(57)【要約】【課題】耐磨耗性が大幅に向上された接触部品を容易に得ること。【解決手段】複合メッキ１６０はニッケルメッキＮから露出するグラファイト粒子Ｇを有し、相手部品との摺動によってグラファイト粒子ＧがニッケルメッキＮの表面に沿って圧延されることにより、略層状のグラファイト露出部１６２が形成される。これにより、グラファイトの潤滑性が十分に発揮される。また、圧延によってグラファイト露出部１６２が皮膜部１６１に密着するため、略層状のグラファイト露出部１６２を長期に亘り維持できる。そのうえ、複合メッキ１６０は、メッキ浴にグラファイト粒子Ｇを混入してメッキ処理を行うだけで容易に製造可能である。以上により、オシドリおよびカンヌキなどにおける切替部や、ロータなどにおける摺動部の耐摩耗性を安価なコストで大幅に向上させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部品と接触して摺動する摺動部、または相手部品との接触状態が切り替わる切替部を有する接触部品であって、
前記摺動部または前記切替部には、金属メッキに少なくともグラファイト粒子が混入された複合メッキが形成される
ことを特徴とする接触部品。
【請求項２】
請求項１に記載の接触部品において、
前記複合メッキは、金属メッキ、および前記グラファイト粒子における前記金属メッキに埋設された部分を含む皮膜部と、前記グラファイト粒子における前記皮膜部から露出した部分を含むグラファイト露出部とを有し、
前記グラファイト露出部は、前記皮膜部に沿って圧延されている
ことを特徴とする接触部品。
【請求項３】
請求項１に記載の接触部品において、
前記複合メッキは、金属メッキ、および前記グラファイト粒子における前記金属メッキに埋設された部分を含む皮膜部と、前記グラファイト粒子における前記皮膜部から露出した部分を含むグラファイト露出部とを有し、
前記グラファイト露出部は、相手部品との接触時に前記皮膜部に沿って圧延される
ことを特徴とする接触部品。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の接触部品において、
前記グラファイト粒子の粒径は、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である
ことを特徴とする接触部品。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の接触部品において、
前記複合メッキの厚みは、０．１μｍ以上、１０μｍ以下である
ことを特徴とする接触部品。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の接触部品であって、
前記金属メッキに対する前記グラファイト粒子の含有量は、０．１質量％以上、５質量％以下である
ことを特徴とする接触部品。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の接触部品において、
前記複合メッキは、当該接触部品の体表面部全体または相手部品との接触部分に形成される
ことを特徴とする接触部品。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の接触部品において、
前記金属メッキは、ニッケルメッキである
ことを特徴とする接触部品。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の接触部品において、
前記複合メッキは、電気メッキ処理により形成される
ことを特徴とする接触部品。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の接触部品において、
前記複合メッキは、無電解メッキ処理により形成される
ことを特徴とする接触部品。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の接触部品において、
前記摺動部は、時計用輪列部品のホゾ、または時計用輪列部品のカナである
ことを特徴とする接触部品。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の接触部品において、
前記切替部は、バネ力によって加圧された状態で相手部品と接触する
ことを特徴とする接触部品。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の接触部品を備える
ことを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部、または切替部を有する接触部品、およびこれを備えた時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計には、相手部品と接触して摺動する摺動部を有する接触部品が使用されている（例えば、特許文献１）。前記摺動部としては、例えば、輪列を構成する歯車のカナやホゾなどがある。また、時計には、リュウズ等を操作する動作に応じて相手部品との接触状態が切り替わる切替部を有する接触部品が使用されている。前記切替部としては、例えば、針合わせ機構を構成し、互いに係合するオシドリおよびカンヌキなどがある。
