JP6268379B2 - 無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ用のニッケルコロイド触媒液並びに無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法 - Google Patents
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Description
(1)特許文献1
非導電性物質に無電解メッキ処理をするための触媒液であり(第1頁右欄、第3頁右上欄)、金属塩(ニッケル、コバルト又は銅の塩)と、分散剤(ゼラチン、ノニオン性界面活性剤)と、錯化剤(モノカルボン酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸及びその塩)を含む水溶液を、還元剤(水素化ホウ素化合物、ジメチルアミンボラン)で還元処理した後、安定剤(次亜リン酸塩、ジメチルアミンボラン)を混入する触媒液の製造方法である(特許請求の範囲第1項〜第6項)。
上記錯化剤として、安息香酸、コハク酸、乳酸、酢酸ナトリウムを例示する(第3頁左上欄)。
実施例1〜2では、ニッケル触媒液を作成した後、無電解ニッケルメッキを施すが、ニッケル触媒液に錯化剤の開示がない。
実施例3では、コバルト触媒液を作成した後、無電解コバルトメッキを施しており、コバルト触媒液の錯化剤は酢酸ナトリウムである。
実施例4では、銅触媒液を作成した後、無電解銅メッキを施すが、銅触媒液に錯化剤の開示がない。
パラジウム核などの金属触媒核をガラス、セラミックスなどの基体に付着させた後(段落48)、所定のアルキレンジアミン化合物(エチレンジアミン、N−ヒドロキシメチルエチレンジアミンなど、段落20)を含有する無電解ニッケルメッキ液を用いて無電解メッキを行う。
上記無電解ニッケルメッキ液には、還元剤と錯化剤を含有する(段落28)。
錯化剤はジカルボン酸(コハク酸、マレイン酸、マロン酸など)、オキシカルボン酸(リンゴ酸、乳酸、クエン酸、グリコール酸、グルコン酸など)、アミノ酸類などである(段落31)。実施例の無電解ニッケルメッキ液の錯化剤はリンゴ酸である(表1)。
還元剤は次亜リン酸類、ジメチルアミンボランなどである(段落30)。
ニッケル又は銅の無電解メッキ用のコロイド触媒液であって(段落1、9)、3級アミンポリマー及び/又は4級アンモニウムポリマーの安定剤と、還元剤と、金属塩(ニッケル、パラジウム、銀、金などの塩)を含有する(請求項1〜10)。
但し、コロイド触媒液の具体例はパラジウム、銀の触媒液であり、ニッケル触媒液の開示はない(表1)。
アミノカルボン酸塩系などの所定のカチオン性の界面活性剤をフォトレジスト層が形成された基体上に吸着して、スズ−パラジウム系活性剤に対する親和性を高めた後、当該活性剤による活性化処理をし、無電解ニッケルメッキを施す。
即ち、基体にスズ−パラジウム系の触媒活性処理を施す前工程に、カチオン性界面活性剤が用いられる。
多層セラミックス基板の回路導体部分を銅、銀などで形成した場合、湿度の高い状態で電荷をかけると短絡(マイグレーション)する弊害があるため、金などの貴金属で導体部分を形成することが望ましいが、金などの貴金属上にはパラジウム触媒核が置換析出しないため、当該貴金属上に無電解ニッケルメッキができないが(段落4)、錯化剤とアルデヒド類を含有する活性化液で貴金属表面を処理することでパラジウム触媒核を付与でき、無電解ニッケルメッキが可能になる(請求項1〜4、段落5〜6)。
上記活性化液の錯化剤はポリカルボン酸(コハク酸、マロン酸、グルコン酸など)、オキシカルボン酸(リンゴ酸、酒石酸、クエン酸など)、アミノ酸類(グリシン、アラニンなど)、アミノカルボン酸類(EDTAなど)などである(段落12)。
上記活性化液のアルデヒド類はブドウ糖(グルコース)、果糖(フルクトース)などのアルデヒド基含有還元糖類、ホルマリン、ベンズアルデヒドなどの脂肪族、芳香族アルデヒド類である(段落19〜20)。
即ち、基板にパラジウム触媒核を付与する前工程に、ブドウ糖(グルコース)、果糖(フルクトース)のアルデヒド基含有還元糖類などで活性化処理する点に特徴がある。
触媒付与後に無電解ニッケルメッキを施す場合、触媒液を調製してからの経時安定性も重要であるが、特に、無電解ニッケルメッキを連続作業する場合、触媒液を繰り返し使用することによる劣化も問題になり、当該劣化は得られる無電解皮膜の実用的な品質を低下させる原因にもなる。
上述のように、触媒液が経時安定性に劣り、或は、繰り返し使用による耐久性が低いと、非導電性基板をニッケル触媒液で触媒付与した後、無電解メッキを施しても、析出が困難であったり、部分的に皮膜析出しないメッキ欠けが発生し、或いはメッキ皮膜にムラが生じたり、均一性に劣るなどの問題がある。
同じく、本出願人は、先に、特開2016−056421号公報(以下、先願発明という)で、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩などをコロイド安定剤に含有するニッケル触媒液を用いて触媒付与した後、無電解ニッケルメッキする方法を提案している。
本発明者らは、これら所定のカルボン酸類に代わる化合物として糖質に着目し、コロイド安定剤としての適性性を鋭意研究した結果、触媒液の経時安定性やメッキ外観において、糖質の代表例である天然澱粉や化工澱粉などはニッケル触媒液に含有しても有効性を確認できないが、同じ糖質に包含されるものでも、糖アルコール、単糖類、二糖類などから選ばれた所定の糖質を選択すると、上記カルボン酸類と同等か、或はそれ以上の有効性を示すこと、特に、無電解ニッケルメッキの連続作業を行う場合、繰り返し使用によってもニッケル触媒液の安定性に優れ、有効性が継続することを新たに見い出して、本発明を完成した。
(A)可溶性ニッケル塩と、
(B)還元剤と、
(C)グルコース 、ガラクトース、マンノース、フルクトース、ラクトース、スクロース、マルトース、マルトール、パラチノース、キシロース、トレハロース、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルチトール、エリスリトール、還元水飴、ラクチトール、還元パラチノース、グルコノラクトンから選ばれた糖質の少なくとも一種からなるコロイド安定剤
とを含有させて得られることを特徴とする無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ用のニッケルコロイド触媒液である。
(S2)上記本発明1〜3のいずれかのニッケルコロイド触媒液に吸着促進された非導電性基板を浸漬して、基板表面上にニッケルコロイド粒子を吸着させる触媒付与工程と、
(S3)触媒付与された上記基板上に無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ液を用いてニッケル又はニッケル合金皮膜を形成する無電解メッキ工程
とからなることを特徴とする無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法である。
上記予備浸漬工程S12では、吸着促進処理された非導電性基板を、酸、上記ニッケルコロイド触媒液のうちの成分(B)、成分(C)から選ばれた3成分の少なくとも一種を含有する液に浸漬することを特徴とする無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法である。
