JP3797582B2

JP3797582B2 - 円筒体内面のめっき方法

Info

Publication number: JP3797582B2
Application number: JP04296298A
Authority: JP
Inventors: 毅三浦; 稔吉田; 英雄大藪
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JPH11229181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、兵器砲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方法に関するもので、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内面のめっき方法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、膜厚を薄くした方が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部位に対応する長さの電極を用いてその部位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に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することのできる円筒体内面のめっき方法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、被めっき体である円筒体の内面とその軸心部に配置されるめっき処理用の電極の外周面との間に位置するめっき液の温度を、あるいは温度及び流速を、軸線方向に沿って変化させ、その状態でめっき処理するようにしている。
そのようにめっき液の温度を、あるいは温度及び流速を、軸線方向に沿って変化させるためには、めっき処理用の電極として、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔と、その流通孔を外周面に連通させる半径方向の吐出孔とを有する孔付き電極を用い、外部からその孔付き電極の流通孔にめっき液を供給するようにすればよい。その場合、外部から温度の異なるめっき液を供給するようにすれば、吐出孔より下流側におけるめっき液の温度を、それより上流側におけるめっき液の温度とは異ならせることができる。また、外部から供給されるめっき液をポンプなどによって圧送するようにすれば、半径方向の吐出孔より下流側に流速の大きい流れが形成される。
【０００８】
【作用】
同じ電流密度では、めっき液の温度が上昇すると、電着速度、すなわちめっき析出速度が低下する。したがって、上述のように軸線方向に沿ってめっき液の温度を変化させるようにすると、軸線方向に膜厚が変化するめっき層が形成される。
また、めっき析出面の電流密度が増すと、電着速度も増大する。そして、その電流密度は、めっき液の流速によって変化することが知られている。したがって、上述のように被めっき体である円筒体とその円筒体にめっき処理を施す電極との間に位置するめっき液の温度及び流速を軸線方向に沿って変化させると、そのときのめっき処理によ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変化することになる。
このようにして、めっき液の温度を、あるいは温度及び流速を、軸線方向に沿って異ならせることにより、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は本発明による円筒体内面のめっき方法の一例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（図で左端側）に小径部３が、また、基端側（図で右端側）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の全長よりもやや長い図示されているような孔付き電極７を用いる。その電極７には、先端側の中心部に、軸線方向に延びる流通孔８が設けられている。その流通孔８の長さは、薄いめっき層５を形成する部位の長さ、すなわち円筒体１の小径部３の長さよりもやや長い長さとされている。そして、その流通孔８は、基端側の底部において、半径方向に形成された複数の吐出孔９，９，…により、電極７の外周面と連通するようにされている。その吐出孔９は、電極７の基端側に向かってわずかに傾斜するものとされている。
【００１１】
そのように形成された孔付き電極７を、その吐出孔９が円筒体１の小径部３と大径部４との間の境界部に対向するようにして円筒体１の軸心部に配置し、それらをめっき槽１０内の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。また、めっき槽１０の外部には、ポンプ１１と、めっき槽１０内のめっき液と同じめっき液を貯えた温度調節装置付きタンク１２とを設け、そのポンプ１１の吸入口とタンク１２内とをパイプ１３によって接続しておく。通常どおり、そのめっき槽１０の外部には、めっき用電源装置である直流電源１４も設けられている。
【００１２】
そして、めっき液中に浸漬した電極７の流通孔８の先端とポンプ１１の吐出口とをパイプ１５によって接続し、ポンプ１１を作動させる。すると、タンク１２内のめっき液が電極７の流通孔８に圧送され、吐出口９，９，…から噴出する。上述のように、その吐出口９，９，…は円筒体１の基端側に向かって傾斜している。したがって、吐出口９，９，…から噴出しためっき液は、円筒体１の大径部４内周面と電極７の外周面との間を基端側に向かって流れる。こうして、電極７の吐出孔９より下流側に、流速の大きいめっき液の流れが形成される。そのときには、その流れに伴って、円筒体１の小径部３側に位置するめっき液にも基端側に向かう流れが生ずるが、その流速は小さい。
【００１３】
その状態で、導線１６を介して電極７を直流電源１４の正極に接続するとともに、導線１７を介して円筒体１をその電源１４の負極に接続し、それら電極７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クロムめっき浴の基本をなすサージェント液を用いれば、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。
【００１４】
その場合、上述のようにして円筒体１の大径部４の部位には小径部３側よりも流速の大きいめっき液の流れが形成されている。そのようにめっき液が流れるときの電流密度は、層流の場合は流速ｖの平方根に比例し、乱流の場合はｖ^２／３〜ｖに比例することが知られている（川崎元雄ら著「実用電気めっき」、日刊工業新聞社、１９８０年発行、ｐ．１７７）。したがって、円筒体１の内面２と電極７との間に生ずる電流密度は、大径部４における電流密度の方が小径部３における電流密度よりも大きくなる。すなわち、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から明らかなように、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。
【００１５】
このように、孔付き電極７を用いてその電極７の中間部からめっき液を噴出させ、めっき液の流速を円筒体１の軸線方向に沿って変化させることにより、円筒体１の内面２に膜厚の異なるめっき層５，６を一度のめっき処理で形成することが可能となる。そして、その場合、円筒体１の内面２に設ける小径部３と大径部４との径をあらかじめ適切に設定しておけば、それらのめっき層５，６の内面を均一の径とすることができる。
【００１６】
また、タンク１２に設けられている温度調節装置を用いてそのタンク１２内のめっき液の温度をめっき槽１０内のめっき液の温度よりも低くしておき、その低温めっき液を電極７の吐出孔９から吐出させるようにすれば、円筒体１の大径部４側に位置するめっき液の温度は小径部３側に位置するめっき液の温度よりも低くなる。
そして、図２に示されているように、同じ電流密度では、めっき液の温度が低いほどめっき速度は大きくなる。したがって、上述のようにして円筒体１の小径部３側に位置するめっき液の温度と大径部４側に位置するめっき液の温度とを異ならせれば、めっき液温度の高い部位である円筒体１の小径部３の内面には薄いめっき層５が形成され、めっき液温度の低い部位である大径部４の内面には厚いめっき層６が形成される。
【００１７】
このような原理からして、めっき液の温度及び流速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とを同時に形成することができる。そして、主としてめっき液の温度を異ならせることとすれば、ポンプ１１としては電極７の吐出孔９からめっき液を供給することができるものでありさえすればよいことになるので、小型のものを用いることが可能となる。しかしながら、特にめっき層５，６の膜厚比を大きくすることが求められる場合には、それぞれの部位におけるめっき液の温度及び流速の両方を異ならせるようにすることが望ましい。上述の例のように、孔付き電極７を用い、ポンプ１１によりその電極７の流通孔８に低温のめっき液を圧送して吐出孔９，９，…から噴出させるようにすれば、めっき液の温度及び流速の両方を円筒体１の軸線方向に沿って変化させることも容易であり、膜厚比の大きいめっき層５，６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。
【００１８】
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７に長さの異なる複数の流通孔８とそれらの流通孔８を軸線方向の異なる位置においてそれぞれ電極７の外周面に連通させる吐出孔９，９，…とを設け、それらの流通孔８にそれぞれ温度の異なるめっき液を圧送するようにすれば、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。
【００１９】
【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、従来のような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】本発明による円筒体内面のめっき方法の一例を示す概略断面図である。
【図２】そのめっき方法の原理を説明するための、電流密度に応じためっき液温度とめっき速度との関係を示す特性図である。
【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孔付き電極
８流通孔
９吐出孔
１０めっき槽
１１ポンプ
１２温度調節装置付きタンク
１４直流電源（めっき用電源装置）