このような摺動部や切替部には通常、動作精度および長期信頼性を確保するために注油が行われるが、長期に亘る使用や、低温環境下での使用によって油の劣化が進み、摩擦抵抗が増大する。また、切替部や、低速高トルクで回転する歯車のホゾなどでは、相手部品との点接触により部品の削れが発生し、その削れカスにより摩擦抵抗が増すこともある。
【０００３】
このような摩擦抵抗増大によって動作精度が低下したり、電池寿命が短くなるなどのおそれがあるため、例えば、特許文献１のように、化成処理膜と、化成処理膜を被覆して潤滑性を発揮する塗膜とを摺動部に設けることが提案されている。この塗膜は、固体潤滑粒子、バインダー、および防錆剤を含んで構成される。特許文献１には、固体潤滑粒子としては、フッ素系樹脂粒子、フッ化黒鉛、および窒化ホウ素が示され、バインダーとしては有機樹脂が示され、防錆剤としては、顔料が示されている。ここで、化成処理膜は、固体潤滑膜と部品表面との密着性を高めるために設けられ、リン酸亜鉛被膜、リン酸マンガン被膜、またはリン酸鉄被膜とされる。
なお、特許文献１では、時計部品の外観を良好にするため、時計部品全体を一旦ニッケルメッキにより被覆した後、摺動部のみ磨いてニッケルメッキを削り落とし、部品素地が露出した部分に化成処理膜および塗膜を形成する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような樹脂材料を含む塗膜は耐久性が低いため、長期間の使用では削れてしまう。また、特許文献１のような樹脂材料を含む塗膜は剥離し易い性質を有するため、化成処理膜によって密着性が高められてはいるものの、長期間の使用では剥がれてしまう。つまり、長期に亘って塗膜を潤滑性が作用する状態に維持することは難しい。このため、結局は、定期的な分解洗浄と注油を行って部品の磨耗を防止する必要がある。
以上に加えて、特許文献１では、部品表面に化成処理膜と塗膜との両方をそれぞれ形成する必要があるため、製造工程が複雑となり、コスト高となる。
【０００６】
本発明の目的は、耐磨耗性が大幅に向上された接触部品およびこれを備えた時計を容易に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の発明者は、無電解ニッケルメッキと熱処理とによって高硬度の皮膜を接触部品に形成することなどを含め、前記課題に基づいて鋭意研究した。その結果、グラファイト粒子を混入した金属メッキ処理を行うことによって耐磨耗性が大幅に向上された皮膜を接触部品に容易に形成できるとの知見が得られた。
【０００８】
すなわち、本発明の接触部品は、相手部品と接触して摺動する摺動部、または相手部品との接触状態が切り替わる切替部を有する接触部品であって、前記摺動部または前記切替部には、金属メッキに少なくともグラファイト粒子が混入された複合メッキが形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、摺動部や切替部における相手部品との接触面にグラファイト粒子が露出するため、グラファイトの優れた潤滑性が得られるとともに、部品同士の接触によってグラファイト粒子が変形して摺動部または切替部における接触面に付着するため、グラファイトの潤滑性を長期に亘って発揮させることができる。これにより、樹脂塗膜や単に高硬度な皮膜を形成した場合には得られない高い耐磨耗性を実現できる。
また、本発明では、メッキ浴にグラファイト粒子を混入してメッキ処理を行うだけでよく、複雑な製造工程は不要となる。
以上により、接触部品の耐摩耗性を安価なコストで大幅に向上させることができる。
【００１０】
なお、複合メッキの皮膜表面においてグラファイト粒子以外の部分には金属メッキが露出する。このため、接触部品の全体に複合メッキを形成しても、摺動部および切替部以外の部分における装飾性は損われない。
【００１１】
ここで、本発明では、耐摩耗性に非常に優れることにより、注油は必須ではない。但し、注油をすれば、耐摩耗性をより一層向上させることができる。注油を行う場合、皮膜表面にグラファイト粒子が露出することで油が流れにくくなるので、分解洗浄および注油の回数を減らすことができる。
【００１２】
本発明の接触部品において、前記複合メッキは、金属メッキ、および前記グラファイト粒子における前記金属メッキに埋設された部分を含む皮膜部と、前記グラファイト粒子における前記皮膜部から露出した部分を含むグラファイト露出部とを有し、前記グラファイト露出部は、前記皮膜部に沿って圧延されていることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、グラファイト露出部が圧延されて略層状となり、このような略層状のグラファイト露出部を介して部品同士が滑り接触状態で摺動するため、グラファイトの潤滑性が十分に作用する。これによって耐摩耗性をより向上させることができる。また、グラファイト露出部が圧延によって皮膜部に密着するため、グラファイト粒子が削れにくく、グラファイト露出部を略層状の状態に長期に亘って維持できる。
そのうえ、皮膜部の表面に、部品の基材表面の凹凸などに起因する微細な凹凸がある場合に、圧延されたグラファイト粒子がこの凹凸を埋めるので、接触面が平滑化される。この点でも、耐摩耗性を向上させることができる。
なお、以下では、略層状のグラファイト露出部をグラファイト層ということがある。
【００１４】
