JPH04365890A - Ni−W合金めっき方法 - Google Patents

Ni−W合金めっき方法

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JPH04365890A
JPH04365890A JP14039491A JP14039491A JPH04365890A JP H04365890 A JPH04365890 A JP H04365890A JP 14039491 A JP14039491 A JP 14039491A JP 14039491 A JP14039491 A JP 14039491A JP H04365890 A JPH04365890 A JP H04365890A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物品表面にNi−W合
金めっきを施すNi−W合金めっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のNi−W合金めっき方法としては
、クエン酸を有機錯化剤として用いるホルト(Holt
)法や、同じく酒石酸を有機錯化剤として用いるブレナ
ー(Brenner)法などが知られている。しかしな
がら、これらの方法は電解浴液(以下、浴液と略す)の
pHが約9と高く、アンモニア臭が発生し、作業環境が
過酷であるという問題がある。
【0003】これに対して、アンモニア臭の発生しない
pH領域(pH7以下)である約pH6にアンモニアで
調整されたタングステン酸ナトリウム70g/リットル
、硫酸ニッケル約60g/リットル、クエン酸約100
g/リットルを含有する浴液を用いて、陰極電流密度を
約10A/dm2 とし、浴液の温度(以下、浴温と略
す)を70℃としてNi−W合金めっきを行う方法が用
いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のような70℃の
浴温条件は、工業的にめっきを行う一般的な浴液槽加熱
器の加熱容量では、冬季に70℃を保持することが困難
であるという問題がある。また、タングステンの材料と
して用いられるタングステン酸ナトリウムは、浴液作成
に用いられる他の薬品に比べて極めて高価であるという
問題がある。また前述の浴液組成、温度、陰極電流密度
で形成されるNi−W合金めっきにはピットが生じ、さ
らに電着引張応力が高く、30μm以上の厚さのめっき
を形成すると、めっきにクラックを生じる点などの問題
もある。
【0005】本発明の目的は、装置的に保持可能な浴液
温度条件で、低濃度のタングステン酸ナトリウムを用い
て、ピットの少ない、電着応力の低いNi−W合金めっ
きを形成するNi−W合金めっき方法を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶解時にタン
グステートおよびアルカリ金属イオンを生じる第1イオ
ン生成材料25.0〜38.5g/リットルと、硫酸ニ
ッケル10.0〜20.0g/リットルと、溶解時にク
エン酸イオンを生じる第2イオン生成材料30.0〜5
0.2g/リットルとを含有し、アンモニアでpH6.
0〜7.0に調整された電解浴液用い、電解浴液温度6
0〜65℃、陰極電流密度3〜7A/dm2の条件でN
i−W合金めっきを行うことを特徴とするNi−W合金
めっき方法である。
【0007】また本発明は、第1イオン生成材料がタン
グステン酸ナトリウムと、タングステン酸カリウムと、
タングステン酸および水酸化ナトリウムと、あるいはタ
ングステン酸および水酸化カリウムとのいずれかから選
ばれることを特徴とする。
【0008】また本発明は、第2イオン生成材料がクエ
ン酸あるいはクエン酸とクエン酸ナトリウムとのいずれ
かから選ばれることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に従えば、Ni−W合金めっき方法に用
いられる電解浴液は、溶解時にタングステートおよびア
ルカリ金属イオンを生じる第1イオン生成材料25.0
〜38.5g/リットルと、硫酸ニッケル10.0〜2
0.0g/リットルと、溶解時にクエン酸イオンを生じ
る第2イオン生成材料30.0〜50.2g/リットル
とを含む。
【0010】前記第1イオン生成材料は、タングステン
酸ナトリウムと、タングステン酸カリウムと、タングス
