JP2022091384A - Eutectoid plating solution - Google Patents

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JP2022091384A JP2020204196A JP2020204196A JP2022091384A JP 2022091384 A JP2022091384 A JP 2022091384A JP 2020204196 A JP2020204196 A JP 2020204196A JP 2020204196 A JP2020204196 A JP 2020204196A JP 2022091384 A JP2022091384 A JP 2022091384A
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直裕 加藤
Tadahiro Kato
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Abstract

To provide a novel eutectoid plating solution that can give a plated layer having excellent eutectoid properties even when using a high-pH plating solution.SOLUTION: The inventive eutectoid plating solution at least contains water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, at least one silicon-based particles, and a metal source, and has a pH of 5.5-7.0.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、共析めっき液に関する。 The present invention relates to an eutectoid plating solution.

種々の分野の製品の製造において、部材の表面に皮膜を形成するための技術として、電解めっき及び無電解めっき等のめっき技術が広く用いられている。従来のめっき技術の態様は、特許文献1及び2に開示されている。 In the manufacture of products in various fields, plating techniques such as electrolytic plating and electroless plating are widely used as techniques for forming a film on the surface of a member. Aspects of the conventional plating technique are disclosed in Patent Documents 1 and 2.

また、近年では、炭化ケイ素粒子等の耐摩耗性粒子を含むめっき液でめっき反応を行う共析めっきが知られている。このような共析めっきでは、含有される粒子の性質によってめっき被膜に耐摩耗性、潤滑性、耐食性等の新たな機能を付与することが可能であるため、特に自動車や航空機等のエンジン部品や摺動頻度の高いコネクター等、耐摩耗性や硬度が求められる基材に用いられることが多く、かかる共析めっきのための種々の手段が提案されている。 Further, in recent years, eutectic plating in which a plating reaction is performed with a plating solution containing wear-resistant particles such as silicon carbide particles is known. In such eutectoid plating, it is possible to impart new functions such as wear resistance, lubricity, and corrosion resistance to the plating film depending on the properties of the contained particles. It is often used for substrates that require wear resistance and hardness, such as connectors with high sliding frequency, and various means for such eutectoid plating have been proposed.

特許文献3及び4では、水、アミノ基を有する第4族元素系カップリング剤、炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子、及び金属源を少なくとも含有している、共析めっき液が開示されている。 Patent Documents 3 and 4 disclose an eutectoid plating solution containing at least water, a Group 4 elemental coupling agent having an amino group, silicon carbide particles or silicon oxide particles, and a metal source.

特開2003-027202号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-027202 特表2008-516039号公報Japanese Patent Publication No. 2008-516039 特開2020-180326号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-180326 特開2020-117797号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-117797

炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子の十分な分散性が得られないと、得られためっき層中で炭化ケイ素粒子が偏在しているか、又はめっき層が良好に形成できないことがあった。特許文献3及び4による手段によれば、炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子の十分な分散性が得られている。 If sufficient dispersibility of the silicon carbide particles or the silicon oxide particles was not obtained, the silicon carbide particles were unevenly distributed in the obtained plating layer, or the plating layer could not be formed well. According to the means according to Patent Documents 3 and 4, sufficient dispersibility of the silicon carbide particles or the silicon oxide particles is obtained.

一方、所望のめっきの性質によっては、pHが高いめっき液を用いることが望ましい場合がある。かかるめっき液を用いた場合、特許文献3及び4による手段によってもなお、共析性に改善の余地が生じることがあった。 On the other hand, depending on the desired plating properties, it may be desirable to use a plating solution having a high pH. When such a plating solution was used, there was still room for improvement in eutectoidability even by the means according to Patent Documents 3 and 4.

そこで、pHが高いめっき液を用いた場合でも、良好な共析性を有するめっき層をもたらすことができる、新規な共析めっき液を提供する必要性が存在する。 Therefore, there is a need to provide a novel eutectoid plating solution that can provide a plating layer having good eutectoid properties even when a plating solution having a high pH is used.

本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである:
〈態様1〉水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、ケイ素系粒子、及び金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~8.0である、
共析めっき液。
〈態様2〉前記第4族元素系カップリング剤が、チタンカップリング剤又はジルコニウムカップリング剤である、態様1に記載の共析めっき液。
〈態様3〉前記第4族元素系カップリング剤が、水酸基及びラクテート基又はその塩を有する、態様1又は2に記載の共析めっき液。
〈態様4〉水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を少なくとも含有している、水分散液。
As a result of diligent studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows:
<Aspect 1> It contains at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, silicon-based particles, and a metal source, and has a pH of 5.5 to 8.0.
Eutectic plating solution.
<Aspect 2> The eutectoid plating solution according to Aspect 1, wherein the Group 4 elemental coupling agent is a titanium coupling agent or a zirconium coupling agent.
<Aspect 3> The eutectoid plating solution according to Aspect 1 or 2, wherein the Group 4 elemental coupling agent has a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof.
<Aspect 4> An aqueous dispersion containing at least water, a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles.

