JP7829129B2

JP7829129B2 - 銅めっき鋼板

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Publication number: JP7829129B2
Application number: JP2025533014A
Authority: JP
Inventors: 小桃谷; 忠中野; 勇亮小東
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2023-11-21
Filing date: 2024-11-20
Publication date: 2026-03-13
Anticipated expiration: 2044-11-20
Also published as: JPWO2025110192A1; WO2025110192A1

Description

本発明は、銅めっき鋼板に関する。

素地鋼板上に銅めっき層が設けられた銅めっき鋼板は、ろう付け性、はんだ性が良好であることから、二重巻きパイプ（自動車ブレーキパイプ、給油パイプなど）、溶接パイプ（アース棒など）、オイルクーラーなどの各種製品で広く用いられている。また、トランスミッションなどに用いられる円筒形の巻ブシュ（すべり軸受け）などの摺動部材の基材としても、銅めっき鋼板が用いられている。
例えば、特許文献１には、鋼板などの摺動基材と、摺動基材の表面に形成された純銅めっき層と、純銅めっき層上に形成され、銅及びグラファイトを含有する複数の塊状部を含み、ビッカース硬さが１２０以下である複合銅めっき層とを備える摺動部材（銅めっき鋼板）が提案されている。しかしながら、この摺動部材は、複合銅めっき層の形成にコストがかかるとともに、負荷荷重が大きい場合に摺動性の維持能力（摩擦係数の維持時間）が十分でないことがある。

また、特許文献２には、金属基材と、その表面に形成された多孔質層と、多孔質層に含浸被覆された樹脂組成物とからなる複層軸受が提案されている（例えば、請求項１）。この特許文献２では、金属基材として銅めっき鋼板を用い、多孔質層として銅の焼結層を用いる形態が記載されている（段落００４５、００４６、００５１）。このような基材、多孔質層を備えることで、焼き付き防止効果が向上するとされている。この軸受は、製品性能としては優れたものであるが、製造面では銅めっきと焼結がそれぞれ別の工程となるため、製造コストでやや不利になることがある。

さらに、摺動性に優れる皮膜として潤滑性樹脂などから形成される摺動性樹脂皮膜が知られている。例えば、特許文献３には、成膜温度がポリテトラフルオロエチレン樹脂の融点よりも低いマトリックス樹脂９５～５０重量％と、平均粒径が２～４０μｍのポリテトラフルオロエチレン樹脂５～５０重量％とを主成分として含む摺動性改善用塗料を金属板などの基材の表面に塗布して焼付けた摺動性樹脂皮膜（塗装物）が提案されている。しかしながら、このような摺動性樹脂皮膜は、金属板などの基材との密着性が低く、摺動環境下で基材から剥がれ易いため、摺動性の維持能力が十分でない場合がある。

他方、銅めっき皮膜表面の凹凸を低減する技術として、特許文献４には、表面に給電用の金属膜が形成された絶縁性基材上に電流密度Ｄｋを段階的に増加させながら銅めっき皮膜を形成する際に、電流密度Ｄｋの増加にあわせてめっき液の撹拌速度Ｖを増加させる方法が記載されている。また、非特許文献１には、Ｚｎ－Ａｌ基板に樹枝状の銅めっき皮膜を形成する技術も知られている。

特開２０１８－１９７３８７号公報国際公開２０１０／０７９７１９号特許第４３３９９６０号公報特開２０１３－９５９６８号公報

H Tanabe外７名、「Cu Dendrite Crystal Ball Formation on a Zn-Al Substrate by Electroplating Method」、e-Journal of Surface Science and Nanotechnology、Vol. 20、No. 4、pp. 232-236、2022

