JPH06116782A - チタン材のめっき前処理方法 - Google Patents

チタン材のめっき前処理方法

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JPH06116782A
JPH06116782A JP28963192A JP28963192A JPH06116782A JP H06116782 A JPH06116782 A JP H06116782A JP 28963192 A JP28963192 A JP 28963192A JP 28963192 A JP28963192 A JP 28963192A JP H06116782 A JPH06116782 A JP H06116782A
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慎一 石田
Kikuo Yamada
紀久夫 山田
Mikihiko Nagai
幹彦 長井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単に行なうことができるとともに、チタン
材表面に密着性の優れためっき層を形成させることので
きるめっき前処理方法を提供することである。 【構成】 チタン材3を、フッ化物塩と、カルボン酸又
はカルボン酸塩と、カリウムイオンとを含み且つpHが
3.5〜7.0の範囲にある水溶液中に浸漬し、チタン
材3表面に、微小ピット1と、チタン材3表面の酸化を
防止するとともにめっき液中で消失する膜とを形成した
ことを特徴とする方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン又はチタン合金
の表面、即ちチタン材の表面に、密着性の優れためっき
層を形成させるために、めっき処理の前に予め施してお
くめっき前処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン材の表面にニッケル等のめっき層
を電気めっきにより形成する場合には、前処理としてチ
タン材表面の自然酸化皮膜を予め除去しておくことが一
般に行なわれる。これは、自然酸化皮膜があると、チタ
ン材表面へのめっき層の密着性が悪くなり、めっき層が
簡単に剥離するようになってしまうからである。上記前
処理としては、例えば、チタン材を、硝酸、塩酸、フッ
酸等の酸性溶液中に浸漬してエッチング処理することが
知られている(特開平3−47991号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
前処理では、エッチング処理によって酸化皮膜は除去さ
れるが、めっき処理を行なうまでの水洗工程等において
再び酸化皮膜が形成されるので、前処理後、直ちにめっ
き処理を行なわなければならないという問題があった。
しかし、前処理後、直ちにめっき処理を行なうことは、
困難であった。例えば、実生産ラインにおいては、めっ
き液の老化を防止するために、水洗後、空中で放置して
液切りする必要があり、めっき処理を直ちに行なうこと
はできず、液切りしている時に酸化皮膜が形成され、そ
のためにめっき層の密着性が悪くなる恐れがあった。
【0004】本発明は、簡単に行なうことができるとと
もに、チタン材表面に密着性の優れためっき層を形成さ
せることのできるめっき前処理方法を提供することを目
的とする。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明のチタン材のめ
っき前処理方法は、チタン材を、フッ化物塩と、カルボ
ン酸又はカルボン酸塩と、カリウムイオンとを含み且つ
pHが3.5〜7.0の範囲にある水溶液中に浸漬する
ことを特徴とするものである。なお、水溶液には、過酸
化水素水を添加しておいてもよい。
【0006】
【作用】図1に示すように、チタン材3表面には、フッ
化物塩と、カルボン酸又はカルボン酸塩とによって、チ
タン材3がピット状に溶解して微小ピット1が形成され
るとともに、チタン材3表面を覆って、水和酸化チタン
及びカリウムイオンからなる化合物(例えばチタン酸カ
リウム・n水和物)で構成された膜4が形成される。こ
の膜4があるため、前処理後めっき処理を行なうまでの
工程においてチタン材3表面は酸化されない。しかも、
膜4は、酸性又はアルカリ性溶液に容易に溶解するもの
であるので、酸性又はアルカリ性溶液であるめっき液に
