(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向に延びる電極体を配置し、その電極体と前記円筒体とをめっき液中に浸漬して、それら電極体及び円筒体間に通電することにより、前記円筒体の内面の軸線方向第１領域に薄いめっき層を形成するとともに、軸線方向第２領域に厚いめっき層を形成するために用いられる電極体であって；
前記円筒体の全長にわたって延びる長さを有する比較的小径の小径電極と、前記第２領域に対向するだけの長さを有するとともに、前記小径電極が内部に嵌合されるに十分な内径を有する中空の大径電極とを備え、前記円筒体内面の第２領域に対向する部位において前記小径電極の外側に前記大径電極が絶縁層を介して嵌合されていて、前記円筒体と前記大径電極との間に流れる電流の密度が前記円筒体と前記小径電極との間に流れる電流の密度よりも大きくなるようにされていることを特徴とする、
円筒体内面のめっき用電極体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、兵器の砲身や反応筒などのような円筒体の内面にめっきを施すために用いられる電極体に関するもので、特に、その軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することが求められる円筒体の内面のめっき用電極体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
兵器砲身においては、その寿命を向上させるために、内面に保護層が設けられる。その場合の保護層としては、電解によって形成されるクロム層が最も適していることが知られている。そして、特開平７−１６７５９０号公報には、大口径（例えば口径１５５mm）の兵器砲身において、熱的負荷から保護するために、熱的に大きな負荷を受ける装填室及びその装填室に連なる口径部の領域に、めっき処理によって厚さ１００〜２００μmの厚い電解クロム層を形成する方法が開示されている。その方法は、電解クロム層を設けるべき領域に相当する長さの電極を砲身の軸心部に配置し、それら電極及び砲身をめっき液中に浸漬して、それらの間に通電することにより砲身内面の目標領域にめっきをする、というものである。その場合のめっき厚さは均一とされている。
【０００３】
ところで、兵器砲身の場合には、上述のような熱的負荷のほかにも、弾丸の弾帯との摺動摩擦が加わり、さらに使用環境による腐食も生ずるので、それらからの保護のために、その内面の全域にわたって保護層を設けることが求められる。しかしながら、砲身内面の全域にわたって厚さ１００〜２００μmの厚いクロムめっき膜を設けると、そのめっき膜は、砲身の砲口側の前部領域において機械的衝撃力によりしばしば剥離し、破壊される。そして、その後、その箇所からガス抜けや乱流が生じ、砲身の腐食や弾帯の摩耗が加速されてしまう。
一方、実験の結果、めっき膜の剥離に対する抵抗は、膜厚を薄くするほど大きくなることが確かめられている。
そこで、砲身の中でも特に大きな熱的負荷を受ける部分、すなわち装填室及びその装填室に隣接する口径部領域のクロム層は厚く、機械的な衝撃力を受ける砲口側の前部領域のクロム層は薄くする、ということが行われている。
【０００４】
そのように砲身などの円筒体の内面にその軸線方向の位置によって膜厚の異なるめっき層を形成する場合、従来は、まず、砲身の全長に相当する長さの電極を用いて砲身内面の全域を薄くめっきし、次いで、厚いめっき層を必要とする領域に対応する長さの電極を用いてその領域の内面を厚くめっきするようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような方法では、めっき液に二度浸漬されることになるので、最初のめっき時に、他の部位がめっき液によって腐食されることのないようにするために、めっきしようとする部位以外をラッカーなどによって覆うことが必要となる。また、めっきされる部位とされない部位との境界に電流が集中し、その境界領域にめっき金属が異常析出するので、めっき後、機械加工などによって平坦化することが必要となる。さらに、最初に形成されためっき層の上に重ねてめっき層が形成されるので、その重ね合わせ面がしばしば剥離するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、一度のめっき処理によって、円筒体の内面の軸線方向第１領域に薄いめっき層を形成するとともに、軸線方向第２領域に厚いめっき層を形成することのできる円筒体内面のめっき用電極体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明では、円筒体の軸心部に配置されるめっき処理用の電極体として、円筒体の全長にわたって延びる長さを有する比較的小径の小径電極と、円筒体内面の厚いめっき層が形成される第２領域に対向するだけの長さを有するとともに、前記小径電極が内部に嵌合されるに十分な内径を有する中空の大径電極とを備え、前記円筒体内面の第２領域に対向する部位において前記小径電極の外側に前記大径電極が絶縁層を介して嵌合されていて、前記円筒体と前記大径電極との間に流れる電流の密度が前記小径電極との間に流れる電流の密度よりも大きくなるようにされている電極体を用いるようにしている。
