(57)【要約】【課題】アルミニウム系部品に下地としての樹脂を塗布しないで、外観性を高めることができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】図（ａ）に示すように、アルミニウム系部品３５は、溶湯鍛造法によって製造された溶湯鍛造品２８又２６と、この溶湯鍛造品２８又２６に被せたニッケルクロムめっき層３６と、からなる。このニッケルクロムめっき層３６は、（ｂ）に示すように溶湯鍛造品２８又２６に被せられ厚さが５〜１０μｍである半光沢ニッケルめっき層３１と、この半光沢ニッケルめっき層３１に被せられ厚さが５〜１０μｍである光沢ニッケルめっき層３３と、この光沢ニッケルめっき層３３に被せられ厚さが０．５〜３μｍであるクロムめっき層３７とからなる。【効果】本発明では、鋳造品ではなく溶湯鍛造品を採用した。溶湯鍛造品であれば、表面が平滑であって、下地樹脂層が省略でき、直接、めっき層を被せることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外面などに配置される外観部品としてのアルミニウム系部品において、
このアルミニウム系部品は、溶湯鍛造法によって製造された溶湯鍛造品と、この溶湯鍛造品に被せたニッケルクロムめっき層と、からなることを特徴とするアルミニウム系部品。
【請求項２】
前記ニッケルクロムめっき層は、前記溶湯鍛造品に被せられ厚さが５〜１０μｍである半光沢ニッケルめっき層と、この半光沢ニッケルめっき層に被せられ厚さが５〜１０μｍである光沢ニッケルめっき層と、この光沢ニッケルめっき層に被せられ厚さが０．５〜３μｍであるクロムめっき層とからなることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム系部品。
【請求項３】
車両の外面などに配置される外観部品としてのアルミニウム系部品の製造方法において、
上下が開口しているダイと、このダイの下の開口を塞ぐ下パンチと、この下パンチに対向して配置され前記ダイの上の開口へ進入する上パンチと、この上パンチを昇降させる第１シリンダユニットと、前記上パンチの一部を分割してなる部分パンチと、この部分パンチを昇降させる第２シリンダユニットとからなるプレス装置を準備する工程と、
前記下パンチが嵌められているダイに、アルミニウム合金の溶湯を供給する注湯工程と、
ダイの上の開口に、前記上パンチ及び部分パンチを一括して進入させ、前記溶湯を加圧する第１次加圧工程と、
前記第１シリンダユニットによる押圧力を増加して上パンチを更に進入させ、前記溶湯を更に加圧する第２次加圧工程と、
前記ダイから取出した溶湯鍛造品を成形する成形工程と、
この溶湯鍛造品にニッケルめっき層及びクロムめっき層を被せるめっき工程と、からなることを特徴とするアルミニウム系部品の製造方法。
【請求項４】
前記成形工程とめっき工程との間に、溶湯鍛造品の平均粗さが６μｍを超えないように、溶湯鍛造品の表面を研磨する研磨工程を加えることことを特徴とする請求項３記載のアルミニウム系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム系部品の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車のハンドルホルダ、乗用車のドアノブやエンブレムに、アルミニウム系部品が使用されることがある。この場合、アルミニウム系部品は、人目に晒される外観部品となり、美観性が求められる。
【０００３】
アルミニウム系部品の外観性を高める技術は、各種のものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】国際公開第００／０４３１５３号パンフレット（第２２頁）
【特許文献２】特開２００４−１７７３８公報（請求項１）
【０００４】
