(57)【要約】【課題】ショットピーニングの技術を利用し、産業廃棄物であるスラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としない金具の表面処理方法を提供する。【解決手段】金具２の表面３ａに硬質系微粒子を打ちつけて第１防錆層を形成する第１ショットピーニングを行う工程と、軟質系微粒子を打ちつけて第１防錆層の上に第２防錆層を形成する第２ショットピーニングを行う工程とを備えている。【選択図】図１
2004190083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金具の表面に硬質系微粒子を打ちつけて第１防錆層を形成する第１ショットピーニングを行う工程と、軟質系微粒子を打ちつけて第１防錆層の上に第２防錆層を形成する第２ショットピーニングを行う工程とを備えたことを特徴とする金具の表面処理方法。
【請求項２】
上記硬質系微粒子が酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムで、上記軟質系微粒子が錫である請求項１記載の金具の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金具表面の防錆処理を乾式で行うようにした金具の表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種金具として、その表面に防錆処理を行ったものが多く用いられている。例えば、自動車や各種設備等に用いられる防振ゴム装置１１は、上下一対の金属プレート（金具）１２，１３と、これら両金属プレート１２，１３間に配設されこれら両金属プレート１２，１３に接着等により一体的に固定された防振ゴム１４とで構成されている（図４参照）。上記両金属プレート１２，１３の表面の防錆処理は、現在では、上記両金属プレート１２，１３の表面をショットブラストしたのち、上記両金属プレート１２，１３をリン酸亜鉛系の溶液（化成皮膜液）に浸漬してその表面にリン酸亜鉛系の化成皮膜を形成する（湿式の化成皮膜処理をする）ようにしている。図において、１２ａ，１３ａは上記両金属プレート１２，１３に溶接等により固定されたねじ棒等の連結具である。
【０００３】
ところが、上記の方法では、化成皮膜処理が湿式工程で行われるため、化成皮膜処理工程内において産業廃棄物であるスラッジ等が発生し、環境上好ましくない。しかも、化成皮膜処理後に、上記両金属プレート１２，１３に付着した化成皮膜液を洗浄しなければならず、このために大量の水を必要とする。
【０００４】
一方、金属板の疲労強度等の向上を図るために、金属板の表面をショットピーニング等することがよく行われている。例えば、予負荷として曲げ応力を負荷するために、無端金属ベルト等の金属板に曲率を付与する工程と、上記金属板の曲率部にショットピーニングを施す工程とからなり、曲げ応力を負荷する金属板の曲率部に表面硬化処理を施すことにより、降伏応力を高めてショットピーニング後の疲労強度を高めるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２５５６７号公報（第１頁第２行目〜同頁第１７行目）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のショットピーニングの技術では、金具の表面に防錆処理を施すことはできない。しかしながら、ショットピーニング等の乾式の技術を利用すると、産業廃棄物であるスラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としないことから、湿式の化成皮膜処理に代えて、乾式の技術を利用することが強く望まれている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ショットピーニングの技術を利用し、産業廃棄物であるスラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としない金具の表面処理方法の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の金具の表面処理方法は、金具の表面に硬質系微粒子を打ちつけて第１防錆層を形成する第１ショットピーニングを行う工程と、軟質系微粒子を打ちつけて第１防錆層の上に第２防錆層を形成する第２ショットピーニングを行う工程とを備えたという構成をとる。
【０００９】