また、均一でムラのない皮膜外観を形成できる点で、本発明は先願発明より優位性が高い。
しかしながら、上記活性化液は基板にパラジウム触媒核を付与する前工程に用いるものであって、触媒付与工程で用いるものではない。
即ち、本発明は糖アルコールなどの所定の糖質を触媒付与工程自体で用いるが、特許文献5は、ブドウ糖、果糖などのアルデヒド基含有還元糖類などを触媒付与工程ではなく、その前工程で用いる点で、本発明とは異なる。
そこで、本発明のニッケル触媒液の繰り返し使用による無電解メッキの有効性に着目すると、特に、吸着促進工程S1→触媒付与工程S2→無電解メッキS3の基本工程に加えて予備浸漬工程S12を加重すると、界面活性剤がニッケル触媒液に混入・汚染することを防止できる。このため、予備浸漬工程S12を省略した無電解メッキ処理に比べて、触媒液の機能性の消耗(失活)が抑制されて耐反復使用性が向上し、触媒液の繰り返し使用回数を延ばしても皮膜外観を良好に保持できる。即ち、上記基本工程からなる無電解メッキ処理において予備浸漬工程S12を組み込むと、本発明のニッケル触媒液の耐反復使用性を確実に担保して、無電解メッキの生産性を向上することができる。
この場合、コロイド安定剤に所定の糖質を用いた本発明と、所定のカルボン酸類を用いた先願発明を対比すると、本発明では無電解メッキに際して予備浸漬工程S12を省略しても、先願発明で予備浸漬工程S12を加重した場合と同等の耐反復使用性を奏することができ、且つ、得られる皮膜外観の面で本発明は先願発明に対して優位性がある。
逆言すると、本発明の触媒液を用いた無電解ニッケルメッキに際して、予備浸漬工程S12を加重すると、同じく先願発明で同工程S12を加重した場合より、本発明のニッケル触媒液の耐反復使用性を確実に向上できるという利点がある。
また、上記非導電性基板は、ガラス・エポキシ樹脂、ガラス・ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、PET樹脂などの樹脂基板を初め、ガラス基板、セラミックス基板などをいう。
上記可溶性ニッケル塩(A)は、水溶液中でニッケルイオンを発生させる可溶性の塩であれば任意のものが使用でき、特段の制限はなく、難溶性塩をも排除しない。具体的には、硫酸ニッケル、酸化ニッケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケルアンモニウム、酢酸ニッケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、或いは有機スルホン酸やカルボン酸のニッケル塩などが挙げられる。
水素化ホウ素化合物は水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムなどであり、アミンボラン類はジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボランなどである。アルデヒド類はホルムアルデヒド、グリオキシル酸又はその塩などであり、多価フェノール類はカテコール、ヒドロキノン、レゾルシン、ピロガロール、フロログルシン、没食子酸などであり、フェノールスルホン酸類はフェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸又はその塩などである。
上記糖質(C)は、グルコース(ブドウ糖)、フルクトース(果糖)、ラクトース(乳糖)、マルトース(麦芽糖)、ガラクトース、マンノース、スクロース、マルトール、トレハロース、イソマルツロース(パラチノース)、キシロース、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルチトール、エリスリトール、還元水飴、ラクチトール、還元イソマルツロース(還元パラチノース)、グルコノラクトンなどが挙げられる。
上記グルコース、フルクトース、キシロースなどは単糖類、グルコノラクトンは単糖類の誘導体、ラクトース、マルトースなどは二糖類、ソルビトール、キシリトール、マンニトールなどは糖アルコールに属するが、本発明の糖質は上記糖類及びその誘導体、糖アルコールを包含する概念である。
上記還元水飴は、グルコース、マルトースなどの特定の上記糖類のアルデヒド基を水酸基に還元したものをいう。
また、上記糖質(C)としては、グルコース、フルクトース、キシロースなどの特定の単糖類が3以上のグリコシド結合で重合したオリゴマーも同じく有効である。
一方、上述の通り、上記糖質は特定の成分から選択されるので、澱粉(天然澱粉や化工澱粉)、デキストリンなどは排除される。
好ましい糖質には、 グルコース、フルクトース、ラクトース、マルトース、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルチトール、ラクチトール、グルコノラクトン が挙げられ、糖アルコールが概ね好適である。
当該界面活性剤はノニオン系、両性、カチオン系、或はアニオン系の各種界面活性剤を選択できる。
上記ノニオン系界面活性剤としては、C1〜C20アルカノール、フェノール、ナフトール、ビスフェノール類、(ポリ)C1〜C25アルキルフェノール、(ポリ)アリールアルキルフェノール、C1〜C25アルキルナフトール、C1〜C25アルコキシル化リン酸(塩)、ソルビタンエステル、ポリアルキレングリコール、C1〜C22脂肪族アミン、C1〜C22脂肪族アミドなどにエチレンオキシド(EO)及び/又はプロピレンオキシド(PO)を2〜300モル付加縮合させたものや、C1〜C25アルコキシル化リン酸(塩)などが挙げられる。
上記カチオン系界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩、或はピリジニウム塩などが挙げられ、具体的には、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、ラウリルジメチルエチルアンモニウム塩、オクタデシルジメチルエチルアンモニウム塩、ジメチルベンジルラウリルアンモニウム塩、セチルジメチルベンジルアンモニウム塩、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、トリメチルベンジルアンモニウム塩、トリエチルベンジルアンモニウム塩、ジメチルジフェニルアンモニウム塩、ベンジルジメチルフェニルアンモニウム塩、ヘキサデシルピリジニウム塩、ラウリルピリジニウム塩、ドデシルピリジニウム塩、ステアリルアミンアセテート、ラウリルアミンアセテート、オクタデシルアミンアセテートなどが挙げられる。
上記アニオン系界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、{(モノ、ジ、トリ)アルキル}ナフタレンスルホン酸塩などが挙げられる。 上記両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、イミダゾリンベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸などが挙げられる。また、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドとアルキルアミン又はジアミンとの縮合生成物の硫酸化、或はスルホン酸化付加物も使用できる。
可溶性ニッケル塩(A)の含有量が適正量より少ないとニッケル皮膜の膜厚が不足したり、皮膜の均質性が低下する恐れがあり、逆に、溶解量などに応じて上限濃度は制限される。