本発明の接触部品において、前記複合メッキは、金属メッキ、および前記グラファイト粒子における前記金属メッキに埋設された部分を含む皮膜部と、前記グラファイト粒子における前記皮膜部から露出した部分を含むグラファイト露出部とを有し、前記グラファイト露出部は、相手部品との接触時に前記皮膜部に沿って圧延されることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、相手部品との接触時にグラファイト露出部が圧延されることにより、前記発明と同様の効果が得られる。本発明の通り、グラファイト露出部は相手部品との接触時に圧延されるため、接触部品の使用前に予めグラファイト露出部を圧延する工程は不要となる。
【００１６】
本発明の接触部品において、前記グラファイト粒子の粒径は、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、前記粒径により、相手部品との接触時に複数のグラファイト粒子が連続的となったグラファイト層をより確実に形成することが可能となる。
ここで、粒径が１００ｎｍ未満の場合には、相手部品との接触時にグラファイト粒子が削れて転がり接触状態となり易いので、グラファイトの潤滑性が十分に発揮される滑り接触の場合ほどの耐摩耗性は得られない。一方、粒径が５００ｎｍ超の場合には、耐摩耗性を向上させることは可能であるが、グラファイトの使用量に見合うだけの耐磨耗性を得ることはできない。従って、グラファイトの粒径は１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下が好適である。
また、前記粒径によって分散性が良好となるため、メッキ処理時における金属メッキへのグラファイト粒子の取り込み量、すなわち金属メッキに対するグラファイトの含有量が多くなる。これによって複合メッキの皮膜表面に露出するグラファイトの量が増え、潤滑性が向上する。すなわち、グラファイト粒子が削れずにグラファイト層が形成されることと、良好な分散性による含有量増加とによって、耐摩耗性をより一層向上させることができる。
【００１８】
本発明の接触部品において、前記複合メッキの厚みは、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、複合メッキの厚みが薄いことにより、複合メッキの厚みのばらつきが小さくなるので、精密部品に必要な寸法精度を確保できる。
ここで、複合メッキの厚みが０．１μｍ未満の場合には、金属メッキにグラファイト粒子が十分に取り込まれないため、耐摩耗性の向上に繋げることが難しい。
一方、複合メッキの厚みが１０μｍを超える場合には、厚みのばらつきが大きくなるため、精密部品に必要な寸法精度を維持することが難しくなるうえ、グラファイト粒子の取り込み量に見合うだけの耐摩耗性が得られず、摩擦低減効果が飽和する。従って、複合メッキの厚みは、０．１μｍ以上、１０μｍ以下が好適である。
【００２０】
ここで、複合メッキの厚みとは、複合メッキ全体の厚みであり、金属メッキの表面からグラファイト粒子が突出している場合には、金属メッキの膜厚と、金属メッキ表面からのグラファイト粒子の突出寸法とを足した寸法をいう。なお、金属メッキの表面に沿ってグラファイト層が形成されている場合には、金属メッキの膜厚と、グラファイト層の厚さとを足した寸法が複合メッキの厚みとなる。以下では、このような複合メッキの厚みを複合メッキの膜厚ということがある。
【００２１】
本発明の接触部品において、前記金属メッキに対する前記グラファイト粒子の含有量は、０．１質量％以上、５質量％以下であることが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、グラファイト粒子の含有量が多いことにより、十分な潤滑性を有する複合メッキを薄い膜厚で形成することが可能となる。
ここで、グラファイトの含有量が０．１質量％未満の場合には、複合メッキの皮膜表面に露出するグラファイト量が少ないため、耐磨耗性の向上に繋げることが難しい。一方、グラファイトの含有量が５質量％を超える場合には、分散剤の含有量も増えメッキ付き不良やメッキ割れが生じ易いうえ、摩擦低減効果が飽和する。従って、金属メッキに対するグラファイトの含有量は、０．１質量％以上、５質量％以下が好適である。
【００２３】
本発明の接触部品において、前記複合メッキは、当該接触部品の体表面部全体または相手部品との接触部分に形成されることが好ましい。
【００２４】
前述したように、複合メッキの皮膜表面においてグラファイト粒子以外の部分には金属メッキが露出するため、接触部品の全体に複合メッキを形成しても装飾性は損われない。このため、接触部品全体に複合メッキ皮膜を形成することにより、摺動部や切替部などの相手部品との接触部分以外の部分に別途メッキ仕上げなどをすることなく、外観が良好でかつ耐磨耗性に優れた接触部品が簡単に得られる。
また、複合メッキが相手部品との接触部分のみに形成された場合には、グラファイトや分散剤の使用量を節約できる。
【００２５】
本発明の接触部品において、前記金属メッキは、ニッケルメッキであることが好ましい。
【００２６】
この発明によれば、ニッケルとグラファイトとの組み合わせにより、耐摩耗性に優れるだけでなく、防錆性が大きく、かつ外観が良好な複合メッキを形成することができる。
【００２７】
