JPH05302195A - チタン及びチタン合金の電気メッキ法 - Google Patents

チタン及びチタン合金の電気メッキ法

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JPH05302195A
JPH05302195A JP22480091A JP22480091A JPH05302195A JP H05302195 A JPH05302195 A JP H05302195A JP 22480091 A JP22480091 A JP 22480091A JP 22480091 A JP22480091 A JP 22480091A JP H05302195 A JPH05302195 A JP H05302195A
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titanium
acid
oxide film
sample
bath
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JP22480091A
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Seishiro Ito
征司郎 伊藤
Takashi Onaka
隆 大中
Shinichi Ishida
慎一 石田
Michiaki Hirochi
通明 広地
Hideyuki Matsunaga
秀之 松永
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Nippon Aluminium Co Ltd
Tokai Denshi Inc
Original Assignee
Nippon Aluminium Co Ltd
Tokai Denshi Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人体に悪影響を与えたり、また、周辺環境に
公害を及ぼしたりすることが少なく、チタン及びチタン
合金1の表面に多孔質酸化皮膜2を介して密着性の良好
なメッキ層4を施すこと。 【構成】 チタン及びチタン合金1を、無機酸のみを少
なくとも1種含有し、又は有機酸のみを少なくとも1種
含有し、又は無機酸及び有機酸のいずれをも少なくとも
1種含有した電解浴、又は、これらに過酸化水素水を添
加した電解浴中で火花放電電圧下で陽極酸化して多孔質
酸化皮膜2を形成した後に、該酸化皮膜2をメッキ浴中
で陰極電解してメッキ層4を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてチタン及びチ
タン合金の表面に密着性の良好なメッキ層を施す電気メ
ッキ法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、チタン及びチタン合金(以下チ
タンと略称する)の表面にニッケル層などを電気メッキ
する場合、前記チタン表面上の自然酸化皮膜を除去する
ことなく電気メッキを行うと、このチタン表面に対する
前記メッキ層の密着性が悪くて簡単に剥離するため、前
記自然酸化皮膜を除去してから電気メッキを行う必要が
ある。
【0003】そこで、従来、特開平3−47991号公
報において、フッ化水素酸と塩酸とから成る混合浴を用
い、この混合浴で前記チタンをエッチング処理して表面
上の自然酸化皮膜を除去した後に、このチタンの電気メ
ッキを行うようにした手段が提案された。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
に、電気メッキの前処理としてフッ化水素酸と塩酸とか
ら成る混合浴を使用する場合、これらフッ化水素酸や塩
酸は人体に有害であり、しかも周辺環境に公害を及ぼす
恐れがあることから、大規模な工業生産を行う上で問題
がある。
【0005】本発明は以上のような問題に鑑みてなした
もので、その目的は、人体に悪影響を与えたり、また、
周辺環境に公害を及ぼしたりすることが少なく、チタン
及びチタン合金の表面に密着性の良好なメッキ層を施す
ことができるチタン及びチタン合金の電気メッキ法を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、チタン及びチタン合金を無機酸のみを少
