JPH06146073A - アルミニウムおよびアルミニウム合金板の電気めっき 方法 - Google Patents

アルミニウムおよびアルミニウム合金板の電気めっき 方法

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JPH06146073A
JPH06146073A JP30512092A JP30512092A JPH06146073A JP H06146073 A JPH06146073 A JP H06146073A JP 30512092 A JP30512092 A JP 30512092A JP 30512092 A JP30512092 A JP 30512092A JP H06146073 A JPH06146073 A JP H06146073A
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JP
Japan
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aluminum
plating
fluorine
adhesion
bath
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Application number
JP30512092A
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English (en)
Inventor
Tetsuhiro Koike
哲弘 小池
Yoichiro Yamanaka
洋一郎 山中
Yoshinori Yomura
吉則 余村
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/42Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
    • C25D5/44Aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性良くアルミニウム又はアルミニウム合
金板に密着性の良いめっき皮膜を電析させる。 【構成】 弗素を溶解しためっき液を用いて電気めっき
を行うが、弗素量を0.01 mol/l以上で且つめっき液
に溶解しているアルミニウムの3倍以上の濃度に制御す
る。更に、操業中はめっき浴の攪拌を良くし、めっき面
に対するとめっき液の相対流速を0.2m/sec 以上とし
アルミニウムイオンの局部的濃化を防ぐことが望まし
い。 【効果】 めっき浴を繰り返し使用していても、めっき
密着性が低下することなく密着の良いめっき皮膜が安定
して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、密着性に優れためっ
き皮膜を確実に得ることができるアルミニウムおよびア
ルミニウム合金板の電気めっきに関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用或いは家電用などに、冷延鋼板
および表面処理鋼板が広く使用されているが、軽量化お
よび耐食性の向上を図る目的で、近年比重が鉄と比べて
1/3 と大幅に小さいアルミニウム及びアルミニウム合金
の使用が検討されている。しかし、アルミニウムおよび
アルミニウム合金(以下、単にアルミニウムと称す)に
使用目的に適った機能を付与するために、これに表面処
理を施す場合が多い。表面処理としては、陽極酸化処理
や化成処理等の他にめっき処理がある。めっき処理の場
合、酸化され易いアルミニウム板表面に直接電気めっき
を施すと、アルミニウム素地とめっき皮膜との間に充分
な密着が得られず、めっき皮膜の剥離が避けられない。
【0003】このため、古くから、アルミニウム表面を
活性化する予備処理を行った後、一度亜鉛を置換めっき
することが行われていた。しかし、この方法は処理に時
間を要し又置換量が限定されるので、めっき皮膜が薄く
更にその上に電気めっきを施す等多くの処理工程を要し
生産性に劣っていた。
【0004】近年、生産性を重視しアルミニウム板に直
接電気めっきを施す方法が検討され、パルス通電法や弗
素含有めっき浴が提案されている。パルス通電法は、パ
ルス通電により表面を浄化し続いてめっき通電を行うも
ので、溶融塩電解ではその効果がみられるが、水溶液の
電気めっきでは充分なめっき密着性が得られない。
【0005】弗素含有めっき浴については、弗化物を所
定の濃度以上含有させ弗素イオンの酸化物溶解作用を利
用しめっき浴皮膜の密着性を阻害するアルミニウム板表
面の酸化皮膜を除く方法が、従来提案されていた(例え
ば、特願平3−258382号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
めっき浴であっても、めっき処理を重ねて行くうちめっ
き密着性が低下してめっき浴の更新が必要になると言う
欠点を有していた。この問題を解決するためにこの発明
は行われたもので、雑多な作業工程を回避し且つ密着性
に優れためっき皮膜を得ることができる電気めっき方法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、次の手段に
よって達成される。弗素イオンを含有するめっき浴を用
いてアルミニウム板の表面に電気めっきを施す際に弗素
濃度をめっき浴の状態に応じて制御するめっき方法であ
