JP2005036267A

JP2005036267A - 表面処理方法およびその装置

Info

Publication number: JP2005036267A
Application number: JP2003199221A
Authority: JP
Inventors: Naoki Haketa; 直樹羽毛田; Tetsuya Takahashi; 徹也高橋
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】部材に金属めっきを連続的に施す場合において、めっき表面の変色防止剤の寿命を低下させることなく、所望の変色防止効果を得ることができる、表面処理方法およびその装置を提供する。
【解決手段】素材に金属めっきを連続的に施すめっき処理装置（２２、２６）と、連続的に施された金属めっきを洗浄する多段式洗浄槽を備えた洗浄装置（２８）と、金属めっきの表面を有機物で処理する有機物処理装置（３０）とを含み、この有機物処理装置（３０）の前段に洗浄装置（２８）が配置され、この洗浄装置（２８）の少なくとも１つの洗浄槽（１００−１、１００−２、１００−３）に金属イオン成分を分離するためのイオン交換樹脂（１１４−１）が配置されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面処理方法およびその装置に関し、特に、電子部材、電気部材、機械部材、半導体部材、磁気部材、酸やアルカリなどに対する耐薬品性、耐熱性および耐腐食性などの耐環境性を必要とする部材、装飾部材などの部材の表面処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下地素材としての金属部材の表面に被膜処理を施して電気的な接触抵抗、半田濡れ性、耐摩耗性、機械強度、潤滑性、耐環境性、耐薬品性、光沢などの装飾性などの金属部材の表面の各種の特性を改善する方法として、比較的低コストで高性能な特性を得ることが可能なめっき処理が広く行われている。
【０００３】
このようなめっき処理を施すことにより成膜しためっき被膜は、上記の特性を長期にわたって維持することが望まれるが、大気中に存在する微量の水分、酸素、硫化水素、亜硫酸ガス、アンモニアなどにより継時的に化学反応し、次第に上記の特性が劣化するという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、金属部材の表面に形成しためっき被膜の表面にさらに保護被膜を形成する方法が行われている。また、比較的簡便で効果が高い方法として、銀めっきした金属部材の表面をＳＨ基を有する有機化合物で処理することにより、銀めっきの変色を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、多段階の水洗処理工程において純度１０^６Ω×ｃｍ（抵抗率）以上の純水を供給して水洗することにより、銀めっきの変色を防止する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、一般に、被めっき部材に連続的にめっき処理を施す場合には、洗浄工程において、排水量を最小限に抑えるために、図３のように多段式洗浄槽の各々の洗浄槽に循環ポンプが取り付けられた洗浄装置が使用されている。この洗浄装置は、多段式洗浄槽２００−１、２００−２、２００−３と、それぞれの洗浄槽から洗浄水を汲み上げる循環ポンプ２０２−１、２０２−２、２０２−３と、これらの循環ポンプから汲み上げられた洗浄液を（図中、矢印の方向に移動する）条材２０４にシャワー状に吹きかけるシャワー用ホース２０６−１、２０６−２、２０６−３とから構成され、条材２０４に吹きかけられた洗浄液は、各洗浄槽で循環するとともに、オーバーフローにより隣の洗浄槽に流れ込むようになっている。なお、洗浄液は、条材２０４が最後に洗浄される側の洗浄槽２００−３に設けられた給水口２０８にイオン交換樹脂２１０を介して給水され、最初に洗浄される側の洗浄槽２００−１に設けられた排水口２１２から排出される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−１１０４７４号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開昭５６−９８４８４号公報（第１頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、部材の表面に連続的にめっきを施した後に特許文献１に開示されたような有機物処理を行う場合に、図３に示す洗浄装置を使用して洗浄処理を行うと、特許文献２に開示されたように純度１０^６Ω×ｃｍ以上の純水を供給して水洗しても、良好な有機物処理の効果が得られなかったり、有機物処理剤の寿命が著しく低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明者らは、連続的にめっき処理を行う場合に、洗浄工程において純度１０^６Ω×ｃｍ以上の純水を供給して水洗しても、微量のめっき液が有機物処理槽に持ち込まれて、有機物処理による特性改善能力を著しく低下させてしまうことに着目し、このようなめっき液の持ち込みを無くすために、水洗処理と有機物処理（変色防止処理）の間に乾燥工程を導入した。しかし、乾燥工程においてめっき被膜の表面に何らかの被膜が形成されしまうためか、所望の変色防止効果が得られなかった。また、水洗処理の流量を通常の２倍以上に増やして洗浄能力の強化を試みたところ、所望の変色防止効果を得ることができたが、有機物処理剤（変色防止剤）の寿命が短くなり、排水量も増加して、非常にコストがかかるものとなった。