本発明の接触部品において、前記複合メッキは、電気メッキ処理により形成されることが好ましい。
【００２８】
この発明によれば、電気メッキ処理によって金属メッキの表面が平滑となり、金属メッキ皮膜の潤滑性が向上するので、耐摩耗性をより向上させることができる。
【００２９】
本発明の接触部品において、前記複合メッキは、無電解メッキ処理により形成されることが好ましい。
【００３０】
この発明によれば、無電解メッキ処理後に熱処理などを行うことにより、電気メッキ処理と比べて硬い金属メッキ皮膜を形成できるので、耐摩耗性を向上させることができる。また、無電解メッキにより、接触部品の凹凸部や曲率が大きい部分にも均一な厚みの皮膜を形成し易くなるため、高い耐摩耗性が安定的に得られる。
【００３１】
本発明の接触部品において、前記摺動部は、時計用輪列部品のホゾ、または時計用輪列部品のカナであることが好ましい。
【００３２】
この発明によれば、高速や高トルクでの回転によって磨耗し易いホゾやカナに前記複合メッキが形成されることにより、耐磨耗性向上の本発明の意義を大きくできる。
【００３３】
本発明の接触部品において、前記切替部は、バネ力によって加圧された状態で相手部品と接触することが好ましい。
この発明によれば、加圧された状態で接触状態が切り替わるため、大きな負荷が掛かって磨耗し易い切替部に前記複合メッキが形成されることにより、耐磨耗性向上の本発明の意義を大きくできる。
【００３４】
本発明の時計は、前述した接触部品を備えることを特徴とする。
この発明によれば、前述した接触部品を備えるため、前述の作用および効果と同様の作用および効果を享受できる。
【発明の効果】
【００３５】
以上の本発明によれば、複雑な工程を必要とすることなく、耐磨耗性が大幅に向上された接触部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。〔第１実施形態〕
第１実施形態は発電機を備えた電子時計であり、本実施形態では、摺動部を有する接触部品として、発電機が有するロータを示す。
【００３７】
［１．電子時計の構成］
図１は、本実施形態に係る腕時計のムーブメント１０の平面図であり、図２は、ムーブメント１０の断面図である。
ムーブメント１０は、回転錘１１と、回転錘１１の回転を増速して伝達する増速輪列１１１と、回転錘１１の回転力によって発電する発電機１２と、発電機１２により発生した電力を蓄える二次電池１３と、発電機１２により発生した電力または二次電池１３の電力によって駆動される回路基板１４と、時針や分針などの指針を駆動する図示しないステップモータ等とを備える。
【００３８】
回転錘１１は、回転中心と重心とが偏心した略半円形の部材であり、ボールベアリング１１０Ａ（図２）を介して地板１００に回転可能に支持される。
増速輪列１１１は、回転錘１１に固定された歯車１１２と、この歯車１１２に噛合する中間歯車１１３と、この中間歯車１１３に噛合するロータカナ１１４とを有する。
【００３９】
発電機１２は、摺動部を有する接触部品としてのロータ１２１と、ステータ１２２と、コイル１２３とを備えており、ロータ１２１にはロータカナ１１４が固定されている。回転錘１１の回転運動が歯車１１２、中間歯車１１３、およびロータカナ１１４を介して増速され、ロータ１２１が高速で回転する。
【００４０】
回路基板１４は、水晶振動子１４１、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）１４２等を有する。制御用ＩＣ１４２は、水晶振動子１４１の基準クロックを分周する分周回路、基準クロックをカウントして時刻を計時する計時回路、および計時回路からの信号に基づいてステップモータを制御する制御回路などを有する。
【００４１】
［２．摺動部を有するロータの構成］
ロータ１２１は、図２に示すように、地板１００と輪列受１０１との間に軸支されており、下ホゾ１２４と上ホゾ１２５とを有する。
図３は、ロータ１２１の下部を示す。ロータ１２１の下ホゾ１２４は、中央にホゾ穴１５０Ａが形成されたルビー等の受石１５０に挿入される。
ここで、ロータ１２１において受石１５０との接触部分、および受石１５１（図２）との接触部分が摺動部であり、ロータ１２１における少なくともこれらの摺動部を含む部分に、複合メッキ１６０が形成される。本実施形態に示す複合メッキ１６０はロータ１２１の体表面全体に形成されるが、摺動部のみに複合メッキ１６０が形成されていてもよい。
【００４２】
［３．複合メッキの構成］
図４は、図３の要部拡大模式図である。複合メッキ１６０は、金属メッキとしてのニッケルメッキＮに、グラファイト粒子Ｇが混入されることで形成される。複合メッキにおける金属メッキは、本実施形態では防錆のためにニッケルメッキであるが、亜鉛メッキや、その他の金属メッキ、合金メッキ等であってもよい。
なお、図４や、後述する図５では、構造を理解し易くするために、ニッケルメッキＮの膜厚に対してグラファイト粒子Ｇの大きさを誇張して大きく示している。
なお、図４は、ロータ１２１が相手部品としての受石１５０に対して未だ摺動していない状態を示す。
【００４３】
