JP2023011169A - Plating method - Google Patents

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Abstract

To provide a plating method capable of forming a good quality plating film having ultrathin and uniform thickness and capable of suppressing the occurrence of pinholes or discoloration.SOLUTION: A plating method comprises the steps of: preparing a body 10 to be plated having a first metal surface 11 consisting of first metal and a second metal surface 12 consisting of second metal electrically conducted (continued); applying a voltage to the body 10 to be plated before immersing the body 10 to be plated into a plating solution 14; and immersing a portion to be plated 16 of the body 10 to be plated into the plating solution 14 to coat at least a part of the portion to be plated 16 by coating metal for coating more noble than the first metal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金属表面のめっき方法に関する。 The present invention relates to a method for plating metal surfaces.

従来、金属表面に金属膜を形成する手段の一つとして、(湿式)めっき処理による成膜が多用されている。湿式めっき処理においては、外部直流電源を用いて水溶液中の金属イオンのカソード還元により金属膜を形成する方法として、電気めっき法が知られている。一方、外部直流電源を用いず基材上に金属膜を形成する方法として無電解めっき法があり、置換型と自己触媒型が知られている。置換型無電解めっき法は、基材表面の金属の溶出に伴い生成される電子によって水溶液中の金属イオンを還元し、基材表面に析出させることで金属膜を形成する方法である。また、自己触媒型無電解めっき法は、水溶液中に添加した還元剤が基材表面で酸化され、その際に放出される電子によって水溶液中の金属イオンを還元し、基材表面に析出させることで金属膜を形成する方法である。 2. Description of the Related Art Conventionally, film formation by a (wet) plating process has been frequently used as one of means for forming a metal film on a metal surface. In the wet plating process, an electroplating method is known as a method of forming a metal film by cathodic reduction of metal ions in an aqueous solution using an external DC power source. On the other hand, as a method for forming a metal film on a base material without using an external DC power supply, there is an electroless plating method, and a displacement type and an autocatalytic method are known. Substitution-type electroless plating is a method of forming a metal film by reducing metal ions in an aqueous solution with electrons generated as metals are eluted from the substrate surface and depositing them on the substrate surface. In the autocatalytic electroless plating method, the reducing agent added to the aqueous solution is oxidized on the substrate surface, and the electrons released at that time reduce the metal ions in the aqueous solution and deposit them on the substrate surface. is a method of forming a metal film.

めっき処理によって形成される金属膜の用途も様々であるが、防食・防錆の用途もその一つであり、例えば、異種金属の接触に伴う隙間腐食を防止するために、電気めっき法により異種金属の接触部位に金属合金を形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Metal films formed by plating have various uses, one of which is anti-corrosion and anti-corrosion. A method of forming a metal alloy at a metal contact portion is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2006-46619号公報JP-A-2006-46619

しかしながら、電気めっき法による成膜は、そもそも薄く(例えば3μm以下など)形成することが困難であり、また一般的にピンホールが多くなる問題がある。ピンホールは、膜厚を厚くすることで埋めることは可能であるが、例えば、金属膜(めっき膜)の上にさらに別の膜(金属の膜、樹脂製の膜)などを積層したい場合や、部品の一部のみにめっき膜を形成したい場合などには、ピンホールの埋没のみを目的としてめっき膜を必要以上に厚くすることは望ましくない。 However, it is difficult to form a film thinly (for example, 3 μm or less) in the first place by electroplating, and generally there is a problem of many pinholes. Pinholes can be filled by increasing the thickness of the film. When it is desired to form a plating film only on a part of a component, it is not desirable to make the plating film thicker than necessary for the sole purpose of burying pinholes.

また、無電解めっき法は、電気めっき法と比較して膜厚を薄くすることは可能である。ところが、異種金属が接触している被めっき体に従来既知の無電解めっき法でめっきを行うと、形成されるめっき膜の変色や、酸化(やけ)などが生じやすく、良質な(酸化物でない)被膜用金属の析出が困難であった。例えば、めっき膜を下地として、別の膜を積層する場合において、めっき膜が変色するなど良質に形成されていないと被着性が劣化する恐れがあり、良質な被着用金属の析出によるめっき膜の形成が望まれていた。 Also, the electroless plating method can make the film thinner than the electroplating method. However, when plating is performed on an object to be plated that is in contact with dissimilar metals by a conventionally known electroless plating method, discoloration and oxidation (burning) of the formed plating film are likely to occur, resulting in good quality (not oxide). ) It was difficult to deposit the coating metal. For example, when a plating film is used as a base and another film is laminated, if the plating film is not formed in good quality such as discoloration, the adhesion may deteriorate. was desired.

このように、従来の技術では、これらの要望を満たす良好なめっき膜を形成することは大変困難あるいはほぼ不可能であった。 Thus, it has been very difficult or almost impossible to form a good plating film that satisfies these demands with conventional techniques.

本発明は、斯かる実情に鑑み、膜厚が極薄く、均一であり、ピンホールや変色の発生を大幅に抑制した良質なめっき膜を形成可能なめっき方法を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plating method capable of forming a high-quality plating film which is extremely thin, uniform, and which greatly suppresses the occurrence of pinholes and discoloration.

本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)が電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、該被めっき体に電圧を印加するステップと、前記被めっき体の少なくとも一部を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって前記第1金属表面の少なくとも一部を被膜するステップと、を有する、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。 The present invention provides a substrate in which a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface") are electrically connected. preparing an object to be plated; applying a voltage to the object to be plated before immersing the object to be plated in the plating solution; and coating at least part of the surface of the first metal with a coating metal nobler than the first metal.

本発明は、斯かる実情に鑑み、膜厚が極薄く、均一であり、ピンホールや変色の発生を抑制した良質なめっき膜を形成可能なめっき方法を提供できる。 In view of such circumstances, the present invention can provide a plating method capable of forming a high-quality plating film that is extremely thin, uniform, and suppresses the occurrence of pinholes and discoloration.

本実施形態のめっき方法の処理の流れの一例を示すフロー図である。It is a flow chart showing an example of the flow of processing of the plating method of this embodiment. 本実施形態の被めっき体の一例について示す(A)外観図、(B)外観図、(C)~(G)が断面の概要図である。1A and 1B show an example of an object to be plated according to the present embodiment; FIG. 1B is an external view; and FIGS. 本実施形態のめっき方法の一例を時系列に示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows an example of the plating method of this embodiment in time series. 異種金属接合の接触電位差を説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a contact potential difference in bonding dissimilar metals; 亜鉛と銅の反応の関係を示す状態図である。FIG. 2 is a phase diagram showing the reaction relationship between zinc and copper. 異種金属接合の接触電位差を説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a contact potential difference in bonding dissimilar metals; 従来のめっき方法によるめっきの状態と本実施形態のめっき方法によるめっきの状態を比較する図である。It is a figure which compares the state of plating by the conventional plating method, and the state of plating by the plating method of this embodiment. 従来のめっき方法によるめっきの状態と本実施形態のめっき方法によるめっきの状態を比較する図である。It is a figure which compares the state of plating by the conventional plating method, and the state of plating by the plating method of this embodiment. 本実施形態の電流経路を示す概要図である。4 is a schematic diagram showing a current path of the embodiment; FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において同一の符号を付した部分は同一構成を表わす。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, parts with the same reference numerals represent the same configuration.

図1は、本実施形態のめっき方法の処理の流れの一例について示すフロー図である。また、図2は、本実施形態の被めっき体10の一例について示す概略図であり、同図(A)、同図(B)が被めっき体10の概略を示す外観図であり、同図(C)~同図(G)が被めっき体10の断面の概要図である。また、図3が本実施形態のめっき方法の一例を時系列に示す概略図である。なお、本図及び以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、本図及び以降の各図において、部材の大きさ、形状、厚み等を適宜誇張して表現する。 FIG. 1 is a flowchart showing an example of the processing flow of the plating method of this embodiment. 2A and 2B are schematic diagrams showing an example of the object to be plated 10 of the present embodiment, and FIG. 2A and FIG. (C) to (G) of the figure are schematic cross-sectional views of the object to be plated 10 . FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the plating method of this embodiment in chronological order. In addition, in this figure and subsequent figures, a part of the configuration is appropriately omitted to simplify the drawings. In this drawing and subsequent drawings, the size, shape, thickness, etc. of the members are appropriately exaggerated.

図1を参照して、本実施形態のめっき方法は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)が電気的に導通(連続)している被めっき体を準備するステップ(ステップS01)と、被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、被めっき体に電圧を印加するステップ(ステップS05)と、第1金属表面の少なくともめっき対象部位をめっき液に浸漬して、第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップ(ステップS07)と、を有する。 Referring to FIG. 1, the plating method of the present embodiment includes a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface"). ) is electrically conductive (continuous) (step S01), and a step of applying a voltage to the plated body before immersing the plated body in the plating solution (step S05 ), and a step of immersing at least a portion to be plated on the surface of the first metal in a plating solution to coat the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal (step S07).

図2を参照して、本実施形態の被めっき体10について説明する。図2は被めっき体10を示す概略図であり、同図(A)はめっき処理前の被めっき体10の外観図、同図(B)はめっき処理後の被めっき体10の外観図である。同図(C)は、同図(B)のX-X線断面図であり、同図(D)~同図(G)はめっき処理前の被めっき体10の同図(C)に相当する断面図である。 The object to be plated 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. 2A and 2B are schematic diagrams showing the object to be plated 10. FIG. 2A is an external view of the object to be plated 10 before plating, and FIG. 2B is an external view of the object to be plated 10 after plating. be. (C) is a cross-sectional view taken along the line XX of (B) in FIG. It is a cross-sectional view.

本実施形態のめっき方法では、同図(A)に示すような被めっき体10のめっき対象部位16にめっき処理を施し、同図(B)、同図(C)に示すようにめっき対象部位16を被膜用金属による薄膜(めっき膜)13で覆う。 In the plating method of the present embodiment, a plating target portion 16 of an object to be plated 10 as shown in FIG. 16 is covered with a thin film (plating film) 13 made of a coating metal.

図2(A)を参照して、本実施形態の被めっき体10は、第1金属表面11と第2金属表面12が電気的に導通(連続)している構造体である。同図(C)、同図(G)に示すように、第1金属表面11は、母材としての第1金属材料11Mの表面であってもよいし、同図(D)~同図(F)に示すように、任意の母材(構造体)BD、BD1を覆って設けられる第1金属材料11Mの表面であってもよい。同様に、第2金属表面12は、同図(C)、同図(F)、同図(G)に示すように、母材としての第2金属材料12Mの表面であってもよいし、同図(D)、同図(E)に示すように、任意の母材(構造体)BD、BD2を覆って設けられる第2金属材料12Mの表面であってもよい。 Referring to FIG. 2A, the object to be plated 10 of the present embodiment is a structure in which a first metal surface 11 and a second metal surface 12 are electrically connected (continuous). As shown in (C) and (G) of the figure, the first metal surface 11 may be the surface of a first metal material 11M as a base material, or As shown in F), it may be the surface of a first metal material 11M provided covering arbitrary base materials (structures) BD and BD1. Similarly, the second metal surface 12 may be the surface of a second metal material 12M as a base material, as shown in FIGS. As shown in (D) and (E) of the figure, it may be the surface of a second metal material 12M provided covering arbitrary base materials (structures) BD and BD2.

任意の母材BD、BD1,BD2は、非導電性材料であってもよいし、導電性材料であってもよい。また、同図(D)に示すように第1金属材料11Mと第2金属材料12Mとが一つの任意の母材BDを覆って設けられる構成の場合、任意の母材BDは単一の材料で構成されてもよいし、複数の材料の接合や接着、積層などにより構成されてもよい(複合材料であってもよい)。また、被めっき体10は例えば、同図(E)に示すように、第1金属材料11Mで覆われた任意の母材(第1の母材BD1)と、第2金属材料12Mで覆われた別の任意の母材(第2の母材BD2)とが(例えば接合などにより)連続して設けられたものであってもよいし、同図(F)に示すように、第1金属材料11Mで覆われた任意の母材(第1の母材BD1)と、第2金属材料12M(第2の母材BD2)とが(例えば接合などにより)連続して設けられたものであってもよいし、第1の母材BD1と第2の母材BD2がこれらの逆の構成であってもよい。 Any matrix BD, BD1, BD2 may be a non-conducting material or a conducting material. In addition, as shown in FIG. 4D, in the case of a configuration in which the first metal material 11M and the second metal material 12M are provided so as to cover one arbitrary base material BD, the arbitrary base material BD is made of a single material. or by bonding, adhering, or laminating a plurality of materials (composite materials may be used). Further, the object to be plated 10 is, for example, as shown in FIG. Another arbitrary base material (second base material BD2) may be continuously provided (for example, by joining), or as shown in FIG. An arbitrary base material (first base material BD1) covered with material 11M and a second metal material 12M (second base material BD2) are continuously provided (for example, by joining). Alternatively, the first base material BD1 and the second base material BD2 may have the opposite configurations.

