JPH02298295A - Formation of nickel-aluminium composite plating layer - Google Patents
Formation of nickel-aluminium composite plating layerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高温でも高い硬度を有するニッケル−アルミ
ニウム複合めっき層を基材上に形成させる方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a nickel-aluminum composite plating layer on a substrate, which has high hardness even at high temperatures.
なお、本願明細書においては、特に必要でないかぎり、
アルミニウムおよびアルミニウム合金を単に“アルミニ
ウム”と総称するものとする。In addition, in this specification, unless it is particularly necessary,
Aluminum and aluminum alloys will be collectively referred to simply as "aluminum".
また、“ニッケル−アルミニウム複合めっき”とは、め
っき層内でニッケル中にアルミニウム粒子が分散してい
る状態からニッケルとアルミニウムとが完全に合金を形
成している状態までを指称するものとする。従って、“
ニッケル−アルミニウム複合めっき″とは、例えば、当
初のアルミニウム粒子の表面部分がニッケルと合金を形
成し、残りの部分が粒子として存在している場合をも包
含する。Further, "nickel-aluminum composite plating" refers to a state in which aluminum particles are dispersed in nickel in a plating layer to a state in which nickel and aluminum completely form an alloy. Therefore, “
"Nickel-aluminum composite plating" includes, for example, a case where the surface portion of the initial aluminum particles forms an alloy with nickel, and the remaining portion exists as particles.
従来技術とその問題点
従来、高い硬度を要求される部材の表面皮膜としては、
主にクロムめっきが使用されてきた。この様な高い硬度
が要求される部材としては、機械・部品の軸受、シャフ
ト、圧延用ロールなどの耐磨耗用部品;プラスチックス
、金属、ガラスなどの鋳型などがある。近年、産業機械
類の高効率化および高速化に伴って、軸受、シャフトな
どの機械部品も、高温に曝されることが多くなっている
。Conventional technology and its problems Conventionally, as surface coatings for parts that require high hardness,
Chrome plating has been mainly used. Components that require such high hardness include wear-resistant parts such as bearings, shafts, and rolling rolls for machines and parts; molds for plastics, metals, glass, and the like. In recent years, as industrial machinery has become more efficient and faster, mechanical parts such as bearings and shafts are increasingly exposed to high temperatures.
しかしながら、従来から使用されてきたクロムめっきの
硬度は、室温付近では、非常に高いものの、使用温度の
上昇とともに次第に低下し、特に4、00℃以上では、
極めて低くなる。これは、主にめっき皮膜中の歪み、微
細な結晶粒などにより生じているクロムめっきの高い硬
度が、温度の上昇による歪みの解放、再結晶による結晶
粒の粗大化などのために、低下するからであると考えら
れている。However, although the hardness of conventionally used chrome plating is very high near room temperature, it gradually decreases as the operating temperature rises, especially at temperatures above 4,00°C.
becomes extremely low. This is because the high hardness of chromium plating, which is caused mainly by distortions and fine crystal grains in the plating film, decreases due to the release of distortions due to rising temperatures and coarsening of crystal grains due to recrystallization. It is thought to be from
さらに、ニッケルーリン合金めっき、ニッケルータング
ステン合金めっきなどのニッケル系合金めっきの加熱処
理物も、高い硬度が要求される部月の表面被服皮膜とし
て使用されている。これらの合金は、いずれも析出硬化
型合金であり、加熱処理により生ずる微細な析出物によ
り高い硬度が得られている。しかしながら、析出硬化型
合金からなる皮膜においては、析出物を生成させるため
に行なった加熱処理の温度よりも使用温度が高くなると
、析出物が粗大化して、硬度が著しく低下する。そして
、粗大化した析出物は、温度を再び下げても、元のよう
に微細に分散することはないので、同一皮膜で再度高硬
度を得ることは出来ない。Furthermore, heat-treated products of nickel-based alloy plating, such as nickel-phosphorus alloy plating and nickel-tungsten alloy plating, are also used as surface coating films for parts that require high hardness. All of these alloys are precipitation hardening alloys, and high hardness is achieved by fine precipitates produced by heat treatment. However, in a coating made of a precipitation hardening alloy, if the operating temperature is higher than the temperature of the heat treatment performed to generate precipitates, the precipitates become coarse and the hardness decreases significantly. Then, even if the temperature is lowered again, the coarsened precipitates will not become finely dispersed as before, so it is impossible to obtain high hardness again with the same coating.
従って、クロムなどの単一金属のめっき皮膜および析出
硬化型の合金めっき皮膜に代えて、他の形式の合金めっ
きを使用することも、提案されている。例えば、ニッケ
ル−アルミニウム合金などのL12Wの構造を有する合
金は、高温においても構造、組織などを全く変化させず
、従って高い強度、硬度などを発揮するので、この様な
合金層を基材上に形成することが出来れば、高温でも高
い硬度を発揮して、長時間の連続使用が可能となる皮膜
となり得る。Therefore, it has also been proposed to use other types of alloy plating in place of single metal plating films such as chromium and precipitation hardening alloy plating films. For example, alloys with an L12W structure such as nickel-aluminum alloys do not change their structure or structure at all even at high temperatures, and therefore exhibit high strength and hardness. If it can be formed, it can be a film that exhibits high hardness even at high temperatures and can be used continuously for a long time.
現在、基材上へのニッケル−アルミニウム合金の皮膜は
、主に溶射法により、形成されている。At present, nickel-aluminum alloy films on substrates are mainly formed by thermal spraying.
