JPH0527708B2 - - Google Patents

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JPH0527708B2
JPH0527708B2 JP63231760A JP23176088A JPH0527708B2 JP H0527708 B2 JPH0527708 B2 JP H0527708B2 JP 63231760 A JP63231760 A JP 63231760A JP 23176088 A JP23176088 A JP 23176088A JP H0527708 B2 JPH0527708 B2 JP H0527708B2
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JP
Japan
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film
nickel
black body
salt
phosphorus alloy
Prior art date
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JP63231760A
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Japanese (ja)
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JPH0280581A (en
Inventor
Masao Horiuchi
Shunichi Kodama
Kenji Kuroda
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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Priority to US07/268,509 priority patent/US4984855A/en
Priority to EP88118758A priority patent/EP0317838B1/en
Priority to DE3887832T priority patent/DE3887832T2/en
Publication of JPH0280581A publication Critical patent/JPH0280581A/en
Priority to US07/595,606 priority patent/US5111335A/en
Priority to US07/595,593 priority patent/US5083222A/en
Priority to US07/595,607 priority patent/US5079643A/en
Priority to US07/595,561 priority patent/US5096300A/en
Priority to US07/595,608 priority patent/US5074957A/en
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光学的な黒体皮膜を有する基材およ
び該皮膜の製造方法に関する。 本発明の光学的な黒体皮膜は低い全反射率をも
ち、金属、セラミツクス、ガラス、プラスチツク
ス等の基材表面上に形成されるものである。その
形成の方法は基材表面上に発明者らが発明した黒
体皮膜用ニツケル・リン合金めつき液でニツケ
ル・リン合金皮膜をめつきし、この合金被膜に対
して、特定の化学物質によるエツチングを施して
形成される。本発明の光学的な黒対皮膜は低い全
反射率をもち、その波長依存性も極めて小さい。
このことから、理想的な黒体皮膜を実現でき、も
つて光カロリーメータの受光部、光伝送系の終端
素子系、光の導波路、光コネクターの内面等に有
効に利用することができる。 [従来の技術] 従来、黒色皮膜として、黒色塗料を用いた塗
膜、黒色の表面酸化物、金属化合物の皮膜、電気
めつき法による黒色クロメート、黒色ニツケル皮
膜、および陽極酸化法により成形した多孔質皮膜
に黒色染料を入れた黒色被膜があつた。しかし、
これらの黒色皮膜は全反射率が3〜10%程度あ
り、かつ、波長依存性も高いという問題があり、
光カロリーメーターの受光部として用いるには不
満足であつた。 一方、上記の皮膜よりも全反射率の低いもの
に、蒸着酸化法による金黒がある。金黒の皮膜は
全反射率が約0.5%で上記金黒色塗料等に比べて
一段と低く、光カロリーメーターの受光部として
利用されている。 また、C.E.ジヨンソン、Sr.の発明に係る米国
特許第4233107号明細書(対応特許:特開昭57−
114655号)には、ニツケル・リンめつき皮膜を硝
酸水溶液でエツチング処理して得られる黒色皮膜
とその製法が開示されている。 また、同一発明者の米国特許第4361630号明細
書にも類似の発明が開示されている。この技術は
P.L.グリーソンによつて改良され、米国特許第
4511614号明細書に開示されている。 [発明が解決しようとする課題] 金黒は、機械的振動や摩擦などで簡単にはげ落
ち、高湿条件下では水分を吸収して全反射率が増
加し、乾燥によつても元の反射率に回復しないと
いう問題があり、実用上難点が多い。 また、米国特許第4233107号および、4361630号
明細書に開示されている黒色皮膜は、全反射率が
0.5〜1.0%で、かつ、皮膜強度が高い点で実用性
が高い。しかし、全反射率に波長依存性があり、
変動幅が0.34%〜0.41%となつているため、320
〜2200nmという広い波長帯域で高精度で光パワ
ーを測定する受光体として用いるにはなお問題が
ある。 さらにまた、米国特許第4511614号明細書に開
示された技術は、ニツケル・リン皮膜中のリン含
