JP4382656B2 - 酸めっき浴およびサテンニッケル皮膜の電解析出法 - Google Patents
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Description
特許文献1はサテンニッケル皮膜をもたらす酸ニッケルめっき浴を開示している。この浴は、第1光沢剤に加えて、ある濃度のエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドまたはエチレンオキシド/プロピレンオキシドの置換または非置換付加物を含んでいる。これらの付加物は40〜75℃の温度で5〜100mg/lの範囲内の前記濃度で電解液中に微細なエマルジョンを形成する。
特許文献10は、サテン仕上がりニッケル層を得るためのニッケル電解メッキ乳濁浴を開示しており、当該浴は水溶性酸分散媒ニッケル塩溶液と、その中に分散したアルコール可溶性ポリアミド樹脂と、艶出剤から構成される。上記電解メッキ浴は、好ましくは脂肪族及び/又は芳香族四級アンモニウム塩と、脂肪族及び/又は芳香族フルオロスルホニルアミン四級アンモニウム塩とからなる群から選択された、一つのカチオン性界面活性剤も含んでいる。
また特許文献11は、分散した粒子物質を有するニッケルコーティングを作り出すための、無電解ニッケルメッキ浴を開示しており、当該浴はアンモニウムイオンを含んでいる。当該浴は、更に所定量の上記不溶性粒子物質と、所定量の粒子物質安定剤とを含有する。後者の化合物は、フッ化アルキルポリオキシエチレンエタノールであってもよい。
また特許文献12は、二つ以上のエチレンオキシド基とフッ素置換したアルキル又はアルケニル基を有する四級アンモニウム塩界面活性剤を含有している、好ましくは弱酸性の無電解複合メッキニッケル液を開示している。この浴は、滑らかで荒れの無い均一な表面と良好な外観を有するメッキ箔を形成するために用いられる。
1.100g/lまでのニッケルイオンを含む電解液内においてさえも安定した分散物を調製する。70g/リットルのニッケルイオン含有量であれば一般的に十分である。
2.分散物を単純なろ過によって電解液から除去することができる。電解液を、活性炭を用いずに、部分的な電気ろ過によって簡単に処理することができる。
3.強疎水性側鎖を有するポリエーテルの改良された効率によって、拭取ることになる膜(「銀層」)がクロムめっき後に形成されるのを防ぐ。
4.光沢または半光沢皮膜を生成するための浴内においてピットの形成を防ぐのに用いられるアルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、またはアルキルアリールスルホン酸塩のような等級の一般的湿潤剤との干渉がない。
5.強疎水性側鎖を有するポリエーテルを添加することによって、サテン効果が増大するが、これは平易なサテン効果を求めているユーザによって特に評価される。公知のニッケル電解液では、サテン効果は大量の第4級アンモニウム化合物を添加することによってのみ達成され得る。これは、サテンニッケル皮膜を生成するための電解液の寿命を低減させる。
R1およびR1’は独立して水素またはメチルであり、ポリエーテルの各[(CH2CHR1O)]a−CHR1’−CH3単位において独立して選択可能であり、
R3は水素あるいは直鎖または分岐鎖C1〜C18アルキルであり、
aは1から500までの整数であり、
Zは単結合、CH2、O、NR4、SO2、S、NR4SO2、COO、CO、およびNR4COを含む群から選択される基であって、R4は水素あるいは直鎖または分岐鎖C1〜C18アルキル基であり、
R2は
式中、
化学式(II)、(III)および(IV)を有する基の鎖は直鎖または分岐鎖のいずれかであり、
Xは単結合またはOであり、
nは0から12までの整数であって、
mは1から12までの整数であり、
n’は1から12までの整数であって、
oは0または1のいずれかであり、
pは2から12までの整数であり、
qは0から6までの整数であり、即ちqは0または、1から6までの整数であり、
R5、R6、R7、R8、R9、R10、およびR11は独立して選択され、各々、水素、直鎖または分岐鎖のC1〜C18アルキル、および置換または非置換フェニルを含む群から選択される部分であり、
水素原子の代わりに、疎水性側鎖−Z−R2はポリエーテル中の単位(CH2CHR1O)の炭素原子またはポリエーテル中の末端基−CHR1’−CH3の炭素原子に結合される。
一般式(I)における単位(CH2−CHR1−O)は分子内の任意の単位に独立して選択され得る。従って、これらのポリアルキレングリコール基はブロックポリマーまたはコポリマーの形態で存在することができる。もしポリアルキレングリコール基がブロックポリマーの形態で存在する場合、ポリプロピレン単位がポリエチレン単位とR3O−基との間に配列されるか、またはポリエチレン単位がポリプロピレン単位とR3O−基との間に配列される。
