(57)【要約】    【課題】  窒化ケイ素系セラミックスの耐熱衝撃性を向上させ、使用時に熱衝撃により破壊することを防止できる溶融金属めっき浴中用支持部材を提供する。    【解決手段】  溶融金属めっき浴中に浸漬して表面処理される被処理物を吊下げて支持する部材であって、溶融金属めっき浴中に浸漬される少なくとも一部分が、窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、該焼結体の常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属めっき浴中に浸漬して表面処理される被処理物を吊下げて支持する部材であって、溶融金属めっき浴中に浸漬される少なくとも一部分が、窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、該焼結体の常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする溶融金属めっき浴中用支持部材。
【請求項２】
前記窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、アルミニウムの含有量が０．２重量％以下、酸素の含有量が５．０重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき浴中用支持部材。
【請求項３】
前記窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、相対密度が９８％以上であり、常温における４点曲げ強度が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属めっき浴中用支持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムなどの溶融金属めっき浴中に浸漬させて表面処理される被処理物を吊下げて支持する部材であって、被処理物を浴中に浸漬させたり、浴中から引き揚げたりするのに用いる溶融金属めっき浴中用支持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ピストンリングなどの部品の表面にめっきを施す方法のひとつに、部品を支持部材に吊下げて、アルミニウムなどの溶融金属めっき浴中に浸漬させ、所定時間経った後、部品を浴中から引き揚げる方法が知られている。
【０００３】
従来の溶融金属めっき浴中用支持部材として、鋳鉄製の支持部材が用いられている。しかしながら、これは溶融金属めっき浴中に長時間浸漬させると、支持部材の表面が侵食されて鉄分が溶け出し、めっき浴を汚染しやすいという問題があった。そこで、耐食性を向上させるためにセラミックスで形成した支持部材が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、めっき浴の溶融金属中に浸漬される被めっき材を懸吊するために溶融金属中に浸漬して用いる主杆とこの主杆先端部に形成した鉤型係止部とからなる吊具において、この吊具本体を窒化ケイ素質セラミックス焼結体により構成し、かつ主杆の断面形状を円形とする一方、鉤型係止部の湾曲内面側の形状を山形にした溶融めっき浴用吊具が記載されている。また、この窒化ケイ素質セラミックス焼結体は、開気孔率が１％以下であることが望ましいと記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１３９７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶融金属めっき浴中用支持部材を窒化ケイ素系セラミックス焼結体で形成することにより、溶融金属に対し侵食され難くなり耐食性が向上する。しかしながら、従来の窒化ケイ素系セラミックスは、耐熱衝撃性が未だ十分といえず、使用時に熱衝撃により破壊するおそれがあった。
【０００７】
したがって、本発明は、窒化ケイ素系セラミックスの耐熱衝撃性を向上させ、使用時に熱衝撃により破壊することを防止できる溶融金属めっき浴中用支持部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材は、溶融金属めっき浴中に浸漬して表面処理される被処理物を吊下げて支持する部材であって、溶融金属めっき浴中に浸漬される少なくとも一部分が、窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、該焼結体の常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、アルミニウムの含有量が０．２重量％以下、酸素の含有量が５．０重量％以下であることを特徴とする。さらに、窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、相対密度が９８％以上であり、常温における４点曲げ強度が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、支持部材を形成する材料自体の熱伝導率を高めることにより、実際の溶融金属めっき処理工程において、昇温、冷却による熱が支持部材の表面を経て内部まで速く到達して耐熱衝撃性が高まる。従来の窒化ケイ素系セラミックス焼結体は、常温における熱伝導率が高々３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるが、本発明における窒化ケイ素系セラミックス焼結体は、焼結体中に不純物として存在するアルミニウムおよび酸素の含有量を低減することにより、好ましくは焼結体中のアルミニウムの含有量を０．２重量％以下、酸素の含有量を５．０重量％以下とすることにより、常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上にすることができる。常温における熱伝導率が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのがより好ましい。
【００１１】