すなわち、本発明の金具の表面処理方法は、金具の表面に硬質系微粒子を打ちつけて第１防錆層を形成する第１ショットピーニングを行う工程と、軟質系微粒子を打ちつけて第１防錆層の上に第２防錆層を形成する第２ショットピーニングを行う工程とを備えている。このように、本発明の金具の表面処理方法では、ショットピーニングの乾式の技術を利用しているため、産業廃棄物であるスラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としない。しかも、本発明の金具の表面処理方法では、第１ショットピーニングにより、金具の表面に硬質系微粒子を高速で打ちつけることで、硬質系微粒子で金具の表面を研磨するのと同時に金具の表面に浸透もしくは溶融付着させてめっきし、第１防錆層を形成することができる。また、第２ショットピーニングにより、第１防錆層の表面に軟質系微粒子を高速で打ちつけることで、軟質系微粒子を第１防錆層の表面に浸透もしくは溶融付着させてめっきし、第２防錆層を形成することができる。したがって、上記第１，第２の両防錆層で金具の表面を防錆することができ、防錆効果に優れている。しかも、２回のショットピーニングを行うため、第２ショットピーニング時の軟質系微粒子の打ちつけにより発生する熱で、第１ショットピーニング時に金具の表面に充分に付着していなかった硬質系微粒子成分を、しっかりと付着させることができる。しかも、第２ショットピーニングでは軟質系微粒子を打ちつけるため、この打ちつけで、硬質系微粒子で形成される第１防錆層が削り取られることがない。しかも、第２防錆層が軟質系微粒子で形成されているため、耐衝撃性を有し、ひび割れ防止にもなる。
【００１０】
本発明において、上記硬質系微粒子が酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムで、上記軟質系微粒子が錫である場合には、酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムで形成される第１防錆層により、金具の表面の耐熱性，耐摩耗性が向上する。しかも、第１防錆層の耐熱温度が高くなると、金具よりも高硬度，高融点の金属でもめっきが可能となり、より耐熱性，耐摩耗性が向上する。また、錫で第２防錆層を形成しているため、潤滑効果が向上し、摺動抵抗が下がる。
【００１１】
つぎに、本発明を詳しく説明する。
【００１２】
本発明の金具の表面処理方法は、金具の表面に硬質系微粒子を打ちつけて第１防錆層を形成する第１ショットピーニングを行う工程と、軟質系微粒子を打ちつけて第１防錆層の上に第２防錆層を形成する第２ショットピーニングを行う工程とを備えている。
【００１３】
上記金具を構成する材料としては、各種の金属材料が用いられるが、好ましくは、鉄，アルミニウム，ステンレス等が用いられる。
【００１４】
上記硬質系微粒子としては、酸化アルミニウム（アルミナ），酸化ジルコニウム（ジルコニア），酸化チタン等のセラミックやタングステン，硬鋼等の金属が用いられ、特に、鉄の面で、酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムが好適に用いられる。また、上記硬質系微粒子の粒径は、３０〜１０００μｍに設定され、好ましくは、５０〜８００μｍに設定され、好適には、５０〜４００μｍに設定される。上記粒径が１０００μｍを越えると、衝突エネルギーが得られにくいという問題があり、３０μｍを下回ると、取り扱いが困難になるという問題がある。
【００１５】
上記軟質系微粒子としては、錫，銅，黄銅，青銅等の金属が用いられ、潤滑効果，摺動抵抗の面で、錫が好適に用いられる。また、上記軟質系微粒子の粒径は、３０〜１０００μｍに設定され、好ましくは、５０〜８００μｍに設定され、好適には、５０〜４００μｍに設定される。上記粒径が１０００μｍを越えると、衝突エネルギーが得られにくいという問題があり、３０μｍを下回ると、取り扱いが困難になるという問題がある。
【００１６】
上記第１および第２のショットピーニングを行う装置としては、例えば、不二製作所社製（不二機販社販売）のショットピーニング装置Ｐ−ＳＧＦ−４（Ａ）Ｓを用いることができる。このショットピーニング装置Ｐ−ＳＧＦ−４（Ａ）Ｓの概略を説明すると、ノズル１と、このノズル１の下方に配設される回転台（図示せず）とを備え、上記ノズル１から圧縮空気とともに硬質系微粒子，軟質系微粒子を下方に向けて噴射し、上記回転台上に固定され周方向に回転する金具２の上面３ａに打ちつける装置である（図１参照）。この装置の噴射速度は、硬質系微粒子，軟質系微粒子ともに、１００〜２００ｍ／ｓｅｃに設定され、その噴射圧力（ゲージ圧）は、硬質系微粒子，軟質系微粒子ともに、０．２〜０．７ＭＰａに設定され、その噴射時間は、硬質系微粒子，軟質系微粒子ともに、１０〜３０ｓｅｃに設定される。
【００１７】
