JPH1060683A

JPH1060683A - 電気めっき三元系亜鉛合金とその方法

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Publication number: JPH1060683A
Application number: JP22131696A
Authority: JP
Inventors: Mikaeeru Yuunan Marii; ミカエールユーナンマリー; Takeo Oki; 猛雄沖; Kazuhisa Senda; 数久千田
Original assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性、耐摩耗性、耐擦傷性に優れた電気め
っき三元系亜鉛合金めっきとそれを安定に得るめっき方
法を提供する。【構成】重量％で、亜鉛：70〜90％、ニッケル：８〜
18％、コバルト：２〜16％の組成割合とする。その製造
に際しては、亜鉛、ニッケル、およびコバルトのそれぞ
れの金属からそれぞれ電極を構成し、めっき浴によって
各金属の析出比に応じた給電溶解を行い、所定割合の金
属イオンの存在下で電解を行ってめっきする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気めっきを行う
ことで得た三元系亜鉛合金およびその電気めっき方法に
関する。より詳述すれば、本発明は、亜鉛、ニッケル、
およびコバルトから成る三元系亜鉛合金の電気めっき合
金とそれを得る電気めっき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、耐食めっき皮膜として電気め
っき亜鉛は工業的にも広く実施され、利用されており、
そのすぐれた経済性から応用分野はますます拡大の一途
を辿っている。

【０００３】しかしながら、その適用分野が拡大すると
更に高度な特性が要求されることになり、現在ではより
優れた耐食性が、そしてまためっき皮膜の損傷防止のた
めにより優れた耐摩耗性、耐擦傷性が求められるように
なってきている。かかる今日的要求を満足させるための
一つの解決手段としてめっき皮膜を多元系合金化するこ
とが考えられる。

【０００４】これまでにも、二元系亜鉛合金めっきとし
てはすでに多数のものが知られており、そのうち亜鉛−
鉄合金や亜鉛−銅合金、亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−コ
バルト合金などは実際に実用化されている。

【０００５】さらに三元系亜鉛合金めっきとして、これ
までにも例えば装飾用としては錫−銅−亜鉛合金めっき
が知られており、また、耐食性めっき鋼板として17％Ni
−0.3 ％Co−Znめっき鋼板が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
これらの二元および三元系亜鉛合金めっき皮膜は、表面
硬度が低く、またそのめっき方法としても次のような問
題があった。電気めっきに際してめっき浴中の金属イオン濃度を一
定に保つことが困難であり、析出金属比率を均一にでき
ないか、または困難であった。

【０００７】多元金属を含む溶液から平滑で光沢のあ
る電解析出めっき皮膜を得るためには、多量の有機添加
剤を用いなければならず、したがってめっき浴における
有機化合物の分解生成物の浄化を定期的に行う必要があ
り、発生する排水は環境汚染の要因となる、などの問題
があった。

【０００８】本発明の目的は、上述のような従来技術上
の問題を解決できる手段を開発することである。さらに
具体的には、本発明の目的は、より耐食性の優れた、ま
ためっき皮膜の損傷防止のためにより優れた耐摩耗性、
耐擦傷性に優れた亜鉛合金電気めっき皮膜とそれを安定
して得ることのできる電気めっき方法を開発することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的の解決手段としてめっき皮膜の多元化に着目して種々
検討を重ねた結果、従来の亜鉛めっきと比較して、例え
ば重量％で、亜鉛：82％、ニッケル：11％、コバルト：
７％の組成割合を有する三元系亜鉛合金電気めっき皮膜
が、表面硬度500Hv 以上を示し、また中性塩水噴霧試験
による耐食性が1400hr以上と従来の亜鉛めっき皮膜の５
〜10倍というような予想外の改善がなされることを知り
本発明を完成した。

【００１０】ここに、本発明は、重量％で、亜鉛：70〜
90％、ニッケル：８〜18％、コバルト：２〜16％の組成
割合を有する電気めっき三元系亜鉛合金である。また、
別の面からは、本発明は亜鉛、ニッケル、およびコバル
トのそれぞれの金属からそれぞれ電極を構成し、めっき
浴によって各金属の析出比に応じた給電溶解を行い、所
定割合の金属イオンの存在下で電解を行ってめっきする
ことを特徴とする亜鉛、ニッケル、およびコバルトの三
元系亜鉛合金電気めっき方法である。

