JPH0347987A - 耐熱・耐食性を有するめっき皮膜構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車その他の各種機械装置に使用される主
として鉄鋼材からなる板、管、継手、クランプ、ボルト
、ナツトなどの表面に、重層めっき皮膜を形成し、下層
めっき皮膜厚さを制御することによって希望するレベル
の耐熱・耐食性を設定することもできる重層めっき皮膜
を形成させた耐熱・耐食性を有するめっき皮膜構造に関
するものである。

（従来の技術） 自動車その他の機械装置などに使用される主として鉄鋼
材からなる板、管、継手、クランプ、ボルト、ナツトな
どは、従来から、これら部材に、亜鉛、亜鉛系合金など
亜鉛系めっき皮膜を形成させることが行なわれ、より一
層高い耐食性が要求されるときには、亜鉛−ニッケル、
スズ−亜鉛などの合金めっき皮膜を形成させることが行
なわれ、さらに、これらめっき皮膜の上にクロメート皮
膜を形成させることも行なわれている。

〈発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来のめつき皮膜は、いずれも常温
における腐食環境下における耐食性の向上は図り得るが
、たとえば、エンジンルーム内などのように、２００℃
前後といった温度の高い環境下においては、亜鉛の酸化
が進行して犠牲腐食作用が低下したり、クロメート皮膜
の破壊が進行するために耐食性が低下するという問題が
ある。

本発明は、高性能の耐食性に加え耐熱性をも有し、しか
も、これらを希望するレベルのものとし得るめっき皮膜
構造を得ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めに研究を重ね、コバルト、コバルトニッケル合金など
（以下、コバルト系という）、又は、ニッケル、ニッケ
ルーリン、ニッケルーホウ素などく以下、ニッケル系と
いう）のめっき皮膜を下層として形成し、その上に、亜
鉛、亜鉛系合金など（以下、亜鉛系という）のめっき皮
膜を形成しためっき皮膜構造とすることにより、さらに
、これら皮膜の上にクロメート皮膜を形成しためっき皮
膜構造とすることによって目的を達し得ることを見出し
て本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の第１
の実施態様は、素材の表面に形成したコバルト系又はニ
ッケル系めっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成した亜鉛
系めっき皮膜とからなる耐熱・耐食性を有するめっき皮
膜構造であり、第２の実施態様は、第１の実施態様のめ
っき皮膜の上に、さらにクロメート皮膜を形成した耐熱
・耐食性を有するめっき皮膜構造である。

本発明において使用する素材は、主として鉄鋼材製の板
、管、継手、クランプ、ボルト、ナツトなどであって、
とくに自動車用の油圧、燃料配管などに使用される外径
が１０ｍｍ程度の比較的細径管に効果的に適用し得る。

この場合、表面及び重合面間に溶着のための銅層を有す
る二重巻鋼管であってもよく、優れた効果を発揮し得る
ものである。

次に、下層として形成するコバルト系又はニッケル系め
っき皮膜は、０，２〜１０μｍの皮膜厚とすることが好
ましい。これは、皮膜厚が０．２μｍ未満では、素材に
対する被覆能力が劣り、耐熱・耐食性の改善効果があま
り認められず、又、皮膜厚を１０μｍを超えて厚くする
と、プレス、曲げ加工などに際して、剥離、亀裂などを
発生し易く、めっき皮膜を厚くする割に耐食性の向上を
期待できないからである。

コバルト系めっき皮膜は、たとえば、塩化コバルト１５
０ｇ７Ｑ　、ホウ酸５０ｇ／ρ、ｐＨ５の浴を使用して
、浴温６０℃で電流密度５Ａ／ｄｍ２、時間６分間で厚
さ５μｍのコバルトめっき皮膜が得られ、コバルト−ニ
ッケル合金めっき皮膜は、たとえば、硫酸ニッケル１４
０ｇ／Ｎ　、硫酸コバルト１１０ｇ／ｇ、ホウ酸３０ｇ
／β、塩化カリウム１５ｇ／ρ、ｐＨ４，５の浴を使用
して、浴温４５℃で電流密度２Ａ／ｄｍ２、時間５分間
で約５μｍのコバルト−ニッケル合金めっき皮膜が得ら
れる。ニッケル系めっき皮膜として、ニッケルめっき皮
膜は、ワット浴を使用し、皮膜厚が０．２〜１０μｍの
範囲の所定厚さになるように処理することが好ましく、
ニッケルリンめっき皮膜は、たとえば、日本カニゼン■
の商品名［シューマーＳ−７８０，の５倍希釈液を浴と
して使用し、浴温９０℃、時間１５分間で約５μｍのニ
ッケルーリンめっき皮膜が得られ、ニッケルホウ素めっ
き皮膜は、たとえば、上材工業■の商品名ｒＢＥＬ−８
０１Ｊの浴を使用して、浴温６５℃で、時間３０分間で
約３μｍのニッケルーホウ素めっき皮膜が得られる。

