サイズで５ｎｍ以下に微細化させると推考される。これによって、皮膜における耐磨耗性および疲労寿命、めっき密着性などの基本特性を保障する。
【００３４】
これらの効果を発揮させるためには、めっき浴成分の調整によって、ＮＨ4 基は０．１％以上含有させる。ＮＨ4 基含有量が０．１％未満では、これらの効果が発揮されず、結晶子平均サイズを微細化できない。また、ＮＨ4 基を含まないめっき浴組成では、めっき皮膜の配向性も強くなって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の配向度を、Ｘ線回折法による皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）を０．３〜０．５とすることができなくなる。一方、ＮＨ4 基含有量が１％を超えてもこの効果は飽和し、却って上記基本特性が低下する。したがって、ＮＨ4 基は０．１〜１％の範囲で含有させる。
【００３５】
その他、本発明めっき皮膜では、ＣｏやＳの含有を許容する。Ｃｏは０．０５％以上、Ｓは０．０１％以上の含有で、硬度向上の効果がある。但し、多過ぎるとめっき皮膜の上記基本特性を低下させる恐れがあるので、Ｃｏについては、Ｎｉ、Ｐ、ＮＨ4 基などの含有量を保証できる１％以下とし、Ｓについては、靱性低下の観点から３％以下とする。
【００３６】
また、この他、Ｃ、Ｂ、Ｗ、Ｍｏなどの金属元素も、硬度向上の効果があり、Ｎｉ、Ｐ、ＮＨ4 基などの含有量を保証できる量までの含有を許容する。一方、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎは、めっき皮膜の上記基本特性を低下させる恐れがあるので、、上記特性を阻害しない範囲での含有は許容する。
【００３７】
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜組織）
本発明では、特徴的には、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の、Ｘ線回折法による皮膜組織解析において、皮膜の結晶子平均サイズを１〜５ｎｍに微細化させる。また、好ましくは、Ｘ線回折法による皮膜組織解析において、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）が０．３〜０．５である配向の弱い乃至無いめっき皮膜とする。
【００３８】
上記皮膜の結晶子平均サイズの微細化によって、硬質皮膜における耐磨耗性および疲労寿命、めっき密着性などの基本特性を保障する。
【００３９】
これに対して、例えば、前記した特許文献３では、アルミニウム合金またはチタン合金へのＮｉ−Ｐメッキ密着性を向上させるために、被メッキ材表面の結晶面方位とメッキの結晶面方位との整合性を極力保つべく、結晶面方位〈111 〉の積分強度を次式で90％以下となるように、積極的に配向させている。〔〈111 〉／（〈111 〉＋〈200 〉＋〈220 〉＋〈311 〉＋〈222 〉）〕×100 ≦90。
【００４０】
しかし、このように、めっきの結晶面方位を配向させた場合、上記基本特性が低下しやすい。また、めっきの結晶面方位を敢えて配向させずとも、めっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金基材との密着性は、本発明の後述する界面層（中間層）によって、より向上できる。
【００４１】
本発明では、好ましくは、めっき皮膜の結晶の配向性を、めっき皮膜の主結晶面方位であるＮｉ（１１１）とＮｉ（２００）とのＸ線回折法（ＸＲＤ）による測定ピーク強度比によって規定し、この測定ピーク強度比で０．３〜０．５の範囲にあることとする。このように、めっき皮膜の結晶の配向性を弱くすることによって、靱性が５０ｋＮ以上に高くなる一方、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下となって、前記高硬度でも割れにくくなる。また、ピンホールが減少し、耐食性も増す。
【００４２】
この測定ピーク強度比が０．３未満の場合はＮｉ（２００）の結晶面方位の配向性が強くなり、一方、０．５を超えた場合も、前記従来技術と同様に、Ｎｉ（１１１）の結晶面方位の配向性が強くなり、靱性が低下したり、めっき引張応力が上昇して、上記基本特性が低下する可能性がある。
【００４３】
(Ｎｉ−Ｐめっき皮膜膜厚)
以上の組成からなるＮｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚は、好ましくは１〜１００μｍの範囲から選択される。Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚が１μｍ未満では、耐磨耗性および疲労寿命特性などのめっき皮膜の基本特性を保障できない可能性がある。一方、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚が１００μｍを超えると、逆に、密着性を含めためっき皮膜の基本特性が低下する可能性がある。
【００４４】
