JP2023531317A - Method for electrodepositing a dark chromium layer on a substrate and substrate completely covered with a dark chromium layer on at least one side - Google Patents
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Abstract
本発明は、暗色クロム層を基板上に電着させる方法および少なくとも片面が暗色クロム層で完全に覆われた基板に関する。本方法は、コロイド粒子を含む水性三価クロム電気めっき浴を利用することを含み、基板を50℃以上の温度を有するすすぎ液で処理する工程を含む。The present invention relates to a method for electrodepositing a dark chromium layer on a substrate and a substrate completely covered on at least one side with a dark chromium layer. The method includes utilizing an aqueous trivalent chromium electroplating bath containing colloidal particles and includes treating the substrate with a rinse solution having a temperature of 50° C. or higher.
Description
本発明は、暗色クロム層を基板上に電着させる方法および少なくとも片面が暗色クロム層で完全に覆われた基板に関する。本方法は、コロイド粒子を含む水性三価クロム電気めっき浴を利用することを含み、50℃以上の温度を有するすすぎ液で基板を処理する工程を含む。 The present invention relates to a method for electrodepositing a dark chromium layer on a substrate and a substrate completely covered on at least one side with a dark chromium layer. The method includes utilizing an aqueous trivalent chromium electroplating bath containing colloidal particles and includes treating the substrate with a rinse solution having a temperature of 50° C. or higher.
発明の背景
クロム層の誕生当初から、暗色クロム層への関心が示されていた。暗色六価クロム層から始まり、今日では、環境受容性の高まりから三価クロム層へと焦点が大きく移行している。
BACKGROUND OF THE INVENTION From the inception of chrome layers, there has been interest in dark chrome layers. Starting with dark hexavalent chromium layers, today there is a significant shift in focus to trivalent chromium layers due to increased environmental acceptance.
通常、各クロム層、特に暗色クロム層は、L*a*b*色空間系を参照した色値を特徴とする。値L*は輝度(または明度と称されることもある)を定義するが、値a*およびb*は、それぞれのクロム層の色を定義する。100のL*値は拡散白色を定義するが、0のL*値は濃い黒色である。a*およびb*の値は、正の場合も負の場合もあり、a*値は緑色(負)および赤色(正)を表し、b*値は青色(負)および黄色(正)を表す。a*およびb*の組合せが0の場合は、ニュートラルな灰色を表し、L*値が低いほど(例えば50以下)、濃いニュートラルな黒色に変わる。 Typically, each chrome layer, and in particular a dark chrome layer, is characterized by color values with reference to the L * a * b * color space system. The value L * defines the luminance (or sometimes called lightness), while the values a * and b * define the color of the respective chrome layer. An L * value of 100 defines a diffuse white color, while an L * value of 0 is a deep black color. The a * and b * values can be positive or negative, with a * values representing green (negative) and red (positive) and b * values representing blue (negative) and yellow (positive). A combination of a * and b * of 0 represents a neutral gray, while lower L * values (eg, 50 or less) turn to a darker neutral black.
それぞれの水性三価クロム電気めっき浴の化学組成および/またはその堆積パラメーターに応じて、多様なL*a*b*値が生成し得る。これらの変動が顕著であるほど、2つの電気めっきクロム層の光学的差がより明白となる。 Various L * a * b * values can be produced depending on the chemical composition of each aqueous trivalent chromium electroplating bath and/or its deposition parameters. The more pronounced these variations are, the more pronounced the optical difference between the two electroplated chromium layers.
最近では、特に暗色クロム層に経時的に或る特定の色の不安定さが見られることが観察されている。すなわち、堆積直後に暗色クロム層が或る特定のL*a*b*値を有し、これが、その後、数日および数週間で経時的に少なくとも僅かにシフトする。結果として、望ましくない色変化または少なくとも知覚が生じる。大抵の場合、これは多くの装飾用途に許容できない。 Recently, it has been observed that a certain color instability is seen over time, especially in dark chromium layers. That is, the dark chromium layer immediately after deposition has a certain L * a * b * value, which then shifts at least slightly over time in days and weeks. The result is an undesirable color change or at least perception. In most cases this is unacceptable for many decorative applications.
また、十分に長い時間の後に、この変化が終わることが観察されている。言い換えると、数週間またはさらには数ヶ月にわたる可能性がある十分な時間の後に色が安定し、更なる顕著な変化が生じなくなる。残念なことに、商業的観点からすると、最終的な利用の前にそのような長時間にわたってそれぞれの商品を保管することは許容されない。したがって、加速老化または人工老化が試験されている。 It has also been observed that this change ceases after a sufficiently long time. In other words, the color stabilizes after a sufficient amount of time, which can last for weeks or even months, and no further noticeable changes occur. Unfortunately, from a commercial standpoint, it is unacceptable to store each item for such an extended period of time prior to final use. Accelerated aging or artificial aging has therefore been tested.
米国特許出願公開第2020/094526号明細書は、黒色めっき樹脂部品およびその製造方法に関する。80℃の温水中に比較的短時間浸漬することを含む様々な老化試験が開示されている。 US Patent Application Publication No. 2020/094526 relates to a black plated resin component and method for manufacturing the same. Various aging tests are disclosed involving relatively short immersion in hot water at 80°C.
かかる加速老化では、比較的短時間で許容可能な結果および或る特定の色安定性が得られるが、独自の実験から、特に堆積プロセスにおいて様々な電流密度が局所的に必要とされる場合、領域全体にわたる色の均一性/分布が十分でない場合が多いことが示されている。結果として、均一な色知覚が損なわれることがあり、装飾用途では特に許容可能でない。 While such accelerated aging provides acceptable results and a certain color stability in a relatively short time, independent experiments have shown that the uniformity/distribution of color over the area is often not satisfactory, especially when different current densities are locally required in the deposition process. As a result, uniform color perception can be compromised, which is particularly unacceptable for decorative applications.
したがって、改善された暗色電気めっきクロム層を提供するための改善された方法および電気めっき浴を提供することが継続的に求められている。 Accordingly, there is a continuing need to provide improved methods and electroplating baths for providing improved dark electroplated chromium layers.
発明の課題
本発明の課題は、さらに、上記の不利益を克服し、特により均一な色知覚を可能にし、ひいては比較的急速な加速老化を損なうことなく色の均一性を増加させる、暗色クロム層を基板上に電着させる方法を提供することであった。
OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention was also to provide a method for electrodepositing dark chromium layers on substrates which overcomes the disadvantages mentioned above and in particular allows a more uniform color perception and thus an increased color uniformity without impairing relatively rapid accelerated aging.
また、本発明の課題は、かかる特性を有するそれぞれの基板を提供することであった。 It was also an object of the present invention to provide respective substrates having such properties.
発明の概要
これらの課題は、本発明、すなわち暗色クロム層を基板上に電着させる方法であって、
(a)基板を準備する工程、
(b)以下の
(i)三価クロムイオンと、
(ii)上記三価クロムイオン用の1つまたは2つ以上の錯化剤と、
(iii)コロイド粒子と
(iv)酸化数+5以下の硫黄原子を有する1つまたは2つ以上の硫黄含有化合物と
を含む水性三価クロム電気めっき浴を準備する工程、
(c)基板を上記電気めっき浴と接触させ、暗色クロム層が基板上に電解堆積し、基板の少なくとも片面を完全に覆うように電流を流す工程、
(d)電解堆積した暗色クロム層を備える基板をすすぎ液で処理する工程であって、すすぎ液が50℃以上の温度を有し、工程(d)の間は電流を流さない、工程
を含む、方法によって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION These problems are addressed by the present invention, a method for electrodepositing a dark chromium layer on a substrate, comprising:
(a) providing a substrate;
(b) the following (i) trivalent chromium ions;
(ii) one or more complexing agents for the trivalent chromium ions;
(iii) providing an aqueous trivalent chromium electroplating bath comprising colloidal particles and (iv) one or more sulfur-containing compounds having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less;
(c) contacting the substrate with the electroplating bath so that a dark chromium layer is electrolytically deposited on the substrate and an electric current is applied to completely cover at least one side of the substrate;
(d) treating the substrate with the electrolytically deposited dark chromium layer with a rinsing liquid, wherein the rinsing liquid has a temperature of 50° C. or higher and no current is applied during step (d).
本発明との関連では装飾用途が重要視される。このため、本発明との関連では、暗色クロム層は、好ましくは装飾暗色クロム層を指す。したがって、本発明の方法は、上記基板の少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層を有する基板に焦点を合わせたものである。言い換えると、暗色クロム層は上記基板の第1の面を少なくとも完全に覆う。最も好ましくは、これは表側面であり、本発明との関連では、この面は基板の視覚的/光学的に認識される面である。大抵の場合、これはエンドユーザーによって視覚的に認識されるように設計された装飾基板であるのが好ましい。好ましくは、任意にさらに少なくとも1つの面も暗色クロム層によって完全に覆われる。2つ以上の面が暗色クロム層によって完全に覆われる場合(すなわち第2、第3の面等)、最も好ましくは、本発明との関連では、より大きな表面積を有する面(好ましくはエンドユーザーによって視覚的に認識される面)に焦点を合わせる。このことは、好ましくは本発明による基板にも当てはまる。 Emphasis is placed on decorative applications in the context of the present invention. Therefore, in the context of the present invention, a dark chrome layer preferably refers to a decorative dark chrome layer. Accordingly, the method of the present invention focuses on substrates having a dark chromium layer completely covering at least one side of said substrate. In other words, the dark chrome layer at least completely covers the first side of the substrate. Most preferably, this is the front side, and in the context of the present invention this side is the visually/optically perceptible side of the substrate. In most cases, this is preferably a decorative substrate designed to be visually perceived by the end user. Preferably, optionally also at least one side is completely covered by a dark chromium layer. If more than one face is completely covered by the dark chromium layer (i.e. the second, third face, etc.), most preferably in the context of the present invention the focus is on the face with the larger surface area (preferably the face perceived visually by the end user). This preferably also applies to the substrate according to the invention.
以下の実施例のセクションに示すように、少なくとも片面が暗色クロム層によって完全に覆われた基板は、色の均一性の改善(すなわちΔEの低下)を示し、それによりリスクが低下する。 As shown in the Examples section below, substrates completely covered by a dark chromium layer on at least one side show improved color uniformity (ie reduced ΔE), thereby reducing risk.
発明の詳細な説明
本発明の方法の工程(a)では、基板を準備する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In step (a) of the method of the invention, a substrate is provided.
基板が非金属基板を含み、好ましくはプラスチック基板を含む本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the invention wherein the substrate comprises a non-metallic substrate, preferably a plastic substrate.