本発明によれば、pHが高いめっき液を用いた場合でも、良好な共析性を有するめっき層をもたらすことができる、新規な共析めっき液を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a novel eutectoid plating solution capable of providing a plating layer having good eutectoid properties even when a plating solution having a high pH is used.

《共析めっき液》
本発明の共析めっき液は、
水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、ケイ素系粒子のうちの少なくとも一種、及び金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~8.0である、
共析めっき液である。
《Eutectoid plating solution》
The eutectoid plating solution of the present invention is
It contains at least water, a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof, at least one of silicon particles, and a metal source, and has a pH of 5.5 to 8.0.
It is an eutectoid plating solution.

本発明の共析めっき液は、電解めっき液であってもよく、又は無電解めっき液であってもよい。 The eutectoid plating solution of the present invention may be an electrolytic plating solution or an electroless plating solution.

共析めっき液中のケイ素系粒子の含有率は、共析めっき液の質量全体を基準として、0.001質量%以上、0.003質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.05質量%以上、又は0.07質量%以上であってよく、また5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、又は0.2質量%以下であってよい。 The content of silicon-based particles in the eutectoid plating solution is 0.001% by mass or more, 0.003% by mass or more, 0.005% by mass or more, and 0.01% by mass based on the entire mass of the eutectoid plating solution. % Or more, 0.03% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.07% by mass or more, and 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, 0.5% by mass. Hereinafter, it may be 0.3% by mass or less, or 0.2% by mass or less.

共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の含有率は、共析めっき液の質量全体を基準として、0.001質量%以上、0.003質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.05質量%以上、又は0.07質量%以上であってよく、また5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、又は0.2質量%以下であってよい。 The content of the Group 4 element-based coupling agent in the eutectoid plating solution is 0.001% by mass or more, 0.003% by mass or more, and 0.005% by mass or more based on the entire mass of the eutectoid plating solution. , 0.01% by mass or more, 0.03% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.07% by mass or more, and 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, It may be 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, or 0.2% by mass or less.

共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の質量の、ケイ素系粒子の質量の合計に対する比は、1%以上、3%以上、5%以上、10%以上、20%以上、30%以上、50%以上、70%以上、100%以上、130%以上、150%以上、200%以上、250%以上、又は280%以上であってよく、また1000%以下、900%以下、800%以下、700%以下、600%以下、500%以下、400%以下、350%以下、又は330%以下であってよい。 The ratio of the mass of the Group 4 element-based coupling agent in the eutectoid plating solution to the total mass of the silicon-based particles is 1% or more, 3% or more, 5% or more, 10% or more, 20% or more, 30. % Or more, 50% or more, 70% or more, 100% or more, 130% or more, 150% or more, 200% or more, 250% or more, or 280% or more, and 1000% or less, 900% or less, 800. % Or less, 700% or less, 600% or less, 500% or less, 400% or less, 350% or less, or 330% or less.

また、共析めっき液は、他の粒子を含有していてもよい。 Further, the eutectoid plating solution may contain other particles.

共析めっき液のpHは、5.5以上、5.7以上、5.9以上、又は6.0以上であってよく、また8.0以下、7.5以下、7.0以下、6.8以下、6.6以下、6.4以下、又は6.2以下であってよい。 The pH of the eutectoid plating solution may be 5.5 or more, 5.7 or more, 5.9 or more, or 6.0 or more, and 8.0 or less, 7.5 or less, 7.0 or less, 6 It may be 8.8 or less, 6.6 or less, 6.4 or less, or 6.2 or less.

以下では、本発明の各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component of the present invention will be described.

〈水〉
水は、イオン交換水、蒸留水等であってよい。
<water>
The water may be ion-exchanged water, distilled water, or the like.

〈第4族元素系カップリング剤〉
第4族元素系カップリング剤は、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤である。ここで、本発明において、「第4族元素系カップリング剤」とは、第4族原子に結合している水酸基又は加水分解性基及び親水性有機官能基を有し、それによって、もともと存在しているか又は加水分解性基が加水分解して得られる水酸基が無機材料と化学結合し、かつ親水性有機官能基が親水性を与える化合物に言及するものである。
<Group 4 elemental coupling agent>
The Group 4 elemental coupling agent is a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof. Here, in the present invention, the "Group 4 element-based coupling agent" has a hydroxyl group or a hydrolyzable group and a hydrophilic organic functional group bonded to a Group 4 atom, and is thereby originally present. It refers to a compound in which a hydroxyl group obtained by hydrolysis of a hydrolyzable group chemically bonds with an inorganic material and a hydrophilic organic functional group imparts hydrophilicity.