本実施形態の複合メッキ１６０は、グラファイト粒子Ｇが混入された電気ニッケルメッキ浴にロータ１２１を浸漬し、ロータ１２１を陰極として電圧を印加する電気メッキ処理により形成される。ロータ１２１の体表面には、電気分解によってニッケルとグラファイトとが共析する。なお、本実施形態では、ポリアクリル酸等の分散剤をメッキ浴に混入することによって、グラファイト粒子Ｇをメッキ浴に分散させる。メッキ浴中で、ロータ１２１の体表面近傍のグラファイト粒子Ｇは、ロータ１２１の体表面に析出するニッケルに引っ張られるようにしてニッケルメッキＮ内に取り込まれていき、ニッケルメッキＮ中に略均一に分散する。
【００４４】
グラファイト粒子Ｇはそれぞれ、その全部または一部分がニッケルメッキＮに埋設される。すなわち、ニッケルメッキＮの表面近傍に位置するグラファイト粒子Ｇは、その一部がニッケルメッキＮに埋設され、残りの部分がニッケルメッキＮから露出する。
【００４５】
ここで、グラファイト粒子Ｇの粒径は、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましい粒径は、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下である。グラファイト粒子Ｇの粒径がこのように大きいため、グラファイト粒子Ｇの分散性が良好であり、膜厚が薄い場合でも、グラファイト粒子ＧのニッケルメッキＮへの取り込み量を確保し易い。ただし、グラファイト粒子Ｇの粒径が５００ｎｍを超えると、むしろ分散性を阻害するおそれがある。
このため、複合メッキ１６０は、膜厚が０．１μｍ以上、１０μｍ以下となるような成膜条件で形成され、その結果、ニッケルメッキＮに対するグラファイト粒子Ｇの含有量は、０．１質量％以上、５質量％以下となる。
【００４６】
以上により、複合メッキ１６０は、ニッケルメッキＮ、およびグラファイト粒子ＧにおけるニッケルメッキＮに埋設された部分を含む皮膜部１６１と、グラファイト粒子ＧにおいてニッケルメッキＮに埋設されずに皮膜部１６１から露出した部分を含むグラファイト露出部１６２とを有する。このような複合メッキ１６０の膜厚は、皮膜部１６１の膜厚とグラファイト露出部１６２の厚みとを足した厚みであり、当該厚みは、０．１μｍ以上、１０μｍ以下である。
【００４７】
図５は、ロータ１２１と受石１５０とが摺動した後における複合メッキ１６０の状態を示す模式図である。
グラファイト露出部１６２は、受石１５０との摩擦摺動により、皮膜部１６１に沿って圧延される。このように圧延されることでグラファイト粒子Ｇが連続的となるため、グラファイト露出部１６２は略層状となる。このような略層状のグラファイト露出部１６２を介して、ロータ１２１と受石１５０とが滑り接触状態で摺動するため、グラファイトの優れた潤滑性が十分に作用する。
また、圧延によってグラファイト粒子ＧがニッケルメッキＮに密着するため、グラファイト層（略層状のグラファイト露出部１６２）が長期に亘り維持される。
【００４８】
ここで、ニッケルメッキＮの表面に、ロータ１２１の基材表面の凹凸などに起因する微細な凹凸がある場合、圧延されたグラファイト粒子Ｇがこの凹凸を埋める。これにより、ロータ１２１の受石１５０との接触面が平滑化されるので、潤滑性が向上する。
なお、グラファイト粒子Ｇの圧延後の状態において、ニッケルメッキＮの全体がグラファイト粒子Ｇによって被覆されていなくてもよく、グラファイト粒子Ｇとグラファイト粒子Ｇとの間からニッケルメッキＮが見えていてもよい。
【００４９】
［４．磨耗試験］
図６は、複合メッキ１６０に関する磨耗試験の結果を示す。本試験では、ボールオンプレート往復揺動式の摩擦摩耗試験機により、次に示す試料１〜４について、鋼板とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）球との摩擦係数を測定した。ここでは、鋼板（高炭素鋼材、Ｈｖ硬さ７００、表面粗さ（Ｒａ）５ｎｍ）と、アルミナ球（Ｈｖ硬さ１５００）とを用いる。また、本試験では、グラファイト粒子の粒径を約２００ｎｍとした。
【００５０】
試料１：膜厚１μｍの複合メッキが形成された鋼板
試料２：膜厚５μｍの複合メッキが形成された鋼板
（比較用）試料３：メッキなしの鋼板
（比較用）試料４：膜厚５μｍの電気ニッケルメッキのみが形成された鋼板
なお、試料３、４は本実施形態との比較用に使用した。試料３のメッキ皮膜には、グラファイト粒子が含まれていない。
【００５１】
本試験の試験条件は、荷重：１００ｇ（９０ｋｇ／ｍｍ２）、ストローク：２Ｈｚ（０．５秒／回）、ストローク長さ：１０ｍｍ、トータル時間：１４００秒である。本試験は、ロータ１２１と受石１５０との摺動に換算すれば、数ヶ月間の耐久性試験に相当する。
なお、鋼板とアルミナ球との接触面には注油しない。
【００５２】
ここで、試料３（メッキなしの鋼板）を使用した場合の摩擦係数は、０．６３〜０．８０程度と大きく、かつ変動が大きいため安定しない。また、試料４（電気ニッケルメッキのみ）については、特に試験初期での摩擦係数の変動が大き過ぎる。この試料４の摩擦係数は、試験中期には０．３５前後と小さいものの、試験初期から試験終期までの全体に亘って変動が大きい。
【００５３】
一方、試料１（膜厚１μｍの複合メッキ）については、試料３、４と比較して試験初期から試験終期まで摩擦係数が安定しており、かつ摩擦係数が０．２５〜０．３８程度と小さい。また、試料２（膜厚５μｍの複合メッキ）については、摩擦係数が試料１よりもさらに安定しており、かつ摩擦係数が０．２５〜０．３０程度と小さい。