【０００９】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、部材に金属めっきを連続的に施す場合において、めっき表面の変色防止剤の寿命を低下させることなく、所望の変色防止効果を得ることができる、表面処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、有機物処理工程において、めっき液から持ち出される金属イオンの量を通常許容される量よりもかなり低い水準に制御しなければならないことに着目し、多段式洗浄槽中から金属イオン成分のみを除去することにより、部材に金属めっきを連続的に施す場合において、めっき表面の変色防止剤の寿命を低下させることなく、所望の変色防止効果を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明による表面処理方法は、素材に金属めっきを連続的に施す工程と、連続的に施された金属めっきを多段式洗浄槽で洗浄する工程と、金属めっきの表面を有機物で処理する工程とを含む表面処理方法において、有機物で処理する工程前の多段式洗浄槽の少なくとも１つの洗浄槽において金属イオン成分を分離する工程を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この表面処理方法において、少なくとも１つの洗浄槽が、第１段目の洗浄槽を含むことが好ましく、すべての洗浄槽であるのがさらに好ましい。また、金属イオン成分を分離する工程が、イオン交換樹脂法、電気分解法および活性炭吸着法から選ばれる少なくとも１種により金属イオン成分を分離する工程であるのが好ましい。さらに、有機物で処理する工程を行う処理槽中の金属めっきイオン濃度の増加速度を０．１ｐｐｍ／ｈ以下にするのが好ましい。なお、分離した金属イオンを回収して再利用するのが望ましい。
【００１３】
また、本発明による表面処理装置は、素材に金属めっきを連続的に施すめっき処理装置と、連続的に施された金属めっきを洗浄する多段式洗浄槽を備えた洗浄装置と、金属めっきの表面を有機物で処理する有機物処理装置とを含み、この有機物処理装置の前段に洗浄装置が配置され、この洗浄装置の少なくとも１つの洗浄槽に金属イオン成分を分離する手段が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この表面処理装置において、少なくとも１つの洗浄槽が、第１段目の洗浄槽を含むことが好ましく、すべての洗浄槽であるのがさらに好ましい。また、金属イオン成分を分離する手段が、イオン交換樹脂法、電気分解法および活性炭吸着法から選ばれる少なくとも１種により金属イオン成分を分離する手段であるのが好ましい。さらに、金属イオン成分を分離する手段が、有機物処理装置の処理槽中の金属めっきイオン濃度の増加速度を０．１ｐｐｍ／ｈ以下にする手段であるのが好ましい。なお、金属イオン成分を分離する手段は、洗浄槽中のシャワー用ホースの途中に設けることが望ましいが、各洗浄槽中または各洗浄槽間に設置しても所望の効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明による表面処理方法の実施の形態では、素材に金属めっきを連続的に施す工程と、連続的に施された金属めっきを多段式洗浄槽で洗浄する工程と、金属めっきの表面を有機物で処理する工程とを含む表面処理方法において、有機物で処理する工程前の多段式洗浄槽の少なくとも１つの洗浄槽において金属イオン成分を分離する工程を備えている。
【００１６】
素材に金属めっきを連続的に施すめっき処理方法において、多段式洗浄槽を用いて各洗浄槽で循環式に洗浄水を吹きかけると、洗浄水の排水量を最小にして効率良く連続的に洗浄することが可能になる。また、多段式洗浄槽中から金属イオン成分を分離すると、排水量を最小限に抑えながら、有機物処理槽中の金属イオンの濃度変化を０．１ｐｐｍ／ｈ以下と最小限にすることが可能になり、有機物処理の効果が向上するとともに、有機物処理剤の寿命を著しく延ばすことが可能になる。
【００１７】
多段式洗浄槽中から金属イオン成分を分離する方法としては、比較的低コストで行うことが可能な方法として、イオン交換樹脂や活性炭を循環型洗浄槽に設置して吸着回収する方法や、電極板を循環型洗浄槽に設置して電気を流して陰極側に金属を析出させる電気分解法などを使用することができる。
【００１８】
