JPS60131996A - 被メツキステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼にＰ　ｄ　ｒ　Ａ　ｇ　＋　（３
ｕ　ｒ　Ｓ　ｎ等の金属メッキを施した被メツキステン
レス鋼とその製造方法に関するものであり、特に精密電
機、電子部品用に好適な被メツキステンレス鋼に関する
ものである。

ステンレス鋼にはオーステナイト系、フェライト系、マ
ルテンサイト系、析出硬化系などがあるが、いずれも機
械的強度などの物理的特性にすぐれており表面に強固な
不働態化被膜を保有しているため耐食性にも優れている
ので工業的に広く使用されている。

しかしこの不働態被膜は電子部品用途には電気接続の半
田付けに極めて有害であるため、予め少くとも電気接続
部には異種金属特にＡｇ　、　Ｐｄ１Ｃｕ＋Ｓｎ等をメ
ッキしておくことが通例である。

メッキは通常電気メッキによシ行われるが、イオンプレ
ーディングのスパッタリングなどの物理メッキも実用さ
れている。

これらのメッキの際前記不働態被膜の存在はステンレス
鋼とメッキ金属との金属結合を不可能にするだめ、この
被膜を予め除去しなければならない。

不働態被膜を除去するには通常濃厚混酸で溶解処理した
り硫酸又は塩酸溶液中でカソード的に還元したりするこ
とが行われている。

しかし、これらの方法によってもなお密着充分なメッキ
が得られない場合が多く、この方法に加えてＮ１ストラ
イクメッキを施すことが行われている。

Ｎ１ストライクメッキの方法としてはＮｉＣ１ｔ　２４
０ｔ／ｌ、ＨＣｌ８０〜１２０　ｆ／を溶液中で２〜２
’ＯＡ／ｄ−の電流密度で２〜ｌＩ分間カソード処理し
厚さｑｏｏｏＸ以上、通常は１μ程度のＮ１ストライク
メッキを行うことが普通である。（「ステンレス鋼便覧
」昭和５１年日刊工業新聞社刊による。） しかし、このようなＮ１ストライクメッキは工数を要し
、煩雑であるばかシでなく実用上程々の問題点を有して
いる。

これを代表的な電子部品の１つである小型スイッチ用バ
ネ接点として使用されているＡｇをメッキしたオーステ
ナイト系ステンレス鋼の例によって説明する。

この材料はプレス成型による曲げや、接点部の絞シ加工
に耐え、かつ、約３００〜４００℃の高温に達する端子
半田付の高温環境に耐えて、長期間に亘り、微弱電流条
件で良好な電気接触性を発揮せねばならずかつ経済性の
面から高価なＡｇを節約するためできるだけ薄いＡｇメ
ッキを施すことが要求されている。

しかし前記の通常の方法による被メツキステンレス鋼で
はこのような要求に充分応じられない場合が多い。

本発明者はその理由がプレス工程における強度の変形に
よるＡｇメッキ層の割れであり、又高温加熱でのＡｇメ
ッキ層の剥離脆化現象によるものであることを確認して
いる。

即ちＡｇメッキ層の割れ部は電食の原因となり腐食生成
物による著しい接触抵抗増大となる。

Ａｇメッキ層の剥離は高温加熱工程で固体Ａｇ層中を０
２が透過してＮ１ストライクメッキ層表面に到達してそ
の表面を酸化し、ＡｇとＮ１間の金属結合を切断するた
めである。

この現象はＡｇ、　Ｏが熱分解する１８０〜１９０℃以
上の温度では不可避である。

Ａｇ以外の金属では０！の固体拡散は実用上問題とらな
いが薄い金属メッキに不可避のピンホールを通して０ｔ
によりＮｉ表面が酸化され、同様な結果を招くことが多
い。

Ｎ１表面の酸化によるメッキ界面の接合強度の低下は加
工変形時のメッキ層の割れや更にはメッキ層の剥離を招
く。

以上述べたメッキ層の割れと剥離の工大欠陥がいずれも
Ｎｉストライクメッキ層の存在に起因していることが明
らかになっている。

即ち、硬質のＮｉストライクメッキ層から割れのクラッ
クが発生し薄い上部のメッキ層を貫通することは、Ｎ１
ストライクメッキを施さないＡｇメツキステンレス鋼と
の曲げ試験の比較観察より明きらかになっているのであ
る。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであシ
、特に電子部品材など高性能高信頼性を要求される用途
に適した被メツキステンレス鋼とその製造方法を開発し
たもので、被メツキステンレス鋼としては金属メッキさ
れた被メツキステンレス鋼において金属メッキ層と素地
ステンレス鋼との中間に厚さ３００〜１２ｏｏＸのニッ
ケル中間層を有することを特徴とする被メツキステンレ
ス鋼であシ、その製造方法としては素地ステンレス鋼を
カソードとしニッケル又はニッケル合金をアノードとし
５０　ｆ／を以上の遊離塩酸を含む溶液を電解液として
０．５Ａ／ｄ−以上の陰極電流密度で電解を行い素地ス
テンレス鋼表面に厚さ３００〜１２００Ｘのニッケル中
間層を析出させた後この素地ステンレス鋼に金属メッキ
を施すことを特徴とする被メツキステンレス鋼の製造方
法である。

