JP7133199B2 - パラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液 - Google Patents
パラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液 Download PDFInfo
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Description
しかしながら、0.5μm~20μm程度の薄い箔を得ようとする場合、従来の圧延法では均一な厚さで柔軟性を持ち、かつ欠陥の少ない箔を安定に製造するのは困難であった。また、圧延法では箔を薄膜化するほどコストが高くなるという致命的な欠点がある。
しかし、これらの方法では、箔形成速度が非常に遅く、箔の機械的強度が不足するという課題があった。
特許文献1には、電解めっき法によって支持体上にパラジウムめっき皮膜を連続的に形成し、該パラジウムめっき皮膜を剥離後、その両面に電解銀めっき皮膜を施し、不活性ガス下の加熱処理によってパラジウム-銀合金箔を得るパラジウム合金箔の製造方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、めっき後に加熱処理で合金化しているため製造コストが高く、銀を含有するため箔自体のコストが依然高い。また、パラジウム-銀合金箔の場合、銀色外観を有するが、銀を含有するため硫黄ガスに対する耐変色性が乏しく、変色が起きやすいという課題が有った。
従来、装身具や殺菌部剤、水素精製の用途として、電解パラジウム銅合金めっき皮膜(被覆層)、電解パラジウム銅合金めっき液は公知である。
しかしながら、特許文献2の実施例に記載のめっき液は、錯化剤にエチレンジアミン又はEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を用いており、本発明者の追試によると、めっき皮膜の応力が高く、外観が赤みを帯びやすいという課題があった。
本発明者らの検討によると、特許文献3の実施例記載のめっき浴を用いることで、銀色外観のパラジウム銅合金めっき被覆層を形成できる場合があるものの、そのような場合であっても、酸化膜を有する金属基体から該パラジウム銅合金めっき被覆層を剥離した際には、剥離性が悪く、割れが生じてしまった。また、金属基体から剥離でき、箔として得られた場合でも、反りが大きくカールしてしまう;基材側とめっき面側で合金比が異なるため、表裏でパラジウム銅合金箔の色調が異なる;という課題がある。
しかしながら、本発明者らの追試によると、特許文献4のめっき液から得られたパラジウム-銅合金めっき皮膜は大部分が赤色であり、さらには外観のムラやクラックが多く、基材から剥離して箔として得るには柔軟性が著しく劣っていた。
しかし、本発明者らが特許文献5のめっき液を用いて追試したところ、得られたパラジウム銅合金めっき皮膜は外観ムラが多く、色調が褐色を帯びてしまうことが判明した。
具体的には、基材からパラジウム銅合金めっき皮膜を剥離することによって、両面ともに均一な銀色外観であり、カールの無いパラジウム銅合金箔を得るには課題が多く、かかる課題を解決可能なパラジウム銅合金めっき液が要望されている。
また、同時に、本発明の課題は、かかるめっき液を使用したパラジウム銅合金剥離箔の製造方法やパラジウム銅合金箔を提供することや、パラジウム(II)アンミン錯塩を添加することによってかかるめっき液を調製するためのめっき液調製用水溶液を提供することにもある。
(C)に属する化合物のモル濃度が0.35mol/L以上1.1mol/L以下であり、(C)に属する化合物のモル濃度を銅のモル濃度で除した値が4.8以上23.2以下であり、pHが7.5以上9.5以下であることを特徴とするパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液を提供するものである。
(B)銅(II)塩、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物、(D)四価のセレン化合物、並びに、(E)ピリジンスルホン酸化合物を含有し、
(C)に属する化合物のモル濃度が0.35mol/L以上1.7mol/L以下であり、(C)に属する化合物のモル濃度を銅のモル濃度で除した値が4.8以上23.2以下であることを特徴とするめっき液調製用水溶液を提供するものである。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液は、(A)パラジウム(II)アンミン錯塩、(B)銅(II)塩、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物、(D)四価のセレン化合物、並びに、(E)ピリジンスルホン酸化合物を含有する。本発明の電解パラジウム銅合金めっき液では、(C)に属する化合物のモル濃度(以下、「Cp」という場合がある。)、(C)に属する化合物のモル濃度を銅のモル濃度で除した値(以下、「P比」という場合がある。)、pHが後述する特定範囲内となっている。
また、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、後述するその他の成分を含有してもよい。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、パラジウム(II)アンミン錯塩(パラジウム(Pd)イオンにアンモニア(NH3)が配位した錯塩)を含有することが必須である。パラジウム(II)アンミン錯塩は、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液のパラジウム源として用いられる。
パラジウム(II)アンミン錯塩は、1種の使用に限定されず2種以上を併用することもできる。
これらのパラジウム(II)アンミン錯塩は、前記した本発明の効果を発揮しやすく、更に、良好な電解パラジウム銅合金めっき性能、めっき液への溶解のしやすさ、入手のしやすさ、コスト等の観点からも好ましい。
