JP2004332023A - 難導電性体への金属めっき方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物の表面へ密着性の優れた金属めっきを行う難導電性体への金属めっき方法を提供する。
【解決手段】難導電性体からなる被めっき物１２の表面に熱硬化性塗料を塗布し、熱硬化性塗料からなる塗膜１３が硬化する前に、塗膜１３上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行う。これにより、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体の表面に、熱硬化性塗料を介して、極めて密着性に優れた金属めっきを施すことができる。
【選択図】 図２
【解決手段】難導電性体からなる被めっき物１２の表面に熱硬化性塗料を塗布し、熱硬化性塗料からなる塗膜１３が硬化する前に、塗膜１３上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行う。これにより、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体の表面に、熱硬化性塗料を介して、極めて密着性に優れた金属めっきを施すことができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、その塗膜を介して密着性の優れた金属めっきを行う難導電性体への金属めっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックスやセラミックス等の難導電性体は、その基本特性として導電性がないため、電気めっきを簡単に行うことができない。また、難導電性体の表面に触媒を塗布し、化学めっきを行うことは比較的簡単に行うことができるが、難導電性体への金属めっきの密着性が悪く、実用性能は期待できない。
しかしながら、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂という）成形品においては、高濃度のクロム酸及び硫酸の混合溶液によるエッチング工程、パラジウム触媒付与工程、化学めっき工程、及び後続の電気めっき工程を最適化することにより、密着性に優れた金属めっきが行われている。このめっきプロセスは、ＡＢＳ樹脂の専用プロセスであり、ＡＢＳ樹脂の構造とエッチング条件との最適な組み合わせにより、実用化されたものである。
【０００３】
しかしながら、ＡＢＳ樹脂用に開発されたプロセス条件は、他の樹脂にとっては必ずしも有効なプロセスではなく、ほとんど実用化されていない。従って、ＡＢＳ樹脂以外の成形品に最適な各種のプロセスを開発する試みが行われている。
例えば、特許文献１には、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）成形品の表面に、まず、ＦＲＰと密着性の良いエポキシ樹脂又はウレタン樹脂を結合剤とする塗料を塗装し、更に、その上にめっき可能なエポキシ樹脂又はフッ素樹脂を結合剤とする塗料を塗装し、次いで該二層の塗膜を形成した成形品に通常のめっき工程によりめっきを施すＦＲＰ成形品のめっき方法が開示されている。この方法による金属めっき成形品のピーリング試験による密着強度は、例えば、０．８６０ｋｇ／ｃｍであり、めっきに必要な密着強度（通常１．０００ｋｇ／ｃｍ）を満たしていない。
【０００４】
また、特許文献２には、平均粒子径が２μｍ以下のグラファイト粒子及びバインダーを含有する水分散液を非導電体、特にプリント配線板（ＰＷＢ）の表面に接触させ、グラファイト粒子を付着させてグラファイト粒子層を形成した後、前記グラファイト粒子層を導電層として導電性金属を電気めっきする方法が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、熱硬化性樹脂基体上に、無電解めっき及び電解めっきを順次施した後、該熱硬化性樹脂のガラス転移温度乃至ガラス転移温度に７０℃を加えた温度で加熱処理を行う熱硬化性樹脂のめっき方法が開示しされている。この方法による金属めっき成形品の引き剥がし強度（つまり、ピーリング試験による密着強度）は、例えば、１．１６ｋｇｆ／ｃｍであった。
【０００６】
また、特許文献４には、炭酸マグネシウム及び／又はドロマイト（炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムとの複塩）を含有するめっき用熱硬化性樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する繊維強化樹脂成形体が開示されている。この方法による金属めっき成形品の剥離試験による荷重（つまり、ピーリング試験による密着強度）は、例えば、１．３〜２．３ｋｇ／ｃｍであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３２２５８１号公報
【特許文献２】
特開平６−２８００８９号公報
【特許文献３】
特開平７−１５７８８２号公報
【特許文献４】
特開平３−１６３１６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の難導電性体への金属めっき方法は未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１〜４は、難めっき材料であるプラスチックスやセラミックス等に対して、普遍性のあるめっきプロセスの提供を目的とするものである。しかしながら、プラスチックスやセラミックスといっても非常に他種類のものがあり、それらに共通の金属めっき方法を見いだすのは困難である。従って、本発明では、めっき対象物である難導電性体のプラスチックスやセラミックス成形品、更に、電導性体である金属成形品の表面に、最も相性の良い有機物被膜（有機塗料）を形成し、その有機塗膜上に密着性に優れた金属めっきを施すことを基本構想としている。
【０００９】
現在、各種の有機塗料が、開発され、更に実用化されており、基材であるプラスチックスやセラミックス成形物に対して密着性の優れた塗料を見つけだすことは容易であるが、その塗料、塗膜に対して、密着性の優れた金属めっき方法が存在しない現実がある。前述のＡＢＳ樹脂成形品の場合、エッチング、触媒付与、化学めっき、及び電気めっきの一連のプロセスの最適化により、ピーリング試験による密着強度（５０μｍ程度の電気銅めっき被膜の破壊試験による測定値）は、１．０ｋｇ／ｃｍ以上を得ることが可能となった。
【００１０】
しかしながら、ＡＢＳ樹脂用に開発されためっきプロセスでは、アクリル、ウレタン、ポリエステル、エポキシ等の樹脂を有する塗膜に金属めっきを施しても、０．２ｋｇ／ｃｍ以下の密着性しか得られず、実用性は認められない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物の表面へ密着性の優れた金属めっきを行う難導電性体への金属めっき方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る難導電性体への金属めっき方法は、難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、該熱硬化性塗料からなる塗膜が硬化する前に、該塗膜上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら前記熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行う。
これによって、熱硬化性塗料を介して、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物に金属めっきを施すことができる。また、被めっき物としては、金属等の導電性体を用いることもできる。このように、難導電性体及び導電性体のいずれにも金属めっきを行えるので、電子部品、自動車部品、家電製品、住宅建材部品等に適用することがき、各種素材の幅広い活用が可能となる。
【００１２】
また、めっき金属と塗膜には大きな熱膨張率の差が存在するため、加圧せずに加熱処理を行うと、大きな熱応力の発生によって、ブリスター（ふくれ）が発生する。しかしながら、外部からの加圧処理によって、めっき金属と塗膜は、被めっき物に押しつけられるので、ブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜に押しつけられ、密に塗膜と接触し、めっき金属と塗膜との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００１３】
