JP7330349B1 - クロムめっき部品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)銅又は銅合金からなる表面層を有する素地と、前記素地の前記表面層に接して形成された光沢ニッケルめっき層と、前記光沢ニッケルめっき層上に接して形成され、前記光沢ニッケルめっき層に対して30~180mV貴である電位を有する貴電位ニッケルめっき層と、前記貴電位ニッケルめっき層上に接して形成された3価クロムめっき層と、を備えることを特徴とするクロムめっき部品。
(2)前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との膜厚比率が1:30~10:1である、上記(1)のクロムめっき部品。
(3)前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との膜厚比率が1:5~9:1である、上記(1)のクロムめっき部品。
(4)前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との合計膜厚が1~30μmである、上記(1)~(3)のいずれかのクロムめっき部品。
(5)前記3価クロムめっき層上に、電解化成処理膜及び/又は浸漬化成処理膜をさらに備える、上記(1)~(4)のいずれかのクロムめっき部品。
(6)前記貴電位ニッケルめっき層が、非導電性微粒子不含の層である、上記(1)~(5)のいずれかのクロムめっき部品。
(7)前記素地が、樹脂、セラミックス、及び金属からなる群より選択される1種以上の材料からなり、かつ銅もしくは銅合金からなる前記表面層が付された基材であるか、又は銅もしくは銅合金からなる基材である、上記(1)~(6)のいずれかのクロムめっき部品。
(8)銅又は銅合金からなる表面層を有する素地上に、前記表面層に接して光沢ニッケルめっき層を形成する工程と、
前記光沢ニッケルめっき層上に接して、前記光沢ニッケルめっき層に対して30~180mV貴である電位を有する貴電位ニッケルめっき層を形成する工程と、
前記貴電位ニッケルめっき層上に接して、3価クロムめっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とするクロムめっき部品の製造方法。
(9)前記3価クロムめっき層の表面に、電解化成処理膜及び/又は浸漬化成処理膜を形成する工程をさらに含む、上記(8)のクロムめっき部品の製造方法。
本発明のクロムめっき部品は、銅又は銅合金からなる表面層を有する素地と、素地の表面層に接して形成された光沢ニッケルめっき層と、光沢ニッケルめっき層上に接して形成され、光沢ニッケルめっき層に対して30~180mV貴である電位を有する貴電位ニッケルめっき層と、貴電位ニッケルめっき層上に接して形成された3価クロムめっき層と、を備えることを特徴とする。
クロムめっき部品1において、素地2は、後述するめっき層がその表面2Aに形成されるめっき対象である。素地2は、銅又は銅合金からなる表面層22を、少なくともめっき層が形成される表面2A側に有するものである。
基材21は、めっき対象である素地2の本体部に相当し、その形状及び材質については、特に制限はない。図1に示す実施形態では、基材21に表面層22が付された平板状の素地2の片面側に、各めっき層3~5が形成されているが、本発明のクロムめっき部品はこうした形態に限定されない。基材21は例えば、各種形状のハンドル、グリル、モール、エンブレム等の自動車部品、船外機部品、水栓金具、ドアノブや窓枠を始めとする建材部品、家電部品等、どのような形状及び用途のものであっても良い。
上記のようなセラミックスや樹脂製の基材21には、めっきをし易いように金属によって導電化処理をすることが好ましい。金属による導電化処理方法に特に制限はなく、無電解めっき、電解めっき、金属のスパッタリングや、金属蒸着等の種々の方法を用いることができる。特に、銅、銅合金、ニッケル、又はニッケル合金による無電解めっきが好ましい。無電解めっきの方法及び条件にも特に制限はなく、慣用の方法及び条件で行うことができる。