有量に濃淡の差がある二つの層を重ねた二層構造
の基材で構成されている。このため、製造工程が
増しており、また前記2発明よりも全反射率が高
く、全反射率の変動幅も大きい。 本発明の目的は、第1に金属、セラミツクス、
ガラス、プラスチツクス等の基材表面に、光の全
反射率が低く、波長依存性が小さく、さらに機械
的強度、耐湿性の優れた黒体皮膜が形成された光
吸収基材およびそのための黒体皮膜形成方法を提
供することにある。 第2に、金黒よりも機械的強度が優れ、したが
つて容易に損壊しない実用的な黒体皮膜を有する
基材を提供することにある。 第3に、先行技術である前記2発明のいずれよ
りも全反射率及び全反射率の波長依存特性に優れ
た、実用的な黒体皮膜を有する基材を提供するこ
とにある。 第4に、グリーソン開示の発明のように工程を
増すことなく製造することができる実用的な黒体
皮膜を有する基材を提供することにある。 [課題を解決するための手段] これらの目的を達成するために、この発明に係
る黒体皮膜を有する基材は、基材と、該基材表面
に形成されたニツケル・リン合金の黒体皮膜とを
具備し、この黒体皮膜の表面には、主に開口部の
穴径が1〜6μmの円錐状の穴が隣接して多数形
成されており、かつ該穴の壁面にこの穴よりも微
細な筋状の凹凸が多数形成され、波長域320nm
〜2200nmにおいて黒体の全反射率が0.04〜0.1%
であり、かつ波長域320nm〜2200nmにおける全
反射率の波長による変動幅が0.1%以下である。 この黒体皮膜を有する基材の製造方法は、 1 ニツケル塩と、ホスフイン酸ナトリウムと、
D,L−リンゴ酸またはその塩と、コハク酸ま
たはその塩とを含み、D,L−リンゴ酸または
その塩と、コハク酸またはその塩との総量が
0.8〜1.6mol/である黒体皮膜用ニツケル・
リン合金めつき液を用いて、基材上にニツケ
ル・リン合金皮膜をめつきする工程と、該ニツ
ケル・リン合金皮膜表面を硝酸水溶液でエツチ
ング処理する工程とを備えている。また、 2 ニツケル塩と、ホスフイン酸ナトリウムと、
D,L−リンゴ酸またはその塩と、乳酸または
その塩と、マロン酸またはその塩とを含む黒体
皮膜用ニツケル・リン合金めつき液を用いて、
基材上にニツケル・リン合金皮膜をめつきする
工程と、該ニツケル・リン合金皮膜表面を硝酸
水溶液でエツチング処理する工程とを備えてい
る。 このめつき液は本発明者の実験によつて決定さ
れたものである。 この発明において、黒体皮膜の形成される基材
としては、金属、ガラス、セラミツクス、プラス
チツクス等が用いられる。 基材には先ず、黒体皮膜用ニツケル・リン合金
めつき液によりニツケル・リン合金めつき皮膜が
施される。 このめつきには無電解めつき法が用いられる。
基材が金属の場合は、1,1,1−トリクロルエ
タンおよびアルカリ脱脂液で脱脂した後、酸洗い
し、次いでニツケルストライクめつきを行い、黒
体皮膜用無電解ニツケル・リン合金めつき液に浸
漬して基材表面にリン濃度7〜10%のニツケル・
リン合金皮膜を形成せしめる。 基材がガラス、セラミツクス、プラスチツクス
のような電気の不導体の場合には、塩化錫溶液お
よび塩化パラジウム溶液で表面の活性化処理を行
つた後黒体皮膜用無電解ニツケル・リンめつき液
によるニツケル・リン合金皮膜形成が行われる。 黒体皮膜用無電解ニツケル・リン合金めつきに
は、めつき液として、 (1) ニツケル塩として、硫酸ニツケル
0.11〜0.20M 還元剤として、ホスフイン酸ナトリウム
0.24〜0.36M オキシカルボン酸として、D,Lリンゴ酸
0.4〜0.8M ジカルボン酸として、コハク酸 0.4〜0.8M 含有する浴、又は (2) ニツケル塩として、硫酸ニツケル
0.11〜0.20M 還元剤として、ホスフイン酸ナトリウム
0.24〜0.36M オキシカルボン酸として、D,Lリンゴ酸
0.2〜0.4M オキシカルボン酸として、乳酸 0.3〜0.6M ジカルボン酸として、マロン酸 0.2〜0.4M 含有する浴のいずれかを使用し、通常80〜95℃の
液温で60分〜5時間浸漬させる。ニツケル・リン
合金皮膜の厚さは少なくとも30μm以上必要であ
る。 ニツケル・リン合金皮膜の形成された基材は、
水洗乾燥した後、黒体化のためにエツチング処理
される。 エツチング処理で用いられる硝酸水溶液の濃度
は硝酸:水=1:2から濃硝酸までの範囲の濃度
を持つたもので、液温は30〜80℃、浸漬時間10秒
〜5分で処理されるが、これらの濃度、液温、時
間等のエツチング処理条件はニツケル・リン合金
皮膜の状態との関係で最適なものが選択される。 エツチング処理後、水洗乾燥して得られた基材
の黒体皮膜は、極めて安定で、機械的にも、耐湿
性においても優れており、その全反射率は320〜
2200nmの波長域において、0.04〜0.1%である。 走査形電子顕微鏡による観察によれば、本発明
の方法により得られた黒体及膜の表面には、主に
開口部の穴径が1〜6μmの円錐状の穴を隣接し
て多数形成し、かつ該穴の壁面にはこの穴よりも
微細な凹凸を多数形成している。この微細な凹凸
が、さらに全反射率を低下させているものと考え
られる。 [作用] 本発明による黒体皮膜は、皮膜表面に光が入射
すると、円錐状の穴の内部で多重反射し、微細な
筋状の凹凸によつて吸収され、黒体皮膜表面によ
つてほとんど吸収される。その結果、320〜
2200nmの波長範囲での全反射率が0.04〜0.1%、
全反射率の波長による変動幅が0.1%以下の特性
を示す。 本発明による黒体皮膜の製造方法は、まず、基
材を本発明に係る上記ニツケル・リン合金めつき
液に浸漬して、基材表面にニツケル・リン合金め
つき皮膜を析出させる。ついで、この合金めき皮
膜表面を硝酸水溶液でエツチング処理することに
より、合金めつき皮膜表面を黒体化するが、その
黒体皮膜には主に開口部の穴径が1〜6μmの円
錐状の穴が隣接して多数形成され、かつ該穴の壁