本発明の好ましい実施態様において、R2が一般式(III)および(IV)の1つによって与えられ、一般式(III)におけるXが単結合の場合、ZはOである。
表1に列挙される強疎水性側鎖を有するポリエーテルは特に有効であることがわかっている。
実際には、以下の組成を有するワット浴を用いる。
280〜550g/l 硫酸ニッケル(NiSO4・7H2O)
30〜150g/l 塩化ニッケル(NiCl2・6H2O)
30〜50g/l 硼酸(H3BO3)
Ra、Rb、Rc、およびRdは同一であってもまたは異なっていてもよく、直線状または分岐した、可能であれば不飽和の、C1〜C18アルキル鎖であり、トール、ココス、ミリスチル、およびラウリル基のような天然成分の混合物を用いてもよく、RbおよびRcは水素であるとよく、
Rdは最も好ましくはC1〜C4アルキル基、または可能であれば、ベンジル基のようなアルキル置換芳香族基であり、
X−は好ましくはアニオン、例えば、塩化物、臭化物、蟻酸エステルまたは硫酸塩である。
約0.1mg/l、さらに具体的には、約5mg/lから100mg/lまでの濃度の第4級アンモニウム化合物を用いる。皮膜内のピットの形成を防ぐために用いられる現行の湿潤剤をサテンニッケル皮膜を生成することを目的とする電解液に添加する必要はない。これらの化合物の多くはニッケルの析出を阻害する。
ReおよびRfは同じであってもまたは異なっていてもよく、不飽和であることまたはエーテル基によって中断されることもあり得る直線状、または分岐状、または環状のC1〜C18アルキル鎖であるとよく、2つの基ReおよびRfの1つは水素イオン(酸基)またはアルカリイオン、アンモニウムイオン、またはアルカリ土類イオンであってもよく、
Aは水素イオン(酸基)またはアルカリイオン、アンモニウムイオン、またはアルカリ土類イオンであるとよい。
表4に列挙したスルホコハク酸のエステルは有効であることがわかっている。
実施例1.0(比較例)
まず、0.015g/lの第4級アンモニウム化合物No.7(表3)を以下の組成を有する電解液に添加した。
290g/l 硫酸ニッケル(NiSO4・7H2O)
40g/l 塩化ニッケル(NiCl2・6H2O)
40g/l 硼酸(H3BO3)
3g/l ナトリウム塩の形態の第1光沢剤No.7(表2)
電解液を55℃の100リットルタンクにおいて、加工品を移動させて試験した。7cm×20cmの引っかき疵のある屈曲した銅シートを2.5A/dm2で17分間電気めっきした。得られた皮膜は、ニッケル含有量が低すぎたために、シートの全体にわたってムラのある極めて弱いサテン光沢仕上げを有していた。
0.015g/lのポリエーテル化合物No.2(表1)を(同一のニッケル含有量を有する)実施例1.0の電解液に追加的に添加した。
実施例1.0において記載したように、試験を行なった。得られた皮膜はシートの全体にわたって均一かつ強いサテン光沢仕上げを有していた。
まず、0.015g/lの第4級アンモニウム化合物No.6(表3)を以下の組成を有する電解液に添加した。
430g/l 硫酸ニッケル(NiSO4・7H2O)
40g/l 塩化ニッケル(NiCl2・6H2O)
40g/l 硼酸(H3BO3)
3g/l ナトリウム塩の形態の第1光沢剤No.7(表2)
電解液を55℃の10リットルタンク内において、加工品を移動させて試験した。7cm×10cmの引っかき疵のある屈曲した銅シートを2.5A/dm2で15分間電気めっきした。得られた皮膜はシートの全体にわたってわずかにムラのある弱いサテン光沢仕上げを有していた。欠陥も黒ピットも検出できなかった。1時間ごとに試験を行なって、すでに試験したものと比較した。4時間後、シートはすでにより粗く、見苦しい皮膜を呈した。5時間後、品質があまりにも悪いので(つや消しのムラ)、試験を中断しなければならなかった。
まず、0.015g/lの第4級アンモニウム化合物No.6(表3)とそれに加えて0.02g/lのポリエーテル化合物No.5(表1)を実施例1.0の電解液に添加した。
Claims (13)
- 少なくとも1種類の第4級アンモニウム化合物および少なくとも1種類のポリエーテルを含有するサテンニッケル皮膜を電解析出するための酸めっき浴において、上記少なくとも1種類のポリエーテルは以下の一般化学式(I)を有し、
R 1 およびR 1’ は独立して水素またはメチルであり、各[(CH 2 CHR 1 O)] a −CHR 1’ −CH 3 単位において独立して選択可能であり、
R 3 は水素あるいは直鎖または分岐鎖C 1 〜C 18 アルキルであり、
aは1から500までの整数であり、
Zは単結合、CH 2 、O、NR 4 、SO 2 、S、NR 4 SO 2 、COO、COおよびNR 4 COを有する群から選択される基であって、R 4 は水素あるいは直鎖または分岐鎖C 1 〜C 18 アルキル基であり、
R 2 は
式中、式(II)および(III)を有する基の鎖は直鎖または分岐鎖のいずれかであり、
Xは単結合またはOであり、
nは0から12までの整数であって、
