JPH05222583A - アルミニウムとアルミニウム合金へのメッキ方法及び電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解液の更新頻度を極端に低下させ補充管理
だけ行えば良く、又無電解メッキを可能と成したり、不
純物の多いアルミニウムに対してもメッキ出来る様に
し、且つ安価、奇麗にアルミニウム上へ直接メッキす
る。 【構成】 芳香族スルホン酸、クエン酸又はマロン酸の
一種類を添加した特殊な電解液で、陰極と陽極が周期的
に反転し陰極時間が長い電流反転により酸電解を行っ
て、芳香族スルホン酸、クエン酸、又はマロン酸で硫化
イオウ物の析出スピードの抑制を行うと共に電流分布を
均一にして、素材の表面に硫化イオウ物の薄い均一な皮
膜形成を行うことによって、メッキ液中で瞬間的に一呼
吸でかかる皮膜を除去すると共にメッキを析出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム上へ安価
且つ奇麗に直接メッキする様にしたアルミニウムとアル
ミニウム合金へのメッキ方法及び電解液に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム、アルミニウム合
金、鋳物用アルミニウム合金、ダイカスト用アルミニウ
ム合金上へのメッキ方法として、他の金属の場合と同様
な方法では密着性のある析出物は得られず、その理由の
主なものは大気中で素地の表面に酸化膜が生成し易いか
らであり、この困難を克服するために前処理法として亜
鉛置換法と陽極酸化法がある。

【０００３】先ず、下地金属を付着させる亜鉛置換法に
おいては、亜鉛の置換を均一にするためには先ず素地を
清浄にし、表面を活性化して亜鉛が析出し易い状態にす
ることが大切であり、腐食作用の弱い液を使用して浸漬
脱脂し、次に生成している表面の酸化膜の除去と、亜鉛
層の析出を妨害する様な微少成分を除去し、次に亜鉛置
換液（アルカリ溶液）中で３０〜６０秒間浸漬し、この
操作で表面の酸化膜が除去されると同時に薄い密着性の
亜鉛層を被覆し、この亜鉛皮膜は次のメッキの足がかり
を成す。

【０００４】又、脱脂等の前処理における他の方法は亜
鉛の二重置換法があり、最初の亜鉛層を硝酸に浸漬して
除去し再び亜鉛を被覆する方法であり、最初の置換によ
って酸化皮膜は除去され、亜鉛層を硝酸によって除けば
素地の表面は第２次亜鉛層を生成させるのに適した状態
になり、第２次亜鉛層は上記の様なメッキの足がかりと
なり、この様な亜鉛置換法は高温、高湿度の中で長時間
置くとアルミニウムの酸化皮膜が吹いて来て必着性が完
璧でなく、又置換液及びメッキ液が高価であり、且つ電
気メッキ及び無電解メッキした時にメッキ液の寿命が短
くなる欠点を有していた。

【０００５】又、陽極酸化法においては一般的にアルミ
ニウム上に自然に形成される酸化膜はメッキの密着性を
阻害するが、ある種の陽極酸化膜はメッキ下地として最
適であり、この酸化皮膜は素地に対して充分に喰い込ん
でいる上に多孔性に富んでいて適当な足がかりとなり、
この様な陽極酸化法では電気メッキしか出来ない欠点が
あり、又品物をプラス極とするためにアルミニウムが溶
解し、溶存アルミ、銅、シリコン等の不純物が増加する
と液抵抗が大きくなって悪化し、電解液の更新が頻繁に
必要となり、特に不純物が多いダイカスト製品では顕著
であり、且つ電解電圧を上昇させねばならない欠点を有
し、又陽極酸化膜の多孔質のポアを大きく均一にするこ
とが実用上困難なため実際にはライン化されていない。