ここで、熱硬化性塗料としては、アクリル、ウレタン、ポリエステル、エポキシ等の樹脂を有する塗料が代表例として挙げられるが、特に限定するものでない。これら既知の熱硬化性塗料を使用し、熱硬化性塗料の塗布後の工程を最適化することで、強固な密着性を確保できる。
【００１４】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記熱硬化性塗料は、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又は前記金属の化合物粉末、若しくは前記金属粉末と前記化合物粉末との混合物を含むのが好ましい。
これによって、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金の金属元素を単独又は複合して含有させ、その後に行う金属めっきでの触媒機能、及び熱硬化性塗料中への投錨（アンカー）効果により、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品の品質が高位安定化する。
【００１５】
ここで、銅、及びニッケルは、それぞれ化合物として添加するのが好ましい。また、パラジウム、銀、白金、及び金等の貴金属は、それぞれ化合物として添加してもよく、また、添加時点で金属状態として添加してもよい。
熱硬化性塗料塗布後の工程において、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金の金属の化合物は、水素化ホウ素カリウム、次亜リン酸ナトリウム、及びホルムアルデヒド等の還元剤により金属化することで、触媒機能を発揮させることができる。ここで、触媒反応が弱い場合には、塩化パラジウム溶液への浸漬と還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウム溶液への浸漬を繰り返し、触媒能力の増強を行うことができる。このようにして、触媒化した塗料表面に化学めっき、いわゆる無電解めっきを行うのが好ましい。
【００１６】
また、塗料が有機溶剤ベースの場合には、銅、及びニッケルの化合物をアルコールに溶解させた後、溶剤型塗料に添加する。また、水溶性塗料の場合には、それぞれの金属化合物の水溶液として容易に添加できる。
金属元素の添加量としては、０％ＨＰＲ及び０％ＨＰＲを超えて、１０％ＨＰＲ以下である範囲が好ましく、更に好ましくは、０．００５％ＨＰＲ以上で２．０％ＨＰＲ以下で添加するのが好ましい。ここで、ＨＰＲとは、樹脂に対する重量百分率であり、重量％と同義である。
【００１７】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うのが好ましい。
これによって、被めっき物に金属めっきを十分に密着することができる。なお、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 未満では、被めっき物に金属めっきを十分に密着させることができず、また、１０．０ｋｇ／ｃｍ２ を超えても、被めっき物への金属めっきの密着強度は向上しない。
【００１８】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記金属めっきは、銅又はニッケルの化学めっきを行った後、更にそのめっき被膜上に電気めっきを行うのが好ましい。
これによって、銅又はニッケルの化学めっきにより形成される実質的に１．０μｍ以下の薄い被膜を、電気めっきにより補強を行うことができる。従って、電気めっき後に行われる加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。
【００１９】
ここで、化学めっき浴は、特に限定するものではないが、銅めっきが望ましく、ニッケルめっきも、銅めっきに近い柔らかいめっき被膜の形成が可能なめっき条件によりめっきを施すようにするとよい。
また、電気めっきによるめっき被膜の厚みとしては、１μｍ以上で８０μｍ以下、好ましくは、２μｍ以上で２０μｍ以下の範囲が推奨される。また、電気めっきにおいては、電気めっき後、加圧により、めっき被膜が難導電性体に押しつけられるので、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属を用いるのが好ましい。
【００２０】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記加熱処理を施して前記熱硬化性塗料を完全硬化させた後に、更に、電気めっき処理を行うのが好ましい。
これによって、更に、強固な金属めっきを施すことができる。なお、熱硬化性塗料の完全硬化後に行う電気めっきは、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属の他に、クロム、ルテニウム、ロジウム等の硬い被膜を形成する金属を用いてもよく、更には、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっき、ジュールニッケルめっき、及びクロムめっきを順に施す多層めっきによる装飾めっき等を行ってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して金属めっきが行われた金属めっき成形品の説明図、図２は同金属めっき方法の工程の説明図である。
【００２２】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用した難導電性体の金属めっき成形品１１について説明する。
ここで、被めっき物としては、難導電性体の一例である繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）１２を使用した。金属めっき成形品１１は、ＦＲＰ１２の表面に熱硬化性塗料の一例であるエポキシ樹脂主剤のアラルダイト（登録商標）が塗布され、アラルダイトによる塗膜１３が形成されている。また、塗膜１３の上部には、硫酸銅めっき浴を用いた化学めっきによる化学めっき層１４が形成され、更に、化学めっき層１４の上部には、硫酸銅めっき浴を用いた電気めっきによる電気めっき層１５が形成されている。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法ついて説明する。
まず、ＦＲＰ１２の表面汚れ（例えば、指紋、機械油、及びほこり）を除去する洗浄工程１６を行う。洗浄工程１６は、溶剤洗浄や非シリカ系のアルカリクリーナーによって行う。
【００２４】
洗浄工程１６によって、表面の汚れが除去されたＦＲＰ１２に、アラルダイトを塗布する塗布工程１７を行う。アラルダイトには、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又はこれらの金属の化合物粉末、若しくは金属粉末と化合物粉末との混合物を含有させてもよい。ここで、銅、及びニッケルは、それぞれ化合物として添加するのが好ましい。また、パラジウム、銀、白金、及び金の貴金属は、それぞれ化合物として添加してもよく、また、添加時点で金属状態として、添加してもよい。これらの金属元素は、金属めっきでの触媒機能、及び塗料中への投錨（アンカー）効果により、ＦＲＰ１２に、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品１１の品質が高位安定化する。
【００２５】
また、熱硬化性塗料が有機溶剤ベースの場合には、銅、ニッケル化合物をアルコールに溶解させた後、溶剤型の熱硬化性塗料に添加する。また、水溶性の熱硬化性塗料の場合には、それぞれの金属化合物の水溶液として容易に添加できる。
金属元素の添加量としては、樹脂に対する百分率として、０重量％及び０重量％を超えて１０重量％以下の範囲が好ましく、更に好ましくは、０．００５重量％以上で２．０重量％以下の範囲で添加するのが好ましい。
【００２６】
更に、塗布工程１７後、還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウムにより形成した塗膜１３を還元する還元工程１８を行う。還元工程１８では、塗布工程１７において塗布したアラルダイト中に金属元素を含有させた場合に、含有した金属元素を金属化することができる。この金属化した金属元素は、触媒機能を発揮する。また、めっき金属とアラルダイト中の金属元素が結合することによる投錨効果により、密着性の高いめっきを施すことができる。