非金属基板、好ましくはプラスチック基板がアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン-ポリカーボネート(ABS-PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PU)、ポリエポキシド(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、それらの混合物および/またはそれらの複合材、好ましくはアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン-ポリカーボネート(ABS-PC)、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PU)、ポリエポキシド(PE)、ポリアクリレート、それらの混合物および/またはそれらの複合材を含む本発明の方法が好ましい。かかるプラスチック基板、特にABSおよびABS-PCは、典型的には自動車部品等の装飾用途に使用される。 Non-metallic substrates, preferably plastic substrates, are acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylonitrile-butadiene-styrene-polycarbonate (ABS-PC), polypropylene (PP), polyamides (PA), polyurethanes (PU), polyepoxides (PE), polyacrylates, polyetherimides (PEI), polyetherketones (PEK), mixtures thereof and/or composites thereof, preferably acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylonitrile Preference is given to processes according to the invention comprising butadiene-styrene-polycarbonate (ABS-PC), polyamides (PA), polyurethanes (PU), polyepoxides (PE), polyacrylates, mixtures thereof and/or composites thereof. Such plastic substrates, especially ABS and ABS-PC, are typically used for decorative applications such as automotive parts.
基板、好ましくは非金属基板、より好ましくはプラスチック基板が少なくとも1つの金属層を(最も好ましくは付加的に)備える本発明の方法が好ましい。好ましくは、少なくとも1つの金属層は銅層、銅合金層、ニッケル層、ニッケル合金層およびそれらの組合せからなる群から選択される。 Preferred is the method of the invention, wherein the substrate, preferably a non-metallic substrate, more preferably a plastic substrate, is provided with (most preferably additionally) at least one metal layer. Preferably, the at least one metal layer is selected from the group consisting of copper layers, copper alloy layers, nickel layers, nickel alloy layers and combinations thereof.
工程(a)の後かつ工程(c)の前に、
(a1)基板を前処理し、好ましくは基板を洗浄し、最も好ましくは基板を脱脂および/または酸洗いする工程
を含む本発明の方法が好ましい。
After step (a) and before step (c),
(a1) Pre-treating the substrate, preferably cleaning the substrate, most preferably degreasing and/or pickling the substrate is preferred.
好ましくは、脱脂は電解脱脂を含む。 Preferably, the degreasing includes electrolytic degreasing.
好ましくは、酸洗いは酸、好ましくは無機酸と接触させることを含む。 Preferably, pickling comprises contacting with an acid, preferably an inorganic acid.
工程(a1)に続いて水洗浄を行うことが好ましい。 Water washing is preferably carried out following step (a1).
本発明の方法の工程(b)では、上記水性三価クロム電気めっき浴を準備する。 In step (b) of the method of the present invention, the aqueous trivalent chromium electroplating bath described above is provided.
上記電気めっき浴は水を含み、電気めっき浴の全体積を基準にして、好ましくは少なくとも55体積%以上、より好ましくは65体積%以上、さらにより好ましくは75体積%以上、さらによりいっそう好ましくは85体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上、最も好ましくは95体積%以上が水である。最も好ましくは、水が唯一の溶媒である。 The electroplating bath comprises water, preferably at least 55 vol.% or more, more preferably 65 vol.% or more, even more preferably 75 vol.% or more, even more preferably 85 vol.% or more, even more preferably 90 vol.% or more, most preferably 95 vol.% or more, based on the total volume of the electroplating bath. Most preferably, water is the only solvent.
水性三価クロム電気めっき浴が酸性であり、好ましくは1.5~5.0、より好ましくは2.1~4.6、さらにより好ましくは2.4~4.2、よりいっそう好ましくは2.7~4、最も好ましくは3.0~3.8の範囲のpHを有する本発明の方法が好ましい。pHは、好ましくは塩酸、硫酸、アンモニア、水酸化カリウムおよび/または水酸化ナトリウムで調整される。 Preferred is the process of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is acidic, preferably having a pH in the range of 1.5 to 5.0, more preferably 2.1 to 4.6, even more preferably 2.4 to 4.2, even more preferably 2.7 to 4, most preferably 3.0 to 3.8. The pH is preferably adjusted with hydrochloric acid, sulfuric acid, ammonia, potassium hydroxide and/or sodium hydroxide.
水性三価クロム電気めっき浴は、(i)三価クロムイオンを含む。 The aqueous trivalent chromium electroplating bath contains (i) trivalent chromium ions.
上記電気めっき浴において、三価クロムイオンが電気めっき浴の全体積を基準にして5g/L~35g/L、好ましくは6g/L~32g/L、より好ましくは7g/L~29g/L、さらにより好ましくは8g/L~26g/L、さらによりいっそう好ましくは9g/L~23g/L、最も好ましくは10g/L~22g/Lの範囲の総濃度を有する本発明の方法が好ましい。 In the above electroplating baths, preferred is the method of the present invention wherein trivalent chromium ions have a total concentration in the range of 5 g/L to 35 g/L, preferably 6 g/L to 32 g/L, more preferably 7 g/L to 29 g/L, even more preferably 8 g/L to 26 g/L, even more preferably 9 g/L to 23 g/L, most preferably 10 g/L to 22 g/L, based on the total volume of the electroplating bath.
好ましくは、三価クロムイオンは三価クロム塩、好ましくは無機クロム塩および/または有機クロム塩、最も好ましくは無機クロム塩に由来する。好ましい無機クロム塩は、塩化物アニオンおよび/または硫酸アニオン、好ましくは硫酸アニオンを含む。非常に好ましい無機クロム塩は、塩基性硫酸クロムである。好ましい有機クロム塩は、カルボン酸アニオン、好ましくはギ酸アニオン、酢酸アニオン、リンゴ酸アニオンおよび/またはシュウ酸アニオンを含む。 Preferably, the trivalent chromium ions are derived from trivalent chromium salts, preferably inorganic chromium salts and/or organic chromium salts, most preferably inorganic chromium salts. Preferred inorganic chromium salts contain chloride anions and/or sulfate anions, preferably sulfate anions. A highly preferred inorganic chromium salt is basic chromium sulfate. Preferred organic chromium salts contain carboxylate anions, preferably formate, acetate, malate and/or oxalate anions.
水性三価クロム電気めっき浴において、三価クロムイオンが任意の鉄イオン(任意であるが、場合によっては好ましい鉄イオンに関しては、下記を参照されたい)とともに、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして、水性三価クロム電気めっき浴内の全遷移金属イオンの80mol%以上、好ましくは90mol%以上、より好ましくは93mol%以上、さらにより好ましくは96mol%以上、最も好ましくは98mol%以上を占める本発明の方法が好ましい。 In the aqueous trivalent chromium electroplating bath, preferred is the method of the present invention wherein the trivalent chromium ions together with any iron ions (for optional but sometimes preferred iron ions see below) account for 80 mol% or more, preferably 90 mol% or more, more preferably 93 mol% or more, even more preferably 96 mol% or more, most preferably 98 mol% or more of the total transition metal ions in the aqueous trivalent chromium electroplating bath, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath.
水性三価クロム電気めっき浴は、(ii)上記三価クロムイオン用の1つまたは2つ以上の錯化剤を含む。 The aqueous trivalent chromium electroplating bath contains (ii) one or more complexing agents for the trivalent chromium ions.
かかる化合物は、三価クロムイオンを溶液中に保持する。好ましくは、1つまたは2つ以上の錯化剤は、(iv)の化合物ではなく、したがって好ましくは(iv)とは異なる。 Such compounds retain trivalent chromium ions in solution. Preferably, the one or more complexing agents are not compounds of (iv) and are therefore preferably different from (iv).
水性三価クロム電気めっき浴において、1つまたは2つ以上の錯化剤が有機酸および/またはその塩、好ましくは有機カルボン酸および/またはその塩、最も好ましくは1つ、2つもしくは3つのカルボン酸基を含む有機カルボン酸および/またはその塩を含む本発明の方法が好ましい。 In aqueous trivalent chromium electroplating baths, the method of the present invention is preferred wherein the one or more complexing agents comprise organic acids and/or salts thereof, preferably organic carboxylic acids and/or salts thereof, most preferably organic carboxylic acids and/or salts thereof containing 1, 2 or 3 carboxylic acid groups.
有機カルボン酸および/またはその塩(好ましくは、さらには上記1つ、2つもしくは3つのカルボン酸基を含む有機カルボン酸および/またはその塩)は、好ましくは置換基で置換されているか、または非置換である。好ましい置換基は、アミノ基および/またはヒドロキシル基を含む。好ましくは、置換基はSH部分および/またはSCN部分を含まない。 The organic carboxylic acids and/or salts thereof (preferably also organic carboxylic acids and/or salts containing said 1, 2 or 3 carboxylic acid groups) are preferably substituted with substituents or unsubstituted. Preferred substituents include amino and/or hydroxyl groups. Preferably, the substituents do not contain SH and/or SCN moieties.
より好ましくは、有機カルボン酸および/またはその塩(好ましくは、さらには上記1つ、2つもしくは3つのカルボン酸基を含む有機カルボン酸および/またはその塩)は、アミノカルボン酸(好ましくはα-アミノカルボン酸)、ヒドロキシルカルボン酸および/またはその塩を含む。好ましい(α-)アミノカルボン酸は、グリシン、アスパラギン酸および/またはその塩を含む。好ましくは、アミノカルボン酸(好ましくは、それぞれα-アミノカルボン酸)は、(iv)による化合物ではなく、より好ましくは硫黄含有アミノカルボン酸ではなく(好ましくは、それぞれ硫黄含有α-アミノカルボン酸ではない)、最も好ましくはメチオニンではない。1つまたは2つ以上の錯化剤が(iv)とは別個であることが特に好ましい。 More preferably, the organic carboxylic acid and/or its salt (preferably, furthermore the organic carboxylic acid and/or its salt containing one, two or three carboxylic acid groups) comprises an aminocarboxylic acid (preferably an α-aminocarboxylic acid), a hydroxylcarboxylic acid and/or a salt thereof. Preferred (α-)aminocarboxylic acids include glycine, aspartic acid and/or salts thereof. Preferably, the aminocarboxylic acid (preferably each α-aminocarboxylic acid) is not a compound according to (iv), more preferably not a sulphur-containing aminocarboxylic acid (preferably not each sulphur-containing α-aminocarboxylic acid), most preferably not methionine. It is particularly preferred that the one or more complexing agents are distinct from (iv).
1つまたは2つ以上の錯化剤が、ギ酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、グリシン、アスパラギン酸および/またはその塩、好ましくはギ酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸および/またはその塩、より好ましくはギ酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸および/またはその塩、さらにより好ましくはギ酸、酢酸および/またはその塩、最も好ましくはギ酸および/またはその塩を含む本発明の方法がより好ましい。 The present invention wherein the one or more complexing agents comprise formic acid, acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, glycine, aspartic acid and/or salts thereof, preferably formic acid, acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid and/or salts thereof, more preferably formic acid, acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid and/or salts thereof, even more preferably formic acid, acetic acid and/or salts thereof, most preferably formic acid and/or salts thereof. is more preferred.
1つまたは2つ以上の錯化剤が、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして5g/L~200g/Lの範囲、好ましくは8g/L~150g/Lの範囲、より好ましくは10g/L~100g/Lの範囲、さらにより好ましくは12g/L~75g/L、さらによりいっそう好ましくは15g/L~50g/Lの範囲、最も好ましくは20g/L~35g/Lの範囲の総濃度を有する本発明の方法が好ましい。 The one or more complexing agents are in the range of 5 g/L to 200 g/L, preferably 8 g/L to 150 g/L, more preferably 10 g/L to 100 g/L, even more preferably 12 g/L to 75 g/L, even more preferably 15 g/L to 50 g/L, most preferably 20 g/L to 35 g/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Methods of the invention having total concentrations in the range of L are preferred.
