[发明专利]经黑色表面处理的铁系金属材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种经黑色表面处理的铁系金属材料及其制造方法，所述经黑色表面处理的铁系金属材料在铁系金属材料的表面上形成有耐蚀性能和滑动性能优良、且不含铬的黑色薄膜(皮膜)。

背景技术

在光学机械零部件、测量设备零部件、枪械、电讯设备零部件、摩托车用机械零部件、汽车用机械零部件、装饰品等以及以半导体制造装置、食品制造设备为代表的机械装置类的直接联动装置等中，使用铁系金属材料。以提高耐蚀性能和滑动性能为目的，在这些铁系金属材料上实施各种表面处理，在也要求降低光的反射率和外观设计性能的用途方面，需要使铁系金属材料的表面成为黑色。

作为这样的使铁系金属材料的表面成为黑色的技术，提出有下述方案：例如，使用以特定比例含有铬酸酐；氢氧化钠；氟硅酸或氟硅化物；以及硝酸或硝酸盐的镀铬液，利用电解实施黑色镀铬的方法(例如参照专利文献1)；使用含有氯化铬；亚硫酸钠和/或亚硫酸钾；以及碘化钾的镀铬液，利用电解实施黑色镀铬的方法(例如参照专利文献2)；在镀锌-镍后，利用阳极电解、阴极处理、交替电解法或者阳极氧化使其成为黑色后，涂布水分散性有机树脂，得到黑色钢板的方法(例如参照专利文献3)；以及在金属材料的表面上形成磷酸盐化学转化处理薄膜后，在含有硫代钼酸离子和硫代钨酸离子中至少一种的pH5～14的溶液中，对磷酸盐化学转化处理薄膜进行阳极电解处理，形成黑色析出物薄膜的方法(例如参照专利文献4)等。此外，公知的还有称为レイデント(RAYDENT)(注册商标)处理的低温电解镀铬处理方法。

专利文献1：日本专利公开公报特开昭58-11792号

专利文献2：日本专利公开公报特开2007-119826号

专利文献3：日本专利公开公报特开2002-127302号

专利文献4：日本专利公开公报特开平11-256357号

可是，在专利文献1的方法中，使用会引起消化器官和肺等产生炎症，并且具有致癌性、致畸性、毒性等的六价铬，在工作安全方面、环境方面存在问题。此外，用专利文献1的方法得到的镀铬产品在滑动性能方面不能说具有满足要求的性能。

专利文献2的方法虽然不使用六价铬，但由于在形成的薄膜中含有三价铬，不能说是完全无铬，在工作安全方面、环境方面仍然存在问题。此外，用专利文献2的方法得到的镀铬产品在滑动性能方面不能说具有满足要求的性能。

专利文献3的方法由于需要在镀锌-镍后进行电解的大规模的设备，所以因成本高导致产生经济方面的问题。

专利文献4的方法与专利文献3相同，需要用于进行电解的大规模的设备，并且得到的产品在耐蚀性能方面不能说具有足够的性能。

此外，レイデント(注册商标)处理由于在形成的薄膜中含铬，不能说是完全无铬，在工作安全方面、环境方面仍然存在问题。此外，由于レイデント(注册商标)处理通常在10℃以下的极低温度下进行电解，所以因电力成本、废液处理成本等也会造成经济方面的问题。

发明内容

因此，鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种经黑色表面处理的铁系金属材料，它形成有耐蚀性能和滑动性能优良、且不含铬的黑色薄膜。此外，本发明的目的是提供一种制造经黑色表面处理的铁系金属材料的方法，它不使用用于电解的电源设备等，以比较简单的工序和低成本，能够制造所述经黑色表面处理的铁系金属材料。

本发明人等为了解决上述问题进行了专心的研究，其结果发现：在铁系金属材料的表面上按照四氧化三铁(マグネタイト)层、化学转化处理层(化成処理)以及固体润滑层的顺序设置上述三层是有效的，所述四氧化三铁层是利用化学转化处理形成的，所述化学转化处理层由磷酸锌等构成，所述固体润滑层由氟树脂等构成，至此完成了本发明。

即，本发明的经黑色表面处理的铁系金属材料，其特征在于，在所述铁系金属材料的表面上设置有：四氧化三铁层，通过化学转化处理形成；化学转化处理层，在所述四氧化三铁层上形成，含有从磷酸盐、氧化物以及氟化物中选择的至少一种，所述磷酸盐含有从锌、锡、铁、锰及钙中选择的至少一种元素，所述氧化物含有从钛、锆、铪、铟、锡、铋、钒、镍、铈、钼及钨中选择的至少一种元素，所述氟化物含有从钛、锆、铪、铟、锡、铋、钒、镍、铈、钼及钨中选择的至少一种元素；以及固体润滑层，在所述化学转化处理层上形成。

优选的是：所述四氧化三铁层还含有含锂的铁氧化物。