JP5081588B2

JP5081588B2 - 金めっき構造体の製造方法

Info

Publication number: JP5081588B2
Application number: JP2007290725A
Authority: JP
Inventors: 博道佐藤; 文男液野; 武志宮越
Original assignee: SHIMONOSEKI MEKKI CO., LTD.; Meltex Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: SHIMONOSEKI MEKKI CO., LTD.; Meltex Inc; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: JP2009114522A

Description

本発明は、金めっき構造体の製造方法に関する。

金めっきチタン基材は、優れた導電性、機械強度、耐食性等を有していることから、燃料電池のセパレータ用として注目されている。金めっきチタン基材は、チタン基材表面に金めっき被膜を形成することによって作製することができる。例えば、チタン基材表面に形成されるチタンの酸化膜を除去した後に、チタン基材を電気金めっき浴に浸漬して、チタン基材に金めっき処理を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−９７０８８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、チタン基材の酸化膜を除去した後に、大気中の酸素、溶液中の酸素等の影響により、酸化膜が再度形成されて不動態化し、金めっきのチタン基材への密着が阻害されるおそれがある。

本発明は、良好な密着性を有する金めっきを形成することができる、金めっき構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る金めっき構造体の製造方法は、還元性酸を用いて、多孔体のチタン基材の表面から酸化膜を除去する除去工程と、除去工程後に、フッ素化合物が添加された無電解金めっき浴にチタン基材を浸漬する浸漬工程と、浸漬工程後に、チタン基材を電気金めっき浴に浸漬し、チタン基材に電気めっき処理を施す電気めっき工程と、を含むことを特徴とするものである。本発明に係る金めっき構造体の製造方法においては、チタン基材の表面における不動態膜の形成が抑制される。したがって、チタン基材との良好な密着性を有する金めっきを形成することができる。

本発明によれば、良好な密着性を有する金めっきを形成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係る金めっき構造体の製造方法を示す製造フロー図である。まず、図１（ａ）に示すように、チタン基材１０を準備する。チタン基材１０は、純チタンまたはチタン合金からなる。チタン基材１０の形状は、特に限定されるものではない。チタン基材１０は、緻密な構造を有していてもよく、多孔状の構造を有していてもよい。また、チタン基材１０は、平板状であってもよく、非平板状であってもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、エッチング処理によってチタン基材１０の表面の酸化膜を除去する。例えば、エッチング液２０にチタン基材１０を浸漬することによって酸化膜が除去される。それにより、チタン基材１０の表面が活性化される。

エッチング液２０として還元性酸を用いることが好ましい。チタン基材１０の表面の酸化膜を除去しやすくなるからである。還元性酸として用いることができる酸は、塩酸、硫酸、酒石酸、ギ酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、乳酸、こはく酸、アミノ酸、グリコール酸、グルコン酸、マロン酸、イタコン酸、マレイン酸等の酸、これらの酸塩等である。また、チタン基材１０をエッチング液２０に浸漬する時間は、０．５分〜３分程度である。チタン基材１０の表面の過度の溶解等を抑制する観点から、チタン基材１０をエッチング液２０に浸漬する時間は１分程度であることが好ましい。エッチング液２０の温度は、２０℃〜４０℃程度である。季節に応じた室温の温度変化を考慮すると、エッチング液２０の温度は３０℃程度であることが好ましい。エッチング液２０は還元性酸であることから、エッチング液２０のｐＨは、３．０以下であり、好ましくは１．０以下である。

次に、チタン基材１０をエッチング液２０から取り出し、図１（ｃ）に示すように、チタン基材１０を無電解金めっき浴３０に浸漬する。それにより、図１（ｄ）に示すように、チタン基材１０の表面に金めっき４０が形成される。この無電解金めっき浴３０には、不動態膜の形成を抑制するフッ素化合物が添加されている。フッ素は、他の元素との親和力が強いことから、チタン表面の酸化物層を除去する機能を有する。また、フッ素化合物を含む溶液は、チタンまたはチタン酸化物を溶解（エッチング）するとともに、分極抵抗を低下させる。それにより、チタン表面における不動態被膜の保持が困難になると考えられる。以上のことから、チタン基材１０の表面における不動態膜の形成が抑制される。その結果、チタン基材１０と金めっき４０との間に高い密着性が得られる。また、チタン基材１０への金の不析出を抑制することができる。

上記フッ素化合物として、酸性フッ化ソーダ、酸性フッ化アンモニウム、ケイフッ化ソーダ、ケイフッ化アンモニウム、ケイフッ化カリウム、フッ化カリウム、ホウフッ化ソーダ、ホウフッ化カリウム、ホウフッ化アンモニウム等のフッ素化合物を用いることができる。

