JP2006200041A - High strength alloy, metal material coated with the high strength alloy and micro structure obtained by using the high strength alloy - Google Patents

High strength alloy, metal material coated with the high strength alloy and micro structure obtained by using the high strength alloy Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high strength alloy with a satisfactory toughness which can be used suitably as a material for a micro structure, and also to provide a metal coated with the high strength alloy and a micro structure obtained by using the high strength alloy. <P>SOLUTION: The high strength alloy is obtained by depositing metals electrolytically at a bath temperature of 40 to 80°C using an electrolyte of a composition in which the total of Ni ion or Co ion and W ion or Mo ion is in the range of 0.1 to 0.3 mol/L and in which a content ratio of Ni ion or Co ion in the above metal ions is in the range of 20 to 40%. The high strength alloy has an amorphous structure or a nanocrystal structure with an average crystal grain size of ≤100 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、特定の電解条件を適用することにより得ることのできるマイクロ構造体用材料として好適な高強度合金及びその高強度合金を被覆してなる金属並びにその高強度合金を用いたマイクロ構造体に関するものである。   The present invention relates to a high-strength alloy suitable as a material for a microstructure that can be obtained by applying specific electrolytic conditions, a metal formed by coating the high-strength alloy, and a microstructure using the high-strength alloy It is about.

電解析出合金は、基板となる素材に耐食性・耐摩耗性等の機能を付与させることを目的に、主として表面被覆材料として利用されてきた。しかしながら、近年になって、LIGAプロセス(ドイツのカールスルーエ研究センターにおいて開発された、放射光を利用したリソグラフィー、電解析出および金型成形を組み合わせたマイクロ成形技術)に代表されるように、主として電解析出合金を用いた複雑なマイクロ構造体の作製技術の開発が進められている。   Electrodeposited alloys have been used mainly as surface coating materials for the purpose of imparting functions such as corrosion resistance and wear resistance to a material that becomes a substrate. However, in recent years, as represented by the LIGA process (micro-molding technology combining lithography using synchrotron radiation, electrolytic deposition and mold molding, developed at the Karlsruhe Research Center in Germany) Development of manufacturing technology for complex microstructures using analyzed alloys is underway.

さらに、半導体集積回路の技術開発とともに電子機器もますます高密度化、多機能化が求められている。特に、携帯電子機器では、電子部品の実装密度は100μm以下の配線密度のものが必要とされている。これらの微小な電子回路の部品の補修、交換または機能拡張のための手段として、半田付けによる接続方法は、作業が極めて困難で、しかも、周辺の基板に許容されない熱影響を与える可能性がある。この問題を解消するために、上記マイクロ構造体を利用したコネクタが提供されている。しかし、これまでマイクロ構造体に利用されている金属材料は、ニッケル、銅、金などの電解析出の容易な軟質材料に限定されており、これら材料はマイクロ金型材料や、駆動摺動機能を必要とするマイクロ部品用材料として利用するには軟らかすぎるという問題があり、構造材料としての十分な強度と靱性を備えていない。   In addition, with the development of semiconductor integrated circuit technology, electronic devices are required to have higher density and more functions. In particular, in the portable electronic device, the mounting density of electronic components is required to have a wiring density of 100 μm or less. As a means for repairing, replacing, or expanding the functions of these minute electronic circuit components, the soldering connection method is extremely difficult to work, and may have an unacceptable thermal effect on the peripheral board. . In order to solve this problem, a connector using the microstructure is provided. However, the metal materials that have been used for the microstructures so far are limited to soft materials such as nickel, copper, and gold that are easily electrodeposited. These materials include micro mold materials and drive sliding functions. In other words, it is too soft to be used as a material for micro parts that requires a large amount of material, and does not have sufficient strength and toughness as a structural material.

一方、Ni−P系合金を代表とする硬質電解析出合金も各種提案されているが、いずれの合金も非常に脆く、マイクロ構造体用材料として利用することはできない。   On the other hand, various hard electrodeposited alloys represented by Ni-P alloys have been proposed, but any of these alloys is very brittle and cannot be used as a material for a microstructure.

本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、マイクロ構造体用材料として好適に用いることのできる十分な靱性を備えた高強度合金及びその高強度合金によって被覆された金属材料並びにその高強度合金を用いたマイクロ構造体を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to provide a high-strength alloy having sufficient toughness that can be suitably used as a material for a microstructure, and its The object is to provide a metal material coated with a high-strength alloy and a microstructure using the high-strength alloy.

上記目的を達成するために、本発明は、特定量のNiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンを含む特定組成の電解水溶液を用いることとしている。この特定組成の電解水溶液中では、陰極基板への水素の共析が抑制され、高い電解析出効率の下で電解析出された、超微細な結晶粒組織もしくは非晶質組織を有する高強度のNi−W、Ni−Mo、Co−WまたはCo−Mo合金を提供することができる。   In order to achieve the above object, the present invention uses an electrolytic aqueous solution having a specific composition containing a specific amount of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions. In the electrolytic aqueous solution of this specific composition, the eutectoid of hydrogen on the cathode substrate is suppressed, and it has high strength with ultrafine crystal grain structure or amorphous structure that is electrolytically deposited under high electrolytic deposition efficiency. Ni-W, Ni-Mo, Co-W or Co-Mo alloys can be provided.

すなわち、本発明は、以下の第一ないし第五の発明より構成されている。   That is, the present invention comprises the following first to fifth inventions.

第一の発明の高強度合金は、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/Lの範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得た高強度合金であって、アモルファス構造または平均結晶粒径が100nm以下のナノ結晶構造を有することを特徴としている。   The high-strength alloy of the first invention is such that the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L, and the content ratio of Ni ions or Co ions in the metal ions A high-strength alloy obtained by electrolytic deposition using an electrolytic bath having a composition (molar concentration) in the range of 20 to 40% at a bath temperature of 40 to 80 ° C., having an amorphous structure or an average crystal grain size Has a nanocrystal structure of 100 nm or less.

第二の発明の高強度合金は、WまたはMoを8〜30原子%含有し、水素原子含有量が1.00原子%以下で且つ酸素原子含有量が0.50原子%以下である組成を有し、残部がNiまたはCoよりなることを特徴としている。   The high-strength alloy of the second invention has a composition containing 8 to 30 atomic% of W or Mo, a hydrogen atom content of 1.00 atomic% or less, and an oxygen atom content of 0.50 atomic% or less. And the balance is made of Ni or Co.

第三の発明は、第二の発明の高強度合金を、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/Lの範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得たことを特徴としている。   The third invention is the high-strength alloy of the second invention, wherein the total of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L, and the Ni ions in the metal ions Alternatively, it is characterized in that it is obtained by electrolytic deposition at a bath temperature of 40 to 80 ° C. using an electrolytic bath having a composition with a Co ion content ratio (molar concentration) in the range of 20 to 40%.

第四の発明の金属材料は、第一、第二または第三の発明の高強度合金によって被覆されたことを特徴としている。   The metal material of the fourth invention is characterized by being coated with the high-strength alloy of the first, second or third invention.

第五の発明のマイクロ構造体は、第一、第二または第三の発明の高強度合金を用いたことを特徴としている。   The microstructure of the fifth invention is characterized by using the high-strength alloy of the first, second or third invention.

請求項1、2、3記載の発明によれば、十分な靭性を備えた超高強度合金を提供することができる。また、請求項4記載の発明によれば、超高強度合金によって被覆された金属材料を提供することができる。さらに、請求項5記載の発明によれば、マイクロ部品用材料として好適のマイクロ構造体を提供することができる。   According to the first, second, and third aspects of the invention, it is possible to provide an ultra high strength alloy having sufficient toughness. Moreover, according to the invention of Claim 4, the metal material coat | covered with the ultra high strength alloy can be provided. Furthermore, according to the invention described in claim 5, it is possible to provide a microstructure suitable as a material for a micro component.