しかしながら、溶射法により形成されたニッケル−アル
ミニウム合金の皮膜には、気孔が多い、基材に対する密
着性が不十分である、溶射の際に生成するアルミニウム
およびニッケルの酸化物が合金皮膜中に混入するために
、合金皮膜が脆くなるなどの問題点がある。これらの問
題点は、減圧下にプラズマ溶射法により合金皮膜を形成
することによって解決されるが、この場合には、雰囲気
を減圧しなければならないために、大きな装置が必要と
なり、コスト高となる欠点がある。However, nickel-aluminum alloy films formed by thermal spraying have many pores, insufficient adhesion to the substrate, and oxides of aluminum and nickel produced during thermal spraying are mixed into the alloy film. Therefore, there are problems such as the alloy film becoming brittle. These problems can be solved by forming an alloy film by plasma spraying under reduced pressure, but in this case, the atmosphere must be reduced in pressure, which requires large equipment and increases costs. There are drawbacks.
電気めっき法によりニッケル−アルミニウム合金の皮膜
を形成しようとする試みもなされているが、水溶液から
アルミニウムを電気化学的に析出させることが出来ない
ので、結局ニッケル−アルミニウム合金を基材上にめっ
き皮膜として形成することは出来ない。Attempts have been made to form a nickel-aluminum alloy film by electroplating, but since it is not possible to electrochemically deposit aluminum from an aqueous solution, it is not possible to form a nickel-aluminum alloy film on a substrate. cannot be formed as .
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記の様な従来技術の問題点に鑑みて研究
を重ねた結果、公知のニッケルめっき浴にアルミニウム
粒子を分散した状態で基材に対して電気めっきを行なう
場合には、高温でも優れた硬度を発揮するニッケル−ア
ルミニウム複合めっき層を形成し得ることを見出した。Means for Solving the Problems As a result of repeated research in view of the above-mentioned problems of the prior art, the inventor of the present invention has discovered that aluminum particles are dispersed in a known nickel plating bath and the substrate is electrically coated with aluminum particles. It has been found that when plating is performed, it is possible to form a nickel-aluminum composite plating layer that exhibits excellent hardness even at high temperatures.
さらに、この様にして形成されたニッケル−アルミニウ
ム複合めっき層を特定の温度で加熱処理することにより
、めっき層の硬度、強度などの特性がより一層改善され
ることをも、見出した。Furthermore, the inventors have also discovered that properties such as hardness and strength of the plating layer can be further improved by heat-treating the nickel-aluminum composite plating layer formed in this manner at a specific temperature.
すなわち、本発明は、下記の方法を提供するものである
:
■アルミニウム粒子を分散させたニッケルめっき浴を使
用して電気めっきを行なうことを特徴とする基材上にニ
ッケル−アルミニウム複合めっき層を形成させる方法。That is, the present invention provides the following method: ■ Electroplating is performed using a nickel plating bath in which aluminum particles are dispersed. A nickel-aluminum composite plating layer is formed on a base material. How to form.
■アルミニウム粒子を分散させたニッケルめっき浴を使
用して基材上にニッケル−アルミニウム複合電気めっき
層を形成させた後、該めっき層を200〜800℃で加
熱することを特徴とする基材上にニッケル−アルミニウ
ム複合めっき層を形成させる方法。■On a substrate characterized by forming a nickel-aluminum composite electroplating layer on the substrate using a nickel plating bath in which aluminum particles are dispersed, and then heating the plating layer at 200 to 800°C. A method of forming a nickel-aluminum composite plating layer on.
■溶解抑制処理を施したアルミニウム粒子を分散させた
ニッケルめっき浴を使用して電気めっきを行なうことを
特徴とする基材上にニッケル−アルミニウム複合めっき
を形成させる方法。(2) A method for forming a nickel-aluminum composite plating on a substrate, which is characterized by electroplating using a nickel plating bath in which dissolution-inhibited aluminum particles are dispersed.
■溶解抑制処理を施したアルミニウム粒子を分散させた
ニッケルめっき浴を使用して基材上にニッケル−アルミ
ニウム複合電気めっき層を形成させた後、該めっき層を
200〜800℃で加熱することを特徴とする基材上に
ニッケル−アルミニウム複合めっき層を形成させる方法
。■ After forming a nickel-aluminum composite electroplated layer on the substrate using a nickel plating bath in which aluminum particles subjected to dissolution suppression treatment are dispersed, the plating layer is heated at 200 to 800°C. A method of forming a nickel-aluminum composite plating layer on a characteristic base material.
本発明で使用するニッケルめっき浴は、その中に分散さ
せるアルミニウム粒子以外の点では、公知のニッケルめ
っき浴をそのまま使用することが出来る。この様なニッ
ケルめっき浴としては、特に限定されず、ワットニッケ
ルめっき浴、スルファミン酸ニッケルめっき浴、塩化物
浴、硫酸塩浴などの公知のニッケルめっき浴が全て使用
可能である。As the nickel plating bath used in the present invention, any known nickel plating bath can be used as is, except for the aluminum particles dispersed therein. Such a nickel plating bath is not particularly limited, and all known nickel plating baths such as Watt nickel plating bath, nickel sulfamate plating bath, chloride bath, and sulfate bath can be used.
