JP2001140093A - 金属フープ材のめっき後処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリスルホン酸浴を使用してスズ合金め
っきを施した金属フープ材表面には硫酸塩が取り込ま
れ、そのまま使用すると変色や性能劣化が生ずる。本発
明はめっき後に前記金属フープ材を処理して硫酸塩を除
去することにより前記欠点のない金属フープ材を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 アルカリスルホン酸浴５によりスズ合金
めっきを施された金属フープ材１を陰極電解処理槽６及
び／又は超音波洗浄槽10で処理して金属フープ材表面の
硫酸塩等の不純物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカンスルホン
酸浴を使用してめっきされる金属フープ材の有する表面
接触抵抗増大、半田付け製の低下あるいは着色性の増加
といった欠点を解消するためのめっき後処理方法に関す
る。めっきにはプレス打ち抜き加工の前の条に行う方
法、プレス後の製品が連続して繋がった連続帯に行う方
法とプレス打ち抜きをした単品のめっきとがあるが、本
発明はプレス前又はプレス後の連続した金属帯を巻き戻
して連続的にフープめっきする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型抵抗器やコンデンサー等のリード線
あるいはコネクタ用、ネットワーク抵抗、リードフレー
ム用材料等の電子部品材料には、銅や銅合金等からなる
金属線や金属条材（テープ）にスズやスズ合金めっきを
施しためっき材が使用される。金属条材からプレス打抜
きされかつ成型加工されて、通電リードやばね部品、端
子等として電子部品で用いられる銅、銅合金、軟鋼等の
金属部材は、半田めっきされることが多い。半田めっき
は長期に亘って表面酸化を防止し、接触電気抵抗の悪化
や半田付け性の劣化を防止する。

【０００３】近年鉛による環境汚染が問題になってお
り、スズ−鉛合金である半田の使用は望ましくない。こ
のため無鉛半田の研究が行われ、更に鉛を含まないスズ
合金のめっき技術の開発が要望されている。そしてスズ
−銀やスズ−銅の共晶組成を狙った合金めっき浴が開発
され、一部が市販されている。又その他ビスマスなどの
低融点金属を含むもの、共晶組成を外れさせたものなど
の研究も行われている。半田めっきのめっき浴はホウフ
ッ化浴又は有機酸等を含む浴（アルカンスルホン酸浴・
ピロリン酸浴など）が使用され、半田めっき用としては
特に問題はない。しかしこれらのめっき浴を使用して、
前記スズ−銀やスズ−銅等の合金めっきを特にホウフッ
化浴で試みると、スズ−鉛系である半田の場合と異な
り、銀や銅の析出電位がスズと大きく相違するため、均
一な合金めっきが形成できないという欠点がある。この
欠点を解消するためには、アルカンスルホン酸浴を使用
しかつ特殊な光沢剤等の助剤が必要になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルカ
ンスルホン酸浴を使用して前記スズ−銀やスズ−銅等の
スズ合金めっきを試みると、一様変色や茶色の斑点状変
色が生じやすく、これはめっき皮膜中に取り込まれた硫
酸塩に起因する。つまりアルカンスルホン酸浴を使用す
るとスルホン酸が分解して硫酸塩が生成しやすく、この
硫酸塩がスズ合金めっき皮膜中に取り込まれ、取り込ま
れた硫酸塩が皮膜表面に露出していると、露出箇所を中
心に皮膜の表面酸化が進行して、接触抵抗が上昇した
り、半田付け性が低下したり、又強い変色が生じたりす
る。この取り込まれた硫酸塩は通常の水洗や例えば燐酸
三ナトリウムを使用する中和洗浄では除去できず、無鉛
スズ合金を電子部品等のめっきに使用する際の大きな障
害となっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、スズを含有す
るアルカンスルホン酸浴を使用してスズ合金めっきした
金属フープ材を、対極が設置された電解槽に導き、前記
金属フープ材と対極間に通電して、該金属フープ材の陰
極電解処理を行うか、又は浄水を含む洗浄槽に導き、超
音波洗浄を行うことを特徴とする金属フープ材のめっき
後処理方法であり、陰極電解処理と超音波処理を併用し
ても良い。

【０００６】以下本発明を詳細に説明する。前述の通
り、金属フープ材を含む金属材料に無鉛スズ合金めっき
を施すためにはアルカンスルホン酸浴を使用することが
適切で、他の浴を使用すると種々の欠点が発生する。し
かしながら、その反面、アルカンスルホン酸浴を使用し
て作製した無鉛スズ合金めっき金属フープ材はアルカン
スルホン酸浴に起因する硫酸塩による変色や性能劣化を
受けやすい。本発明は、アルカンスルホン酸浴を使用し
て無鉛スズ合金めっきを施した金属フープ材（帯状材）
のめっき後処理方法に関するもので、該後処理により前
記変色や性能劣化を最小限に抑制するものである。