特許文献１の請求項１に記載された発明は、「金型に注入した軽金属材料の溶湯に射出プランジャから約５０メガパスカル超の鋳造圧を付与して鋳肌面における発生ピンホールを所定条件まで抑止された鋳物を成形する鋳造工程と、前記鋳肌面に研磨処理をほどこした研磨面の表面粗さが所定の値以下になるようにする研磨工程と、前記研磨後の研磨面に第一の樹脂塗装層を形成する塗装工程と、前記樹脂塗装層の表面に乾式メッキで金属または金属化合物の層を形成するメッキ工程と、を包含してなることを特徴とする軽金属鋳物の表面処理方法。」である。
【０００５】
すなわち、高圧鋳造法によりピンホールの大きさと数を十分に低減させる。次にバレルによる研磨を施して表面の粗さを小さくする。次に、樹脂を塗布する。続いて、メッキ処理を施す。この結果、光輝性に富む意匠面を有する軽金属鋳物製品が提供される。
【０００６】
しかし、樹脂を塗布する塗装工程が不可欠であるため、工程数が増加し、製品コストが嵩む傾向にある。
【０００７】
特許文献２は、請求項１に「表面に微少な凹凸が形成された自動車用軽合金製ホイールと、前記軽合金製ホイールの表面に形成された樹脂塗膜と、前記樹脂塗膜の上に形成されたクロムメッキ外観を有するチタン合金の薄膜と、前記薄膜の上に保護層として形成された透明樹脂保護膜とを有する表面が光輝化処理された自動車用軽合金製ホイールであって、・・・」と明示されているように、軽合金製ホイールの表面に樹脂塗膜を形成することを前提とした技術である。樹脂を塗布する塗装工程が不可欠であるため、工程数が増加し、製品コストが嵩む傾向にある。
【０００８】
すなわち、樹脂塗布を省くことができれば、工程数を削減することができ、製品コストを低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アルミニウム系部品に下地としての樹脂を塗布しないで、外観性を高めることができる技術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】
【００１０】
請求項１に係る発明は、車両の外面などに配置される外観部品としてのアルミニウム系部品において、このアルミニウム系部品は、溶湯鍛造法によって製造された溶湯鍛造品と、この溶湯鍛造品に被せたニッケルクロムめっき層と、からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明では、ニッケルクロムめっき層は、溶湯鍛造品に被せられ厚さが５〜１０μｍである半光沢ニッケルめっき層と、この半光沢ニッケルめっき層に被せられ厚さが５〜１０μｍである光沢ニッケルめっき層と、この光沢ニッケルめっき層に被せられ厚さが０．５〜３μｍであるクロムめっき層とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、車両の外面などに配置される外観部品としてのアルミニウム系部品の製造方法において、
上下が開口しているダイと、このダイの下の開口を塞ぐ下パンチと、この下パンチに対向して配置され前記ダイの上の開口へ進入する上パンチと、この上パンチを昇降させる第１シリンダユニットと、前記上パンチの一部を分割してなる部分パンチと、この部分パンチを昇降させる第２シリンダユニットとからなるプレス装置を準備する工程と、
前記下パンチが嵌められているダイに、アルミニウム合金の溶湯を供給する注湯工程と、
ダイの上の開口に、前記上パンチ及び部分パンチを一括して進入させ、前記溶湯を加圧する第１次加圧工程と、
前記第１シリンダユニットによる押圧力を増加して上パンチを更に進入させ、前記溶湯を更に加圧する第２次加圧工程と、
前記ダイから取出した溶湯鍛造品を成形する成形工程と、
この溶湯鍛造品にニッケルめっき層及びクロムめっき層を被せるめっき工程と、からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、成形工程とめっき工程との間に、溶湯鍛造品の平均粗さの上限が６μｍを超えないように、溶湯鍛造品の表面を研磨する研磨工程を加えることことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、鋳造品ではなく溶湯鍛造品を採用した。溶湯鍛造品であれば、表面が平滑であって、下地樹脂層が省略でき、直接、めっき層を被せることができる。