ニッケルめっき浴に分散されるアルミニウム粒子として
も、特に限定されず、純アルミニウムのみならず、アル
ミニウムーシリコン合金、アルミニウムーマグネシウム
合金、アルミニウムー鉄合金、アルミニウムー亜鉛−シ
リコン合金などの各種の合金が挙げられる。粒子径とし
ては、0.1〜100μm程度の範囲のものが使用可能
であり、取扱いの容易さ、形成されるニッケル−アルミ
ニウム複合めっき層表面の平滑性などを考慮して、1〜
30μm程度とすることがより好ましい。The aluminum particles to be dispersed in the nickel plating bath are not particularly limited, and include not only pure aluminum but also various alloys such as aluminum-silicon alloy, aluminum-magnesium alloy, aluminum-iron alloy, and aluminum-zinc-silicon alloy. Can be mentioned. The particle size can be in the range of about 0.1 to 100 μm, and in consideration of ease of handling, smoothness of the surface of the nickel-aluminum composite plating layer to be formed, etc.
More preferably, the thickness is about 30 μm.
なお、ニッケルめっき浴中の金属ニッケル濃度が13g
/Qを上回る場合、ニッケルめっき浴のpHが3以下で
ある場合、浴温か70℃を上回る場合などには、アルミ
ニウム粒子がめつき浴に溶解して、めっき皮膜の基材に
対する密着不良、電着応力の増大による割れや剥離など
を生ずることがある。従って、本発明においては、必要
ならば、アルミニウム粒子の溶解を抑制するための表面
処理を行なっておくことが好ましい。この様な表面処理
を行なうための方法としては、アルミニウム粒子表面に
ニッケル、ニッケル合金にッケルーリン、ニッケルーボ
ロンなど)、銅、銅合金などの無電解めっき層を形成し
ておく方法;アルミニウム粒子を水中で煮沸して、水酸
化物の皮膜を形成させる方法;アルミニウム粒子をシラ
ンカップリング剤により被覆しておく方法などが挙げら
れる。これらの方法は、いずれも公知の手段により、実
施することが出来る。例えば、アルミニウム粒子表面に
無電解銅めっき層または無電解銅合金めっき層を形成さ
せる場合には、ホルムアルデヒド、ジメチルアミンボラ
ンなどの還元剤を使用する公知の無電解めっき法による
ことが出来る。アルミニウム粒子を水中で煮沸する場合
には、通常蒸留水を使用するが、必要に応じて、水にト
リエタノールアミン、モノノエタノールアミンなどを添
加しておいても良い。アルミニウム粒子を被覆するシラ
ンカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、エチルトリ
エトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シランなどの公知のものがそのまま使用出来る。アルミ
ニウム粒子表面を被覆する無電解めっき層、水酸化物、
シランカップリング剤などの厚さは、特に限定されるも
のではないが、アルミニウムのニッケルめっき浴への溶
解を実質的に抑制し得る程度であれば十分であり、過度
に厚くすることはむしろ好ましくない。In addition, the concentration of metallic nickel in the nickel plating bath is 13g.
/Q, if the pH of the nickel plating bath is 3 or less, or if the bath temperature exceeds 70°C, aluminum particles will dissolve in the plating bath, resulting in poor adhesion of the plating film to the substrate and electrodeposition. Cracking or peeling may occur due to increased stress. Therefore, in the present invention, it is preferable to perform surface treatment to suppress dissolution of the aluminum particles, if necessary. A method for performing such surface treatment is to form an electroless plating layer of nickel (nickel, nickel alloy, nickel-boron, etc.), copper, copper alloy, etc. on the surface of the aluminum particles; Examples include a method of boiling in water to form a hydroxide film; and a method of coating aluminum particles with a silane coupling agent. All of these methods can be carried out by known means. For example, when forming an electroless copper plating layer or an electroless copper alloy plating layer on the surface of the aluminum particles, a known electroless plating method using a reducing agent such as formaldehyde or dimethylamine borane can be used. Distilled water is usually used when aluminum particles are boiled in water, but triethanolamine, monoethanolamine, etc. may be added to the water if necessary. As the silane coupling agent for coating the aluminum particles, known ones such as γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane can be used as they are. Electroless plating layer that covers the surface of aluminum particles, hydroxide,
The thickness of the silane coupling agent is not particularly limited, but it is sufficient as long as it can substantially suppress the dissolution of aluminum into the nickel plating bath, and it is preferable not to make it too thick. do not have.
本発明方法において、基材即ち陰極として使用する材料
には、通常のニッケルめっきの対象となる全ての材料が
含まれ、具体的には、鉄、鋼などの各種の金属材料、セ
ラミックス材料、プラスチックス材料などが例示される
。これらの材料は、常法により、めっきに先立って、前
処理を行なっておくことが好ましい。但し、めっき後に
後述の加熱処理を行なう場合或いはめっき品を高温で使
用する場合には、加熱温度または使用温度で分解乃至溶
融する材料、例えば、スズ、亜鉛、鉛などの低融点金属
、プラスチックスなどは、使用が制限される。In the method of the present invention, the materials used as the base material, that is, the cathode, include all materials that are subject to normal nickel plating, and specifically include various metal materials such as iron and steel, ceramic materials, and plastics. Examples include base materials. It is preferable that these materials be pretreated by a conventional method prior to plating. However, when performing the heat treatment described below after plating or when using plated products at high temperatures, materials that decompose or melt at the heating or use temperature, such as low-melting point metals such as tin, zinc, and lead, and plastics must be used. etc., use is restricted.
陽極材料は、通常のニッケルめっき法で使用する全ての
材料が、制限なく使用される。As the anode material, all materials used in normal nickel plating methods can be used without limitation.
本発明によるめっき操作時には、添加したアルミニウム
粒子をめっき浴中に均一に分散させるために、めっき浴
を撹拌することが好ましい。撹拌は、スターラー撹拌、
空気撹拌、ポンプによる液の循環撹拌、プレートポンパ
ーによる撹拌などの公知の手段により、行なうことが出
来る。During the plating operation according to the present invention, it is preferable to stir the plating bath in order to uniformly disperse the added aluminum particles in the plating bath. For stirring, stirrer stirring,
This can be carried out by known means such as air agitation, circulation agitation of the liquid using a pump, and agitation using a plate pump.
