JP3361793B2 - 電磁攪拌による分散めっき法 - Google Patents

電磁攪拌による分散めっき法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、分散めっき法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、めっき皮膜の新たな機能性付与を
目的として、分散めっき法が開発され、実用化されてい
る。このめっき法は、めっき浴中に分散材を存在させた
状態でめっきを行うことにより、めっき皮膜中に分散材
粒子を共析させる技術である。この方法によれば、共析
させる分散材を選択することにより、各種の機能を有す
るめっき皮膜を得ることができる。例えば分散材として
アルミナやダイヤモンド等の高い硬度の粉末を用いれ
ば、耐摩耗性のめっき皮膜を得ることができる。また、
テフロン(登録商標)粉末等の固体潤滑材を用いれば、
潤滑性に優れためっき皮膜を得ることができる。
【0003】この分散めっき法において、めっき皮膜中
に均一に分散材を共析させるためには、分散材をめっき
液中に均一に懸濁させておくことが必要となる。このた
め、めっき中においては、空気の吹き込みや、ポンプに
よるめっき液の流動、あるいはプロペラの回転等の方法
によりめっき液を攪拌しつつ、めっきが行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような攪
拌方法では、比重の大きな分散材や粒子径の大きな分散
材をめっき液中に均一に懸濁させておくことは困難であ
り、このような分散材をめっき皮膜中に均一かつ十分な
量で共析させることができないという欠点があった。ま
た、均一懸濁が可能な分散材であってもめっき皮膜中へ
の分散材の共析率には一定の限界があり、機能性を発揮
するには不十分な場合も多く、他方、分散材の利用率も
低いものであるという欠点もあった。さらには、このよ
うな分散めっき法では、分散材の共析率のコントロール
や、分散材粒子の共析状態を一定方向に揃えたり、繊維
状の分散材をめっき皮膜中に配向させたりすることは困
難であった。
【0005】これに対し、分散材を添加しためっき液中
に水平に被めっき物を設置し、間欠的にめっき液の攪拌
を行い、攪拌停止時に沈降する分散材を取り込みながら
めっきすることにより、めっき皮膜中に分散材を共析さ
せる方法も実施されている(いわゆる沈降共析法)。こ
の方法によれば、比重の大きな分散材や粒子径の大きな
分散材であっても、均一かつ十分な共析率のめっき皮膜
を得ることは可能であり、分散材の利用率も高い。
【0006】しかし、この方法ではめっきを行っている
際にめっき液を攪拌することができないことや、沈降し
てくる分散材が被めっき物表面に堆積することが原因で
限界電流密度が低下するために、めっきは比較的低い速
度で行わなければ、良好なめっきが得られないという欠
点が存在する。また、分散材の共析率をコントロールす
ることや、分散材粒子を一定方向に並べたり、繊維状の
分散材をめっき皮膜中に配向させたりすることは、未だ
困難である。
【0007】また、この他の分散めっき法として、被め
っき物をめっき液は通過するが分散材は通過し得ないメ
ッシュで囲み、そのメッシュ内に分散材を高濃度で存在
せしめ、めっきを短時間行って分散材をめっき表面に保
持させた後(仮止め工程)、被めっき物を取り出し、通
常のめっきを行うことで分散材を埋め込む(埋め込み工
程)という分散めっき法もある(いわゆる仮止め法)。
この方法によれば、比重の大きな分散材や粒子径の大き
な分散材であっても、均一かつ十分な共析率のめっき皮
膜を得ることは可能であり、分散材の利用率も比較的高
い。
【0008】しかし、この方法では仮止め工程と埋め込
み工程の二段階のめっき工程を要することから、生産性
に劣るという欠点がある。また、仮止め工程においては
メッシュ内に分散材を高濃度で存在せしめてめっきを行
うため、正常なめっき皮膜が形成されがたく、密着性に
欠ける分散めっき皮膜となるおそれがある。さらに、分
散材の共析率をコントロールすることや、分散材粒子を
一定方向に並べたり、繊維状の分散材をめっき皮膜中に
配向させたりすることは、やはり困難である。
【0009】本発明は、上記従来の分散めっき技術の問
題点に鑑み、めっき皮膜中に機能を付与させるために十
分な量の分散材を均一に共析させることが可能であり、
分散材の利用率が高く、めっき速度が速く、分散材の共
析率や分散材の共析形態をコントロールすることが可能
な分散めっき法を提供することを解決すべき課題とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の分散めっき法
は、めっき液中に、被めっき物と対極とを設置する第1
工程と、該被めっき物に、めっき皮膜中に共析させるた
めの分散材を接触させる第2工程と、該被めっき物をカ
ソードとし、該対極をアノードとなるように外部電源か
ら直流電流を通ずることにより、めっき金属の析出とと
もに該分散材を共析させる第3工程とからなる分散めっ
き法において、前記めっき液中に流れる電流の向きに対
