JP2018150587A

JP2018150587A - めっきの形成方法

Info

Publication number: JP2018150587A
Application number: JP2017047763A
Authority: JP
Inventors: 坂本　一三; Kazumi Sakamoto; 一三坂本; 雅史鈴木; Masashi Suzuki; 裕平藤岡; Yuhei Fujioka
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-27
Also published as: WO2018168129A1; US20200010971A1; DE112017007235T5; CN110268103A

Abstract

【課題】少量のめっき液を使用した簡単かつ安価な設備によって高濃度のめっき皮膜を形成する。
【解決手段】陰極の片面に、めっき液６に粒子７を混合してなるペースト４を塗布し、陽極１の片面に、前記めっき液６を含浸した保液部材３を配置し、陰極２と前記陽極１とを対向させて、保液部材３とペースト４とを互いに接触させ、陰極２と前記陽極１との間に電圧を印加することにより、陰極２の片面にめっきを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、めっきの形成方法に関するものである。

従来、めっきの形成方法として、無電解めっき皮膜または無電解複合めっき皮膜上に、膜厚が5μm以下のフッ素樹脂膜を有するめっき皮膜を形成する際、フッ素樹脂膜を、フッ素樹脂粒子をカチオン系界面活性剤で水中に分散した溶液を用いて形成するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、他のめっきの形成方法として、めっき槽内の鉛直方向の下位置に陰極を、配置し、めっき液中に分散させた分散粒子を陰極に向け徐々に沈降させ、陰極上に堆積させるようにしたものが公知である（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、前記従来のめっきの形成方法では、めっき槽内に収容しためっき液中に、めっきを形成するために基材や電極を浸漬させるようにしている。このため、設備が大掛かりでコストがかかるという問題がある。また、大量のめっき液をメンテナンスしたり、廃液処理したりする必要があり、この点でもコストアップを招来してしまう。

後者の方法では、陰極付近で消耗するめっき金属を補給するためにめっき液を攪拌することがあるが、めっき液中の粒子が移動し、高濃度のめっき皮膜を形成することは困難である。また、陰極を水平に設置しなければならないなど、構成上の制約が大きい。

特開２００７−３９７１１号公報特開２０１６-１４１８６２号公報

本発明は、少量のめっき液を使用した簡単かつ安価な設備によって高濃度のめっき皮膜を形成できるめっきの形成方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
陰極の片面に、めっき液に粒子を混合してなるペーストを塗布し、
陽極の片面に、前記めっき液を含浸した保液部材を配置し、
前記陰極と前記陽極とを対向させて、前記保液部材と前記ペーストとを互いに接触させ、
前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加することにより、前記陰極の片面にめっきを形成する、めっきの形成方法を提供する。

本発明によれば、陽極の片面に保液部材を配置し、陰極の片面にペーストを塗布するようにしているので、大掛かりな設備や大量のめっき液を必要とすることなく安価に高濃度のめっき皮膜を形成できる。

本実施形態に係るめっき形成装置の概略説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

図１は、本実施形態に係るめっき形成装置を示す。このめっき形成装置は、陽極１と陰極２とを対向させ、陽極１の対向面にめっき液６を含浸させた保液部材３を配置し、陰極２にペースト４を塗布し、保液部材３とペースト４とを接触させたものである。

陽極１には、白金不溶解アノードからなる平板が使用されている。ここでは、陽極１には不溶性陽極１を使用しているが、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｃｒ等の溶解性の材料を使用することもできる。

陰極２には、タフピッチ銅（Ｃ１１００）カソードからなる平板が使用されている。陰極２は陽極１に比べて片面（対向面）の表面積が大きくなっている。

陽極１と陰極２との間には直流電源５が接続されている。

保液部材３には、ウレタンスポンジが使用されている。ウレタンスポンジは平板状で、陰極２とほぼ同じ面積を有して陰極２と対向している。この場合、保液部材３の厚みは、10ｍｍ以下としている。これにより、陽極からの電流を効率良く伝えることができる。保液部材３には、パラジウム・ニッケルめっき液を含浸させている。但し、含浸できるめっき液６はこれに限らず、用途に応じて、例えば、Agめっき液やAuめっき液等、他の種々のめっき液６を使用できる。

