JP6639261B2 - 積層体及び金属被膜形成方法 - Google Patents
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Description
まず、本件発明に係る積層体の実施の形態を説明する。本実施の形態の積層体は、フッ素ゴムからなる樹脂基材と、該樹脂基材の表面を被覆する無電解めっき法で形成した金属被膜とを備え、樹脂基材は無電解めっき法で形成した金属被膜側の表面に改質層を備える。無電解めっき法で形成した金属被膜とは、無電解めっき法により形成された金属被膜をいう。
次に、本件発明に係る金属被膜形成方法の実施の形態を説明する。本件発明に係る金属被膜形成方法は、樹脂基材の表面を改質する表面改質処理工程と、樹脂基材の表面に触媒を付与する触媒付与工程と、無電解めっき工程を順に行う。
本件発明では、フッ素ゴムからなる樹脂基材に対して、紫外線を照射することにより、樹脂基材の表面を改質する。例えば、樹脂基材の表面に対して、波長が180nm以上320nm以下の紫外光(紫外線)を、その表面照射量が0.5J/cm2以上〜40J/cm2以下となるように照射することにより、当該樹脂基材の表面を1nm以上100nm以下の深さで改質する。
180nm以上320nm以下の波長域の紫外光を樹脂基材の表面に照射することにより、樹脂基材の表面を改質することができる。その結果、後述する無電解めっき工程により樹脂基材の表面に金属被膜を形成する際に、これらの親水基と触媒及び/又は金属被膜との間の化学的な結合力、すなわちナノアンカー効果を得ることができ、樹脂基材の表面に強固に密着した金属被膜を形成することが可能になる。
また、上述のとおり、紫外光照射時において、樹脂基材の表面照射量(積算照射量)が0.5J/cm2以上40J/cm2以下になるようにする。表面照射量が当該範囲内であれば、光源と樹脂基材の表面との間の距離は特に限定されるものではない。樹脂基材の表面照射量が0.5J/cm2未満である場合、上記樹脂基材の表面を十分に改質することができず、当該樹脂基材の表面に密着性の良好な金属被膜を形成することが困難なことがある。一方、樹脂基材の表面照射量が40J/cm2を超える場合、樹脂基材の表面が過改質されたり、樹脂基材の内部劣化が生じる場合があるため、好ましくない。これらの観点から、樹脂基材1の表面照射量は、0.5J/cm2以上40J/cm2以下であることが好ましい。
また、樹脂基材の表面に紫外光を照射する際に、例えば、上記範囲内(180nm以上320nm以下)の波長の紫外光を出射する超高圧水銀灯や、KrF露光機(KrFステッパ)等を使用することができる。但し、本件発明において、樹脂基材の表面に上記範囲内の波長の紫外光を照射できればよく、当該範囲内の波長の紫外光を樹脂基材の表面に照射することができるものであれば、光源は特に限定されない。
上記観点から、樹脂基材の表面の改質深さは、1nm以上100nm以下とするのが好ましく、20nm以上80nm以下とするのがさらに好ましい。表面から20nm以上の深さまで改質することにより、改質層と金属被膜とのより十分な化学的な結合力を得ると共に、表面の改質に伴う浸食により十分な表面積が確保され、物理的なアンカー効果も大きくなる。また、樹脂基材の劣化を抑制するという観点から、樹脂基材の改質深さは表面から80nm以下であることがより好ましい。但し、当該改質深さ、すなわち改質層の厚みは、上記範囲内で樹脂基材、金属被膜等の材質、用途等に応じて適宜調整することが好ましい。
本件発明では、表面改質処理工程の後、触媒付与工程を行うが、樹脂基材の表面を清浄化し、樹脂基材の親水性を高め、触媒金属及び/又は金属被膜とのより良好な密着性を得るという観点から、表面改質処理工程と触媒付与工程との間にアルカリ処理工程を設けることが好ましい。アルカリ処理は、樹脂基材の表面に残存した、表面改質により切れた高分子鎖等の密着性阻害の原因となる付着物を除去する等、樹脂基材の表面の清浄化を目的として行われる。また、樹脂基材の表面をアルカリ処理することにより、樹脂基材の表面をさらに改質して、改質表面積を大きくしたり、親水基から水素等を電離させる等により、樹脂基材の表面の親水性をより向上することができる。
触媒付与工程では、表面改質により親水基が導入された樹脂基材を、触媒金属イオンを含む触媒溶液に接触させて、樹脂基材の表面に触媒を付与する。
無電解めっき工程では、無電解めっき法により、当該樹脂基材の表面の触媒が付与された領域に金属を析出させて無電解めっき法で形成した金属被膜を形成する。具体的には、触媒が付与された樹脂基材を無電解めっき液に浸漬することにより、触媒が付与された領域、すなわち触媒付与層上に金属を析出させて無電解めっき法で形成した金属被膜を得ることができる。本件発明において、樹脂基材の表面に、無電解めっき法により析出させる金属は、無電解めっきプロセスにより樹脂基材の表面に析出可能な金属であれば特に限定されるものではなく、Cu、Ni、Ag、Pd、Co、Au、Pt等のいかなる金属を析出させてもよく、これらの金属の各種合金を析出させてもよい。また、無電解めっき液は、目的とする金属を樹脂基材の表面に析出させることができれば、従来公知の無電解めっき液を含め、あらゆる無電解めっき液を使用することができる。