【００２７】
ここで、触媒反応が弱い場合には、塩化パラジウム溶液への浸漬を行う浸漬工程１９を行うのが好ましい。この浸漬工程１９において、塩化パラジウムが塗膜１３に付着する。更に、再び還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウム溶液への浸漬を繰り返す、つまり、還元工程１８と浸漬工程１９を繰り返すことにより、触媒能力の増強を行うことができる。このように、浸漬工程１９は、ＦＲＰ１２表面への触媒の付与を行っている。
【００２８】
次に、浸漬工程１９によって、触媒が付与され、触媒能力が増強したＦＲＰ１２の塗膜１３を銅めっき浴に浸漬して、化学めっきを行う化学めっき工程２０を行う。化学めっき工程２０により、塗膜１３上に化学めっき層１４が形成される。化学めっき層１４によって、化学めっきされためっき被膜の表面は、導電性を帯びるようになる。化学めっき層１４は、１．０μｍ以下の薄い被膜であり、加圧処理下の加熱処理に耐えきれず、剥離することがある。
【００２９】
更に、化学めっき工程２０を経たＦＲＰ１２に、電気めっきを行う電気めっき工程２１を行い、更に、金属めっきによる補強を行う。これによって、加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。ここで、電気めっきによるめっき被膜の厚みとしては、１μｍ以上で８０μｍ以下、好ましくは、２μｍ以上で２０μｍ以下の範囲が推奨される。
【００３０】
次に、電気めっき工程２１終了後、電気めっきされたＦＲＰ１２を洗浄し、更に乾燥を行う第１の洗浄乾燥工程２２を行い、更に、乾燥したＦＲＰ１２は、めっき金属をアラルダイトに押しつけるために、外部から加圧処理を行いながら、アラルダイトを完全に硬化させるために加熱処理を施す加圧加熱工程２３を行う。ここで、加圧加熱とは、所定の圧力まで加圧し、所定の圧力になった後、所定の温度（例えば、塗料系によりことなるが、１００〜２００℃）まで加熱することをいう。また、加熱保持時間とは、所定の温度まで加熱してからその温度を保つ時間をいう。
【００３１】
ここで、従来のように、加熱だけで熱硬化性塗料を硬化させる方法では、化学めっき層及び電気めっき層の金属と塗膜の熱硬化性塗料には大きな熱膨張率の差が存在するため、大きな熱応力の発生によって、ブリスター（ふくれ）が発生し易くなる。しかしながら、本実施の形態の難導電性体への金属めっき方法では、加圧加熱工程２３によって、塗膜１３、化学めっき層１４、及び電気めっき層１５は、ＦＲＰ１２に押しつけられるので、ブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜１３に押しつけられるので、銅とアラルダイトが、密に接触し、めっき金属と塗膜１３との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜１３とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００３２】
なお、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うことが好ましい。
これによって、十分に金属めっきを密着させることができる。なお、加圧処理が、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 未満では、十分に金属めっきを密着させることができず、１０．０ｋｇ／ｃｍ２ を超えても、密着強度は向上しない。
更に、加圧加熱工程２３の終了後、加圧加熱工程２３の終了したＦＲＰ１２を洗浄して、乾燥させる第２の洗浄乾燥工程を行い、金属めっき成形品１１を得た。
【００３３】
【実施例】
（試験例１）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法によって、以下に示すように、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。
洗浄工程１６において、ＦＲＰ１２の表面の汚れを除去した。熱硬化性塗料としてエポキシ樹脂主剤のアラルダイトを使用し、アラルダイト１２０ｇを１リットルの有機溶剤に溶解したものを使用した。次に、塗布工程１７において、この熱硬化性塗料をＦＲＰ１２に塗布し、塗膜１３を形成する。
【００３４】
更に、還元工程１８において、１．５ｇ／Ｌの水素化ホウ素カリウム溶液に５分間浸漬した後、浸漬工程１９において、０．３ｇ／Ｌの塩化パラジウム溶液に５分間浸漬した。なお、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行い、ＦＲＰ１２の触媒能力の増強を行った。
次に、化学めっき工程２０において、銅めっき浴中で、２０分間の化学めっきを行い化学めっき層１４を形成した。更に、電気めっき工程２１において、硫酸銅めっき液中で、実質的に５０μｍの電気めっきを行い電気めっき層１５を形成した。
【００３５】
更に、第１の洗浄乾燥工程２２において、洗浄後、乾燥した。次に、加圧加熱工程２３において、圧力室内にサンプルを静置し、空気加圧し、ゲージ圧を２．０ｋｇ／ｃｍ２ に設定した。ゲージ圧が２．０ｋｇ／ｃｍ２ に到達した時点より、加温を開始し、１７０℃で１０分間保持して、めっき下地のアラルダイトを完全硬化させた後、冷却した。最後に第２の洗浄乾燥工程２４において、洗浄後、乾燥して、金属めっき成形品を得た。
【００３６】
（比較例１）
比較例１として、前記した試験例１の洗浄工程１６から第１の洗浄乾燥工程２２までを行い、加圧加熱工程２３及び第２の洗浄乾燥工程２４を行わずに金属めっき成形品を形成した。
（比較例２）
比較例２として、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、及び塗布工程１７を行った後、１７０℃にて１０分間加熱し、アラルダイトを完全に硬化させた。次に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行い、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１を行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２において、洗浄後、乾燥し、金属めっき成形品を形成した。
【００３７】
試験例１、比較例１及び比較例２の金属めっき成形品に、めっき被膜の素地に達する切れ込みを入れ、幅１ｃｍ当たりの銅被膜の剥離強度を引っ張り試験器を用いてピーリング試験を行い、それぞれ密着強度を測定した。その結果、試験例１、比較例１及び比較例２の密着強度は、それぞれ１．２ｋｇ／ｃｍ、０．１ｋｇ／ｃｍ、及び０．１ｋｇ／ｃｍであった。この結果より、試験例１のように、完全に硬化する前に化学めっき及び電気めっきを行い、更に、加圧条件下において、加熱して、硬化させる加圧加熱工程によって、被めっき物への金属めっきの密着強度が高くなることが分かった。
【００３８】
（試験例２〜試験例７）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して、熱硬化性塗料への添加する金属元素を変えて、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。また、これらの金属めっき成形品について、それぞれピーリング試験を行い、密着強度を測定した。
試験例２〜試験例７として、試験例１と同様に、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、塗布工程１７、還元工程１８、浸漬工程１９を行った。更に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行った。次に、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２、加圧加熱工程２３、及び第２の洗浄乾燥工程２４を経て、金属めっき成形品を得た。
【００３９】