ペースト４には、めっき液６に粒子７を混合したものが使用されている。すなわち、ペースト４は、めっき液６と粒子７を主成分とし、対象物である陰極２の表面に塗布が可能で、塗布後にブラシによる圧力を受けても塗布形状を維持し、導電性を有するものである。めっき液６には、保液部材３に含浸させたものと同様なものを使用でき、ここではパラジウム・ニッケルめっき液が使用されている。粒子７には、シリカをコーティングした酸化亜鉛が使用されている。粒子７の粒径は、一次粒子径が0.6μｍ以下とされている。粒子７の粒径を0.6μｍ以下としたのは、めっき皮膜中の粒子の充填密度を十分に高くするためである。

但し、前記粒子７としては、酸化亜鉛に限らず、金属材料や、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレン等の合成樹脂材料、黒鉛、フッ化黒鉛、二酸化モリブデン、窒化ホウ素等の化合物等を使用することができる。この場合、例えば、フッ素樹脂を使用すれば、従来の金属めっき被膜の性能に加えて、湿潤性を持たせることができる。

また、ペースト４、めっき液６及び粒子７には、分散助剤として界面活性剤を修飾している。使用できる界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤、めっき液６のｐＨに対応してカチオン性を示す両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等が含まれる。界面活性剤を使用することで、めっき面の濡れ性を向上し、無めっき、ピットなどのめっきの欠陥を防止し、めっき液６からのミストの発生を抑制できる。

前記構成のめっき形成装置では、陽極１の片面（対向面）にめっき液６を含浸させた保液部材３を配置し、陰極２の片面（対向面）にペースト４を塗布する。ペースト４の塗布は、ディスペンサーやスキージ等により行い、厚さは0.1ｍｍから0.5ｍｍとしている。このようにペースト４の厚みを設定することで、陽極からの電流を効率良く陰極２に伝えることができる。

そして、陽極１と陰極２とを対向して配置し、保液部材３とペースト４とを面接触させる。この場合、陽極１と陰極２とは垂直方向に対向させてもよいし、水平方向等、他の向きに対向させてもよい。

この状態で、陽極１と陰極２を接近させ、保液部材３とペースト４とを加圧する。また、陽極１を振動させて保液部材３を介してペースト４を加振する。これにより、ペースト４中の粒子７を凝集させることができる。そして、陽極１と陰極２の間に電圧を印加すると、陰極２の表面にめっき皮膜が形成される。すなわち、陰極１の表面で、ペースト４に含まれるめっき液６中の金属イオンが還元され、電流の回り込みにより、ペースト４中の粒子７を取り込みながらめっき皮膜が形成される。この場合、形成されるめっき皮膜は、めっき液６中の金属の性質に加えて、取り込まれた粒子７による性質を持ち、複合めっき皮膜としての特徴を有する。

このように、陰極２にペースト４を塗布し、陽極１に保液部材３にめっき液６を含浸させるようにしているので、次の利点がある。
（１）めっき液６がペースト４と保液部材３に含まれるだけであるので、従来のめっき槽にめっき液６を貯留する場合に比べてめっき液６の使用量を大幅に抑制できる。このため、大掛かりな設備が不要となり、めっき液６のメンテナンスや廃液処理も簡略化できる。
（２）ペースト４にめっき液６に粒子７を混合したものを使用しているので、高濃度のめっき皮膜を形成できる。
（３）形成されためっき被膜では、めっき液６の組成物による効果に加えて、粒子７による効果をも発揮させることができる。例えば、硬度の高いNiめっきに、フッ素樹脂粒子を組み合わせると、耐摩耗性が高く、ころがり抵抗の低いという効果を発揮させることができ、機械摺動部や軸受部に使用できる。また、電気抵抗値の低いAgめっきに、昇華温度の低い金属材料（酸化亜鉛）粒子を組み合わせると、電気的抵抗が低く、発生するアークを冷却して消弧させることができ、電気接点に使用可能である。硬度の高いNiめっきに、フッ素樹脂粒子を組み合わせると、耐摩耗性が高く、すべり抵抗を低くすることができ、金型に使用すると、優れた離形性を発揮させることができる。