水性三価クロム電気めっき浴は、(iii)、すなわちコロイド粒子を含む。 The aqueous trivalent chromium electroplating bath contains (iii), colloidal particles.
水性三価クロム電気めっき浴がコロイド懸濁液である本発明の方法が好ましい。これは上記コロイド粒子の存在による。しかしながら、非常に希薄なコロイド懸濁液が好ましい。 Preferred is the method of the invention in which the aqueous trivalent chromium electroplating bath is a colloidal suspension. This is due to the presence of the colloidal particles. However, very dilute colloidal suspensions are preferred.
コロイド粒子が、ケイ素、アルミニウムおよび炭素からなる群から選択される1つまたは2つ以上の化学元素、好ましくはケイ素およびアルミニウムを含み、最も好ましくはコロイド粒子が化学元素アルミニウムを含む本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the invention, wherein the colloidal particles contain one or more chemical elements selected from the group consisting of silicon, aluminum and carbon, preferably silicon and aluminum, most preferably the colloidal particles contain the chemical element aluminum.
コロイド粒子がナノ粒子を含み、好ましくはナノ粒子である本発明の方法が好ましい。好ましくは、コロイド粒子は1000nm未満、好ましくは500nm未満の粒子サイズを有し、より好ましくはコロイド粒子の少なくとも90%が500nm未満の粒子サイズを有し、最も好ましくはコロイド粒子の少なくとも90%が150nm未満の粒子サイズを有する。 Preferred is the method of the invention, wherein the colloidal particles comprise nanoparticles, preferably nanoparticles. Preferably, the colloidal particles have a particle size of less than 1000 nm, preferably less than 500 nm, more preferably at least 90% of the colloidal particles have a particle size of less than 500 nm, most preferably at least 90% of the colloidal particles have a particle size of less than 150 nm.
上記コロイド粒子が、体積基準で100nm以下、好ましくは80nm以下、より好ましくは60nm以下、さらにより好ましくは50nm以下、最も好ましくは40nm以下、非常に最も好ましくは30nm以下、さらに最も好ましくは25nm以下の平均粒径D50を有する本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the invention wherein said colloidal particles have an average particle size D50 by volume of 100 nm or less, preferably 80 nm or less, more preferably 60 nm or less, even more preferably 50 nm or less, most preferably 40 nm or less, very most preferably 30 nm or less, even most preferably 25 nm or less.
上記コロイド粒子が、100nm以下、好ましくは80nm以下、より好ましくは60nm以下、さらにより好ましくは50nm以下、最も好ましくは40nm以下、非常に最も好ましくは30nm以下、さらに最も好ましくは20nm以下の粒子サイズを有する粒子を少なくとも含む本発明の方法がより好ましい。最も好ましくは、100nmの粒子サイズを超えない。 More preferred is the process of the present invention wherein said colloidal particles comprise at least particles having a particle size of 100 nm or less, preferably 80 nm or less, more preferably 60 nm or less, even more preferably 50 nm or less, most preferably 40 nm or less, very most preferably 30 nm or less, even most preferably 20 nm or less. Most preferably it does not exceed a particle size of 100 nm.
化学元素ケイ素を含むコロイド粒子がシリカを含み、好ましくはシリカコロイド粒子である本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the invention wherein the colloidal particles containing the chemical element silicon comprise silica, preferably silica colloidal particles.
化学元素アルミニウムを含むコロイド粒子が酸化アルミニウムを含み、好ましくは酸化アルミニウムコロイド粒子である本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the invention, wherein the colloidal particles comprising the chemical element aluminum comprise aluminum oxide, preferably aluminum oxide colloidal particles.
上記コロイド粒子が酸化アルミニウムを含み、好ましくは酸化アルミニウムコロイド粒子である本発明の方法が最も好ましい。 Most preferred is the process of the invention wherein said colloidal particles comprise aluminum oxide, preferably aluminum oxide colloidal particles.
化学元素炭素を含むコロイド粒子がナノダイヤモンドを含み、好ましくはナノダイヤモンドコロイド粒子である、本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the present invention, wherein the colloidal particles containing the chemical element carbon comprise nanodiamonds, preferably nanodiamond colloidal particles.
工程(b)において、上記コロイド粒子が、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして0.05g/L~100g/L、好ましくは0.1g/L~80g/L、より好ましくは0.25g/L~60g/L、さらにより好ましくは0.5g/L~45g/L、最も好ましくは0.75g/L~35g/L、さらに最も好ましくは1g/L~20g/Lの範囲の総量で存在する本発明の方法が好ましい。 In step (b), the colloidal particles are in an amount of 0.05 g/L to 100 g/L, preferably 0.1 g/L to 80 g/L, more preferably 0.25 g/L to 60 g/L, even more preferably 0.5 g/L to 45 g/L, most preferably 0.75 g/L to 35 g/L, and most preferably 1 g/L to 20 g/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Preferred are methods of the invention present in the total amount of the range.
水性三価クロム電気めっき浴は、(iv)酸化数+5以下の硫黄原子を有する1つまたは2つ以上の硫黄含有化合物を含む。好ましくは、その酸、塩、異性体(isoform)およびベタインが含まれる。しかしながら、硫酸アニオンは(iv)に含められない。 The aqueous trivalent chromium electroplating bath includes (iv) one or more sulfur-containing compounds having sulfur atoms with an oxidation number of +5 or less. Preferably, its acids, salts, isoforms and betaines are included. However, sulfate anions are not included in (iv).
場合によっては、上記1つまたは2つ以上の硫黄含有化合物が二価硫黄原子を含む本発明の方法が好ましい。 In some cases, the process of the invention is preferred, wherein said one or more sulfur-containing compounds comprise a divalent sulfur atom.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴が、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして1mmol/L~1150mmol/L、好ましくは16mmol/L~900mmol/L、より好ましくは30mmol/L~800mmol/L、さらにより好ましくは70mmol/L~700mmol/L、最も好ましくは110mmol/L~595mmol/Lの範囲の総濃度で(iv)を含む本発明の方法が一般に好ましい。 In step (b) the aqueous trivalent chromium electroplating bath comprises (iv) at a total concentration ranging from 1 mmol/L to 1150 mmol/L, preferably from 16 mmol/L to 900 mmol/L, more preferably from 30 mmol/L to 800 mmol/L, even more preferably from 70 mmol/L to 700 mmol/L, most preferably from 110 mmol/L to 595 mmol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. is generally preferred.
場合によっては、(iv)が、酸化数+5以下の硫黄原子を有する少なくとも1つの無機硫黄含有化合物を含む本発明の方法が好ましい。しかしながら、他の場合では、(iv)が、酸化数+5以下の硫黄原子を有する少なくとも1つの有機硫黄含有化合物を含む本発明の方法が好ましい。また他の場合では、(iv)が、酸化数+5以下の硫黄原子を有する少なくとも1つの無機硫黄含有化合物と、酸化数+5以下の硫黄原子を有する少なくとも1つの有機硫黄含有化合物とを含む本発明の方法が好ましい。 Optionally preferred is a process of the invention wherein (iv) comprises at least one inorganic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less. In other cases, however, the process of the invention is preferred in which (iv) comprises at least one organic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less. In yet other cases, the process of the present invention is preferred, wherein (iv) comprises at least one inorganic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less and at least one organic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less.
(iv)がチオシアン酸アニオンを含み、好ましくは少なくともチオシアン酸アニオンを含む本発明の方法が好ましい。本発明との関連で、チオシアン酸アニオン(すなわちSCN-)は無機であるとみなされ、官能基としてチオシアネート部分を含む有機化合物は、有機チオシアネートとみなされる。好ましくは、無機チオシアン酸アニオンは、チオシアン酸塩(例えばチオシアン酸アンモニウム、カリウム、ナトリウム)またはチオシアン酸によって存在する。 Preferred is the process of the invention wherein (iv) comprises thiocyanate anion, preferably at least thiocyanate anion. In the context of the present invention, the thiocyanate anion (ie SCN − ) is considered inorganic and organic compounds containing a thiocyanate moiety as a functional group are considered organic thiocyanates. Preferably, the inorganic thiocyanate anion is present via thiocyanate (eg ammonium, potassium, sodium thiocyanate) or thiocyanic acid.
水性三価クロム電気めっき浴において、チオシアン酸アニオンが電気めっき浴の全体積を基準にして1mmol/L~400mmol/L、好ましくは3mmol/L~350mmol/L、より好ましくは5mmol/L~300mmol/L、さらにより好ましくは8mmol/L~250mmol/L、さらによりいっそう好ましくは12mmol/L~200mmol/L、最も好ましくは15mmol/L~180mmol/Lの範囲の総濃度を有する本発明の方法が特に好ましい。 In the aqueous trivalent chromium electroplating bath, the thiocyanate anion has a total concentration in the range of 1 mmol/L to 400 mmol/L, preferably 3 mmol/L to 350 mmol/L, more preferably 5 mmol/L to 300 mmol/L, even more preferably 8 mmol/L to 250 mmol/L, even more preferably 12 mmol/L to 200 mmol/L, most preferably 15 mmol/L to 180 mmol/L, based on the total volume of the electroplating bath. The method of the invention is particularly preferred.
(iv)が、
- 少なくとも酸化数+5以下の硫黄原子を有し、窒素原子、好ましくはアミノ基をさらに有する有機硫黄含有化合物を含み、
- より好ましくは、(iv)が、少なくとも酸化数+5以下の硫黄原子を有するアミノ酸を含み、
- 最も好ましくは、(iv)が少なくともメチオニンを含む、
本発明の方法が好ましい。
(iv) is
- comprising an organic sulfur-containing compound having at least a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less and further having a nitrogen atom, preferably an amino group,
- more preferably, (iv) comprises an amino acid having at least a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less,
- most preferably (iv) comprises at least methionine,
The method of the invention is preferred.
場合によっては、好ましくはチオシアン酸アニオンを含む上記の無機硫黄含有化合物に加えて、これが適用されるのが好ましい。しかしながら、他の場合では、好ましくはチオシアン酸アニオンを含む上記の無機硫黄含有化合物の代わりに、これが適用されるのが好ましい。後者の場合、(iv)は上記有機硫黄含有化合物の少なくとも1つのみを含む。 In some cases, this is preferably applied in addition to the inorganic sulfur-containing compounds mentioned above, which preferably contain thiocyanate anions. In other cases, however, it is preferably applied instead of the aforementioned inorganic sulfur-containing compounds, which preferably contain thiocyanate anions. In the latter case, (iv) contains only at least one of the above organic sulfur-containing compounds.
好ましくは、酸化数+5以下の硫黄原子を有するアミノ酸は、酸化数+5以下の硫黄原子を有するα-アミノ酸、最も好ましくは酸化数+5以下の硫黄原子を有するタンパク質を構成するアミノ酸を含む。最も好ましくは、これはメチオニンおよび/またはシステインを含む。 Preferably, amino acids having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less include α-amino acids having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less, most preferably protein-constituting amino acids having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less. Most preferably it contains methionine and/or cysteine.