なお、複合メッキの膜厚を１０μｍ超とした場合、膜厚のばらつきが大きくなるので、接触部品として必要な寸法精度を確保することが難しい。また、複合メッキの膜厚を１０μｍ超としてグラファイトの含有量を増加させても、摩擦係数が大幅に減少することはなく、そのグラファイトの含有量に見合うだけの摩擦低減効果が得られない。つまり、摩擦低減が飽和状態となる。
以上により、複合メッキの膜厚は、耐摩耗性の向上に寄与するグラファイト取り込み量を実現可能な０．１μｍ以上で、かつ１０μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
図７に、複合メッキの膜厚、電流密度、グラファイト含有量、メッキ浴の液温のそれぞれに応じた複合メッキの良、不良を示した。この図７に示すように、複合メッキの膜厚は、グラファイトをニッケルメッキに十分に取り込むために厚い方が良い。但し、前述したように膜厚を大幅に増加させると膜厚のばらつきが大きくなり、そのうえ摩擦係数の低減が飽和状態となるので、１０μｍを上限とするのが良い。
一方、メッキ焼けを防止するため、電流密度は低い方が良い。具体的に、０．１Ａ／ｄｍ２以上、３０Ａ／ｄｍ２以下が好ましい。
また、グラファイト含有量が多いほど、皮膜部から露出するグラファイト量も多くなって潤滑性が向上するので良い。但し、前述したように摩擦係数の低減が飽和し、かつ分散剤の必要量が増えてメッキ不良となりやすいため、ニッケルメッキに対するグラファイトの含有量は、耐摩耗性の向上に寄与する０．１質量％以上で、かつ５質量％以下であることが好ましい。
そして、メッキ浴の液温は、分散剤を変質させないように低い方が良く、１０℃以上、４０℃以下が好ましい。
【００５５】
次に、グラファイトの粒径によるグラファイト層の状態の違いを示す。
図８は、上記と同様の摩擦磨耗試験を行った後における試料２の摩擦痕の４０倍拡大写真を示す。前述したように、試料１のグラファイト粒径は約２００ｎｍであり、複合メッキの膜厚は５μｍである。この図８に示すように、アルミナ球と摺動した部分でグラファイト粒子が圧延されることにより、黒っぽく筋状に見えるグラファイト層（略層状のグラファイト露出部）１６２が形成されている。このグラファイト層１６２はニッケルメッキＮに密着しており、削れカスが無い。このため、相手部品との摺動状態が滑り接触となり、グラファイトの潤滑作用が十分に発揮される。
なお、アルミナ球が摺動した部分以外では、グラファイト粒子Ｇが皮膜部１６１から部分的に露出するため、ニッケルメッキの装飾性が維持される。
【００５６】
一方、図９は、図８との比較例として、粒径２０ｎｍのグラファイト粒子を含む複合メッキ（膜厚は５μｍ）が形成された前記鋼板について、上記と同様の摩擦磨耗試験を行った後における摩擦痕の４０倍拡大写真を示す。この図９に示すように、アルミナ球が摺動した部分でグラファイト粒子は削れる。本例の複合メッキでは、粒径が小さいためグラファイトが圧延されにくく、グラファイト層が確実に形成されるとは言い難い。本例の場合、グラファイト粒子の削れカスがコロ状となるので、相手部品との摺動状態が転がり接触となり、グラファイトの潤滑作用が十分には発揮されない。このため、図８のような滑り接触の場合ほどには耐摩耗性を向上させることができない。
以上から、グラファイト層が確実に形成される程度にグラファイトの粒径が大きい場合に、耐摩耗性を大幅に向上させることができる。グラファイトの粒径は、分散し易さなどを考慮すると、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下が好適である。
ここで試料２について、メッキ後および摩擦摩耗試験後の表面の拡大写真（１０００倍）を図１０および図１１に示す。図１０より、メッキ後の表面には、グラファイト粒子Ｇが分散しており、さらにその一部が皮膜部から露出して存在していることもわかる。また、図１１より、前記した摩擦摩耗試験を行った後には、グラファイト粒子Ｇがつぶされて引き延ばされ、試料表面全体に広がっていることがわかる。
また、図１２の左側には、前記した摩擦摩耗試験後の試料２の表面について、摩耗部分（摩耗痕）とそれ以外の部分とがわかるように撮影した写真を示す。そして、摩耗痕の方向と垂直方向に表面粗さを測定した結果を、図１２の右側に示す。摩擦摩耗試験により、試料２の表面に突き出たグラファイト粒子Ｇがつぶされて引き延ばされ、表面が滑らかになっていることが理解できる。ここで磨耗痕部のＲａは０．０６μｍであり、磨耗痕部以外のＲａは０．１７μｍであった（レーザーテック株式会社製  広視野コンフォーカル顕微鏡  ＨＤ１００Ｄ型使用）。
【００５７】
［５．実施形態の効果］
本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）ロータ１２１に形成された複合メッキ１６０はニッケルメッキＮから露出するグラファイト粒子Ｇを有し、ロータ１２１と受石１５０との摺動によってグラファイト粒子ＧがニッケルメッキＮの表面に沿って圧延されることにより、略層状のグラファイト露出部１６２が形成されるので、グラファイトの潤滑性が滑り接触状態下で十分に発揮される。
また、圧延によってグラファイト露出部１６２が皮膜部１６１に密着するため、略層状のグラファイト露出部１６２を長期に亘り維持できる。