ニッケルめっき浴中でのアルミニウム粒子の添加量は、
所望のニッケル−アルミニウム複合めっきの組成などに
より異なるが、通常ニッケル(金属として)100g当
たり5〜500g程度とするのが適切である。めっき浴
中のニッケル(金属として)とアルミニウム粒子との使
用割合が、形成されるニッケル−アルミニウム複合めっ
きの組成にほぼ対応する。The amount of aluminum particles added in the nickel plating bath is
Although it varies depending on the composition of the desired nickel-aluminum composite plating, it is usually appropriate to set the amount to about 5 to 500 g per 100 g of nickel (as metal). The ratio of nickel (as metal) and aluminum particles used in the plating bath approximately corresponds to the composition of the nickel-aluminum composite plating to be formed.
めっき条件は、浴温20〜70℃程度、陰極電流密度0
.5〜IOA/drf程度、pH1〜6程度である。ニ
ッケル−アルミニウム複合めっき皮膜表面の平滑性をよ
り高めるためには、陰極電流密度は、2〜4A/drr
f程度とすることがより好ましい。また、表面処理をし
ないアルミニウム粒子を使用する場合には、粒子の溶解
を抑制するために、めっき浴のpHを3〜4程度、浴温
を40〜60℃程度とすることが好ましい。The plating conditions were a bath temperature of about 20 to 70°C, and a cathode current density of 0.
.. 5 to about IOA/drf, and pH to about 1 to 6. In order to further improve the smoothness of the nickel-aluminum composite plating film surface, the cathode current density should be 2 to 4 A/drr.
It is more preferable to set it to about f. Further, when using aluminum particles without surface treatment, it is preferable to set the pH of the plating bath to about 3 to 4 and the bath temperature to about 40 to 60° C. in order to suppress dissolution of the particles.
かくして基材上に形成されたニッケル−アルミニウムめ
っき層は、マトリックスとしてのニッケル中にアルミニ
ウム粒子が分散した形態となっている。この状態でも、
基材に対する密着性は良好であり、且つニッケルめっき
層に比しても常温および高温での硬度に優れている。こ
のニッケルルアルミニウムめっき層を備えた製品を80
0℃までの加熱状態で使用すると、ニッケルとアルミニ
ウム粒子との間で反応が生じて、ニッケル−アルミニウ
ム合金が形成され、常温および高温での硬度が次第に改
善される。The nickel-aluminum plating layer thus formed on the base material has a form in which aluminum particles are dispersed in nickel as a matrix. Even in this state,
Adhesion to the base material is good, and the hardness at room temperature and high temperature is superior to that of a nickel plating layer. 80 products with this nickel aluminum plating layer
When used in a heated state up to 0°C, a reaction occurs between nickel and aluminum particles to form a nickel-aluminum alloy, which gradually improves the hardness at room and high temperatures.
本発明においては、上記の基材上に形成されたニッケル
−アルミニウムめっき層を積極的に加熱することにより
、予めニッケル−アルミニウムめっき層を合金化させ、
常温および高温での硬度をより一層改善することが出来
る。加熱処理は、200〜800℃の範囲で行なう。加
熱温度が高い程、処理時間は短くて良く、一方加熱温度
が低い程、処理時間を長くすべきことは、言うまでもな
い。加熱温度は、加熱されるべき製品の寸法、基材の材
質などによっても異なるが、均一な加熱および適切な処
理時間などを考慮して、400〜700℃程度とするこ
とがより好ましい。本発明においては、ニッケル中に分
散したアルミニウム粒子が、加熱処理により全てニッケ
ルと合金化している必要はない。即ち、アルミニウム粒
子の表面部分がニッケルとの合金を形成しており、その
内部部分が当初よりも小径となった粒子の形態で存在し
ていても良い。In the present invention, the nickel-aluminum plating layer formed on the base material is alloyed in advance by actively heating the nickel-aluminum plating layer,
Hardness at room temperature and high temperature can be further improved. The heat treatment is performed at a temperature of 200 to 800°C. It goes without saying that the higher the heating temperature, the shorter the treatment time, and the lower the heating temperature, the longer the treatment time. Although the heating temperature varies depending on the dimensions of the product to be heated, the material of the base material, etc., it is more preferably about 400 to 700°C in consideration of uniform heating and appropriate processing time. In the present invention, it is not necessary that all the aluminum particles dispersed in nickel be alloyed with nickel through heat treatment. That is, the surface portion of the aluminum particles may form an alloy with nickel, and the internal portion may exist in the form of particles with a smaller diameter than the initial size.
発明の効果
本発明によるニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜は
、ニッケル中にアルミニウムが粒子として存在している
場合にも、ニッケルとアルミニウムとが合金を形成して
いる場合にも、高温においても高い硬度を長期にわたり
発揮する。従って、この様なニッケル−アルミニウム複
合めっき皮膜は、高温に曝される軸受け、シャフトなど
の機械部品、鋳型の溶融金属或いはガラスとの接触面な
どの皮膜として、有用である。Effects of the Invention The nickel-aluminum composite plating film according to the present invention has high hardness even at high temperatures, both when aluminum exists as particles in nickel and when nickel and aluminum form an alloy. Demonstrates performance over a long period of time. Therefore, such a nickel-aluminum composite plating film is useful as a film for mechanical parts such as bearings and shafts that are exposed to high temperatures, surfaces that come in contact with molten metal or glass of molds, and the like.
