JPS63230896A

JPS63230896A - 光沢アルミニウムめつき浴およびそのめつき浴によるめつき方法

Info

Publication number: JPS63230896A
Application number: JP6267287A
Authority: JP
Inventors: Setsuko Takahashi; 節子高橋
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-27

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】（産業上の利用分野）本発明は浴寿命が長く、危険性も小さく、しかも安価で
電流効率も高い電気アルミニウムめっき浴およびそのめ
っき浴によるめっき方法を開発したものであるが、とく
に表面は均一でち密な光沢アルミニウムめっきが得られ
るため、金属アルミニウムの特性の生かせる幅広い分野
に応用可能である。

（従来技術）アルミニウムの電気めっきは、アルミニウムの酸素に対
する親和力が大きく、電位が水素より卑であるので、水
溶液系のめっき浴で行うことは困難である。このため従
来よりアルミニウムの電気めっきは非水溶液系のめっき
浴、特に有機溶媒系のめっき浴で行われている。

この有機溶媒系のめっき浴としては、ＡｌＣ１ｘとＬｉ
Ａ　ＩＩ　ｌ、又はＬｉＨとをエーテルに溶解したもの
や、ＡｌＣｌ、とＬｉＡ　Ｉ　Ｈ，とをＴＨＦ　（テト
ラヒドロフラン）に溶解したもの、あるいは西ドイツの
シーメンス・リサーチ・ラボラトリ−によって１９７５
年に工業化の検討が進められ、１９８０年オランダのヘ
ギン・ガルバノ・アルミニウムによって工業用パイロッ
トプラントが完成した５ＩＧＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳなど
がある。これらのめっき浴によれば、純度、加工性およ
び外観の優れたアルミニウムめっきを行うことができる
とされている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、これらのめっき浴からのめっき状態は白色を呈
するもので、実際的には光沢鏡面を示さない、さらに、
５ＩＧＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳでは、良質な八ｌめっきが
得られるが、８μ−以上めっき厚がないと無孔とならな
い。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは上記のような光沢表面を示す八！めっき浴
を開発すべく、種々研究した結果、塩化アルミニウムと
メチル−およびブチル−ピリジニウムクロリド（前者を
ＭＰＣ，後者をＢＰＣと略記する）とからなる溶融塩浴
にトルエンを含む有機溶媒を添加した浴を開発した（Ｍ
ＰＣの場合、合成法などに若干の問題があるので、ここ
ではＢＰＣに代表させてのべである。）のであるが、さ
らに効率よく光沢鏡面を有する外観良好な高純度のアル
ミニウムめっきを行うには、特定の電解条件で行う必要
のあることを知見した。すなわち本発明者らは、ＡｌＣ
ｌ１ｓ　５０〜７５モル％とＢＰＣ２５〜５０モル％と
を溶融してなる溶融塩浴に、トルエンあるいはトルエン
＋ベンゼン混合溶媒を添加したことを特徴とする光沢ア
ルミニウムめっき浴およびこのめっき浴を用い、乾燥無
酸素雰囲気中で直流電流またはパルス電流により、浴温
０〜８０℃、電流密度０．１〜１０　Ａ／ｄａ＋”の電
解条件でめっきすることを特徴とする光沢アルミニウム
めっき方法を開発したのである。なお、トルエン＋ベン
ゼンなどの混合溶媒の添加により、高箪流密度でのアル
ミニウムの光沢めっきが可能となった。

本発明のめっき浴を使用することにより、常温で光沢ア
ルミニウムの電気めっきが可能となる。

このめっき浴は有機溶媒を添加しているため、引火性は
あるが、著しく活性な成分を添加してないため、安定し
ており、酸素や水分と接触しても爆発などの心配がない
。

本発明のめっき浴の場合も、従来のめっき浴と同様アル
ミニウムめっきはアルミニウムハロゲン化合物により行
うのであるが、本発明の場合、アルミニウムハロゲン化
合物はＡｌＣｌ２．に限定されず、Ａｊ！Ｂｒｓ、　Ａ
ｎ！Ｉｓも使用可能である。しかしＡｌＩＣｌ１．は安
価であるほか、刺激性、腐食性なども少ないことから、
安全面からも好ましい。