【０００８】
そのように、小径電極の外側に絶縁層を介して大径電極を嵌合させると、小径電極と大径電極とは互いに絶縁され、しかもそれらが円筒体の軸線方向に順に露出することになる。また、その各電極にそれぞれ大きさの異なる電流を流すようにすると、電極（陽極）とめっきされる円筒体内面との間の電流密度は各電極の露出位置ごとにそれぞれ異なることになる。そして、めっき速度はその電流密度によって変化するので、そのときのめっき処理によって、円筒体の内面には、軸線方向の位置に応じて異なる膜厚のめっき層が形成される。
しかも、その場合、各電極の外径が異なるので、電極（陽極）と円筒体内面（陰極）との間の距離（極間距離）が円筒体の軸線方向の位置によって異なることになり、円筒体の内面に形成されるめっき層の膜厚が軸線方向において更に大きく変化する。
したがって、上述のような電極体を使用することにより、円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度のめっき処理によって効率よく形成することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図中、図１は本発明によるめっき用電極体を用いて円筒体の内面にめっきを施すときの状態を示す概略断面図である。
この図から明らかなように、めっきを施そうとする円筒体１の内面２には、先端側に小径部３が、また、基端側に大径部４がそれぞれ設けられている。その小径部３と大径部４との間は、めっき処理時にその部分に電流が集中することのないように、滑らかにつながれている。小径部３は、その内面に薄いめっき層５を形成する部分、すなわち第１領域であり、大径部４は、その内面に厚いめっき層６を形成する部分、すなわち第２領域である。
【００１０】
円筒体１の内面２に、そのように軸線方向に厚さが２段階に変化するめっき層５，６を形成しようとするときには、円筒体１の内面２に対して軸線方向に順に露出する２本の電極７，８を用いる。一方の電極７は、比較的小径で、円筒体１の全長にわたって延びるだけの長さを有するものとされている。また、他方の電極８は、内部にその小径電極７が嵌合されるに十分な内径を有する大径で中空のものとされている。そして、その大径電極８の長さは、厚いめっき層６を形成する第２領域に対向するだけの長さとされている。それらの電極７，８は、図示されているように小径電極７の基端部において絶縁層９を介して互いに嵌合され、それによって、薄いめっき層５を形成する第１領域に対向する部分が露出する小径電極７と、厚いめっき層６を形成する第２領域に対向する部分が露出する大径電極８とからなり、それらの間が電気的に絶縁された１本の電極体１０とされる。その小径電極７と大径電極８との外径の差は、円筒体１の内面２の小径部３と大径部４との径の差よりも大きくされている。また、その大径電極８の先端部は、形成される薄いめっき層５と厚いめっき層６とのつながり部分が滑面となるように、ほぼ円錐状とされている。
【００１１】
そのように形成された電極体１０を、その小径電極７が円筒体１の小径部３、すなわち第１領域に対向し、大径電極８が円筒体１の大径部４、すなわち第２領域に対向するようにして円筒体１の軸心部に配置し、それらをめっき液中に浸漬する。その場合、円筒体１はあらかじめ脱脂しておく。そして、小径電極７を低電圧の第１直流電源１１の正極に、また、大径電極８を高電圧の第２直流電源１２の正極に、それぞれ導線１３，１４を介して接続するとともに、円筒体１をそれらの電源１１，１２の負極に導線１５を介して接続し、それら電極７，８と円筒体１との間に通電する。すると、めっき液中の金属イオンが円筒体１の内面２に析出する。したがって、めっき液として例えば硫酸塩のクロム酸液を用いれば、そのめっき液中のクロムイオンが析出して円筒体１の内面２に電解クロム層が形成される。
【００１２】
その場合、第１直流電源１１によって小径電極７と円筒体１との間に流れる電流の密度は、第２直流電源１２によって大径電極８と円筒体１との間に流れる電流の密度よりも小さくなるようにしておく。そのようにすると、円筒体１の小径部３は小さい電流密度でめっきされ、大径部４は大きい電流密度でめっきされることになる。そして、図２に示されているように、クロムめっきの普通浴における電流密度と電着速度（めっき速度）との関係は、同じめっき浴温度では、電流密度が大きいほどめっき速度も大きくなる、という関係にある。したがって、その電流密度の差により、円筒体１の小径部３の内面には薄いめっき層５が形成され、大径部４の内面には厚いめっき層６が形成される。
【００１３】