し略平行方向に磁力線が生ずるように磁場を印加しなが
らめっきを行うことを特徴とする。
【0011】本発明では、被めっき物に、めっき皮膜中
に共析させるための分散材を接触させ、この状態でめっ
きを行うことにより、めっき皮膜中に分散材を共析させ
る。被めっき物に分散材をあらかじめ接触させる方法と
しては、特に限定はないが、例えば、被めっき物をめっ
き液は通過するが分散材は通過し得ないメッシュで囲
み、そのメッシュ内に分散材を高濃度で存在せしめる方
法等を採用することができる。
【0012】本発明の特徴として、めっき液中に流れる
電流の向きに対し略平行方向に磁力線が生ずるように、
磁場を印加しながらめっきする。被めっき物と接触する
分散材の粒子近傍では、分散材の粒子の存在により局所
的に電流の方向が変えられ磁力線と平行でない電流成分
が現れるため、電流の方向と印加された磁場の方向との
関係から、粒子を中心とする渦が生ずるようにローレン
ツ力が発生する。このローレンツ力は分散材の粒子の存
在のみならず、被めっき物表面の凹凸、あるいは、めっ
きの副反応として生ずる微細な水素の気泡よっても発生
する。そして、このローレンツ力を起因として局所的な
めっき液の攪拌が行われるため、限界電流密度が増大
し、高い電流密度でのめっきが可能となり、ひいては速
いめっき速度で分散材の粒子をめっき金属中に共析させ
ることができる。
【0013】この方法によれば、被めっき物と接触して
いる分散材の状態がほぼそのままの形でめっき皮膜中に
共析するため、比重や粒子径が大きな分散材であっても
めっき皮膜中に共析させることが可能となる。また、た
とえめっき液中への分散材の添加を微量にしても、被め
っき物近傍に適量の分散材が存在すれば、めっき皮膜中
に機能を付与させるために十分な量の分散材を均一に共
析させることが可能となり、ひいては分散材の利用率を
大幅に向上させることができる。
【0014】本発明の分散めっき法は、第1工程におい
て、めっき液中に、被めっき物を略水平方向に延在さ
せ、該被めっき物の上方に対極を設置し、第2工程は、
該被めっき物上に、めっき皮膜中に共析させるための分
散材をあらかじめ堆積させる方法とすることができる。
【0015】こうであれば、たとえめっき液中への分散
材の添加が微量であっても、被めっき物上に分散材を高
密度で接触させることができこととなり、めっき皮膜中
に機能を発揮させるために十分な量の分散材を均一に共
析させることができるとともに、分散材の利用率も大幅
に向上させることができる。
【0016】また、本発明の分散めっき法は、第2工程
において、めっき液中に、めっき皮膜中に共析させるた
めの分散材を添加しておき、該めっき液を攪拌した後停
止することにより、沈降してくる該分散材を該被めっき
物上に堆積させる方法を採用することができる。こうで
あれば、短時間かつ低い労力で、比較的均一な状態で被
めっき物上に分散材を堆積することができる。
【0017】さらに、この場合において、第2工程は、
めっき液中に、めっき皮膜中に共析させるための分散材
を添加しておき、該めっき液を攪拌した後、攪拌を停止
すると同時に、第3工程のめっきを行う方法とすること
ができる。こうであれば、めっき時間をさらに短縮する
ことが可能となる。
【0018】また、本発明は、磁場の強さを時間ととも
に変化させることを採用することができる。こうであれ
ば、分散材の粒子近傍に発生するローレンツ力も時間と
共に変化するため、分散材の粒子のまわりに生ずる渦が
他の粒子を排斥する状態を変化させることができること
となり、ひいては共析率をめっき皮膜の厚さ方向でコン
トロールすることが可能となる。この方法を用いれば、
めっきの厚さ方向で傾斜構造をもった皮膜を容易に作成
することができる。
【0019】本発明における分散材は、アルミナを用い
ることができる。こうであれば、めっき皮膜の硬度を高
めることができ、耐摩耗性の高いめっき皮膜を提供する
ことができる。
【0020】また、本発明における分散材は、繊維状物
質を用いることもできる。こうであれば、繊維状物質の
近傍に発生するローレンツ力によって渦が生じ、この渦
の軸方向に繊維の長手方向が揃うことから、厚さ方向に
繊維を配向させた分散めっき皮膜を得ることができる。
【発明の実施の形態】
【0021】(実施形態1)実施形態1の分散めっき法
では、めっき液1としてワット浴(硫酸ニッケル240
g/L、塩化ニッケル45g/L、ホウ酸30g/L)
を用いる。このめっき液に平均粒子径1μmのα−アル
ミナを20g/L加えたものを分散めっき用めっき液1
とし、めっきの浴槽に入れる。このめっき浴槽の中に、
図1に示すように被めっき物2を水平方向に延在させ、
その上方にニッケル製の対極3を延在させる。エアポン
プ4を作動させることにより攪拌用エアノズル5から分
散めっき用めっき液1にエアを送り込むことによって攪
拌した後、攪拌を停止し、沈降してくるα−アルミナ粉
末を被めっき物2上に堆積させながら、磁場発生装置6
によりめっき液中に流れる電流の方向と平行な磁力線が
生ずるように4テラスの磁場を発生させつつ、外部直流
電源7により電流密度が800A/m2となるようにめ
