(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の工作物を軸受メタルでコーティングする方法であって、工作物をまず洗浄してから電気クロムめっき槽に浸けて、ビード構造状またはコラム構造状の表面をもつ硬度が少なくとも６００ＨＶの硬質クロム被覆を形成し、前記ビード構造状またはコラム構造状の表面が電気めっきで付与される層によって充填され平滑化される方法において、
電気めっきで付与される層が少なくとも銀からなる銀層であり、前記銀層の上に追加の層が付与され、前記追加の層が金属層であることを特徴とする工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項２】
銀層が酸化されていない純金属からなっていることを特徴とする請求項１に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項３】
銀層がグラファイト成分を有していることを特徴とする請求項１に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項４】
前記グラファイト成分が１０％から３０％であることを特徴とする請求項３に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項５】
銀層が、グラファイトを含んでいる電気めっき槽のなかで析出されることを特徴とする請求項３または４に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項６】
銀層が、それぞれビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム被覆の先端部を基準として、使用時における相手側部品との間に動流体潤滑隙間が形成される場合には少なくとも約０.０５μｍの厚さで析出され、使用時における相手側部品との間に動流体潤滑膜が形成されない場合には約３μｍから２５μｍの厚さで析出されることを特徴とする請求項１に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項７】
銀層が、それぞれビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム被覆の先端部を基準として、使用時における相手側部品との間の相対速度が高い場合には約０.１μｍから約３μｍの厚さで析出されることを特徴とする請求項６に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項８】
ビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム表面と、銀層との間にニッケル層が接着促進剤として付与されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項９】
ニッケル層が電気めっきで付与されることを特徴とする請求項８に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１０】
ニッケル層が約０.１μｍから１μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項８または９に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１１】
硬質クロム被覆が、ビード構造状またはコラム構造状の表面の先端部を基準として、少なくとも約１.５μｍの層厚を有していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１２】
硬質クロム被覆が、ビード構造状またはコラム構造状の表面の先端部を基準として、約２μｍから約８μｍの層厚を有していることを特徴とする請求項１１に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１３】
前記銀層の上に、クロム層が再度析出されことを特徴とする請求項１に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１４】
前記再度析出されたクロム層の上にさらに銀からなる層が析出されることを特徴とする請求項１３に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１５】
