特許 6918209 シャフト部材及びシャフト部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6918209

(24)【登録日】2021年7月26日

(45)【発行日】2021年8月11日

(54)【発明の名称】シャフト部材及びシャフト部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/36 20060101AFI20210729BHJP

   C23C 28/02 20060101ALI20210729BHJP

   C22C 19/03 20060101ALI20210729BHJP

   C22C 38/04 20060101ALI20210729BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20210729BHJP

【ＦＩ】

   C23C18/36

   C23C28/02

   C22C19/03 G

   C22C38/04

   C22C38/00 301Z

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-509669(P2020-509669)

(86)(22)【出願日】2018年12月27日

(86)【国際出願番号】JP2018048335

(87)【国際公開番号】WO2019187453

(87)【国際公開日】20191003

【審査請求日】2020年7月3日

(31)【優先権主張番号】特願2018-62100(P2018-62100)

(32)【優先日】2018年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(73)【特許権者】

【識別番号】000189327

【氏名又は名称】上村工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】喜多 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】小澤 誠也

(72)【発明者】

【氏名】森 孝弘

(72)【発明者】

【氏名】井口 昭司

(72)【発明者】

【氏名】松本 修

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１−１５８２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１４５３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３０３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １８／３６

Ｃ２３Ｃ ２８／０２

Ｃ２２Ｃ １９／０３

Ｃ２２Ｃ ３８／０４

Ｃ２２Ｃ ３８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼を材料とする軸状の母材と、
前記母材に積層されるとともに、リンを含み、前記リンの含有量が４．５ｍａｓｓ％以下とされた低リンメッキ層と、
前記母材と前記低リンメッキ層との間に積層された電解ニッケルリンメッキ層あるいは高リンメッキ層として形成された下地メッキ層と、
を備えたシャフト部材。

【請求項2】

前記母材は、高炭素鋼あるいは高炭素合金鋼である、
請求項１記載のシャフト部材。

【請求項3】

前記高炭素鋼あるいは高炭素合金鋼における炭素含有量は、０．８５〜１．１０ｍａｓｓ％とされている、
請求項２記載のシャフト部材。

【請求項4】

前記下地メッキ層の厚さは、前記低リンメッキ層の厚さより薄く設定されている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシャフト部材。

【請求項5】

前記低リンメッキ層におけるリン含有量は、１．０〜１．５ｍａｓｓ％とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシャフト部材。

【請求項6】

前記シャフト部材は、表面が前記低リンメッキ層とされている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載のシャフト部材。

【請求項7】

シャフト部材を構成する鋼を材料とする母材に対し、無電解脱脂あるいは陽極電解脱脂を所定時間施す脱脂工程と、
リンを含み、リン含有量が４．５ｍａｓｓ％以下の低リンタイプのメッキを施すメッキ工程と、
を備えたシャフト部材の製造方法。

【請求項8】

前記脱脂工程と前記メッキ工程との間に、電解ニッケルリンメッキ処理あるいは高リンメッキ処理を行う下地メッキ工程を備えた、
請求項７記載のシャフト部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャフト部材及びシャフト部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シャフト部材や歯車部材などの機械部品は表面が固くて耐摩耗性が大きいとともに、内部は、粘さを有しており衝撃的な荷重に耐えられることが望まれる。
このために用いられる合金鋼として、機械構造用合金鋼の一つであるＳＣＭ４２０Ｈ等のクロムモリブデン鋼が知られている。

【0003】

上述したＳＣＭ４２０Ｈは、肌焼鋼の一種であり、焼き戻しに対する抵抗や機械的性質が優れ、靱性もあるため、クランクシャフト、フライホイール等の自動車部品として用いられることも多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２７０８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、肌焼鋼をシャフト部材として用いるためには、表面の耐摩耗性の向上を図ることが望まれる。
このため、肌焼鋼の表面にメッキ処理を行うのが一般的であった。