水性三価クロム電気めっき浴において、酸化数+5以下の硫黄原子を有し、窒素原子(好ましくは、少なくとも酸化数+5以下の硫黄原子を有するアミノ酸、より好ましくは上記α-アミノ酸)をさらに有する有機硫黄含有化合物が、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして10mmol/L~550mmol/L、好ましくは30mmol/L~480mmol/L、より好ましくは60mmol/L~410mmol/L、さらにより好ましくは80mmol/L~350mmol/L、さらによりいっそう好ましくは100mmol/L~280mmol/L、最も好ましくは130mmol/L~200mmol/Lの範囲の総濃度を有する本発明の方法が好ましい。 In the aqueous trivalent chromium electroplating bath, the organic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less and further having a nitrogen atom (preferably an amino acid having at least a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less, more preferably the α-amino acid) is 10 mmol/L to 550 mmol/L, preferably 30 mmol/L to 480 mmol/L, more preferably 60 mmol/L to 410 mmol/L, and even more preferably 80 mmol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Preferred are methods of the invention having total concentrations ranging from L to 350 mmol/L, even more preferably from 100 mmol/L to 280 mmol/L, most preferably from 130 mmol/L to 200 mmol/L.
水性三価クロム電気めっき浴において、(iv)が、
- 酸化数+5以下の硫黄原子を有する少なくとも1つの無機硫黄含有化合物、好ましくはチオシアン酸アニオン、
および/または(好ましくはおよび)
- 少なくとも酸化数+5以下の硫黄原子を有し、窒素原子、好ましくはアミノ基をさらに有する有機硫黄含有化合物、より好ましくは酸化数+5以下の硫黄原子を有するアミノ酸、最も好ましくはメチオニン
を含む本発明の方法が特に好ましい。
In the aqueous trivalent chromium electroplating bath, (iv) is
- at least one inorganic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less, preferably a thiocyanate anion,
and/or (preferably and)
Particularly preferred is the method of the invention comprising an organic sulfur-containing compound having at least a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less and further comprising a nitrogen atom, preferably an amino group, more preferably an amino acid having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less, most preferably methionine.
このため、場合によっては、水性三価クロム電気めっき浴が、2つまたは3つ以上の(iv)の化合物、最も好ましくはチオシアン酸アニオン、メチオニン、酸および/またはその塩を含む本発明の方法が好ましい。 For this reason, the process of the invention is optionally preferred, wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath contains two or more compounds of (iv), most preferably thiocyanate anions, methionine, acids and/or salts thereof.
場合によっては、水性三価クロム電気めっき浴が以下の化合物(その塩を含む)の1つまたは2つ以上を含む本発明の方法がさらにより好ましい:
(1)2-(2-ヒドロキシ-エチルスルファニル)-エタノール、
(2)チアゾリジン-2-カルボン酸、
(3)チオジグリコールエトキシレート、
(4)2-アミノ-3-エチルスルファニル-プロピオン酸、
(5)3-(3-ヒドロキシ-プロピルスルファニル)-プロパン-1-オール、
(6)2-アミノ-3-カルボキシルメチルスルファニル-プロピオン酸、
(7)2-アミノ-4-メチルスルファニル-ブタン-1-オール、
(8)2-アミノ-4-メチルスルファニル-酪酸、
(9)2-アミノ-4-エチルスルファニル-酪酸、
(10)3-カルバミミドイルスルファニル-プロパン-1-スルホン酸、
(11)3-カルバミミドイルスルファニル-プロピオン酸、
(12)チオモルホリン、
(13)2-[2-(2-ヒドロキシ-エチルスルファニル)-エチルスルファニル]-エタノール、
(14)4,5-ジヒドロ-チアゾール-2-イルアミン、
(15)チオシアン酸、
(16)2-アミノ-4-メタンスルフィニル-酪酸、
(17)1,1-ジオキソ-1,2-ジヒドロ-1λ*6*-ベンゾ[d]イソチアゾール-3-オン、
(18)プロパ-2-イン-1-スルホン酸、
(19)メタンスルフィニルメタン、
(20)2-(1,1,3-トリオキソ-1,3-ジヒドロ-1λ*6*-ベンゾ[d]イソチアゾール-2-イル)-エタンスルホン酸
In some cases, even more preferred is the method of the invention, wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath contains one or more of the following compounds (including salts thereof):
(1) 2-(2-hydroxy-ethylsulfanyl)-ethanol,
(2) thiazolidine-2-carboxylic acid,
(3) thiodiglycol ethoxylate,
(4) 2-amino-3-ethylsulfanyl-propionic acid,
(5) 3-(3-hydroxy-propylsulfanyl)-propan-1-ol,
(6) 2-amino-3-carboxylmethylsulfanyl-propionic acid,
(7) 2-amino-4-methylsulfanyl-butan-1-ol,
(8) 2-amino-4-methylsulfanyl-butyric acid,
(9) 2-amino-4-ethylsulfanyl-butyric acid,
(10) 3-carbamimidoylsulfanyl-propane-1-sulfonic acid,
(11) 3-carbamimidoylsulfanyl-propionic acid,
(12) thiomorpholine,
(13) 2-[2-(2-hydroxy-ethylsulfanyl)-ethylsulfanyl]-ethanol,
(14) 4,5-dihydro-thiazol-2-ylamine,
(15) thiocyanic acid,
(16) 2-amino-4-methanesulfinyl-butyric acid,
(17) 1,1-dioxo-1,2-dihydro-1λ * 6 * -benzo[d]isothiazol-3-one,
(18) prop-2-yn-1-sulfonic acid,
(19) methanesulfinylmethane,
(20) 2-(1,1,3-trioxo-1,3-dihydro-1λ * 6 * -benzo[d]isothiazol-2-yl)-ethanesulfonic acid
好ましくは、上記の化合物は、水性三価クロム電気めっき浴内の(iv)、最も好ましくは化合物(1)~(16)および(19)を指す。 Preferably, the above compounds refer to (iv), most preferably compounds (1)-(16) and (19) in an aqueous trivalent chromium electroplating bath.
好ましくは、水性三価クロム電気めっき浴は、更なる化合物を含むか、または好ましくは、以下に概説するように特定の化合物を含有しない。 Preferably, the aqueous trivalent chromium electroplating bath contains further compounds or, preferably, does not contain certain compounds as outlined below.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴が、好ましくは水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして0.1mmol/L~10mmol/L、好ましくは0.4mmol/L~8mmol/L、より好ましくは0.8mmol/L~6mmol/L、さらにより好ましくは1.2mmol/L~4mmol/L、最も好ましくは1.5mmol/L~2.5mmol/Lの範囲の濃度でFe(II)イオンをさらに含む本発明の方法が好ましい。 In step (b), the process of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath further comprises Fe(II) ions, preferably in a concentration ranging from 0.1 mmol/L to 10 mmol/L, preferably from 0.4 mmol/L to 8 mmol/L, more preferably from 0.8 mmol/L to 6 mmol/L, even more preferably from 1.2 mmol/L to 4 mmol/L, most preferably from 1.5 mmol/L to 2.5 mmol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. is preferred.
多くの場合、上記Fe(II)イオンは、電気めっき性能に肯定的な影響を及ぼす。さらに、場合によっては、クロム層が鉄を含むことが好ましい。 In many cases, the Fe(II) ions have a positive impact on electroplating performance. Furthermore, in some cases it is preferred that the chromium layer contains iron.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴が、好ましくは水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして0.2mol/L~1.3mol/L、より好ましくは0.3mol/L~1.1mol/L、さらにより好ましくは0.4mol/L~1.0mol/L、さらによりいっそう好ましくは0.5mol/L~0.9mol/L、最も好ましくは0.6mol/L~0.8mol/Lの範囲の濃度で硫酸アニオンをさらに含む本発明の方法が好ましい。好ましくは、硫酸イオンは三価クロムイオンの供給源、例えば塩基性硫酸クロムによって存在する。硫酸イオンは、上記電気めっき浴の伝導性に良好に寄与する。 In step (b), the aqueous trivalent chromium electroplating bath preferably contains sulfuric acid in a concentration ranging from 0.2 mol/L to 1.3 mol/L, more preferably from 0.3 mol/L to 1.1 mol/L, even more preferably from 0.4 mol/L to 1.0 mol/L, even more preferably from 0.5 mol/L to 0.9 mol/L, most preferably from 0.6 mol/L to 0.8 mol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Preferred are methods of the invention which further comprise an anion. Preferably, the sulphate ions are present by means of a source of trivalent chromium ions, such as basic chromium sulphate. Sulfate ions contribute favorably to the conductivity of the electroplating bath.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴がハロゲンアニオン、好ましくは水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして0.1mol/L~6mol/Lの範囲の総濃度、より好ましくは0.5mol/L~5mol/L、さらにより好ましくは1mol/L~4.5mol/L、さらによりいっそう好ましくは1.5mol/L~4.2mol/L、最も好ましくは2mol/L~3.9mol/Lの範囲の総濃度のハロゲンアニオンをさらに含む本発明の方法が好ましい。 In step (b), the aqueous trivalent chromium electroplating bath contains halogen anions, preferably halogens in a total concentration ranging from 0.1 mol/L to 6 mol/L, more preferably from 0.5 mol/L to 5 mol/L, even more preferably from 1 mol/L to 4.5 mol/L, even more preferably from 1.5 mol/L to 4.2 mol/L, most preferably from 2 mol/L to 3.9 mol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Preferred are methods of the invention which further comprise an anion.
ハロゲンアニオンが、好ましくは水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして0.5mol/L~5mol/L、より好ましくは0.8mol/L~4.7mol/L、さらにより好ましくは1.3mol/L~4.5mol/L、さらによりいっそう好ましくは1.8mol/L~4mol/L、最も好ましくは2.3mol/L~3.7mol/Lの範囲の総濃度の塩化物アニオンを含む本発明の方法がより好ましい。塩化物イオンは、好ましくは塩化物塩および/または塩酸、好ましくは塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化クロム(少なくとも全塩化物イオンの一部として)および/またはそれらの混合物に由来する。通常、塩化物イオンは伝導性塩のアニオンとして存在する。非常に好ましい伝導性塩は塩化アンモニウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムであり、塩化アンモニウムが最も好ましい。 More preferred is the method of the present invention wherein the halogen anions comprise chloride anions in a total concentration preferably in the range of 0.5 mol/L to 5 mol/L, more preferably 0.8 mol/L to 4.7 mol/L, even more preferably 1.3 mol/L to 4.5 mol/L, even more preferably 1.8 mol/L to 4 mol/L, most preferably 2.3 mol/L to 3.7 mol/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. The chloride ions are preferably derived from chloride salts and/or hydrochloric acid, preferably sodium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, chromium chloride (at least as part of the total chloride ions) and/or mixtures thereof. Chloride ions are usually present as the anion of the conducting salt. Highly preferred conductive salts are ammonium chloride, sodium chloride and potassium chloride, with ammonium chloride being most preferred.