っきを行う(図2)。
【0022】このようにして得られた分散めっき皮膜
は、耐摩耗性を飛躍的に向上するのに十分な量のα−ア
ルミナが均一に共析していた。
【0023】これに対し、磁場の強さを2テラス未満に
した場合は、ニッケルが塊状に析出しただけで、正常な
めっき皮膜は得ることができなかった。
【0024】(実施形態2)実施形態2の分散めっき法
では、分散材として平均粒径5μmのα−アルミナを1
0g/L添加したワット浴を用い、印加磁場は7Tとし
た。その他の構成は実施形態1と同様である。
【0025】このようにして得られためっき皮膜は、図
3に示すように被めっき物8に対して垂直方向にα−ア
ルミナ9が並ぶ共析形態の構造となった。
【0026】(実施形態3)実施形態3の分散めっき法
では、磁場の強さを時間とともに2テラスから7テラス
まで変化させた。その他の構成は実施形態1と同様であ
る。
【0027】このようにして得られためっき皮膜中のα
−アルミナの共析率は、めっき表面に近くなるほど共析
率が高くなり、いわゆる傾斜機能を有するめっき皮膜を
得ることができた。なお、実施形態3においては、磁場
の強さの変化の仕方を変えることにより、様々な共析形
態の分散めっき皮膜を得ることができる。
【0028】(実施形態4)実施形態4の分散めっき法
では、分散材として平均直径0.2μmの炭化ケイ素ウ
イスカーを用いる。その他の構成要件は実施形態1と同
様である。
【0029】実施形態4の分散めっき法で得られためっ
き皮膜は、図4に示すように被めっき物10に対して垂
直方向に炭化ケイ素ウイスカー11が並ぶ共析形態の構
造となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の分散めっき法におけるめっき前の
状態を示した説明図である。
【図2】実施形態1の分散めっき法におけるめっき中の
状態を示した説明図である。
【図3】実施形態2の分散めっき法により得られためっ
き皮膜の断面の模式図である。
【図4】実施形態4の分散めっき法により得られためっ
き皮膜の断面の模式図である。
【符号の説明】
1…めっき液 2…被めっき物 3…対極 5…外部電源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−121697(JP,A) 特開 昭60−217603(JP,A) 特開 昭59−31894(JP,A) 特開 昭55−128599(JP,A) 特開 昭51−50231(JP,A) 特開 平6−128795(JP,A) 特開 平1−162796(JP,A) 特公 昭61−46583(JP,B2) 特公 昭61−14238(JP,B2) 特表2002−502916(JP,A) 国際公開99/40241(WO,A1) 材料とプロセス,Vol.13,No. 4,P.926 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 15/02 C25D 5/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】めっき液中に、被めっき物を略水平方向に
    延在させ、該被めっき物の上方に対極を設置する第1工
    程と、 該被めっき物上に、めっき皮膜中に共析させるための分
    散材を堆積させ、該被めっき物に分散材を接触させる第
    2工程と、 該被めっき物をカソードとし、該対極をアノードとなる
    ように外部電源から直流電流を通ずることにより、めっ
    き金属の析出とともに該分散材を共析させる第3工程と
    からなる分散めっき法であって、 前記めっき液中に流れる電流の向きに対し略平行方向に
    磁力線が生ずるように磁場を印加してめっきを行うこと
    を特徴とする分散めっき法。
  2. 【請求項2】第2工程は、めっき液中に、めっき皮膜中
    に共析させるための分散材を添加しておき、該めっき液
    を攪拌した後停止することにより、沈降してくる該分散
    材を該被めっき物上に堆積させることを特徴とする、請
    求項1記載の分散めっき法。
  3. 【請求項3】第2工程は、めっき液中に、めっき皮膜中
    に共析させるための分散材を添加しておき、該めっき液
    を攪拌した後、攪拌を停止すると同時に第3工程のめっ
    きを行うことを特徴とする、請求項2記載の分散めっき
    法。
  4. 【請求項4】磁場の強さを時間とともに変化させること
    を特徴とする、請求項1、2又は3記載の分散めっき
    法。
  5. 【請求項5】分散材がアルミナであることを特徴とす
    る、請求項1、2又は3記載の分散めっき法。
  6. 【請求項6】分散材が繊維状物質であることを特徴とす
    る、請求項1、2又は3記載の分散めっき法。
  7. 【請求項7】分散材が炭化ケイ素ウイスカーであること
    を特徴とする、請求項1、2、3又は6記載の分散めっ
    き法。
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