JP2001172790A - 電気ニッケルめっき浴。 - Google Patents
電気ニッケルめっき浴。Info
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Abstract
行わなくてもよい、ほう酸を使用しないめっき浴で、緻
密で欠陥の少ないニッケルめっき皮膜が得られる電気ニ
ッケルめっき浴を提供する。 【解決手段】 硫酸ニッケル:200〜360g/L、
塩化ニッケル:30〜90g/L、クエン酸ニッケル:
24〜42g/Lまたはクエン酸:12〜21g/Lを
含み、pH:3〜5である電気ニッケルめっき浴であ
り、ニッケルめっき皮膜が緻密で、ピットやピンホール
欠陥が殆どなく、また共析物質が少ないためニッケルめ
っき皮膜の純度が高く、耐食性が良好なものである。ま
たほう酸を使用しないので、めっき排水中のほう酸やほ
う素の除去処理を行わなくてもよいものである。
Description
き浴に係り、特に、クエン酸ニッケルまたはクエン酸を
含む電気ニッケルめっき浴に関するものである。
硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ほう酸からなるワット浴
が、装飾用、防食用をはじめ電子部品のニッケルめっき
等に広く用いられている。また、硫酸ニッケル、塩化ニ
ッケル、酢酸ニッケルからなる電気ニッケルめっき浴に
ついての検討もなされている。
気めっきのワット浴に含まれているほう酸は、めっき液
のpH緩衝作用やめっき皮膜の物性を改善する役割を持
つとされ、ニッケルめっきには欠かせない成分である。
ところで、めっき作業で生じためっき排水は、その有害
成分の除去を行い処理している。めっき排水中のほう素
を除去する技術についても提案がなされている。しかし
ながら、めっき排水中のほう酸やほう素の除去は難く、
またその除去設備も必要でコストがかかるという問題が
ある。また、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、酢酸ニッケ
ルからなる電気ニッケルめっき浴では、ほう酸を含んで
いないので、その除去処理は容易であるが、良好な品質
のニッケルめっき皮膜は得られず、生産性、品質の観点
からほう酸を共に加える必要があり、ほう酸を使用しな
い電気ニッケルめっき浴とすることはできないものであ
る。本発明は、従来技術の課題であるめっき排水中のほ
う酸やほう素の除去処理を行わなくてもよい、ほう酸を
使用しないめっき浴で、緻密で欠陥の少ないニッケルめ
っき皮膜が得られる電気ニッケルめっき浴を提供するも
のである。
解決するためのもので、硫酸ニッケル:200〜360
g/L、塩化ニッケル:30〜90g/L、クエン酸ニ
ッケル:24〜42g/Lを含み、pH:3〜5である
ことを特徴とする電気ニッケルめっき浴である。また本
発明は、硫酸ニッケル:200〜360g/L、塩化ニ
ッケル:30〜90g/L、クエン酸:12〜21g/
Lを含む、pH:3〜5であることを特徴とする電気ニ
ッケルめっき浴である。また本発明は、硫酸ニッケル:
200〜360g/L、塩化ニッケル:30〜90g/
L、クエン酸:12〜21g/Lを含む溶液に塩基性炭
酸ニッケル又は水酸化ニッケルでpH:3〜5とし、め
っき浴中にクエン酸ニッケルを存在させることを特徴と
する電気ニッケルめっき浴である。また本発明の電気ニ
ッケルめっき浴は、光沢剤を含むことを特徴とするもの
である。
ル:200〜360g/L、塩化ニッケル:30〜90
g/L、クエン酸ニッケル:24〜42g/Lまたはク
エン酸:12〜21g/Lを含み、pH:3〜5である
ことにより、形成されたニッケルめっき皮膜が緻密で、
ピットやピンホール欠陥が殆どなく、また共析物質が少
ないためニッケルめっき皮膜の純度が高く、耐食性が良
好なものである。また本発明の電気ニッケルめっき浴
は、ほう酸を使用しないので、めっき排水中のほう酸や
ほう素の除去処理を行わなくてもよいものである。
おいて、硫酸ニッケル:200〜360g/Lとは、N
iSO4・6H2O:200〜360g/Lであり、塩
化ニッケル:30〜90g/LとはNiCl2・6H2
O:30〜90g/Lであり、クエン酸ニッケル:24
〜42g/LとはNi3(C6H5O7)2・14H2
O(クエン酸ニッケルの十四水塩):24〜42g/L
であり、またクエン酸:12〜21g/LとはHOOC
CH2C(OH)(COOH)CH2COOH・H2O
(クエン酸一水和物)(分子式C6H8O7・H