なお、本発明によれば、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の平均膜厚は上記範囲から選択されるものの、選択（制作）した平均膜厚の部品表面における分布（ばらつき）は、最大の膜厚と最小の膜厚との差が少ない方が好ましい。
【００４５】
（Ｃｕ−Ｚｎ化合物層）
更に、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金材との界面層（中間層、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の下地層）として、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を設けることが好ましい。このＣｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｃｕを核としてＮｉめっきが析出するため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の前記結晶子サイズを微細化する作用を有する。また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜中で、Ｚｎ部は溶解するが、Ｃｕ部は残存するため、微細なＣｕ面が露出する。ＮｉめっきはこのＣｕ面に密着性良く成膜しやすいため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金またはチタン合金材との密着性を向上させる。
【００４６】
更に、Ｃｕ−Ｚｎは、Ａｌ（Ａｌ合金材）やＴｉ（Ｔｉ合金材）よりも不活性なため、Ａｌ合金材またはＴｉ合金材のＮｉめっき前にＣｕ−Ｚｎ化合物層が表面にあると、Ａｌ合金材またはＴｉ合金材表面にＮｉめっき生成を妨害する生成物ができにくい。また、上記Ｚｎ部の溶解は、ミクロエッチングを兼ねるため、これによるアンカー効果が発揮されると推考される。これらの作用によって、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材またはチタン合金材との密着性を向上させる。
【００４７】
また、ＣｕはＮｉより貴で、ＺｎはＮｉより卑な金属であるため、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層によって、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差を±０．２Ｖ以内に抑制し、この電位差による腐食を抑制して、めっき皮膜の耐食性を向上させる効果も果たす。Al合金製プーリなどを含め、本発明用途では、塩水環境下など、より厳しい腐食性雰囲気下で使用される場合もあり、このような場合に特に耐食性向上効果を発揮する。
【００４８】
標準電極電位において、Ｎｉ+2は−０．２５、Ｚｎ+2は−０．７６２、Ｃｕ+2は０．３３７Ｖの電位を有する。Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差が＋０．２Ｖを超えた場合、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の膜厚が薄い場合には、皮膜中のクラック、ピンホールを通して、酸素、水分が拡散し、下地とのガルバニック腐食により、皮膜が溶出し、皮膜の膜厚が減少する可能性がある。
【００４９】
また、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜とアルミニウム合金材との電位差が−０．２Ｖを超えた場合、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の膜厚が薄い場合には、同じく下地とのガルバニック腐食により、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層が溶出し、皮膜が浮いて、剥離しやすくなる可能性がある。
【００５０】
但し、本発明では、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子平均サイズの微細化によって、皮膜中のクラック、ピンホールは元々少なくなっている。このため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の耐食性は、従来の結晶子平均サイズが比較的大きなＮｉ−Ｐめっき皮膜に比して、格段に向上している。したがって、上記電位差による耐食性制御は、より厳しい腐食性雰囲気下における用途での耐食性向上効果を意図したものである。
【００５１】