第一の発明は、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/L(リットル)の範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得た高強度合金であって、アモルファス構造または平均結晶粒径が100nm以下のナノ結晶構造を有する高強度合金であるが、本発明における数値限定理由は、以下に説明するとおりである。
(イ)電解浴の浴温が40℃未満であるか、または80℃を超える場合、金属原子の電解析出効率が下がり、陰極板上で水素元素が発生しやすくなり、得られた合金は水素脆化により高強度を示さなくなる。
(ロ)NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1モル/L未満であると、金属イオン濃度が過小であることにより、電解析出速度が低すぎて一定以上の厚さ(例えば、LIGAプロセスの場合、100μm以上の厚さ)の合金膜の形成が困難になり、また、焼きつき現象が見られるので好ましくない。一方、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.3モル/Lを超えると、電解析出合金の引っ張り残留応力が増大し、激しい脆化状態を呈するので好ましくない。
(ハ)NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンからなる金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が20%未満では、NiイオンまたはCoイオンの濃度が過小であることにより、電解析出速度が低すぎて一定以上の厚さ(例えば、LIGAプロセスの場合、100μm以上の厚さ)の合金膜の形成が困難になり、また、焼きつき現象が見られるので好ましくない。一方、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンからなる金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が40%を超えると、電解析出合金の引っ張り残留応力が増大し、激しい脆化状態を呈するので好ましくない。
In the first invention, the total content of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L (liter), and the content ratio of Ni ions or Co ions in the metal ions ( A high strength alloy obtained by electrolytic deposition using an electrolytic bath having a composition in the range of 20 to 40% at a bath temperature of 40 to 80 ° C., having an amorphous structure or an average crystal grain size. Although it is a high-strength alloy having a nanocrystal structure of 100 nm or less, the reason for limiting the numerical values in the present invention is as described below.
(B) When the bath temperature of the electrolytic bath is lower than 40 ° C. or higher than 80 ° C., the efficiency of electrolytic deposition of metal atoms is reduced, and hydrogen elements are easily generated on the cathode plate. Due to hydrogen embrittlement, no high strength is exhibited.
(B) When the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is less than 0.1 mol / L, the metal ion concentration is too low, so that the rate of electrolytic deposition is too low and the thickness exceeds a certain level. For example, in the case of the LIGA process, it is difficult to form an alloy film having a thickness of 100 μm or more, and a burn-in phenomenon is observed, which is not preferable. On the other hand, if the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions exceeds 0.3 mol / L, the tensile residual stress of the electrodeposited alloy increases, and a severe embrittlement state is exhibited.
(C) When the content ratio (molar concentration) of Ni ions or Co ions in metal ions composed of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is less than 20%, the concentration of Ni ions or Co ions is too low. The electrolytic deposition rate is too low, and it becomes difficult to form an alloy film having a certain thickness (for example, a thickness of 100 μm or more in the case of the LIGA process). On the other hand, when the content ratio (molar concentration) of Ni ions or Co ions in the metal ions composed of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions exceeds 40%, the tensile residual stress of the electrodeposited alloy increases, which is severe. An embrittled state is exhibited, which is not preferable.

そして、アモルファス構造または平均結晶粒径が100nm以下のナノ結晶構造を有することにより、飛躍的に強度向上を図ることができる。一方、ナノ結晶構造を有する合金の場合、硬質ナノ粒子が互いにぶつかり合うことなく粒界すべりが生じ、高靭性を発現できるという点より、高強度合金の平均結晶粒径は15nm以下であることがさらに好ましい。   And by having a nanocrystal structure with an amorphous structure or an average crystal grain size of 100 nm or less, the strength can be dramatically improved. On the other hand, in the case of an alloy having a nanocrystal structure, the average crystal grain size of the high-strength alloy may be 15 nm or less from the viewpoint that the hard nanoparticles do not collide with each other and the grain boundary slip occurs and high toughness can be expressed. Further preferred.

第二の発明は、WまたはMoを8〜30原子%含有し、水素原子含有量が1.00原子%以下で且つ酸素原子含有量が0.50原子%以下である組成を有し、残部がNiまたはCoよりなる高強度合金であるが、WまたはMoの含有量、水素原子含有量および酸素原子含有量の数値限定理由は、以下に説明するとおりである。   The second invention has a composition containing 8 to 30 atomic% of W or Mo, a hydrogen atom content of 1.00 atomic% or less, and an oxygen atom content of 0.50 atomic% or less, and the balance Is a high-strength alloy made of Ni or Co. The reasons for limiting the numerical values of the W or Mo content, the hydrogen atom content, and the oxygen atom content are as described below.

すなわち、水素原子含有量が1.00原子%以下であれば、いわゆる水素脆性を生じず、靱性を改善することができる。この水素脆性の原因は、粒界における水素化物の形成や、粒界に吸着した水素あるいは塑性変形中に転位によって粒界に運ばれた水素による粒界結合力の低下によるものであると言われているが、水素と同時に酸素が存在する場合には、激しい水素割れが発生する。というのは、電解析出中及び熱処理中に金属原子に吸着した酸素が水素と安定な化合物を生じることによって粒界面等における結合力を著しく低下させたり、その結果として微小のクラックを生成させることによって、脱水素ガス後も脆化を避けることができないからである。この点で、酸素原子含有量を0.50原子%以下にするのが好ましい。これら水素と酸素の存在による脆化を避け、靱性を高めるためには、水素原子含有量は0.20原子%以下とし、酸素原子含有量は0.20原子%以下とするのがさらに好ましい。最も好ましくは、水素および酸素を全く含まないことであるが、電解析出法の原理によって0.01原子%程度の水素原子および酸素原子を含むことは避けられず、この程度の含有量であれば、強度および靭性に悪影響を及ぼすことはない。   That is, when the hydrogen atom content is 1.00 atomic% or less, so-called hydrogen embrittlement does not occur and toughness can be improved. The cause of this hydrogen embrittlement is said to be due to the formation of hydrides at the grain boundaries, and the decrease in grain boundary bonding force due to hydrogen adsorbed on the grain boundaries or hydrogen carried to the grain boundaries by dislocation during plastic deformation. However, when oxygen is present at the same time as hydrogen, severe hydrogen cracking occurs. This is because oxygen adsorbed on metal atoms during electrolytic deposition and heat treatment generates a stable compound with hydrogen, thereby significantly reducing the bonding force at the grain interface, and as a result, generating microcracks. This is because embrittlement cannot be avoided even after dehydrogenation. In this respect, the oxygen atom content is preferably 0.50 atomic% or less. In order to avoid such embrittlement due to the presence of hydrogen and oxygen and improve toughness, it is more preferable that the hydrogen atom content is 0.20 atomic% or less and the oxygen atom content is 0.20 atomic% or less. Most preferably, it does not contain hydrogen and oxygen at all. However, it is inevitable that hydrogen atoms and oxygen atoms are contained in an amount of about 0.01 atomic% by the principle of electrolytic deposition. As a result, the strength and toughness are not adversely affected.

また、WまたはMoが30原子%を超える高強度合金を得る場合、電解浴温度および電解電流密度が高くなり、金属原子の電解析出効率が下がり、陰極板上で水素原子が発生しやすくなり、得られた合金は水素脆化により高強度を示さなくなる。WまたはMoが8原子%未満の場合、WまたはMoが電解析出する前に、低い電解電流密度でNiまたはCoが電解析出し、合金中のWまたはMoの含有量が少なくなるので、高強度を確保することができない。   Also, when obtaining a high-strength alloy with W or Mo exceeding 30 atomic%, the electrolytic bath temperature and the electrolytic current density are increased, the electrolytic deposition efficiency of metal atoms is lowered, and hydrogen atoms are likely to be generated on the cathode plate. The obtained alloy does not show high strength due to hydrogen embrittlement. When W or Mo is less than 8 atomic%, Ni or Co is electrodeposited at a low electrolysis current density before W or Mo is electrodeposited, and the content of W or Mo in the alloy is reduced. The strength cannot be secured.

そこで、WまたはMoを8〜30原子%含有し、残部がNiまたはCoよりなり、水素含有量が1.00原子%以下で且つ酸素含有量が0.50原子%以下である組成のものを電解析出してなる合金は高強度且つ高靱性を有する。   Therefore, a composition containing 8 to 30 atomic% of W or Mo, the balance being made of Ni or Co, a hydrogen content of 1.00 atomic% or less, and an oxygen content of 0.50 atomic% or less. The alloy formed by electrolytic deposition has high strength and high toughness.

第三の発明は、第二の発明の高強度合金を、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/Lの範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得たことにあって、電解浴の浴温、NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率(モル濃度)についての数値限定理由は上記(イ)、(ロ)、(ハ)のとおりである。   The third invention is the high-strength alloy of the second invention, wherein the total of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L, and the Ni ions in the metal ions Alternatively, it is obtained by electrolytic deposition at a bath temperature of 40 to 80 ° C. using an electrolytic bath having a composition with a Co ion content ratio (molar concentration) in the range of 20 to 40%. Reasons for limiting the numerical values of the bath temperature, the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions, and the content ratio (molar concentration) of Ni ions or Co ions in the metal ions are as described above in (a), (b), (c) ).

第四の発明は、第一、第二または第三の発明の高強度合金によって被覆された金属材料である。本明細書において、「被覆」とは「メッキ」と同義であり、電気メッキ、化学メッキ、溶融メッキなどを含む意である。上記特徴を有する高強度合金を、例えば、電気製品の金属枠体や石油輸送金属パイプの内面などに被覆すれば、靱性が良好で高強度で耐食性に優れた被覆層により、上記金属枠体や金属パイプの亀裂や腐食を防止できる。   The fourth invention is a metal material coated with the high-strength alloy of the first, second or third invention. In this specification, “coating” is synonymous with “plating” and includes electroplating, chemical plating, hot dipping, and the like. If the high strength alloy having the above characteristics is coated on, for example, a metal frame of an electrical product or the inner surface of an oil transportation metal pipe, the metal frame or It can prevent cracks and corrosion of metal pipes.

