JPH07102379A

JPH07102379A - 無電解メッキ用ステンレス鋼及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07102379A
Application number: JP24913493A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamazoe; 勝巳山添
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】無電解メッキに適した表面組成を有するステ
ンレス鋼及び簡単な処理により無電解メッキに適した表
面組成を有するステンレス鋼を製造する方法を提供す
る。【構成】無電解メッキに適したステンレス鋼の最表層
の表面組成は鉄の水酸化物であり、この無電解メッキ用
ステンレス鋼はステンレス鋼の表面を還元剤の存在下で
研磨することにより製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼に種々の
機能（耐食性、耐摩耗性、耐付着性）を付加するために
行われる無電解メッキ用として好適なステンレス鋼及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術、背景および発明が解決しようとする課
題】ステンレス鋼は高強度で耐食性に優れた鋼であり、
構造材料として広く使用されている。しかし、ステンレ
ス鋼でも環境によっては、耐食性が損なわれることがあ
る。例えば、ステンレス鋼を溶接するときの熱影響部
（約６５０℃）の結晶粒界にＣｒ炭化物が析出すること
による粒界近傍のＣｒ欠乏に起因して粒界腐食が生じ、
また塩化物を含む環境で不動態膜が破壊されることによ
って孔食が起き、さらにＣｌ^-およびＯＨ^-を含む環境
下で使用されると応力腐食割れが生じることがある。一
方、構造材料の使用環境は近年ますます過酷になってお
り、一層の機能向上・多機能化を要求されているという
背景がある。従って、ステンレス鋼も一層の耐食性の向
上ならびに耐摩耗性・耐付着性等の機能を具備すること
が必要になってきた。そこで、銅やニッケルあるいは複
合材料（例えば、金属とテフロンとの混合材料）をステ
ンレス鋼にメッキしようとする試みが行われている。

【０００３】この点、銅やニッケルをメッキする方法と
して広く利用されている無電解メッキ法は触媒反応型と
呼ばれ、メッキ金属がメッキ反応に対して触媒として働
くので、自己持続性があり、時間の経過とともにメッキ
膜は成長し、補給により連続使用可能であることから、
鉄系の材料を主体として防食その他の目的で広く工業的
に利用されている。

【０００４】ところが、ステンレス鋼には銅やニッケル
をそのまま無電解メッキできないため、密着性をよくす
るために、無電解メッキの前にステンレス鋼の表面にメ
ッキ金属を析出させる、『ストライク処理』と一般的に
呼ばれている短時間の電気メッキが通常行われている。
しかし、無電解メッキの前に電気メッキを行うのであれ
ば、たとえ短時間の処理であっても、被メッキ体の形状
に合わせた複雑な電極の取付けが必要となる。それでは
複雑な形状の被メッキ物にも電極を使用せずにメッキで
きるという無電解メッキの長所が生かせない。

【０００５】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、無電
解メッキに適した表面組成を有するステンレス鋼及び簡
単な処理により無電解メッキに適した表面組成を有する
ステンレス鋼を製造する方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
に本発明の要旨は、最表層の表面組成が鉄の水酸化物で
あることを特徴とする無電解メッキ用ステンレス鋼を第
一の発明とし、ステンレス鋼の表面を還元剤の存在下で
研磨することにより無電解メッキ用ステンレス鋼を製造
する方法を第二の発明とする。

【０００７】還元剤の存在下で研磨する方法としては、
例えば、以下の方法を挙げることができる。 (1) 次亜リン酸、アスコルビン酸、亜リン酸、ＥＤＴ
Ａ、アルコール等の還元薬剤を含む水溶液中でステンレ
ス鋼を研磨する方法。 (2) 水素気流中でステンレス鋼を湿式研磨する方法。 (3) 還元剤の入った潤滑剤を用いてダイヤモンドでス
テンレス鋼を研磨する方法。 (4) 不純物入り（Ｆｅ₂Ｏ₃含有）アルミナでステン
レス鋼を研磨する方法。