また、素材やめっきの主元素が銅または銀である場合には、有機物処理剤として、ＳＨ基またはＮＨ基を有する有機化合物の少なくとも１種を含む有機物処理剤を用いると、腐食や変色を抑える効果が高くなる。
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明による表面処理装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明による表面処理装置の実施の形態として、条材の表面に連続的に銀めっきを施す設備の配置を示している。この図に示すように、被めっき部材である条材は、条材送り架台１０にコイル状に巻かれている。この条材は、条材導入口１２の手前に配置され、条材の端部が条材導入ロ１２の送り出し装置に設置され、条材導入口１２から、電解脱脂槽１４、水洗槽１６、酸洗浄槽１８、水洗槽２０、銀ストライクめっき槽２２、水洗槽２４、銀本めっき槽２６、水洗槽２８、変色防止処理槽３０、水洗槽３２、乾燥装置３４および条材出口３６を介して、巻き取り装置を備えた巻き取り架台３８まで送られる。このようにして条材が送られる間に、条材に対して各槽で連続的に所定の処理が行われる。
【００２１】
水洗槽１６、２０、２４、２８、３２は、多段の向流水洗方式の洗浄槽のそれぞれに循環型ポンプを取り付けて、条材にシャワー状に水を吹きかける構造を有する洗浄装置からなり、洗浄水として純度１０^６Ωｃｍ（抵抗率）のイオン交換水を使用するのが好ましい。
【００２２】
但し、変色防止処理槽３０の手前の水洗槽２８として、図２に示すようなＡｇイオンを吸着するイオン交換樹脂を設置した洗浄装置を使用する。すなわち、図２に示すように、この洗浄装置は、多段式洗浄槽１００−１、１００−２、１００−３と、それぞれの洗浄槽から洗浄水を汲み上げる循環ポンプ１０２−１、１０２−２、１０２−３と、これらの循環ポンプから汲み上げられた洗浄液を（図中、矢印の方向に移動する）条材１０４にシャワー状に吹きかけるシャワー用ホース１０６−１、１０６−２、１０６−３とから構成され、条材１０４に吹きかけられた洗浄液は、各洗浄槽で循環するとともに、オーバーフローにより隣の洗浄槽に流れ込むようになっている。なお、洗浄液は、条材１０４が最後に洗浄される側の洗浄槽１００−３に設けられた給水口１０８にイオン交換樹脂１１０を介して給水され、最初に洗浄される側の洗浄槽１００−１に設けられた排水口１１２から排出される。また、各々の洗浄槽１００−１、１００−２、１００−３では、それぞれ循環ポンプ１０２−１、１０２−２、１０２−３から汲み上げられた洗浄液がイオン交換樹脂１１４−１、１１４−２、１１４−３を介してシャワー用ホース１０６−１、１０６−２、１０６−３に供給される。これらのイオン交換樹脂１１４−１、１１４−２、１１４−３は、必ずしも全ての洗浄槽１００−１、１００−２、１００−３に設置する必要はなく、少なくとも１つの洗浄槽、好ましくは第１段目の洗浄槽１００−１に設置すればよい。
【００２３】
電解脱脂槽１４では、水酸化ナトリウムと界面活性剤とキレート剤からなる水溶液により陰極電解脱脂が行われる。酸洗浄槽１８では、硫酸により酸洗浄が行われる。銀ストライクめっき槽２２および銀本めっき槽２６では、シアン浴により、それぞれ銀ストライクめっきおよび銀本めっきが行われる。変色防止処理槽３０では、有機物で処理することにより変色防止処理が行われ、変色防止剤として、イソプロピルアルコールに２−メルカプトベンゾチアゾールを濃度１ｇ／Ｌとなるように溶解したものを使用することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明による金属部材の表面処理方法およびその装置の実施例について詳細に説明する。
【００２５】
［実施例１］
図２に示す洗浄装置を備えた表面処理装置（図１に示す装置）を使用して、幅１６８ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍ、長さ３００ｍのリン青銅からなるコイル状に巻かれた条材に銀めっきを施した。なお、変色防止剤としてイソプロピルアルコールに２−メルカプトベンゾチアゾールを濃度１ｇ／Ｌとなるように溶解したものを使用し、条材の送り出し速度を２．５ｍｍ／分とした。
【００２６】
このようにして表面処理を施した条材の先端と後端付近から長さ２０ｍｍの試料を切り出し、大気中において、湿度８０％、温度８０℃で３日間保持し、変色やシミの発生状況を観察することによって、本実施例による表面処理の評価を行った。その結果、変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置して変色防止処理を行ったため、条材の先端と後端ともに顕著な変色やシミは発生していなかった。また、変色防止処理槽中に持ち込まれるＡｇイオンによって増加する変色防止処理槽中のＡｇイオン濃度の増加量を測定したところ、０．０１ｐｐｍ／ｈであった。
【００２７】
［実施例２］
