JP2021172865A - めっき部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜の剥離を抑制できるめっき部品の製造方法を提供する。【解決手段】めっき工程では、基材２０の表面にクロムめっき３０を形成する。プラズマ処理工程では、クロムめっき３０の表面にプラズマ処理を施す。シランカップリング層形成工程では、プラズマ処理が施されたクロムめっき３０の表面にシランカップリング剤４１を用いて表面処理することでシランカップリング層４０を形成する。塗膜形成工程では、シランカップリング層４０の表面に塗装することにより、塗膜５０を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、めっき部品の製造方法に関する。

特許文献１には、樹脂製の基材と、基材の表面に形成されたクロムめっきと、クロムめっきの表面に形成された塗膜と、塗膜の表面に形成されたトップコート層とを有する車両用のめっき部品が開示されている。塗膜は、着色された塗料により形成されている。トップコート層は透明な塗料により形成されている。

特許文献１に記載のめっき部品においては、トップコート層の形成に先立ち、塗膜にレーザ光が照射されることにより、その一部が除去される。これにより、めっき部品には、クロムめっきの金属光沢を有する模様が現出する。

特開平３−１４６１７４号公報

ところで、こうしためっき部品において、クロムめっきと塗膜との密着力が不十分である場合には、めっき部品から塗膜が剥離することがある。
本発明の目的は、塗膜の剥離を抑制できるめっき部品の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのめっき部品の製造方法は、基材と、前記基材の表面を覆うクロムめっきと、前記クロムめっきの表面を覆う塗膜と、を有するめっき部品の製造方法であって、前記基材の表面に前記クロムめっきを形成するめっき工程と、前記クロムめっきの表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理が施された前記クロムめっきの表面にシランカップリング剤を用いて表面処理することでシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、前記シランカップリング層の表面に塗装することにより、前記塗膜を形成する塗膜形成工程と、を備える。

本願発明者は、クロムめっきの最表面には酸化膜が点在する一方、同最表面における酸化膜同士の間には金属クロムが露出する部分が存在することを見出した。
同方法によれば、クロムめっきの表面にプラズマ処理が施されることによって、上記金属クロムがクロム水酸化物に化学変化する。そして、クロムめっきの表面にシランカップリング層が形成されることで、シランカップリング剤の水酸基と、上記クロム水酸化物の水酸基とが化学的に結合される。そして、シランカップリング層の表面に塗膜が形成されることで、シランカップリング剤の有機官能基と塗膜とが化学的に結合される。このように、クロムめっきと塗膜とがシランカップリング層を介して結合されるため、クロムめっきに対して塗膜が剥離しにくくなる。したがって、めっき部品における塗膜の剥離を抑制できる。

本発明によれば、めっき部品における塗膜の剥離を抑制できる。

一実施形態におけるエンブレムの断面図。 めっき工程を示す基材の断面図。 プラズマ処理工程を示す基材の断面図。 シランカップリング層形成工程を示す図であって、シランカップリング剤に浸漬された基材を示す断面図。 シランカップリング層形成工程を示す図であって、シランカップリング層が形成された基材の断面図。 塗膜形成工程を示す基材の断面図。 実施例及び比較例におけるクロムめっき層の表面の組成を示す表。 実施例及び比較例におけるクロムめっき層の表面の断面図。 実施例におけるクロムめっき層の表面の断面図。 実施例及び比較例における塗膜の密着強度を示すグラフ。

以下、図１〜図１０を参照して、めっき部品の製造方法を車両用のエンブレムの製造方法として具体化した一実施形態について説明する。
各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については実際と異なる場合がある。

図１に示すように、エンブレム１０は、基材２０と、基材２０の表面を覆うクロムめっき３０と、クロムめっき３０の表面を覆うシランカップリング層４０と、シランカップリング層４０の表面を覆う塗膜５０とを有している。

基材は、例えば、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂などの樹脂材料である。
図示は省略するが、クロムめっき３０は、基材２０の表面に形成される下地層と、下地層の表面に形成されるクロムめっき層とを有している。下地層は、例えば、基材の表面に形成される銅めっき層、半光沢ニッケルめっき層、光沢ニッケルめっき層、及びマイクロポーラスニッケルめっき層をこの順で含んでいる。すなわち、クロムめっき層は、マイクロポーラスニッケルめっき層の表面に形成されている。