そのうえ、複合メッキ１６０は、メッキ浴にグラファイト粒子Ｇを混入して電気メッキ処理を行うだけで容易に製造可能である。以上から、高速摺動することで特に磨耗し易いロータ１２１の耐摩耗性を安価なコストで大幅に向上させることができる。
【００５８】
（２）グラファイト粒子Ｇの粒径が１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることにより、相手部品との摺動時にグラファイト粒子Ｇが削れずに圧延されるので、複数のグラファイト粒子Ｇが連続的となった略層状のグラファイト露出部１６２をより確実に形成することが可能となる。また、前記粒径によって分散性が良好となるため、ニッケルメッキＮへのグラファイト粒子Ｇの取り込み量を多く、つまりグラファイトの含有量を多くできる。これによりグラファイト露出部１６２のグラファイト粒子Ｇの量も増え、潤滑性が向上する。すなわち、グラファイト粒子Ｇが削れずに圧延されることと、良好な分散性による含有量増加とによって、耐摩耗性をより一層向上させることができる。
【００５９】
（３）上述のようにグラファイト粒子Ｇの粒径が大きいことにより、グラファイト粒子Ｇの取り込み量が多くなるため、複合メッキ１６０の厚みを０．１μｍ以上、１０μｍ以下にまで薄くできる。これによって複合メッキ１６０の膜厚のばらつきが小さくなるので、時計部品に必要な寸法精度を確保できる。
【００６０】
（４）上述のようにグラファイト粒子Ｇの粒径が大きいことにより、グラファイト粒子ＧのニッケルメッキＮに対する含有量が０．１質量％以上、５質量％以下のように多くなるので、潤滑性を向上させることができる。
【００６１】
（５）下ホゾ１２４および上ホゾ１２５だけでなく、ロータ１２１の体表面全体に複合メッキ１６０が形成されることにより、耐磨耗性に優れ、かつニッケルメッキＮが美しいロータ１２１が簡単に得られる。すなわち、ロータ１２１に装飾性を与えるために、ホゾ部以外の部分に別途メッキ仕上げをしたり、全体を一旦複合メッキにより被覆した後、ホゾ部以外のメッキを剥がして仕上げを行うことなどが不要となる。
【００６２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図１３〜図１５を参照して説明する。本実施形態では、複合メッキが形成された接触部品として、切替部を有するオシドリおよびカンヌキを示す。
【００６３】
図１３および図１４は、機械時計、電子時計、および電子制御式時計などに組み込まれる針合わせ機構２０を示す。なお、図１３および図１４は、時計の風防ガラス側から見た状態を示す。
針合わせ機構２０は、リュウズ２１と、巻真２２と、巻真２２を操作する動作に応じて互いの接触状態が切り替わるオシドリ２３およびカンヌキ２４と、巻真２２に角穴で挿通されたツヅミ車２５と、図示しない日の裏車に噛合する小鉄車２６とを有する。なお、キチ車２７は、それぞれゼンマイを有する機械時計および電子制御式機械時計の場合に設けられていればよく、ツヅミ車２５がキチ車２７に噛合する図１３の状態で巻真２２を回すことにより、ゼンマイが巻上げられる。
ここで、図１３は、巻真２２がムーブメントの内側に向かって押し込まれた状態を示し、図１４は、巻真２２がムーブメントの外側に引き出された状態を示す。
【００６４】
オシドリ２３は、地板に立設されたオシドリピン２３１に回動可能に設けられ、巻真２２の小径部に係合する。このオシドリ２３は、巻真２２を軸方向に沿って押し引き操作することによって回動する。
【００６５】
カンヌキ２４は、地板に立設されたピン２４１に回動可能に設けられ、ツヅミ車２５の小径部に係合する。このカンヌキ２４は、図示しないカンヌキ押さえのバネ力によって図１３の時計回り方向に付勢されており、オシドリ２３の側面部に接触する。図１３では、カンヌキ２４に係合されたツヅミ車２５が小鉄車２６から離間するが、図１４のように巻真２２を引き出すと、オシドリ２３が回動してカンヌキ２４をカンヌキ押さえのバネ力に抗して押すため、ツヅミ車２５が小鉄車２６に噛合する。この状態で巻真２２を回すと、オシドリ２３、カンヌキ２４、ツヅミ車２５、小鉄車２６、そして図示を省略した日の裏車、筒車、および番車が順次回転するため、針合わせ（表示時刻の修正）が可能となる。
【００６６】
ここで、カンヌキ２４とオシドリ２３との接触状態は、図１３の状態と、図１４の状態とに切り替わり、オシドリ２３の側面部とカンヌキ２４の側面部とがそれぞれ、切替部である。これらオシドリ２３の側面部とカンヌキ２４の側面部とは、図１３および図１４のそれぞれの状態において、図示しないカンヌキ押さえのバネ力によって加圧された状態で接触する。この加圧接触によってオシドリ２３の回動位置が決まるため、巻真２２が内側に押し込まれた状態、あるいは外側に引き出された状態のいずれかに維持される。
【００６７】
図１５は、図１３のXV−XV線断面図である。上述のようなオシドリ２３およびカンヌキ２４は、接触状態が切り替わる際に大きな負荷が掛かって磨耗し易い。このようなオシドリ２３およびカンヌキ２４のそれぞれの体表面全体には、第１実施形態と同様の複合メッキ１６０が形成される。但し、複合メッキ１６０は、オシドリ２３およびカンヌキ２４のそれぞれの側面部のみに形成されていてもよい。なお、図１５における皮膜部１６１およびグラファイト露出部１６２のそれぞれの厚みは、誇張して厚く示されている。