これらの効果を発揮させるために、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は、Ｃｕ含有量とＺｎ含有量との比、Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０の範囲、ＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０の範囲、平均膜厚が５０〜５００ｎｍの範囲と各々することが好ましい。Ｃｕ−Ｚｎ化合物層がこれの範囲を上下限に外れた場合、特により厳しい腐食性雰囲気下では、いずれも上記効果が低下する可能性がある。また、後述するＮｉ−Ｃｕ拡散層もできにくくなる。更に、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とせずとも、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、基材側にＣｕ層という具合に、ＣｕとＺｎとを別々の層として、積層しても、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層は界面層であるため、前記Ｃｕ／Ｚｎ、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏは、Ｃｕの深さ（厚み）方向の濃度分布がピークとなる深さでの、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｏの各量から算出する。また、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の厚みは５００倍のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて断面を観察して平均膜厚を求めるか、または、Ｃｕの深さ（厚み）方向の濃度分布のピークトップとベースとの中間濃度を示す２点間の平均距離とする。
【００５３】
（硬質Ｃｒめっき）
本発明では、用途からくるより高硬度化の要求に応じて、必要により、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、平均膜厚が０．１〜５μｍで、硬度が９００Ｈｖ以上の、硬質Ｃｒめっきを施しても良い。硬質Ｃｒめっきは、他部材の接触時に、初期当たり（衝撃）を緩和する役割を果たす。但し、高荷重では、特にチッピング（割れによる摩耗）が生じやすく、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の潤滑性を低下させる。このため、硬質Ｃｒめっきを設ける場合には、初期の摩耗で硬質Ｃｒめっき皮膜が無くなり、部材のなじみが出てからは、硬質Ｃｒめっき皮膜が無い状態で使用されるように、皮膜厚みを調整することが好ましい。
【００５４】
以上のように形成したＮｉ−Ｐめっき皮膜は、硬度が５００Ｈｖ以上、より好ましくは、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の基本特性を有する。硬度が５００Ｈｖ未満では耐磨耗性が不足する。靱性が５０ｋＮ未満では疲労寿命などの耐久性が不足する可能性がある。めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 未満では残留応力が高過ぎ、密着性が低下するとともに割れやすくなり、耐久性が不足する可能性がある。
【００５５】
また、以上のように形成した、下地：Ｃｕ−Ｚｎ化合物層、上層：Ｎｉ−Ｐめっき皮膜からなる皮膜、特に無電解めっき皮膜は、最大の膜厚と最小の膜厚との差が、最も良い状態では、例えば０．５μｍ以内の範囲に均一化され、膜厚分布が均一で、めっき皮膜も均一化される。この結果、疲労寿命および耐磨耗性、密着性などの特性を部品のどの部位においても保障しうる利点もある。
【００５６】
（皮膜形成方法）
以上説明した本発明皮膜の形成方法につき、以下に、具体的に説明する。
本発明皮膜の形成方法は、必要により粗面化処理されたアルミニウム合金基材またはチタン合金基材を、先ず、市販アルカリ脱脂剤にて脱脂を行う。その後、アルミニウム合金基材では硝酸洗浄（例えば、５％水溶液、常温、６０秒洗浄）、水洗など、チタン合金基材では酸洗（例えば、３：１程度の硝弗酸で常温で約１０分洗浄するか、１０ｇ／ｌ程度の濃度の塩酸で常温で約１０分洗浄する）、活性化処理（１０ｇ／ｌ程度の濃度の硫酸で常温で約２分洗浄する）、水洗などの適当な前処理を必要により行なう。なお、本発明の皮膜形成方法では、以下に説明する各めっき工程間に、水洗などの適当な中間処理あるいは前処理を必要により適宜加えることを含む。
【００５７】
（Ｃｕ−Ｚｎ化合物層形成方法）
アルミニウム合金基材の場合、この前処理後に、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を、公知の亜鉛置換めっき法により選択的に設ける。この場合の亜鉛置換めっきは、例えば上記硝酸洗浄（例えば、５％水溶液、常温、６０秒洗浄）および水洗などを間に挟んで、２回行なう。１回目の亜鉛置換めっきは、１％Ｎｉ、２４％Ｃｕ、７５％Ｚｎを含むめっき浴で、常温で６０秒程度浸漬して行なう。２回目の亜鉛置換めっきは、１％Ｎｉ、１４％Ｃｕ、８５％Ｚｎを含むめっき浴で、常温で３０秒程度浸漬して行なう。この亜鉛置換めっき処理の回数や金属イオン濃度、あるいは浸漬時間を調整して、上記Ｃｕ−Ｚｎの組成、Ｃｕ／Ｚｎ、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏなどや、膜厚を制御する。
【００５８】