本発明は、摺動性樹脂皮膜を銅めっき皮膜上に設けた場合に、摺動性樹脂皮膜が剥がれ難い銅めっき鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは、銅めっき鋼板について鋭意研究を行った結果、特定の表面形状を有する銅めっき皮膜が、摺動性樹脂皮膜を銅めっき皮膜上に設けた場合に摺動性樹脂皮膜との密着性に優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、摺動部材に用いられる銅めっき鋼板であって、
素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一方の面に形成された銅めっき皮膜とを備え、
前記銅めっき皮膜は、厚み方向に平行な断面を断面視したときに、前記素地鋼板を連続的に被覆するベース皮膜部と、前記ベース皮膜部から樹枝状に成長した突起部とを有し、
前記ベース皮膜部から高さ１０μｍまでの領域における前記突起部の体積率が０．１０％以上である銅めっき鋼板である。

本発明によれば、摺動性樹脂皮膜を銅めっき皮膜上に設けた場合に、摺動性樹脂皮膜が剥がれ難い銅めっき鋼板を提供することができる。

本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板の模式的な断面図である。摺動性樹脂皮膜を更に備える本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板の模式的な断面図である。Ｘ線ＣＴによって測定される銅めっき鋼板における突起部の三次元像の一例である。銅めっき皮膜の形成過程を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
なお、本明細書において成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。

図１は、本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板の模式的な断面図である。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０は、素地鋼板２０と、素地鋼板２０の一方の面に形成された銅めっき皮膜３０とを備える。なお、図１では、素地鋼板２０の一方の面に銅めっき皮膜３０が形成された例を示しているが、銅めっき皮膜３０は素地鋼板２０の両方の面に形成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０は、摺動性樹脂皮膜を更に備えることができる。ここで、摺動性樹脂皮膜を更に備える本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板の模式的な断面図を図２に示す。
図２に示されるように、摺動性樹脂皮膜４０は、銅めっき皮膜３０上に設けられる。

ここで、本明細書において「鋼板」とは、板状（帯状を含む）の鋼材のことを意味する。
素地鋼板２０としては、特に限定されず、熱延鋼板や冷延鋼板などの各種鋼板を用いることができる。その中でも素地鋼板２０として冷延鋼板が好適に用いられる。
素地鋼板２０の組成についても、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。

銅めっき皮膜３０は、素地鋼板２０及び摺動性樹脂皮膜４０との密着性が良好な皮膜である。そのため、銅めっき皮膜３０を設けることにより、摺動性樹脂皮膜４０を銅めっき皮膜３０上に設けた場合に、銅めっき鋼板１０から摺動性樹脂皮膜４０を剥がれ難くすることができる。その結果、負荷荷重が大きい摺動環境下でも摺動性を長期にわたって維持することが可能となる。
銅めっき皮膜３０は、厚み方向に平行な断面を断面視したときに、素地鋼板２０を連続的に被覆するベース皮膜部３１と、ベース皮膜部３１から樹枝状に成長した突起部３２とを有する。
ここで、本明細書において「素地鋼板２０を連続的に被覆するベース皮膜部３１」とは、素地鋼板２０を露出させることなく素地鋼板２０を均一に被覆している部分を意味する。したがって、ベース皮膜部３１は、厚み方向に平行な断面において、素地鋼板２０の表面から、素地鋼板２０の表面に平行な線を引いたときに銅めっき皮膜３０が存在しない部分が発現するまでの領域である。例えば、図１では、点線部分がベース皮膜部３１と突起部３２との境界となり、ベース皮膜部３１の厚みＴは素地鋼板２０から点線部分までの高さとする。

ベース皮膜部３１の厚みＴは、特に限定されないが、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは１．３μｍ以上、更に好ましくは１．５μｍ以上である。
上記のような厚みＴのベース皮膜部３１で素地鋼板２０を連続的に被覆することにより、摺動性樹脂皮膜４０を銅めっき皮膜３０上に設けた場合に、負荷荷重が大きい摺動環境下でも摺動性樹脂皮膜４０が剥がれ難くなる。なお、ベース皮膜部３１の厚みＴの上限は、特に限定されないが、製造コストなどを考慮すると、一般的に１０．０μｍ以下、好ましくは８．０μｍ以下である。
ベース皮膜部３１の厚みＴは、銅めっき鋼板１０の厚み方向に平行な断面において、顕微鏡（例えば、ＳＥＭ）を用いて観察することによって測定することができる。

