JPS585274B2 - 導電性表面又は導電性にした表面を部分メツキする方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電解質溶液又は電解液（メッキ液）から金属
又は金属合金を析出させることにより導電性表面又は導
電性にした表面を部分メッキする方法、殊に機能適正な
被覆厚さ分布をつくる方法に関する。

部分メッキする方法は既に公知である。

これらの公知方法は、２つの基本的原理に基づく。

それで一方では、メッキすべき部品を温容器を回避して
所望の個所でのみ電解液と接触させるが、これは例えば
ローラ（西ドイツ国特許明細書第１８６６５４号）、ホ
イール（西ドイツ国特許明細書第２３２４８３４号）及
び開いた中空体（西ドイツ国特許明細書第１８０７４８
１号）の使用により達成される。

他の方法原理によれば、常用の容器を使用するが、処理
すべき表面での金属イオンの供給及び電界分布を例えば
絞り装置（西ドイツ国特許明細書第２２６３６４２号）
、被覆装置（西ドイツ国特許明細書第２３６２４８９号
）、ローラで移動する電気絶縁ベルト（西ドイツ国特許
明細書第２００９１１８号）、ケージ（西ドイツ国特許
明細書第２２３０８１１号）の中間接続によるか又はラ
ッカ一層（西ドイツ国特許明細書第２２５３１９６号）
により制御する。

しかし、これらの公知方法は、はぼ均一な層厚の析出し
か可能でないという欠点を有する。

しかしながら、工業的表面、例えばコンセント又はスイ
ッチの機能性を改良するためには接触範囲にのみ厚い層
が望ましくかつ必要であり、残りの表面には防食層とし
てそれよりも薄い層で十分である。

その際、種々の層厚の間の移行部が均一でかつ、コンセ
ント又はスイッチでは接触範囲で例えばレンズ状分布を
示すべきである。

また、公知方法の他の欠点は、多くは不十分な金属イオ
ンの供給しか可能でなく、このため不十分な金属被覆が
生じるか、又はまず必要な被膜装置を設置し、次に再び
除去しなければならず、かつ数時間後に摩滅現象に基づ
きマスクを更新しなければならないので、材料、経費及
び時間がかかることである。

それ故、本発明の課題は、電解液からの金属又は金属合
金の析出により導電性表面又は導電性にされた表面を部
分的メッキするための方法であって、公知方法の欠点を
有せず、殊に良好に機能適正な層厚の分布を可能にする
方法を提供することである。

この課題は本発明により、電解液を静電力により所定個
所でメッキすべき表面に接触するように流し、吸引装置
により同じく所定個所で再び除去することを特徴とする
方法により解決される。

本発明の有利な実施態様は、 ａ）電解液をノズルから処理すべき表面へ流し、１個又
は数個の捕集ノズルにより流下する電解液を吸引し、 ｂ）ノズル、もしくは電解液供給管の一部は陽極として
及びメッキすべき表面を陰極として接続され、 ｃ）捕集ノズル、もしくは電解液排出管の一部は補助陽
極として接続されていて、 ｄ）捕集ノズルはメッキすべき表面に接しており、ｅ）
メッキすべき表面に接触して流れる電解液の流れを捕集
ノズルにより作られた空気流により所定個所で処理すべ
き表面から分離しかつｆ）密に相並んで存在する表面の
場合の場合には、多数の表面に、共通なノズル及び／又
は捕集ノズルを使用し、この場合メッキすべき表面に接
触して流れる電解液の流れが場合により互に合流するこ
とよりなる。

この場合、導電性表面とは、殊に電子伝導性であるがイ
オン伝導性でもある表面、例えば金属、金属酸化物及び
／又は金属硫化物の表面である。

他方、導電性にした表面とは、薄い金属、金属酸化物及
び／又は金属硫化物の層により導電性にされている表面
である。

電解液の流れは、本発明による方法の場合、有利にはノ
ズル１と捕集ノズル２との間で下降流として構成される
（第１図）。

この流れを接線方向に処理すべき表面に接近させると、
電解液の流れはコアンダ効果（Ｃｏａｎｄａ−Ｅｆｆｅ
ｋｔ）によりメッキすべき表面に接触して流れる電解液
の流れとなって表面に接触する（第２図）。

