JP2002088482A - 分散材磁場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法 - Google Patents
分散材磁場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線状、球状、繊維状、または、粉粒状といっ
た多角形複雑形状体からなる被めっき材料に対する効率
的なめっきを可能とする。 【解決手段】 磁石による磁場空間に置かれた反応容器
中に固相分散材をめっき溶液とともに入れ、反応容器中
に電極を配置しまたは配置することなく、磁場を加えた
上で電気めっき、または無電解めっきを行う。
た多角形複雑形状体からなる被めっき材料に対する効率
的なめっきを可能とする。 【解決手段】 磁石による磁場空間に置かれた反応容器
中に固相分散材をめっき溶液とともに入れ、反応容器中
に電極を配置しまたは配置することなく、磁場を加えた
上で電気めっき、または無電解めっきを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、分散材磁
場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法に関するもの
である。さらに詳しくは、この出願の発明は、線状、繊
維状、粉粒体等の微小分散性固体のめっきや、これらを
共析させることによる複合めっきの形成に有用な、磁場
を利用した、新しい分散材めっき方法と分散材共析めっ
き方法に関するものである。
場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法に関するもの
である。さらに詳しくは、この出願の発明は、線状、繊
維状、粉粒体等の微小分散性固体のめっきや、これらを
共析させることによる複合めっきの形成に有用な、磁場
を利用した、新しい分散材めっき方法と分散材共析めっ
き方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、各種材料の機能化
のための手段のひとつとして、電気めっき法および無電
解めっき法が知られている。電気めっき法はめっき溶液
に浸漬した素材に、外部から電流を流すことにより、め
っき溶液中の金属イオンを還元してめっきを行うもので
あり、また、無電解めっき法は、外部から電流を流すこ
となく、めっき溶液と素材表面との反応を利用すること
により、めっきを行うものである。
のための手段のひとつとして、電気めっき法および無電
解めっき法が知られている。電気めっき法はめっき溶液
に浸漬した素材に、外部から電流を流すことにより、め
っき溶液中の金属イオンを還元してめっきを行うもので
あり、また、無電解めっき法は、外部から電流を流すこ
となく、めっき溶液と素材表面との反応を利用すること
により、めっきを行うものである。
【０００３】このようなめっき法においては、より良好
なめっき表面を得ることが望まれていることから、これ
までにも、各種の添加剤を加えたり、めっき条件を変更
すること等により、めっき表面の質的な向上が図られて
きている。
なめっき表面を得ることが望まれていることから、これ
までにも、各種の添加剤を加えたり、めっき条件を変更
すること等により、めっき表面の質的な向上が図られて
きている。
【０００４】最近では、めっき溶液に磁場を印加させ
て、めっき溶液を電磁気的に攪拌する方法が、この出願
の発明者らによって提案されている。この方法において
は、磁場中で電解電流が流れることからも生じるローレ
ンツ力によってめっき溶液が流動し、物質移動が促進さ
れるという Magneto ・ Hydro ・ Dynamics（ＭＨＤ）効
果が用いられている。このＭＨＤ効果により、析出めっ
き面の平滑化を可能とし、より品質の高いめっき材料を
提供できるようにしている。
て、めっき溶液を電磁気的に攪拌する方法が、この出願
の発明者らによって提案されている。この方法において
は、磁場中で電解電流が流れることからも生じるローレ
ンツ力によってめっき溶液が流動し、物質移動が促進さ
れるという Magneto ・ Hydro ・ Dynamics（ＭＨＤ）効
果が用いられている。このＭＨＤ効果により、析出めっ
き面の平滑化を可能とし、より品質の高いめっき材料を
提供できるようにしている。
【０００５】しかしながら、従来のめっき方法と同様
に、このＭＨＤ効果によるめっき法においても、対象と
する被めっき材料は、外部で支持した状態でめっき溶液
に浸漬する板状体を対象としてきており、粉粒体や、繊
維、あるいは線状といった多角形複雑形状体を対象とす
ることはほとんど考慮されてきていない。このため、新
規な機能性材料として注目されるこれらの粉粒体や、繊
維、あるいは線状体等について磁場の利用によるＭＨＤ
効果によってめっきすることについては全く未知、未検
