(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムめっき浴中に複数のワークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム層を析出させるバッチ式クロムめっき方法において、パルス電源から各ワークに至る二次側配線の長さを等しくなるように調整して、前記ワークに供給されるパルス電流の波形を、ワークによらず同じ波形にすることを特徴とするバッチ式クロムめっき方法。
【請求項２】
クロムめっき浴中に複数の棒状ワークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム層を析出させるバッチ式クロムめっき方法において、パルス電源から各ワークの長手方向各部位に至る二次側配線の長さを等しくなるように調整して、前記ワークに供給されるパルス電流の波形を、ワークによらずかつワークの長手方向部位によらず同じ波形にすることを特徴とするバッチ式クロムめっき方法。
【請求項３】
クロムめっき浴中に複数のワークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム層を析出させるバッチ式クロムめっき装置において、パルス電源から各ワークに至る二次側配線の長さを同等に設定したことを特徴とするバッチ式クロムめっき装置。
【請求項４】
クロムめっき浴中に複数の棒状ワークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム層を析出させるバッチ式クロムめっき装置において、パルス電源から各ワークの長手方向各部位に至る二次側配線の長さを同等に設定したことを特徴とするバッチ式クロムめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク表面に硬質のクロム層を析出させるバッチ式のクロムめっき方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワーク表面に硬質のクロム層を析出させる汎用の硬質クロムめっき処理によれば、得られるクロム層に金属素地に達するクラックが多数存在し、そのままでは、腐食原因となる媒体が金属素地に到達して、耐食性に劣るものとなる。そこで従来、腐食環境で使用される部品に対しては、一般に前処理としてニッケルめっきや銅めっきを施してクロムめっき層と同程度の膜厚の下地を形成し、この下地の上に硬質クロムめっきを施すようにしていた。しかし、このような対策によれば、めっき処理を工程を変えて２回行わなければならないため、工程増加による製造コストの上昇が避けられないようになる。
【０００３】
一方、パルス電流を利用して、いわゆるパルスめっきを行うことで、クラックのないクロム層を形成できることが既に確認されており（例えば、特許文献１参照）、この方法によれば、耐食性に優れたクロムめっき部品を１工程処理で得ることができるようになる。しかし、このパルス電流を利用して行うクロムめっき処理によれば、熱履歴を受けるとクロム層に大きなクラックが発生し易いという問題があり、熱履歴を受ける部品への適用は断念せざるを得ないものとなっていた。
この熱履歴を受けた際にクラックが発生し易くなる原因としては、熱収縮によりクロム層に発生する引張応力が考えられ、したがって、このクラック発生を抑制するには、前記引張応力を相殺できる圧縮残留応力を予めクロム層に存在させるか、クロム層自体の熱収縮量を抑制すればよいことになる。この場合、クロム層の熱収縮は、クロム層の結晶粒界に多く存在する格子欠陥の量に影響され、したがって、クロム層の結晶子を大きくして粒界の総量を少なくする（粒界の総量は、結晶子の大きさに反比例する）ことで格子欠陥を少なくして、クロム層の熱収縮を抑制できることになる。
本発明者等は、上記した点に着目して、クロム層に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を存在させかつクロム層の結晶子大きさを平均９ｎｍ以上（ただし、上限は平均１６ｎｍ）とすることで、前記熱履歴に起因するクラック発生を防止できることを確認し、既に特許文献２で明らかにしている。そして、本発明者等は、このように大きな圧縮残留応力および結晶子大きさを有するクロム層を析出させる方法として、有機スルフォン酸を含むめっき浴中でパルス電流のパルス波形を調整しながら電気めっきを行うことが有用であることを見出し、この点も、同特許文献２に開示したところである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２０７８８４号公報
