JPH10195690A

JPH10195690A - 基材へのめっき方法

Info

Publication number: JPH10195690A
Application number: JP9002408A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takeuchi; 宏充竹内; Masahiro Okumiya; 正洋奥宮; Yoshiki Tsunekawa; 好樹恒川
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】凹部を有してなる基材において、凹部の内部に
もめっきを施すことのできる基材へのめっき方法を提供
する。【解決手段】めっき液を、ジェットノズル１５から勢い
よく噴射せしめ、アルミニウム製の基材１表面に当て
る。また、めっき液によって電気的に接続された同ノズ
ル１５及び基材１間に電圧をかけることにより、ジェッ
トノズル１５がアノード、基材１がカソードとしての役
割を果たし、基材１の表面に金属めっき液中の金属イオ
ン成分が金属マトリックスとなって析出し、めっき層が
形成される。基材１は比較的幅狭な溝部４を有している
が、めっき液は、ジェットノズル１５の開口部から少な
くとも溝部４の底面に向けて吹き付けられる。このた
め、めっき液を溝部４の内部に接触させ、めっき層を析
出させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基材へのめっき方
法に係り、特に、凹部を有してなる基材へのめっき方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄や、アルミニウム等の基材
にめっきの施された製品が種々製造されている。当該製
品としては、例えば自動車用バンパー、バックミラー、
反射板、電気・電子部品、精密機械用部品、航空機の構
成部品、エンジン用ピストン、ブスバー、電線等が挙げ
られる。

【０００３】一般に、金属基材（例えばアルミニウム基
材）にめっきを施す場合には、以下のような工程を経
る。まず、基材とめっき層との間の密着性を確保するた
め、その表面に形成された酸化膜や汚れを除去するため
の前処理工程が必要である。かかる前処理の手法とし
て、従来では、例えば亜鉛置換法なる技術が採用されて
いる。この亜鉛置換法においては、まず脱脂工程におい
て、基材の表面が脱脂され、次いで、エッチング溶液に
より、アルミニウム基材の表面がエッチングされ、硝
酸、ふっ化水素酸、硫酸等により酸処理が行われる。上
記酸処理を工程を経た基材は、次なる亜鉛置換（又は亜
鉛合金置換）工程へと供される。この置換工程において
は、水酸化ナトリウムと酸化亜鉛とを基本成分とする亜
鉛置換液中で、アルミニウム基材が処理される。する
と、アルミニウム表面の薄い酸化皮膜が除去され、新し
く露出した活性な表面に亜鉛が置換析出する。そして、
この亜鉛皮膜を硝酸で剥離し、もう一度亜鉛置換処理を
繰り返すと、一層均一な表面が得られる。

【０００４】このような複雑な前処理工程を経た後、基
材は、公知の電気めっき工程へと供される。つまり、所
定のめっき溶液中に基材が浸漬されるとともに、その状
態で、電極間に電圧が印加される。これにより、基材の
表面に、電気めっき層が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、次に記すような問題があった。すなわち、
図５に示すように、基材５１が比較的幅狭な溝部５２を
有している場合には、該溝部５２内、特に溝部５２の底
部にはめっき溶液が浸入しにくい。このため、溝部５２
内に電気めっき層５３が形成されないおそれがあった。
その結果、所望とするめっき製品が得られないおそれが
あった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、凹部を有してなる基材
へのめっき方法において、凹部の内部にもめっきを施す
ことのできる基材へのめっき方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、凹部を有する基材に金
属めっきを施す方法であって、金属めっき液を、ノズル
の開口部から少なくとも前記凹部の底面に向けて吹き付
けて前記基材の表面に流速をもたせて接触させ、前記金
属めっき液で電気的に接続された前記ノズル及び基材間
に電圧をかけることにより、前記凹部を含む前記基材の
表面にめっき層を形成するようにしたことをその要旨と
している。

【０００８】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の基材へのめっき方法において、前記ノズルは
導電体であることをその要旨としている。さらに、請求
項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の基材へ
のめっき方法において、前記金属めっき液中に不溶性粒
子を分散させることにより、前記金属めっき液の吹き付
けに際し、少なくとも前記基材の表面に前記不溶性粒子
からの応力を与えるようにしたことをその要旨としてい
る。