上記第一または第三の発明において、電解析出に引き続いてベーキングを施すことにより、電解析出に伴って生成する共析水素を放出し(以下「ベーキング効果」という)、水素脆化を防止して一層の強度向上を図ることができるので好ましい。   In the first or third aspect of the invention, by performing baking following electrolytic deposition, eutectoid hydrogen generated along with electrolytic deposition is released (hereinafter referred to as “baking effect”), and hydrogen embrittlement is prevented. Therefore, the strength can be further improved, which is preferable.

上記ベーキング温度が50〜200℃であることが好ましい。ベーキング温度が50℃未満では、ベーキング効果が十分でなく、200℃を超えても、ベーキング効果は向上せず、余分なエネルギーを必要とするので経済的に不利である。そこで、電解析出に引き続いて50〜200℃に加熱することにより、効率的にベーキング効果を享受し、超高強度合金を得ることができる。しかし、そのベーキング時間が長くなると、合金中の酸素と水素の化合物の生成反応の進行及び雰囲気からの酸素の侵入という理由により脆化することがあるので、ベーキング時間は、Feをベースとする合金系では1〜3時間とするのが好ましく、1.5〜2.5時間とするのがさらに好ましい。鉄と水素の結合力よりニッケルと水素の結合力の方が強いので、Niをベースとする合金系のベーキング時間は、鉄をベースとする合金系のベーキング時間より長くするのが好ましい。   The baking temperature is preferably 50 to 200 ° C. If the baking temperature is less than 50 ° C., the baking effect is not sufficient. If the baking temperature exceeds 200 ° C., the baking effect is not improved and extra energy is required, which is economically disadvantageous. Therefore, by heating to 50 to 200 ° C. following electrolytic deposition, it is possible to efficiently enjoy the baking effect and obtain an ultra-high strength alloy. However, if the baking time becomes long, the alloy may be brittle due to the progress of the formation reaction of oxygen and hydrogen compounds in the alloy and the entry of oxygen from the atmosphere. In the system, it is preferably 1 to 3 hours, and more preferably 1.5 to 2.5 hours. Since the bond strength between nickel and hydrogen is stronger than the bond strength between iron and hydrogen, the baking time of the alloy system based on Ni is preferably longer than the baking time of the alloy system based on iron.

第五の発明は、第一、第二または第三の発明の高強度合金を用いてなるマイクロ構造体である。かかる合金を用いることにより、マイクロ部品用材料として好適の高強度のマイクロ構造体を提供することができる。   The fifth invention is a microstructure using the high-strength alloy of the first, second or third invention. By using such an alloy, a high-strength microstructure suitable as a material for a micro component can be provided.

以下に本発明の実施例を説明する。
1.Ni−W系合金の作製
(1)電解浴の組成が下記のAの場合
電解浴の組成が、濃度0.06モル/Lの硫酸ニッケル(NiSO4)と、 濃度を0.14〜0.5モル/Lの範囲で変化させたクエン酸ナトリウム(Na3 657−2H2O)と、濃度0.14モル/Lのタングステン酸ナトリウム(Na2WO4−2H2O )と、濃度0.5モル/Lの塩化アンモニウム(NH4Cl)を主成分とする組成Aの場合において、0.5mm×30mm×40mmの大きさの白金製陽極板と0.2mm×30mm×40mmの大きさの銅製陰極板を用いて電解を行った。また、電解電流密度は、5〜20A/dm2 の範囲で変化させ、これにより合金のW含有量を変化させた。なお、銅製陰極板の片面にフロンマスクを塗布し、マスクのない片面にのみ合金を析出させた。また、銅製陰極板には前処理としてリン酸:水=2:1の溶液を用いて電解研磨処理を施した。また、電解析出中は、ホットスターラーを用いて電解浴を常時撹拌して以下に示す各実験中のそれぞれの浴温が一定になるようにし、同時にpHコントローラーを用いて電解析出中のpHを一定(約7.4〜7.5)に保持した。また、電解析出時間は、0.5時間とした。
Examples of the present invention will be described below.
1. Preparation of Ni-W alloy (1) When the composition of the electrolytic bath is A as described below The composition of the electrolytic bath is nickel sulfate (NiSO 4 ) with a concentration of 0.06 mol / L, and the concentration is 0.14-0. Sodium citrate (Na 3 C 6 H 5 O 7 -2H 2 O) varied in the range of 5 mol / L and sodium tungstate (Na 2 WO 4 -2H 2 O) at a concentration of 0.14 mol / L In the case of the composition A mainly composed of ammonium chloride (NH 4 Cl) at a concentration of 0.5 mol / L, a platinum anode plate having a size of 0.5 mm × 30 mm × 40 mm and 0.2 mm × 30 mm × Electrolysis was performed using a copper cathode plate having a size of 40 mm. Moreover, the electrolysis current density was changed in the range of 5 to 20 A / dm 2 , thereby changing the W content of the alloy. A CFC mask was applied to one side of the copper cathode plate, and the alloy was deposited only on one side without the mask. The copper cathode plate was subjected to an electropolishing treatment using a phosphoric acid: water = 2: 1 solution as a pretreatment. In addition, during electrolytic deposition, the electrolytic bath is constantly stirred using a hot stirrer so that the bath temperature during each experiment shown below is constant, and at the same time, the pH during electrolytic deposition using a pH controller is maintained. Was kept constant (about 7.4-7.5). The electrolytic deposition time was 0.5 hour.

電解析出後、銅製陰極板(以下、銅板ともいう)は、クロム酸−硫酸混合水溶液(クロム酸250g/Lと硫酸15cc/Lの混合液)で溶解除去することにより、Ni−W合金のみを銅板上に残留させた。   After electrolytic deposition, the copper cathode plate (hereinafter also referred to as copper plate) is dissolved and removed with a chromic acid-sulfuric acid mixed aqueous solution (mixed liquid of chromic acid 250 g / L and sulfuric acid 15 cc / L), so that only the Ni-W alloy is obtained. Was left on the copper plate.

以下に、実験結果について順次説明する。
(a)電解浴組成がAの場合における浴温と合金の析出速度
電解浴の浴温を20〜90℃の範囲で変化させたときの浴温(℃)と電解析出速度(mg/cm2hr)との関係を図1に示す。このときの電解電流密度は5A/dm2 であった。図1において、符号「△」「●」「○」はそれぞれ、クエン酸ナトリウムの濃度が0.50モル/L、0.25モル/L、0.14モル/Lを示す。電解析出速度は、電解析出前後の銅板の重量差より銅板1cm2 上に析出した1時間当たりの重量(mg)を算出した。
Hereinafter, the experimental results will be sequentially described.
(A) Bath temperature and alloy deposition rate when the electrolytic bath composition is A Bath temperature (° C.) and electrodeposition rate (mg / cm) when the bath temperature of the electrolytic bath is changed in the range of 20 to 90 ° C. 2 hr) is shown in FIG. The electrolytic current density at this time was 5 A / dm 2 . In FIG. 1, “Δ”, “●”, and “◯” indicate sodium citrate concentrations of 0.50 mol / L, 0.25 mol / L, and 0.14 mol / L, respectively. For the rate of electrolytic deposition, the weight (mg) per hour deposited on 1 cm 2 of the copper plate was calculated from the difference in weight of the copper plate before and after electrolytic deposition.

各符号において、記号tで指したものは、完全密着曲げ後も破断しない「高靱性」のものであることを示す。靱性を評価するための曲げ試験は、図2に示すように、透明な石英製平板1、1の間に、厚さdの試験片(Ni−W系合金を電解析出させた銅製陰極板)2を折り曲げるようにして挟み、平板1、1を密着させるように互いに接近させるようにして行い、試験片2が破断したときの平板1、1間の間隔Lをマイクロメーターにより測定し、湾曲した試験片2の中心の歪み量をゼロとすると、湾曲した試験片の表面の歪みεは、ε=d/(L−d)となるので(以下「εの式」という)、このεの値により靱性を評価した。「完全密着曲げ後も破断しない」とは、上側の平板1に当接する試験片と下側の平板1に当接する試験片が破断せずに完全に密着した状態にあることをいい、このとき、L=2dで、ε=1.0となる。   In each reference numeral, what is indicated by the symbol t indicates “high toughness” that does not break even after complete adhesion bending. As shown in FIG. 2, the bending test for evaluating the toughness is performed as follows: a test piece having a thickness d (a copper cathode plate obtained by electrolytically depositing a Ni—W alloy) between transparent quartz flat plates 1, 1. ) 2 is bent and sandwiched so that the flat plates 1 and 1 are brought into close contact with each other, the distance L between the flat plates 1 and 1 when the test piece 2 is broken is measured with a micrometer, and curved. If the strain amount at the center of the test piece 2 is zero, the surface strain ε of the curved test piece is ε = d / (L−d) (hereinafter referred to as “expression of ε”). The toughness was evaluated by the value. “No breakage even after complete contact bending” means that the test piece that contacts the upper flat plate 1 and the test piece that contacts the lower flat plate 1 are in complete contact with each other without breaking. , L = 2d, and ε = 1.0.