また、本発明方法を実施するに際しては、通常のニッケ
ルめっき用設備をそのまま使用することが出来るので、
有利である。例えば、光沢ニッケルめっきを行なう既存
の設備は、通常空気による撹拌装置を備えているので、
アルミニウム粒子の攪拌による分散を容易に行なうこと
が出来る。In addition, when carrying out the method of the present invention, ordinary nickel plating equipment can be used as is, so
It's advantageous. For example, existing equipment for bright nickel plating is usually equipped with an air agitation device, so
The aluminum particles can be easily dispersed by stirring.
実施例
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below to further clarify the features of the present invention.
実施例1
平均粒子系的4μmのアルミニウム粒子に無電解めっき
法により厚さ約0.1μmのニッケルーボロンめっき層
を形成させた。Example 1 A nickel-boron plating layer with a thickness of about 0.1 μm was formed on aluminum particles having an average particle size of 4 μm by electroless plating.
次いで、硫酸ニッケル240g/L塩化ニッケル45g
/l、ホウ酸30g/lなる組成のワットニッケルめっ
き浴に上記の表面処理アルミニウム粒子20g/lを添
加し、プレートボンバーにより撹拌しつつ、陽極として
ニッケル板、陰極として常法により前処理したステンレ
ス鋼板を使用して、24時間にわたりめっきを行なった
。Next, nickel sulfate 240g/L nickel chloride 45g
20 g/l of the above surface-treated aluminum particles were added to a Watt nickel plating bath having a composition of 30 g/l and 30 g/l of boric acid, and while stirring with a plate bomber, a nickel plate was used as an anode, and stainless steel pretreated by a conventional method was used as a cathode. Plating was carried out for 24 hours using a steel plate.
めっき条件は、陰極電流4A/dtrl’、pH4,0
、浴温50℃であった。Plating conditions were cathode current 4A/dtrl', pH 4.0.
, the bath temperature was 50°C.
かくして、ステンレス鋼板上に約1000μmのニッケ
ル−アルミニウム複合めっき皮膜が形成された。In this way, a nickel-aluminum composite plating film of about 1000 μm was formed on the stainless steel plate.
形成されためっき皮膜の外観とめっき処理完了時(24
時間後)のめっき浴中のアルミニウム濃度(亜酸化窒素
−アセチレンフレームを用いる原子吸光法により測定)
を実施例2〜4および比較例1の結果とともに第1表に
示す。Appearance of the formed plating film and the completion of the plating process (24
aluminum concentration in the plating bath (measured by atomic absorption spectrometry using a nitrous oxide-acetylene flame)
are shown in Table 1 together with the results of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1.
実施例2
実施例1で使用したものと同様のアルミニウム粒子に無
電解めっき法により厚さ約0.1μmの銅めっき層を形
成させた。Example 2 A copper plating layer having a thickness of about 0.1 μm was formed on aluminum particles similar to those used in Example 1 by electroless plating.
この前処理アルミニウム粒子を使用し、実施例1と同様
のめっき工程を実施して、ステンレス鋼板上に約100
0μmのニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜を形成
させた。Using this pretreated aluminum particle, the same plating process as in Example 1 was carried out to coat a stainless steel plate with approximately 100%
A 0 μm nickel-aluminum composite plating film was formed.
実施例3
実施例1で使用したものと同様のアルミニウム粒子を蒸
留水中で20分間煮沸することにより、前処理した。Example 3 Aluminum particles similar to those used in Example 1 were pretreated by boiling in distilled water for 20 minutes.
この前処理アルミニウム粒子を使用し、実施例1と同様
のめっき工程を実施して、ステンレス鋼板上に約100
0μmのニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜を形成
させた。Using this pretreated aluminum particle, the same plating process as in Example 1 was carried out to coat a stainless steel plate with approximately 100%
A 0 μm nickel-aluminum composite plating film was formed.
実施例4
実施例1で使用したものと同様のアルミニウム粒子を、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン3部、水3部お
よびエタノール94部からなるシランカップリング剤液
に30℃で16時間浸漬し、乾燥した。Example 4 Aluminum particles similar to those used in Example 1 were
It was immersed in a silane coupling agent solution consisting of 3 parts of γ-aminopropyltriethoxysilane, 3 parts of water, and 94 parts of ethanol at 30°C for 16 hours, and then dried.
この前処理アルミニウム粒子を使用し、実施例1と同様
のめっき工程を実施して、ステンレス鋼板上に約100
0μmのニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜を形成
させた。Using this pretreated aluminum particle, the same plating process as in Example 1 was carried out to coat a stainless steel plate with approximately 100%
A 0 μm nickel-aluminum composite plating film was formed.
比較例1
実施例1で使用したものと同様のアルミニウム粒子を前
処理すること無(使用する以外は実施例1と同様にして
、ステンレス鋼板上に約1000μmのニッケル−アル
ミニウム複合めっき皮膜を形成させた。Comparative Example 1 A nickel-aluminum composite plating film of about 1000 μm was formed on a stainless steel plate in the same manner as in Example 1, except that aluminum particles similar to those used in Example 1 were not pretreated. Ta.
第1表
実施例 外観 AI濃度(ppm)1
平滑で均一 8
2 平滑で均一 2
3 平滑で均一 24
4 平滑で均一 28
比較例
1 割れて剥離 18000
第1表に示す結果から明らかな様に、前処理なしのアル
ミニウム粒子を使用する比較例1では、めっき浴中のニ
ッケル濃度が高いので、24時間でアルミニウム粒子の
約90%が溶解している。Table 1 Example Appearance AI concentration (ppm) 1
Smooth and uniform 8 2 Smooth and uniform 2 3 Smooth and uniform 24 4 Smooth and uniform 28 Comparative example 1 Cracking and peeling 18000 As is clear from the results shown in Table 1, Comparative example 1 using aluminum particles without pretreatment Since the nickel concentration in the plating bath is high, approximately 90% of the aluminum particles are dissolved in 24 hours.