工程(b)において、ハロゲンアニオンが、好ましくは塩化物イオンに加えてまたはその代わりに臭化物アニオンを含む本発明の方法が好ましい。臭化物イオンは通常、望ましくない六価クロム種のアノード形成を回避する。好ましくは、臭化物イオンは、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして3g/L~20g/Lの範囲、好ましくは4g/L~18g/Lの範囲、より好ましくは5g/L~16g/Lの範囲、さらにより好ましくは6g/L~14g/Lの範囲、最も好ましくは7g/L~12g/Lの範囲の濃度を有する。臭化物イオンは、好ましくは臭化物塩、好ましくは臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化アンモニウムおよび/またはそれらの混合物に由来する。好ましくは、硫酸イオンを水性三価クロム電気めっき浴に利用する場合、臭化物イオンも存在する。 Preference is given to processes according to the invention in which in step (b) the halogen anions preferably comprise bromide anions in addition to or instead of chloride ions. Bromide ions generally avoid anodic formation of undesirable hexavalent chromium species. Preferably, bromide ions have a concentration in the range of 3 g/L to 20 g/L, preferably in the range of 4 g/L to 18 g/L, more preferably in the range of 5 g/L to 16 g/L, even more preferably in the range of 6 g/L to 14 g/L, most preferably in the range of 7 g/L to 12 g/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Bromide ions are preferably derived from bromide salts, preferably sodium bromide, potassium bromide, ammonium bromide and/or mixtures thereof. Preferably, bromide ions are also present when sulfate ions are utilized in the aqueous trivalent chromium electroplating bath.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴がアンモニウムイオンをさらに含む本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the invention, wherein in step (b) the aqueous trivalent chromium electroplating bath further comprises ammonium ions.
工程(b)において、水性三価クロム電気めっき浴が1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物をさらに含む本発明の方法が好ましい。最も好ましくは、1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物は、(ii)および(iv)とは別個である(すなわち異なる)。すなわち、好ましくは、1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物はカルボン酸を含まず、好ましくは有機酸を含まない。 Preferred is the method of the present invention wherein in step (b) the aqueous trivalent chromium electroplating bath further comprises one or more pH buffering compounds. Most preferably, the one or more pH buffering compounds are separate (ie different) from (ii) and (iv). That is, preferably the one or more pH buffering compounds are free of carboxylic acids, preferably free of organic acids.
多くの場合、水性三価クロム電気めっき浴において、1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物がホウ素含有化合物、好ましくはホウ酸および/またはホウ酸塩、最も好ましくはホウ酸を含む本発明の方法が好ましい。好ましいホウ酸塩は、ホウ酸ナトリウムである。 In many cases, the method of the invention is preferred in which the one or more pH buffering compounds comprise a boron-containing compound, preferably boric acid and/or borate salts, most preferably boric acid, in the aqueous trivalent chromium electroplating bath. A preferred borate is sodium borate.
水性三価クロム電気めっき浴において、1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物が、水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして30g/L~250g/Lの範囲、好ましくは35g/L~200g/Lの範囲、より好ましくは40g/L~150g/Lの範囲、さらにより好ましくは45g/L~100g/Lの範囲、最も好ましくは50g/L~75g/Lの範囲の総濃度を有する本発明の方法が一般に好ましい。このことは、さらにより好ましくは上記ホウ素含有化合物、さらによりいっそう好ましくは上記ホウ酸塩に加えた上記ホウ酸、最も好ましくはホウ酸に当てはまる。最も好ましくは、1つまたは2つ以上のpH緩衝化合物は、ホウ酸を含むが、ホウ酸塩を含まない。このため、水性三価クロム電気めっき浴が、好ましくは水性三価クロム電気めっき浴の全体積を基準にして35g/L~90g/L、好ましくは40g/L~80g/L、より好ましくは50g/L~70g/L、最も好ましくは56g/L~66g/Lの範囲の総濃度でホウ酸を含む本発明の方法が最も好ましい。 In the aqueous trivalent chromium electroplating bath, the one or more pH buffering compounds, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath, is in the range of 30 g/L to 250 g/L, preferably in the range of 35 g/L to 200 g/L, more preferably in the range of 40 g/L to 150 g/L, still more preferably in the range of 45 g/L to 100 g/L, most preferably in the range of 50 g/L to 75 g/L. Methods of the invention having concentrations are generally preferred. This applies even more preferably to said boron-containing compound, even more preferably said boric acid in addition to said borate salt, most preferably boric acid. Most preferably, the one or more pH buffering compounds comprise boric acid, but no borate. Thus, most preferred is the process of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath preferably comprises boric acid in a total concentration ranging from 35 g/L to 90 g/L, preferably from 40 g/L to 80 g/L, more preferably from 50 g/L to 70 g/L, most preferably from 56 g/L to 66 g/L, based on the total volume of the aqueous trivalent chromium electroplating bath.
しかしながら、幾つかの他の場合では、水性三価クロム電気めっき浴は、別個のpH緩衝化合物を明確に含まない。むしろ、上記三価クロムイオン用の1つまたは2つ以上の錯化剤は、三価クロムイオンの錯化剤として働くだけでなく、さらにpH緩衝化合物として働くような量で存在し、そのように選択される。本発明との関連では、これはあまり好ましくはないが、可能である。 However, in some other cases, the aqueous trivalent chromium electroplating bath does not explicitly contain a separate pH buffering compound. Rather, the one or more complexing agents for trivalent chromium ions are present and selected in amounts such that they not only act as complexing agents for trivalent chromium ions, but also act as pH buffering compounds. In the context of the present invention this is less preferred but possible.
水性三価クロム電気めっき浴が、亜鉛を含むイオンおよび/または化合物を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。好ましくは、暗色クロム層は、亜鉛を実質的に含まず、好ましくは全く含まない。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of, preferably completely free of, ions and/or compounds containing zinc. Preferably, the dark chromium layer is substantially free of zinc, preferably completely free of zinc.
水性三価クロム電気めっき浴が化成処理組成物ではない本発明の方法が好ましい。言い換えると、水性三価クロム電気めっき浴は、化成コーティングおよび/または亜鉛もしくは亜鉛合金層上への塗布には適していない。またさらに言い換えると、本発明の方法は、化成コーティング方法ではない。 Preferred is the method of the invention in which the aqueous trivalent chromium electroplating bath is not a conversion composition. In other words, aqueous trivalent chromium electroplating baths are not suitable for application over conversion coatings and/or zinc or zinc alloy layers. Still further stated, the method of the present invention is not a conversion coating method.
基板が亜鉛および亜鉛合金層を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the invention wherein the substrate is substantially free of zinc and zinc alloy layers, preferably completely free.
水性三価クロム電気めっき浴がフッ化物イオンを実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。好ましくは、暗色クロム層はフッ素を実質的に含まず、好ましくは全く含まない。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of fluoride ions, preferably completely free. Preferably, the dark chromium layer is substantially free of fluorine, preferably completely free of fluorine.
水性三価クロム電気めっき浴がリン酸アニオンを実質的に含まず、好ましくは全く含まず、より好ましくはリン含有化合物を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。好ましくは、クロム層はリンを実質的に含まず、好ましくは全く含まない。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of, preferably no phosphate anions, more preferably substantially free of, preferably no phosphorus-containing compounds. Preferably, the chromium layer is substantially free of phosphorus, preferably completely free of phosphorus.
水性三価クロム電気めっき浴が亜硫酸アニオンを実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of, and preferably completely free of, sulfite anions.
水性三価クロム電気めっき浴が、酸化数+6のクロムを含む化合物を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。このため、上記電気めっき浴は、六価クロムを実質的に含まず、好ましくは全く含まない。これは特に、六価クロムを水性三価クロム電気めっき浴に少なくとも意図的には添加しないことを意味する。しかしながら、これは陽極に不可避的に微量で形成される六価クロムを除外するものではない。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of, and preferably completely free of, compounds containing chromium with an oxidation number of +6. For this reason, the electroplating bath is substantially free of hexavalent chromium, preferably completely free of hexavalent chromium. This means in particular that no hexavalent chromium is at least intentionally added to the aqueous trivalent chromium electroplating bath. However, this does not exclude hexavalent chromium, which inevitably forms in trace amounts at the anode.
場合によっては、水性三価クロム電気めっき浴がコバルトを含むイオンおよび/または化合物を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。好ましくは、クロム層はコバルトを実質的に含まず、好ましくは全く含まない。しかしながら、他の場合では、水性三価クロム電気めっき浴がコバルトを含むイオンおよび/または化合物を含む本発明の方法が好ましい。好ましくは、クロム層は、このような場合にはコバルトを含む。コバルトは環境上問題があるが、場合によっては暗色化効果、好ましくは付加的な暗色化効果をもたらす。 In some cases, the method of the present invention is preferred in which the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of, and preferably completely free of, ions and/or compounds containing cobalt. Preferably, the chromium layer is substantially free of cobalt, preferably completely free of cobalt. In other cases, however, the method of the invention is preferred in which the aqueous trivalent chromium electroplating bath contains ions and/or compounds containing cobalt. Preferably, the chromium layer contains cobalt in such cases. Cobalt is environmentally problematic, but in some cases provides a darkening effect, preferably an additional darkening effect.
水性三価クロム電気めっき浴が可溶性アルミニウム化合物(その塩を含む)を実質的に含まず、好ましくは全く含まず、好ましくは溶解アルミニウムイオンを含まない本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of soluble aluminum compounds (including salts thereof), preferably completely free, and preferably free of dissolved aluminum ions.
水性三価クロム電気めっき浴がニッケルイオンを実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。場合によっては、最大150ppmの典型的なNi汚染が観察されるが、これは基本的に許容可能であり、したがってニッケルイオンを実質的に含まないとみなされる。このため、場合によっては、ニッケルイオンが水性三価クロム電気めっき浴の総重量を基準にして0ppm~200ppm、好ましくは1ppm~150ppm、最も好ましくは2ppm~100ppmの範囲の濃度を有することが好ましい。しかしながら、最も好ましくは、水性三価クロム電気めっき浴はニッケルを含まない。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of nickel ions, preferably completely free. In some cases, a typical Ni contamination of up to 150 ppm is observed, which is basically acceptable and therefore considered substantially free of nickel ions. For this reason, it is sometimes preferred that nickel ions have a concentration in the range of 0 ppm to 200 ppm, preferably 1 ppm to 150 ppm, most preferably 2 ppm to 100 ppm, based on the total weight of the aqueous trivalent chromium electroplating bath. Most preferably, however, the aqueous trivalent chromium electroplating bath does not contain nickel.
環境上問題のあるニッケル種およびコバルト種を回避することが一般に好ましい。これにより、一般に廃水処理および浴の処分がそれほど複雑でなくなる。加えて、暗色クロム層を得るためにニッケルもコバルトも必ずしも必要とされない。 It is generally preferred to avoid environmentally problematic nickel and cobalt species. This generally makes wastewater treatment and disposal of the bath less complicated. In addition, neither nickel nor cobalt are necessarily required to obtain a dark chromium layer.
