JP2000343644A

JP2000343644A - 金属・プラスチック複合体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000343644A
Application number: JP15822499A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamoto; 敏博山本
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp; Kyokuto Giken Co Ltd
Current assignee: Inoac Corp; Kyokuto Giken Co Ltd
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量性に優れ、しかも厚みを薄くしても充分
な剛性を有する金属・プラスチック複合体及びその製造
方法を提供する。【解決手段】プラスチック成形品のめっき予定面を導
電化後、前記導電化後のめっき予定面に、弾性率が１５
０ＧＰａ以上の金属からなる厚さ１０〜５０μｍのめっ
き被膜を電気めっきにより設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属・プラスチ
ック複合体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯可能なパソコンの筐体や精密機構部
品等のように、軽量かつ高い剛性が要求される製品に
は、重い鉄や剛性不足のプラスチックに代えて、繊維
補強高剛性プラスチック成形品、アルミダイキャスト
品、マグネシウム合金ダイキャストまたはチクソモー
ルディング品が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記〜の
ものにあっては、次のような問題があった。のものに
あっては、剛性を高めるために多量の繊維フィラーをプ
ラスチックに混合すると射出成形等の際にプラスチック
の流動性が低下し、成形型のキャビティをプラスチック
で完全に充填することができず、得られる製品に欠肉を
生じ易い。特に、厚みの薄い製品はキャビティ空間も狭
いためにプラスチックがキャビティ内に充満し難く、欠
肉が発生し易い。そのため、繊維フィラーの充填量が通
常３０％以下に制限され、薄さと高い剛性とを同時に得
ることができなかった。しかも充填された繊維フィラー
が、射出成形等の際に一方向に配向し易いため、衝撃強
度が低い製品しか得られない問題もある。このように、
のものでは、充分な剛性や良好な外観等を得ようとす
ると、製品の薄肉化に限界があり、したがって、軽量と
同時に薄肉化及び所要の剛性が要求される製品、例えば
携帯機器の筐体等には充分対応することができなかっ
た。

【０００４】のものにあっては、アルミダイキャスト
は鉄製品よりも軽いものの、プラスチックやマグネシウ
ム成形品よりも密度が高く、重くなり易い。したがっ
て、携帯機器の筐体等に求められる高い軽量性には充分
答えることができず、さらに、仕上げ等の後加工が煩雑
であるという問題もある。

【０００５】のものは、プラスチックよりも高い剛性
を有し、重さもプラスチックよりも僅かに重い程度であ
るが、製品製造時にバリを生じ易く、しかも製品の表面
性が悪いためにパテ埋めとサンディング等の後加工が必
要で、作業に手間取り、コストアップにつながる問題が
ある。さらに、本質的に活性な金属を取り扱うことにな
るため、成形設備や取り扱いに充分な注意が必要とな
る。

【０００６】この発明は、前記の点に鑑みなされたもの
で、軽量性に優れ、しかも厚みを薄くしても充分な剛性
を有する金属・プラスチック複合体及びその製造方法を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】金属・プラスチック複合
体の発明は、プラスチック成形品の表面と裏面の導電化
処理面に、弾性率が１５０ＧＰａ以上の金属からなる厚
み１０〜５０μｍのめっき被膜を設けたことを特徴とす
る。前記めっき被膜は、プラスチック成形品の表面と裏
面で厚みの差が２０％以下であるのが好ましい。また、
前記めっき被膜はプラスチック成形品の全表面積の８０
％以上に設けてあることが好ましい。

【０００８】金属・プラスチック複合体の製造方法に係
る発明は、プラスチック成形品のめっき予定面を導電化
後、前記導電化処理面に、弾性率が１５０ＧＰａ以上の
金属からなる厚さ１０〜５０μｍのめっき被膜を電気め
っきにより設けることを特徴とする。前記めっき被膜
は、プラスチック成形品の表面と裏面で厚みの差が２０
％以下であるのが好ましい。また、前記めっき被膜はプ
ラスチック成形品の全表面積の８０％以上に設けてある
ことが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施例に係る
金属・プラスチック複合体の斜視図、図２は図１の２−
２拡大断面図である。図１及び図２に示す実施例の金属
・プラスチック複合体１０は、携帯機器の筐体等に用い
られる箱状のもので、本体部をなすプラスチック成形品
１１と、その表面に形成されためっき被膜１３とよりな
る。