第4族元素は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及びラザホージウムである。第4族元素としては、チタン又はジルコニウム、特にチタンを用いることが、分散性の観点から好ましい。 Group 4 elements are titanium, zirconium, hafnium, and rutherfordium. As the Group 4 element, titanium or zirconium, particularly titanium, is preferably used from the viewpoint of dispersibility.

加水分解性基は、例えばアルコキシ基、例えば炭素数1~10の直鎖又は分枝のアルコキシ基であってよく、例えばn-メトキシ基、n-エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、イソペントキシ基、ネオペントキシ基、tert-ペントキシ基、ヘキソキシ基、イソヘキソキシ基等であってよい。 The hydrolyzable group may be, for example, an alkoxy group, for example, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, for example, an n-methoxy group, an n-ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, and the like. It may be an n-butoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentoxy group, an isopentoxy group, a neopentoxy group, a tert-pentoxy group, a hexoxy group, an isohexoxy group and the like.

ラクテート基は、[-OCH(CH)COOH]の構造を有する。ラクテート基の塩は、例えばラクテートアンモニウム基[-OCH(CH)COO(NH)]等であってよい。 The lactate group has a structure of [-OCH (CH 3 ) COOH]. The salt of the lactate group may be, for example, a lactate ammonium group [—OCH (CH 3 ) COO (NH 4 )] or the like.

本発明者らは、上記の第4族元素系カップリング剤がケイ素系粒子の表面に吸着して分散剤として作用することにより、これらがめっき液中で分散しケイ素系粒子が良好に分散しているめっき層を形成することができることを見出した。 The present inventors adsorb the above-mentioned Group 4 element-based coupling agent on the surface of the silicon-based particles and act as a dispersant, whereby these are dispersed in the plating solution and the silicon-based particles are well dispersed. It has been found that a plated layer can be formed.

上記の第4族元素系カップリング剤をめっき液中に分散させることによって、任意の平均粒子径のケイ素系粒子、特に平均粒子径150nm以下のケイ素系粒子を良好に分散させることができ、それによって、めっき層を形成したときに、十分な量のケイ素系粒子をめっき層中に均等に分布させることができる。 By dispersing the above-mentioned Group 4 element-based coupling agent in the plating solution, silicon-based particles having an arbitrary average particle size, particularly silicon-based particles having an average particle size of 150 nm or less, can be satisfactorily dispersed. Therefore, when the plating layer is formed, a sufficient amount of silicon-based particles can be evenly distributed in the plating layer.

第4族元素系カップリング剤は、第4族元素に、水酸基及び親水性有機官能基としてのラクテート基又はその塩を有していてよい。この場合、第4族元素系カップリング剤は、1個の水酸基及び3個のラクテート基若しくはその塩、2個の水酸基及び2個のラクテート基若しくはその塩、又は3個の及び1個のラクテート基若しくはその塩を有していてよいが、2個以上の水酸基を有していることが、ケイ素系粒子の分散性を良好にする観点から好ましい。 The Group 4 element-based coupling agent may have a hydroxyl group and a lactate group as a hydrophilic organic functional group or a salt thereof in the Group 4 element. In this case, the Group 4 elemental coupling agent is one hydroxyl group and three lactate groups or a salt thereof, two hydroxyl groups and two lactate groups or a salt thereof, or three and one lactate. It may have a group or a salt thereof, but it is preferable to have two or more hydroxyl groups from the viewpoint of improving the dispersibility of the silicon-based particles.

水酸基及びラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤としては、商業的に入手可能なものを用いることができ、例えばマツモトファインケミカル社のオルガチックスTC-300、TC-310、ZC-300等を用いることができる。 As the Group 4 element-based coupling agent having a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof, commercially available ones can be used, for example, Organtics TC-300, TC-310, ZC- of Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd. 300 and the like can be used.

〈ケイ素系粒子〉
ケイ素系粒子は、概して、ケイ素化合物で構成されている粒子である。ケイ素系粒子としては、例えば炭化ケイ素粒子、又は酸化ケイ素粒子であってよい。
<Silicon particles>
Silicon-based particles are generally particles composed of a silicon compound. The silicon-based particles may be, for example, silicon carbide particles or silicon oxide particles.