【特許文献１】
特開２０００−１９９０９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、めっき処理を行う方法としては、ワークを処理槽内で連続に流して処理を行う連続処理と複数のワークを処理槽内に入れてバッチ式に処理を行うバッチ処理とがあるが、多品種少量生産を行うには、連続処理では、所定寸法、所定条件で処理する一のワークの処理が終わらない限り、他のワークを処理することができないため、効率的に無駄が多く、バッチ処理に頼らざるを得ないようになる。
しかしながら、上記公報に記載のクロムめっきをバッチ処理で実際に行ってみると、同じロット内でも、得られるクロム層の圧縮残留応力および結晶子大きさにかなりのばらつきがあり、上記した１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを満足するワーク（部品）を安定的に得ることが困難である、という問題があった。
また、ワーク長さが長い場合には、同一ワークであっても給電部に近い部位と遠い部位では、得られるクロム層の圧縮残留応力および結晶子大きさにばらつきがあり、上記した１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを満足するワーク（部品）を安定的に得ることが困難である、という問題があった。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、常温付近においてはもちろん、熱履歴を受ける場合にもクロム層にクラックが発生することがないクロムめっき部品をバッチ処理により安定して得ることができるクロムめっき方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るバッチ式のクロムめっき方法および装置は、クロムめっき浴中に複数のワークを浸漬し、パルス電流を利用してワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム層を析出させるバッチ式クロムめっき方法において、パルス電源から各ワークまたは棒状ワークの長手方向各部位に至る二次側配線の長さを等しくなるように調整して、各ワークに供給されるパルス電流の波形を、ワークによらずまたはワークの長手方向部位によらず同じ波形にすることを特徴とする。
上記パルス電流の波形は、最大および最小電流密度の大きさ、最大および最小電流密度での保持時間によって決まるが、本発明の方法および装置では、このパルス電流の波形を、ワークによらずまたはワークの長手方向部位によらず同じ波形にするので、ワーク表面に１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力および平均９ｎｍ以上（平均１６ｎｍ以下）の結晶子大きさを有するクロム層を安定的に析出させることができる。
【０００７】
本発明の方法または装置は、パルス電流を利用してワーク表面にクロム層を析出させた後、同じ種類のめっき浴中でパルス電流の波形を調整しまたは直流電流を利用して該クロム層上に、クラックを有する上クロム層を析出させるようにしてもよいものである。この場合は、上クロム層の硬さを最大限に高くすることができるので、耐摩耗性の向上に寄与し、その上、上クロム層に存在するクラックが潤滑油を保持する油溜りとして機能するので、摺動抵抗の低減に寄与するものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【０００９】
図１および２は、本発明に係るクロムめっき装置の第１の実施の形態を示したものである。同図において、１は、後述の有機スルフォン酸を含むめっき浴を収容したバッチ処理槽、２，３は、バッチ処理槽１の上方に架設された左右一対の陽極ブスバ−、４は、前記一対の陽極ブスバ−２，３の間にこれと平行に架設された陰極ブスバ−であり、各陽極ブスバ−２，３には、めっき浴中に浸漬される板状陽極（陽極板）５（５ａ〜５ｅ）が所定のピッチで複数（ここでは、５枚）配置され、陰極ブスバ−４には、ワークＷ（Ｗ１〜Ｗ５）を脱着可能に支持し、これをめっき浴中に浸漬させるハンガー６（６ａ〜６ｅ）が前記各陽極板５ａ〜５ｅに対向して複数配置されている。
【００１０】
