JP4892678B2

JP4892678B2 - ニッケル−ホウ素複合めっき液とその液を使用した複合めっき方法およびその方法を使用した複合めっき部品

Info

Publication number: JP4892678B2
Application number: JP2005268202A
Authority: JP
Inventors: 郁夫荘司; 進新井
Original assignee: Gunma University NUC; Shinshu University NUC
Current assignee: Gunma University NUC; Shinshu University NUC
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: JP2007077463A

Description

本発明は、ニッケル−ホウ素複合めっきの更なる高機能化を目的として、当該めっきに好適な複合めっき液とその液を使用した複合めっき方法およびその方法を使用した複合めっき部品に関するものであり、この複合めっきにより耐摩耗性にすぐれた機械部品等を製造することができる。

従来より、ニッケル−ホウ素合金めっきは熱処理後の硬さがビッカ−ス硬度で１０００に達する等、様々な特性を持つめっきであり、ギヤ等の機械摺動部品の耐摩耗性を向上させる目的で、広く使用されている。
しかし、公知の方法によって作製したニッケルーホウ素合金めっき膜は、めっき膜中のホウ素含有量が少ないため、機械摺動部品の耐摩耗性が十分でなく、当該業界では更なるめっき膜の耐摩耗性等の向上が求められている。
前記したニッケル−ホウ素合金めっきは、現在、特許文献１にも示すような電気めっき法や、これとは別の無電解めっき法により作製されている。

特開平１０−２４５６９３号公報

ところで、現在ニッケル−ホウ素合金めっきのために使用するめっき液は、ニッケルめっき液中に水溶性のホウ素化合物を溶解させたものである。このようなタイプのめっき液からはせいぜいホウ素含有量２５原子％未満までのニッケル−ホウ素複合金めっきの作製が可能であるものの、ホウ素含有量２５原子％以上のニッケル−ホウ素複合めっきを作ることはできなかった。特に、ホウ素が粒子の状態でめっき膜中に存在するような複合めっき法は現在まで皆無であり、このため耐摩耗性に優れた特性を有するニッケル−ホウ素複合めっきの開発が求められている。
また、ニッケル−ホウ素複合めっきの熱処理後の相構造は金属ニッケルと金属間化合物（Ｎｉ₃Ｂ）から成るため、ホウ素含有量を２５原子％以上にすることができれば、熱処理後、Ｎｉ₃ＢとＮｉ₂Ｂ等から成る相構造の新規合金膜が作製可能となり、機械摺動部品の耐摩耗性等をさらに向上させることが期待できる。

本発明者らは、ニッケルーホウ素複合めっき中のホウ素含有量を増やすためのめっき液について種々の研究を進めてきたが、めっき膜中に難溶性のホウ素微粒子（約６００ｎｍ）を取り込むことができる新しい工法の開発に成功した。これにより従来のめっき法において、ホウ素の含有限界であった２５原子％以上にホウ素を含有するニッケル−ホウ素複合めっき膜を作成することができた。
本工法は、めっき液中に微小（少なくとも粒径は１μｍ以下）なホウ素粒子をめっき液中に高濃度で混入しためっき液を作り、そのめっき液を使用して複合めっき法によりニッケルーホウ素複合めっき膜を作製する。
なお、複合めっきとはめっき浴中に難溶性の微粒子を懸濁させた状態でめっきを行い、金属膜中に難溶性の微粒子を取り込んだ複合膜を作製するめっき法である。
本発明によれば、高濃度でホウ素粒子を含有するニッケル−ホウ素複合めっき膜を作製することが可能であり、さらに２５原子％以上のホウ素を含有するニッケル−ホウ素複合めっき膜を作製することが可能である。その後作製されたニッケル−ホウ素複合めっき膜を熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。まためっき浴中へ添加剤（たとえばブチンジオールとサッカリン等）を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。

本発明が採用した技術解決手段は、
ニッケルめっき液に１マイクロメートル以下の径からなるホウ素粒子を添加したことを特徴とするニッケルーホウ素複合めっき液である。
また、前記記載のニッケルーホウ素複合めっき液に基材を入れ、電解めっきあるいは無電解めっきにより銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン、導電性樹脂の何れかの材料からなる機械部品にめっきすることを特徴とするニッケルーホウ素複合めっき方法である。また、前記記載のニッケルーホウ素複合めっき方法によりニッケル−ホウ素複合めっき膜で皮膜した機械部品である。
また、前記ニッケル−ホウ素複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品である。

本発明では、
ａ：本工法のニッケル−ホウ素複合めっき法により、ニッケル中にホウ素粒子が分散した構造の複合めっき層を形成することができる。
ｂ：上記複合めっき層をさらに熱処理を行うことで硬度等の機械的物性値を向上させ、機械部品の耐摩耗性を向上することができる。
ｃ：本工法によればホウ素含有量２５原子％以上の合金膜も作製可能であり、熱処理により例えばＮｉ₃ＢとＮｉ₂Ｂ等から成る新規合金膜が作製可能である。
ｄ：本めっき液を使用しためっき法は、電解めっき、無電解めっきのいずれにも適用できるが、電解めっき法を使用することで無電解めっき法と比べて成膜速度の向上を図ることができ、さらにめっき製品の製造コストも減少させることができる。