また、形成したパラジウム銅合金皮膜を金属基体から剥離する際の剥離性が悪化する場合がある。すなわち、柔軟性が悪く、剥離した際に割れやすい合金めっき皮膜になり、箔として使用できない場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、銅(II)塩を含有することが必須である。銅(II)塩は、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の銅源として用いられる。
銅(II)塩は、1種の使用に限定されず2種以上を併用することもできる。
これらの銅(II)塩は、前記した本発明の効果を発揮しやすく、更に、良好な電解パラジウム銅合金めっき性能、めっき液への溶解のしやすさ、入手のしやすさ等の観点からも好ましい。
また、形成したパラジウム銅合金皮膜を金属基体から剥離する際の剥離性が悪化する場合がある。すなわち、柔軟性が悪く、剥離した際に割れやすい合金めっき皮膜になり、箔として使用できない場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物を含有することが必須である。
本明細書において「ピロリン酸化合物」とはピロリン酸(H4P2O7)又はその塩、「トリポリリン酸化合物」とはトリポリリン酸(H5P3O10)又はその塩をいう。
ピロリン酸化合物、トリポリリン酸化合物は、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の錯化剤として作用し、パラジウム銅合金めっき皮膜形成を可能にしていると推察される。
これらのピロリン酸化合物は、前記した本発明の効果を発揮しやすく、更に、良好な電解パラジウム銅合金めっき性能、めっき液への溶解のしやすさ、入手のしやすさ等の観点からも好ましい。
更に、意外なことに、ピロリン酸化合物とトリポリリン酸化合物を併用することで、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液を使用して金属基体上に形成したパラジウム銅合金めっき皮膜を該金属基体から剥離して製造したパラジウム銅合金箔のカール(反り)を特に小さくすることができるので、ピロリン酸化合物とトリポリリン酸化合物の両方を含有するのが特に好ましい。
また、トリポリリン酸化合物のみをめっき液中に添加した場合であっても、めっき液中において、不純物としてピロリン酸化合物を生成するため、合金箔のカールを特に小さくすることができる。
上記範囲内であると、特に合金箔のカールを小さくしやすい。
Cpの範囲を上記範囲にコントロールすることで、本発明の顕著な効果が奏される。
また、そのような析出異常が目視で認められない場合でも、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液を使用して得られたパラジウム銅合金皮膜を基体から剥離して製造したパラジウム銅合金箔の金属基体側であった面のパラジウムの比率が小さくなり、赤味を帯びた外観となりやすくなる場合がある。
さらには、めっき液側であった面(表面)におけるパラジウム比率と金属基体側であった面(裏面)のパラジウムの比率の差が大きくなり、表面が銀色外観、裏面が赤みを帯びた外観となり、表裏で箔の外観が異なってしまうため好ましくない。このように表裏でパラジウム比率の差が大きくなると、箔のカール(反り)が発生しやすくなる場合がある。
また、めっき液中にザラツキやブツ、クラックといった欠陥が生じやすくなる場合がある。
さらに、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液を使用して得られたパラジウム銅合金皮膜を基体から剥離して製造したパラジウム銅合金箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
P比を上記範囲にコントロールすることで、本発明の顕著な効果が奏される。
また、合金箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
また、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液を使用して得られたパラジウム銅合金皮膜を金属基体から剥離して製造した合金箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、四価のセレン化合物(Se(IV))を含有することが必須である。該四価のセレン化合物は、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の電位調整剤として作用していると推察される。四価のセレン化合物によって、表面に酸化膜を有する金属基体上でも、安定してパラジウムと銅を合金化することができると考えられる。
四価のセレン化合物は、1種の使用に限定されず2種以上を併用することもできる。
これらの四価のセレン化合物は、前記した本発明の効果を発揮しやすく、更に、良好な電解パラジウム銅合金めっき性能、めっき液への溶解のしやすさ、入手のしやすさ等の観点からも好ましい。
一方、二価のセレン化合物は、本発明の効果を阻害するので、本発明のめっき液に存在することは好ましくない。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、ピリジンスルホン酸化合物(ピリジン(C5H5N)骨格とスルホ基(-SO3H)を有する化合物)を含有することが必須である。ピリジンスルホン酸化合物は、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の結晶調整剤として作用していると推察される。
ピリジンスルホン酸化合物は、1種の使用に限定されず2種以上を併用することもできる。
これらのピリジンスルホン酸化合物は、前記した本発明の効果を発揮しやすく、更に、良好な電解パラジウム銅合金めっき性能、めっき液への溶解のしやすさ、入手のしやすさ、コスト等の観点からも好ましい。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液のpHは、7.5以上9.5以下であることが必須である。
pHが7.5よりも小さい場合は、パラジウム銅合金めっき皮膜にヤケやムラといった析出異常が認められる場合がある。また、形成したパラジウム銅合金皮膜を金属基体から剥離する際の剥離性が悪化する(すなわち、柔軟性が悪く、剥離する際に割れやすくなる)場合がある。