討のままであった。
に、このＭＨＤ効果によるめっき法においても、対象と
する被めっき材料は、外部で支持した状態でめっき溶液
に浸漬する板状体を対象としてきており、粉粒体や、繊
維、あるいは線状といった多角形複雑形状体を対象とす
ることはほとんど考慮されてきていない。このため、新
規な機能性材料として注目されるこれらの粉粒体や、繊
維、あるいは線状体等について磁場の利用によるＭＨＤ
効果によってめっきすることについては全く未知、未検
討のままであった。
【０００６】そこで、この出願の発明は、粉粒体や繊
維、線状体という板状体とは本質的に異なる被めっき材
料に対し、磁場の印加により効率的なめっきを可能と
し、新規材料の制製をも可能とすることのできる、磁場
を利用した、新しいめっき手段を提供することを課題と
している。
維、線状体という板状体とは本質的に異なる被めっき材
料に対し、磁場の印加により効率的なめっきを可能と
し、新規材料の制製をも可能とすることのできる、磁場
を利用した、新しいめっき手段を提供することを課題と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、固相分散材を
分散させためっき液に磁場を印加し、固相分散材表面を
めっきすることを特徴とする分散材磁場めっき方法を提
供し、この方法に関連して、第２には、電気めっき、ま
たは無電解めっきを行う分散材磁場めっき方法を、第３
には、固相分散材は、粉粒体、繊維または線状といった
多角形複雑形状体である分散材磁場めっき方法を提供す
る。
の課題を解決するものとして、第１には、固相分散材を
分散させためっき液に磁場を印加し、固相分散材表面を
めっきすることを特徴とする分散材磁場めっき方法を提
供し、この方法に関連して、第２には、電気めっき、ま
たは無電解めっきを行う分散材磁場めっき方法を、第３
には、固相分散材は、粉粒体、繊維または線状といった
多角形複雑形状体である分散材磁場めっき方法を提供す
る。
【０００８】そしてこの出願の発明は、第４には、固相
分散材を分散させためっき液に磁場を印加し、被めっき
基材表面に、固相分散材を共析めっきすることを特徴と
する分散磁場共析めっき方法を提供し、第５には、電気
めっき、または無電解めっきを行う分散材磁場共析めっ
き方法を、第６には、固相分散材は、粉粒体、繊維また
は線状といった多角形複雑形状体である分散材磁場共析
めっき方法を提供する。
分散材を分散させためっき液に磁場を印加し、被めっき
基材表面に、固相分散材を共析めっきすることを特徴と
する分散磁場共析めっき方法を提供し、第５には、電気
めっき、または無電解めっきを行う分散材磁場共析めっ
き方法を、第６には、固相分散材は、粉粒体、繊維また
は線状といった多角形複雑形状体である分散材磁場共析
めっき方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴をもつものであるが、以上にその実施の形態につ
いて説明する。
の特徴をもつものであるが、以上にその実施の形態につ
いて説明する。
【００１０】なによりも、この出願の発明においては、
発明者らがすでに提案している磁場下でのローレンツ力
によるＭＨＤ効果を利用し、新しいめっきの形態を提示
することになる。
発明者らがすでに提案している磁場下でのローレンツ力
によるＭＨＤ効果を利用し、新しいめっきの形態を提示
することになる。
【００１１】まず原理的に説明する。
【００１２】磁場中で電気めっきまたは無電解めっきを
行うと、めっき溶液中もしくは界面において流れる電解
電流により、ローレンツ力が生じ、その結果、めっき溶
液と被めっき材との間に相対運動が生じる。
行うと、めっき溶液中もしくは界面において流れる電解
電流により、ローレンツ力が生じ、その結果、めっき溶
液と被めっき材との間に相対運動が生じる。
【００１３】たとえば、図１に示すように、電気めっき
においては、めっき溶液中の電極間を電流が流れるため
に、ローレンツ力はめっき溶液全体で起こり、ＭＨＤ流
れが生じめっき溶液が流動する。そこで、分散材がめっ
き溶液中に存在する場合には、固相分散材はめっき溶液
とともに運動する。
においては、めっき溶液中の電極間を電流が流れるため
に、ローレンツ力はめっき溶液全体で起こり、ＭＨＤ流
れが生じめっき溶液が流動する。そこで、分散材がめっ
き溶液中に存在する場合には、固相分散材はめっき溶液
とともに運動する。
【００１４】また、図２に示すように、無電解めっきに
おいては、電流はめっき面近くでのみ局所的に流れ、マ
イクロＭＨＤ流れが起こり、局所的な対流が生じる。そ
のとき、ローレンツ力が固相分散材に働くために、分散
材そのものが運動する。その結果、このような分散材の
特異な運動が生じるために、その析出状態が均一化す
る。
おいては、電流はめっき面近くでのみ局所的に流れ、マ
イクロＭＨＤ流れが起こり、局所的な対流が生じる。そ
