JP6574568B2 - 金属めっき被覆ステンレス材の製造方法 - Google Patents
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また、上記特許文献2に開示されている技術では、ステンレス鋼材への表面処理として、ステンレス鋼材に陰極電解処理を施すことで、ステンレス鋼材上に所定の酸化膜を形成し、ステンレス鋼材の防食性などを向上させているが、形状が複雑で均一に通電ができないステンレス鋼材や、基材の電気抵抗が高く通電が困難なステンレス鋼材を用いる場合、ステンレス鋼材への通電が不均一になり、形成される酸化膜の厚みが不均一になる等の問題がある。
本発明の製造方法において、前記ステンレス鋼材を前記酸性溶液で処理することで、前記ステンレス鋼材の表面における前記不動態膜を含む酸化膜を、前記酸処理工程前と比較して増膜することが好ましい。
本発明の製造方法において、前記酸性溶液として、塩酸、フッ化水素アンモニウム、硫酸及び硝酸のうちいずれか1種又はこれらの混合物を含む溶液を用いることが好ましい。
本発明の製造方法において、前記エッチング処理剤として、硝酸、及び硫酸のうちいずれか1種又はこれらの混合物を用いることが好ましい。
本発明の製造方法の前記改質工程において、前記ステンレス鋼材を、硫酸濃度が20〜25体積%である硫酸水溶液に、50〜70℃の温度で5〜600秒間浸漬させる処理を行うことが好ましい。
本発明の製造方法において、前記改質工程の後に、前記ステンレス鋼材に金属めっき処理を施す金属めっき工程をさらに有することが好ましい。
本実施形態の金属めっき被覆ステンレス材1は、ステンレス鋼材に対し、酸性溶液で処理する酸処理工程と、前記酸処理工程後のステンレス鋼材をエッチング処理剤により処理するエッチング工程と、前記エッチング工程後のステンレス鋼材の表面を、金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程と、を施すことにより形成され、図1に示すように、ステンレス鋼材10を被覆する酸化膜11上に金属めっき層20が形成されてなる。
まず、本実施形態では、金属めっき被覆ステンレス材1の基板となるステンレス鋼材10を準備する。基板としては、特に限定されず、SUS316L、SUS316、SUS304などのステンレス鋼材が挙げられる。また、ステンレス鋼材にはマルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系などが挙げられるが、特にオーステナイト系ステンレス鋼材が好適である。ステンレス鋼材10の形状としては、特に限定されず、使用用途に応じて適宜選択することができるが、たとえば、線形状や板形状に加工された導電性の金属部品、板を凹凸形状に加工してなる導電性部材、ばね形状や筒形状に加工された電子機器の部品などの用途に応じて必要な形状に加工したもの用いることができる。また、ステンレス鋼材10の長さ(幅)、太さ(直径)や厚み(板厚)は、特に限定されず、使用用途に応じて適宜選択することができる。
本実施形態では、このような酸化膜11を形成することで、図2に示すように、酸性溶液での処理前から存在する不動態膜を含む酸化膜より、厚みが厚い酸化膜11が形成されることがあり、この場合には、結果的にステンレス鋼材10の表面の酸化膜の大部分が増膜することとなる。図2は、未処理のステンレス鋼材10が、酸性溶液で処理する酸処理工程、エッチング工程、金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程及び金属めっき工程を経て金属めっき被覆ステンレス材1が形成される様子の一例を示す図である。なお、図2では、酸性溶液で処理する酸処理工程を経たステンレス鋼材10、エッチング工程を経たステンレス鋼材10、及び金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程を経たステンレス鋼材10について、それぞれ走査型オージェ電子分光分析装置(AES)により測定し、酸素(O)及び鉄(Fe)の原子濃度(at%)の推移を示したグラフを示した。図2において、縦軸は酸素(O)又は鉄(Fe)の原子濃度を示し、横軸はステンレス鋼材10の表面から走査型オージェ電子分光分析装置(AES)により測定した深さを示す。
次いで、酸処理工程により酸化膜11を形成したステンレス鋼材10に対し、エッチング剤を接触させることにより、図2に示すように酸化膜11を減膜するエッチング工程の処理を行う。