【０００６】尚、上述した亜鉛置換法、二重亜鉛置換法
においても、不純物の多いアルミニウムに対しては陽極
酸化法と同様の電解液の更新が頻繁に必要となる欠点も
併せて存在していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電解液の更
新頻度を極端に低下させ補充管理だけ行えば良く、又無
電解メッキを可能と成したり、不純物の多いアルミニウ
ムに対してもメッキ出来る様にし、且つ安価、奇麗にア
ルミニウム上へ直接メッキする様にしたアルミニウムと
アルミニウム合金へのメッキ方法及び電解液を提供せん
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、アルミニウム上へのメッキに際して亜鉛置換
法では必着性が完璧でなくメッキ液に悪影響を及ぼす課
題、又陽極酸化法では素地が溶解して電解液の更新が必
要となったり、製造ラインでの実用化が出来ない課題に
鑑み、芳香族スルホン酸、クエン酸又はマロン酸の一種
類を添加した特殊な電解液で、陰極と陽極が周期的に反
転し陰極時間が長い電流反転により酸電解を行って、芳
香族スルホン酸、クエン酸、又はマロン酸で硫化イオウ
物の析出スピードの抑制を行うと共に電流分布を均一に
して、素材の表面に硫化イオウ物の薄い均一な皮膜形成
を行うことによって、メッキ液中で瞬間的に一呼吸でか
かる皮膜を除去すると共にメッキを析出する様にして、
上記課題を解決せんとしたものである。

【０００９】

【作用】本発明にあっては、高速反転電源におけるマイ
ナス極（陰極）の時に素地を還元、活性化し、プラス極
（陽極）の時に芳香族スルホン酸、クエン酸、又はマロ
ン酸の作用により硫化イオウ物の薄い均一な皮膜形成を
行って活性化を行い、電気メッキ又は無電解メッキのメ
ッキ液中では瞬間的に一呼吸でかかる硫化イオウ物の皮
膜を除去すると共に素地の表面にメッキを析出するので
ある。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、下記の様にアルミニウム又はアルミニウム合金
等に対して脱脂、エッチング、スマット除去等の予備処
理を行い、後述する特殊な電解液（以下サーファＸーＢ
剤と称する）で後述するサーパス電解（前処理）、即ち
品物がマイナス極となる陰極電解、且つ周期的に短時間
プラス極となる陽極電解の状態で電解浴（酸電解）を行
ってサーファＸーＢ剤の作用により素材に対して硫化イ
オウ物を皮膜し、その後メッキ（通常の電気メッキ又は
無電解メッキ）を行う。

【００１１】上記した脱脂等の予備処理、サーパス電解
処理（前処理）の具体的工程及び処理条件、目的等を説
明すると、浸漬脱脂、エッチング、スマット除
去、サーパス電解を行った後、通常のメッキを行う。

【００１２】 浸漬脱脂 （条件） １０〜２０％ｖ／ｌ、サーファＸーＡ剤、温
度２０〜５０℃、時間５分以下。サーファＸーＡ剤とは
汎用水性エマルジョン型脱脂洗浄剤である。 （目的） 素地表面の油脂分を除去する。

【００１３】 エッチング （条件） カセイソーダ（水酸化ナトリウム）１０〜１
００ｇ／ｌ、温度３０〜６０℃、浸漬時間５分以下。 （目的） 品物表面の自然酸化膜及び加工変質層の除
去。

【００１４】 スマット除去 ー１ 図３乃至図５の材質種類 （条件） １０〜５０％硝酸、温度３０℃以下、浸漬時
間５〜６０秒、例えば５０％硝酸とは６２％硝酸４に対
して水を１の割合の浴を言う。

【００１５】 スマット除去 ー２ 図６乃至図９の材質種類 （条件） フッ酸、硝酸の混合浴、温度３０℃以下、浸
漬時間５〜６０秒、例えばフッ酸４：硝酸２：水４の割
合の浴。 （目的） 自然酸化膜及び加工変質層をエッチングによ
り除去するため発生するスマット（アルミニウム以外の
不純物でスス状の微小成分）を除去。