2O):12〜21g/Lである。本発明の電気ニッケ
ルめっき浴について、成分の役割と作用を説明する。硫
酸ニッケルは、めっき浴のニッケルイオンの主供給源で
ある。硫酸ニッケルが200g/L以下では、陰極面に
充分なニッケルイオンを供給することができず、また焦
げの発生や電流効率の低下を招くことになる。360g
/L以上では、めっき浴の粘度が高くなり、ピットを発
生しやすくなるので、硫酸ニッケルは、200〜360
g/Lにした。塩化ニッケルは、めっき浴に塩化物イオ
ンを供給し陽極が不動態化して不溶化するのを防止し、
まためっき浴の電導性をよくし、陰極電流効率を高める
ものである。同時にニッケルイオンをめっき浴に供給す
るものである。塩化ニッケルが30g/L以下では、め
っき浴に必要な塩化物イオンを供給することができず、
めっき浴の電導性や陽極の溶解効率が低下する。また9
0g/L以上では、ニッケルめっき膜の内部応力を増大
させることになるので塩化ニッケルは30〜90g/L
とした。
クエン酸ニッケルは、電気ニッケルめっき浴において、
pHを緩衝する作用を有し、めっき浴のpHの変動を防
ぐものであり、クエン酸ニッケルを24〜42g/Lに
より、めっき浴のpHの変動を防き、緻密でピットやピ
ンホール欠陥が殆どない、耐食性が良好なニッケルめっ
き皮膜を得ることができるものである。
pH緩衝剤としての役割である陰極に接近した陰極膜内
でpH5以下に抑えることができず、水酸化ニッケルの
沈殿を生ずることになる。また皮膜には、焦げ、条跡が
生じることになる。42g/L以上では、浴電圧の上
昇、陰極電流効率が低下する。また、ニッケルの電気め
っきは、陰極での反応は主としてニッケルめっき反応で
あるが、同時に水素発生反応も伴うものであり、本発明
の電気ニッケルめっき浴において、pHが3以下では、
水素発生反応が多くなり、ピットが生じやすい。pHが
5を越えると高電流部に焦げを生じやすく、内部応力が
大きく、めっき皮膜が硬いものとなる。
いて、クエン酸は、電気ニッケルめっき浴のpHを緩衝
する作用を有し、めっき浴のpHの変動を防ぐものであ
り、クエン酸が12g/L以下では、陰極に接近した陰
極膜内でpH5に押さえることができず、水酸化ニッケ
ルの沈殿を生じる。また皮膜には、焦げ、条跡が生じる
ことになる。21g/L以上では、浴電圧の上昇、陰極
電流効率が低下する。また、本発明の電気ニッケルめっ
き浴は、硫酸ニッケル:200〜360g/L、塩化ニ
ッケル:30〜90g/L、クエン酸:12〜21g/
Lを含む溶液に塩基性炭酸ニッケル又は水酸化ニッケル
でpH:3〜5とし、めっき浴中にクエン酸ニッケルを
存在させるものである。めっき浴中に存在するクエン酸
ニッケルは、pHを緩衝する作用を有し、めっき浴のp
Hの変動を防ぎ、緻密でピットやピンホール欠陥が殆ど
なく、純度の高い耐食性が良好なニッケルめっき皮膜の
形成に有用なものである。そしてクエン酸ニッケルを2
4〜42g/L含むようにし、pHを3〜5にするもの
である。
エン酸を含む電気ニッケルめっき浴に光沢剤を用いて、
例えば光沢剤としてブチンジオール、サッカリンを用い
て光沢めっきを行った場合、共折する光沢剤が少ないニ
ッケルめっき皮膜が得られる。光沢剤成分の共析物質が
少く平滑でよい光沢のものあり、また光沢剤成分の共析
物質が少ないため、硬さや応力が小さいものが得られ
た。また、ニッケルめっき皮膜は、光沢剤成分の共折量
が少ないため、硬さや応力が小さいもので、めっき後に
二次加工する場合に、皮膜の割れが生じ難く、二次加工
性に優れたものが得られる。
公報)で、電解質としてクエン酸を用いたニッケルの電
気めっき浴が知られているが、これは不溶性陽極を使用
するに適した電気メッキ浴で、本発明の硫酸ニッケル:
200〜360g/L、塩化ニッケル:30〜90g/
Lを含むものとは浴組成の配合割合が異なり、またクエ
ン酸の配合割合も異なるものである。また、従来例(特
開昭53−87942号公報)に、クエン酸を用いたニ
ッケルの電気めっき浴が記載されているが、本発明の硫
酸ニッケル:200〜360g/L、塩化ニッケル:3
0〜90g/Lを含むものとは浴組成の配合割合が異な
り、またクエン酸の配合割合も相違し、、めっき浴のp
Hの変動を防き、緻密でピットやピンホール欠陥が殆ど
ない、耐食性が良好なニッケルめっき皮膜を得るものと
は異なるものである。また、スルファミン酸ニッケル、
およびクエン酸ニッケルを2〜4g/L含むめっき浴
(例えば、特開昭63−243294号公報)が知られ
ているが、本発明の電気ニッケルめっき浴とは、浴組成