面にこの穴よりも微細な筋状の凹凸が多数形成さ
れる。 [実施例] 実施例 1 この例では基材として金属を用い、代表として
銅を用いる。 直径8mm厚さ0.3mmの銅板の基材を1,1,1
−トリクロルエタンおよびアルカリ脱脂液で脱脂
処理し、水洗後1:1塩酸により酸洗いし、次い
でニツケルストライクめつき(電気めつき)を行
つた後、浴温90℃の黒体皮膜用無電解ニツケル・
リン合金めつき液(液組成:硫酸ニツケル0.1M、
ホスフイン酸ナトリウム0.25M、D,L−リンゴ
酸0.2M、乳酸0.4M、マロン酸0.25M)または
(硫酸ニツケル0.1M、ホスフイン酸ナトリウム
0.25M、D,L−リンゴ酸0.4M、コハク酸
0.45M)に3時間浸漬し、基材表面にニツケル・
リン合金めつき皮膜を70〜80μm析出させた。こ
のようにしてニツケル・リン合金めつき皮膜の形
成された銅の基材を水洗した。ついで、この合金
被膜を黒体化するために、浴温50℃の1:1硝酸
水溶液で1分間エツチング処理し、水洗し乾燥し
た。 銅の基材表面に形成された黒体皮膜は極めて安
定で、機械的振動および摩擦、耐湿に対して優れ
ていた。 第1図は得られた黒体皮膜の320〜2200nmの
波長域での全反射率を積分球分光光度計で測定し
た結果を示す。実線がその測定値で、320〜
2200nmの波長域で全反射率は0.05〜0.08%と低
く、波長による変動も極めて小さい。例えば、図
1から明らかなように、波長320nmで全反射率
が0.07%、波長633nmで全反射率が0.07%、波長
1200nmで全反射率が0.08%、波長2200nmで全反
射率が0.09%であり、全反射率の波長による変動
幅が0.1%以下である。この皮膜を85℃で相対湿
度85%RHの環境に200時間および500時間暴露し
たのちに測定した全反射率を示すが、なお全波長
域での全反射率は0.1%前後であり、波長依存性
は殆ど見られず、本発明で作られた黒体皮膜は
320〜2200nmの全波長域にわたつてすぐれた黒
体であることが示されている。 第2図において、Aは本実施例で得られた本発
明の黒体皮膜の全反射率測定値である。Bは米国
特許第4233107号および第4361630号明細書に開示
されている黒色皮膜の全反射率で、Aの皮膜に比
して、全反射率が0.5〜1.0%と高く、かつ、波長
依存性が見られる。Cは金黒皮膜についての測定
値である。このように、本発明は全反射率および
その波長依存性において、従来技術よりも格段に
優れている。 第3図は、実施例1で製造した黒体皮膜を有す
る基材の表面を走査形電子顕微鏡で観察した写真
である。a,d,c,dは順次倍率を増加したと
きのものである。拡大倍率は傍に示したスケール
で見当がつけられる。 aで示すように、表面には円錐状の微細な穴が
全面にランダムに分布しており、穴の直径は比較
的均一である。穴径の分布の一例を第6図に示
す。この図から穴の開口部の穴径が主に1〜6μ
mであることがわかる。第3図において、b,
c,dと次第に倍率を上げていくと微細穴の壁面
には、さらに小さい微細な凹凸が作られているこ
とが判明する。すなわち微細穴の壁面の表面によ
り小さい微細な凹凸が形成している点において本
発明の方法で形成された黒体皮膜に表面構造上の
特徴が認められる。第4図も同様である。 第5図は、先行技術である米国特許第4233107
号および第4361630号明細書に開示された方法に
基いて作成した黒色皮膜の表面を走査形電子顕微
鏡で観察した写真である。第3,4図と対比させ
るために、a,b,c,dは同様に順次倍率を増
加させた。第5図aは、表面に円錐状穴がランダ
ムに分布しており、円錐穴の直径は大小さまざま
に分布していることが判る。その穴径の分布を第
6図に示す。第3図、第4図と第5図との表面写
真観察で最も重要と考えられる差異はdにおいて
認められる。第3図、第4図には、微細穴の壁面
の表面により小さい微細な凹凸が形成されている
点である。 表1に、先行技術と本発明の方法とを比較して
表示した。 なお、鉄、ニツケル、コバルト等の基材につい
ても1,1,1−トリクロルエタンを用い脱脂を
行い、次ぎにアルカリ脱脂し、水洗後、1:1塩
酸により、酸洗いをし水洗した後、浴温90℃の黒
体皮膜用無電解ニツケル・リン合金めつき液に3
時間浸漬し、基材表面にニツケル・リン合金めつ
き皮膜を約70〜80μm析出させた。この皮膜を前
項に記載したエツチング処理を行い、皮膜を黒体
化させた。このようにして得られた黒体皮膜の表
面構造、光の吸収特性などは、銅の基材で得られ
た黒体皮膜のそれらと同じであつた。 さらに、基材の金属としてアルミニウムについ
ても、1,1,1−トリクロルエタンで脱脂を行
い、常温の水酸化ナトリウム溶液で3〜5時間エ
ツチングをおこなつた。水洗後常温の硝酸とフツ
化水素酸の混合液に15〜20秒間浸漬し、アルミニ
ウム表面に生じたスマツト除去し、水洗後亜鉛置
換し、水洗して銅ストライク、ニツケルストライ
クめつき(電気めつき)を行つた後、温浴90℃の
黒体皮膜用無電解ニツケル・リン合金めつき皮膜
を約70〜80μm析出させる。この皮膜を前項に記
載したエツチング処理を行い皮膜を黒体化させ
た。このようにして得られた黒体皮膜の表面組
織、光の吸収特性などは、銅の基材で得られた黒
体皮膜のそれらと同じであつた。 さらにまた、真ちゆう、青銅、白銅、りん青
銅、ステンレス鋼、18金等の基材についても、銅
の基材の前処理と同じ前処理を行い、基材表面に
黒体皮膜用ニツケル・リン合金皮膜を約70〜80μ
m析出させ、前項に記載した黒体化のためのエツ
チング処理を行つた。得られた黒体皮膜の表面構
造、光の吸収特性などは、銅の基材で得られた黒
体皮膜のそれらと同じであつた。 実施例 2 この例では基材として、セラミツクス、ガラス
を用いた。セラミツクス、ガラスは、不導体であ