前記再度析出されたクロム層がビード構造状またはコラム構造状の表面をもつことを特徴とする請求項１３または１４に記載の工作物を軸受メタルでコーティングする方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法に基づいて処理された工作物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の工作物を軸受メタルでコーティングする方法であって、工作物をまず洗浄し、場合により活性化させてから電気クロムめっき槽に浸けて、ビード構造状またはコラム構造状の表面をもつ硬度が少なくとも６００ＨＶの硬質クロム被覆を形成する方法及び、この方法によって処理される工作物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法は、ドイツ特許第２５０２２８４号に記載されており、このことから、本発明はこのドイツ特許第２５０２２８４号に基づく方法を出発技術としている。この特許明細書には、硬度が最大約１５００ＨＶのビード構造状またはコラム構造状の表面をもつ、光沢のあるクロム被覆ないしメタルグレーのクロム被覆を得ることができるクロムめっき槽が記載されている。「Ｄｕｒａｌｌｏｙ」という商品名をもつこのようなクロム被覆は、均一な球状の表面構造が湿潤性を促進し、それによって安定した油膜の形成を促進するので、一方では耐磨耗性が高く、また他方では摺動特性が優れていることを特徴としている。
【０００３】
欧州公開特許公報ＥＰ−Ａ７６１８４４（特開平９−１０４９９５）により、硬質クロム被覆のビード構造状またはコラム構造状の表面を、電気めっきで付与された黒色クロムで充填して平滑化することが公知となっている。黒色クロムは、実際の適用時には、一種の慣らし運転で短時間のうちに圧縮されてビード構造に封入される。それにより、潤滑剤を使わなくても低い摩擦値で高い耐磨耗性を有する混合構造が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の技術内容を出発技術とする本発明の課題は、優れた摺動特性を維持しながら、長い耐用寿命で防食性が格別に優れていることを特徴とし、したがって特に化学産業での利用に適しているような、硬質クロム被覆の代替的なコーティング技術を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、金属の工作物を軸受メタルでコーティングする方法であって、工作物をまず洗浄し、場合によってはさらに活性化させてから電気クロムめっき槽に浸けて、ビード構造状またはコラム構造状の表面をもつ硬度が少なくとも６００ＨＶの硬質クロム被覆を形成し、前記ビード構造状またはコラム構造状の表面が電気めっきで付与される層によって充填され平滑化される方法において、この電気めっきで付与される層を少なくとも銀からなる銀層とし、前記銀層の上に追加の層が付与され、前記追加の層を金属層とすることによって解決される。
【０００６】
驚くべきことに、本来は軸受メタルではない銀は、ビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム下層との関連で、一方では非常に優れた摺動特性、特にエマージェンシー走行特性を有していることが判明した。また他方では銀は、おそらくその貴金属としての性質に基づいて、硬質クロム下層のためのいわば遮蔽層を形成してこれを腐食から守り、しかも化学的に攻撃性のある媒体からも守る。意外なことに、このような防食性は、慣らし運転の後に銀コーティングから浮上する島状の硬質クロムに対しても有効なので、本発明によるコーティングは、化学的な攻撃性にさらされる用途にも最高に適している。この点に関する本出願人の研究より、慣らし運転のときに銀層が潤滑剤から添加剤を受け取り、それによって、銀層が部分的に剥離して島状の硬質クロムが露出した後でも、島状の硬質クロムに対する防食をもたらす混合構造を形成するという結論が明らかに導かれる。
さらに、前記銀層の上に追加の層が付与され、前記追加の層を金属層とすることは、長い耐用寿命および／またはより優れた防食性がより長い耐用寿命および／またはより優れた防食性が必要とされる場合に、推奨に値する可能性がある。
【０００７】
すでにドイツ公開特許公報ＤＥ１９９２９０９０（特開２００１−４６９６４）より、ビード構造状またはコラム構造状の表面に、硫化モリブデンをベースとする被覆を付与し、それによって摺動特性を向上させることが公知になってはいるが、この公報からは、当業者が硫化モリブデン層を銀層で置き換えるという示唆を得ることはできない。その点を度外視するとしても、硫化モリブデン層は本発明による銀層の場合のように電気化学的に付与されるものではない。
【０００８】
析出されるべき銀層に関しては、この銀層が少なくとも主に酸化されていない純金属からなっていることが推奨される。しかしながら特殊な銀化合物を選択したり、あるいは銀を他の適当な材料と組み合わせることも、本発明の枠内に十分に属している。特に、銀層がたとえば１０から３０％のオーダーでグラファイト成分を有していると、低い静止摩擦係数を創出するのに好都合な場合がある。この場合、グラファイトはめっき槽に投入されて、銀とともに硬質クロム下層の上に析出される。
【０００９】
銀層の厚さは、工作物の後の利用条件に合わせるのが好ましい。互いに接して摺動する部品間の相対速度が高いとき、特にその際に動流体潤滑隙間が形成される場合には、ビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム被覆の先端部を基準として、銀層を約０.０５μｍから約３μｍの厚さで析出することが推奨される。逆に、わずかな相対速度しか生じない場合、たとえば動流体潤滑膜が形成されない往復運動をする旋回運動の場合には、同じくビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム被覆の先端部を基準として、約３μｍから２５μｍの厚さが推奨される。
