JP2001262362A - 無電解ニッケル・リンめっき液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的強度の低い被めっき物の平坦度を維持
してニッケル・リン薄膜の成膜を可能とする無電解ニッ
ケル・リンめっき液を提供する。 【解決手段】 無電解ニッケル・リンめっき液を、ニッ
ケル塩、錯化剤、還元剤およびコバルトを含有したもの
とし、このめっき液を用いて無電解めっき法によりニッ
ケル・リン薄膜を形成した場合、被めっき物が機械的強
度の低いものであっても、その平坦度を維持したままで
ニッケル・リン薄膜の形成が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電解ニッケル・
リンめっき液に係り、特に機械的強度の低い被めっき物
上にニッケル・リン薄膜を形成するための無電解ニッケ
ル・リンめっき液に関する。

【０００２】

【従来の技術】無電解めっき法は複雑な形状面にも均一
な析出が可能であり、電子部品製造等の多くの分野で広
く利用されている。無電解めっき法による薄膜形成の対
象となる被めっき物としては、ガラス基板、セラミック
ス基板等の絶縁性基板や、アルミニウム基板等の導電性
基板、液晶表示装置等の各種画像表示装置に用いる基板
等がある。通常、無電解めっき法による薄膜形成では、
複数の被めっき物を同時に無電解めっき浴に浸漬し、め
っき液を攪拌したり、被めっき物を移動させながらめっ
き処理が施される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無電解
めっき法による薄膜形成では、被めっき物の機械的強度
が低い場合、例えば、被めっき物が厚みの薄いガラス基
板や金属基板、金属箔等である場合、めっき処理を施し
た複数の被めっき物の一部に反りが生じて平坦度が悪化
するという問題があった。

【０００４】例えば、アルミニウム圧延材をドーナツ状
に打ち抜いたブランク材に対して焼鈍し処理、表面平滑
処理を施して得た厚み０．８ｍｍ程度の薄いアルミニウ
ム基板上に、ニッケル・リン薄膜を無電解めっき法によ
り形成する場合も、アルミニウム基板（被めっき物）の
平坦度悪化が問題となっていた。すなわち、上記のよう
なアルミニウム基板上へのニッケル・リン薄膜の形成で
は、通常、棒状部材にアルミニウム基板の中心開口部を
係合させることにより複数のアルミニウム基板を等間隔
で吊り下げ、この棒状部材をカローセルと呼ばれる回転
保持設備に装着し、無電解めっき浴に浸漬してめっき処
理が施される。ところが、従来の無電解ニッケル・リン
めっき液を用いた浴では、棒状部材の両端部側に吊り下
げた複数のアルミニウム基板が外側（棒状部材の軸方向
端部側）に凸の反りを生じ、平坦度が悪化するという問
題があった。この現象は、特に連続使用によって劣化し
た無電解ニッケル・リンめっき浴において顕著となり、
製品歩留まりの悪化を来たしていた。また、このような
反りを生じた基板は、通常、熱処理工程により平坦度を
回復させることができるが、この平坦度回復のための熱
処理は工程数増加となり、製造コスト低減に支障を来た
すものであった。

【０００５】本発明は上述のような事情に鑑みてなされ
たものであり、機械的強度の低い被めっき物の平坦度を
維持してニッケル・リン薄膜の成膜を可能とする無電解
ニッケル・リンめっき液を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の無電
解ニッケル・リンめっき液を用いたニッケル・リン薄膜
形成において、複数配列されてめっき浴中に浸漬された
被めっき基板の中で両端部側に位置する基板の平坦度が
悪化する現象の原因として、両端部側に位置する基板と
中央部に位置する基板とで液流が異なることによって浴
組成に若干の相違が生じ、両端部側に位置する基板で
は、基板表裏で残留応力に差が生じ、これにより基板に
反りが発生して平坦度が悪化することを見出した。そし
て、ニッケル・リンめっき液中にコバルトの金属塩を添
加することにより、上記の平坦度悪化現象を防止できる
ことを見出して本発明を創案した。