シランカップリング層４０は、例えば、アミノ基及びメトキシ基を有する３−アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤４１を含んで構成されている。
塗膜５０は、例えば、ウレタン系の塗料５１を含んで構成されている。

次に、エンブレム１０の製造方法について説明する。
図２に示すように、まず、基材２０に導電性を付与すべく、基材２０の表面に無電解めっきを行うことで、基材の表面に銅めっき層を形成する。続いて、銅めっき層の表面に電解めっきを行うことで、半光沢ニッケルめっき層、光沢ニッケルめっき層、及びマイクロポーラスニッケルめっき層をこの順で形成する。これにより、基材２０の表面に下地層が形成される。続いて、下地層の表面に電解めっきを行うことで、クロムめっき層を形成する。これにより、基材２０の表面にクロムめっき３０を形成する（めっき工程）。

図３に示すように、次に、プラズマ処理装置１００を用いて、クロムめっき３０の表面にプラズマ処理を施す（プラズマ処理工程）。
本実施形態のプラズマ処理装置１００は、図示しない一対の電極間に電圧を印加することにより、これら電極間に供給されるプロセスガスにプラズマを発生させる。そして、大気圧雰囲気下において、基材２０表面のクロムめっき３０に向けてプラズマを照射する。

図４及び図５に示すように、次に、シランカップリング剤４１を含む溶液１１１が貯留された処理槽１１０に基材２０を浸漬させる。このようにして、プラズマ処理が施されたクロムめっき３０の表面にシランカップリング剤４１を用いて表面処理することでシランカップリング層４０を形成する（シランカップリング層形成工程）。

溶液１１１には、例えば、水や有機溶剤などが含まれている。シランカップリング剤４１は、溶液１１１中で加水分解することで、加水分解基であるメトキシ基が、水酸基に変化する。これにより、シランカップリング剤４１の水酸基が、クロムめっき３０のクロムめっき層に存在する水酸基と化学的に結合される。

次に、図示は省略するが、基材２０を処理槽１１０から取り出して、基材２０を水洗及び乾燥させる。
図６に示すように、次に、シランカップリング層４０の表面に塗装する。本実施形態では、塗料５１を噴射するスプレーガン１２０を用いて塗装する。その後、塗料５１を所定時間乾燥させることにより、シランカップリング層４０の表面に塗膜５０を形成する（塗膜形成工程）。これにより、シランカップリング剤４１の有機官能基であるアミノ基が、塗料５１と化学的に結合される。

次に、図７〜図１０を参照して、実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
実施例は、本実施形態のめっき部品の製造方法により製造しためっき部品である。

（比較例）
比較例は、本実施形態のめっき部品の製造方法においてプラズマ処理工程を省略して製造しためっき部品である。

本願発明者は、周知のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、実施例及び比較例におけるクロムめっき３０の表面分析を行った。その結果、図７に示すように、クロムめっき３０の表面が、金属クロム、クロム酸化物、及びクロム水酸化物により構成されていることを見出した。より詳しくは、図８に示すように、本願発明者は、実施例及び比較例におけるクロムめっき３０の最表面には、クロム酸化物及びクロム水酸化物を含む酸化膜３０ａが点在する一方、同最表面における酸化膜３０ａ同士の間には、金属クロムが露出する露出部３０ｂが存在することを見出した。なお、クロム酸化物は、Ｃｒ_２Ｏ_３を含んでいる。また、クロム水酸化物は、Ｃｒ（ＯＨ）_３及びＣｒＯＯＨを含んでいる。

図７に示すように、実施例におけるクロムめっき層の表面の組成は、金属クロムが１３．４原子％、クロム酸化物が４７．０原子％、及びクロム水酸化物が３９．６原子％であった。一方、比較例におけるクロムめっき層の表面の組成は、金属クロムが１６．５原子％、クロム酸化物が４６．６原子％、及びクロム水酸化物が３６．９原子％であった。つまり、プラズマ処理工程を施すことによって、クロムめっき層に占める金属クロムの割合が減少するとともに、クロム水酸化物の割合が増大した。

図９に示すように、実施例におけるクロム水酸化物の増大は、プラズマ処理工程を施すことによって露出部３０ｂの一部がクロム水酸化物３０ｃに化学変化したことによるものであると判明した。クロム水酸化物３０ｃは、シランカップリング剤４１と化学的に強固に結合するＣｒ（ＯＨ）_３である。