なお、表１に示すように、塗布工程１７において、試験例２では、アラルダイト１２０ｇを１リットルの有機溶剤に硫酸銅を、メタノールに飽和濃度で溶解し、アラルダイト溶液と５対２の比率で混合した。また、試験例３〜試験例７では、アラルダイト１２０ｇを１リットルの溶剤に、それぞれ硫酸ニッケル、金属パラジウム（ナノクリスタル）、金属銀（サブミクロン粉末）、硫酸白金、及び金粉末を溶解し、試験例２〜試験例７それぞれの濃度を、飽和、飽和、０．１５ｇ／Ｌ、０．２０ｇ／Ｌ、飽和、及び０．２０ｇ／Ｌとした。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、試験例２〜試験例７の金属めっきの密着強度は、いずれも１．４ｋｇ／ｃｍよりも大きな値となり、熱硬化性塗料に銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金、及び金を含有させることで、めっき金属の塗膜への密着性が向上することが分かった。
【００４２】
（試験例８〜試験例１６）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して、加圧加熱工程時の圧力及び加熱保持時間を変えて、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。また、これらの金属めっき成形品について、それぞれピーリング試験を行い、密着強度を測定した。
試験例８〜試験例１６として、試験例１と同様に、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、塗布工程１７、還元工程１８、浸漬工程１９を行った。更に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行った。次に、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２、加圧加熱工程２３、及び第２の洗浄乾燥工程２４を経て、金属めっき成形品を得た。
【００４３】
なお、表２に示すように、加圧加熱工程２３において、試験例８〜試験例１３では、加圧処理をそれぞれ０．５、１．０、２．０、４．０、６．０、及び８．０ｋｇ／ｃｍ２ とし、加熱温度及び加熱保持時間をいずれも１７０℃、１０分とした。また、試験例１４〜試験例１６では、加圧処理及び加熱温度をいずれも４．０ｋｇ／ｃｍ２ 、１７０℃とし、加熱保持時間をそれぞれ５、２０、６０分とした。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２に示すように、試験例８の金属めっきの密着強度は、０．８ｋｇ／ｃｍとなったが、試験例９〜試験例１６の金属めっきの密着強度は、いずれも１．２ｋｇ／ｃｍよりも大きな値となり、加圧処理によって、めっきの密着性が向上することが分かった。また、試験例１１、及び試験例１４〜試験例１６から、加熱保持時間の影響は少ないことが分かった。
【００４６】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の難導電性体への金属めっき方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態において、被めっき物を繊維強化プラスチックとしたが、繊維強化プラスチック以外のプラスチックスやセラミックス等の難導電性体としてもよく、更に、金属等の導電性体としてもよい。また、熱硬化性塗料としては、アクリル、ウレタン、及びポリエステル等の樹脂をベースとする塗料を使用してもよい。
【００４７】
更に、還元工程において、水素化ホウ素カリウムを用いたが、次亜リン酸ナトリウム、及びホルムアルデヒド等の還元剤を用いてもよい。
また、化学めっき工程においては、銅めっきを行ったが、ニッケルめっきを行ってもよい。また、化学めっきに続いて行う電気めっき工程においても、銅めっきを行ったが、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する電気めっきを行ってもよい。ここで、化学めっき工程において、銅めっきを施した後、電気めっき工程でニッケルめっきを行う、或いは、化学めっき工程において、ニッケルめっきを施した後、電気めっき工程で銅めっきを行ってもよいが、ニッケルめっきにおいては、銅めっきに近い柔らかいめっき被膜の形成が可能なめっき条件を選ぶことが必要である。
【００４８】
また、第２の洗浄乾燥工程の後、すなわち、熱硬化性塗料を完全硬化させた後、更に、電気めっき処理を行ってもよい。これによって、更に強固な金属めっきを施すことができる。この金属めっきとしては、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属の他に、クロム、ルテニウム、ロジウム等の硬い被膜を形成する金属を用いてもよく、更には、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっき、ジュールニッケルめっき、及びクロムめっきを順に施す多層めっきによる装飾めっき等を行ってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の難導電性体への金属めっき方法においては、難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、熱硬化性塗料からなる塗膜が硬化する前に、塗膜上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行うので、熱硬化性塗料を介して、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物に金属めっきを施すことができる。
【００５０】
また、外部からの加圧処理によって、めっき金属と塗膜が、被めっき物に押しつけられるので、熱応力によるブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜に押しつけられ、密に塗膜と接触し、めっき金属と塗膜との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００５１】
特に、請求項２記載の難導電性体への金属めっき方法においては、熱硬化性塗料は、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又は金属の化合物粉末、若しくは金属粉末と化合物粉末との混合物を含むので、金属めっきでの触媒機能、及び熱硬化性塗料中への投錨（アンカー）効果により、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品の品質が高位安定化する。
【００５２】
請求項３記載の難導電性体への金属めっき方法においては、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うので、被めっき物に金属めっきを十分に密着することができる。
【００５３】
請求項４記載の難導電性体への金属めっき方法においては、金属めっきは、銅又はニッケルの化学めっきを行った後、更にそのめっき被膜上に電気めっきを行うので、銅又はニッケルの化学めっきにより形成される実質的に１．０μｍ以下の薄い被膜を、電気めっきにより補強を行うことができる。従って、電気めっき後に行われる加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。
【００５４】
請求項５記載の難導電性体への金属めっき方法においては、加熱処理を施して熱硬化性塗料を完全硬化させた後に、更に、電気めっき処理を行うので、更に、強固な金属めっきを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して金属めっきが行われた金属めっき成形品の説明図である。
【図２】同金属めっき方法の工程の説明図である。
【符号の説明】
１１：金属めっき成形品、１２：繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、１３：塗膜、１４：化学めっき層、１５：電気めっき層、１６：洗浄工程、１７：塗布工程、１８：還元工程、１９：浸漬工程、２０：化学めっき工程、２１：電気めっき工程、２２：第１の洗浄乾燥工程、２３：加圧加熱工程、２４：第２の洗浄乾燥工程
