(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属半加工品を被膜する方法であって、
攪拌装置（16）と、
硬質粒子（17）及び金属成分を含み、前記硬質粒子及び前記金属成分が、前記攪拌装置により懸濁している液であるめっき媒体（15）と、
めっき浴と、
前記めっき浴中に、前記めっき媒体が流入するための開口を側面（13）に有するドラム（10）とを備えた装置において、
前記ドラム中に多数の前記金属半加工品を有し、前記金属半加工品は、前記ドラム内の空間の半分以下を満たし、
前記金属半加工品は軸方向に一直線上に並んだ、異なった断面をもつ少なくとも二つの区間を有し、
前記区間の第一の区間は溝（19）を有し、第二の区間は露出した表面を有し、
前記金属半加工品の上に金属の保持層（18）を化学めっきし、
前記硬質粒子は、前記保持層に埋め込まれ、前記保持層の表面から突き出し、
前記ドラムは、水平な回転軸の回りを回転し、
多数の前記金属半加工品が、前記ドラムの回転とともに前記ドラム内で移動し、
前記第二の区間の前記露出した表面の前記保持層に埋め込まれている前記硬質粒子は、異なる前記金属半加工品間で互いに擦り合い、取り去られ、
前記第一の区間の前記溝の前記保持層に埋め込まれている前記硬質粒子は、異なる前記金属半加工品間で互いに擦り合うことがなく、
前記第一区間の前記溝に前記硬質粒子を付着させるのに対し、前記第二の区間の前記露出した表面に前記硬質粒子を付着させないことを特徴とする金属半加工品を被膜する方法。
【請求項２】
前記ドラム（10）が円筒形状であることを特徴とする請求項１に記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項３】
前記ドラム（10）が前記めっき媒体（15）中に、完全に浸漬されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項４】
前記めっき媒体（15）がニッケル成分を含み、前記ニッケル成分は、電圧をかけることなく、前記金属半加工品の表面に沈着し、前記保持層（18）としてのニッケル層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項５】
前記硬質粒子（17）がダイヤモンド粒子であって、前記ダイヤモンド粒子は、10ないし30μｍの大きさであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項６】
前記ドラム（10）の回転が、断続的な休止時間を挟んで行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項７】
前記金属半加工品が、被膜される前に、脱脂、酸洗い及び核生成浴すなわちニッケルストライクで処理されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項８】
前記ドラム（10）が、前記ドラムの底面及び上面（８，９）から突き出した支持短軸（６，７）を備えた多角形断面を有し、前記支持短軸の一つ（７）が前記ドラム（10）の回転駆動装置（11）とカップリング結合していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項９】
前記ドラム（10）が収容されるタンク（１）が、前記攪拌装置（16）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項１０】
前記金属半加工品が、ドライバ挿入子であって、前記露出した表面が六角柱の多角面であり、前記溝が十字柱の各側面の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【請求項１１】
前記溝の側面上の前記硬質粒子密度が、前記溝の底部に向けて増加することを特徴とする請求項１〜10のいずれかに記載の金属半加工品を被膜する方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は請求項１の上位概念による金属半加工品を被覆する方法に関するものである。
