JPH06248488A - 金属質膜及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 斑点状に連通気孔或いは独立気孔を有する金
属質膜及びその形成方法を提供する。 【構成】 基体表面が導電性の場合は、斑点状に非導電
性部分を形成した後、電気メッキすることにより金属を
析出させる金属質膜の形成方法であり、また基体表面が
非導電性の場合は導電処理を行った後、非導電性部分を
形成する場合と、導電処理と同時に非導電性部分を形成
する場合とがあり、いずれもその後に電気メッキする。
斑点状に非導電性部分を形成するには、非導電性粒子を
基体または導電処理層に付着させる場合と非導電性粒子
を分散した導電性ペーストを基体に付着させる場合とが
ある。これにより、外部と連通した気孔或いは独立した
気孔を斑点状に有する金属質膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気メッキ法による金属
質膜の形成方法に関するものである。本発明の方法によ
り得られた金属質膜は、気孔率が高く、比表面積が大き
く、軽量である特徴を有し、膜のまま又は構造体とし
て、各種担体、各種電極基体、フィルター、音響効果
材、複合材料の強化材など広範な応用が可能である。

【０００２】

【従来技術】従来メッキの分野では、装飾や防食または
メッキ層を機能的に利用するために、基体の全表面にい
かに均一にメッキするかを課題としている。また、自動
車用防錆鋼板では、予め鋼帯の片面にメッキを阻害する
物質を塗布または形成し、片面のみにメッキすることが
行われている。さらに、フォトレジスト技術では、単純
平板状基板に光硬化あるいは電子線硬化樹脂の皮膜を全
面に形成し、マスクを通して光、電子線などにより部分
的に樹脂を不溶化したのち、余分の樹脂を除去し不溶化
部分のみを基板上に残し、電気メッキを行い樹脂のある
部分はメッキ膜が形成されないということが行われてい
る。

【０００３】また、金属多孔体の分野においては、たと
えば特開昭55-69285号公報において、予め多孔性となし
た樹脂フィルムの表面に導電性を付与したのち、電気メ
ッキすることにより金属膜を形成し、その後フィルムを
除去して多孔性の金属膜を製造することが知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの金属膜は、気
孔率が高く、比表面積が大きく、軽量でかつ伸びが大き
いので各種の材料に使用されているが、最近更に高気孔
率化、軽量化、比表面積の増大化が要請されている。し
かしながら、金属膜を付ける基体の高気孔率化をはかる
ことは複雑なプロセスを伴うこと、軽量化のために膜厚
を薄くすると、金属膜のみで形成した構造体の強度が低
下すること、比表面積の増大についても未だに解決方法
が見出されていない、などの問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属質膜中に
外部と連通した気孔または独立した気孔を形成すること
により、気孔率が高く、比表面積が大きく、軽量である
金属質膜の特徴を更に伸ばすことができることを見出し
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は外部と
連通した気孔および／または独立した気孔を斑点状に有
することを特徴とする金属質膜である。また、本発明は
基体表面に斑点状の非導電性部分を形成した後、電気メ
ッキすることにより金属を析出させることを特徴とする
金属質膜の形成方法である。さらに、斑点状の非導電性
部分を形成するために、基体表面に非導電性粒子を付着
させることを特徴とする金属質膜の形成方法である。ま
た、基体表面に非導電性粒子を分散した導電性ペースト
を付着させて、斑点状の非導電性部分を形成することを
特徴とする金属質膜の形成方法である。

【０００６】本発明は、基体のメッキする面にランダム
な斑点状にメッキしない部分を設けて金属質膜を形成さ
せ、メッキされない部分を気孔として残し、金属質膜の
高気孔率化の目的を達成するものである。これに対し
て、フォトレジスト技術では、全面に樹脂皮膜を形成
し、予め設計したマスクに応じてメッキしない部分の樹
脂を残して、電気メッキを行うものであり、メッキしな
い部分を形成する方法において、本発明とは異なり、か
つ複雑なプロセスとコストを要し、マスクを使用するの
で複雑形状の基体には適用出来ないものである。