上記２回のショットピーニングの前に、金具の表面の油汚れを完全除去するとともに粗面化を行うため、ショットブラストを行うことができる。このショットブラストでは、金具の表面を十点平均粗さ（Ｒｚ）で、１０〜１５μｍの粗面に設定するのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の金具の表面処理方法の一実施の形態を示している。この実施の形態では、金具として、円盤状の鋼製プレート３と、この鋼製プレート３の裏面中央部に溶接等により固定されたねじ棒４とからなる金具２が用いられている。また、公知のショットブラスト装置（図示せず）と、図１に示すショットピーニング装置〔不二製作所社製：Ｐ−ＳＧＦ−４（Ａ）Ｓ〕とが用いられている。図において、３ａは上記鋼製プレート３の表面である。
【００２０】
上記両装置を用い、つぎのようにして、上記金具２を表面処理することができる。すなわち、まず、上記金具２に付着した加工油を洗浄除去する。ついで、上記ショットブラスト装置を用い、金具２の鋼製プレート３の表面３ａにショットブラストを行う。このショットブラストで鋼製プレート３の表面３ａの粗面を十点平均粗さ（Ｒｚ）で１０〜１５μｍに設定する。ついで、上記ショットピーニング装置を用い、そのノズル１から酸化アルミニウムの微粒子（粒径：５０〜８００μｍ）を噴射し（噴射速度：１００〜２００ｍ／ｓｅｃ、噴射圧力〔ゲージ圧〕０．２〜０．７ＭＰａ、噴射時間：１０〜３０ｓｅｃ）、鋼製プレート３の表面３ａに打ちつけて第１防錆層を形成する（第１ショットピーニングを行う）。つぎに、ノズル１から錫の微粒子（粒径：５０〜８００μｍ）を噴射し（噴射速度：１００〜２００ｍ／ｓｅｃ、噴射圧力〔ゲージ圧〕０．２〜０．７ＭＰａ、噴射時間：１０〜３０ｓｅｃ）、第１防錆層の表面に打ちつけて第２防錆層を形成する（第２ショットピーニングを行う）。このようにして、鋼製プレート３の表面３ａに第１および第２の防錆層を形成する。
【００２１】
このように、上記実施の形態では、金具２の表面処理を乾式により行っているため、スラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としない。しかも、２回のショットピーニングにより、金具２の表面３ａに第１および第２の防錆層を形成しており、これら両防錆層で金具２の表面３ａを防錆することができる。しかも、第１防錆層が酸化アルミニウムの微粒子で形成されているため、金具２の表面３ａの耐熱性，耐摩耗性に優れる。また、第２防錆層が錫の微粒子で形成されているため、耐衝撃性にも優れているうえ、潤滑効果が向上する。
【００２２】
つぎに、本発明の実施例を比較例と併せて説明する。
【００２３】
【実施例１】
まず、金具として、円盤状の鋼製プレート６と、この鋼製プレート６の裏面中央部から突設される貫通孔７ａ付き連通棒７とからなる金具５（図２参照）を２枚準備した。ついで、上記両金具５に付着した加工油を洗浄除去した。つぎに、上記両金具５の鋼製プレート６の表面６ａ（図２参照）にショットブラストを施し、両鋼製プレート６の表面６ａの粗面の十点平均粗さ（Ｒｚ）を、２５μｍ程度に設定した。つぎに、図１に示すショットピーニング装置〔不二製作所社製：Ｐ−ＳＧＦ−４（Ａ）Ｓ〕を用い、１回目のショットピーニングを行い、ショットブラストを施した両鋼製プレート６の表面６ａにアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）の微粒子（平均粒径：１００μｍ）を打ちつけ、第１防錆層を形成した。この１回目のショットピーニングの条件は、噴射圧力（ゲージ圧）：０．５ＭＰａ、噴射時間：１０ｓｅｃであった。つぎに、２回目のショットピーニングを行い、１回目のショットピーニングを行った両鋼製プレート６の表面に、錫の微粒子（平均粒径：７０μｍ）を打ちつけ、第２防錆層を形成した。この２回目のショットピーニングの条件は、噴射圧力（ゲージ圧）：０．５ＭＰａ、噴射時間：１０ｓｅｃであった。このようにして、第１および第２の防錆層を形成した金具５（実施例１品）を２枚作製した。そののち、円柱状の防振ゴム８の上下両端面に上記両実施例１品（の鋼製プレート６の表面６ａ）を接着し、図２に示す試験片１を作製した。この試験片１の防振ゴム８の厚みＬ１  は１５ｍｍで、防振ゴム８の下端面の直径Ｄはφ３５．７ｍｍである。
【００２４】
【実施例２】
実施例２では、上記実施例１における、１回目のショットピーニングのアルミナの微粒子に代えて、ジルコニア（ＺｎＯ２  ）の微粒子（粒径：５０μｍ）を用いた。それ以外の部分は上記実施例１と同様にして、実施例２品および試験片２を作製した。
【００２５】
【実施例３，４】
実施例３では、上記実施例１において、ショットブラストを施さなかった。それ以外の部分は上記実施例１と同様にして、実施例３品および試験片３を作製した。また、実施例４では、上記実施例２において、ショットブラストを施さなかった。それ以外の部分は上記実施例２と同様にして、実施例４品および試験片４を作製した。
