JP2009263743A - 磁性材料への無電解めっきの前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性材料へ無電解めっきを施すにあたって、めっき膜の密着性向上のため行われるパラジウム表面活性化処理等の従来の前処理方法に比べて、成膜後に強固なめっき密着を得られる磁性材料への前処理方法を提供する。
【解決手段】ｐＨを９以上のアルカリ性に調整してなる、水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体を含む水溶液で、予め磁性材料を処理することを特徴とする磁性材料への無電解めっきの前処理方法。本方法は磁性材料がフェライトの場合に好適である。
【選択図】なし

Description

本発明は、磁性材料への無電解めっきの前処理方法に関する。

フェライトは、磁性材料の代表であり、酸化鉄を主成分とするセラミックの総称である。

磁性材料、例えばフェライトへの無電解めっきの場合、めっき膜の密着性が低いという問題がある。フェライトへのめっき膜の密着性を向上させるためには、特殊な前処理が必要で、乾式めっき方法、パラジウム表面活性化処理方法のいずれかが一般的に使用される。例えば、特許文献１では、湿式電解めっきに対する前処理として乾式めっきを行っている。また、特許文献２では、パラジウム表面活性化処理を行った後、無電解めっきを行っている。

乾式めっき方法を前処理とする無電解めっき方法は、スパッタ等で１０００〜３０００Å程度成膜した皮膜上に無電解めっきを実施する方法である。即ち、１０００〜３０００Å程度の膜を成膜する成膜工程と、形成された被膜表面を活性化する活性化処理工程と、無電解めっき工程の３工程で実施する方法である。

一方、パラジウム表面活性化処理方法は、密着向上を狙い、酸でエッチング後にパラジウムの触媒処理を実施し、このパラジウム触媒を起点にして無電解めっきを成膜する方法である。即ち、まず、磁性材料表面をエッチングするエッチング工程と、磁性材料表面に触媒であるパラジウムを付与する触媒付与工程と、付与された触媒を活性化する触媒活性化工程と、無電解めっき工程の４工程で実施する方法である。

また、特許文献３には、フェライトをハロゲン化パラジウム含有溶液で前処理した後、導電性金属塩、還元剤および水酸化ホウ素化合物を含むアルカリ性水溶液からなるめっき液と接触させてフェライト上に導電性金属膜を形成する導電性金属被膜つきフェライトの製造方法が開示されている。

特開昭６０−２４３８２号公報 特開２００５−１９４５４２号公報 特開昭６４−５７７９９号公報

いずれの方法も、工程が複雑かつ多段階であり、十分な成膜後のめっき密着を確保することが難しい。

また、特許文献３で、水酸化ホウ素化合物が用いられてはいるものの、前処理に水酸化ホウ素化合物が用いられているのではなく、めっき液の一成分として用いられているのみであり、実施例と比較例の対比からめっき液の一成分として水酸化ホウ素化合物を用いることの効果は記載されているものの、水酸化ホウ素化合物が果たす機能・メカニズムについては何も開示されていない。

上述のような状況に鑑み、本発明は、パラジウム表面活性化処理等の従来の前処理方法に比べて、成膜後に強固なめっき密着を得られる磁性材料への前処理方法を提供することにある。

即ち、本発明の磁性材料への無電解めっきの前処理方法は、水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体の水溶液で磁性材料を処理することを特徴とする。

本発明の無電解めっきの前処理方法によれば、磁性材料と直接めっき反応が起こるため、密着が良好となり、かつ、エッチングによる基板の強度低下がない。また、高価な貴金属系の触媒を使用しないため、めっき前処理の直材のコストダウン可能であるという特徴を有する。また、本発明によれば、水素化ホウ素系化合物またはその誘導体の水溶液への浸漬工程と、無電解めっき工程の２工程で無電解めっきを行うことができるので、工数の低減が可能となる。

本発明においては、無電解めっきの前処理として、水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体の水溶液で磁性材料を処理する。