【０００９】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項１から３のいずれかに記載の基材へのめっき方法にお
いて、前記基材の表面に接触させる際の前記金属めっき
液の流速を、４ｍ／ｓ以上とし、かつ、前記基材が変形
しない速度としたことをその要旨としている。

【００１０】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項１から４のいずれかに記載の基材へのめっき方法にお
いて、前記ノズルの開口部を前記凹部内に挿入させた状
態で前記金属めっき液を吹き付けるようにしたことをそ
の要旨としている。

【００１１】ここで、上記基材は、少なくともめっきが
施される表面が導電性を有しており、かつ、電極に接続
されているものである必要があり、基材としては、例え
ば金属基材が挙げられる。

【００１２】また、上記金属めっき液としては、各種金
属イオンを含有するめっき液であればいかなるものでも
よく、例えばニッケルめっき液、銅めっき液、亜鉛めっ
き液、錫っき液及びこれらの組合せ等が挙げられる。

【００１３】さらに、金属めっき液中に分散される不溶
性粒子としては、例えばアルミナ、ジルコニア、シリ
カ、チタニア、セリア等の酸化物及びこれらの２種以上
の組合せからなる複合酸化物、炭化珪素、炭化チタン等
の炭化物、窒化珪素、窒化硼素等の窒化物、フッ素樹脂
粉末、ポリアミド粉末、ポリエチレン粉末等の有機高分
子粉末等が挙げられる。しかし、不溶性粒子を構成する
素材としては、これらのものに限定されるものではな
く、金属めっき液に不溶であり、分散されうるものであ
り、かつ、所定の硬度を有するものあればいかなるもの
も採用しうる。

【００１４】併せて、不溶性粒子の粒径の範囲について
も何ら限定されるものではないが、０．１μｍ〜１００
０μｍ程度のものが好適に使用されうる。加えて、金属
めっき液中に分散される不溶性粒子の濃度（分散量）も
適宜選定されうるが、１ｇ／Ｌ〜１０００ｇ／Ｌ程度が
好ましく、より好ましくは１０〜５００ｇ／Ｌである。

【００１５】また、本発明（請求項１に記載の発明）に
おいては、金属めっき液を流速をもたせて基材表面に接
触せしめる必要がある。このように、金属めっき液を流
速をもたせて接触させることにより、ノズルから吹き付
けられている金属めっき液によってノズル及び基材間が
電気的に接続されることとなる。そして、両者間に電圧
がかけられることにより、基材の表面に金属めっき液中
の金属イオン成分が金属となって析出し、めっき層が形
成される。

【００１６】このため、金属めっき液を流速をもたせて
基材表面に接触せしめるという工程のみで、基材に強固
なめっき層を形成することが可能となる。特に、本発明
では、基材は凹部を有しているのであるが、金属めっき
液は、ノズルの開口部から少なくとも凹部の底面に向け
て吹き付けられて前記基材の表面に流速をもたせて接触
させられる。このため、凹部が比較的幅狭であったとし
ても、金属めっき液を凹部の内部に接触させ、めっき層
を析出させることが可能となる。

【００１７】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明の作用に加えて、次の作用が奏される。
すなわち、金属めっき液がノズルの開口部から凹部の底
面に向けて吹き付けられた場合に、凹部の立壁部におけ
る金属めっき液の流速は遅くなってしまう。これに対
し、本発明では、前記ノズルは導電体であるため、立壁
部においても比較的めっき層は析出されやすくなる。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１，２に記載の発明の作用に加えて、金属めっき液中
に不溶性粒子が分散させられている。このため、金属め
っき液の吹き付けに際し、少なくとも基材の表面に不溶
性粒子からの応力が与えられる。この応力により、基材
の表面に存在しうる酸化皮膜が削られやすくなる。従っ
て、より一層強固なめっき層の形成が可能となるととも
に、前処理工程の簡素化が図られる。

【００１９】また、場合によっては、不溶性粒子のめっ
き層中への共析が可能となる。この場合には、不溶性粒
子の共析分散されためっき層により、めっき層自身が非
常に強固なものとなり、耐摩擦性の向上が図られうる。

【００２０】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１〜３に記載の発明の作用に加えて、基材の表面
に接触させる際の金属めっき液の流速が、４ｍ／ｓ以上
とされ、かつ、基材が変形しない速度とされる。従っ
て、上記請求項１，２に記載の作用がより確実に奏され
ることとなる。なお、前記流速は、６ｍ／ｓ以上である
ことがより望ましく、さらに望ましくは１０ｍ／ｓ以上
であり、一層望ましくは１２ｍ／ｓ以上である。但し、
上記流速は、基材が変形しない程度のものである必要が
ある。