また、「第1金属表面11と第2金属表面12が電気的に導通(連続)している」とは、第1金属表面11と第2金属表面12とが例えば接合など(原子的な接合、溶融などによる接合など)によって直接的且つ電気的に導通(連続)している構成、第1金属表面11と第2金属表面12とが直接的に接触することにより電気的に導通(連続)している構成、あるいは、第1金属表面11と第2金属表面12とが他の金属などの導電部材を介して連続することにより電気的に導通(連続)している構成、などのいずれであってもよく、この例に限らず、第1金属表面11と第2金属表面12の間に通電可能な構成であればよい。つまり、同図(G)に示すように、第1金属表面11(第1金属材料11M)と第2金属表面12(第2金属材料12M)とが他の金属材料mを介して電気的に導通(連続)している構成であってもよい。 Further, "the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically connected (continuous)" means that the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are bonded (atomic bonding), for example. , bonding by melting, etc.), the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically connected (continuous) by direct contact. or a configuration in which the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically connected (continuously) by connecting them via a conductive member such as another metal. It is not limited to this example, and any structure that allows an electric current to flow between the first metal surface 11 and the second metal surface 12 may be used. That is, as shown in FIG. 1G, the first metal surface 11 (first metal material 11M) and the second metal surface 12 (second metal material 12M) are electrically connected through another metal material m. A conductive (continuous) configuration may also be used.

また、この例では被めっき体10が一の方向に長い(図2では図示左右方向に長い)帯状の構造体である場合について説明するが、被めっき体10の形状はこの例に限らない。後に詳述するが、被めっき体10は、その少なくとも一部(めっき対象部位16)をめっき液に浸漬する。つまり被めっき体10は、一部を治具などで保持して少なくともめっき対象部位16をめっき液に浸漬可能な形状であれば図示の例に限らない。 In this example, the object to be plated 10 is a belt-shaped structure that is long in one direction (long in the horizontal direction in FIG. 2), but the shape of the object to be plated 10 is not limited to this example. As will be described in detail later, at least part of the object to be plated 10 (part to be plated 16) is immersed in the plating solution. In other words, the object to be plated 10 is not limited to the illustrated example as long as it has a shape in which at least the part to be plated 16 can be immersed in the plating solution while a part of the object to be plated 10 is held by a jig or the like.

また、ここでは一例として図2(B)、同図(C)に示すように、めっき対象部位16が被めっき体10の一部、具体的には、第1金属表面11(の実質全体)であるとする。つまり、第1金属材料11Mの外表の実質全体がめっき膜13で覆われる。しかしながらこの例に限らず、めっき対象部位16は、第1金属表面11の一部であってもよいし、第1金属表面11の全体と第2金属表面12の一部に連続する部位であってもよい。 Further, as shown in FIGS. 2B and 2C as an example, the plating target portion 16 is a part of the object to be plated 10, specifically, the first metal surface 11 (substantially the entire surface). Suppose that That is, the entire outer surface of the first metal material 11</b>M is covered with the plating film 13 . However, the plating target portion 16 is not limited to this example, and may be a portion of the first metal surface 11, or a portion that is continuous with the entire first metal surface 11 and a portion of the second metal surface 12. may

第1金属と第2金属は、イオン化傾向が異なる金属であり、具体的に、第2金属は、第1金属に対して相対的に貴な(イオン化傾向が小さい)金属である。ここでは一例として、第1金属は亜鉛(Zn)を主成分とする金属であり、第2金属は銅(Cu)を主成分とする金属である。 The first metal and the second metal are metals with different ionization tendencies. Specifically, the second metal is a metal that is relatively noble (lower in ionization tendency) than the first metal. Here, as an example, the first metal is a metal containing zinc (Zn) as a main component, and the second metal is a metal containing copper (Cu) as a main component.

ここで、「亜鉛を主成分とする金属」とは、純亜鉛または亜鉛合金を全体の50%以上含有する金属をいい、純亜鉛または亜鉛合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純亜鉛または亜鉛合金の含有率が100%(または略100%)の金属であってもよい。以下、本明細書では、第1金属について単に「亜鉛(Zn)」と称する場合があるが、これは「亜鉛を主成分とする金属」の意味である。 Here, "metal containing zinc as the main component" refers to a metal containing 50% or more of pure zinc or a zinc alloy, and when it contains other components different from pure zinc or zinc alloy, other components The type and number of are arbitrary. Also, the metal may contain 100% (or approximately 100%) pure zinc or a zinc alloy. Hereinafter, in this specification, the first metal may be simply referred to as "zinc (Zn)", which means "a metal containing zinc as a main component".

また「銅を主成分とする金属」とは、純銅または銅合金を全体の50%以上含有する金属をいい、純銅または銅合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純銅または銅合金の含有率が100%(または略100%)の金属であってもよい。以下、本明細書では、第2金属について単に「銅(Cu)」と称する場合があるが、これは「銅を主成分とする金属」の意味である。 In addition, "metal containing copper as the main component" refers to a metal containing 50% or more of pure copper or copper alloy, and if it contains other components different from pure copper or copper alloy, the type and number of other components is optional. Also, the metal may contain 100% (or approximately 100%) of pure copper or copper alloy. Hereinafter, in this specification, the second metal may be simply referred to as "copper (Cu)", which means "a metal containing copper as a main component".

また、一例として、第2金属と被膜用金属は同種の金属である。すなわち本実施形態のめっき方法では一例として、イオン化傾向が異なる第1金属表面11と第2金属表面12とが電気的に連続する被めっき体10において、相対的に卑な(イオン化傾向が大きい)第1金属表面11を、相対的に貴な被膜用金属で置換し、第1金属材料11を被膜用金属で覆う方法であるともいえ、好適には、第1金属材料11Mを第2金属表面12と同種の被膜用金属で覆う方法である。 Also, as an example, the second metal and the coating metal are of the same kind. That is, in the plating method of the present embodiment, as an example, the first metal surface 11 and the second metal surface 12 having different ionization tendencies are electrically continuous in the object to be plated 10. It can be said to be a method of substituting the first metal surface 11 with a relatively noble coating metal and covering the first metal material 11 with the coating metal. This is a method of covering with the same kind of coating metal as 12.

このように本実施形態では、例えば第1金属表面11の第1金属と被膜用金属の置換反応(酸化還元反応)が進行する。すなわち、第1金属表面11や第2金属表面12の「表面」とは、外部に露出している部位、特に第1金属表面11の場合は被膜用金属の金属イオンとの置換反応が進行可能な部位を意味し、「第1金属表面11(第2金属表面12)の一部」とは、厚み方向ではなく(目視可能な)面方向の一部を意味する。 As described above, in the present embodiment, for example, the substitution reaction (oxidation-reduction reaction) between the first metal on the first metal surface 11 and the coating metal proceeds. In other words, the “surface” of the first metal surface 11 or the second metal surface 12 means a portion exposed to the outside, particularly in the case of the first metal surface 11, a substitution reaction of the coating metal with metal ions can proceed. "Part of the first metal surface 11 (second metal surface 12)" means a part in the (visible) plane direction, not in the thickness direction.

以下、図1、図3を参照して本実施形態のめっき方法の各ステップについて詳細に説明する。まず、上述した被めっき体10を準備する(図1のステップS01、図2(A)、図3(A))。また、対極15を準備する。対極15は、ここでは一例として被膜用金属と同種の金属の電極であり、具体的には銅(Cu)の(銅を主成分とする)電極であり、所定のめっき液14に浸漬する。また対極15に所定の電圧を印加する(電源Eの一方の極(例えば、正極)に接続する)。めっき液14は、一例として被膜用金属の金属イオン(Cu2+)を含む溶液である。具体的には例えば、硫酸銅(CuSO)と硫酸(HSO)を含む強酸(例えば、pH=0.5程度)の溶液である(図3(B))。 Hereinafter, each step of the plating method of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. First, the object to be plated 10 described above is prepared (step S01 in FIG. 1, FIG. 2(A), FIG. 3(A)). Also, a counter electrode 15 is prepared. The counter electrode 15 is, for example, an electrode made of the same metal as the film-forming metal, specifically a copper (Cu) electrode (mainly composed of copper), and is immersed in a predetermined plating solution 14 . Also, a predetermined voltage is applied to the counter electrode 15 (connected to one pole (for example, positive electrode) of the power supply E). The plating solution 14 is, for example, a solution containing metal ions (Cu 2+ ) of the coating metal. Specifically, for example, it is a solution of a strong acid (for example, about pH=0.5) containing copper sulfate (CuSO 4 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (FIG. 3(B)).

次に、被めっき体10をめっき液14に浸漬する以前に(めっき液14に浸漬しない状態で)、当該被めっき体10に所定の電圧を印加する(図1のステップS05、図3(C))。 Next, before the object to be plated 10 is immersed in the plating solution 14 (while not being immersed in the plating solution 14), a predetermined voltage is applied to the object to be plated 10 (step S05 in FIG. 1, (C )).

この電圧の印加により、被めっき体10には所定量の電荷が付与される。図3(A)を参照して、被めっき体10は第1金属表面11と第2金属表面12とが電気的に導通(連続)しており、両者の間には接触電位差ΔVが生じ、一方が他方に対して正又は負に帯電している状態となる。以下、一例として第2金属表面12(銅)の電位(アース基準の電位、以下同様)を基準に具体的に説明すると、被めっき体10のめっき対象部位16である第1金属表面11は接触電位差ΔVによって、第2金属表面12に対して正に帯電(電位は+V)している状態となる。 By applying this voltage, the object to be plated 10 is given a predetermined amount of charge. Referring to FIG. 3A, the first metal surface 11 and the second metal surface 12 of the object to be plated 10 are electrically connected (continuously), and a contact potential difference ΔV is generated between them. One becomes positively or negatively charged with respect to the other. Hereinafter, as an example, the potential of the second metal surface 12 (copper) (ground-based potential, the same shall apply hereinafter) will be used as a reference. Due to the potential difference ΔV, the second metal surface 12 is positively charged (potential is +V).

本ステップでは、所定の電圧の印加によって、予め、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVの少なくとも一部を相殺する。換言すると、この電圧は、被めっき体10、より詳細には第1金属表面11の電位を、ある範囲内に設定可能な電圧である。印加される電圧およびそれにより設定される第1金属表面11の電位については後に詳述するが、具体的には、図3(C)に示すように、被めっき体10を電源Eの他方の極(例えば負極)に接続(負電圧を印加)する。 In this step, at least a part of the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12 is canceled in advance by applying a predetermined voltage. In other words, this voltage is the voltage that can set the potential of the object to be plated 10, more specifically the first metal surface 11, within a certain range. The applied voltage and the potential of the first metal surface 11 set thereby will be described in detail later. Specifically, as shown in FIG. It connects (applies a negative voltage) to the pole (for example, the negative pole).

その後、同図(D)に示すように、被めっき体10に負電圧を印加した状態で、めっき対象部位16(ここでは、第1金属表面11の全体)をめっき液14に浸漬する(図1のステップS07、図3(D))。これにより、第1金属表面11(亜鉛)がめっき液14中の銅イオン(Cu2+)で置換され、めっき対象部位16の表面に銅が還元析出される。ここでは一例として、めっき対象部位16の実質全体をめっき液14に浸漬するまで被めっき体10に対して負電圧の印加を継続する。これにより、第1金属表面11の全体が被膜用金属(銅)で置換され、めっき対象部位16がめっき膜13により被覆される。 After that, as shown in FIG. 4D, the plating target portion 16 (here, the entire first metal surface 11) is immersed in the plating solution 14 while a negative voltage is applied to the object to be plated 10 (FIG. 1 step S07, FIG. 3(D)). As a result, the first metal surface 11 (zinc) is replaced with copper ions (Cu 2+ ) in the plating solution 14 , and copper is reduced and deposited on the surface of the plating target portion 16 . Here, as an example, the application of the negative voltage to the object to be plated 10 is continued until the entire substantial portion of the portion 16 to be plated is immersed in the plating solution 14 . As a result, the entire first metal surface 11 is replaced with the coating metal (copper), and the plating target portion 16 is covered with the plating film 13 .