mは1から12までの整数であり、
n’は1から12までの整数であって、
oは0または1のいずれかであり、
R 5 、R 6 、R 7 、R 8 、R 9 、R 10 およびR 11 は独立して選択され、各々、水素、直鎖または分岐鎖のC 1 〜C 18 アルキルおよび置換または非置換フェニルを有する群から選択される部分であり、
水素原子の代わりに、疎水性側鎖−Z−R 2 は単位−CH 2 −CHR 1 −O−の炭素原子または末端基−CHR 1’ −CH 3 の炭素原子に結合される、酸めっき浴。 - R2が一般式(III)によって与えられ、Xが単結合である場合、ZはOである、請求項1に記載の酸めっき浴。
- R2が一般式(II)によって与えられる場合、ZはCH2である、請求項1に記載の酸めっき浴。
- 水素原子の代わりに基−Z−R2が、ポリエーテル基の末端基CH3の炭素原子に結合される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類のポリエーテルは
ポリエチレングリコールオクタジメチルシロキサンエーテル、
ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ヘキサジメチルシロキサンエーテル(コポリマーまたはブロックコポリマー)、
ポリアルキレングリコールテトラシランエーテル(コポリマーまたはブロックポリマー)、
ポリプロピレングリコールオクタジメチルシランエーテル、および
メチルポリアルキレングリコールポリメチルシロキサンエーテル、
を含む化合物から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸めっき浴。 - 少なくとも1種類のポリエーテルの濃度は0.005〜0.5g/リットルの範囲内にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類の第1光沢剤がさらに含まれる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類の第1主光沢剤は0.005〜10g/リットルの範囲内にある、請求項7に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類の第4級アンモニウム化合物の濃度は0.0001〜0.1g/リットルの範囲内にある、請求項1〜8のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類のスルホンコハク酸エステルがさらに含まれる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 少なくとも1種類のコバルトイオン源がさらに含まれる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の酸めっき浴。
- 基板上へのサテンニッケル皮膜の電解析出法において、
a)基板を少なくとも1種類の第4級アンモニウム化合物および少なくとも1種類のポリエーテルを含有するサテンニッケル皮膜を電解析出するための酸めっき浴であって、上記少なくとも1種類のポリエーテルは以下の一般化学式(I)を有し、
R 1 およびR 1’ は独立して水素またはメチルであり、各[(CH 2 CHR 1 O)] a −CHR 1’ −CH 3 単位において独立して選択可能であり、
R 3 は水素あるいは直鎖または分岐鎖C 1 〜C 18 アルキルであり、
aは1から500までの整数であり、
Zは単結合、CH 2 、O、NR 4 、SO 2 、S、NR 4 SO 2 、COO、COおよびNR 4 COを有する群から選択される基であって、R 4 は水素あるいは直鎖または分岐鎖C 1 〜C 18 アルキル基であり、
R 2 は
式中、式(II)、(III)および(IV)を有する基の鎖は直鎖または分岐鎖のいずれかであり、
Xは単結合またはOであり、
nは0から12までの整数であって、
mは1から12までの整数であり、
n’は1から12までの整数であって、
oは0または1のいずれかであり、
pは2から12までの整数であり、
qは0または、1から6までの整数であり、
R 5 、R 6 、R 7 、R 8 、R 9 、R 10 およびR 11 は独立して選択され、各々、水素、直鎖または分岐鎖のC 1 〜C 18 アルキルおよび置換または非置換フェニルを有する群から選択される部分であり、
水素原子の代わりに、疎水性側鎖−Z−R 2 は単位−CH 2 −CHR 1 −O−の炭素原子または末端基−CHR 1’ −CH 3 の炭素原子に結合される、
酸めっき浴に接触させる工程と、
b)基板と陽極との間に電流を流す工程とを備えて成る方法。 - 酸めっき浴は連続的または非連続的に、ポンプ循環および/またはろ過される、請求項12に記載の方法。
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