【００２１】加えて、請求項５に記載の発明によれば、
請求項１〜４に記載の発明の作用に加えて、ノズルの開
口部が、凹部内に挿入させられた状態で前記金属めっき
液が吹き付けられる。このため、吹き付けられた金属め
っき液は、確実に凹部の底部に到達し、その後凹部の壁
面を伝って流れる。従って、凹部内の各面とノズルと
が、金属めっき液で電気的に接続されることとなる。そ
のため、凹部内の各面にめっき層が確実に形成されう
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図３は本
実施の形態において基材１表面に形成されためっき層２
を示す模式的な断面図である。同図に示すように、アル
ミニウム製の金属基材（以下、単に「基材」という）１
の表面にはめっき層２が形成されている。当該めっき層
２は、ニッケルにより構成されている。

【００２３】また、上記基材１は、一対のリブ３及び該
リブ３間に形成された凹部としての溝部４を有してい
る。本実施の形態においては、リブ３の外壁及び溝部４
の各壁面においても上述のめっき層２が形成されてい
る。

【００２４】次に、上記のようにアルミニウム製の基材
１上にめっき層２を形成するためのめっき装置について
説明する。図２に示すように、本実施の形態のめっき装
置は、内部に攪拌機１１及びヒータ１２を有してなるタ
ンク１３を備えている。そして、このタンク１３内に
は、後述する組成よりなるめっき溶液が貯留されてい
る。また、このタンク１３の上方には、基材１を載置す
るための載置台１４が配設されている。さらに、載置台
１４の上方には、導電性を有する（金属製の）ジェット
ノズル１５が配設されている。また、ジェットノズル１
５には電源１６の陽極が接続され、載置台１４には電源
１６の負極が接続されている。

【００２５】さらに、本実施の形態では、前記タンク１
３とジェットノズル１５とを連結する連通路１７が設け
られており、この連通路１７の途中にはポンプ１８が設
けられている。そして、このポンプ１８が駆動されるこ
とにより、タンク１３内にて加温され、均一に攪拌され
ためっき液が、連通路１７を通ってジェットノズル１５
の方へと導かれる。さらに、そのジェットノズル１５か
らは、噴流（シャワー）状のめっき液が、載置台１４に
載置された基材１表面に当たるようになっている。な
お、前記載置台１４及びジェットノズル１５は、箱状の
ジェットセル１９内に収容されており、噴出されためっ
き液が外部に飛散しないようになっている。

【００２６】併せて、前記ポンプ１８下流における連通
路１７の途中には、メインバルブ２１が設けられてお
り、このバルブ２１の開度を調整することにより、ジェ
ットノズル１５からのめっき液の噴出量を調整すること
ができるようになっている。また、ポンプ１８の上流側
及び下流側を連通するバイパス通路２２が設けられてお
り、その途中にはサブバルブ２３が設けられている。こ
のバルブ２３の開度を調整することにより、ポンプ１８
の上流側から還流されるバイパス量が調整され、上記同
様ジェットノズル１５からのめっき液の噴出量を調整す
ることができるようになっている。

【００２７】なお、本実施の形態における上記めっき液
は、スルファミン酸ニッケル［Ni(NH₂SO₄)・4H₂O］（４
３０kg／m³）、塩化ニッケル［NiCl₂・6H₂O ］（１５kg
／m³）、ホウ酸［Ｈ₃ＢＯ₃］（４５kg／m³）、サッカ
リン［Ｃ₇Ｈ₅ＮＯ₃Ｓ］（５kg／m³）よりなってい
る。さらに、めっきの条件として、めっき液の温度はヒ
ータ１２により３２８Ｋに、ｐＨは２．０に、電流密度
は４０×１０²Ａ／ｍ²に、めっき液の接触時間は４８
０秒にそれぞれ設定されている。但し、これらの数値は
あくまでも例示である。