浸漬すると、図2に示すように、直ちに溶解して消失す
る。従って、めっき液中におけるチタン材3表面は、微
小ピット1を有し且つ確実に酸化皮膜のない状態とな
る。このため、図3に示すように、めっき層2を形成す
ると、微小ピット1がアンカー効果を奏するとともに、
めっき層2とチタン材3表面との接触を妨げる酸化皮膜
がないので、チタン材3表面へのめっき層2の密着性は
優れたものとなる。
【0007】また、過酸化水素水を添加しておくと、過
酸化水素がチタンイオンと可溶性錯体を形成する(高木
誠司、「新訂 定性分析化学」、中巻、485頁、南江
堂、1983)。このため、チタンイオンは水溶液中に
円滑に溶解し、微小ピットは、円滑に、しかも均一に形
成される。
【0008】なお、pHが3.5より小さいと、膜4を
構成する化合物は処理液中に溶解してしまい、膜4が形
成されない。また、pHが7.0より大きいと、微小ピ
ット1が形成されない。
【0009】また、膜4は、微小ピット1の形成ととも
に形成され、めっき処理の過程において消失するので、
形成及び消失のための新たな工程を必要としない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)試料として純チタンを用い、次のように前
処理した。即ち、試料を、0.5mol/lのフッ化水
素アンモニウムと、5mol/lのギ酸と、5mol/
lの水酸化カリウムとの混合水溶液中に、2分間浸漬し
た。なお、混合水溶液のpHは4.4、液温は22℃で
ある。
【0011】次に、前処理後の試料を、次のようにめっ
き処理した。即ち、試料を、250g/lの硫酸銅及び
100g/lの硫酸からなるめっき浴中において、35
℃、3A/dm2の電流密度で10分間、陰極電解し
た。試料表面には、厚さ15μmの銅めっき層が形成さ
れた。
【0012】得られた銅めっき層の密着性をみるため、
JIS H8504に基づく引き剥し試験(テープ試
験)及び曲げ試験を行なったところ、銅めっき層は全く
剥れなかった。即ち、銅めっき層の密着性は優れてい
た。
【0013】図4は前処理後の試料の表面を示すSEM
写真、図5は前処理後にめっき液に浸漬し直ちに引き上
げて水洗した試料の表面を示すSEM写真、図6は図4
の試料の表面のEPMAによる分析結果を示す図、図7
は図5の試料の表面のEPMAによる分析結果を示す図
である。図4からわかるように、試料表面には、表面を
覆う膜が形成されている。形成された膜には、図6から
わかるように、カリウム、酸素が含まれている。即ち、
上記膜は、水和酸化チタン及びカリウムイオンからなる
化合物で構成されている。また、上記膜は、図5からわ
かるように、めっき液に浸漬すると、溶解して消失し、
図5では、前処理によって形成された微小ピットが露出
している。このことは、図7に示すように、試料表面に
カリウム、酸素がないことからも明らかであり、また、
酸素がないことから、試料表面に酸化皮膜のないことも
わかる。
【0014】このように、前処理後の試料表面には、水
和酸化チタン及びカリウムイオンからなる化合物で構成
された膜が形成されるため、前処理後めっき処理を行な
うまでの工程において、上記膜が試料表面の酸化を防止
する。しかも、上記膜は、めっき液に浸漬すると、直ち
に溶解して消失する。一方、前処理後の試料表面には微
小ピットも形成されている。従って、めっき液中におけ
る試料表面は、微小ピットを有し且つ確実に酸化皮膜の
ない状態となる。このため、形成された銅めっき層の試
料に対する密着性は、微小ピットによるアンカー効果
と、銅めっき層と試料表面との接触を妨げる酸化皮膜が
ないこととによって、優れたものとなる。
【0015】しかも、上記膜は、微小ピットの形成とと
もに形成され、めっき処理の過程において消失するの
で、形成及び消失のための新たな工程を必要としないも
のである。従って、上記前処理は、簡単に行なわれる。
【0016】(実施例2)試料としてTi−6Al−4
V合金を用い、次のように前処理した。即ち、0.2m
ol/lのフッ化アンモニウムと、10mol/lの酢
酸と、1mol/lのフッ化カリウムとの混合水溶液中
に、1分間浸漬した。なお、混合水溶液のpHはアンモ
ニア水を添加して5.0に調製しており、液温は35℃
である。
【0017】次に、前処理後の試料を、次のようにめっ
き処理した。即ち、試料を、150g/lの硫酸ニッケ
ル及び50g/lのホウ酸からなるめっき浴中におい
