硬質クロムメッキの剥離強度について

詳しい方　アドバイスください。
　Ｌ＝1500mm φ400mm程度の中空シャフトに油圧（内圧）（30Mpa）を掛け　　て、膨らまします。　そのままだと内圧の分だけ膨らみ樽形状になりますので　ところどころに直径で80μm（半径で40μm）のクリアランスのリングを嵌めてそれ以上膨らまないシャフトを製作しましたが、分けあって、シャフト表面を　硬質クロムメッキ処理をしようと思ってますが、シャフトが膨らむ事でシャフト表面が伸びたり、応力が発生します。
よって、メッキの剥離が心配です。
勿論、メッキ成分、メッキ法、メッキ厚で様々ですが、
一般的な硬質クロムメッキ（ＨＣｒ）だと、どれくらいの伸び、応力に
耐えるのでしょうか？　シャフトが直径で80μm（半径で40μm）程度膨張、収縮を繰り返すものですので微少クラック等が心配です。
当然、素材とメッキの伸び率も違うので、なんらかの影響がでそうです。
なんせメッキに関しド素人です。　こんな質問の仕方で良いかもわかりませんが、どなたかアドバイスいただけないでしょうか？
　ちなみに素材はスケジュール管で、表面の伸び、発生する引っ張り応力は計算するつもりです。
　よろしくお願い致します。

No.2 ベストアンサー 回答者： Massy57 回答日時： 2006/12/13 23:09

400φのシャフトがわずか半径で40μ伸びるだけ、熱膨張換算10度分ですので、まず剥離するとは思えません。

硬質クロムメッキ経験がありませんが、電気メッキですからどう考えてもメッキ時点での液温は常温から最低でも2～30度は高いはず。従って使用時の10度の温度上昇で剥離することはありえません。
腕のいいメッキ屋にたのまられればまず問題ないと思います。もちろん基材の表面仕上げに関してはメッキ屋から指示があるはず。
メッキの接着強度、伸びをご心配のようですが、0.02％の伸び（3次元でご計算されると・・・FEMでのメッキ部分のメッシュの切り方案外難しいはず・・・多分もっと小さい伸びになるはず）、なんの心配もいりません。接着強度はメッキ屋の腕次第、上手なメッキ屋なら（ご自分でメッキてなことはないですよね）ご心配はいらないはず。
ご心配はいらないと思いますよ。

この回答へのお礼

Massy57様
　お礼が遅れました。　大変ありがとうございます。
　安心しました。
　メッキ剥離の心配無いことは理論的に納得しました。
　本当にありがとうございした。
　定量的にメッキの強度（密着性）がどれくらいあるのか？
　参考までに　何かいいサイトがあれば教えてくださいね
　本当に助かりました。

お礼日時：2006/12/14 20:46

No.1 回答者： Massy57 回答日時： 2006/12/11 10:19

シャフトが実際にどのようにご使用されるのかが分からない、特に硬質クロムメッキがどのような環境にさらされるのか（軸受けに挿入されており、摺動摩擦が生じていると思われますが、その際の摺動摩擦力が、メッキ剥離の主要因になるはずです）が分からないので回答は困難ですね。

あり得ないとは思いますが、メッキ面には外力がかからず（そんなら何故硬質クロムメッキするのかというつっこみがすぐ聞こえてきますね）たんに半径で40ミクロン膨張するだけでメッキが剥離するかどうかという設問として、ご回答します。
直径40ミクロンの膨張によるシャフト表面の伸びは単純に40μ÷200mmですので2exp(-4)の伸びですよね。
問題を簡単にするために熱応力の問題、それも一次元問題（実際には二次元問題ですが）で2EXP(-4)ののびを温度に換算してみますと、シャフト材料の線熱膨張係数、・・・すみません調べる気がしません、計算を簡単にするため20×EXP(-6)としておきましょう・・・から2EXP(-4)ののびは10℃相当ですよね。10℃の熱で剥離するような硬質クロムメッキはまずありえません（勿論メッキ条件、下処理等をまともにするとして）ので、剥離はしないと思いますよ。メッキ膜にかかる応力は単純にフックの法則から一次元で近似すれば、出てきますよね。二次元というのか、膜厚を考えれば三次元問題ですが、一般的には、応力が下がる方向になるはずです。
それよりも摺動抵抗のほうがずっと問題ですし、メッキ面が相手側とあたった際の衝撃とか、案外リング部分に当たったさいの衝撃の方が大変だと思いますが。
硬質クロムメッキの剥離がご心配で、このような大型の物で、かつ耐摩耗性が必要というのなら、熔射でもされた方が安心と思いますが。
材料によれば、侵炭とかガス窒化といった表面硬化という手もありますね。
スケール管というのがどんなもので、ご質問の部材がどのようなものであるのか小生、知識がないので、見当違いのおこたえかもしれません。

この回答への補足

Massy57様　アドバイスありがとうございます。　感謝です。
で、少し補足させてください。
　今回のφ400の中空シャフトは、実は鋼板を帯状にカットするための丸型の刃を取り付ける軸です。シャフトの軸内の油圧を抜いて、刃の内径とのクリアランス（半径で40ミクロン）で刃の位置を決める為、切断する板幅に合わせ
移動します。　移動が完了したら、シャフト内に油圧を負荷して刃が動かない様に固定します。　そんな用途です。　従って環境は常温下です。
　刃を移動する時に刃の内径と軸の外形の隙間にゴミが噛み込み、シャフトに疵が付きます　それを防ぐ意味合いと、刃を移動する場合の軸方向への滑りを兼ねて、硬質クロムメッキを考えてます。
　刃の移動はゆっくりで、油も付けますので、摩擦も衝撃もありません。単純にシャフトが半径で40μm膨張、収縮を刃の移動の度に繰り返します。
　この時にメッキが剥離しないか心配しております。材料は通常のＳＳ材です。　こんな状況下で、メッキは大丈夫でしょうか？
油圧力によるシャフト表面の伸び、発生する引っ張り応力は計算するつもりです。が。。。
メッキの密着性、耐伸び等の知見がございましたらご教授ください。
なにしろド素人ですのでよろしくお願い致します。

補足日時：2006/12/12 17:38