JP2540110B2

JP2540110B2 - 電気アルミニウムめっき方法

Info

Publication number: JP2540110B2
Application number: JP62174522A
Authority: JP
Inventors: 節子高橋; 久美子森; 菊子秋元; 良三赤間
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPS6417889A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、溶融塩浴による電気アルミニウムめっき方
法に関する。

（従来技術）アルミニウムの電気めっきは、アルミニウムの酸素に
対する親和力が大きく、電位が水素より卑であるので、
水溶液系のめっき浴で行うことが困難である。このた
め、従来よりアルミニウムの電気めっきは、非水溶液系
めっき浴、特に有機溶媒系のめっき浴で行なわれてい
る。

この有機溶媒系のめっき浴としては、AlCl₃とLiAlH₄
またはLiHとをエーテルに溶解したものやAlCl₃とLiAlH₄
とをTHF（テトラヒドロフラン）に溶解したもの、ある
いは西ドイツのシーメンス・リサーチ・ラボラトリーに
より1975年に工業化の検討が進められ、1980年にオラン
ダのベギン・ガルバノ・アルミニウムによって工業用パ
イロットプラントが完成したトリエチルアルミニウムを
使用するSIGAL PROCESSなどがある。これらのめっき浴
によれば、純度、加工性および外観の優れたアルミニウ
ムめっきを行なうことができるとされている。

しかし、これらのめっき浴は、いずれも浴中に非常に
活性なLiAlH₄、LiHまたはトリエチルアルミニウムを含
んでいるため、酸素や水分が存在すると、それらと反応
して分解し、電流効率が低下し、浴寿命も短くなってし
まうものであった。また、誤って酸素や水分が多量に混
入すると、爆発の危険性もあった。

そこで、このような問題のないめっき浴として、アル
ミニウムハロゲン化物とアルキルピリジニウムハロゲン
化物の溶融塩浴を開発した。

このめっき浴は、アルミニウムハロゲン化物（AlX₃、
但し、ＸはCl、Br、Ｉ）50〜80モル％とアルキルピリジ
ニウムハロゲン化物（C₅H₅N−RX、但し、Ｒは炭素数１
〜５のアルキル基、Ｘはハロゲン原子）20〜50モル％と
を溶融したもの、またはこの浴に有機溶剤（好ましくは
芳香族溶剤）を配合したもので、常温付近で液体とな
り、イオン解離する。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このめっき浴は、純度の高いアルミニウムハ
ロゲン化物を使用しても、Fe、Pb、H₂O等の不純物を含
有するため、不可避的にこれらの不純物が含有され、9
9.9％以上の高純度Alめっきが得られず、しかも浴温を4
0℃以上にすると、不純物の影響が大きく現れて、緻密
なめっきを得ることが困難であった。また、高電流密度
域でめっきすると、めっき層組織が粉末状デンドライト
になってしまうものであった。

このため、前記めっき浴でめっきしたものは、アルミ
ニウム線との良好なボンディング性を必要とするICリー
ドフレームなどのような電子部品、アルマイト処理によ
るポアーを利用する磁気ディスクなどのような精密製品
に使用するには、まだ問題があった。

そこで、これらの用途に適したアルミニウムめっきが
得られるようにするには、めっき浴の純度を高めてめっ
きすることが必要であったが、まだ精製方法は、確立さ
れていなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明は、アルミニウムハロゲン化物（AlX₃、但し、
ＸはCl、Br、Ｉ）50〜80モル％とアルキルピリジニウム
ハロゲン化物（C₅H₅N−RX、但し、Ｒは炭素数１〜５の
アルキル基、Ｘはハロゲン原子）20〜50モル％とからな
る溶融塩浴またはこの浴に有機溶剤を配合したものを両
極に金属アルミニウムを用いて0.5A/dm²以下の電流密度
で予備電解することにより精製し、その後被めっき物に
アルミニウムを電気めっきすることにより高純度のめっ
きが得られるようにした。そして、この精製により被め
っき物へのめっきの際、乾燥無酸素雰囲気中で直流電流
またはパルス電流により浴温０〜150℃、電流密度0.1〜
30A/dm²まで浴温、電流密度を高くできるようにした。