すなわち、Ni−W系合金においては、クエン酸ナトリウムの濃度が0.5モル/Lのときは浴温が75℃、クエン酸ナトリウムの濃度が0.25モル/Lのときは浴温が60℃、クエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lのときは浴温が40℃と50℃の条件でそれぞれ電解析出させることによって、極めて靱性に優れたNi−W系合金を得ることができる。   That is, in the Ni-W alloy, the bath temperature is 75 ° C. when the sodium citrate concentration is 0.5 mol / L, and the bath temperature is 60 when the sodium citrate concentration is 0.25 mol / L. When the concentration of sodium citrate is 0.14 mol / L, the Ni-W alloy having extremely excellent toughness can be obtained by electrolytic deposition at bath temperatures of 40 ° C and 50 ° C, respectively. it can.

図1に明らかなように、クエン酸ナトリウムの濃度が増えると、高靱性を示す点(記号tで指したもの)は、より高温の浴温側に移行している。
(b)電解浴組成がAの場合における浴温と結晶粒径
図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lの場合の浴温(℃)とNi−W系合金の平均結晶粒径(×10-9m)との関係を図3に示し、図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.25モル/Lの場合の浴温(℃)とNi−W系合金の平均結晶粒径(×10-9m)との関係を図4に示す。図3において、高靱性を示すもの(記号tで指したもの)は、結晶粒径が約5.15×10-9mおよび約7.0×10-9mであり、図4において、高靱性を示すもの(記号tで指したもの)は、結晶粒径が約6.1×10-9mであり、いずれも微細な結晶である。なお、結晶粒径は、下記に説明する方法により求めた。
(c)電解浴組成がAの場合における浴温とW含有量
図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lの場合の浴温(℃)とNiーW系合金中のW含有量(原子%)との関係を図5に示し、図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.25モル/Lの場合の浴温(℃)とNi−W系合金中のW含有量(原子%)との関係を図6に示す。図5と図6から、高靱性を示すもの(記号tで指したもの)のNi−W系合金のW含有量は、約10〜12原子%である。なお、W含有量は、角度分散型EPMA(X線マイクロアナライザ)分析装置(日本電子データム株式会社製JXA−8900R)を用い、ZAF補正による定量分析法により求めた。
(d)電解浴組成がAの場合におけるX線回折パターン
理学電気社製のX線回折測定装置(RINT−1500)により、Ni−W系合金の構造の同定および結晶粒径の算出を行った。測定条件は、40kV−200mAとし、ターゲットにCu対陰極(Cu−Kα線)を使用した。また、結晶粒径(cdia)は、回折ピークの半価幅より、以下に示すシェーラーの式を用いて求めた。
As apparent from FIG. 1, when the concentration of sodium citrate is increased, the point showing high toughness (pointed by the symbol t) is shifted to a higher bath temperature side.
(B) Bath temperature and crystal grain size when the electrolytic bath composition is A The bath temperature (° C.) and the average crystal of the Ni—W alloy when the sodium citrate concentration shown in FIG. 1 is 0.14 mol / L FIG. 3 shows the relationship with the particle size (× 10 −9 m), and the bath temperature (° C.) and the average of the Ni—W alloy when the sodium citrate concentration shown in FIG. 1 is 0.25 mol / L. FIG. 4 shows the relationship with the crystal grain size (× 10 −9 m). In FIG. 3, those exhibiting high toughness (pointed by the symbol t) have crystal grain sizes of about 5.15 × 10 −9 m and about 7.0 × 10 −9 m. Those exhibiting toughness (pointed by the symbol t) have a crystal grain size of about 6.1 × 10 −9 m and are all fine crystals. The crystal grain size was determined by the method described below.
(C) Bath temperature and W content when the electrolytic bath composition is A The bath temperature (° C.) when the sodium citrate concentration shown in FIG. 1 is 0.14 mol / L and the W in the Ni-W alloy. FIG. 5 shows the relationship with the content (atomic%), and the bath temperature (° C.) and the W content in the Ni—W alloy when the sodium citrate concentration shown in FIG. 1 is 0.25 mol / L. The relationship with (atomic%) is shown in FIG. 5 and 6, the W content of the Ni—W-based alloy exhibiting high toughness (pointed by the symbol t) is about 10 to 12 atomic%. In addition, W content was calculated | required by the quantitative analysis method by ZAF correction | amendment using the angle dispersion | distribution type EPMA (X-ray microanalyzer) analyzer (JXA-8900R by the JEOL datum company).
(D) X-ray diffraction pattern when the electrolytic bath composition is A The structure of the Ni-W alloy was calculated and the crystal grain size was calculated using an X-ray diffraction measurement device (RINT-1500) manufactured by Rigaku Denki. . Measurement conditions were 40 kV-200 mA, and a Cu counter cathode (Cu-Kα ray) was used as a target. The crystal grain size (c dia ) was determined from the half width of the diffraction peak using the Scherrer equation shown below.

dia =0.9λ/(Bcosθ) なお、λは波長(nm)、Bは半価幅(ラジアン)、θは回折角(度)である。 c dia = 0.9λ / (B cos θ) where λ is the wavelength (nm), B is the half width (radian), and θ is the diffraction angle (degrees).

図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lの場合のNi−W系合金のX線回折パターンを図7に示し、図1に示すクエン酸ナトリウムの濃度が0.25モル/Lの場合のNi−W合金のX線回折パターンを図8に示す。図7において、線a、b、c、dの「浴温、合金中のW含有量、合金の平均結晶粒径」は、それぞれ「40℃、10.6原子%、10.6nm(ナノメーター)」、「50℃、12.3原子%、5.2nm」、「60℃、15.1原子%、3.3nm」、「70℃、12.8原子%、5.4nm」である。同様に、図8において、線e、f、g、hの「浴温、合金中のW含有量、合金の平均結晶粒径」は、それぞれ「40℃、7.2原子%、9.9nm」、「50℃、9.1原子%、8.0nm」、「60℃、11.7原子%、6.3nm」、「70℃、9.4原子%、13.2nm」である。   FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern of the Ni—W alloy in the case where the concentration of sodium citrate shown in FIG. 1 is 0.14 mol / L, and the concentration of sodium citrate shown in FIG. An X-ray diffraction pattern of the Ni—W alloy in the case of L is shown in FIG. In FIG. 7, “bath temperature, W content in alloy, average grain size of alloy” of lines a, b, c, and d are “40 ° C., 10.6 atomic%, 10.6 nm (nanometer), respectively. ”,“ 50 ° C., 12.3 atomic%, 5.2 nm ”,“ 60 ° C., 15.1 atomic%, 3.3 nm ”,“ 70 ° C., 12.8 atomic%, 5.4 nm ”. Similarly, in FIG. 8, “bath temperature, W content in alloy, average grain size of alloy” of lines e, f, g, h are “40 ° C., 7.2 atomic%, 9.9 nm”, respectively. ”,“ 50 ° C., 9.1 atomic%, 8.0 nm ”,“ 60 ° C., 11.7 atomic%, 6.3 nm ”,“ 70 ° C., 9.4 atomic%, 13.2 nm ”.

図7より、W含有量が約12原子%以上で、幅広いX線回折ピークを有するアモルファス構造を示すことが分かる。図7および図8から、W含有量が約15原子%以下では、平均結晶粒径が15×10-9m以下のナノ結晶構造を示すことが分かる。
(2)電解浴の組成が下記のBの場合
電解浴の組成が、濃度を0.06〜0.12モル/Lの範囲で変化させた硫酸ニッケルアンモニウム((NH42Ni(SO42−6H2O)と、 濃度を0.10〜0.16モル/Lの範囲で変化させたクエン酸ナトリウム(Na365 7−2H2 O)と、濃度を0.08〜0.14モル/Lの範囲で変化させたタングステン酸ナトリウム(Na2WO4−2H2O )と、濃度0.25モル/Lの硫化アンモニウム((NH42SO4)と、 濃度0.15モル/Lの臭化ナトリウム(NaBr)を主成分とする組成Bの場合において、0.1mm×30mm×40mmの大きさの白金製陽極板と同じ大きさの銅製陰極板を用いて電解を行った。また、電解電流密度は、5A/dm2 とした。他の条件は、電解浴組成がAの場合と同じである。
FIG. 7 shows that an amorphous structure having a wide X-ray diffraction peak with a W content of about 12 atomic% or more is shown. 7 and 8, it can be seen that when the W content is about 15 atomic% or less, a nanocrystal structure having an average crystal grain size of 15 × 10 −9 m or less is shown.
(2) When the composition of the electrolytic bath is the following B: Nickel ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 Ni (SO 4 ) in which the concentration of the electrolytic bath was changed in the range of 0.06 to 0.12 mol / L. ) and 2 -6H 2 O), and sodium citrate with varying concentrations in the range of 0.10-0.16 mol / L (Na 3 C 6 H 5 O 7 -2H 2 O), a concentration of 0. Sodium tungstate (Na 2 WO 4 -2H 2 O) changed in a range of 08 to 0.14 mol / L, ammonium sulfide ((NH 4 ) 2 SO 4 ) having a concentration of 0.25 mol / L, In the case of the composition B mainly composed of sodium bromide (NaBr) having a concentration of 0.15 mol / L, a copper cathode plate having the same size as a platinum anode plate having a size of 0.1 mm × 30 mm × 40 mm is used. Electrolysis was performed. Also, the electrolytic current density was 5A / dm 2. Other conditions are the same as when the electrolytic bath composition is A.