【0006】

具体的には、例えば、母材であるＳＣＭ４２０Ｈ（肌焼鋼）に対し、前処理として電解脱脂を行い、中リンまたは高リンの無電解ニッケルリンメッキを施した後に、強度確保のために水素除去を行うためのベーキングを行ってシャフト部材とする構成を採っていた。
ここで、無電解ニッケルリンメッキ被膜におけるリン含有率が４．５％未満である場合の無電解ニッケルリンメッキを低リン（メッキ）と定義し、リン含有率が４．５％以上〜１０．５％未満を中リン（メッキ）と定義し、リン含有率が１０．５％以上を高リン（メッキ）と定義するものとする。

【0007】

しかしながら、上記従来のシャフト部材においては、中リンまたは高リンの無電解ニッケルリンメッキは、ベーキングをするとメッキ層中に、Ｎｉ_３Ｐが多く発生する場合があり、メッキ層が脆化してしまう。即ち、シャフト部材をデファレンシャル用のピニオンシャフトに用いる場合のように、曲げ荷重による内部応力が高くなるような用途においては、疲労強度を確保するために小型化が図れない。ひいては、シャフト部材を用いる装置の小型化も図れない。また、ベーキングをしないとメッキの構造の多くがアモルファス構造をとり、メッキの硬度が低下し、ピニオンシャフトの耐摩耗性が悪化してしまう虞があった。
一方、中リン又は高リンの無電界ニッケルリンメッキは、母材との密着性が良いが、メッキ層の脆化等を避けるため、低リンの無電界ニッケルリンメッキを用いた場合には密着性が低下し、母材から剥がれやすくなる虞があった。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、母材との密着性を維持しつつ、シャフト部材の高強度化を図り、ひいては、シャフト部材の小型化を図ることが可能なシャフト部材及びシャフト部材の製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態のシャフト部材は、鋼を材料とする軸状の母材と、前記母材に積層された低リンメッキ層と、前記母材と前記低リンメッキ層との間に積層された電解ニッケルリンメッキ層あるいは高リンメッキ層として形成された下地メッキ層と、を備えている。
また、実施形態のシャフト部材の製造方法は、シャフト部材を構成する鋼を材料とする母材に対し、無電解脱脂あるいは陽極電解脱脂を所定時間施す脱脂工程と、リン含有量が４．５ｍａｓｓ％以下の低リンタイプのメッキを施すメッキ工程と、を備えている。

【発明の効果】

【0010】

上記構成によれば、Ｎｉ_３Ｐの発生を抑制し、脆化を抑制するとともに、アモルファス構造の発生も抑制し、母材との密着性を維持しつつ、シャフト部材の耐摩耗性の向上、及び、高強度化を図ることができ、ひいては、シャフト部材の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、デファレンシャルの断面図である。

【図2】図２は、実施形態のシャフト部材に適用するニッケル−リンメッキの結晶状態を表す状態図である。

【図3】図３は、実施形態のシャフト部材の製造フローチャートである。

【図4】図４は、実施例及び比較例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に図面を参照して、シャフト部材及びシャフト部材の製造方法について説明する。
まず、実施形態の原理について説明する。
シャフト部材に繰り返し曲げ応力が加えられた場合に、曲げ応力を実効的に無限回数繰り返しても破壊しない応力振幅の上限である疲労強度を向上させるためには、シャフト部材の内硬度を高くすることが望まれる。
このため、本実施形態においては、シャフト部材の母材（材質）として内硬度の高い高炭素鋼を用いることとした。

【0013】

一方、シャフト部材として高炭素鋼を用いた場合には、靱性が低下するため、切欠きに敏感となり、シャフト部材の表面に耐摩耗性の向上のためにメッキ層を施した場合、メッキ層の亀裂を起点として、疲労破壊を起こす虞が生じる。特にメッキ層としてニッケルリンメッキを用いる場合、メッキ層中にＮｉ_３Ｐが存在すると、メッキ層が脆化して亀裂を生じる虞があった。

【0014】

そこで、本実施形態では、ベーキングを施さないことにより、Ｎｉ_３Ｐの発生を抑制することとした。

【0015】

ところで、ベーキングを施さないとメッキ層の硬度が不足するので、メッキ析出状態でもメッキ被膜の硬度が高い、リン含有率が４ｗｔ％程度以下の、いわゆる低リンタイプのメッキ（層）を用いることとした。