このように本実施形態では、予め、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVの少なくとも一部を相殺するように被めっき体10に電圧を印加した後にめっき液14に被めっき体10を浸漬することで、酸化還元反応(置換めっき)によりめっき膜13を形成できる。当該めっき膜13は、従来の電気めっき法によって形成されるめっき膜と比較して大幅に膜厚を薄くできるとともにピンホールの発生も抑制できる。 As described above, in the present embodiment, a voltage is applied to the object to be plated 10 so as to offset at least part of the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12, and then the plating solution 14 is applied. By immersing the object to be plated 10 in the solution, the plating film 13 can be formed by oxidation-reduction reaction (displacement plating). The plated film 13 can be significantly thinner than a plated film formed by a conventional electroplating method, and can also suppress the generation of pinholes.

なお、めっき対象部位16の第1金属表面11(亜鉛)が(全て)被膜用金属(銅)に置換された後にも被めっき体10への電圧の印加を継続した場合には、連続して(自動的に)電気めっきに移行する。したがって、第1金属表面11の実質全体がめっき液14に浸漬するまでは、被めっき体10への電圧の印加を継続し、第1金属表面11の実質全体が被膜用金属に置換した後は電気めっき法によりめっき膜13として所望の膜厚に形成し、めっき処理を終了する(図3(E))。 In addition, when the voltage application to the object to be plated 10 is continued even after the first metal surface 11 (zinc) of the part to be plated 16 is (entirely) replaced with the coating metal (copper), Go (automatically) to electroplating. Therefore, until substantially the entire first metal surface 11 is immersed in the plating solution 14, the voltage is continuously applied to the object to be plated 10, and after substantially the entire first metal surface 11 is replaced with the coating metal, A plating film 13 having a desired film thickness is formed by electroplating, and the plating process is completed (FIG. 3(E)).

下層に置換めっきによる良質なめっき膜13が形成してあるため、連続する電気めっき法によるめっき膜13は任意の厚みに形成できる。従って、本実施形態のめっき膜13の膜厚は、例えば3μm以下、詳細には、100nm~3μm程度、好適には、300nm~2μm程度、より好適には500nm~1.5μm程度に形成できる。また、めっき膜13の最下層は置換めっきによる膜であるので、例えば、総膜厚が500nm程度であっても、ピンホールの発生を抑制できる。 Since the good-quality plating film 13 is formed as the lower layer by displacement plating, the plating film 13 can be formed to an arbitrary thickness by the continuous electroplating method. Therefore, the film thickness of the plating film 13 of the present embodiment can be formed to, for example, 3 μm or less, more specifically, about 100 nm to 3 μm, preferably about 300 nm to 2 μm, more preferably about 500 nm to 1.5 μm. Further, since the lowermost layer of the plated film 13 is a film formed by displacement plating, even if the total film thickness is about 500 nm, for example, the occurrence of pinholes can be suppressed.

<置換可能電位範囲と印加電圧>
本実施形態のめっき方法は、異なる金属が電気的に導通(連続)する被めっき体10において、予め被めっき体10に所定量の電圧を印加し(電荷を付与し)、接触電位差ΔVを相殺したのちにめっき液14に浸漬し、置換めっきを行う方法である。
<Replaceable potential range and applied voltage>
In the plating method of the present embodiment, a predetermined amount of voltage is applied in advance (charge is applied) to the plated body 10 in which different metals are electrically conductive (continuous) to cancel the contact potential difference ΔV. After that, the substrate is immersed in the plating solution 14 to carry out displacement plating.

被めっき体10に印加する電圧は、第1金属表面11、第2金属表面12、被膜用金属、めっき液14および対極15の材料や組成に基づき決定される、ある範囲の電圧である。 The voltage applied to the object to be plated 10 is a voltage within a certain range determined based on the materials and compositions of the first metal surface 11 , the second metal surface 12 , the coating metal, the plating solution 14 and the counter electrode 15 .

本願出願人は、第1金属が亜鉛(Zn)で第2金属が銅(Cu)の被めっき体10において、第1金属表面11(亜鉛側)に被膜用金属として銅(Cu)をめっきする場合について検討した。特に、めっき膜13としては、その上に他の金属や樹脂などの被膜を行う場合などを考慮し、膜厚は薄く均一であるとともに、ピンホールの発生も抑制した、良質な金属としての銅(金属銅、Cu)を成膜することを目的とした。 The applicant of the present application plated copper (Cu) as a coating metal on the first metal surface 11 (zinc side) of the object to be plated 10 in which the first metal is zinc (Zn) and the second metal is copper (Cu). Considered the case. In particular, as the plating film 13, in consideration of the case where a film such as another metal or resin is applied on it, the film thickness is thin and uniform, and the generation of pinholes is suppressed. The purpose was to form a film of (metallic copper, Cu).

銅(金属銅)の被膜に際し、まず従来既知の置換型の無電解めっき法によりめっきを行ったところ、置換は進むものの形成されるめっき膜が変色する(酸化銅などが析出する)などし、金属としての銅の析出は困難であった。 In the case of copper (metallic copper) coating, when plating was first performed by a conventionally known displacement-type electroless plating method, although displacement progressed, the formed plating film discolored (copper oxide etc. precipitated). Deposition of copper as a metal has been difficult.

そして、めっき液の組成やpHなど様々な条件下で評価した結果、めっき液の組成、および亜鉛と銅の間で生じる接触電位差ΔVが銅と亜鉛の酸化還元反応に影響を及ぼし、めっき膜の変色(酸化銅などの析出)を引き起こしているものと考えた。 As a result of evaluation under various conditions such as the composition and pH of the plating solution, it was found that the composition of the plating solution and the contact potential difference ΔV between zinc and copper affect the oxidation-reduction reaction between copper and zinc. It was thought that discoloration (precipitation of copper oxide, etc.) was caused.

図4を参照して、同図(A)は、銅と亜鉛の仕事関数(真空準位V.L.とフェルミ準位F.L.とのエネルギー差)を示す概要図であり、同図(B)は、銅と亜鉛を電気的に導通(連続)させた構造体(例えば、銅の表面と亜鉛の表面を直接的に接触させた構造体(以下、銅-亜鉛接触体)、本実施形態の被めっき体10に対応)に生じる接触電位差ΔVを示す概要図である。 Referring to FIG. 4, (A) is a schematic diagram showing the work functions of copper and zinc (energy difference between vacuum level VL and Fermi level FL). (B) is a structure in which copper and zinc are electrically connected (continuous) (for example, a structure in which the surface of copper and the surface of zinc are in direct contact (hereinafter referred to as a copper-zinc contact structure); FIG. 2 is a schematic diagram showing a contact potential difference ΔV generated in the object to be plated 10 of the embodiment).

同図(A)に示すように銅(Cu)の仕事関数は4.7eV、亜鉛(Zn)の仕事関数は3.6eVである。また両者の仕事関数差により、同図(B)に示すように銅-亜鉛接触体(被めっき体10)は、例えば銅側を基準にすると、亜鉛側は正電荷で帯電(+1.1V=-(3.6eV-4.7eV)/e、ここでeは電気素量)していることになる。 As shown in FIG. 4A, copper (Cu) has a work function of 4.7 eV, and zinc (Zn) has a work function of 3.6 eV. Due to the work function difference between the two, as shown in FIG. −(3.6 eV−4.7 eV)/e, where e is the elementary charge).

図5は、亜鉛(めっき液14に浸漬されて置換される第1金属表面)と、銅(めっき液14、めっき液14に含まれる被膜用金属)との間の反応(例えば、酸化還元反応)の関係を示す図である。同図右に示す図(グラフ)は、本願出願人が計算で求めた、水溶液系(Zn-HO系およびCu-HO系)における銅と亜鉛の反応(例えば、酸化還元反応)を総括的に示す状態図であり、溶存する亜鉛イオンの活量を10-6とした場合のZn-HO系の電位-pH図と、溶存する銅イオンの活量を1としたCu-HO系の電位-pH図とを、重ねて描画した電位-pH図(ここでは「電位-pH図(合成)」と称する)である。この場合、縦軸は、水溶液の平衡電極電位を標準水素電極基準(vs.NHE(vs.SHE))で示している。また、横軸は、めっき液14のpHである。 FIG. 5 shows the reaction (e.g., oxidation-reduction reaction) between zinc (the first metal surface to be immersed and replaced in the plating solution 14) and copper (the plating solution 14, the coating metal contained in the plating solution 14). ) is a diagram showing the relationship of The diagram (graph) shown on the right side of the figure shows the reaction (eg, oxidation-reduction reaction) between copper and zinc in an aqueous solution system (Zn—H 2 O system and Cu—H 2 O system) calculated by the applicant of the present application. is a general phase diagram showing the potential-pH diagram of the Zn—H 2 O system when the activity of dissolved zinc ions is 10 −6 , and the Cu 1 is a potential-pH diagram (referred to herein as a “potential-pH diagram (synthetic)”) in which a potential-pH diagram of a —H 2 O system is superimposed. In this case, the vertical axis indicates the equilibrium electrode potential of the aqueous solution based on the standard hydrogen electrode (vs. NHE (vs. SHE)). Also, the horizontal axis is the pH of the plating solution 14 .

電位-pH図(合成)の平衡電極電位は、以下の(式A)に示す、平衡電極電位に関するネルンストの式を用い、亜鉛イオンと銅イオンの活量に基づき算出した。ここで、亜鉛は、固体の被めっき体10から水溶液中に溶け出す成分であり、本来は水溶液中に存在しておらず、極微量との意味で、溶存する亜鉛イオンの活量を10-6とした。一方、銅は、水溶液中のイオンから被めっき体10に析出する成分であり、本来、水溶液中に多量存在することから、溶存する銅イオンの活量を1とした。

Figure 2023011169000002
The equilibrium electrode potential in the potential-pH diagram (synthetic) was calculated based on the activities of zinc ions and copper ions using the Nernst equation for the equilibrium electrode potential shown in Equation A below. Here, zinc is a component that dissolves into the aqueous solution from the solid object to be plated 10 , and originally does not exist in the aqueous solution. 6 . On the other hand, copper is a component that precipitates on the plated object 10 from ions in the aqueous solution, and originally exists in a large amount in the aqueous solution.
Figure 2023011169000002

同図において、境界線aは、下記の亜鉛の半電池反応(式B)の溶存する亜鉛イオンの活量を10-6とした時の平衡電極電位(酸化還元電位)を示し、その値は-0.94(V)である。 In the figure, the boundary line a indicates the equilibrium electrode potential (redox potential) when the activity of dissolved zinc ions in the zinc half-cell reaction (formula B) below is 10 −6 , and the value is −0.94 (V).

Zn2+ + 2e = Zn (式B) Zn 2+ + 2e = Zn (Formula B)

また、境界線bは、下記の銅の半電池反応(式C)の平衡電極電位(酸化還元電位)を示し、溶存する銅イオンの活量を1とした時の値は+0.34(V)である。 Boundary line b indicates the equilibrium electrode potential (oxidation-reduction potential) of the following copper half-cell reaction (formula C), and the value when the activity of dissolved copper ions is 1 is +0.34 (V ).

Cu2+ + 2e = Cu (式C) Cu 2+ + 2e = Cu (Formula C)

この電位-pH図(合成)において、亜鉛の腐食域と、銅(被膜用金属)の不感域(不変態域、不活性態域、安定域)とが重なる領域(色付きの領域)が、亜鉛がイオン化されて銅が析出する領域、すなわち、銅-亜鉛接触体の亜鉛表面(被めっき体10の第1金属表面11が銅(被膜用金属)に置換される領域であり、以下、この領域を「置換可能領域SR」という。 In this potential-pH diagram (synthesis), the region (colored region) where the corrosion region of zinc and the insensitive region (non-transformation region, inert state region, stable region) of copper (film metal) overlap is the zinc is ionized and copper is deposited, that is, the zinc surface of the copper-zinc contact body (the first metal surface 11 of the object to be plated 10 is replaced with copper (coating metal), hereinafter, this region is referred to as "replaceable region SR".