のとき、ローレンツ力が固相分散材に働くために、分散
材そのものが運動する。その結果、このような分散材の
特異な運動が生じるために、その析出状態が均一化す
る。
【００１５】次に、図３を用いて、銅粉上への銀の置換
めっきを例にとり、より詳細にこの発明の作用について
説明する。すなわち、まず、銅表面への硝酸銀溶液等に
よる銀の置換めっきは次の２つの反応が一対となって進
行する。
めっきを例にとり、より詳細にこの発明の作用について
説明する。すなわち、まず、銅表面への硝酸銀溶液等に
よる銀の置換めっきは次の２つの反応が一対となって進
行する。
【００１６】
【化１】
【００１７】
【化２】
【００１８】このとき移動する電子２ｅによって、図３
に示したように、電解電流が粒子中で流れる。磁場中で
は、生じたローレンツ力が粒子を動かすために、銅粒子
はめっき溶液中で運動しながら、効率よく銅粉上への銀
の置換めっきを行うことになる。
に示したように、電解電流が粒子中で流れる。磁場中で
は、生じたローレンツ力が粒子を動かすために、銅粒子
はめっき溶液中で運動しながら、効率よく銅粉上への銀
の置換めっきを行うことになる。
【００１９】次に、分散材の共析めっきを例にとると、
ホルムアルデヒドを還元剤とする銅の無電解めっきは次
のように進行する。
ホルムアルデヒドを還元剤とする銅の無電解めっきは次
のように進行する。
【００２０】
【化３】
【００２１】
【化４】
【００２２】この場合も同様に、磁場中では、生じたロ
ーレンツ力が粒子を動かすために、銅粒子は、効率よく
無電解めっきを行うことになる。
ーレンツ力が粒子を動かすために、銅粒子は、効率よく
無電解めっきを行うことになる。
【００２３】以上のような原理に沿ってこの発明のめっ
き方法が行われることになるが、固相分散材については
電気めっき、または無電解めっきという手法に応じて、
そして、めっきの目的、めっき被膜性質や厚み等に対応
してその種類が選択されることになる。
き方法が行われることになるが、固相分散材については
電気めっき、または無電解めっきという手法に応じて、
そして、めっきの目的、めっき被膜性質や厚み等に対応
してその種類が選択されることになる。
【００２４】これらは各種の金属、合金、セラミック
ス、樹脂、あるいはそれらの複合材であってよい。
ス、樹脂、あるいはそれらの複合材であってよい。
【００２５】そして固相分散材は、いずれの場合でも、
めっき液中に分散される状態の大きさ、性質を備えてい
ることになる。その形状は、粉粒体、短繊維、あるいは
微小線状体等の多角形複雑形状体であってよい。
めっき液中に分散される状態の大きさ、性質を備えてい
ることになる。その形状は、粉粒体、短繊維、あるいは
微小線状体等の多角形複雑形状体であってよい。
【００２６】この発明の方法のための装置としては、例
えば図４に示したものをひとつの態様として示すことが
できる。この図に示したように、磁石の磁場空間に置か
れた反応容器、および反応容器中に分散材および反応液
を注入する注入装置（シリンジ）によって構成される。
そして、電気めっきを行う場合には、電極を反応容器内
に配置する。磁石により外部磁場を加えた上で、電気め
っきまたは無電解めっきを行う。磁石は超電導磁石を用
いることができ、また、反応容器は温度コントローラー
を備えてもよい。
えば図４に示したものをひとつの態様として示すことが
できる。この図に示したように、磁石の磁場空間に置か
れた反応容器、および反応容器中に分散材および反応液
を注入する注入装置（シリンジ）によって構成される。
そして、電気めっきを行う場合には、電極を反応容器内
に配置する。磁石により外部磁場を加えた上で、電気め
っきまたは無電解めっきを行う。磁石は超電導磁石を用
いることができ、また、反応容器は温度コントローラー
を備えてもよい。
【００２７】注入装置（シリンジ）（１）と注入装置
（シリンジ）（２）には、分散材と反応めっき溶液とを
あらかじめ封入しておき、例えば、シリンジ（１）には
銅粉粒体、シリンジ（２）には硝酸銀めっき溶液などを
封入することができる。
（シリンジ）（２）には、分散材と反応めっき溶液とを
あらかじめ封入しておき、例えば、シリンジ（１）には
銅粉粒体、シリンジ（２）には硝酸銀めっき溶液などを
封入することができる。
【００２８】これらの２本の注入装置により、分散材お
よびめっき溶液は、超電導磁石内におかれた反応容器に
導入され、ただちに反応が開始される。
よびめっき溶液は、超電導磁石内におかれた反応容器に
導入され、ただちに反応が開始される。
【００２９】またさらに、この発明にいては、分散材の
共析めっきを行う場合には、注入装置（シリンジ）は必
ずしも２つ必要ではなく、１つで十分である。例えば、
この場合、被めっき基材として白金板等を用い、炭素繊
維をあらかじめ銅イオンめっき溶液中に分散させてお