表面層22は、素地2において、基材21の表面又はその上層であって、後述するめっき層が形成される側の表面を構成し、銅又は銅合金からなる。このように、銅又は銅合金からなる表面層22には、後述するめっき層、具体的には光沢ニッケルめっき層3が、表面2A側に接して形成される。
クロムめっき部品1においては、素地2上に、銅又は銅合金の表面層22に接した状態で、光沢ニッケルめっき層3が形成されている。すなわち、クロムめっき部品1では、光沢ニッケルめっき層3が素地2の直上に、半光沢ニッケル層等の他の層を介することなく形成される。
光沢ニッケルめっき層3は、硫黄化合物等からなる一次光沢剤等を含有させた公知のニッケルめっき液を用い、電気めっき処理することにより形成することができる。具体的に、そのニッケルめっき液としては、特に限定されないが、例えば、ワット浴、スルファミン酸浴、クエン酸浴、ワイズベルグ浴等を用いることができる。
クロムめっき部品1においては、光沢ニッケルめっき層3に接して、その光沢ニッケルめっき層3に対して30~180mV貴である電位を有する貴電位ニッケルめっき層4が形成されている。すなわち、クロムめっき部品1では、特定の電気化学的電位を有する貴電位ニッケルめっき層4が、後述するクロムめっき層5側に、かつ光沢ニッケルめっき層3の直上に、他の層を介することなく形成されている。
貴電位ニッケルめっき層4は、一次光沢剤や光沢・レベリング付与剤(二次光沢剤)、電位調整剤等を所望の量含有する公知のニッケルめっき液を用い、電気めっき処理することにより形成することができる。
上述したように、貴電位ニッケルめっき層4は、光沢ニッケルめっき層3に対して30~180mV貴である電位を有する。また、光沢ニッケルめっき層3に対して、好ましくは30~160mV、より好ましくは40~160mV、さらに好ましくは60~120mV、特に好ましくは60~80mV貴である電位を有する。
クロムめっき部品1において、ニッケルめっき層である、光沢ニッケルめっき層3及び貴電位ニッケルめっき層4の膜厚は、特に限定されず、目的に応じて、例えば100μm以下や、1~50μm程度とすることができる。また、耐食性をより優れたものとし、かつニッケルめっきのコストを低減する観点からは、光沢ニッケルめっき層3と貴電位ニッケルめっき層4との合計膜厚(ニッケル膜厚)が、1~30μm程度であることが好ましく、2~20μm程度であることがより好ましく、5~15μm程度であることが特に好ましい。
クロムめっき部品1においては、貴電位ニッケルめっき層4上に接して、3価クロムめっき層5が形成されている。この3価クロムめっき層5により、耐食性及び美的装飾性に優れ、装飾用等として有用なめっき部品が提供される。
クロムめっき部品1は、好ましくは上記の3価クロムめっき層5上に、電解化成処理膜及び/又は浸漬化成処理膜をさらに備える。このことによって、クロムめっき部品1の耐食性がさらに高まる場合がある。3価クロムめっき層5の表面に行う電解化成処理及び浸漬化成処理に特に制限はなく、慣用の処理方法を所望に応じて適用することができる。例としてクロメート処理、ワックス処理、ベンゾトリアゾールやトリアジンチオール等の溶液による処理、アミノ基やイミノ基を有する化合物の溶液による処理、さらには熱処理等が挙げられるが、これらに限定されない。こうした後処理によって、クロムめっき部品の耐食性をさらに改善し、あるいは変色や水素脆化等をより有効に防止し得る。
電解化成処理又は浸漬化成処理の内でも、6価クロムイオンを含む処理、いわゆるクロメート処理を行うことがより好ましい。クロメート皮膜は自己修復性を有するので、クロムめっき部品1の耐食性をさらに向上させ得る。
クロムめっき部品1は、上層が3価クロムめっき層5であっても優れた耐食性を示し、しかも外観が良好である。クロムめっき部品1は、例えばJIS H8502に準じた耐食性評価法であるCASS試験で、レイティングナンバー(R.N.)が概ね9以上、例えば9.3以上という高い評価結果を示す。そのため、クロムめっき部品1は、例えば、自動車部品、船外機部品、水栓金具、建材部品、家電部品等、様々な部品として利用することができる。