窒化ケイ素系焼結体中に不純物として存在する異種イオン、特にアルミニウム、酸素はフォノン散乱源となり熱伝導率を低減させる。窒化ケイ素系焼結体は、窒化ケイ素粒子相とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウムおよび酸素はこれら二相にそれぞれ含有される。アルミニウムは、窒化ケイ素の構成元素であるケイ素のイオン半径に近いため窒化ケイ素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化ケイ素粒子自身の熱伝導率が低下し、結果として焼結体の熱伝導率が著しく低下する。
【００１２】
また、焼結助剤として主に酸化物を添加するため、酸素の多くは粒界相成分として存在する。焼結体の高熱伝導化を達成するには、主相の窒化ケイ素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが重要である。そこで、窒化ケイ素系セラミックス焼結体の表面において、窒化ケイ素系セラミックス焼結体を構成する窒化ケイ素粒子と粒界相の合計の面積率を１００％としたとき、窒化ケイ素粒子が面積率で７０〜９９．９％を占有することが望ましい。
【００１３】
さらに、機械的応力および衝撃に十分に耐えられるように、窒化ケイ素系セラミックス焼結体は、相対密度が９８％以上であり、常温における４点曲げ強度が７００ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００１４】
また、窒化ケイ素系セラミックス焼結体中のβ型窒化ケイ素粒子のうち、短軸径５μｍ以上のβ型窒化ケイ素粒子の割合が、１０体積％以上では焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が低下する。したがって、窒化ケイ素系セラミックス焼結体中のβ型窒化ケイ素粒子のうち、短軸径５μｍ以上のβ型窒化ケイ素粒子の割合が１０体積％未満であるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材の一例を示す。図１において、溶融金属めっき浴中用支持部材１は、主幹部２と主幹部２の先端に形成された吊部３とから構成される。めっきを施す被処理物を吊部３に吊下げて溶融金属めっき浴中に浸漬させる。
【００１６】
本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材は次のように作製した。まず、平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。次いで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を行うことにより成形体を作製した。この成形体を１７００〜１９００℃の不活性ガス雰囲気中で所定時間焼成し、窒化ケイ素系セラミックス焼結体からなる溶融金属めっき浴中用支持部材を得た。
【００１７】
また、前記本発明の窒化ケイ素系セラミックス焼結体から、直径１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの熱伝導率および密度測定用の試験片、縦３ｍｍ×横４ｍｍ×長さ４０ｍｍの４点曲げ試験片を採取した。密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に基づいてアルキメデス法から求めた。相対密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に準拠したアルキメデス法により実測密度を求めこれを計算により算出した理論密度で除した値とした。熱伝導率はレーザーフラッシュ法ＪＩＳ  Ｒ１６１１に準拠して常温での比熱および熱拡散率を測定し熱伝導率を算出した。４点曲げ強度は常温にてＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定を行った。
【００１８】
また、窒化ケイ素粒子の面積％は、焼結体をフッ化水素酸にて粒界ガラス相を溶出することにより、窒化ケイ素粒子を個々に取り出しＳＥＭ観察して求めた。窒化ケイ素系焼結体中のアルミニウム含有量は誘導プラズマ発光分析法（略称ＩＣＰ法）により、酸素含有量は赤外線吸収法により測定した。
【００１９】
本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材を形成する窒化ケイ素系焼結体は、相対密度が９９％、常温における熱伝導率が６８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、常温における４点曲げ強度が９００ＭＰａであった。また、窒化ケイ素系セラミックス焼結体を構成する窒化ケイ素粒子と粒界相の合計の面積率を１００％としたとき、窒化ケイ素粒子が面積率で９５％であった。さらに、窒化ケイ素系焼結体中のアルミニウムの含有量は０．０２重量％、酸素の含有量は０．５重量％であった。
【００２０】
本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材を用いて、自動車用ピストンリング部品をアルミニウムの溶融金属めっき浴中に浸漬させてめっき処理を行ったところ、約１ヶ月の連続使用後、支持部材は侵食が殆ど見られず、熱伝導率が５０W／（ｍ・Ｋ）以上であるため支持部材の表面に亀裂は見られず耐熱衝撃性に優れることを確認できた。また、侵食によるめっき浴の汚染がないので高品質なめっきを施した部品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材によれば、高い熱伝導率を有する窒化ケイ素系材料で支持部材を構成することにより、支持部材が破壊し難く耐用寿命の長く、高品質なめっき品を安定して生産できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の溶融金属めっき浴中用支持部材の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  支持部材、  ２  主幹部、  ３  吊部
【図１】
2005060200.tif 000002