ケイ素系粒子の平均粒子径は、10nm以上、20nm以上、30nm以上、40nm以上、50nm以上、60nm以上、70nm以上、80nm以上、90nm以上、又は100nm以上であってよく、また100μm以下、50μm以下、30μm以下、20μm以下、10μm以下、7μm以下、5μm以下、3μm以下、1μm以下、700nm以下、500nm以下、400nm以下、370nm以下、350nm以下、330nm以下、300nm以下、270nm以下、250nm以下、230nm以下、200nm以下、又は150nm以下であってよい。ここでいう平均粒子径とは、対象となる酸化ケイ素粒子の大きさによって適宜選択され、概ね1μm未満の粒子の場合は、動的光散乱法により測定した散乱強度分布によるヒストグラム平均粒子径(D50)の値であり、1μm以上の粒子の場合は、レーザー回折法において体積基準により算出されたD50の値である。特に、平均粒子径が150nm以下である場合には、共析性がより良好になり、その結果、本発明の共析めっき液を用いて得ためっき層の耐摩耗性がより良好になる。 The average particle size of the silicon-based particles may be 10 nm or more, 20 nm or more, 30 nm or more, 40 nm or more, 50 nm or more, 60 nm or more, 70 nm or more, 80 nm or more, 90 nm or more, or 100 nm or more, and 100 μm or less, 50 μm or less. , 30 μm or less, 20 μm or less, 10 μm or less, 7 μm or less, 5 μm or less, 3 μm or less, 1 μm or less, 700 nm or less, 500 nm or less, 400 nm or less, 370 nm or less, 350 nm or less, 330 nm or less, 300 nm or less, 270 nm or less, 250 nm or less, 230 nm. Hereinafter, it may be 200 nm or less, or 150 nm or less. The average particle size referred to here is appropriately selected according to the size of the target silicon oxide particles, and in the case of particles smaller than approximately 1 μm, the average particle size of the histogram based on the scattering intensity distribution measured by the dynamic light scattering method (D50). ), And in the case of particles of 1 μm or more, it is the value of D50 calculated by the volume standard in the laser diffraction method. In particular, when the average particle size is 150 nm or less, the eutectoid property becomes better, and as a result, the wear resistance of the plating layer obtained by using the eutectoid plating solution of the present invention becomes better.

(炭化ケイ素粒子)
炭化ケイ素粒子は、商業的に入手できる炭化ケイ素粒子であってよい。
(Silicon carbide particles)
The silicon carbide particles may be commercially available silicon carbide particles.

(酸化ケイ素粒子)
酸化ケイ素粒子は、商業的に入手できる酸化ケイ素粒子であってよい。ここで、本発明において、「酸化ケイ素粒子」とは、表面の少なくとも一部に酸化ケイ素を含む粒子を意味する。かかる酸化ケイ素粒子としては、例えば純粋な酸化ケイ素粒子、表面の全体又は一部に酸化ケイ素が存在している粒子等が挙げられる。
(Silicon oxide particles)
The silicon oxide particles may be commercially available silicon oxide particles. Here, in the present invention, the "silicon oxide particles" mean particles containing silicon oxide in at least a part of the surface. Examples of such silicon oxide particles include pure silicon oxide particles, particles in which silicon oxide is present on the whole or a part of the surface, and the like.

表面の全体又は一部に酸化ケイ素が存在している酸化ケイ素粒子は、例えば炭化ケイ素粒子を酸化することにより得られる。かかる酸化ケイ素粒子における酸化ケイ素の含有率は、0.01質量%以上、0.1質量%以上、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、又は30質量%以上であってよく、また99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、45質量%以下、40質量%以下、又は35質量%以下であってよい。この含有率は、例えば炭化ケイ素の酸化前後における質量変化を測定することにより測定することができる。 Silicon oxide particles in which silicon oxide is present on the whole or a part of the surface can be obtained, for example, by oxidizing the silicon carbide particles. The content of silicon oxide in such silicon oxide particles is 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, 7% by mass or more, and 10% by mass or more. , 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, or 30% by mass or more, and 99% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass. Hereinafter, it may be 60% by mass or less, 50% by mass or less, 45% by mass or less, 40% by mass or less, or 35% by mass or less. This content can be measured, for example, by measuring the mass change before and after the oxidation of silicon carbide.

〈金属源〉
金属源は、めっき層とすべき金属、めっきの態様等に応じ、種々の形態であってよい。金属源は、例えば、特に限定されないが、例えばめっき層とすべき金属の金属塩、例えば硫酸塩、塩酸塩、ピロリン酸塩、スルファミン酸等の無機酸塩、シアン化塩等の有機酸塩等を用いることができる。
<Metal source>
The metal source may be in various forms depending on the metal to be the plating layer, the mode of plating, and the like. The metal source is not particularly limited, for example, a metal salt of a metal to be a plating layer, for example, an inorganic acid salt such as a sulfate, a hydrochloride, a pyrophosphate, a sulfamic acid, an organic acid salt such as a cyanide salt, or the like. Can be used.