るため真空蒸着法を用い、まずニクロムを蒸着さ
せ、次ぎに金を蒸着し、ニツケルストライクめつ
きを行つて表面を金属化した。または化学的還元
法として、コロイド状パラジウム懸濁液に浸漬、
塩化パラジウム溶液に浸漬するか、または塩化錫
溶液次ぎに塩化パラジウム溶液に浸漬することに
よつてセラミツクス、ガラス表面を活性化した。
これら表面を金属化および活性化したセラミツク
ス、ガラスを温浴90℃の黒体皮膜用無電解ニツケ
ル・リン合金めつき液(液組成:硫酸ニツケル
0.1M、ホスフイン酸ナトリウム0.25M、D,L
−リンゴ酸0.5M、乳酸0.4M、マロン酸0.25M)
または(液組成:硫酸ニツケル0.1M、ホスフイ
ン酸ナトリウム0.25M、D,L−リンゴ酸0.4M、
コハク酸0.45M)に3時間浸漬し、これらの基材
表面にニツケル・リン合金めつき皮膜を約70〜
80μm析出させ、次いで実施例1に記載した黒体
化のためのエツチング処理を行つた。その結果、
得られた黒体皮膜の表面構造、光の全反射率など
の諸特性は、実施例1で得られた黒体皮膜のそれ
らと同じで、特別な差異は発見できなかつた。 実施例 3 この例では基材としてプラスチツクを用いた。
プラスチツクは、不導体であるため陰極スパツタ
リング法を用い、金属化した。または化学的還元
法として、コロイド状パラジウム懸濁液に浸漬、
塩化パラジウム溶液に浸漬するか、塩化錫溶液次
ぎに塩化パラジウム溶液に浸漬することによつて
プラスチツク表面を活性化してもよい。これら表
面を金属化および活性化したプラスチツクを浴温
90℃の黒体皮膜用無電解ニツケル・リン合金めつ
き液(液組成:硫酸ニツケル0.1M、ホスフイン
酸ナトリウム0.25M、D,L−リンゴ酸0.5M、
乳酸0.4M、マロン酸0.3M)または(硫酸ニツケ
ル0.1M、ホスフイン酸ナトリウム0.25M、D,
L−リンゴ酸0.4M、コハク酸0.45M)に3時間
浸漬しプラスチツク表面にニツケル・リン合金め
つき皮膜を約70〜80μm析出させ、実施例1に記
載した黒色化のためのエツチング処理を行つて得
られた黒体皮膜の表面構造、光の全反射率などの
諸特性は、実施例1で得られた黒体皮膜のそれら
と同じで、特別な差異は発見できなかつた。 [発明の効果] 本発明は基材の種類を問わず、 (1) ニツケル塩、ホスフイン酸ナトリウム、D,
L−リンゴ酸またはその塩、及びコハク酸また
はその塩の組成のめつき液、若しくは (2) ニツケル塩、ホスフイン酸ナトリウム、D,
L−リンゴ酸またはその塩、乳酸またはその
塩、及びマロン酸またはその塩の組成のめつき
液を使用してニツケル合金めつき皮膜を析出形
成し、これを硝酸水溶液のエツチング処理で黒
体化したことにより、理想的な黒体皮膜を形成
した。 この黒体被膜は、主に開口部の穴径が1〜6μ
mの円錐状の穴が隣接して多数形成され、かつ該
穴の壁面に微細な筋状の凹凸が多数形成されてい
るので、これらの円錐状の穴と微細な筋状の凹凸
とにより多重反射された光が効率よく吸収され
る。この結果、広い波長範囲で全反射率が低く、
かつ全反射率の波長依存性が小さい。すなわち、
本発明による黒体被膜は、320〜220nmの波長範
囲で全反射率が0.04〜0.1%、全反射率の波長に
よる変動幅が0.1%以下の特性を示し、従来の黒
体被膜より格段に全反射率が低く、波長依存性を
示す全反射率の変動幅も小さく、さらに機械的強
度、耐湿性が優れているという顕著な効果を奏す
る。 また、本発明による黒体皮膜の製造方法は、有
機酸の組合わせとその量を選択することによつ
て、工程数を増加させることなく、浸漬時間、腐
食温度および合金の組成(リン含有量)を変化さ
せて黒化度をコントロールするという従来の黒体
皮膜の製造方法では得られない良好な光学的特性
の黒体皮膜を得ることができるという顕著な効果
を奏する。 こうして理想的な黒体皮膜を、金属、セラミツ
クス、プラスチツクスなどほとんどの工業材料上
に形成できるから、光吸収体として有益であり、
得られた皮膜は精密な光パワー絶対値測定用の光
吸収体としてあるいは光伝送系の終端素子として
極めて有用であり、また、光学機器内部反射防止
材、光コネクター内部の反射防止材等に利用する
ことができる。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a substrate having an optical black body film and a method for producing the film. The optical blackbody film of the present invention has a low total reflectance and is formed on the surface of a base material such as metal, ceramics, glass, or plastics. The method for forming it is to plate a nickel-phosphorus alloy film on the surface of the base material using a nickel-phosphorus alloy plating liquid for blackbody films invented by the inventors, and then to coat this alloy film with a specific chemical substance. It is formed by etching. The optical black coating of the present invention has a low total reflectance, and its wavelength dependence is also extremely small.