ベース皮膜部３１から樹枝状（デンドライト状）に成長した突起部３２は、摺動性樹脂皮膜４０を銅めっき皮膜３０上に設けた場合に、銅めっき皮膜３０と摺動性樹脂皮膜４０との間にアンカー効果を生じさせることにより、負荷荷重が大きい摺動環境下でも摺動性樹脂皮膜４０を剥がれ難くする効果を与える。
この効果を得るために、ベース皮膜部３１から高さ１０μｍまでの領域における突起部３２の体積率を０．１０％以上とする。このような範囲に突起部３２の体積率を制御することにより、アンカー効果を得るのに十分な突起部３２が存在している状態となる。この効果を安定して確保する観点からは、突起部３２の体積率は、好ましくは０．２０％以上、より好ましくは０．３０％以上である。なお、突起部３２の体積率は、多いほどアンカー効果が得られ易くなるため特に限定されないが、一般的に５０．０％以下である。

ベース皮膜部３１から高さ１０μｍまでの領域における突起部３２の体積率は、Ｘ線ＣＴによって測定することができる。Ｘ線ＣＴは、測定対象物（銅めっき鋼板１０）を回転させながらＸ線を照射して透過像を取得し、取得した画像の再構成処理を行うことで、銅めっき鋼板１０の内部の構造を三次元的に観察することができる。
ここで、Ｘ線ＣＴによって測定される銅めっき鋼板１０における突起部３２の三次元像の一例を図３に示す。
素地鋼板２０及び銅めっき皮膜３０のベース皮膜部３１（連続的に被覆された部分）は一様な平板状であり、測定対象物（銅めっき鋼板１０）を回転させたとき、Ｘ線の吸収コントラストは厚みの変化に従って一様に変化していく。このため、素地鋼板２０及び銅めっき皮膜３０のベース皮膜部３１は、Ｘ線の吸収コントラストが同じとなって区別がつかない。一方、突起部３２が形成された領域は表面に凹凸が存在しており、測定対象物（銅めっき鋼板１０）を回転させたとき、表面に凹凸がある領域ではその形状に応じＸ線の吸収コントラストが変化する。このため、Ｘ線ＣＴで得られた銅めっき鋼板１０全体の三次元像に対し、Ｘ線の吸収コントラストに閾値を設けることで突起部３２の三次元像のみを抽出することができる。すなわち、突起部３２と、素地鋼板２０及び銅めっき皮膜３０のベース皮膜部３１とでは、Ｘ線の吸収コントラストの違いによってＸ線ＣＴの輝度値が異なるため、図３に示されるように、突起部３２の三次元像のみを容易に抽出することができる。
ベース皮膜部３１から高さ１０μｍまでの領域における突起部３２の体積率は、Ｘ線ＣＴ測定で得られた三次元像（図３）から算出することができる。図３では、突起部３２が形成された領域のみが抽出されているため、突起部３２の体積率が測定される領域の高さの起点（ベース皮膜部３１の表面）は最下部となる。
なお、摺動性樹脂皮膜４０が存在する場合も上記と同様にＸ線ＣＴ測定を行うことによって、突起部３２の三次元像のみを抽出できる。

銅めっき皮膜３０の銅付着量は、特に限定されないが、好ましくは１０～１５０ｇ／ｍ²、より好ましくは１３～１２０ｇ／ｍ²、更に好ましくは１５～６０ｇ／ｍ²である。このような範囲の銅付着量に制御することにより、素地鋼板２０及び摺動性樹脂皮膜４０に対する密着性が良好な銅めっき皮膜３０を安定して得ることができる。