クロムめっき部品1は、以上でも説明したように、銅又は銅合金からなる表面層22を有する素地2上に、表面層22に接して光沢ニッケルめっき層3を形成する工程と、光沢ニッケルめっき層3上に接して、光沢ニッケルめっき層3に対して30~180mV高い電位を有する貴電位ニッケルめっき層4を形成する工程と、貴電位ニッケルめっき層4上に接して、3価クロムめっき層5を形成する工程と、を備える製造方法によって作製することができる。
本発明に従うクロムめっき部品を、以下のようにして製造した。
(素地の調製)
ABS樹脂成形品(形状:平板)の全面をクロム酸でエッチングした後、常法に従って還元処理、触媒化、及び活性化を行い、次いで無電解ニッケルめっきに付した。クロム酸エッチングには、無水クロム酸:400g/L、硫酸:400g/L、3価クロム:10g/Lを含有する処理液を使用した。無電解ニッケルめっきは、ENILEX NI-5プロセス((株)JCU製)を用いて40℃で行った。その後、CU-BRITE EP-30プロセス((株)JCU製)を用いて、室温、3A/dm2の条件で電解銅めっきを行い、素地を調製した。
上記で得られた素地を下記の光沢ニッケルめっき液に浸漬し、50℃、3A/dm2にて15分間の条件で厚さ6μmの光沢ニッケルめっき層を形成した。
<光沢ニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・HI-BRITE#88プロセス((株)JCU製)
#810(二次光沢剤) 3ml/L
#82(湿潤剤) 2ml/L
#83(一次光沢剤) 10ml/L
次に、下記の貴電位ニッケルめっき液に浸漬し、55℃、3A/dm2にて15分間の条件で厚さ6μmの貴電位ニッケルめっき層を形成した(光沢ニッケルめっき層と貴電位ニッケルめっき層との合計膜厚=12μm、光沢ニッケルめっき層厚:貴電位ニッケルめっき層厚=1:1)。めっき液にはADDITIVE-E((株)JCU製)の電位調整剤を濃度が0.1ml/Lとなる量にて配合し、光沢ニッケルめっき層に対する貴電位ニッケルめっき層の電位差が+45mVとなるように調整した。
<貴電位ニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・HI-BRITE#88プロセス((株)JCU製)
#810(二次光沢剤) 3ml/L
#82(湿潤剤) 2ml/L
#83(一次光沢剤) 10ml/L
・ADDITIVE-E 0.1ml/L
次いで、下記の3価クロムめっき液に浸漬し、55℃、10A/dm2にて4分間の条件で、白色3価クロムめっき層を上記貴電位ニッケルめっき層に接するように形成した。得られたクロムめっき部品試料は、良好な外観を呈していた。
<3価クロムめっき液>
・塩基性硫酸クロム 19.5g/L (クロム濃度3g/L)
・リンゴ酸 3g/L
・硫酸カリウム 150g/L
・ホウ酸 70g/L
・サッカリン 3g/L
・3-アミノロダニン 20mg/L
・各ニッケルめっき層の膜厚は、断面顕微鏡写真から測定した。
・クロムめっき層の膜厚(Cr膜厚)は、(株)日立テクノサイエンス製蛍光X線分析器「FT-150H」で測定した。
・光沢ニッケルめっき層に対する貴電位ニッケルめっき層の電位差は、ASTM B764:「多層ニッケル析出物中の個々の層の厚さと電位の同時決定」に従うSTEP試験により測定した。測定に先立ち、NiCl2・6H2Oを300g/L、NaClを50g/L、H3BO3を25g/L含有する電解液(20℃)を用意した。該電解液中に上記電位差測定用試料を配置し、参照電極として銀-塩化銀電極を備える(株)中央製作所製の多層ニッケルめっき耐食性測定装置「ED-3」を用いて測定した。
耐食性は、JIS H8502に準じたCASS試験により評価した。塩化ナトリウムを50±5g/L及び塩化第二銅(CuCl2・2H2O)を0.26±0.02g/L含有し、酢酸でpHを3.0~3.2に調整した水溶液を、下記条件で試料に噴霧して、80時間後のレイティングナンバー(R.N.)を測定した(後記する他の一部実施例では、40時間後及び160時間後のR.N.測定も行った)。