同じく原料としての上記還元剤(B)は単用又は併用でき、その含有量は0.005〜0.8モル/Lが適し、好ましくは0.01〜0.5モル/L、より好ましくは0.02〜0.3モル/Lである。
還元剤の含有量が適正量より少ないとニッケル塩の還元作用が低下し、逆に、上限濃度は溶解量などで制限されるが、多過ぎると無電解メッキで析出するニッケル皮膜の均質性が低下する恐れがある。
同様に原料としての上記コロイド安定剤(C)は単用又は併用でき、その含有量は0.015〜8.0モル/L、好ましくは0.03〜5.0モル/L、より好ましくは0.075〜2.0モル/Lである。
上記コロイド安定剤の含有量が適正量より少ないと、コロイド触媒液の経時安定性や耐反復使用性が損なわれ、得られるメッキ皮膜の均一性が低下し、或いはムラが生じる恐れがある。適正量より多いと、無電解メッキで得られるニッケル皮膜の均質性が低下する恐れがある。
また、コロイド安定剤は可溶性ニッケル塩の含有量の1.5倍以上が好ましい。
水系の場合には、液の溶媒は水及び/又は親水性アルコールから選択される。
また、当該触媒液のpHについては特に限定はないが、中性、弱酸性、弱アルカリ性などを選択することができ、好ましくはpH1〜10、より好ましくはpH2〜8である。
本発明の触媒液において、還元剤の作用により可溶性ニッケル塩から生じるニッケルコロイド粒子は適した平均粒径が1〜250nm、好ましくは1〜120nm、より好ましくは1〜100nm、さらに好ましくは1〜60nmの微細粒子である。
ニッケルコロイド粒子の平均粒径が250nm以下になると、触媒液に非導電性基板を浸漬した場合、コロイド粒子が基板の微細な凹凸面の窪みに入り込み、緻密に吸着し、或いは引っ掛かるなどのアンカー効果により基板表面にニッケルコロイド核の付与が促進されるものと推定できる。
(S1)吸着促進工程
(S2)触媒付与工程
(S3)無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ工程
上記吸着促進工程(S1)はいわば(S2)の触媒付与の前処理工程であり、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤よりなる群から選ばれた吸着促進剤の少なくとも一種の含有液に非導電性基板を浸漬する工程であり、基板を界面活性剤の含有液に接触させることで基板表面の濡れ性を高めて触媒活性を増強し、次工程でのニッケルコロイド粒子の吸着を促進するものである。
吸着促進工程では、非導電性基板を界面活性剤の含有液を接触させることが必要であるため、液に浸漬させることが基本であるが、含有液を基板に噴霧したり、刷毛で塗布するなどしても差し支えない。
吸着を促進する見地から、正電荷を帯びたカチオン系や両性界面活性剤が好適であり、特にカチオン系界面活性剤が好ましい。また、カチオン系界面活性剤に少量のノニオン系界面活性剤を併用すると、吸着促進効果がさらに増す。
本発明1の触媒液において、可溶性ニッケル塩に還元剤を作用させて生じるニッケルコロイド粒子はゼータ電位がマイナスであるため、例えば、非導電性基板をカチオン性界面活性剤で接触処理すると、基板がプラス電荷を帯び易く、次工程におけるニッケルコロイド粒子の基板への吸着効率が増す。
吸着促進工程での界面活性剤の具体例は、前記本発明1の触媒液において述べた界面活性剤の記述の通りである。
界面活性剤の含有量は0.05〜100g/Lであり、好ましくは0.5〜50g/Lである。当該吸着促進工程の処理温度は5〜70℃、好ましくは10〜40℃であり、浸漬時間は0.5〜20分間程度が好ましい。
尚、上記吸着促進工程(S1)の前に、さらにデスミア処理、中和処理などの予備処理を行うことが好ましい。
触媒付与工程では、上記ニッケルコロイド触媒液に非導電性基板を浸漬して、基板表面上にニッケルコロイドを吸着させる。
当該触媒液の液温は5〜95℃、好ましくは10〜60℃、浸漬時間は0.1〜20分程度、pHは2〜11であり、浸漬処理に際しては、基板を触媒液に静置状態で浸漬すれば充分であるが、撹拌や揺動を行っても良い。
無電解ニッケル又はニッケル合金メッキは、従来と同様に処理すれば良く、特段の制約はない。無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ液の液温は一般に15〜90℃である。
ニッケル又はニッケル合金メッキ液の撹拌では、空気撹拌、急速液流撹拌、撹拌羽根等による機械撹拌等を使用することができる。
無電解ニッケルメッキは、実質的にはニッケル−リンメッキ、或いはニッケル−ホウ素メッキである。
上記ニッケル合金はニッケル−コバルト、ニッケル−スズ、ニッケル−スズ−亜鉛などである。
公知の無電解ニッケルメッキ液は、基本的に可溶性ニッケル塩と還元剤を主成分とし、これに錯化剤、pH調整剤、反応促進剤などの各種添加剤を含有する。
無電解メッキに際して、リン系の還元剤(例えば、次亜リン酸塩)を使用すると、ニッケル−リンメッキ皮膜が得られ、ホウ素系の還元剤を(例えば、ジメチルアミンボラン)使用すると、ニッケル−ホウ素皮膜が得られる。
可溶性ニッケル塩については、前記ニッケルコロイド触媒液で述べた通りである。
上記錯化剤については、前記ニッケルコロイド触媒液で述べたコロイド安定剤と共通する部分もあり、具体的には、アンモニア、エチレンジアミン、ピロリン酸塩、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などである。
一方、無電解ニッケル合金メッキ液は、基本的に無電解ニッケルメッキ液と成分は共通するが、ニッケルと合金を形成する相手方の金属の可溶性塩を含むことになる。
上述の通り、ニッケル合金には、ニッケル−コバルト、ニッケル−スズ、ニッケル−スズ−亜鉛合金などを例示するため、相手方の金属の可溶性塩として、硫酸第一スズ、塩化第一スズ、酸化第一スズ、スズ酸ナトリウム、ホウフッ化第一スズ、有機スルホン酸やスルホコハク酸の第一スズ塩などの可溶性第一スズ塩、硫酸コバルト、塩化コバルト、有機スルホン酸のコバルト塩などの可溶性コバルト塩、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、有機スルホン酸やスルホコハク酸の亜鉛塩などの可溶性亜鉛塩などが挙げられる。
上記予備浸漬工程S12は、吸着促進処理された非導電性基板を、酸、上記銅コロイド触媒液のうちの還元剤(B)、コロイド安定剤(C)から選ばれた3成分の少なくとも一種を含有する液に浸漬することを特徴とする。
この予備浸漬処理により、吸着促進工程S1で用いた界面活性剤が次工程の触媒液に混入して汚染し、失活することを防止できる。即ち、触媒活性の補強において、上記再活性工程S23が事後的な補助強化であるのに対して、予備浸漬工程S12は事前の補助強化である。
具体的には、酸、還元剤(B)及びコロイド安定剤(C)の3成分のうちのいずれかを単用しても良いし、酸と還元剤(B)、酸とコロイド安定剤(C)などのように、上記3成分から選択した2成分を併用することもできる。
上記酸には、硫酸、塩酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、スルファミン酸などの無機酸、有機スルホン酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、酒石酸、クエン酸、グリオキシル酸等のカルボン酸などの有機酸が挙げられ、前記先願発明で規定するコロイド安定剤としてのオキシカルボン酸類、アミノカルボン酸類などを使用しても良い。