以下に、実験結果について順次説明する。
(a)電解浴組成がBの場合における浴温と合金の析出速度
電解浴の浴温を10〜80℃の範囲で変化させたときの浴温(℃)と電解析出速度(mg/cm2hr)との関係を図9、図10に示す。このときのクエン酸ナトリウムの濃度は0.14モル/Lであった。電解析出速度は、電解析出前後の銅板の重量差より銅板1cm2 上に析出した1時間当たりの重量(mg)を算出した。 図9において、符号「○」「●」は、それぞれ、「濃度0.06モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.14モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示し、図10において、符号「△」「▲」は、それぞれ、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液)」、「濃度0.12モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.08モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示す。
Hereinafter, the experimental results will be sequentially described.
(A) Bath temperature and alloy deposition rate when electrolytic bath composition is B Bath temperature (° C.) and electrodeposition rate (mg / cm) when bath temperature of electrolytic bath is changed in the range of 10 to 80 ° C. 2 hr) is shown in FIGS. At this time, the concentration of sodium citrate was 0.14 mol / L. For the rate of electrolytic deposition, the weight (mg) per hour deposited on 1 cm 2 of the copper plate was calculated from the difference in weight of the copper plate before and after electrolytic deposition. In FIG. 9, the symbols “◯” and “●” indicate “a liquid having a composition of nickel ammonium sulfate having a concentration of 0.06 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.14 mol / L” and “concentration of 0. FIG. 10 shows a “liquid having a composition of 08 mol / L nickel ammonium sulfate and a sodium tungstate having a concentration of 0.12 mol / L”. In FIG. / Liquid having a composition of nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate at a concentration of 0.10 mol) ”,“ a nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.12 mol / L and sodium tungstate at a concentration of 0.08 mol / L "Liquid having the composition".

図9、図10に明らかなように、浴温が高くなればなるほど合金の析出速度は上昇し、しかも、Niイオンの含有量が増えるほど(全金属イオンに対するNiイオンの比率が増えるほど)析出速度は上昇するが、浴温が20℃でNiイオンが0.06モル/L(全金属イオンに対するNiイオンの比率が30%)においても、十分に実用に供しうる析出速度を示している。
(b)電解浴組成がBの場合におけるクエン酸ナトリウムの濃度と合金の析出速度
電解浴の浴温が30℃または40℃において、クエン酸ナトリウムの濃度を0.10〜0.16モル/Lの範囲で変化させたときのクエン酸ナトリウムの濃度(モル/L)と電解析出速度(mg/cm2hr)との関係を図11に示す。電解析出速度は、同上方法により算出した。
As apparent from FIGS. 9 and 10, the higher the bath temperature, the higher the precipitation rate of the alloy, and the more the Ni ion content increases (the more the ratio of Ni ions to all metal ions), the more the precipitation occurs. Although the rate is increased, even when the bath temperature is 20 ° C. and the Ni ions are 0.06 mol / L (the ratio of Ni ions to all metal ions is 30%), the deposition rate is sufficiently practical.
(B) Concentration of sodium citrate and alloy deposition rate when electrolytic bath composition is B When the bath temperature of the electrolytic bath is 30 ° C. or 40 ° C., the concentration of sodium citrate is 0.10 to 0.16 mol / L. FIG. 11 shows the relationship between the concentration of sodium citrate (mol / L) and the rate of electrodeposition (mg / cm 2 hr) when changed in the range of. The electrolytic deposition rate was calculated by the method described above.

図11において、符号「○」「●」は、それぞれ、浴温が30℃において、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示し、符号「△」「▲」は、それぞれ、浴温が40℃において、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示す。   In FIG. 11, symbols “◯” and “●” each have a composition of “ammonium nickel sulfate having a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.10 mol / L at a bath temperature of 30 ° C. Liquid "and" liquid having a composition of nickel ammonium sulfate having a concentration of 0.08 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.12 mol / L ". The symbols" △ "and" ▲ " At 40 ° C., “a liquid having a composition of nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate at a concentration of 0.10 mol / L”, “a nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.08 mol / L and a concentration of 0 "Liquid having a composition of 12 mol / L sodium tungstate".

図11に明らかなように、クエン酸ナトリウムの濃度が0.12モル/Lにおいて電解析出速度は最も高くなっている。これは、金属イオン量に対して錯化剤の量が最適であることによると考えられる。
(c)電解浴組成がBの場合におけるX線回折パターン
同上X線回折測定装置(RINT−1500)により、Ni−W系合金の構造の同定および結晶粒径の算出を行った。
As is apparent from FIG. 11, the rate of electrodeposition is highest when the concentration of sodium citrate is 0.12 mol / L. This is considered to be because the amount of the complexing agent is optimal with respect to the amount of metal ions.
(C) X-ray diffraction pattern when the electrolytic bath composition is B The structure of the Ni-W alloy was calculated and the crystal grain size was calculated using the same X-ray diffraction measurement apparatus (RINT-1500) as above.

図9に示す硫酸ニッケルアンモニウムの濃度が0.08モル/Lである液のNi−W系合金のX線回折パターンを図12に示し、「図9、図10において、電解浴温度が30℃の場合における硫酸ニッケルアンモニウムの濃度が0.08モル/Lの液と0.10モル/Lの液と0.12モル/Lの液のNi−W系合金のX線回折パターン」を図13に示す。   FIG. 12 shows an X-ray diffraction pattern of a liquid Ni—W alloy having a concentration of nickel ammonium sulfate shown in FIG. 9 of 0.08 mol / L. In FIG. 9 and FIG. 13 ”shows the X-ray diffraction pattern of the Ni—W-based alloy having a nickel ammonium sulfate concentration of 0.08 mol / L, 0.10 mol / L, and 0.12 mol / L. Shown in

図12において、線i、j、k、m、n、pの「浴温、合金中のW含有量、合金の平均結晶粒径」は、それぞれ「30℃、10.7原子%、10.5nm(ナノメーター)」、「40℃、13.7原子%、9.3nm」、「50℃、13.7原子%、9.3nm」「60℃、15.4原子%、10.1nm」、「70℃、15.9原子%、16.7nm」、「80℃、11.9原子%、25.5nm」である。図13において、線q、r、sの「Niイオン濃度、合金中のW含有量、合金の平均結晶粒径」は、それぞれ「0.08モル/L、10.7原子%、10.5nm」「0.10モル/L、12.2原子%、10.9nm」「0.12モル/L、3.3原子%、13.4nm」である。   In FIG. 12, “bath temperature, W content in alloy, average grain size of alloy” of lines i, j, k, m, n, and p are “30 ° C., 10.7 atomic%, 10. “5 nm (nanometer)”, “40 ° C., 13.7 atomic%, 9.3 nm”, “50 ° C., 13.7 atomic%, 9.3 nm” “60 ° C., 15.4 atomic%, 10.1 nm” , “70 ° C., 15.9 atomic%, 16.7 nm”, “80 ° C., 11.9 atomic%, 25.5 nm”. In FIG. 13, “Ni ion concentration, W content in alloy, and average crystal grain size of alloy” of lines q, r, and s are “0.08 mol / L, 10.7 atomic%, and 10.5 nm, respectively”. "0.10 mol / L, 12.2 atom%, 10.9 nm" "0.12 mol / L, 3.3 atom%, 13.4 nm".