まず、本発明被メツキステンレス鋼について説明する。

本発明被メツキステンレス鋼は従来のＮ１ストライクメ
ッキ後に金属メッキした被メツキステンレス鋼に比較す
ると中間層となるＮ１層が著しく薄いのが特徴であるが
、このことが金属メッキ層の割れの防止や耐食性を顕著
に向上する効果があるのは次の理由による。

即ち薄いＮ１中間層は、曲げや絞りなどの厳しい加工条
件においても割れ難いばかりでなく、例え割れてもその
クラックが微細なだめ上部の金属メッキ層に伝播するこ
とがない。

上記の薄いＮ１層を生成させるのには電気メッキやイオ
ンプレーディングスパッタリングなどの方法が適用でき
るがいずれの方法によったとしても２次元核の生成成長
に依るものであるから微細なピンホールは不可避である
。にも拘らず、従来の杉メツキステンレス鋼よりも耐食
性が向上するのは前記の高温時　透過拡散Ｏ２によるＮ
１中間層の表面酸化が厚いＮ１中間層の場合よシ薄いＮ
１中間層の方が起こり難いためと考えられる。これは薄
い中間層の方がステンレス素地との拡散が起こシ易く制
酸化性の層に変化すると推されるが、その理由は明らか
でない。

比中間層の厚さを３００〜１２０　ｏＸと限定したのは
、３００１未満ではＮｉ中間層の存在による半田付性向
上や、メッキ層とステンレス鋼素地との金属結合力を向
上する効果が少く、１２ＯＯｘを越えると従来のものと
比較して金属メッキ層の割れ剥離を減少させる効果が少
くなるからである。

次に本発明被メツキステンレス鋼の製造方法として、最
も経済的かつ確実な方法である電気メツキ方法について
述べる。

脱脂などの通常の前処理を経た清浄な素地ステンレス鋼
をカソードとし遊離塩酸（以下ＨＯＩと略す。）　５０
　ｒ／Ａ以上を含む溶液中でＮ１又はＮ１含有合金をア
ノードとし、０．５Ａ／ｄ−以上の陰極電流密度でこの
ステンレス鋼をカソード還元処理する。この方法によれ
ばステンレス鋼の不働態化被膜の還元剥離と前記Ｎ１中
間層の析出とが同一工程で行われるので極めて能率的で
あるばかりでなく、一度活性化されたステンレス鋼表面
の再酸化の危険が全くないので品質、性能上も極めて優
れている。陰極電流密度がＯ，５Ａ／ｄｙｆ未満、Ｈｌ
ｌｌが５０　？／Ｌ未満の場合は、いずれもカソード還
元、Ｎ１中間層析出が満足にできず不都合である。

アノードとしては高価なＮ１よシも安価なＮｉ−Ｆｅシ 合金やＮ１含有のステンレス鋼などを用いるが、実用的
である。

又処理時間は浴組成にもよるが多くの場合１０秒〜５分
、通常１分以内で充分な場合が多い。

せられる。

このカソード還元−Ｎ１析出処理に引き続き水洗してか
ら所望の金属メッキをすることにより本発明被メツキス
テンレス鋼は製造される。

金属メッキは青化浴によるＡｇメッキ、青化浴や硫酸浴
によるＣｕメッキ、アンミン錯塩浴によるＰｄメッキな
どが行われている。

次に本発明を実施例により更に詳しく説明する。

実施例１ 小型キースイッチ用バネ接点としてＡｇ２μメツキ５Ｕ
Ｓ５０１条（０，Ｏ８５謔厚Ｘ７０５晒巾）を連続メッ
キ製造した。

まず素地であるＳＵＳ　５０１条をＮａＯＨ水溶液中で
カソード脱脂し、次にＨＣＩ　１１０　ｆ／／Ｌ水溶液
中でこの条をカソード、他の５ＵＳ３０１条をアノード
として陰極電流密度７．５Ａ／ｄ、、”で各種カソード
還元処理してからＡｇＣＮ　５り／１ＸＫＣＮ　５０１
／を浴中でＡｇストライクメッキ（５Ａ／ｄｙｎ’Ｘ２
ｓｅｃ）ｊ、、続いてＡｇＣＮ　４５　Ｆ／／４　ＫＣ
Ｎ　９０ｆ／Ｌ浴中で２μＡｇメッキ（ＩＡ／ｃｌｎ？
ｘ１分）しだ。なお上記カソード還元処理液は予め約２
時間ならし電解されたものを使用した。

