JPH08127877A - 銅又は銅合金管内面への錫めっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建築物等に使用される水道管等において、青
水の防止並びに耐孔食性及び耐潰食性の耐食性の向上を
図るために水道管等に使用される銅又は銅合金管の内面
に均一な錫めっきを施す方法を提供する。 【構成】 銅又は銅合金管の一方の管端からめっき前処
理液を通流させる工程と、錫イオン濃度が０．０１乃至
０．５ｍｏｌ／リットルである置換型及び／又は還元型
の無電解めっき液を４０乃至８０℃の温度で０．２乃至
２．５ｍ／秒の流速で通流させる工程とを有し、前記め
っき液を通流開始後、全通流時間の１／１０乃至３／４
が経過した時点でめっき液の通流方向を逆転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物等に水道管等とし
て使用される銅又は銅合金管の内面に均一な錫めっきを
施す銅又は銅合金管内面への錫めっき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物に使用される水道管には銅管が多
数使用されているが、長年の使用により銅イオンが水道
水に溶出し、水道水が所謂青水となることがあり、また
このため、銅管の耐食性が低いという問題点がある。

【０００３】そこで、従来、水道水の青水発生を防止
し、銅管の耐食性を向上させるために、銅管自体を合金
化することにより銅イオンの溶出を防ぐ方法（特公昭５
３−４４１３号）及び銅管の内面に高分子材料を塗布し
て固化させる方法（特開昭６１−１２５４７４号、特開
昭６１−１５３１８０号等）が提案されている。

【０００４】しかし、銅管自体を合金化する方法では、
銅イオン溶出の防止効果が十分ではなく、また銅管の内
面に高分子材料を塗布して固化させる方法では、水道管
の施工時における種々の加工に対して、高分子層が十分
には対応できないという問題点があった。これらの問題
点を解決するために、銅管の内面に錫めっきを施す方法
（特開平４−４５２８２号、特開平４−９９１８０号、
特開平４−１３１３８４号等）が提案されている。

【０００５】これらの従来技術においては、錫めっきが
施された銅管を水道管の施工時における種々の加工に対
して実用的に使用でき、また、青水の防止及び耐食性の
向上にも有効である。更に、この錫めっきの被覆方法は
銅管の内面に無電解錫めっき液を通流させることにより
行うため、管径に対し比較的長さが長い管にも適用でき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術は青水の防止及び耐食性、特に耐潰食性の向上に効果
があるが、これらの従来技術の銅管の内面に錫めっきを
施す方法は、めっき液の流入部と流出部とではめっき皮
膜の性状が大きく異なり、銅管の内面全てを均一にめっ
きすることができなかった。この原因は、無電解錫めっ
きで生成されるめっき皮膜はめっき液中の組成、特に錫
イオンの濃度に依存するところが大きいからである。

【０００７】図２はめっき液流入部の銅管内面の錫めっ
き層を示す金属組織の顕微鏡写真である。この図２に示
すように、銅管のめっき液の流入部ではめっき液の濃度
が均一であり、めっきに十分な濃度があるため、銅管の
内面は錫の結晶粒が十分に成長した形となる。しかし、
めっき液が銅管内を通流する過程で錫が析出し、銅管の
内面が錫めっきされることにより、次第に錫イオンが消
費され、錫イオンの濃度が低下してしまう。そうする
と、図３のめっき液流出部の銅管内面における錫めっき
層を示す金属組織の顕微鏡写真に見るように、銅管のめ
っき液流出部では、錫イオンの濃度低下により、銅管の
内面には錫の結晶粒が十分には成長せず、ピンホールが
粗大化した形となってしまい、十分なめっきが行われな
い。

【０００８】その結果、銅管のめっき液の流入部と流出
部では、めっき皮膜の厚さ及び特性が異なってしまい、
特にめっき液の流出部では耐食性、特に耐潰食性が著し
く低下してしまうという問題があった。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、水道管等として建築物等に使用される銅又
は銅合金管において、青水の防止並びに耐孔食性及び耐
潰食性の耐食性の向上を図るために内面に均一な錫めっ
きを施す方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る銅又は銅合
金管内面への錫めっき方法は、銅又は銅合金管の一方の
管端からめっき前処理液を通流させる工程と、錫イオン
濃度が０．０１乃至０．５ｍｏｌ／リットルである置換
型及び／又は還元型の無電解めっき液を４０乃至８０℃
の温度で０．２乃至２．５ｍ／秒の流速で通流させる工
程とを有し、前記めっき液を通流開始後、全通流時間の
１／１０乃至３／４が経過した時点でめっき液の通流方
向を逆転させることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本願発明者は、建築用給水及び給湯の配管に使
用される銅又は銅合金管の内面に均一な錫めっき層を形
成すべく、種々の実験研究を行った。その結果、従来一
方向からのみめっき液を通流させることによりめっきを
していたのであるが、一方の管端からめっき前処理液を
通流した後、適切な条件の無電解めっき液を通流し、こ
のめっき液の通流開始後、適切な時点でめっき液の通流
方向を逆転させることにより、上記銅又は銅合金管の内
面に均一な錫めっき層を形成すことが可能であることを
知見した。