【００１１】ここに、「電気めっき三元系亜鉛合金」と
は、電気めっき方法によって形成される三元系亜鉛合
金、つまり具体的には三元系亜鉛合金から成るめっき皮
膜の意味である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のめっき方法の略
式説明図であり、図中、めっき槽10には三本の可溶性電
極12が設けられており、各めっき金属にそれぞれ相当す
る金属からなる可溶性電極が設けられ、めっき皮膜にお
ける析出比に相当する比率でそれぞれ整流器14、16、18
を介して給電溶解されている。

【００１３】めっき槽10内のめっき浴19には、例えば鉄
製自動車部品である被めっき物20が吊り下げられてお
り、必要に応じて回転などの運動が与えられている。次
に、本発明においてめっき皮膜の合金組成および製造条
件を上述のように限定した理由についてその作用ととも
に詳述する。なお、本明細書において合金組成を示す
「％」は特にことわりがない限り「重量％」である。

【００１４】ニッケル：８％未満では表面硬度の向上が
見られず、所期の効果が発揮できず、一方18％超ではか
えって耐食性が低下する。好ましくは、９〜15％であ
る。

【００１５】亜鉛：本発明にかかるめっき皮膜は基本的
には亜鉛の有する耐食性を利用するものであり、そのた
めには亜鉛含有量は70〜90％とする。好ましくは、75〜
85％である。

【００１６】コバルト：第三構成金属としてコバルトを
２〜16％添加する。２％未満では析出合金めっき皮膜の
十分な光沢が得られず、16％を上回る場合はそれ以上の
耐食性の改善はみられず、むしろコスト上昇をもたら
す。好ましくは３〜14％である。

【００１７】浴温度：処理浴の温度は30〜50℃が望まし
く、30℃未満では電着速度が遅く電流密度が十分に上が
らないことがあり、50℃超では液の蒸発が激しく、めっ
き浴の組成バランスを崩してしまうので好ましくない。

【００１８】建浴：本発明にかかる三元系亜鉛合金めっ
きは、各構成金属元素をイオンの形態で含むめっき浴を
使用することで電解めっきを行えば得られるのであり、
その限りにおいてめっき浴組成自体制限はないが、本発
明において効果的に利用できるめっき浴は、例えば、最
初各金属の塩化物をほう酸、酢酸ソーダを利用してｐＨ
を調整した水溶液に溶解して調製したものである。その
他のめっき浴も各金属イオンが均一に溶解している限り
特に制限されない。

【００１９】本発明の一つの態様によれば、個別給電溶
解法によりめっき浴の調整を行う。また、従来にあって
は、浴中に添加剤、例えばポリアミン誘導体／アルキル
またはアリルエトキシレート／環状アルデヒド等を使用
していたが、本発明の場合にはそのような添加剤を使用
する必要はない。

【００２０】また、従来は、一般的には単独電極で給電
しており、二元合金の電気めっきの場合であってもそれ
ぞれ個別に電流コントロールして溶解量をコントロール
することはなかった。合金めっきであっても金属塩の形
態での供給が主であった。

【００２１】しかしながら、本発明によれば、合金の構
成元素である三種の金属からそれぞれ単独の電極を構成
し、所定組成割合に給電溶解するのである。本発明の好
適態様によれば、めっき浴を調製後、それぞれ電極を構
成する三種の金属をそれぞれの消耗に併せて個別に溶解
電流を設定し溶解させてもよい。

【００２２】このような個別的溶解電流は例えば、亜
鉛：82％、ニッケル：11％、コバルト：７％のめっき皮
膜の場合を例にとると、亜鉛：2.3A/dm²、ニッケル：0.
4A/dm²、コバルト：0.3A/dm²である。

【００２３】このように、本発明によれば、浴中に有機
添加剤が含まれない故に、めっき期間中に浴中に分解生
成した不純物の蓄積が少なくなり、途中めっき浴の浄化
を必要とせずに長期に渡って安定使用が可能である。こ
の点、従来法では電解による分解物の蓄積が起こるた
め、定期的な浄化処理が必要となり、操業が煩瑣となる
ばかりか清浄化処理により発生する廃棄物の処理など環
境対策も大きなコスト増の要因となっていた。かくし
て、本発明にかかる電気めっき三元系亜鉛合金は、以下
のような耐食性および表面硬さを有する。

【００２４】耐食性* めっき皮膜硬度光沢従来の亜鉛めっき (100%Zn) 100 時間 c.a 100Hv 有 (有機添加剤あり) 従来の亜鉛・ニッケル合金めっき (95%Zn, 5%Ni) 1000時間 c.a 400Hv 有 (有機添加剤あり) 三元系亜鉛合金めっき (82%Zn,11%Ni,7%Co) 1400時間 c.a 500Hv 有 (有機添加剤なし) (注): * SST試験の結果。