水性三価クロム電気めっき浴がスルファミン酸およびその塩を実質的に含まず、好ましくは全く含まない本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the present invention wherein the aqueous trivalent chromium electroplating bath is substantially free of sulfamic acid and its salts, preferably completely free.
本発明の方法の工程(c)では、基板を水性三価クロム電気めっき浴と接触させ、暗色クロム層が基板上に電解堆積し、基板の少なくとも片面を完全に覆うように電流を流す。好ましくは、暗色クロム層は暗色クロム合金層を含む。言い換えると、本発明との関連での暗色クロム層は、好ましくは暗色クロム合金層を同様に指す。好ましくは、本書全体を通した特徴は、好ましくは暗色クロム合金層にも同様に当てはまる。 In step (c) of the method of the present invention, the substrate is contacted with an aqueous trivalent chromium electroplating bath, a dark chromium layer is electrolytically deposited on the substrate, and an electric current is passed to completely cover at least one side of the substrate. Preferably, the dark chromium layer comprises a dark chromium alloy layer. In other words, a dark chromium layer in the context of the present invention preferably likewise refers to a dark chromium alloy layer. Preferably, the features throughout this document preferably apply to the dark chromium alloy layer as well.
工程(c)における電流が、好ましくは3A/dm2~30A/dm2、より好ましくは4A/dm2~25A/dm2、さらにより好ましくは5A/dm2~20A/dm2、最も好ましくは6A/dm2~18A/dm2の範囲の直流である本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the present invention wherein the current in step (c) is direct current, preferably in the range of 3 A/dm 2 to 30 A/dm 2 , more preferably 4 A/dm 2 to 25 A/dm 2 , even more preferably 5 A/dm 2 to 20 A/dm 2 , most preferably 6 A/dm 2 to 18 A/dm 2 .
工程(c)において、少なくとも1つのアノードが提供および利用される本発明の方法が好ましい。少なくとも1つのアノードは、好ましくはグラファイトアノード、貴金属アノードおよび混合金属酸化物アノード(MMO)からなる群から選択される。 Preferred is the method of the invention, wherein in step (c) at least one anode is provided and utilized. The at least one anode is preferably selected from the group consisting of graphite anodes, noble metal anodes and mixed metal oxide anodes (MMO).
好ましい貴金属アノードは、白金めっきチタンアノードおよび/または白金アノードを含む。 Preferred noble metal anodes include platinized titanium anodes and/or platinum anodes.
好ましい混合金属酸化物アノードは、酸化白金被覆チタンアノードおよび/または酸化イリジウム被覆チタンアノードを含む。 Preferred mixed metal oxide anodes include platinum oxide coated titanium anodes and/or iridium oxide coated titanium anodes.
工程(c)において電解堆積したクロム層が0.05μm~1μm、好ましくは0.1μm~0.8μm、より好ましくは0.125μm~0.6μm、最も好ましくは0.15μm~0.5μmの範囲の層厚を有する本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the invention wherein the chromium layer electrolytically deposited in step (c) has a layer thickness in the range 0.05 μm to 1 μm, preferably 0.1 μm to 0.8 μm, more preferably 0.125 μm to 0.6 μm, most preferably 0.15 μm to 0.5 μm.
工程(c)において1分間~20分間、好ましくは2分間~15分間、より好ましくは3分間~10分間接触を行う本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the present invention wherein the contact in step (c) is from 1 minute to 20 minutes, preferably from 2 minutes to 15 minutes, more preferably from 3 minutes to 10 minutes.
工程(c)において20℃~60℃、好ましくは25℃~52℃、より好ましくは30℃~45℃の範囲の温度で接触を行う本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the invention wherein the contact is carried out in step (c) at a temperature in the range 20°C to 60°C, preferably 25°C to 52°C, more preferably 30°C to 45°C.
本発明の方法の工程(c)では、L*a*b*色空間系に準拠した明度値L*、ならびにa*およびb*値を有する暗色クロム層、特に基板の少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層を基板上に電解堆積する(すなわち、これは電気めっき暗色クロム層である)。通常、L*、a*およびb*値は、暗色クロム層によって完全に覆われた上記少なくとも片面において最高および最低のL*値(それぞれL2*およびL1*)、最高および最低のa*値(それぞれa2*およびa1*)、ならびに最高および最低のb*値(それぞれb2*およびb1*)を有するように僅かに変化する。各々の最高値および最低値が互いに近いほど、全体的な色知覚がより均一となる。 In step (c) of the method of the invention, a dark chromium layer having a lightness value L * according to the L * a * b * color space system and a * and b * values is electrolytically deposited onto the substrate, in particular a dark chromium layer completely covering at least one side of the substrate (i.e. this is an electroplated dark chromium layer). Typically, the L * , a * and b * values vary slightly to have the highest and lowest L * values (L2 * and L1 * respectively), the highest and lowest a * values (a2 * and a1 * respectively), and the highest and lowest b * values (b2 * and b1 * respectively) on said at least one side completely covered by the dark chromium layer. The closer the respective highest and lowest values are to each other, the more uniform the overall color perception.
暗色クロム層が好ましくは黒色である本発明の方法が好ましい。すなわち、これは好ましくは電気めっき黒色クロム層である。このことは、好ましくは本発明の基板にも当てはまる(下記を参照されたい)。 Preferred is the method according to the invention in which the dark chromium layer is preferably black. That is, it is preferably an electroplated black chrome layer. This preferably also applies to the substrates of the invention (see below).
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が、L*a*b表色系に準拠して、30~55、好ましくは33~53、より好ましくは35~51、さらにより好ましくは37~50、さらによりいっそう好ましくは39~49、最も好ましくは40~47、またさらに最も好ましくは41~45の範囲のL*値を有する本発明の方法が好ましい。 The process of the invention is preferred, wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has an L * value in the range of 30-55, preferably 33-53, more preferably 35-51, even more preferably 37-50, even more preferably 39-49, most preferably 40-47, and even most preferably 41-45 according to the L*a * b color system.
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が、L*a*b表色系に準拠して、55以下、好ましくは53以下、より好ましくは51以下、さらにより好ましくは50以下、さらによりいっそう好ましくは49以下、最も好ましくは47以下、またさらに最も好ましくは45以下の最高のL*値L2*を有する本発明の方法がより好ましい。 More preferred is the process of the invention wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has a maximum L * value L2* of 55 or less, preferably 53 or less, more preferably 51 or less, even more preferably 50 or less, even more preferably 49 or less, most preferably 47 or less, and even most preferably 45 or less according to the L * a * b color system.
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が-1.5~+3、好ましくは-1~+2.5、最も好ましくは-0.5~+2の範囲のa*値を有する本発明の方法が好ましい。 Preferred is the process of the invention wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has an a * value in the range -1.5 to +3, preferably -1 to +2.5, most preferably -0.5 to +2.
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が+3以下、好ましくは+2.5以下、より好ましくは+2以下、最も好ましくは+1.5以下の最高のa2*値を有する本発明の方法がより好ましい。最も好ましくは、最高のa2*値は少なくとも正である。 More preferred is the method of the invention wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has a highest a2 * value of +3 or less, preferably +2.5 or less, more preferably +2 or less, most preferably +1.5 or less. Most preferably, the highest a2 * value is at least positive.
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が-1.5~+6、好ましくは-1.2~+5、より好ましくは-0.9~+4、さらにより好ましくは-0.7~+3、さらによりいっそう好ましくは-0.5~+2.7、最も好ましくは-0.3~+2.5、またさらに最も好ましくは0~+2.2の範囲のb*値を有する本発明の方法が好ましい。 Preferred is the method of the present invention wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has a b * value in the range of -1.5 to +6, preferably -1.2 to +5, more preferably -0.9 to +4, even more preferably -0.7 to +3, even more preferably -0.5 to +2.7, most preferably -0.3 to +2.5, and even most preferably 0 to +2.2.
上記少なくとも片面を完全に覆う暗色クロム層が、L*a*b表色系に準拠して、+6以下、好ましくは+5以下、より好ましくは+4以下、さらにより好ましくは+3以下、最も好ましくは+2以下の最高のb*値b2*を有する本発明の方法がより好ましい。 More preferred is the process of the invention, wherein said dark chromium layer completely covering at least one side has a highest b * value b2* of +6 or less, preferably +5 or less, more preferably +4 or less, even more preferably +3 or less, most preferably +2 or less according to the L * a * b color system.
工程(c)の前に、基板上に少なくとも1つの金属または金属合金層を堆積させる少なくとも1つの金属めっき工程、最も好ましくは少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層を堆積させる少なくとも1つのニッケルめっき工程をさらに含む本発明の方法が好ましい。多くの場合、2つまたはさらには3つのかかる金属めっき工程が好ましくは含まれる。 Preferred is the method of the invention further comprising, prior to step (c), at least one metal plating step depositing at least one metal or metal alloy layer on the substrate, most preferably at least one nickel plating step depositing at least one nickel and/or nickel alloy layer. In many cases, two or even three such metal plating steps are preferably included.
最も好ましくは、少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層は、少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または(好ましくはまたは)少なくとも1つのサテンニッケル層、最も好ましくは少なくとも1つの光沢ニッケル層を含む。 Most preferably, the at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one bright nickel layer and/or (preferably or) at least one satin nickel layer, most preferably at least one bright nickel layer.
少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層が少なくとも1つの半光沢ニッケル層を含み、好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層に加えて少なくとも1つの半光沢ニッケル層を含む本発明の方法がより好ましい。少なくとも1つの半光沢ニッケル層は、好ましくは任意である。最も好ましくは(適用される場合)、上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層の前に少なくとも1つの半光沢ニッケル層を堆積させる。 More preferred is the method of the invention, wherein the at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one semi-bright nickel layer, preferably at least one semi-bright nickel layer in addition to said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer. At least one semi-bright nickel layer is preferably optional. Most preferably (if applicable), at least one semi-bright nickel layer is deposited before said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer.
少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層が少なくとも1つのMPSニッケル層(すなわち、非導電性粒子含有ニッケル層)を含み、好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層に加えて少なくとも1つのMPSニッケル層を含み、最も好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層、さらには上記少なくとも1つの半光沢ニッケル層に加えて少なくとも1つのMPSニッケル層を含む本発明の方法も好ましい。本発明との関連で、MPSは、MPSニッケル層が非導電性微粒子を含み、これが暗色クロム層にミクロ細孔を生じることを表す。少なくとも1つのMPSニッケル層は、好ましくは任意である。 Also preferred is the method of the present invention wherein the at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one MPS nickel layer (i.e., a non-conductive particle-containing nickel layer), preferably at least one MPS nickel layer in addition to said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer, most preferably said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer, and even at least one MPS nickel layer in addition to said at least one semi-bright nickel layer. In the context of the present invention, MPS means that the MPS nickel layer contains non-conductive fine particles that create micropores in the dark chromium layer. At least one MPS nickel layer is preferably optional.
場合によっては、MPSニッケル層が暗色クロム層に隣接する本発明の方法が好ましい。 In some cases, the method of the invention in which the MPS nickel layer is adjacent to the dark chromium layer is preferred.