浴中の塩化アルミニウム濃度は５０〜７５モル％にする
のが好ましい。これはアルミニウムハロゲン化合物が５
０モル％未満であると、アルキルピリジニウムカチオン
濃度が高くなり、アルミニウム電析の際、アルキルピリ
ジニウムカチオン還元反応が同時に進行し、浴の劣下、
電流効率の低下およびめっき層の表面外観不良を招くか
らである。また７５モル％を越えると、浴に溶は難くな
るとともに、浴の導電率が低くなり、蒸気圧も高くなる
。

アルミニウムハロゲン化合物の濃度をこのようにした場
合、アルキルピリジニウムハロゲン化合物はその残部で
あるので、濃度は２５〜５０モル％となる。

また、アルミニウムハロゲン化合物とアルキルピリジニ
ウムハロゲン化合物との合計量に対するトルエンおよび
ベンゼン＋トルエン混合溶媒の添加割合は、有機溶媒の
割合が１０〜７５ｖｏｌ％（従って両ハロゲン化合物の
合計量は２５〜９０ｖｏｌ％となる）になるようにする
のが好ましい。

有機溶媒の割合が１０ｖｏｌ％未満であると、特性が溶
融塩浴とほとんど変らず、鏡面光沢めっきが得られない
。また有機溶媒の割合が７５ｖｏｌ％を越えると、溶融
塩浴と有機溶媒が均一混合しなくなるとともに、浴中の
アルミニウムハロゲン化合物の濃度が低くなるため、ア
ルミニウム電析の際の電流効率が著しく低くなる。

めっき浴は、酸素や水分に触れても安全であるが、アル
ミニウム錯イオンの酸化、あるいはめっきされたＡｌの
酸化を防止するため、めっきは乾燥無酸素雰囲気中（た
とえば乾燥ＮＺやＡｒ中）で行うのが好ましい。また電
解条件は浴温０〜８０℃で、直流またはパルス電流を用
いて、０．１〜１０Ａ／ｄｍ”にすると効率よ（高純度
で、均一なめっきを行うことができる。１〜３Ａ／ｄａ
”では鏡面光沢めっきも得られる。電流は直流よりパル
ス電流の方が結晶が微細になり、めっき性が良好になる
。なお、ジェット噴流、超音波かくはん等の使用により
、電流密度をＩＯＡ／ｄｗ！以上にすることが可能であ
る。

浴温は０℃より低くすると、めっき浴の凝固が起こった
り、高電流密度でめっきすることができない。また、８
０℃より高くすると、溶剤の蒸発が激しく、均一なめっ
きも得にくい。

一般に連続めっきで均一なめっきを施すには、めっき浴
に＾ｌイオンを補給して、浴中のＡＪイオン濃度を一定
に管理する必要があるが、本発明のめっき浴では、陽極
をアルミニウム製可溶性陽極にすると、通電量に応じて
Ａβイオンが補給さ・れるので好都合である。たとえば
、１４１ｃＩｌｘ　−ＢＰＣ系めっき浴でアルミニウム
製陽極を使用してめっきすると、ｌイオンは陽極より次
のようにして自動的に補給される。

Ａｌ　＋４Ｃ１−→ＡｌＣｌ＜−＋３ｅ−Ａｌ　＋７Ａ
ｊ２ＣＪ４−　＝４ＡＩ！ｚＣ１ｑ−＋３８−陽極にＴ
ｉ−Ｐｔ系などの不溶性陽極を使用して連続めっきする
場合のＡＩ！イオンの補給は、ＡｌＣ１！、、Ａ　ｌ　
１３ｒ　３、Ａ　Ｉ　Ｉ　ｘなどのハロゲン化合物を補
給すればよい。しかし不溶性陽極使用による連続めっき
の場合、電解時に陽極界面でハロゲンガス発生反応が起
こって、浴中のハロゲン成分が減少する。