【０００７】本発明のめっき後処理には、陰極電解処理
と超音波洗浄処理が含まれる。陰極電解処理を行うため
には、アルカンスルホン酸浴でスズ合金めっきが施され
た金属フープ材を、対極が設置された電解槽中の電解液
に浸漬し、対極と金属フープ材との間に通電する。陰極
電解処理には、不溶性金属を陽極に使用し、電解液とし
ては通電で分解しない物質が良く、望ましくはスズイオ
ンを固定し再析出を防ぐ物質が良い。この意味で燐酸三
ナトリウムの使用が最も好ましく、燐酸三ナトリウム水
溶液を電解液とする陰極還元により、実質的に全ての硫
酸塩が表面から除去されたスズ合金めっき金属フープ材
が得られる。

【０００８】この陰極電解では、水素ガスの発生により
表面が清浄化されると同時に硫酸塩が還元されて金属フ
ープ材から離脱して硫酸塩を含まないスズ合金めっきを
表面に有する金属フープ材が提供される。本発明の後処
理は原則としてスズ合金めっきを行う槽に連続して設置
する槽内で行い、その後フープ材は連続して乾燥され巻
き取られる。陰極電解処理の際は、陽極をフープ材の表
裏両面に対する形でフープ材の走行方向と平行に２枚配
置する。陰極電解処理の条件は特に限定されないが、例
えば液温は室温から80℃程度、電流密度は0.05〜５A/dm
² 程度、処理時間は0.5 〜５分程度が適当である。

【０００９】次に、超音波洗浄処理に関し説明する。超
音波洗浄とは洗浄すべき被処理体を洗浄水、通常はイオ
ン交換水等の純度の高い水に浸漬した状態で超音波を照
射して被処理体表面の不要物を除去する洗浄方法であ
る。超音波洗浄による洗浄機構に関しては十分に解明さ
れていないが、洗浄槽中の洗浄水に超音波が照射するこ
とで該洗浄水を攪拌して極めて迅速に被処理体表面の不
要物が除去される。この攪拌に付帯してキャビテーショ
ン作用（液体に加えられた減圧力により空洞を生ずる現
象）、洗浄水の加速、直進性が直接及び間接に不要物に
作用して、不要物の剥離、分散、乳化等が生じて洗浄効
果が増大すると考えられている。又超音波洗浄は被処理
体表面の細孔内の洗浄も行えるという利点がある。

【００１０】この超音波洗浄を行うためには、アルカン
スルホン酸浴によるスズ合金めっきが施された金属フー
プ材を超音波洗浄槽に導入する。この超音波洗浄槽は、
洗浄槽本体とその中に設置された超音波発生装置を含
む。なお洗浄水の汚染に対してはイオン交換水の常時補
給等の方法で対応できる。これまで説明した陰極電解処
理と超音波洗浄処理は単独で実施しても金属フープ材の
洗浄に効果を発揮するが、両者を併用すると洗浄効果は
倍増し、その表面に実質的に不要物が存在しない金属フ
ープ材が得られる。実施の順序は特に限定されないが、
陰極電解処理−超音波洗浄処理に順に行うと陰極電解処
理で脱離したが依然としてスズ合金めっき表面に残存し
ている可能性のある硫酸塩を確実に除去できる。

【００１１】更に本発明では、前記陰極電解処理及び／
又は超音波洗浄処理の後に、金属フープ材を防錆剤で処
理して耐酸化性を向上させることができる。具体的には
防錆剤を溶解した20〜80℃の加熱水中に金属フープ材を
浸漬する。これにより表面に防錆処理が施され、耐酸化
性が更に向上する。この防錆処理は、超音波洗浄処理時
の洗浄槽に防錆剤を溶解することにより超音波洗浄処理
と同時に行っても良い。

【００１２】代表的な防錆剤として、置換又は未置換の
ベンゾトリアゾールがある。めっきされた金属フープ材
は、そのめっき層の密着強度のため、リフロー処理を施
される場合がある。このリフロー処理は一旦形成された
めっき層を溶解した後、凝固する手法であり、本発明に
も適用できる。但し前記防錆処理はスズ合金めっき層表
面の改質を目的とし、防錆処理後にリフロー処理を行う
と防錆処理を行う意味がなくなるため、リフロー処理を
行う場合はその後に防錆処理を行う必要がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面に基づいて本発明のめっき後
処理方法の実施形態を説明する。図１は、フープ材を連
続的にスズ合金めっきした後そのまま後処理を行い、更
に乾燥後巻取る一連のめっき工程を示す概略図である。
図示の通り、金属フープ材１は、アルカリ脱脂槽２−電
解脱脂槽３−酸活性処理槽４でそれぞれアルカリ脱脂、
電解脱脂及び酸活性処理を受けた後、アルカンスルホン
酸浴めっき槽５でスズ合金めっきが施され、更に陰極電
解処理槽６に導かれる。