従って、上記先願発明で規定するオキシカルボン酸類と還元剤、或は、同じくアミノカルボン酸類と還元剤の各混合物を選択すると、上述の酸と還元剤(B)を併用することになる。
当該予備浸漬工程S12で酸を単用する場合、濃度は低い濃度域で足り、0.001〜0.1モル/L、好ましくは0.002〜0.05モル/Lである。
また、当該工程S12での還元剤(B)、或はコロイド安定剤(C)を単用する場合の濃度は低い濃度域で足り、0.001〜0.1モル/L、好ましくは0.002〜0.05モル/Lである。酸と還元剤(B)、酸とコロイド安定剤(C)などのように、上記3成分から選択した2成分以上を併用する場合にも、これに準じた濃度が適用できる。
また、当該工程S12での浸漬時間は1〜3分程度、浸漬温度は5〜50℃、好ましくは10〜40℃である。
尚、非導電性基板は当該工程(S12)で酸、還元剤、糖質から選ばれた成分で予備浸漬処理してから触媒付与工程(S2)に移行されるが、この予備浸漬工程(S12)を水洗工程に置き換え、工程(S1)で吸着促進処理した基板を水洗処理してから触媒付与工程(S2)に移行させるだけでも、工程(S1)の界面活性剤が工程(S2)のニッケル触媒液に混入・汚染することを抑制できるので、工程(S1)から直ちに工程(S2)に移行させる場合に比べて、ニッケル皮膜の均一性や外観の向上にはある程度の有効性がある。
再活性工程S23は、触媒付与された非導電性基板を酸の含有液に接触させることを特徴とする。基板を酸に接触させることで、コロイド粒子が部分的に酸化されて酸化ニッケルになるのを、硫酸などで溶解して酸化膜を除去して再生し、コロイド粒子の活性を充分に保持することができる。
これにより、再活性工程S23なしの場合に比べて当該触媒付与による活性度を事後的に補助強化することができ、ビアやスルホールのある複雑な形状の基板に対してもめっきムラや断線の弊害を確実に防止し、ニッケル系皮膜の密着性をより向上できる。
再活性工程S23で用いる酸は上記予備浸漬工程S12で用いる酸を適宜選択すれば良い。酸の濃度は0.02〜1.5モル/L、好ましくは0.05〜1.0モル/Lである。
再活性の処理温度は5〜70℃、好ましくは10〜40℃であり、処理時間は0.1〜20分、好ましくは0.2〜10分である。
従って、本発明の無電解ニッケル(又はニッケル合金)メッキ方法にあっては、優れた皮膜外観と耐反復使用性を担保する観点から、吸着促進工程(S1)→触媒付与工程(S2)→無電解メッキ工程(S3)の基本工程に加えて、少なくとも予備浸漬工程(S12)を組み込むことが好ましく、吸着促進工程(S1)→予備浸漬工程(S12)→触媒付与工程(S2)→再活性工程(S23)→無電解メッキ工程(S3)の5つの工程を順次施すことがより好ましい。
尚、本発明は下記の実施例、試験例に拘束されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をなし得ることは勿論である。
下記の実施例1〜35のうち、実施例23〜24は無電解ニッケル−コバルト合金メッキ方法の実施例、その他の実施例は無電解ニッケルメッキ(具体的にはニッケル−リンメッキ)方法の実施例である。
上記実施例1は脱脂、デスミア及び中和の予備処理工程を経て、吸着促進(S1)→予備浸漬(S12)→触媒付与(S2)→再活性(S23)→無電解メッキ(S3)のフル工程を順次施した無電解ニッケルメッキ方法の実施例であり、吸着促進工程の吸着促進剤はカチオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤の混合物であり、触媒付与工程のニッケルコロイド触媒液は還元剤に水素化ホウ素化合物、コロイド安定剤にソルビトールを用いた例である。
上記実施例4〜5、10〜14、16、21、23、25、28、31はこの実施例1を基本としたものである。即ち、実施例4〜5はニッケル塩の含有量を変化させた例、実施例10〜12はコロイド安定剤を変更した例、実施例13〜14はニッケル塩を変更した例、実施例16は還元剤を変更した例、実施例21は吸着促進剤をカチオン性界面活性剤の単用に変更した例、実施例23は無電解メッキ浴をニッケル−リンメッキ浴からニッケル−コバルト合金メッキ浴に変更した例、実施例25は再活性工程(S23)を省略した例、実施例28は予備浸漬工程(S12)を省略した例、実施例31は基本的な無電解ニッケルメッキ方法である吸着促進(S1)→触媒付与(S2)→無電解メッキ(S3)の例(予備浸漬(S12)と再活性(S23)の両工程を省略した例)である。
実施例34〜35は実施例1を基本として、予備浸漬工程S12に用いる処理成分を実施例1の酸から変更した例であり、実施例34は還元剤を用いた例、実施例35は糖質(=コロイド安定剤(c))を用いた例である。
次いで、実施例3は実施例1のコロイド安定剤をマンニトールに変更した例であり、実施例8〜9、15、18、20、22、24、27、30、33は実施例3を基本としたものである。即ち、実施例8〜9は還元剤の含有量を変化させた例、実施例15はニッケル塩を変更した例、実施例18は還元剤を変更した例、実施例20はコロイド安定剤としてのマンニトールに冒述の先願発明のコロイド安定剤であるグリシンを組み合わせた例、実施例22は吸着促進剤を両性界面活性剤の単用に変更した例、実施例24は無電解メッキ浴をニッケル−リンメッキ浴からニッケル−コバルト合金メッキ浴に変更した例、実施例27は再活性工程(S23)を省略した例、実施例30は予備浸漬工程(S12)を省略した例、実施例33は基本的な無電解ニッケルメッキ方法である吸着促進(S1)→触媒付与(S2)→無電解メッキ(S3)の例である。
即ち、基準例は、実施例1のコロイド安定剤(ソルビトール)を先願発明のコロイド安定剤であるオキシカルボン酸(クエン酸)に変更した例である。
比較例1は実施例1の触媒付与工程(S2)のニッケル触媒液にコロイド安定剤を含まない例、比較例2は実施例1のコロイド安定剤のソルビトールを同じ糖質に属する天然澱粉に代替した例である。
本発明の無電解ニッケルメッキ方法のうち、フル工程は吸着促進S1→予備浸漬S12→触媒付与S2→再活性S23→無電解メッキS3を順次施すことを特徴とするが、本実施例1は、吸着促進工程の前にさらに脱脂、デスミア(粗面化)及び中和の予備処理工程を施した例である。
(S0)吸着促進の前処理としての予備処理工程(脱脂/デスミア/中和工程)
(a)脱脂液、デスミア処理液、中和処理液の組成
[脱脂液]
ポリオキシアルキレントリデシルエーテル 2g/L
[デスミア処理液]
過マンガン酸カリウム 50g/L
水酸化ナトリウム 20g/L
[中和処理液]
硫酸 50g/L
しゅう酸 10g/L
(b)上記予備処理の条件
先ず、両面銅張りガラス・エポキシ樹脂基板(パナソニック電工(株)製のFR−4、板厚:1.0mm)において、35μmの銅箔を溶解除去したものを試料基板として準備し、この基板を脱脂液に40℃、2分の条件で浸漬し、純水で洗浄した後、上記デスミア処理液に80℃、10分の条件で浸漬し、純水で洗浄した。その後、中和処理液に40℃、10分の条件で浸漬し、純水で洗浄し、乾燥することで、試料基板に吸着したマンガンを溶解除去した。
(a)吸着促進剤の組成
[吸着促進剤の含有液]
ジアリルアミンポリマーの4級アンモニウム塩 5g/L
ポリオキシアルキレン分岐デシルエーテル 1g/L
pH(水酸化ナトリウムで調整) 12.0
(b)吸着促進処理の条件