【００１０】プラスチック成形品１１は、射出成形、押
出成形、ブロー成形、真空成形等の公知のプラスチック
成形法により成形されたものである。それらの成形方法
の中でも、量産性が高く、筐体や機構部品等に要求され
る高い精度に対応するには、射出成形が好ましい。プラ
スチック成形品の材料には制限がなく、製品の用途等に
応じて適宜選択されるが、成形性に優れしかも導電化処
理の容易なものが特に好ましい。例えば、クロム酸によ
るエッチングが容易なＡＢＳやＡＢＳアロイ材料、適当
な前処理によってクロム酸エッチングが可能なポリカー
ボネート（ＰＣ）、クロム酸以外のエッチングが可能な
ポリアミド樹脂等は好ましい材料の例である。なお、そ
の他のプラスチックであっても、プライマ塗装を行うこ
とにより容易に導電化のための無電解めっきを施すこと
ができる方法も知られている。また、プラスチック成形
品１１の板厚は、使用するプラスチック材料や、製品の
用途等によって異なるが、通常０．５〜５．０ｍｍとさ
れる。

【００１１】前記プラスチック成形品１１の表と裏面の
めっき被膜１３が設けられる部分は、導電化処理の施さ
れた導電化処理面１２とされている。導電化処理の方法
は、公知の方法で行われ、後記する製造方法の説明にお
いて詳述するように、種々の方法が知られている。ま
た、めっき被膜１３が設けられる部分の面積は、プラス
チック成形品１１の表面と裏面を含む全表面積の８０％
以上とするのが好ましい。８０％未満であると、製品に
部分的に剛性不足を生じ、特に薄肉プラスチック成形品
の場合に、充分な剛性を得ることができず、携帯用機器
の筐体に適さないことがある。

【００１２】前記プラスチック成形品１１の導電化処理
面１２には、弾性率が１５０ＧＰａ以上の金属からなる
めっき被膜１３が形成されている。この金属の弾性率と
しては、ＪＩＳＫ７１７１（ＩＳＯ１７８）プラス
チック−曲げ特性の試験方法によって得られる弾性率の
近似値である曲げ弾性率を用いることができる。めっき
被膜１３の金属として、曲げ弾性率（ＪＩＳＫ７１
７１（ＩＳＯ１７８）プラスチック−曲げ特性の試験方
法）が１５０ＧＰａより小さい金属の場合、この複合体
１０を薄くした場合に充分な剛性が得られない。なお、
弾性率の上限については、設定する必要はないが、一般
的には４００ＧＰａ以下とされる。また、金属の種類と
しては前記弾性率を満たすものであれば、特に限定され
るものではなく、工業的に利用し易い、ニッケル、鉄、
ニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金、ニッケ
ル−マンガン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケ
ル−タングステン合金、ニッケル−鉄合金、鉄−炭素合
金、鉄−コバルト合金、鉄−リン合金、鉄−マンガン合
金、鉄−タングステン合金等が挙げられる。

【００１３】めっき被膜１３の厚みは、１０〜５０μｍ
が好ましい。１０μｍ未満ではほとんど剛性向上効果が
得られず、プラスチック成形品表面の導電化処理時のエ
ッチングによる表面荒さの影響を受け易く、剛性向上に
ならない。それに対し、５０μｍを越える場合には、製
品重量がマグネシウム合金ダイキャスト品よりも重くな
り、目的とする軽量化の効果が得られない。

【００１４】さらに、前記めっき被膜１３の厚みは、プ
ラスチック成形品１１の表と裏とで２０％以内の違いと
なるようにするのが好ましい。２０％を越える場合、め
っき被膜１３の金属をプラスチック成形品１１表面に析
出させる際に生じる引っ張り応力が、プラスチック成形
品１１の表と裏で相違し、それによってプラスチック成
形品に歪みを生じたり、応力が蓄積される不具合が発生
し易くなる。

【００１５】次に、前記金属・プラスチック複合体の製
造方法について説明する。その製造工程は、大別して、
プラスチック成形品の成形、前処理、電気めっきの３工
程からなる。まず、射出成形等の公知のプラスチック成
形法によって所望形状のプラスチック成形品１１を成形
する。プラスチック材料は適宜とされるが、前記のよう
に成形性に優れ、しかも導電化処理の容易なものが特に
好ましい。

【００１６】前処理では、前記プラスチック成形品１１
のめっき予定面に対して導電化処理を行う。めっき被膜
を形成するためのめっき予定面は、前記のようにプラス
チック成形品１０の全表面積に対して８０％以上とする
のが好ましい。