このため、形成されるニッケル−アルミニウム複合めつ
き皮膜は、割れて剥離している。As a result, the formed nickel-aluminum composite plating film cracks and peels off.
これに対し、アルミニウム粒子を種々の方法で前処理し
た実施例1〜4の場合には、アルミニウムの溶解が極め
て効果的に抑制されており、その結果、平滑で均一なニ
ッケル−アルミニウム複合めっき皮膜が形成されている
。In contrast, in Examples 1 to 4, in which aluminum particles were pretreated by various methods, dissolution of aluminum was extremely effectively suppressed, and as a result, a smooth and uniform nickel-aluminum composite plating film was obtained. is formed.
実施例5
平均粒子系的10μmのアルミニウム粒子を蒸留水中で
20分間煮沸することにより、前処理した。Example 5 Aluminum particles with an average particle size of 10 μm were pretreated by boiling them in distilled water for 20 minutes.
次いで、下記第2表に示す組成のニッケルめっき浴に上
記の表面処理アルミニウム粒子20g/lを添加し、空
気撹拌しつつ、陽極としてニッケル板、陰極として常法
により前処理した軟鋼板を使用して、下記第3表に示す
条件で5時間にわたりめっきを行なった。Next, 20g/l of the above surface-treated aluminum particles were added to a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 below, and while air was stirred, a nickel plate was used as an anode, and a mild steel plate pretreated by a conventional method was used as a cathode. Then, plating was carried out for 5 hours under the conditions shown in Table 3 below.
かくして、軟鋼板上に約100μmのニッケル−アルミ
ニウム複合めっき皮膜が形成された。In this way, a nickel-aluminum composite plating film of about 100 μm was formed on the mild steel plate.
形成されためっき皮膜中のアルミニウム含有量とビッカ
ース硬度(50g)を第4表に示す。Table 4 shows the aluminum content and Vickers hardness (50 g) in the formed plating film.
尚、第4表には、実施例6〜7および比較例2の結果を
も併せて示す。Note that Table 4 also shows the results of Examples 6 to 7 and Comparative Example 2.
実施例6
陰極としてABS樹脂板を使用する以外は実施例5と同
様にして約100μmのニッケル−アルミニウム複合め
っき皮膜を形成した。Example 6 A nickel-aluminum composite plating film of approximately 100 μm was formed in the same manner as in Example 5 except that an ABS resin plate was used as the cathode.
実施例7
実施例5で使用したものと同様のアルミニウム粒子を前
処理すること無く使用するとともに、陰極としてステン
レス鋼板を使用する以外は実施例5と同様にして約10
0μmのニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜を形成
した。Example 7 The same procedure as in Example 5 was carried out except that aluminum particles similar to those used in Example 5 were used without pretreatment and a stainless steel plate was used as the cathode.
A 0 μm nickel-aluminum composite plating film was formed.
比較例2
第2表に示す組成のニッケルめっき浴を使用して、アル
ミニウム粒子を添加することなく、実施例5と同様の条
件により、軟鋼板上に約100μmのニッケルめっき皮
膜を形成させた。Comparative Example 2 Using a nickel plating bath having the composition shown in Table 2, a nickel plating film of about 100 μm was formed on a mild steel plate under the same conditions as in Example 5 without adding aluminum particles.
第2表
硫酸ニッケル 24g/l
塩化ニッケル 4.5g/lホウ酸
3.0g/l第3表
浴温 50℃
陰極電流密度 2A/drrr
pH4,0
第4表
AI含有率 硬度
(重量%) (Hv)
実施例
5 2、 3 3306 2
、 3 3307 1、 3
250比較例
実施例8
厚さ約0. 1μmの無電解銅めっき層を有する平均粒
子径30μmのアルミニウムーシリコン合金粒子(シリ
コン含有量12重量%)20g/lを前記第2表に示す
組成のニッケルめっき浴に添加し、空気撹拌しつつ、陽
極としてニッケル板、陰極として常法により前処理した
銅板を使用して、前記第3表に示す条件で24時間にわ
たりめっきを行なった。Table 2 Nickel sulfate 24g/l Nickel chloride 4.5g/l boric acid
3.0g/l Table 3 Bath temperature 50°C Cathode current density 2A/drrr pH 4,0 Table 4 AI content Hardness (wt%) (Hv) Example 5 2, 3 3306 2
, 3 3307 1, 3
250 Comparative Example Example 8 Thickness approximately 0. 20 g/l of aluminum-silicon alloy particles (silicon content 12% by weight) having an average particle diameter of 30 μm and having an electroless copper plating layer of 1 μm were added to a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 above, and while stirring with air. Plating was carried out for 24 hours under the conditions shown in Table 3 using a nickel plate as an anode and a copper plate pretreated in a conventional manner as a cathode.
かくして、銅板上に約500 It mのニッケル−ア
ルミニウム複合めっき皮膜(アルミニウム含有量的2.
3重量%)が形成された。Thus, a nickel-aluminum composite plating film of about 500 It m (aluminum content of 2.5 m) was formed on the copper plate.
3% by weight) was formed.