【００２５】また、その製造方法に関しても、次のよう
な効果が見られる。イ) 従来のめっき浴組成が金属塩に有機添加剤を加えた
ものであったが、三元系合金とすることで、予想外にも
これらの有機添加剤を用いなくても均一な電解析出皮膜
が得られる。

【００２６】ロ) 合金の組成を継続的に保つために、三
種類 (亜鉛、ニッケル、コバルト) の金属供給用電極を
浴中に保ち、それぞれ別個に通電 (析出組成に対応する
溶解電流の供給) することで所定の浴中金属濃度を保つ
ことができる。次に、本発明の作用効果についてその実
施例によってさらに具体的に説明する。

【００２７】

【実施例】

(従来例)従来例として下記浴組成のめっき浴を使って電
気めっきを行った。従来例１塩化亜鉛浴塩化亜鉛 40 g/l 塩化アンモン 200 g/l メタスZB627A * 30 ml/L 〃 ZB627G * 1 ml/L ｐＨ 5.5 陰極電流密度 3 A/dm² 浴温度 30 ℃。

【００２８】従来例２アルカリ合金浴酸化亜鉛 15 g/l (Zn/Ni) 苛性ソーダ 130 g/l メタスAN-NI * 100 ml/L (Ni含有) 〃 AN-A * 20 ml/L 〃 AN-B * 10 ml/L 陰極電流密度 3 A/dm² 浴温度 20 ℃。

【００２９】従来例３アルカリ合金浴酸化亜鉛 25 g/l (Zn/Fe) 苛性ソーダ 120 g/l メタスAFZ-1 * 120 ml/L (Fe含有) 〃 AZA-5 * 25 ml/L 〃 AZB-10* 2 ml/L 陰極電流密度 3 A/dm² 浴温度 20 ℃ (注) * : ユケン工業 (株) 製の光沢剤 (レベリング剤) 。このようにして得られためっきについて特性評価を行っ
た。結果は表１にまとめて示す。

【００３０】(実施例)本例では、図１のめっき装置を使
って、鉄製自動車部品に対して亜鉛：70〜90％、ニッケ
ル：８〜18％、コバルト：２〜16％のめっき皮膜構成を
有する三元系合金電気めっきを施した。

【００３１】まず、酸性〜中性で亜鉛の塩酸塩 (塩化亜
鉛) 、ニッケルの塩酸塩 (塩化ニッケル) 、ほう酸、酢
酸ソーダによってめっき浴を構成し、浴温度45℃にて亜
鉛−ニッケル−コバルトの三元系亜鉛合金めっきを行っ
た。

【００３２】浴組成のコントロールは、亜鉛、ニッケ
ル、コバルトをそれぞれ被めっき物の対極とする電極と
し、それぞれ別個に給電できるように閉回路を形成した
給電システムを採用した。なお、比較例の浴組成は次の
通りであった。

【００３３】比較例三元系合金めっき浴塩化亜鉛 55 g/l 塩化ニッケル 95 g/l 塩化ナトリウム 146 g/l ほう酸 31 g/l 酢酸ソータ゛・3H₂O 41 g/l また、本発明例の浴組成は表２に示す通りであった。こ
のようにして得ためっき皮膜について特性評価を行っ
た。表３にその結果をまとめて示す。

【００３４】これらの結果から分かるように実施例の三
元合金は、いずれも400 Hv以上の硬度と塩水試験にて10
00時間以上の耐食性が確保されるが、特に実施例No.1、
２、５では、従来の亜鉛めっき、亜鉛・ニッケルおよび
亜鉛・鉄合金めっきで得ることができなかった500Hv 以
上の硬度と、析出めっき皮膜としての光沢と、塩水試験
にて1400時間以上の耐食性という３種のめっき特性を同
時に得ることができることが解る。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明によれ
ば、高硬度で、かつ耐食性が従来の亜鉛めっきに比較し
て５〜10倍も改善されためっき皮膜が得られ、特に有機
添加剤を必要とすることがないことから今日求められて
いる環境対応型の亜鉛合金めっきとして適用できるな
ど、本発明の実際上の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の略式説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、亜鉛：70〜90％、ニッケル：
８〜18％、コバルト：２〜16％の組成割合を有する電気
めっき三元系亜鉛合金。
【請求項２】亜鉛、ニッケル、およびコバルトのそれ
ぞれの金属からそれぞれ電極を構成し、めっき浴によっ
て各金属の析出比に応じた給電溶解を行い、所定割合の
金属イオンの存在下で電解を行ってめっきすることを特
徴とする亜鉛、ニッケル、およびコバルトの三元系亜鉛
合金電気めっき方法。