すなわち、銅-亜鉛接触体(置換される亜鉛側)の表面(第1金属表面11)の電位、およびめっき液14のpHが、置換可能領域SRに含まれる条件を満たせば、亜鉛が溶出し銅が析出可能となる。置換可能領域SRの電位範囲(第1金属表面11が被膜用金属に置換される電位;以下、「置換可能電位範囲VR」という。)は、めっき液14のpHによりその範囲が異なり、図5の例では、最大(pH<3程度の強酸の場合)で+0.34≧VR≧-0.94、最小(pH=8.1程度の弱アルカリの場合)で-0.047≧VR≧-0.94である。本実施形態では一例として、めっき液14に強酸(pH<3程度)を採用し、置換可能電位範囲VRは+0.34≧VR≧-0.94である場合について説明する。 That is, when the potential of the surface (first metal surface 11) of the copper-zinc contact (the side of the zinc to be replaced) and the pH of the plating solution 14 satisfy the conditions included in the replaceable region SR, zinc is eluted. Copper can be deposited. The potential range of the replaceable region SR (the potential at which the first metal surface 11 is replaced with the coating metal; hereinafter referred to as "replaceable potential range VR") varies depending on the pH of the plating solution 14. In the example of , +0.34 ≥ VR ≥ -0.94 at the maximum (in the case of a strong acid of about pH < 3), and -0.047 ≥ VR ≥ -0.94 at the minimum (in the case of a weak alkali of about pH = 8.1) 0.94. In this embodiment, as an example, a case where a strong acid (about pH<3) is used as the plating solution 14 and the substitutable potential range VR is +0.34≧VR≧−0.94 will be described.

ところで、銅-亜鉛接触体(被めっき体10)の亜鉛側(第1金属表面11)は、図4および図5の左図に示すように、銅側(第2金属表面12)に対して正電荷で帯電(+1.1V=-(3.6eV-4.7eV)/e、ここでeは電気素量)した状態であり、電位-pH図(合成)における置換可能領域SRの電位の範囲(置換可能電位範囲VR)の上限から大きく外れている(上回っている)。 By the way, the zinc side (first metal surface 11) of the copper-zinc contact body (body to be plated 10) faces the copper side (second metal surface 12) as shown in the left diagrams of FIGS. It is in a positively charged state (+1.1V=-(3.6eV-4.7eV)/e, where e is the elementary charge), and the potential of the replaceable region SR in the potential-pH diagram (synthesis) It is greatly out of (exceeds) the upper limit of the range (substitutable potential range VR).

そこで本願出願人は、めっき液14に浸漬する以前(置換反応が開始する前)に、第1金属表面11の電位を、置換を実現するための電位範囲、すなわち置換可能電位範囲VRに強制的に設定することで、亜鉛と銅の置換反応が良好に進行すると考えた。 Therefore, the applicant of the present application forcibly sets the potential of the first metal surface 11 to the potential range for realizing replacement, that is, the replaceable potential range VR, before immersion in the plating solution 14 (before the replacement reaction starts). , the substitution reaction between zinc and copper proceeds well.

つまり、接触電位差ΔVにより正(または負)に帯電している被めっき体10の電位が置換可能電位範囲VR内に収まるような(帯電状態を相殺するような)電圧を、めっき液14に浸漬する前の被めっき体10に印加することとした。 That is, a voltage (such as to offset the charged state) is applied to the plating solution 14 so that the potential of the object to be plated 10, which is positively (or negatively) charged by the contact potential difference ΔV, falls within the replaceable potential range VR. We decided to apply it to the object to be plated 10 before it was applied.

より詳細には、まず、めっき液14については、理論的且つ実用的観点から、扱いも容易な銅イオン(Cu2+)と硫酸イオン(SO 2-)を含む溶液を用い、pH=0.5程度に調整した。これにより、置換可能電位範囲VRは、+0.34≧VR≧-0.94となる。 More specifically, from a theoretical and practical point of view, the plating solution 14 is a solution containing copper ions (Cu 2+ ) and sulfate ions (SO 4 2− ), which is easy to handle, and pH=0. Adjusted to 5. As a result, the substitutable potential range VR becomes +0.34≧VR≧−0.94.

そして、被めっき体10については、第1金属表面11に帯電している電荷(第2金属表面12を基準として+1.1V)の少なくとも一部を相殺する電圧を印加する。以下、接触電位差ΔVにより第1金属表面11に帯電している電荷(第2金属表面12を基準とする電荷)の少なくとも一部を相殺する電圧を「チャージポンプ電圧CP」という。 Then, to the object to be plated 10, a voltage is applied that cancels at least part of the charge (+1.1 V with respect to the second metal surface 12) charged on the first metal surface 11. FIG. Hereinafter, the voltage that cancels at least part of the charges on the first metal surface 11 (charges with the second metal surface 12 as a reference) due to the contact potential difference ΔV will be referred to as "charge pump voltage CP".

本実施形態のチャージポンプ電圧CPは、第1金属表面11に帯電している電荷の少なくとも一部を相殺可能な電圧、好適には、被めっき体10の第1金属表面11の電位を、置換可能電位範囲VR(+0.34≧VR≧-0.94)に収める電圧である。具体的には、チャージポンプ電圧CPは、例えば、-0.76V(0.34V-1.1V)≧CP≧-2.04V(-0.94V-1.1V)の負電圧である。 The charge pump voltage CP of the present embodiment is a voltage capable of canceling at least a portion of the charges on the first metal surface 11, preferably the potential of the first metal surface 11 of the object to be plated 10. It is a voltage within the possible potential range VR (+0.34≧VR≧−0.94). Specifically, the charge pump voltage CP is, for example, a negative voltage of −0.76 V (0.34 V−1.1 V)≧CP≧−2.04 V (−0.94 V−1.1 V).

ここで対極15は、例えば、被膜用金属の金属イオンをめっき液14に連続的に放出可能な電極であると望ましく、ここでは銅電極を用いた例を示す。 Here, the counter electrode 15 is desirably an electrode capable of continuously releasing metal ions of the coating metal into the plating solution 14, for example, and an example using a copper electrode is shown here.

そしてチャージポンプ電圧CPの印加を維持した状態で、被めっき体10を上記の、pH=0.5に調整されためっき液14に浸漬する。その結果、被めっき体10の第1金属表面11とめっき液14は、置換可能領域SRの条件下に置かれ、第1金属表面11(亜鉛)が被膜用金属(銅)に置換される。 Then, while maintaining the application of the charge pump voltage CP, the object to be plated 10 is immersed in the plating solution 14 adjusted to pH=0.5. As a result, the first metal surface 11 of the object to be plated 10 and the plating solution 14 are placed under the conditions of the replaceable region SR, and the first metal surface 11 (zinc) is replaced with the coating metal (copper).

この置換反応は、置換可能領域SRの条件下で第1金属表面11を構成する亜鉛が存在している間は進行する。つまり、少なくともめっき対象部位16が浸漬を開始してからその実質全体がめっき液14に浸漬されるまでの間はチャージポンプ電圧CPの印加を継続する。 This substitution reaction proceeds while zinc constituting the first metal surface 11 exists under the conditions of the substitutable region SR. In other words, the application of the charge pump voltage CP is continued at least from the start of immersion of the portion 16 to be plated until the entire substance thereof is immersed in the plating solution 14 .

置換反応により被めっき体10の表面に析出する被膜用金属(めっき膜13)は電気めっき法による場合と比較して、ピンホールの発生を大幅に抑制でき、膜厚も大幅に低減可能である。そして、第1金属表面11が全て被膜用金属に置換された後もチャージポンプ電圧CPの印加が継続している場合には、連続且つ自動的に被めっき体10に対する電気めっきに移行し、めっき膜13の膜厚が増加する(例えば、電気めっきで銅を被着する場合の電圧は一般的に酸性浴(pH=0.5)で1~5V程度である)。 The film metal (plating film 13) deposited on the surface of the object to be plated 10 by the substitution reaction can greatly suppress the generation of pinholes and the film thickness can be greatly reduced as compared with the case of electroplating. . When the charge pump voltage CP continues to be applied even after the entire first metal surface 11 is replaced with the coating metal, the electroplating of the object to be plated 10 is continuously and automatically performed. The thickness of the film 13 increases (for example, the voltage when depositing copper by electroplating is generally about 1 to 5 V in an acid bath (pH=0.5)).

連続的に電気めっきに移行する場合であっても、このめっき膜13の下層は置換めっきにより形成された良好な膜(層)である。つまり、仮に当該電気めっきによりピンホールが生じた場合であっても母材BDの被覆などの観点では問題がなく、当該電気めっきは、めっき膜13として所望の厚みが形成された時点で終了可能である。 Even if electroplating is continuously performed, the underlying layer of this plated film 13 is a good film (layer) formed by displacement plating. That is, even if the electroplating causes pinholes, there is no problem in terms of covering the base material BD, and the electroplating can be completed when the desired thickness of the plating film 13 is formed. is.

すなわちチャージポンプ電圧CPは、被めっき体10をめっき液14に浸漬する前から印加し、少なくともめっき対象部位16(例えば、第1金属表面11の実質全体)がめっき液14に浸漬されるまでの間は印加を継続する。めっき対象部位16に被膜用金属が析出し、(適宜の時間、電気めっきを継続するなどして)めっき膜13が所望の膜厚になった場合に、チャージポンプ電圧CPの印加を終了する。あるいはめっき液14から被めっき体10を取り出す。 That is, the charge pump voltage CP is applied from before the object to be plated 10 is immersed in the plating solution 14 until at least the plating target portion 16 (for example, substantially the entire first metal surface 11) is immersed in the plating solution 14. Continue to apply voltage for a period of time. When the coating metal is deposited on the plating target portion 16 and the plating film 13 reaches a desired thickness (by continuing electroplating for an appropriate time), the application of the charge pump voltage CP is terminated. Alternatively, the object to be plated 10 is taken out from the plating solution 14 .

このようにして本実施形態のめっき方法によれば、少なくとも最下層に、置換めっきによる良質なめっき膜13を形成可能である。具体的に、めっき膜13は被膜用金属(例えば金属銅)で成膜可能であり、ピンホールの発生を抑制し、薄く均一な膜厚に形成できる。また置換めっきが完了すると連続的に電気めっきに移行するため、めっき膜13の膜厚は、めっき液14に浸漬した状態でのチャージポンプ電圧CPの印加時間で制御可能である。 In this manner, according to the plating method of the present embodiment, it is possible to form a high-quality plated film 13 by displacement plating at least as the lowermost layer. Specifically, the plated film 13 can be formed from a coating metal (for example, metallic copper), suppresses the occurrence of pinholes, and can be formed to have a thin and uniform film thickness. Further, since the electroplating is continuously performed after the displacement plating is completed, the film thickness of the plating film 13 can be controlled by the application time of the charge pump voltage CP while being immersed in the plating solution 14 .

これにより、めっき膜13の膜厚は任意の厚さで制御可能であり、例えば、従来技術ではピンホールの発生で困難であった3μm以下の薄い膜も形成できる。より詳細には、例えば100nm~3μm程度、好適には、300nm~2μm程度、より好適には500nm~1.5μm程度が形成でき、例えば、膜厚が500nm程度であっても、ピンホールの発生を抑制できる。例えば、1μm以下の膜厚のめっき膜13を形成する場合には、めっき対象部位16をめっき液14に浸漬した後に1~2分チャージポンプ電圧CPの印加を継続し電気めっきを行う。さらに、めっき液14は、硫酸銅と硫酸からなる取扱いが容易な溶液を利用できる。 As a result, the film thickness of the plating film 13 can be controlled at an arbitrary thickness, and for example, a thin film of 3 μm or less, which was difficult due to the generation of pinholes in the prior art, can be formed. More specifically, for example, about 100 nm to 3 μm, preferably about 300 nm to 2 μm, more preferably about 500 nm to 1.5 μm can be formed. can be suppressed. For example, when forming the plating film 13 with a thickness of 1 μm or less, electroplating is performed by continuously applying the charge pump voltage CP for 1 to 2 minutes after immersing the plating target portion 16 in the plating solution 14 . Furthermore, the plating solution 14 can be an easy-to-handle solution containing copper sulfate and sulfuric acid.

以上説明したように、本実施形態のめっき方法は、電気的に導通(連続)する第1金属表面11と第2金属表面12を有する被めっき体10の、卑な金属(第1金属)側の表面を相対的に貴な被膜用金属で被膜する(金属(非金属酸化物)の膜で被覆する)方法であって、被めっき体10をめっき液14に浸漬する以前に、第1金属表面11と第2金属表面12の間に生じる、該第2金属表面12を基準とした該第1金属表面11の接触電位差ΔVの少なくとも一部を相殺する、チャージポンプ電圧CPを印加するものである。 As described above, the plating method of the present embodiment is applied to the base metal (first metal) side of the object to be plated 10 having the first metal surface 11 and the second metal surface 12 that are electrically conductive (continuous). A method of coating the surface of the (coating with a metal (non-metal oxide) film) with a relatively noble coating metal (coating with a film of metal (non-metal oxide)), wherein the first metal A charge pump voltage CP is applied that cancels at least a portion of the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12 that occurs between the surface 11 and the second metal surface 12. be.