刊行本シリーズ「今日の製造技術」（発行責任者、教授ハー、ヨット、ワーネッケ技術博士）の第14巻の93ないし98頁に、エフ、シェーファーによるいわゆる摺動研磨の角取り、理論、方法、装置が説明されている。回転駆動されるドラム内に投入されている多数の金属半加工品は、ドラムの回転運動中に相互に、および与えられた研磨材により削り取られる。相互削取の種類は回転数に関連する。低い回転数で相互削取が行なわれる。ある特定の回転数からは、加工体およびそこにある上記研磨材が一緒になって摺動部を破砕する。この破砕および相互削取が表面の削除作用をする。
目的とする方法は、少なくとも２つの軸方向に並ぶ異なる断面の区間を有する金属半加工品を取り扱う。めっき浴によって、溝などのある第１の区間の表面の金属保持層に、層の表面から突き出して硬質粒子が埋め込まれる。第２の区間の露出面は硬質粒子なしのままで残る。露出面は円筒の周囲面であってもよい。円筒の基本面は円でも楕円でも六角面でもよい。溝のある区間の断面基本面は歯状または星形状の輪郭形状であってもよい。この区間の歯状または星形状の面は硬質粒子が設けられなければならない。加工品の摩耗を低減させたり、摩擦力を増加させたりするための硬質粒子を付着させることは、特に高い荷重を受ける機械部品および工具において既知である。然しまた、異種金属の対象物の摩擦を受けたり圧力を受けたりする区間を、この処理によって摩耗を低減するように構成することも既知である。被覆してはならない加工品の範囲は、既知の方法によって塗料などで覆わなければならない。例えば公開番号第2920593号には、局部的な電流供給によって粒子を金属面に付着させることが示されている。出願番号第2855054号からタービンの案内翼を異種の粒子で形成された金属層で被覆する方法が既知である。この場合に被覆されないのは翼の取付装置に覆われる部分だけである。
本発明の課題は、加工品の部分的な覆いを省略して、大きさが段階的に異なる加工品の局部的な範囲に、被覆、特にダイヤモンドの被覆を設ける目的に適った解決法を見出すことである。
この課題は、ドラム内の硬質粒子が懸濁した液状のめっき媒体中で、多数の金属半加工品が自由に移動することにより、金属半加工品相互間の擦れ合いによって、露出面に付着した硬質粒子が取り去られることによって達成される。
適切に前処理され、脱脂され、洗浄され酸洗された半加工品は、壁に開口が設けられたドラムに多数詰め込まれる。この開口は金属半加工品の径よりも小さいので、金属半加工品は予定された通りドラムに残留する。充満されたドラムはめっき媒体に沈められ、その中で回転される。めっき媒体内でドラムは前処理された金属半加工品と共に回転する。めっき媒体はドラムの開口を通ってドラムに入り、金属半加工品の表面に接触する。めっき媒体は、硬質粒子と金属成分の拡散物が浮遊して含まれるものとする。金属成分および硬質粒子は、金属半加工品の表面に沈着する。ドラムの運動によって、金属半加工品の露出表面に付着した硬質粒子は金属半加工品相互の擦れ合いによって取り去られる。これと反対に、作業面によって囲まれた溝には硬質粒子が残留する。この部分には擦り合いが生じないので、希望する摩擦粒子密度が達成される。一般的に摺動研磨において欠点とみなされること、すなわち加工品に存在する加工されない窪みが、本発明による方法では利点として利用される。硬質粒子がめっき媒体中同じ密度でかつ沈降しないように、攪拌装置が設けられる。この装置によって硬質粒子がめっき媒体に浮遊し続ける。さらにドラムは円筒状に形成され、水平方向の回転軸の回りに回転する。例えば、ドラムは断面が多角形の輪郭形状とすることも可能で、これによってドラムの回転によって収容されている金属半加工品が良く回転するようになる。この場合、１回の被覆工程で多数の金属半加工品を被覆できるように、ドラムのほぼ半分まで金属半加工品で満たすことも可能である。このとき回転するドラムを完全にめっき媒体に浸すと好都合である。当該のめっき液は、電圧なしで金属ニッケルの形で金属半加工品の表面に沈着するニッケル成分を含んでいる。この場合、めっき液に浮遊して含まれる硬質粒子は、特に10ないし30μｍの大きさのダイヤモンド粒子であることが好ましい。すなわち、ダイヤモンド粒子は部分的に作業面にある層から全面的に突き出し、例えば滑り抵抗層、または剥離保護層を形成する。従って、ニッケル層はダイヤモンド粒子の保持層の役目をする。ダイヤモンド粒子の粒子の大きさが大きい程、「噛込み外れ作用」は減少する。