次いで、この複合めっき皮膜を形成された銅板の室温か
ら700℃までのビッカース硬度(荷重50g)を測定
した。高温での硬度測定は、高温硬度測定装置(“HT
−5”、日本光学(株)製)を使用して行なった。Next, the Vickers hardness (load: 50 g) of the copper plate on which the composite plating film was formed was measured from room temperature to 700°C. Hardness measurement at high temperatures is performed using a high temperature hardness measuring device (“HT
-5'', manufactured by Nippon Kogaku Co., Ltd.).
第1図に室温から700℃までの硬度の変化を曲線Aと
して示す。In FIG. 1, the change in hardness from room temperature to 700° C. is shown as curve A.
実施例9
平均粒子径30μmのアルミニウムーシリコン合金粒子
(シリコン含有全12重世%)を、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン3部、水3部およびエタノール94
部からなるシランカップリング剤液に30℃で16時間
浸漬し、乾燥した。Example 9 Aluminum-silicon alloy particles (containing 12% silicon in total) with an average particle diameter of 30 μm were mixed with 3 parts of γ-aminopropyltriethoxysilane, 3 parts of water, and 94% of ethanol.
The sample was immersed in a silane coupling agent solution consisting of 500 ml at 30° C. for 16 hours and dried.
このアルミニウムーシリコン合金粒子(シリコン含有量
12重量%)20g/lを前記第2表に示す組成のニッ
ケルめっき浴に添加し、実施例8と同様にしてめっきを
行なった。20 g/l of these aluminum-silicon alloy particles (silicon content: 12% by weight) were added to a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 above, and plating was carried out in the same manner as in Example 8.
かくして、銅板上に約500μmのニッケル−アルミニ
ウム複合めっき皮膜(アルミニウム含有量的2.2重量
%)が形成された。In this way, a nickel-aluminum composite plating film (aluminum content: 2.2% by weight) of about 500 μm was formed on the copper plate.
第1図に実施例8と同様にして測定した室温から700
°Cまでの該めっき皮膜の硬度の変化を曲線Bとして示
す。Figure 1 shows a temperature of 700 m from room temperature measured in the same manner as in Example 8
Curve B shows the change in the hardness of the plated film up to °C.
比較例3
前記第2表に示す組成のニッケルめっき浴を使用して、
アルミニウム粒子を添加すること無く、実施例8と同様
にしてめっきを行なった。Comparative Example 3 Using a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 above,
Plating was carried out in the same manner as in Example 8 without adding aluminum particles.
かくして、銅板上に約500μmのニッケルめっき皮膜
が形成された。In this way, a nickel plating film of about 500 μm was formed on the copper plate.
第1図:と実施例8と同様にして測定した室温から70
0℃までの該ニッケルめっき皮膜の硬度の変化を曲線C
として示す。Figure 1: 70°C from room temperature measured in the same manner as in Example 8.
Curve C shows the change in hardness of the nickel plating film up to 0°C.
Shown as
第1図に示す結果から明らかな様に、アルミニウム粒子
を含有しないニッケルめっき皮膜の場合にはく曲線C)
、温度の上昇とともに次第に硬度が低下して、500℃
では、室温硬度の約1/2となる。As is clear from the results shown in Figure 1, in the case of a nickel plating film that does not contain aluminum particles, the peel curve C)
, the hardness gradually decreases as the temperature rises to 500℃
Therefore, the hardness is approximately 1/2 of the room temperature hardness.
これに対して、ニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜
の場合には(曲線AおよびB)、室温から約300℃の
範囲では、温度の」二昇とともに硬度が低下するが、約
300℃からは再び硬度が増大して、約650°Cで最
大高度に達する。そして、どの温度域においても、ニッ
ケル−アルミニウム複合めっき皮膜の方が、ニッケルめ
っき皮膜よりも、硬度が著しく高い。On the other hand, in the case of nickel-aluminum composite plating films (curves A and B), the hardness decreases as the temperature rises in the range from room temperature to approximately 300°C, but from approximately 300°C, the hardness decreases again. increases and reaches a maximum altitude at about 650°C. In any temperature range, the nickel-aluminum composite plating film has significantly higher hardness than the nickel plating film.
実施例10
厚さ約0.1μmの無電解ニッケルーリンめっき層を有
する平均粒子径0.5μmのアルミニウム粒子20g/
lを前記第2表に示す組成のニッケルめっき浴に添加し
、空気撹拌しつつ、陽極としてニッケル板、陰極として
常法により前処理したアルミナセラミックス板を使用し
て、前記第3表に示す条件で24時間にわたりめっきを
行なった。Example 10 20 g of aluminum particles with an average particle size of 0.5 μm having an electroless nickel-phosphorus plating layer with a thickness of about 0.1 μm
1 was added to a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 above, and while stirring with air, using a nickel plate as an anode and an alumina ceramic plate pretreated by a conventional method as a cathode, the conditions shown in Table 3 above were carried out. Plating was carried out for 24 hours.
かくして、アルミナセラミックス板上に約500μmの
ニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜(アルミニウム
含有置駒3.0重量%)が形成された。In this way, a nickel-aluminum composite plating film (3.0% by weight of aluminum-containing plate) of about 500 μm was formed on the alumina ceramic plate.
次いで、該ニッケル−アルミニウム複合めっき皮膜を6
00℃で1時間加熱処理した。Next, the nickel-aluminum composite plating film was coated with 6
Heat treatment was performed at 00°C for 1 hour.
第2図に実施例8と同様にして測定した室温から700
℃までの該加熱処理後のニッケル−アルミニウム複合め
っき皮膜の硬度の変化を曲線りとして示す。Figure 2 shows a temperature difference of 700 m from room temperature measured in the same manner as in Example 8.