【0016】

さらにベーキングを施さない場合には、鉄鋼素材中に水素が残る可能性があり、遅れ破壊の懸念が生じる。そこで、脱脂工程において、水素の混入する虞のある陰極電解脱脂を避けて、浸漬脱脂または陽極電解脱脂を行うこととした。

【0017】

さらにまた、低リンタイプのメッキ（層）は、素材（母材）との密着性に劣るため、下地メッキ（層）として、電解ニッケルメッキ処理あるいは中リン〜高リンの無電解ニッケルメッキ処理を行うこととした。
この場合において、下地メッキ層としてアモルファス構造を採る高リン無電解ニッケルメッキ層を形成する場合には、高リン無電解ニッケルメッキ層の厚さを低リン無電界ニッケルメッキ層の厚さよりも薄くしている。この結果、メッキ層の脆化を抑制し、メッキの硬度を維持しつつ、母材への密着性を損なうことがないシャフト部材を得ることができる。

【0018】

これらの結果、シャフト部材の耐摩耗性を及び耐焼付性を損なうことなく、ニッケルリンメッキ層の亀裂の発生を抑制して、疲労強度を向上させることができる。

【0019】

以下、より具体的な実施形態について説明する。
まず、シャフト部材を高疲労強度及び耐摩耗性が要求されるデファレンシャル用ピニオンシャフトに適用した場合について説明する。
図１は、デファレンシャルの断面図である。

【0020】

デファレンシャル１０は、図１に示されるように、一対（２個）のピニオンギヤ１１と、それぞれのドライブシャフト１２（１２Ｌ，１２Ｒ）に固定されるとともに一対のピニオンギヤ１１に直角に噛合する一対（２個）のサイドギヤ１３（１３Ｌ，１２Ｒ）を有する。

【0021】

また、デファレンシャル１０は、一対のピニオンギヤ１１を支持するシャフト部材としてのピニオンシャフト１４と、一対のピニオンギヤ１１および一対のサイドギヤ１３（１３Ｌ，１３Ｒ）を収容すると共にデフリングギヤ１５が連結（固定）されるデフケース１６（第１デフケース１７、第２デフケース１８）と、を備えている。

【0022】

以下の説明においては、ドライブシャフト１２Ｌとドライブシャフト１２Ｒを特に区別する必要が無い場合には、単に「ドライブシャフト１２」と称する。同様に、ドライブシャフト１２Ｌに接続される左側のサイドギヤ１３Ｌとドライブシャフト１２Ｒに接続れる右側のサイドギヤ１３Ｒを特に区別しない場合は、単に「サイドギヤ１３」と称する。
上記構成において、ピニオンギヤ１１およびサイドギヤ１３は、すぐばかさ歯車として構成されている。

【0023】

デファレンシャル１０は、左右のドライブシャフト１２Ｌ，１２Ｒに連結されている左右の駆動輪に回転差が無い場合、デフリングギヤ１５には左右のドライブシャフト３０につながる左右のサイドギヤ１３とその両者をつなぐピニオンギヤ１１を収めたデフケース１６が直結されており、デフケース１６ごとに回転する。

【0024】

この結果、左右の駆動輪は同方向に回転する。また、コーナリング等で左右の駆動輪に回転差が生じると、デフリングギヤ１５が固定された状態でサイドギヤ１３の一方を回転させ、ピニオンギヤ１１を介してもう一方のサイドギヤ１３を逆方向に回転させる。その結果、旋回中の左右の駆動輪に発生する回転差を相殺して、旋回をスムーズに行えるようになっている。

【0025】

以下、デファレンシャル１０の構造をさらに詳細に説明する。

【0026】

デファレンシャル１０において、図示しないギヤ機構のドライブピニオンギヤに噛合されたデフリングギヤ１５は、ボルト１９によってデフケース１６（第１デフケース１７、第２デフケース１８）と一体化される。

【0027】

ここで、第１デフケース１７は、円筒状の支持部１７ａとフランジ状の固定部１７ｂとで形成されている。第１デフケース１７は、支持部１７ａの外周面と図示しないトランスミッションケースとの間に装着された図示しないベアリングによって回動自在に支持されている。