銅めっき皮膜３０上に、銅めっき皮膜３０の変色を抑制するための変色防止処理層が形成されていてもよい。変色防止処理層を備えることは、銅めっき皮膜３０の経時的な変色の抑制に有効であり、特に銅めっき皮膜３０の形成後数日間の変色抑制に有効である。
変色防止処理層としては、その後に形成される摺動性樹脂皮膜４０の密着性を損なわない限り、特に限定されない。例えば、市販の変色防止剤の水溶液／分散液に素地鋼板２０を浸漬して乾燥させることで変色防止処理層を形成できる。市販の変色防止剤の例としては、大和化成株式会社製のＶＥＲＺＯＮＥシーユーガードＤ、信越化学工業株式会社製のベンゾトリアゾール基含有シランカップリング剤、ゴスペル化工株式会社製のゴスペル（Ｃ－３０、Ｃ－７０又はC-２２０）、奥野製薬工業株式会社製のトップリンスＣＵ－５、株式会社金属化工技術研究所製のＫＰＣ－２００３、メルテックス株式会社製のＣＵ－５６００、共同薬品株式会社製のＢＴＺ－Ｍなどが挙げられる。
なお、変色防止処理層は、銅めっき皮膜３０上に全体的に形成されていてもよいし、部分的に形成されていてもよい。

摺動性樹脂皮膜４０は、摺動性を有する樹脂から形成される皮膜である。ここで、本明細書における「摺動性樹脂皮膜４０」とは、対象とする樹脂皮膜が形成されためっき鋼板から平坦な部分を採取して供試材とし、新東科学株式会社製の表面性測定機（ＨＥＩＤＯＮ－ＴＹＰＥ１４）を用い、荷重１Ｎ、相手材１０ｍｍφのＳＵＳボール、摺動（移動）速度１５０ｍｍ／分、供試材温度２０～３０℃の条件下で摩擦摩耗試験を行ったときに、動摩擦係数が０．２以下である樹脂皮膜のことを意味する。
摺動性樹脂皮膜４０としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを採用することができる。例えば、潤滑剤を添加した樹脂皮膜や、自己潤滑性を有する樹脂皮膜などを摺動性樹脂皮膜４０として用いることができる。その中でも摺動性樹脂皮膜４０としては、マトリックス樹脂中にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂が分散された状態の皮膜であることが好ましい。マトリックス樹脂としては、特に限定されないが、ポリエステル樹脂、線状高分子ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ）／アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂などが挙げられる。

摺動性樹脂皮膜４０の厚みは、特に限定されないが、３～４０μｍである。この範囲の厚みに摺動性樹脂皮膜４０の厚みを制御することにより、摺動性を安定して確保することができる。

銅めっき皮膜３０と摺動性樹脂皮膜４０との間には、前述した変色防止処理層が形成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０の製造方法は、上記の特徴を有する銅めっき鋼板１０を製造することが可能な方法であれば特に限定されず、公知の方法に準じて実施することができる。以下、本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０の製造方法の一例について説明する。

本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０の製造方法は、素地鋼板２０の少なくとも一方の面に電気めっきによって銅めっき皮膜３０を形成する電気めっき工程を含む。
電気めっき工程は、ピロリン酸銅めっきを行った後に硫酸銅めっきを行うことが好ましい。

ピロリン酸銅めっきは、ピロリン酸銅めっき液に素地鋼板２０を浸漬して行われる。
ピロリン酸銅めっきの条件は、特に限定されず、公知の方法に準じて適宜設定することができる。典型的な条件は以下の通りである。
ピロリン酸銅めっき液の組成：ピロリン酸銅５０ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウム２５０ｇ／Ｌ、シュウ酸１０ｇ／Ｌ
ピロリン酸銅めっき液のｐＨ：９．２
ピロリン酸銅めっき液の温度：２０～６０℃
電流密度：１～１０Ａ／ｄｍ²
時間：５～１００秒
なお、ピロリン酸銅めっきは、一回であってもよいし、条件を変えて複数回行ってもよい。