【０００８】

【作用】本発明の作用を容易に理解し得るように、ま
ず、無電解メッキ法のメカニズムについて説明する。

【０００９】無電解メッキとは被メッキ金属を金属塩水
溶液と可溶性還元剤を主成分とする溶液に浸漬して金属
イオンを被メッキ金属上に還元析出させる方法であり、
電気力によらず化学的還元反応によって金属イオンを析
出させることを特徴とするものである。この無電解メッ
キがスムーズに行われるためには、「メッキする金
属（析出金属）が還元されやすい金属であること、
適当な還元剤が存在すること、メッキ反応を継続す
るためにメッキする金属（析出金属）に触媒作用（自己
触媒性）があること」の３条件を満たすことが必要であ
る。具体的に示すと、還元されやすい金属としては、
銀、銅、ニッケル等を挙げることができ、還元剤として
は上記した次亜リン酸等の薬剤を挙げることができ、自
己触媒性の強い金属としては、周期表第８族の鉄、コバ
ルト、ニッケル等を挙げることができる。すなわち、無
電解メッキ用の金属として用いることができるのは、上
記したような金属、すなわち、鉄、ニッケル等の金属で
ある。

【００１０】さて、係る背景を踏まえて次亜リン酸を還
元剤とする無電解ニッケルメッキのメカニズムについ
て、その反応式を示すと、次のようになる。（Ｈadは被
メッキ面に吸着される水素原子を表す） (1) 次亜リン酸イオンの接触脱水素反応Ｈ₂ＰＯ₂ ^-＋Ｈ₂Ｏ → ＨＰＯ₃ ^2-＋２Ｈad ＋
Ｈ⁺ (2) ニッケルイオンの水素による還元反応Ｎｉ²⁺ ＋２Ｈad → Ｎｉ＋２Ｈ⁺ ところが、被メッキ金属表面に酸素との親和力が強く水
素を吸着しにくい金属が存在すると、上記の反応が起こ
りにくいので、無電解メッキされにくい。ステンレス鋼
は鉄を基とし、１３％以上のクロムを含む合金鋼で、表
面にクロムの酸化物による不動態膜が形成されており、
このクロムは極めて酸素との親和力が強い（還元されに
くい）金属であるから、無電解メッキの進行を妨げる。
従って、被メッキ金属表面からクロムは極力除くことが
好ましい。

【００１１】すなわち、ステンレス鋼に無電解メッキを
施すに際しては、その表面を、鉄またはニッケルがリッ
チな状態にすることが重要であり、さらに、メッキ密着
性を向上するためには、水に溶出しやすく、触媒作用が
期待できる形態のもの、すなわち、水酸化物が好まし
く、酸化物は好ましくない。鉄はニッケルより酸化され
やすく、この場合問題となるのは鉄の酸化物であり、特
に価数の多い鉄の酸化物は水に溶出しにくいので、ステ
ンレス鋼表面に存在しないことが好ましい。

【００１２】そこで、本発明に従って還元剤の存在下で
ステンレス鋼を研磨すれば、その研磨熱により鉄成分の
表面への拡散を助長し、ステンレス鋼表層部は鉄リッチ
な状態になる。この表層部に集積した鉄分は還元剤の作
用により酸化物になりにくく（次式(a) (b) 参照）、そ
の大部分は水酸化鉄になる。かくして、ステンレス鋼の
表層部には水酸化鉄のリッチな層が形成され、この水酸
化鉄上に適切な還元剤の存在下、所定の金属を無電解メ
ッキすることができる。Ｆｅ₂Ｏ₃＋６Ｈ → ２Ｆｅ＋３Ｈ₂Ｏ (a) ２Ｆｅ＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂→ ２Ｆｅ（ＯＨ）₂ (b) 還元剤として次亜リン酸等の薬剤を用いて湿式研磨する
場合または水素気流中で湿式研磨する場合は上式(a)(b)
に従ってステレンス鋼表面の反応が進行する。

【００１３】ダイヤモンドにより研磨をする場合は、ス
テンレス鋼から切り屑が出て、研磨部の温度上昇もある
ので、潤滑剤が必要となり、この潤滑剤に還元剤を含有
させる。その場合の水酸化鉄の生成反応式は、上記(a)
(b) と同様である。