上記組成で吸着促進剤の含有液を調製し、当該含有液に試料基板を50℃、2分の条件で浸漬し、純水で洗浄した。
(a)予備浸漬液の組成
[予備浸漬液]
硫酸 0.01モル/L
(b)予備浸漬処理の条件
上記組成で予備浸漬液を調製し、当該予備浸漬液に試料基板を25℃、1分の条件で浸漬し、水洗せずに触媒付与工程に移行した。
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(25℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
(b)触媒付与の処理条件
前記予備浸漬処理S12を施した試料基板を上記ニッケル触媒液に25℃、10分の条件で浸漬し、純水で洗浄した。
(a)再活性液の組成
[再活性液]
硫酸 0.15モル/L
(b)再活性処理の条件
上記組成で再活性液を調製し、前記吸着促進処理を施した試料基板を当該再活性液に30℃、1分の条件で浸漬し、純水で洗浄した。
(a)無電解ニッケル‐リンメッキ液の調製
次の組成で無電解ニッケル‐リンメッキ液を建浴した。また、当該メッキ液は希硫酸もしくは水酸化ナトリウムでpH調整した。
[無電解ニッケル‐リンメッキ液]
硫酸ニッケル六水和物(Ni2+として) 5.6g/L
次亜リン酸ナトリウム1水和物 30g/L
コハク酸 25.0g/L
純水 残余
pH(20℃) 4.6
(d)無電解ニッケルメッキの処理条件
前記再活性処理S23を施した試料基板を上記無電解ニッケルメッキ液中に90℃、20分の条件で浸漬して無電解メッキを施し、試料基板上にニッケル‐リン皮膜を形成した後、純水で洗浄し、乾燥した。
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程(予備浸漬及び再活性工程を含む)の処理条件は実施例1と同じに設定した(以下の実施例、比較例も同様)。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.5に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルチトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.05モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.25モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例2を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.5に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルチトール 0.10モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例2を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.5に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルチトール 1.00モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例3を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH7.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.03モル/L
上記実施例3を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.10モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約50nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルトース 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.05モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.5に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約45nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
トレハロース 0.30モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約55nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
グルコノラクトン 0.40モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.08モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
炭酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
スルファミン酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例3を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH7.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
スルファミン酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
ソルビトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
ジメチルアミンボラン 0.05モル/L
上記実施例2を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルチトール 0.20モル/L
[還元剤溶液]
次亜リン酸 0.06モル/L
上記実施例3を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.30モル/L
[還元剤溶液]
ジメチルアミンボラン 0.05モル/L
上記実施例2を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH4.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マルチトール 0.20モル/L
グルタル酸 0.10モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例3を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH7.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
マンニトール 0.20モル/L
グリシン 0.10モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、吸着促進剤の含有液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
(S1)吸着促進工程
(a)吸着促進剤の組成
[吸着促進剤の含有液]
ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド 5g/L
上記実施例3を基本として、吸着促進剤の含有液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
(S1)吸着促進工程
(a)吸着促進剤の組成
[吸着促進剤の含有液]
ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン 5g/L
上記実施例1を基本として、無電解ニッケル−リンメッキ液に代えて無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解メッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
(S3)無電解ニッケル−コバルトメッキ工程
(a)無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液の調製
次の組成で無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液を建浴した。また、当該メッキ液は希硫酸もしくは水酸化ナトリウムでpH調整した。
[無電解ニッケルメッキ液]
塩化ニッケル(Ni2+として) 1.5g/L
塩化コバルト(Co2+として) 1.5g/L
酒石酸ナトリウム 78g/L
塩酸ヒドラジン 68g/L
純水 残余
pH(20℃) 12.0
上記実施例3を基本として、無電解ニッケル−リンメッキ液に代えて無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解メッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例3と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
(S3)無電解ニッケル−コバルトメッキ工程
(a)無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液の調製
次の組成で無電解ニッケル−コバルト合金メッキ液を建浴した。また、当該メッキ液は希硫酸もしくは水酸化ナトリウムでpH調整した。
[無電解ニッケルメッキ液]
塩化ニッケル(Ni2+として) 1.5g/L
塩化コバルト(Co2+として) 1.5g/L
酒石酸ナトリウム 78g/L
塩酸ヒドラジン 68g/L
残余 純水
pH(20℃) 12.0
上記実施例1を基本として、再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
上記実施例2を基本として、再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例2と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
上記実施例3を基本として、再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例3と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
上記実施例1を基本として、予備浸漬工程(S12)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
上記実施例2を基本として、予備浸漬工程(S12)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例2と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
上記実施例3を基本として、予備浸漬工程(S12)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例3と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
上記実施例1を基本として、予備浸漬工程(S12)と再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約40nmであった。
上記実施例2を基本として、予備浸漬工程(S12)と再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例2と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約35nmであった。
上記実施例3を基本として、予備浸漬工程(S12)と再活性工程(S23)を省略した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例3と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約30nmであった。
上記実施例1を基本として、予備浸漬工程(S12)を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S12)予備浸漬工程
(a)予備浸漬液の組成
[予備浸漬液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.002モル/L
(b)予備浸漬処理の条件
上記組成で予備浸漬液を調製し、当該予備浸漬液に試料基板を25℃、1分の条件で浸漬し、水洗せずに触媒付与工程に移行した。
上記実施例1を基本として、予備浸漬工程(S12)を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S12)予備浸漬工程
(a)予備浸漬液の組成
[予備浸漬液]
ソルビトール 0.01モル/L
(b)予備浸漬処理の条件
上記組成で予備浸漬液を調製し、当該予備浸漬液に試料基板を25℃、1分の条件で浸漬し、水洗せずに触媒付与工程に移行した。
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約60nmであった。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
クエン酸 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約105nmであったが、調製後に凝集・沈殿した。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.20モル/L
上記実施例1を基本として、ニッケルコロイド触媒液を次の組成で調製した以外は、ニッケルコロイド触媒液及び無電解ニッケルメッキ液の調製方法、並びに各工程の処理条件は実施例1と同じに設定した。
(S2)触媒付与工程
(a)ニッケルコロイド触媒液の調製
pH5.0に調整した下記のニッケル溶液(30℃)に下記の還元剤溶液を滴下して45分間撹拌し、ニッケルコロイド触媒液を調製した。生成したニッケルコロイド粒子の平均粒径は約130nmであったが、調製後に凝集・沈殿した。
[ニッケル溶液]
硫酸ニッケル(Ni2+として) 0.10モル/L
天然澱粉(コーンスターチ) 0.20モル/L
[還元剤溶液]
水素化ホウ素ナトリウム 0.06モル/L
そこで、上記実施例1〜35、基準例及び比較例1〜2の各ニッケルコロイド触媒液を調製するとともに、調製した当初の触媒液について、経時安定性の優劣を下記の基準で評価した。
○:建浴後1ヶ月間沈殿、或いは分解が起こらなかった。