【００２６】
【比較例１】
比較例１では、上記実施例１における、加工油の洗浄，ショットブラストだけを行い、比較例１品を作製した。また、上記実施例１と同様にして、試験片５を作製した。
【００２７】
【比較例２】
比較例２では、上記実施例１における、２回のショットピーニングに代えて、湿式のリン酸亜鉛系の化成皮膜処理を行い（上記実施例１の両金具５をリン酸亜鉛系の溶液に浸漬し、両鋼製プレート６の表面６ａにリン酸亜鉛系の化成皮膜を形成し）、比較例２品を作製した。また、上記実施例１と同様にして、試験片６を作製した。
【００２８】
【比較例３，４】
比較例３では、上記実施例１における、２回目のショットピーニングを行わなかった。それ以外の部分は上記実施例１と同様にして、比較例３品および試験片７を作製した。また、比較例４では、上記実施例２における、２回目のショットピーニングを行わなかった。それ以外の部分は上記実施例２と同様にして、比較例４品および試験片８を作製した。
【００２９】
上記８個の試験片１〜８を用い、耐環境接着性について実験した。この実験では、５％ＮａＣｌ水溶液を噴霧させた環境の中に試験片を静置した（塩水噴霧試験）。また、試験片の防振ゴム８に２５％伸長をかけ端面にカッター９で切り欠きを入れた状態で（図３参照。伸長した防振ゴム８の厚みＬ２  ：１８．８ｍｍ）上記環境の中に１０００時間放置した。その実験結果を、下記の表１〜表４に示す。
【００３０】
【表１】
2004190083.tif 000003
【００３１】
【表２】
2004190083.tif 000004
【００３２】
【表３】
2004190083.tif 000005
【００３３】
【表４】
2004190083.tif 000006
【００３４】
この実験結果から明らかなように、実施例１〜４品（試験片１〜４）は剥離率０〜１％であり、比較例１〜４品（試験片５〜８）より防錆効果に優れていることが判る。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の金具の表面処理方法によれば、ショットピーニングの乾式の技術を利用しているため、産業廃棄物であるスラッジ等の発生を低減させることができ、かつ、大量の水を必要としない。しかも、本発明の金具の表面処理方法では、第１ショットピーニングにより、金具の表面に硬質系微粒子を高速で打ちつけることで、硬質系微粒子を金具の表面に浸透もしくは溶融付着させてめっきし、第１防錆層を形成することができる。また、第２ショットピーニングにより、第１防錆層の表面に軟質系微粒子を高速で打ちつけることで、軟質系微粒子を第１防錆層の表面に浸透もしくは溶融付着させてめっきし、第２防錆層を形成することができる。したがって、上記第１，第２の両防錆層で金具の表面を防錆することができ、防錆効果に優れている。しかも、２回のショットピーニングを行うため、第２ショットピーニング時の軟質系微粒子の打ちつけにより発生する熱で、第１ショットピーニング時に金具の表面に充分に付着していなかった硬質系微粒子成分を、しっかりと付着させることができる。しかも、第２ショットピーニングでは軟質系微粒子を打ちつけるため、この打ちつけで、硬質系微粒子で形成される第１防錆層が削り取られることがない。しかも、第２防錆層が軟質系微粒子で形成されているため、耐衝撃性を有し、ひび割れ防止にもなる。
【００３６】
本発明において、上記硬質系微粒子が酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムで、上記軟質系微粒子が錫である場合には、酸化アルミニウムもしくは酸化ジルコニウムで形成される第１防錆層により、金具の表面の耐熱性，耐摩耗性が向上する。しかも、第１防錆層の耐熱温度が高くなると、金具よりも高硬度，高融点の金属でもめっきが可能となり、より耐熱性，耐摩耗性が向上する。また、錫で第２防錆層を形成しているため、潤滑効果が向上し、摺動抵抗が下がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金具の表面処理方法の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】試験片を示す説明図である。
【図３】上記試験片が伸長した状態を示す説明図である。
【図４】防振ゴム装置を示す説明図である。
【符号の説明】
２  金具
３ａ  表面
【図１】
2004190083.tif 000007
【図２】
2004190083.tif 000008
【図３】
2004190083.tif 000009
【図４】
2004190083.tif 000010