各陽極ブスバ−２，３の両端には接点２Ａ，２Ｂ、３Ａ，３Ｂがそれぞれ設定されており、その一端側の接点２Ａ，３Ａには電源（パルス電源）７のプラス出力端子Ｐ＋から引出された配線８Ａが、その他端側の接点２Ｂ，３Ｂには電源７の同じプラス出力端子Ｐ＋から引出された配線８Ｂが、それぞれ途中から分岐して接続されている。また、陰極ブスバ−４の両端にも接点４Ａ、４Ｂが設定されており、その一端側の接点４Ａには電源（パルス電源）７のマイナス出力端子Ｐ−から引出された配線９Ａが、その他端側の接点４Ｂには電源７の同じマイナス出力端子Ｐ−から引出された配線９Ｂがそれぞれ接続されている。しかして、前記プラス出力端子Ｐ＋から引出された配線８Ａおよび８Ｂ並びに前記マイナス出力端子Ｐ−から引出された配線９Ａおよび９Ｂは、同一長さに設定されている。
【００１１】
一方、上記各陽極板５（５ａ〜５ｅ）および各ハンガー６（６ａ〜６ｅ）は、図２に示されるように、陽極ブスバ−２，３または陰極ブスバ−４に対する設置部位に応じてそれらの長さ寸法が変更されている。すなわち、陽極板５については、陽極ブスバ−２，３の長手方向中間点に位置する陽極板５ｃが最も短く、陽極ブスバ−２，３の両端の接点２Ａ，２Ｂ、３Ａ，３Ｂに近接する側の陽極板５ａ、５ｅが同じ長さで最も長く、前二者の中間点に位置する陽極板５ｂ、５ｄが同じ長さで前二者の中間長さにそれぞれ設定されており、また、ハンガー６については、陰極ブスバ−４の長手方向中間点に位置するハンガー６ｃが最も短く、陰極ブスバ−４の両端の接点４Ａ、４Ｂに近接する側のハンガー６ａ、６ｅが同じ長さで最も長く、前二者の中間点に位置するハンガー６ｂ、６ｄが同じ長さで前二者の中間長さにそれぞれ設定されている。なお、図１には、図面の簡略化を図るため、各陽極板５ａ〜５ｅについては直線または曲げ深さの異なるＵ字線を付記することで、各ハンガー６ａ〜６ｅについては直線または周波数の異なる波形線を付記することでそれぞれの長さの相違を表している。
【００１２】
ここで、各陽極板５ａ〜５ｅの長さは、陽極ブスバ−２，３の両端の接点２Ａ，２Ｂ、３Ａ，３Ｂから各ワークＷ１〜Ｗ５に至る長さが等しくなるように設定され、各ハンガー６ａ〜６ｅの長さは陰極ブスバ−４の両端の接点４Ａ、４Ｂから各ワークＷ１〜Ｗ５に至る長さが等しくなるように設定されている。一方、前記したようパルス電源７から陽極ブスバ−２，３の両端の接点２Ａ，２Ｂ、３Ａ，３Ｂに至る配線９Ａ、９Ｂの長さ、並びにパルス電源７からから陰極ブスバ−４の両端接点４Ａ、４Ｂに至る配線９Ａ、９Ｂの長さは同一になっており、したがって、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る二次側配線の長さすなわち全二次側回路長はワークによらず等しくなっている。
【００１３】
本第１の実施の形態においては、上記クロムめっき装置を利用して、有機スルフォン酸を含むめっき浴中にワークＷを浸漬し、パルス電流を利用しためっき処理（以下、これをパルスめっき処理という）と直流電流を利用しためっき処理（以下、これを汎用めっき処理という）との２段処理を行うようにする。このため、ここでは、前記有機スルフォン酸を含むめっき浴として、特公昭６３−３２８７４号公報に記載されたものと同じもの、すなわち表１に示す成分組成のものを用いるようにし、かつパルスめっき処理の条件として、図３に示すような電流パターンを採用している。
【００１４】
【表１】
0003752675.tif 000002
【００１５】
図３において、ゾーンＡは１段目のパルスめっき処理の範囲を、ゾーンＢは二段目の汎用めっき処理の範囲をそれぞれ表しており、ゾーンＡにおけるパルス電流の波形は、最大電流密度IUと最小電流密度ILとの間を交番し、かつ最大電流密度IUと最小電流密度ILとに所定時間T1、T2保持する形態となっている。最小電流密度ILは、ここではゼロ（オフ）に設定しているが、最大電流密度IUとゼロとの間の任意の値に設定してもよいことはもちろんである。また、保持時間T1およびT2については、同一の値に設定しても異なる値に設定してもよい。
本第１の実施の形態においては、最初に、上記最大電流密度IUおよび最小電流密度IL（ここでは、IL＝０）、並びにそれらの電流密度に保持する保持時間T1およびT2を適当な値に設定してパルスめっき処理を行い、図４に示すように鋼母材（ワーク）Ｍの表面に所望の圧縮残留応力および結晶子大きさを有する下層のクロム層（下クロム層）Ｓ１を析出させる。次に、電流密度を前記最大電流密度IUと最小電流密度ILとの中間レベルに一定にして汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ１上にクロム層（上クロム層）Ｓ２を析出させる。