×:建浴後すぐに沈殿、或いは分解した。
次いで、上記調製した当初未使用のニッケル触媒液を用いて無電解ニッケル又はニッケル合金メッキを行い、実施例1〜35、基準例及び比較例1〜2で得られたニッケル又はニッケル合金の無電解皮膜について、下記の基準で皮膜外観の優劣を目視により評価した。
◎:メッキ皮膜の均一性に優れ、ムラは認められなかった。
○:少しムラが認められたが、均一性に優れ、皮膜の実用性に問題はなかった。
△:メッキ皮膜に一部未析出(メッキ欠け)が認められた。
×:メッキ皮膜が析出しなかった。
本発明では、均一性は主に皮膜の厚みに焦点を当てた評価であり、ムラは緻密性や平滑性も勘案するが、主に色調に周囲と異なる変化があるか否かを目安とする評価である。
下表は、上記コロイド触媒液の経時安定性と皮膜外観の評価試験の結果である。
経時安定性 皮膜外観 経時安定性 皮膜外観
実施例1 ○ ◎ 実施例21 ○ ◎
実施例2 ○ ◎ 実施例22 ○ ◎
実施例3 ○ ◎ 実施例23 ○ ◎
実施例4 ○ ◎ 実施例24 ○ ◎
実施例5 ○ ◎ 実施例25 ○ ◎
実施例6 ○ ◎ 実施例26 ○ ◎
実施例7 ○ ◎ 実施例27 ○ ◎
実施例8 ○ ◎ 実施例28 ○ ◎
実施例9 ○ ◎ 実施例29 ○ ◎
実施例10 ○ ◎ 実施例30 ○ ◎
実施例11 ○ ◎ 実施例31 ○ ◎
実施例12 ○ ◎ 実施例32 ○ ◎
実施例13 ○ ◎ 実施例33 ○ ◎
実施例14 ○ ◎ 実施例34 ○ ◎
実施例15 ○ ◎ 実施例35 ○ ◎
実施例16 ○ ◎
実施例17 ○ ◎ 基準例 ○ ○
実施例18 ○ ◎ 比較例1 × ×
実施例19 ○ ◎ 比較例2 × ×
実施例20 ○ ◎
ニッケルコロイド触媒液にコロイド安定剤を欠く比較例1では、触媒液の経時安定性に劣り、もって触媒液で触媒付与した後に無電解メッキを施してもニッケル皮膜の析出はなかった。
また、本発明はニッケルコロイド触媒液に所定の糖質をコロイド安定剤として含有することを特徴とするが、上記所定の糖質に替えて、同じ糖質に属する天然澱粉を含有した比較例2にあっても、やはり触媒液の経時安定性に劣り、もって無電解メッキにおいてニッケル皮膜の析出はなかった。
一方、基準例は、ニッケルコロイド触媒液にオキシカルボン酸をコロイド安定剤として含有した上記先願発明に基づく例であるが、触媒液の経時安定性は実施例1〜35と変わらず、無電解メッキで得られた皮膜外観も実施例1〜35と差異はなかった。
当該実施例1〜35を上記比較例1に対比すると、ムラがなく均一なニッケル(又はニッケル合金)皮膜を得るためには、触媒液にニッケル塩と還元剤だけではなく、さらに加えて糖質からなるコロイド安定剤の含有が必須であることが分かる。
また、実施例1〜35を比較例2(澱粉を使用)に対比すると、ムラがなく均一性に優れたニッケル(又はニッケル合金)皮膜を得るためには、コロイド安定剤に糖質を用いるだけでは充分でなく、糖質の中でも糖アルコール、単糖類などの特定の糖質に限定するという選択の必要性が判断できる。
さらに、調製当初の触媒液の経時安定性と、この触媒液を用いた無電解ニッケルメッキから得られる皮膜外観に関しては、コロイド安定剤としてオキシカルボン酸を用いた基準例(先願発明に基づく)に対して、所定の糖質を用いた本発明は同等の有効性を具備することが分かる。
一方、上記実施例1〜22、25〜35(無電解ニッケルメッキ方法)と同様に、無電解ニッケル−コバルト合金メッキ方法の実施例23〜24についても、無電解メッキで得られるニッケル合金皮膜はムラがなく均一性に優れていた。
実施例1を基本として他の実施例との相対的な評価を説明する。先ず、実施例1は、吸着促進工程の吸着促進剤はカチオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤の混合物であり、触媒付与工程のコロイド触媒液は還元剤に水素化ホウ素化合物、コロイド安定剤にソルビトールを用いた例であるが、触媒液の経時安定性は良好で、建浴後1ケ月経過しても沈殿が生じたり、分解することはなく、また、無電解メッキで得られたニッケル皮膜は析出ムラはなく、均一性にも優れていた。
上記実施例1を基本として、実施例4〜5はニッケル塩の含有量を変化させた例、実施例10〜12はコロイド安定剤を変更した例、実施例13〜14はニッケル塩を変更した例、実施例16は還元剤を変更した例、実施例21は吸着促進剤をカチオン性界面活性剤の単用に変更した例、実施例23は無電解メッキ浴をニッケル−リンメッキ浴からニッケル−コバルト合金メッキ浴に変更した例であるが、コロイド安定剤、還元剤、ニッケル塩などの種類を変更し、ニッケル塩の含有量を適正範囲で変化させても、又は吸着促進工程で用いる界面活性剤を変更し、或は浴種をニッケル−リンメッキ浴からニッケル−コバルト合金メッキ浴に変更しても、触媒液の経時安定性とメッキ皮膜の外観については、夫々実施例1と同様の評価であった。
また、実施例34〜35は実施例1の予備浸漬工程(S12)で用いる成分を硫酸から本発明の還元剤又は糖質に変更したものであるが、酸、還元剤、糖質のいずれの成分で予備浸漬処理をしても、触媒液の経時安定性とメッキ皮膜の外観は実施例1と同様に良好な評価であった。
次いで、実施例3は実施例1のコロイド安定剤をマンニトールに変更した例であり、実施例8〜9、15、18、20、22、24、27、30、33は実施例3を基本としたものであが、実施例3に対するこれらの実施例を見ると、コロイド安定剤、還元剤、ニッケル塩などの種類を変更し、還元剤やニッケル塩の含有量を適正範囲で変化させ、吸着促進工程で用いる界面活性剤を両性に変更し、又は浴種をニッケル−リンメッキ浴からニッケル−コバルト合金メッキ浴に変更しても、或はフル工程を実施することなく予備処理(S12)及び/又は再活性(S23)を省略しても、触媒液の経時安定性とメッキ皮膜の外観については、夫々実施例1と同様の評価であった。
そこで、以下では、ニッケル触媒液を繰り返し使用した場合の有効性を担保できる耐持続能力(耐反復使用性)、並びに繰り返し使用した触媒液を用いて無電解ニッケル(又はニッケル合金)メッキした場合の皮膜外観を考察する。
上記実施例1〜35、基準例及び比較例1〜2で調製した各ニッケルコロイド触媒液について、所定回数に亘って繰り返し使用した場合に当該触媒液の性状を下記の基準で評価した。
○:繰り返し使用回数が60回の時点でも、触媒液に沈殿、或は分解が起らなかった。
△:繰り返し使用回数が40回に達した時点で、触媒液に少し濁りが生じた。
×:繰り返し使用回数が10回に達する前に、触媒液は沈殿、或は分解した。
繰り返し使用したニッケル触媒液を用いて無電解ニッケル又はニッケル合金メッキを行い、実施例1〜35、基準例及び比較例1〜2で得られたニッケル又はニッケル合金の無電解皮膜について、下記の基準で皮膜外観の優劣を目視により評価した。
但し、実施例1〜33については、60回以上の耐反復使用性が確認されたので、繰り返し使用回数が60回の時点の触媒液を用いた無電解メッキで得られる皮膜の評価であり、基準例は繰り返し使用回数が40回の触媒液を用いた場合の評価である。また、比較例1〜2では調製直後にニッケルコロイド粒子は生成したが、その後に凝集・沈殿したため、この調製当初の触媒液を用いた場合の評価である。
◎:メッキ皮膜の均一性に優れ、ムラは認められなかった。
○:少しムラが認められたが、均一性に優れ、皮膜の実用性に問題はなかった。
△:メッキ皮膜に一部未析出(メッキ欠け)が認められた。