一方、pHが9.5よりも高い場合は、金属基体からめっき皮膜を剥離する際に残渣が付着しやすく、合金箔のカール(反り)が大きくなりやすくなる場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液には、上記(A)~(E)の成分以外に、必要に応じて、その他の成分を適宜含有させて用いることができる。その他の成分の具体例としては、めっき液の導電性を良好にするための補助電導塩、めっきのpHを一定に保つためのpH緩衝剤、めっき液の泡切れを良好にするための界面活性剤等が挙げられる。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液に必要に応じて含有させることのできる補助電導塩としては、公知のものを使用することができる。具体的には、塩化物塩、硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩、炭酸塩等が挙げられる。
これらは、1種の使用に限定されず、2種以上を併用することができる。
めっき液中の補助電導塩の含有量が少なすぎると、めっき液の電導性が悪くめっき時の電圧が高くなる場合があり、一方、多すぎる場合は、パラジウム銅合金めっき皮膜にヤケやムラといった析出異常が認められる場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液に必要に応じて含有されるpH緩衝剤としては、公知のpH緩衝剤であれば特に限定はない。好ましいものとして、ホウ酸、四ホウ酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、グリシン;これらの酸の塩(カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩)等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
めっき液中のpH緩衝剤の含有量が少なすぎると、緩衝効果が発揮され難い場合があり、一方、多すぎる場合は、緩衝効果の上昇が見られず不経済の場合がある。
本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、必要に応じて界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、公知のものを適宜使用することができ、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が用いられる。
前述のように、めっきにより形成したパラジウム銅合金皮膜を剥離してパラジウム銅合金箔として使用する場合、皮膜としては十分な性能を有していたとしても、薄い箔として使用する場合、剥離性、カールのしやすさ、表裏での合金比率の均一性等の点において実用に耐えるかどうかが問題となるが、このような観点からパラジウム銅合金めっき液の組成等について検討した事例は従来無い。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液は、前記(C)成分のモル濃度(Cp);前記(C)成分のモル濃度を銅のモル濃度で除した値(P比);溶液のpH等を調整することによって、上記した箔として使用する場合に重要となる物性を良好としたものである。
本発明は、パラジウム銅合金剥離箔の製造方法にも関する。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法は、前記したパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液を使用して、表面に酸化膜を有する金属基体上にパラジウム銅合金めっき皮膜を形成し、該パラジウム銅合金めっき皮膜を該金属基体から剥離することでパラジウム銅合金剥離箔を得る。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法において使用される(本発明のパラジウム銅合金めっき液により、剥離箔の元となるパラジウム銅合金めっき皮膜をその上に形成される)金属基体は、表面に酸化膜を有する金属である。
表面に酸化膜を有する金属基体の例としては、ステンレス、チタン、アルミニウム、クロム;これらの金属のめっき面等が挙げられる。その中でも、良好な電解パラジウム銅合金めっき皮膜の剥離性能、入手のし易さ、低コスト等の観点から特に好ましいものとしては、ステンレスが挙げられる。
表面に均一な酸化膜を有しない、銅や黄銅等の基体では、めっき皮膜の密着性が強く、剥離箔を製造しにくくなるため好ましくない。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法により製造されるパラジウム銅合金剥離箔のパラジウムの平均比率は、40質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法により製造されるパラジウム銅合金剥離箔において、金属基体側であった面におけるパラジウムの比率をX1、めっき液側であった面におけるパラジウムの比率をX2とした場合に、|X2-X1|≦15質量%であることが好ましい。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法により製造されるパラジウム銅合金剥離箔において、上記した各面のパラジウム比率X1、X2はともに40質量%以上80質量%以下である(40質量%≦X1≦80質量%、かつ、40質量%≦X2≦80質量%である)のが好ましい。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法は、前記した本発明のパラジウム銅合金めっき液を用いて、表面に酸化膜を有する金属基体上にめっきをするに際し、陰極電流密度を0.5A/dm2以上10A/dm2以下の範囲でめっき処理を行うものである。
陰極電流密度が上記下限以上であると、めっき析出速度が十分となり、生産性が向上する。上記下限未満の場合はめっき時間が長くなる場合や、赤味を帯びた箔となる場合がある。