【００１４】該陰極電解処理槽６内には燐酸三ナトリウ
ム等の電解質が溶解した電解液が満たされ、平面視コ字
状の陽極７が設置されている。この陽極は図面上で左右
方向に延びる平行な１対の基材の端部の上縁部間に架設
した連結材から成り、連結材の下部空間から金属フープ
材１が基材方向に供給される。該陽極７と前記金属フー
プ材１の間に通電しながら、処理槽６前後に設置した給
電ローラー８により該金属フープ材１を該処理槽６内を
浸漬しながら通過させると、陰極としての機能する金属
フープ材１の表面が還元処理されて、該金属フープ材１
表面の硫酸塩等の不純物が除去される。

【００１５】陰極電解処理槽６で表面の不純物が除去さ
れた金属フープ材１は続いて超音波発生装置９が設置さ
れたかつイオン交換水等の純水が満たされた超音波洗浄
槽10に送られる。前記超音波洗浄槽10では、超音波発生
装置９で発生する超音波が金属フープ材１に照射され
て、該金属フープ材１が洗浄される。なお図示の本実施
形態の処理では、陰極電解処理槽及び超音波洗浄槽の両
者を設置したが、いずれか一方で金属フープ材を処理し
ても所定の洗浄効果が得られる。超音波洗浄処理された
金属フープ材１は続いて防錆処理槽11に導かれ、不純物
除去された金属フープ材１の表面が防錆処理される。な
おこの防錆処理槽11は超音波洗浄槽10がない場合は陰極
電解処理槽６の後に設置される。防錆処理された金属フ
ープ材１は続いて乾燥機12で乾燥され、ロール巻取機13
に巻き取られる。このようにして得られる処理済み金属
フープ材は表面の硫酸塩等の不純物が除去され、更に超
音波処理や防錆処理が行われているため、表面が清浄で
耐酸化性を有する優れた特性を有する金属フープ材とな
る。

【００１６】次に本発明の金属フープ材のめっき後処理
方法の実施例を記載するが、該実施例は本発明を限定す
るものではない。

【００１７】実施例１ 幅22mm、厚さ0.1 mmの金属フープ材（98％の銅の他に、
スズ、鉄及び燐を含む特殊合金）をメタンスルホン酸浴
（メタンスルホン酸スズ、メタンスルホン酸銀、メタン
スルホン酸、界面活性剤及び光沢剤を水に溶解して作
製）中を液温30℃、電流密度2.5 A/dm² の条件で５分掛
けて通過させ、前記金属フープ材表面に厚さ５μｍのSn
−3.5 ％Agのめっき層を形成した。その後、40ｇ／リッ
トルの燐酸三ナトリウム水溶液を電解液としステンレス
鋼を陽極として設置した陰極電解処理槽に前記金属フー
プ材を導き、0.2 A/dm² の電流密度で通電して陰極電解
処理を行い、湯洗及び乾燥後、ローラーに巻き取った。

【００１８】実施例２ 実施例１と同一条件でSn−Agめっきを施した金属フープ
材を、電気伝導度が５μｓ／cmであるイオン交換水を満
たし、かつ400 Ｗ（1.24Ｗ／cm² ）の出力を有する超音
波発生装置を据えた超音波洗浄槽に導いた。前記金属フ
ープ材を超音波の照射方向とは垂直方向に、超音波照射
部から20mm上方を走行させた。超音波処理した金属フー
プ材を超音波洗浄槽から取り出し、湯洗及び乾燥後、ロ
ーラーに巻き取った。

【００１９】実施例３ 実施例１に従って陰極電解処理を行った金属フープ材を
湯洗及び乾燥前に、実施例２で使用した超音波洗浄槽中
に導き、実施例２と同一条件で超音波洗浄処理した後、
湯洗及び乾燥を行い、ローラーに巻き取った。

【００２０】実施例４ 湯洗槽にベンゾトリアゾール系防錆剤（大和化成株式会
社製のVERZONE SF-310) を３重量％溶解し液温を60℃と
した。実施例１と同一条件でSn−Agめっき及び陰極電解
処理を行った実施例１の金属フープ材を前記湯洗槽中を
２分間掛けて連続的に通過させ防錆処理を行い、その後
乾燥しローラーに巻き取った。