き、注入装置からは、ホルムアルデヒドのみを注入する
ことができる。
共析めっきを行う場合には、注入装置（シリンジ）は必
ずしも２つ必要ではなく、１つで十分である。例えば、
この場合、被めっき基材として白金板等を用い、炭素繊
維をあらかじめ銅イオンめっき溶液中に分散させてお
き、注入装置からは、ホルムアルデヒドのみを注入する
ことができる。
【００３０】さらにこの発明においては、均一性と異方
性という異なる機能をめっき表面に与えることができ、
特定面のみめっき膜の形成が存在するめっき材料の創成
を可能とし、さらには、高磁場中では強磁性体以外の非
磁性体においても磁性体の性質が顕著に現われるので、
磁気力による分散材の配向が生じ、この現象を用いて、
分散材の高配向性を有する機能性めっき材料の創成をも
可能とする。
性という異なる機能をめっき表面に与えることができ、
特定面のみめっき膜の形成が存在するめっき材料の創成
を可能とし、さらには、高磁場中では強磁性体以外の非
磁性体においても磁性体の性質が顕著に現われるので、
磁気力による分散材の配向が生じ、この現象を用いて、
分散材の高配向性を有する機能性めっき材料の創成をも
可能とする。
【００３１】より具体的には、図５に示したように、炭
素繊維を用いた場合、繊維は繊維に沿った方向と、それ
に垂直な方向において、磁化率の相違があるために、磁
場方向にめっき溶液中で配向し、その配向した炭素繊維
が銅とともに析出する。
素繊維を用いた場合、繊維は繊維に沿った方向と、それ
に垂直な方向において、磁化率の相違があるために、磁
場方向にめっき溶液中で配向し、その配向した炭素繊維
が銅とともに析出する。
【００３２】以下実施例を示し、さらにこの発明につい
て詳しく説明する。
て詳しく説明する。
【００３３】
【実施例】銅粉表面への銀の置換めっきを行った。
【００３４】用いた磁石は住友重機械工業（株）製の液
体ヘリウムレス超電導磁石（ＨＦ１０−１００ＶＨＴ
型）である。この磁石は直径１０ｃｍの室温空間ボアを
もち、磁場中心において最高１０Ｔまでの高磁場を作り
出すことができる。また、磁石の止め金を調節すること
で、ボアを水平または垂直方向に設置することができ
る。実験は試料面に垂直および平行に磁場が働く場合に
ついて行われた。
体ヘリウムレス超電導磁石（ＨＦ１０−１００ＶＨＴ
型）である。この磁石は直径１０ｃｍの室温空間ボアを
もち、磁場中心において最高１０Ｔまでの高磁場を作り
出すことができる。また、磁石の止め金を調節すること
で、ボアを水平または垂直方向に設置することができ
る。実験は試料面に垂直および平行に磁場が働く場合に
ついて行われた。
【００３５】試料には銅粉（純度９９．９％）を用い、
めっき溶液は０．３ｍｏｌ ｄｍ−３、硝酸銀と３ｍｏ
ｌ ｄｍ−３ヨウ化カリウムのめっき溶液を用い、めっ
き溶液の温度管理はウォータージャケットを介して行
い、５０℃一定とした。
めっき溶液は０．３ｍｏｌ ｄｍ−３、硝酸銀と３ｍｏ
ｌ ｄｍ−３ヨウ化カリウムのめっき溶液を用い、めっ
き溶液の温度管理はウォータージャケットを介して行
い、５０℃一定とした。
【００３６】試料はボア内の均一磁束密度を有する空間
内に設置された。
内に設置された。
【００３７】反応中の様子は図６に示したように、粒子
は回転方向を複雑を変えながら運動するためにめっき溶
液は激しく攪拌された。その後、銀の置換めっきを行っ
た銅粉表面は、非常に精度高くめっきされていることを
確認した。このような磁場の印加による作用効果は、
０．１Ｔ（テスラ）から認識された。
は回転方向を複雑を変えながら運動するためにめっき溶
液は激しく攪拌された。その後、銀の置換めっきを行っ
た銅粉表面は、非常に精度高くめっきされていることを
確認した。このような磁場の印加による作用効果は、
０．１Ｔ（テスラ）から認識された。
【００３８】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
より、線状、球状、繊維状、または、粉粒状といった多
角形複雑形状からなる分散材に対して、めっき効率の向
上、特定表面への異方性、共析物の配向などの新しい機
能表面の創成を可能とする。
より、線状、球状、繊維状、または、粉粒状といった多
角形複雑形状からなる分散材に対して、めっき効率の向
上、特定表面への異方性、共析物の配向などの新しい機
能表面の創成を可能とする。
【図１】この発明の基本原理を示した概略図である。
【図２】この発明の基本原理を示した概略図である。
【図３】この発明の基本原理を示した概略図である。
【図４】この発明の方法のための装置の概略図である。
【図５】この発明により得られる配向材料を示した概略
図である。
図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、この発明の実施例を示したも
ので、分散材の運動を観察したものである。
