JPH0649680A

JPH0649680A - 鉄−炭素合金電気めっき浴

Info

Publication number: JPH0649680A
Application number: JP20902592A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Isaki; 昌伸伊▲崎▼; Yutaka Fujiwara; 裕藤原; Hidehiko Enomoto; 英彦榎本; Akira Nakanaga; 陽中永; Toshikuni Shiraishi; 俊訓白石; Takashi Komi; 崇小見
Original assignee: FUSO KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: FUSO KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JP2935081B2

Abstract

(57)【要約】【目的】幅広い電流密度範囲において、良好な外観で平
滑な高硬度鉄−炭素合金めっき皮膜を形成し得る鉄−炭
素合金電気めっき浴を提供する。【構成】（ａ）鉄塩、並びに（ｂ）炭素数２以上で水酸
基を含まない脂肪族モノカルボン酸、及び水酸基を一つ
含むか又は含まない脂肪族ジカルボン酸から選ばれた少
なくとも一種の化合物、を含有することを特徴とする鉄
−炭素合金電気めっき浴、並びに該めっき浴に（ｃ）還
元剤を添加した鉄−炭素合金電気めっき浴。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄−炭素合金電気めっ
き浴に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】現在、鉄めっきは、ガラス
モールド、レコ−ドスタンプ、印刷版等の耐摩耗用部品
の電鋳や鉄鋼部品の補修などに用いられており、めっき
浴としては、工業的には、硫酸浴、塩化物浴、ホウフッ
化物浴等が使用されている。これらのめっき浴から得ら
れる鉄めっき皮膜の硬度は、Ｈｖ１５０〜５００程度で
あり、耐摩耗用皮膜として広く用いられているクロムめ
っきやニッケル−リン合金めっきに比べると低硬度であ
る。このため、電析鉄膜の硬度を増加させる目的で膜中
への鉄の水酸化物の共析や炭素共析による鉄−炭素合金
化等が検討されてきた。

【０００３】水溶液からの鉄−炭素合金膜の電析につい
ては、ゴーギッシュ−クルーシンらが、塩化ナトリウム
とクエン酸を添加した硫酸第一鉄水溶液、又はグリセロ
ールと砂糖を添加した塩化第一鉄水溶液から炭素を０．
６〜０．７重量％含有する鉄−炭素合金膜が得られ、こ
の合金膜はＨｖ１０００の硬度を示すことを報告してい
る。しかしながら、このめっき浴は、電流効率が０．８
％と非常に低いために実用的ではなく、工業的な応用に
は不適当である。

【０００４】また、伊崎らは、少量のクエン酸とＬ−ア
スコルビン酸を添加した硫酸第一鉄水溶液から約７０％
の電流効率でＨｖ約８００以上の鉄−炭素合金膜が得ら
れることを報告している（表面技術、Vol.40,No.11,198
9,1304-1305 ）。このめっき浴は、形成される鉄−炭素
合金膜の炭素含有量が約１％程度と一定であるために使
用範囲が限定され、また、高電流密度部分でヤケを生じ
やすいという欠点がある。

【０００５】鉄−炭素合金膜を幅広い用途に適用可能と
するためには、各種の炭素含有量の皮膜を形成すること
が必要であり、このため、広い範囲の炭素含有量の皮膜
を形成でき、しかも幅広い電流密度範囲で高電流効率で
良好なめっき皮膜を形成し得る鉄−炭素合金電気めっき
浴が望まれているのが現状である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き従来技術の課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、鉄塩
とともに、炭素数２以上の脂肪族モノカルボン酸及び水
酸基を一つ含むか又は含まない脂肪族ジカルボン酸から
選ばれた少なくとも一種の化合物を含有するめっき浴、
又はこれに還元剤を添加しためっき浴を使用することに
より、平滑で高硬度の鉄−炭素合金膜が、幅広い電流密
度範囲において高電流効率で得られることを見出し、本
発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明は、 (i) （ａ）鉄塩、並びに（ｂ）炭素数２以上の脂肪族モ
ノカルボン酸、及び水酸基を一つ含むか又は含まない脂
肪族ジカルボン酸から選ばれた少なくとも一種の化合
物、を含有する水溶液からなることを特徴とする鉄−炭
素合金電気めっき浴、並びに (ii)（ａ）鉄塩、（ｂ）炭素数２以上の脂肪族モノカル
ボン酸、及び水酸基を一つ含むか又は含まない脂肪族ジ
カルボン酸から選ばれた少なくとも一種の化合物、並び
に（ｃ）還元剤、を含有する水溶液からなることを特徴
とする鉄−炭素合金電気めっき浴を提供するものであ
る。