【００１０】
本発明の好適実施形態では、銀層を硬質クロム表面に直接付与するのではなく、その間にニッケル層を接着促進剤として設けることが推奨される。このニッケル層は同じく電気めっきで付与することができる。次いで工作物を洗浄し、銀層を付与するためにめっき槽に浸ける。ニッケル層の厚さは約０．１μｍから約１μｍであるのが好都合である。
【００１１】
ビード構造状またはコラム構造状の表面の先端部を基準とする硬質クロム被覆の厚さは、少なくとも約１.５μｍ、好ましくは約２μｍから８μｍで選択するのが好都合である。
【００１２】
最後に、銀層の上に別の金属からなる追加の層を電気めっきで析出する場合、特に再びビード構造状またはコラム構造状の硬質クロム被覆の形態で、銀層の上にクロム層を再度析出することができ、場合によっては銀層を再度析出する。
【００１３】
本発明によるその他の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施例の説明により明らかになるだろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を付した実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。
最初の素材となるのは金属の工作物１であり、これをまず最高７０℃の熱で電解によって油を除去してから、５％の硫酸の酸洗い剤によって塩基性状態から酸性状態に移行させ、それによって後続の電気めっき処理のために活性化させる。次いでこの工作物を、４００〜５００ｇ／ｌの三酸化クロムと、２〜１４ｇ／ｌの硫酸ストロンチウムと、４〜２６ｇ／ｌの珪弗化カリウムと、２〜８ｇ／ｌの二クロム酸カリウムと、４〜５０ｇ／ｌの工業用２．２ジクロロマロン酸とを含んでいるクロムめっき槽に浸ける。この点に関して、およびその他の処理パラメータに関しては、すでに上に挙げたドイツ特許第２５０２２８４号を参照されたい。
【００１５】
一例を挙げるならば、作業温度が４５〜６０℃で、電流密度が４０〜５００Ａｍｐ／ｄｍ２であり、好ましくは作業温度が５３±２℃で、電流密度が５０〜２００Ａｍｐ／ｄｍ２である。
【００１６】
それによって工作物１は、層厚が少なくとも１.５μｍ、好ましくは約４から６μｍの硬質クロム被覆２を施される。浸液パラメータは、硬質クロム層の表面が、起伏の深さが少なくとも約１μｍ、好ましくは約１.５μｍから約５μｍである多少とも規則的なビード構造２ａが生じるように設定される。
【００１７】
この処理の後、工作物を洗浄してクロム浸液の残滓を取り除き、次いで第２の電気めっき槽に浸けて、ビード構造部の上に銀層３を析出させる。電解液としては、特にＨｅｒａｅｕｓ社のＳｃａｎｉａ（登録商標）が適している。浸液温度は室温程度であり、電流密度は０.０５〜０.８Ａｍｐ／ｄｍ２、電圧は０.３〜２.７ボルトである。
【００１８】
数分オーダーの処理時間の後、硬質クロム層の上に約０.５μｍから３０μｍの銀層３が形成される。この層厚は、硬質クロム層のビード構造部２ａが少なくとも充填されて平坦になり、好ましくは、図１に図示するようにある程度の覆いも施されるように選択される。この覆いは、銀の耐磨耗性が低いために、短い慣らし運転段階の後に剥離されてビード構造部の中へ圧縮され、それによって図２に示すような表面構造ができあがる。この表面構造は、多数の島状の硬質クロムを通り抜ける、つながり合った銀相を備えることを特徴としている。
【００１９】
銀層の付着性を向上させるために、銀層３を作り出す前に約０.１μｍから０.５μｍのニッケル層を、ビード構造部の上に電気めっきで析出させることができる。
【００２０】
コーティングの防食性に対して特別に高い要求が課せられる場合には、図３に示すように、複数の硬質クロム・ビード構造層２，２ａ，３からなる多層コーティングを生成することができ、この場合、一番外側の層として銀層３を使用するのが好都合ではあるが、これは必ずしも必要というわけではない。このような種類の多層コーティングは、絶対的に亀裂が生じないという利点を有する非常に薄いビード構造・硬質クロム層で作り出すことができる。防食性の不足は多層性によって補われる。
【００２１】
本発明に基づいてコーティングされた工作物は、転がり軸受、滑り軸受、直線案内部、キャリッジ支承部などのあらゆる軸受メタル用として適用されるものであり、あるいは動力装置部品、噛み合い部品、および摩擦で負荷されるその他の機械要素用としても適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬質クロム層と銀層を付与した後の工作物を示す断面図
【図２】工作物を慣らし運転した後の図１に対応する断面図
【図３】複数の硬質クロム層と銀層を備える工作物を示す断面図
【符号の説明】
１    工作物
２    硬質クロム被覆
２ａ  ビード構造（コラム構造）
３    銀層（電気めっきで付与される層）
【図１】
0004332319.tif 000002
【図２】
0004332319.tif 000003
【図３】
0004332319.tif 000004