【００１４】さらに、不純物入り（Ｆｅ₂Ｏ₃含有）ア
ルミナで研磨する場合は、以下の反応式(c) のようにＡ
ｌにより酸化鉄が還元され、反応式(d) のように水酸化
鉄が生成する。２Ａｌ＋Ｆｅ₂Ｏ₃ → Ａｌ₂Ｏ₃＋２Ｆｅ (c) ２Ｆｅ＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂→ ２Ｆｅ（ＯＨ）₂ (d)

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。テストピ
ースとしては、１５mm×１５mm×１mm厚みの大きさのＳ
ＵＳ３１６Ｌを使用した。そして、このテストピースを
以下の表１に示すような各条件で無電解メッキ前の表面
処理を行った。そして、この表面処理後のテストピース
を、以下の表２に示す浴組成の液を１０倍に希釈して銅
イオンを約３０００ｐｐｍ添加したメッキ液に浸漬し
て、水素気流中で銅メッキを行った。テストピースへの
銅の析出および密着性について、良好（○）・やや不良
（△）・不良（×）に分けて評価した結果を表１に記載
する。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】表１に明らかなように、本実施例に係るも
のはすべてメッキ密着性が良好であり、一方、比較例の
メッキ密着性は良くない。

【００１９】なお、湿式研磨装置は図１に示すような構
成のものであり、同図において、１は缶体であり、この
缶体１の内面にテストピースが固定されている。２は砥
粒を表面に付着したベルト、３は還元剤入りの水溶液、
４はベルト２を駆動するモータ、５はエアシリンダであ
り、このエアシリンダ５により缶体１内面に対するベル
ト２の押圧力を調整することが可能である。そして、こ
れら機器を搭載したマニピュレータ６はＸ−Ｙ２軸方向
に移動可能であり、さらにマニピュレータ６の先端部
は、パワーシリンダ７により垂直から水平まで傾動する
ことが可能である。

【００２０】次に、表１中のＮｏ２の試料についてのオ
ージェ電子分光分析による元素分析結果を図２に示す。
図２における各記号の意味は、□＝Ｆｅ、△＝Ｃｒ、○
＝Ｎｉであり、図の縦軸は原子濃度（％）、横軸はスパ
ッタリング時間（min,１min＝１０Å）を示す。図２に
明らかなように、表面にＦｅが多く、逆にＣｒが少な
い。さらに、表１中のＮｏ２、Ｎｏ４、Ｎｏ６の試料に
ついて、酸素と金属との結合状態をＥＳＣＡで表面分析
（ＸＰＳ）を行った結果を、図３、図４、図５に示す。
図３〜５において、縦軸は電子線強度（Ｋ殻からの電子
放出数）、横軸は運動エネルギー（ｅＶ）を示す。図３
に明らかなように、水素気流中でアルミナ砥粒で湿式研
磨したものの表面は金属（Ｍｅ）の水酸化物（Ｍｅ
_n（ＯＨ）_m）が殆どであり、一方、図４、図５に明ら
かなように、炭化珪素砥粒で湿式研磨したもの（図４）
および電解研磨したもの（図５）の表面には、金属（Ｍ
ｅ）の酸化物（Ｍｅ_nＯ_m）が多い。

【００２１】

【発明の効果】本発明による最表層の表面組成が鉄の水
酸化物であるステンレス鋼は無電解メッキ用ステンレス
鋼として好適であり、しかもステンレス鋼の表面を還元
剤の存在下で研磨するという極めて簡単な方法で製造す
ることができるので、ステンレス鋼の多機能化を促進す
る上で本願発明の果たす役割は極めて大きく、産業上の
利用性は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】湿式研磨方法を実施する装置の概略構成を示す
図である。

【図２】実施例のテストピースのオージェ電子分光分析
結果を示す図である。

【図３】実施例のテストピースのＥＳＣＡによる表面分
析結果を示す図である。

【図４】比較例のテストピースのＥＳＣＡによる表面分
析結果を示す図である。

【図５】別の比較例のテストピースのＥＳＣＡによる表
面分析結果を示す図である。

【符号の説明】

１…缶体２…ベルト３…水溶液４…モータ５…エアシリンダ６…マニピュレータ７…パワーシリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最表層の表面組成が鉄の水酸化物である
ことを特徴とする無電解メッキ用ステンレス鋼。
【請求項２】ステンレス鋼の表面を還元剤の存在下で
研磨することにより無電解メッキ用ステンレス鋼を製造
する方法。