【００１７】導電化処理は、プラスチック成形品１１表
面にめっき被膜１３を効率よくかつ確実に形成できるよ
うにするためのもので、めっき予定面に対して、次に示
すような公知の種々の方法によって行われる。クロム酸エッチング＋無電解めっき：ＡＢＳや変性Ｐ
ＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）等に適する。なお、
ポリカーボネートやポリプロピレンに対しては、溶剤に
よる膨潤処理後クロム酸エッチングを行う。クロム酸を用いない化学的エッチング＋無電解めっ
き：ポリアミド、ポリアセタールに適する。プライマー塗装＋無電解めっき：Ｅｎｔｈｏｎｅ−Ｏ
ＭＩ社のニッケル金属分散塗料を用いる方法、シプレイ
・ファーイースト社ＳＳＴ法、大伸化学社のＯＭプロセ
ス等がある。エッチングに続いて無電解めっき行うことなく導電化
する方法：荏原ユージライト社のＤ−ＰＯＰシステム等
がある。

【００１８】例えば、ＡＢＳ製のプラスチック成形品に
対してクロム酸エッチングを行う場合の工程は、脱脂、
クロム酸エッチング、中和、キャタリスト、アクセラレ
ータ、無電解めっきの順に行われる。脱脂では、プラス
チック成形品表面の油脂分の除去により、エッチングが
成形品表面に作用できるようにする。クロム酸エッチン
グでは、成形品表面のブタジエン成分を選択的に溶解
し、微少な凹凸を形成する。中和では、エッチングによ
り残った成形品表面のクロムを除去する。また、キャタ
リストではパラジウム・スズ錯化合物の吸着を行い、ア
クセラレータではスズを除去しパラジウムの金属化を行
い、さらに無電解めっきでは銅またはニッケル−リンを
析出する。

【００１９】導電化処理後、導電化処理面に対し電気め
っきを行い、１５０ＧＰａ以上の高弾性率の金属をより
プラスチック成形品１１の表面に析出させ、所望の複合
体１１を得る。この電気めっきの工程は、可溶性電極材
を陽極に、前工程で導電化したプラスチック成形品を陰
極にして、金属イオンを含む電解液中で電気めっきを行
う。電解液の組成、すなわちめっき液の組成は、析出さ
せたい金属に適した公知のものを用いることができる。
代表的なものとして、析出金属がニッケルに対してはス
ルファミン酸浴、ワット浴、塩化物浴等が知られ、鉄に
対しては、硫酸浴、スルファミン酸浴等が知られてい
る。

【００２０】電気めっきの条件は、析出時に発生する電
着応力がわずかに引っ張り応力となるようにめっき条件
を制御することが好ましい。さらにはプラスチック成形
品１１の表裏両面にほぼ同じ速度で、ほぼ同じ厚さに析
出させることが好ましい。このようにすれば、めっき中
の剥離や複合体（製品）の変形を抑制することができ
る。また、前記理由から、プラスチック成形品１１の表
裏両面でめっき被膜の厚みの差が２０％以下となるよう
にするのが好ましい。さらに、前記のように複合体に対
して充分な剛性向上効果を得るには、めっき被膜１３の
厚み、すなわち析出金属の厚みを１０〜５０μｍとする
のが好ましい。１０〜５０μｍの厚みのめっき被膜１３
を得るには、電解液として、電流密度が高められ、かつ
電着応力があまり高くないものが好ましい。電着応力が
高いと、めっき中に析出金属層（めっき被膜）が割れた
り、剥離したり、得られる複合体１０が変形したりす
る。それらに対して、一般的にスルファミン酸浴は優れ
ている。