【０００７】すなわち、本発明の無電解ニッケル・リン
めっき液は、ニッケル塩、錯化剤、還元剤およびコバル
トを含有するような構成とした。また、本発明の無電解
ニッケル・リンめっき液は、前記コバルトの濃度が金属
濃度として６０〜４５０ｍｇ／Ｌの範囲内であるような
構成とした。さらに、本発明の無電解ニッケル・リンめ
っき液は、機械的強度の低い基板にニッケル・リン薄膜
を形成するにあたり、基板に反りを生じさせないものと
した。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の最適な実施形態に
ついて説明する。本発明の無電解ニッケル・リンめっき
液を構成するニッケル塩としては、硫酸ニッケル、塩化
ニッケル、次亜リン酸ニッケル、炭酸ニッケル等を挙げ
ることができ、めっき液中のニッケル塩濃度はニッケル
として２〜１０ｇ／Ｌ程度、好ましくは５〜７ｇ／Ｌ程
度とすることができる。ニッケルの濃度が２ｇ／Ｌ未満
であると析出速度が遅くなり、また、１０ｇ／Ｌを超え
ると浴安定性が低下して好ましくない。

【０００９】また、本発明のめっき液を構成する錯化剤
としては、クエン酸、コハク酸、酢酸、乳酸、リンゴ酸
等の有機酸を使用することができ、特にリンゴ酸と乳酸
の併用、これらと第３の錯化剤の併用が好ましい。この
ような錯化剤のめっき液中の濃度は１０〜８０ｇ／Ｌ程
度、好ましくは２０〜６０ｇ／Ｌ程度とすることができ
る。錯化剤の濃度が１０ｇ／Ｌ未満であると浴安定性が
低下し、また、８０ｇ／Ｌを超えると析出速度が遅くな
り好ましくない。

【００１０】本発明のめっき液を構成する還元剤として
は、次亜リン酸ナトリウムを主として、ジメチルアミン
ボラン、ヒドラジン等を併用することができる。めっき
液中の還元剤の濃度は１０〜５０ｇ／Ｌ程度、好ましく
は２０〜４０ｇ／Ｌ程度とすることができる。還元剤の
濃度が１０ｇ／Ｌ未満であると析出速度が遅くなり、ま
た、５０ｇ／Ｌを超えると浴安定性が低下して好ましく
ない。

【００１１】本発明の無電解ニッケル・リンめっき液に
おいては、機械的強度の低い被めっき物の平坦度を維持
するために、上記のニッケル塩、錯化剤、還元剤に加え
て、コバルトを含有することを特徴とする。コバルト
は、硫酸コバルト、塩化コバルト、酢酸コバルト、蓚酸
コバルト等の金属塩として添加することが好ましく、め
っき液中のコバルトの濃度は、金属濃度として６０〜４
５０ｍｇ／Ｌ程度、好ましくは１００〜２５０ｍｇ／Ｌ
程度とすることができる。コバルトの濃度が６０ｍｇ／
Ｌ未満、あるいは、４５０ｍｇ／Ｌを超えると、機械的
強度の低い被めっき物の平坦度を維持することが困難と
なる。

【００１２】ここで、本発明における被めっき物の平坦
度とは、干渉縞を利用して測定されたものを意味する。
具体的には、棒状部材に０．５インチ（１２．７ｍｍ）
間隔で直列に配列した２５枚のドーナツ状基板（直径９
５ｍｍ、開口部直径２５ｍｍ）にめっき処理を施し、め
っき処理前後において全基板の平坦度を溝尻光学（株）
製の平置き型干渉縞平坦度計を用いて測定し、表裏測定
値の大なる方を平坦度として標準偏差を算出し、めっき
処理後の平坦度の標準偏差の増加量が１．０μｍ以下で
ある場合を「平坦度が維持されている」とする。但し、
２５枚の基板は、めっき処理前の平坦度の標準偏差が
０．６μｍ以下であるものを使用する。