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、その塗膜を介して密着性の優れた金属めっきを行う難導電性体への金属めっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックスやセラミックス等の難導電性体は、その基本特性として導電性がないため、電気めっきを簡単に行うことができない。また、難導電性体の表面に触媒を塗布し、化学めっきを行うことは比較的簡単に行うことができるが、難導電性体への金属めっきの密着性が悪く、実用性能は期待できない。
しかしながら、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂という）成形品においては、高濃度のクロム酸及び硫酸の混合溶液によるエッチング工程、パラジウム触媒付与工程、化学めっき工程、及び後続の電気めっき工程を最適化することにより、密着性に優れた金属めっきが行われている。このめっきプロセスは、ＡＢＳ樹脂の専用プロセスであり、ＡＢＳ樹脂の構造とエッチング条件との最適な組み合わせにより、実用化されたものである。
【０００３】
しかしながら、ＡＢＳ樹脂用に開発されたプロセス条件は、他の樹脂にとっては必ずしも有効なプロセスではなく、ほとんど実用化されていない。従って、ＡＢＳ樹脂以外の成形品に最適な各種のプロセスを開発する試みが行われている。
例えば、特許文献１には、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）成形品の表面に、まず、ＦＲＰと密着性の良いエポキシ樹脂又はウレタン樹脂を結合剤とする塗料を塗装し、更に、その上にめっき可能なエポキシ樹脂又はフッ素樹脂を結合剤とする塗料を塗装し、次いで該二層の塗膜を形成した成形品に通常のめっき工程によりめっきを施すＦＲＰ成形品のめっき方法が開示されている。この方法による金属めっき成形品のピーリング試験による密着強度は、例えば、０．８６０ｋｇ／ｃｍであり、めっきに必要な密着強度（通常１．０００ｋｇ／ｃｍ）を満たしていない。
【０００４】
また、特許文献２には、平均粒子径が２μｍ以下のグラファイト粒子及びバインダーを含有する水分散液を非導電体、特にプリント配線板（ＰＷＢ）の表面に接触させ、グラファイト粒子を付着させてグラファイト粒子層を形成した後、前記グラファイト粒子層を導電層として導電性金属を電気めっきする方法が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、熱硬化性樹脂基体上に、無電解めっき及び電解めっきを順次施した後、該熱硬化性樹脂のガラス転移温度乃至ガラス転移温度に７０℃を加えた温度で加熱処理を行う熱硬化性樹脂のめっき方法が開示しされている。この方法による金属めっき成形品の引き剥がし強度（つまり、ピーリング試験による密着強度）は、例えば、１．１６ｋｇｆ／ｃｍであった。
【０００６】
また、特許文献４には、炭酸マグネシウム及び／又はドロマイト（炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムとの複塩）を含有するめっき用熱硬化性樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する繊維強化樹脂成形体が開示されている。この方法による金属めっき成形品の剥離試験による荷重（つまり、ピーリング試験による密着強度）は、例えば、１．３〜２．３ｋｇ／ｃｍであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３２２５８１号公報
【特許文献２】
特開平６−２８００８９号公報
【特許文献３】
特開平７−１５７８８２号公報
【特許文献４】
特開平３−１６３１６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の難導電性体への金属めっき方法は未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１〜４は、難めっき材料であるプラスチックスやセラミックス等に対して、普遍性のあるめっきプロセスの提供を目的とするものである。しかしながら、プラスチックスやセラミックスといっても非常に他種類のものがあり、それらに共通の金属めっき方法を見いだすのは困難である。従って、本発明では、めっき対象物である難導電性体のプラスチックスやセラミックス成形品、更に、電導性体である金属成形品の表面に、最も相性の良い有機物被膜（有機塗料）を形成し、その有機塗膜上に密着性に優れた金属めっきを施すことを基本構想としている。
【０００９】
現在、各種の有機塗料が、開発され、更に実用化されており、基材であるプラスチックスやセラミックス成形物に対して密着性の優れた塗料を見つけだすことは容易であるが、その塗料、塗膜に対して、密着性の優れた金属めっき方法が存在しない現実がある。前述のＡＢＳ樹脂成形品の場合、エッチング、触媒付与、化学めっき、及び電気めっきの一連のプロセスの最適化により、ピーリング試験による密着強度（５０μｍ程度の電気銅めっき被膜の破壊試験による測定値）は、１．０ｋｇ／ｃｍ以上を得ることが可能となった。
【００１０】
しかしながら、ＡＢＳ樹脂用に開発されためっきプロセスでは、アクリル、ウレタン、ポリエステル、エポキシ等の樹脂を有する塗膜に金属めっきを施しても、０．２ｋｇ／ｃｍ以下の密着性しか得られず、実用性は認められない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物の表面へ密着性の優れた金属めっきを行う難導電性体への金属めっき方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る難導電性体への金属めっき方法は、難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、該熱硬化性塗料からなる塗膜が硬化する前に、該塗膜上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら前記熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行う。
これによって、熱硬化性塗料を介して、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物に金属めっきを施すことができる。また、被めっき物としては、金属等の導電性体を用いることもできる。このように、難導電性体及び導電性体のいずれにも金属めっきを行えるので、電子部品、自動車部品、家電製品、住宅建材部品等に適用することがき、各種素材の幅広い活用が可能となる。
【００１２】
また、めっき金属と塗膜には大きな熱膨張率の差が存在するため、加圧せずに加熱処理を行うと、大きな熱応力の発生によって、ブリスター（ふくれ）が発生する。しかしながら、外部からの加圧処理によって、めっき金属と塗膜は、被めっき物に押しつけられるので、ブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜に押しつけられ、密に塗膜と接触し、めっき金属と塗膜との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００１３】
ここで、熱硬化性塗料としては、アクリル、ウレタン、ポリエステル、エポキシ等の樹脂を有する塗料が代表例として挙げられるが、特に限定するものでない。これら既知の熱硬化性塗料を使用し、熱硬化性塗料の塗布後の工程を最適化することで、強固な密着性を確保できる。
【００１４】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記熱硬化性塗料は、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又は前記金属の化合物粉末、若しくは前記金属粉末と前記化合物粉末との混合物を含むのが好ましい。
これによって、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金の金属元素を単独又は複合して含有させ、その後に行う金属めっきでの触媒機能、及び熱硬化性塗料中への投錨（アンカー）効果により、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品の品質が高位安定化する。
【００１５】
ここで、銅、及びニッケルは、それぞれ化合物として添加するのが好ましい。また、パラジウム、銀、白金、及び金等の貴金属は、それぞれ化合物として添加してもよく、また、添加時点で金属状態として添加してもよい。