って、めっき液に溶解している弗素及びアルミニウム濃
度を随時測定し、これらの濃度を次の(1)式及び
(2)式の関係に制御することを特徴とするアルミニウ
ムおよびアルミニウム合金板の電気めっき方法であり、
より望ましいのは、前記めっき液のめっき面に対する相
対流速を0.2m/sec 以上にして前記制御を行うアルミ
ニウムおよびアルミニウム合金板の電気めっき方法であ
る。
【0008】
【数3】
【0009】
【数4】
【0010】
【作用】弗素化合物を含ませためっき浴でアルミニウム
板の電気めっき処理を行う際に、めっき浴の使用当初は
密着性の良いめっき皮膜が得られるが、めっきを重ねる
うちにこの密着性が低下してくる原因について調べた。
その結果、めっき浴中で弗素イオンが変化することが予
想されるに到った。即ち、遊離弗素イオンには、酸素親
和力の大きな金属の酸化物でもこれを水溶液中で溶解す
る作用があるが、この遊離弗素イオンが錯イオンに変
り、溶解作用を失って行く。
【0011】めっき浴を更新せずに操業を重ねて行くう
ちに、アルミニウム板の表層が溶解して、めっき浴中に
溶解成分が蓄積されて行く。この場合、蓄積されるもの
の主体はアルミニウムである。アルミニウムイオンは弗
素イオンと結合し錯イオンを生成する。例えばAlF6
-3などである。
【0012】このため、長期にわたって密着性のよい皮
膜を得るためには、めっき浴中に溶解している弗素量を
増やすか又は溶解しているアルミニウム量を減ずるかし
て、必要量の遊離弗素イオンの存在を維持してやる必要
がある。特に、連続めっき処理においては、溶解してい
るアルミニウム量に対して遊離弗素イオンが不足してめ
っき皮膜の密着性が低下した場合、その被害は莫大なも
のとなる。
【0013】遊離弗素イオンの最低必要量は0.01 m
ol/lである。遊離弗素イオン濃度が0.01 mol/l未満
の場合は、酸化物を除去するために要する時間が長過ぎ
て実用的でない。めっき操業前は溶解アルミニウムも存
在せず、めっき液中では弗素イオンとして全数解離して
いると考えて差し支えないので、建浴に際しては弗素量
として0.01 mol/l以上を添加すればよい。即ち弗素
濃度は(1)式を満たしてやればよい。
【0014】その後、めっき操業を続けることによっ
て、前述したようにアルミニウムが溶解してくるので、
その溶解量に応じて弗素量を増やすか又は溶解アルミニ
ウムを除去してやる。これらの場合、弗素とアルミニウ
ムとの量的関係については、弗素量を、モル比で、溶解
しているアルミニウム量の3倍以上に保つことによっ
て、密着性のよいめっき皮膜が得られる。弗素量がモル
比で溶存アルミニウム量の3倍未満の場合は、酸化物の
除去が完全に行われるとは限らずめっき皮膜の密着性が
阻害されるおそれがある。即ち、(2)式を満たしてや
る必要がある。
【0015】この両者の濃度関係は、溶解しているアル
ミニウム濃度が低い場合は、弗素量は比較的に少なくて
も密着性の良いめっき皮膜が得られるというものであ
る。アルミニウムイオンは電気めっきにおいて、めっき
に良い影響を与える作用は無く浴中に存在させる必要は
ない。したがって、アルミニウム濃度を下げることによ
って浴を制御するのが得策である。特に、アルミニウム
濃度が0.5 mol/lにも達する状態で操業することは、
必要な弗素量を不当に増大させるので避けるべきであ
る。
【0016】溶解アルミニウムを除去する手法として、
ナトリウム塩やカリウム塩で除去する方法がある。即
ち、Na3 AlF6 或いはK2 NaAlF6 などの形で
沈澱を起こさせる。
【0017】めっき浴中にナトリウム塩又はカリウム塩
の一種以上を添加して生ずる沈澱を取り除くと、溶解ア
ルミニウム量を減ずることになり、必要弗素量を低く抑
えることができる。ナトリウム塩としては、炭酸ソー
ダ、硫酸ソーダ、苛性ソーダ、塩化ナトリウム等があ
り、カリウム塩としても同様に、炭酸塩、硫酸塩、水酸
化物、塩化物等を使うことが出きる。又、弗素イオンの
供給は弗化水素酸、弗化アンモン、弗化ソーダ等によっ
て行うことができる。
【0018】上記のように、めっき液中の弗素とアルミ
ニウムの量的関係を保たなくてはならないが、被めっき
物の表面近傍ではアルミニウムが溶解して来る一方弗素
イオンは消費される。このため、表面近傍でめっき液が
滞っていると、この部分では他の部分よりも弗素イオン
とアルミニウムの濃度比は小さくなるなり勝ちである。
この比を小さくしないためには、浴の攪拌を充分に行い
液組成が均一な状態で操業することが望ましい。種々の
実験の結果、表面近傍の液の攪拌効果は被めっき物に対
するめっき液の相対流速を指標として表すことができ、
相対流速が大きいほど効果は大きくなるが、0.2m/se
c 以上であれば充分にめっき液組成を均一に保てること
が判明した。
【0019】以上述べ来たことをまとめると、めっき液
組成に関して弗素量の下限をアルミニウム量に対応して
制御することによって、長期にわたってめっき処理を繰
り返し行ってもめっき皮膜の密着性低下を防ぐことがで
き、更に表面とめっき液との相対流速を0.2m/sec 以
上に保つと密着性が非常に良いめっきが安定して施され
る。
【0020】なお、充分に酸化物を除去した後に電析を
開始した方がよいことは明らかであり、アルミニウム板
をめっき浴に浸漬した後めっき電流の通電を開始した方
がよい。浸漬後通電開始までの時間は0.1秒以上あれ
ばよい。
【0021】
【実施例】アルミニウム板を燐酸系脱脂剤により脱脂洗