【００１２】本発明における適切な条件の無電解めっき
液とは、まず、錫イオン濃度が０．０１乃至０．５ｍｏ
ｌ／リットルである置換型及び／又は還元型の無電解め
っき液であることが必要である。無電解めっき液の濃度
が０．０１ｍｏｌ／リットル未満では、錫イオン濃度が
低すぎてめっき自体が困難となるからであり、一方、
０．５ｍｏｌ／リットルを超えると、錫イオンがめっき
液に溶解しきれず、錫が沈殿して、めっきムラが生じて
しまう。

【００１３】また、上記めっき液を４０乃至８０℃の温
度に保ちつつめっき処理する必要がある。めっき液温度
が４０℃未満であると、めっき速度が遅くなり、生産効
率が低くなる。一方、めっき温度が８０℃を超えると、
めっき液の劣化が進み、めっき液の寿命が著しく低下し
てしまう。

【００１４】更に、めっき液の通流速度もめっき皮膜の
性状の良否を左右する大きな要因の一つである。つま
り、前記濃度及び温度のめっき液を通流速度が０．２乃
至２．５ｍ／秒で通流させることが必要である。めっき
液の通流速度が０．２ｍ／秒未満となると、錫イオンの
供給が遅くなるため、めっき速度が遅くなり生産効率が
低下する。一方、めっき液の通流速度が２．５ｍ／秒を
超えると、めっき皮膜が非常に不均一なものとなってし
まう。図４はめっき液の通流速度が２．５ｍ／秒を超え
てめっきされた場合の銅管内面におけるめっき層を示す
金属組織の顕微鏡写真である。この図４に示すように、
めっき液の通流速度が２．５ｍ／秒を超えると、めっき
皮膜が非常に不均一なものとなる。

【００１５】上述の条件でめっき液を通流させた後、こ
のめっき液の通流方向を逆転させる時点が、均一な錫め
っき層を形成するために最も重要な点である。本願発明
者は鋭意研究を重ねた結果、通流方向の逆転時の範囲を
上記めっき液の通流開始後、全通流時間の１／１０乃至
３／４の時点で通流方向を逆転させることにより、上記
銅又は銅合金管の内面に均一な錫めっきを施すことがで
きることを見い出した。このめっき液の通流方向の逆転
が、通流開始後、全通流時間の１／１０経過前に行われ
る場合は、上記めっき液の逆転前の流入部のめっき皮膜
が不均一となる。一方、上記めっき液の通流方向の逆転
が、通流開始後、全通流時間の３／４経過後に行われる
場合は、上記めっき液の逆転前の流出部のめっき皮膜が
適切に生成されず、また、耐食性も上記めっき液の逆転
前の流入部に比べて劣ってしまう。

【００１６】このめっき液を銅又は銅合金管の一方の管
端からのみ通流させると、めっき液の流出部においては
図３のような粗大化したピンホールが存在するが、上記
めっき液の通流方向を逆転させると、その後、逆転前の
流出部に錫イオンの濃度が高いめっき液が流入すること
になる。これにより、前記ピンホール部に優先的に錫が
沈着するようになると共に、それ以外の部分では結晶粒
が成長するようになる。このように上記濃度及び温度の
めっき液を上記通流速度により通流させ、上記通流逆転
範囲内においてめっき液の通流方向を逆転させることに
より、前記銅又は銅合金管の内面は全長に亘り均一なめ
っきが施されることになる。

【００１７】なお、上記めっき液の通流方向を逆転させ
た後、めっき液の温度及び通流速度は、必ずしも逆転前
と同一である必要はなく、温度は４０乃至８０℃、通流
速度は、０．２乃至２．５ｍ／秒であれば十分である。
但し、上記めっき液を逆転する時点で一瞬通流速度が
０．２ｍ／秒未満となるが、定常状態を０．２乃至２．
５ｍ／秒としていれば、均一なめっきを行うことに影響
を与えることはない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参考にして具体的に説明する。

【００１９】図１は本発明の実施例に使用する装置を示
すブロック図である。めっき液を貯留したタンク３と、
銅又は銅合金管からなる被めっき体５とは、配管６ａ〜
６ｇにより接続されており、これらの配管にはポンプ４
と開閉バルブ１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃが設けられてい
る。