また、アルミニウム合金基材またはチタン合金基材に処理する別な方法として、３０ｇ／ｌシアン化銅＋１０ｇ／ｌシアン化亜鉛＋５０ｇ／ｌシアン化ナトリウム＋３０ｇ／ｌ炭酸ナトリウム＋２ｍｌ／ｌアンモニアを各々含むめっき浴で、浴温４０℃程度、１Ａ／ｄｍ2 程度通電して、所定時間の電気めっきを行なってＣｕ−Ｚｎ化合物層を得ることも可能である。この電気めっき処理の回数や、金属イオン濃度、あるいは通電時間や通電量を調整して、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物の組成、Ｃｕ／Ｚｎなどや、膜厚を制御する。ただし、本方法では、皮膜中にＯが含まれないため、結晶子サイズ、配向度が高くなる傾向にある。
【００５９】
なお、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜側にＺｎ層、アルミニウム合金基材またはチタン合金基材側にＣｕ層を各々積層して設ける場合も、本発明に準ずるが、本発明品よりも工程・コストの増加となるのみならず、性能の低下が見られる。
【００６０】
上記したＣｕ−Ｚｎ化合物層に変えて、ＮｉまたはＮｉ合金層、ＰｄまたはＰｄ合金層などによって代替しても、本発明の膜質を達成させることが可能である。但し、その場合には、ＮｉまたはＮｉ合金層はＮｉ９９％以上からなること、また、ＰｄまたはＰｄ合金層はＰｄ９０％以上からなること（いずれも質量％）が必要であるのみならず、析出するNiめっきの結晶子サイズ、配向度の制御は難しく、結晶子サイズが大きく、配向度が強くなりがちであり、それらを最適範囲に制御するためにはめっき浴・処理条件のかなり厳しい管理が必要である。なお、ＮｉあるいはＰｄの純度がこれ以上低くなると、これら中間層の効果が達成できない可能性が生じる。
【００６１】
（Ｎｉ−Ｐめっき方法）
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を得るためには、電気めっきでも可であるが、膜厚（膜厚分布）の均一性の点で、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきであることが好ましい。以下に、好適な無電解めっき条件を説明する。
【００６２】
上記前処理後、あるいは選択的に設ける上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層形成後に、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜を無電解めっき法により形成する。めっき浴の浴組成は、上記めっき皮膜組成範囲内となるように、例えば、硫酸ニッケル１０〜５０ｇ／ｌ、ホスフィン酸ナトリウム１０〜３０ｇ／ｌ、ＮＨ4 基を含む化合物（例えばクエン酸水素第二アンモニウム）３０〜７０ｇ／ｌ、を含み、更に添加剤として、酢酸ナトリウム、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸もしくはそれらのナトリウム塩等の有機添加剤を含むものとする。浴温は、８０〜９０℃の比較的高温が採用される。
【００６３】
浴の最適ＰＨは６〜７の中性範囲である。このめっき浴の中性範囲のＰＨが、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の箇所で説明した最適中間層の形成を可能にする。通常、Ｎｉ−Ｐ無電解めっきのＰＨは、多くは酸性、場合によってはアルカリ性とされるが、これでは、最適中間層の形成が困難となる。
【００６４】
これら組成と温度、ＰＨを制御しためっき浴に、上記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層（皮膜）形成後のアルミニウム合金またはチタン合金基材を所定時間浸漬する。このＮｉ−Ｐ無電解めっき浴の組成と温度、ＰＨ、あるいは浸漬時間を調整して、上記Ｎｉ−Ｐの組成や膜厚を制御する。
【００６５】
（熱処理）
Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜の密着性を更に向上させるためには、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、５０〜３５０℃の温度で、皮膜あるいは皮膜を設けたアルミニウム合金またはチタン合金材を熱処理することが好ましい。
【００６６】
この熱処理によって、密着性が更に向上するのは、めっき皮膜のＮｉと、化合物層のＣｕとが、相互に熱拡散され、Ｎｉ−Ｃｕ拡散層を形成するものと推考される。この点、熱処理温度が高い方が、上記ＮｉとＣｕとを相互に熱拡散は促進され、熱処理に要する時間も短時間となる。ただし、熱処理温度が高すぎると、基材の軟化、歪みが生じるだけでなく、めっき靭性も低下するため、基材と使用用途によって熱処理温度を選択するのが望ましい。
【００６７】
この熱処理温度が５０℃未満では、皮膜の密着性向上効果が薄く、熱処理時間も長時間を要する。一方、熱処理温度が３５０℃を超えた場合、特にアルミニウム合金基材では、アルミニウム合金自体が軟化して、機械的な特性が低下する。したがって、この熱処理温度は５０〜３５０℃の範囲とする。
【００６８】
（Ｃｒめっき）
Ｃｒめっきは公知の方法で可能で、クロム酸１００〜５００ｇ／ｌ、硫酸３〜７ｇ／ｌ、三価クロム３〜７ｇ／ｌ、有機スルホン酸６〜１０ｇ／ｌ、程度含むめっき浴を、４５〜５５℃、通電量約４０〜６０Ａ／ｄｍ2 程度で電気めっきを行なう。このめっき浴の組成と温度、あるいは通電量、通電時間を調整して、Ｃｒめっきの膜厚を制御する。