・噴霧量:1.5±0.5ml/80cm2/h
・試験層内温度:50±2℃
・塩水タンク温度:50±2℃
・空気飽和器温度:63±2℃
・圧縮空気圧力:70~167kPa
実施例1と同一の操作で得られたクロムめっき部品試料の表面層に、さらに電解クロメート処理を行った。電解クロメート処理は、EBACHRO-500プロセス((株)JCU製ECR-500を100ml/L含有する6価クロム系処理液)を用い、40℃、0.1A/dm2にて1分間の条件で行った。得られたクロムめっき部品試料は、良好な外観を呈していた。この試料について、実施例1と同様に試験した結果を、後記する表1に示す。
貴電位ニッケルめっき液中のADDITIVE-Eの濃度を0.1~2ml/Lとの間で変化させ、光沢ニッケルめっき層に対する貴電位ニッケルめっき層の電位差が+65mV、+80mV、+160mVとなるように調整した以外は、実施例1又は2と同様の操作を行った。得られたクロムめっき部品試料は、いずれも良好な外観を呈していた。これら試料についての試験結果を、後記する表1に示す。
貴電位ニッケルめっき液の代わりに下記組成のめっき液を使用し、光沢ニッケルめっき層の直上に95mV卑電位ニッケルめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の操作を行った。尚、卑電位ニッケルめっき層の形成は、50℃、3A/dm2にて15分間の条件で行った。得られたクロムめっき部品試料の試験結果を、後記する表1に示す。
<卑電位ニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・TRI-STRIKEプロセス((株)JCU製)
TRI-STRIKE 5ml/L
#82(湿潤剤) 2ml/L
貴電位ニッケルめっき液をADDITIVE-E不含とした上で浴温を52℃に下げ、光沢ニッケルめっき層に対する貴電位ニッケルめっき層の電位差が5mVとなるように調整した以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られたクロムめっき部品試料の試験結果を、後記する表2に示す。
特許文献4記載のクロムめっき部品と同様にニッケルめっき層が三層構造を有する試料を、以下の条件で製造し、実施例1と同様にして評価した。
実施例1と同様にして調製した素地を、下記の半光沢ニッケルめっき液に浸漬し、55℃、3A/dm2にて15分間の条件で半光沢ニッケルめっき層を形成した。
<半光沢ニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・CF-24Tプロセス((株)JCU製)
CF-24T 1ml/L
#82-K(湿潤剤) 1ml/L
次に、下記の光沢ニッケルめっき液に浸漬し、50℃、3A/dm2にて12分間の条件で光沢ニッケルめっき層を形成した。この光沢ニッケルめっき層は、下層の半光沢ニッケルめっき層に対して、145mV卑である電位を有していた。
<光沢ニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・HI-BRITE#88プロセス((株)JCU製)
#810(二次光沢剤) 3ml/L
#82(湿潤剤) 2ml/L
#83(一次光沢剤) 10ml/L
さらに、下記のMPニッケルめっき液に浸漬し、55℃、3A/dm2にて3分間の条件でMPニッケルめっき層を形成した。このMPニッケルめっき層は、下層の光沢ニッケルめっき層に対して、55mV貴である電位を有していた。
<MPニッケルめっき液>
・ワット浴
硫酸ニッケル 260g/L
塩化ニッケル 40g/L
ホウ酸 40g/L
・MP-NI308プロセス((株)JCU製)
MP-303 10ml/L
MP-311 3ml/L
MP POWDER 308 3g/L
MP-308B 2ml/L
ADDITIVE-E 0.15ml/L
次いで、実施例1と同様の条件で3価クロムめっきを行ってクロムめっき部品試料を調製し、物性を評価した。評価結果を、後記する表1に示す。