本島につき、密着性と、特に端子部の半田付けなどの高
温加工工程での耐熱性を試験するため３８０℃×１時間
の大気加熱前後のテープ剥離試験を行った。ＪＩＳ　Ｄ
Ｏ２０２に準じ、カッターナイフで基盤の目状に切り目
を入れてから、ポリエステル接着テープを用いて剥離試
験した。又、実際スイッチ接点をプレス成型してＪＩＳ
　Ｚ−２５７１の塩水噴霧試験をヰ時間行ってから水洗
乾燥して接点部を５０ｇｒ荷重でＡｕ板に接触させ接触
抵抗を実測した。なお、接点部はＯ，７ｒｒａｎφで、
高さ０４祁の半円状絞シ加工された。

第１表に各種カソード処理別に試験した結果を実測した
。

ソード還元処理後、Ｎ１ＧＩｔ　２１ｔ　０　？　／　
ｔ　％　ＨＧｌｌ　００　ｆ／を浴中で１０　Ａ　／　
ｄｒＦ？ｘ　２分のＮ１ストライクメッキ処理してから
前記のＡｇメッキを施した例（Ｎα８）も入れた。

又、本発明性条件を実証するため、本実施例と同一浴で
電流密度を本発明製造方法の限定外として試験した例（
Ｎａ７）も併記した。

第　１　表 第１表から明らかな如く、本発明被メツキステンレス鋼
（Ｎ［Ｌ１〜ｌｌ）はいずれも加熱前後のいずれにおい
てもテープ剥離が無く、従来品より優れておシ、接触抵
抗も従来品よりはるかに小さく優れている。

これに対し、Ｎｉ中間層の厚さが本発明の限度外である
もの（Ｎ（Ｌ５，６．７）はテープ剥離を生じており、
接触抵抗も大きい。

実施例２ 耐熱試験用ｒＣソケット用コネクター接点としよ て鮨メッキＳ［ＪＳ３Ｃ１ｌＪ条（Ｏ１５喘厚×２５圏
１４］）を製造した。

−まず素地５ＵＳ３０１ｉ条を１０襲Ｎ１．ＯＨ水溶液
中でカソード脱脂後Ｈｃ１７５　ｔ　／を水溶液でカソ
ードとし、別の５ｒｓ５０ヰ条をアノードとし陰極電流
密度３．５　Ａ　／　ａｔ♂で５０秒間カソード処理し
てから水洗し、引続き日進化成製ＰＮＰ８０浴（ＰＨ８
，９）を用いてα５Ａ７ｄ扉でＰｄ−１５Ｎｉ合金メッ
キを０．８μ厚さに施した。本島を用いて常法によりｒ
ａミソケラトコネクターにプレス加工した。

比較のだめ従来法として実施例１で用いたＮｉストライ
クメッキ方法により５ＵＳ３０１ｉ条から同様にＰａ−
１５Ｎｉ合金メツキステンレス鋼を得、とバ４ら１Ｃソ
ケツト用コネクターを製造した。

両コネクターを６０℃ｘ９５％Ｒ，Ｈ雰囲気中で１００
０時間加湿処理してから、Ａｕメツキビ／を挿入して、
実施例゛と同様な方法で接触抵抗を測定した。又２００
℃大気条件で１０００時間処理してから同様に接触抵抗
を測定した。その結果を第２表に示す。

第２表 第２表から明らかな如く、本発明品は加湿後も加熱後も
従来品より接触抵抗が著しく小さく電子部品材として要
求される厳しい環境でのすぐれた電気接触性を長期に亘
り保持できることがわかる。

以上述べた如く本発明は電子部品などの高性能、高信頼
性を条件とする精密加工部材などに最適な被メツキステ
ンレス鋼とその経済的な製造方法を提供するもので電子
工業上顕著な効果を奏するものである。

＼−□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属メーッキされた被メツキステンレス鋼におい
   て、金属メッキ層と素地ステンレス鋼との中間に厚さ５
   ００〜１２００Ｘのニッケル中間層１を有することを特
   徴とする被メツキステンレス鋼（２）　素地ステンレス
   鋼をカソードとし、ニッケル又はニッケル合金をアノー
   ドとし、５０１／を以上の遊離塩酸を含む溶液を電解液
   として０５Ａ／ｄｔｆ？以上の陰極電流密度で電解を行
   い素地ステンレス鋼表面に厚さ５００〜１２０ＯＸのニ
   ッケル中間層を析出させた後、該素地ステンレス鋼に金
   属メッキを施すことを特徴とする被メツキステンレス鋼
   の製造方法