【００６９】
（アルミニウム合金基材）
皮膜の素材（母材）であるアルミニウム合金基材は、本発明における動力伝達部品に用いるAl合金の種類を、プーリなどの動力伝達部品の要求特性や機械的性質に応じて適宜選択して用いる。ただ、特にプーリのアーム部などの疲労破壊は、母材であるAl合金特性にも大きく影響を受ける。
【００７０】
このため、動力伝達部品の中でも、特に疲労寿命が要求される場合には、Al合金の中でも、特にプーリ用途に要求される疲労破壊特性を具備している、引張強さが190N/mm2以上のJIS 5052、5056などの5000系や、JIS 6063などの6000系、あるいはJIS 7075などの7000系などのAl合金展伸材 (鍛造材、押出形材、圧延板材) 、Al-Si-Cu系のA DC10〜12、A C4B 、A C8C などの鋳物、を用いることが好ましい。しかし、用途によっては、粉末冶金材や、JIS 2014、2017などの2000系や、JIS4032 などの4000系などの合金を用いることも可能である。
【００７１】
（チタン合金基材）
皮膜の素材（母材）であるチタン基材の種類は、公知の純チタンやα、βチタン合金などが、要求特性や機械的性質に応じて適宜選択して用いることができる。
【００７２】
（その他合金基材）
それ以外の合金基材へと適用する場合も、本発明に準ずるが、特に軽量材料としてマグネシウム合金も本発明の基材として用いることができる。
【実施例】
【００７３】
以下に本発明の実施例を説明する。
１２％Ｓｉ−１．３％Ｆｅ−３．５％Ｃｕ−１．０％Ｚｎを各々含み残部がＡｌからなるＡＤＣ１２規格アルミニウム合金ダイカスト鋳物によって、摩耗試験用の44mmφ×5mmのディスク材を製作し、アルミニウム合金基材とした。また、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ板から、摩耗試験用の44mmφ×5mmのディスク材を製作し、チタン基材とした。
【００７４】
これらのアルミニウム合金基材またはチタン合金基材を被処理材として、前記した方法により、下記条件で、選択的に、下地：Ｃｕ−Ｚｎ化合物層、そして、上層：Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜からなる皮膜を各々形成した。発明例では、硬質Ｃｒめっきも熱処理後のＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜の上層に選択的に形成した。
【００７５】
アルミニウム合金基材へのめっき処理は以下の順番で処理した。各工程間は水洗を実施した。
（前処理）
脱脂：市販アルカリ脱脂剤にて油脂を除去。
硝酸洗浄：5%硝酸、60秒、常温。
（第１亜鉛置換）
浴組成：1%Ni、24%Cu、75%Znを基本成分とし、0〜5%Ni、0〜50%Cu、50〜100%Znの範囲で各成分を調整、処理時間60秒、常温。
（硝酸洗浄）
5%硝酸、処理時間60秒、常温。
（第２亜鉛置換）
浴組成：1%Ni、14%Cu、85%Znを基本成分とし、0〜5%Ni、0〜50%Cu、50〜100%Znの範囲で各成分を調整、処理時間30秒を基本条件とし、10〜120秒の範囲で調整、常温。
（Ni-Pめっき）
浴条件：pH6〜7、温度85℃、20〜50g/l硫酸ニッケル＋20〜30g/lホスフィン酸ナトリウムに、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素二アンモニウム、酢酸ナトリウム、塩化アンモニウム、ヒ゜ロリン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリウム、乳酸を選択して各10〜50g/l添加した浴を用いた無電解Ni-Pめっきとし、皮膜厚みによって処理時間を調整した。また、その他の浴中の金属成分としては、硫酸銅を加え、Ni-Cu-Pめっきとしたもの、タングステン酸ナトリウムを加え、Ni-W-Pめっきとしたものを作製した。
以上の工程により、それぞれ10μm、75μmの厚みのNi-Pめっき皮膜を作製し、一部サンプルについては、更に以下のCrめっき処理も実施した。
（Crめっき）
処理条件：50A/dm2、温度50℃、所定処理時間、浴組成：300g/lクロム酸＋5g/l硫酸＋5g/l三価クロム＋8g/l有機スルフォン酸、での電気めっきにより、3μmの皮膜を作製し、その後、150℃１時間または350℃１時間の大気熱処理を行った。
【００７６】
また、チタン合金基材へのめっき処理は以下の順番で処理した。各工程間は水洗を実施した。
（前処理）
脱脂：市販アルカリ脱脂剤にて油脂を除去。
（酸洗）
浴組成：３：１程度の硝弗酸で常温で約１０分洗浄。
（活性化）
１０ｇ／ｌ程度の濃度の硫酸で常温で約２分洗浄。
（Cu-Znめっき）
３０ｇ／ｌシアン化銅＋１０ｇ／ｌシアン化亜鉛＋５０ｇ／ｌシアン化ナトリウム＋３０ｇ／ｌ炭酸ナトリウム＋２ｍｌ／ｌアンモニアを各々含むめっき浴で、浴温４０℃程度、１Ａ／ｄｍ2 程度通電して、所定時間、電気めっきすることで、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層を、形成した。