めっき層とすべき金属としては、例えば銅、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、銀、金等であってよい。 The metal to be used as the plating layer may be, for example, copper, nickel, chromium, zinc, tin, silver, gold or the like.

〈他の成分〉
他の成分としては、例えばpH調整剤、pH緩衝剤、光沢剤等を用いることができる。
<Other ingredients>
As other components, for example, a pH adjuster, a pH buffer, a brightener and the like can be used.

また、特に電解めっき液の場合、共析めっき液は、電解質を含有していてよい。 Further, particularly in the case of an electrolytic plating solution, the eutectoid plating solution may contain an electrolyte.

また、特に無電解めっき液の場合、共析めっき液は、還元剤を含有していてよい。還元剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硫酸塩、塩酸塩、ピロリン酸塩、ホスフィン酸塩、スルファミン酸塩、テトラヒドロホウ酸塩等の無機酸塩、シアン化塩等の有機酸塩等を用いることができる。また、還元剤としては、例えばジメチルアミンボラン、ヒドラジン、三塩化チタン等を用いることができる。 Further, particularly in the case of an electroless plating solution, the eutectoid plating solution may contain a reducing agent. Examples of the reducing agent include sulfates of alkali metals or alkaline earth metals, hydrochlorides, pyrophosphates, phosphinates, sulfates, inorganic acid salts such as tetrahydroborate, and organic acid salts such as cyanide salts. Can be used. Further, as the reducing agent, for example, dimethylamine borane, hydrazine, titanium trichloride and the like can be used.

また、特に無電解めっき液の場合、共析めっき液は、錯化剤を含有していてよい。錯化剤としては、例えば酢酸、乳酸、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸等のカルボン酸、グリシン、アラニン、アスパラギン等のアミノ酸等を用いることができる。 Further, particularly in the case of an electroless plating solution, the eutectoid plating solution may contain a complexing agent. As the complexing agent, for example, carboxylic acids such as acetic acid, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, malic acid and tartaric acid, amino acids such as glycine, alanine and asparagine can be used.

《水分散液》
水分散液は、水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を少なくとも含有している。この水分散液は、共析めっき液作製用水分散液であってよい。
《Water dispersion》
The aqueous dispersion contains at least water, a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles. This aqueous dispersion may be an aqueous dispersion for producing an eutectoid plating solution.

水分散液は、例えば水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を攪拌混合し、そしてこれをビーズミル等により分散させることにより、製造することができる。 The aqueous dispersion can be produced, for example, by stirring and mixing water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles, and dispersing this with a bead mill or the like.

水分散液中のケイ素系粒子の含有率は、水分散液の質量全体を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、又は7質量%以上であってよく、また50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、又は13質量%以下であってよい。 The content of silicon-based particles in the aqueous dispersion is 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, and 2 based on the entire mass of the aqueous dispersion. It may be 50% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, or 7% by mass or more, and 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20% by mass or less, It may be 15% by mass or less, or 13% by mass or less.

水分散液中の第4族元素系カップリング剤の含有率は、水分散液の質量全体を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.7質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、又は7質量%以上であってよく、また50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、又は13質量%以下であってよい。 The content of the Group 4 element-based coupling agent in the aqueous dispersion is 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, and 0, based on the entire mass of the aqueous dispersion. It may be 7% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, or 7% by mass or more, and 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass. Hereinafter, it may be 25% by mass or less, 20% by mass or less, 15% by mass or less, or 13% by mass or less.

〈他の粒子〉
他の粒子としては、例えば、Al、Cr、Fe、TiO、ZrO、ThO、CeO、BeO、MgO、CdO、ダイヤモンド、SiC、TiC、WC、VC、ZrC、TaC、Cr、BC、BN、ZrB、TiN、Si、WSi、MoS、WS、CaF、BaSO、SrSO、ZnS、CdS、TiH、NbC、Cr、UO、CeO、フッ化黒鉛、黒鉛、ガラス、カオリン、コランダム、色素等を用いることができる。また、PTFE、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアニリン、アセチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリビニールブチラール、あるいはコポリマー(メタクリル酸メチルとメタクリル酸とのポリマー)を用いることもできる。また、これらの他の粒子は、単独で又は混合させて用いることができる。
<Other particles>
Examples of other particles include Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , ThO 2 , CeO 2 , BeO 2 , MgO, CdO, diamond, SiC, TiC, WC, and the like. VC, ZrC, TaC, Cr 3 C 2 , B 4 C, BN, ZrB 2 , TiN, Si 3 N 4 , WSi 2 , MoS, WS 2 , CaF 2 , BaSO 4 , SrSO 4 , ZnS, CdS, TiH 2 , NbC, Cr 3 B 2 , UO 2 , CeO 2 , graphite, graphite, glass, kaolin, corundum, dye and the like can be used. Further, PTFE, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, polyamide, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyaniline, acetyl cellulose, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, or a copolymer (polymer of methyl methacrylate and methacrylic acid) can also be used. In addition, these other particles can be used alone or in combination.