作業面に最適な被覆を行なうためには、中間に休止時間があるドラムの運動を行なうと有効である。適当な長さに決めた回転運動時間に続いて所定の休止を行い、その時間内でめっき媒体中の硬質粒子の付着を生じさせる。ドラムに投入される金属半加工品は被覆する前に脱脂され、酸洗いされ、核生成浴すなわちニッケルストライクで処理をする。この方法を実施する装置は、ドラム側面から突き出した支持短軸を有する多角形の断面のドラムで、支持短軸はドラムを回転駆動するためカップリング結合を行なうことができることによって特徴付けられる。ドラムをめっき浴から取り出すことによって、支持短軸と回転駆動装置間のカップリング結合は開放され、一方ドラムを取り付ける場合は両者間のカップリング結合が行なわれる。ドラムの壁にはめっき媒体が進入するための開口が設けられる。ドラムは、硬質粒子をめっき媒体に常に浮遊させるための攪拌装置が設置されているタンク内に置かれる。この方法で製作された加工品は、露出面に溝の部分よりも少なくとも１／10の低い面密度の硬質粒子の層のある状態である。また、ほとんどの硬質粒子の層の生成は意図した範囲、すなわち溝に面した面だけに確実に行なわれる。溝の一部においてある程度の硬質粒子は振動により取り去られるが、硬質粒子の面密度は溝底に向って増加する。作業を行なう面はこれによって性能が損われることはなく、むしろずっと離れた面で不都合が生ずる。突起の正面側の硬質粒子の面密度を、溝底部分の密度より少なくとも１／10に低くすることによって、硬質粒子の節約が達成できる。金属半加工品は種々の形状のものでよい。例えば鉛筆の大きさであってもよい。溝などのある断面は星形状また歯車状であってもよい。このような金属半加工品を処理する場合は、ほぼ星形状また歯車状の区間のみが耐摩耗性および／または研磨性の表面に被覆される。露出面は被覆なしに残る。この方法をドライバ挿入子に適用すると、第２の特に六角断面形状に形成された区間は全体に硬質粒子は付着しないが、一方、十字形を持った作業区間には面の被覆が得られる。この場合完成した製品に対して、種々の区間において段階的に変わる硬質粒子の密度によって製作方法が分かる利点がある。このような種類の金属半加工品に対する被覆は、突起正面の僅かな被覆および「噛込み外れ作用」に有効な溝底に向って増加する硬質粒子密度を生じさせる。このようなダイヤモンド被覆の金属半加工品は表面を不動態化させるため金被覆してもよい。
以下、方法、装置および本方法により装置で製作された製品を、図面で具体的に説明する実施例によって説明する。
図１は十字スリット状の作業先端を有するドライバ挿入子の拡大図である。
図２は図１の線II−IIに沿った断面図である。
図３は作業面の部分の作業先端の断面の一部の極端な拡大図である。
図４は本方法を実施するための装置の長手断面の概要図である。
図５は装置の断面図である。
本発明による方法を実施する装置は上方にタンクの開口を有するタンク１を備えている。タンクの側壁２、３には、タンクの内側に突き出した軸受金４および５が設けられる。軸受金はドラム10のドラムの上面及び底面８、９から同心に調整されて突き出している支持短軸６、７を支えるために使用される。ドラム10の組み込みは上側から行なわれ、支持短軸６、７は軸受金４および５によって支えられる。図示されていない固定装置によって、支持短軸６、７は軸受金４および５内に保持される。
ドラム10は回転駆動装置11によって回転させることができ、そのため回転駆動装置11側の支持短軸７に、回転駆動装置11とのカップリング結合を取り付けることができる。回転駆動装置はタンク側壁３に取り付けたブラケット12にオーバハングして取り付けられる。従って、円筒状に形成されたドラム10は水平回転軸の回りに駆動することができる。ドラム10自体は多角形断面を示す。実施例では８角形が選定されている。ドラムの側面13にはめっき媒体15が進入するための開口14が設けられ、めっき媒体は開口14を通ってドラム10に流入する。さらに、このときドラム10は完全にめっき媒体に浸漬される。めっき媒体は拡散物が浮遊して含まれいてるものとする。このためタンク１の内部に略図で示される攪拌装置16が設けられる。
本方法の使用例として、ドライバ挿入子先端の被覆について説明する。