（Ni-Pめっき）
浴条件：pH6〜7、温度85℃、20〜50g/l硫酸ニッケル＋20〜30g/lホスフィン酸ナトリウムに、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素二アンモニウム、酢酸ナトリウム、塩化アンモニウム、ヒ゜ロリン酸ナトリウム、琥珀酸ナトリウム、乳酸を選択して各10〜50g/l添加した浴を用いた無電解Ni-Pめっきとし、皮膜厚みによって処理時間を調整した。また、その他の浴中の金属成分としては、硫酸銅を加え、Ni-Cu-Pめっきとしたもの、タングステン酸ナトリウムを加え、Ni-W-Pめっきとしたものを作製した。
以上の工程により、それぞれ10μm、75μmの厚みのNi-Pめっき皮膜を作製し、一部サンプルについては、更に以下のCrめっき処理も実施した。
（Crめっき）
処理条件：50A/dm2、温度50℃、所定処理時間、浴組成：300g/lクロム酸＋5g/l硫酸＋5g/l三価クロム＋8g/l有機スルフォン酸、での電気めっきにより、3μmの皮膜を作製し、その後、150℃１時間または350℃１時間の大気熱処理を行った。
【００７７】
これら作製した各皮膜性状を以下の通り測定した。これらの結果を表１に示す。
（Cu-Zn中間層）
Cu/Zn比、Cu+Zn/O比、Cu-Zn層の厚さ。
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜）
Ni量、P量、NH4 + ( NH4 基) 量、結晶子サイズ、
XRDでの測定ピーク強度比：Ni（111）／Ni（200）、
【００７８】
なお、これら各皮膜性状は、それぞれ以下の方法により測定した。
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜）
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のNi、P量は、ICP発光分光法、NH4 + 量はイオンクロマトグラフ法を使用した。但し、これらの分析は、めっき皮膜がついた状態の試料で行い、標準基板にはアルミニウム基材の場合はＡＤＣ１２(JIS規格ダイカストアルミニウム合金) 、チタン基材の場合はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いたが、それら基板中にはＮｉ、Ｐ、NH4 のいずれも実質的に含有していなかった。また、測定により得られた下地層などからのＣｕ、Ｚｎ、Ａｌなどの元素は、Ni、P量やNH4 + 量算出のための計算からは除外した。
【００７９】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の結晶子サイズは、同じくめっき皮膜がついた状態の試料表面より、X線回折装置により、特性X線Cu-Kα（波長：1.54Å）を用い、Ni（200）回折面で行い、回折プロファイルの広がり（積分幅）の測定結果を下記のScherrerの式に算入して求めた。なお、積分幅にはCauchy関数により補正した値を用いた。Ｄ＝Ｋ・λ/βcosθ、Ｄ：結晶氏の大きさ（Å）、Ｋ：定数（1.05）、λ：測定Ｘ線波長（Å）、β：結晶子の大きさによる回折線の広がり、積分幅（ラジアン）、θ：回折線のブラック角。
【００８０】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のXRDでの測定ピーク強度比は、同じくめっき皮膜がついた状態の試料表面より、X線回折装置により、特性X線Cu-Kα（波長：1.54Å）を用い、得られたX線回折チャートより｛111｝、｛200｝のピーク高さからピーク強度を求め、Ni（111）／Ni（200）を算出した。
【００８１】
（Cu-Zn層）
Cu-Zn層中の、Cu、Zn、O量は、オージェ電子分光法の深さ方向濃度分布より、前記した、Cu量がピークとなる深さでの定量分析（なお、Zn、O量もそこで最大ピークとなり、Ni濃度は約半分の強度となる）
【００８２】
（各層あるいは皮膜の厚み）
なお、各層あるいは皮膜の厚みは、各１０箇所の５００倍のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて断面を観察して、各層あるいは皮膜の平均膜厚を求めた。
【００８３】
（Ｎｉ−Ｐめっき皮膜特性）
また、作製した各Ｎｉ−Ｐめっき皮膜特性を以下の通り測定した。これらの結果も表１に示す。
硬度：ビッカース硬度を荷重50gfにて断面より測定。
靭性：ビッカース圧子押し込みによって、皮膜に割れが発生する最小荷重にて評価した。ただし、装置の最大荷重（50kgf）で割れが発生しない場合、＞50kgfとした。
めっき引張応力：スパイラルめっき応力計により応力を測定した。
【００８４】
その上で、これら皮膜の耐摩耗性（疲労特性）評価、耐食性を各々以下の条件で評価した。これらの評価結果も表１に示す。
（耐摩耗性評価）
耐摩耗性試験１として、ショットブラスト（5kg/cm2、カ゛ラスヒ゛ース゛＃100、直上10cmより吹き付け）により、被膜が摩滅または剥離し基材が露出するまでの時間を測定した。この試験の評価は以下の通りとした。＞60sec ：◎、30〜60sec ：○、10〜30sec ：△、＜10sec ：×。