テン酸および水酸化ナトリウムと、あるいはタングステ
ン酸および水酸化カリウムとのいずれかから選ばれる。
【0011】前記第2イオン生成材料は、クエン酸ある
いはクエン酸とクエン酸ナトリウムとのいずれかから選
ばれる。
【0012】上述の電解浴液をアンモニアでpH6.0
〜7.0に調整し、電解浴液温度60〜65℃、陰極電
流密度3〜7A/dm2 の条件でNi−W合金めっき
を行う。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に用いられるめっ
き装置1を説明する図である。温度調節機能を有する電
解浴液槽2内に電解浴液(以下、浴液と略す)3が満た
されており、陽極4および被めっき物である陰極5が吊
されている。
【0014】陽極4および陰極5を挟んで、電流の側面
からの回り込みを防ぐ一対のついたて7a,7bが配置
されている。ついたて7a,7bには浴液3の循環を効
率よく行うために、複数の孔8a,8bが形成されてい
る。
【0015】陽極4および陰極5に電流を印加すること
によって、陰極5上にめっきが生成される。
【0016】めっきを行う際には、図示しない撹拌機を
用いて浴液3を撹拌しながらめっきを行っても良い。
【0017】図2は、陰極5付近の反応機構を説明する
図である。図2においては、浴液に添加されるタングス
テン酸ナトリウム(Na2WO4)、硫酸ニッケル(N
iSO4)、クエン酸(以下、Citと略す場合あり)
、およびアンモニア(NH3 )の陰極5周辺における
形態およびNi−W合金めっきの析出反応機構が説明さ
れている。浴液3中でタングステン酸ナトリウム(Na
2WO4)は、化1に示されるようにナトリウムイオン
(Na+ )とタングステート(WO42− )とに、
クエン酸(Cit)は、化2に示されるようにクエン酸
イオン(Cit2−)と水素イオン(H+)とに、硫酸
ニッケル(NiSO4)は化3に示されるようにニッケ
ルイオン(Ni2+)と硫酸イオン(SO42−)とに
解離しており、アンモニア(NH3)はアンモニウムイ
オン(NH4+)となるけれども、
【0018】
【化1】Na2WO4→2Na++WO42−
【001
9】
【化2】Cit→Cit2−+2H+
【0020】
【化3】NiSO4→Ni2++SO42−そのうち、
Cit2−とWO42−とはマイナス4価の錯体([W
O42−・Cit2−]4−)を形成し、Ni2+とC
it2−とNH4+とは、化4で示されるニッケル−ク
エン酸−アンミン混合錯体を形成する。
【0021】
【化4】
【0022】Na2WO4から解離したNa+ は、化
5に示されるように陰極5からの電子(e−)によって
Na原子となる。
【0023】
【化5】Na++e−→Na このNa原子は、化6に示されるように水と反応してN
a+とOH−と吸着Hとを生じ、吸着Hは陰極5に吸着
される。
【0024】
【化6】 2Na+2H2O→2Na++2OH−+2H(吸着)
生じたOH− によって、陰極5付近のpHは約11以
上に上昇する。陰極5に吸着したHが2個反応すること
によって、水素ガスが発生する。この水素ガスは、ピッ
ト発生の原因の1つである。Na+ は化5および化6
に示される機構を繰返す。
【0025】Cit2−とWO42−とによって形成さ
れたマイナス4価錯体([WO42−・Cit2−]4
−)は、化7に示されるようにpH11以上ではCit
2−とWO42− とに分解する。
【0026】
【化7】
【0027】WO42−は陰極5表面に吸着し、Cit
2−は浴液3中に脱離する。
【0028】化4で示されるニッケル−クエン酸−アン
ミン混合錯体は、陰極5付近では化8に示されるように
Cit2−とNH4+とを解離し、Ni2+が陰極5か
らの電子によってNiとして陰極5上に析出する。
【0029】
【化8】
【0030】陰極5に析出している2個のNiを介して
化7により陰極5に吸着していたWO42− が陰極か
ら6電子を受取ると、化9に示されるようにWO42−
 は酸素イオンとのつながりを断ち切り、Ni2Wとな
る。Ni2Wは別個に析出したNi原子の個数によりN
i3WやNi4Wなどの合金めっき組成を生じる。
【0031】
【化9】 2Ni+WO42−+4H2O+6e−→Ni2W+8
OH−したがって、Naが化7によるWO42−  の
吸着濃度、つまり合金中のWの含有率を制御する大きな
因子である。あるNa濃度においてWO42− が陰極