同時に工作材料３を陰極としてかつノズルを陽極として
接続する。

電流分布を改良するために、捕集ノズルを補助陽極とし
て接続することもできる。

処理すべき表面からの電解液流の分離は工作材料の形及
び捕集ノズル／ノズルの配置による。

これは、例えば表面に接する捕集ノズルによるか又は捕
集ノズルによってつくられた空気流によって行なうこと
ができる。

電解液供給は不活性ガスを用いて行なわれる。

圧力は、ノズルからの流れが層流であるように選択され
る。

有利に、ゲージ圧は約０．５バールであるべきである。

本来のノズルは白金からなりかつ１ｍｍの内径を有する
。

該ノズルは長さ４ｍｍで、縁の丸くされた入口を有する
。

ノズルは、同時にノズル保持体である電解液供給管の先
端に存在する。

この電解液供給管はステンレス鋼からなりかつ平行して
作業する若干の管とともに１つの保持体中に存在する。

さらに、この保持体は電流供給にも役立ち、噴射方向を
工作物の表面に適合させうるように旋回可能である。

ノズルと工作物との距離はできるだけ小さくすべきであ
るが、工作物の取扱いを妨げる程度に小さくてはならな
い。

この距離は有利に５〜１０ｍｍである。

噴射ノズルに向って捕集ノズルが存在する。

その内径は、内聞から空気が一緒に吸込まれるので、少
なくとも噴射ノズルの直径の２倍であるべきである。

ノズル孔をロート状に構成するのがとくに有利である。

各噴射ノズルに１つの捕集ノズルが設けられている。

捕集ノズルは噴射ノズルと同じ方法で支承されている。

その位置は、電解液噴流の方向は工作物により影響され
るので調節可能でなければならない。

噴流に対して対称である工作物の場合、例えば内側に接
触面を有する差込み結合装置の場合にのみ、噴射ノズル
及び捕集ノズルは１つの共通軸を有する。

捕集ノズルは同様にできるだけ工作物の近くに案内すべ
きであるが、その理由は本来の主噴流の傍に付着力によ
って付随流動が出現し、心合せが悪い場合にははねが生
じるからである。

噴流を捕集するだけでなく、吸込むのが有利であること
が立証された。

このため、捕集ノズルを常用の真空装置に接続する。

電解液の回収のために、電解液・空気の混合物を平行面
を有する分離器及び大きい冷却面を有する冷却器に通し
て凝縮させる。

殊に、本発明による方法は密に相並んで存在する表面を
部分的メッキするのに適している。

この場合、多数の表面に共通のノズル及び／又は捕集ノ
ズルを使用することができ、この場合個々のメッキすべ
き表面に接触して流れる電解液の流れは相互に合流する
ことができる。

第３図には、本発明方法をフォーク形の接点ばねの２つ
の相対して存在する接解面を同時に処理するために使用
する例が図示されている。

この場合、電解液流は接点はねと、後で接点ピンによっ
ても特に外力のかかる同じ個所で接触する。

このことは、静的接点範囲だけでなく、殊に差込みもし
くは分離過程において摩擦により特に外力のかかる面に
ついても妥当である。

記載した方法で処理した接点ばねの層厚の測定値の評価
により、電気的及び機械的にもつとも強い外力のかかる
個所に最大の層厚が存在し、メッキされていない面への
移行は均一に行なわれたことが判明した。