一方、陰極電流密度が上記上限以下であると、析出皮膜の外観が良好となる。上記上限よりも大きい場合は、箔の柔軟性が乏しくなる場合や箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
また、液中噴流式めっき等の液撹拌速度が大きい条件の場合は、0.7~10A/dm2がより好ましい。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法は、0.5μm以上20μm以下となるようにパラジウム銅合金めっき皮膜を形成し、その後該金属基体から該パラジウム銅合金めっき皮膜を剥離して形成する。
箔の厚さが上記下限以上となるように製造すると、ハンドリングに耐えうる箔の強度が得られる。上記下限未満のときは、箔の強度が不足して破れる場合がある。
一方、箔の厚さが上記上限以下となるように製造すると、生産性が向上し製造コストを低く抑えることができる。上記上限よりも厚い場合は、箔の製造コストが高くなる場合や箔の柔軟性が乏しくなる場合がある。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法でめっきをする際の浴温(めっき液の温度)は、特に限定はないが、20~90℃が好ましい。
浴温が上記下限以上であると、めっき合金箔の外観が良好となる。また、上記上限以下であると、めっき液の分解が起こりにくい。
浴温は、より好ましくは、40~80℃であり、特に好ましくは50~70℃である。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法において、パラジウム銅合金めっき処理を行う工程では、一般的なめっき処理の撹拌条件である無撹拌で行なってもよいし、撹拌しながら行ってもよい。撹拌を行う場合、機械的撹拌、空気撹拌、液中噴流撹拌等しながら、上記酸化膜を有する金属基体上に電解パラジウム銅合金めっきを施すことができる。
また、ラック方式でめっきを行う場合は、基体を搖動しながらめっき処理することが好ましい。
パラジウム銅合金めっき処理を行う工程において使用する陽極は、チタン、チタン白金、酸化イリジウム等の不溶性陽極であってもよいし、パラジウム陽極及び銅陽極を可溶性陽極として用いてもよい。ステンレス陽極は、めっき液中に鉄、ニッケル、クロム等の含有成分が溶出するため好ましくない。
メンテナンスが容易な点から、不溶性陽極を使用することが特に好ましい。
パラジウム陽極及び銅陽極を可溶性陽極として使用する場合は、所望するパラジウム銅合金剥離箔の合金比と等しくなるよう陽極の質量比を算出し、パラジウム陽極と銅陽極をそれぞれめっき液中に浸漬することが好ましい。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法において、パラジウム銅合金めっき処理を行う工程において陰極となる金属基体の形状は特に限定されない。例えば、板状、帯状等の平面な基体でもよいし、ドラム状の曲面の基体であってもよい。
金属基体の表面粗さは特に限定されないが、剥離性の観点から、Sa(算術平均粗さ)が0.5μm未満であるのが好ましく、0.2μm未満であるのが特に好ましい。
Saが0.5μmよりも大きいと、電解パラジウム銅合金箔の剥離性が悪化する場合がある。
めっき処理の前処理として、金属基体に、脱脂処理、脱脂後の中和処理等、一般的なめっき前処理を行うことができる。
また、剥離性を向上させるために、バフ研磨、ケミカルポリッシング、電解研磨処理等の表面研磨処理を行い、金属基体の表面粗さを低減することができる。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法においては、上記前処理を施した金属基体上に、パラジウム銅合金めっきを直接施してもよいし、金属基体上に下地として電解パラジウムめっき皮膜を薄く形成してから、パラジウム銅合金めっき皮膜を形成してもよい。
一般的なパラジウム銅合金めっき皮膜の形成の際に行われるように、酸化膜を有する金属基体上でも密着性が得られるような下地めっき処理を行うことは、本発明の課題(良好なパラジウム銅合金剥離箔を形成すること)に反する場合がある。
このようにすることで、電解パラジウム銅合金剥離箔の特性を損なうことなく、酸化膜を有する金属基体からの剥離性を一段と向上することができる。
下地の電解パラジウムめっき皮膜が10%よりも厚くなるように形成すると、剥離性は良好になるが箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
本発明のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法において、金属基体上に形成したパラジウム銅合金めっき皮膜を該金属基体から剥離する際には、機械的な剥離方法で行うのが好ましい。
例えば、カッター、ワイヤーソー、スタンピング等でめっき層から基体に達する切れ込みを入れ、めっき層を直接挟み込みこんで剥離するか、水流や水中超音波処理によって金属基体から箔を剥離させることが好ましい。基体が回転ドラムの場合は、公知の剥離用ベルト、ローラー等で押さえつけて箔のみを剥離する方法が好ましい。
本発明は、パラジウム銅合金箔にも関する。
本発明のパラジウム銅合金箔は、厚さが0.5μm以上20μm以下であり、パラジウムの平均比率が40質量%以上80質量%以下であって、一方の面のパラジウムの比率をXA、他方の面のパラジウムの比率をXBとした場合に、|XB-XA|≦15質量%である。
本発明のパラジウム銅合金箔は、表裏のパラジウム比率の差が少なく、表裏共に銀色外観を有し、箔としての諸性質(柔軟性等)に優れ、実用に耐える。また、本発明のパラジウム銅合金箔は、通常、箔中にセレンを含有する。
前記[パラジウム銅合金剥離箔の製造方法]の項で述べたように、本発明の「パラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液」を使用して金属基体上にパラジウム銅合金めっき皮膜を得て、該パラジウム銅合金めっき皮膜を剥離することにより、表裏のパラジウム比率の差が少ないパラジウム銅合金箔(本発明のパラジウム銅合金箔)を得ることができるが、かかる方法は、本発明のパラジウム銅合金箔を得るための方法の一例に過ぎず、他の方法で製造したパラジウム銅合金箔が、「本発明のパラジウム銅合金箔」の範囲外となるものではない。