【０００８】本発明のめっき浴に配合する鉄塩は、特に
限定的ではなく、通常の水溶性の二価の鉄塩であればよ
い。この様な鉄塩の具体例としては、硫酸第一鉄、塩化
第一鉄、スルファミン酸第一鉄等を挙げることができ
る。配合量は、鉄分換算で、５〜７０ｇ／ｌ程度とすれ
ばよい。

【０００９】本発明のめっき浴では、添加剤として、炭
素数２以上の脂肪族モノカルボン酸、及び水酸基を一つ
含むか又は含まない脂肪族ジカルボン酸から選ばれた少
なくとも一種の化合物を配合する。これらの化合物を配
合することにより、広範囲の電流密度で、良好な外観を
有する平滑なＨｖ７００以上の高硬度の鉄−炭素合金膜
を得ることが可能となる。配合量は、１．５〜３０ｇ／
ｌ程度とすれば良い。

【００１０】炭素数２以上の脂肪族モノカルボン酸の具
体例としては、酢酸、プロピオン酸等を例示できる。水
酸基を一つ含むか又は含まない脂肪族ジカルボン酸の具
体例としては、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタ
ル酸、マレイン酸、フマル酸等を挙げることができる。
これらの添加剤に代えて、炭素数１の脂肪族モノカルボ
ン酸であるギ酸、又は水酸基を含む脂肪族モノカルボン
酸であるグリコール酸、乳酸等を添加する場合には、電
析膜中にほとんど炭素が共析しない。また、複数の水酸
基を含む脂肪族ジカルボン酸である酒石酸を添加する場
合には、約１Ａ／ｄｍ²付近の電流密度で、析出皮膜に
ヤケを生じ、使用できる電流密度が非常に狭い範囲に限
定される。

【００１１】本発明のめっき浴では、上記した成分に加
えて、更に還元剤を添加することができる。還元剤とし
ては、例えば、Ｌ−アスコルビン酸、５，６−Ｏ−シク
ロヘキシリデンアスコルビン酸、没食子酸、ヒドラジン
等のレダクトン、亜硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム
等の低級酸化物等を挙げることができる。本発明めっき
浴では、還元剤は、Ｆｅ³⁺イオンの生成を抑えて安定し
た連続作業を行うために有用であり、また、コハク酸、
マレイン酸、フマル酸等を配合しためっき浴では、めっ
き皮膜の外観を向上させる働きもする。また、還元剤と
してＬ−アスコルビン酸を用いる場合には、添加剤成分
としてグルタル酸を用いためっき浴を除いて、皮膜中の
炭素含有量を増加させることができる。還元剤の添加量
は０．１〜１５ｇ／ｌ程度とすれば良い。

【００１２】本発明のめっき浴を用いて、鉄−炭素合金
めっきを行なうには、通常の電気めっき法がいずれも採
用でき、例えば、浴温２５〜８０℃程度、陰極電流密度
０．１〜１０Ａ／ｄｍ²程度の条件下で、無撹拌又は機
械撹拌下に電気めっきを行なえばよい。この際の陽極と
しては、通常の鉄電気めっきに用いられるものをいずれ
も使用でき、例えば、陽極として鉄鋼を用いた場合に
は、溶解が均一で、めっき液の組成がほぼ安定に保たれ
る。また、カーボン、白金めっきチタン等の不溶性陽極
を使用した場合には、鉄塩および消費されたカルボン酸
を補給することによって連続作業が可能となる。

【００１３】本発明では、被めっき物としては特に限定
されず、通常電気めっきが可能なものであれば、いずれ
も使用できる。

【００１４】被めっき物には、上記電気めっきを行なう
前に常法に従って、バフ研磨、脱脂、希酸浸漬等の通常
の前処理を施してもよい。また、めっき後には水洗、湯
洗、乾燥等の通常行われている操作を行なってもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明の鉄−炭素合金電気めっき浴によ
れば、良好な外観で平滑な高硬度鉄−炭素合金めっき皮
膜を、幅広い電流密度範囲において充分な電流効率で得
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明の
特徴をより一層明らかにする。

【００１７】実施例１〜１４及び比較例１〜６下記表１に記載のめっき浴（各成分の添加量はすべてｇ
／ｌ）を調製した。鉄塩の項で括弧内に示した数値は、
鉄分換算値である。