また、無電解金めっき浴３０には、添加剤が添加されている。例えば、添加剤として、酒石酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸等のオキシカルボン酸またはこれらの酸塩を用いることができる。これらの添加剤は、置換反応を促進させる機能を有する。また、上記添加剤として、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸等のキレート剤を用いることができる。これらの添加剤は、チタンとの錯体を形成してチタンの沈殿を抑制する機能を有すると考えられる。さらに、上記添加剤として、シアン化カリウム、シアン化ナトリウム等のシアン化物を用いることもできる。これらの添加剤は、金の錯化剤として機能し、無電解金めっき浴３０の安定性を維持する。

例えば、無電解金めっき浴３０として、メルテックス製の無電解金めっき浴にフッ素化合物が添加されたものを用いることができる。メルテックス製無電解金めっき浴には、メルプレートＡＵ−６０１、メルプレートＡＵ−７６０１、メルプレートＡＵ−７６３０、メルプレートＡＵ−７６０５等を用いることができる。これらのメルテックス製無電解金めっき浴には、シアン化金カリウム、シアン化カリウム、オキシカルボン酸（乳酸、クエン酸等）、キレート剤（エチレンジアミン四酢酸等）、アルカリ成分（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）等が含有されている。

ここで、酸化膜を除去する工程と金めっきを形成する工程とを一度の工程で行うことが考えられる。例えば、酸化膜を除去可能な還元酸等を無電解金めっき浴に添加することが考えられる。この場合、チタン基材１０の表面の酸化膜を除去しつつ金をめっきすることができると考えられる。しかしながら、一般的に無電解金めっき浴はシアン浴であることから、還元酸を無電解金めっき浴に添加することができない。したがって、本実施例のように、酸化膜を除去した後に無電解金めっき浴３０にチタン基材１０を浸漬することによって、良好な密着性を有する金めっきを形成することができる。

また、本実施のように無電解金めっき浴３０を用いると、チタン基材１０に通電する必要がない。それにより、多孔体のように表面形状が不均一な基材に対しても均一なめっきを形成しやすい。したがって、無電解金めっき浴３０は、多孔体のような表面形状が不均一な基材に対して特に効果を発揮する。

図２は、本発明の第２実施例に係る金めっき構造体の製造方法を示す製造フロー図である。まず、図２（ａ）に示すように、チタン基材１０を準備する。実施例２に係るチタン基材１０として、実施例１と同様のものを用いることができる。次に、図２（ｂ）に示すように、エッチング処理によってチタン基材１０の表面の酸化膜を除去する。この場合のエッチング液２０として、実施例１と同様のものを用いることができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、チタン基材１０を電気金めっき浴５０に浸漬する。電気金めっき浴５０としては、表１〜表３に示すような酸性金めっき浴、中性金めっき浴またはアルカリ性金めっき浴を用いることができる。また、電気金めっき浴５０には、不動態膜の形成を抑制するフッ素化合物が添加されている。このフッ素化合物として、実施例１と同様のものを用いることができる。

続いて、図２（ｄ）に示すように、チタン基材１０に電源６０のマイナス端子を接続し、電気金めっき浴５０に電源６０のプラス端子を浸す。それにより、図２（ｅ）に示すように、チタン基材１０の表面に金めっき４０が形成される。この電気金めっき浴５０には不動態膜の形成を抑制するフッ素化合物が添加されていることから、チタン基材１０の表面における不動態膜の形成が抑制される。その結果、チタン基材１０と金めっき４０との間に高い密着性が得られる。また、チタン基材１０への金の不析出を抑制することができる。

ここで、電気金めっき浴に酸化膜を除去可能な還元酸等を添加することが考えられる。この場合、チタン基材１０の表面の酸化膜を除去しつつ金をめっきすることができるからである。しかしながら、表１〜表３に示すように、一般的な電気金めっき浴はシアン浴であることから、還元酸を電気金めっき浴に添加することができない。したがって、本実施例のように、酸化膜を除去した後に電気金めっき浴５０にチタン基材１０を浸漬することによって、良好な密着性を有する金めっきを形成することができる。

なお、実施例１に係る工程に従ってチタン基材１０表面に金めっきを形成した後に、チタン基材１０を本実施例に係る電気金めっき浴５０に浸漬してチタン基材１０に電気めっき処理を施してもよい。この場合、不導態膜の形成を抑制しつつＡｕ厚付めっきを行うことができる。この場合の電気金めっき浴５０には、フッ素化合物は添加されていなくてもよい。

本発明の第１実施例に係る金めっき構造体の製造方法を示す製造フロー図である。本発明の第２実施例に係る金めっき構造体の製造方法を示す製造フロー図である。

符号の説明

１０チタン基材
２０エッチング液
３０無電解金めっき浴
４０金めっき
５０電気金めっき浴

Claims

還元性酸を用いて、多孔体のチタン基材の表面から酸化膜を除去する除去工程と、
前記除去工程後に、フッ素化合物が添加された無電解金めっき浴に前記チタン基材を浸漬する浸漬工程と、
前記浸漬工程後に、前記チタン基材を電気金めっき浴に浸漬し、前記チタン基材に電気めっき処理を施す電気めっき工程と、を含むことを特徴とする金めっき構造体の製造方法。