次いで、エッチング工程により酸化膜11の減膜を行ったステンレス鋼材10について、表面の酸化膜11を、金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程の処理を行う。本実施形態では、当該改質工程の処理を行うことにより、図1,2に示すように酸化膜11で被覆されたステンレス鋼材10が得られる。
次いで、金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程により改質を行ったステンレス鋼材10について、金属めっきを施し、表面に金属めっき層20を形成する金属めっき工程の処理を行う。
なお、実施例及び比較例にて得られた金属めっき被覆ステンレス材1の評価方法は、以下のとおりである。
金属めっき被覆ステンレス材1について、図3に示す測定系を用いて、接触抵抗値の測定を行った。なお、図3に示す測定系は、2枚の金属めっき被覆ステンレス材1と、金めっき被覆された銅電極2と、電圧計3と、電流計4とから構成される。接触抵抗値の測定は、具体的には、まず、金属めっき被覆ステンレス材1を幅20mm、長さ20mm、厚さ0.1mmの大きさに加工し、図3に示すように、金属めっき被覆ステンレス材1を2枚重ねあわせたものを、金めっき被覆された銅電極2によって両側から挟んで固定することで、図3に示す測定系とした。次いで、金めっき被覆された銅電極2に一定の荷重を加えながら、抵抗計(日置電機社製、ミリオームハイテスタ3540)を用いて、試験片の接触抵抗値を測定した。
まず、ステンレス鋼材10としてSUS316Lの板を準備した。次いで、準備したステンレス鋼材10について水洗及び脱脂した後、塩酸濃度:20wt%の塩酸水溶液に、温度:60℃、浸漬時間:60秒の条件で浸漬させる処理(酸性溶液で処理する酸処理工程の処理)を行うことで、ステンレス鋼材10の表面に酸化膜11を形成した。
ステンレス鋼材10を塩酸水溶液に浸漬させる処理(酸性溶液で処理する酸処理工程の処理)を行わなかった以外は、実施例1と同様にして金属めっき被覆ステンレス材を作製し、同様に接触抵抗の測定を行った。結果を表1に示す。
10…ステンレス鋼材
11…酸化膜
20…金属めっき層
Claims (6)
- ステンレス鋼材を、酸性溶液で処理する酸処理工程と、
前記酸処理工程後のステンレス鋼材をエッチング処理剤により処理するエッチング工程と、
前記エッチング工程後のステンレス鋼材の表面を、金属めっき処理に適した状態に改質する改質工程と、
前記改質工程の後に、前記ステンレス鋼材に無電解金属めっき処理を施す金属めっき工程と、を有し、
金属めっき処理に適した状態として、ステンレス鋼材の酸化膜の表面におけるオージェ電子分光分析によるCr/O値を0.05〜0.2の範囲およびCr/Fe値を0.5〜0.8の範囲とした状態とする金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。 - 前記酸処理工程において、前記ステンレス鋼材を前記酸性溶液で処理することで、ステンレス鋼材の表面に前記酸性溶液での処理前から存在する不動態膜より低密度の酸化膜を形成する請求項1に記載の金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。
- 前記酸処理工程において、前記ステンレス鋼材を前記酸性溶液で処理することで、前記ステンレス鋼材の表面における前記不動態膜を含む酸化膜を、前記酸処理工程前と比較して増膜する請求項2に記載の金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。
- 前記酸性溶液として、塩酸、フッ化水素アンモニウム、硫酸及び硝酸のうちいずれか1種又はこれらの混合物を含む溶液を用いる請求項1〜3の何れか一項に記載の金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。
- 前記エッチング処理剤として、硝酸及び硫酸のうちいずれか1種又はこれらの混合物を用いる請求項1〜4の何れか一項に記載の金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。
- 前記改質工程において、前記ステンレス鋼材を、硫酸濃度が20〜25体積%である硫酸水溶液に、50〜70℃の温度で5〜600秒間浸漬させる処理を行う請求項1〜5の何れか一項に記載の金属めっき被覆ステンレス材の製造方法。
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