【００１６】 サーパス電解 （条件） 硫酸１０〜３５％ｗｔ／ｌ、サーファＸーＢ
剤0.１〜４０％ｗｔ／ｌの水溶液を圧縮空気にて撹拌、
電解温度１５℃以下に冷却、電流密度１〜１０Ａ／ｃｍ
² 、電解時間１〜１０分。高速反転電源の反転比率（Ｄ
ｕｔｙ比）１５：２、材質によりＤｕｔｙ比は異なる。 （目的） 活性化（素地の還元及び薄い均一な硫化イオ
ウ物の皮膜形成）。

【００１７】上記のサーファＸーＢ剤とは硫酸１０〜３
５％ｗｔ／ｌに対して、芳香族スルホン酸、クエン酸又
はマロン酸の一種類を0.１〜４０％ｗｔ／ｌを添加する
ものであり、上記比率で硫酸にサーファＸーＢ剤を添加
した水溶液を電解液と成し、芳香族スルホン酸、クエン
酸又はマロン酸の添加剤の作用は、電解液の電流分布を
均一にして均一電解を行うと共に、硫化イオウ物の析出
（皮膜形成）スピードの抑制を行う。

【００１８】そして、硫酸における下限の１０％ｗｔ／
ｌについては、１０％未満の場合には電解液の液抵抗が
高くなり、電解効果が低くなり、上限の３５％ｗｔ／ｌ
は硫酸の液抵抗が最小となる限界値であり、且つ３５％
超過の時には両性金属のアルミニウムは元来硫酸に浴し
ているだけで溶解するために、素地の溶解現象が発生し
硫化イオウ物の皮膜生成スピードと素地の溶解スピード
の関係で皮膜形成出来ず活性化出来ない。

【００１９】又、芳香族スルホン酸、クエン酸又はマロ
ン酸（サーファＸーＢ剤）の一種類における0.１〜４０
％ｗｔ／ｌについては、サーファＸーＢ剤が４０％ｗｔ
／ｌの高濃度の時には素地に対する硫化イオウ物の析出
が無くなり、水洗時に酸化膜が形成されてメッキの密着
力が悪化し、又0.２％ｗｔ／ｌの低濃度にすると単位時
間当りの硫化イオウ物の析出は薄くなって電解時間が必
要となり、かかるマイナス電解時間により還元を充分に
行って密着力の向上を図ることが出来、そして0.１％未
満又は未添加の時にはサーファＸーＢ剤の必要成分が希
少となり硫化イオウ物の析出が膨大となりメッキが密着
せず、中間の例えば１５％ｗｔ／ｌの時には若干早く析
出する傾向があって短時間処理が可能であるがメッキの
密着性は低下し、又上限の４０％ｗｔ／ｌは飽和量であ
り、４０％超過は硫酸水溶液に溶解しない。

【００２０】又、１５℃以下の冷却温度とする必要性
は、アルミニウムの硫酸浴の状態において低温度の時に
は溶解スピードが低下し、皮膜形成が良好となり１５℃
以下は実用的な温度限界である。

【００２１】上記のサーパス電解（高速電流反転電解）
は高速反転電源を使用して行い、図２に示した電流波形
の場合にはマイナス極１５に対してプラス極２の反転比
率（Ｄｕｔｙ比）である。

【００２２】尚、この反転比率はマイナス極の時間が長
く種々に変更可能であり、例えばマイナス極が１３〜２
３、プラス極が１〜１１に変更出来、反転比率１５：２
の場合を詳細に説明する。

【００２３】理論計算式Ｔ＝１／Ｆ＝１０００／（６０
×６）≒３、１山約３ｍｓｅｃで例えば６０ＨＺ地区で
は周波数が計算式にて１5.７ＨＺになる。 図２に示す参考波形の反転比率（Ｄｕｔｙ比）１５：２
とは、１サイクルにおいて上記時間のマイナスとプラス
が１秒間に１5.７回繰り返し出力される特殊波形であ
り、この様な特殊波形にて電解する事を高速電流反転電
解と称する。