具体的には、被めっき体10のめっき対象部位16である第1金属表面11と第2金属表面12の接触電位差ΔVと、第1金属表面11および被膜用金属(めっき液14に存在する被膜用金属の金属イオン)の酸化還元反応を示す電位-pH図(合成)に基づき、被めっき体10における第1金属表面11の電位が、電位-pH図(合成)における置換可能領域SRの電位の範囲内に設定されるようにチャージポンプ電圧CPを決定する。 Specifically, the contact potential difference ΔV between the first metal surface 11 and the second metal surface 12, which is the plating target portion 16 of the object to be plated 10, the first metal surface 11 and the film metal (film present in the plating solution 14 Based on the potential-pH diagram (synthesis) showing the oxidation-reduction reaction of the metal ion of the metal used), the potential of the first metal surface 11 in the plated body 10 is the potential of the substitutable region SR in the potential-pH diagram (synthesis) The charge pump voltage CP is determined so as to be set within the range of .

換言すると、第1金属がイオン化されて第1金属表面11が被膜用金属に置換される電位範囲を、置換可能電位範囲VRと定義する場合に、チャージポンプ電圧CPの印加により、第1金属表面11の電位を、置換可能電位範囲VR内に設定する。 In other words, when the potential range in which the first metal is ionized and the first metal surface 11 is replaced with the coating metal is defined as the replaceable potential range VR, the application of the charge pump voltage CP causes the first metal surface 11 is set within the replaceable potential range VR.

そして、チャージポンプ電圧CPを印加した状態で(印加しながら)、被めっき体10をめっき液14に浸漬する。 Then, the object to be plated 10 is immersed in the plating solution 14 while applying the charge pump voltage CP.

<応用例>
繰り返しになるが、本実施形態の被めっき体10は、第1金属表面11と第2金属表面12とが電気的に導通(連続)するものであればよい。例えば、図2(E)~同図(G)に示すように母材BDまたは被めっき体10が異種金属接合体であってもよい。
<Application example>
Again, the object to be plated 10 of the present embodiment may be any object as long as the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically connected (continuous). For example, as shown in FIGS. 2(E) to 2(G), the base material BD or the object to be plated 10 may be a dissimilar metal joint.

例えば、異種金属接合体の一例として、銅とアルミニウムを圧接などにより直接的に接合した構造体が挙げられる。銅とアルミニウムの異種金属接合体(銅-アルミニウム接合体)は、材料の取り扱いの容易性やコストなどから各種部品としての応用範囲が広範である。しかしこの場合においても異種金属の接触電位差が生じ、これがガルバニック腐食を引き起こすという別途の問題もよく知られるところである。 For example, as an example of a dissimilar metal joined body, there is a structure in which copper and aluminum are directly joined by pressure welding or the like. A dissimilar metal bonded body of copper and aluminum (copper-aluminum bonded body) has a wide range of applications as various parts due to ease of handling of materials, cost, and the like. However, even in this case, it is well known that a contact potential difference between dissimilar metals occurs, which causes galvanic corrosion.

また、アルミニウムの表面は酸化膜が形成されやすいなど環境に対する安定性が低い、あるいは、銅-アルミニウム接合体を母材としてその表面に他の膜を積層する場合、母材の材料の違いから均質な膜が積層しにくいなどの問題もある。 In addition, the surface of aluminum has low environmental stability, such as the formation of an oxide film easily, or when a copper-aluminum bonded body is used as a base material and another film is laminated on its surface, the difference in the base material makes it difficult to achieve uniformity. There is also a problem that it is difficult to laminate a thin film.

そこで、銅-アルミニウム接合体の全体を単一の金属膜で被覆する、あるいは、銅-アルミニウム接合体の銅の部分から連続して(両者の接合部を含んで)アルミニウム部分を銅の膜で被覆する、ことによる問題解決が考えられる。そして、このような場合においても本実施形態のめっき方法が採用できる。 Therefore, the entire copper-aluminum bonded body is coated with a single metal film, or the aluminum portion is continuously coated with a copper film from the copper portion of the copper-aluminum bonded body (including the junction between the two). The problem can be solved by coating. Also in such a case, the plating method of the present embodiment can be adopted.

ところで、アルミニウムは銅より卑な金属であるが、アルミニウムの表面を直接、銅で置換することは困難である。具体的には、アルミニウム表面に形成された酸化膜が、銅に置換するための酸性の銅めっき液(銅置換をするためのめっき液)では溶けにくく置換が進まない、一方、アルカリ性の銅めっき液は銅イオンを生成するための錯体および還元剤が必須であり、有毒であるため容易に実施することができない、などの問題がある。 By the way, although aluminum is a less noble metal than copper, it is difficult to replace the surface of aluminum directly with copper. Specifically, the oxide film formed on the surface of aluminum is difficult to dissolve in an acidic copper plating solution for copper replacement (plating solution for copper replacement), and alkaline copper plating does not progress. The liquid requires a complex and a reducing agent to generate copper ions, and is toxic, making it difficult to carry out.

そこで、銅-アルミニウム接合体のアルミニウム部分の表面にジンケート処理により亜鉛の膜(層)を形成する。これにより、銅-アルミニウム接合体は、母材BDとなるアルミニウムを覆う亜鉛の第1金属表面11と、銅の第2金属表面12(第2金属材料12M)が電気的に導通(連続)する被めっき体10となり(図2(F)参照)、本実施形態のめっき方法により第1金属表面11を被膜用金属である銅で置換できる。なお、この場合のジンケート処理は既知の方法が採用できるので詳細は省略するが、ジンケート処理用のめっき液に、電圧を印加することなく銅-アルミニウム接合体のアルミニウム部分を浸漬し、無電解メッキを施す。ジンケート処理の回数は任意である。これにより、アルミニウム部分が亜鉛の金属膜(第1金属表面11)で覆われた銅-亜鉛接触体(被めっき体10)が得られるので、これを洗浄、乾燥し、本実施形態のめっき方法によりめっき処理を行う。 Therefore, a film (layer) of zinc is formed on the surface of the aluminum portion of the copper-aluminum bonded body by zincate treatment. Thereby, in the copper-aluminum bonded body, the first metal surface 11 of zinc covering the aluminum serving as the base material BD and the second metal surface 12 of copper (second metal material 12M) are electrically connected (continuously). It becomes the object to be plated 10 (see FIG. 2(F)), and the first metal surface 11 can be replaced with copper, which is the coating metal, by the plating method of the present embodiment. In this case, the zincate treatment can be performed by a known method, so the details are omitted. apply. The number of times of zincate treatment is arbitrary. As a result, a copper-zinc contact body (body to be plated 10) in which an aluminum portion is covered with a zinc metal film (first metal surface 11) is obtained. Plating is performed by

図6は、銅-アルミニウム接合体のアルミニウム表面をジンケート処理した被めっき体10の接触電位差ΔVを示す概要図である。同図(A)は、銅、アルミニウムおよび亜鉛の仕事関数を示す概要図であり、同図(B)は、当該被めっき体10に生じる接触電位差ΔVを示す概要図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the contact potential difference ΔV of the object to be plated 10 in which the aluminum surface of the copper-aluminum bonded body is zincate treated. FIG. 1A is a schematic diagram showing the work functions of copper, aluminum and zinc, and FIG.

例えば、ジンケート処理などにより後発的に銅と亜鉛が電気的に連続する構成の場合であっても(銅と亜鉛が例えば原子的な結合や直接的な接合をしているか否かなどに限らず)、両者が、例えば、アルミニウムを介するなどして電気的に連続していれば接触電位差ΔVは生じる。 For example, even in the case of a structure in which copper and zinc are electrically continuous after a zincate treatment (regardless of whether or not copper and zinc are atomically bonded or directly bonded, etc.) ), and if they are electrically continuous, for example, via aluminum, a contact potential difference ΔV is generated.

アルミニウム(Al)の仕事関数は4.1eVである。つまりこの場合、被めっき体10の接触電位差ΔVは、例えば銅側を基準にすると亜鉛側に+1.1V(=-((3.6eV-4.1eV)+(4.1eV-4.7eV))/e、ここでeは電気素量)の正電荷が帯電していることになる。このように電気的に導通(連続)する銅と亜の間の接触電位差ΔVを考える場合、それらの間に介在する金属の仕事関数は(当該金属のイオン化傾向の大小によらず)相殺される。つまりこの場合も、被めっき体10は、銅-亜鉛接触体として扱うことができ(図4(F)、図5参照)、上述した本実施形態のめっき方法により良質な金属銅のめっき膜13を形成できる。 The work function of aluminum (Al) is 4.1 eV. That is, in this case, the contact potential difference ΔV of the object to be plated 10 is +1.1 V (=−((3.6 eV−4.1 eV)+(4.1 eV−4.7 eV)) on the zinc side when the copper side is used as a reference. )/e, where e is the elementary charge). When considering the contact potential difference ΔV between electrically conducting (continuous) copper and zinc in this way, the work function of the metal intervening between them (regardless of the ionization tendency of the metal) is canceled. . In other words, in this case as well, the object to be plated 10 can be treated as a copper-zinc contact object (see FIGS. 4(F) and 5), and the metal copper plating film 13 of good quality can be obtained by the plating method of the present embodiment described above. can be formed.

図7は、従来のめっき方法と本実施形態のめっき方法によりめっき処理をおこなった結果の一例を示す図であり、被めっき体a~dの外観写真である。被めっき体a~dは、いずれも銅-アルミニウム接合体のアルミニウム部分をジンケート処理した構造体であり、亜鉛の第1金属表面11と銅の第2金属表面12が電気的に連続する銅-亜鉛接触体であり、第1金属表面11の一部をめっき対象部位16として条件を変えてめっき処理を行った。同図(A)は被めっき体a,同図(B)は被めっき体b、同図(C)は被めっき体c、同図(D)は被めっき体dの結果である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the result of plating by the conventional plating method and the plating method of the present embodiment, and is a photograph of the appearance of objects a to d to be plated. Each of the objects to be plated a to d is a structure obtained by zincating the aluminum portion of the copper-aluminum bonded body, and the first metal surface 11 of zinc and the second metal surface 12 of copper are electrically continuous. It is a zinc contact body, and the plating treatment was performed by changing the conditions by using a part of the first metal surface 11 as the plating target portion 16 . (A) is the result for the object to be plated a, (B) is the object to be plated b, (C) is the object to be plated c, and (D) is the result for the object d to be plated.

また、図8は、図7に示した4つの試料(被めっき体a~d)に形成されためっき膜の検討結果であり、同図(A)は4つの試料に対して行った電気化学測定(還元法)の測定結果であり、同図(B)は、同図(A)の測定結果に基づき4つの試料(被めっき体a~d)について、酸化銅の膜厚(Å)を計算した表である。また、図8においては比較のために銅基材(めっきなし)の測定結果、および銅基材表面の酸化銅の膜厚についても示している。 Also, FIG. 8 shows the results of examination of the plating films formed on the four samples (objects to be plated a to d) shown in FIG. 7, and FIG. It is the measurement result of the measurement (reduction method), and (B) of the same figure shows the film thickness (Å) of copper oxide for four samples (plated bodies a to d) based on the measurement result of (A) of the same figure. It is a calculated table. For comparison, FIG. 8 also shows the measurement results of a copper substrate (without plating) and the film thickness of copper oxide on the surface of the copper substrate.

図8に示す電気化学測定(還元法)では、試料表面をホウ酸バッファー水溶液で電気化学的に還元し、その還元電位の時間変化を測定した。同図(A)の縦軸は還元電位(V vs.AgCl)であり、横軸は通電時間(sec)である。通電時間は、還元に要した時間、すなわち、めっき処理で形成されている酸化膜の膜厚に対応する。また、同図(B)では、銅の酸化物のうち、酸化第一銅(CuO)は-0.35Vから-0.6Vの範囲で還元されるとして膜厚を計算し、酸化第二銅(CuO)は-0.6Vから-0.85Vの範囲で還元されるとして膜厚を計算した。 In the electrochemical measurement (reduction method) shown in FIG. 8, the surface of the sample was electrochemically reduced with an aqueous borate buffer solution, and the change in the reduction potential over time was measured. The vertical axis of FIG. 1A is the reduction potential (V vs. AgCl), and the horizontal axis is the energization time (sec). The energization time corresponds to the time required for reduction, that is, the thickness of the oxide film formed by plating. In addition, in FIG. 4B, the film thickness is calculated assuming that cuprous oxide (Cu 2 O) among copper oxides is reduced in the range of −0.35 V to −0.6 V. The film thickness was calculated assuming that cupric (CuO) is reduced in the range of -0.6V to -0.85V.