《共析めっき液の製造方法》
共析めっき液は、上記の水分散液と金属めっき液とを混合させることを含む方法により、製造することができる。この場合、水分散液の含有率は、共析めっき液全体の質量を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、又は0.7質量%以上であってよく、また10質量%以下、7質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、又は2質量%以下であってよい。
<< Manufacturing method of eutectoid plating solution >>
The eutectoid plating solution can be produced by a method including mixing the above-mentioned aqueous dispersion and a metal plating solution. In this case, the content of the aqueous dispersion is 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, or 0.7% by mass or more based on the total mass of the eutectoid plating solution. It may be 10% by mass or less, 7% by mass or less, 5% by mass or less, 3% by mass or less, or 2% by mass or less.

〈金属めっき液〉
金属めっき液は、金属源を少なくとも含有している。また、金属めっき液は、共析めっき液に関して挙げた他の成分を含有していてよい。かかる金属めっき液としては、めっきの用途に応じ、市販されている金属めっき液を、必要に応じて入手先の指示に基づいて、例えば所定の量の蒸留水で、希釈して用いることができる。以下では、「金属めっき液」は、上記の水分散体と混合させる直前の金属めっき液、すなわち希釈を行った場合には、希釈後の金属めっき液を示している。
<Metal plating solution>
The metal plating solution contains at least a metal source. Further, the metal plating solution may contain other components mentioned with respect to the eutectoid plating solution. As the metal plating solution, a commercially available metal plating solution can be used by diluting it with, for example, a predetermined amount of distilled water, if necessary, based on the instructions of the supplier. .. In the following, the "metal plating solution" refers to the metal plating solution immediately before being mixed with the above-mentioned aqueous dispersion, that is, the metal plating solution after dilution when diluted.

金属めっき液のpHは、5.5以上、5.7以上、5.9以上、又は6.0以上であってよく、また8.0以下、7.5以下、7.0以下、6.8以下、6.6以下、6.4以下、又は6.2以下であってよい。 The pH of the metal plating solution may be 5.5 or more, 5.7 or more, 5.9 or more, or 6.0 or more, and 8.0 or less, 7.5 or less, 7.0 or less, 6. It may be 8 or less, 6.6 or less, 6.4 or less, or 6.2 or less.

金属めっき液中に、得られるめっき層のリンの含有率が7質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、又は3質量%以下となる量でリンが含有されている場合には、金属めっき液のpHが上記の範囲になりやすい傾向にあることから、本願発明の構成が有益となる。また、この含有率によれば、得られるめっき層の硬度及び耐摩耗性を高くすることができる。この含有率は、0質量%超、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、又は2質量%以上であってよい。 The metal plating solution contains phosphorus in an amount such that the phosphorus content of the obtained plating layer is 7% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4% by mass or less, or 3% by mass or less. If so, the pH of the metal plating solution tends to be in the above range, so that the configuration of the present invention is useful. Further, according to this content, the hardness and wear resistance of the obtained plating layer can be increased. This content may be more than 0% by mass, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, or 2% by mass or more.

実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

《共析めっき液の作製》
〈実施例1〉
炭化ケイ素粒子を酸化して得られた平均粒子径100nmの酸化ケイ素粒子10質量部、ラクテート基含有チタンカップリング剤(TiCP)-Aとして表1で言及しているチタンラクテートアンモニウム塩(オルガチックスTC-300、マツモトファインケミカル社、有効成分44%)1.0質量部、及びイオン交換水89.0質量部を攪拌混合して均一な状態にし、次いでこれを、ペイントシェーカー(0.3mm径のジルコニアビーズ)を用いて分散時間2時間で分散処理して、実施例1の水分散体を作製した。なお、炭化ケイ素粒子を酸化して得られた酸化ケイ素粒子における酸化ケイ素の含有率は、40質量%であった。
<< Preparation of eutectoid plating solution >>
<Example 1>
10 parts by mass of silicon oxide particles having an average particle diameter of 100 nm obtained by oxidizing silicon carbide particles, a titanium lactate ammonium salt (organic TC) referred to in Table 1 as a lactate group-containing titanium coupling agent (TiCP) -A. -300, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 44%) 1.0 part by mass, and 89.0 parts by mass of ion-exchanged water were stirred and mixed to make a uniform state, and then this was put into a paint shaker (diarconia with a diameter of 0.3 mm). The aqueous dispersion of Example 1 was prepared by performing a dispersion treatment using beads) with a dispersion time of 2 hours. The content of silicon oxide in the silicon oxide particles obtained by oxidizing the silicon carbide particles was 40% by mass.