処理した表面での層厚分布は、本発明方法の場合、該表
面における電解液の流れ図形に左右される。

この流れ図形は主として、使用したノズルの形に依存し
、異なる断面を有するノズルを使用することによって所
望の方法で変えることができる。

捕集ノズルにより環境からの空気も吸引されると、？電
解液流を付加的に変形することもできる。

流れ図形の他の制御は、ノズル及び／又はメッキすべき
表面が相互運動を行なうことにより達成することができ
る。

さらに、層厚分布は、処理すべき面の電解液供給を変え
る、例えば電解液流の流速を変え及び／又は電流密度を
変えることによっても制御される。

本発明による方法を実施するためには、公知の電解液を
使用することができる。

望ましくは、被覆の経過は異なる組成の電解液を使用し
、連続的もしくは不連続的に交番させることにより変え
ることができる。

さらに、本発明により１以上の付着流又は壁流を利用す
れば、殊に１つの工作物の多数の面を同時に種々に処理
することもできる。

本発明方法は殊に有用な金属を節約すべき場合もしくは
被覆装置の機能のために特定の形が望まれる場合に有利
に使用することができる。

そこで、この方法は、例えば電気工学で接点ばねを接触
面の範囲で選択的かつ機能適正に貴金属被覆するために
使用することができる。

この方法の特別な利点は、これまで公知の方法で選択的
被覆が不可能か又は不十分にしか可能でないような既製
部品の場合にも使用可能であるという点である。

メッキすべき表面への金属イオン供給は、本発明方法を
実施する場合に最適であり、意外にも浴容器で使用され
る電解液の場合と等しいかもしくはむしろそれよりも大
きい。

この方法は何らかの被覆装置の設置なしに作業するので
、材料、経費及び時間を節約して実施することができる
。

もう１つの利点は、通常のメッキ装置よりも１０〜１０
０倍高い陰極電流密度を使用し、それにより析出速度の
著しい上昇が生じることである。

従って、本発明による方法を用いると、工業的に簡単な
方法でかつこれまで達成されなかった品質で選択された
表面部分を意識的に処理しかつ機能適正な金属被覆を設
けることが可能である。

次の実施例により本発明を更に詳述する。

例１ 接点の金メッキ 接点の基礎材料はほとんどすべての場合、主成分、銅と
の合金である。

公知の銅−金の拡散装置からは、長期に作動する接点に
対しては、十分に強いニッケル拡散障壁を構成しなけれ
ばならない。

本発明による装置は、両方の層の析出及び予備金メッキ
を運搬路の必要なしに実施することが可能である。

電解液の組成及びその作業条件は例えば次のとおりであ
る： 硫酸ニッケルＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ３００ｇ／ｌ塩化ニ
ッケルＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ４５ｇ／ｌ硼酸Ｈ３ＢＯ３
４０ｇ／ｌ ナトリウムラウリルスルホアセテート ２ｇ／ｌ
ｐＨ価 ４．０ 温度 ６５℃ 陰極電流密度 ２０〜５０Ａ／ｄｍ２１μ
ｍの析出時間は１０秒である。

析出したニッケル層は絹状の無光沢である。

その構造は柱状である。

被膜のピッカー硬度は２００±２０ｋｐ／ｍｍ２である
。

洗浄を行なった後に、接点を金メッキし、それにより極
めて良好な付着強度が生じる。

このような予備金メッキ電解液の組成及び作業条件は例
えば次のとおりである： ａ）金（Ｋ Ａｕ（ＣＮ）２として）０．５ｇ／ｌクエ
ン酸ナトリウム ６０ｇ／ｌテトラエチレン
ペンタミン １０ｇ／ｌコバルト（エチレンジアミ
ンテトラ酢酸のジカリウム塩との錯体として）
１ｇ／ｌｐＨ価 ３．８
温度 ２０〜２５℃電流密度
５〜１０Ａ／ｄｍ２露出時間
１０秒ｂ）金（Ｋ Ａｕ（ＣＮ）２
として） ８．０ｇ／ｌ硫酸アンセニウム（ＮＨ４）
２ＳＯ４３０，０ｇ／ｌ硼酸Ｈ３ＢＯ３６０，０ｇ／ｌ エチレングリコールＨＯ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＨ６０，
０ｇ／ｌ 硫酸カドニウムＣｄＳＯ４・８／３Ｈ２Ｏ３，５ｇ／ｌ エチレンジアミンテトラ酢酸のジカリウム塩４．０ｇ／
ｌ ホルムアルデヒドＣＨ２Ｏ１０，０ｇ／ｌ硫酸ヒドラジ
ンＮ２Ｈ２・Ｈ２ＳＯ４３０，０ｇ／ｌ亜砒酸ナトリウ
ムＮａ５ＡｓＯ３６，５ｇ／ｌｐＨ−価
８．０ 温度 ６０℃電流密度
３０〜６０Ａ／ｄｍ２１μｍの析出時間は
２秒である。