図7を参照して、同図(A)に示す被めっき体aのめっき処理に用いためっき液は、成分は本実施形態と同様の硫酸銅と硫酸の混合溶液であるが、pH=3.5に調整した。また、同図(B)~同図(D)に示す被めっき体b~dのめっき処理に用いためっき液は、いずれも上述した本実施形態のめっき液14(硫酸銅と硫酸の混合溶液、pH=0.5)である。 Referring to FIG. 7, the plating solution used for the plating treatment of the object to be plated a shown in FIG. 0.5. In addition, the plating solutions used for the plating treatment of the objects to be plated b to d shown in FIGS. , pH=0.5).

同図(A)は、第1金属表面(亜鉛)11のめっき対象部位16に従来方法による無電解めっきを施した被めっき体aである。この場合、めっき対象部位16は焦げ茶色に激しく変色した膜が形成された。図8を参照して、電気化学測定(還元法)による測定の結果、酸化第二銅(CuO)を主成分とし、さらに酸化第一銅(CuO)が混在した膜が形成されていることが分かった。酸化第二銅(CuO)は黒褐色であり、酸化第一銅(CuO)は赤褐色であることから、これらの混合物でめっき対象部位16が構成され、その結果、焦げ茶色の膜が得られたと説明される。 FIG. 1(A) shows an object to be plated a in which a portion 16 to be plated on a first metal surface (zinc) 11 is subjected to electroless plating by a conventional method. In this case, the plating target portion 16 was formed with a film that was severely discolored to dark brown. Referring to FIG. 8, as a result of measurement by electrochemical measurement (reduction method), a film containing cupric oxide (CuO) as a main component and further containing cuprous oxide (Cu 2 O) was formed. I found out. Since cupric oxide (CuO) is dark brown and cuprous oxide (CuO) is reddish brown, the plating target portion 16 is composed of a mixture of these, and as a result, a dark brown film was obtained. be done.

同図(B)は、第1金属表面(亜鉛)11のめっき対象部位16に従来方法による無電解めっきを施した被めっき体bである。この場合、めっき対象部位16は赤褐色に変色し、電気化学測定(還元法)による測定の結果、酸化第一銅(CuO)を主成分とする膜が形成されていることが分かった(図8参照)。 FIG. 1(B) shows the object to be plated b in which the portion 16 to be plated on the first metal surface (zinc) 11 is subjected to electroless plating by a conventional method. In this case, the plating target portion 16 turned reddish brown, and as a result of measurement by electrochemical measurement (reduction method), it was found that a film mainly composed of cuprous oxide (Cu 2 O) was formed ( See Figure 8).

同図(C)は、本実施形態のめっき方法によりめっき膜13を形成した被めっき体c(被めっき体10)である。第1金属表面11のめっき対象部位16に形成されためっき膜13に変色は見られず(第2金属表面12(銅)と比較しても遜色がなく)、図8(A)の電気化学測定(還元法)による測定結果においても銅基材と同様のプロファイルを示し、図8(B)の表から酸化第一銅(CuO)の膜厚も同等と判断されることから、良好な金属銅のめっき膜13が形成されていることが分かった。 FIG. 1C shows the object to be plated c (object to be plated 10) on which the plating film 13 is formed by the plating method of this embodiment. No discoloration was observed in the plated film 13 formed on the plating target portion 16 of the first metal surface 11 (comparable to the second metal surface 12 (copper)), and the electrochemistry shown in FIG. The measurement results of the measurement (reduction method) show a profile similar to that of the copper base material, and from the table in FIG . It was found that a plating film 13 of a high metallic copper was formed.

同図(D)は、本実施形態のめっき方法において、置換可能電位範囲VRを外れるチャージポンプ電圧CPとして-3.2Vを印加した場合の被めっき体dである。めっき液14の組成は硫酸銅と硫酸の混合溶液であり、pHは0.5である。めっき対象部位16は、図7(B)の被めっき体Bより濃く、赤銅色のめっき膜が得られた。図8(A)の電気化学測定(還元法)による測定は、酸化第一銅(CuO)の還元時間が長く測定を中断した。このめっき膜は、酸化第一銅(CuO)を主成分として構成されていると推察される。 FIG. 4D shows the plated body d when −3.2 V is applied as the charge pump voltage CP outside the replaceable potential range VR in the plating method of the present embodiment. The composition of the plating solution 14 is a mixed solution of copper sulfate and sulfuric acid, and its pH is 0.5. The plating target portion 16 was darker than the plated body B in FIG. 7(B), and a copper-colored plating film was obtained. The measurement by the electrochemical measurement (reduction method) in FIG. 8A was interrupted due to the long reduction time of cuprous oxide (Cu 2 O). This plated film is presumed to be composed mainly of cuprous oxide (Cu 2 O).

このように、同図(A)、同図(B),同図(D)のめっき方法では、酸化物を経由した置換反応が起きていると推測された。一方、本実施形態のめっき方法では、めっき液14のpHとチャージポンプ電圧CPを置換可能領域SRに基づき適切に選択することで、良好な金属銅のめっき膜13が形成できるといえる。 Thus, it was presumed that the substitution reaction via the oxide occurred in the plating methods of FIGS. 1A, 1B, and 1D. On the other hand, in the plating method of the present embodiment, by appropriately selecting the pH of the plating solution 14 and the charge pump voltage CP based on the substitutable region SR, it can be said that a good metallic copper plating film 13 can be formed.

このように、本実施形態によれば、銅-アルミニウム接合体(異種金属接合体)の、少なくともアルミニウム部分を金属銅のめっき膜13で覆うことができる。また、その膜厚は、例えば3μm以下であり、詳細には、100nm~3μm程度、好適には、300nm~2μm程度、より好適には500nm~1.5μm程度である。また、置換めっきであるので、例えば、膜厚が500nm程度であっても、ピンホールの発生を抑制できる。 Thus, according to the present embodiment, at least the aluminum portion of the copper-aluminum bonded body (dissimilar metal bonded body) can be covered with the plating film 13 of metallic copper. Further, the film thickness is, for example, 3 μm or less, more specifically, about 100 nm to 3 μm, preferably about 300 nm to 2 μm, more preferably about 500 nm to 1.5 μm. Further, since displacement plating is used, even if the film thickness is about 500 nm, for example, the generation of pinholes can be suppressed.

電気めっき法により形成されるめっき膜は、薄い膜厚(例えば5μm以下など)にすることは困難であり、多発するピンホールを埋設するために更に膜厚を厚くしなければならず、部品としての外観形状(サイズ)に影響を及ぼす問題があった。 It is difficult to make the plating film formed by the electroplating method thin (for example, 5 μm or less). There was a problem that affected the external shape (size) of the product.

本実施形態によれば、電気めっき法による場合と比較して大幅に薄く、均一でピンホールがほとんど生じないめっき膜13を形成できるので、銅-アルミニウム接合体(異種金属接合体)の外観形状を大きく損なうことなく、確実なガルバニック腐食対策を施すことができる。 According to this embodiment, it is possible to form a plated film 13 that is much thinner than the case of electroplating, is uniform, and has almost no pinholes. Reliable galvanic corrosion countermeasures can be taken without significantly impairing the

また、アルミニウム部分を銅のめっき膜13で被覆することで、銅-アルミニウム接合体(異種金属接合体)の外表面の実質全体を同一金属(ここでは銅)で構成することができる。したがって、これを母材(下地)として別の膜(金属膜や樹脂膜)を積層、あるいは被膜する場合に、成膜の安定性、被着性を高めることができる。 In addition, by coating the aluminum portion with the copper plating film 13, substantially the entire outer surface of the copper-aluminum bonded body (dissimilar metal bonded body) can be composed of the same metal (copper in this case). Therefore, when another film (a metal film or a resin film) is laminated or coated using this as a base material (underlayer), the stability of film formation and adherence can be improved.

このように、本実施形態のめっき方法は、仕事関数の異なる第1金属表面11と第2金属表面12とが電気的に連続している構成であれば、両者が接触(接合)していなくてもよく、両者の間に他の導電材料(他の金属)が介在していてもよい、 Thus, in the plating method of the present embodiment, if the first metal surface 11 and the second metal surface 12 having different work functions are electrically continuous, they are not in contact (bonded). may be, and another conductive material (other metal) may be interposed between them,

さらに、本実施形態のめっき方法として、第1金属表面11が亜鉛、第2金属表面12が銅、被膜用金属が銅である場合を例示したが、これらの金属は上述の例に限定されない。すなわち、第1金属表面11と、第2金属表面12が電気的に連続している被めっき体10を準備するステップと、第1金属表面11と、第2金属表面12の間に生じる、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVの少なくとも一部を相殺するように被めっき体10に電圧(チャージポンプ電圧)を印加するステップと、被めっき体10の少なくとも一部をめっき液14に浸漬し、被めっき体10の少なくとも一部に置換めっきを行うステップと、を有する、めっき方法であればよい。 Furthermore, as the plating method of the present embodiment, the first metal surface 11 is zinc, the second metal surface 12 is copper, and the coating metal is copper, but these metals are not limited to the above examples. That is, the step of preparing the object to be plated 10 in which the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically continuous; applying a voltage (charge pump voltage) to the object to be plated 10 so as to cancel at least part of the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with reference to the second metal surface 12; a step of immersing the part in the plating solution 14 and performing displacement plating on at least a part of the object to be plated 10 .

例えば、第1金属表面11は、ニッケル(Ni)を主成分とする金属表面、または鉄(Fe)を主成分とする金属表面であってもよい。 For example, the first metal surface 11 may be a nickel (Ni)-based metal surface or an iron (Fe)-based metal surface.

図9は、本実施形態のめっき方法の前提となる電流回路を概略的に示す図である。めっき液14(被膜用金属イオン)および対極15、電源、第2金属表面11、第1金属表面11、置換可能電位範囲VRの各要素が、アース基準の電位を有し、同図に示す電流回路を構成しているといえる。したがって、任意の金属であっても、この電流回路を構成可能な(電位関係を満たす)条件であれば、本実施形態のめっき方法が採用できる。具体的には本実施形態のめっき方法の各概念、および数値値は以下のように決定するものであり、本実施形態のめっき方法は以下のステップを有する方法であるともいえる。 FIG. 9 is a diagram schematically showing a current circuit that is a prerequisite for the plating method of this embodiment. The plating solution 14 (metal ions for coating), the counter electrode 15, the power supply, the second metal surface 11, the first metal surface 11, and each element of the replaceable potential range VR have a ground-based potential, and the current shown in the figure is It can be said that it constitutes a circuit. Therefore, the plating method of the present embodiment can be adopted for any metal as long as the current circuit can be constructed (satisfying the potential relationship). Specifically, each concept and numerical values of the plating method of this embodiment are determined as follows, and it can be said that the plating method of this embodiment has the following steps.

(1)接触電位差ΔV:第1金属表面11と第2金属表面12の一方(例えば、第2金属表面)を基準とした他方(めっき対象部位16側)の接触電位差ΔVを算出する。 (1) Contact potential difference ΔV: The contact potential difference ΔV between the first metal surface 11 and the second metal surface 12 (for example, the second metal surface) is calculated on the other side (the part to be plated 16 side).

(2)電位-pH図(合成):第1金属の電位-pH図と被膜用金属(被膜用金属イオンを含むめっき液14)の電位-pH図を合成した状態図を作成する。被膜用金属は第2金属と同種でなくてもよい。 (2) Potential-pH diagram (synthesis): A phase diagram is created by synthesizing the potential-pH diagram of the first metal and the potential-pH diagram of the film-forming metal (plating solution 14 containing film-forming metal ions). The coating metal need not be of the same type as the second metal.

(3)置換可能領域SR:電位-pH図(合成)において、第1金属の腐食域と被膜用金属の不感域とが重なる領域を決定する。 (3) Replaceable region SR: In the potential-pH diagram (synthetic), determine the region where the corroded region of the first metal and the dead region of the coating metal overlap.

(4)置換可能電位範囲VR:第1金属がイオン化されて第1金属表面11が被膜用金属に置換される電位範囲(置換可能領域SRの電位範囲)を特定する。 (4) Substitutable Potential Range VR: Identify the potential range (potential range of the substitutable region SR) in which the first metal is ionized and the first metal surface 11 is substituted with the coating metal.

(5)チャージポンプ電圧CP:接触電位差ΔVにより帯電した被めっき体10(第1金属表面11)の電位が置換可能電位範囲に収まるように、接触電位差ΔVの少なくとも一部を相殺(調整、補正)する電圧(正電圧又は負電圧)を算出する。接触電位差ΔVの全てを相殺する必要はなく、一部の相殺であってもよい。 (5) Charge pump voltage CP: At least part of the contact potential difference ΔV is offset (adjusted, corrected) so that the potential of the plated object 10 (first metal surface 11) charged by the contact potential difference ΔV falls within the replaceable potential range. ) to calculate the voltage (positive voltage or negative voltage). It is not necessary to cancel all of the contact potential difference ΔV, and a part of the contact potential difference ΔV may be cancelled.