【００１８】表１実施例１２３４５硫酸第一鉄 200(36) 200(36) 200(36) 200(36) 200(36) リンゴ酸 7.7 7.7 - - - コハク酸 - - 6.7 6.7 - マレイン酸 - - - - 6.6 Ｌ−アスコルビン酸 - 3.0 - 3.0 - 実施例６７８９１０硫酸第一鉄 200(36) 200(36) 200(36) 200(36) - 塩化第一鉄 - - - - 150(36) リンゴ酸 - 3.9 3.9 - 7.7 コハク酸 - 3.4 - - - マレイン酸 6.6 - 3.3 - - プロピオン酸 - - - 4.2 - Ｌ−アスコルビン酸 3.0 - - - - 実施例１１１２１３１４硫酸第一鉄４０（７．２）４０（７．２）４０（７．２）
４０（７．２）リンゴ酸０．７７ - - - コハク酸 - 0.67 - - マレイン酸 - - 0.66 - プロピオン酸 - - - 0.42 比較例１２３４５６硫酸第一鉄 200(36) 200(36) 278(50) 40(7.2) 40(7.2) 40(7.2) ギ酸 2.6 - - 0.26 - - 酒石酸 - 8.6 - - 0.86 - クエン酸 - - 100 - - - 塩化ナトリウム - - 50 - - - これらのめっき浴を用いて、陰極に銅板、陽極に鉄板を
使用し、陰極電流密度１．０Ａ／ｄｍ²、浴温度５０
℃、無攪拌の条件でめっきを行なった。得られためっき
皮膜の電流効率、炭素含有量、硬度及び外観を表２に示
す。

【００１９】表２実施例１２３４５６７電流効率（％） 71 78 73 63 62 59 68 炭素含有率（％） 0.8 0.9 0.6 0.8 0.6 0.8 0.7 硬度（ＶＨＮ） 780 810 700 770 720 790 750 外観光沢光沢光沢光沢光沢光沢光沢実施例８９１０１１１２１３１４電流効率（％） 70 48 65 90 83 88 96 炭素含有率（％） 0.7 0.5 0.8 0.6 0.6 0.4 0.6 硬度（ＶＨＮ） 760 700 790 720 700 600 700 外観光沢光沢光沢光沢光沢光沢光沢比較例１２３４５６電流効率（％） 71 23 1 86 108 85 炭素含有率（％） 0.0 3.5 0.2 0.0 2.7 0.0 硬度（ＶＨＮ） 380 − 450 370 − 370 外観無光沢ヤケ光沢無光沢ヤケ無光沢また、同一組成、同一条件でのハルセル試験で得られた
光沢皮膜の電流密度範囲を表３に示す。

【００２０】表３光沢皮膜が得られる電流密度範囲（Ａ／ｄｍ²）実施例１０．１〜１０２０．１〜８３０．１〜１０４０．１〜８５０．１〜１０６０．１〜８７０．１〜１０８０．１〜１０９０．１〜１０１００．１〜１０１１０．１〜３．５１２０．１〜３．０１３０．１〜３．０１４０．１〜３．０比較例１なし（無光沢）２０．１〜１．０３０．１〜１０４なし（無光沢）５０．１〜０．５６なし（無光沢）以上の結果より、本発明のめっき浴によれば、平滑で高
硬度の鉄−炭素合金膜が、幅広い電流密度で得られるこ
とが判る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000238164 扶桑化学工業株式会社大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目３番10号 (72)発明者伊▲崎▼ 昌伸奈良県北▲葛▼城郡河合町久美ヶ丘１丁目４番地１ (72)発明者藤原裕大阪府大阪市北区長柄東１丁目２−12− 407 (72)発明者榎本英彦大阪府大阪市阿倍野区天王寺町北３−５− 25−706 (72)発明者中永陽大阪府大阪市東住吉区山坂１丁目18番13号 (72)発明者白石俊訓大阪府豊中市西泉丘２丁目744 ハイロイヤルＢ119 (72)発明者小見崇大阪府岸和田市南上町１−36−24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）鉄塩、並びに（ｂ）炭素数２以上の
脂肪族モノカルボン酸及び水酸基を一つ含むか又は含ま
ない脂肪族ジカルボン酸から選ばれた少なくとも一種の
化合物、を含有する水溶液からなることを特徴とする鉄
−炭素合金電気めっき浴。
【請求項２】（ａ）鉄塩、（ｂ）炭素数２以上の脂肪族
モノカルボン酸及び水酸基を一つ含むか又は含まない脂
肪族ジカルボン酸から選ばれた少なくとも一種の化合
物、並びに（ｃ）還元剤、を含有する水溶液からなるこ
とを特徴とする鉄−炭素合金電気めっき浴。