From this, an ideal black body film can be realized, and can be effectively used in the light receiving part of an optical calorimeter, the termination element system of an optical transmission system, an optical waveguide, the inner surface of an optical connector, etc. [Prior art] Conventionally, black coatings include coatings using black paint, black surface oxides, coatings of metal compounds, black chromate by electroplating, black nickel coatings, and porous films formed by anodizing. A black film containing black dye was formed on the quality film. but,
These black films have a total reflectance of about 3 to 10% and are highly wavelength dependent.
It was unsatisfactory for use as a light receiving part of an optical calorimeter. On the other hand, a film with a lower total reflectance than the above-mentioned film is gold black produced by a vapor deposition oxidation method. The gold-black film has a total reflectance of about 0.5%, which is much lower than the gold-black paint mentioned above, and is used as the light receiving part of optical calorimeters. Also, U.S. Patent No. 4,233,107 (corresponding patent: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1998) related to the invention of CE Johnson, Sr.
No. 114655) discloses a black film obtained by etching a nickel-phosphorus plating film with an aqueous nitric acid solution and a method for producing the same. A similar invention is also disclosed in US Pat. No. 4,361,630 by the same inventor. This technology
Improved by PL Gleason, U.S. Patent No.
It is disclosed in the specification of No. 4511614. [Problem to be solved by the invention] Gold black easily flakes off due to mechanical vibration or friction, absorbs moisture under high humidity conditions and increases total reflectance, and even when dry, the original reflectance is restored. There is a problem that the rate does not recover, and there are many practical difficulties. In addition, the black film disclosed in U.S. Patent Nos. 4,233,107 and 4,361,630 has a total reflectance of
It is 0.5 to 1.0% and has high film strength, making it highly practical. However, the total reflectance has wavelength dependence,
Since the fluctuation range is 0.34% to 0.41%, 320
There are still problems in using it as a photoreceptor for measuring optical power with high precision in a wide wavelength band of ~2200 nm. Furthermore, the technology disclosed in US Pat. No. 4,511,614 is composed of a base material with a two-layer structure in which two layers with different concentrations of phosphorus in the nickel-phosphorus film are stacked. Therefore, the number of manufacturing steps is increased, and the total reflectance is higher than the above two inventions, and the fluctuation range of the total reflectance is also large. The purpose of the present invention is to firstly produce metals, ceramics,
Light-absorbing substrates with a black body film formed on the surface of the substrate, such as glass or plastics, that has low total reflectance, low wavelength dependence, and excellent mechanical strength and moisture resistance, and the black material used therefor. An object of the present invention is to provide a method for forming a body film. The second object is to provide a base material having a practical black body film that has better mechanical strength than gold black and is therefore not easily damaged. Thirdly, it is an object of the present invention to provide a base material having a practical blackbody film that has better total reflectance and wavelength-dependent characteristics of total reflectance than either of the above two prior art inventions. The fourth object is to provide a base material having a practical black body film that can be manufactured without increasing the number of steps as in the invention disclosed by Gleason. [Means for Solving the Problems] In order to achieve these objects, a base material having a black body film according to the present invention includes a base material and a nickel-phosphorus alloy black body formed on the surface of the base material. On the surface of this black body film, a large number of conical holes with an opening diameter of 1 to 6 μm are formed adjacent to each other. Many fine streak-like irregularities are formed, and the wavelength range is 320 nm.
The total reflectance of a blackbody is 0.04-0.1% at ~2200nm
and the fluctuation width of the total reflectance depending on the wavelength in the wavelength range of 320 nm to 2200 nm is 0.1% or less. The method for producing a base material having a black body film includes: 1. Nickel salt, sodium phosphinate,
Contains D,L-malic acid or its salt and succinic acid or its salt, and the total amount of D,L-malic acid or its salt and succinic acid or its salt is
Nickel for black body film with a content of 0.8 to 1.6 mol/
The method includes a step of plating a nickel-phosphorus alloy film on a substrate using a phosphorus alloy plating solution, and a step of etching the surface of the nickel-phosphorus alloy film with an aqueous nitric acid solution. In addition, 2 nickel salt, sodium phosphinate,
Using a nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film containing D,L-malic acid or its salt, lactic acid or its salt, and malonic acid or its salt,
The method includes a step of plating a nickel-phosphorus alloy film on a base material, and a step of etching the surface of the nickel-phosphorus alloy film with an aqueous nitric acid solution. This plating solution was determined through experiments by the inventor. In this invention, metal, glass, ceramics, plastics, etc. are used as the base material on which the black body film is formed. First, a nickel-phosphorus alloy plating film is applied to the base material using a nickel-phosphorus alloy plating solution for blackbody film. An electroless plating method is used for this plating.
If the base material is metal, it is degreased with 1,1,1-trichloroethane and an alkaline degreasing solution, then pickled, and then subjected to nickel strike plating, using an electroless nickel-phosphorus alloy plating solution for blackbody coatings. Nickel with a phosphorus concentration of 7 to 10% is applied to the surface of the base material by immersing it in
A phosphorus alloy film is formed. When the base material is an electrically nonconducting material such as glass, ceramics, or plastics, the surface is activated with a tin chloride solution and a palladium chloride solution, and then an electroless nickel/phosphorus plating solution for blackbody coating is applied. A nickel-phosphorus alloy film is formed by For electroless nickel-phosphorus alloy plating for blackbody coatings, use the following as a plating solution: (1) Nickel sulfate as a nickel salt.
0.11~0.20M Sodium phosphinate as reducing agent
0.24-0.36M As oxycarboxylic acid, D, L malic acid
A bath containing 0.4-0.8M succinic acid as a 0.4-0.8M dicarboxylic acid, or (2) nickel sulfate as a nickel salt.