したがって、請求項１によれば、アルミニウム系部品に下地としての樹脂を塗布しないで、外観性を高めることができ、工数の低減を図ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、５〜１０μｍの半光沢ニッケルめっき層と、５〜１０μｍの光沢ニッケルめっき層と、０．５〜３μｍのクロムめっき層とを、この順で溶湯鍛造品に被せた。
５μｍ以上の半光沢ニッケルめっき層と、５μｍ以上の光沢ニッケルめっき層とを下地めっきにすることにより、十分な耐食性を維持させることができる。最大厚さを各々１０μｍに留めることで、ニッケルの消費を抑える。
合計１０μｍのニッケルめっき層が下地にあるため、表層のクロムめっき層は十分に薄くすることができ、０．５μｍの厚さであっても金属光沢色を発生させることができ、外観性が保たれる。最大厚さを３μｍに留めることで、クロムの消費を抑える。
【００１６】
請求項３に係る発明では、溶湯鍛造は、第１次加圧工程と第２次加圧工程の２段階で実施する。溶湯を強く加圧することで、溶湯鍛造品の緻密化を促すことができる。そして、第２次加圧工程では、上パンチから独立させた部分パンチのみを上へ移動可能にし、余剰の溶湯を部分パンチ側へ流入させることができるようにした。溶湯の注湯量にばらつきがあっても、このばらつきを部分パンチの上昇量で吸収させることができるため、溶湯鍛造品の仕上がり形状は良好になる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、得られた溶湯鍛造品に研磨を施し、平均粗さが６μｍを超えないようにした。平均粗さが６μｍ以下であれば、アルミニウム系部品の外観性をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明で使用するプレス装置の原理図であり、プレス装置１０は、上下が開口している筒状のダイ１１と、このダイ１１の下の開口を塞ぐ下パンチ１２と、この下パンチ１２に対向して配置される上パンチ１３と、この上パンチ１３を昇降させる第１シリンダユニット１４と、上パンチ１３の一部を分割してなる部分パンチ１５と、この部分パンチ１５を昇降させる第２シリンダユニット１６と、第１シリンダユニット１４及び第２シリンダユニット１６を一括して支持する昇降盤１７と、この昇降盤１７が振れないようにガイドする昇降ガイド１８と、昇降盤１７を昇降する第３シリンダユニット１９と、下パンチ１２を昇降させる第４シリンダユニット２１と、ダイ１１を支える基台２２とからなる。
【００１９】
上パンチ１３は中空円筒形状を呈し、この上パンチ１３を昇降させる第１シリンダユニット１４も中空円筒形状を呈する。部分パンチ１５は、上パンチ１３の中空部分に上下動移動可能に収納されている。第２シリンダユニット１６は第１シリンダユニット１４の中空部分に収納されている。
【００２０】
以上の構成からなるプレス装置１０を用いて実施する溶湯鍛造法を次に説明する。
図２は本発明で採用した溶湯鍛造法の説明図であり、（ａ）に示すように、下パンチ１２が嵌められているダイ１１にアルミニウム合金の溶湯２４を所定量供給する（矢印（１））。なお、アルミニウム合金は、ＪＩＳ  Ａ６０００系、ＪＩＳ  ＡＤＣ１２、ＪＩＳ  ＡＣ４ＣＨ相当が挙げられるが、格別に種類を限定するものではない。
【００２１】
そして、第３シリンダユニット１９を作動させて、昇降盤１７、第１シリンダユニット１４、第２シリンダユニット１６、上パンチ１３及び部分パンチ１５を一括して下げる。
【００２２】
すなわち、（ｂ）に示すように、ダイ１１の上の開口から、矢印（２）のように、上パンチ１３及び部分パンチ１５が進入し、溶湯２４を圧縮する。この際に、上パンチ１３の押圧力（溶湯表面に加える単位面積当たりの押力、以下同じ）と部分パンチ１５の押圧力とを同一にする。押圧力が同一であるため、上パンチ１３と部分パンチ１５は一緒に下がる。この下降動作を第１加圧工程と呼ぶ。
この第１加圧工程で溶湯２４を圧縮（加圧）すると、溶湯２４に含まれている微量のガス（特にＨ２ガス）が押し出され。すなわち、溶湯２４のガス抜きが達成できる。