【００２１】具体的な実施例について説明する。・実施例１（スルファミン酸浴を用いる例）炭素繊維入りＰＣ／ＡＳＡ材料（商品名：ＦＡ４２０Ｃ
Ａ；三菱レイヨン社製）を用い、射出成形によって、約
２１０×２６０×２０ｍｍの略箱状（板厚約１．２ｍ
ｍ）のプラスチック成形品を得た。この成形品を、硫酸
ナトリウム２０ｇ／Ｌ、リン酸ナトリウム２０ｇ／Ｌを
含む５０℃の脱脂液に４分間浸漬して脱脂し、水洗後に
無水クロム酸４００ｇ／Ｌ、９８％硫酸４００ｇ／Ｌか
らなる６８℃のエッチング液に１０分間浸漬してエッチ
ングを行った。その後、充分水洗を行った後、３５％塩
酸５０ｍｌ／Ｌからなる室温の中和液に１分間浸漬して
中和し、さらに水洗後、３５％塩酸１８０ｍｌ／Ｌのプ
レディップ槽を経由して、キャタリストＣ（奥野製薬工
業社製のパラジウム・スズ触媒）３０ｍｌ／Ｌ、３５％
塩酸２００ｍｌ／Ｌからなる３５℃のキャタリスト浴に
２分間浸漬し、水洗後アクセラレータＸ（奥野製薬工業
社製）０．５ｇ／Ｌ、９８％硫酸１００ｍｌ／Ｌからな
るアクセラレータ浴に浸漬してパラジウム金属をプラス
チック成形品表面に付与した。

【００２２】続いて、前記成形品に対し、ホルムアルデ
ヒドを還元剤とする無電解銅めっき浴（オムニシールド
１５９８標準処方；シプレイ・ファーイースト社製）中
で４２℃、１０分間銅を析出させ、水洗後、スルファミ
ン酸ニッケル４５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル５ｇ／Ｌ、ホ
ウ酸４０ｇ／Ｌ、ピット防止剤（ピットレス−Ｓ；日本
化学産業社製）５ｍｌ／Ｌからなるスルファミン酸ニッ
ケル浴中で、陽極にデポラライズドニッケルを用い、４
０℃、電流密度４Ａ／ｄｍ^２で２５分間電気めっきを行
った。得られた金属・プラスチック複合体は、全表面が
ニッケルのめっき被膜で覆われており、そのめっき厚
（めっき被膜の厚み）が２０μｍ、表裏とも同じ厚みで
あった。また、めっき被膜を構成する金属のニッケルは
弾性率が２００ＧＰａである。

【００２３】得られた複合体に対して、密着性、曲げこ
わさ、密度を測定した。密着性は、複合体のめっき被膜
表面に十字形に傷を付け（クロスカット）、その面に粘
着テープを貼着した後、その粘着テープを剥がすことに
よって、めっき被膜の剥離の有無を調べた。その結果、
剥離は見られなかった。曲げこわさは、（ＪＩＳＫ７
１７１プラスチック−曲げ特性の試験方法）にしたが
う３点曲げ試験を行い、４．０Ｎｍの結果を得た。ただ
し、曲げこわさ＝試験片の断面２次モーメント（Ｉ）×
見かけの弾性率（Ｅ）であり、測定されるたわみｖと、
加えた荷重Ｗ、試験片の支点間の距離（荷重の加わった
試験片を支える２点間の距離）Ｌとの関係式、ｖ＝ｗ×
Ｗ×Ｌ^３／（４８×Ｅ×Ｉ）により曲げこわさを求め
た。また、試験片の密度は１．４８ｇ／ｃｍ^３であっ
た。なお、比較のため、厚さ１ｍｍのマグネシウム合金
（ＡＺ９１Ｄ）の曲げこわさを示すと、３．７５Ｎｍ、
密度１．８１ｇ／ｃｍ^３であり、実施例の複合体の方
が、曲げこわさ（すなわち剛性）が高く、しかも軽量で
あるのがわかる。

【００２４】・実施例２（ワット浴を用いる例）実施例１と同様にしてプラスチック成形品を得、次い
で、無電解めっき用プライマ（オムニシールド１５００
Ｊ；シプレイ・ファーイースト社製）を塗布し、６５℃
９０分乾燥させ、界面活性剤浴（オムニシールド１５０
１；同社製）に室温で２分、洗浄後塩化パラジウム触媒
溶液（オムニシールド１５７３；同社製）に室温で２分
浸漬し、洗浄した後、無電解銅めっき浴（オムニシール
ド１５９８標準処方；シプレイ・ファーイースト社製）
中で４２℃、３０分間銅を析出させた。

【００２５】水洗後、硫酸ニッケル３５０ｇ／Ｌ、塩化
ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌ、添加剤（光沢
ニッケル＃６６；荏原ユージライト社製、標準添加量）
からなるワット浴にて、陽極に電解ニッケルを用い、５
０℃、電流密度４Ａ／ｄｍ^２で２５分間電気めっきを行
い、プラスチック成形品の表裏全面に２０μｍずつのニ
ッケル金属層を析出させ、めっき被膜を形成した。得ら
れた複合体に対し、実施例１と同様にして評価したとこ
ろ、めっき被膜の密着性は充分であり、剛性の指標とな
る曲げこわさは４．０Ｎｍ、密度は１．４８ｇ／ｃｍ^３
であった。