硫酸銅めっきは、硫酸銅めっき液に素地鋼板２０を浸漬し、硫酸銅めっき液の流速を変えながら行うことが好ましい。より具体的には、低流速（例えば、０．３０ｍ／秒以下の流速）での硫酸銅めっきと、高流速（例えば、０．５０ｍ／秒以上の流速）での硫酸銅めっきとを交互に繰り返し行うことがより好ましい。
ここで、銅めっき皮膜３０の形成過程を説明するための概略図を図４に示す。
硫酸銅めっきを低流速で行うと、めっき面に銅イオンが供給不足となり易くなるとともに、めっき中に発生する水素による気泡によって析出した銅が破壊され易い。そのため、粒子状の銅が表面に付着する（状態Ａ）。一方、硫酸銅めっきを高流速で行うと、めっき面に銅イオンが十分に供給されやすい。その結果、めっきが表面に沿って成長するため、粒子状の銅が付着した表面全体を被覆するように銅めっき皮膜３０が形成される（状態Ｂ）。次に、硫酸銅めっきを低流速で再び行うと、状態Ａと同様に粒子状の銅が付着し、銅が樹枝状の結晶（デンドライト）として成長する（状態Ｃ）。次に、硫酸銅めっきを高流速で再び行うと、表面全体を被覆するように銅めっき皮膜３０が形成されるため、樹枝状の銅が補強されるとともに、銅めっき皮膜３０の厚みも厚くなる（状態Ｄ）。このようにして低流速での硫酸銅めっきと、高流速での硫酸銅めっきとを交互に繰り返し行うことにより、上述したような突起部３２を有する銅めっき皮膜３０を形成することができる。

低流速での硫酸銅めっきと、高流速での硫酸銅めっきとの繰り返し回数及び１回あたりの通電時間は、使用する硫酸銅めっき液の組成や電流密度、得ようとするめっき付着量などに応じて適宜調整すればよい。典型的には、電流密度が２０～６０Ａ／ｄｍ²、１回あたりの通電時間（低流速でのめっき及び高流速でのめっきそれぞれの通電時間）が１～３０秒、繰り返し回数が５～５０回である。
なお、硫酸銅めっきは、めっき液を流動させることが可能な電気めっき装置（例えば、フローセルなど）を用いて行うことができる。

その他の硫酸銅めっきの条件は、特に限定されず、公知の方法に準じて適宜設定することができる。典型的な条件は以下の通りである。
硫酸銅めっき液の組成：硫酸銅２２０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ
硫酸銅めっき液のｐＨ：１．０
硫酸銅めっき液の温度：２０～５０℃

本発明の実施形態に係る銅めっき鋼板１０の製造方法は、銅めっき皮膜３０上に摺動性樹脂皮膜４０を形成する樹脂皮膜形成工程を更に含むことができる。
樹脂皮膜形成工程は、摺動性樹脂皮膜４０を形成できれば特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。典型的な樹脂皮膜形成工程では、マトリックス樹脂と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂とを含む樹脂組成物を銅めっき皮膜３０上に塗布して乾燥させることによって摺動性樹脂皮膜４０を形成することができる。
樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されず、例えば、浸漬法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、スプレー法などの公知の方法を用いることができる。樹脂組成物の塗布は、形成される摺動性樹脂皮膜４０が所定の厚さとなるように１回又は複数回行うことができる。また、乾燥温度は、樹脂組成物の組成などに応じて適宜設定すればよく特に限定されない。

銅めっき皮膜３０上、又は銅めっき皮膜３０と摺動性樹脂皮膜４０との間に変色防止処理層を設ける場合、電気めっき工程後、又は電気めっき工程と樹脂皮膜形成工程との間に変色防止処理工程を行うことができる。
変色防止処理工程は、ベンゾトリアゾールなどの変色防止剤を含む溶液を銅めっき皮膜３０上に塗布して乾燥させればよい。
変色防止剤を含む溶液の塗布方法としては、特に限定されず、上述した公知の方法を用いることができる。また、乾燥温度は、溶液の種類に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。