0.11~0.20M Sodium phosphinate as reducing agent
0.24-0.36M As oxycarboxylic acid, D, L malic acid
Use one of the baths containing 0.2-0.4M lactic acid as oxycarboxylic acid, 0.3-0.6M malonic acid as dicarboxylic acid, and immerse at a liquid temperature of usually 80-95°C for 60 minutes to 5 hours. . The thickness of the nickel-phosphorus alloy film must be at least 30 μm or more. The base material on which the nickel-phosphorus alloy film is formed is
After washing with water and drying, it is etched to form a black body. The concentration of the nitric acid aqueous solution used in the etching process ranges from nitric acid:water = 1:2 to concentrated nitric acid, and the solution temperature is 30 to 80°C, and the immersion time is 10 seconds to 5 minutes. However, the etching conditions such as concentration, liquid temperature, time, etc. are selected optimally in relation to the state of the nickel-phosphorus alloy film. After etching, the blackbody film on the base material obtained by washing with water and drying is extremely stable and has excellent mechanical and moisture resistance, and its total reflectance is 320~320.
In the wavelength range of 2200 nm, it is 0.04 to 0.1%. According to observation using a scanning electron microscope, the surfaces of the black bodies and membranes obtained by the method of the present invention mainly have a large number of adjacent conical holes with opening diameters of 1 to 6 μm. , and the wall surface of the hole has many finer irregularities than the hole. It is thought that these fine irregularities further reduce the total reflectance. [Function] In the black body film according to the present invention, when light is incident on the film surface, it undergoes multiple reflections inside the conical hole, is absorbed by the fine streak-like unevenness, and most of the light is absorbed by the black body film surface. Absorbed. As a result, 320~
Total reflectance in the wavelength range of 2200nm is 0.04~0.1%,
The total reflectance varies by wavelength by less than 0.1%. In the method for producing a blackbody film according to the present invention, first, a base material is immersed in the above-mentioned nickel-phosphorus alloy plating solution according to the present invention to deposit a nickel-phosphorus alloy plating film on the surface of the base material. Next, the surface of the alloy plating film is etched with a nitric acid aqueous solution to make the surface of the alloy plating film a black body. A large number of holes are formed adjacent to each other, and a large number of streak-like irregularities that are finer than the holes are formed on the wall surfaces of the holes. [Examples] Example 1 In this example, metal is used as the base material, and copper is used as a representative example. 1, 1, 1 copper plate base material with a diameter of 8 mm and a thickness of 0.3 mm
- After degreasing with trichloroethane and alkaline degreasing solution, washing with water, pickling with 1:1 hydrochloric acid, and then performing nickel strike plating (electroplating), electroless nickel for black body film with a bath temperature of 90°C.・
Phosphorus alloy plating solution (liquid composition: nickel sulfate 0.1M,
Sodium phosphinate 0.25M, D,L-malic acid 0.2M, lactic acid 0.4M, malonic acid 0.25M) or (nickel sulfate 0.1M, sodium phosphinate
0.25M, D,L-malic acid 0.4M, succinic acid
0.45M) for 3 hours to coat the surface of the substrate with nickel.
A phosphorus alloy plating film of 70 to 80 μm was deposited. The copper base material on which the nickel-phosphorus alloy plating film had been formed was washed with water. Then, in order to make this alloy film a black body, it was etched for 1 minute in a 1:1 nitric acid aqueous solution at a bath temperature of 50°C, washed with water, and dried. The blackbody film formed on the surface of the copper base material was extremely stable and had excellent resistance to mechanical vibration, friction, and moisture. FIG. 1 shows the results of measuring the total reflectance of the obtained black body film in the wavelength range of 320 to 2200 nm using an integrating sphere spectrophotometer. The solid line is the measured value, 320~
The total reflectance is as low as 0.05 to 0.08% in the 2200 nm wavelength range, and variation with wavelength is extremely small. For example, as is clear from Figure 1, the total reflectance is 0.07% at a wavelength of 320 nm, the total reflectance is 0.07% at a wavelength of 633 nm, and
The total reflectance is 0.08% at 1200 nm and 0.09% at a wavelength of 2200 nm, and the fluctuation range of the total reflectance depending on the wavelength is 0.1% or less. The total reflectance measured after exposing this film to an environment of 85°C and relative humidity 85% RH for 200 and 500 hours is shown, and the total reflectance in the entire wavelength range is around 0.1%, which is wavelength dependent. The blackbody film produced by this invention has almost no
It has been shown that it is an excellent blackbody over the entire wavelength range from 320 to 2200 nm. In FIG. 2, A is the total reflectance measurement value of the black body film of the present invention obtained in this example. B is the total reflectance of the black film disclosed in U.S. Pat. can be seen. C is the measured value for the gold-black film. As described above, the present invention is significantly superior to the prior art in terms of total reflectance and its wavelength dependence. FIG. 3 is a photograph of the surface of the base material having the black body film produced in Example 1, observed with a scanning electron microscope. a, d, c, and d are the results when the magnification is increased sequentially. The magnification factor can be estimated from the scale shown nearby. As shown in a, fine conical holes are randomly distributed over the surface, and the diameter of the holes is relatively uniform. An example of the hole diameter distribution is shown in FIG. From this figure, the hole diameter of the hole opening is mainly 1 to 6μ.
It turns out that m. In Figure 3, b,
As the magnification is gradually increased from c to d, it becomes clear that even smaller microscopic irregularities are formed on the walls of the microscopic holes. That is, the black body film formed by the method of the present invention has a surface structural feature in that smaller fine irregularities are formed on the surface of the wall surface of the microhole. The same applies to FIG. Figure 5 shows prior art U.S. Patent No. 4,233,107.