本発明のパラジウム銅合金箔は、厚さが0.5μm以上20μm以下である。
箔の厚さが上記下限以上であると、ハンドリングに耐えうる箔の強度が得られる。上記下限未満のときは、破れやすくなる場合がある。
一方、箔の厚さが上記上限以下であると製造コストを低く抑えることができる。上記上限よりも厚い場合は、箔のコストが高くなる場合や箔の柔軟性が乏しくなる場合がある。
本発明のパラジウム銅合金箔は、パラジウムの平均比率が、40質量%以上80質量%以下のものである。
ここで、「平均比率」とは、パラジウム銅合金めっき箔全体におけるパラジウムの含有比率を平均化したものであり、後述の実施例に記載の方法で測定される。すなわち、厚さ方向のパラジウムの平均比率である。
パラジウムの平均比率は、45質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることが特に好ましい。また、75質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
一方、パラジウムの平均比率が上記上限以下であると柔軟性のある箔となるため好ましい。上記上限よりも大きい場合は、柔軟性が悪くなる場合がある。
また、pHを7.5以上9.5以下とすることにより、パラジウムの平均比率を上記範囲にしやすい。
本発明のパラジウム銅合金箔は、一方の面のパラジウムの比率をXA、他方の面のパラジウムの比率をXBとした場合に、|XB-XA|≦15質量%である。
なお、前記[パラジウム銅合金剥離箔の製造方法]の項に記載の方法で本発明のパラジウム銅合金箔を製造する場合、XAは金属基体側であった面(裏面)のパラジウムの比率(X1)、XBはめっき液側であった面(表面)のパラジウムの比率(X2)である。
|XB-XA|≦15質量%であることで、表裏で外観の差が小さく、箔のカール(反り)が起こりにくくなる。|XB-XA|が15質量%より大きいと、表裏で外観が異なる場合や箔のカール(反り)が大きくなる場合がある。
|XB-XA|≦13質量%であることが好ましく、|XB-XA|≦10質量%であることが特に好ましい。
本発明のパラジウム銅合金箔は、上記した表裏のパラジウム比率XA、XBはともに40質量%以上80質量%以下である(40質量%≦XA≦80質量%、かつ、40質量%≦XB≦80質量%である)のが好ましい。
XA、XBが上記下限以上となるようにすることで、銀色外観のパラジウム銅合金箔が得られるため好ましい。上記下限未満となると赤味を帯びた箔となる場合がある。
一方、XA、XBが上記上限以下であると、柔軟な箔となるため好ましい。上記上限よりも大きいと、箔の柔軟性が得られなくなる場合や箔のカール(反り)が大きくなる場合があり好ましくない。
本発明のパラジウム銅合金箔は、通常、箔中にセレンを含有する。セレンの含有量は、柔軟性のある箔が得られやすいことから、パラジウム銅合金箔に対して0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることが特に好ましい。また、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることが特に好ましい。
セレンの含有量が上記下限未満であるとパラジウムと銅が偏析し合金化が不十分となる場合がある。
一方、セレンの含有量が上記上限よりも多いと箔の外観が黒味を帯びる場合や箔の柔軟性が不十分となる場合がある。
セレンの含有量は、後述の実施例に記載の方法で測定されるものである。
本発明のパラジウム銅合金箔は、外径5mmのステンレス丸棒に沿ってU字型に180度折り曲げ可能である。折り曲げ後も箔が破断することはなく、柔軟性に優れている。
前記[パラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液]の項で述べた、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の成分のうち、(A)パラジウム(II)アンミン錯塩は、貴金属(パラジウム)のため非常に高価であり、めっき液中に含有した状態で長期保管するのは不経済となる場合がある。
また、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物を水に溶解し、(A)パラジウム(II)アンミン錯塩を加え室温で長期保管すると、ピロリン酸及び/又はトリポリリン酸とパラジウムアンミン錯塩の複塩が塩析する場合がある。
このため、本発明の電解パラジウム銅合金めっき液は、「(A)パラジウム(II)アンミン錯塩以外の主成分を含有させた電解パラジウム銅合金めっき液調製用水溶液」として保存しておき、めっきを行う際にめっき液の使用者が(A)パラジウム(II)アンミン錯塩を別途添加して使用することも好ましい。
本発明のめっき液調製用水溶液は、(B)銅(II)塩、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物、(D)四価のセレン化合物、(E)ピリジンスルホン酸化合物(すなわち、前記[パラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液]の項で述べた本発明の電解パラジウム銅合金めっき液の成分のうち、(A)以外)を含有する。
具体的には、本発明のめっき液調製用水溶液のCpは0.35mol/L以上1.7mol/L以下である。
<電解パラジウム銅合金めっき皮膜の形成>
50mm×70mm×0.1mmtのステンレス板(SUS304、株式会社ニラコ製)を試験片として、該試験片上に表1に示す工程でめっきを施した。
電解パラジウム銅合金めっき皮膜は、表2~表5に示す浴組成の電解めっき液1Lを使用して形成した。トリポリリン酸カリウムは、「KTP」(日本化学工業株式会社製)を使用した。ピロリン酸は、「二リン酸」(純正化学株式会社製、純度93%)を使用した。その他の成分は試薬グレードを使用した。
pHは特に指定がない限り、水酸化カリウム又は硫酸で調整した。断面膜厚が5~8μmとなるよう、浴温50℃、電流密度1A/dm2で30分めっきした。陽極として白金コーティングチタンメッシュ2枚を使用し、陰極に対向させて設置した。スターラーにより、250rpmでめっき液を撹拌しながら、めっき中は陰極を陽極と平行な方向に約6m/minで往復搖動させた。