【００１６】
図４は、上記した装置および方法を実施することにより得られためっき部品の表層部の組織を示したもので、鋼母材Ｍの表面には、クラックのない下クロム層Ｓ１と多数のクラックＦを有する上クロム層Ｓ２とが２層に設けられている。下クロム層Ｓ１は、ここでは、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上（平均１６ｎｍ以下）の結晶子大きさを有するように形成されている。しかして、本実施の形態においては、前記したようにパルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長はワークによらず等しくなっているので、各ワークＷ１〜Ｗ５に供給される電流のパルス波形は同じになり、全てのワークＷ１〜Ｗ５で前記したレベルの圧縮残留応力と結晶子大きさとが得られるようになる。
【００１７】
このようにして得られたクロムめっき部品は、クラックのない下地クロム層Ｓ１を下層として設けているので、上クロム層Ｓ２にクラックＦが存在していても、腐食原因となる媒体が鋼母材Ｍの金属素地まで達せず、所望の耐食性が確保される。しかも、この下地クロム層Ｓ１は、所定の圧縮残留応力と結晶子大きさとを有しているので、熱履歴を経ても新たなクラック発生が起ることはなく、優れた耐食性が維持される。また、上クロム層Ｓ２は、クラックＦが存在してもよいので、十分高い硬さ（900 HV以上）を付与することができ、耐摩耗性も十分となる。また、この上クロム層Ｓ２に存在する多数のクラックＦは、潤滑油を保持する油溜りとして機能するので、摺動特性の改善にも寄与するものとなる。
【００１８】
図５は、本発明に係るクロムめっき装置の第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態の特徴とするところは、上記第１の実施の形態における陽極ブスバ−２，３の他端側の接点２Ｂ、３Ｂと電源７のプラス出力端子Ｐ＋とを接続する配線８Ｂ（図１）と、陰極ブスバ−４の一端側の接点４Ａと電源７のマイナス出力端子Ｐ−とを接続する配線９Ａ（図１）とを省略すると共に、各陽極板５（５ａ〜５ｅ）および各ハンガー６（６ａ〜６ｅ）の長さを一定にした点にある。このようにすることで、電源７のプラス出力端子Ｐ＋から陽極ブスバ−２，３および各陽極板５を経て各ワークＷに到る配線長さがワークＷの並び順Ｗ１,Ｗ２…Ｗ５に従って長くなるのに相対して、電源７のマイナス出力端子Ｐ−から陰極ブスバ−４および各ハンガー６を経て各ワークＷに至る配線長さが、ワークＷの並び順Ｗ１,Ｗ２…Ｗ５に従って短くなる。
すなわち、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長はワークＷによらず等しくなり、この結果、第１の実施の形態と同様に全てのワークＷ１〜Ｗ５でパルス波形が同じになり、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム下層Ｓ１（図４）が得られるようになる。本第２の実施の形態では特に、各陽極板５（５ａ〜５ｅ）および各ハンガー６（６ａ〜６ｅ）の長さを一定にすることができるばかりか、電源７と陽極ブスバ−２，３および陰極ブスバ−４とを接続する配線を半減できるので、装置の構造は簡単となり、その製造に要するコストも低減する。
【００１９】
図６は、本発明に係るクロムめっき装置の第３の実施の形態を示したものである。本第３の実施の形態の特徴とするところは、各陽極ブスバ−２，３および陰極ブスバ−４の長手方向中間点に接点１１、１２、１３を設定して、陽極ブスバ−２，３の接点１１，１２には電源７のプラス出力端子Ｐ＋から引出された配線１４を、陰極ブスバ−４の接点１３には電源７のマイナス出力端子Ｐ−から引出された配線１５をそれぞれ接続するようにした点にある。本第３の実施の形態ではまた、各陽極板５および各ハンガー６共に、前記接点１１、１２、１３に近接する陽極板５ｃおよびハンガー６ｃの長さが最も長く、接点１１、１２、１３から最も離れた陽極板５ａ、５ｅおよびハンガー６ａ、６ｅが同じ長さで最も短く、前二者の中間点に位置する陽極板５ｂ、５ｄおよびハンガー６ｂ、６ｄが同じ長さで前二者の中間長さにそれぞれ設定されている。