The change in hardness of the nickel-aluminum composite plating film after the heat treatment up to 0.degree. C. is shown as a curve.
比較例4
前記第2表に示す組成のニッケルめっき浴を使用して、
アルミニウム粒子を添加すること無く、実施例8と同様
にしてめっきを行なった。Comparative Example 4 Using a nickel plating bath having the composition shown in Table 2 above,
Plating was carried out in the same manner as in Example 8 without adding aluminum particles.
かくして、アルミナセラミックス板上に厚さ約500μ
mのニッケルめっき皮膜が形成された。Thus, a thickness of about 500 μm was deposited on the alumina ceramic plate.
A nickel plating film of m was formed.
次いで、該ニッケルめっき皮膜を600°Cで1時間加
熱処理した。Next, the nickel plating film was heat-treated at 600°C for 1 hour.
第2図に実施例8と同様にして測定した室温から700
℃までの該ニッケルめっき皮膜の硬度の変化を曲線Eと
して示す。Figure 2 shows a temperature difference of 700 m from room temperature measured in the same manner as in Example 8.
Curve E shows the change in hardness of the nickel plating film up to .degree.
第2図に示す結果から明らかなごとく、アルミニウム粒
子を含有しないニッケルめっき皮膜の場合には(曲線E
)、温度の上昇とともに次第に硬度が低下している。As is clear from the results shown in Figure 2, in the case of a nickel plating film that does not contain aluminum particles (curve E
), the hardness gradually decreases with increasing temperature.
これに対して、加熱処理したニッケル−アルミニウム複
合めっき皮膜の場合には(曲線D)、温度の上昇ととも
に次第に増大し、約650℃で最大硬度に達した後、低
下している。On the other hand, in the case of the heat-treated nickel-aluminum composite plating film (curve D), the hardness gradually increases as the temperature rises, reaches the maximum hardness at about 650°C, and then decreases.
図面の簡単な説明
第1図は、加熱処理しないニッケル−アルミニウム複合
めっき皮膜(曲線AおよびB)および加熱処理しないニ
ッケルめっき皮膜(曲線C)の温度と硬度との関係をそ
れぞれ示すグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the relationship between temperature and hardness of a nickel-aluminum composite plating film that is not heat treated (curves A and B) and a nickel plating film that is not heat treated (curve C).
第2図は、加熱処理したニッケル−アルミニウム複合め
っき皮膜(曲線D)および加熱処理したニッケルめっき
皮膜(曲線E)の温度と硬度との関係をそれぞれ示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between temperature and hardness of a heat-treated nickel-aluminum composite plating film (curve D) and a heat-treated nickel plating film (curve E).
(以 上) 第1図 狽11足1戊(°C) 第2図 $則定シ晃J支(’C)(that's all) Figure 1 11 feet 1 戊 (°C) Figure 2 $ Norisada Shiko J Branch (’C)
Claims (4)
を使用して電気めっきを行なうことを特徴とする基材上
にニッケル−アルミニウム複合めっき層を形成させる方
法。(1) A method for forming a nickel-aluminum composite plating layer on a substrate, which comprises performing electroplating using a nickel plating bath in which aluminum particles are dispersed.
を使用して基材上にニッケル−アルミニウム複合電気め
っき層を形成させた後、該めっき層を200〜800℃
で加熱することを特徴とする基材上にニッケル−アルミ
ニウム複合めっき層を形成させる方法。(2) After forming a nickel-aluminum composite electroplating layer on the substrate using a nickel plating bath in which aluminum particles are dispersed, the plating layer is heated to 200 to 800°C.
A method for forming a nickel-aluminum composite plating layer on a base material, the method comprising heating the base material with a nickel-aluminum composite plating layer.
せたニッケルめっき浴を使用して電気めっきを行なうこ
とを特徴とする基材上にニッケル−アルミニウム複合め
っきを形成させる方法。(3) A method of forming a nickel-aluminum composite plating on a substrate, characterized by performing electroplating using a nickel plating bath in which aluminum particles subjected to dissolution suppression treatment are dispersed.
せたニッケルめっき浴を使用して基材上にニッケル−ア
ルミニウム複合電気めっき層を形成させた後、該めっき
層を200〜800℃で加熱することを特徴とする基材
上にニッケル−アルミニウム複合めっき層を形成させる
方法。(4) After forming a nickel-aluminum composite electroplating layer on the base material using a nickel plating bath in which aluminum particles subjected to dissolution suppression treatment are dispersed, the plating layer is heated at 200 to 800°C. A method for forming a nickel-aluminum composite plating layer on a base material, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6669889A JPH02298295A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Formation of nickel-aluminium composite plating layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6669889A JPH02298295A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Formation of nickel-aluminium composite plating layer |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02298295A true JPH02298295A (en) | 1990-12-10 |
JPH0442479B2 JPH0442479B2 (en) | 1992-07-13 |
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ID=13323418
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02298295A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10251902A1 (en) * | 2002-11-07 | 2004-06-03 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for coating a substrate and coated article |
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JPS531843A (en) * | 1976-06-28 | 1978-01-10 | Toshiba Corp | Closed power panel |
JPS544249A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-12 | Kawasaki Steel Co | Method of making steel sheet coated with zinccaluminum composite plating |
JPS6249359A (en) * | 1985-08-29 | 1987-03-04 | Ricoh Co Ltd | Toner for developing electrostatic charging image |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP6669889A patent/JPH02298295A/en active Granted
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DE10251902B4 (en) * | 2002-11-07 | 2009-05-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for coating a substrate and coated article |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0442479B2 (en) | 1992-07-13 |
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