(57)【要約】【課題】密着性向上及び耐食性の向上を図ることができる加工部品及びその表面処理方法を提供する。【解決手段】基材としての加工品１１の表面にニッケル被膜１２を被覆させる第１工程と、前記ニッケル被膜１２の表面にクロム被膜１５を被覆させる第２工程と、前記クロム被膜１５を剥離させる第３工程と、物理的蒸着法によりセラミック被膜１３を被覆させる第４工程と、前記セラミック被膜１３の表面にクロメート被膜１４を被覆させる第５工程から構成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面が被膜処理された加工部品において、基材表面は複数の被膜層によって被覆され、該被膜層は少なくともニッケル被膜層と物理的蒸着によるセラミック被膜層とが接するように積層されている加工部品。
【請求項２】
前記物理的蒸着によるセラミック被膜層の表面にクロメート被膜を被覆した請求項１に記載される加工部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の被膜処理を施した加工部品の製造方法において、
基材表面にニッケル被膜を被覆させる第１工程と、
前記ニッケル被膜の表面にクロム被膜を被覆させる第２工程と、
前記クロム被膜を剥離させる第３工程と、
物理的蒸着法によりセラミック被膜を被覆させる第４工程と
を含んで構成される被膜処理を施した加工部品の製造方法。
【請求項４】
前記セラミック被膜の表面にクロメート被膜を被覆させる第５工程をさらに加入する請求項３に記載の加工部品の製造方法。
【請求項５】
前記物理的蒸着法は、イオンプレーティング法である請求項３又は請求項４に記載の加工部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被膜処理を施した加工部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、加工部品は、通常、その表面に耐食性を向上させるために特許文献１に記載されるようなニッケル被膜、さらに、その上に耐食性及び装飾性を向上させるためにクロム被膜が被覆（メッキ）される。従来、かかるニッケル・クロム被膜処理された加工部品に付加価値を高めるために、さらに、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法によりチタン被膜等のセラミック被膜を被覆し、耐摩耗性の向上を図っていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１００６８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クロム被膜層の上にイオンプレーティング法等の物理的蒸着法によるセラミック被膜を被覆した場合、クロム被膜層とセラミック被膜層の被膜相互の内部応力の差により、クロム被膜層にクラック（亀裂）が発生し、耐食性が低下するといった問題が生じた。また、クロム被膜は、通常、空気中の酸素と結合し、表面に酸化被膜を形成するため、セラミック被膜の密着が悪いといった問題が生じていた。さらに、物理的蒸着法は、通常、高温条件下で行われるため、クロム被膜が劣化し耐食性が低下するおそれがある。
【０００５】
また、クロム被膜の被覆を省略し、ニッケル被膜を被覆した状態で加工部品を保存すると、空気中の酸素によりニッケル被膜が容易に酸化することから、その上にセラミック被膜を被覆してもセラミック被膜の付き回りが悪いといった問題や密着不良といった問題が生じた。
【０００６】
本発明は、従来技術の上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、加工部品及びその表面処理方法における密着性向上、高耐食性及び耐摩耗性の向上とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基材表面が被膜処理された加工部品において、基材表面は複数の被膜層によって被覆され、該被膜層は少なくともニッケル被膜層と物理的蒸着によるセラミック被膜層とが接するように積層されていることを要旨とした。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記物理的蒸着によるセラミック被膜層の表面にクロメート被膜を被覆したことを要旨とした。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の被膜処理を施した加工部品の製造方法において、基材表面にニッケル被膜を被覆させる第１工程と、前記ニッケル被膜の表面にクロム被膜を被覆させる第２工程と、前記クロム被膜を剥離させる第３工程と、物理的蒸着法によりセラミック被膜を被覆させる第４工程とを含んで構成されることを要旨とした。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記セラミック被膜の表面にクロメート被膜を被覆させる第５工程をさらに加入することを要旨とした。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記物理蒸着法は、イオンプレーティング法であることを要旨とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を被膜処理を施した加工部品に具現化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
【００１２】
図１（ａ）に示す被膜処理を施した加工部品は、基材としての加工品１１にニッケル被膜１２、その上にセラミック被膜１３が被覆され、ニッケル被膜層及びセラミック被膜層が互いに接するように積層されている。また、図１（ｂ）に示す被膜処理を施した加工部品は、セラミック被膜１３の上にさらにクロメート被膜１４が被覆されている。
【００１３】