複合メッキ１６０のグラファイト露出部１６２は、オシドリ２３とカンヌキ２４との接触状態が切り替わることによって図５のように圧延される。このように圧延されて略層状となったグラファイト露出部１６２を介してオシドリ２３とカンヌキ２４とが滑り接触するため、オシドリ２３とカンヌキ２４との耐摩耗性を大幅に向上させることができる。
【００６８】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態ではオシドリ２３とカンヌキ２４との両方に複合メッキ１６０が形成されるため、いずれか一方に複合メッキ１６０が形成された場合よりも耐磨耗性を向上させることができる。
【００６９】
〔本発明の変形例〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００７０】
前記各実施形態の複合メッキ１６０は電気メッキによって形成されていたが、本発明の複合メッキは無電解メッキによって形成されていてもよい。前記第１、第２実施形態において、電気ニッケルメッキ浴の代わりに無電解ニッケルメッキ浴を使用し、無電解メッキ処理を行うことにより、グラファイト粒子を含有した複合メッキを形成することが可能である。このような無電解メッキにより、ホゾやカナなど、接触部品の凹凸部であって曲率が大きい部分にも均一な厚みの皮膜を形成し易くなる。このため、高い耐摩耗性が安定的に得られる。
【００７１】
なお、本発明の複合メッキの金属メッキには少なくともグラファイト粒子が混入されていればよいため、グラファイト粒子と、その他の粒子とが金属メッキに混入されることによって本発明の複合メッキが形成されていてもよい。
【００７２】
本発明の複合メッキが形成される箇所は、第１実施形態に示した発電機のロータ１２１や、第２実施形態に示したオシドリ２３およびカンヌキ２４には限定されない。
例えば、摺動部を有する接触部品として、指針を駆動するステップモータのロータに複合メッキを形成してもよい。なお、ロータに限らず、ロータカナや、二番車、三番車等の時計用輪列部品のホゾやカナなどに複合メッキを形成してもよい。さらには、オシドリピンや、レバーの回動軸部や、長孔によって摺動案内されるピンや、押しボタンの操作軸および案内筒などに複合メッキが形成されていてもよい。
なお、針合わせ機構は、第２実施形態に示した針合わせ機構２０に限らず種々のものがあり、ツヅミ車に係合するカンヌキ押さえや、巻真の引き出し操作を検知して運針を停止するためのリセットレバーなどを備えて構成される場合がある。このような針合わせ機構を構成する部品同士が摺動する部分や、接触状態が切り替わる部分に複合メッキを形成することが可能である。
このほか、相手部品に接触して摺動する摺動部、または相手部品との接触状態が切り替わる切替部に適宜、本発明の複合メッキは形成される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る時計のムーブメントの平面図である。
【図２】前記ムーブメントの断面図である。
【図３】発電機のロータの摺動部を示す拡大図である。
【図４】図３の要部拡大模式図である。
【図５】相手部品との摺動後における複合メッキの状態を示す模式図である。
【図６】複合メッキに関する磨耗試験結果を示す。
【図７】各種条件による複合メッキの良、不良を示す。
【図８】磨耗試験後における摩擦痕の４０倍拡大写真である（粒径約２００ｎｍ）。
【図９】磨耗試験後における摩擦痕の４０倍拡大写真である（粒径約２０ｎｍ）。
【図１０】複合メッキ後の試料２表面の１０００倍拡大写真である。
【図１１】複合メッキ後の試料２表面に対して摩擦摩耗試験を行った後の１０００倍拡大写真である。
【図１２】摩擦摩耗試験後の表面写真と、摩耗痕部の表面粗さデータを併記して示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る針合わせ機構において、巻真が押し込まれた状態を示す。
【図１４】前記針合わせ機構において、巻真が引き出された状態を示す。
【図１５】図１３のXV−XV線断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
２３・・・オシドリ（接触部品）、２４・・・カンヌキ（接触部品）、１２１・・・ロータ（接触部品）、１５０・・・受石、１６０・・・複合メッキ、１６１・・・皮膜部、１６２・・・グラファイト露出部、Ｇ・・・グラファイト粒子、Ｎ・・・ニッケルメッキ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009210552.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009210552.tif 000009
【図１３】
2009210552.tif 000010
【図１４】
2009210552.tif 000011
【図１５】
2009210552.tif 000012
【図８】
2009210552.tif 000013
【図９】
2009210552.tif 000014
【図１０】
2009210552.tif 000015
【図１１】
2009210552.tif 000016
【図１２】
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