このようにすることで、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長（二次側配線の長さ）はワークＷによらず等しくなり、この結果、第１の実施の形態と同様の処理を行えば、全てのワークＷ１〜Ｗ５でパルス波形が同じになり、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム下層Ｓ１（図４）が得られるようになる。
【００２０】
図７は、本発明に係るクロムめっき装置の第４の実施の形態を示したものである。本第４の実施の形態の特徴とするところは、一対の陽極ブスバ−２と３とを陰極ブスバ−４に対して相互に一端側が接近するようにＶ字状に配置し、各陽極ブスバ−２，３および陰極ブスバ−４の他端にそれぞれ接点２１、２２、２３を設定して、陽極ブスバ−２，３の接点２１，２２には電源７のプラス出力端子Ｐ＋から引出された配線２４を、陰極ブスバ−４の接点２３には電源７のマイナス出力端子Ｐ−から引出された配線２５をそれぞれ接続し、さらに各陽極板５（５ａ〜５ｅ）および各ハンガー６（６ａ〜６ｅ）の長さを一定にした点にある。この第４の実施の形態においては、陰極ブスバ−４の接点２３から遠い側のワークＷほど対極となる陽極板５に接近するので、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長はワークＷによらず等しくなり、この結果、第１の実施の形態と同様の処理を行えば、全てのワークＷ１〜Ｗ５でパルス波形が同じになり、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム下層Ｓ１（図４）が得られるようになる。
【００２１】
図８は、本発明に係るクロムめっき装置の第５の実施の形態を示したものである。本第５の実施の形態の特徴とするところは、一対の陽極ブスバ−２と３とを陰極ブスバ−４に対して中間部が相互に離間するように湾曲状に形成し、各陽極ブスバ−２，３および陰極ブスバ−４の中間点にそれぞれ接点３１、３２、３３を設定して、陽極ブスバ−２，３の接点３１，３２には電源７のプラス出力端子Ｐ＋から引出された二次側配線３４を、陰極ブスバ−４の接点３３には電源７のマイナス出力端子Ｐ−から引出された二次側配線３５をそれぞれ接続し、さらに各陽極板５（５ａ〜５ｅ）および各ハンガー６（６ａ〜６ｅ）の長さを一定にした点にある。この第５の実施の形態においては、上記第４の実施の形態におけると同様に、陰極ブスバ−４の接点３３から遠い側のワークＷほど、対極となる陽極ブスバ−２，３の陽極５に接近するので、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長はワークＷによらず等しくなり、この結果、第１の実施の形態と同様の処理を行えば、全てのワークＷ１〜Ｗ５でパルス波形が同じになり、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム下層Ｓ１（図４）が得られるようになる。
【００２２】
図９および１０は、本発明に係るクロムめっき装置の第６の実施の形態を示したものである。本第６の実施の形態の特徴とするところは、上記各実施の形態における陽極板５（５ａ〜５ｅ）を円筒状陽極４０（４０ａ〜４０ｅ）に変更すると共に、各円筒状陽極４０（４０ａ〜４０ｅ）内にハンガー４１（４１ａ〜４１ｅ）に吊下支持されたワークＷ（Ｗ１〜Ｗ５）を配置した点にある。本第６の実施の形態においてはまた、上記各実施の形態における２つの陽極ブスバ−２，３を１つの陽極ブスバ‐４２に集約し、この陽極ブスバ‐４２と各円筒状陽極４０ａ〜３０ｅとの間を延長ブスバ‐４３（４３ａ〜４３ｅ）にて接続している。一方、ワークＷ側については、上記各実施の形態と同様に１つの陰極ブスバ‐４４と各ハンガー４１ａ〜４１ｅとの間を延長ブスバ‐４５（４５ａ〜４５ｅ）にて接続している。本第６の実施の形態においてはさらに、陽極ブスバー４２および陰極ブスバー４４の長手方向中間点に接点４６、４７を設定して、陽極ブスバ−４２の接点４６には前記電源７のプラス出力端子Ｐ＋から引出された配線４８を、陰極ブスバ−４４の接点４７には電源７のマイナス出力端子Ｐ−から引出された配線４９をそれぞれ接続している。
【００２３】
ここで、上記陽極ブスバー４２側の各延長ブスバ‐４３ａ〜４３ｅは、陽極ブスバー４２に設定した前記接点４６と対応する円筒状陽極４０ａ〜４０ｅとを結ぶ距離が等しくなるようにそれぞれの長さが設定されている。また、陰極ブスバー４４側の各延長ブスバ‐４５ａ〜４５ｅも、陰極ブスバー４４に設定した前記接点４７と対応するハンガー４１ａ〜４１ｅとを結ぶ距離が等しくなるようにそれぞれの長さが設定されている。