図12および図13より、以下の点が分かる。すなわち、浴温が上昇するほど、また、Niイオン濃度が増加するほど、結晶粒径が増大し、W含有量はNi濃度が増加すると、大幅に低下することが分かる。
2.Ni−W系合金の機械的特性
イ 機械的特性
上記電解浴の組成Aにおいて、クエン酸ナトリウムの濃度が0.5モル/Lで、電解浴の浴温が60〜90℃(333〜363K)で、電解電流密度が20A/dm2 の条件で、1時間電解析出を行うことによってW含有量を変化させ、表1に示すような結果を得た。表1に明らかなように、浴温が75℃(348K)のものは、マイクロビッカース硬さHVが685と高く、しかも、破断歪み(εの式によるもの)が1.0、すなわち、完全密着曲げ後も破断しない「超高靱性」の特性を示している。また、浴温が80℃(353K)のものは、破断歪み(εの式によるもの)が0.416であり、良好な靱性を示している。
The following points can be understood from FIGS. That is, it can be seen that as the bath temperature increases and the Ni ion concentration increases, the crystal grain size increases, and the W content significantly decreases as the Ni concentration increases.
2. Mechanical properties of Ni-W alloy A Mechanical properties In composition A of the above electrolytic bath, the concentration of sodium citrate is 0.5 mol / L, and the bath temperature of the electrolytic bath is 60 to 90 ° C. (333 to 363 K). Thus, the W content was changed by performing electrolytic deposition for 1 hour under the condition of an electrolytic current density of 20 A / dm 2 , and the results shown in Table 1 were obtained. As is apparent from Table 1, when the bath temperature is 75 ° C. (348 K), the micro Vickers hardness HV is as high as 685, and the breaking strain (according to the equation of ε) is 1.0, that is, complete adhesion It shows the property of “ultra high toughness” that does not break even after bending. Further, a bath temperature of 80 ° C. (353 K) has a fracture strain (according to the equation of ε) of 0.416, indicating good toughness.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

また、上記電解浴の組成Aにおいて、クエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lで、電解浴の浴温が30〜80℃(303〜353K)で、電解電流密度が5A/dm2 の条件で、1時間電解析出を行うことによってW含有量を変化させ、表2に示すような結果を得た。表2に明らかなように、浴温が40℃(313K)と50℃(323K)のものは、マイクロビッカース硬さHVが696〜702と高く、しかも、破断歪み(εの式によるもの)が1.0、すなわち、完全密着曲げ後も破断しない「超高靱性」の特性を示している。 In the electrolytic bath composition A, the concentration of sodium citrate is 0.14 mol / L, the bath temperature of the electrolytic bath is 30 to 80 ° C. (303 to 353 K), and the electrolytic current density is 5 A / dm 2 . Under the conditions, the W content was changed by performing electrolytic deposition for 1 hour, and the results shown in Table 2 were obtained. As is apparent from Table 2, those having bath temperatures of 40 ° C. (313 K) and 50 ° C. (323 K) have a high micro Vickers hardness HV of 696 to 702, and the fracture strain (according to the equation of ε). 1.0, that is, the characteristic of “ultra high toughness” that does not break even after complete adhesion bending.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

ロ 熱処理(合金形成後のベーキング)による強度上昇
上記電解浴の組成Aにおいて、クエン酸ナトリウムの濃度が0.5モル/Lで、電解浴の浴温が75℃で、電解電流密度が10A/dm2または5A/dm2で、1〜4時間電解析出を行うことによってNi−W合金層の厚さを変化させ、一部のものは、Ni−W合金形成後にAr雰囲気で75℃(348K)で2時間加熱(ベーキング)した後、炉冷することによって、電解析出に伴って生成した水素を放出して強度向上を図り、表3に示すような結果を得た。表3に明らかなように、加熱前のNi−W合金の引張り強度はすでに438〜583MPaと高強度を示しているが、この合金を75℃(348K)で2時間加熱することによって、745〜1047MPaの超高強度化を達成することができた。
(B) Increase in strength due to heat treatment (baking after alloy formation) In composition A of the above electrolytic bath, the concentration of sodium citrate is 0.5 mol / L, the bath temperature of the electrolytic bath is 75 ° C., and the electrolysis current density is 10 A / The thickness of the Ni—W alloy layer is changed by performing electrolytic deposition at dm 2 or 5 A / dm 2 for 1 to 4 hours. After heating (baking) at 348 K) for 2 hours and then cooling in the furnace, the hydrogen generated along with the electrolytic deposition was released to improve the strength, and the results shown in Table 3 were obtained. As is apparent from Table 3, the tensile strength of the Ni-W alloy before heating has already been as high as 438-583 MPa, but by heating this alloy at 75 ° C. (348 K) for 2 hours, An ultra-high strength of 1047 MPa could be achieved.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

ハ 熱処理(合金形成後のアニーリング)による強度上昇(マイクロビッカース硬さHV(荷重25g、保持時間15秒)の上昇)
上記電解浴の組成Aにおいて、クエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lで、電解浴の浴温が50℃で、電解電流密度が5A/dm2 の条件で電解析出を行うことによってNi−12.3原子%Wの合金を得た。このNi−W系合金を300℃(573K)〜600℃(873K)の範囲の温度で真空中で加熱した後、炉冷することによって、電解析出に伴う内部歪みを除去して結晶粒サイズを調整(15×10-9m程度で最大硬度を示す)し、一層の強度上昇を図った。その結果、表4に示すように、加熱温度が400〜600℃のものは、マイクロビッカース硬さHVとして、約850〜921の超高強度化を達成することができたが、加熱温度が600℃を超えると、マイクロビッカース硬さHVは低下したので、結晶粒の粗大化が進行すると推定できる。すなわち、Ni−W系合金を電解析出後に約400〜600℃に加熱(アニーリング)することにより、結晶粒が粗大化することなく超高強度合金を得ることができる。
C Increase in strength due to heat treatment (annealing after alloy formation) (Increase in micro Vickers hardness HV (load 25 g, holding time 15 seconds))
In the electrolytic bath composition A, by performing electrolytic deposition under the conditions of a sodium citrate concentration of 0.14 mol / L, an electrolytic bath temperature of 50 ° C., and an electrolytic current density of 5 A / dm 2 . An alloy of Ni-12.3 atomic% W was obtained. This Ni—W alloy is heated in vacuum at a temperature in the range of 300 ° C. (573 K) to 600 ° C. (873 K), and then cooled in a furnace to remove internal strain associated with electrolytic deposition, thereby reducing the grain size. (Maximum hardness is shown at about 15 × 10 −9 m) to further increase the strength. As a result, as shown in Table 4, when the heating temperature was 400 to 600 ° C., an ultrahigh strength of about 850 to 921 was achieved as the micro Vickers hardness HV, but the heating temperature was 600 If it exceeds ℃, since the micro Vickers hardness HV has decreased, it can be estimated that the coarsening of crystal grains proceeds. That is, by heating (annealing) a Ni—W alloy to about 400 to 600 ° C. after electrolytic deposition, an ultrahigh strength alloy can be obtained without coarsening of crystal grains.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

ニ 破断歪みに及ぼすNiイオン濃度と浴温の影響
上記電解浴の組成Bにおいて、クエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lにおいて、破断歪みに及ぼすNiイオン濃度と浴温の影響を図14、図15に示す。図14において、符号「○」「●」は、それぞれ、「濃度0.06モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.14モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示し、図15において、符号「△」「▲」は、それぞれ、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.12モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.08モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示す。
Effect of Ni ion concentration and bath temperature on fracture strain When the concentration of sodium citrate is 0.14 mol / L in the composition B of the electrolytic bath, the effect of Ni ion concentration and bath temperature on the fracture strain is shown in FIG. As shown in FIG. In FIG. 14, the symbols “◯” and “●” respectively indicate “a liquid having a composition of nickel ammonium sulfate having a concentration of 0.06 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.14 mol / L”, “concentration of 0.3. FIG. 15 shows a liquid having a composition of 08 mol / L nickel ammonium sulfate and 0.12 mol / L sodium tungstate. / Liquid having a composition of nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate at a concentration of 0.10 mol / L ”,“ a solution of nickel ammonium sulfate at a concentration of 0.12 mol / L and sodium tungstate at a concentration of 0.08 mol / L “Liquid having composition”.

図14に示すように、硫酸ニッケルアンモニウムの濃度が0.08モル/Lで、タングステン酸ナトリウムの濃度が0.12モル/Lである組成(符号●)の液において、破断歪み値が向上する傾向にあり(すなわち、靱性が改善され)、浴温が30℃でも破断歪み(εの式によるもの)が1.0を示す合金が得られる。しかし、電解析出効率の低下による水素等の共析という理由により、浴温が上昇すると、破断歪み値が減少する(靱性が低下する)。
ホ 破断歪みに及ぼすクエン酸ナトリウムの濃度の影響
上記電解浴の組成Bにおいて、電解浴の浴温が30℃または40℃において、クエン酸ナトリウムの濃度を0.10〜0.16モル/Lの範囲で変化させたときのクエン酸ナトリウムの濃度(モル/L)と破断歪みとの関係を図16に示す。このときの電解電流密度は、5A/dm2 である。図16において、符号「○」「●」は、それぞれ、浴温が30℃において、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液)」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示し、符号「△」「▲」は、それぞれ、浴温が40℃において、「濃度0.10モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.10モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」、「濃度0.08モル/Lの硫酸ニッケルアンモニウムと濃度0.12モル/Lのタングステン酸ナトリウムの組成を有する液」を示す。
As shown in FIG. 14, the fracture strain value is improved in a liquid having a composition (symbol ●) in which the concentration of nickel ammonium sulfate is 0.08 mol / L and the concentration of sodium tungstate is 0.12 mol / L. An alloy is obtained that has a tendency (i.e. improved toughness) and has a fracture strain (according to the ε equation) of 1.0 even at a bath temperature of 30 ° C. However, the fracture strain value decreases (toughness decreases) when the bath temperature increases due to the eutectoid of hydrogen or the like due to a decrease in electrolytic deposition efficiency.
E. Effect of sodium citrate concentration on fracture strain In the above electrolytic bath composition B, when the bath temperature of the electrolytic bath is 30 ° C. or 40 ° C., the concentration of sodium citrate is 0.10 to 0.16 mol / L. FIG. 16 shows the relationship between the concentration (mol / L) of sodium citrate and the strain at break when changing within the range. The electrolytic current density at this time is 5 A / dm 2 . In FIG. 16, symbols “◯” and “●” each have a composition of “ammonium nickel sulfate having a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.10 mol / L at a bath temperature of 30 ° C. Liquid ”),“ liquid having a composition of nickel ammonium sulfate having a concentration of 0.08 mol / L and sodium tungstate having a concentration of 0.12 mol / L ”, and the symbols“ Δ ”and“ ▲ ”indicate the bath temperature. At 40 ° C., “a liquid having a composition of nickel ammonium sulfate with a concentration of 0.10 mol / L and sodium tungstate with a concentration of 0.10 mol / L”, “a nickel ammonium sulfate with a concentration of 0.08 mol / L and a concentration "Liquid having a composition of 0.12 mol / L sodium tungstate".