【００２６】・実施例３（スルファミン酸鉄浴を用いる
例）実施例１と同様にしてプラスチック成形品を成形し、同
様にして脱脂、クロム酸エッチングを経て中和まで行っ
た。その後、プレディップ槽（３５％塩酸、３００ｍｌ
／Ｌ）に室温で浸漬し、Ｄ−ＰＯＰアクチベータ（荏原
ユージライト社製Ｄ−ＰＯＰ１００７０ｍｌ／Ｌ、
３５％塩酸３００ｍｌ／Ｌ）に５０℃で７分浸漬し、水
洗後、Ｄ−ＰＯＰメタライザ（荏原ユージライト社製Ｄ
−ＰＯＰ２００標準処方）に６０℃で４分浸漬して表面
に薄い銅層を得た。水洗後、スルファミン酸第１鉄３０
０ｇ／Ｌ、スルファミン酸アンモニウム３５ｇ／Ｌ、塩
化第１鉄４０ｇ／Ｌ、ホウ酸１５ｇ／Ｌにピット防止剤
（ピットレスーＳ；日本化学産業社製）５ｍｌ／Ｌから
なるスルファミン酸第１鉄浴にて、温度５０℃、ｐＨ３
に制御しながら電流密度５Ａ／ｄｍ^２で１６分間電気め
っきを行った。得られた複合体の表裏全面には、厚み１
５μｍの金属鉄層が析出してめっき被膜が形成されてい
た。なお鉄の弾性率は２００ＧＰａである。得られた複
合体について、実施例１と同様にして評価したところ、
めっき被膜の密着性は充分であり、剛性の指標となる曲
げこわさは３．８Ｎｍ、密度は１．３９ｇ／ｃｍ^３であ
った。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属・プ
ラスチック複合体及びその製造方法によれば、プラスチ
ック成形品の表面と裏面の導電化処理面に、弾性率が１
５０ＧＰａ以上の金属からなる厚み１０〜５０μｍのめ
っき被膜を設けるため、マグネシウム合金よりも軽量
で、剛性の高い複合体が得られたのであり、その複合体
は、携帯機器の筐体等に好適である。さらに、得られた
複合体の表面硬度が、プラスチック成形品やアルミニウ
ム成形品、マグネシウム成形品よりも高いので、鉄鋼や
ステンレス等の機械部品における軽量な摺動部品として
も使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る複合体の斜視図であ
る。

【図２】図１の２−２拡大断面図である。

【符号の説明】

１０金属・プラスチック複合体１１プラスチック成形品１２導電化処理面１３めっき被膜

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月２９日（１９９９．６．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

フロントページの続きＦターム(参考） 4E360 EE02 EE12 GA11 GB45 GB46 GC08 4F100 AB17 AB40 AD11 AK01A BA01B BA01C BA03 BA06 BA13 DG01 EH71B EH71C GB90 JA20B JA20C JK01 JK07B JK07C JL03 YY00B YY00C 4K024 AA03 AA04 AB01 AB02 AB06 AB17 BA12 BB09 BC04 DA07 DA10 GA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック成形品の表面と裏面の導電
化処理面に、弾性率が１５０ＧＰａ以上の金属からなる
厚み１０〜５０μｍのめっき被膜を設けたことを特徴と
する金属・プラスチック複合体。
【請求項２】プラスチック成形品の表面と裏面でめっ
き被膜の厚みの差が２０％以下であることを特徴とする
請求項１記載の金属・プラスチック複合体。
【請求項３】プラスチック成形品の全表面積の８０％
以上にめっき被膜を設けたことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の金属・プラスチック複合体。
【請求項４】プラスチック成形品のめっき予定面を導
電化後、前記導電化処理定面に、弾性率が１５０ＧＰａ
以上の金属からなる厚さ１０〜５０μｍのめっき被膜を
電気めっきにより設けることを特徴とする金属・プラス
チック複合体の製造方法。
【請求項５】プラスチック成形品の表面と裏面でめっ
き被膜の厚みの差が２０％以下であることを特徴とする
請求項４記載の金属・プラスチック複合体の製造方法。
【請求項６】プラスチック成形品の全表面積の８０％
以上にめっき被膜を設けることを特徴とする請求項４ま
たは５記載の金属・プラスチック複合体の製造方法。