他の場合では、暗色クロム層が少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または少なくとも1つのサテンニッケル層に隣接する本発明の方法が好ましく、これが多くの場合に好ましく、最も好ましくは少なくとも1つの光沢ニッケル層と組み合わせる。 In other cases, the method of the invention in which a dark chromium layer is adjacent to at least one bright nickel layer and/or at least one satin nickel layer is preferred, which is often preferred, most preferably in combination with at least one bright nickel layer.
好ましくは、暗色クロム層は層スタックの一部である。 Preferably, the dark chromium layer is part of a layer stack.
本発明の方法の工程(d)では、工程(c)から得られた基板をすすぎ液で処理し、すすぎ液は50℃以上の温度を有し、工程(d)の間は電流を流さない。このため、工程(d)は無電解工程であり、最も好ましくは単なるすすぎ工程である。言い換えると、好ましくは外部電流を流さず、好ましくは、化学的還元剤はこの工程に必要とされない。さらに、工程(c)および(d)は別個の工程、すなわち個々の工程であり、その後、最初に工程(c)、続いて工程(d)を行う。 In step (d) of the method of the present invention, the substrate obtained from step (c) is treated with a rinsing liquid, the rinsing liquid having a temperature of 50° C. or higher, and no electrical current is applied during step (d). Therefore, step (d) is an electroless step, most preferably a simple rinse step. In other words, preferably no external current is applied and preferably no chemical reducing agent is required for this step. Moreover, steps (c) and (d) are separate steps, ie individual steps, followed by step (c) first followed by step (d).
本発明との関連で、工程(d)は、暗色クロム層の所望の暗色の色調の迅速かつ直接的な形成を可能にし、加速老化工程とみなされるため非常に重要な工程である。工程(d)に適用される温度は、工程(c)に利用される温度ではないが、好ましくは工程(d)に利用される温度は、工程(c)に利用される温度よりも高い。 In the context of the present invention step (d) is a very important step as it allows rapid and direct formation of the desired dark shade of the dark chromium layer and is considered an accelerated aging step. The temperature applied in step (d) is not the temperature used in step (c), but preferably the temperature used in step (d) is higher than the temperature used in step (c).
工程(d)における処理を55℃~99℃、好ましくは60℃~95℃、より好ましくは63℃~91℃、さらにより好ましくは66℃~88℃、さらによりいっそう好ましくは69℃~85℃、最も好ましくは72℃~83℃の範囲の温度で行う本発明の方法が好ましい。 Preferred is a process of the invention wherein the treatment in step (d) is carried out at a temperature in the range 55°C to 99°C, preferably 60°C to 95°C, more preferably 63°C to 91°C, even more preferably 66°C to 88°C, even more preferably 69°C to 85°C, most preferably 72°C to 83°C.
工程(d)においてすすぎ液が水を含み、すなわち好ましくは水性であり、好ましくは実質的に水のみである本発明の方法が好ましい。最も好ましくは、すすぎ液は水からなる。 Preferred is a process according to the invention, wherein in step (d) the rinsing liquid comprises water, ie is preferably aqueous, preferably substantially only water. Most preferably, the rinse consists of water.
工程(d)において、すすぎ液での処理がすすぎ液への浸漬である本発明の方法がより好ましい。しかしながら、場合によっては、工程(d)において、すすぎ液での処理がすすぎ液の流れ、好ましくはすすぎ液の一定の流れとの接触を含む本発明の方法が好ましい。 More preferred is the process of the invention, wherein in step (d) the treatment with the rinse is immersion in the rinse. However, in some cases, the process of the invention is preferred, wherein in step (d) the treatment with rinsing liquid comprises contact with a stream of rinsing liquid, preferably a constant stream of rinsing liquid.
工程(d)における処理を2分間~90分間、好ましくは3分間~75分間、より好ましくは4分間~60分間、さらにより好ましくは6分間~50分間、最も好ましくは8分間~40分間、さらに最も好ましくは10分間~35分間にわたって行う本発明の方法が好ましい。 Preferred are processes of the invention wherein the treatment in step (d) is carried out for 2 minutes to 90 minutes, preferably 3 minutes to 75 minutes, more preferably 4 minutes to 60 minutes, even more preferably 6 minutes to 50 minutes, most preferably 8 minutes to 40 minutes, even most preferably 10 minutes to 35 minutes.
本発明の方法は、好ましくは追加のすすぎ、洗浄、前処理および/または後処理の工程等の更なる工程を除外しないのが好ましい。好ましくは、下記実施例で定義される工程は、本書全体を通して説明される一般的方法にも同様に当てはまる。好ましい後処理工程は、好ましくは無機および/もしくは有機シーラントによるシーリング工程、ならびに/または指紋防止組成物との接触工程を含む。 The method of the invention preferably does not exclude further steps, such as additional rinsing, washing, pre-treatment and/or post-treatment steps. Preferably, the steps defined in the examples below apply equally to the general methods described throughout this document. Preferred post-treatment steps preferably include sealing with an inorganic and/or organic sealant and/or contacting with an anti-fingerprint composition.
本発明は、さらに、基板の片面を少なくとも完全に覆う暗色クロム層を備える具体的に定義される基板に関する。本発明は特に、少なくとも片面が暗色クロム層で完全に覆われた基板であって、上記少なくとも片面を完全に覆う上記暗色クロム層が、
- 最低のL*値L1*および最高のL*値L2*、
- 最低のa*値a1*および最高のa*値a2*、ならびに
- 最低のb*値b1*および最高のb*値b2*
を有し、ここで、
- L2*は50以下である、
基板に関する。
The invention further relates to a specifically defined substrate comprising a dark chromium layer at least completely covering one side of the substrate. The invention particularly relates to a substrate completely covered on at least one side with a dark chromium layer, said dark chromium layer completely covering said at least one side comprising:
- the lowest L * value L1 * and the highest L * value L2 * ,
- the lowest a * value a1 * and the highest a * value a2 * , and - the lowest b * value b1 * and the highest b * value b2 *.
, where
- L2 * is 50 or less,
Regarding substrates.
本発明の方法に関する上記の事柄は、好ましくは本発明の具体的に定義される基板にも同様に当てはまる(技術的に適用可能な場合)。このことは、最も好ましくは本発明の方法について定義されるL*a*b*値および層厚に当てはまる。しかしながら、本発明の基板の以下の特徴は、好ましくは本発明の方法にも当てはまる(本書において上記で既に言及されていない場合)。 What has been said above with respect to the method of the invention preferably likewise applies to the specifically defined substrates of the invention (where technically applicable). This most preferably applies to the L * a * b * values and layer thicknesses defined for the method of the invention. However, the following features of the substrate of the invention preferably also apply to the method of the invention (if not already mentioned herein above).
L2*が49以下、好ましくは48以下、より好ましくは47以下、さらにより好ましくは46以下、さらによりいっそう好ましくは45以下、最も好ましくは44以下、またさらに最も好ましくは43以下である本発明の基板が好ましい。 Substrates of the present invention having an L2 * of 49 or less, preferably 48 or less, more preferably 47 or less, even more preferably 46 or less, even more preferably 45 or less, most preferably 44 or less, and even most preferably 43 or less are preferred.
b2*が+7以下、好ましくは+6以下、より好ましくは+5以下、さらにより好ましくは+4以下、最も好ましくは+3以下である本発明の基板が好ましい。 Substrates of the invention are preferred wherein b2 * is no greater than +7, preferably no greater than +6, more preferably no greater than +5, even more preferably no greater than +4, most preferably no greater than +3.
暗色クロム層がアルミニウムおよび/またはケイ素、好ましくはアルミニウムを含む本発明の基板が好ましい。 Preference is given to substrates according to the invention in which the dark chromium layer contains aluminum and/or silicon, preferably aluminum.
暗色クロム層が粒子、好ましくはアルミニウムおよび/またはケイ素を含む粒子、最も好ましくはアルミニウムを含む粒子を含む本発明の基板がより好ましい。 More preferred are substrates of the invention in which the dark chromium layer comprises particles, preferably particles containing aluminum and/or silicon, most preferably particles containing aluminum.
好ましくは、暗色クロム層は暗色クロム層と基板との間の唯一の金属層ではない。 Preferably, the dark chrome layer is not the only metal layer between the dark chrome layer and the substrate.
暗色クロム層に加えて、少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層を暗色クロム層の下に備える本発明の基板が好ましい。 Substrates according to the invention comprising, in addition to the dark chromium layer, at least one nickel and/or nickel alloy layer underneath the dark chromium layer are preferred.
上記少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層が少なくとも1つの光沢ニッケル層または少なくとも1つのサテンニッケル層を含む本発明の基板が好ましい。これが最も好ましい。 Substrates of the invention are preferred, wherein said at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one bright nickel layer or at least one satin nickel layer. This is most preferred.
上記少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層が少なくとも1つの半光沢ニッケル層を含み、好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層に加えて少なくとも1つの半光沢ニッケル層を含む本発明の基板が好ましい。少なくとも1つの半光沢ニッケル層は、好ましくは任意である。最も好ましくは、少なくとも1つの半光沢ニッケル層はそれぞれ、基板に最も近い全てのニッケルおよびニッケル合金層のそれぞれのニッケルおよびニッケル合金層である。 Preferred is a substrate of the invention wherein said at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one semi-bright nickel layer, preferably comprising at least one semi-bright nickel layer in addition to said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer. At least one semi-bright nickel layer is preferably optional. Most preferably, the at least one semi-bright nickel layer is the respective nickel and nickel alloy layer of all the nickel and nickel alloy layers closest to the substrate.
上記少なくとも1つのニッケルおよび/またはニッケル合金層が少なくとも1つのMPSニッケル層を含み、好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層に加えて少なくとも1つのMPSニッケル層を含み、最も好ましくは上記少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または上記少なくとも1つのサテンニッケル層、さらには上記少なくとも1つの半光沢ニッケル層に加えて少なくとも1つのMPSニッケル層を含む本発明の基板が好ましい。本発明との関連で、MPSは微孔性を表す。 Preferred are substrates of the invention wherein said at least one nickel and/or nickel alloy layer comprises at least one MPS nickel layer, preferably said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer plus at least one MPS nickel layer, most preferably said at least one bright nickel layer and/or said at least one satin nickel layer, and even said at least one semi-bright nickel layer plus at least one MPS nickel layer. In the context of the present invention, MPS stands for microporous.
上記少なくとも1つのMPSニッケル層が片側で暗色クロム層に面し、反対側で上記少なくとも1つの光沢ニッケル層または上記少なくとも1つのサテンニッケル層に面する本発明の基板が好ましい。 Preferred are substrates of the invention wherein said at least one MPS nickel layer faces a dark chromium layer on one side and said at least one bright nickel layer or said at least one satin nickel layer on the other side.
上記少なくとも1つの半光沢ニッケル層が上記少なくとも1つの光沢ニッケル層または上記少なくとも1つのサテンニッケル層の下にある本発明の基板が好ましい(基板に向かって上方から見て定義される)。 Substrates of the invention in which said at least one semi-bright nickel layer underlies said at least one bright nickel layer or said at least one satin nickel layer are preferred (defined when viewed from above towards the substrate).