【００１３】本発明の無電解ニッケル・リンめっき液を
用いて平坦度を維持しながら無電解めっき法によりニッ
ケル・リン薄膜を形成することが可能な機械的強度の低
い被めっき物としては、直径９５ｍｍ、開口部直径２５
ｍｍのドーナツ状とし、これを内周部で水平に保持した
場合の外周部の垂れ下がり量が３．５μｍ以上となるよ
うな低強度の基板、箔等であり、材質としてはガラス、
セラミックス、金属、プラスチック、複合材料等が挙げ
られる。尚、本発明の無電解ニッケル・リンめっき液
は、機械的強度の高い被めっき物に対しても使用可能で
あることは勿論である。

【００１４】本発明のめっき液を用いた無電解めっき
は、例えば、浴温度８０〜９５℃、浴ｐＨ４〜５の条件
で行うことができる。浴温度が８０℃未満であると析出
速度が遅くなり、９５℃を超えると浴安定性が低下して
好ましくない。また、浴ｐＨが上記の範囲からはずれる
と、成膜速度が不十分になったり、浴が分解して好まし
くない。同時にめっき処理を施す複数の被めっき物の配
列間隔は、６〜１５ｍｍ程度が好まし。配列間隔が６ｍ
ｍ未満であると、隣り合う被めっき物との接触が避けら
れなくなり、また、配列間隔が１５ｍｍを超えると、積
載効率が低下し好ましくない。

【００１５】本発明の無電解ニッケル・リンめっき液を
用いて無電解めっき法により形成されたニッケル・リン
薄膜は、通常、コバルトを１００〜１２００ｐｐｍ程度
の範囲で含有する非磁性の薄膜であるが、浴組成を調整
することにより磁性薄膜とすることもできる。また、電
気特性および耐性はニッケル・リン単独の薄膜の場合と
同様である。尚、ニッケル・リン薄膜の厚みは、使用目
的等の応じて適宜設定することができ、例えば、５〜５
０μｍ程度の厚みとすることができる。

【００１６】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。

【００１７】（実施例１）まず、コバルトの濃度を下記
の表１に示す濃度に設定した下記組成の８種の無電解ニ
ッケル・リンめっき液（試料１〜８）を調製した。尚、
コバルトは硫酸コバルトとして添加した。 （めっき液の組成） ・硫酸ニッケル６水塩 … ２６．９ｇ／Ｌ ・リンゴ酸 … ２６．８ｇ／Ｌ ・乳酸 … １８．０ｇ／Ｌ ・次亜リン酸ナトリウム … ３０．０ｇ／Ｌ ・コバルト … 表１に示される濃度 ・安定剤 … ０．２ｍｇ／Ｌ

【００１８】一方、被めっき基板として、アルミニウム
基板を以下のようにして準備した。すなわち、マグネシ
ウムを４重量％程度含有する５０００系アルミニウム合
金（日本軽金属（株）製Ｍ４Ｍ）の圧延材をドーナツ状
に打ち抜いたブランク材に対して、焼鈍し処理（３２０
℃、５時間）を施し、その後、砥石で研削仕上げして表
面粗さを小さくした。次に、研削加工されたアルミニウ
ム基板を洗浄した後、表面の加工応力を除去する目的で
熱処理（２８０℃、１時間）を施した。得られたアルミ
ニウム基板は、直径９５ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、中心開
口部の直径２５ｍｍであり、溝尻光学（株）製の平置き
型干渉縞平坦度計を用いて測定した２５枚の平坦度は、
平均値６．７μm、標準偏差０．６μｍであった。尚、
上記の研削加工は荒研削、仕上げ研削の２段処理として
もよい。