しかして、図１０に示すように、陽極ブスバー４２側の各延長ブスバー４３（４３ａ〜４３ｅ）は、それぞれの延長端が各円筒状陽極４０（４０ａ〜４０ｅ）の下端部に接続され、一方、各ハンガー４１（４１ａ〜４１ｅ）はワークＷ（Ｗ１〜Ｗ５）の上端側の小径軸部Ｗａを支持している。この場合、円筒状陽極４０内における電子移動は最短距離となり、したがって、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５の各部位に至る全二次側回路長（二次側配線の長さ）はワークＷの長さによらず、ワークＷのあらゆる部位で等しくなる。この結果、第１の実施の形態と同様の処理を行えば、長尺のワークＷを対象としても、各ワークＷ１〜Ｗ５のあらゆる部位でパルス波形が同じになり、１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、かつ平均９ｎｍ以上の結晶子大きさを有するクロム下層Ｓ１（図４）が得られるようになる。なお、図１０中、５０はワークＷの下端側小径軸部Ｗｂをマスキングするためのマスキングブロックである。
【００２４】
ところで、上記第６の実施の形態において、円筒状陽極４０として、口径の異なるものを種々用意し、接点４６、４７に近い側へ順に大径のものを配置するようにしてもよく、この場合は、各ワークＷ１〜Ｗ５と対極（円筒状陽極）との距離がワークごとに変更されるので、陽極側および陰極側の延長ブスバー４３および４５を一定長さとすることができる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
図１に示したクロムめっき装置を用い、JIS Ｓ45Ｃからなる鋼棒（直径20mm，長さ400mm，めっき長300mm ）５本（鋼棒Ｎｏ.１〜５）を供試材とし、クロム酸250 g/L 、硫酸根2.5 g/L 、有機スルフォン酸８g/L 、ほう酸10g/L の成分組成のクロムめっき浴中に浸漬し、先ず浴温60℃、最大電流密度IU＝120 A/dm2 、最小電流密度IL＝０ A/dm2（図３のパターン）、最大電流密度IUにおける保持時間（オンタイム）T1＝1.0 ms、最小電流密度ILにおける保持時間（オフタイム）T2＝0.5 ms、周波数0.67 kHz の条件でパルスめっき処理を行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１（図４）を形成した。次に、同じクロムめっき浴中で、浴温60℃、電流密度60A/dm2 の一定条件で汎用めっき処理を行い、前記下クロム層Ｓ１の上に厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２（図４）を形成した。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図１中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００２６】
実施例２
図５に示したクロムめっき装置を用い、実施例１と同じ供試材を同じめっき浴中に浸漬し、実施例１と同じ条件でパルスめっき処理と汎用めっき処理とを行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１と厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２とを積層形成した。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図５中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００２７】
実施例２Ｂ
実施例２に対し、鋼棒の長さを550mm（めっき長450mm）に変更し、実施例１と同じ条件でパルスめっき処理と汎用めっき処理とを行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１と厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２とを積層形成した。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図５中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００２８】