また、小径電極７の外面と円筒体１の小径部３の内面との間の距離ｄ１は、大径電極８の外面と円筒体１の大径部４内面との間の距離ｄ２よりも大きくなっている。
本発明者らの研究によれば、クロムめっき浴の基本をなすサージェント浴を用い、浴温度６２℃、電流密度３０A/dm２の条件の下で２２時間めっきしたときの極間距離と膜厚（電着速度）との関係は、図３のようになる。図３に示されているように、陽極と陰極との間の距離（極間距離）が大きくなるにつれて、めっき膜厚は薄くなる。
したがって、上述のように、小径電極７の外面と円筒体１の小径部３の内面との間の距離ｄ１が、大径電極８の外面と円筒体１の大径部４内面との間の距離ｄ２よりも大きくされていると、その極間距離ｄ１，ｄ２の差により、円筒体１の小径部３の内面には薄いめっき層５が形成され、大径部４の内面には厚いめっき層６が形成される。
【００１４】
このように、電流密度あるいは極間距離のいずれか一方に差を持たせるのみでも、薄いめっき層５と厚いめっき層６とを形成することができる。しかしながら、極間距離に差を持たせるのみでそのめっき層５，６の膜厚比、すなわち図１におけるｔ２／ｔ１をより大きくしようとすると、極間距離の比、すなわち図１におけるｄ１／ｄ２を大きくすることが必要となる。そのためには、小径電極７をより小径のものとしなければならない。そして、そのように小径の電極にめっき電流を流すと、ジュール発熱によるめっき液の劣化や温度上昇による条件の変動などが生じると言われている。そのために、めっき処理に用いる電極は、その断面積をあまり小さくすることができず、特に小径電極７位置、すなわち第１領域における極間距離ｄ１を大きくすることが難しい。
そこで、本発明では、上述のように電流密度及び極間距離の両方に差を持たせることにより、めっき層５，６の膜厚比をより大きくすることが可能となるようにしている。
【００１５】
このようにして、２本の電極７，８を用いることにより、一度のめっき処理で、円筒体１の内面２に軸線方向に膜厚の異なるめっき層５，６を形成することが可能となる。そして、円筒体１の内面２に設ける小径部３と大径部４との径を適切に設定しておけば、そのめっき層５，６の内面は均一の径とすることができる。
【００１６】
なお、上述の実施形態においては、円筒体１の軸線方向に２段階に膜厚が変化するめっき層５，６を形成する場合について説明したが、電極体１０を構成する電極７，８の数を増やすことによって、その膜厚を更に多段に変化させるようにすることもできる。
図４は、そのようにして軸線方向に膜厚が多段に変化するめっき層を内面に形成した砲身の例を示す要部の縦断面図である。
この砲身２０は、円筒状の砲身母材２１の内面全長にわたってクロムめっき層２２を形成したものである。そのめっき層２２は、機械的な衝撃力を受ける砲口側の前部領域２３では薄く、熱的負荷の大きい装填室２４及びその装填室２４に隣接する口径部領域２５では厚くされている。しかも、装填室２４に隣接する口径部領域２５の膜厚ｓ２は、前部領域２３の膜厚ｓ１より厚いが装填室２４の膜厚ｓ４よりは薄く、その口径部領域２５と装填室２４との間のテーパ部２６の膜厚ｓ３はｓ２とｓ４との間の厚さとされている。
このようなめっき層２２も、本発明に従い、互いに絶縁された４本の電極からなる電極体を用いて、それらの電極と砲身母材２１との間の電流密度及び極間距離を適宜選定することにより、一度のめっき処理で形成することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸線方向に膜厚が変化するめっき層を一度のめっき処理によって形成することが可能となるので、従来のように最初のめっき処理時における防食作業やめっき処理後の機械加工などが不要となり、その処理作業を大幅に簡易化することができる。また、めっき層を重ね合わせることなく、そのように膜厚の異なるめっき層を形成することができるので、剥離に極めて強いめっき層とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による電極体を用いて円筒体内面にめっきを施すときの状態を示す概略断面図である。
【図２】  その電極体を用いためっき方法の原理を説明するための、電流密度と電着速度との関係を示す特性図である。
【図３】  その電極体を用いためっき方法の原理を説明するための、極間距離と電着速度との関係を示す特性図である。
【図４】  本発明による円筒体内面のめっき用電極体を用いて内面に保護層を形成した砲身の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  円筒体
２  円筒体内面
５  薄いめっき層
６  厚いめっき層
７  薄いめっき層を形成する電極
８  厚いめっき層を形成する電極
１０  電極体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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