【０００７】以下、本発明の金属質膜およびその形成方
法について説明する。本発明で形成される金属質膜の典
型例を模式図によって、図１から図３に示す。いずれの
図も膜表面と膜断面を示す。図１は、金属質膜に外部と
連通した気孔を有する代表例を表した模式図である。導
電性を有する基体１の表面に非導電性部分３を形成して
金属メッキした場合にできる金属質膜２と非導電性部分
３の上にできる連通気孔４を示す。

【０００８】図２は、金属質膜中に外部と独立した気孔
を有する代表例を表した模式図である。メッキ浴の性質
及びメッキ条件などから非導電性部分と導電性部分の境
界付近に電気メッキ層が集中的に形成される場合で、非
導電性部分の上部が独立気孔５をもった金属質膜２であ
る。

【０００９】図３は、外部と連通した気孔と独立した気
孔とを有する代表例を表した模式図である。本発明の金
属質膜を多層化した場合に形成される。この例では、金
属質膜形成工程を４回行った場合であり、最上表面層に
連通気孔４を有する。この場合、まえの工程で順次形成
された金属質膜を基体とみなして次の膜を形成する。こ
のように、電気メッキ工程の途中で本発明の形成方法を
繰り返すことにより、多層の金属質膜を形成することが
できる。

【００１０】図４は、基体が導電性材料であるとき、非
導電性部分を形成するために、非導電性粒子を付着させ
ることを説明する模式図である。導電性の基体７に非導
電性粒子６を付着させて電気メッキした場合に形成され
る金属質膜２を示す。

【００１１】図５は、基体が非導電性材料であり、導電
処理を行った後に、非導電性粒子を付着させて、非導電
性部分を形成する場合の模式図である。非導電性の基体
９の上に導電性を付与した導電処理層８とその上に非導
電性粒子６を付着させてから電気メッキした場合に形成
される金属質膜２を示す。本発明で金属質膜というの
は、後で説明する通り、金属膜または膜形成時に非導電
性粒子を含んで形成される金属質膜を意味している。

【００１２】本発明の金属質膜において、非導電性部分
の形状と電気メッキ条件などを制御することにより、連
通気孔及び独立気孔の形状、大きさ、膜中の存在量など
を適宜調整することができる。これらの気孔の制御と金
属質膜の構成金属の材質によって、金属質膜の使用目的
に応じた気孔率、比重、比表面積、機械的耐久性、強
度、電気的特性、触媒特性、などの諸特性を調整する事
が可能である。金属質膜の材質は、膜の形成過程で順次
変化させることも可能であり、多種類の材質からなる多
層金属質膜の形成も可能である。非導電性部分の斑点の
形状及び大きさは用途によって適宜選択されるが、金属
質膜の強度を考慮すると、その形状は円形や楕円形な
ど、丸みをもった形状が好ましい。

【００１３】本発明は、基体表面が導電性または非導電
性のいずれの場合でも適用できる。基体表面が導電性で
ある場合には、そのまま非導電性部分を形成することが
できる。基体表面が非導電性である場合には、基体表面
に導電処理をしてから、非導電性部分を形成する場合と
導電処理と同時に非導電性部分を形成する場合がある。
導電性の基体表面を持つ基体例としては、各種金属、導
電性カーボン、グラファイト、導電性酸化物、窒化物、
炭化物等の無機物及び導電性を付与された有機物などが
挙げられる。また、非導電性の基体表面を持つ基体例と
しては、合成樹脂などの有機物、各種無機物が挙げられ
る。本発明の方法が適用可能な基体の形状としては、板
状などの単純形状体と繊維状、曲面形状体、球体、また
は三次元網状構造体などの複雑な形状体が挙げられる。

【００１４】次に、基体表面に斑点状の非導電性部分を
形成するには、非導電性物質を付着させることが基本要
素である。このことが、基体が複雑形状であっても本発
明の膜形成方法が適用できる要因の１つである。付着さ
せる非導電性物質としては、、メッキ処理後、分解除去
が必要な場合には、分解除去しやすいものが好ましく、
その例としては合成樹脂などの有機物が好ましい。非導
電性物質の形態は、斑点状に付着させることが可能であ
れば特に限定されないが、非導電性の粒子が好ましい。