本発明でのめっき浴精製は、Alと不純物のFe、Pb等と
の電位差を利用して、不純物をAl陰極表面に置換析出さ
せ、除去するのであるが、その際、陰極に加わる負の電
圧で不純物の移動を速め、析出を促進させるのである。
電解は不純物の析出が多く、Alの析出の少ない電流密度
である0.5A/dm²以下で行う。この予備電解は、電流密度
0.5A/dm²以下で、通常１時間以上行えば精製することが
できる。電流密度を0.5A/dm²以上にすと、Alの析出が主
となり、不純物析出に対するAl析出が多くなり、Alの浪
費が多くなる。

なお、この方法で陽極をAlにするのは、陽極を不溶性
極にすると、上記電流密度での予備電解により浴中のAl
が析出した場合のめっき浴組成変動を防止するためであ
る。Al陽極にすれば、通電量に比例して、陽極よりAlが
溶解供給され、めっき浴組成は、建浴時の状態に保たれ
る。

これらの方法によりめっき浴を精製すると、建浴時の
Fe分0.01〜0,1％、Pb分0.005〜0.03％、H₂O分0.01〜0.1
％含有されていたものを精製後は、Fe分0.003％以下、P
b分検出されず、H₂O分0.005％以下にすることができ、
このめっき浴でアルミニウムめっきした場合、めっき層
を99.9％以上の高純度にすることができる。

以上のようにして精製すると、被めっき物へのめっき
の際の浴温を０〜150℃にしても、また、電流密度を0.1
〜30A/dm²にしても、めっき層は、緻密で、しかも粉末
状デンドライト組織にはならない。浴温を０℃より低く
すると、高電流密度でのめっきが困難になる。また、浴
温を150℃より高くし、かつ電流密度を30A/dm²より高く
すると、めっき層が灰色になって、外観が劣ってしま
い、めっき層の加工性も低下する。

めっき浴は、酸素や水分に触れても安全であるが、ア
ルミニウム錯イオンの酸化を防止するため、めっきは乾
燥無酸素雰囲気中（たとえば乾燥N₂やAr中）で行なう。
また電流は、直流、パルス電流のいずれでもよいが、パ
ルス電流の方が結晶が微細になり、加工性が良好にな
る。

ところで連続めっきで均一なめっきを行うためには、
めっき浴にAlイオンを補給して、浴中のAlイオンを一定
に管理する必要があるが、この場合、本発明のめっき浴
では陽極をAl製可溶性陽極にすると、通電量に応じてAl
イオンが自動的に補給されるので、好都合である。

陽極にTi−Pt系などの不溶性陽極を使用して連続めっ
きする場合のAlイオンの補給は、AlCl₃、AlBr₃、AlI₃な
どのハロゲン化物を補給すればよい。この場合、補給ハ
ロゲン化物の精製を必要とするが、精製は、めっき浴外
部にハロゲン化物の補給槽を設けて、この補給槽とめっ
き浴との間に精製槽を設けて、この精製槽で先に述べた
方法により行えばよい。しかし、不溶性陽極使用による
連続めっきの場合、電解時に陽極界面でハロゲンガス発
生反応が起こる。

以下実施例により本発明を説明する。

（実施例）実施例１ N₂雰囲気に保ったAlCl₃67モル％とブチルピリジニウ
ムクロリド33モル％からなる溶融塩めっき浴の両極をア
ルミニウム板（純度99.99wt％、板厚5mm）にして、浴温
60℃、0.1A/dm²で３時間予備電解し、精製した。その後
このめっき浴を用いて、常法により溶剤蒸気洗浄、アル
カリ脱脂および酸洗などのめっき前処理を施した冷延鋼
板（板厚0.5mm）を乾燥後直ちに浸漬して、アルミニウ
ムめっきを行なった。めっきは、精製の際のアルミニウ
ム板陰極を冷延鋼板に変え、浴温60℃で直流により電流
密度10A/dm²で２分間行なった。