以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。

（実施例１～３）
素地鋼板として、板厚０．５ｍｍの冷延鋼板を準備した。この冷延鋼板に対して電解脱脂、水洗及び酸洗を順次行った。電解脱脂は、冷延鋼板を陽極としてＮａ濃度が５％のＮａ系脱脂剤（温度６０℃）に浸漬し、電流密度を２Ａ／ｄｍ²、時間を１０秒として行った。また、酸洗は、塩酸濃度が２％の塩酸水溶液（温度２０℃）に３０秒浸漬した。次に、６０℃のピロリン酸銅めっき液に冷延鋼板を浸漬し、電流密度を５Ａ／ｄｍ²、時間を１３秒としてピロリン酸銅めっきを行った。次に、ピロリン酸銅めっきを行った冷延鋼板を、３５℃の硫酸銅めっき液に浸漬し、表１に示す電流密度及び硫酸銅めっき液の流速の条件にて、低流速での硫酸銅めっきと、高流速での硫酸銅めっきとを交互に行い、合計２１回（高流速下で１１回、低流速下で１０回）実施した。このようにして銅めっき皮膜を形成した銅めっき鋼板を得た。なお、使用したピロリン酸めっき液及び硫酸銅めっき液の組成及びｐＨは以下の通りである。
ピロリン酸銅めっき液の組成：ピロリン酸銅５０ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウム２５０ｇ／Ｌ、シュウ酸１０ｇ／Ｌ
ピロリン酸銅めっき液のｐＨ：９．２
硫酸銅めっき液の組成：硫酸銅２２０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ
硫酸銅めっき液のｐＨ：１．０
また、本実施例での流速とは、電極（冷延鋼板－陽極）間における、冷延鋼板に沿う方向に流れるめっき液の速度をいう。

次に、銅めっき皮膜を形成した銅めっき鋼板を、濃度が２ｇ／Ｌのベンゾトリアゾール水溶液（６０℃）に３秒浸漬させて乾燥させることにより変色防止処理層を形成した。次に、変色防止処理層を形成した銅めっき鋼板に、ポリエステル樹脂（マトリックス樹脂）に平均粒径が１０μｍのＰＴＦＥ粒子２５％を含む樹脂組成物を塗布して２００℃で乾燥させることにより厚み２０μｍの摺動性樹脂皮膜を形成した。一部の銅めっき鋼板（実施例３）では、変色防止処理層を形成せずに、摺動性樹脂皮膜を形成した。ここで、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

（比較例１）
低流速での硫酸銅めっきと、高流速での硫酸銅めっきとを交互に合計２１回実施する代わりに、高流速での硫酸銅めっきのみを２１回行った。次に、上記の実施例と同様にして変色防止処理層及び摺動性樹脂皮膜を形成した。

上記の実施例で得られた銅めっき鋼板について以下の評価を行った。

＜銅めっき皮膜の銅付着量＞
銅めっき皮膜のみを形成した銅めっき鋼板を、アンモニア水溶液（アンモニア濃度２８％）及び過酸化水素の混合水溶液に浸漬して銅めっき皮膜を溶解させ、銅めっき皮膜の溶解前後の質量差［ｇ］を測定し、質量差を銅めっき皮膜が形成された領域の面積［ｍ²］で除することにより銅付着量［ｇ／ｍ²］を算出した。

＜ベース皮膜部の厚みＴ＞
銅めっき皮膜のみを形成した銅めっき鋼板から厚み方向に平行な断面が観察できるように切断し、切断面が観察面となるように樹脂埋めを施した。次に、樹脂埋めを行った測定用試験片を湿式研磨によって鏡面処理した。鏡面処理した表面について、ＳＥＭ（株式会社日立ハイテク製ＳＵ６６００形）を用いて観察した。２，０００倍のＳＥＭ像において、厚み方向に直交する方向の長さ約１０００μｍにおけるベース皮膜部の厚みＴ［μｍ］を測定した。