上述の装置の中で、溝19および露出面を備えたドライバ挿入子21の作業先端20の作業面Ｆに、硬質粒子17が全体的に層表面から突き出すように、金属の保持層18に硬質粒子17が付着される。これについては図３を参照すること。作業先端20は断面が十字形に形成されプラスねじに噛み込む。溝19に軸23の方向に切頭円錐状に広がる突起22が面している。軸23には断面が六角形に形成された多角形区間24が繋がる。
硬質粒子17を金属の保持層18に付着させる前に、該当する金属半加工品に前処理が行なわれる。前処理はタンク１から取り出したドラム10内で行なわれる。蓋を閉じることのできるドラム10が、ほぼ半分まで金属半加工品で満たされるように金属半加工品が投入される。この場合、ドラム10の充填状態はドラム体積の１／３から２／３の範囲に変えることができる。続いて特殊浴においてアルカリ脱脂、電解脱脂および金属半加工品の洗浄が行なわれる。続いて金属半加工品は酸洗い、洗浄され、最後に核生成浴すなわちニッケルストライクで処理される。これにより金属半加工品に図３に示されるようなニッケルストライク層25が生成される。その後充満されたドラム10は清水により流水洗浄される。これらが終了すると、ドラム10は適切に前処理された金属半加工品とともにタンク１に組込まれ、支持短軸７と回転駆動装置11のカップリング結合が行なわれる。ドラム10が完全に収容されるＬはニッケル成分を含むめっき液である。めっき液には硬質粒子17が攪拌装置16によって懸濁して含まれている。硬質粒子17は10ないし30μｍの大きさのダイヤモンド粒子とする。
ドラム10をタンク１に収容した後、ドラムを中間に休止時間を挟んで回転する。すなわち、ドラムはある回転時間に続いて一定間隔で休止時間を設け、休止時間内にめっき液のニッケル成分が硬質粒子17と共に保持層（18）としてのニッケルの形で金属半加工品の表面に沈着する。休止の後でドラム10の回転が続行されると、ドラムの運動およびそれに伴って回転する金属半加工品によって、金属半加工品の露出面に付着した硬質粒子17互いの擦れ合いによって削除され、溝19およびその部分の作業面Ｆはこのような擦れ合いからほぼ除外される。１サイクルの間に作業面Ｆの層の厚さは増加する。図１から分かるように、最終処理されたドライバ挿入子21の硬質粒子17の表面密度は、溝底19’に向って増加する。この理由は、広がっている溝断面に対して、隣の金属半加工品がドラム10の回転中に若干の研削作用を及ぼすからである。この削除は溝19内で広がるが、その範囲はドライバ挿入子としてはあまり意味のない部分である。作業先端20の部分で問題となる、ねじと平面的に当る作業面Ｆには低減されない層の厚さが存在する。
さらに、図１から差込み端部の露出面（多角形区間24）にも硬質粒子が被覆されていることが分かる。この部分の表面密度は、作業先端20の溝19に比べて少なくとも１／10以下である。差し込み端部分のこの低い硬質粒子の面密度は、ドライバ挿入子を対応する取付部品に取り付ける場合に欠点とはならない。
取付部品の差し込み位置にある僅かな硬質粒子は、むしろドライバ挿入子に取付部品との良い適合性を与える。さらに、図１から突起正面22’における硬質粒子17の面密度もは溝底部分よりもの低いことが分かる。この突起正面22’における低い硬質粒子17の表面密度は、回さなければならないねじのスリット内での作業先端20と適合性を改善する。
金属半加工品をめっき媒体15中に適当に滞留させ作業先端に20に被覆が生成された後、ドラムはタンク１から吊上げられる。そこで清水による洗浄が行なわれる。続いて、ダイヤモンド層を被覆された金属半加工品は、表面を不動態化するため硬質光沢金めっき浴で金被覆が行なわれる。金被覆は図３において数字26で示されている。
開示されたすべての特徴は本発明に対し基本的なものである。従って、対応する／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示もまたすべて本出願の開示内に含まれるものであり、これらの書類の特徴が適用される目的もこの出願の請求事項に含まれるものである。
【図１】
0004094681.tif 000002
【図２】
0004094681.tif 000003
【図３】
0004094681.tif 000004
【図４】
0004094681.tif 000005
【図５】
0004094681.tif 000006