熱硬化性塗料塗布後の工程において、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金の金属の化合物は、水素化ホウ素カリウム、次亜リン酸ナトリウム、及びホルムアルデヒド等の還元剤により金属化することで、触媒機能を発揮させることができる。ここで、触媒反応が弱い場合には、塩化パラジウム溶液への浸漬と還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウム溶液への浸漬を繰り返し、触媒能力の増強を行うことができる。このようにして、触媒化した塗料表面に化学めっき、いわゆる無電解めっきを行うのが好ましい。
【００１６】
また、塗料が有機溶剤ベースの場合には、銅、及びニッケルの化合物をアルコールに溶解させた後、溶剤型塗料に添加する。また、水溶性塗料の場合には、それぞれの金属化合物の水溶液として容易に添加できる。
金属元素の添加量としては、０％ＨＰＲ及び０％ＨＰＲを超えて、１０％ＨＰＲ以下である範囲が好ましく、更に好ましくは、０．００５％ＨＰＲ以上で２．０％ＨＰＲ以下で添加するのが好ましい。ここで、ＨＰＲとは、樹脂に対する重量百分率であり、重量％と同義である。
【００１７】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うのが好ましい。
これによって、被めっき物に金属めっきを十分に密着することができる。なお、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 未満では、被めっき物に金属めっきを十分に密着させることができず、また、１０．０ｋｇ／ｃｍ２ を超えても、被めっき物への金属めっきの密着強度は向上しない。
【００１８】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記金属めっきは、銅又はニッケルの化学めっきを行った後、更にそのめっき被膜上に電気めっきを行うのが好ましい。
これによって、銅又はニッケルの化学めっきにより形成される実質的に１．０μｍ以下の薄い被膜を、電気めっきにより補強を行うことができる。従って、電気めっき後に行われる加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。
【００１９】
ここで、化学めっき浴は、特に限定するものではないが、銅めっきが望ましく、ニッケルめっきも、銅めっきに近い柔らかいめっき被膜の形成が可能なめっき条件によりめっきを施すようにするとよい。
また、電気めっきによるめっき被膜の厚みとしては、１μｍ以上で８０μｍ以下、好ましくは、２μｍ以上で２０μｍ以下の範囲が推奨される。また、電気めっきにおいては、電気めっき後、加圧により、めっき被膜が難導電性体に押しつけられるので、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属を用いるのが好ましい。
【００２０】
本発明に係る難導電性体への金属めっき方法において、前記加熱処理を施して前記熱硬化性塗料を完全硬化させた後に、更に、電気めっき処理を行うのが好ましい。
これによって、更に、強固な金属めっきを施すことができる。なお、熱硬化性塗料の完全硬化後に行う電気めっきは、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属の他に、クロム、ルテニウム、ロジウム等の硬い被膜を形成する金属を用いてもよく、更には、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっき、ジュールニッケルめっき、及びクロムめっきを順に施す多層めっきによる装飾めっき等を行ってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して金属めっきが行われた金属めっき成形品の説明図、図２は同金属めっき方法の工程の説明図である。
【００２２】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用した難導電性体の金属めっき成形品１１について説明する。
ここで、被めっき物としては、難導電性体の一例である繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）１２を使用した。金属めっき成形品１１は、ＦＲＰ１２の表面に熱硬化性塗料の一例であるエポキシ樹脂主剤のアラルダイト（登録商標）が塗布され、アラルダイトによる塗膜１３が形成されている。また、塗膜１３の上部には、硫酸銅めっき浴を用いた化学めっきによる化学めっき層１４が形成され、更に、化学めっき層１４の上部には、硫酸銅めっき浴を用いた電気めっきによる電気めっき層１５が形成されている。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法ついて説明する。
まず、ＦＲＰ１２の表面汚れ（例えば、指紋、機械油、及びほこり）を除去する洗浄工程１６を行う。洗浄工程１６は、溶剤洗浄や非シリカ系のアルカリクリーナーによって行う。
【００２４】
洗浄工程１６によって、表面の汚れが除去されたＦＲＰ１２に、アラルダイトを塗布する塗布工程１７を行う。アラルダイトには、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又はこれらの金属の化合物粉末、若しくは金属粉末と化合物粉末との混合物を含有させてもよい。ここで、銅、及びニッケルは、それぞれ化合物として添加するのが好ましい。また、パラジウム、銀、白金、及び金の貴金属は、それぞれ化合物として添加してもよく、また、添加時点で金属状態として、添加してもよい。これらの金属元素は、金属めっきでの触媒機能、及び塗料中への投錨（アンカー）効果により、ＦＲＰ１２に、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品１１の品質が高位安定化する。
【００２５】
また、熱硬化性塗料が有機溶剤ベースの場合には、銅、ニッケル化合物をアルコールに溶解させた後、溶剤型の熱硬化性塗料に添加する。また、水溶性の熱硬化性塗料の場合には、それぞれの金属化合物の水溶液として容易に添加できる。
金属元素の添加量としては、樹脂に対する百分率として、０重量％及び０重量％を超えて１０重量％以下の範囲が好ましく、更に好ましくは、０．００５重量％以上で２．０重量％以下の範囲で添加するのが好ましい。
【００２６】
更に、塗布工程１７後、還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウムにより形成した塗膜１３を還元する還元工程１８を行う。還元工程１８では、塗布工程１７において塗布したアラルダイト中に金属元素を含有させた場合に、含有した金属元素を金属化することができる。この金属化した金属元素は、触媒機能を発揮する。また、めっき金属とアラルダイト中の金属元素が結合することによる投錨効果により、密着性の高いめっきを施すことができる。
【００２７】
ここで、触媒反応が弱い場合には、塩化パラジウム溶液への浸漬を行う浸漬工程１９を行うのが好ましい。この浸漬工程１９において、塩化パラジウムが塗膜１３に付着する。更に、再び還元剤、例えば、水素化ホウ素カリウム溶液への浸漬を繰り返す、つまり、還元工程１８と浸漬工程１９を繰り返すことにより、触媒能力の増強を行うことができる。このように、浸漬工程１９は、ＦＲＰ１２表面への触媒の付与を行っている。
【００２８】
次に、浸漬工程１９によって、触媒が付与され、触媒能力が増強したＦＲＰ１２の塗膜１３を銅めっき浴に浸漬して、化学めっきを行う化学めっき工程２０を行う。化学めっき工程２０により、塗膜１３上に化学めっき層１４が形成される。化学めっき層１４によって、化学めっきされためっき被膜の表面は、導電性を帯びるようになる。化学めっき層１４は、１．０μｍ以下の薄い被膜であり、加圧処理下の加熱処理に耐えきれず、剥離することがある。
【００２９】
更に、化学めっき工程２０を経たＦＲＰ１２に、電気めっきを行う電気めっき工程２１を行い、更に、金属めっきによる補強を行う。これによって、加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。ここで、電気めっきによるめっき被膜の厚みとしては、１μｍ以上で８０μｍ以下、好ましくは、２μｍ以上で２０μｍ以下の範囲が推奨される。
【００３０】