が異なるものである。また、ニッケル系の合金のめっき
浴でクエン酸を使用している例があるが、これは、ニッ
ケル外の金属をニッケルと共析させて合金を得るための
錯化剤成分として使用されているもので、本発明の電気
ニッケルめっき浴とは、浴組成、またクエン酸ニッケル
によりpHを緩衝する作用を有し、めっき浴のpHの変
動を防ぎ、および良質の単一のニッケルめっき皮膜を得
るものとは異なるものである。また、無電解ニッケルめ
っき浴でクエン酸を使用しているものがあるが、無電解
ニッケルめっきは、ニッケル電気めっきとは異なり、ま
た浴組成の配合割合も異なるものである。
いて、具体的に説明する。クエン酸ニッケルを用いる場
合、まず硫酸ニッケル:200〜360g/L、塩化ニ
ッケル:30〜90g/Lの範囲内の所定量の硫酸ニッ
ケルと塩化ニッケルを水に溶解し、次に24〜42g/
Lの範囲内の所定量のクエン酸ニッケルを溶解する。こ
のときにめっき液のpHは3以下となり、めっき液は懸
濁する。これを放置して、硫酸ニッケル、塩化ニッケル
が溶けている液にクエン酸ニッケルが溶け込んで安定化
させる。安定化させた後にめっき液のpH調整を行う。
pH調整は、水でペースト状にした塩基性炭酸ニッケル
をpH:3〜5の範囲内の所定のpHになるまで添加す
る。次いで吸引ろ過して不溶性分をろ別除去する。ろ液
であるめっき液は、希硫酸にて所定のpH値に微調整す
る。必要があれば、弱電解活性炭処理を行ってもよい。
/L、塩化ニッケル:30〜90g/L、クエン酸:1
2〜21g/Lを含む溶液に塩基性炭酸ニッケルを添加
してpH:3〜5とするもので、水でペースト状にした
塩基性炭酸ニッケルを用いる場合を示す。まず、硫酸ニ
ッケル:200〜360g/L、塩化ニッケル:30〜
90g/Lの範囲内の所定量の硫酸ニッケルと塩化ニッ
ケルを水に溶解し、次に12〜21g/Lの範囲内の所
定量のクエン酸を溶解する。めっき液のpHは2以下に
低下する。なお、めっき液は懸濁しなかった。
ニッケルをpH:3〜5の範囲内の所定のpHになるま
で添加する。次いで吸引ろ過して不溶性分をろ別除去す
る。ろ液であるめっき液は懸濁する。この液に希硫酸を
添加して、所定のpH値に調整する。この懸濁している
めっき液は、しばらくすると液は澄む。ここでpH値を
測定し、必要に応じて再度、希硫酸で所定のpH値にめ
っき液を調整する。必要があれば、弱電解活性炭処理を
行ってもよい。本発明の電気ニッケルめっき浴の調整に
ついて、塩基性炭酸ニッケルを水でペースト状にして用
いる場合を示したが、粉末状で用いてもよい。
24〜42g/Lのクエン酸ニッケルを用いる場合、め
っき液のpHを調整するために用いる塩基性炭酸ニッケ
ルは、その塩基性炭酸ニッケル中のニッケルの溶解量は
少なく、吸引ろ過するため塩基性炭酸ニッケルによるニ
ッケルイオン濃度の増加は少ない。一方、クエン酸を用
い、水でペースト状にした塩基性炭酸ニッケルをpH:
3〜5の範囲内の所定のpHになるまで添加し、ろ過し
て建浴する場合には、塩基性炭酸ニッケル中のニッケル
の溶解量が少ないため、建浴時のニッケルイオンの供給
源としての硫酸ニッケル濃度を考慮する必要がある。こ
の場合には、クエン酸濃度の1.5倍モル分だけ建浴時
の硫酸ニッケルからのニッケルイオンがクエン酸ニッケ
ルとして使用される。また、本発明の電気ニッケルめっ
き浴の調整について、塩基性炭酸ニッケルを水でペース
ト状にして用いる場合を示したが、粉末の塩基性炭酸ニ
ッケルを直接添加し用いてもよい。例えば、pH4に調
整する場合、クエン酸濃度1モルに対して約1/2モル
の塩基性炭酸ニッケルを要するものであり、この塩基性
炭酸ニッケルは全て溶解するため、建浴時の硫酸ニッケ
ル濃度を考慮する必要はないものである。また、水酸化
ニッケルも塩基性炭酸ニッケルと同様の作用効果を有す
るものである。
を備えためっき槽での電気ニッケルめっき浴として用い
られるもので、温度は40〜60℃、電流密度は0.1
〜15A/dm2である。標準的な静止(引っかけ)め
っきでの設定電流密度1〜5A/dm2、回転(バレ
ル)めっきで設定電流密度0.1〜1A/dm2でめっ
き作業を行うことが好ましい。
図2を参照して説明する。表1に示す電気ニッケルめっ
き浴について、ハルセル試験を行った。ハルセル試験
は、図1に示す、めっき槽(1)に、ハルセル黄銅板の
試験片(2)、ニッケル陽極板(3)を挿入して、通電
して、めっきを施した。めっき槽(1)の短辺(4)は
47.6mm、長辺(5)は127mm、深さは63.