図16から明らかなように、クエン酸ナトリウムの濃度が0.14モル/Lのとき(クエン酸イオンの濃度をタングステンイオンの濃度より多くすると)、破断歪み値が向上する傾向にあり(すなわち、靱性が改善され)、浴温が30℃でも破断歪み(εの式によるもの)が1.0を示す合金が得られる。しかし、合金の電解析出効率の低下と水素等の共析という理由により、クエン酸イオンの濃度が高すぎると靱性が低下することがある。
3.Ni−W系合金の物理的特性(水素含有量および酸素含有量と靱性)
a.電流密度が5A/dm2 の場合
基本的に上記電解浴の組成Aとし、他のメッキ条件は、表5の上段に示すとおりの条件で電解析出を行った結果、そのNi−W系合金の物理的特性として、表5の下段に示すような結果を得た。表5に示すように、試料No.2〜4によれば、破断歪み(εの式によるもの)が0.1以上であって良好な靱性を具備し、特に、破断歪み(εの式によるもの)が1.0である超高靱性の試料No.3の水素原子含有量は、0.12原子%であり、酸素原子含有量は、0.18原子%であり、破断歪みがゼロである(曲げることが全くできない)試料No.5や試料No.6の水素原子含有量や酸素原子含有量に比べて遙かに少ない。なお、水素原子含有量及び酸素原子含有量は、ともに不活性ガス融解法により測定した。
As is apparent from FIG. 16, when the concentration of sodium citrate is 0.14 mol / L (when the concentration of citrate ions is higher than the concentration of tungsten ions), the fracture strain value tends to improve (that is, Toughness is improved), and an alloy having a fracture strain (according to the equation of ε) of 1.0 even at a bath temperature of 30 ° C. is obtained. However, the toughness may decrease if the concentration of citrate ions is too high due to the decrease in the electrolytic deposition efficiency of the alloy and the eutectoid of hydrogen or the like.
3. Physical properties of Ni-W alloys (hydrogen content and oxygen content and toughness)
a. In the case where the current density is 5 A / dm 2 Basically, the composition A of the electrolytic bath is used, and the other plating conditions are the results of electrolytic deposition under the conditions shown in the upper part of Table 5. As a result, the Ni—W alloy As the physical characteristics, the results shown in the lower part of Table 5 were obtained. As shown in Table 5, sample no. 2 to 4, the strain at break (according to the equation of ε) is 0.1 or more and has good toughness. Sample No. of toughness 3 has a hydrogen atom content of 0.12 atomic%, an oxygen atom content of 0.18 atomic%, and zero strain at break (cannot be bent at all). 5 and sample no. It is much less than the hydrogen atom content and oxygen atom content of 6. Both the hydrogen atom content and the oxygen atom content were measured by an inert gas melting method.

なお、表5の試料No.2及び試料No.4に、真空中75℃で2時間のベーキング(脱水素ガス処理)を施すことにより、破断歪み(εの式によるもの)が1.0まで大きく向上した。   In addition, sample No. 2 and Sample No. 4 was subjected to baking (dehydrogenation gas treatment) at 75 ° C. for 2 hours in a vacuum, so that the fracture strain (according to the equation of ε) was greatly improved to 1.0.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

b.電流密度が10A/dm2 の場合
基本的に上記電解浴の組成Aとし、他のメッキ条件は、表6の上段に示すとおりの条件で電解析出を行った結果、そのNi−W系合金の物理的特性として、表6の下段に示すような結果を得た。表5と表6を比較すると、浴温が同じ50℃である試料No.3と試料No.7を比較すると、電流密度が高くなると、合金中の水素原子含有量もやや増えるが、試料No.7の破断歪み(εの式によるもの)は1.0であって、超高靱性を示している。表6に示すように、浴温が75℃の試料No.8の破断歪み(εの式によるもの)も1.0であって、試料No.7と同様の超高靱性を示しているが、特筆すべきは、酸素原子含有量の差である。すなわち、試料No.8の水素原子含有量は0.20原子%であって、試料No.7と同じであるが、試料No.8の酸素原子含有量は、0.03原子%と極めて少ない。このように、Ni−W系合金においては、電解電流密度が増加しても、クエン酸濃度を増加し、浴温を高くすれば、水素原子含有量および酸素原子含有量がともに少ない、超高靱性の合金を得ることが可能であることを示唆している。また、合金中の酸素濃度をさらに低下させる方法として、電解浴中の溶存酸素濃度を極めて低く保持することも有効である。
b. When the current density is 10 A / dm 2 Basically, the composition A of the electrolytic bath is used, and the other plating conditions are the results of electrolytic deposition under the conditions shown in the upper part of Table 6. As a result, the Ni—W alloy As the physical characteristics, the results shown in the lower part of Table 6 were obtained. When Table 5 and Table 6 are compared, Sample No. with the same bath temperature of 50 ° C. is used. 3 and sample no. When the current density is increased, the hydrogen atom content in the alloy is slightly increased. 7 has a breaking strain (according to the equation of ε) of 1.0, which indicates ultra high toughness. As shown in Table 6, Sample No. with a bath temperature of 75 ° C was used. 8 has a breaking strain (according to the equation of ε) of 1.0, and sample No. Although the ultra-high toughness similar to 7 is shown, the difference in oxygen atom content is notable. That is, sample no. No. 8 had a hydrogen atom content of 0.20 atomic%. 7 but same as sample no. The oxygen atom content of 8 is extremely small at 0.03 atomic%. Thus, in the Ni-W alloy, even if the electrolysis current density is increased, if the citric acid concentration is increased and the bath temperature is increased, both the hydrogen atom content and the oxygen atom content are small. It suggests that it is possible to obtain tough alloys. It is also effective to keep the dissolved oxygen concentration in the electrolytic bath very low as a method for further reducing the oxygen concentration in the alloy.