【0028】

また、第２デフケース１８は、円筒状の小径支持部１８ａと円筒状の大径支持部１８ｂとで形成されている。第２デフケース１８は、小径支持部１８ａの外周面と図示しないトランスミッションケースとの間に装着されたベアリングによって回動自在に支持されている。第２デフケース１８の大径支持部１８ｂには、これを内側に向かって貫通するピニオンシャフト１４が固定されており、ピニオンギヤ１１が回動自在に支持されている。

【0029】

そして、デフリングギヤ１５とデフケース１６（第１デフケース１７、第２デフケース１８）とがドライブシャフト１２の軸を中心として一体となって回転するように構成されている。

【0030】

ピニオンギヤ１１には、ドライブシャフト１２と一体に回転可能なサイドギヤ１３が噛合されている。サイドギヤ１３は、円筒部２１とギヤ部２２とを有する。サイドギヤ１３Ｌの円筒部２１は、図示しないトランスミッションケースに形成された開口部の内部に、当該円筒部２１の軸方向一方側（サイドギヤ１３の場合、非ギヤ側）の端部２３が位置されるとともに、この軸方向一方側から挿入されたドライブシャフト１２Ｌと一体的に回転できるように構成されている。

【0031】

また、円筒部２１の軸方向他方側（サイドギヤ１３Ｌの場合、ギヤ側）には、ギヤ部２４（サイドギヤ部）が設けられている。

【0032】

そして、円筒部２１の第二の内周面２５のうち例えばギヤ部２６の形成側には、スプラインＳｔが形成されている。一方、ドライブシャフト１２Ｌの表面のうち円筒部２１に挿入される部分にスプラインＳｓが形成されている。そして、スプラインＳｔとスプラインＳｓとが噛合することにより、サイドギヤ１３Ｌとドライブシャフト１２Ｌとが一体的に回転する。

【0033】

同様に、サイドギヤ１２Ｒの円筒部２７は、図示しないトランスミッションケースに形成された開口部の内部に、当該円筒部２７の軸方向他方側（サイドギヤ１２Ｒの場合、非ギヤ側）の端部２８が位置されるとともに、この軸方向他方側から挿入されたドライブシャフト１２Ｒと一体的に回転できるように構成されている。

【0034】

また、円筒部２７の軸方向一方側には、ギヤ部２９（サイドギヤ部）が設けられている。そして、円筒部２７の内周面３０のうち例えばギヤ部２９の形成側には、スプラインＳｔが形成されている。一方、ドライブシャフト１２Ｒの表面のうち円筒部２７に挿入される部分にスプラインＳｓが形成されている。そして、スプラインＳｔとスプラインＳｓとが噛合することにより、サイドギヤ１３Ｒとドライブシャフト１２Ｒとが一体的に回転する。

【0035】

次にシャフト部材としてのピニオンシャフト１４の構成について詳細に説明する。
［１］シャフト部材の母材
シャフト部材であるピニオンシャフト１４の母材（材料）としては、表面だけでなく内部まで硬度が高い炭素含有量（質量パーセント：ｍａｓｓ％）が０．６ｍａｓｓ％以上の高炭素鋼、より好ましくは、炭素含有量が０．８５〜１．１０ｍａｓｓ％の高炭素鋼が考えられる。

【0036】

さらには、耐摩耗性も考慮して高炭素合金鋼を用いる。
高炭素合金鋼としては、例えば、軸受鋼と知られる高炭素クロム軸受鋼が挙げられる。
ＪＩＳで規定されている代表的な高炭素クロム軸受鋼としては、ＪＩＳ Ｇ ４８０５規格で定義される記号ＳＵＪ２（＝炭素含有率０．９５〜１．１０ｍａｓｓ％）の高炭素クロム軸受鋼が挙げられる。しかしながら記号ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５（＝炭素含有率０．９５〜１．１０ｍａｓｓ％）等の他の高炭素クロム軸受鋼を用いるようにすることも可能である。

【0037】

上述した高炭素鋼あるいは高炭素合金鋼を用いることにより、内部応力に対して十分な内硬度を持たせることができ、ピニオンシャフト１４の疲労強度を十分な値とすることができる。