5mmであり、試験片(2)は100mm×65mm、
陽極板(3)は63.5mmであり、めっき液は、めっ
き槽(1)に267mL入れた。めっき条件は、めっき
浴の初期のpH4、めっき浴温度;50℃、電流:3A
で、5分電気めっきを行い、試験片(2)の皮膜を観察
し、図2に示す。
は、No1のクエン酸を含まない電気ニッケルめっき浴
では、焦げ、条跡、が生じた。またNo2のクエン酸:
4.2g/L、No3のクエン酸:8.4g/Lでは、
電流密度の高いときに、焦げが生じた。これに対して、
本発明の電気ニッケルめっき浴であるNo4のクエン
酸:12.6g/L、No5のクエン酸:16.8g/
L、No6のクエン酸:21.0g/Lでは、焦げ、条
跡の発生がなく、無光沢、半光沢の良好な皮膜が形成さ
れた。また、めっきの電流は3Aとしたが、めっき槽
(1)の短辺(4)に近いところでは、電流密度が15
A/dm2にもなる。また長辺(5)に近いところで
は、電流密度が0.1A/dm2にもなる。このハルセ
ル試験の結果から、使用する電流密度範囲は、焦げや条
痕、ビリやクラックがなく、半光沢から無光沢めっき面
が得られる、0.1〜15A/dm2の範囲が好まし
い。
説明する。実施例2はクエン酸ニッケルを含む電気ニッ
ケルめっき浴について、実施例1同じ条件で、ハルセル
試験を行い、試験片の皮膜を観察した。
まない電気ニッケルめっき浴では、焦げ、条跡、が生じ
た。またNo8のクエン酸ニッケル:8.1g/L、N
o9のクエン酸:16.1g/Lでは、電流密度の高い
ときに、焦げが生じた。これに対して、本発明の電気ニ
ッケルめっき浴であるNo10のクエン酸ニッケル:2
4.2g/L、No11のクエン酸:32.2g/L、
No12のクエン酸:40.3g/Lでは、焦げ、条跡
の発生がなく、無光沢、半光沢の良好な皮膜が形成され
た。
ケルめっき浴によれば、ほう酸を使用しないので、めっ
き排水中のほう酸やほう素の除去処理を行わなくてもよ
いものであり、また得られたニッケルめっきは、その皮
膜が、緻密でピットやピンホール欠陥が殆どなく、また
共析物質がないため純度が高く、耐食性が良好なニッケ
ル皮膜が得られるという効果を奏するものである。
図
片の皮膜を観察した図
Claims (4)
- 【請求項1】 硫酸ニッケル:200〜360g/L、
塩化ニッケル:30〜90g/L、クエン酸ニッケル:
24〜42g/Lを含み、pH:3〜5であることを特
徴とする電気ニッケルめっき浴。 - 【請求項2】 硫酸ニッケル:200〜360g/L、
塩化ニッケル:30〜90g/L、クエン酸:12〜2
1g/Lを含む、pH:3〜5であることを特徴とする
電気ニッケルめっき浴。 - 【請求項3】 塩基性炭酸ニッケル又は水酸化ニッケル
でpH:3〜5とし、めっき浴中にクエン酸ニッケルを
存在させることを特徴とする請求項2に記載の電気ニッ
ケルめっき浴。 - 【請求項4】 めっき浴が、光沢剤を含むことを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載の電気ニッケルめっ
き浴。
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