なくとも1種含有し、又は有機酸のみを少なくとも1種
含有し、又は無機酸及び有機酸のいずれをも少なくとも
1種含有した電解浴中で火花放電電圧下で陽極酸化して
多孔質酸化皮膜を形成した後に、該酸化皮膜をメッキ浴
中で陰極電解することを特徴とするものである。尚、前
記無機酸としては、例えば硫酸、リン酸、クロム酸、ピ
ロリン酸、亜硫酸、硝酸などが使用される。又、前記有
機酸としては、例えばナフタレンジスルホン酸、シュウ
酸、スルホサリチル酸、酒石酸、酢酸、クエン酸、ギ
酸、マレイン酸などが使用される。また、以上の各発明
に使用される電解浴中には、それぞれ過酸化水素水を添
加してもよい。
【0007】
【作用】本発明のように、チタン及びチタン合金を無機
酸のみを少なくとも1種含有し、又は有機酸のみを少な
くとも1種含有し、又は無機酸及び有機酸のいずれをも
少なくとも1種含有した電解浴中において、火花放電電
圧下の電解条件で陽極酸化処理を行うことにより、前記
チタンなどの表面に、1〜2μm程度の孔径の孔を有す
る多孔質酸化皮膜が形成され、しかも、この酸化皮膜の
底部側には、前記チタンなどの素地が露出された多くの
皮膜欠損部が形成される。従って、斯かる酸化皮膜をメ
ッキ浴中で陰極電解することにより、該酸化皮膜の表面
全体に密着性の良好なメッキ層が確実に形成される。ま
た、以上のように、前記電気メッキの前処理として使用
される無機酸又は有機酸を主成分とする電解浴は、従来
使用されているフッ化水素酸と塩酸とから成る混合浴に
較べて、人体に悪影響を与えることが少なく、しかも周
辺環境に公害を及ぼすことも少ないことから、大規模な
工業生産を行う上で極めて有利となる。
【0008】また、本発明で使用される各電解浴中に、
過酸化水素水を添加するときには、この過酸化水素水の
一部が前記各電解浴中で陽極酸化されるチタンなどと反
応して、水可溶性のチタン化合物例えばペルオキソチタ
ン酸塩を生成し、このペルオキソチタン酸塩の生成によ
り前記チタンなどの表面が常に活性化され、該チタンな
どの表面全体が積極的に陽極酸化されて前記酸化皮膜の
形成が促進されるため、前記チタンなどの表面に膜厚大
の多孔質酸化皮膜が短時間で形成される。
【0009】
【実施例】以下、本発明にかかるチタン及びチタン合金
の電気メッキ法を、具体例を挙げて説明する。 具体例1 先ず、0.3mol/lのリン酸と0.3mol/lの
硫酸とから成る混合浴を電解浴として用い、また、試料
としてチタン板を使用し、この試料を前記電解浴中にお
いて3A/dm2の電流密度で、100V,140V,1
80V,220Vの電圧にまでそれぞれ昇圧させた後
に、これら各定電圧で5分間にわたり陽極酸化処理し
た。以上の電解浴では、電圧90V付近から火花放電が
開始され、斯かる火花放電電圧下で陽極酸化処理を行っ
たところ、前記各試料には1μm〜10μmの多孔質酸
化皮膜が形成された。次に、以上の陽極酸化処理を行っ
た各試料を、0.5mol/lスルファミン酸ニッケル
と0.5mol/lのホウ酸との混合浴から成るメッキ
浴中で、1A/dm2の電流密度で5分間にわたり陰極電
解して、前記各試料に約10μmのニッケルメッキ層を
形成した。そして、以上のようにして得られた各試料の
ニッケルメッキ層について、JIS試験に基づきセロハ
ンテープを使用した碁盤目剥離試験を行ったところ、表
1の結果が得られた。尚、同表1において、○印は前記
ニッケルメッキ層が殆ど剥離しない状態を、また、◎印
は全く剥離が起こらない状態を示している。
【0010】
【表1】
【0011】上記表1から明らかなように、以上の各ニ
ッケルメッキ層は、剥離強度に極めて優れていることが
理解できる。
【0012】次に、以上のように、前記各試料の表面に
密着性の良好なニッケルメッキ層が形成される理由を、
図1及び図2に基づいて説明する。尚、図1は、前記具
体例1のうち、陽極酸化処理を220Vで行って得た皮
膜を、前記具体例1のメッキ浴中で1A/dm2で30秒
間陰極電解したものを走査型電子顕微鏡で撮影した写真
を、また、図2は、本発明の電気メッキ法で形成される
メッキ層の模式断面図を示している。
【0013】先ず、図2においてチタン試料1を前記具