次に、電気めっき工程２１終了後、電気めっきされたＦＲＰ１２を洗浄し、更に乾燥を行う第１の洗浄乾燥工程２２を行い、更に、乾燥したＦＲＰ１２は、めっき金属をアラルダイトに押しつけるために、外部から加圧処理を行いながら、アラルダイトを完全に硬化させるために加熱処理を施す加圧加熱工程２３を行う。ここで、加圧加熱とは、所定の圧力まで加圧し、所定の圧力になった後、所定の温度（例えば、塗料系によりことなるが、１００〜２００℃）まで加熱することをいう。また、加熱保持時間とは、所定の温度まで加熱してからその温度を保つ時間をいう。
【００３１】
ここで、従来のように、加熱だけで熱硬化性塗料を硬化させる方法では、化学めっき層及び電気めっき層の金属と塗膜の熱硬化性塗料には大きな熱膨張率の差が存在するため、大きな熱応力の発生によって、ブリスター（ふくれ）が発生し易くなる。しかしながら、本実施の形態の難導電性体への金属めっき方法では、加圧加熱工程２３によって、塗膜１３、化学めっき層１４、及び電気めっき層１５は、ＦＲＰ１２に押しつけられるので、ブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜１３に押しつけられるので、銅とアラルダイトが、密に接触し、めっき金属と塗膜１３との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜１３とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００３２】
なお、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うことが好ましい。
これによって、十分に金属めっきを密着させることができる。なお、加圧処理が、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 未満では、十分に金属めっきを密着させることができず、１０．０ｋｇ／ｃｍ２ を超えても、密着強度は向上しない。
更に、加圧加熱工程２３の終了後、加圧加熱工程２３の終了したＦＲＰ１２を洗浄して、乾燥させる第２の洗浄乾燥工程を行い、金属めっき成形品１１を得た。
【００３３】
【実施例】
（試験例１）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法によって、以下に示すように、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。
洗浄工程１６において、ＦＲＰ１２の表面の汚れを除去した。熱硬化性塗料としてエポキシ樹脂主剤のアラルダイトを使用し、アラルダイト１２０ｇを１リットルの有機溶剤に溶解したものを使用した。次に、塗布工程１７において、この熱硬化性塗料をＦＲＰ１２に塗布し、塗膜１３を形成する。
【００３４】
更に、還元工程１８において、１．５ｇ／Ｌの水素化ホウ素カリウム溶液に５分間浸漬した後、浸漬工程１９において、０．３ｇ／Ｌの塩化パラジウム溶液に５分間浸漬した。なお、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行い、ＦＲＰ１２の触媒能力の増強を行った。
次に、化学めっき工程２０において、銅めっき浴中で、２０分間の化学めっきを行い化学めっき層１４を形成した。更に、電気めっき工程２１において、硫酸銅めっき液中で、実質的に５０μｍの電気めっきを行い電気めっき層１５を形成した。
【００３５】
更に、第１の洗浄乾燥工程２２において、洗浄後、乾燥した。次に、加圧加熱工程２３において、圧力室内にサンプルを静置し、空気加圧し、ゲージ圧を２．０ｋｇ／ｃｍ２ に設定した。ゲージ圧が２．０ｋｇ／ｃｍ２ に到達した時点より、加温を開始し、１７０℃で１０分間保持して、めっき下地のアラルダイトを完全硬化させた後、冷却した。最後に第２の洗浄乾燥工程２４において、洗浄後、乾燥して、金属めっき成形品を得た。
【００３６】
（比較例１）
比較例１として、前記した試験例１の洗浄工程１６から第１の洗浄乾燥工程２２までを行い、加圧加熱工程２３及び第２の洗浄乾燥工程２４を行わずに金属めっき成形品を形成した。
（比較例２）
比較例２として、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、及び塗布工程１７を行った後、１７０℃にて１０分間加熱し、アラルダイトを完全に硬化させた。次に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行い、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１を行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２において、洗浄後、乾燥し、金属めっき成形品を形成した。
【００３７】
試験例１、比較例１及び比較例２の金属めっき成形品に、めっき被膜の素地に達する切れ込みを入れ、幅１ｃｍ当たりの銅被膜の剥離強度を引っ張り試験器を用いてピーリング試験を行い、それぞれ密着強度を測定した。その結果、試験例１、比較例１及び比較例２の密着強度は、それぞれ１．２ｋｇ／ｃｍ、０．１ｋｇ／ｃｍ、及び０．１ｋｇ／ｃｍであった。この結果より、試験例１のように、完全に硬化する前に化学めっき及び電気めっきを行い、更に、加圧条件下において、加熱して、硬化させる加圧加熱工程によって、被めっき物への金属めっきの密着強度が高くなることが分かった。
【００３８】
（試験例２〜試験例７）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して、熱硬化性塗料への添加する金属元素を変えて、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。また、これらの金属めっき成形品について、それぞれピーリング試験を行い、密着強度を測定した。
試験例２〜試験例７として、試験例１と同様に、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、塗布工程１７、還元工程１８、浸漬工程１９を行った。更に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行った。次に、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２、加圧加熱工程２３、及び第２の洗浄乾燥工程２４を経て、金属めっき成形品を得た。
【００３９】
なお、表１に示すように、塗布工程１７において、試験例２では、アラルダイト１２０ｇを１リットルの有機溶剤に硫酸銅を、メタノールに飽和濃度で溶解し、アラルダイト溶液と５対２の比率で混合した。また、試験例３〜試験例７では、アラルダイト１２０ｇを１リットルの溶剤に、それぞれ硫酸ニッケル、金属パラジウム（ナノクリスタル）、金属銀（サブミクロン粉末）、硫酸白金、及び金粉末を溶解し、試験例２〜試験例７それぞれの濃度を、飽和、飽和、０．１５ｇ／Ｌ、０．２０ｇ／Ｌ、飽和、及び０．２０ｇ／Ｌとした。
【００４０】
【表１】
表１に示すように、試験例２〜試験例７の金属めっきの密着強度は、いずれも１．４ｋｇ／ｃｍよりも大きな値となり、熱硬化性塗料に銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金、及び金を含有させることで、めっき金属の塗膜への密着性が向上することが分かった。
【００４２】
（試験例８〜試験例１６）
前記実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して、加圧加熱工程時の圧力及び加熱保持時間を変えて、被めっき物に金属めっきを施し、金属めっき成形品を形成した。また、これらの金属めっき成形品について、それぞれピーリング試験を行い、密着強度を測定した。
試験例８〜試験例１６として、試験例１と同様に、ＦＲＰ１２に洗浄工程１６、塗布工程１７、還元工程１８、浸漬工程１９を行った。更に、還元工程１８及び浸漬工程１９の連続した工程を繰り返し３回行った。次に、化学めっき工程２０、及び電気めっき工程２１行った。更に、第１の洗浄乾燥工程２２、加圧加熱工程２３、及び第２の洗浄乾燥工程２４を経て、金属めっき成形品を得た。
【００４３】