その後、樹脂基材の表面に形成すべき金属被膜の膜厚等に応じて、電解めっき法により、無電解めっき法で形成した金属被膜上に金属を高さ方向に異方析出させて電解法で形成した金属被膜を形成してもよい。
上記フッ素ゴム製シートを、20mm×20mm又は25mm×50mmの寸法に裁断した後に、温度120℃の乾燥炉で60分間加熱することにより、裁断時にフッ素ゴムシートの周縁部に付与された応力を緩和した。
表面改質処理工程では、小型紫外線表面処理装置(KOL1−300S、江東電気株式会社)を用い、照射距離を30mmとし、上記フッ素ゴム製シートに対して、波長253.7nmの紫外線及び波長184.9nmの紫外線を含む光線を照射することにより、フッ素ゴム製シートの表面を改質した。光線の照射時間は、3分間、5分間、7分間、10分間とした。波長253.7nmの紫外線の照射強度は60mW/cm2であり、波長184.9nmの紫外線の照射強度は8mW/cm2であった。
次に、表面改質されたフッ素ゴム製シートを、温度65℃の100g/Lの水酸化ナトリウム水溶液に3分間浸漬することによりアルカリ処理を施し、その後、4段水洗を行った。
次に、アルカリ処理が施されたフッ素ゴム製シートを、温度45℃のコンディショナー溶液に1分間浸漬することによりコンディショナーを施し、その後、4段水洗と、温水洗を行った。コンディショナー溶液として、クリーナーコンディショナー231(ロームアンドハース社)を用いた。
次に、コンディショナーが施されたフッ素ゴム製シートを、温度45℃の触媒溶液に5分間浸漬することにより、フッ素ゴム製シートの表面改質された領域に触媒を付与した。触媒溶液として、0.35g/Lの塩酸と0.3g/LのPdCl2とを含む溶液を用いた。その後、4段水洗を行った。
次に、触媒付与及び活性化されたフッ素ゴム製シートを、温度45℃の無電解めっき液(無電解Cu−Ni−Pめっき液)に3分間浸漬して無電解めっき処理を施すことにより、厚さ0.2μmの無電解めっき法で形成した金属被膜(無電解Cu−Ni−P被膜)を形成した。表2に、無電解めっき液の組成を示す。pHは9.0とした。そして、4段水洗を行った後、温度120℃で30分間熱処理を施した。以上により、フッ素ゴム製シートの表面が無電解Cu−Ni−P被膜によって被覆されたシート状積層体が形成された。
本比較例では、上記(2)の表面改質処理工程を行わず、無電解めっき液(無電解Cu−Ni−P)への浸漬時間を3分間とした以外は、実施例1と全く同一にして、フッ素ゴム製シートの表面が無電解Cu−Ni−P被膜によって被覆されたシート状積層体を形成した。
本比較例では、上記(2)の表面改質処理工程を行わず、無電解めっき液(無電解Ni−P)への浸漬時間を3分間とした以外は、実施例2と全く同一にして、フッ素ゴム製シートの表面が無電解Ni−P被膜によって被覆されたシート状積層体を形成した。
まず、実施例1,2及び比較例1,2のシート状積層体の表面を市販のデジタルカメラで撮影した。結果を図4に示す。ここでは、実施例1,2の積層体として、表面改質時間が1分間であり、無電解めっき液の浸漬時間が3分間のものを用いた。図4から、上記(2)の表面改質処理工程を行わなかった比較例1,2のシート状積層体は、無電解Cu−Ni−P被膜又は無電解Ni−P被膜の一部がフッ素ゴム製シートに密着しておらず、無電解めっき法で形成した金属被膜の樹脂基材に対する密着性が低いことが明らかである。一方、上記(2)の表面改質処理工程を行った実施例1,2のシート状積層体は、無電解Cu−Ni−P被膜又は無電解Ni−P被膜が剥離することなくフッ素ゴム製シートに強固に密着しており、無電解めっき法で形成した金属被膜の樹脂基材に対する密着性が優れることが明らかである。
Claims (5)
- フッ素ゴムからなる樹脂基材と、該樹脂基材の表面を被覆する無電解めっき法で形成した金属被膜とを備える積層体であって、
当該樹脂基材は、当該無電解めっき法で形成した金属被膜を設ける表面に改質層を備え、
当該樹脂基材と当該無電解めっき法で形成した金属被膜との剥離強度が0.8kN/m以上であることを特徴とする積層体。 - 前記無電解めっき法で形成した金属被膜は、Cu−Ni−P合金又はNi−P合金からなる請求項1に記載の積層体。
- 前記無電解めっき法で形成した金属被膜上に電解めっき法で形成した金属被膜を備える請求項1又は請求項2に記載の積層体。
- 前記樹脂基材はOリングである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の積層体。
- 紫外線を照射して、フッ素ゴムからなる樹脂基材の表面を改質する工程と、
触媒金属イオンを含む触媒溶液に当該樹脂基材の表面を接触させて、当該樹脂基材の表面の改質された領域に触媒を付与する工程と、
無電解めっき法により、当該樹脂基材の表面の触媒が付与された領域に金属を析出させ金属被膜を形成する工程を備えることを特徴とする無電解めっき法で形成した金属被膜の形成方法。
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