【００２０】タンク３のめっき液供給端７ｂは、配管６
ａ、６ｂ及び６ｃを介して被めっき体５の一方の管端部
に連結されている。また、この被めっき体５の他方の管
端部は配管６ｄ及び６ｅを介してタンク３のめっき液返
戻端７ｃに連結されている。

【００２１】一方、タンク３のめっき液供給端７ｂは、
配管６ａと配管６ｂとの接続部から分岐した配管６ｆ
と、配管６ｄにより、被めっき体５の前記他方の管端部
にも接続されている。また、被めっき体５の前記一方の
管端部は、配管６ｃと、配管６ｃ及び配管６ｂの接続部
から分岐する配管６ｇにより、タンク３の他方のめっき
液返戻端７ａにも接続されている。

【００２２】そして、配管６ｂには、その両端部に夫々
第２の開閉バルブ２ａ及び２ｂが設けられており、配管
６ｅにはその流入口側に第２の開閉バルブ２ｃが設けら
れている。また、配管６ｆにはその両端部に夫々第１の
開閉バルブ１ｂ及び１ｃが設けられており、配管６ｇに
はその流入口側に第１の開閉バルブ１ａが設けられてい
る。更に、配管６ａにはめっき液を送出するポンプ４が
配設されている。

【００２３】このように構成された装置を使用して、本
発明の実施例に係る錫めっき方法が実施される。先ず、
第２の開閉バルブ２ａ、２ｂ及び２ｃを全て開にし、第
１の開閉バルブ１ａ、１ｂ及び１ｃを全て閉にする。そ
うすると、ポンプ４により、送出されたタンク３内のめ
っき液は、図中実線矢印にて示すように、配管６ａ、６
ｂ及び６ｃを介して被めっき体５の前記一方の管端部に
供給され、被めっき体５内をその前記一端部から他端部
に向けて実線矢印にて示す方向に通流する。その後、め
っき液は被めっき体５の他端部から配管６ｄに流れ、配
管６ｄ及び６ｅを介してタンク３の返戻端７ｃに戻る。
このように、めっき液が被めっき体５内を通流する間
に、管内面に錫めっきが施される。

【００２４】一方、このめっき液の通流開始後、所定の
時間が経過した時点で、開閉バルブ１ａ〜１ｃを開に
し、開閉バルブ２ａ〜２ｃを閉にする。そうすると、ポ
ンプ４から送出されるめっき液は、図中破線矢印にて示
すように、配管６ａ、６ｆ及び６ｄを介して被めっき体
５の前記他端部に送給され、被めっき体５内をその一端
部側から他端部側に向けて破線矢印にて示す方向に通流
する。その後、めっき液は配管６ｃ及び６ｇを介してタ
ンク３のめっき液返戻端７ａに戻る。

【００２５】このように、被めっき体５内をめっき液は
逆流して通流し、管内面に錫めっき層が形成される。こ
れにより、均一な錫めっき層が被めっき体５の内面に形
成される。

【００２６】次に、図１に示す装置を使用して実際に銅
管の内面に錫めっき層を形成した結果について、本発明
の条件範囲で行った実施例と、本発明から外れる比較例
とを比較して説明する。

【００２７】本実施例において使用した銅管は市販のり
ん脱酸銅管（ＪＩＳ Ｃ１２２０）であり、管径は１
５．８８乃至２８．５５ｍｍ、肉厚は全てＭタイプ、長
さは全て４ｍである。先ず、前記銅管５にめっき前処理
液を通流し、管内面の付着物を除去した。この前処理は
下記表１に示す前処理液１及び２を使用して行い、具体
的には、前処理液１を前記銅管５に通流し、水洗い後に
前処理液２を前記銅管５に通流した。

【００２８】次に、下記表２に示すめっき液を使用し
て、下記表３に示す銅管にそれぞれの条件によりめっき
を施した。このようにして得られた試験体に対し、めっ
きの良否を判定するために以下のようなめっき厚の測
定、めっき表面性状の観察及び耐潰食性試験を行った。

【００２９】

【表１】 残部はイオン交換水である。

【００３０】

【表２】 残部はイオン交換水である。

【００３１】

【表３】

【００３２】めっき厚の測定は、上記表３に示すめっき
後の試験体のめっき液が流入及び流出する管端部から夫
々５０ｍｍの領域を切断し、これを半割切断して長さ５
０ｍｍの半割管を採取した。そして、蛍光Ｘ線厚測定器
により１サンプルにつき１０点の膜厚を測定し、その平
均値を膜厚とした。