光沢ニッケルめっき層が素地側ではなく、クロムめっき層側に形成された試料を作製した。実施例1と同様にして調製した素地に、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっき、3価クロムめっきをこの順で行ってクロムめっき部品試料を調製し、物性試験を行った。尚、各めっき処理は、比較例1及び3等と同様の条件で、但し光沢ニッケルめっきのめっき時間を15分間として行った。また、本比較例のクロムめっき部品試料においては、光沢ニッケルめっき層は、下層の半光沢ニッケルめっき層に対して、145mV卑である電位を有していた。得られたクロムめっき部品試料の試験結果を、後記する表1に示す。
参考のため、6価クロムめっき部品も調製した。3価クロムめっきの代わりに下記のめっき液を使用して、42℃、10A/dm2にて3分間の条件で6価クロムめっきを行った以外は、比較例1と同様の操作を行った。得られたクロムめっき部品試料の試験結果を、後記する表1に示す。
<6価クロムめっき液>
・EBACHROM E-300LNプロセス((株)JCU製)
クロム酸 240g/L
硫酸 1g/L
ECR-300LN 10ml/L
MISTSHUT NP 0.1ml/L
3価クロムめっきの代わりに比較例5と同様の6価クロムめっきを行った以外は、実施例5と同様の操作を行った。得られたクロムめっき部品試料は、外観が極めて悪いものであった。そのため、耐食性評価は実施していない。
貴電位ニッケルめっき液中のADDITIVE-Eの濃度を0.1~2ml/Lとの間で変化させて、両ニッケルめっき層間の電位差を種々に調製し、かつ光沢ニッケルめっき及び貴電位ニッケルめっきの処理時間を、それぞれ1~29分間及び1~29分間として両ニッケルめっき層の膜厚比を種々に変化させた以外は、実施例1又は2と同様の操作を行って、クロムめっき部品試料を製造した(ニッケル膜厚はいずれも12μm)。尚、めっき時間と各ニッケルめっき層の膜厚との相関が取れていることは、上記した断面顕微鏡写真に基づく測定により確認した。得られたクロムめっき部品試料は、いずれも良好な外観を呈していた。これら試料についての試験結果を、比較例1及び2等の結果と共に、表2に示す。
両ニッケルめっき層間の電位差を+65mVに、ニッケル膜厚を12μmに、それぞれ固定して、膜厚比が耐食性に及ぼす影響について検討した。光沢ニッケルめっき及び貴電位ニッケルめっきの処理時間を、それぞれ1~29分間及び1~29分間として両ニッケルめっき層の膜厚比を種々に変化させた以外は、実施例3又は4と同様の操作を行った。尚、CASS試験は40時間、80時間、及び160時間実施した。また、めっき時間と各ニッケルめっき層の膜厚との相関が取れていることは、上記した断面顕微鏡写真に基づく測定により確認した。得られたクロムめっき部品試料は、いずれも良好な外観を呈していた。これら試料についての試験結果を、実施例3及び比較例3等の結果と共に、表3に示す。
光沢ニッケルめっき層と貴電位ニッケルめっき層との合計膜厚を25μmとした以外は、実施例3又は4と同様の操作を行った(両ニッケルめっき層間の電位差は65mV)。得られたクロムめっき部品試料は、いずれも良好な外観を呈していた。これら試料についての試験結果を、後記する表4に示す。
全ニッケルめっき層の合計膜厚を25μmとし、かつ光沢ニッケルめっき層に対するMPニッケルめっき層の電位差を+30mV又は+70mVとした以外は、比較例3と同様の操作を行った。比較例8及び10においては、実施例4と同様のクロメート処理も行った。得られた試料についての試験結果を、後記する表4に示す。
3価クロムめっきの代わりに6価クロムめっきを行った以外は、比較例7と同様の操作を行った。6価クロムめっきは、比較例5と同様にして行った。得られた試料についての試験結果を、表4に示す。
クロムめっきとして白色3価クロムめっきの代わりに黒色3価クロムめっきを行った以外は、実施例5と同様の操作を行った。黒色3価クロムめっきは、試料を下記の黒色3価クロムめっき液に浸漬し、40℃、10A/dm2にて3分間の条件で行った。得られたクロムめっき部品試料は、良好な外観を呈していた。得られた試料についての試験結果を、後記する表5に示す。