〈実施例2~11、比較例1~7及び参考例〉
表1に示す構成で、実施例1と同様にして、実施例2~11、比較例1~7及び参考例の水分散体を作製した。
<Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 7 and Reference Example>
Water dispersions of Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples were prepared in the same manner as in Example 1 with the configurations shown in Table 1.

なお、表1で言及した他の分散剤の詳細は以下のとおりである:
ラクテート基含有TiCP-B:チタンラクテート(オルガチックスTC-310、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分41%)
ラクテート基含有ジルコニウムカップリング剤(ZrCP):ジルコニウムラクテートアンモニウム(オルガチックスZC-300、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分12%)
シリコン系界面活性剤:水系シリコン系界面活性剤(BYK-349、BYK社、有効成分100%)
アニオン系界面活性剤:水系用湿潤分散剤(DISPERBYK-2015、BYK社、不揮発分40%)
アミノ基含有TiCP:チタンジエタノールアミネート(オルガチックスTC-500、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分70%)
The details of the other dispersants mentioned in Table 1 are as follows:
Lactate group-containing TiCP-B: Titanium lactate (Organix TC-310, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 41%)
Zirconium Group-Containing Zirconium Coupling Agent (ZrCP): Zirconium Lactate Ammonium (Organix ZC-300, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., 12% Active Ingredient)
Silicon-based surfactant: Water-based silicon-based surfactant (BYK-349, BYK, 100% active ingredient)
Anionic surfactant: Wet dispersant for water system (DISPERBYK-2015, BYK, 40% non-volatile content)
Amino group-containing TiCP: Titanium diethanol aminate (Organic TC-500, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., 70% active ingredient)

また、表1に記載しているケイ素系粒子の形態に関し、炭化ケイ素粒子を酸化して得られた酸化ケイ素粒子を、「表面酸化」と言及しており、純粋な酸化ケイ素粒子を、「酸化」と言及しており、炭化ケイ素粒子を「炭化」と言及している。 Further, regarding the morphology of the silicon-based particles shown in Table 1, the silicon oxide particles obtained by oxidizing the silicon carbide particles are referred to as "surface oxidation", and the pure silicon oxide particles are referred to as "oxidation". ", And the silicon carbide particles are referred to as" carbonized ".

《水分散体中のケイ素系粒子の平均粒子径の測定》
得られた各水分散体中のケイ素系粒子の平均粒子径を、動的光散乱法により測定した。
<< Measurement of average particle size of silicon-based particles in an aqueous dispersion >>
The average particle size of the silicon-based particles in each of the obtained aqueous dispersions was measured by a dynamic light scattering method.

《めっき液及びめっき層の作製》
作製した各分散液1質量部を、各々めっき液99質量部と混合して、共析めっき液を作製した。次いで、作製しためっき液のpHを測定した。
<< Preparation of plating solution and plating layer >>
1 part by mass of each of the prepared dispersions was mixed with 99 parts by mass of the plating solution to prepare an eutectoid plating solution. Then, the pH of the prepared plating solution was measured.

ここで、表1において、「高pHめっき液」と言及しているものは、エンプレート NI-426(メルテックス社、得られるめっき層のリン含有率1~3質量%)を所定の量の蒸留水を用いて希釈したものを示しており、「低pHめっき液」と言及しているものは、SC-93-0(日本カニゼン社、得られるめっき層のリン含有率9~10質量%)を所定の量の蒸留水を用いて希釈したものを示している。高pHめっき液及び低pHめっき液のpHは、それぞれ6.2及び4.5であった。 Here, in Table 1, what is referred to as "high pH plating solution" is emplate NI-426 (Meltex, Inc., phosphorus content of the obtained plating layer is 1 to 3% by mass) in a predetermined amount. The ones diluted with distilled water and referred to as "low pH plating solution" are SC-93-0 (Japan Kanigen Co., Ltd., phosphorus content of the obtained plating layer 9 to 10% by mass). ) Is diluted with a predetermined amount of distilled water. The pH of the high pH plating solution and the low pH plating solution was 6.2 and 4.5, respectively.

作製した各共析めっき液を用い、無電解めっきにより厚さ500μmの鉄基材をめっき層で被覆した。 Using each of the prepared eutectoid plating solutions, an iron substrate having a thickness of 500 μm was coated with a plating layer by electroless plating.