次に、実施例及び比較例に対してプルオフ試験を行った結果について説明する。
プルオフ試験では、まず、試験円筒をめっき部品の塗膜５０の表面に接着剤により接着する。そして、試験円筒を引張試験機により所定の引張速度で引っ張り、塗膜５０が剥離した際の強度を密着強度として測定する。

また、めっき部品の耐水性について評価すべく、耐水試験の前後における実施例及び比較例の密着強度を求めた。なお、耐水試験では、めっき部品を４０℃の水に１６８時間浸漬させた。

図１０に示すように、上記プルオフ試験によって、実施例における密着強度が、比較例における密着強度と比較して、耐水試験前では、約１．３倍高く、耐水試験後では、約２．６倍高いという結果を得た。

以上のことから、クロムめっき３０の表面にプラズマ処理が施されることで、露出部３０ｂの一部がクロム水酸化物３０ｃに化学変化して、クロムめっき層に占めるクロム水酸化物３０ｃの割合が増大する。これにより、クロムめっき３０の表面において、クロム水酸化物３０ｃとシランカップリング剤４１とが化学的に結合する部分の割合が増大する。結果として、クロムめっき３０に対するシランカップリング層４０の密着強度、ひいては、クロムめっき３０に対する塗膜５０の密着強度が向上すると考えられる。

本実施形態の作用について説明する。
クロムめっき３０の表面にプラズマ処理が施されることによって、クロムめっき３０の表面における露出部３０ｂがクロム水酸化物３０ｃに化学変化する。そして、クロムめっき３０の表面にシランカップリング層４０が形成されることで、シランカップリング剤４１の水酸基と、クロム水酸化物３０ｃの水酸基とが化学的に結合される。そして、シランカップリング層４０の表面に塗膜５０が形成されることで、シランカップリング剤４１の有機官能基と塗膜５０とが化学的に結合される。このように、クロムめっき３０と塗膜５０とがシランカップリング層４０を介して結合されるため、クロムめっき３０に対して塗膜５０が剥離しにくくなる。

本実施形態の効果について説明する。
めっき工程では、基材２０の表面にクロムめっき３０を形成する。プラズマ処理工程では、クロムめっき３０の表面にプラズマ処理を施す。シランカップリング層形成工程では、プラズマ処理が施されたクロムめっき３０の表面にシランカップリング剤４１を用いて表面処理することでシランカップリング層４０を形成する。塗膜形成工程では、シランカップリング層４０の表面に塗装することにより、塗膜５０を形成する。

こうした方法によれば、上述した作用を奏することから、エンブレム１０における塗膜５０の剥離を抑制できる。
＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・基材２０は、ＡＢＳ樹脂に限定されない。他に例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの種々の樹脂材料を用いることができる。また、基材２０として、金属材料を用いることもできる。

・シランカップリング剤４１は、３−アミノプロピルトリメトキシシランに限定されない。クロムめっき３０に含まれるクロム水酸化物に結合する加水分解基と、塗料５１に結合する有機官能基とを有するものであれば、種々のシランカップリング剤を用いることができる。

・シランカップリング層形成工程では、基材２０の溶液１１１への浸漬に代えて、スプレーガンやコータなどを用いて、溶液１１１をクロムめっき３０の表面に塗布するようにしてもよい。

・本実施形態では、めっき部品の製造方法の一例として車両用のエンブレム１０の製造方法を例示したが、同様の方法を、例えば、車両用のラジエータグリルなどの種々のめっき部品に対して適用することも可能である。

１０…エンブレム
２０…基材
３０…クロムめっき
３０ａ…酸化膜
３０ｂ…露出部
３０ｃ…クロム水酸化物
４０…シランカップリング層
４１…シランカップリング剤
５０…塗膜
５１…塗料
１００…プラズマ処理装置
１１０…処理槽
１１１…溶液
１２０…スプレーガン

Claims (1)

1. 基材と、前記基材の表面を覆うクロムめっきと、前記クロムめっきの表面を覆う塗膜と、を有するめっき部品の製造方法であって、
   前記基材の表面に前記クロムめっきを形成するめっき工程と、
   前記クロムめっきの表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
   前記プラズマ処理が施された前記クロムめっきの表面にシランカップリング剤を用いて表面処理することでシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、
   前記シランカップリング層の表面に塗装することにより、前記塗膜を形成する塗膜形成工程と、を備える、
   めっき部品の製造方法。

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