【００２４】次に本発明に係るアルミニウムとアルミニ
ウム合金へのメッキ方法及び電解液の作用について説明
すると、本願（アイコート法と称する）における前処理
では、特殊電解液サーファＸーＢ剤と電流反転電源を使
用してサーパス電解を行っているが、かかる電源では高
速周期的にプラス極とマイナス極が反転、繰り返してお
り、長時間の品物がマイナス極の時に素地は還元されて
水素が発生して素地を活性化し、プラス極の時に瞬間的
に硫化イオウ物を素材に付着、又は分解して付着（理論
究明されていない）し薄い均一な皮膜形成を行ってい
る。

【００２５】そして、通常の電気メッキ又は無電解メッ
キ中におけるメッキ液内では、素地の硫化イオウ物の皮
膜はディッピング（浸漬）した瞬間に一呼吸で取り去ら
れ、この様な皮膜除去状態では素地は還元されているか
ら素地の表面にメッキが析出する。

【００２６】尚、上記の活性化（還元及び皮膜形成）に
おいて、直流電源では不可能であり、又６／１０００秒
間のプラス極においては短時間であるため素地の溶解や
酸化皮膜は発生せず、又活性化の後に水洗を行っても素
地の表面に薄い皮膜が存在しているために素地の活性化
状態は維持される。

【００２７】そして、本願のメッキ方法（アイコート
法）でメッキした場合、メッキした皮膜の密着性は図３
乃至図９のいずれのアルミニウム材料においても、メッ
キ後４００℃加熱水冷、９０度折り曲げ及びテープ剥離
テストの結果、全て皮膜の剥離等は生じない。

【００２８】

【発明の効果】要するに本発明は、脱脂等の予備処理を
行い、硫酸を１０〜３５％ｗｔ／ｌと、芳香族スルホン
酸、クエン酸又はマロン酸の一種類を0.１〜４０％ｗｔ
／ｌを添加した水溶液の電解液で陰極と陽極が周期的に
反転し陰極時間が長い電流反転により酸電解を行って素
材の表面に硫化イオウ物の皮膜形成を行い、その後メッ
キを行う様にしたので、従来必要であった亜鉛置換皮
膜、陽極酸化皮膜等の中間膜層を必要とせず、電気メッ
キ又は無電解メッキによりアルミニウム上へ直接メッキ
が可能となり、工程の簡略化、コストダウンが出来、又
メッキの密着性、メッキ後の光沢を優良にすることが出
来、又電解中に品物がマイナス極であるために素地の溶
解が発生せず電解液を清浄に維持して電解液の更新頻度
を極端に低下させ補充管理だけにしたり、アルミニウム
に不純物が多く入っていても電解液を清浄にすることが
出来、又予備処理及びメッキ処理は既設のラインを応用
することが出来るのである。

【００２９】又、低温度で酸電解を行う様にしたので、
素地の溶解スピードが低下すると共に、皮膜形成のスピ
ードが適度に低下して所定時間の電解時間で密着性の良
好な皮膜形成を行うことが出来る等その実用的効果甚だ
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメッキ方法の工程図である。

【図２】電流波形図である。

【図３】アルミニウム合金の一例を示す図である。

【図４】アルミニウム合金の一例を示す図である。

【図５】アルミニウム合金の一例を示す図である。

【図６】鋳物用合金の一例を示す図である。

【図７】鋳物用合金の一例を示す図である。

【図８】鋳物用合金の一例を示す図である。

【図９】ダイカスト用合金の一例を示す図である。

【図１０】酸電解時の皮膜形成スピードの傾向を示す概
略図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫酸を１０〜３５％ｗｔ／ｌと、芳香族
   スルホン酸、クエン酸又はマロン酸の一種類を0.１〜４
   ０％ｗｔ／ｌを添加した水溶液と成したことを特徴とす
   る電解液。
2. 【請求項２】 脱脂等の予備処理を行い、請求項１の電
   解液で陰極と陽極が周期的に反転し陰極時間が長い電流
   反転により酸電解を行って、その後メッキを行う様にし
   たことを特徴とする請求項１のメッキ方法。
3. 【請求項３】 低温度で酸電解を行う様にしたことを特
   徴とする請求項２のメッキ方法。