【００２１】実施例５ 実施例３と同一条件でめっき及び超音波洗浄を行った金
属フープ材に、実施例４と同じ条件で防錆処理を施し、
乾燥しローラーに巻き取った。

【００２２】比較例 実施例１と同一条件でめっき処理を行った金属フープ材
を、燐酸三ナトリウム水溶液を満たした槽中を通過させ
て中和処理を行った後、湯洗及び乾燥し、ローラーに巻
き取った。

【００２３】実施例６ 実施例１〜５及び比較例で得られた各金属フープ材を、
温度60℃、湿度90％の恒温恒湿試験槽内に168 時間保持
して腐食を促進させた。促進後の各金属フープ材につい
て表面観察及びメニスコグラフ法によるめっき濡れ試験
を行った。メニスコグラフ法によるめっき濡れ試験は、
230 ℃に加熱したスズ−鉛共晶半田浴に、弱活性ロジン
系フラックスを塗布した幅10mmの金属フープ材試料を８
mm浸漬した場合のゼロクロスタイム（濡れ時間に相当す
る）を測定することにより実施した。実施例１〜５及び
比較例についての結果、及び腐食促進を行っていない実
施例１の金属フープ材に関する結果（参考例）を表１に
示した。なお比較例及び実施例３の小斑点部以外の部分
について、エレクトロンプローブマイクロアナライザー
で点分析を行ったところ、Ｓの分析値が比較例では９重
量％であったのに対し実施例３では0.2 重量％であっ
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の実施例１〜５と比較例を比較する
と、本実施例の陰極電解処理や超音波照射処理を行う
と、斑点は生ずるものの処理を行わない場合の紫〜薄紫
の金属フープ材の色が薄くなり、しかも半田濡れ性も改
善されていることが分かる。更に陰極電解処理及び超音
波照射処理を併用すると、更に変色が弱くなり、又防錆
処理を行うと斑点が少なくなることが分かる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、スズを含有するアルカンスル
ホン酸浴を使用してスズ合金めっきした金属フープ材
を、対極が設置された電解槽に導き、前記金属フープ材
と対極間に通電して、該金属フープ材の陰極電解処理を
行うことを特徴とする金属フープ材のめっき後処理方法
（請求項１）であり、この陰極電解処理は、超音波処理
（請求項２）と置換し、又は超音波処理と併用しても良
い（請求項３）。アルカンスルホン酸浴でスズ合金めっ
きを施した金属フープ材はその表面のスズ合金めっき層
に硫酸塩を取り込んでおり、そのまま必要な用途で使用
すると表面酸化が進行して強い変色が現れる。

【００２７】本発明により前記金属フープ材を陰極電解
処理及び／又は超音波処理すると、前記硫酸塩の殆ど又
は全部が離脱又は分解してスズ合金めっき層表面から除
去される。従ってその後、処理済みの金属フープ材を必
要な用途で使用しても表面酸化は殆ど進行しない。故意
に過度の腐食条件下で使用しても表面酸化の程度は比較
的弱く、淡色の斑点が生ずる程度で済む。前記処理後の
金属フープ材を防錆剤を使用して処理すると、更に金属
フープ材の変色が弱くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施形態で使用可能な、後処理を
実施する各槽を組み込んだ一連の処理ラインの概略平面
図。

【符号の説明】

１ 金属フープ材 ２ アルカリ脱脂槽 ３ 電解脱脂槽 ４ 酸活性処理槽 ５ アルカンスルホン酸浴めっき槽 ６ 陰極電解処理槽 ７ 陽極 ８ 給電ローラー ９ 超音波発生装置 10 超音波洗浄槽 11 防錆処理槽 12 乾燥機 13 ロール巻取機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スズを含有するアルカンスルホン酸浴を
   使用してスズ合金めっきした金属フープ材を、対極が設
   置された電解槽に導き、前記金属フープ材と対極間に通
   電して、該金属フープ材の陰極電解処理を行うことを特
   徴とする金属フープ材のめっき後処理方法。
2. 【請求項２】 スズを含有するアルカンスルホン酸浴を
   使用してスズ合金めっきした金属フープ材を、浄水を含
   む洗浄槽に導き、超音波洗浄を行うことを特徴とする金
   属フープ材のめっき後処理方法。
3. 【請求項３】 スズを含有するアルカンスルホン酸浴を
   使用してスズ合金めっきした金属フープ材を、対極が設
   置された電解槽に導き、前記金属フープ材と対極間に通
   電して、該金属フープ材を処理する陰極電解処理と、浄
   水を含む洗浄槽に導き、超音波洗浄を行う超音波処理と
   を併用して処理することを特徴とする金属フープ材のめ
   っき後処理方法。
4. 【請求項４】 陰極電解処理及び／又は超音波処理後の
   金属フープ材を防錆剤を溶解した液中で防錆処理するよ
   うにした請求項１から３までのいずれかに記載の金属フ
   ープ材のめっき後処理方法。