実施例３
図９に示したクロムめっき装置を用い、実施例１と同じ供試材を同じめっき浴中に浸漬し、実施例１と同じ条件でパルスめっき処理と汎用めっき処理とを行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１と厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２とを積層形成した。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図９中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００２９】
比較例１
図１１に示すように、第２の実施の形態における装置（図５）と同様の装置構成において、各ハンガー６の長さを、第１の実施の形態のように陰極ブスバ−４の長手方向中間点に位置するハンガー６ｃが最も短く、陰極ブスバ−４の両端の接点４Ａ、４Ｂに近接する側のハンガー６ａ、６ｅが同じ長さで最も長く、前二者の中間点に位置するハンガー６ｂ、６ｄが同じ長さで前二者の中間長さにそれぞれ設定しためっき装置を用いた。この場合、パルス電源７から各ワークＷ１〜Ｗ５に至る全二次側回路長はワークＷによって異なり、中間点のワークＷ３が最も短く、両端側のワークＷ１，Ｗ５が最も長くなる（Ｗ１＝Ｗ５＞Ｗ２＝Ｗ４＞Ｗ３）。そして、実施例１と同じ供試材を同じめっき浴中に浸漬し、実施例１と同じ条件でパルスめっき処理と汎用めっき処理とを行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１と厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２とを積層形成した。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図１１中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００３０】
比較例２
図１２に示すように、比較例１で用いた装置（図１１）から、パルス電源７と陰極ブスバ−４の他端側の端子４Ｂとを接続する配線９Ｂを省略しためっき装置を用い、実施例１と同じ供試材を同じめっき浴中に浸漬し、実施例１と同じ条件でパルスめっき処理と汎用めっき処理とを行い、供試材表面に厚さ約３μｍの下クロム層Ｓ１と厚さ約７μｍの上クロム層Ｓ２とを積層形成した。この場合、パルス電源７から各ワークＷに至る全二次側配線長さは、Ｗ５＞Ｗ４＞Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１の関係になる。なお、鋼棒Ｎｏ.１〜５は、図１２中のワークＷ１〜Ｗ５に対応している。
【００３１】
試験例
上記実施例１、２、２Ｂ、３および比較例１、２で得た各試料について、顕微鏡観察により下クロム層Ｓ１と上クロム層Ｓ２とにおけるクラックの有無を観察し、さらに、各試料における上部、中部および下部の３箇所について、下クロム層Ｓ１の残留応力および結晶子の大きさを後述の方法で測定した。また、JIS Ｚ2371 による塩水噴霧試験を行って発錆の有無を観察し、発錆の認められなかった試料については、これに200℃×２時間の加熱処理を施し、加熱処理後、前記同様に下クロム層Ｓ１および上クロム層Ｓ２におけるクラック発生の有無を観察した。
【００３２】
ここで、クロム層の残留応力の測定は、日本非破壊検査協会編「非破壊検査」第３７巻第８号第 636〜642 頁に開示される「Ｘ線応力測定法」を用いて行った。
また、クロム層の結晶子の大きさの測定は、Ｘ線回折装置により特性Ｘ線Ｃu −Ｋα（波長：1.5405620 オングストローム）を用いて、Ｃr (222)回折面で行い、回折プロファイルの広がり（積分幅）の測定結果を下記のScherrerの式に算入して求める方法によった。なお、積分幅には、Cauchy関数により補正した値を用いた。
Ｄhkl ＝Ｋ・λ／β1cosθ
Ｄhkl ：結晶子の大きさ（オングストローム，hkl に垂直方向の結晶子の大きさ）
λ    ：測定Ｘ線波長（オングストローム）
β1   ：結晶子の大きさによる回折線の広がり；積分幅（ラジアン）
θ    ：回折線のブラック角
Ｋ    ：定数（1.05）
上記した各測定結果を表２および表３に一括して示す。
【００３３】
【表２】