本発明は、
ニッケルーホウ素複合めっきの更なる高機能化を目的として、複合めっき法によりニッケルーホウ素複合めっき膜を作製することを特徴とする。
本発明では、従来のめっき法において、ホウ素の含有限界であった２５原子％以上のホウ素を含有するニッケルーホウ素複合めっき膜を作製することが可能であり、さらに熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
図１、図２は本発明による電解めっき法によるめっき膜生成の説明図、図３はめっき層の断面図である。
図１、図２において、１はニッケルめっき液を入れる容器、２はニッケルめっき液、３は同めっき液中にいれる陽極電極、４は陰極電極を兼ねためっき基材、５は攪拌翼、６は電源である。なお、図１は電極を垂直にしたもの、図２は基材側となる電極を容器の底に寝かせて配置したものである。
ニッケルめっき液中には、粒径が少なくとも１μｍ未満のホウ素の微小な粒子を懸濁してある。
なお、めっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン等の材料の他に導電性合成樹脂等を使用する。
上記のような状態で通電すると、図３に示すように公知の原理により基材４上にホウ素粒子が混入しためっき膜（複合めっき膜）７が生成される。こうしてめっき膜が生成された基材を、従来と同様の手法で熱処理することで、従来には得ることができなかった、高い耐久性を有するニッケル−ホウ素複合めっき膜を得ることができる。

〔実施例１〕本実施例では、めっき液として、基本浴（１ＭＮｉＳＯ₄・６Ｈ₂Ｏ＋０．２ＭＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ＋０．５ＭＨ₃ＢＯ₃）にホウ素粒子（粒サイズ：０．９μ以下）を２０ｇ／リットル添加した浴（浴１）、基本浴に粒子サイズ：６００ｎｍ以下のホウ素を２０ｇ／リットル添加した浴（浴２）、さらに浴１および浴２に０．００２５Ｍブチン１，４ジオールと０．０１Ｍサッカリンナトリウムを添加した浴３および浴４を調製した。電析試験として、電流規制法によりめっき液温度２５°Ｃ、通電量６０Ｃ／ｃｍ²の条件にて銅板またはステンレス板上にめっき層を作製した。電極配置は垂直配置とした。作製しためっき層の成分分析をＩＣＰ法にて分析したところ、浴１，浴２，浴３および浴４から得られたニッケル−ホウ素複合膜はそれぞれ、ホウ素含有量５．５，４．１，３．７，１．９原子％であった。また、浴１および浴２から得られためっき層に比べ浴３および浴４から得られためっき層は平滑な表面形態であった。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明では、従来のめっき法において、ホウ素含有限界であった２５原子パーセント以上のホウ素を含有するニッケルーホウ素複合めっき膜を作製することが可能であり、熱処理等を施すことにより、合金化を促進させ、膜の物性・特性を変化させることもできる。
まためっき基材としては、銅、黄銅、ステンレス、アルミニウム、チタン等の他に導電性合成樹脂等を材料とした機械部品（ギヤ、ロッド等）を対象とする。
さらにめっき浴槽中の基材は垂直、横、斜め等種々の状態で配置することができる。
まためっき浴中へ添加剤を加えることにより膜の表面形態を平滑にすることもできる。
また機械部品とは広義の意味であり、広くめっきされた部品を含むこととする。
また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、機械部品、摺動部品表面への硬質層の形成方法としての利用が可能である。

本発明に係るニッケル−ホウ素複合めっきの構成図である。同ニッケル−ホウ素複合めっきの他の例の構成図である。同ニッケル−ホウ素複合めっきによるめっき層の断面図である。

符号の説明

１ニッケルめっき液を入れる容器
２ニッケルめっき液
３同めっき液中にいれる陽極電極
４陰極電極を兼ねためっき基材
５攪拌翼
６電源
７めっき膜

Claims

ニッケルめっき液に１マイクロメートル以下の径からなるホウ素粒子を添加したことを特徴とするニッケルーホウ素複合めっき液。
前記請求項１に記載のニッケルーホウ素複合めっき液に基材を入れ、電解めっきあるいは無電解めっきにより銅、黄銅、ステンレス、アルミ、チタン、導電性樹脂の何れかの材料からなる機械部品にめっきすることを特徴とするニッケルーホウ素複合めっき方法。
前記請求項２に記載のニッケルーホウ素複合めっき方法によりニッケル−ホウ素複合めっき膜で皮膜した機械部品。
前記請求項３によるニッケル−ホウ素複合めっき膜を熱処理したことを特徴とする機械部品。