これに対して、他の欄に記載された化合物の含有量は、その化合物としての含有量(g/L)を示す(例えば、「ピロリン酸カリウム」は330.34g/mol、「ピロリン酸ナトリウム10水和物」は446.05g/mol)。
電解パラジウム銅合金めっき皮膜を形成した試験片を乾燥後、該試験片を40mm×60mm×0.1mmtとなるよう裁断した。裁断後の試験片を500mLトールビーカーに入れ、流水を勢いよく当てて電解パラジウム銅合金めっき皮膜を剥離させた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性及び箔のカール(反り)、剥離後のステンレス基体表面に残渣が付着していないかの3点を以下のように評価した。
上記のように剥離させたパラジウム銅合金剥離箔を80℃のオーブンで乾燥後、箔の基体(ステンレス基体)側の面を外径5mmのステンレス丸棒に沿わせてU字型に180度折り曲げた。折り曲げ後に小片化しなかった場合を「〇」、2つ以上に小片化した場合を「×」とした。
乾燥後の箔を水平な台上に置き、4つの角(コーナー)のカール(反り)高さを定規で測定した。4角全てのカール高さが5mm以内であれば「◎」、4角全てのカール高さが10mm以内であれば「〇」、いずれかの角のカール高さが10mm以上の場合又は箔が筒状に丸まった場合は「×」とした。
剥離後の試験片(ステンレス)の表面に目視で残渣が確認できない場合を「〇」、目視で箔残渣が付着していた場合は「×」とした。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の外観のムラ及び色味を目視で評価した。表面側(めっき面側)と裏面側(ステンレス基体側)の両面を評価した。
箔表面にムラがなく半光沢ないし光沢で均一な外観を有する場合は「〇」、ヤケやムラがあり不均一な外観を有する場合は「×」とした。
箔の色味を目視で評価した。
得られたパラジウム銅合金剥離箔中のパラジウムの比率(共析比)を評価した。
得られたパラジウム銅合金剥離箔(約0.1g)の質量を精密天秤で測定した。その後、合金箔を濃硝酸10mLに溶解し、脱イオン水で定容後、常法によりICP発光分析装置(SPS3000、(株)日立ハイテクサイエンス製)でパラジウム濃度を測定した。測定値からパラジウム質量を算出し、合金箔の精密質量で割ることにより、パラジウム共析比を算出した。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の中央付近から10mm角を採取し、表面側(めっき面側)と裏面側(ステンレス基体側)それぞれについて、走査型電子顕微鏡(S-4300、(株)日立ハイテクノロジーズ製)で観察しながら、エネルギー分散型X線分析装置(EMAX EX-220、HORIBA製)にてパラジウムと銅の比率を分析した。加速電圧15kV、倍率1,000倍にて任意の約100μm角の矩形領域5カ所を分析し、その平均値をパラジウム共析比とした。
例A1~A9では、Cpが0.35mol/L以上1.1mol/L以下、P比が4.8以上23.2以下となるよう、(C)ピロリン酸化合物(ピロリン酸カリウム及び/又はピロリン酸)、並びに(B)銅(II)塩の濃度を変動させてパラジウム銅合金剥離箔を作製した。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は、柔軟で剥離性が良好であり、表裏ともに均一な銀色外観を有していた。表裏のパラジウム共析比の差の絶対値は14質量%以内であり、カールの少ないパラジウム銅合金剥離箔が得られた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は、表裏ともに均一な銀色外観を有していた。トリポリリン酸カリウムを加えることで、カールがさらに少ないパラジウム銅合金剥離箔が得られた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は、表裏ともに均一な銀色外観を有していた。カールが非常に少ないパラジウム銅合金剥離箔が得られた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は、表裏ともに均一な銀色外観を有していた。カールが非常に少ないパラジウム銅合金剥離箔が得られた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性及び剥離性は良好であったが、基体から剥離した際に筒状にカーリングしてしまった。また、箔表面(めっき面側)は銀色外観を有していたが、箔裏面(基体側の面)がピンク色を帯び、箔の表裏で外観が異なっていた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は柔軟性良好で、カールが少ない箔であったが、表裏共にピンク色外観を有していた。また、パラジウムが平均比率で2%しか共析していなかった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は柔軟性良好であったが、表裏のパラジウムの差が22%と大きく、箔のカールが大きく、筒状に丸まってしまった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は柔軟性良好であったが、表裏のパラジウムの差が21%と大きく、箔のカールが大きく、筒状に丸まってしまった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は柔軟性良好であったが、箔のカールが大きく、筒状に丸まってしまった。
しかし、電解後、基体上にめっき皮膜は形成されず、合金箔を得ることはできなかった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性及び剥離性は良好であったが、基体から剥離した際に筒状にカーリングしてしまった。また、箔表面(めっき面側)は銀色外観を有していたが、箔裏面(基体側の面)がピンク色を帯び、箔の表裏で外観が異なっていた。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性及び剥離性は良好であったが、基体から剥離した際に筒状にカーリングしてしまった。また、箔表面(めっき面側)は銀色外観を有していたが、箔裏面(基体側の面)がピンク色を帯び、箔の表裏で外観が異なっていた。