5にいきわたるのは明らかであり、それ以上のWO42
−はNi4Wの析出に無関係である。すなわち、ある程
度までNa2WO4を削減しても、合金中のWの含有率
に影響がないと考えられる。
【0032】電解浴液温度である浴液3の温度(以下、
浴温と略す)を70℃に保持することが困難であるとい
うことが従来例の問題点と挙げられているため、本実施
例では浴温を保持可能な65℃以下とする。浴温を低下
すれば電着温度が低下するためにめっき層の密度が低下
し、めっき層の強靭性が低下することが考えられる。こ
のため、ニッケル−クエン酸−アンミン混合錯体の陰極
反応性を増加させてめっき層の密度が低下しないように
pH範囲を7.0まで上昇させ、さらに析出速度を低下
させてめっき膜の密度が増すように陰極電流密度を7A
/dm2 以下まで低下させた条件で、めっき膜の形成
を行う。
【0033】本発明のNi−W合金めっき方法に用いら
れる電解浴液は、溶解時にタングステートとアルカリ金
属イオンとを生じる第1イオン生成材料と、硫酸ニッケ
ルと、溶解時にクエン酸イオンを生じる第2イオン生成
材料とを含む。
【0034】第1イオン生成材料としては、タングステ
ン酸ナトリウムまたはタングステン酸カリウムを用いる
ことができ、さらにタングステン酸と水酸化ナトリウム
、あるいはタングステン酸と水酸化カリウムとの組合わ
せを用いてもよい。
【0035】第1イオン生成材料の濃度は25.0〜3
8.5g/リットルが好ましい。第1イオン生成材料が
38.5g/リットルを超えれば、生成するめっきの引
張り応力が大きくめっき層を厚くすることが困難であり
、25.0g/リットル未満では、44重量%WのNi
−W合金めっきが得られないためである。Ni−W合金
めっき中のWの含有率は、44重量%未満では硬度が低
いため、耐食性の高いNi−W合金めっきとしては44
重量%以上が好ましい。
【0036】第1イオン生成材料の濃度は、さらに好ま
しくは溶解時のタングステート濃度が0.076〜0.
106モル/リットルであり、アルカリ金属イオン濃度
が0.152〜0.212モル/リットルである。
【0037】硫酸ニッケルの濃度は、10.0〜20.
0g/リットルが好ましい。硫酸ニッケルの濃度が20
.0g/リットルを超えれば、44重量%WのNi−W
合金めっきが得られず、10.0g/リットル未満では
、電流効率が低下するためである。
【0038】第2イオン生成材料としては、クエン酸ま
たはクエン酸と水酸化ナトリウムとの組合わせが用いら
れる。
【0039】第2イオン生成材料の濃度は、30.0〜
50.2g/リットルが好ましい。第2イオン生成材料
の濃度が50.2g/リットルを超えれば、Ni−W合
金めっきの比重が低下し、30.0g/リットル未満で
は、電解浴液中に沈澱が生じるためである。
【0040】第2イオン生成材料のさらに好ましい濃度
は、溶解時のクエン酸濃度が0.143〜0.214モ
ル/リットルである。
【0041】第2イオン生成材料としてクエン酸とクエ
ン酸ナトリウムとの組合わせを用いる場合には、溶解時
にアルカリ金属イオンであるナトリウムイオンを生じる
ため、第1イオン生成材料から生じるアルカリ金属イオ
ン濃度と、第2イオン生成材料から生じるナトリウムイ
オン濃度との合計濃度が0.152〜0.212モル/
リットルとなるように各材料濃度を選ばなければならな
い。
【0042】電解浴液のpHは、好ましくは6.0〜7
.0となるように、アンモニアまたはアンモニア水によ
って調整される。pHが7.0を超えればアンモニア臭
が発生して作業環境が過酷となり、6.0未満では電流
効率が低下する。
【0043】電解浴液温度としては、60〜65℃が好
ましい。65℃を超えれば、44重量%WのNi−W合
金めっきが得られず、60℃未満では、電流効率が低下
するためである。
【0044】陰極電流密度は3〜7A/dm2が好まし
い。7A/dm2を超えればピットが生じ、3A/dm
2未満では、無めっき部分が生じるためである。
【0045】以下に具体的な実施例および比較例を述べ
る。
【0046】実施例1 下記表1に示す組成で電解浴液を調整した。
【0047】
【表1】
【0048】このようにして得られた電解浴液を用いて
、下記表2に示す条件で被めっき物である陰極上にNi
−W合金めっきを行った。
【0049】
【表2】
【0050】得られたNi−W合金めっき被膜は、表面