【００１９】次に、０．５インチ（１２．７ｍｍ）間隔
で溝を備えた直径２３ｍｍの棒状部材に上記のアルミニ
ウム基板の開口部を係合させることにより、２５枚のア
ルミニウム基板を棒状部材に吊り下げた。この状態で棒
状部材をカローセルに装着し、めっき前処理を行った。
このめっき前処理は、脱脂、エッチング、硝酸処理、第
１ジンケート、脱膜、第２ジンケートからなるものとし
た。

【００２０】次いで、めっき前処理が終了したアルミニ
ウム基板２５枚を１単位として、カローセルごと上記の
各めっき液を用いためっき浴に浸漬して無電解めっきを
行った。めっき条件は、浴温度８８℃、ｐＨ４．４であ
り、アルミニウム基板上にニッケル・リン薄膜を厚み１
２μｍとなるように形成した。

【００２１】各めっき液を用いた無電解めっきが終了し
たアルミニウム基板（各２５枚）の平坦度を測定し、そ
の標準偏差を算出して下記の表１に示した。

【００２２】

【表１】 表１に示されるように、コバルトを含有しないめっき液
（試料１）を用いた場合、めっき処理後の２５枚のアル
ミニウム基板のうち、棒状部材の端部側の各２枚に外側
に凸となるような反りが発生した。そして、アルミニウ
ム基板（２５枚）の平坦度の平均値と標準偏差について
は、平均値はめっき処理の前後で変化はなかったが、標
準偏差がめっき処理前後で０．６μｍから２．０μｍへ
変化し（増加量１．４μｍ）、めっき処理後のアルミニ
ウム基板の平坦度のバラツキが悪化したことが明らかで
ある。

【００２３】これに対して、コバルトを含有しためっき
液（試料３〜７）を用いた場合、棒状部材の端部側のア
ルミニウム基板には反りがほとんど発生せず、各２５枚
のアルミニウム基板の平坦度の標準偏差は、めっき処理
前後で１．０μｍ以下の増加量であり、めっき処理が施
されても平坦度が維持されていると判断された。

【００２４】但し、コバルトの含有量が３０ｍｇ／Ｌで
あるめっき液（試料２）を用いた場合、コバルトを含有
しないめっき液（試料１）を用いた場合に比べて、棒状
部材の端部側のアルミニウム基板の反りの程度は小さい
が、２５枚のアルミニウム基板の平坦度の標準偏差は、
めっき処理前後で１．０μｍを超える増加量であり、平
坦度維持が不十分であった。

【００２５】また、コバルトの含有量が６００ｍｇ／Ｌ
であるめっき液（試料８）を用いた場合、アルミニウム
基板外周部と内周部にニッケル・リン薄膜が形成されな
い部分が発生した。尚、めっき液（試料１〜７）を用い
て形成されたニッケル・リン薄膜は非磁性薄膜であっ
た。

【００２６】（実施例２）実施例１と同様にして、試料
８を除く７種の無電解ニッケル・リンめっき液（試料１
〜７）を調製した。また、実施例１と同様にして、アル
ミニウム基板を作製し、めっき前処理を施した。

【００２７】次いで、めっき前処理が終了したアルミニ
ウム基板２５枚を１単位として、カローセルごと上記の
各めっき液を用いためっき浴に浸漬する操作を行って無
電解めっきを行った。このめっき処理では、上記操作を
繰り返すことにより、無電解めっき浴を３．５ＭＴＯ
（最初に存在したニッケルの３．５倍量を補給した時
点）まで連続使用して老化させ、この時点で無電解めっ
きが終了したアルミニウム基板（各２５枚）の平坦度を
測定し、その標準偏差を算出して下記の表２に示した。
尚、めっき条件は、浴温度８８℃、ｐＨ４．５であり、
アルミニウム基板上に形成されるニッケル・リン薄膜の
厚みが１２μｍとなるようにした。