このため、浴組成が変動し、浴の寿命が短くなる。

以下実施例により本発明を説明する。

（実施例）実施例１冷延鋼板（板厚０．５ｍ）に、常法により溶剤蒸気洗浄
、アルカリ脱脂および酸洗などのめっき前処理を施した
後、乾燥して、直ちにあらかじめＮ２雰囲気に保ってお
いたＡｌＣ２，６７モル％とＲＰＣ３３モル％からなる
溶融塩浴に、トルエンをその割合が６０ｖｏｌ％となる
ように添加しためっき浴（浴温：２０℃）に浸漬し、ア
ルミニウムめっきを行った。めっきは、冷延鋼板を陰極
、アルミニウム板（純度９９．９９　ｗｔ％、板厚５鶴
）を陽極として、直流により電流密度０．５Ａ／ｄｍ”
で約３０分間行った。電流効率は通電量、めっき付着量
より計算してみると、１００％であった。

このようにして得られたアルミニウムめっき鋼板のめっ
き層は、厚みが均一で像鮮映性り／Ｉ値（ＡＳＴＭ　ｆ
！　４３０による）が６０以上を示す鏡面光沢を呈し、
結晶はち密であった。

第１図は本実施例におけるアルミニウムめっきした状態
における表面状況を示す走査型電子顕微鏡写真、第２図
はめっき層並びに素材金属の断面状況を示す金属断面写
真を示す。第１図より、めっき表面は極めて平滑であり
、また第２図、断面写真より、良好なめっき密着状況と
なっていることが示されている。また鋼板に繰り返し折
り曲げを施しても、クランクや剥離は発生せず、加工性
、密着性とも良好であった。

実施例２実施例１と同要領で、あらかじめＮ２雰囲気に保ってお
いたＡＩＣＪｓ６７モル％とＢＰＯ４３モル％からなる
溶融塩浴にトルエン中ベンゼン（配合モル比は１：１）
をその割合が６０ｖｏｌ％となるように添加しためっき
浴（浴温２０℃）に浸漬し、アルミニウムめっきを行っ
た。めっきは冷延鋼板を陰極、アルミニウム板（純度９
９．９９　ｗｔ％、板厚５鰭）を陽極として、直流によ
り、電流密度２Ａ／ｄｍ”で８分間行った。

得られたアルミニウムめっき層は、厚みが均一で、光沢
を呈し、結晶はち密であった。また鋼板に繰り返し折り
曲げを施しても、クラックや剥離は発生せず、加工性、
密着性とも良好であった。

電流効率は通電量、めっき付着量より計算してみると、
１００％であった。

実施例３板厚０．５　ｍの冷延鋼板に、実施例１と同要領でアル
ミニウムめっきを行った。めっきは、Ａｒ雰囲気に保っ
た浴温２０℃のＡβＢｒｊ！：＋６７モル％とＢＰＯ４
３モル％からなる溶融塩浴に、トルエンを６０ｖｏｌ％
添加しためっき浴に、冷延鋼板を浸漬し、該鋼板を陰極
、アルミニウム板（実施例１と同じ）を陽極として、直
流により電流密度０．５Ａ／ｄｍ”で３０分間行った。

得られたアルミニウムめっき鋼板のめっき層高質は、実
施例１と同様厚みが均一で、光沢を呈し、結晶はち密で
あった。

このように、実施例１と同様の結果を得た。

実施例４板ＦＥ　０．５　ｍの冷延鋼板に、実施例１と同要領で
アルミニウムめっきを行った。めっきは、Ａｒ雰囲気に
保った浴温２５℃のＡｊ？Ｂｒｊ！ｚ６７モル％とＢＰ
Ｃ３３モル％からなる溶融塩浴に、ベンゼン＋トルエン
混合溶媒を６０ｖｏｌ％添加しためっき浴に、冷延鋼板
を浸漬、該鋼板を陰極、アルミニウム板（実施例１と同
じ）を陽極として、直流を用いて電流密度１．５Ａ／ｄ
ｍ”で１０分間行った。