【0038】

［２］メッキについて
次にメッキ及びメッキ処理について説明する。
図２は、実施形態のシャフト部材に適用するニッケル−リンメッキの結晶状態を表す状態図である。

【0039】

図２に示すように、リンの混合比率が重量％（ｗｔ％）で１〜４．５ｗｔ％の範囲で温度が４００℃〜４５０℃以下であれば、β層を形成している。
このβ相は、ニッケル中にリンの結晶質固溶体が含まれる均一相を形成した微結晶構造となっている。

【0040】

また、α層は、ニッケル中にリンの固溶体が０．１７％以下含まれた状態となっている。
さらにγ層は、非晶質の均一層である。
本実施形態では、上述したようにベーキングを行わないので、メッキ析出状態でもメッキ被膜の硬度が高い、リン含有率が４ｍａｓｓ％程度以下の、いわゆる低リンタイプのメッキ（層）を用いることとした。
この場合において、リン含有率が１〜４ｍａｓｓ％におけるメッキ層の硬度は変わらないが、メッキの生産性の観点からは、析出速度が速いリン含有率１〜１．５ｍａｓｓ％とするのが好ましい。
またベーキングを行わないと述べているが、メッキ層の全域にわたってβ層を単独で維持できるのであれば、ベーキング（加熱）を行っても問題はない。
すなわち、図２の例の場合には、リン含有率が４ｍａｓｓ％程度以下、かつ、ベーキング温度４００℃以下であれば、適用が可能である。
なお、諸条件により、結晶状態は、必ずしも図２の通りとはならないので、製品としての信頼性を確保するためには、図２中、斜線部ＡＰで示すように、リン含有率が１〜１．５ｍａｓｓ％、かつ、ベーキング温度１００℃以下とするのが好ましい。
ベーキング温度を１００℃以下にするのは、Ｎｉ_３Ｐの生成を抑制できるため好ましいからである。
なお、１００℃以下のベーキングを行う場合には、図３に示した製造フローチャートにおいて、ステップＳ１５の洗浄・乾燥処理の後で行えばよい。

【0041】

また、メッキの前処理としては、素材の水素脆化を抑制するために、浸漬脱脂または陽極電解脱脂が好ましい。

【0042】

さらに低リンタイプのメッキ（層）は、母材（高炭素鋼）に対して密着性が悪いため、バインダ層として高リンメッキ（層）あるいは電解ニッケルメッキ（層）を施すのがよい。この場合においてバインダ層としても下地メッキ層の厚さは、メッキ層の厚さが１０μｍの場合、１μｍ程度とする。すなわち、高リンメッキ（層）あるいは電解ニッケルメッキ（層）の厚さは、低リンメッキ層よりも薄く設定される。

【0043】

これにより、表面の低リンメッキ層によりメッキ層の硬度を保ちつつ、下地メッキ層により母材への密着性を確保することができ、シャフト部材の信頼性を向上することができる。

【0044】

次に実施形態のシャフト部材の製造方法について説明する。
図３は、実施形態のシャフト部材の製造フローチャートである。
以下の説明においては、説明を省略するが、各工程後に必要であれば、水洗処理などがなされるものとする。
まず、シャフト部材の母材としての高炭素鋼（より好ましくは、高炭素合金鋼である軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２））の成形処理（加工処理）を行って、シャフト部材の形状を所望の形状とする（ステップＳ１１）。

【0045】

次にメッキ前処理を行う（ステップＳ１２）。
メッキ前処理としては、脱脂処理を行うが、陰極電解脱脂を行うと鉄鋼素材中に水素が侵入する虞がある。このため、所定時間の浸漬脱脂(例えば20分)あるいは陽極電解脱脂(例えば、１〜３分)を行う。

【0046】

メッキ析出状態でも硬度を満足する低リンメッキを行うことで、メッキ後のベーキング工程を簡略化することができる。

【0047】

続いて、メッキ層の密着性を向上させるため、下地メッキ処理を行う（ステップＳ１３）。
下地メッキ処理としては、中リン〜高リンメッキ処理あるいは電解ニッケルメッキ処理を施すのが好ましい。

【0048】

続いてメッキ層を形成するためのメッキ処理を行う（ステップＳ１４）。
施すメッキ処理としては、低リンメッキ処理を行う。具体的には、リン含有率が１〜１．５ｍａｓｓ％のニッケルリンメッキを行い、ベーキングは行わないか、あるいは、実効的に行わないようにする。
この結果、ベーキングに伴うメッキ層の脆化を無くし、あるいは、大きく低減でき、疲労破壊の原因となるメッキ層の亀裂の発生を抑制できる。