This is a photograph taken with a scanning electron microscope of the surface of a black film prepared based on the method disclosed in No. 1 and No. 4,361,630. In order to contrast with FIGS. 3 and 4, the magnifications of a, b, c, and d were similarly increased sequentially. In Fig. 5a, it can be seen that conical holes are randomly distributed on the surface, and the diameters of the conical holes are distributed in various sizes. The hole diameter distribution is shown in FIG. The most important difference in surface photograph observation between FIGS. 3, 4, and 5 is observed in d. In FIGS. 3 and 4, smaller fine irregularities are formed on the walls of the microholes. Table 1 displays a comparison between the prior art and the method of the present invention. In addition, base materials such as iron, nickel, and cobalt are also degreased using 1,1,1-trichloroethane, then alkaline degreased, washed with water, pickled with 1:1 hydrochloric acid, and washed with water. 3 for electroless nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film with bath temperature of 90℃
By dipping for a time, a nickel-phosphorus alloy plating film of about 70 to 80 μm was deposited on the surface of the substrate. This film was subjected to the etching treatment described in the previous section to turn the film into a black body. The surface structure, light absorption characteristics, etc. of the black body film thus obtained were the same as those of the black body film obtained using a copper base material. Further, aluminum as the base metal was also degreased with 1,1,1-trichloroethane and etched with a sodium hydroxide solution at room temperature for 3 to 5 hours. After washing with water, immerse it in a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid at room temperature for 15 to 20 seconds to remove the smut that has formed on the aluminum surface. ), an electroless nickel-phosphorus alloy plating film for a blackbody film is deposited in a thickness of about 70 to 80 μm in a hot bath of 90°C. This film was subjected to the etching treatment described in the previous section to turn the film into a black body. The surface texture, light absorption characteristics, etc. of the black body film thus obtained were the same as those of the black body film obtained using a copper base material. Furthermore, base materials such as brass, bronze, cupronickel, phosphor bronze, stainless steel, and 18-karat gold are subjected to the same pretreatment as the copper base material, and the surface of the base material is coated with nickel for black body coating. Approximately 70~80μ phosphorus alloy film
m was precipitated, and the etching treatment for blackbody formation described in the previous section was performed. The surface structure, light absorption characteristics, etc. of the obtained blackbody film were the same as those of the blackbody film obtained on a copper base material. Example 2 In this example, ceramics and glass were used as the base material. Since ceramics and glass are nonconductors, a vacuum evaporation method was used to first deposit nichrome, then gold, and metallize the surface by nickel strike plating. or as a chemical reduction method, by immersion in a colloidal palladium suspension,
Ceramic and glass surfaces were activated by immersion in a palladium chloride solution or by immersion in a tin chloride solution followed by a palladium chloride solution.
Electroless nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film (liquid composition: nickel sulfate)
0.1M, sodium phosphinate 0.25M, D, L
-malic acid 0.5M, lactic acid 0.4M, malonic acid 0.25M)
or (liquid composition: nickel sulfate 0.1M, sodium phosphinate 0.25M, D,L-malic acid 0.4M,
0.45M succinic acid) for 3 hours to form a nickel-phosphorus alloy plating film on the surface of these substrates for about 70~
A thickness of 80 μm was deposited, and then the etching treatment for blackbody formation described in Example 1 was performed. the result,
The surface structure, total light reflectance, and other properties of the obtained black body film were the same as those of the black body film obtained in Example 1, and no particular differences were found. Example 3 In this example, plastic was used as the base material.
Since plastic is a nonconductor, it was metallized using cathodic sputtering. or as a chemical reduction method, by immersion in a colloidal palladium suspension,
The plastic surface may be activated by immersion in a palladium chloride solution or by immersion in a tin chloride solution followed by a palladium chloride solution. These surface-metalized and activated plastics are heated to a bath temperature.
Electroless nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film at 90°C (liquid composition: nickel sulfate 0.1M, sodium phosphinate 0.25M, D,L-malic acid 0.5M,
Lactic acid 0.4M, malonic acid 0.3M) or (nickel sulfate 0.1M, sodium phosphinate 0.25M, D,
The plastic was immersed in L-malic acid (0.4 M, succinic acid 0.45 M) for 3 hours to deposit a nickel-phosphorus alloy plating film of approximately 70 to 80 μm on the plastic surface, and then subjected to the etching treatment for blackening as described in Example 1. The surface structure, total light reflectance, and other properties of the black body film thus obtained were the same as those of the black body film obtained in Example 1, and no particular differences were found. [Effects of the Invention] The present invention applies regardless of the type of base material, (1) nickel salt, sodium phosphinate, D,
A plating solution having a composition of L-malic acid or its salt, and succinic acid or its salt, or (2) nickel salt, sodium phosphinate, D,
A nickel alloy plating film is precipitated and formed using a plating solution with a composition of L-malic acid or its salt, lactic acid or its salt, and malonic acid or its salt, and this is turned into a black body by etching treatment with an aqueous nitric acid solution. As a result, an ideal blackbody film was formed. This blackbody coating mainly has an opening hole diameter of 1 to 6 μm.