【００３３】めっき表面性状の観察は、上記めっき厚の
測定に使用した同一のサンプルを用い、光学顕微鏡（４
００倍）により結晶粒の成長及びピンホールの発生状況
を観察した。

【００３４】耐潰食性試験は、上記表３に示す試験体の
めっき液が流入及び流出する管端部よりそれぞれ１００
ｍｍの位置から長さ６０ｍｍの半割管を切り出し供試材
とした。この供試材に、福岡県北九州市の水道水に１０
０ｐｐｍのＣｌ^-イオンを加えた水中において、これと
同一の水を６０℃に加熱して、直径２ｍｍ、流速１０ｍ
／秒のジェット流としてめっき面に垂直に６０日間噴射
して潰食の発生状況を調べた。以上の実施結果を下記表
４に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】上記表４の「外観」の中の「○」は顕微鏡
観察（４００倍）で結晶粒の形成が確認できたものであ
り、一方「×」は結晶粒を確認できず、ピンホールの粗
大化が認められたものである。

【００３７】上記表４から明らかなように、所定のめっ
き液の温度及び流速でめっき液の通流逆転を本発明のタ
イミングで行ったものは、いずれもめっき液の流入及び
流出側でめっき層の厚さには殆ど差はなく、また、外観
も結晶粒が形成されており、更に耐潰食性試験において
も殆ど腐食を生じていない。代表として、実施例Ｎｏ３
のめっき液流入側と流出側の外観を図５の夫々（ａ）と
（ｂ）に示す。いずれも均一な結晶粒が形成されている
ことがわかる。

【００３８】一方、流速が本発明範囲以上でめっきされ
た比較例Ｎｏ１０では、めっき温度及びめっき液通流逆
転のタイミングが本発明の範囲内でも、外観が極めて悪
くなっており、耐潰食性試験においても腐食が発生し
た。また、めっき温度が低い比較例Ｎｏ１８では、２０
分間めっき処理したにも拘わらず、僅かに約０．１μｍ
の厚さにしかめっきされておらず、めっき液の通流速度
が本発明範囲より遅い比較例Ｎｏ１７においても、実施
例Ｎｏ８と比較するとめっき層の厚さが薄いものとなっ
ている。

【００３９】また、めっき液通流逆転のタイミングが本
発明範囲より遅い場合及び逆転しない場合の比較例Ｎｏ
１２、１３、１４及び１６においては、めっき液の流入
側ではめっき層の厚さは十分であり、外観及び耐潰食性
試験においても異常は確認されなかったが、流出側で
は、めっき層の厚さは薄く、ピンホールの粗大化が観察
され、耐潰食性試験でも腐食が発生した。一方、めっき
液通流逆転のタイミングが早い比較例Ｎｏ１１、１５に
おいては、前記と逆にめっき液の流入側でめっき層の厚
さが薄く、ピンホールの粗大化が生じ、潰食が生じた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、銅又は銅合金管内面への無電解めっきにおいて、め
っき液の通流逆転を所定のタイミングで行うことにより
極めて均一で、耐食性が優れためっき皮膜を得ることが
できる。

【００４１】従って、本発明方法により製造された銅又
は銅合金管を水道管に使用することにより、青水を防止
し、耐食性を向上させることができると共に水道管の信
頼性及び寿命を格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用する均一なめっきを行うた
めのめっき装置を示す模式図である。

【図２】めっき液流入部の銅管内面における錫めっき層
の金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図３】めっき液流出部の銅管内面における錫めっき層
の金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図４】めっき液の流通速度が所定の範囲を超えてめっ
きされた場合の銅管内面におけるめっき層の金属組織を
示す顕微鏡写真である。

【図５】実施例における実施例Ｎｏ３のめっき液流入部
及び流出部の銅管内面における錫めっき層の金属組織を
示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ，１ｃ；バルブ１ ２ａ，２ｂ，２ｃ；バルブ２ ３；めっき液タンク ４；ポンプ ５；被めっき体 ６ａ〜６ｇ；めっき液通流パイプ ７ａ，７ｃ；めっき液タンクのめっき液返戻端 ７ｂ；めっき液タンクのめっき液供給端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅又は銅合金管の一方の管端からめっき
   前処理液を通流させる工程と、錫イオン濃度が０．０１
   乃至０．５ｍｏｌ／リットルである置換型及び／又は還
   元型の無電解めっき液を４０乃至８０℃の温度で０．２
   乃至２．５ｍ／秒の流速で通流させる工程とを有し、前
   記めっき液を通流開始後、全通流時間の１／１０乃至３
   ／４が経過した時点でめっき液の通流方向を逆転させる
   ことを特徴とする銅又は銅合金管内面への錫めっき方
   法。