×:メッキ皮膜が析出しなかった。
下表は、上記コロイド触媒液の経時安定性と皮膜外観の評価試験の結果である。
耐反復使用性 皮膜外観 耐反復使用性 皮膜外観
実施例1 ○ ◎ 実施例21 ○ ◎
実施例2 ○ ◎ 実施例22 ○ ◎
実施例3 ○ ◎ 実施例23 ○ ◎
実施例4 ○ ◎ 実施例24 ○ ◎
実施例5 ○ ◎ 実施例25 ○ ◎
実施例6 ○ ◎ 実施例26 ○ ◎
実施例7 ○ ◎ 実施例27 ○ ◎
実施例8 ○ ◎ 実施例28 △ ◎
実施例9 ○ ◎ 実施例29 △ ◎
実施例10 ○ ◎ 実施例30 △ ◎
実施例11 ○ ◎ 実施例31 △ ◎
実施例12 ○ ◎ 実施例32 △ ◎
実施例13 ○ ◎ 実施例33 △ ◎
実施例14 ○ ◎ 実施例34 ○ ◎
実施例15 ○ ◎ 実施例35 ○ ◎
実施例16 ○ ◎
実施例17 ○ ◎ 基準例 △ ○
実施例18 ○ ◎ 比較例1 × ×
実施例19 ○ ◎ 比較例2 × ×
実施例20 ○ ◎
ニッケルコロイド触媒液にコロイド安定剤を欠く比較例1では、調製直後にニッケルコロイド粒子は生成したが、その後に凝集・沈殿した。従って、この調製当初の触媒液を用いた触媒付与を経て無電解メッキを行ったが、皮膜は析出しなかった。また、天然澱粉をコロイド安定剤に用いた比較例2も同様の結果であった。
一方、オキシカルボン酸類などの所定のカルボン酸類をコロイド安定剤に用いた前記先願発明に基づく基準例では、繰り返し使用回数が40回程度で少し沈殿が生じたため、当該40回繰り返し使用した時点の触媒液で触媒付与して無電解メッキを行ったところ、ニッケル皮膜に少しムラが見られたが、均一性は良好であり実用性に問題はなかった。
上記フル工程のうちの予備浸漬工程S12において、処理成分を実施例1の酸から還元剤又は糖質に変更した実施例34〜35にあっても、60回の繰り返し使用時点でもニッケル触媒液の触媒機能は実施例1〜24と同様に良好であった。
また、上記フル工程から再活性工程(S23)を省略した実施例25〜27では、上記フル工程と同様に、繰り返し使用回数が60回の時点でもニッケル触媒液に沈殿、分解は起こらず、得られたニッケル皮膜にムラはなく、均一性にも優れていた。当該実施例25〜27では、吸着促進工程(S1)の後に予備浸漬工程(S12)を施すため、工程S1で用いた界面活性剤が触媒液に混入・汚染するのを工程S12で防止していることが、触媒液の耐反復使用性を良好に担保できている主要因と思料される。
以上の点を総合すると、糖アルコール、単糖類などの特定の糖質をニッケル触媒液のコロイド安定剤に選択した実施例では、吸着促進(S1)→触媒付与(S2)→無電解メッキ(S3)の基本的な3工程を施することで、ニッケル触媒液の耐使用反復性は40回程度までの耐久性を保持できること、また、これらの基本工程に予備浸漬工程(S12)を加重するか、或はフル工程にすると、ニッケル触媒液の耐使用反復性は顕著に改善することが分かる。その一方で、フル工程、或は基本の3工程に予備浸漬工程(S12)を加えた場合に限らず、基本の3工程だけを施した場合でも、無電解メッキで得られる皮膜外観は均一性、ムラのない点で良好であった(評価はすべて◎)。
この場合、ニッケル触媒液のコロイド安定剤に所定のカルボン酸類を用いた基準例(先願発明に基づく)では、フル工程を適用してもニッケル触媒液の耐反復使用性の評価は△であり、得られる皮膜外観も均一性は良好であるが、少しムラが見られた点に鑑みると(評価は○)、触媒液の耐反復使用性、並びに繰り返し使用した触媒液を用いて得られる皮膜外観の面で、この基準例に対する本発明の上記優位性は注目すべき点である。即ち、本発明のニッケル触媒液は繰り返し使用しても触媒付与能力を長期に持続できることから、本発明の触媒液を無電解ニッケル(又はニッケル合金)メッキに適用した場合の優れた作業性が判断できる。
尚、実施例1〜35を対比すると、コロイド安定剤、還元剤、ニッケル塩などの含有量や種類を変更し、吸着促進工程で用いる界面活性剤を変更し、或は、予備浸漬工程で用いる成分を変更しても、この耐反復使用性を良好に担保できることが判断できる。
Claims (6)
- 無電解ニッケル又はニッケル合金メッキを施す非導電性基板に接触させて触媒付与を行うためのニッケルコロイド触媒液において、
(A)可溶性ニッケル塩と、
(B)還元剤と、
(C)グルコース 、ガラクトース、マンノース、フルクトース、ラクトース、スクロース、マルトース、マルトール、パラチノース、キシロース、トレハロース、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルチトール、エリスリトール、還元水飴、ラクチトール、還元パラチノース、グルコノラクトンから選ばれた糖質の少なくとも一種からなるコロイド安定剤
とを含有させて得られることを特徴とする無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ用のニッケルコロイド触媒液。 - 原料としての成分(A)〜(C)について、可溶性ニッケル塩(A)の含有量が0.005〜1.0モル/Lであり、還元剤(B)の含有量が0.005〜0.8モル/Lであり、コロイド安定剤(C)の含有量が0.015〜8.0モル/Lであることを特徴とする請求項1に記載の無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ用のニッケルコロイド触媒液。
- 還元剤(B)が、水素化ホウ素化合物、アミンボラン類、次亜リン酸類、アルデヒド類、アスコルビン酸類、ヒドラジン類、多価フェノール類、多価ナフトール類、フェノールスルホン酸類、ナフトールスルホン酸類、スルフィン酸類、還元糖類よりなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ用のニッケルコロイド触媒液。
- (S1)ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤よりなる群から選ばれた吸着促進剤の少なくとも一種の含有液に非導電性基板を浸漬する吸着促進工程(前処理工程)と、
(S2)請求項1〜3のいずれか1項のニッケルコロイド触媒液に吸着促進された非導電性基板を浸漬して、基板表面上にニッケルコロイド粒子を吸着させる触媒付与工程と、
(S3)触媒付与された上記基板上に無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ液を用いてニッケル又はニッケル合金皮膜を形成する無電解メッキ工程
とからなることを特徴とする無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法。 - 工程S1の後であって工程S2の前に予備浸漬工程S12を介在させ、
上記予備浸漬工程S12では、吸着促進処理された非導電性基板を、酸、上記ニッケルコロイド触媒液のうちの成分(B)、成分(C)から選ばれた3成分の少なくとも一種を含有する液に浸漬することを特徴とする請求項4に記載の無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法。 - 工程S2の後であって工程S3の前に、触媒付与された非導電性基板を酸の含有液に接触させる再活性工程S23を介在させることを特徴とする請求項4又は5に記載の無電解ニッケル又はニッケル合金メッキ方法。
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