A large number of conical holes of m diameter are formed adjacent to each other, and a large number of fine streak-like irregularities are formed on the wall surface of the hole, so these conical holes and fine streak-like irregularities cause multiple The reflected light is efficiently absorbed. As a result, the total reflectance is low over a wide wavelength range,
In addition, the wavelength dependence of total reflectance is small. That is,
The blackbody coating according to the present invention has a total reflectance of 0.04 to 0.1% in the wavelength range of 320 to 220 nm, and a fluctuation width of the total reflectance depending on the wavelength of 0.1% or less, and has a much higher total reflectance than conventional blackbody coatings. It has the remarkable effects of low reflectance, small fluctuation range of total reflectance that shows wavelength dependence, and excellent mechanical strength and moisture resistance. Furthermore, by selecting the combination and amount of organic acids, the method for producing a blackbody film according to the present invention can improve the immersion time, corrosion temperature, alloy composition (phosphorus content, etc.) without increasing the number of steps. ) has the remarkable effect that it is possible to obtain a black body film with good optical properties, which cannot be obtained by the conventional method of manufacturing a black body film, in which the degree of blackening is controlled by changing the black body film. In this way, ideal blackbody films can be formed on most industrial materials such as metals, ceramics, and plastics, making them useful as light absorbers.
The obtained film is extremely useful as a light absorber for precise absolute value measurement of optical power or as a termination element for optical transmission systems, and can also be used as anti-reflection material inside optical equipment, anti-reflection material inside optical connectors, etc. can do. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、湿度による本発明の黒体皮膜の全反
射率変化を示すグラフである。第2図は、従来技
術である米国特許第4361630号明細書に開示され
ている黒色皮膜および金黒の全反射率を本発明の
黒体皮膜と比較したグラフである。第3図a〜第
3図d及び第4図a〜第4図dは、それぞれエツ
チング処理液でエツチングした本発明の黒体皮膜
の表面構造を順に拡大して示す走査形電子顕微鏡
写真で、第5図a〜第5図dは、従来技術である
米国特許第4233107号および第4361630号明細書に
開示されている黒色皮膜に相当する皮膜の表面構
造を順に拡大して示す走査形電子顕微鏡写真であ
る。第6図は、第3図、第4図及第5図に示した
本発明に係わる黒体被膜の表面にある穴の穴径分
布を示す図である。
FIG. 1 is a graph showing changes in total reflectance of the black body film of the present invention depending on humidity. FIG. 2 is a graph comparing the total reflectance of the black film and gold black disclosed in the prior art US Pat. No. 4,361,630 with the black body film of the present invention. Figures 3a to 3d and Figures 4a to 4d are scanning electron micrographs showing enlarged sequentially the surface structure of the black body film of the present invention etched with an etching solution, respectively. FIGS. 5a to 5d are scanning electron microscopes showing sequential enlargements of the surface structure of a film corresponding to the black film disclosed in prior art US Pat. Nos. 4,233,107 and 4,361,630. It's a photo. FIG. 6 is a diagram showing the hole diameter distribution of holes on the surface of the black body coating according to the present invention shown in FIGS. 3, 4, and 5. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基材と、該基材表面に形成されたニツケル・
リン合金の黒体皮膜とを具備し、この黒体皮膜の
表面には、主に開口部の穴径が1〜6μmの円錐
状の穴が隣接して多数形成されており、かつ該穴
の壁面にこの穴よりも微細な筋状の凹凸が多数形
成され、波長域320nm〜2200nmにおいて黒体の
全反射率が0.04〜0.1%であり、かつ波長域320n
m〜2200nmにおける全反射率の波長による変動
幅が0.1%以下の黒体皮膜を有する基材。 2 ニツケル塩と、ホスフイン酸ナトリウムと、
D,L−リンゴ酸またはその塩と、コハク酸また
はその塩とを含み、D,L−リンゴ酸またはその
塩と、コハク酸またはその塩との総量が0.8〜
1.6mol/である黒体皮膜用ニツケル・リン合
金めつき液を用いて、基材上にニツケル・リン合
金皮膜をめつきする工程と、該ニツケル・リン合
金皮膜表面を硝酸水溶液でエツチング処理する工
程とを備えた黒体皮膜付基材の製造方法。 3 ニツケル塩と、ホスフイン酸ナトリウムと、
D,L−リンゴ酸またはその塩と、乳酸またはそ
の塩と、マロン酸またはその塩とを含む黒体皮膜
用ニツケル・リン合金めつき液を用いて、基材上
にニツケル・リン合金皮膜をめつきする工程と、
該ニツケル・リン合金皮膜表面を硝酸水溶液でエ
ツチング処理する工程とを備えた黒体皮膜付基材
の製造方法。
[Claims] 1. A base material and a nickel film formed on the surface of the base material.
A black body film made of phosphorus alloy is formed on the surface of the black body film, and a large number of conical holes, mainly having an opening diameter of 1 to 6 μm, are formed adjacent to each other. Many streak-like irregularities are formed on the wall surface, which are finer than these holes, and the total reflectance of the black body is 0.04 to 0.1% in the wavelength range of 320 nm to 2200 nm, and the wavelength range is 320 nm.
A base material having a black body film whose total reflectance varies by wavelength in the wavelength range of m to 2200 nm. 2 Nickel salt, sodium phosphinate,
Contains D,L-malic acid or its salt and succinic acid or its salt, and the total amount of D,L-malic acid or its salt and succinic acid or its salt is 0.8 to
A step of plating a nickel-phosphorus alloy film on a substrate using a nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film having a concentration of 1.6mol/2, and etching the surface of the nickel-phosphorus alloy film with an aqueous nitric acid solution. A method for producing a base material with a black body film, comprising the steps of: 3 Nickel salt, sodium phosphinate,
A nickel-phosphorus alloy film is formed on a substrate using a nickel-phosphorus alloy plating solution for black body film containing D,L-malic acid or its salt, lactic acid or its salt, and malonic acid or its salt. The process of plating,
A method for producing a substrate with a black body film, comprising the step of etching the surface of the nickel-phosphorus alloy film with an aqueous nitric acid solution.
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