〈共析状態の評価〉
被覆しためっき層の断面を電子顕微鏡により観察し、共析状態を評価した。評価基準は以下のとおりである:
A:十分な量のケイ素系粒子が均等に存在している。
B:十分な量のケイ素系粒子が存在しているが、やや偏在している。
C:ケイ素系粒子が観察されないか、又は存在しているが偏在しているか若しくはその量が十分ではない。
<Evaluation of eutectoid state>
The cross section of the coated plating layer was observed with an electron microscope, and the eutectoid state was evaluated. The evaluation criteria are as follows:
A: A sufficient amount of silicon-based particles are evenly present.
B: A sufficient amount of silicon-based particles are present, but they are slightly unevenly distributed.
C: Silicon-based particles are not observed, or are present but unevenly distributed, or the amount is not sufficient.

実施例及び比較例の構成及び評価結果を表1に示す。なお、表1では、共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の質量の、ケイ素系粒子の質量に対する比を、「D/P」と言及している。 Table 1 shows the configurations and evaluation results of Examples and Comparative Examples. In Table 1, the ratio of the mass of the Group 4 element-based coupling agent in the eutectoid plating solution to the mass of the silicon-based particles is referred to as "D / P".

Figure 2022091384000001
Figure 2022091384000001

表1から、pHが高いめっき液を用いた場合には、ラクテート基又はその塩を含有している第4族元素系カップリング剤を用いた実施例1~11の水分散体においては、平均粒子径100μm及び1000μmのケイ素系粒子のいずれを用いた場合にも、ケイ素系粒子が水分散液中に良好に分散しており、かつこの水分散液を市販のめっき液と混合して共析めっき液としたときに、良好な共析性を示していることが理解できよう。 From Table 1, when a plating solution having a high pH was used, the average was obtained in the aqueous dispersions of Examples 1 to 11 using the Group 4 elemental coupling agent containing a lactate group or a salt thereof. When either the silicon-based particles having a particle diameter of 100 μm or 1000 μm are used, the silicon-based particles are well dispersed in the aqueous dispersion, and the aqueous dispersion is mixed with a commercially available plating solution and coagulated. It can be understood that when it is used as a plating solution, it shows good eutectoidity.

これに対し、シリコン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及びラクテート基又はその塩を含有していない第4族元素系カップリング剤を用いた比較例1~6の水分散体においては、平均粒子径100nm及び1000nmのケイ素系粒子のいずれを用いた場合にも、ケイ素系粒子が水分散液中に良好に分散しておらず、かつこの水分散液を低リンめっき液と混合して共析めっき液としたときに、共析性が良好ではなかった。 On the other hand, in the aqueous dispersions of Comparative Examples 1 to 6 using a silicon-based surfactant, an anionic surfactant, and a Group 4 element-based coupling agent containing no lactate group or a salt thereof, When either silicon-based particles having an average particle diameter of 100 nm or 1000 nm were used, the silicon-based particles were not well dispersed in the aqueous dispersion, and the aqueous dispersion was mixed with the low phosphorus plating solution. The eutectoid property was not good when it was used as an eutectoid plating solution.

なお、比較例7及び参考例の結果を参照すると、pHが低いめっき液を用いた場合には、ラクテート基又はその塩を含有しているチタンカップリング剤を用いると、共析性が良好ではなかったのに対し、アミノ基を含有しているチタンカップリング剤を用いると、共析性が良好であった。 In addition, referring to the results of Comparative Example 7 and Reference Example, when a plating solution having a low pH is used, the eutectoid property is good when a titanium coupling agent containing a lactate group or a salt thereof is used. On the other hand, when a titanium coupling agent containing an amino group was used, the eutectoid property was good.

Claims (4)

水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、ケイ素系粒子、及び金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~7.0である、
共析めっき液。
It contains at least water, a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof, silicon particles, and a metal source, and has a pH of 5.5 to 7.0.
Eutectic plating solution.
前記第4族元素系カップリング剤が、チタンカップリング剤又はジルコニウムカップリング剤である、請求項1に記載の共析めっき液。 The eutectoid plating solution according to claim 1, wherein the Group 4 elemental coupling agent is a titanium coupling agent or a zirconium coupling agent. 前記第4族元素系カップリング剤が、水酸基及びラクテート基又はその塩を有する、請求項1又は2に記載の共析めっき液。 The eutectoid plating solution according to claim 1 or 2, wherein the Group 4 element-based coupling agent has a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof. 水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を少なくとも含有している、水分散液。 An aqueous dispersion containing at least water, a Group 4 elemental coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles.
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