浄した後電気めっきを施し、めっき皮膜の密着性を調べ
た。めっき浴は、この発明により制御された浴と比較の
ために制御されない浴とを使用した。用いたアルミニウ
ム板は、JIS−H4000に規定するA12 00P又
はA5182Pに相当するものである。
【0022】めっきの種類は、亜鉛めっき、亜鉛−鉄合
金めっき(鉄含有率15wt% )、亜鉛−ニッケル合金め
っき(ニッケル含有率12wt% )及びニッケルめっきで
あり、含まれる弗素量が異なるめっき浴で処理した。め
っき浴の基本組成は、次のZ−Z,Z−F,Z−N,及
びN−Nに示す通りである。
【0023】
【0024】弗素の添加には、NH4 F,NaF,NH
4 FHF等を用いた。その他のめっき条件はについて
は、液温50℃、めっき電流密度50A/dm2 、相対流速
は変化させ、又アルミニウム板がめっき浴に浸漬された
約1秒後に通電が開始された。
【0025】密着性の調査は、JIS−Z2248に規
定される折り曲げ角度180°の密着曲げ試験を行い、
折り曲げ部のめっき面に粘着テープを張りつけこれを強
制的に剥離し、その剥離状況を調べた。剥離状況から密
着性を評価し、全く剥離が認められず極めて優れている
ものを◎、わづかな剥離が認められたがプレス成型等実
用上問題のないものを〇、剥離が顕著に見られ実用上も
問題であると判断されるものを△、全面剥離し極めて劣
るものを×で各々表示した。
【0026】めっき浴中の弗素とアルミニウムの量関係
及び相対流速等とめっき皮膜密着性調査の結果を表1に
示す。又、弗素とアルミニウムの量関係とめっき皮膜密
着性との関連を図1にまとめて示す。
【0027】
【表1】
【0028】この発明の実施例では弗素/Alも制御され
ているので、アルミニウム板の材質が1200のように
純アルミニウムの場合であっても、又5182のように
アルミニウム合金の場合であっても、めっき皮膜の密着
性は良好である。特に、相対流速が0.2m/sec の場合
は過酷な密着曲げにも充分に耐え得る密着性が安定して
確保されている。
【0029】表1のA1200Pについての結果を図示
したのが図1である。図で、縦軸は浴中弗素濃度、横軸
は浴中の弗素とアルミニウムの濃度比即ち弗素/Alであ
り、直線Aは(弗素/Al)=3、直線Bは浴中弗素濃度
=0.01 mol/lである。横長の楕円は、◎印同士又は
◎印と〇印とが二個以上重複していることを示す。密着
性の良好なものは、直線A及び直線B以上の領域に分布
している。A5182Pについての結果も全く同様であ
る。
【0030】制御されない比較例は上記の領域外に分布
するものであるが、密着性の評価は劣る。例えば、試験
No.16のめっき浴では、弗素濃度が高くてもアルミニ
ウム濃度も高いので良い密着性は得られていない。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、めっき浴中の弗素量
をその絶対量とともに液中のアルミニウム濃度を考慮し
て制御し、更に、めっき液の相対流速も管理されるの
で、弗素イオンの酸化物除去効果が確実に得られる。こ
れにより、密着性に優れためっきアルミニウム板を高い
歩留りで確実に製造できるようにしたこの発明の効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例によるめっき浴中弗素濃度及
びアルミニウム濃度と密着性との関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき液に溶解している弗素及びアルミ
    ニウム濃度を随時測定し、これらの濃度を次の(1)式
    及び(2)式の関係に制御することを特徴とするアルミ
    ニウムおよびアルミニウム合金板の電気めっき方法。 【数1】 【数2】
  2. 【請求項2】 めっき液のめっき面に対する相対流速を
    0.2m/sec 以上とする請求項1記載のアルミニウムお
    よびアルミニウム合金板の電気めっき方法。
JP30512092A 1992-11-16 1992-11-16 アルミニウムおよびアルミニウム合金板の電気めっき 方法 Pending JPH06146073A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524617A (zh) * 2014-03-31 2019-03-26 泰克年研究发展基金会公司 钝态金属活化方法和其用途

Cited By (3)

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CN109524617A (zh) * 2014-03-31 2019-03-26 泰克年研究发展基金会公司 钝态金属活化方法和其用途
JP2020013794A (ja) * 2014-03-31 2020-01-23 テクニオン・リサーチ・アンド・ディベロップメント・ファウンデーション・リミテッド 不動態金属活性化の方法およびその使用
US11688845B2 (en) 2014-03-31 2023-06-27 Technion Research & Development Foundation Limited Method for passive metal activation and uses thereof

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