体例1の電解浴中において、火花放電電圧下の電解条件
で陽極酸化処理することにより、チタン試料1の表面
に、図1で認められるような1〜2μm程度の孔径の孔
を有する多孔質酸化皮膜2が形成され、しかも、この酸
化皮膜2の底部側には、前記チタンなどの素地が露出さ
れた多くの皮膜欠損部3が形成される。従って、以上の
酸化皮膜2を前記メッキ浴中で陰極電解することによ
り、その皮膜欠損部=素地露出部において、金属イオン
が還元されて、図1に示すように孔中あるいは、平坦部
に球状のメッキ層が形成され、さらに陰極電解を継続す
ると図2に示したようなニッケルメッキ層4が形成され
る。そのため得られたメッキ層は、複雑な形状の多孔質
酸化皮膜を介しているので密着性が良好である。
【0014】具体例2 先ず、3mol/l硫酸の単独液を電解浴として用い、
また、試料として前記具体例1と同じくチタン板を使用
し、この試料を前記電解浴中において5A/dm2の電流
密度で、150Vで25分間にわたり火花放電状態で陽
極酸化処理を施して、前記試料に3.8μmの多孔質酸
化皮膜を形成した。次に、以上のように酸化皮膜が形成
された試料を、0.1mol/lピロリン酸銅(II)と
0.5mol/lの酒石酸カリウムとの混合浴から成る
メッキ浴中で、1A/dm2の電流密度で10分間にわた
り陰極電解して、前記各試料に約10μmの銅メッキ層
を形成した。そして、以上のようにして得られた試料の
銅メッキ層について、前記具体例1と同じく、セロハン
テープを使用した碁盤目剥離試験を行ったところ、前記
銅メッキ層が全く剥離せず、剥離強度に非常に優れたも
のであった。
【0015】具体例3 先ず、3mol/lリン酸の単独液を電解浴として用
い、また、試料として前記具体例1と同じくチタン板を
使用し、この試料を前記電解浴中において7A/dm2
電流密度で、330Vで20分間にわたり火花放電状態
で陽極酸化処理を施して、前記試料に2.1μmの多孔
質酸化皮膜を形成した。次に、以上のように酸化皮膜が
形成された試料を、1.2mol/lクロム酸と0.0
5mol/lの硫酸との混合浴から成るメッキ浴中で、
2A/dm2の電流密度で30分間にわたり陰極電解し
て、前記各試料に約15μmのクロムメッキ層を形成し
た。そして、以上のようにして得られた試料のクロムメ
ッキ層について、前記具体例1と同じく、セロハンテー
プを使用した碁盤目剥離試験を行ったところ、前記クロ
ムメッキ層が全く剥離せず、剥離強度に非常に優れたも
のであった。
【0016】具体例4 先ず、0.2mol/lのリン酸と、0.2mol/l
の硫酸と、0.3mol/lの過酸化水素水とから成る
混合浴を電解浴として用い、また、試料として前記具体
例1と同じくチタン板を使用し、この試料を前記電解浴
中において2A/dm2の電流密度で、200Vで120
分間にわたり火花放電状態で陽極酸化処理を施して、前
記試料に8.5μmの多孔質酸化皮膜を形成した。次
に、以上のように酸化皮膜が形成された試料を、0.5
mol/l塩化スズ(II)と0.3mol/lの塩化ニ
ッケル(II)と1.0mol/lのピロリン酸カリウム
との混合浴から成るメッキ浴中で、1A/dm2の電流密
度で20分間にわたり陰極電解して、前記各試料に約1
0μmのスズニッケル合金メッキ層を形成した。そし
て、以上のようにして得られた試料のスズニッケル合金
メッキ層について、前記具体例1と同じく、セロハンテ
ープを使用した碁盤目剥離試験を行ったところ、前記ス
ズニッケル合金メッキ層が全く剥離せず、剥離強度に非
常に優れたものであった。
【0017】具体例5 先ず、5mol/lのナフタレンジスルホン酸と、2m
ol/lの過酸化水素水とから成る混合浴を電解浴とし
て用い、また、試料として前記具体例1と同じくチタン
板を使用し、この試料を前記電解浴中において3A/dm
2の電流密度で、300Vで20分間にわたり火花放電
状態で陽極酸化処理を施して、前記試料に6.5μmの
多孔質酸化皮膜を形成した。次に、以上のように酸化皮
膜が形成された試料を、前記具体例1の場合と同様に、
0.5mol/lスルファミン酸ニッケルと0.5mo
l/lのホウ酸との混合浴から成るメッキ浴中で、1A
/dm2の電流密度で5分間にわたり陰極電解して、前記