に割れやピットが生じておらず平滑であり、100μm
の均一な膜厚であることが確認された。また、Ni−W
合金めっき被膜中のWの含有率は、44重量%であるこ
とが確認された。
【0051】実施例2 下記表3に示す組成で電解浴液を調整した。
【0052】
【表3】
【0053】表2で示した実施例1と同じ条件で、Ni
−W合金めっきを行った。
【0054】得られたNi−W合金めっき被膜は表面に
割れやピットが生じておらず平滑であり、100μmの
均一な膜厚であることが確認された。また、Ni−W合
金めっき被膜中のWの含有率は、44重量%であること
が確認された。
【0055】実施例3 下記表4に示す組成で電解浴液を調整した。
【0056】
【表4】
【0057】表2で示した実施例1と同じ条件で、Ni
−W合金めっきを行った。
【0058】得られたNi−W合金めっき被膜は表面に
割れやピットが生じておらず平滑であり、100μmの
均一な膜厚であることが確認された。また、Ni−W合
金めっき被膜中のWの含有率は、44重量%であること
が確認された。
【0059】実施例4 下記表5に示す組成で電解浴液を調整した。
【0060】
【表5】
【0061】表2で示した実施例1と同じ条件で、Ni
−W合金めっきを行った。
【0062】得られたNi−W合金めっき被膜は表面に
割れやピットが生じておらず平滑であり、100μmの
均一な膜厚であることが確認された。また、Ni−W合
金めっき被膜中のWの含有率は、44重量%であること
が確認された。
【0063】実施例5 下記表6に示す組成で電解浴液を調整した。
【0064】
【表6】
【0065】表2で示した実施例1と同じ条件で、Ni
−W合金めっきを行った。
【0066】得られたNi−W合金めっき被膜は表面に
割れやピットが生じておらず平滑であり、100μmの
均一な膜厚であることが確認された。また、Ni−W合
金めっき被膜中のWの含有率は、44重量%であること
が確認された。
【0067】比較例1 下記表7に示す組成で電解浴液を調整した。
【0068】
【表7】
【0069】このようにして得られた電解浴液を用いて
、下記表8に示す条件で被めっき物である陰極上にNi
−W合金めっきを行った。
【0070】
【表8】
【0071】得られたNi−W合金めっき被膜は100
μmの膜厚が得られたけれども、割れやピットが発生し
ていることが確認された。Ni−W合金めっき被膜中の
Wの含有率は、44重量%であることが確認された。
【0072】
【発明の効果】本発明によれば、ピットが発生せず、低
電着応力のためにめっき層厚が厚く、均一電着性を有す
るNi−W合金めっきが得られる。
【0073】Ni−W合金めっきを低電解浴液温度、低
タングステン酸ナトリウム濃度で形成することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いられるめっき装置1を
説明する図である。
【図2】陰極5付近の反応機構を説明する図である。
【符号の説明】
3  電解浴液

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  溶解時にタングステートおよびアルカ
    リ金属イオンを生じる第1イオン生成材料25.0〜3
    8.5g/リットルと、硫酸ニッケル10.0〜20.
    0g/リットルと、溶解時にクエン酸イオンを生じる第
    2イオン生成材料30.0〜50.2g/リットルとを
    含有し、アンモニアでpH6.0〜7.0に調整された
    電解浴液用い、電解浴液温度60〜65℃、陰極電流密
    度3〜7A/dm2 の条件でNi−W合金めっきを行
    うことを特徴とするNi−W合金めっき方法。
  2. 【請求項2】  第1イオン生成材料がタングステン酸
    ナトリウムと、タングステン酸カリウムと、タングステ
    ン酸および水酸化ナトリウムと、あるいはタングステン
    酸および水酸化カリウムとのいずれかから選ばれること
    を特徴とする請求項1記載のNi−W合金めっき方法。
  3. 【請求項3】  第2イオン生成材料がクエン酸あるい
    はクエン酸とクエン酸ナトリウムとのいずれかから選ば
    れることを特徴とする請求項1記載のNi−W合金めっ
    き方法。
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