加工品１１は、真鍮、青銅等の銅合金、鉄、ステンレス、アルミニウム合金等の金属加工品、及び樹脂成形品等の被膜形成処理が可能な部品であればいずれでもよい。
【００１４】
ニッケル被膜１２は、主に基材の腐食を防止するために被覆され、その種類は、無光沢メッキ、半光沢メッキ、光沢メッキ等のいずれでもよい。ニッケル被膜１２は、単層及び２層以上のいずれで構成されていてもよく、また、上記のうちの１種類又は２種類以上の組み合わせのいずれでもよい。
【００１５】
セラミック被膜１３は、加工部品の使用目的や用途に応じて、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ等の金属の窒化物、炭化物、窒化炭化物、酸化物等、及びダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ）等が挙げられる。セラミック被膜１３は、単層及び２層以上のいずれで構成されていてもよく、また、上記のうちの１種類又は２種類以上の組み合わせのいずれでもよい。耐熱性、耐摩耗性、耐久性等を向上させるために、好ましくは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ−Ｎ、ＺｒＮ、ＺｒＣＮ、ダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ）等が選択される。また、セラミック被膜１３の膜厚は、目的や用途に応じて、適宜調整され得るが、耐熱性、耐摩耗性、耐久性等を向上させるために、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ等を被覆する場合は、０．１μｍ〜１μｍであり、好ましくは、０．２μｍである。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ等の被膜の膜厚が、０．１μｍ未満であると、加工品１１に耐摩耗性等の性質を十分に向上させることができないおそれがある。また、１μｍを超えると、応力によるクラックの発生率が上昇したり、被覆処理に長時間を要するためコストが上昇する。
【００１６】
クロメート被膜１４は、防食効果をさらに高めたり、装飾性を付与する場合において、さらにセラミック被膜１３の上に被覆される。クロメート被膜１４を構成するクロムは、六価クロム、三価クロムのいずれを用いてもよく、好ましくは、三価クロムより耐食性に優れた六価クロムが用いられる。
【００１７】
次に、加工部品の製造方法について図２（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。
まず、第１工程として、加工品１１にニッケル被膜１２が被覆される。ニッケル被膜１２は、周知の電解被膜法及び無電解被膜法のいずれを用いて形成してもよく、好ましくは電解被膜法が用いられる。被膜を形成するための被膜処理浴は、上記それぞれの方法に応じ、市販のものが用いられ得る。
【００１８】
次に、第２工程として、ニッケル被膜１２の上に、ニッケル被膜１２の保護・保存のためクロム被膜１５が被覆される。前記第１工程の終了後、そのまま放置すると、ニッケル被膜１２は、通常、その表面が空気中の酸素と結合することにより容易に酸化される。酸化されたニッケル被膜１２にクロム被膜１５を被覆すると、クロム被膜１５のニッケル被膜１２に対する付き回りが悪くなるため、クロム被膜１５は、ニッケル被膜１２の形成後すぐに、連続して被覆される。クロム被膜１５は、周知の電解被膜法で６価クロム又は３価クロム浴のいずれを用いて形成してもよく、好ましくは６価クロム浴が用いられる。被膜を形成するための被膜処理浴は、上記それぞれの方法に応じ、市販のものが用いられ得る。このとき形成されるクロム被膜１５の膜厚は、０．１μｍ〜０．５μｍであり、好ましくは、０．２μｍである。この第２工程を経ることで、ニッケル被膜１２の酸化が防止されることはもちろん、長期間の保管が可能になる。
【００１９】
次に、第３工程として、クロム被膜１５を剥離させ、再びニッケル被膜１２を露出させる。クロム被膜１５の剥離は、周知の電解剥離法又は浸漬法により行うことができる。クロム被膜１５の剥離に用いられる電解溶液は、アルカリ溶液が用いられるが、好ましくは、苛性ソーダが用いられる。浸漬剥離法の場合は、塩酸が用いられる。
【００２０】
次に、第４工程として、再び露出させたニッケル被膜１２の上に物理的蒸着法によりセラミック被膜１３を被覆する。物理的蒸着法は、真空メッキ、スパッタリング、イオンプレーティングのいずれの方法を用いてもよく、好ましくは、セラミック被膜１３の密着性がよく、剥離しにくいイオンプレーティング法が用いられる。イオンプレーティング法は、電子流を発生しその熱で固体金属を蒸着させる方法であり、市販のイオンプレーティング装置を用いることにより実施することができる。イオンプレーティング法には、アーク、ホロカソード、電子銃方式が知られいずれの方式を用いてもよく、好ましくは、ホロカソード、電子銃方式よりもイオン化率が高いアークイオンプレーティング法が用いられる。
【００２１】
次に、第５工程として、さらに耐食性を高めるために、前記セラミック被膜１３の上にクロメート被膜１４が形成される。クロメート被膜１４は、周知の電解被覆法又は浸漬処理法により形成される。
【００２２】
尚、各被膜による被覆前に表面上を脱脂、酸洗浄等の活性化処理を行うことが望ましい。
以上詳述した本実施形態によれば次のような効果が発揮される。
【００２３】
（１）本実施形態では、加工部品において、一旦ニッケル被膜１２上に被覆したクロム被膜を苛性ソーダ等を用い剥離し、ニッケル被膜１２上にイオンプレーティング法によるセラミック被膜１３を被覆した。したがって、クロム被膜の上にセラミック被膜１３を被覆する場合に比べ、セラミック被膜１３の密着及び付き回りがよく、加工部品に耐摩耗性の向上を図ることができる。
【００２４】