【００１５】粒子形態の非導電性物質としては、各種合
成樹脂ビーズ、各種ラテックス粒子、各種エマルジョン
粒子などが挙げられる。実際には、エマルジョン粒子な
どは凝集して粒子形態から種々の形状をした膜状になっ
て、基体表面に斑点状に付着する場合もあり、粒子形態
を保持したままで球状に近い形で基体表面に付着する場
合以外に、膜状や半球状など種々の形状で基体表面に付
着する。いづれの場合も斑点状、すなわち非導電性部分
が広範囲にわたる連結部分を形成せずに、非導電性部分
が形成する事が重要である。また、非導電性粒子の形状
及び大きさは、用途によって決まる斑点の形状及び大き
さによって適宜選択される。

【００１６】非導電性部分を形成する具体的方法として
は、前記した各種非導電性物質を含む液に基体を浸漬し
て付着させる方法がある。例えば合成樹脂ビーズの分散
液に基体を浸漬させる方法である。この際、合成樹脂ビ
ーズの分散液に基体表面への付着を助ける粘着剤成分や
分散剤などの添加物を適宜加えることが好ましい。非導
電性物質の性質、特に表面の性質と基体表面の性質の相
互関係によって、基体表面への付着の状態が異なるので
表面の改質などの手法で非導電性物質或いは基体の表面
の性質を調整する必要がある場合がある。

【００１７】分散液中の非導電性物質の種類及び量や添
加物の種類及び量を調整することにより、基体表面に形
成する斑点状の非導電性部分の形状、大きさ及び基体表
面に占める割合を適宜調整することができる。また、単
純形状の基体の場合には、非導電性物質を含む液を噴霧
して液滴を基体表面に付着させる方法なども適用可能で
ある。

【００１８】基体表面に導電性がない場合には、導電処
理を行う必要がある。導電処理の具体例としては、金
属、カーボンやグラファイトなどの導電性物質の粉末を
分散して調整した導電性ペーストで皮膜を形成する方法
や無電解メッキや銀鏡反応などの金属塩溶液の還元反応
を利用した化学的方法などが挙げられる。

【００１９】本発明では、この導電処理を行う際に、斑
点状に非導電性部分を形成する。その手順としては、非
導電性基体表面に導電処理を行ったのちに、斑点状に非
導電性物質を付着することにより、非導電性部分を形成
する方法と導電処理と同時に非導電性部分を導入する方
法がある。

【００２０】まず、非導電性基体表面に導電処理を行っ
たのちに、斑点状に非導電性物質を付着させる方法は、
前記した導電性の基体表面に非導電性物質を付着させる
方法と全く同様である。

【００２１】次に、基体表面の導電処理と同時に非導電
性部分を導入する方法は、具体的には、導電性ペースト
中に非導電性物質の粒子を分散したものを用いて導電処
理皮膜を形成すると同時に、非導電性物質を基体表面に
付着させて非導電性部分を形成する方法などが挙げられ
る。この際、非導電性物質の形状、大きさ及びペースト
中の量を用途に応じて適宜調整する。また、非導電性物
質の表面に導電性物質が被覆しないように表面改質或い
は導電皮膜の厚みよりも大きな非導電性物質を用いるな
どの点に留意する必要がある。

【００２２】電気メッキに使用する金属の種類、組成及
び純度など得られる金属質膜の用途によって種々選択で
きる。電気メッキは、通常の方法が適用される。電気メ
ッキにより形成する金属膜の厚みは、用途によって異な
るが数μｍ〜数１００μｍである。また、本発明の膜形
成方法を繰り返し行うことにより、多層膜或いは多孔性
の膜を形成することができる。

【００２３】また、用途によって金属質膜のみを構造体
として使用する場合は、金属質膜を形成したのち基体を
除去する。この場合は、基体として熱分解或いは溶剤に
より分解除去可能な材質を選ぶことが望ましい。熱分解
を行う際に金属質膜の酸化が起こる場合は、用途により
還元処理を行うことが望ましい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］銅板にクロロプレンゴムのエマルジョン液
の噴霧粒子を噴霧して銅板基体表面上に２０〜４０μｍ
のほぼ円形の斑点を形成し乾燥した。斑点の面積比率
は、約３０％であった。これにニッケル金属の電気メッ
キを行い金属質膜を得た。金属層の厚みが１０μｍ程度
となるようにメッキ条件を調整した。ニッケルメッキ浴
はスルファミン酸ニッケルとホウ酸及び添加剤を用いた
ものでｐＨ 4.3である。この膜は、観察の結果、図１に
示した構造と類似の構造であることがわかった。