【００２８】次に、上記のようにして構成されてなるめ
っき装置を用いて、前記めっき層２を形成する際のめっ
き方法について説明する。まず、載置台１４上に基材１
を載置する。そして、電源１６をオン状態としてポンプ
１８を作動させる。但し、この際、サブバルブ２３及び
メインバルブ２１の開状態を適宜調整する。また、基材
１の少なくとも上面全面にめっき層２を形成するために
は、載置台１４及びジェットノズル１５の少なくとも一
方を適宜移動させる（複数のジェットノズル１５を用い
てもよい）。

【００２９】すると、めっき液は、ポンプ１８から連通
路１７を通ってジェットノズル１５から勢いよく噴射さ
れ、基材１表面に当たる。このように、めっき液を比較
的速い流速をもたせて基材１の表面に接触させるのであ
る。また、このとき、図１に示すように、溝部４に対応
する部分にめっきを施す場合には、ジェットノズル１５
の開口部を溝部４の内部にまで挿入させた状態で、溝部
４の底部に向けてめっき液を噴射する。

【００３０】さらにまた、これとともに、ジェットノズ
ル１５から吹き付けられているめっき液によって、同ノ
ズル１５及び基材１間が電気的に接続されることとな
り、ジェットノズル１５がアノードとしての役割を果た
し、基材１がカソードとしての役割を果たす。このよう
に両者１，１５間に電圧がかけられることにより基材１
の表面に金属めっき液中の金属イオン成分（ニッケル）
が金属マトリックスとなって析出し、めっき層２が形成
される。

【００３１】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。（イ）本実施の形態によれば、金属めっき液を流速をも
たせて基材１の表面に接触せしめるという工程のみで、
基材１に強固なめっき層２を形成することが可能とな
る。

【００３２】（ロ）また、本実施の形態によれば、めっ
き液の流速が、４ｍ／ｓ以上とされる。従って、上記作
用効果がより確実に奏されることとなる。（ハ）さらに、従来の基材を浸漬させることにより行っ
ていためっき方法とは異なり、本実施の形態では噴射さ
れているめっき液に基材を接触せしめるという工程を経
ることでめっきを施すことができる。このため、設備の
簡素化及びコストの低減を図ることができる。

【００３３】（ニ）併せて、本実施の形態では、基材１
は溝部４を有しているのであるが、金属めっき液は、ジ
ェットノズル１５の開口部から少なくとも溝部４の底面
に向けて吹き付けられる。このため、基材を浸漬させて
いた従来技術とは異なり、溝部４が比較的幅狭であった
としても、金属めっき液を溝部４の内部に接触させ、め
っき層２を析出させることが可能となる。

【００３４】（ホ）加えて、本実施の形態によれば、ジ
ェットノズル１５の開口部が、溝部４内に挿入させられ
た状態でめっき液が吹き付けられる。このため、吹き付
けられためっき液は、確実に溝部４の底部に到達し、そ
の後溝部４の立壁面を伝って上方へ流れる。従って、溝
部４内の各面とジェットノズル１５とが、めっき液で電
気的に接続されることとなる。そのため、溝部４内の全
ての面にめっき層２を確実に形成することができる。

【００３５】特に、溝部４の立壁面におけるめっき液の
流速は、底部におけるそれと比較して遅いものとなりが
ちであるが、本実施の形態では、ジェットノズル１５が
金属製であるため、該部分においてもめっき層２を確実
に形成することが可能となる。

【００３６】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１の実施の形態
と同等であるため、同一の部材等については同一の符号
を付してその説明を省略する。そして、以下には、第１
の実施の形態との相違点を中心として説明することとす
る。

【００３７】本実施の形態においては、上記めっき液中
に平均粒径が「３００μｍ」の炭化珪素（ＳｉＣ）製の
不溶性粒子が１０ｇ／Ｌの割合で配合されている点で、
第１の実施の形態とは異なっている。

【００３８】次に、上記第１の実施の形態と同様のめっ
き装置を用いて、前記めっき層２を形成する際のめっき
方法の作用及び効果について説明する。（イ）基本的には、本実施の形態においても、金属めっ
き液を流速をもたせて基材１の表面に接触せしめるとい
う工程のみで、基材１に強固なめっき層２を形成するこ
とが可能となる。特に、本実施の形態でも、金属めっき
液が流速をもって基材１の表面に接触するので、上記第
１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

【００３９】（ロ）また、特に、本実施の形態では、上
記作用効果に加えて、金属めっき液中に不溶性粒子が分
散させられている。このため、金属めっき液の吹き付け
に際し、少なくとも基材１の表面に不溶性粒子からの応
力が与えられる。この応力により、上記作用効果がより
確実なものとなる。