暗色クロム層が層スタックの一部であり、層スタックが、基板に向かって上方から見て定義される(隣接してまたは隣接せずに)、
(i)暗色クロム層と、
(ii)任意に、少なくとも1つのMPSニッケル層と、
(iii)少なくとも1つの光沢ニッケル層および/または(好ましくはまたは)少なくとも1つのサテンニッケル層と、
(iv)任意に、少なくとも1つの半光沢ニッケル層と
を備える本発明の基板が好ましい。
the dark chrome layer is part of a layer stack, the layer stack being defined (adjacent or non-adjacent) when viewed from above towards the substrate;
(i) a dark chrome layer;
(ii) optionally at least one MPS nickel layer;
(iii) at least one bright nickel layer and/or (preferably or) at least one satin nickel layer;
(iv) optionally with at least one semi-bright nickel layer.
場合によっては、層スタックは、好ましくはシーラント層および/または指紋防止層を、最も好ましくは暗色クロム層上に備える。両方が適用される場合、好ましくはシーラント層が初めに適用され、続いて指紋防止層が適用され、好ましくはこれが最も外側の層を形成する。 Optionally, the layer stack preferably comprises a sealant layer and/or an anti-fingerprint layer, most preferably on the dark chromium layer. When both are applied, preferably the sealant layer is applied first, followed by the anti-fingerprint layer, which preferably forms the outermost layer.
特許請求の範囲において定義される本発明の範囲を限定することなく、本発明の趣旨を以下の実施例においてさらに説明する。 Without limiting the scope of the invention, which is defined in the claims, the spirit of the invention is further illustrated in the following examples.
実施例
(a)基板の準備:
以下の実施例については、主に銅層を上に備えるプラスチック基板を模倣するために銅パネル(100mm×70mm)を基板として使用した。
Example (a) Substrate preparation:
For the following examples, copper panels (100 mm x 70 mm) were used as substrates, primarily to mimic plastic substrates with a copper layer on top.
第1の工程では、基板を室温(RT)にて100g/LのUniclean(登録商標) 279(Atotechの製品)での電解脱脂によって洗浄した。その後、銅パネルを10体積%H2SO4で酸洗いし、続いて水ですすいだ。 In the first step, the substrate was cleaned by electrolytic degreasing with 100 g/L Uniclean® 279 (a product of Atotech) at room temperature (RT). The copper panel was then pickled with 10% by volume H 2 SO 4 followed by a water rinse.
第2の工程では、洗浄し、すすいだ基板をニッケルめっきに供し、銅パネルの上に光沢ニッケル層を得た(パラメーター:4A/dm2で10分;UniBrite 2002、Atotechの製品)。 In a second step, the cleaned and rinsed substrate was subjected to nickel plating to obtain a bright nickel layer on the copper panel (parameters: 10 min at 4 A/ dm2 ; UniBrite 2002, product of Atotech).
(b)水性三価クロム電気めっき浴の準備
以下の塩基水性三価クロム電気めっき浴を使用した:
128g/Lの塩基性硫酸クロム
46g/Lのギ酸
60g/Lのホウ酸
12g/Lの臭化アンモニウム
100g/Lの塩化アンモニウム
110g/Lの塩化カリウム
30g/Lのメチオニン
15g/Lのチオシアン酸カリウム
2mmol/LのFe(II)イオン
(b) Preparation of aqueous trivalent chromium electroplating bath The following basic aqueous trivalent chromium electroplating bath was used:
128 g/L basic chromium sulfate 46 g/L formic acid 60 g/L boric acid 12 g/L ammonium bromide 100 g/L ammonium chloride 110 g/L potassium chloride 30 g/L methionine 15 g/L potassium thiocyanate 2 mmol/L Fe(II) ions
最終pH値は3.5であった。 The final pH value was 3.5.
コロイド粒子の追加量およびその種類を下記表1にまとめる。「CE」は比較例を表し、「E」は本発明による実施例を表す。 The added amount of colloidal particles and their types are summarized in Table 1 below. "CE" stands for comparative example and "E" stands for example according to the invention.
(c)基板と上記電気めっき浴との接触
グラファイトアノードを有し、基板がカソードとして設置されたハルセルで電気めっきを行った。約35℃の温度を有する水性三価クロム電気めっき浴に5Aの電流を3分間流した。空気撹拌によって撹拌を達成した。結果として、それぞれの暗色電気めっきクロム層がニッケルめっき銅パネルの具体的に定義される光学領域に完全に堆積することで、そうでなければその表側面が完全に覆われる典型的なプラスチック基板が模倣された。
(c) Contact between the substrate and the electroplating bath Electroplating was performed in a Hull cell with a graphite anode and the substrate as the cathode. A current of 5 A was passed through an aqueous trivalent chromium electroplating bath having a temperature of about 35° C. for 3 minutes. Agitation was achieved by air agitation. As a result, each dark electroplated chromium layer was completely deposited on a specifically defined optical area of a nickel-plated copper panel, mimicking a typical plastic substrate that would otherwise be completely covered on its front surface.
(d)すすぎ液による基板の処理
その後、暗色クロム層を有する基板を、すすぎ工程において熱水(80℃)で、上記水の入ったビーカーに基板を浸漬することによって30分間すすいだ。
(d) Treatment of Substrate with Rinse Liquid The substrate with the dark chromium layer was then rinsed with hot water (80° C.) in a rinsing step for 30 minutes by immersing the substrate in a beaker containing said water.
すすぎ工程後に、基板を15日間貯蔵して一定の色平衡を達成した。その後、L*a*b*色空間系に準拠したL*a*b*値を光学面の様々な位置で決定した(コニカミノルタ株式会社のCM-700 D分光光度計;CIE標準照明装置D65および10°標準観測者)。黒色および白色の標準を用いて分光光度計の較正を行った。 After the rinsing step, the substrates were stored for 15 days to achieve constant color balance. L * a * b * values in accordance with the L * a * b * color space system were then determined at various positions of the optical surface (Konica Minolta CM-700 D spectrophotometer; CIE standard illuminator D65 and 10° standard observer). The spectrophotometer was calibrated using black and white standards.
基板の左端から3.5cm(かつ基板の下端から2cm;左端がアノード側に向く)~左端から1cmの範囲でL*a*b*値を決定した。この領域では、典型的には光学面全体にわたる最高および最低のL*a*b*値を決定する。このため、それぞれ最高および最低の値を決定し、下記表2にまとめる。 The L * a * b * values were determined in the range from 3.5 cm from the left edge of the substrate (and 2 cm from the bottom edge of the substrate; the left edge faces the anode side) to 1 cm from the left edge. This region typically determines the highest and lowest L * a * b * values across the optical surface. For this, the highest and lowest values, respectively, were determined and summarized in Table 2 below.
表2は、本発明による全ての実施例(すなわちE1~E5)について、ΔEがそのそれぞれの比較例(すなわち、それぞれCE1およびCE2)と比較して減少していることを示す。このため、L*、a*およびb*によって定義される全体的な色の印象は、より均一である。 Table 2 shows that for all the examples according to the invention (ie E1-E5) the ΔE is reduced compared to their respective comparative examples (ie CE1 and CE2 respectively). Hence, the overall color impression defined by L * , a * and b * is more uniform.
特にE4は、比較的低いΔEと併せた3未満の非常に望ましいb*値を示す。 E4 in particular exhibits a highly desirable b * value of less than 3 combined with a relatively low ΔE.
さらに、実施例E4およびE5は、比較的高濃度のチオシアン酸アニオンが概して、使用する粒子の種類とは無関係に実施例E1~E3と比較してより低いb*値をもたらすことを示す。このことは、好ましくは輝度L*にも当てはまる。 Furthermore, Examples E4 and E5 show that relatively high concentrations of thiocyanate anions generally lead to lower b * values compared to Examples E1-E3, regardless of the type of particles used. This also preferably applies to the luminance L * .
加えて、実施例4は、ニュートラルブラックの色調に非常に密接に関連する+3未満の非常に望ましいb*値に達する唯一の実施例である。 In addition, Example 4 is the only example that reaches a highly desirable b * value of less than +3, which is very closely related to neutral black tones.
通常、3.5を超えるΔE(CE2を参照されたい)は殆ど所望されない。 Generally, ΔEs above 3.5 (see CE2) are rarely desired.
Claims (15)
(a)基板を準備する工程、
(b)以下の
(i)三価クロムイオンと、
(ii)前記三価クロムイオン用の1つまたは2つ以上の錯化剤と、
(iii)コロイド粒子と、
(iv)酸化数+5以下の硫黄原子を有する1つまたは2つ以上の硫黄含有化合物と
を含む水性三価クロム電気めっき浴を準備する工程、
(c)前記基板と前記電気めっき浴とを接触させ、前記暗色クロム層が前記基板上に電解堆積し、前記基板の少なくとも片面を完全に覆うように電流を流す工程、
(d)電解堆積した前記暗色クロム層を備える前記基板をすすぎ液で処理する工程であって、前記すすぎ液が50℃以上の温度を有し、工程(d)の間は電流を流さない、工程
を含む、方法。 A method of electrodepositing a dark chromium layer on a substrate, comprising:
(a) providing a substrate;
(b) the following (i) trivalent chromium ions;
(ii) one or more complexing agents for said trivalent chromium ions;
(iii) colloidal particles;
(iv) providing an aqueous trivalent chromium electroplating bath comprising one or more sulfur-containing compounds having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less;
(c) contacting the substrate with the electroplating bath, wherein the dark chromium layer is electrolytically deposited on the substrate and current is applied to completely cover at least one side of the substrate;
(d) treating the substrate with the electrolytically deposited dark chromium layer with a rinsing liquid, the rinsing liquid having a temperature of 50° C. or higher and no electrical current being applied during step (d).
- 少なくとも、酸化数+5以下の硫黄原子を有し、付加的に窒素原子、好ましくはアミノ基を有する有機硫黄含有化合物を含み、
- より好ましくは、(iv)が、少なくとも酸化数+5以下の硫黄原子を有するアミノ酸を含み、
- 最も好ましくは、(iv)が少なくともメチオニンを含む、
請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 (iv) is
- at least an organic sulfur-containing compound having a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less and additionally a nitrogen atom, preferably an amino group,
- more preferably, (iv) comprises an amino acid having at least a sulfur atom with an oxidation number of +5 or less,
- most preferably (iv) comprises at least methionine,
A method according to any one of claims 1 to 9.
- 最低のL*値L1*および最高のL*値L2*、
- 最低のa*値a1*および最高のa*値a2*、ならびに
- 最低のb*値b1*および最高のb*値b2*、
を有し、ここで、
- L2*は50以下である、
基板。 A substrate completely covered on at least one side with a dark chrome layer, said dark chrome layer completely covering said at least one side, comprising:
- the lowest L * value L1 * and the highest L * value L2 * ,
- the lowest a * value a1 * and the highest a * value a2 * , and - the lowest b * value b1 * and the highest b * value b2 * ,
, where
- L2 * is 50 or less,
substrate.
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