以下の条件によりめっき皮膜を形成する実験を行った。
すなわち、陽極１には白金不溶解アノード、陰極２にはタフピッチ銅（C1100）、保液部材３にはウレタンスポンジ、めっき液６には市販のPd-Ni（パラジウム・ニッケル）めっき液、混合する粒子７にはシリカコート酸化亜鉛をそれぞれ使用した。また、以下の表１に記載するように、ペースト４に使用するめっき液６は10mlとした。まためっき液６に混入する粒子７には、一次粒子径が35nm（0.035μm）と20nm（0.02μm）の２種類を用意し、その重量は1.5g〜8.5gの範囲で４種類用意した。めっき時間は、5,10,15分のいずれかとし、陽極１と陰極２の間での電流密度は5〜25A/dm²とした。

表１から明らかなように、粒子の一次粒子径を小さくし、含有する重量を大きくすることにより形成されるめっき皮膜の複合めっき粒子濃度を高くすることができた。また、電流密度を高めることで、得られるめっき被膜の膜厚を大きくすることができた。

本発明の第１態様のめっき形成方法は、
陰極２の片面に、めっき液６に粒子７を混合してなるペースト４を塗布し、
陽極１の片面に、前記めっき液６を含浸した保液部材３を配置し、
前記陰極２と前記陽極１とを対向させて、前記保液部材３と前記ペースト４とを互いに接触させ、
前記陰極２と前記陽極１との間に電圧を印加することにより、前記陰極２の片面にめっきを形成する。

第１態様のめっき形成方法によれば、陽極１の片面に保液部材３を配置し、陰極２の片面にペースト４を塗布するだけでめっき皮膜を形成することができる。したがって、大掛かりな設備や大量のめっき液６を必要とすることなく安価にめっき皮膜を形成できる。

本発明の第２態様のめっき形成方法は、
前記ペースト４は界面活性剤を混合されている。

第２態様のめっき形成方法によれば、めっき面の濡れ性を向上し、無めっき、ピットなどのめっきの欠陥を防止し、めっき液６からのミストの発生を抑制できる。

本発明の第３態様のめっき形成方法は、前記粒子７を、金属又は樹脂のいずれかで構成している。

本発明の第４態様のめっき形成方法は、前記粒子７が、0.02μｍ以上、0.6μｍ以下の粒径を有する。

第４態様のめっき形成方法によれば、粒子７の粒径を0.02μｍ以上、0.6μｍ以下の範囲としたので、電流が粒子の中に回り込み、効率よく流れるという効果が得られる。

本発明の第５態様のめっき形成方法は、前記粒子７が、前記ペースト４に対して10重量％以上、72重量％以下である。

第５態様のめっき形成方法によれば、ペースト４であるので粒子７を高濃度に含有させることができるので、高濃度のめっき皮膜を形成可能となる。

本発明の第６態様のめっき形成方法は、前記保液部材３にはスポンジを使用する。

本発明に係るめっきの形成方法は、機械摺動部、電気接点、金型表面等、種々の材料の表面にめっき皮膜を形成するために使用できる。

１…陽極
２…陰極
３…保液部材
４…ペースト
５…直流電源
６…めっき液
７…粒子

Claims

陰極の片面に、めっき液に粒子を混合してなるペーストを塗布し、
陽極の片面に、前記めっき液を含浸した保液部材を配置し、
前記陰極と前記陽極とを対向させて、前記保液部材と前記ペーストとを互いに接触させ、
前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加することにより、前記陰極の片面にめっきを形成する、めっきの形成方法。
前記ペーストは界面活性剤を混合されている、請求項１に記載のめっきの形成方法。
前記粒子は、金属又は樹脂のいずれかからなる、請求項１又は２に記載のめっきの形成方法。
前記粒子は、0.02μｍ以上、0.6μｍ以下の粒径を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のめっきの形成方法。
前記粒子は、前記ペーストに対して10重量％以上、72重量％以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のめっきの形成方法。
前記保液部材はスポンジである、請求項１から５のいずれか１項に記載のめっきの形成方法。