Figure 2006200041
Figure 2006200041

試料No.8の酸素原子含有量は非常に少なく、極めて優れた靱性を備えているが、この試料No.8の電解析出直後の引張り強度はすでに670MPaと非常に高い値を示していたが、同試料をAr雰囲気で75℃(348K)で24時間加熱(ベーキング)処理した後、炉冷することによって、電解析出に伴って生成した水素を放出して強度は向上し、2333MPaという極めて高い引張り強度を達成した。なお、表6の試料No.8は粒径が2〜3nmのナノ結晶組織で、粒界部分にアモルファス相を含む構造であったが、表5の試料No.2の粒径は約5nmであり、その試料No.2の電解析出直後の引張り強度は1100MPaと極めて高い値を示した。すなわち、一般的に粒径が小さくなるほど強度は向上するが、アモルファス相や約5nm以下の極めて微小な粒径になれば、逆にやや強度が低下することがある。
4.マイクロ構造体の作製
本発明に係る高強度合金を用いたマイクロ構造体の製造方法の一例を、図17に基づいて説明する。
(1)放射光の照射
フォトマスク1を通して、導電性基板2上に塗布した感光性樹脂3に放射光4を照射する(図17(a))。
(2)感光性樹脂の現像
フォトマスク1の中で「IMT」と表示された部分5は放射光を吸収する光吸収体からなり、フォトマスク1の光吸収体5を除く部分を透過した放射光により、その放射光に露光された部分の感光性樹脂3の分子鎖が切れ、特定の現像液に選択的に溶解するようになる。この現像処理により、導電性基板2上に感光性樹脂のマイクロ構造体6が形成される(図17(b))。
(3)電解析出法による金属堆積
感光性樹脂が溶解した部分に、本発明に係る高強度合金を上記電解析出法にしたがって電解析出させる(図17(c))。
(4)残りの感光性樹脂の剥離
残った感光性樹脂を溶剤で取り除くことにより、高強度合金のマイクロ構造体7が得られる(図17(d))。この方法によれば、機械加工法では成形が困難であるマイクロメータサイズの微小な金属構造体の成形が可能であり、フォトマスクの光吸収体の形状を変えることにより、任意の構造のマイクロ構造体の成形が可能である。
5.その他
本発明によれば、以上のようにして高靱性の高強度合金を得ることができるが、密着性の良好な電解析出合金を得るためには、次に説明する条件に留意することがさらに好ましい。
(1)電流密度
電解析出時間を短縮し、緻密な合金膜を得るためには、電流密度は一般に大きい方が好ましい。しかし、電流密度が大きくなると、水素の生成量が多くなり、水素脆化の原因となるので、電流密度が大きすぎるのは好ましくない。
(2)pH
強酸性浴あるいは強アルカリ性では、電解特性はpHにそれほど敏感ではないが、本発明による高強度合金は、弱アルカリ性浴を用いるのが好ましい。なお、金属イオンと錯体の構造はpHにより変化して、Ni(またはCo)とW(またはMo)の電解析出電位がほぼ同じになったときに、Ni−W系合金が析出し、FeとW(またはMo)の電解析出電位がほぼ同じになったときに、Fe−W系合金が析出する。
(3)添加剤
添加剤の目的は、電解析出膜の平滑化、光沢化、結晶微細化、均一電解析出性の改善、残留応力低減、ピット防止などである。本発明においては、ピット防止のために公知の界面活性剤を適量添加し、ピット防止以外の上記目的のために、サッカリンを適量添加するのが好ましい。
(4)前処理
密着性のよい平滑な電解析出膜を得るためには、被電解析出面を清浄にする前処理は重要であり、公知の前処理方法を採用することができる。
Sample No. Although the oxygen atom content of No. 8 is very low and it has extremely excellent toughness, this sample no. The tensile strength immediately after the electrolytic deposition of No. 8 had already shown a very high value of 670 MPa. The sample was heated (baked) at 75 ° C. (348 K) for 24 hours in an Ar atmosphere, and then cooled in the furnace. The hydrogen generated along with the electrolytic deposition was released to improve the strength, and an extremely high tensile strength of 2333 MPa was achieved. In addition, sample No. No. 8 is a nanocrystalline structure having a particle size of 2 to 3 nm, and has a structure including an amorphous phase at the grain boundary portion. 2 has a particle size of about 5 nm. The tensile strength immediately after electrolytic deposition of No. 2 was as extremely high as 1100 MPa. That is, the strength is generally improved as the particle size is reduced, but if the particle size is an amorphous phase or an extremely fine particle size of about 5 nm or less, the strength may be slightly reduced.
4). Production of Micro Structure An example of a method for producing a micro structure using the high-strength alloy according to the present invention will be described with reference to FIG.
(1) Irradiation of radiated light The radiated light 4 is irradiated to the photosensitive resin 3 coated on the conductive substrate 2 through the photomask 1 (FIG. 17A).
(2) Development of photosensitive resin The portion 5 labeled “IMT” in the photomask 1 is composed of a light absorber that absorbs radiation, and the radiation that has passed through the portion of the photomask 1 other than the light absorber 5 is transmitted. The molecular chain of the photosensitive resin 3 in the portion exposed to the radiated light is broken by the light, and is selectively dissolved in a specific developer. By this development processing, a photosensitive resin microstructure 6 is formed on the conductive substrate 2 (FIG. 17B).
(3) Metal deposition by electrolytic deposition The high-strength alloy according to the present invention is electrolytically deposited according to the electrolytic deposition method at the portion where the photosensitive resin is dissolved (FIG. 17 (c)).
(4) Peeling of remaining photosensitive resin By removing the remaining photosensitive resin with a solvent, a microstructure 7 of a high-strength alloy can be obtained (FIG. 17D). According to this method, it is possible to form a micrometer-sized fine metal structure, which is difficult to form by a machining method, and by changing the shape of the light absorber of the photomask, the microstructure of any structure The body can be molded.
5). Others According to the present invention, a high-toughness high-strength alloy can be obtained as described above. However, in order to obtain an electrodeposited alloy with good adhesion, attention should be paid to the conditions described below. Further preferred.
(1) Current density In order to shorten the electrolytic deposition time and obtain a dense alloy film, it is generally preferable that the current density is large. However, when the current density increases, the amount of hydrogen generated increases and causes hydrogen embrittlement. Therefore, it is not preferable that the current density is too large.
(2) pH
In strong acid baths or strong alkalis, the electrolytic properties are not very sensitive to pH, but the high strength alloys according to the invention preferably use weakly alkaline baths. The structure of the metal ion and the complex changes depending on the pH, and when the electrolytic deposition potentials of Ni (or Co) and W (or Mo) are almost the same, the Ni—W alloy is precipitated, and Fe When the electrolytic deposition potential of W and W (or Mo) becomes substantially the same, the Fe—W alloy is deposited.
(3) Additive The purpose of the additive is to smoothen, brighten, refine crystals, improve uniform electrolytic precipitation, reduce residual stress, prevent pits, etc. In the present invention, it is preferable to add an appropriate amount of a known surfactant for preventing pits and to add an appropriate amount of saccharin for the above purpose other than preventing pits.
(4) Pretreatment In order to obtain a smooth electrolytically deposited film with good adhesion, pretreatment for cleaning the electrolytically deposited surface is important, and a known pretreatment method can be employed.

Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する電解析出速度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrolytic deposition rate with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. 曲げ試験の方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of a bending test. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する結晶粒径の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the crystal grain diameter with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する結晶粒径の変化を示す別の図である。It is another figure which shows the change of the crystal grain size with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対するW含有量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of W content with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対するW含有量の変化を示す別の図である。It is another figure which shows the change of W content with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対するX線回折パターンの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the X-ray diffraction pattern with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対するX線回折パターンの変化を示す別の図である。It is another figure which shows the change of the X-ray diffraction pattern with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する電解析出速度の変化を示す別の図である。It is another figure which shows the change of the electrodeposition rate with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する電解析出速度の変化を示すさらに別の図である。It is another figure which shows the change of the electrolytic deposition rate with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金におけるクエン酸ナトリウムの濃度の変化に対する電解析出速度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrolytic deposition rate with respect to the change of the density | concentration of sodium citrate in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対するX線回折パターンの変化を示すさらに別の図である。It is another figure which shows the change of the X-ray diffraction pattern with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金におけるNi濃度の変化に対するX線回折パターンの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the X-ray-diffraction pattern with respect to the change of Ni density | concentration in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する破断歪みの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the fracture | rupture distortion with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金における電解浴温の変化に対する破断歪みの変化を示す別の図である。It is another figure which shows the change of the fracture | rupture distortion with respect to the change of the electrolytic bath temperature in a Ni-W type alloy. Ni−W系合金におけるクエン酸ナトリウムの濃度の変化に対する破断歪みの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the fracture | rupture distortion with respect to the change of the density | concentration of sodium citrate in a Ni-W type alloy. マイクロ構造体の製造方法のフローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow of the manufacturing method of a microstructure.

符号の説明Explanation of symbols

1…フォトマスク
2…導電性基板
3…感光性樹脂
4…放射光
5…光吸収体
6、7…マイクロ構造体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photomask 2 ... Conductive substrate 3 ... Photosensitive resin 4 ... Radiated light 5 ... Light absorber 6, 7 ... Micro structure

Claims (5)

NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/Lの範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得た高強度合金であって、アモルファス構造または平均結晶粒径が100nm以下のナノ結晶構造を有することを特徴とする高強度合金。   Composition in which the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L, and the content ratio of Ni ions or Co ions in the metal ions is in the range of 20 to 40%. A high-strength alloy obtained by electrolytic deposition using an electrolytic bath at a bath temperature of 40 to 80 ° C., and having an amorphous structure or a nanocrystalline structure with an average crystal grain size of 100 nm or less High strength alloy. WまたはMoを8〜30原子%含有し、水素原子含有量が1.00原子%以下で且つ酸素原子含有量が0.50原子%以下である組成を有し、残部がNiまたはCoよりなることを特徴とする高強度合金。   It has a composition containing 8 to 30 atomic% of W or Mo, a hydrogen atom content of 1.00 atomic% or less, and an oxygen atom content of 0.50 atomic% or less, with the balance being Ni or Co. A high-strength alloy characterized by NiイオンまたはCoイオンとWイオンまたはMoイオンの総和が0.1〜0.3モル/Lの範囲で、上記金属イオンにおけるNiイオンまたはCoイオンの含有比率が20〜40%の範囲にある組成の電解浴を用いて40〜80℃の浴温で電解析出させることにより得た請求項2記載の高強度合金。   Composition in which the sum of Ni ions or Co ions and W ions or Mo ions is in the range of 0.1 to 0.3 mol / L, and the content ratio of Ni ions or Co ions in the metal ions is in the range of 20 to 40%. The high-strength alloy according to claim 2, obtained by electrolytic deposition at a bath temperature of 40 to 80 ° C using an electrolytic bath. 請求項1、2または3記載の高強度合金によって被覆された金属材料。   A metal material coated with the high strength alloy according to claim 1, 2 or 3. 請求項1、2または3記載の高強度合金を用いたマイクロ構造体。   A microstructure using the high-strength alloy according to claim 1, 2 or 3.
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