得られたアルミニウムめっき鋼板のめっき層純度は、
99.99％で、厚みが均一で、白色を呈し、結晶は緻密で
あった。また鋼板に繰り返し折り曲げを施してもクラッ
クや剥離は発生せず、加工、密着性とも良好であった。

実施例２実施例１で精製しためっき浴を用いて、パルス電流に
より板厚0.5mmの冷延鋼板にアルミニウムめっきを施し
た。冷延鋼板としてな、実施例１と同様の前処理を施し
たものを用い、この鋼板を陰極、アルミニウム板（実施
例１と同じ）を陽極にした。パルス電流によるめっき
は、いずれのめっき浴の場合もデューティー比1/10〜1/
100、平均電流密度0.1〜30A/dm²で行なった。その結
果、めっき層の厚みは、均一で、外観、加工性、密着性
とも直流によりめっきした場合と同一であった。また、
めっき層純度は99.98％以上であった。

またCu合金、Ni合金へも上記同様にめっきしてみた
が、純度99.9％以上のAlめっきが可能であった。

比較例実施例１と同一の前処理を施した冷延鋼板をN₂雰囲気
に保ったAlCl₃67モル％とブチルピリジニウムクロリド3
3モル％からなる未精製溶融塩めっき浴を用いて、実施
例１と同様の前処理を施した板厚0.5mmの冷延鋼板（同
板厚）を陰極、アルミニウム板（実施例１に同じ）を陽
極として、浴温80℃、直流により電流密度20a/dm²1分間
でアルミニウムめっきを行った。このめっき鋼板の外観
は、灰色を呈し、結晶は粗く、めっき層純度は99.0％で
あった。

（効果）以上のように、本発明によれば、純度が99.9％以上
で、組織が緻密、加工性の良好なアルミニウムめっきを
行うことができる。従って、めっき製品は、アルミニウ
ム線との良好なボンディング性を必要とするICリードフ
レームなどのような電子部品、アルマイト処理によるポ
アーを利用する磁気ディスクなどのような精密製品に使
用することができる。

また、浴温、電流密度を従来より著しく高くしても、
めっき上問題が生じないので、高速めっきが可能であ
り、連続めっきの場合の生産性を高め、めっきコストを
低減させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤間良三千葉県市川市高谷新町７番地の１日新製鋼株式会社新材料研究所内 (56)参考文献特開昭62−70592（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−70593（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−243190（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムハロゲン化物（AlX₃、但し、
ＸはCl、Br、Ｉ）50〜80モル％とアルキルピリジニウム
ハロゲン化物（C₅H₅N−RX、但し、Ｒは炭素数１〜５の
アルキル基、Ｘはハロゲン原子）20〜50モル％とからな
る溶融塩浴またはこの浴に有機溶剤を配合したものを両
極に金属アルミニウムを用いて0.5A/dm²以下の電流密度
で予備電解することにより精製し、その後被めっき物に
アルミニウムを電気めっきすることを特徴とする電気ア
ルミニウムめっき方法。
【請求項２】アルミニウムハロゲン化物（AlX₃、但し、
ＸはCl、Br、Ｉ）50〜80モル％とアルキルピリジウムハ
ロゲン化物（C₅H₅N−RX、但し、Ｒは炭素数１〜５のア
ルキル基、Ｘはハロゲン原子）20〜50モル％とからなる
溶融塩浴またはこの浴に有機溶剤を配合したものを両極
に金属アルミニウムを用いて0.5A/dm²以下の電流密度で
電解することにより精製し、その後乾燥無酸素雰囲気中
で直流電流またはパルス電流により浴温０〜150℃、電
流密度0.1〜30A/dm²の電解条件で被めっき物にアルミニ
ウムを電気めっきすることを特徴とする電気アルミニウ
ムめっき方法。
【請求項３】被めっき物へのアルミニウム電気めっきの
際、陽極を金属アルミニウムにしてめっきすることを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載の電気アルミニウ
ムめっき方法。