次に、亜鉛系めっき皮膜として、亜鉛めっき皮膜は、公
知の青化浴又は硫酸浴を使用して電気めつき法によって
形成し得、亜鉛系合金めっき皮膜、たとえば、亜鉛−ニ
ッケルめっき皮膜は、荏原ニーシライト■のＺＩＮ−Ｌ
ＯＹプロセスの浴を使用して、浴温３５℃で電流密度３
Ａ／ｄｍ２、時間６分間で約５μｍの亜鉛−ニッケルめ
っき皮膜が得られ、亜鉛−スズ合金めっき皮膜は、たと
えば、デイツプソール■の５Ｚ−２４０の浴を使用して
、浴温２５℃で電流密度２Ａ／ｄｍ２、時間１０分間で
約６μｍの亜鉛スズ合金めっき皮膜が得られる。

この亜鉛系めっき皮膜は、少なくとも３μｍ以上の皮膜
厚に形成することによって効果を発揮し得るものである
。

さらに、クロメート皮膜は、市販の亜鉛−ニッケルめっ
き用クロメート処理液（たとえば、荏原ニーシライト■
製ＺＮ−８０ＹＭＵ）あるいは市販の亜鉛めっき用クロ
メート処理液（たとえば、デイツプソール■のＺ−４９
３＞を使用して、浸漬処理して形成することができる。

このようにして重層めっき皮膜を形成することによって
、本発明の重層めっき皮膜構造は、耐食性に優れ、とく
に、高温下においても、又、曲げ加工を施した屈曲部に
おいても耐食性が優れている。これは、下層のコバルト
系又はニッケル系皮膜が熱による劣化を起さず、更に上
層の亜鉛系めっき皮膜が熱劣化しても、素材である鉄鋼
材に対する犠牲腐食作用は残っていて、下層のニッケル
系あるいはコバルト系皮膜のピンホールなど微少部分だ
けを防食するのには十分の防食作用があるからであると
考えられる。なお、このような耐熱・耐食性を、下層め
っき皮膜の皮膜厚さを制御することによって希望レベル
に設定することができるものである。

（実施例〉 次に、本発明の実施例を述べる。

実施例　１ １）　　Ｍ径管の製作（電縫管） 素材の鉄鋼材として５ＴＰＧ−３８材を使用して、管径
８ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、長さ３８０ｍｍ電縫管を通常
の方法によって製作した。

２）下層めっき皮膜の形成（コバルトめっき）下層とし
てのコバルトめっき皮膜を、塩化コバルト１５０ｇ／Ｉ
Ｊ、ホウ酸５０ｇ、／Ｑ　、　ｐＨ５の浴を使用して、
浴温６０℃、電流密度５　Ａ／ｄｍ２で３分間処理して
、３μｍの皮膜厚さで形成した。

３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛−ニッケル合金めっ
き） ２）で得たコバルトめっき皮膜上に、荏原ニーシライト
■のＺＩＮ−ＬＯＹプロセスの浴を使用して、浴温３５
℃、電流密度３　Ａ／ｄｍ２で６分間処理して、５μｍ
の皮膜厚さで上層として亜鉛−ニッケル合金めっき皮膜
を形成した。

４）クロメート皮膜の形成 ＺＮ−８０ＹＨＵ　（荏原ニーシライト■製）　５０＋
ｎｅ／、１！液を使用して、液温５０℃で２０秒間浸漬
処理してクロメート皮膜を亜鉛−ニッケル合金めっき皮
膜上に形成して重層めっき皮膜を得な。

５）耐熱・耐食性試験（塩水噴霧試験）試料の製作：　
２５０　ｍｍの長さの直管部とこれに連なる曲げ加工（
中心半径２５ｍｍ）を行なった端部とからなるステッキ
状の形状に形成し、両端の切断面から銹が進行しないよ
うに両端を合成樹脂製キャップを被せ、エチルアルコー
ルを浸した清浄な柔かい布を用いて油脂分をぬぐい取り
、乾燥させて試料とした。

６）試験結果 得られた重層めっき皮膜鋼管について、耐熱・耐食性を
、加熱温度を変えて、それぞれ２４時間加熱した後、Ｊ
ＩＳ　Ｚ　２３７１の試験方法にしたがって塩水噴霧試
験を行ない赤銅発生までの時間を測定して求めた。結果
を第１図に示す。