しかし、電解後、基体上にめっき皮膜は形成されず、合金箔を得ることはできなかった。
得られた皮膜はピンク色の外観であり、柔軟性が悪く、基体から剥離する際に割れてしまった。
得られた皮膜は褐色の外観であり、柔軟性が悪く、基体から剥離する際に割れてしまった。
しかし、電解後、基体上にめっき皮膜は形成されず、合金箔を得ることはできなかった。
しかし、電解後、基体上にめっき皮膜は形成されず、合金箔を得ることはできなかった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性及び剥離性は良好であり、基体から剥離した際のカール(反り)も少なかった。しかしながら、箔表面(めっき面側)は銀色外観を有していたが、箔裏面(基体側の面)がピンク色を帯び、箔の表裏で外観が異なり、表裏のパラジウム比率の差が大きかった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔の柔軟性は良好で表裏のパラジウム比率も同じであったが、カール(反り)が大きかった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔はヤケ気味で柔軟性が乏しく、基体から剥離した際に割れてしまった。
得られたパラジウム銅合金剥離箔は、柔軟性は良好であったが、基体からの剥離性が悪く、パラジウム銅合金の残渣が斑上に付着していた。合金箔はカール(反り)が大きく筒状に丸まってしまった。
得られたパラジウム銅合金箔は、柔軟性良好であり、カール(反り)が非常に少なかった。しかしながら、箔表面(めっき面側)がムラのあるピンク色外観を有し、箔裏面(基体側の面)はピンク色を帯びており、銀色外観の箔を得ることはできなかった。
得られた皮膜は銀色の外観であったが、柔軟性が悪く、基体から剥離する際に割れてしまった。
<<箔断面の状態>>
例A10および例B1で得られたパラジウム銅合金剥離箔の断面を、走査型電子顕微鏡(S-4300、(株)日立ハイテクノロジーズ製)で観察した。ステンレス基体から剥離したパラジウム銅合金剥離箔の上に、集束イオンビーム加工観察装置FB-2100((株)日立ハイテクノロジーズ製)でカーボン保護層を形成し、次いでエッチング加工で断面出しを行い観察用試料とした。該試料を45°傾斜させ、走査型電子顕微鏡で観察した。
例A10及び例B1で得られた、基体から剥離したパラジウム銅合金剥離箔の表面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を図3(例A10)、図4(例B1)に示す。図3(a)、図4(a)はめっき面側(表面)、図3(b)、図4(b)は基体側(裏面)である。
例A10で得た合金箔は、表面、裏面ともにクラックやピンホール等の欠陥がない合金箔であった。
同様に、例B1で得た合金箔も、表面、裏面ともにクラックやピンホール等の欠陥がない合金箔であった。
例A10及び例B1で得られたパラジウム銅合金剥離箔を、断面が垂直方向になるよう電子顕微鏡観察用の樹脂で包埋し、機械研磨して断面観察用試料を得た。得られた試料表面に白金をスパッタコーティングし、走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型X線分析装置でパラジウムと銅の比率を分析した。合金箔の断面の厚み方向でラインスキャンを行い、パラジウムと銅の分布を測定した結果を図5(例A10)、図6(例B1)に示す。パラジウム及び銅のカウント数のグラフにおいては、左側(0μmの位置)がステンレス基体側、右側がめっき面側である。
例A10で得られたパラジウム銅合金剥離箔0.1389gを濃硝酸10mLに溶解し、脱イオン水で20mLに定容後、常法によりICP発光分析装置(SPS3000、(株)日立ハイテクサイエンス製)でセレン濃度を測定した。セレンの測定波長は、パラジウムピークとの干渉を避けるためλ=206.279nmを使用した。
結果、セレン濃度は28.5ppmであった。測定値からセレンの質量を算出し、合金箔の質量で割ることにより、セレン共析比を算出した。例A10で得られたパラジウム銅合金剥離箔は、セレンを0.4質量%含有していた。
例A1~9、例A11~16、例B1~5、B7~8、例B10~11、例B14~19で得られたパラジウム銅合金箔についても、例A10の場合と同様にしてセレン共析比を測定した。結果を表2~表5に示す。
例A10及び例B1のめっき液について、電位を走査させながら電流値を測定し、分極曲線を測定した。作用極にはステンレス(SUS304)、黄銅、及び銅の3種類を用いた。対極は白金線を使用し、参照電極は銀/塩化銀電極を使用した。
測定条件を表6に、測定結果を図7、図8に示す。
本発明のパラジウム銅合金めっき液は、装飾品、歯科材料、電子材料、触媒材料等で使用されるパラジウム銅合金箔の形成に広く利用されるものである。
2:めっき面側
3:基体側
Claims (19)
- (A)パラジウム(II)アンミン錯塩、(B)銅(II)塩、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物、(D)四価のセレン化合物、並びに、(E)ピリジンスルホン酸化合物を含有し、
(C)に属する化合物のモル濃度が0.35mol/L以上1.1mol/L以下であり、(C)に属する化合物のモル濃度を銅のモル濃度で除した値が4.8以上23.2以下であり、pHが7.5以上9.5以下であることを特徴とするパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液。 - (C)として、少なくともトリポリリン酸化合物を含有する請求項1に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液。