水素化ホウ素系化合物としては、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素リチウムなどを挙げることができ、水素化ホウ素系化合物の誘導体としては、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボランなどのアルキルアミンボランを挙げることができる。水素化ホウ素系化合物やその誘導体としては単独の化合物であってもよく複数の化合物の混合物であってもよい。

無電解めっきの対象となる磁性材料としては、フェライトが好ましく用いられ、磁性材料として、フェライトを用いた場合に本発明の前処理方法が好適となる。

本発明における磁性材料への前処理の実施方法は、濃度と温度を設定した前記水溶液への浸漬である。この水溶液は上述の水素化ホウ素系化合物の水溶液であってもよく、水素化ホウ素系化合物の誘導体の水溶液であってもよく、両者の混合物の水溶液であってもよい。磁性材料、例えばフェライトを水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体の水溶液に浸漬すると、磁性材料の表面は、水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体により、還元反応が進行し、酸化鉄の一部が金属鉄に還元されるか、ホウ素化物に変化する。この反応過程では、水素ガスが発生する。

この金属鉄やホウ素化物が無電解めっきの反応起点となる。

前処理に使用する前記水溶液の濃度については還元反応を生じさせる濃度であれば特に限定はなく、濃度の最低は、還元反応が可能な最低の濃度であり、温度、時間、処理量により調整する。濃度の上限は、水素化ホウ素系化合物および／または誘導体が溶媒である水に可溶な上限である。

前処理温度は、常温から沸騰点まで使用可能であるが、５０〜８０℃の温度範囲とすることが好ましい。

前記水溶液は、ｐＨが９以上のアルカリ性に調整して用いるのが好ましい。ＰＨが９未満では、自己分解が極端に多くなり、結果として反応活性が劣ることになる。この水溶液の調整には水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましく用いられる。

浸漬時間は、使用する薬品、温度、濃度により異なるが、一般的には１〜１８０分の範囲とすることが好ましい。

浸漬後は、水洗後、未乾燥の状態で、無電解めっき浴へ持込めばよい。無電解めっき浴へ持込むことで、無電解めっき反応が、還元された金属鉄またはほう素化物を起点に開始し、所定のめっき成膜が実施できる。

無電解めっきで被膜を形成するための金属化合物、還元剤、めっき条件等は、通常の無電解めっきで用いられるものであればいずれも用いることができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。

＜実施例１＞
フェライトからなる磁性材料をｐＨ＝１０、濃度４０ｇ／Ｌ、温度６０℃の水素化ホウ素ナトリウム水溶液に２時間浸漬した後、無電解Ｃｕめっきを施した。成膜後の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。その結果を表１に示す。

＜実施例２＞
フェライトからなる磁性材料をｐＨ＝１１、濃度３０ｇ／Ｌ、温度７０℃のジメチルアミンボラン水溶液に２時間浸漬した後、無電解Ｃｕめっきを施した。成膜後の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。その結果を表１に示す。

＜比較例１＞
フェライトからなる磁性材料表面に２．５時間スパッタでＣｒを成膜して、３０００Åの膜を形成した。次いで、１０％硫酸水溶液に０．５時間浸漬してその表面の活性化処理を行った後、無電解Ｃｕめっきを施した。成膜後の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。その結果を表１に示す。Ｃｒ成膜及び活性化処理に要した全前処理時間は、３時間である。

＜比較例２〜５＞
フェライトからなる磁性材料表面に凹凸を設けるためのエッチング処理後、めっき反応の起点となるパラジウム触媒付与とその触媒の活性化処理後に無電解Ｃｕめっきを実施した。エッチングは、５％程度の弗化水素酸水溶液を用いて行った。エッチングは、密着を確保する重要な工程であり、処理時間により、密着力が変化するので、比較例２では１４時間、比較例３では２３時間、比較例４では７２時間、比較例５では１０５時間かけてエッチングを行った。いずれの比較例もエッチング処理後のパラジウム触媒付与に０．５時間、触媒活性化処理に０．５時間かかった。無電解Ｃｕめっきによる成膜後の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、比較例１に示す乾式めっき前処理法では前処理に３時間、比較例２〜５に示すエッチング及びパラジウム活性化による前処理法では前処理に１５時間以上かかっており、しかも無電解Ｃｕめっきで形成された膜の密着性は弗酸エッチング１４時間で０．０３７Ｎ（３．８ｇｆ）、弗酸エッチング１０５時間でも０．３１４Ｎ（３２．０ｇｆ）と実施例１、２で得られた無電解Ｃｕめっき膜の密着性に比べて劣っていることがわかる。