実施例　２ １）細径管の製作（電縫管） 実施例１と同様な電縫管を製作した。

２）下層めっき皮膜の形成にニッケルめっき〉下層とし
てニッケルめっき皮膜を、ワット浴を使用して浴温５５
℃、電流密度３　Ａ／ｄｍ２で６分間処理して、３μｍ
の皮膜厚さで形成した。

３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛−ニッケル合金めっ
き〉 実施例１−３）と同様にして、ニッケルめっき皮膜上に
上層として、皮膜厚さ５μｍの亜鉛−ニッケル合金めっ
き皮膜を形成した。

４）クロメート皮膜の形成 さらに、実施例１−４）と同様にして、亜鉛−ニッケル
合金めっき皮膜上にクロメート皮膜を形成して、重層め
っき皮膜を得た。

５）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管について、実施例１−５）
、６）と同様にして赤銅発生時間を測定することによっ
て耐熱・耐食性を求めた。結果を第１図に示す。

比較例　１ １）細径管の製作 実施例１−１）と同様な電縫管を製作した。

２）亜鉛−ニッケル合金めっき皮膜 実施例１−３）と同様にして、皮膜厚８μｍの亜鉛−ニ
ッケル合金めっき皮膜を形成した。

０ ３）クロメート皮膜の形成 実施例１−４）と同様にして、前記亜鉛−ニッケル合金
めっき皮膜上にクロメート皮膜を形成した。

４）耐熱・耐食性試験 実施例１−５）、６）と同様にして耐熱・耐食性を求め
た。結果を第１図に示す。

これらの結果から、未加熱〜１００℃では、本発明のよ
うに下層にニッケル系又はコバルト系めっき皮膜がある
場合には、ごく一部亜鉛とニッケル又はコバルトとの熱
拡散があって耐食性の低下は少なく、又、２００〜２５
０℃においては、比較例の亜鉛−ニッケル単層では、実
用上の耐食性を失なっているが、本発明のように下層と
してニッケル系又はコバルト系めっき皮膜を有する場合
には、十分な耐食性を有し、しかも、亜鉛−ニッケル単
層の未加熱の場合を上回り、本発明の効果が明瞭に認め
られる。

実施例　３ １）細径管の製作 実施例１−１）と同様な電縫管を製作しな。

１ ２）下層めっき皮膜の形成（コバルト−ニッケル合金め
っき） 硫酸ニッケル１４０ｇ／ｊ　、硫酸コバルト１１０ｇ／
、１１　、ホヴ酸３０ｇ／、１）　、塩化カリウム１５
ｇ７．１！、１）８４．５の浴を使用して、浴温４５℃
、電流密度２Ａ／ｄｍ２で１５分間処理して、皮膜厚さ
５μｍの下層としてのコバルト−ニッケル合金めっき皮
膜（ＣＯ／Ｎ１＝６５／３５）を形成しな。

３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛めっき）下層のコバ
ルト−ニッケル合金めっき皮膜の上に、酸化亜鉛２８ｇ
／ρ、シアン化ナトリウム５０ｇ／、Ｉ！、水酸化ナト
リウム８０ｇ／、１１の浴を使用して、浴温２５℃、電
流密度３Ａ／ｄｍ２で１５分間処理して、皮膜厚さ８μ
ｍの亜鉛めっき皮膜を上層として形成しな。

４）クロメート皮膜の形成 亜鉛めっき皮膜上に、Ｚ−４９３（デイツプソール■製
）　１０　ｍ、ｌ！　７．１！液を使用して、液温２５
℃で１５秒間浸漬処理してクロメート皮膜を形成して重
層めっき被膜を得た。

２ ５）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管について、実施例１−５）
、６）と同様にして赤銅発生時間を測定することによっ
て耐熱・耐食性を求めた。結果を第２図に示す。

実施例　４ １）細径管の製作 実施例１−１）と同様な電縫管を製作した。

２）下層めっき皮膜の形成にニッケルーリン合金めっき
） 下層として、シューマー３−７８０　（商品名、日本カ
ニゼン■）の５倍希釈液を使用して、浴温９０℃で１５
分間処理して、皮膜厚さ５μｍのニッケルーリン合金め
っき皮膜を形成した。

３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛めっき）２）で形成
した下層上に、実施例３−３）と同様にして、皮膜厚さ
８μｍの亜鉛めっき皮膜を上層として形成した。

４）クロメート皮膜の形成 上層の亜鉛めっき皮膜上に、実施例３−４）と同３ 様にしてクロメート皮膜を形成して重層めっき皮膜を得
た。

５）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管について、実施例１−５）
、６）と同様にして赤銅発生時間を測定することによっ
て耐熱・耐食性を求めた。結果を第２図に示す。