【００８５】
耐摩耗性試験２として、ボールオンディスク試験を行った。この試験条件は、相手材のボールをSUJ2とし、荷重1kgf（最大接触面圧100kgf/mm2−ヘルツ圧より計算）、無潤滑、摺動速度1m/s、摺動距離1km での摩耗減量(mg)により評価した。この試験の評価は以下の通りとした。＜3mg で◎、3 〜6mg で○、6 〜10mgで△、＞10mgで×。
【００８６】
（耐食性評価）
共通して、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき皮膜を10μm成膜したものについて、5%塩水噴霧試験を実施した。白錆び発生時間にて評価し、200hr以上◎、100〜200hr○、50〜100hr△、＜50hr×として評価した。
【００８７】
表１から分かる通り、発明例Ｓ〜Ｚは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズが本発明範囲を満足し、かつ、好ましい条件であるＮｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）、Ｃｕ−Ｚｎ化合物層の好ましい条件である、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎ、ＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏを全て満足する。このため、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上と高硬度であり、靱性が５０ｋＮ（ｋｇｆ）以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下と高靱性、高疲労特性である。
【００８８】
この結果、発明例Ｑ〜Ｚは、耐摩耗性や疲労特性、耐食性に優れているが、特にCrめっきとの複層とした発明例Ｘ〜Ｚは、耐摩耗性アルミニウム合金材として、あるいはこれを用いた動力伝達部品として、厳しい使用環境でも適用可能であることが分かる。
【００８９】
一方、発明例Ｉ〜Ｐ、ＡＡは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズが本発明範囲を満足するものの、上記好ましい条件のいずれかが外れる。このため、発明例Ｉ〜Ｐ、ＡＡは、発明例Ｑ〜Ｚに比して、耐摩耗性や疲労特性、耐食性のいずれかが比較的低い結果となっている。
【００９０】
例えば、表１より、ピーク強度比が外れると、耐摩耗性２の結果が低下し、Ｃｕ／Ｚｎ比が外れると、耐摩耗性１や耐食性が低下し、（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏ比が外れると、膜厚10μmでの耐摩耗性２や耐食性が低下し、Ｃｕ−Ｚｎ層の厚さが外れると、耐摩耗性１が低下する傾向にある。逆に、発明例の中でも、硬度が高いほど、いずれの耐摩耗性も向上し、熱処理温度を高くすることによって耐摩耗性１が向上し、靭性が高く、膜応力（めっき引張応力）が低いほど、膜厚75μmでの耐摩耗性２が向上する傾向にある。したがって、これらの結果から、本発明要件や好ましい条件の意義が裏付けられる。
【００９１】
また、比較例Ａ〜Ｈは、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜において、組成、結晶子平均サイズのいずれかが、本発明範囲外であり、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度、靱性、めっき引張応力のいずれかが、発明例Ｓ〜Ｚに比して著しく低い。この結果、比較例Ａ〜Ｈは、耐摩耗性や疲労特性、耐食性のいずれかが劣っており、耐摩耗性アルミニウム合金材として、あるいはこれを用いた動力伝達部品として適用できないことが分かる。したがって、これらの結果から、本発明要件の耐摩耗性や疲労特性、耐食性に対する臨界的な意義が裏付けられる。
【００９２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗性や疲労特性、耐食性の優れたＮｉ−Ｐめっきを施した耐摩耗性部材、およびプーリなどのアルミニウム合金またはチタン合金などの軽量合金製動力伝達部品を提供することができる。この結果、耐摩耗部品を軽量化したい用途、あるいは、耐摩耗性を含めてより信頼性の高い耐摩耗部品を求める用途に、アルミニウム合金またはチタン合金などの軽量合金材料の適用を拡大できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における皮膜の結晶子平均サイズが１〜５ｎｍである結晶性めっき皮膜からなり、かつ、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上であることを特徴とする耐摩耗性部材。
【請求項２】
前記Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）が０．３〜０．５である請求項１に記載の耐摩耗性部材。
【請求項３】