ので、分散材の運動を観察したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柿 良一 東京都墨田区両国２−20−12−1304 (72)発明者 走出 真 埼玉県川口市芝下１−１−56 埼玉県工業 技術センター内 (72)発明者 米持 真一 埼玉県川口市芝下１−１−56 埼玉県工業 技術センター内 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 AA35 BA01 BA08 BA34 DA01 DA03 DB12
Claims (6)
- 【請求項１】 固相分散材、または固相分散材を分散さ
せためっき液に磁場を印加し、固相分散材表面をめっき
することを特徴とする分散材磁場めっき方法。 - 【請求項２】 電気めっき、または無電解めっきを行う
請求項１の分散材磁場めっき方法。 - 【請求項３】 固相分散材は、粉粒体、繊維または線状
といった多角方複雑形状体である請求項１または２の分
散材磁場めっき方法。 - 【請求項４】 固相分散材を分散させためっき液に磁場
を印加し、被めっき基材表面に、固相分散材を共析めっ
きすることを特徴とする分散材磁場共析めっき方法。 - 【請求項５】 電気めっき、または無電解めっきを行う
請求項４の分散材磁場共析めっき方法。 - 【請求項６】 固相分散材は、粉粒体、繊維、または線
状体である請求項４または５の分散材磁場共析めっき方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281014A JP2002088482A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 分散材磁場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281014A JP2002088482A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 分散材磁場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002088482A true JP2002088482A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18765744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000281014A Pending JP2002088482A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 分散材磁場めっき方法と分散材磁場共析めっき方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002088482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040044A1 (ja) * | 2002-11-01 | 2004-05-13 | Shinshu University | めっき構造物とその製造方法 |
| JP2008547212A (ja) * | 2005-06-30 | 2008-12-25 | インテル・コーポレーション | 金属および粒子で満たされた貫通シリコンビアを含む、集積回路ダイ |
| CN107858735A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-03-30 | 西北工业大学 | 一种用于复合电沉积的电解池 |
-
2000
- 2000-09-14 JP JP2000281014A patent/JP2002088482A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040044A1 (ja) * | 2002-11-01 | 2004-05-13 | Shinshu University | めっき構造物とその製造方法 |
| KR101066751B1 (ko) * | 2002-11-01 | 2011-09-21 | 신슈 다이가쿠 | 도금 구조물과 그 제조 방법 |
| JP2008547212A (ja) * | 2005-06-30 | 2008-12-25 | インテル・コーポレーション | 金属および粒子で満たされた貫通シリコンビアを含む、集積回路ダイ |
| CN107858735A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-03-30 | 西北工业大学 | 一种用于复合电沉积的电解池 |
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