即ち、本発明の前処理方法によれば、従来の前処理方法に比べて、より短時間で、強固な密着を得ることができることがわかる。

＜比較実施例１＞
フェライトからなる磁性材料をｐＨ＝１０、濃度５〜５０ｇ／Ｌ、温度２０〜７０℃の水素化ホウ素ナトリウム水溶液に０．５〜３時間浸漬する前処理を施した後、無電解Ｃｕめっきを施した。成膜後のめっき膜の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。

浸漬時間を２時間に固定して、水素化ホウ素ナトリウム水溶液の濃度、温度を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を図１に示す。

また、水素化ホウ素ナトリウム濃度５ｇ／Ｌ、温度６０℃の場合、水素化ホウ素ナトリウム濃度２０ｇ／Ｌ、温度２０℃の場合、及び水素化ホウ素ナトリウム濃度４０ｇ／Ｌ、温度５０℃の場合について、浸漬処理時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を図２に示す。

図１から、水素化ホウ素ナトリウム濃度３０〜５０ｇ／Ｌ、温度６０〜７０℃、２ｈｒの浸漬処理では、比較例１に示す乾式めっき前処理法と同程度以上の密着力を確保可能であることがわかる。一方、図１、２に示すように３０ｇ／Ｌ未満の低濃度、あるいは、図２に示すように２ｈｒ未満の処理時間では、十分な密着力が得られないことがわかる。

＜比較実施例２＞
フェライトからなる磁性材料をｐＨ＝１１、濃度１０〜３０ｇ／Ｌ、温度５０〜７０℃のジメチルアミンボラン水溶液に０．５〜２時間浸漬する前処理を施した後、無電解Ｃｕめっきを施した。成膜後のめっき膜の密着力を、２ｍｍ幅ピール試験により測定した。

ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を１０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を図３に示す。

また、ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を２０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を図４に、ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を３０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を図５に示す。

図３〜５に示したように、ジメチルアミンボランも、比較実施例１の水素化ホウ素ナトリウムと同様に濃度、温度、処理時間により、磁性材料との密着力は変化した。

従来の乾式めっき（スパッタ）と同程度の密着力０．２９４Ｎ（３０ｇｆ）を得るためには、濃度１０g／Ｌで７０℃以上、且つ処理時間１時間以上、あるいは、２０〜３０g／Ｌで６０℃以上且つ１時間以上とすればよいことが図３〜５からわかる。

浸漬時間を２時間に固定して、水素化ホウ素ナトリウム水溶液の濃度、温度を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を示す図である。 水素化ホウ素ナトリウム濃度５ｇ／Ｌ、温度６０℃の場合、水素化ホウ素ナトリウム濃度２０ｇ／Ｌ、温度２０℃の場合、及び水素化ホウ素ナトリウム濃度４０ｇ／Ｌ、温度５０℃の場合について、浸漬処理時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を示す図である。 ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を１０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を示す図である。 ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を２０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を示す図である。 ジメチルアミンボラン水溶液の濃度を３０ｇ／Ｌに固定して、水溶液温度と浸漬時間を変化させたときのめっき膜の密着力の変化を示す図である。

Claims (3)

1. 水素化ホウ素系化合物および／またはその誘導体の水溶液で磁性材料を処理することを特徴とする磁性材料への無電解めっきの前処理方法。
2. 前記水溶液がｐＨを９以上のアルカリ性に調整してなるものであることを特徴とする請求項１記載の磁性材料への無電解めっきの前処理方法。
3. 前記磁性材料がフェライトであることを特徴とする請求項１または２記載の磁性材料への無電解めっきの前処理方法。

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