【００２５】［実施例２］実施例１において、メッキ条
件を変えて厚み３０μｍ程度の金属層を形成した以外は
実施例１同様に行った。得られた膜の表面及び断面の観
察から、この膜は図２に示した構造と類似の構造であ
り、独立気孔が形成されていることがわかった。

【００２６】［実施例３］実施例２と同様の条件で金属
層を形成したのち、得られた金属層の上に実施例１と同
様の条件で金属層を形成し、さらに実施例２及び実施例
１の条件で金属層を形成した。得られた膜の表面及び断
面の観察から、この膜は図３に示した構造と類似の構造
であり、連通気孔及び独立気孔部分を有する多層膜であ
ることがわかった。

【００２７】［実施例４］波板状のアクリル樹脂基体を
１００〜２００μｍのアクリルニトリル・スチレン共重
合体の粒子、導電性カーボン粉末、分散剤及び粘結剤を
分散混合した水系分散液に浸漬したのち乾燥した。乾燥
した基体にニッケル金属の電気メッキを行い金属質膜を
得た。金属層の厚みが５０μｍ程度となるようにメッキ
条件を調整した。膜を形成した基体を６００℃空気中で
熱処理して基体を分解除去したのち、約９００℃で水素
還元処理を行った。得られた金属質膜には８０〜１２０
μｍ程度の連通気孔があり、その存在量は全表面積の２
０％程度であった。

【００２８】［実施例５］波板状のアクリル樹脂基体に
ニッケルの無電解メッキにより導電処理を行ったのち、
約５μｍのスチレン系樹脂の粒子、分散剤及び粘結剤を
混合したエタノール系分散液に浸漬したのち乾燥した。
乾燥した基体にニッケル金属の電気メッキを行ない金属
質膜を得た。この際、金属層の厚みが５μｍ程度となる
ようにメッキ条件を調整した。得られた膜を観察した結
果、５μｍ程度の連通気孔が膜の全表面積にたいして１
５％程度存在する金属質膜であり、図５に示した構造と
類似の構造であることがわかった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の金属質膜の形成方法によれば、
単純形状ばかりでなく、複雑形状の基体上にも気孔率が
高く、比表面積が大きく、軽量である特徴を有する金属
質膜を形成することができる。この金属質膜或いはこの
金属質膜で構成された構造体は各種担体、各種電極気
体、フィルター、音響効果材、複合材料の強化材として
優れた特性を発揮するほか広範な応用が可能である。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連通気孔を有する金属質膜の代表例を
表した模式図である。上の図は膜の表面を示す平面図、
下の図は全体断面図である。以下同様に示す。

【図２】本発明の独立気孔を有する金属質膜の代表例を
表した模式図である。

【図３】本発明の連通気孔と独立気孔とを有する金属質
膜の代表例を表した模式図である。

【図４】本発明の導電性の基体に非導電性粒子を付着さ
せる方法を示す代表例を表した模式図（断面図）であ
る。

【図５】本発明の非導電性基体に導電処理後、非導電性
粒子を付着させる方法を示す代表例を表した模式図（断
面図）である。

【符号の説明】

１ 基体 ２ 金属質膜 ３ 基体に形成した非導電性部分 ４ 連通気孔部分 ５ 独立気孔部分 ６ 非導電性粒子 ７ 導電性基体 ８ 導電処理層 ９ 非導電性基体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部と連通した気孔および／または独立
   した気孔を斑点状に有することを特徴とする金属質膜。
2. 【請求項２】 基体表面に斑点状の非導電性部分を形成
   した後、電気メッキすることにより金属を析出させるこ
   とを特徴とする金属質膜の形成方法。
3. 【請求項３】 基体表面に非導電性粒子を付着させて、
   斑点状の非導電性部分を形成することを特徴とする請求
   項２記載の金属質膜の形成方法。
4. 【請求項４】 基体表面に非導電性粒子を分散した導電
   性ペーストを付着させて、斑点状の非導電性部分を形成
   することを特徴とする請求項２記載の金属質膜の形成方
   法。