(6)めっき液14:成分およびpHは第1金属表面11、被膜用金属の材料と置換可能範囲に応じて適宜選択する。 (6) Plating solution 14: The components and pH are appropriately selected according to the materials of the first metal surface 11 and the film-forming metal and the substitutable range.

(7)対極15:被膜用金属の金属イオンを放出可能な任意の電極材料を採用し、めっき液14に浸漬して電圧を印加(被めっき体10の対極として電源の一方の極に接続)する。 (7) Counter electrode 15: Adopting any electrode material capable of releasing metal ions of the coating metal, immersed in the plating solution 14 and applying voltage (connected to one electrode of the power source as the counter electrode of the object to be plated 10) do.

(8)被めっき体10:めっき液14に浸漬する以前に、チャージポンプ電圧CPを印加(電源の他方の極に接続)し、印加を継続した状態でめっき液14に浸漬し、置換めっきを行う。必要に応じて連続して電気めっきを行い、所定の膜厚のめっき膜13を形成後、めっき処理を終了(電圧の印加を終了、めっき液14からの取り出しなど)する。 (8) Object to be plated 10: Before being immersed in the plating solution 14, the charge pump voltage CP is applied (connected to the other pole of the power supply), and while the application is continued, the object to be plated 10 is immersed in the plating solution 14 to perform displacement plating. conduct. Electroplating is continuously performed as necessary, and after forming the plated film 13 with a predetermined film thickness, the plating process is terminated (voltage application is terminated, removal from the plating solution 14, etc.).

また、本実施形態のめっき方法における接触電位差ΔVは、以下の(式1)の関係を満たす値であるといえる。 In addition, it can be said that the contact potential difference ΔV in the plating method of the present embodiment is a value that satisfies the following relationship (Equation 1).

ΔV = -(WF1 - WF2)/e ・・・(式1)
ここで、
ΔV:第2金属(表面)を基準とした第1金属(表面)と第2金属(表面)の間の接触電位差
WF1:第1金属(相対的に卑な金属)の仕事関数
WF2:第2金属(相対的に貴な金属)の仕事関数
e :電気素量
であり、「/e」は、仕事関数の単位eV(エネルギー)を電圧の単位Vに変換するため、電気素量eで割ることを意味する。
ΔV = -(WF1 - WF2)/e (Formula 1)
here,
ΔV: Contact potential difference between the first metal (surface) and the second metal (surface) relative to the second metal (surface)
WF1: work function of the first metal (relatively base metal)
WF2: work function of the second metal (relatively noble metal)
e is the elementary charge, and "/e" means to divide by the elementary charge e in order to convert the work function unit eV (energy) to the voltage unit V.

また、本実施形態のめっき方法における置換可能電位範囲VRは、以下の(式2)の関係を満たす値であるといえる。 Further, it can be said that the substitutable potential range VR in the plating method of the present embodiment is a value that satisfies the following relationship (Equation 2).

V2 ≧ VR ≧ V1 ・・・(2)
ここで、
VR:置換可能電位範囲
V1:第1金属の平衡電極電位(活量は1E-6)
V2:被膜用金属の平衡電極電位(活量は1)
である。
V2≧VR≧V1 (2)
here,
VR: replaceable potential range
V1: Equilibrium electrode potential of the first metal (activity is 1E-6)
V2: Equilibrium electrode potential of metal for film (activity is 1)
is.

また、本実施形態のめっき方法におけるチャージポンプ電圧CPは、以下の(式3)の関係を満たす値であるといえる。 Also, it can be said that the charge pump voltage CP in the plating method of the present embodiment is a value that satisfies the following relationship (Equation 3).

V2 - ΔV ≧ CP ≧ V1 - ΔV ・・・(3)
ここで、
CP:チャージポンプ電圧
ΔV:接触電位差
V1:第1金属の平衡電極電位(活量は1E-6)
V2:被膜用金属の平衡電極電位(活量は1)
である。
V2-ΔV≧CP≧V1-ΔV (3)
here,
CP: charge pump voltage
ΔV: contact potential difference
V1: Equilibrium electrode potential of the first metal (activity is 1E-6)
V2: Equilibrium electrode potential of metal for film (activity is 1)
is.

なお、例えば被膜用金属と第2金属が同種の金属の場合、第1金属表面11と第2金属表面12に連続してめっき膜13を形成するようにしてもよい。 In addition, for example, when the coating metal and the second metal are the same metal, the plating film 13 may be formed continuously on the first metal surface 11 and the second metal surface 12 .

図1のステップS03において、対極15のめっき液14への浸漬と電圧の印加は順不同である。 In step S03 of FIG. 1, the immersion of the counter electrode 15 in the plating solution 14 and the application of the voltage are in no particular order.

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明のめっき方法は、異種金属が電気的に導通(連続)した構造体のめっきに利用できる。 The plating method of the present invention can be used for plating structures in which dissimilar metals are electrically conductive (continuous).

10 被めっき体
11 第1金属表面
12 第2金属表面
13 めっき膜
14 めっき液
15 対極
16 対象部位
CP チャージポンプ電圧
SR 置換可能領域
VR 置換可能電位範囲
REFERENCE SIGNS LIST 10 object to be plated 11 first metal surface 12 second metal surface 13 plating film 14 plating solution 15 counter electrode 16 target portion CP charge pump voltage SR replaceable region VR replaceable potential range

本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)とがいずれも露出するとともに電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、前記第2金属を介して前記第1金属に電圧を印加することで、前記第1金属と前記第2金属の間の接触電位差による前記第1金属表面における電位発生分の少なくとも一部を相殺するステップと、前記電圧を印加した状態で前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップと、を有する、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。 In the present invention, a surface made of a first metal (hereinafter referred to as a "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as a "second metal surface") are both exposed and electrically conductive. and applying a voltage to the first metal through the second metal before the object to be plated is immersed in the plating solution, the first metal canceling at least a portion of the potential generated on the first metal surface due to the contact potential difference between the second metal and the second metal; immersing in a liquid to coat the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal.

本ステップでは、所定の電圧の印加によって、予め、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVによる第1金属表面11における電位発生分の少なくとも一部を相殺する。換言すると、この電圧は、被めっき体10、より詳細には第1金属表面11の電位を、ある範囲内に設定可能な電圧である。印加される電圧およびそれにより設定される第1金属表面11の電位については後に詳述するが、具体的には、図3(C)に示すように、被めっき体10を電源Eの他方の極(例えば負極)に接続(負電圧を印加)する。 In this step, by applying a predetermined voltage, at least part of the potential generated on the first metal surface 11 due to the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12 is canceled in advance. In other words, this voltage is the voltage that can set the potential of the object to be plated 10, more specifically the first metal surface 11, within a certain range. The applied voltage and the potential of the first metal surface 11 set thereby will be described in detail later. Specifically, as shown in FIG. It connects (applies a negative voltage) to the pole (for example, the negative pole).

このように本実施形態では、予め、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVによる第1金属表面11における電位発生分の少なくとも一部を相殺するように被めっき体10に電圧を印加した後にめっき液14に被めっき体10を浸漬することで、酸化還元反応(置換めっき)によりめっき膜13を形成できる。当該めっき膜13は、従来の電気めっき法によって形成されるめっき膜と比較して大幅に膜厚を薄くできるとともにピンホールの発生も抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the object to be plated is prepared in advance so as to offset at least part of the potential generated on the first metal surface 11 due to the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12 . By immersing the object to be plated 10 in the plating solution 14 after applying a voltage to 10, the plating film 13 can be formed by oxidation-reduction reaction (displacement plating). The plated film 13 can be significantly thinner than a plated film formed by a conventional electroplating method, and can also suppress the generation of pinholes.

<置換可能電位範囲と印加電圧>
本実施形態のめっき方法は、異なる金属が電気的に導通(連続)する被めっき体10において、予め被めっき体10に所定量の電圧を印加し(電荷を付与し)、接触電位差ΔVによる金属表面における電位発生分を相殺したのちにめっき液14に浸漬し、置換めっきを行う方法である。
<Replaceable potential range and applied voltage>
In the plating method of the present embodiment, a predetermined amount of voltage is applied (charge is applied) to the plated body 10 in advance in the plated body 10 in which different metals are electrically conductive (continuous), and the metal by the contact potential difference ΔV In this method, displacement plating is performed by immersing the substrate in the plating solution 14 after offsetting the potential generated on the surface .

そして、被めっき体10については、第1金属表面11に帯電している電荷(第2金属表面12を基準として+1.1V)の少なくとも一部を相殺する電圧を印加する。以下、接触電位差ΔVによ第1金属表面11における電荷変動分の少なくとも一部を相殺する電圧を「チャージポンプ電圧CP」という。 Then, to the object to be plated 10, a voltage is applied that cancels at least part of the charge (+1.1 V with respect to the second metal surface 12) charged on the first metal surface 11. FIG. Hereinafter, the voltage that cancels out at least part of the charge fluctuation on the first metal surface 11 due to the contact potential difference ΔV will be referred to as "charge pump voltage CP".

本実施形態のチャージポンプ電圧CPは、接触電位差ΔVによる第1金属表面11における電荷変動分の少なくとも一部を相殺可能な電圧、好適には、被めっき体10の第1金属表面11の電位を、置換可能電位範囲VR(+0.34≧VR≧-0.94)に収める電圧である。具体的には、チャージポンプ電圧CPは、例えば、-0.76V(0.34V-1.1V)≧CP≧-2.04V(-0.94V-1.1V)の負電圧である。 The charge pump voltage CP of the present embodiment is a voltage capable of canceling at least part of the charge fluctuation on the first metal surface 11 due to the contact potential difference ΔV , preferably the potential of the first metal surface 11 of the object to be plated 10 is within the substitutable potential range VR (+0.34≧VR≧−0.94). Specifically, the charge pump voltage CP is, for example, a negative voltage of −0.76 V (0.34 V−1.1 V)≧CP≧−2.04 V (−0.94 V−1.1 V).

以上説明したように、本実施形態のめっき方法は、電気的に導通(連続)する第1金属表面11と第2金属表面12を有する被めっき体10の、卑な金属(第1金属)側の表面を相対的に貴な被膜用金属で被膜する(金属(非金属酸化物)の膜で被覆する)方法であって、被めっき体10をめっき液14に浸漬する以前に、第1金属表面11に生じる、該第2金属表面12を基準とした該第1金属表面11の接触電位差ΔVに基づいた電位発生分の少なくとも一部を相殺する、チャージポンプ電圧CPを印加するものである。 As described above, the plating method of the present embodiment is applied to the base metal (first metal) side of the object to be plated 10 having the first metal surface 11 and the second metal surface 12 that are electrically conductive (continuous). A method of coating the surface of the (coating with a metal (non-metal oxide) film) with a relatively noble coating metal (coating with a film of metal (non-metal oxide)), wherein the first metal A charge pump voltage CP is applied to cancel at least part of the potential generated on the surface 11 based on the contact potential difference ΔV of the first metal surface 11 with respect to the second metal surface 12 .

アルミニウム(Al)の仕事関数は4.1eVである。つまりこの場合、被めっき体10の接触電位差ΔVは、例えば銅側を基準にすると亜鉛側に+1.1V(=-((3.6eV-4.1eV)+(4.1eV-4.7eV))/e、ここでeは電気素量)の正電荷が帯電していることになる。このように電気的に導通(連続)する銅と亜の間の接触電位差ΔVを考える場合、それらの間に介在する金属の仕事関数は(当該金属のイオン化傾向の大小によらず)相殺される。つまりこの場合も、被めっき体10は、銅-亜鉛接触体として扱うことができ(図4(F)、図5参照)、上述した本実施形態のめっき方法により良質な金属銅のめっき膜13を形成できる。 The work function of aluminum (Al) is 4.1 eV. That is, in this case, the contact potential difference ΔV of the object to be plated 10 is +1.1 V (=−((3.6 eV−4.1 eV)+(4.1 eV−4.7 eV)) on the zinc side when the copper side is used as a reference. )/e, where e is the elementary charge). When considering the contact potential difference ΔV between electrically conducting (continuous) copper and zinc in this way, the work function of the metal intervening between them (regardless of the ionization tendency of the metal) is canceled out. be. In other words, in this case as well, the object to be plated 10 can be treated as a copper-zinc contact object (see FIGS. 4(F) and 5), and the metal copper plating film 13 of good quality can be obtained by the plating method of the present embodiment described above. can be formed.