て、50℃、5A/dm2の電流密度で5分間、陰極電
解した。試料表面には、ニッケルめっき層が形成され
た。
【0018】得られたニッケルめっき層の密着性をみる
ため、実施例1と同じ密着性の試験を行なったところ、
ニッケルめっき層は全く剥れなかった。即ち、ニッケル
めっき層の密着性は優れていた。
【0019】(実施例3)試料として純チタンを用い、
次のように前処理した。即ち、0.4mol/lのフッ
化水素アンモニウムと、7mol/lのギ酸アンモニウ
ムと、5mol/lの水酸化カリウムと、0.5mol
/lの過酸化水素水との混合水溶液中に、30秒間浸漬
した。なお、混合水溶液のpHは6.0、液温は25℃
である。
【0020】次に、前処理後の試料を、次のようにめっ
き処理した。即ち、試料を、20g/lのピロリン酸ス
ズ、20g/lの硫酸ニッケル、及び200g/lのピ
ロリン酸カリウムからなるめっき浴中において、50
℃、1A/dm2の電流密度で15分間、陰極電解し
た。試料表面には、厚さ約17μmのニッケル−スズ合
金からなるめっき層が形成された。
【0021】得られた合金めっき層の密着性をみるた
め、実施例1と同じ密着性の試験を行なったところ、合
金めっき層は全く剥れなかった。即ち、合金めっき層の
密着性は優れていた。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明のチタン材のめっき
前処理方法によれば、チタン材3を、フッ化物塩と、カ
ルボン酸又はカルボン酸塩と、カリウムイオンとを含み
且つpHが3.5〜7.0の範囲にある水溶液中に浸漬
するので、チタン材3表面に、めっき層2に対してアン
カー効果を奏する微小ピット1と、めっき処理を行なう
までに酸化皮膜が形成されるのを防止するとともにめっ
き液中で消失する膜4とを形成することができ、めっき
処理工程におけるめっき液中のチタン材3表面を、微小
ピット1を有し且つ確実に酸化皮膜のない状態にでき
る。従って、めっき層2のチタン材3表面に対する密着
性を、微小ピット1によるアンカー効果と、めっき層2
とチタン材3表面との接触を妨げる酸化皮膜がないこと
とによって、優れたものにできる。
【0023】しかも、膜4は、微小ピット1の形成とと
もに形成され、めっき処理の過程において消失するの
で、形成及び消失のための新たな工程を必要としないも
のである。従って、本発明の前処理は、簡単に行なうこ
とができる。
【0024】更に、上記水溶液に過酸化水素水を添加し
ておくと、チタンイオンを可溶性錯体として水溶液中に
円滑に溶解させることができるので、微小ピットを、円
滑に、しかも均一に形成することができ、上記アンカー
効果を向上させて、めっき層2の密着性をより優れたも
のにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による前処理後のチタン材の表面を示
す模式縦断面図である。
【図2】 本発明による前処理を施した後、めっき液に
浸漬し直ちに引き上げて水洗したチタン材の表面を示す
模式縦断面図である。
【図3】 本発明による前処理を経てめっき層が形成さ
れたチタン材の表面を示す模式縦断面図である。
【図4】 結晶の構造を示す図面に代わる写真であっ
て、実施例1の前処理後の試料の表面を示すSEM写真
である。
【図5】 結晶の構造を示す図面に代わる写真であっ
て、実施例1の前処理後にめっき液に浸漬し直ちに引き
上げて水洗した試料の表面を示すSEM写真である。
【図6】 図4の試料の表面のEPMAによる分析結果
を示す図である。
【図7】 図5の試料の表面のEPMAによる分析結果
を示す図である。
【符号の説明】
1 微小ピット 2 めっき層 3 チタン材 4 膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン材を、フッ化物塩と、カルボン酸
    又はカルボン酸塩と、カリウムイオンとを含み且つpH
    が3.5〜7.0の範囲にある水溶液中に浸漬し、チタ
    ン材表面に、微小ピットと、チタン材表面の酸化を防止
    するとともにめっき液中で消失する膜とを形成したこと
    を特徴とするチタン材のめっき前処理方法。
  2. 【請求項2】 上記水溶液に、過酸化水素水を添加した
    請求項1記載のチタン材のめっき前処理方法。
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