Claims

円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向に延びる電極を配置し、その電極と前記円筒体とをめっき液中に浸漬して、それら電極及び円筒体間に通電することにより、前記円筒体の内面にめっきを施す方法において；
前記円筒体の内面と前記電極の外周面との間に位置するめっき液の温度を、軸線方向に沿って変化させ、その状態でめっき処理することにより、一度のめっき処理によって前記円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することを特徴とする、
円筒体内面のめっき方法。
前記電極として、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔と、その流通孔を外周面に連通させる半径方向の吐出孔とを有する孔付き電極を用い、外部からその孔付き電極の流通孔に温度の異なるめっき液を供給することにより、前記半径方向の吐出孔より下流側におけるめっき液の温度を変化させることを特徴とする、
請求項１記載の円筒体内面のめっき方法。
円筒体の軸心部にその円筒体の軸線方向に延びる電極を配置し、その電極と前記円筒体とをめっき液中に浸漬して、それら電極及び円筒体間に通電することにより、前記円筒体の内面にめっきを施す方法において；
前記円筒体の内面と前記電極の外周面との間に位置するめっき液に、軸線方向に沿い温度及び流速が変化する流れを形成し、その状態でめっき処理することにより、一度のめっき処理によって前記円筒体の内面に軸線方向に膜厚が変化するめっき層を形成することを特徴とする、
円筒体内面のめっき方法。
前記電極として、内部にめっき液を流通させる軸線方向の流通孔と、その流通孔を外周面に連通させる半径方向の吐出孔とを有する孔付き電極を用い、外部からその孔付き電極の流通孔に温度の低いめっき液を圧送することにより、前記半径方向の吐出孔より下流側に、温度が低く流速の大きいめっき液の流れを形成することを特徴とする、
請求項３記載の円筒体内面のめっき方法。