【００２８】

【表２】 表２に示されるように、コバルトを含有しないめっき液
（試料１）を用いた場合、連続使用で３．５ＭＴＯまで
老化させた無電解めっき浴では、めっき処理後の２５枚
のアルミニウム基板のうち、棒状部材の端部側の各５枚
に外側に凸となるような大きな反りが発生した。そし
て、アルミニウム基板（２５枚）の平坦度の平均値と標
準偏差については、平均値はめっき処理の前後で６．７
μmから８．０μmに変化し、標準偏差はめっき処理の前
後で０．６μｍから３．０μｍへ変化し（増加量２．４
μｍ）、めっき処理後のアルミニウム基板の平坦度低下
が無電解めっき浴の老化によって顕著になることが確認
された。

【００２９】これに対して、コバルトを含有しためっき
液（試料３〜７）を用いた場合、連続使用で３．５ＭＴ
Ｏまで老化させた状態であっても、棒状部材の端部側の
アルミニウム基板には反りがほとんど発生せず、各２５
枚のアルミニウム基板の平坦度の標準偏差は、めっき処
理前後で１．０μｍ以下の増加量であり、コバルト添加
により、老化に伴う平坦度悪化を抑制できることが確認
された。

【００３０】但し、コバルトの含有量が３０ｍｇ／Ｌで
あるめっき液（試料２）を用いた場合、コバルトを含有
しないめっき液（試料１）を用いた場合に比べて、棒状
部材の端部側のアルミニウム基板の反りの程度は小さい
が、２５枚のアルミニウム基板の平坦度の標準偏差は、
めっき処理前後で１．０μｍを超える増加量であり、平
坦度維持が不十分であった。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば無
電解ニッケル・リンめっき液が少なくともニッケル塩、
錯化剤、還元剤およびコバルトを含有しためっき液であ
るため、被めっき物が曲げ剛性等の機械的強度の低い基
板であっても、基板の平坦度を維持したままで無電解め
っき法によりニッケル・リン薄膜の形成が可能であり、
かつ、連続使用による無電解めっき浴の老化が進行して
も、被めっき物の平坦度維持が可能であり、製品歩留ま
りが向上するとともに、平坦度が悪化した製品に対する
平坦度回復のための熱処理工程も不要となる。尚、本発
明の無電解ニッケル・リンめっき液は、機械的強度の高
い被めっき物に対しても使用可能であることは勿論であ
り、また、成膜されるニッケル・リン薄膜は、使用目的
に応じて磁性体、非磁性体のいずれであってもよい。そ
して、本発明の無電解ニッケル・リンめっき液を磁気デ
ィスク用の非磁性ニッケル・リン薄膜を形成するための
めっき浴に使用することにより、磁気ディスクの製造歩
留まりが大幅に向上する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 安夫 東京都品川区東品川二丁目２番20号 日本 軽金属株式会社内 (72)発明者 川島 敏 埼玉県大宮市吉野町２丁目３番１号 メル テックス株式会社研究部内 (72)発明者 関山 和弘 埼玉県大宮市吉野町２丁目３番１号 メル テックス株式会社研究部内 (72)発明者 田代 雄彦 埼玉県大宮市吉野町２丁目３番１号 メル テックス株式会社研究部内 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 BA14 BA16 DB02 DB03 DB05 DB28

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニッケル塩、錯化剤、還元剤およびコバ
   ルトを含有することを特徴とする無電解ニッケル・リン
   めっき液。
2. 【請求項２】 前記コバルトの濃度は、金属濃度として
   ６０〜４５０ｍｇ／Ｌの範囲内であることを特徴とする
   請求項１に記載の無電解ニッケル・リンめっき液。
3. 【請求項３】 機械的強度の低い基板にニッケル・リン
   薄膜を形成するにあたり、基板に反りを生じさせないこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無電解
   ニッケル・リンめっき液。