【００２３】
次に、第２シリンダユニット１６の油圧は、そのままで、第１シリンダユニット１４の油圧を増圧する。すると、（ｃ）に示すように、上パンチ１３が、矢印（３）のように下降する。溶湯２４は強く圧縮されたため、逃げ場を求めて部分パンチ１５を押し上げる。
結果、部分パンチ１５は矢印（４）のように上昇する。上部パンチ１３の押圧力と部分パンチ１５の押圧力が均衡した時点で、矢印（３）、（４）の移動は停止する。この状態で凝固を待つ。
【００２４】
部分パンチ１５がバッファーの役割を果たすため、（ａ）で供給した溶湯２４の供給量にバラツキがあっても、支障なく加圧が実施できる。
（ｃ）において、溶湯２４が凝固したら、上パンチ１３及び部分パンチ１５を上げる。次に、第４シリンダユニット２１を前進動させて、下パンチ１２を上げる。すると、ダイ１１から溶湯鍛造品を払い出すことができる。
【００２５】
以上の説明した（ｂ）で溶湯２４を上パンチ１３及び部分パンチ１５で加圧するため、溶湯鍛造の第１段階が実施される。加えて、（ｃ）で溶湯２４は、下降する上パンチ１３と上昇する部分パンチ１５で鍛造され、より強く加圧され、第２段階の溶湯鍛造が実施される。強く加圧するため、溶湯２４の密度が高まり、表面（鋳肌）でのピンホールの発生を微少にすることができる。
すなわち、第１次加圧工程と第２次加圧工程とからなる２段階の溶湯鍛造により、ガス抜きが十分になされ、鋳肌の綺麗な溶湯鍛造品を得ることができる。
【００２６】
得られた溶湯鍛造品に施す、以降の処理について次図で説明する。
図３は本発明の成形工程からめっき工程までを説明する図であり、（ａ）に示すように、不要部分２５を切除して、（ｂ）に示す成形された溶湯鍛造品２６を得る。この溶湯鍛造品２６に、直接、めっきを施すことは差し支えないが、好ましくは（ｃ）に示すように、バフ２７や研磨ベルトにより研磨を実施する。この研磨で、溶湯鍛造品２６の表面は、平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定される、算術平均粗さ）で、６μｍ以下にする。すなわち、平均粗さＲａの最大値が６μｍになるように研磨する。
【００２７】
次に（ｄ）に示すように、研磨を施した溶湯鍛造品２８（又は、成形された溶湯鍛造品２６）を、半光沢ニッケル電気めっき装置２９に入れて下地めっき層を形成する。下地めっき層の厚さは通電時間を増減することで定めることができる。
（ｅ）に示すように、下地めっき層としての半光沢ニッケルめっき層３１が被せられた溶湯鍛造品２６又は２８を、光沢ニッケル電気めっき装置３２に入れて中間めっき層を形成する。中間めっき層の厚さは通電時間を増減することで定めることができる。
【００２８】
さらに（ｆ）に示すように、中間めっき層としての光沢ニッケルめっき層３３が被せられた溶湯鍛造品２６又は２８を、クロム電気めっき装置３４に入れて表面めっき層を形成する。表面めっき層の厚さは通電時間を増減することで定めることができる。
【００２９】
図４は本発明に係るアルミニウム系部品の断面図であり、（ａ）に示すように、アルミニウム系部品３５は、例えば、自動二輪車のハンドルを固定するハンドルホルダであって、溶湯鍛造法によって製造された溶湯鍛造品２８又２６と、この溶湯鍛造品２８又２６に被せたニッケルクロムめっき層３６とからなる。
【００３０】
このニッケルクロムめっき層３６は、（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、溶湯鍛造品２８又２６に被せられ厚さが５〜１０μｍである半光沢ニッケルめっき層３１と、この半光沢ニッケルめっき層３１に被せられ厚さが５〜１０μｍである光沢ニッケルめっき層３３と、この光沢ニッケルめっき層３３に被せられ厚さが０．５〜３μｍであるクロムめっき層３７とからなる。
【００３１】
ニッケルクロムめっき層３６では、クロムめっき層３７の下にニッケルめっき層３１、３３を置き、表層のクロムめっき層３７で美観性を高め、下のニッケルめっき層３１、３３で耐食性を維持する。耐食性が求められないクロムめっき層３７は薄くて差し支えないが、耐久性が求められるニッケルめっき層３１、３３の厚さは慎重に設定する必要がある。