なお、表２に示すように、加圧加熱工程２３において、試験例８〜試験例１３では、加圧処理をそれぞれ０．５、１．０、２．０、４．０、６．０、及び８．０ｋｇ／ｃｍ２ とし、加熱温度及び加熱保持時間をいずれも１７０℃、１０分とした。また、試験例１４〜試験例１６では、加圧処理及び加熱温度をいずれも４．０ｋｇ／ｃｍ２ 、１７０℃とし、加熱保持時間をそれぞれ５、２０、６０分とした。
【００４４】
【表２】
表２に示すように、試験例８の金属めっきの密着強度は、０．８ｋｇ／ｃｍとなったが、試験例９〜試験例１６の金属めっきの密着強度は、いずれも１．２ｋｇ／ｃｍよりも大きな値となり、加圧処理によって、めっきの密着性が向上することが分かった。また、試験例１１、及び試験例１４〜試験例１６から、加熱保持時間の影響は少ないことが分かった。
【００４６】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の難導電性体への金属めっき方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態において、被めっき物を繊維強化プラスチックとしたが、繊維強化プラスチック以外のプラスチックスやセラミックス等の難導電性体としてもよく、更に、金属等の導電性体としてもよい。また、熱硬化性塗料としては、アクリル、ウレタン、及びポリエステル等の樹脂をベースとする塗料を使用してもよい。
【００４７】
更に、還元工程において、水素化ホウ素カリウムを用いたが、次亜リン酸ナトリウム、及びホルムアルデヒド等の還元剤を用いてもよい。
また、化学めっき工程においては、銅めっきを行ったが、ニッケルめっきを行ってもよい。また、化学めっきに続いて行う電気めっき工程においても、銅めっきを行ったが、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する電気めっきを行ってもよい。ここで、化学めっき工程において、銅めっきを施した後、電気めっき工程でニッケルめっきを行う、或いは、化学めっき工程において、ニッケルめっきを施した後、電気めっき工程で銅めっきを行ってもよいが、ニッケルめっきにおいては、銅めっきに近い柔らかいめっき被膜の形成が可能なめっき条件を選ぶことが必要である。
【００４８】
また、第２の洗浄乾燥工程の後、すなわち、熱硬化性塗料を完全硬化させた後、更に、電気めっき処理を行ってもよい。これによって、更に強固な金属めっきを施すことができる。この金属めっきとしては、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、錫めっき等の柔らかいめっき被膜を形成する金属の他に、クロム、ルテニウム、ロジウム等の硬い被膜を形成する金属を用いてもよく、更には、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっき、ジュールニッケルめっき、及びクロムめっきを順に施す多層めっきによる装飾めっき等を行ってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の難導電性体への金属めっき方法においては、難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、熱硬化性塗料からなる塗膜が硬化する前に、塗膜上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行うので、熱硬化性塗料を介して、プラスチックスやセラミックス等の難導電性体からなる被めっき物に金属めっきを施すことができる。
【００５０】
また、外部からの加圧処理によって、めっき金属と塗膜が、被めっき物に押しつけられるので、熱応力によるブリスターの発生を防止することができる。また、めっき金属は、強く塗膜に押しつけられ、密に塗膜と接触し、めっき金属と塗膜との界面部分が増大するので、加熱処理による熱硬化性塗料の硬化反応中に、めっき金属と塗膜とは、化学結合が生じ、強固な密着性を確保することができる。
【００５１】
特に、請求項２記載の難導電性体への金属めっき方法においては、熱硬化性塗料は、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又は金属の化合物粉末、若しくは金属粉末と化合物粉末との混合物を含むので、金属めっきでの触媒機能、及び熱硬化性塗料中への投錨（アンカー）効果により、密着性の高いめっきを施すことができ、金属めっき成形品の品質が高位安定化する。
【００５２】
請求項３記載の難導電性体への金属めっき方法においては、加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うので、被めっき物に金属めっきを十分に密着することができる。
【００５３】
請求項４記載の難導電性体への金属めっき方法においては、金属めっきは、銅又はニッケルの化学めっきを行った後、更にそのめっき被膜上に電気めっきを行うので、銅又はニッケルの化学めっきにより形成される実質的に１．０μｍ以下の薄い被膜を、電気めっきにより補強を行うことができる。従って、電気めっき後に行われる加圧処理下での加熱処理中においても、めっき被膜は、柔軟性と強度が保持される。
【００５４】
請求項５記載の難導電性体への金属めっき方法においては、加熱処理を施して熱硬化性塗料を完全硬化させた後に、更に、電気めっき処理を行うので、更に、強固な金属めっきを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る難導電性体への金属めっき方法を適用して金属めっきが行われた金属めっき成形品の説明図である。
【図２】同金属めっき方法の工程の説明図である。
【符号の説明】
１１：金属めっき成形品、１２：繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、１３：塗膜、１４：化学めっき層、１５：電気めっき層、１６：洗浄工程、１７：塗布工程、１８：還元工程、１９：浸漬工程、２０：化学めっき工程、２１：電気めっき工程、２２：第１の洗浄乾燥工程、２３：加圧加熱工程、２４：第２の洗浄乾燥工程
Claims (5)
- 難導電性体からなる被めっき物の表面に熱硬化性塗料を塗布し、該熱硬化性塗料からなる塗膜が硬化する前に、該塗膜上に金属めっきを行って更に外部から加圧処理を行ないながら前記熱硬化性塗料の完全硬化のための加熱処理を行うことを特徴とする難導電性体への金属めっき方法。
- 請求項１記載の難導電性体への金属めっき方法において、前記熱硬化性塗料は、銅、ニッケル、パラジウム、銀、白金及び金のいずれか１又は２以上からなる金属粉末又は前記金属の化合物粉末、若しくは前記金属粉末と前記化合物粉末との混合物を含むことを特徴とする難導電性体への金属めっき方法。
- 請求項１及び２のいずれか１項に記載の難導電性体への金属めっき方法において、前記加圧処理は、０．１ｋｇ／ｃｍ２ 以上で１０．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、好ましくは、０．４ｋｇ／ｃｍ２ 以上で８．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下、更に好ましくは、１．０ｋｇ／ｃｍ２ 以上で６．０ｋｇ／ｃｍ２ 以下で行うことを特徴とする難導電性体への金属めっき方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の難導電性体への金属めっき方法において、前記金属めっきは、銅又はニッケルの化学めっきを行った後、更にそのめっき被膜上に電気めっきを行うことを特徴とする難導電性体への金属めっき方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の難導電性体への金属めっき方法において、前記加熱処理を施して前記熱硬化性塗料を完全硬化させた後に、更に、電気めっき処理を行うことを特徴とする難導電性体への金属めっき方法。
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Cited By (3)
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-
2003
- 2003-05-02 JP JP2003127224A patent/JP2004332023A/ja active Pending
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