各試料に約10μmのニッケルメッキ層を形成した。そ
して、以上のようにして得られた試料のニッケルメッキ
層について、前記具体例1と同じく、セロハンテープを
使用した碁盤目剥離試験を行ったところ、前記ニッケル
メッキ層が全く剥離せず、剥離強度に非常に優れたもの
であった。
【0018】前記具体例1〜4においては、前記リン
酸、硫酸に代えて、クロム酸、ピロリン酸、亜硫酸、硝
酸その他無機酸の使用が可能であり、又、前記具体例5
においては、前記ナフタレンジスルホン酸に代えて、シ
ュウ酸、スルホサリチル酸、酒石酸、酢酸、クエン酸、
ギ酸、マレイン酸その他有機酸の使用が可能であり、斯
かる無機酸及び有機酸と前記過酸化水素水とから成る混
合浴を使用しても、前述した場合とほぼ同様な多孔質酸
化皮膜が形成され、この酸化皮膜を前記メッキ浴中で陰
極電解することにより、密着性の良好なメッキ層が形成
される。また、以上のように、前記無機酸及び有機酸に
過酸化水素水を添加させる場合には、比較的短時間で膜
厚大の酸化皮膜が形成されるが、所定膜厚を得るのに長
時間を必要とするものの、前記無機酸及び有機酸は単独
浴としても使用することができる。また、以上の各具体
例においては、チタン板を使用した場合について説明し
たが、本発明では、チタン合金を使用できることは勿論
である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるチ
タン及びチタン合金の電気メッキ法では、チタン及びチ
タン合金を無機酸のみを少なくとも1種含有し、又は有
機酸のみを少なくとも1種含有し、又は無機酸及び有機
酸のいずれをも少なくとも1種含有した電解浴中で火花
放電電圧下で陽極酸化して多孔質酸化皮膜を形成した後
に、該酸化皮膜をメッキ浴中で陰極電解するようにした
から、人体に悪影響を与えたり、また、周辺環境に公害
を及ぼしたりすることが少なく、チタン及びチタン合金
の表面に密着性の良好なメッキ層を施すことができて、
大規模な工業生産を行う上で極めて有利なものとなる。
【0020】更に、本発明で使用される各電解浴中に、
過酸化水素水を添加することにより、前記チタンなどの
表面に膜厚大の多孔質酸化皮膜が短時間で形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体例1のうち、陽極酸化電圧を22
0Vとして得た皮膜と具体例1のメッキ浴中で1A/dm
2で30秒間陰極電解したものを走査型電子顕微鏡で撮
影した写真である。
【図2】本発明の電気メッキ法で形成されるメッキ層の
模式断面図である。
【符号の説明】
1 チタン(試料) 2 多孔質酸化皮膜 4 メッキ層
フロントページの続き (72)発明者 大中 隆 大阪府大阪市淀川区三国本町3丁目9番39 号 日本アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 石田 慎一 大阪府大阪市淀川区三国本町3丁目9番39 号 日本アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 広地 通明 神奈川県茅ヶ崎市矢畑1071 東海電子株式 会社内 (72)発明者 松永 秀之 神奈川県茅ヶ崎市矢畑1071 東海電子株式 会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン及びチタン合金を無機酸のみを少
    なくとも1種含有し、又は有機酸のみを少なくとも1種
    含有し、又は無機酸及び有機酸のいずれをも少なくとも
    1種含有した電解浴中で火花放電電圧下で陽極酸化して
    多孔質酸化皮膜を形成した後に、該酸化皮膜をメッキ浴
    中で陰極電解することを特徴とするチタン及びチタン合
    金の電気メッキ法。
  2. 【請求項2】 電解浴中に過酸化水素水が添加されてい
    る請求項1に記載のチタン及びチタン合金の電気メッキ
    法。
JP22480091A 1991-08-09 1991-08-09 チタン及びチタン合金の電気メッキ法 Pending JPH05302195A (ja)

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