そこで、ニッケルめっき層３１、３３の厚さを検討する。
【００３２】
図５は層の厚さの比と耐食性の相関を示すグラフであり、層の厚さの比は、層の厚さの比＝（半光沢ニッケルめっき層の厚さ／光沢ニッケルめっき層の厚さ）と定義する。そして、この比を変化させながら、耐食性を調べたところ、比が１．０で最も高い耐食性を得ることができた。そこで、半光沢ニッケルめっき層の厚さと光沢ニッケルめっき層の厚さとを、以下同一又はほぼ同一にする。
【００３３】
図６は層の厚さと外観性の相関を示すグラフであり、層の厚さの比は１．０に固定し、半光沢ニッケルめっき層の厚さと光沢ニッケルめっき層の厚さとを変化させながら、耐食性を調べた。これらの層の厚さが大きいほど外観性は良くなる。
そして、半光沢ニッケルめっき層の厚さが５μｍで光沢ニッケルめっき層の厚さが５μｍであれば、合格ラインを超えることができる見通しを得た。
【００３４】
しかし、半光沢ニッケルめっき層の厚さが１０μｍを超え、光沢ニッケルめっき層の厚さも１０μｍを超えると、曲線は寝てしまい、外観性が顕著に良くなることはなかった。
そこで、半光沢ニッケルめっき層の厚さと、光沢ニッケルめっき層の厚さとは、各々５μｍ〜１０μｍに設定することが望ましい。
【００３５】
次に、図３（ｃ）で施す研磨について検討する。
図７は溶湯鍛造品の表面粗さと外観性との相関を示すグラフであり、表面の平均粗さＲａが１μｍ〜７μｍの溶湯鍛造品を準備し、これらに、５μｍの半光沢ニッケルめっき層と、５μｍの光沢ニッケルめっき層と、０．５μｍのクロムめっき層を被せ、外観性を評価した。平均粗さＲａが小さいほど、外観性は良好になった。そして、Ｒａが６．０μｍ以下であれば、合格ラインを超える外観性が得られる見通しを得た。
【００３６】
そこで、溶湯鍛造品（図３（ｂ）、符号２６）の表面粗さが６．０μｍ又はそれ以下であれば研磨を施さないで、直接、めっきを施す。溶湯鍛造品（図３（ｂ）、符号２６）の表面粗さが６．０μｍを大幅に超えている場合には、研磨を施し、粗さを６．０μｍ以下にすることが望まれる。
【００３７】
尚、ニッケルクロムめっき層は、２層のニッケルめっき層と１層のクロムめっき層で説明したが、ニッケルめっき層は１層又は３層以上であってもよく、層の数は任意である。
また、溶湯鍛造法は、第１次加圧工程と第２次加圧工程とからなる２段階加圧が望ましいが、第１次加圧工程のみ又は第２次加圧工程のみからなる単段加圧であってもよい。又は、３段階以上の多段加圧であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、車両の外観部品であるアルミニウム系部品に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明で使用するプレス装置の原理図である。
【図２】本発明で採用した溶湯鍛造法の説明図である。
【図３】本発明の成形工程からめっき工程までを説明する図である。
【図４】本発明に係るアルミニウム系部品の断面図である。
【図５】層の厚さの比と耐食性の相関を示すグラフである。
【図６】層の厚さと外観性の相関を示すグラフである。
【図７】溶湯鍛造品の表面粗さと外観性との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０…プレス装置、１１…ダイ、１２…下パンチ、１３…上パンチ、１４…第１シリンダユニット、１５…部分パンチ、１６…第２シリンダユニット、２４…アルミニウム合金の溶湯、２６…成形された溶湯鍛造品、２８…研磨された溶湯鍛造品、３１…半光沢ニッケルめっき層、３３…光沢ニッケルめっき層、３５…アルミニウム系部品、３６…ニッケルクロムめっき層、３７…クロムめっき層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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