【0049】

次にメッキ後のシャフト部材を洗浄し、乾燥して製品検査を行い処理を終了する（ステップＳ１５）。

【0050】

以上のシャフトの製造方法によれば、シャフト部材の母材としての高炭素鋼（より好ましくは、高炭素合金鋼である軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２））を用いているので、内硬度を向上でき、疲労強度を材質的に充分に確保することができる。
さらに、メッキ層にメッキ層を脆くする原因となるＮｉ_３Ｐの形成を促すベーキング実効的に行わないので、メッキ層の脆化を抑制することができる。
また、ベーキング実効的に行わないことによるメッキ層の硬度低下については、低リンメッキ（層）を用い、低リンメッキを用いることによる密着性の低下を避けるために、下地メッキ層（バインダ層）として中リン〜高リンメッキ層あるいは電解ニッケルメッキ層を形成するので、硬度及び密着性の双方を確保することができる。

【0051】

これらの結果、疲労強度、耐摩耗性及び信頼性の高いシャフト部材を形成することが可能となる。
以上の説明においては、シャフト部材をデファレンシャルのピニオンシャフトとして用いる場合について説明したが、これに限らず、疲労強度及び耐摩耗性が要求されるシャフト部材であれば同様に適用が可能である。

【実施例】

【0052】

以下、本発明を具体化した実施例について、詳細に説明する。
図４は、実施例及び比較例の説明図である。

【0053】

［１］第１実施例
第１実施例では、図４に示すように、母材として炉焼き入れ（熱処理）を行った軸受鋼ＳＵＪ２を用い、メッキ処理として、リン量１〜１．５ｍａｓｓ％のニッケルリンメッキ（低リンメッキ）を用いる。そして、実効的なベーキング無しで、前処理として無電解脱脂を２０分行い、下地メッキとして電解ニッケルリンメッキを１μｍ形成し、膜厚１０μとなるように処理を行った。
このように、電解ニッケルメッキ（層）の厚さは、低リンメッキ層よりも薄く設定される。
これにより、表面の低リンメッキ層によりメッキ層の硬度を保ちつつ、下地メッキ層により母材への密着性を確保することができ、シャフト部材の信頼性を向上している。
この結果、第１実施例によれば、メッキ層（メッキ膜）の硬さ＝Ｈｖ６６３、３万回時の疲労強度としての目標である１４５６ＭＰａを超える疲労強度を達成していた。

【0054】

［２］第２実施例
第２実施例では、図４に示すように、母材として炉焼き入れ（熱処理）を行った軸受鋼ＳＵＪ２を用い、メッキ処理として、リン量１〜１．５ｍａｓｓ％のニッケルリンメッキ（低リンメッキ）を用いる。そして、実効的なベーキング無しで、前処理として陽極電解脱脂を２０分行い、下地メッキとして高リンメッキ（層）を１μｍ形成し、膜厚１０μとなるように処理を行った。
となるように処理を行った。
このように、高リンメッキ（層）の厚さは、低リンメッキ層よりも薄く設定される。
これにより、表面の低リンメッキ層によりメッキ層の硬度を保ちつつ、下地メッキ層により母材への密着性を確保することができ、シャフト部材の信頼性を向上している。

【0055】

この結果、第２実施例は、メッキ層（メッキ膜）の硬さ＝Ｈｖ６６３であり、３万回時の疲労強度としての目標である１４５６ＭＰａを超える疲労強度を達成していた。

【0056】

［３］比較例
比較例では、図４に示すように、母材として浸炭浸窒（熱処理）を行ったクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４２０Ｈを用い、メッキ処理として、リン量８〜１０ｍａｓｓ％のニッケルリンメッキを用い、ベーキングを３３０℃で１時間行い、前処理として無電解脱脂を２０分行い、下地メッキなしで膜厚１０μとなるように処理を行った。