前記部材とＮｉ−Ｐめっき皮膜との界面に、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０であるＣｕ−Ｚｎ化合物層を形成している請求項１または２に記載の耐摩耗性部材。
【請求項４】
前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層におけるＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０である請求項３に記載の耐摩耗性部材。
【請求項５】
前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、５０〜３５０℃の温度で熱処理されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項６】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、硬度が９００Ｈｖ以上の硬質Ｃｒめっきが施されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項７】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項８】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項９】
前記部材がアルミニウム合金材またはチタン合金材である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの耐摩耗性部材を用いた動力伝達部品。
【請求項１】
Ｎｉ−Ｐめっき皮膜を設けた部材であって、前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が、質量％で、Ｎｉ：８５％以上、Ｐ：１〜５％、ＮＨ4 基：０．１〜１％を含むＮｉ合金からなるとともに、Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における皮膜の結晶子平均サイズが１〜５ｎｍである結晶性めっき皮膜からなり、かつ、Ｎｉ−Ｐめっき皮膜のめっきままでの硬度が５００Ｈｖ以上であることを特徴とする耐摩耗性部材。
【請求項２】
前記Ｘ線回折法によるＮｉ−Ｐめっき皮膜組織解析における、Ｎｉ（１１１）とＮｉ（２００）との測定ピーク強度比Ｎｉ（１１１）／Ｎｉ（２００）が０．３〜０．５である請求項１に記載の耐摩耗性部材。
【請求項３】
前記部材とＮｉ−Ｐめっき皮膜との界面に、ＣｕとＺｎとの含有量の比Ｃｕ／Ｚｎが２〜１０であるＣｕ−Ｚｎ化合物層を形成している請求項１または２に記載の耐摩耗性部材。
【請求項４】
前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層におけるＣｕとＺｎとの合計含有量と被覆層中の酸素との比（Ｃｕ＋Ｚｎ）／Ｏが０．３〜１．０である請求項３に記載の耐摩耗性部材。
【請求項５】
前記Ｃｕ−Ｚｎ化合物層とＮｉ−Ｐ無電解めっき皮膜とを設けた上で、５０〜３５０℃の温度で熱処理されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項６】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の上層として、更に、硬度が９００Ｈｖ以上の硬質Ｃｒめっきが施されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項７】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の、靱性が５０ｋＮ以上、めっき引張応力が５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項８】
前記Ｎｉ−Ｐめっき皮膜が無電解めっきである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項９】
前記部材がアルミニウム合金材またはチタン合金材である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の耐摩耗性部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの耐摩耗性部材を用いた動力伝達部品。
【公開番号】特開２００７−２３３１６（Ｐ２００７−２３３１６Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０４６１７（Ｐ２００５−２０４６１７）
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（５９１０８１０５５）神鋼メタルプロダクツ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（５９１０８１０５５）神鋼メタルプロダクツ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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