＜突起部の体積率＞
銅めっき皮膜のみを形成した銅めっき鋼板をφ１０ｍｍの円板状試料に加工し、カール・ツァイス社製Ｘｒａｄｉａ５２０ｖｅｒｓａを用いてＸ線ＣＴを実施した。Ｘ線透過像の画素サイズは１μｍ／ピクセルとし、観察倍率は２８倍（４ｘ対物レンズ）、観察領域は１．０ｍｍ×１．０ｍｍ×０．５ｍｍとした。また、管電圧は１４０ｋＶに設定した。
次に、得られたＸ線ＣＴ像を再構成処理し、突起部の三次元像を得た。次に、画像解析ソフトウェアとしてＦＥＩ社製Ａｖｉｚｏ（ｖｅｒ. ２０２２．２）を用いて、ベース皮膜部から高さ１０μｍまでの領域（１０００μｍ×１０００μｍ×１０μｍ）における突起部を特定し、その体積率を算出した。

＜摺動性樹脂皮膜の密着性評価＞
摺動性樹脂皮膜を形成した銅めっき鋼板を直径６ｍｍの円盤状に打ち抜き加工した。このときクリアランスは０．１ｍｍとした。次に、打ち抜き加工された銅めっき鋼板から厚み方向に平行な断面が観察できるように切断し、切断面が観察面となるように樹脂埋めを施した。次に、樹脂埋めを行った測定用試験片を湿式研磨によって鏡面処理した。鏡面処理した表面について、打ち抜き端面からの摺動性樹脂皮膜の剥離長さを測定した。この評価の基準は以下の通りである。
剥離長さが２０μｍ未満：摺動性樹脂皮膜の密着性が優れる（◎）
剥離長さが２０μｍ以上１００μｍ未満：摺動性樹脂皮膜の密着性が良好（○）
剥離長さが１００μｍ以上：摺動性樹脂皮膜の密着性が不良（×）

上記の評価結果を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１～３の銅めっき鋼板は、ベース皮膜部から高さ１０μｍまでの領域における突起部の体積率が適切な範囲であったため、摺動性樹脂皮膜の密着性が良好であった。
これに対して比較例１の銅めっき鋼板は、ベース皮膜部から高さ１０μｍまでの領域における突起部の体積率が適切な範囲でなかったため、摺動性樹脂皮膜の密着性が十分でなかった。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、摺動性樹脂皮膜を銅めっき皮膜上に設けた場合に、摺動性樹脂皮膜が剥がれ難い銅めっき鋼板を提供することができる。このため、摺動性樹脂皮膜を銅めっき皮膜上に設けた銅めっき鋼板は、摺動性を長期にわたって維持することができる。

１０銅めっき鋼板
２０素地鋼板
３０銅めっき皮膜
３１ベース皮膜部
３２突起部
４０摺動性樹脂皮膜

Claims

摺動部材に用いられる銅めっき鋼板であって、
素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一方の面に形成された銅めっき皮膜とを備え、
前記銅めっき皮膜は、厚み方向に平行な断面を断面視したときに、前記素地鋼板を連続的に被覆するベース皮膜部と、前記ベース皮膜部から樹枝状に成長した突起部とを有し、
前記ベース皮膜部から高さ１０μｍまでの領域における前記突起部の体積率が０．１０％以上である銅めっき鋼板。
前記ベース皮膜部の厚みが１．０μｍ以上である、請求項１に記載の銅めっき鋼板。
前記銅めっき皮膜上に設けられた摺動性樹脂皮膜を更に備える、請求項１又は２に記載の銅めっき鋼板。
前記銅めっき皮膜上に設けられた変色防止処理層を更に備える、請求項１又は２に記載の銅めっき鋼板。
前記銅めっき皮膜と前記摺動性樹脂皮膜との間に設けられた変色防止処理層を更に備える、請求項３に記載の銅めっき鋼板。