- 上記(A)パラジウム(II)アンミン錯塩が、ジクロロテトラアンミンパラジウム(II)、テトラアンミンパラジウム(II)硫酸塩、ジクロロジアンミンパラジウム(II)、ジニトロジアンミンパラジウム(II)、テトラアンミンパラジウム(II)硝酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)スルファミン酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)メタンスルホン酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)水酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)炭酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)酢酸塩及びテトラアンミンパラジウム(II)シュウ酸塩並びにこれらの水和物からなる群より選ばれる1種以上の化合物である請求項1又は請求項2に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液。
- 上記(B)銅(II)塩が、硫酸銅(II)、塩化銅(II)、硝酸銅(II)、ピロリン酸銅(II)、スルファミン酸銅(II)、メタンスルホン酸銅(II)、炭酸銅(II)、水酸化銅(II)、ギ酸銅(II)、酢酸銅(II)及びシュウ酸銅(II)並びにこれらの水和物からなる群より選ばれる1種以上の化合物である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液。
- 表面に酸化膜を有する金属基体上に、陰極電流密度0.5A/dm2以上10A/dm2以下の範囲で、パラジウムの平均比率が40質量%以上80質量%以下で厚さが0.5μm以上20μm以下であるパラジウム銅合金めっき皮膜を形成し、該金属基体から該パラジウム銅合金めっき皮膜を剥離して得られるパラジウム銅合金剥離箔を形成するためのものである、請求項1ないし請求項4の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液。
- 請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液を使用して、表面に酸化膜を有する金属基体上にパラジウム銅合金めっき皮膜を形成し、該パラジウム銅合金めっき皮膜を該金属基体から剥離することでパラジウム銅合金剥離箔を得ることを特徴とするパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 上記金属基体が、ステンレス、チタン、アルミニウム若しくはクロム、又はこれらの金属のめっき面である請求項6に記載のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 上記パラジウム銅合金剥離箔のパラジウムの平均比率が40質量%以上80質量%以下である請求項6又は請求項7に記載のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 上記パラジウム銅合金剥離箔において、金属基体側であった面におけるパラジウムの比率をX1、めっき液側であった面におけるパラジウムの比率をX2とした場合に、|X2-X1|≦15質量%である請求項6ないし請求項8の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 40質量%≦X1≦80質量%、かつ、40質量%≦X2≦80質量%である請求項9に記載のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 陰極電流密度0.5A/dm2以上10A/dm2以下の範囲で上記パラジウム銅合金めっき皮膜を0.5μm以上20μm以下の厚さで形成する請求項6ないし請求項10の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔の製造方法。
- 厚さ0.5μm以上20μm以下であり、パラジウムの平均比率が40質量%以上80質量%以下であるパラジウム銅合金箔であって、一方の面のパラジウムの比率をXA、他方の面のパラジウムの比率をXBとした場合に、|XB-XA|≦15質量%であり、セレンを含有することを特徴とするパラジウム銅合金箔。
- 40質量%≦XA≦80質量%、かつ、40質量%≦XB≦80質量%である請求項12に記載のパラジウム銅合金箔。
- セレンの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である請求項12又は請求項13に記載のパラジウム銅合金箔。
- 厚さ0.5μm以上20μm以下であり、パラジウムの平均比率が40質量%以上80質量%以下であるパラジウム銅合金箔であって、一方の面のパラジウムの比率をXA、他方の面のパラジウムの比率をXBとした場合に、|XB-XA|≦15質量%であることを特徴とするパラジウム銅合金電解めっき箔。
- 40質量%≦XA≦80質量%、かつ、40質量%≦XB≦80質量%である請求項15に記載のパラジウム銅合金電解めっき箔。
- セレンを含有する請求項15又は請求項16に記載のパラジウム銅合金電解めっき箔。
- セレンの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である請求項17に記載のパラジウム銅合金電解めっき箔。
- (A)パラジウム(II)アンミン錯塩を添加することによって請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載のパラジウム銅合金剥離箔形成用電解パラジウム銅合金めっき液を調製するためのめっき液調製用水溶液であって、
(B)銅(II)塩、(C)ピロリン酸化合物及び/又はトリポリリン酸化合物、(D)四価のセレン化合物、並びに、(E)ピリジンスルホン酸化合物を含有し、
(C)に属する化合物のモル濃度が0.35mol/L以上1.7mol/L以下であり、(C)に属する化合物のモル濃度を銅のモル濃度で除した値が4.8以上23.2以下であることを特徴とするめっき液調製用水溶液。
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