【００４０】（ハ）さらに、本実施の形態では、基材１
がアルミニウムにより構成されていることから、その表
面には酸化皮膜が形成されやすい。しかし、本実施の形
態によれば、酸化皮膜が不溶性粒子によって削られる。
そのため、酸化皮膜を除去するという前処理工程を省略
することが可能となる。

【００４１】尚、実施の形態は上記に限定されるもので
はなく、次のように変更してもよい。（１）前記各実施の形態では、一対のリブ３を有し、か
つ、リブ３間に溝部４の設けられた基材１に本発明を適
用したが、図４に示すように、リブを有しない単なる溝
部５の設けられた基材に本発明を適用してもよい。ま
た、溝部４，５の代わりに穴部等を凹部としてもよい。

【００４２】（２）前記実施の形態では、溝部４，５内
にジェットノズル１５を挿入する構成としたが、必ずし
も溝部４，５内にジェットノズル１５を挿入しなくても
よい。つまり、ノズルは、金属めっき液をノズルの開口
部から少なくとも前記凹部の底面に向けて吹き付けるも
のであればよい。

【００４３】（３）前記各実施の形態では、めっき層２
を金属マトリックスのみによって構成するようにした
が、特に第２の実施の形態の如く、めっき液中に不溶性
粒子を配合させたような場合には、流速を比較的遅くす
ることにより、めっき層２中に不溶性粒子を共析させる
こともできる。かかる場合には、不溶性粒子の共析によ
り、めっき層２の硬度、耐摩擦性を高めることができる
等、付随的な効果をも期待することができる。

【００４４】（４）前記各実施の形態では、めっき液を
ジェットノズル１５から噴出させる構成としたが、例え
ば滝状に当てる等、めっき液を流速をもたせて当てるよ
うにする構成であればいかなる方法を採用してもよい。

【００４５】（５）前記各実施の形態では、金属マトリ
ックス３として、ニッケル系の金属を採用したが、その
他の金属を採用してもよい。（６）前記各実施の形態では、基材としてアルミニウム
製の基材１に適用したが、金属基材であれば、鉄等いか
なるものにも適用しうる。また、基材は、少なくともめ
っきが施される表面が導電性を有しており、かつ、電極
に接続されているものであればよい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の基材への
めっき方法によれば、凹部を有してなる基材へのめっき
方法において、凹部の内部にも確実にめっきを施すこと
ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態において基材表面にめっき層
を形成する際の状態を示す模式的な断面図である。

【図２】第１の実施の形態のめっき装置を示す模式図で
ある。

【図３】第１の実施の形態の基材及びめっき層を示す断
面図である。

【図４】別の実施の形態の基材等を示す断面図である。

【図５】従来技術における基材及びめっき層を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…基材、２…めっき層、４，５…凹部としての溝部、
１５…ジェットノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部（４，５）を有する基材（１）に金
属めっきを施す方法であって、金属めっき液を、ノズル（１５）の開口部から少なくと
も前記凹部（４，５）の底面に向けて吹き付けて前記基
材（１）の表面に流速をもたせて接触させ、前記金属め
っき液で電気的に接続された前記ノズル（１５）及び基
材（１）間に電圧をかけることにより、前記凹部（４，
５）を含む前記基材（１）の表面にめっき層（２）を形
成するようにしたことを特徴とする基材へのめっき方
法。
【請求項２】前記ノズル（１５）は導電体であること
を特徴とする請求項１に記載の基材へのめっき方法。
【請求項３】前記金属めっき液中に不溶性粒子（４）
を分散させることにより、前記金属めっき液の吹き付け
に際し、少なくとも前記基材（１）の表面に前記不溶性
粒子（４）からの応力を与えるようにしたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の基材へのめっき方法。
【請求項４】前記基材（１）の表面に接触させる際の
前記金属めっき液の流速を、４ｍ／ｓ以上とし、かつ、
前記基材（１）が変形しない速度としたことを特徴とす
る請求項１から３のいずれかに記載の基材へのめっき方
法。
【請求項５】前記ノズル（１５）の開口部を前記凹部
（４，５）内に挿入させた状態で前記金属めっき液を吹
き付けるようにしたことを特徴とする請求項１から４の
いずれかに記載の基材へのめっき方法。