（２）本実施形態では、加工部品において、ニッケル被膜１２上にイオンプレーティング法によるセラミック被膜１３を被覆し、さらにその上にクロメート被膜を被覆した。したがって、ニッケル被膜１２上にクロム被膜を被覆し、さらにその上にイオンプレーティング法によるセラミック被膜１３を被覆した場合に比べ加工部品の耐食性の向上を図ることができる。
【００２５】
（３）本実施形態では、汎用品として大量生産されるニッケル・クロム被膜を被覆した加工部品を、注文に応じ、クロム被膜を剥離させ、イオンプレーティング法により、セラミック被膜１３を被覆した。したがって、注文に応じ製造を始めるよりコストが安く済む。
【００２６】
（４）本実施形態では、一旦ニッケル被膜１２上に被覆したクロム被膜を苛性ソーダ等を用い剥離し、ニッケル被膜１２上にイオンプレーティング法によるセラミック被膜１３を被覆し、最後に、クロメート被膜を被覆した。したがって、クロム被膜上にセラミック被膜１３を被覆した際に発生したクロム被膜のクラックが発生することがなく、耐食性の低下を防止することができる。
【００２７】
（５）本実施形態では、セラミック被膜１３の形成方法としてイオンプレーティング法が用いられた。したがって、イオンプレーティング法以外の真空メッキ法、スパッタリング法等の物理的蒸着法に比べ、密着性がよく、剥離しにくいセラミック被膜１３を形成することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例及び試験例を挙げてこの発明をより具体的に説明する。
（実施例）
まず、金属合金材料としての成形した水栓部品と樹脂成形品について、各々の成形品を硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸等を成分とするニッケル被膜浴に浸漬させ、浴温５０〜６０℃、被覆時間１５〜２０分の条件で電解被膜法により膜厚８μｍのニッケル被膜を被覆した。
【００２９】
次に、ニッケル被膜を被覆した水栓部品と樹脂成形品を電解被膜法により膜厚０．２μｍのクロム被膜を被覆した。
次に、クロム被覆を被覆した水栓部品と樹脂成形品を２〜３％苛性ソーダ水溶液に浸漬させ、常温、処理時間２〜３分の条件で電解処理することにより、クロム被膜を剥離させ、ニッケル被膜を露出させた。
【００３０】
次に、イオンプレーティング法により、膜厚０．２μｍのＴｉＣＮ被膜を形成した。イオンプレーティング法は、真空アーク放電方式を採用するマルチアークＰＶＤ装置を用い、陰極をＴｉＣ、導入ガスを窒素、温度２００〜５００℃の条件で行った。但し、樹脂成形品に関しては温度５０〜１００℃の条件とした。
【００３１】
（比較例）
上記実施例におけるクロム被覆を被覆した水栓部品と樹脂成形品を２〜３％苛性ソーダ水溶液に浸漬させ、電解処理することにより、ニッケル被膜を露出させた工程を省略し、クロム被膜上にイオンプレーティング法により、ＴｉＣＮ被膜を形成した以外、実施例と同様に実施した。
【００３２】
上記の被覆処理を行った水栓部品の効果を調べるために、耐食性試験を行った。
耐食性試験は、ＪＩＳ−Ｈ８５０２に基づく、キャス試験により行った。素材まで到達した腐食孔をレイティングナンバー（ＲＮ）として評価した。その結果、２サイクル後の実施例の水栓部品のＲＮは９．８であり、比較例のＲＮは８．０であった。比較例の方法により被覆した水栓部品より、実施例の方法により被覆した水栓部品の方が耐食性に優れていることが分かった。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ニッケル被膜１２上に被覆されたクロム被膜を、電解法を用い剥離された。しかしながら、電解法でなくても酸浸漬法によりクロム被膜を剥離させてもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、基材としての加工品１１にニッケル被膜１２を被覆したが、加工品１１上に銅被膜等の金属被膜を被覆させてからニッケル被膜１２を被覆させてもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、基材として、加工品１１を用いたが、金属加工品に限定されるものでなく、合成樹脂等を基材として使用してもよい。
・加工部品の用途は、特に限定されず、例えば、水栓部品、自動車部品等、被膜処理が必要な加工部品であればいずれを用いてもよい。
【００３６】
・各被膜の被覆は、加工部品の表面全体が被覆されていても加工部品の表面の一部だけが被覆されていてもいずれでもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、加工部品及びその表面処理方法における密着性向上及び高耐食性及び耐摩耗性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被膜処理を施した加工部品の概略断面図。（ａ）は、加工品の表面にニッケル被膜及びセラミック被膜を被覆した加工部品を示す。（ｂ）は、加工品の表面にニッケル被膜、セラミック被膜、及びクロメート被膜を被覆した加工部品を示す。
【図２】被膜処理を施した加工部品の製造工程を示す工程図。（ａ）は、加工品の表面にニッケル被膜及びクロム被膜を被覆する工程を示す。（ｂ）は、クロム被膜を剥離させる工程を示す。（ｃ）は、露出したニッケル被膜にセラミック被膜を被覆する工程を示す。（ｄ）は、セラミック被膜の表面にクロメート被膜を被覆する工程を示す。
【符号の説明】
１１…基材としての加工品、１２…ニッケル被膜、１３…セラミック被膜、  １４…クロメート被膜、１５…クロム被膜。
【図１】
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【図２】
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