0003752675.tif 000003
【００３４】
【表３】
0003752675.tif 000004
【００３５】
表２に示す結果より、各実施例１、２、２Ｂ、３においては、５本中の全てが、200℃（保持時間：２時間）の熱履歴を与えられても、下クロム層Ｓ１にはクラックは認めれず、熱履歴後における300時間（ｈ）の塩水噴霧試験によっても発錆は皆無となっている。また、各実施例１、２、２Ｂ、３のもの共に、１００ＭＰａ以上の高い圧縮残留応力と９ｎｍ以上の高い結晶子大きさとが得られているが、これらの比較では、実施例２、２Ｂおよび３のものが実施例１のものに比べて圧縮残留応力および結晶子大きさ共に高めとなっている。また、実施例２と実施例２Ｂとの比較より、めっき長の長い実施例２Ｂのものが、圧縮残留応力および結晶子大きさの部位によるばらつきが大きくなっている。さらに、同じめっき長の実施例２Ｂと実施例３との比較より、実施例３の方が圧縮残留応力および結晶子大きさの部位によるばらつきが明らかに小さくなっており、円筒状陽極４０の使用が長尺のワークのめっき処理に極めて有用であることが分った。
【００３６】
一方、比較例１、２のものでは、上層積層前には何れもクラックが認められないものの、両者共に５本中３本が、熱履歴を与えられる以前の状態、すなわち上層積層後の状態で下クロム層Ｓ１にクラックが認められ、２４時間の短時間の塩水噴霧試験に発錆した。そして、これら発錆した試料は、何れも圧縮残留応力が著しく低いか引張残留応力となっており、結晶子大きさも９ｎｍ未満の低い値となっている。また、200℃、２時間の加熱後では、比較例２のＮo.２ワークの下クロム層Ｓ１に新たなクラックが認められ、加熱後の塩水噴霧試験において24時間で発錆した。加熱後に発錆した試料は、何れも１００ＭＰａ 以下の低い圧縮残留応力であり、結晶子の大きさも９ｎｍ未満の小さい値となっている。
【００３７】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係るクロムめっき方法および装置によれば、常温付近においてはもちろん、熱履歴を受ける場合にもクロム層にクラックが発生することがないクロムめっき部品をバッチ処理により安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図２】図１に示したクロムめっき装置における陽極板およびハンガーの設置形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係るクロムめっき方法におけるパルス電流の波形の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の方法により得たクロムめっき部品の表層部の状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態としてのクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図１０】図９に示したクロムめっき装置における円筒状陽極およびハンガーの設置形態を模式的に示す断面図である。
【図１１】比較例で用いたクロムめっき装置の構造を示す模式図である。
【図１２】比較例で用いたクロムめっき装置の、他の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１    バッチ処理槽
２、３    陽極ブスバ−
２Ａ，２Ｂ、３Ａ，３Ｂ    陽極側接点
４    陰極ブスバ−
４Ａ，４Ｂ    陰極側接点
５（５ａ〜５ｅ）    陽極板（陽極側二次側配線）
６（６ａ〜６ｅ）    ハンガー（陰極側二次側配線）
７    電源（パルス電源）
８Ａ，８Ｂ    配線（陽極側二次側配線）
９Ａ，９Ｂ    配線（陰極側二次側配線）
４０（４０ａ〜４０ｅ）  円筒状陽極（陽極側二次側配線）
４１（４２ａ〜４１ｅ）  ハンガー（陰極側二次側配線）
４２  陽極ブスバー（陽極側二次側配線）
４３（４３ａ〜４３ｅ）  延長ブスバー（陽極側二次側配線）
４４  陰極ブスバー（陰極側二次側配線）
４５（４５ａ〜４５ｅ）  延長ブスバー（陰極側二次側配線）
４６  陽極側接点
４７  陰極側接点
Ｗ（Ｗ１〜Ｗ５）    ワーク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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