さらに、本実施形態のめっき方法として、第1金属表面11が亜鉛、第2金属表面12が銅、被膜用金属が銅である場合を例示したが、これらの金属は上述の例に限定されない。すなわち、第1金属表面11と、第2金属表面12が電気的に連続している被めっき体10を準備するステップと、第1金属表面11に生じる、第2金属表面12を基準とした第1金属表面11の接触電位差ΔVよる電位発生分の少なくとも一部を相殺するように被めっき体10に電圧(チャージポンプ電圧)を印加するステップと、被めっき体10の少なくとも一部をめっき液14に浸漬し、被めっき体10の少なくとも一部に置換めっきを行うステップと、を有する、めっき方法であればよい。 Furthermore, as the plating method of the present embodiment, the first metal surface 11 is zinc, the second metal surface 12 is copper, and the coating metal is copper, but these metals are not limited to the above examples. That is, a step of preparing the object to be plated 10 in which the first metal surface 11 and the second metal surface 12 are electrically continuous; 1 applying a voltage (charge pump voltage) to the object to be plated 10 so as to cancel at least part of the potential generated by the contact potential difference ΔV on the metal surface 11; and performing displacement plating on at least part of the object 10 to be plated.

(5)チャージポンプ電圧CP:接触電位差ΔVにより帯電した被めっき体10(第1金属表面11)の電位が置換可能電位範囲に収まるように、接触電位差ΔVによる電位発生分の少なくとも一部を相殺(調整、補正)する電圧(正電圧又は負電圧)を算出する。接触電位差ΔVに対応した電位発生分の全てを相殺する必要はなく、一部の相殺であってもよい。

(5) Charge pump voltage CP: At least part of the potential generated by the contact potential difference ΔV is offset so that the potential of the plated object 10 (first metal surface 11) charged by the contact potential difference ΔV falls within the replaceable potential range. A voltage (positive voltage or negative voltage) to be (adjusted, corrected) is calculated. It is not necessary to cancel all of the potential generated corresponding to the contact potential difference ΔV, and it may be partially canceled.

本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)とがいずれも露出するとともに電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、前記第2金属を介して前記第1金属に電圧を印加することで、前記第1金属と前記第2金属の間の接触電位差による前記第1金属表面における電位発生分の少なくとも一部を相殺して前記第1金属表面の電位を、所定の電位範囲に設定するステップと、前記電圧を印加した状態で前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップと、を有し、前記所定の電位範囲は、前記第1金属がイオン化されて前記第1金属表面が前記被膜用金属に置換される電位範囲である、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。
また、本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)とがいずれも露出するとともに電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、前記第2金属を介して前記第1金属に電圧を印加することで、前記第1金属と前記第2金属の間の接触電位差による前記第1金属表面における電位発生分の少なくとも一部を相殺するステップと、前記電圧を印加した状態で前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬し、少なくとも該めっき対象部位に置換めっき膜を形成するステップと、を有し、前記置換めっき膜は、前記第1金属がイオン化されて前記第1金属表面が該第1金属より貴な被膜用金属に置換されためっき膜である、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。
また、本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)とがいずれも露出するとともに電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、前記第2金属を介して前記第1金属に電圧を印加することで、前記第1金属と前記第2金属の間の接触電位差による前記第1金属表面における電位発生分の少なくとも一部を相殺して前記第1金属表面の電位を、所定の電位範囲に設定するステップと、前記電圧を印加した状態で前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップと、を有し、前記所定の電位範囲は、前記被めっき体における前記第1金属表面の電位が、電位-pH図における前記第1金属の腐食域と、前記被膜用金属の不感域とが重なる領域の電位範囲である、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。
また、本発明は、第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)とがいずれも露出するとともに電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、前記第2金属を介して前記第1金属に電圧を印加することで、前記第1金属と前記第2金属の間の接触電位差による前記第1金属表面における電位発生分の少なくとも一部を相殺するステップと、前記電圧を印加した状態で前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップと、を有し、前記第1金属が相対的に卑な金属であり、前記第2金属が相対的に貴な金属であり、前記接触電位差をΔV、前記第1金属の仕事関数をWF1、前記第2金属の仕事関数をWF2、電気素量をeとしたとき、該接触電位差は以下の式(1)「ΔV = -(WF1 - WF2)/e ・・・(1)」を満たし、前記第1金属がイオン化されて前記第1金属表面が前記被膜用金属に置換される電位範囲(以下、「置換可能電位範囲」という。)をVR、前記第1金属の平衡電極電位(活量は1E-6)をV1、前記被膜用金属の平衡電極電位(活量は1)をV2としたとき、該置換可能電位範囲は以下の式(2)「V2 ≧ VR ≧ V1 ・・・(2)」を満たし、前記電圧をCPとしたとき、該電圧は以下の式(3)「V2 - ΔV ≧ CP ≧ V1 - ΔV ・・・(3)」を満たす、ことを特徴とするめっき方法に係るものである。


In the present invention, a surface made of a first metal (hereinafter referred to as a "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as a "second metal surface") are both exposed and electrically conductive. and applying a voltage to the first metal through the second metal before the object to be plated is immersed in the plating solution, the first metal setting the potential of the first metal surface to a predetermined potential range by canceling at least part of the potential generated on the first metal surface due to the contact potential difference between the and the second metal; a step of immersing at least a portion to be plated on the surface of the first metal in the plating solution while the voltage is applied, and coating the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal ; is a potential range in which the first metal is ionized and the surface of the first metal is replaced with the coating metal .
Further, in the present invention, both a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface") are exposed and preparing an electrically conductive object to be plated; and applying a voltage to the first metal through the second metal before immersing the object to be plated in the plating solution, canceling at least part of the potential generated on the surface of the first metal due to the contact potential difference between the first metal and the second metal; immersing in the plating solution to form a displacement plating film on at least the portion to be plated, wherein the displacement plating film is formed by ionizing the first metal so that the surface of the first metal is The plating method is characterized in that the plating film is substituted with a more noble coating metal.
Further, in the present invention, both a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface") are exposed and preparing an electrically conductive object to be plated; and applying a voltage to the first metal through the second metal before immersing the object to be plated in the plating solution, setting the potential of the first metal surface to a predetermined potential range by canceling at least part of the potential generated on the surface of the first metal due to the contact potential difference between the first metal and the second metal; immersing at least a portion to be plated on the surface of the first metal in the plating solution while a voltage is applied, and coating the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal; The predetermined potential range is the potential range of the region where the potential of the first metal surface of the object to be plated overlaps the corrosion region of the first metal and the dead region of the coating metal in a potential-pH diagram. The present invention relates to a plating method characterized by:
Further, in the present invention, both a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface") are exposed and preparing an electrically conductive object to be plated; and applying a voltage to the first metal through the second metal before immersing the object to be plated in the plating solution, canceling at least part of the potential generated on the surface of the first metal due to the contact potential difference between the first metal and the second metal; immersing in the plating solution to coat the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal, wherein the first metal is a relatively base metal, and the second When the metal is a relatively noble metal and the contact potential difference is ΔV, the work function of the first metal is WF1, the work function of the second metal is WF2, and the elementary charge is e, the contact potential difference is A potential that satisfies the following formula (1) “ΔV = −(WF1 − WF2)/e (1)” and at which the first metal is ionized and the surface of the first metal is replaced with the coating metal The range (hereinafter referred to as "substitutable potential range") is VR, the equilibrium electrode potential of the first metal (activity is 1E-6) is V1, the equilibrium electrode potential of the coating metal (activity is 1) is When V2, the replaceable potential range satisfies the following formula (2) "V2 ≥ VR ≥ V1 (2)", and when the voltage is CP, the voltage satisfies the following formula (3) The plating method is characterized by satisfying "V2 - ΔV ≥ CP ≥ V1 - ΔV (3)".


Claims (11)

第1金属よりなる表面(以下、「第1金属表面」という。)と第2金属よりなる表面(以下、「第2金属表面」という。)が電気的に導通している被めっき体を準備するステップと、
前記被めっき体をめっき液に浸漬する以前に、該被めっき体に電圧を印加するステップと、
前記第1金属表面の少なくともめっき対象部位を前記めっき液に浸漬して、前記第1金属より貴な被膜用金属によって該めっき対象部位を被膜するステップと、を有する、
ことを特徴とするめっき方法。
Prepare an object to be plated in which a surface made of a first metal (hereinafter referred to as "first metal surface") and a surface made of a second metal (hereinafter referred to as "second metal surface") are electrically conductive. and
applying a voltage to the object to be plated before immersing the object to be plated in the plating solution;
a step of immersing at least a portion to be plated on the surface of the first metal in the plating solution to coat the portion to be plated with a coating metal nobler than the first metal;
A plating method characterized by:
前記めっき対象部位の実質全体を前記めっき液に浸漬するまで前記電圧の印加を継続する、
ことを特徴とする請求項1に記載のめっき方法。
continuing to apply the voltage until the entire substance of the plating target portion is immersed in the plating solution;
The plating method according to claim 1, characterized in that:
前記電圧の印加により、前記第1金属表面と前記第2金属表面の間に生じる、該第2金属表面を基準とした該第1金属表面の接触電位差の少なくとも一部を相殺する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のめっき方法。
The application of the voltage cancels at least a portion of the contact potential difference of the first metal surface with respect to the second metal surface that occurs between the first metal surface and the second metal surface;
The plating method according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記被めっき体における前記第1金属表面の電位が、電位-pH図における前記第1金属の腐食域と、前記被膜用金属の不感域とが重なる領域の電位範囲に設定されるように、前記電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のめっき方法。
The above-mentioned applying a voltage,
The plating method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記第1金属がイオン化されて前記第1金属表面が前記被膜用金属に置換される電位範囲を、置換可能電位範囲と定義する場合に、
前記電圧の印加により、前記第1金属表面の電位を、前記置換可能電位範囲に設定する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のめっき方法。
When the potential range in which the first metal is ionized and the surface of the first metal is replaced with the coating metal is defined as the replaceable potential range,
setting the potential of the first metal surface to the replaceable potential range by applying the voltage;
The plating method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記第2金属は、前記第1金属より貴な金属である、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のめっき方法。
The second metal is a metal more noble than the first metal,
The plating method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記第1金属が相対的に卑な金属であり、
前記第2金属が相対的に貴な金属であり、
前記接触電位差をΔV、前記第1金属の仕事関数をWF1、前記第2金属の仕事関数をWF2、電気素量をeとしたとき、該接触電位差は以下の式(1)
ΔV = -(WF1 - WF2)/e ・・・(1)
を満たし、
前記第1金属がイオン化されて前記第1金属表面が前記被膜用金属に置換される電位範囲(以下、「置換可能電位範囲」という。)をVR、前記第1金属の平衡電極電位(活量は1E-6)をV1、前記被膜用金属の平衡電極電位(活量は1)をV2としたとき、該置換可能電位範囲は以下の式(2)
V2 ≧ VR ≧ V1 ・・・(2)
を満たし、
前記電圧をCPとしたとき、該電圧は以下の式(3)
V2 - ΔV ≧ CP ≧ V1 - ΔV ・・・(3)
を満たす、
ことを特徴とする請求項3に記載のめっき方法。
the first metal is a relatively base metal,
the second metal is a relatively noble metal;
When the contact potential difference is ΔV, the work function of the first metal is WF1, the work function of the second metal is WF2, and the elementary charge is e, the contact potential difference is expressed by the following formula (1):
ΔV=-(WF1-WF2)/e (1)
The filling,
The potential range in which the first metal is ionized and the surface of the first metal is replaced by the coating metal (hereinafter referred to as "potential range of replacement") is VR, the equilibrium electrode potential of the first metal (activity 1E-6) is V1, and the equilibrium electrode potential of the coating metal (activity is 1) is V2, the substitutable potential range is given by the following formula (2)
V2≧VR≧V1 (2)
The filling,
When the voltage is CP, the voltage is expressed by the following equation (3)
V2-ΔV≧CP≧V1-ΔV (3)
satisfy the
The plating method according to claim 3, characterized in that:
前記第2金属と前記被膜用金属は同種の金属である、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のめっき方法。
The second metal and the coating metal are the same metal,
The plating method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
前記被膜用金属によるめっき膜の膜厚は、3μm以下である、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のめっき方法。
The film thickness of the plating film of the film-forming metal is 3 μm or less.
The plating method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
前記第1金属は亜鉛を主成分とする金属であり、前記第2金属は銅を主成分とする金属である、
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載のめっき方法。
The first metal is a metal containing zinc as a main component, and the second metal is a metal containing copper as a main component,
10. The plating method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that:
前記被めっき体は異種金属接合体である、
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載のめっき方法。
The object to be plated is a dissimilar metal joint,
The plating method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
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