【0057】

この結果、第１実施例によれば、メッキ層（メッキ膜）の硬さ＝Ｈｖ７２２、３万回時の疲労強度としての目標である１４５６ＭＰａに到らない９０５ＭＰａであった。

【0058】

［４］結論
以上のように第１実施例及び第２実施例によれば、メッキ層の硬さが十分であり、かつ、３万回時の疲労強度としての目標を超える性能を有するシャフト部材を得ることができた。
一方、比較例によれば、メッキ層の硬さは十分であるが、３万回時の疲労強度としての目標を超えることはできず、所望の性能を得ることはできなかった。

【0059】

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0060】

また、本実施形態のシャフト部材は、少なくとも以下の構成を備える。
本実施形態のシャフト部材（１４）は、鋼を材料とする軸状の母材と、前記母材に積層された低リンメッキ層と、前記母材と前記低リンメッキ層との間に積層された電解ニッケルリンメッキ層あるいは高リンメッキ層として形成された下地メッキ層と、を備えている。
この構成によれば、シャフト部材の高強度化を図り、ひいては、シャフト部材の小型化を図ることができる。

【0061】

また、母材は、高炭素鋼あるいは高炭素合金鋼であるようにしてもよい。
この構成によれば、シャフト部材の内硬度を高くでき、曲げ応力に対して強くでき、疲労強度の向上が図れる。

【0062】

また、高炭素鋼あるいは高炭素合金鋼における炭素含有量０．８５〜１．１０質量％とされているようにしてもよい。
この構成によれば、シャフト部材の内硬度を充分に高くでき、疲労強度の向上が図れる。

【0063】

また、下地メッキ層の厚さは、低リンメッキ層の厚さより薄く設定されているようにしてもよい。
この構成によれば、表面の低リンメッキ層によりメッキ層の硬度を保ちつつ、下地メッキ層により母材への密着性を確保することができ、シャフト部材の信頼性を向上することができる。

【0064】

また、低リンメッキ層におけるリン含有量は、４．５ｍａｓｓ％以下とされているようにしてもよい。
この構成によれば、低リンメッキ層の結晶状態を、ニッケル中に微小結晶構造を有する結晶質固溶体の均一層とすることができ、安定したメッキ層を形成することができる。

【0065】

また、低リンメッキ層におけるリン含有量は、１．０〜１．５ｍａｓｓ％とされているようにしてもよい。
この構成によれば、確実に低リンメッキ層の結晶状態を、結晶質固溶体の均一層とすることができ、Ｎｉ_３Ｐの含有量を抑制して、強度の高いより安定したメッキ層を形成することができる。

【0066】

また、シャフト部材は、表面が前記低リンメッキ層とされているようにしてもよい。
この構成によれば、母材との密着性を確保しつつ、表面の硬度を安定して維持することができる。

【0067】

また、本実施形態のシャフト部材の製造方法は、少なくとも以下の構成を備える。
本実施形態のシャフト部材の製造方法は、シャフト部材を構成する鋼を材料とする母材に対し、無電解脱脂あるいは陽極電解脱脂を所定時間施す脱脂工程（ステップＳ１２）と、リン含有量が４．５ｍａｓｓ％以下の低リンタイプのメッキを施すメッキ工程と（ステップＳ１４）を備えている。
この構成によれば、内硬度が充分に高く、疲労強度の向上を図ったシャフト部材を容易に製造できる。

【0068】

また、低リンメッキ工程において、低リンタイプのメッキとして、リン含有量が１．０〜１．５ｍａｓｓ％のメッキを施すようにしてもよい。
この構成によれば、確実に低リンメッキ層の結晶状態を、結晶質固溶体の均一層とすることができ、Ｎｉ_３Ｐの含有量を抑制して、強度の高いより安定したメッキ層を形成することができる。

【0069】

また、脱脂工程（ステップＳ１２）とメッキ工程（ステップＳ１４）との間に、電解ニッケルリンメッキ処理あるいは高リンメッキ処理を行う下地メッキ工程（ステップＳ１３）を備えるようにしてもよい。
この構成によれば、母材と低リンメッキ層の間の密着性を改善して、より疲労強度の向上を図ったシャフト部材を製造できる。

【符号の説明】

【0070】

１４…ピニオンシャフト（シャフト部材）、Ｓ１２…メッキ前処理工程、Ｓ１３…下地メッキ処理工程、Ｓ１４…メッキ処理工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】