比較例　２ １）細径管の製作 実施例１−１）と同様な電縫管を製作した。

２）亜鉛めっき皮膜の形成 実施例３−３）と同様にして、皮膜厚さ１３μｍの亜鉛
めっき皮膜を形成した。

３）クロメート皮膜の形成 実施例３−４）と同様にして前記亜鉛めっき皮膜上にク
ロメート皮膜を形成した。

４）耐熱・耐食性試験 実施例１−５）、６）と同様にして耐熱・耐食性を求め
た。結果を第２図に示す。

これらの結果から、未加熱〜１００℃では、いず４ れも同等の劣化を示しているがこれは、熱に対して結晶
水を失ない易い亜鉛めっきのクロメート皮膜が最外層と
なっているからであり、１００〜２００℃では、亜鉛単
層では、皮膜自体の熱劣化によって、犠牲腐食作用が低
下してしまうが、ニッケルーコバルト、ニッケルーリン
を下層とする本発明の場合は、前述のように、下層の微
少欠陥部分だけを防食する犠牲腐食作用が残っていれば
よく、耐食性の劣化が少ないものと考えられる。

実施例　５ １）　　、Ｉ径管の製作（二重巻鋼管）表面に造管時の
溶着鋼めっき層約３μｍを有する５ｐｃｃ材を使用して
、実施例１−１）と同様な寸法（肉厚は０．７ｍｍ　）
の二重巻鋼管を製作しな。

２）下層めっき皮膜の形成（コバルトめっき）３）亜鉛
系めっき皮膜の形成〈亜鉛−ニッケル合金めっき〉 ４）クロメート皮膜の形成 これらは、すべて実施例１−２）、３）、４）と同様に
行なって重層めっき皮膜を得た。

５ ５）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管について、実施例１−５）
、６）と同様にして耐熱・耐食性を求めた。

この結果は、未加熱時の赤錆発生時間は３８００時間で
あり、２００℃に２４時間加熱後は３０００時間であっ
た。

実施例　６ １）細径管の製作（二重巻鋼管） 実施例５−１）と同様な二重巻鋼管を製作した。

２）下層めっき皮膜の形成（コバルト−ニッケル合金め
っき） ３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛めっき）４）クロメ
ート皮膜の形成 これらは、すべて実施例３−２）、３）、４）と同様に
行なって重層めっき皮膜を得た。

５）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管について、実施例１−５）
、６）と同様にして耐熱・耐食性を求めた。

この結果は、未加熱時の赤錆発生時間は１ｉｏｏ時間で
あり、２００℃に２４時間加熱後は５５０時間であっ６ た。

実施例　７ １）細径管の製作（電縫管） 実施例１−１）と同様な電縫管を製作した。

２）下層めっき層の形成にニッケルめっき）実施例２−
２）のニッケルめっき皮膜形成と同様な浴を使用して、
電解時間を変えて種々の皮膜厚さを有するニッケルめっ
き皮膜を形成した。

３）亜鉛系めっき皮膜の形成（亜鉛−ニッケル合金めっ
き） それぞれのニッケルめっき皮膜上に、実施例２３）と同
様にして亜鉛−ニッケル合金めっき皮膜を形成し多層め
っき皮膜を形成した。

４）耐熱・耐食性試験 得られた重層めっき皮膜鋼管のそれぞれについて、実施
例１−５）、６）と同様にして赤錆発生時間を測定する
ことによって耐熱・耐食性を求めた。

これらの結果を次表に示す。

７ ８ これによって、下層のニッケルめっき皮膜の皮膜厚によ
って、耐熱・耐食性を希望レベルのものとして得ること
ができることがわかる。

（発明の効果） 本発明は、下層としてコバルト系又はニッケル系のめっ
き皮膜を形成し、その上に上層として亜鉛系めっき皮膜
を形成したものであり、さらに、それらの上にクロメー
ト皮膜を形成したものであるから、耐食性とくに高温に
おける耐熱・耐食性を向上することができ、又、下層め
っき皮膜厚を制御することによって耐熱・耐食性を希望
レベルに設定し得るものであって顕著な効果が認められ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、ともに横軸に加熱温度（℃）、縦
軸に赤錆発生時間（Ｈｒ）をとって、本発明の各実施例
の試験結果を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素材の表面に形成したコバルト系又はニッケル系
   めっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成した亜鉛系めっき
   皮膜とからなることを特徴とする耐熱・耐食性を有する
   めっき皮膜構造。
2. （２）素材の表面に形成したコバルト系又はニッケル系
   めっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成した亜鉛系めっき
   皮膜と、該亜鉛系めっき皮膜上に形成したクロメート皮
   膜とからなることを特徴とする耐熱・耐食性を有するめ
   っき皮膜構造。