実施例５板厚０．５鶴の冷延鋼板に、実施例１と同様にめっき前
処理、乾燥を施して、実施例１〜３の各めっき浴でパル
ス電流によりアルミニウムめっきを行った。パルス電流
によるめっきは、いずれのめっき浴の場合もデユーティ
−比１／１０〜１　／１００、平均電流密度０．１〜Ｉ
ＯＡ／ｄａ”で行ったが、めっき層の厚みは均一で、外
観、加工性、密着性とも直流によりめっきした場合と同
一であった。

なお、Ｃｕｓ　Ｃｕ合金、Ｎｉ合金へも上記同様にめっ
きを試みたところ、優れたＡｌめっきが可能であった。

（効　果）以上の本発明のめっき浴は、酸素や水分と激しく反応す
るような成分を含んでいないので、浴寿命が長く、危険
性が小さい、またアルキルピリジニウムハロゲン化合物
は、ＬｉＡ　ｊｌ　ＨａやＬｉＨより安価で、電流効率
も高いので、浴寿命の長いことと相まって、めっき費を
著しく低減させることができる。しかも有機溶媒の添加
により、電流密度を上げることかで゛き、さらにトルエ
ンおよびベンゼン＋トルエン混合溶媒添加で、光沢鏡面
を有するアルミニウムめっきが可能となった。

従って、本発明のめっき浴を使用すれば、耐熱性、耐酸
化性、耐食性などの点から、電気アルミニウムめっき素
材や製品を必要とする家電部品、ＩＣリードフレーム、
磁気ディスク等の電子部品、自動車部品、航空部品、燃
料電池などの分野に、それらを安価に供給することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のめっき浴でアルミニウムめっきした
表面状況を示した走査型電子顕微鏡による倍率３０００
の金属組織を示す写真。第２図は、本発明の実施例であるアルミニウムめっきさ
れた軟鋼板の断面状況を示した倍率５０００の金属組織
を示す写真である。図中、中間層の灰色部は、アルミめ
っき層であり、その下層の白っぽい部分が鋼素地である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ＿３）５０〜７５モ
ル％とブチルピリジニウムクロリド２５〜５０モル％と
を溶融してなる溶融塩浴にトルエンを添加することを特
徴とする光沢電気アルミニウムめっき浴。
（２）塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ＿３）５０〜７５モ
ル％とブチルピリジニウムクロリド２５〜５０モル％と
を溶融してなる溶融塩浴にトルエン＋ベンゼンを添加す
ることを特徴とする光沢電気アルミニウムめっき浴。
（３）トルエンの配合割合が２５〜７５ｖｏｌ％である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光沢電
気アルミニウムめっき浴。
（４）トルエン＋ベンゼンの配合割合が２５〜７５ｖｏ
ｌ％であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の光沢電気アルミニウムめっき浴。
（５）塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ＿３）５０〜７５モ
ル％とブチルピリジニウムクロリド２５〜５０モル％と
を溶融してなる溶融塩浴に対してトルエンを２５〜７５
ｖｏｌ％添加した電気アルミニウムめっき浴を用い、乾
燥無酸素雰囲気中で、直流電流又はパルス電流により浴
温０〜８０℃、電流密度０．１〜３Ａ／ｄｍ＾２の電解
条件でめっきすることを特徴とする光沢電気アルミニウ
ムめっき方法。
（６）塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ＿３）５０〜７５モ
ル％とブチルピリジニウムクロリド２５〜５０モル％と
を溶融してなる溶融塩浴に対して、トルエン＋ベンゼン
を２５〜７５ｖｏｌ％添加した電気アルミニウムめっき
浴を用い、乾燥無酸素雰囲気中で、直流電流又はパルス
電流により浴温０〜８０℃、電流密度０．１〜１０Ａ／
ｄｍ＾２の電解条件でめっきすることを特徴とする光沢
電気アルミニウムめっき方法。
（７）陽極をアルミニウム製陽極にしてめっきすること
を特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の
光沢電気アルミニウムめっき方法。