<黒色3価クロムめっき液>
・JTC-BKプロセス((株)JCU製)
JTC-CR2 130g/L
JTC-BK-S 300g/L
JTC-A 90mL/L
JTC-BK-B 20mL/L
JTC-BK-C 20mL/L
JTC-WA 2mL/L
クロムめっきとして黒色3価クロムめっきを行い、かつ光沢ニッケルめっき層に対するMPニッケルめっき層の電位差を+35mVとした以外は、比較例7又は8と同様の操作を行った。黒色3価クロムめっきは、実施例82~83と同様にして行った。得られた試料についての試験結果を、表5に示す。
2 素地
2A 素地の表面
3 光沢ニッケルめっき層
4 貴電位ニッケルめっき層
5 3価クロムめっき層
21 基材
22 表面層
Claims (8)
- 銅又は銅合金からなる表面層を有する素地と、
前記素地の前記表面層に接して形成された光沢ニッケルめっき層と、
前記光沢ニッケルめっき層上に接して形成され、前記光沢ニッケルめっき層に対して30~180mV貴である電位を有する貴電位ニッケルめっき層と、
前記貴電位ニッケルめっき層上に接して形成された3価クロムめっき層と、
を備え、
前記貴電位ニッケルめっき層が、非導電性微粒子不含の層であることを特徴とするクロムめっき部品。 - 前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との膜厚比率が1:30~10:1である、請求項1記載のクロムめっき部品。
- 前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との膜厚比率が1:5~9:1である、請求項1記載のクロムめっき部品。
- 前記光沢ニッケルめっき層と前記貴電位ニッケルめっき層との合計膜厚が1~30μmである、請求項1記載のクロムめっき部品。
- 前記3価クロムめっき層上に、電解化成処理膜及び/又は浸漬化成処理膜をさらに備える、請求項1記載のクロムめっき部品。
- 前記素地が、樹脂、セラミックス、及び金属からなる群より選択される1種以上の材料からなり、かつ銅もしくは銅合金からなる前記表面層が付された基材であるか、又は銅もしくは銅合金からなる基材である、請求項1記載のクロムめっき部品。
- 銅又は銅合金からなる表面層を有する素地上に、前記表面層に接して光沢ニッケルめっき層を形成する工程と、
前記光沢ニッケルめっき層上に接して、前記光沢ニッケルめっき層に対して30~180mV貴である電位を有する、非導電性微粒子不含の貴電位ニッケルめっき層を形成する工程と、
前記貴電位ニッケルめっき層上に接して、3価クロムめっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とするクロムめっき部品の製造方法。 - 前記3価クロムめっき層の表面に、電解化成処理膜及び/又は浸漬化成処理膜を形成する工程をさらに含む、請求項7記載のクロムめっき部品の製造方法。
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MIKE BARNSTEAD ET.AL.: "Trivalent Chromium for a New Generation", METAL FINISHING, vol. 107, no. 1, JPN7015000985, 29 January 2009 (2009-01-29), pages 27 - 30, ISSN: 0005064939 * |
渡邉和夫,装飾3価クロムめっき技術,表面技術,Vol.56,No.6,日本,2005年,p.20-24 |
渡邉和夫: "装飾3価クロムめっき技術", 表面技術, vol. 56, no. 6, JPN7015000986, 2005, JP, pages 20 - 24, ISSN: 0005064937 * |
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