変色防止剤としてエタノールに２−ヘプタデシルイミダゾールを濃度１ｇ／Ｌとなるように溶解したものを使用した以外は実施例１と同様の方法により表面処理を施し、実施例１と同様の方法により表面処理の評価を行った。その結果、実施例１と同様に、変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置して変色防止処理を行ったため、条材の先端と後端ともに顕著な変色やシミは発生していなかった。
【００２８】
［比較例１］
変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置しなかった以外は、実施例１と同様の方法により表面処理を施し、実施例１と同様の方法により表面処理の評価を行った。その結果、変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置していなかったため、条材の先端では顕著な変色は起こっていなかったが、後端では変色とシミが起こっていた。また、変色防止処理槽中のＡｇイオン濃度の増加量を測定したところ、０．８ｐｐｍ／ｈと非常に多かった。
【００２９】
［比較例２］
変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置しなかった以外は、実施例２と同様の方法により表面処理を施し、実施例１と同様の方法により表面処理の評価を行った。その結果、変色防止処理前の洗浄槽にイオン交換樹脂を設置していなかったために、条材の先端では顕著な変色は起こっていなかったが、後端では変色とシミが起こっていた。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、部材に金属めっきを連続的に施す場合において、めっき表面の変色防止剤の寿命を低下させることなく、所望の変色防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表面処理装置の実施の形態として連続めっきラインを示す模式図。
【図２】本発明による表面処理装置の実施の形態の洗浄工程に使用する多段式洗浄槽を備えた洗浄装置を概略的に示す図。
【図３】従来の多段式洗浄槽を備えた洗浄装置を概略的に示す図。
【符号の説明】
１０条材送り架台
１２条材導入口
１４電解脱脂槽
１６、２０、２４、２８、３２水洗槽
１８酸洗浄槽
２２銀ストライクめっき槽
２６銀本めっき槽
３０変色防止処理槽
３４乾燥装置
３６条材出口
３８巻き取り架台
１００−１、１００−２、１００−３洗浄槽
１０２−１、１０２−２、１０２−３循環ポンプ
１０４条材
１０６−１、１０６−２、１０６−３シャワー用ホース
１０８給水口
１１０、１１４−１、１１４−２、１１４−３イオン交換樹脂
１１２排水口

Claims

素材に金属めっきを連続的に施す工程と、連続的に施された金属めっきを多段式洗浄槽で洗浄する工程と、金属めっきの表面を有機物で処理する工程とを含む表面処理方法において、有機物で処理する工程前の多段式洗浄槽の少なくとも１つの洗浄槽において金属イオン成分を分離する工程を備えたことを特徴とする、表面処理方法。
前記少なくとも１つの洗浄槽が第１段目の洗浄槽を含むことを特徴とする、請求項１に記載の表面処理方法。
前記少なくとも１つの洗浄槽がすべての洗浄槽であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理方法。
前記金属イオン成分を分離する工程が、イオン交換樹脂法、電気分解法および活性炭吸着法から選ばれる少なくとも１種により金属イオン成分を分離する工程であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理方法。
前記有機物で処理する工程を行う処理槽中の金属めっきイオン濃度の増加速度を０．１ｐｐｍ／ｈ以下にすることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理方法。
素材に金属めっきを連続的に施すめっき処理装置と、連続的に施された金属めっきを洗浄する多段式洗浄槽を備えた洗浄装置と、金属めっきの表面を有機物で処理する有機物処理装置とを含み、この有機物処理装置の前段に前記洗浄装置が配置され、この洗浄装置の少なくとも１つの洗浄槽に金属イオン成分を分離する手段が設けられていることを特徴とする、表面処理装置。
前記少なくとも１つの洗浄槽が第１段目の洗浄槽を含むことを特徴とする、請求項６に記載の表面処理装置。
前記少なくとも１つの洗浄槽がすべての洗浄槽であることを特徴とする、請求項６に記載の表面処理装置。
前記金属イオン成分を分離する手段が、イオン交換樹脂法、電気分解法および活性炭吸着法から選ばれる少なくとも１種により金属イオン成分を分離する手段であることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の表面処理装置。
前記金属イオン成分を分離する手段が、前記有機物処理装置の処理槽中の金属めっきイオン濃度の増加速度を０．１ｐｐｍ／ｈ以下にする手段であることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれかに記載の表面処理装置。