被膜は約２３．８金である。

電解液から析出した被膜は高光沢性で曇らない。

接点における層厚分布は上方へ著しく減少する。

接触向として用いられない接点の側面には、直径１．０
ｍｍのノズルを使用する場合に層厚の１１５が存在する
。

ｃ）金（Ｋ Ａｕ（ＣＮ）２として） １２ｇ／ｌク
エン酸二水素カリウム １５０ｇ／ｌコバルト（キ
レート錯体として） １．５ｇ／ｌ湿潤剤
２．０ｇ／ｌｐＨ−価
４．０ 温度 ３５℃電流密度
２０〜１００Ａ／ｄｍ２１μｍの析出時
間は１〜１０秒である。

該被膜は極めて良好な電気的性質を有し、Ｃ。

０．３〜０．５％の導入により優れた耐摩耗性によって
卓越する。

層厚分布は先行例と同程に良好である。

例２ 接点の銀メッキ 接点の金メッキの代りに、接点の銀メッキも次のように
実施することができる： 銀（チオ硫酸銀Ｎａ３Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２として）２５
ｇ／ｌ チオ硫酸ナトリウムＮａ２Ｓ２Ｏ３・５５Ｈ２Ｏ１２０
／ｌ硼砂Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ１０ｇ／ｌポリエ
チレンイミン分子量５００−１００００．２ｇ／ｌ 亜硫酸ナトリウムＮａ２ＳＯ４２０ｇ／ｌｐＨ価
８．８温度
２８℃電流密度
３０〜４０Ａ／ｄｍ２析出速度 １．
５〜２秒に１μｍ。

ｂ）銀（銀シアン化カリウムＫ Ａｇ（ＣＮ）２として
） ３０ｇ／ｌシアン化
カリウムＫＣＮ １２０ｇ／ｌ三酸化アンチモ
ン（トリエタノールアミン錯体として）
５ｇ／ｌ湿潤剤
０．８ｇｇ／ｌｐＨ価 ＞１
２温度 ２５℃電流密度
１０〜３０Ａ／ｄｍ２析出速度
５秒に１μｍ硬質銀被膜の耐摩耗性は
金メッキの耐摩耗性よりも小さいので、接点をプラグの
滑動部分で、できるだけ均一に銀メッキすることが必要
である。

これはできるだけ大きなノズル直径により達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法におけるノズルと捕集ノズルとの間
の電解液流れを示す略図、第２図は電解液流れを処理す
べき表面に接線方向に接近させた場合の状態を示す略図
、第３図は本発明方法をフォーク形接点ばねの２つの相
対して存在する接触面を同時に処理するために使用する
場合の略図である。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・捕集ノズル、３
・・・・・・工作物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電解液から金属又は金属合金を析出させることによ
   り導電性表面又は導電性にした表面を部分メッキする方
   法において、電解液を静電力により所定個所でメッキす
   べき表面に接触するように流し、吸引装置により同様に
   所定個所で再び除去することを特徴とする導電性表面又
   は導電性にした表面を部分メッキする方法。 ２ 電解液がノズルから処理すべき表面へ流れ、１個又
   は数個の捕集ノズルにより流下する電解液を特徴とる特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ノズル、もしくは電解液供給管の一部が陽極として
   接続されかつメッキすべき表面が陰極として接続されて
   いる、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 捕集ノズル、もしくは電解液排出管の一部が補助陽
   極として接続されている、特許請求の範囲第２項又は第
   ３項記載の方法。 ５ 捕集ノズルがメッキすべき表面に接している、特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 ６ メッキすべき表面に接触して流れる電解液の流れを
   、捕集ノズルによりつくられた空気流により特定個所で
   処理すべき表面から分離する、特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ７ 密に相並んで存在する表面の場合、多数の表面に共
   通のノズル及び／又は捕集ノズルを使用し、その際メッ
   キすべき表面に接触して流れる電解液の流れが場合によ
   り合流する、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ８ 異なる横断面を有するノズルを特徴とる特許請求の
   範囲第２項〜第７項のいずれかに記載の方法。 ９ ノズル及び／又は処理する表面が相互に運動する、
   特許請求の範囲第２項〜第８項のいずれかに記載の方法
   。 １０ メッキすべき表面における電解液の供給を流速の
   変化により変える、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １１ 電流密度を変える、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 １２ 自体公知の電解液を特徴とる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 １３異なる組成の電解液を連続的又は不連続的に交互に
   使用する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １４殊に工作物の多数の表面を同時に種々に処理する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 １５機能適正な層厚分布をつくるために使用する、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。